KR101307839B1 - 물 지움 색 연필심 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물지 움 색연필을 제조하여 벽면이나 바닥 등에 낙서를 하여도 물로 간편히 제거할 수 있도록 함으로써 아이들이 자유롭게 사용할 수 있게 하는 물 지움 색연필심의 제조방법이다.
본 발명은 파리핀왁스 35-50중량부, 경화유 25-30중량부, 탄산마그네슘 15-20 중량부, 계면활성제 5-10 중량부, 식물성팜유 3-8 중량부로 하여 이루어지는 1차 조성물을 약 130°로 3시간 정도 가열한 후,
상기 1차 조성물의 전체 중량에 대한 유성파라핀 15-20 중량부, 티타늄 20-30 중량부, 송진가루 5-8 중량부, 색연필의 색상을 나타내는 안료 1-3 중량부가 추가로 1차 조성물에 혼합한 다음 성형틀에 주입으로 성형한 후 건조하여서 얻어짐을 특징으로 한다.

Description

물 지움 색 연필심 및 그 제조방법{A colored pencil lead and the manufacturing method which is erased by water}

본 발명은 물 지움 색 연필심 및 그 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 벽이나 바닥 등에 색연필로 낙서한 것을 물을 묻힌 스펀지나 걸레 등으로 간편히 지울 수 있도록 적용되는 물 지움 색 연필심에 관한 것이다.

일반적으로 색연필로 낙서 그림 등을 그린 경우 별도로 지울 수 있는 지우개가 없어 이를 제거하기 위해서는 바닥의 경우 바닥에 손상되는 것을 감수하고 긁어내는 정도로 하여 제거하거나 아세톤이나 벤젠 등의 화공약품을 구입하여 색연필 자욱을 제거하고 있다.

특히 유아나 어린이가 색연필로 방 벽면이나 외벽 등에 낙서하는 경우가 많은데 이를 제거하기 위해서는 방 벽면인 경우 칠한 낙서를 제거할 수 없어 벽지를 교체하여야 하고 외벽인 경우 페인트 칠 등으로 커버를 할 수 있으나 그에 따른 비용 지출이 커서 방치하는 경우가 많아 외관상 흉한 모습을 갖게 하고 있는 실정이었다.

색 연필에 관하여 국내에 개시된 선행기술로는 실용공개번호 2009년 제010060호에 색연필 심과 내부 중앙에 수용공간부를 형성한 케이싱과, 상기 수용공간부에 수용되면서 내부에 상기 색연필 심이 장입되고, 선단부에 상기 색연필 심을 인출하기 위한 인출조를 복수 형성한 스트로샤프트와 상기 스트로샤프트를 케이싱 내부에 고정하면서 인출조를 조임하도록 조임몸체를 형성한 조임쇠와 상기 인출되는 색연필 심을 파지하면서 외부로 인출시키도록 캡 몸체를 형성한 캡과 상기 케이싱의 상단부에 분리 결합되도록 결합하여 이루어진 색 연필 구성이 개시되어 있다.

또한, 일본 특허 공개 소63-57683호 공보에는 서로 색상을 달리하는 여러 종류의 입자화물을 혼합하고, 이 혼합물을 틀 내에 충전하여 가압 성형하는 것으로 구성되는 크레용의 제조 방법이 기재되어 있고, 일본 특허 공개 평2000-219840호 공보에는 색상이 다른 색층을 나선형으로 배치하여 형성한 색연필이 개시되어 있다

본 발명에서 제공되는 물 지움 색 연필심은 상기와 같은 여러 형태로 제공되는 수용공간부를 형성한 색연필의 케이싱 내부에 장입되어 사용되거나 기타의 외부 지지체나 케이스에 끼워지거나 종이로 감아주는 형태 또는 일반 연필과 같이 목재에 심겨지는 통상적인 필기구 형태로 제공되어 적용될 수 있다.

