KR100917185B1

KR100917185B1 - 고분자 입자제조장치, 고분자입자 제조방법 및 이 방법에의해 제조된 고분자 입자를 포함하는 조성물

Info

Publication number: KR100917185B1
Application number: KR1020070115256A
Authority: KR
Inventors: 조은철; 황윤균; 정운룡; 김준오; 장이섭
Original assignee: (주)아모레퍼시픽; 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2007-11-13
Filing date: 2007-11-13
Publication date: 2009-09-15
Also published as: KR20090049150A

Abstract

본 발명은 전기방사 기술을 이용하여 고분자 입자 및 생리활성 성분이 포함된 고분자 나노 혹은 마이크로 입자를 대량으로 제조할 수 있는 고분자 입자제조장치 및 전기방사기술을 이용한 고분자 입자제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 고분자 입자를 포함한 조성물에 관한 것이다.

전기방사, 전극, 이중노즐, 집진기, 필터

Description

고분자 입자제조장치, 고분자입자 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 고분자 입자를 포함하는 조성물{A APPARATUS FOR MANUFACTURING POLYMER PARTICLES, A METHOD FOR MANUFACTURING POLYMER PARTICLES, AND A COMPOSITION COMPRISING POLYMER PARTICLES MANUFACTURED BY THE SAME METHOD}

본 발명은 전기방사 기술을 이용하여 고분자 입자 및 생리활성 성분이 포함된 고분자 나노 혹은 마이크로 입자를 대량으로 제조할 수 있는 고분자 입자 제조용 전기방사장치, 이를 이용한 고분자 입자 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 고분자 입자를 포함한 조성물에 관한 것이다.

종래의 전기방사기술은 전기장을 이용하여 균일한 형태의 섬유를 생산하는 데 사용하였다. 최근 전기방사기술이 발전함에 따라 다양한 크기와 기능을 가지는 섬유를 개발하는데 성공하였으며 산업에서는 이를 이용하여 고기능성 섬유, 필터등에 응용하고 있다. 특히 약물을 함유하는 섬유의 경우는 patch제로서 사용되고 있으며 장기의 모양을 모사하여 제조된 섬유의 경우 인공조직공학 (Tissue engineering)분야에도 최근 응용되고 있다. 또한 금속산화물을 포함하는 섬유 및 섬유 내부를 잘 조절하여 다양한 형태의 기능을 나타낼 수 있는 시도도 문헌에 보 고되고 있다.

최근 전기방사기술을 이용해서 고분자 입자를 제조할 수 있다는 문헌이 보고되고 있다. 이는 전기방사시 사용되는 고분자 용액의 조건을 조절하면 실현 가능하며 이렇게 제조된 입자의 크기는 수백나노미터에서 크게는 수십마이크로까지 다양하다. 입자의 크기는 용액에 포함된 고분자의 농도, 사용되는 유기용매의 종류, 전기장의 세기, 용액의 주입속도에 따라 달라지게 된다.

그러나 전기방사를 이용하여 제조한 입자들을 대량으로 제조하여 산업적으로 응용하는데 있어서는 아직 학술적으로 규명해야 할 부분이 많은 것은 물론 섬유와는 달리 분체의 제조 및 회수 조건이 명확하게 정립되어 있지 않아 제약이 있어 왔다. 최근 등록된 특허(KR-10-0595487)에는 고분자 입자를 물 및 유기용매에 분사하여 입자를 회수하고 액체를 증발시켜 최종물을 얻는 방식을 보고하였다. 그러나 고분자 입자를 제조할 때 사용하는 용매는 휘발성 유기용매이고 일부는 회수할 때 사용되는 물 및 유기용매에 섞이는 것이므로 대량생산을 위해 고속으로 용액을 방사하는 경우 유기용매가 완전히 증발되지 않아 물과 접촉시 고분자입자의 변형등을 유발해 원하는 형태의 입자를 제조기 어렵다. 또한 회수용액을 다시한번 증발해야 하는 번거러움이 있기 때문에 경제적인 측면에서는 개선이 필요하다. 아울러 전기방사를 통해서 제조된 고분자 입자가 화장품, 식품, 및 의약품 등 여러 분야에 사용되기 위해서는 생리활성성분 및 기능을 지닐 수 있는 화합물이 포함된 고분자 입자를 제조해야 바람직하다.

본 발명은 전기방사기술을 이용하여 생리활성 성분을 포함한 고분자 입자를 대량으로 제조할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 기존에 보고된 회수용액을 사용하여 입자를 회수하는 방식이 아닌 이중 노즐과 함께 이중 집진 장치를 설치함으로써 건조상태에서 직접 고분자 입자를 회수할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 사용하는 용매, 고분자, 생리 활성성분을 여러 조건으로 변화시켜 생리활성성분을 포함하는 기능성 고분자 입자를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 이러한 제조방법에 의해 제조된 고분자 입자를 포함하는 조성물을 제공하고자 한다.

본 발명은 양극, 상기 양극에 이격되어 구비되는 음극 및 상기 양극과 음극에 결합되는 전원공급장치로 이루어진 전기장 형성부; 상기 전기장 형성부에 의하여 상기 양극과 음극 사이에 형성되는 전기장 형성공간 내에 고분자 용액 또는 고분자와 생리활성성분의 혼합용액을 방사시키는 용액방사노즐 및 상기 용액분사노즐의 외측에 길이방향으로 감싸며 환상도관으로 형성되어 압축기체를 방사시키는 기체방사노즐로 이루어진 이중노즐; 상기 양극, 음극 및 이중노즐이 고정되는 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 입자제조장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 고분자 입자제조장치에 있어서 상기 이중노즐의 역할은 용액방사노즐을 통하여 방사된 용액이 기체노즐을 통하여 방사되는 압축기체와 지속적으로 접촉시킴으로서 상기 용액에 포함된 용매를 효과적으로 기화되도록 하여 전기장이 형성된 공간 내에서 고분자의 입자 형성이 효과적으로 이루어지도록 하는 것이다.

본 발명에 따른 고분자 입자제조장치에 있어서, 상기 케이스에는 상기 고분자 용액 또는 혼합용액으로부터 형성된 고분자 입자를 외측으로 흡입시켜 수득하는 흡입펌프가 더 구비될 수 있다.

또한 본 발명에 따른 고분자 입자제조장치는 상기 양극은 상기 이중노즐과 연접되거나 인접하여 수평으로 구비되며, 상기 음극은 상기 양극의 하방으로 이격되어 수평으로 구비되며, 상기 음극은 하나 또는 다수의 선형, 환형, 메쉬형, 및 이들의 조합형으로부터 선택되며, 상기 음극과 상기 케이스 내측은 제조된 입자들이 부착되는 것을 방지하기 위하여 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 또는 실리콘 수지 등으로 코팅고분자 코팅되는 것이 바람직하다.

