KR101182224B1

KR101182224B1 - 가루가 비산하지 않는 친환경 고체 백묵 조성물 및 이를 이용한 백묵 제조방법

Info

Publication number: KR101182224B1
Application number: KR1020120072043A
Authority: KR
Inventors: 한원복
Original assignee: 한원복; 주식회사 에코프렌들리보드
Priority date: 2012-07-03
Filing date: 2012-07-03
Publication date: 2012-09-12

Abstract

본 발명은 가루가 비산하지 않는 친환경 고체 백묵 조성물 및 이를 이용한 백묵 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 바인더(binder), 안료, 활석(Talc), 유동파라핀(Liquid Paraffin), 구연산 에스터(Citric Acid Ester)와, 디메칠실리콘 오일 또는 폴리메칠하이드록실록산(Polymethylhydrosiloxane)의 하이드로젠 변성 실리콘 오일의 혼합으로 조성되며, 상기 바인더(binder)는 폴리에틸렌 왁스, 스테아린산 아마이드, 저팬왁스(Japan wax)의 혼합으로 조성된 가루가 비산하지 않는 친환경 고체백묵 조성물 및 이를 이용한 백묵 제조방법에 관한 것이다.

Description

가루가 비산하지 않는 친환경 고체 백묵 조성물 및 이를 이용한 백묵 제조방법{COMPOSITION OF ECO-FRIENDLY CHALK FOR SCATTERING PREVENTION AND MANUFACTURING METHOD OF CHALK USING IT}

본 발명은 기존의 백묵(분필) 가루의 비산에 따른 호흡기 질환의 발생 문제와, 자극성 휘발용제를 포함하고 있는 액상백묵(일명 물백묵) 등으로 칠판 등에 글씨를 적을 경우, 적힌 글씨가 건조하면서 휘발하는 용제에 포함되어 있는 유해성분 및 악취발생으로 인해 밀폐된 강의실 등의 실내공기 오염문제를 해결하기 위해 도출된 것으로서,

백묵을 손에 잡더라도 손에 가루가 묻어나지 않고, 칠판에 적을 때 백묵 가루가 비산하지 않으며, 무취이며, 검정색을 포함하는 다양한 색상으로 제조가 가능하여 강의실 등에서 백묵을 이용하여 강의를 하는 강의자나 수강자에게 전혀 해를 주지 않는 친환경적인 고체 백묵 조성물 및 이를 이용한 백묵 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 학교, 학원 및 기관 등의 강의실 대부분은 강의 여건을 지속적으로 유지하기 위하여, 적정 수준의 온도를 지속적으로 유지하게 마련이어서, 이를 위하여 냉/난방기를 사용하게 되므로, 이런 경우, 강의실의 공기 밀폐도는 높아지게 마련이다.

이러한 여건에서, 기존의 분필을 계속 사용하여 강의가 지속적으로 이루어질 경우에는 강의자의 필기, 수정 등으로 흑색 칠판이나, 녹색칠판과 백색칠판에서 분필 지우개의 마찰에 따른 분필가루의 비산이 발생하게 마련이며, 이로 인한 강의실 내의 공기를 오염시켜 환경오염은 물론 강의자, 수강자의 건강에 큰 영향을 주는 것은 이미 인지된 사실이다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해 개발된 백묵이 바로 액상백묵이다. 일명 물백묵이라고 하는 것으로서, 녹색 칠판에 극성 화학 유기용제로 만든 액체 잉크(백색, 분홍색, 노랑색, 청색)를 펜에 담아 상기의 칠판에 필기, 수정, 삭제시 백묵가루의 비산이 거의 없는 상품이라 할 수 있다.

그러나 이와 같은 액상 백묵과 관련된 종래 개시된 기술을 살펴보면,

대한민국 공개특허 1995-0032524(공개일자 1995.12.22), 일본특허 평 7-110554호, 대한민국 등록특허 10-0582509(등록일자 2006년05월16일)에 개시된 바와 같이, "액체 백묵" 잉크에 사용되는 원료가 인체에 해로운 아세톤, 이소프로필 알콜, 에칠 알콜, 세로솔브 등의 휘발성 자극이 강한 용제를 사용하고 있어서, 비록 백묵가루가 비산되지 않는 장점은 있으나, 겨울이나 여름에 냉난방으로 인해 휘발된 유기용제가 강의실 외부로 휘발하지 못하고 밀폐된 강의실에서 머물다가 호흡시 독한 자극성 있는 냄새와 함께 인체로 흡입되어 인체에 해를 주는 큰 단점이 있었다. 이외에 액체 백묵을 사용중에 의복이나, 손등에 묻거나, 오염되었을 때, 지우거나 세탁을 해도 잘 지울 수 없어서 소비자의 불편이나 피해가 자주 발생하는 단점이 있었다.