그러나 종래기술에서 제공되는 크레용이나 색 연필심은 유아나 어린이가 색연필이나 크레용으로 방 벽면이나 외벽 등에 낙서를 해 놓는 경우 칠한 낙서를 제거할 수 없어 벽지를 교체하는 것이 쉽지가 않으므로 이와 같은 문제점을 방지하기 위해 유아나 어린이에게 낙서를 할 수 있는 별도의 낙서 보드를 제공하는 경우도 있으나 색연필 자체가 물걸레로 쉽게 제거될 수 있는 색 연필심은 제공된바 없는 것으로 조사된다.

한편, 수성펜으로 제공되는 경우 바닥에 낙서를 한 경우에는 물로 지울 수 있게 되나 벽지 등 액이 스며드는 곳에 할 경우 제거할 수 없게 되며, 또한 수성펜은 흡수 심재에 수성액을 주입하여 형성된 것이어서 뚜껑을 열어 장시간 두게 되면 수성액이 비산되어 나중에 사용되지 못하여 유아나 어린이의 경우 사용법의 숙지가 어려워 사용하다 뚜껑을 연 상태로 방치되는 경우가 많아 수명이 짧고 과다한 비용지출이 발생할 수 있는 문제점을 갖고 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 물 지움 색연필을 제공하여 실내의 벽면이나 바닥 등에 낙서를 하여 오염된 경우에도 물이나 걸레로 간편히 지울 수 있도록 함으로써 유아나 어린이가 자유롭게 낙서 용도로 사용할 수 있게 하는 물 지움 색연필심 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 목적을 갖는다.

본원 발명자는 상기한 목적을 구현하기 위한 해결 수단으로 다양한 시행 오차를 겪으면서 아래와 같이 1차 조성물과 2차 조성물을 특정하여 본원에서 제시되는 제조공정을 따라 색 연필심을 만드는 경우 물 지움이 가능한 색연필 심을 얻을 수 있음을 확인하여 완성된 발명이다.

본원에서 상기 목적을 달성한 일 적용예를 제시하면, 1차 조성물로 왁스류 35-40중량부, 경화유 25-30중량부, 탄산마그네슘 15-20 중량부, 계면활성제 5-10 중량부, 식물성팜유 3-8 중량부로 하여 100 중량부를 이루는 구성으로 1차 조성물을 계량하여 혼합하고 120 ~ 140℃의 온도에서 2~3시간 범위로 가열한 후 60~ 80℃ 범위로 항온조건을 형성하는 단계;와

상기 1차 조성물에 2차 조성물로 유성파라핀 15-20 중량부, 티타늄 20-30 중량부, 송진가루 5-8 중량부, 색연필의 색상을 나타내는 안료 1-3 중량부를 계량/추가하여 혼합하고 연필심을 이루는 성형틀에 주입하여 연필심으로 성형한 후 24시간 이상 상온에서 건조하는 경우 본원에서 목적하는 색 연필심을 얻을 수 있다.

따라서 본원은 1차 조성물로 왁스류 35-40중량부, 경화유 25-30중량부, 탄산마그네슘 15-20 중량부, 계면활성제 5-10 중량부, 식물성팜유 3-8 중량부가 혼합되어 100중량부를 이루는 구성으로 제공되고, 2차 조성물로 유성파라핀 15-20 중량부, 티타늄 20-30 중량부, 송진가루 5-8 중량부, 색연필의 색상을 나타내는 안료 1-3 중량부를 포함하는 2차조성물이 추가되는 구성의 조성비율로 색 연필심을 얻을 수 있는바, 1차조성물이 100중량부에 2차조성물이 50~60중량부 범위로 추가되는 구성으로 적용될 수 있다.

본원에서 색 연필의 색상을 나타내는 안료나 색소성분은 다른 원료와 분리되지 않고 혼화되어 사용될 수 있으면 제한 없이 사용될 수 있는바, 예를 들면 흑색을 이루기 위해서는 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 램프 블랙, 아이보리 블랙, 아닐린 블랙, 철흑(鐵黑) 등이 사용될 수 있고, 황색을 나타내기 위해서는 황색 산화철, 아연황, 카드뮴옐로우, 미네랄패스트옐로우, 니켈티탄옐로우, 네이블스옐로우, 나프톨옐로우 S, 한자옐로우(hansa yellow) G, 한자옐로우 10G, 벤지딘옐로우 G, 벤지딘옐로우GR, 퀴놀린옐로우레이크, 퍼머넌트옐로우 NCG, 타트라딘레이크 중에서 선택되는 안료나 색소가 사용될 수 있다.