상기 케이스에는 상기 고분자 용액 또는 혼합용액 중 함유된 용매의 폭발 방지를 위한 폭발 방지가스 주입라인이 구비될 수 있으며, 또한 상기 케이스에 연결되어 상기 케이스에서 형성된 고분자 입자를 회수하는 집진기; 상기 집진기와 상기 흡입펌프를 연결하는 배출관; 상기 케이스에 외부와 연통되도록 형성되는 통기 구멍이 구비함으로서 제조된 고분자 입자를 효과적으로 회수할 수 있도록 하는 하며, 상기 집진기는 내부에 제1차 필터가 구비되는 제1차 집진기와 상기 제1차 집진기와 직렬로 연결되며 내부에 상기 제1차 필터보다 더 작은 입자를 집진하기 위한 제2차 필터가 구비되는 제2차 집진기를 포함하며, 상기 제2차 집진기의 후단에는 용매를 제거하기 위한 용매 제거용 필터가 구비되며, 상기 제1차 필터는 백 필터(bag filter)이고, 상기 제2차 필터는 카트리지 필터(cartridge filter)로 채용하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 고분자 입자제조장치는 상기 고분자 용액 또는 혼합 용액을 상기 용액방사노즐에 공급하기 위한 용액공급펌프; 상기 용액공급펌프와 용액분사노즐을 연결하는 용액공급라인; 상기 압축기체를 상기 기체분사노즐에 공급하기 위한 기체공급펌프; 및 상기 기체분사노즐과 기체공급펌프를 연결하는 기체공급공급라인;을 구비하며, 상기 용액공급라인에는 다수개의 상기 용액분사노즐이 병렬로 연결되어 구비되고, 또한 상기 다수개의 상기 용액분사노즐은 상기 기체공급라인을 횡방향으로 관통하며 상기 용액공급라인에 병렬로 연결되고, 다수개의 상기 기체분사노즐은 상기 용액분사노즐의 외측을 길이방향으로 감싸며 각각 상기 기체공급라인에 병렬로 연결되기도 한다.

한편, 본 발명은 용액방사노즐을 통하여 고분자 용액 또는 고분자와 생리활성성분이 포함된 혼합용액을 전기장이 형성된 공간에 방사하면서 상기 용액분사노즐의 외측에 길이방향으로 감싸는 환상도관으로 형성된 기체방사노즐을 통하여 압축기체를 방사하여 상기 고분자 용액 또는 혼합용액으로부터 고분자를 입자화하는 것을 특징으로 하는 고분자 입자제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 고분자 입자제조방법에서 용액방사노즐을 통하여 고분자 용 액 또는 혼합용액이 전기장이 형성된 공간에 방사됨과 동시에 기체방사노즐을 통하여 압축기체를 방사하게 되어 방사된 용액에 상기 압축기체가 지속적으로 접촉시킴으로서 상기 용액에 포함된 용매를 효과적으로 기화되도록 하여 전기장이 형성된 공간 내에서 고분자의 입자 형성이 효과적으로 이루어지는 기술적 특징으로 갖는다.

본 발명에 따른 고분자 입자제조방법은 상기 고분자 용액 또는 혼합용액으로부터 형성된 고분자 입자는 전기장이 형성된 공간으로부터 외측으로 흡입(suction)하는 방법에 의하여 상기 전기장이 형성된 공간으로부터 외측으로 유체의 흐름을 형성시킴으로서 생성된 고분자 입자를 전기장이 형성된 공간에서 외부로 효율적으로 배출, 이송되어 수득하는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 고분자 입자제조방법에서 고분자 용액으로서 포함되는 고분자는 특별히 한정되지는 않으나, 폴리아크릴산(polyacrylic acid) 및 이의 공중합체, 폴리 히드록시 메틸 셀룰로스(poly(hydroxyl methyl cellulose)), 폴리 히드록시 알킬 메타크릴레이트 (poly(hydroxyl alkyl methacrylate)) 및 그의 공중합체, 폴리에틸렌 글리콜 (poly(ethylene glycol/oxide)) 및 그의 공중합체, 폴리카프로락톤 (polycaprolactone) 및 그의 공중합체, 폴리 락티드 (polylactide) 및 그의 공중합체, 폴리 글리콜리드 (polyglycolide) 및 그의 공중합체, 폴리 메틸 메타크릴레이트 (poly(methyl methacrylate)) 및 그의 공중합체, 폴리 스티렌 (polystyrene) 및 그의 공중합체 가운데 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 예시되며, 상기 고분자와 함께 혼합하여 혼합용액을 형성하는 생리 활성성분은 고분자 와 함께 입자를 형성할 수 있는 것이면 어느 것이나 가능하며, 본 발명에서는 구체적으로는 L-아스코빈산(L-ascrobic acid), 에피칼로카테킨-3-갈레이트(epigallocatechin-3-Gallate) 및 그 유도체, 레티놀, 레티닐 아세티이트, 레티닐 팔미테이트, 토코페롤, 토코페릴 아세테이트, 토코페릴 리놀레이트, 토코페릴 니코티네이트, 리놀레익산, 코엔자임 Q-10, 레즈베라트롤 ((E)-5-[2-(4-hydroxyphenyl ethenyl)]-1,3-benzene diol 3,4,5-trihydroxy stilbene), 리포익산, 감초추출물, 티몰 트리메톡시산남메이트(Thymol Trimethoxycinnamate), 커큐민(Curcumin), 테트라하이드로커큐민(Tetrahydrocurcumin), 올레아놀릭산(Oleanolic acid), 어솔릭산(Ursolic acid), 베툴린(Betulin), 베툴린산(Betulinic acid), 디오스메틴(Diosmetin), 케르세틴(Quercetin), 리코펜(Lycopene), 캄페롤 (4-5,7-trihydroxy flavonol),IBIP-02 (3,5,7-Trihydroxy-4'-methoxy-8-prenylflavone),루테오린(Luteolin), 에틸(4-(2,3-디하이드로-1H-인덴-5-카복시아미도) 벤조에이트(Ethyl(4-(2,3-dihydro-1H-indene-5-carboxyamido) benzoate) 가운데 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.

상기 고분자 용액 또는 혼합용액에 포함되는 용매는 물, 메탄올, 메탄올, 프로판올, 아세톤, 테트라하이드로퓨란(THF), 메틸렌 클로라이드 또는 에틸 아세테이트 가운데 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물 등이 예시되며, 상기 고분자 입자의 제조과정에서 효율적으로 용매가 기화되도록 접촉되는 압축기체는 공기, 질소, 아르곤, 네온 또는 헬륨으로부터 선택될 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 고분자 입자제조방법에 의하여 제조된 고분자 입자를 포함하는 화장료 조성물, 피부 외용제 조성물, 식품 조성물에 관한 것으로서, 상기 조성물에 포함되는 각각의 조성들은 당업자라면 용이하게 필요에 따라 적절히 선택할 수 있다.

기존의 활성성분을 포함한 마이크로, 나노입자의 제조방식은 대부분 고분자 및 활성성분의 용매에 대한 용해도의 변화에 따른 상분리 현상을 이용하는 방식이기 때문에 제조가 가능한 고분자 및 활성성분의 범위가 매우 제한적이었다. 전기방사 방식은 입자형성과 동시에 건조가 되기 때문에 입자 제조 과정 중 입자나 활성성분의 결정 석출의 위험성이 매우 적으며 전기방사방식을 이용하기 때문에 조건에 따라 나노 수준의 입자를 형성할 수 있는 것이 특징이다. 본 발명에 따른 전기방사장치는 현재 대부분 학술적인 수준으로 연구되어 왔던 전기방사기술을 이용한 입자제조기술을 산업적으로 응용 가능할 수 있게 되었다는 점에서 1차적인 의의가 있으며 기존 개발된 방식과는 달리 입자의 회수에서 특정한 용매를 접촉하여 이송하지 않고 집진장치를 이용하여 회수되기 때문에 입자에 분포되어 있는 활성성분들이 용매와의 접촉과정에서 용출 및 석출될 위험성이 없다는 점에서 다른 의의가 있다. 아울러 기존의 방식과는 달리 용액이 분사됨과 동시 고압의 압축공기를 이용하여 유기용매를 입자로부터 건조시킬 수 있기 때문에 회수된 입자가 잔존 용매의 존재로 인한 어그리게이션(aggregation 및 변성, 변질가능성을 없앨 수 있다는 점에서 의의가 있다. 또한 본 발명을 통해서 다양한 활성성분을 포함한 다양한 종류의 고분자입자를 제조하여 화장품, 의약품, 및 식품에 적용될 수 있기 때문에 이에 또 다른 의의가 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다.