또한, 수성 고체 백묵이라고 하여 스테아린산, 파라핀왁스, 멀티왁스류를 유화제로 유화시켜 만든 백묵으로 칠판에 필기한 후 지울 때는 물이 묻은 지우개로 반복하여 지우게 되며, 이와 같이 백묵으로 오염된 지우개를 세척하게 되면 세척시 발생하는 백묵이 진하게 녹은 물이 발생하게 되어 제2의 환경오염원으로 작용하게 되는 문제가 있다.

이외에 화이트보드 및 펜이라고 하여 백색 칠판에 유성 흑색 잉크 및 기타 황색, 적색, 청,보라색, 오렌지색 잉크를 담아 필기하며 사용하고 있으나, 화이트보드의 경우에는 백색 광택으로 인하여 사람의 시력을 많이 약화시킨다는 것은 공지된 사실이다.

그리고 그린보드(Green Board)용 또는 흑판(Black Board)용으로 개발된 친수성 고체 백묵(분필)은 필기한 내용을 수정 또는 지울 경우, 그 특성상 물 또는 물이 흡수된 지우개를 사용하게 되는데, 처음에는 잘 지워지나 물이 흡수된 지우개로 글자를 지운 보드판(칠판) 부분에 물기가 남게 되어, 이것이 건조되기 전에 다시 필기하게 될 경우 필기한 글자가 물에 풀어져 글자를 알아볼 수 없게 되거나 필기한 글자의 자국이 칠판에 남아서 잘 지워지지 않는 결함이 있다.

또한, 칠판에 남게 되는 물기가 모두 건조될 때까지 기다리게 될 경우 건조시간이 많이 소요되어 강사의 강의 흐름이 끊기는 문제가 발생하고, 때에 따라서는 강의가 불가능하게 될 수도 있게 되어 분필 자체의 사용가치를 상실하게 되는 문제를 초래할 수도 있다.

따라서, 상기와 같은 기존의 백묵(분필) 및 액체마커펜(백색잉크) 사용으로 인한 폐해와 '화이트 보드'의 시각적인 폐해 등을 최소화할 수 있도록 친환경적인 강의 기자재가 절실히 필요한 실정이며,

분필가루가 비산하지 않는 친환경 고체 백묵(분필)과 이러한 백묵의 효능을 더욱더 강화시킬 수 있는 고체 백묵용 칠판, 보드(Board), 특수 플라스틱 시트지에 친환경 고체 백묵으로 반복 필기 후 수정, 삭제하여도 백묵가루가 비산하지 않아 환경 오염이 없는 환경 속에서 강의와 수강을 할 수 있는 친환경 고체 백묵이 요구되고 있다.

대한민국 공개특허 1995-0032524(공개일자 1995.12.22) 일본특허 평 7-110554호 대한민국 등록특허 10-0582509(등록일자 2006년05월16일)

상기의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 무취이면서, 백색, 분홍색, 파랑색, 노랑색, 검정색 등의 다양한 색상이 있어, 스틸 칠판, 녹색칠판, 백색칠판에 필기하고 지우기를 반복하더라도 백묵(분필) 가루가 비산하지 않고, 지워진 백묵가루는 지우개에 흡수되며, 일부 남은 백묵가루(슬러지)는 칠판 벽을 타고 하강하여 칠판의 가루받이에 쌓여 처분하기 용이한 가루가 비산하지 않는 친환경 고체 백묵 조성물 및 이를 이용한 고체 백묵 제조방법을 제공하고자 하는 것을 발명의 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여,

본 발명은 바인더(binder) 19~24wt%,

유?무기안료 57~59wt%,

활석(Talc) 6~7wt%,

유동파라핀(Liquid Paraffin) 1.5~2wt%,

구연산 에스터(Citric Acid Ester) 0.5~1wt%와,

디메칠실리콘 오일 또는 폴리메칠하이드록실록산(Polymethylhydrosiloxane)의 하이드로젠 변성 실리콘 오일 11~12wt%의 혼합으로 조성된 것으로서,

상기 바인더(binder)는 폴리에틸렌 왁스 60~65wt%, 스테아린산 아마이드 28~32wt%, 저팬왁스(Japan wax) 7~8wt%의 혼합으로 조성된 가루가 비산하지 않는 친환경 고체백묵 조성물과,

상기 가루가 비산하지 않는 친환경 고체백묵 조성물을 이용한 고체 백묵 제조공정으로서,

폴리에틸렌 왁스, 스테아린산 아마이드, 저팬왁스(Japan wax)를 혼합기에서 110~125℃의 온도 조건에서 20~25분간 교반 용해하는 바인더 제조단계(S10)와,