또한, 오렌지색을 나타내기 위해서는, 몰리브덴오렌지, 카드뮴오렌지, 크롬버밀리온, 퍼머넌트오렌지 GTR, 파라졸론오렌지, 발칸오렌지, 인더스렌브릴리언트 RK, 벤지딘오렌지 G, 인더스렌브릴리언트오렌지 GK 중에서 선택하여 사용할 수 있으며, 적색을 나타내기 위해서는 적산화철, 은주(銀朱), 마다레이크, 크림슨레이크, 퍼머넌트레드 4R, 리솔레드, 피라졸론레드, 워칭레드칼슘염, 레이크레드 D, 브릴리언트카민 6B, 에오신레이크, 로다민레이크 B, 알리자린레이크, 브릴리언트카민 3B, 퀴나크리돈레드, 디케토피롤로피롤 중에서 선택하여 사용할 수 있고, 갈색을 나타내기 위해서는 앰버(amber), 시에나(sienna), 번트앰버, 번트시에나 중에서 선택하여 사용할 수 있다.

또한, 보라색을 나타내기 위해서는 망간보라, 코발트보라, 보라적산화철, 패스트 바이올렛 B, 메틸바이올렛레이크, 퀴나크리돈바이올렛 중에서 선택하여 사용할 수 있고,

청색을 나타내기 위해서는 감청, 군청, 코발트블루, 알칼리블루레이크, 빅토리아블루레이크, 프탈로시아닌블루, 무금속프탈로시아닌블루, 프탈로시아닌블루 부분염소화물, 패스트스카이블루, 인더스렌블루 BC 중에서 선택하여 사용할 수 있으며,

녹색을 나타내기 위해서는 크롬그린, 산화크롬, 피그먼트그린 B, 말라카이트그린레이크, 파널옐로우그린 G, 프탈로시아닌그린, 나프톨그린 중에서 선택하여 사용할 수 있고,

백색을 나타내기 위해서는 아연화, 산화티탄, 안티몬화이트, 황화아연 중에서 선택하여 사용할 수 있으며, 상기의 안료나 색소는 단독으로도 또는 2종 이상의 조합으로도 사용될 수 있음은 물론이다.

또한 본원에서 사용가능한 왁스류는 케톤왁스, 파라핀 왁스, 미소결정형 왁스, 목랍, 카르나우바 랍(蠟), 칸델라왁스, 몬탄왁스, 카르나우바 왁스, 폴리에틸렌왁스, 밀랍, 스테아린산, 그 밖의 합성 왁스, 산화폴리에틸렌왁스, 산변성 폴리에틸렌왁스 등이 이용될 수 있으며, 이들 왁스류도 단독으로도 또는 2종 이상의 조합으로도 사용할 수 있다.

또한 본 발명에서 사용 가능한 계면 활성제는 비이온 계면활성제 사용이 바람직하고 예를 들면, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 폴리옥시에틸렌지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌지방산아미드에테르, 다가알콜지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌다가알콜지방산에스테르, 지방산자당에스테르, 알킬올아미드, 폴리옥시알킬렌블록 공중합체 중에서 선택되어 사용될 수 있다.

이하 본 발명의 기술사상이 구체적으로 구현되는 실시양태는 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용란 기재에서 발명의 실시예로 설명하기로 한다.

본 발명에 의하면 물 지음 색연필을 제공함으로 유아나 어린이가 벽면이나 바닥에 자유롭게 낙서를 하여도 물로 간단히 제거할 수 있는 효과가 있고 부모들의 낙서에 대한 고민을 해결하여 주는 효과가 있다. 나아가 아이들에게 정서안정 및 지능개발 선행학습 등에 도움을 주는 효과가 있다.

