KR100765473B1

KR100765473B1 - 활성탄소섬유를 함유한 치약 조성물

Info

Publication number: KR100765473B1
Application number: KR1020060113512A
Authority: KR
Inventors: 김용경
Original assignee: 주식회사 돌나라한농제약
Priority date: 2006-11-16
Filing date: 2006-11-16
Publication date: 2007-10-09

Abstract

본 발명은 치약첨가제로 활성탄소섬유(Activated Carbon Fiber, ACF)를 이용하여 구취제거 효능, 치주질환 및 잇몸질환의 예방효과가 뛰어난 치약 조성물을 제공하고자 하는 목적을 갖는 것이다.

더욱 구체적으로는 입상활성탄보다 직경이 약 100~200배로 적고, 입상활성탄보다 외부표면적이 약 200~700배가 넓으며, 입상활성탄보다 세공직경이 1/5 이하인 활성탄소섬유의 물리 화학적 특성을 치약 조성물에 적용하여 구취제거 효능, 치주질환 및 잇몸질환의 예방효과가 뛰어난 치약 조성물을 제공하고자 하는 목적을 갖는다.

또한 종래의 공정에서 유기용제를 이용하여 얻은 활성탄소섬유를 사람의 구강에 사용하는 치약조성물로 이용하기 위해 일반 산업용으로 제공되는 활성탄소섬유를 2차 재처리 공정을 실시하여 정제된 활성탄소섬유를 제공하여 활성탄소섬유 분말을 0.5 내지 4 중량% 함유하는 치약조성물을 제공함을 특징으로 한다.

치약조성물, 활성탄소섬유, 활성탄,

Description

활성탄소섬유를 함유한 치약 조성물{Toothpaste composition comprising Activated Carbon Fiber}

본 발명은 치약첨가용 활성탄소섬유 및 이를 이용한 치약 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 치약조성물은 상기 활성탄소섬유 분말을 0.5 내지 4 중량% 함유하는 것을 특징으로 한다.

일반적으로, 충치는 저항력이 약한 치아, 당분이 함유된 식품 및 구강 내 세균에 의해 발생하는 것으로 알려져 있으며 충치를 예방하기 위해서는 이러한 요소들을 제거해야 한다. 또한 프라그는 구강 내 세균에 의해 치아표면에 생성되는 세균막이며, 프라그는 시간이 경과하면서 음식물 등에 함유되어 있는 다가 이온의 침착으로 치석으로 변화되며 이러한 치석은 색소 침착으로 착색되어 갈색으로 변화되어 미용상 좋지 않고 치주질환을 일으키는 직접적인 원인이 되기 때문에 제거하는 것이 바람직하다.

또한 구강에서 나는 악취를 구취라고 하는바, 구강·이·비강·상기도·위 등의 질병에도 그 원인이지만, 체취(體臭)에 가까운 고유의 냄새인 경우도 있다.

생리적 구취로서는 식품 ·술 ·담배 외에 타액의 분비가 감소하거나 구강이 불결할 때나 장시간 공복이 계속될 때의 심한 구취현상을 나타내는바, 이런 경우에는 차를 마시거나 간식으로 타액분비를 촉진시키면 구취가 없어지기도 하나 식후의 양치질은 기본이 된다.

이러한 충치예방, 프라그 및 치석, 구취 등을 예방하기 위한 종래의 치약 제조방법들을 살펴보면 다음과 같다.

한국 특허공보 제012156호에서는 제올라이트를 중화한 중성 제올라이트분말 또는 과립을 사용하여 타액 중 칼슘, 마그네슘 등 다가 이온을 제거하고자 하였으나 이 기술은 중화된 제올라이트를 사용함으로써 칼슘이나 마그네슘 제거기능이 감소되는 문제점이 있고 이 문제를 해결하기 위하여 제올라이트의 사용량을 증가시키게 되면 제올라이트의 과량 사용으로 치약에 쓴맛이 나게 되는 등의 문제점이 발생하게 된다.

또한 EP 제0473171호나 미국특허 제5206010호에서는 불 용해성 무기물 등( 제올라이트, 합성 알루미노 실리케이트, 칼슘 디포스페이트 등)과 물에는 불용인 유기결합제(polystyrene latex, polyacrylic stearate, wax 등)를 5~10 중량% 사용하여 과립물을 만들고 이를 치약에 적용하고자 하였으나 불용성 무기물들을 과립화하기 위하여 치약의 효능과는 상관이 없는 유기 결합제를 5~10 중량% 사용하는 문제점이 있다.