상기 바인더 제조단계(S10)를 거쳐 제조된 바인더;와,

산화티타늄(TiO₂), 산화아연(ZnO), 탄산칼슘(CaCO₃), 황산바륨(BaSO₄), 산화알미늄(Al₂O₃), 활석(Mg₃H₂(SiO₃)₄), 백토, 카본블랙(Carbon Black) 중에서 선택되는 백색 또는 흑색의 무기안료와,

Pigment yellow 34(PbCrO₄+PbSO₄)의 황색안료와 Lake Red C - Pigment Red(C₃₄H₂₄BaCl₂N₄O₈S₂)의 적색안료와 C.I. Pigment Blue(Phthalo cyanine;C₃₂H₁₆N₃H₂) 의 청색안료의 유기안료로부터 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 유?무기 안료;와,

활석;을 안료분산용 밀(mill)에 투입한 후, 125~130℃의 온도에서 20~30분간 분산하는 안료 분산단계(S20)와,

상기 안료 분산단계(S20)를 거친 분산물에 가소제, 전사제, 이형제를 순차적으로 투입한 후, 130~135℃에서 150~200rpm으로 40~60분 동안 교반한 다음, 다시 20~30rpm으로 하여 20~30분 동안 교반하여 내용물에 있는 기포를 제거하는 첨가제 투입단계(S30)와,

백묵 성형기에서 백묵형상으로 성형하는 성형단계(S40)를 거쳐 이루어지는 가루가 비산하지 않는 친환경 고체백묵 제조방법을 주요 기술적 구성으로 한다.

본 발명에 따른 가루가 비산하지 않는 친환경 고체 백묵은 전사제인 유동파라핀(Liquid Paraffin)과, 이형제인 디메칠실리콘 오일 또는 폴리메칠하이드록실록산(Polymethylhydrosiloxane)과, 가소제인 구연산 에스터(Citric Acid Ester)를 사용함으로써 전사 효과와 전사시 형성되는 도막(피막)에 의해, 칠판에 필기한 글씨를 지울 때 이형 효과가 증진되어 지우개로 지우는 과정에서 백묵가루가 비산하지 않는 특징이 있다.

그리고, 비산하는 백묵 가루 또는 휘발성 유기용제에 의해 강사나 수강생의 호흡기 질환이나, 수용성 백묵을 지울 때 사용된 지우개 세척시 발생하는 폐수로 인한 수질오염이 발생하지 않기 때문에 종래 교육용 기자재 시장에서 획기적인 친환경 대체상품으로서의 장점을 갖는다.

또한, 강의자가 백묵을 직접 손에 잡더라도 백묵이 손에 묻어나지 않는 특징이 있으며, 검정색 등 다양한 색상으로 분필 제작이 가능하여 화이트 보드 등 다양한 칠판에 사용이 가능하다.

이외에, 기존의 분필에 비해 강도가 높고, 촉감이 좋으며, 융점이 높기 때문에 해외로 수출시 온도가 높은 적도부근을 경유하더라도 분필이 녹아내리지 않아 수출이 용이하다는 장점을 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 가루가 비산하지 않는 친환경 고체 백묵의 규격 예를 보인 도면.
도 2는 본 발명에 따른 가루가 비산하지 않는 친환경 고체 백묵의 제조공정을 보인 순서도.
도 3은 본 발명에 따른 가루가 비산하지 않는 친환경 고체 백묵의 색상 예를 보인 도면(실시예 8~실시예 11에 따른 고체 백묵의 색상).

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 가루가 비산하지 않는 친환경 고체백묵 조성물은 바인더(binder), 유?무기안료, 활석(Talc), 전사제, 가소제, 이형제의 혼합으로 조성되는 것으로서, 이하 그 기술 구성에 대한 구체적인 내용을 살펴보고자 한다.

상기 바인더는 폴리에틸렌 왁스 60~65wt%, 스테아린산 아마이드 28~32wt%, 저팬왁스(Japan wax) 7~8wt%의 혼합으로 조성되는 것으로서, 친환경 고체백묵을 제조함에 있어 결합력과 경도조절을 위해 전체 백묵 중량에 대해 19~24wt%의 범위 내에서 사용량을 한정한다.