이하 본 발명의 물 지움 색연필심의 제조방법에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명에 대하여 제조공정에 대하여 설명하면,

1차 조성물을 가온수단을 갖는 혼합기에 의하여 혼합하는 단계;

상기 혼합된 1차 조성물을 약 130°로 3시간 정도 가열하여 원료 중에 포함된 수분과 원료 중에 포함된 불순물 성분을 제거한 다음 내용물을 서서히 식혀서 70~80℃ 범위로 유지하며 2차 조성물이 혼합되도록 준비되는 상태의 단계;

상기 1차 조성물에 2차 조성물을 혼합하는 단계;

상기 혼합하는 단계로 거친 조성물을 성형틀에 의하여 성형하는 단계;

상기 성형된 성형품을 24시간 이상 건조하는 단계로 이루어진다.

상기 1차 조성물에 대하여 살펴보면, 왁스류 35-40중량부, 경화유 25-30중량부, 탄산마그네슘 15-20 중량부, 계면활성제 5-10 중량부, 식물성팜유 3-8 중량부 비율로 혼합되어 이루어지며,

이러한 1차 조성물을 약 120~140°범위로 3시간 정도 가열하여 용융시킨 후 적정온도(60∼80℃)를 유지한 상태를 갖게 하는 것이 바람직한바, 이는 1차 조성물이 완전히 상온으로 환원되어 있는 경우 2차 조성물을 넣고 다시 가열하며 1차 조성물과 2차 조성물을 혼합하여 적당한 점도로 성형기에 넣어주는 공정을 수행하기 위해서는 60∼80℃의 온도범위를 유지하면서 작업을 수행하는 것이 바람직하다.

상기 1차 조성물에 2차 조성물로 1차 조성물 전체 중량에 대한 유성파라핀 15-20 중량부, 티타늄 20-30 중량부, 송진가루 5-8 중량부, 색연필의 색상을 나타내는 안료 1-3 중량부가 추가로 혼합된 상태에서 성형틀에 주입으로 성형한 후 건조하여 물 지움 색연필심을 얻게 되는 것이다.

상기에서 건조과정은 습기를 제거하여 충분한 강도를 유지하기 위해 자연 건조상태로 24 ~ 48시간 이상 상온 조건 상태로 건조가 충분히 이루어져야 일정범위 이상의 압축강도를 확보할 수 있다.

상기 2차 조성물은 필기 질감을 높이기 위한 유성파라핀, 색상과 선명도를 갖기 위한 티타늄과 안료, 결합성을 높이기 위한 송진가루가 포함되는 조성으로 1차 조성물 전체중량을 100 중량부로 하는 경우 2차 조성물이 50~60 중량부 비율로 제공될 때 최적의 물성을 나타내는데, 1차 조성물에 가열온도와 같이 120~130℃의 고온을 유지할 경우 열에 의한 변형과 화학적 반응으로 내용물의 변성을 야기하는 문제점을 갖기 때문에 1차 조성물의 가열온도보다 낮은 60~80℃의 온도범위에서 혼합되어 질 때 완성품이 적정한 압축강도와 내 충격성을 확보할 수 있다.

본 발명에서 제공되는 물 지움 색 연필심은 외부의 지지체나 케이스에 끼워지거나 종이로 감아주는 형태 또는 일반 연필과 같이 목재에 심어지는 통상적인 필기구 형태로 제공될 수 있다.

본원 발명자는 본원의 기술사상으로 제공되는 색 연필심을 얻고 제조된 색 연필심이 발명자가 원하는 물 지움 효과를 나타내고 적당한 압축강도를 확보하고 내 충격성을 갖는지 표 1과 같은 조성비율로 1차 조성물을 얻고, 표 2와 같은 조성비율로 2차 조성물을 얻었다.