또한 국내 공개특허 제 052929호에서는 소나무나 참나무 숯을 300~350 메쉬 크기의 미세입자로 파쇄하여 활성화시킨 숯분말을 치약조성물에 2~3wt%로 첨가하여 치약을 제공하는 기술이 개시되어 있다.

일반적으로 활성탄소는 잘 발달된 비 표면적과 기공구조로 인하여 우수한 흡착기능을 가진 흡착소재로서 현재 여러 가지 오˙폐수의 정수 처리, 소각로 및 화학공정 시설에서 유해 배기가스의 흡착 및 제거, 음료˙식료 산업에서의 탈색 및 탈취, 반도체, 전자정보산업 등 정밀 계측기기의 제조시설에 있어서 미량의 유해가스 제거 등에서 이용되고 있다.

그러나 최근에는 활성탄소를 섬유상 형태로 제조한 것으로 활성탄소섬유(Activated Carbon Fiber, ACF)가 제공되고 있으며, 활성탄소섬유는 활성탄소의 특성을 모두 가지고 있는 이외에 섬유상 이라는 특성 때문에 흡탈착 반복에 따른 반응속도가 매우 신속하며, 비표면적이 활성탄소에 비하여 넓고, 매트, 펠트 형태 등의 다양한 형태로 제조될 수 있어 가공성이 우수하므로 유용한 재료로 다양한 분야에서 사용될 것으로 기대된다.

활성탄소섬유를 제조하기 위한 방법으로서, 다마이는(Tamai. Tanso, 1996, No.175, p.243) 아세틸아세토나토이트륨(Acetylacetonato Yitrium, Y(C₅H₇O₂)₃) 및 아세틸아세토나토이산화티타늄(Acetylacetonato Titanium Dioxide, TiO₂ (C₅H₇O₂)₂)을 퀴놀린에 용해하고 퀴놀린에 용해한 핏치와 혼합한 후 공기를 불어 넣으면서 열처리하여 연화점을 300℃까지 상승시켜 방사하고, 안정화하고 수증기 분위기에서 열처리함에 의하여 중간크기세공을 포함하는 활성탄소섬유를 제조하는 방법이 개시되어 있다.

또한 요시자와는(Yoshizawa. Tanso, 1998, No.181, p.8) 석탄에 아세틸아세 토나토철 (Acetylacetonato Iron, Fe(C₅H₇O₂)₃), 아세틸아세토나토코발트 (Acetylacetonato Nickel, Ni(C₅H₇O₂)₂) 또는 아세틸아세토나토코발트 (Acetylacetonato Cobalt, Co(C₅H₇O₂)₂ )중 어느 하나의 화합물 2.5중량%를 함침방법에 의해 첨가하는 방법으로 중간크기 세공을 갖는 활성탄소를 제조하는 방법을 소개하고 있다.

국내 특허출원 2001-43838호에서는 니켈이 포함된 유기금속화합물을 이용하여 중간크기 세공이 발달된 활성탄소섬유를 제조하는 방법에 관하여 기재되어 있다.

본원은 입상활성탄의 직경이 1000~3000 ㎛ 정도임에 비하여 활성탄소섬유는 10~15 ㎛ 정도로 약 100~200배로 적고, 입상활성탄의 비표면적이 900~1200 ㎡/g 정도임에 비하여 활성탄소섬유는 700~2000 ㎡/g 이며, 입상활성탄의 외부표면적이 0.01~0.001 ㎡/g 정도임에 비하여 활성탄소섬유는 0.2~0.7 ㎡/g 정도로 약 200~700배가 넓고, 입상활성탄의 세공직경이 100~500 Å 정도임에 비하여 활성탄소섬유는 10~20 Å 정도로서 활성탄소섬유가 수중 용존산소 흡착력이 매우 강하고 비표면적이 넓은 물리 화학적 특성을 갖는바, 상기 활성탄소섬유가 갖는 특성을 치약 조성물로 적용하는 경우 구취제거 효능, 치주질환 및 잇몸질환의 예방효과가 뛰어난 치약 조성물을 제공할 수 있음을 발견하고 발명을 완성하게 되었다.

따라서 본원은 치약조성물에 상기 활성탄소섬유 미세분말을 0.5 내지 4 중 량% 함유하는 치약조성물을 제공하고자 하는 발명의 목적을 갖는다.