상기 바인더 구성성분 중 폴리에틸렌 왁스는 저밀도 타입(Low density Type) 또는 고밀도 타입(High density Type) 중에서 선택 사용하며, 수소화 캐스터 오일(Hydrogenated caster oil), 1,2 하이드록시 스테아릴 메틸 왁스(1,2 Hydroxy stearyl methyl wax), 폴리올레핀 왁스(Polyolefin wax), 지방산 아미드 왁스(Fatty Amide wax) 중에서 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 혼합인 것으로 대체 사용이 가능하다. 이때 사용량이 60wt% 미만인 경우에는 경도가 약해지고, 고체 백묵이 잘 부러지는 문제가 발생하게 되고, 65wt%를 초과하게 되는 경우에는 경도가 강하여 좋기는 하나 필기할 때 너무 딱딱하여 색상이 흐리고 빡빡하게 필기 되는 문제가 발생하게 되므로, 상기 폴리에틸렌 왁스의 사용량은 전체 바인더에 대해 60~65wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 스테아린산 아마이드(stearic acid amide(oleamide))는 경화 후 부서지는 성질이 있기는 하나, 상기 폴리에릴렌 왁스와 적정 비율로 배합될 경우 고체 백묵의 필기 후 지움성을 크게 향상시켜 주는 중요한 기능을 갖는 것으로, 1,2 하이드록시 스테아린 산(1,2 Hydroxy Stearic Acid), 또는 N-N 메틸렌 비스 스테아릭 아미드(N-N Methylene Bis Stearic Amide) 중 선택되는 어느 1종 이상인 것으로 대체 사용이 가능하다. 이때 사용량이 28wt% 미만인 경우에는 고체 백묵의 경도가 높아지면서 필기 후의 지움성이 현저히 떨어지는 문제가 있고, 32wt%를 초과하게 되는 경우에는 필기 후의 지움성이 향상되기는 하나 고체 백묵의 경도가 저하되어 잘 부러지는 문제가 발생하게 되므로, 상기 스테아린산 아마이드(stearic acid amide(oleamide))의 사용량은 전체 바인더에 대해 28~32wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 저팬왁스(Japan wax)는 검양옻나무 Rhus succedanea Linne (Anacardiaceae)의 과피에서 얻은 지방을 표백하여 만드는 것으로서, 고체 백묵을 이용하여 필기 시 부드러움과 가벼운 필기감을 증진시켜 주는 중요한 기능을 갖는 것으로, 이멀시파잉 왁스(Emulsi Fying wax), 마이크로 크리스탈린 왁스(Microcrystalline Wax), 몬탄 왁스(Montan wax) 중에서 선택되는 어느 1종 이상인 것으로 대체 사용이 가능하다.

상기 저팬왁스(Japan wax)의 사용량이 7wt% 미만인 경우에는 고체 백묵의 경도가 높아짐에 따라 필기시 빡빡하고 무거운 필기감을 나타내게 되고, 8wt%를 초과하게 되는 경우에는 필기 후 경도가 약해지며, 지움성이 떨어지는 문제가 발생하게 되므로 상기 저팬왁스(Japan wax)의 사용량은 전체 바인더에 대해 7~8wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 유?무기안료는 고체 백묵에 가시적인 색상을 부여하기 위해 사용하는 것으로서, 산화티타늄(TiO₂), 산화아연(ZnO), 탄산칼슘(CaCO₃), 황산바륨(BaSO₄), 산화알미늄(Al₂O₃), 활석(Mg₃H₂(SiO₃)₄), 백토, 카본블랙(Carbon Black) 중에서 선택되는 백색 또는 흑색의 무기안료와,

Pigment yellow 34(PbCrO₄+PbSO₄)의 황색안료와 Lake Red C - Pigment Red(C₃₄H₂₄BaCl₂N₄O₈S₂)의 적색안료와 C.I. Pigment Blue(Phthalo cyanine;C₃₂H₁₆N₃H₂) 의 청색안료의 유기안료 중에서 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 안료를 사용한다.