색 연필심 제조를 위한 1차 조성물 및 2차 조성물의 제조 실시예(사용단위는 중량그람(g)을 나타낸 것임)

구 분	Sample 1(S-1)	S-2	S-3		S-4
파라핀 왁스	35	40	50		60
경화유	30	30	20		15
탄산마그네슘	20	15	15		10
계면활성제	10	10	10		10
팜유	5	5	5		5
합계	100	100	100		100

상기 표 1에서 사용한 계면활성제는 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르를 이용하였다

구 분	Sample 1(S-1)	S-2	S-3	S-4
유성파라핀	15	20	22	25
티타늄 분말	27	17	25	25
송진가루	5	8	8	5
안료	3	5	5	5
합계	50	50	60	60

상기 표 2에서 사용한 안료는 원료로 C. I. pigment yellow 1을 구입하여 분쇄기에 걸어 1 mm 전후의 크기로 분쇄한 후, 체로 걸러 직경 0.05 mm 이하와 직경 2 mm 이상의 입자를 제거하는 제품으로 황색 입자화물을 얻어 S-1의 원료로 이용하였고, 같은 방법으로 분쇄 및 분리과정을 거친 C. I. pigment red 5를 S-2의 원료로 이용하였으며, C. I. pigment blue 15를 S-3의 원료로, C. I. pigment violet 23을 S-4의 안료로 이용하였다.

색 연필심 제조 실시예

상기 표 1의 Sample 1의 조성비로 형성된 1차 조성물을 외부로 가온 자켓을 갖는 혼합믹서기에 넣고 혼합하면서 스팀을 이용하여 120~130℃ 범위의 온도에서 원료를 주입하여 저속 교반하며 약 2시간 정도 가열하여 원료성분에 포함된 수분 및 불순성분을 제거한 후 약간의 점성을 반 용융물을 이룬 후 3시간 후에는 서서히 온도를 내려 반 용융상태의 슬러리물이 굳지 않도록 80℃의 온도를 유지하면서 상기 표 2의 Sample 1의 조성비로 형성된 2차 조성물을 서서히 주입하며 혼합조성물을 얻으며 30분~1시간 정도 혼합시킨 후 색 연필심 성형틀에 붙고 100 ㎏/㎤의 압력으로 성형을 실시하여 색 연필을 얻고 압축강도와 내 충격성 실험 및 물걸레 지움 실험을 실시하였으며, 상기와 같은 방법으로 표 1의 Sample 2의 1차조성물은 표 2의 Sample 2의 2차조성물과, Sample 3의 1차조성물은 표 2의 Sample 3의 2차조성물과, Sample 4의 1차조성물은 표 2의 Sample 4의 2차 조성물과 혼합하여 색 연필심을 만들고 각각의 샘플을 48시간 상온에서 건조공정을 수행하고 각각의 샘플 제품에 대하여 압축강도 실험, 내 충격성 실험, 물 걸레 지움효과 실험을 실시하였으며 그 결과를 표 3에 제시하였다.

구 분	Sample 1(S-1)	S-2	S-3	S-4
압축강도	85	83	81	78
내충격성	◎	◎	◎	○
물걸레 지움	◎	◎	◎	◎

1) 압축강도 실험

본원의 기술사상으로 제공되는 색 연필심이 외부의 지지체나 케이스에 끼워져 사용되거나 또는 일반 연필과 같이 목재로 감싸지는 통상적인 필기구 형태로 제공될 때 색 연필심이 부러지거나 크랙(crack)이 발생하지 않고 일정 범위의 기준강도를 확보할 수 있는지 여부를 확인하기 위해 성형제품이 완성된 후 상온에서 48시간 경과 후 압축강도 값이 80 ㎏/㎤ 이상을 확보할 것을 목표로 하는 중에 S-4의 조성에서는 압축강도가 78 ㎏/㎤의 값으로 목표에 미달하였으나, S-1, S-2, S-3의 조성에서는 압축강도가 85, 83, 81 ㎏/㎤를 확보하는 만족하는 결과를 얻을 수 있었는바, Sample 4의 1차조성물에서 파라핀왁스 사용량이 50중량% 이상이 되는 경우 압축강도가 떨어지고 결과적으로 내 충격성도 저하되는 현상을 확인할 수 있었다.

2) 내 충격성

본원의 기술사상으로 제공되는 색 연필심을 학생들이 바닥에 떨어트릴 때 파손 및 박리현상 등이 발생할 우려가 본원의 실시예에서 제공된 색 연필심을 1.5m 높이로부터 자유낙하시켜 잔 갈림, 파손, 박리 유무를 관찰하였으나 S-1, S-2, S-3의 조성에서는 균열과 박리현상 등과 같은 손상이 발견되지 않았으나 S-4의 조성에서는 약간의 균열현상이 발생하였다.