실시예1은 본 발명에 따른 고분자 입자제조장치에 관한 것이다. 도1은 실시예1의 개략적 장치 구성도를, 도2는 도1의 A의 상세도를, 도3은 도1의 음극의 평면도를, 도4는 도1의 음극의 변형 실시예의 평면도를 나타낸다.

도1을 참조하면 실시예1은 이중노즐(100), 양극(210), 음극(220), 양극(210)과 음극(220) 사이에 전기장을 형성하기 위한 전원공급장치(300)를 포함한다.

도1을 참조하면 양극(210)에는 이중노즐(100)이 고정 지지된다. 양극(210)에는 이중노즐(100)을 고정시키기 위한 암나사부가 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 이중노즐(100)은 양극(210)에 고정되지 않고, 별도의 블럭에 고정될 수 있다. 이 경우 상기 블럭은 양극(210)에 연접하거나 인접하여 평행하게 설치되는 것이 바람직하다.

도1을 참조하며 음극(220)은 양극(210) 및 이중노즐(100)의 분사부 하방으로 이격되어 수평으로 설치된다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 실시예1은 이중노즐(100)의 분사부가 하부를 향하도록 설치되는 것으로 하였으나, 다른 실시예의 경우 이중노즐(100)의 분사부는 수평방향을 향하거나 상부를 향하도록 설치될 수 있다. 이 경우 음극(220)은 양극(210) 및 이중노즐(100)의 분사부에 나란하게 설치되거나 상방에 설치된다.

도2를 참조하면 이중노즐(100)은 용액분사노즐(110)과 기체분사노즐(120)을 갖는다. 용액분사노즐(110)은 분사부(도면부호 미부여)를 갖는 통상의 노즐일 수 있다. 용액분사노즐(110)은 고분자를 입자화하기 위하여 고분자 용액 또는 고분자와 생리활성성분의 혼합용액이 주입되어 분사되는 노즐이다. 용액분사노즐(110)의 분사부의 내경은 제조하고자 하는 입자의 크기에 따라 달라지게 되는데, 25㎛에서 1.2mm의 크기를 가지도록 설계될 수 있다.

기체분사노즐(120)은 용액분사노즐(110)의 외측면을 길이 방향으로 감싸며 환상도관으로 형성되는데, 특히 기체분사노즐(120)의 분사부(도면부호 미부여)가 용액분사노즐(110)의 분사부(도면부호 미부여)를 감싸도록 형성된다. 기체분사노즐(120)은 용액방사노즐(110)에서 방사되는 상기 고분자 용액 또는 혼합용액의 용매가 효과적으로 기화되도록 공기, 질소, 아르곤, 네온 또는 헬률 등의 압축기체가 주입되어 분사되는 노즐이다.

도1을 참조하면 실시예1은 용액공급펌프(400)를 갖는다. 용액공급펌프(400)에는 용액공급라인(410)이 연결된다. 용액공급펌프(400)는 용액공급라인(410)을 통해 고분자를 입자화하기 위한 상기 고분자 용액 또는 혼합용액을 용액공급라인(410)을 경유하여 용액분사노즐(110)에 주입하기 위한 펌프이다. 용액공급라인(410)은 소정 부위에서 이중노즐(100)의 수에 대응하는 갯수 만큼 분기되는 용액분기라인(412)을 갖는다.

도2를 참조하면 용액분기라인(412)은 용액분사노즐(110)에 직접 연결된다. 용액분사노즐(110)에는 용액분기라인(412)과의 연결을 위해 구멍(도면부호 미부여)이 형성된다.

실시예1의 경우 용액공급라인(410)이 소정부위에서 분기되는 것으로 하였으나, 다른 실시예의 경우 용액공급라인(410)은 이중노즐(100)의 수에 대응하는 갯수 만큼 구비되어 이들 각각이 공급펌프(400) 및 이중노즐(100)의 용액분사노즐(110)을 연결시킬 수 있다.

도1을 참조하면 실시예1은 기체공급펌프(500)를 갖는다. 기체공급펌프(500)에는 기체공급라인(510)이 연결된다. 기체공급펌프(500)는 기체를 압축, 기체공급라인(510)을 경유하여 기체분사노즐(120)에 주입하기 위한 장치이다. 기체공급펌프(500)는 기체의 압력을 조절할 수 있는 것이 바람직하다.

도1을 참조하면 기체공급라인(510)은 소정 부위에서 이중노즐(100)의 수에 대응하는 갯수 만큼 분기되는 기체분기라인(512)을 갖는다.

도2를 참조하면 기체분기라인(512)은 기체분사노즐(120)에 직접 연결된다. 기체분사노즐(120)에는 기체분기라인(512)과의 연결을 위해 구멍(도면부호 미부여)이 형성된다. 한편, 기체공급펌프(500)는 각 기체분사노즐(120)을 통해 분사되는 공기의 압력을 0.1bar에서 2.5bar까지 조절 가능한 성능을 갖는 것이 바람직하다.

이중노즐(100)을 사용하는 이유는 상기 고분자 용액 또는 혼합용액이 용액분사노즐(110)을 통과하여 분사되는 경우 기체분사노즐(120)을 통하여 압축공기를 분사시킴으로써, 상기 고분자 용액 또는 혼합용액 중에 포함된 용매의 빠른 기화(evaporation)을 유도하여 고분자 입자를 형성하는 과정중 형성될 수 있는 고분자 입자의 합일을 막고, 형성화된 고분자 입자에 잔류되는 잔류용매함량을 줄이기 위한 것이다.

실시예1의 경우 기체공급라인(510)이 소정부위에서 분기되는 것으로 하였으나, 다른 실시예의 경우 기체공급라인(510)은 이중노즐(100)의 수에 대응하는 갯수 만큼 구비되어 이들 각각이 기체공급펌프(400) 및 이중노즐(100)의 기체분사노즐(120)을 연결시킬 수 있다.

도3 및 도4를 참조하면 음극(220)은 환상의 선형 도체이거나 "E"자형의 선형도체일 수 있다. 즉, 음극(220)은 하나 또는 다수의 선형 도체로 형성하는데 직선형, 환형, 메쉬형 및 이들의 조합 등 그 형태는 다양할 수 있다. 음극(220)은 고분자 코팅되는 것이 바람직한데, 코팅되는 고분자는 PTFE, PE, PP, 실리콘 수지 등일 수 있다. 음극(220)에 상기 고분자 용액 또는 혼합용액으로부터 형성된 고분자 입자가 축적되게 되면 고분자 입자의 변형이 일어날 가능성이 있으므로 실시예1은 음극(220)의 단면적을 축소시키는 한편 선형 도체로 형성되는 음극(220)을 고분자 코팅하였다. 음극(220)은 이중노즐(100)과 함께 전원공급장치(300)에 전기적으로 연결되어 상기 고분자 용액 또는 혼합용액이 전기장의 영향을 받아 고분자 입자가 형성되도록 하는 역할을 한다.