상기 유?무기안료의 사용량이 57wt% 미만인 경우에는 분필의 경도는 좋으나 필기 색상이 흐리다는 문제를 갖게 되고, 59wt%를 초과하게 되는 경우에는 백묵의 가시적인 색상이 진하여 좋기는 하나 상대적으로 바인더의 사용량이 줄어들어 필기 중에 고체 백묵이 쉽게 부러지는 문제가 발생하게 되므로, 상기 유?무기안료의 사용량은 전체 바인더에 대해 57~59wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 활석(Talc)은 충진제와 활제의 기능을 갖는 것으로서, 그 사용량이 6wt% 미만인 경우에는 백묵의 색상은 상대적으로 진한 상태이나 필기 중에 빡빡함을 덜어주지 못하는 문제가 발생하게 되고, 7wt%를 초과하게 되는 경우에는 백묵으로 필기할 때 가볍고 부드러운 촉감을 주기는 하나 경도가 너무 강하여 너무 딱딱하여 백묵 품질에 영향을 미치게 되므로, 상기 활석의 사용량은 전체 바인더에 대해 6~7wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 전사제인 유동파라핀(Liquid Paraffin)은 칠판에 필기된 백묵을 지울 때 이형성을 돕고, 비산하는 것을 억제하며, 필기시에 부드러운 감촉을 주는 것으로서, 그 사용량이 1.5wt% 미만인 경우에는 이형성이나 필기감촉이 부드럽지 못하고 빡빡하게 필기되며, 필기 후 지우개로 지울 때 백묵가루의 비산이 자주 발생하는 문제가 있고, 2wt%를 초과하여 사용하게 되는 경우에는 상대적으로 이형성, 필기감촉 및 필기 후 지우개로 지울 때의 지움성이 떨어지는 현상이 발생하게 되어 백묵의 품질에 영향을 주게 되므로, 상기 전사제인 유동파라핀(Liquid Paraffin)의 사용량은 전체 바인더에 대해 1.5~2wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 가소제인 구연산 에스터(Citric Acid Ester)는 백묵을 이용하여 칠판에 필기할 때, 디메칠실리콘 오일 또는 폴리메칠하이드록실록산(Polymethylhydrosiloxane)과 적정 배합을 이루어 전사능력을 증진시켜 주는 기능을 갖는 것으로, 그 사용량이 0.5wt% 미만인 경우에는 필기 중에 전사기능 향상되나 지우개로 지울 때의 지움성이 떨어지는 문제가 발생하게 되므로, 상기 가소제인 구연산 에스터(Citric Acid Ester)의 사용량은 전체 바인더에 대해 0.5~1wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 이형제는 하이드로젠 변성 실리콘 오일로서, 보다 구체적으로는 디메칠실리콘 오일 또는 폴리메칠하이드록실록산(Polymethylhydrosiloxane)이며, 더욱 바람직하게는 디메칠실리콘 오일을 사용한다.

상기 이형제는 고체 백묵의 최종 품질의 성능으로서 칠판 등에 필기 후 지우개로 지웠을 때 잘 지워지도록 하기 위하여 사용하는 것으로서, 그 사용량이 11wt% 미만인 경우에는 이형기능이 떨어지기 때문에 필기 후 잘 지워지지 않는 문제가 발생하여 상품의 가치 또한 떨어지는 문제가 있고, 12wt%를 초과하여 사용하게 되는 경우에는 필기 후 지우면 지움성은 좋으나, 이형제의 과다로 필기 전사성이 나빠져서 중요한 상품성을 잃게 되기 때문에, 상기 이형제의 사용량은 전체 바인더에 대해 11~12wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.

이하, 바인더(binder) 조성물 제조단계; 색소(안료) 분산단계; 첨가제 및 처리단계; 성형단계를 거쳐 이루어지는 가루가 비산하지 않는 친환경 고체 백묵의 제조방법에 대해 각 단계별로 살펴보고자 한다.

[ 바인더(binder) 조성물 제조단계(S10)]

바인더의 조성성분인 폴리에틸렌 왁스 60~65wt%, 스테아린산 아마이드 28~32wt%, 저팬왁스(Japan wax) 7~8wt%를 혼합기에서 110~125℃의 온도 조건에서 20~25분간 교반 용해하여 바인더를 제조한다.

[ 색소(안료) 분산단계( S20 )]

고체 백묵에 색상을 주기 위해서,

상기 바인더 조성물 제조단계(S10)를 거쳐 제조된 바인더 조성물;과,

Pigment yellow 34(PbCrO₄+PbSO₄)의 황색안료와 Lake Red C - Pigment Red(C₃₄H₂₄BaCl₂N₄O₈S₂)의 적색안료와 C.I. Pigment Blue(Phthalo cyanine;C₃₂H₁₆N₃H₂) 의 청색안료의 유기안료와,

활석;을 안료분산용 밀(mill)에 투입한 후, 125~130℃의 온도에서 20~30분간 분산시킨다.

[ 첨가제 및 처리단계( S30 )]

상기 색소(안료) 분산단계(S20)를 거친 최종 혼합물을 교반기에 넣고, 상기 교반기에 가소제, 전사제, 이형제를 순차적으로 투입한 후, 130~135℃에서 150~200rpm으로 40~60분 동안 교반한 다음, 다시 20~30rpm으로 하여 20~30분 동안 교반하여 내용물에 있는 기포를 제거하여 고체 백묵 성형을 위한 최종 조성물을 완성한다.

[ 성형단계( S40 )]

상기의 각 단계별로 공정을 거친 후에 백묵 성형기에 투입하여 백묵을 제조하되, 그 규격의 예로는 도 1에 도시된 바와 같이, 장축길이(L1) 79mm, 단축길이(L2) 9.9mm로 하여 성형한다.

이하, 본 발명의 백묵의 구성 성분 중 바인더의 제조에 대한 구체적인 내용을 실시예를 통해 살펴보고자 한다.