또 다른 목적으로는 일반 활성탄소섬유를 사람의 구강에 사용하는 치약조성물에 이용하기 위해 일반 산업용으로 제공되는 활성탄소섬유를 재처리를 실시하여 정제 활성탄소섬유를 얻고, 정제 활성탄소섬유를 치약조성물에 0.5~4 w% 범위로 함유하는 치약 조성물을 제공하고자 하는 목적을 갖는다.

본 발명은 활성탄소섬유가 수중 용존산소 흡착력이 매우 강하고 비표면적이 넓은 물리 화학적 특성을 갖는바, 활성탄소섬유가 갖는 특성을 치약 조성물로 적용하여 구취제거 효능, 치주질환 및 잇몸질환의 예방효과를 갖는 치약 조성물을 제공하고자 하는 것이다.

또한 일반 산업용으로 제공되는 활성탄소섬유가 유기용매를 사용하여 제공되는 것이 대부분으로 이를 재처리를 실시하여 정제 활성탄소섬유를 얻고, 정제 활성탄소섬유를 사용한 치약조성물을 제공하고자 하는 것이다.

현재까지의 공지기술로부터 제공되는 활성탄소섬유의 제조방법은 대부분 유기용제를 사용하는 방법에 의해 산업용 활성탄소섬유가 제공됨으로 이를 치약조성물로 제공하고자 하는 경우, 사람의 구강뿐 아니라 인체 내부로 투입되어도 위해가 없는 정도로 정제되는 것이 필요함으로 산업용으로 제공되는 활성탄소섬유를 재 처리를 실시하여 정제 활성탄소섬유를 얻고, 정제 활성탄소섬유를 5~20 ㎛ 범위로 분쇄하여 치약조성물에 0.5~4 w% 범위로 함유시켜 치약 조성물을 제공하고자 한다.

먼저 현재 공지의 방법으로 이용되는 산업용 활성탄소섬유의 제조방법을 살 펴보면,

① 연화점 258℃의 석유계 등방성핏치를 상온에서 전량 용해될 때까지 유기용제로서 테트라하이드로푸란 용액을 첨가하여 용해하는 단계;

② 상기 용액에 코발트원자만으로 환산하여 핏치에 대하여 중량비로 0.2중량% 만큼의 코발트(Ⅲ) 아세틸 아세토네이트(Cobalt(Ⅲ) acetylacetonate, Co(C₅H₇O₂)₃ ]를 테트라하이드로푸란 용액에 상온에서 전량 용해될 때까지 첨가하여 용해한 용액을 혼합하는 단계;

③ 상기 용액을 상온에서 1시간 교반하여 혼합하고 감압 증류기에서 테트라하이드로푸란이 완전히 제거될 때까지 감압 가열하여 분리하는 단계;

④ 잔류된 핏치를 310℃에서 용융방사하여 지름 15 내지 18㎛ 크기의 핏치섬유를 제조하는 단계;

⑤ 상기 핏치섬유를 공기를 유입시키면서 230℃에서 10시간 열 안정화하고, 질소분위기 하에서 800℃에서 30분간 탄화하여 활성탄소섬유를 제조하는 단계;

를 통하여 산업용 활성탄소섬유를 제조(상기 ① ~ ⑤까지의 단계를 제1공정이라 칭하여 설명함)하였다.

상기의 제1공정에서와 같이 유기용제를 이용하여 얻은 활성탄소섬유는 고온에서 탄화되며 잔존할 유해물이 없을 것이나, 본원에서는 사람의 인체에 직접 사용하는 치약에 적용하기 위해 만의 하나라도 존재할 수 있는 유해물을 제거하기 위한 후 처리 단계로서,

㉠ 제1공정에서 얻은 활성탄소섬유를 3~5mm 두께를 갖는 시트화하는 단계;

㉡ 상기 시트의 넓이와 길이로(가로 세로를 1.5 * 1.5 m 정도)컷팅하여 3~10% 정도의 염수에 10~20분 정도 침적시키는 단계;

㉢ 침적물을 꺼내 탈수를 시키고 100~120℃ 범위의 전기 건조로에서 15~30분 정도 예비 건조시키는 단계;

㉣ 내부온도가 250~280℃ 범위가 유지되고 일정 길이(10~20 미터 정도)를 갖는 터널 건조로에서 60분~120분 범위에서 재탄화공정을 갖는 단계;

[상기 재탄화공정에 의해 탄화된 활성탄소섬유는 완전히 검게 되어 그 부피가 50% 정도 축소됨].