도1을 참조하면 실시예1은 박스형의 케이스(600)를 가질 수 있다. 케이스(600)는 부도체 재질로 형성되며, 그 내부에는 이중노즐(100), 양극(210) 및 음극(200)이 설치된다. 케이스(600)를 전기가 흐르는 도체를 이용하여 제조할 경우 케이스(600) 자체가 집진장치의 역할을 하게 되어 제조된 많은 고분자 입자들이 케이스(600) 내벽에 집진이 되어, 집진된 고분자 입자의 형태가 크게 변형이 된다

도1에는 도시되지 않았으나, 케이스(600) 내벽은 고분자 코팅된다. 고분자 코팅은 상기 고분자 용액 또는 혼합용액으로부터 형성되는 고분자 입자 중 케이스(600) 내벽에 부착되는 입자가 케이스(600) 내벽으로부터 탈착되기 용이하도록 하기 위한 것이다. 따라서, 코팅되는 고분자는 PTFE, PE, PP, 실리콘 수지 등일 수 있다.

도1을 참조하면 케이스(600)에는 폭발 방지가스 주입라인(610)이 구비될 수 있다. 폭발 방지가스는 상기 고분자 용액 또는 혼합용액으로부터 형성되는 고분자 입자와, 용액분사노즐(110)을 통해 유입되는 상기 고분자 용액 또는 혼합용액 중에 포함된 용매와의 화학작용에 의한 폭발을 방지하기 위하여 케이스(600) 내부에 주입되는 가스이다. 따라서, 폭발 방지가스는 질소, 아르곤 등일 수 있다.

도1을 참조하면 실시예1은 제1차 집진기(700), 제2차 집진기(800) 및 흡입펌프(900)를 포함할 수 있다.

도1을 참조하면 제1차 집진기(700)의 일측은 케이스(600)에 연결되고, 제2차 집진기(800)는 제1차 집진기(700)의 타측에 연결되며, 흡입펌프(900)는 배출관(910)을 통하여 제2차 집진기(800)에 연결된다.

도1을 참조하면 케이스(600)에 연결되는 제1차 집진기(700)의 일측은 음극(200) 하부에 위치하도록 케이스(600)에 연결되는 것이 바람직하다.

도1을 참조하면 제1차 집진기(700) 내부에는 제1차 필터(710)가 구비된다. 제1 필터(710)는 흡입펌프(900) 작동시 상기 고분자 용액 또는 혼합용액으로부터 형성된 고분자 입자를 회수하기 위한 필터이다. 제1차 필터(710)는 백 필터(bag filter)일 수 있다. 백필터는 폴리에스터(polyester) 혹은 다른 인조섬유로 조 직(woven)된 필터이며 집진된 입자의 탈착 및 회수가 용이하여 대부분의 입자를 제1 차필터(710)로부터 회수하게 된다. 백 필터의 기공은 0.3μm~30μm까지 다양하며 입자의 크기 및 용도에 따라 다르게 된다.

도1을 참조하면 제2차 집진기(800)의 내부에는 제2차 필터(810) 및 상기 고분자 용액 또는 혼합용액 중에 포함된 용매를 제거하기 위한 용매 제거용 필터(820)가 구비된다.

도1을 참조하면 제2차 필터(810)는 흡입펌프(900) 작동시 제1차 필터(710)보다 더 작은 고분자 입자를 회수하기 위한 필터이다. 제2차 필터(810)는 카트리지 필터(cartridge filter)일 수 있다. 카트리지 필터는 폴리에스터(polyester), 테프론(PTFE)으로 짜여진 필터이며 제1 차필터(710)인 백 필터로부터 회수되지 못한 미세한 입자를 회수하고자 사용된다. 카트리지 필터의 기공은 0.1~1μm까지 다양하며 입자의 크기 및 용도에 따라 다르게 된다.

도1을 참조하면 용매 제거용 필터(820)는 제2차 필터(810)와 배출관(910) 입구 사이에 설치된다. 용매 제거용 필터(820)는 상기 고분자 용액 또는 혼합용액 중에 포함되어 케이스(600) 내에서 기화된 용매를 회수하기 위한 필터이다.

도1에는 도시되지 않았으나, 케이스(600)에는 외부와 연통되는 통기 구멍이 형성될 수 있다. 상기 통기 구멍은 제조된 고분자 입자들이 흡입펌프(900) 작동시 제1차 집진기(700) 및 제2차 집진기(800)로 이송될 때 케이스(600) 내부에 걸리는 음압력으로 인하여 케이스(600)가 변형이나 손상되지 않도록 케이스(600) 내부에 공기가 주입되도록 하기 위한 것이다.

이하, 상기한 실시예1의 작동에 대하여 설명한다.

고분자 입자 제조를 위해 용액분사노즐(110)에 주입되는 상기 고분자 용액 또는 혼합용액 중에 포함되는 용매는 물 및 유기 용매일 수 있다.

도1 및 도2를 참조하면 용액공급펌프(400)에 의하여 상기 고분자 용액 또는 혼합용액이 이중노즐(100)의 용액분사노즐(110)에 유입되면 유입된 상기 고분자 용액 또는 혼합용액은 용액분사노즐(110)의 분사부(도면부호 미부여)를 통하여 분사된다. 이때, 기체공급펌프(500) 및 기체공급라인(510)을 통해 압축기체가 기체분사노즐(120)에 유입되어 기체분사노즐(120)의 분사부(도면부호 미부여)를 통하여 분사된다. 한편, 기체분사노즐(120)을 통하여 분사되는 공기는 고속의 압축기체이므로 압축기체의 유선 주위는 압력이 낮아지게 된다. 그런데, 기체분사노즐(120)의 분사부(도면부호 미부여)는 용액분사노즐(110)의 분사부(도면부호 미부여)를 감싸고 있으므로, 용액분사노즐(110)의 분사부(도면부호 미부여)를 통해 분사되는 상기 고분자 용액 또는 혼합용액은 주위에 압축기체가 분사되지 않을 때보다 상대적으로 낮은 압력의 공간을 통과하게 된다. 따라서, 용액분사노즐(110)의 분사부(도면부호 미부여)를 통해 분사되는 상기 고분자 용액 또는 혼합용액 중에 포함된 유기용매는 빠른 속도로 기화하게 되어 고분자 입자 형성 과정중 고분자 입자의 합일이 방지되고, 고분자 입자에 잔류되는 유기 용매 함량이 줄어들게 된다.

도1을 참조하면 실시예1은 각 이중노즐(100) 마다 별개의 용액분기라인(412) 및 기체분기라인(512)이 하나씩 각각 연결되므로, 각 이중노즐(100)의 용액분사노즐(110) 및 기체분사노즐(120)에 유입되는 상기 고분자 용액 또는 혼합용액 및 압 축기체의 상태가 동일하여 균일한 고분자 입자가 형성된다.

도1을 참조하면 전기방사를 통해서 형성된 고분자 입자들의 대부분은 흡입펌프(900) 가동에 따른 음압력에 의하여 케이스(600)의 내벽에 부착 집진됨이 없이 제1차 집진기(700)로 직접 이송된다. 또한, 음극(220)을 고분자 코팅한 선형 도체로 함으로써 전기방사를 통해서 형성된 고분자 입자가 음극(220)에 집진될 확률이 현저히 줄어들게 된다. 따라서, 형성되는 고분자 입자들이 케이스(600)의 내벽 또는 음극(220)에 집진됨으로써 형태가 크게 변형되는 단점이 제거된다.