폴리 에칠렌 왁스(Poly Ethylane wax) 60wt%와,

스테아린산 아마이드 (Stearic acid amide) 32wt%와,

저팬왁스(Japan wax) 8wt%의 혼합으로 바인더를 조성한다.

폴리 에칠렌 왁스(Poly Ethylane wax) 65wt%와,

스테아린산 아마이드 (Stearic acid amide) 28wt%와,

저팬왁스(Japan wax) 7wt%의 혼합으로 바인더를 조성한다.

자동온도 장치가 부착된 혼합용해용 교반기에 폴리에칠렌 왁스(Poly Ethylene wax)와, 스테아린산 아마이드(Stearic acid amide)와, 저팬왁스(Japan wax)를 순서대로 상기 실시예 1 및 실시예 2에 제시된 혼합비율에 맞춰 평량하여 투입하고, 온도 120℃에서 용해한 후, 40rpm으로 25분 동안 다시 용해 혼합과정을 거쳐 바인더(binder)를 제조한다.

이하, 상기 실시예 1 내지 2에 제시된 바인더 조성물을 이용하여, 본 발명에 따른 가루가 비산하지 않는 친환경 고체 백묵 조성물의 구체적인 실시예를 살펴보고자 한다.

상기 실시예 1의 바인더(binder) 조성물 19wt%와,

산화티타늄(TiO₂) 59wt%와,

활석(Talc) 7wt%와,

첨가제로서, 전사제인 유동파라핀(Liquid Paraffin) 2wt%와,

가소제인 구연산 에스터(Citric Acid Ester) 1wt%와,

이형제인 디메칠실리콘 오일 12wt%를 혼합하여 분산용 밀(mill)을 이용하여 분산 조성 후 성형기에 투입하여, 도 2에 제시된 순서에 따라 고체 백묵을 생산한다.

상기 실시예 1의 바인더(binder) 조성물 24wt%와,

산화티타늄(TiO₂) 57wt%와,

활석(Talc) 6wt%와,

첨가제로서, 전사제인 유동파라핀(Liquid Paraffin) 1.5wt%와,

가소제인 구연산 에스터(Citric Acid Ester) 0.5wt%와,

이형제인 디메칠실리콘 오일 11wt%를 혼합하여 분산용 밀(mill)을 이용하여 분산 조성 후 성형기에 투입하여, 도 2에 제시된 순서에 따라 고체 백묵을 생산한다.

상기 실시예 2의 바인더(binder) 조성물 19wt%와,

산화티타늄(TiO₂) 59wt%와,

활석(Talc) 7wt%와,

첨가제로서, 전사제인 유동파라핀(Liquid Paraffin) 2wt%와,

가소제인 구연산 에스터(Citric Acid Ester) 1wt%와,

상기 실시예 2의 바인더(binder) 조성물 23wt%와,

산화티타늄(TiO₂) 57wt%와,

활석(Talc) 6wt%와,

첨가제로서, 전사제인 유동파라핀(Liquid Paraffin) 1.5wt%와,

가소제인 구연산 에스터(Citric Acid Ester) 0.5wt%와,

상기 실시예 4 내지 실시예 7에 따라 제조된 고체 백묵의 융점, 필감, 색상, 초기지움, 60일 방치 후 방치지움, 30일 상온 건조감량 및 60일 건조감량에 대한 항목에 대해 측정하였으며, 그 측정결과는 다음의 표 1과 같다.

실시예＼구분	융점(℃)	필감	색상	초기 지움성	60일 방치지움성	30일 건조감량	60일 건조감량
실시예 4	57	부드러움	진함	양호	양호	변화없음	변화없음
실시예 5	58	약간강함	약간흐림	양호	양호	변화없음	변화없음
실시예 6	57	부드러움	진함	양호	양호	변화없음	변화없음
실시예 7	58	보통	약간흐림	양호	양호	변화없음	변화없음

상기 표 1의 융점(℃)은 진열장에 진열하거나 또는 해외 수출시 외부 온도의 영향을 받아 품질의 변화 여부를 가늠할 수 있게 한다. 즉 융점이 낮으면 백묵의 품질에 변화를 주게 되어 상품가치가 떨어지게 되나, 본 발명에서는 기존의 제품에 비해 융점이 훨씬 높은 57~58℃로 측정되고 있어 외부의 온도에 의해 품질 변화 우려가 거의 없다.

상기 필감은 필기하는 사람의 취향에 따라 부드러움과 딱딱함을 부여할 수 있으나, 융점이 높으면 다소 딱딱한 필감과 흐린 색상을 갖게 되며, 반대로 융점이 낮으면 부드러운 필감과 진한 색상을 갖게 된다.