㉤ 상기 탄화된 활성탄소섬유를 부활로(賦活爐; 활성을 부여하는 화로)에 넣어 800~1000℃의 온도에서 1~2시간 동안 고온의 수증기를 분사하면서 적열(赤熱)한 후 건조하여 다시 5~20㎛ 범위로 분쇄하여 정제된 활성탄소섬유 분말을 얻는 단계;

를 포함하여 치약에 사용하는 정제 활성탄소섬유 분말을 얻는다.

한편, 치약은 일반적으로 화학약품을 주원료로 하여 각종 향료와 감미제, 습윤제, 기포제, 부형제, 점도 조절제 및 증백제 등을 첨가하여 제조하게 되는바, 본원에서 적용 및 제공하고자 하는 치약조성물로 실시예1의 조성비를 살펴보면,

[실시예1]

본원에서 적용하는 치약의 주성분으로 콜로이드성이산화규소 10.00 중량부에 일불소인산나트륨 0.76 중량부, 아미노카프론산 0.10 중량부, 염화나트륨 2.00 중 량부, 알란토인클로로히드록시알루미늄 0.20 중량부, 정제 활성탄소섬유분말 2.00 중량부, 습윤제로서 솔비톨(70%) 46.00 중량부, 습윤제로 글리세린 2.00 중량부, 습윤제로 폴리에칠렌글리콜1500 2.50 중량부, 보존제로 파라옥시안식향산메칠 0.15 중량부, 감미제로 자일리톨 0.10 중량부, 감미제로 스테비오사이드 0.10 중량부, 점도조절제로 함수규산(Tixosil 43K) 5.00 중량부, 점도조절제로 카르복시메칠셀룰로오스나트륨 0.80 중량부, 점도조절제로 알긴산나트륨 0.10 중량부, 기포제로 라우릴황산나트륨 2.00 중량부, 착향제로 차추출물 0.02 중량부, 착향제로 프로폴리스추출물 0.10 중량부, 착향제로 자몽종자추출물 0.05 중량부, 착향제로 멘톨 0.10 중량부, 착향제로 향료 0.60 중량부로 제공될 수 있다.

[비교예 1]

비교예 1에서는 상기 실시예 1과 다른 성분은 동일하게 하고 350메쉬 정제 활성탄소섬유분말 2.00 중량부 대신 350메쉬 활성탄 분말 2.00 중량부를 사용하였다

본원의 또 다른 조성으로 치약조성으로 실시예2의 조성비를 예시하면,

[실시예 2]

콜로이드성이산화규소 10.00 중량부, 일불소인산나트륨 0.75 중량부, 알란토인클로로히드록시알루미늄 0.20 중량부, 정제 활성탄소섬유분말 4.00 중량부, 솔비 톨(70%) 48.00 중량부, 글리세린 2.00 중량부, 폴리에칠렌글리콜1500 2.50 중량부, 파라옥시안식향산메칠 0.15 중량부, 자일리톨 0.10 중량부, 스테비오사이드 0.10 중량부, 함수규산(Tixosil 43K) 9.00 중량부, 카르복시메칠셀룰로오스나트륨 0.80 중량부, 라우릴황산나트륨 2.00 중량부, 차추출물 0.05 중량부, 프로폴리스추출물 0.10 중량부,자몽종자추출물 0.10 중량부, 멘톨 0.10 중량부, 향료 0.4065 중량부, 트리클로산 0.10 중량부, 몰약 0.01 중량부, 효소분해사과추출물 (애플페논) 0.01 중량부, 포공영 0.01 중량부, 금은화 0.01 중량부로 사용하였다.

[비교예 2]

비교예 2에서는 상기 실시예 2과 다른 성분은 동일하게 하고 350메쉬 정제 활성탄소섬유분말 4.00 중량부 대신 350메쉬 활성탄 분말 4.00 중량부를 사용하였다.

상기 실시예 1, 2 샘플과 비교예 1, 2 샘플을 이용하여 비교실험을 하였다.

[실험 1 : 항 치석 억제효과실험]

치석의 주요 원인인 칼슘 이온에 대한 봉쇄력을 칼슘 결합능력(ion binding capacity)을 측정하여 치석 억제 효과를 비교하고자 제조 실시예 1,2 및 비교 제조예 1, 2의 조성물을 각각 1g 씩 취하고 물 50g에 분산시킨 후 0.05M EDTA용액 50 ml를 가한 후 0.05N 염화칼슘 용액으로 적정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

<표1>

구분	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2
봉 쇄 력 (mg CaCO₃/g)	60.1	62.5	39.4	40.2

상기 표 1에서 확인되는 바와 같이 제조 실시예 1, 2 조성물이 비교예 조성물 1, 2 보다 높은 칼슘이온 봉쇄효과가 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 하기 실시예는 본 발명을 보다 명확히 표현하기 위한 목적으로 기재될 뿐 본 발명의 내용은 하기 실시예에 한정되지 않는다.