도1을 참조하면 형성된 고분자 입자들은 제1차 집진기(700) 및 제2차 집진기(800)에 이송되어 제1차 필터(710) 및 제2차 필터(810)에서 회수된다. 제2차 필터(810)에서는 제1차 필터(710)에서 회수할 수 없는 더욱 미세한 입자들이 회수된다.

도1을 참조하면 케이스(600) 내에서 기화된 유기 용매들은 용매 제거용 필터(820)에서 회수되며, 공기는 배출관(910)을 통하여 외부로 배출된다.

실시예1을 이용하여 제조되는 고분자 입자는 그 크기가 0.1μm ~10μm이며 시간당 3g~500g의 양을 제조할 수 있다. 입자의 크기와 시간당 제조량은 유기용매, 고분자, 활성성분의 종류 및 전기장의 세기, 용액 주입속도에 따라 달라지게 된다. 제조된 입자는 산업적으로 이용되기 위하여 생리활성성분이 포함될 수도 있고 금속 산화물이 포함될 수도 있다.

실시예2 및 실시예3은 본 발명에 따른 고분자 입자제조장치에 관한 것이다. 도5는 실시예2의 주요부의 개략도를, 도6은 실시예3의 주요부의 개략도를 나타낸 다.

도5를 참조하면 실시예2는 실시예1과 마찬가지로 이중노즐(100a), 용액공급라인(410a)을 갖는다. 용액공급라인(410a)의 단부(410a-1)는 이송되는 상기 고분자 용액 또는 혼합용액이 일정한 압력으로 많은 양이 수용 가능하도록 상대적으로 크게 형성될 수 있다.

도5를 참조하면 용액공급라인(410a)의 단부(410a-1)에는 다수개의 용액분사노즐(110a)이 병렬로 연결된다. 용액공급라인(410a)의 단부(410a-1)에는 암나사부가 형성될 수 있고, 용액분사노즐(110a)의 후단부에는 상기 암나사부에 대응하는 수나사부가 형성될 수 있다.

도5를 참조하면 기체공급라인은 실시예1에서와 마찬가지로 소정 부위에서 노즐(100a)의 수에 대응하는 갯수 만큼 분기되는 기체분기라인(512a)을 갖는다. 기체분기라인(512a)은 기체분사노즐(120a)에 직접 연결된다. 기체분사노즐(120a)에는 기체분기라인(512a)과의 연결을 위해 구멍(도면부호 미부여)이 형성된다.

기타의 사항은 실시예1과 동일하므로 설명을 생략한다.

도6을 참조하면 실시예3은 실시예1과 마찬가지로 이중노즐(100), 용액공급라인(410b) 및 기체공급라인(510b)을 갖는다.

도6을 참조하면 실시예2와 마찬가지로 용액공급라인(410b)의 단부(410b-1)는 이송되는 상기 고분자 용액 또는 혼합용액이 일정한 압력으로 많은 양이 수용 가능하도록 상대적으로 크게 형성될 수 있다.

도6을 참조하면 마찬가지로 기체공급라인(510b)의 단부(510b-1)는 이송되는 압축기체가 일정한 압력으로 많은 양 수용 가능하도록 상대적으로 크게 형성될 수 있다. 기체공급라인(510b)의 단부(510b-1)는 용액공급라인(410b)의 단부(410b-1)와 근접하여 형성되는 것이 바람직하다.

도6을 참조하면 다수개의 용액분사노즐(110b)은 기체공급라인(510b)의 단부(510b-1)를 횡방향으로 관통하며 용액공급라인(410b)의 단부(410b-1)에 병렬로 연결된다. 또한, 다수개의 기체분사노즐(120b)은 용액분사노즐(110b)의 외측을 길이방향으로 각각 감싸며 기체공급라인(510b)의 단부(510b-1)에 병렬로 연결된다.

기타의 사항은 실시예1과 동일하므로 설명을 생략한다.

실시예4는 본 발명에 따른 고분자 입자제조방법에 관한 것이다.

실시예4는 용액방사노즐을 통하여 고분자 용액 또는 고분자와 생리활성성분이 포함된 혼합용액을 전기장이 형성된 공간에 방사하면서 상기 용액분사노즐의 외측에 길이방향으로 감싸는 환상도관으로 형성된 기체방사노즐을 통하여 압축기체를 방사하여 상기 고분자 용액 또는 혼합용액으로부터 고분자를 입자화한다. 용액방사노즐, 기체방사노즐, 전기장 형성방법은 실시예1에서 설명한 것에 준한다.

또한, 실시예4는 상기 고분자 용액 또는 혼합용액으로부터 형성된 고분자 입자를 전기장이 형성된 공간으로부터 흡입(suction)에 의하여 외측으로 이송되어 회수하기도 한다. 전기장이 형성된 공간으로부터 흡입(suction)에 의하여 고분자 입자를 회수하는 방법은 실시예1에서 설명한 장치를 이용할 수 있다.

상기 고분자 용액 또는 혼합용액 중에 포함되는 용매는 물, 메탄올, 메탄올, 프로판올, 아세톤, 테트라하이드로퓨란(THF), 메틸렌 클로라이드 또는 에틸 아세테 이트 가운데 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.

상기 고분자는 폴리아크릴산(polyacrylic acid) 및 이의 공중합체, 폴리 히드록시 메틸 셀룰로스(poly(hydroxyl methyl cellulose)), 폴리 히드록시 알킬 메타크릴레이트 (poly(hydroxyl alkyl methacrylate)) 및 그의 공중합체, 폴리에틸렌 글리콜 (poly(ethylene glycol/oxide)) 및 그의 공중합체, 폴리에틸렌 글리콜-폴리카프로락톤(polycaprolactone) 다중 블록 공중합체, 폴리카프로락톤 (polycaprolactone) 및 그의 공중합체, 폴리 락티드 (polylactide) 및 그의 공중합체, 폴리 글리콜리드 (polyglycolide) 및 그의 공중합체, 폴리 메틸 메타크릴레이트 (poly(methyl methacrylate)) 및 그의 공중합체, 폴리 스티렌 (polystyrene) 및 그의 공중합체 가운데 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.

상기 생리 활성성분은 피부내 주름개선 및 미백기능을 나타낼 수 있는 화합물로써 L-아스코빈산(L-ascrobic acid), 에피칼로카테킨-3-갈레이트(epigallocatechin-3-Gallate) 및 그 유도체, 레티놀, 레티닐 아세티이트, 레티닐 팔미테이트, 토코페롤, 토코페릴 아세테이트, 토코페릴 리놀레이트, 토코페릴 니코티네이트, 리놀레익산, 코엔자임 Q-10, 레즈베라트롤 ((E)-5-[2-(4-hydroxyphenyl ethenyl)]-1,3-benzene diol 3,4,5-trihydroxy stilbene), 리포익산, 감초추출물, 티몰 트리메톡시산남메이트(Thymol Trimethoxycinnamate), 커큐민(Curcumin), 테트라하이드로커큐민(Tetrahydrocurcumin), 올레아놀릭산(Oleanolic acid), 어솔릭산(Ursolic acid), 베툴린(Betulin), 베툴린산(Betulinic acid), 디오스메틴(Diosmetin), 케르세틴(Quercetin), 리코 펜(Lycopene), 캄페롤 (4’-5,7-trihydroxy flavonol), IBIP-02 (3,5,7-Trihydroxy-4'-methoxy-8-prenylflavone), 루테오린(Luteolin), 에틸(4-(2,3-디하이드로-1H-인덴-5-카복시아미도) 벤조에이트(Ethyl(4-(2,3-dihydro-1H-indene-5-carboxyamido) benzoate) 가운데 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.