상기 초기 지움성 및 60일 방치 지움성은 칠판 또는 보드판 등에 필기한 글자를 지우개로 지웠을 때, 지워지는 정도를 측정한 것으로 실시예 1 내지 실시예 4 모두 깨끗하게 지워져 양호함을 확인할 수 있었다.

상기 건조감량은 30일 및 60일간 방치한 후 그 건조감량을 측정한 것으로서, 이와 같이 건조감량을 측정하는 이유는 백묵에 첨가된 첨가제가 시간이 경과함에 따라 분해되거나 변질하여 백묵의 품질변화에 영향을 미치는지 여부를 확인하기 위한 것으로서, 30일 및 60일간 방치하여 측정한 결과 건조감량에 전혀 변화가 없음을 확인할 수 있었다.

이하, 상기 실시예 1 내지 2에 제시된 바인더 조성물을 이용하여, 본 발명에 따른 가루가 비산하지 않는 친환경 고체 백묵의 백색 외의 다른 색상을 부여하기 위한 조성물의 구체적인 실시예를 살펴보고자 한다.

백색 외의 다른 색상을 부여하기 위해서는, 백색의 무기 안료에 색상을 부여하기 위한 유?무기 안료를 일정량 투입하여 색상을 조정하여 황색(선명한 노랑), 적색(분홍), 적색(선명한 파랑)을 부여할 수 있다. 따라서, 백색의 무기 안료량과 유채색의 유기 안료량을 조정함으로써 백색을 바탕으로 한 일명 파스텔톤 칼라(Pastelton Color)를 조성할 수 있다.

황색(선명한 노랑)

상기 실시예 1의 바인더(binder) 조성물 20wt%와,

산화티타늄(TiO₂) 56wt%

Pigment yellow 34(PbCrO₄+PbSO₄)의 황색안료 2wt%

활석(Talc) 7wt%와,

첨가제로서, 전사제인 유동파라핀(Liquid Paraffin) 2wt%와,

가소제인 구연산 에스터(Citric Acid Ester) 1wt%와,

이형제인 디메칠실리콘 오일 12wt%를 혼합하여 분산용 밀(mill)을 이용하여 분산 조성 후 성형기에 투입하여, 도 2에 제시된 순서에 따라 고체 백묵을 생산한다. 이와 같이 제조된 황색 백묵의 색상은 도 3에 제시된 바와 같다.

적색(분홍)

상기 실시예 1의 바인더(binder) 조성물 20wt%와,

산화티타늄(TiO₂) 56.7wt%

Lake Red C - Pigment Red(C₃₄H₂₄BaCl₂N₄O₈S₂)의 적색안료 1.3wt%

활석(Talc) 7wt%와,

첨가제로서, 전사제인 유동파라핀(Liquid Paraffin) 2wt%와,

가소제인 구연산 에스터(Citric Acid Ester) 1wt%와,

이형제인 디메칠실리콘 오일 12wt%를 혼합하여 분산용 밀(mill)을 이용하여 분산 조성 후 성형기에 투입하여, 도 2에 제시된 순서에 따라 고체 백묵을 생산한다. 이와 같이 제조된 적색 백묵의 색상은 도 3에 제시된 바와 같다.

청색(선명한 파랑)

상기 실시예 1의 바인더(binder) 조성물 20wt%와,

산화티타늄(TiO₂) 57.1wt%

C.I. Pigment Blue(Phthalo cyanine;C₃₂H₁₆N₃H₂)의 청색안료 0.9wt%

활석(Talc) 7wt%와,

첨가제로서, 전사제인 유동파라핀(Liquid Paraffin) 2wt%와,

가소제인 구연산 에스터(Citric Acid Ester) 1wt%와,

이형제인 디메칠실리콘 오일 12wt%를 혼합하여 분산용 밀(mill)을 이용하여 분산 조성 후 성형기에 투입하여, 도 2에 제시된 순서에 따라 고체 백묵을 생산한다. 이와 같이 제조된 청색 백묵의 색상은 도 3에 제시된 바와 같다.

검정색

상기 실시예 1의 바인더(binder) 조성물 20wt%와,

산화티타늄(TiO₂) 49wt%

카본블랙(Carbon Black) 9wt%

활석(Talc) 7wt%와,

첨가제로서, 전사제인 유동파라핀(Liquid Paraffin) 2wt%와,

가소제인 구연산 에스터(Citric Acid Ester) 1wt%와,

이형제인 디메칠실리콘 오일 12wt%를 혼합하여 분산용 밀(mill)을 이용하여 분산 조성 후 성형기에 투입하여, 도 2에 제시된 순서에 따라 고체 백묵을 생산한다. 이와 같이 제조된 검정색 백묵의 색상은 도 3에 제시된 바와 같다.