[실험 2 : 자극성 및 기포감 효과실험]

상기 실시예 1,2 내지 비교예 1,2의 치약 조성물에 대하여 패널테스트로 자극성과 기포감을 비교 평가하기 위하여 각군별로 남녀 10명씩을 대상으로 양치시킨후 설문조사 하였다.

<표2>.

실시예	실시예1		실시예2		비교예1		비교예2
평가항목	자극성	기포감	자극성	기포감	자극성	기포감	자극성	기포감
1군(평균)	2.2	3.1	2.1	3.0	3.0	2.8	2.9	2.8
2군(평균)	2.0	3.1	2.0	3.2	3.2	2.8	3.0	2.9
3군(평균)	2.0	3.0	2.0	3.1	2.7	3.0	2.7	2.9
4군(평균)	1.8	3.1	1.7	3.0	2.5	2.4	2.9	2.5
5군(평균)	1.8	3.1	1.8	3.2	3.0	3.0	2.9	2.9
전체평균	1.96	3.08	1.92	3.10	2.88	2.80	2.88	2.80

평가기준: 자극성 : 4 매우 자극적이다 3 자극적이다 2 보통이다 1 적다.

기포감 : 4 매우 부드럽다 3 부드럽다 2 보통이다 1 나쁘다.

표 2에서 보는 바와 같이, 자극성 평가항목에서는 실시예 1,2의 할성탄소섬 유를 사용한 샘플이 비교실시예 1,2의 할성탄을 사용한 샘플에 비하여 자극성은 낮게 기포감은 높게 평가되었다.

본원은 활성탄소섬유가 수중 용존산소 흡착력이 매우 강하고 비표면적이 넓은 물리 화학적 특성을 이용하여 치약 조성물로 적용되어 제공됨으로 구강 내 구취제거 효능, 치주질환 및 잇몸질환의 예방효과를 갖는 치약 조성물을 제공하는 효과를 갖는다.

또한 일반 산업용으로 제공되는 활성탄소섬유가 유기용매를 사용하여 제공되는 것이 대부분으로 이를 재 처리를 실시하여 정제 활성탄소섬유를 얻고, 정제 활성탄소섬유를 사용한 치약조성물을 제공하여 만약의 불순물 함유에 대한 사전 예방책도 겸하여 정제된 활성탄소섬유를 제공하고 활성탄소섬유가 수렴작용이 탁월하여 치주질환및 잇몸질환의 예방 혹은 치료효과까지 기대가 된다.

Claims

화학약품을 주원료로 하여 각종 향료와 감미제, 습윤제, 기포제, 부형제, 점도 조절제 및 증백제 등을 첨가하여 제공되는 치약조성물에 있어서,

치약조성물 전체 사용량에 대하여 활성탄소섬유(Activated Carbon Fiber, ACF) 5~20 ㎛ 범위의 분말을 0.5 내지 5 중량% 함유하여 제공되는 치약조성물.
산업용 활성탄소섬유를 치약에 적용하기 위해 후 처리하는 방법에 있어서,

산업용 활성탄소섬유를 3~5mm 두께를 갖는 시트화 하는 단계;

상기 시트를 일정 넓이와 길이로 컷팅하여 3~10% 정도의 염수에 10~20 분 정도 침적시키는 단계;

상기 침적물을 꺼내 탈수를 시키고 100~120℃ 범위의 전기 건조로에서 15~30분 정도 예비건조시키는 단계;

상기 예비 건조된 시트를 내부온도가 250~280℃ 범위가 유지되고 일정 길이를 갖는 터널 건조로에서 60분~120분 범위에서 재 탄화시키는 단계;

상기 재 탄화된 활성탄소섬유를 부활로에 넣어 800~1000℃의 온도에서 1~2시간 동안 고온의 수증기를 분사하면서 적열한 후 건조하고 5~20 ㎛ 범위로 분쇄하여 정제된 활성탄소섬유 분말을 얻는 단계;

를 포함하여 치약에 사용되는 활성탄소섬유를 얻는 방법.
제2항의 후 처리 방법에 의해 얻은 활성탄소섬유 분말을 치약조성물 중에 0.5 내지 5 중량% 함유하여 제공되는 치약조성물.