실험예 1: 폴리카프로락톤 (polycaprolactone)

수평균 분자량 10,000g/mol의 폴리카프로락톤(Polycaprolactone)을 아세톤(acetone)에 10wt% 농도로 용액을 제조하고 이 용액을 용액분사노즐(110, 110a, 110b)의 분사부를 통하여 10ml/hr의 속도로 분사하였다. 용액분사노즐(110, 110a, 110b)의 분사부의 내경은 100㎛이며, 기체분사노즐(120, 120a, 120b)에 공급되는 공기의 압력은 0.7bar이며 전기방사를 위해 전원공급장치(300)통해 공급되는 전압은 14kV이다. 사용된 총 노즐(100, 100a, 100b)의 수는 10개이다. 10시간 반응후 제조된 고분자 입자를 제1차 필터(710) 및 제2차 필터(810)로부터 회수를 하였다. 비교군으로 이중노즐이 아닌 단일노즐을 사용해서 폴리카프로락톤(Polycaprolactone) 고분자 입자를 제조하여 그 모양을 비교하였는데, 단일 노즐을 통한 용액 분사 속도는 0.6ml/hr이며 공급되는 전압은 10kV였다. 상기 실험에서 사용된 공급되는 전압의 차이가 입자 크기에 미치는 영향은 크지 않았다.

실험예 2: 폴리카프로락톤-캄페롤(Polycaprolactone-Kaempferol)

수평균 분자량 10,000g/mol의 폴리카프로락톤(Polycaprolactone)과 캄페 롤(Kaempferol)을 각각 10wt%와 2wt% 농도로 아세톤(acetone)에 용해하여 용액을 제조하고 상기 용액을 용액분사노즐(110, 110a, 110b)의 분사부를 통하여 10ml/hr의 속도로 분사하여 고분자 입자를 제조하였다. 용액분사노즐(110, 110a, 110b)의 분사부의 내경은 25㎛이며, 기체분사노즐(120, 120a, 120b)에 공급되는 공기의 압력은 0.7bar이고, 전기방사를 위해 전원공급장치(300)를 통해 공급되는 전압은 14~25kV이다. 사용된 총 노즐의 수는 10개이며 10시간 반응후 제조된 고분자 입자를 제1차 필터(710)및 제2차 필터(810)로부터 회수를 하였다.

실험예 3: 폴리카프로락톤-루테오린(PCL-Leuteoline)

수평균 분자량 10,000g/mol의 폴리카프로락톤(Polycaprolactone)과 루테오린(Luteolin)을 각각 10wt%와 2wt% 농도로 아세톤(acetone)에 용해하여 용액을 제조하고 상기 용액을 용액분사노즐(110, 110a, 110b)의 분사부를 통하여 10ml/hr의 속도로 분사하여 고분자 입자를 제조하였다. 용액분사노즐(110, 110a, 110b)의 분사부의 내경은 25㎛이며, 기체분사노즐(120, 120a, 120b)에 공급되는 공기의 압력은 0.7bar이고, 전기방사를 위해 전원공급장치(300)를 통해 공급되는 전압은 14~25kV이다. 사용된 총 노즐의 수는 10개이며 10시간 반응후 제조된 고분자 입자를 제1차 필터(710)및 제2차 필터(810)로부터 회수를 하였다.

실험예 4: 폴리 메틸 메타크릴레이트-에틸(4-(2,3-디하이드로-1H-인덴-5-카복시아미도) 벤조에이트

무게평균 분자량 34000g/mol의 폴리 메틸 메타크릴레이트(Poly(methyl methacrylate))와 에틸(4-(2,3-디하이드로-1H-인덴-5-카복시아미도) 벤조에이트(Ethyl(4-(2,3-dihydro-1H-indene-5-carboxyamido) benzoate))을 각각 10wt%와 2wt% 농도로 아세톤(acetone)에 용해하여 용액을 제조하고 상기 용액을 용액분사노즐(110, 110a, 110b)의 분사부를 통하여 10ml/hr의 속도로 분사하여 고분자 입자를 제조하였다. 용액분사노즐(110, 110a, 110b)의 분사부의 내경은 300㎛이며, 기체분사노즐(120, 120a, 120b)에 공급되는 공기의 압력은 0.7bar이고, 전기방사를 위해 전원공급장치(300)를 통해 공급되는 전압은 14~25kV이다. 사용된 총 노즐의 수는 10개이며 10시간 반응후 제조된 고분자 입자를 제1차 필터(710)및 제2차 필터(810)로부터 회수를 하였다.

실험예 5: 폴리 메틸 메타크릴레이트-에틸(4-(2,3-디하이드로-1H-인덴-5-카복시아미도) 벤조에이트

무게평균 분자량 34,000g/mol의 폴리 메틸 메타크릴레이트(Poly(methyl methacrylate))와 입자 크기가 200~300nm인 폴리 메틸 메타크릴레이트(Poly(methyl methacrylate)) 나노입자, 그리고 에틸(4-(2,3-디하이드로-1H-인덴-5-카복시아미도) 벤조에이트(Ethyl(4-(2,3-dihydro-1H-indene-5-carboxyamido) benzoate))을 각각8wt%, 2wt%, 2wt% 농도로 아세톤(acetone)에 용해 및 분산시켜 용액을 제조하고 상기 용액을 용액분사노즐(110, 110a, 110b)의 분사부를 통하여 10ml/hr의 속도로 분사하여 입자를 제조하였다. 용액분사노즐(110, 110a, 110b)의 분사부의 내경은 300㎛이며, 기체분사노즐(120, 120a, 120b)에 공급되는 공기의 압력은 0.7bar이고, 전기방사를 위해 전원공급장치(300)를 통해 공급되는 전압은 14~25kV이다. 사용된 총 노즐의 수는 10개이며 10시간 반응후 제조된 고분자 입자를 제1차 필터(710)및 제2차 필터(810)로부터 회수를 하였다.

실험예 1~5에서 제조된 고분자 나노입자의 특성분석

상기 실험예 1~4에서 제조된 고분자 나노입자의 캡슐형태를 주사전자현미경(Hitachi S-4300)으로 관찰하였다. 도7은 실험예1에서 실행한 이중 노즐(Dual nozzle)을 이용하여 전기방사한 폴리카프로락톤(Polyacaprolactone) 입자를 웨이퍼를 이용하여 회수한 후 주사전자 현미경으로 관찰한 사진이며 도8은 비교군으로 단일 노즐을 이용하여 전기방사한 폴리카프로락톤(Polyacaprolactone) 입자를 웨이퍼를 이용하여 회수한 후 주사전자 현미경으로 관찰한 사진이다. 두 그림에서 나타나는 가장 큰 차이점은 입자의 형태이며, 이중 노즐을 이용하여 전기방사한 폴리카프로락톤(Polyacaprolactone) 입자의 경우 완벽한 구형의 입자를 제조할 수 있었던 반면 단일 노즐을 이용한 경우 입자가 완벽한 구형이 아닌 벽면에 퍼져있는 반구형의 형태로 제조되었다. 단일노즐을 사용한 경우 전기방사를 통해 분사된 후 용매가 완전히 제거가 되지 않아 웨이퍼에 회수될 때 퍼짐 현상이 발생하여 타원형으로 관찰되는 반면 이중노즐을 이용하여 전기방사한 경우 용매가 전기방사와 동시에 압축공기를 이용하여 용매를 증발시키기 때문에 완벽한 구형 입자가 형성되는 것을 알 수 있다. 따라서 전기방사를 이용하여 입자를 제조할 경우 용매를 어떻게 제거하느 냐가 완벽한 구형 입자를 형성하는데 중요한 인자 중 하나이며 입자 내 용매가 다량 존재할 경우 입자의 변형이 생길 가능성이 높은 것을 알 수 있었다.