본 발명에 따른 친환경 고체 백묵 조성물은 기존에 사용되던 백묵과 달리 백묵가루가 비산하지 않는 특징이 있고, 또한 유해한 유기용제를 포함하고 있지 않기 때문에 강의실 등에서 사용하더라도 강의자나 수강자 모두에게 피해를 주지 않아 안전한 사용이 가능하고, 또한 융점이 높기 때문에 무더운 날씨 또는 수출시에 온도 변화에 따라 백묵이 녹아내릴 염려가 없기 때문에 산업상 이용가능성이 매우 크다.

Claims

바인더(binder) 19~24wt%,
유?무기안료 57~59wt%,
활석(Talc) 6~7wt%,
유동파라핀(Liquid Paraffin) 1.5~2wt%,
구연산 에스터(Citric Acid Ester) 0.5~1wt%와,
디메칠실리콘 오일 또는 폴리메칠하이드록실록산(Polymethylhydrosiloxane)의 하이드로젠 변성 실리콘 오일 11~12wt%의 혼합으로 조성된 것으로서,
상기 바인더(binder)는 폴리에틸렌 왁스 60~65wt%, 스테아린산 아마이드 28~32wt%, 저팬왁스(Japan wax) 7~8wt%의 혼합으로 조성된 것임을 특징으로 하는 가루가 비산하지 않는 친환경 고체 백묵 조성물.
청구항 1에 있어서,
유?무기안료는 산화티타늄(TiO₂), 산화아연(ZnO), 탄산칼슘(CaCO₃), 황산바륨(BaSO₄), 산화알미늄(Al₂O₃), 활석(Mg₃H₂(SiO₃)₄), 백토, 카본블랙(Carbon Black) 중에서 선택되는 백색 또는 흑색의 무기안료와,
Pigment yellow 34(PbCrO₄+PbSO₄)의 황색안료와 Lake Red C - Pigment Red(C₃₄H₂₄BaCl₂N₄O₈S₂)의 적색안료와 C.I. Pigment Blue(Phthalo cyanine;C₃₂H₁₆N₃H₂) 의 청색안료 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상인 것임을 특징으로 하는 가루가 비산하지 않는 친환경 고체 백묵 조성물.
청구항 1에 있어서,
스테아린산 아마이드는 1,2 하이드록시 스테아린 산(1,2 Hydroxy Stearic Acid), 또는 N-N 메틸렌 비스 스테아릭 아미드(N-N Methylene Bis Stearic Amide) 중 선택되는 어느 1종 이상인 것으로 대체 가능한 것임을 특징으로 하는 가루가 비산하지 않는 친환경 고체 백묵 조성물.
청구항 1에 있어서,
저팬왁스(Japan wax)는 이멀시파잉 왁스(Emulsi Fying wax), 마이크로 크리스탈린 왁스(Microcrystalline Wax), 몬탄 왁스(Montan wax) 중에서 선택되는 어느 1종 이상인 것으로 대체 가능한 것임을 특징으로 하는 가루가 비산하지 않는 친환경 고체 백묵 조성물.
폴리에틸렌 왁스, 스테아린산 아마이드, 저팬왁스(Japan wax)를 혼합기에서 110~125℃의 온도 조건에서 20~25분간 교반 용해하는 바인더 제조단계(S10)와,
상기 바인더 제조단계(S10)를 거쳐 제조된 바인더;와,
산화티타늄(TiO₂), 산화아연(ZnO), 탄산칼슘(CaCO₃), 황산바륨(BaSO₄), 산화알미늄(Al₂O₃), 활석(Mg₃H₂(SiO₃)₄), 백토, 카본블랙(Carbon Black) 중에서 선택되는 백색 또는 흑색의 무기안료와,
Pigment yellow 34(PbCrO₄+PbSO₄)의 황색안료와 Lake Red C - Pigment Red(C₃₄H₂₄BaCl₂N₄O₈S₂)의 적색안료와 C.I. Pigment Blue(Phthalo cyanine;C₃₂H₁₆N₃H₂) 의 청색안료의 유기안료로부터 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 유?무기 안료;와,
활석;을 안료분산용 밀(mill)에 투입한 후, 125~130℃의 온도에서 20~30분간 분산하는 안료 분산단계(S20)와,
상기 안료 분산단계(S20)를 거친 분산물에 가소제, 전사제, 이형제를 순차적으로 투입한 후, 130~135℃에서 150~200rpm으로 40~60분 동안 교반한 다음, 다시 20~30rpm으로 하여 20~30분 동안 교반하여 내용물에 있는 기포를 제거하는 첨가제 투입단계(S30)와,
백묵 성형기에서 백묵형상으로 성형하는 성형단계(S40)를 거쳐 이루어지는 것임을 특징으로 하는 가루가 비산하지 않는 친환경 고체 백묵 제조방법.