3) 물걸레 지움 효과 실험

본원의 기술사상으로 제공되는 색 연필심을 이용하여 종이 위에 글씨나 그림을 그린 후 물방울을 떨어트리고 문지르지 않으면 처음엔 그대로 있으나 약 2~3분 후에는 색칠 부분이 흐트러지면서 색 연필심이 도포된 종이의 접합부분에서 분리현상이 발생하고 걸레로 닦을 경우 금새 깨끗해지는 현상을 S-1, S-2, S-3 및 S-4의 조성에서 확인할 수 있었다.

따라서 본원의 원료조성과 제조공정으로 얻어지는 물 지움 색연필의 특징은 물로 깨끗하게 잘 지워지고 가루가 날리지 않아 위생적으로 사용될 수 있고, 또한 사용중에 옷이나 손 등에 묻었을 때 옷은 물세탁으로 쉽게 제거되고 손은 물에 씻어 주면 흔적 없이 깨끗하게 지울 수 있다.

다만 코팅처리가 되지 않은 종이나 벽지 등에 낙서가 된 경우 물로 세척되는 경우 종이나 벽지 등의 바탕지가 훼손될 우려가 있으나 최근 시중에 판매되는 대부분의 벽지는 코팅되어 제공되고 있고, 거실이나 바닥용인 장판 등도 코팅되어 제공되는 경우가 대부분이므로 본 발명의 색연필에 의한 낙서 등을 안전하게 물로 지울 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 물 지움 색연필을 제공함으로 아이들에게 벽면이나 바닥에 자유롭게 낙서를 하여도 물로 간단히 제거할 수 있게 되어 부모들의 낙서에 대한 고민을 해결하여 주게 되고 아이들에게 정서안정 및 지능개발 선행학습 등에 도움을 줄 수 있게 되는 것이다.

Claims (2)

1. 물 지움 색연필심의 제조방법에 있어서
   파리핀왁스 35-50중량부, 경화유 25-30중량부, 탄산마그네슘 15-20 중량부, 계면활성제 5-10 중량부, 식물성팜유 3-8 중량부 범위로 계량하여 100중량부를 이루는 구성으로 1차 조성물이 혼합되는 단계;
   유성파라핀 15-20 중량부, 티타늄 20-30 중량부, 송진가루 5-8 중량부, 색연필의 색상을 나타내는 안료 1-3 중량부가 혼합되어 2차 조성물을 얻는 단계;
   상기 1차조성물을 120 ~ 140℃의 온도로 가열하여 수분과 불순물을 없이한 후 60 ~ 80℃ 범위를 유지하는 온도조건에서 1차조성물 100중량부에 2차조성물이 50~60중량부 비율을 이루도록 혼입된 후 성형틀에 주입되어 연필심으로 성형된 후 건조되는 단계;
   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 물 지움 색연필심의 제조방법.
2. 물 지움 색연필심에 있어서
   파리핀왁스 35-50중량부, 경화유 25-30중량부, 탄산마그네슘 15-20 중량부, 계면활성제 5-10 중량부, 식물성팜유 3-8 중량부 범위로 계량하여 100중량부를 이루는 구성으로 1차 조성물로 계량되어 혼합되고,
   유성파라핀 15-20 중량부, 티타늄 20-30 중량부, 송진가루 5-8 중량부, 색연필의 색상을 나타내는 안료 1-3 중량부가 혼합되어 2차 조성물로 계량되어 혼합되며,
   상기 1차조성물을 120 ~ 140℃의 온도로 가열하여 수분을 없이한 후 60 ~ 80℃ 범위를 유지하는 온도조건에서 1차조성물 100중량부에 2차조성물 50~60중량부비율로 혼입된 후 성형틀에 주입하여 연필심으로 성형된 후 건조되어 물 지움 특성을 갖도록 제공되는 것을 특징으로 하는 물 지움 색연필심.