도9는 실험예2에서 실행한 이중노즐을 이용하여 전기방사한 캄페롤(Kaempferol)을 함유한 폴리카프로락톤(Polyacaprolactone) 입자의 전자현미경 사진이다. 도9에서 보는 바와 같이 활성성분을 함유한 경우에도 전기방사를 통하여 구형 입자를 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있었으며 입자의 표면에 생리 활성성분의 결정이 존재하지 않는 것으로 보아 활성성분이 고분자 입자 내에 고르게 분포되어 있는 것으로 사료되었다. 입자의 크기는 실험예1에서 2.5~10㎛인 것과는 달리 매우 작은 300nm인 것을 확인할 수 있었다. 실험예2에서는 실험예1에서와 달리 생리활성성분을 사용하였으며 아울러 용액분사노즐(110, 110a, 110b)의 분사부의 내경은 25㎛이었다. 위의 두 가지 인자가 실험결과에 영향을 미칠 수 있는데, 추가실험을 통해서 살펴본 결과 용액분사노즐(110, 110a, 110b)의 분사부의 내경이 입자의 크기에 커다란 영향을 미치는 것으로 조사되었다. 실험예3을 통하여 제조된 루테오린(Leuteolin)을 함유한 폴리카프로락톤(polycaprolactone) 입자의 경우도 동일한 결과를 얻을 수 있었다.

도10은 실험예4에서 실행한 이중노즐을 이용하여 전기방사한 에틸(4-(2,3-디하이드로-1H-인덴-5-카복시아미도) 벤조에이트(Ethyl(4-(2,3-dihydro-1H-indene-5-carboxyamido) benzoate))를 함유한 PMMA입자의 전자현미경 사진이다. 에틸(4-(2,3-디하이드로-1H-인덴-5-카복시아미도) 벤조에이트(Ethyl(4-(2,3-dihydro-1H-indene-5-carboxyamido) benzoate))의 경우 폴리카프로락톤(polycaprolactone)과의 상용성이 양호하지 않아 입자가 형성되지 않는다. 아울러 도11에서 보는 바와 같이 표면에 침상 모양의 결정이 형성되는 것을 관찰할 수 있다. 따라서 아세톤이 증발시 에틸(4-(2,3-디하이드로-1H-인덴-5-카복시아미도) 벤조에이트(Ethyl(4-(2,3-dihydro-1H-indene-5-carboxyamido) benzoate))와의 상용 및 혼화성이 우수한 고분자 소재를 찾는 것이 매우 중요하며 이에는 PMMA및 PS와 같은 아크릴계의 고분자가 적합한 것으로 나타났다. 도10에서 나타나는 또 하나의 특징은 PMMA 입자의 경우 완벽한 구형에서 벗어난 형태를 가진다는 것이다. 그러나 도12에서와 같이 입자의 표면에는 에틸(4-(2,3-디하이드로-1H-인덴-5-카복시아미도) 벤조에이트(Ethyl(4-(2,3-dihydro-1H-indene-5-carboxyamido) benzoate))이 가지고 있는 침상 및 판상의 결정이 전혀 관찰되지 않는 것으로 보아 활성성분이 고르게 분포된 입자를 제조할 수 있다고 할 수 있다.

PMMA입자를 좀더 완벽한 구형 입자 형태로 제조하기 위해서 실험예 5에서와 같이 나노입자를 용액에 첨가, 분산시켜 전기방사함으로써 얻을 수 있으며 이는 도 13에서 보는 바와 같이 에틸(4-(2,3-디하이드로-1H-인덴-5-카복시아미도) 벤조에이트(Ethyl(4-(2,3-dihydro-1H-indene-5-carboxyamido) benzoate))을 함유한 나노~마이크로입자를 얻을 수 있다. 이는 나노입자들이 구형 지지체로서의 역할을 함으로써 가능하다고 사려된다.

실시예5는 실시예4에 의하여 제조된 고분자 입자를 포함하는 화장료 조성물 또는 식품 조성물 또는 외용제 조성물에 관한 것이다.

화장료 조성물로는 로션, 에센스, 크림 등이 있고, 식품 조성물로는 생리활성성분이 포함된 분말제 등이 있고, 외용제 조성물로는 연고 등이 있다.

도1은 실시예1의 개략적 장치 구성도.

도2는 도1의 A의 상세도.

도3은 도1의 제2 음극의 평면도.

도4는 도1의 제2 음극의 변형 실시예의 평면도.

도5는 실시예2의 주요부의 개략도.

도6은 실시예3의 주요부의 개략도.

도7, 도9 내지 도11은 실시예4에 의해 제조된 고분자 입자의 주사전자 현미경 사진.

도8은 단일 노즐을 이용하여 전기방사한 고분자 입자의 주사전자 현미경 사진.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100:이중노즐 110:용액분사노즐

120:기체분사노즐 210:양극

220:음극 300:전원공급장치

400:용액공급펌프 410:용액공급라인

412:용액분기라인

500:기체공급펌프 510:기체공급라인

512:기체분기라인 600:케이스

700:제1차 집진기 710:제1차 필터

800:제2차 집진기 810:제2차 필터

820:용매 제거용 필터

900:흡입펌프 910:배출관

100a:이중노즐 110a:용액분사노즐

120a:기체분사노즐

410a:용액공급라인 410a-1:용액공급라인의 단부

512a:기체분기라인

100b:이중노즐 110b:용액분사노즐

120b:기체분사노즐

410b:용액공급라인 410b-1:용액공급라인의 단부

510b:기체공급라인 510b-1:기체공급라인의 단부

Claims

양극, 상기 양극에 이격되어 구비되는 음극 및 상기 양극과 음극에 결합되는 전원공급장치로 이루어진 전기장 형성부;

상기 전기장 형성부에 의하여 상기 양극과 음극 사이에 형성되는 전기장 형성공간 내에 고분자 용액 또는 고분자와 생리활성성분의 혼합용액을 방사시키는 용액방사노즐 및 상기 용액분사노즐의 외측에 길이방향으로 감싸며 환상도관으로 형성되어 압축기체를 방사시키는 기체방사노즐로 이루어진 이중노즐;

상기 양극, 음극 및 이중노즐가 고정되는 케이스;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 입자제조장치.
제1항에 있어서,

상기 케이스에는 상기 고분자 용액 또는 혼합용액으로부터 형성된 고분자 입자를 외측으로 흡입시켜 수득하는 흡입펌프가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 고분자 고분자 입자제조장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 양극은 상기 이중노즐과 연접되거나 인접하여 수평으로 구비되며,

상기 음극은 상기 양극의 하방으로 이격되어 수평으로 구비되는 것을 특징으로 하는 고분자 입자제조장치.
제3항에 있어서,

상기 음극은 하나 또는 다수의 선형, 환형, 메쉬형, 및 이들의 조합형으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 고분자 입자제조장치.
제4항에 있어서,

상기 음극은 고분자 코팅된 것을 특징으로 하는 고분자 입자제조장치.
제5항에 있어서

상기 고분자 코팅은 폴리테트라플로로에틸렌(PTFE) 또는 실리콘 수지로 코팅된 것을 특징으로 하는 고분자 입자제조장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 케이스에는 상기 고분자 용액 또는 혼합용액 중 함유된 용매의 폭발 방지를 위한 폭발 방지가스 주입라인이 구비되는 것을 특징으로 하는 고분자 입자제조장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 케이스 내측은 고분자 코팅이 된 것을 특징으로 하는 고분자 입자제조장치.
제8항에 있어서

상기 고분자 코팅은 폴리테트라플로로에틸렌(PTFE) 또는 실리콘 수지로 코팅된 것을 특징으로 하는 고분자 입자제조장치.
제2항에 있어서,

상기 케이스에 연결되어 상기 케이스에서 형성된 고분자 입자를 회수하는 집진기;

상기 집진기와 상기 흡입펌프를 연결하는 배출관;

상기 케이스에 외부와 연통되도록 형성되는 통기 구멍이 구비되는 것을 특징으로 하는 고분자 입자제조장치.
제10항에 있어서,

상기 집진기는 내부에 제1차 필터가 구비되는 제1차 집진기와 상기 제1차 집진기와 직렬로 연결되며 내부에 상기 제1차 필터보다 더 작은 입자를 집진하기 위한 제2차 필터가 구비되는 제2차 집진기를 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 입자제조장치.
제11항에 있어서,

상기 제2차 집진기의 후단에는 용매를 제거하기 위한 용매 제거용 필터가 구 비되는 것을 특징으로 하는 고분자 입자제조장치.
제11항에 있어서,

상기 제1차 필터는 백 필터(bag filter)이고, 상기 제2차 필터는 카트리지 필터(cartridge filter)인 것을 특징으로 하는 고분자 입자제조장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 고분자 용액 또는 혼합 용액을 상기 용액방사노즐에 공급하기 위한 용액공급펌프;

상기 용액공급펌프와 용액분사노즐을 연결하는 용액공급라인;

상기 압축기체를 상기 기체분사노즐에 공급하기 위한 기체공급펌프; 및

상기 기체분사노즐과 기체공급펌프를 연결하는 기체공급공급라인;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 입자제조장치.
제14항에 있어서,

상기 용액공급라인에는 다수개의 상기 용액분사노즐이 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 고분자 입자제조장치.
제14항에 있어서,

다수개의 상기 용액분사노즐은 상기 기체공급라인을 횡방향으로 관통하며 상 기 용액공급라인에 병렬로 연결되고,

다수개의 상기 기체분사노즐은 상기 용액분사노즐의 외측을 길이방향으로 감싸며 각각 상기 기체공급라인에 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 고분자 입자제조장치.
용액방사노즐을 통하여 고분자 용액 또는 고분자와 생리활성성분이 포함된 혼합용액을 전기장이 형성된 공간에 방사하면서 상기 용액분사노즐의 외측에 길이방향으로 감싸는 환상도관으로 형성된 기체방사노즐을 통하여 압축기체를 방사하여 상기 고분자 용액 또는 혼합용액으로부터 고분자를 입자화하는 것을 특징으로 하는 고분자 입자제조방법.
제17항에 있어서,

상기 고분자 용액 또는 혼합용액으로부터 형성된 고분자 입자는 전기장이 형성된 공간으로부터 흡입(suction)에 의하여 외측으로 이송되어 회수되는 것을 특징으로 하는 고분자 입자제조방법.
제17항 또는 제18항에 있어서,

상기 고분자 용액 또는 혼합용액에 포함되는 용매는 물, 메탄올, 메탄올, 프로판올, 아세톤, 테트라하이드로퓨란(THF), 메틸렌 클로라이드 또는 에틸 아세테이트 가운데 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 고분자 입자제 조방법.
제17항 또는 제18항에 있어서,

상기 고분자 용액 또는 혼합용액 중에 포함된 고분자는 폴리아크릴산(polyacrylic acid) 및 이의 공중합체, 폴리 히드록시 메틸 셀룰로스(poly(hydroxyl methyl cellulose)), 폴리 히드록시 알킬 메타크릴레이트 (poly(hydroxyl alkyl methacrylate)) 및 그의 공중합체, 폴리에틸렌 글리콜 (poly(ethylene glycol/oxide)) 및 그의 공중합체, 폴리에틸렌 글리콜-폴리카프로락톤(polycaprolactone) 다중 블록 공중합체, 폴리카프로락톤 (polycaprolactone) 및 그의 공중합체, 폴리 락티드 (polylactide) 및 그의 공중합체, 폴리 글리콜리드 (polyglycolide) 및 그의 공중합체, 폴리 메틸 메타크릴레이트 (poly(methyl methacrylate)) 및 그의 공중합체, 폴리 스티렌 (polystyrene) 및 그의 공중합체 가운데 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 고분자 입자 제조 방법.
제17항 또는 제18항에 있어서,

상기 생리 활성성분은 L-아스코빈산(L-ascrobic acid), 에피칼로카테킨-3-갈레이트(epigallocatechin-3-Gallate) 및 그 유도체, 레티놀, 레티닐 아세티이트, 레티닐 팔미테이트, 토코페롤, 토코페릴 아세테이트, 토코페릴 리놀레이트, 토코페릴 니코티네이트, 리놀레익산, 코엔자임 Q-10, 레즈베라트롤 ((E)-5-[2-(4- hydroxyphenyl ethenyl)]-1,3-benzene diol 3,4,5-trihydroxy stilbene), 리포익산, 감초추출물, 티몰 트리메톡시산남메이트(Thymol Trimethoxycinnamate), 커큐민(Curcumin), 테트라하이드로커큐민(Tetrahydrocurcumin), 올레아놀릭산(Oleanolic acid), 어솔릭산(Ursolic acid), 베툴린(Betulin), 베툴린산(Betulinic acid), 디오스메틴(Diosmetin), 케르세틴(Quercetin), 리코펜(Lycopene), 캄페롤 (4’-5,7-trihydroxy flavonol), IBIP-02 (3,5,7-Trihydroxy-4'-methoxy-8-prenylflavone), 루테오린(Luteolin), 에틸(4-(2,3-디하이드로-1H-인덴-5-카복시아미도) 벤조에이트(Ethyl(4-(2,3-dihydro-1H-indene-5-carboxyamido) benzoate) 가운데 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 고분자 입자제조방법.
제17항 또는 제18항에 있어서,

상기 압축기체는 공기, 질소, 아르곤, 네온 또는 헬륨인 것을 특징으로 하는 고분자 입자제조방법.
제17항 또는 제18항의 제조방법에 의하여 제조된 고분자 입자를 포함하는 화장료 조성물.
제17항 또는 제18항의 제조방법에 의하여 제조된 고분자 입자를 포함하는 피부 외용제 조성물.
제17항 또는 제18항의 제조방법에 의하여 제조된 고분자 입자를 포함하는 식품 조성물.