KR101362471B1 - 현무암 분말을 함유하는 브러쉬용 모노필라멘트의 제조방법 - Google Patents

현무암 분말을 함유하는 브러쉬용 모노필라멘트의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 현무암 분말을 함유하는 브러쉬용 모노필라멘트의 제조방법에 관한 것으로, 선별된 현무암을 8~20㎜ 크기로 파쇄시킨 다음, 2,000~2,500℃의 온도로 5~10분 동안 열처리하여 불순물을 제거하는 제1단계; 상기 열처리된 현무암을 500mesh 이하의 분말로 분쇄하고, 자석으로 철분을 제거하는 제2단계; 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT: Polybutylene terephthalate) 100 중량부를 기준으로 하여 상기 현무암 분말 0.05 ~ 2.0 중량부를 포함하는 수지재료를 혼합하는 제3단계; 상기 혼합된 수지재료를 모노필라멘트 제조장치를 이용하여 용융, 방사, 냉각 및 연신하는 제4단계; 상기 제조된 모노필라멘트를 권취하는 제5단계로 이루어짐을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명은 상기 제3단계 중 천연 무기안료가 0.001~0.05 중량부 포함되며, 상기 천연 무기안료는 수정(rock crystal), 자수정(amethyst), 산화티탄(titanium dioxide) 광물, 수산화알루미늄, 침강성 황산바륨 및 중정석(barite), 벤토나이트(bentonite), 운모(mica), 석고(gypsum), 탈크(talc), 천연 또는 침강 탄산칼슘, 고령토(kaolin), 복합산화물계 안료 중에서 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 미분말로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 현무암 분말을 함유하는 모노필라멘트의 제조방법은 현무암 입자를 고온으로 열처리하고 그 분쇄된 분말을 자석에 의해 철분을 제거하여 현무암 속의 중금속 등 불순물을 완전히 제거한 고순도의 현무암 분말을 혼합한 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지재료를 연신방사하여 제조된 모노필라멘트를 브러쉬용 모(毛)로 사용함으로써, 터치감이 부드럽고 유해물질 발생이 전혀 없을 뿐만 아니라, 원적외선 방사량이 우수하여 탈취 및 살균기능은 물론, 인체의 혈액순환을 원활하게 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 제조방법으로 제조된 현무암 분말을 함유하는 모노필라멘트는 인장강도와 내마모성, 건조성이 우수하며, 천연 무기안료를 선택적으로 첨가하여 다양한 색깔을 부여하여 시각적 효과를 높임으로써 상기 모노필라멘트로 제조된 브러쉬는 외관이 미려하고 미감이 우수한 효과가 있다.

Description

현무암 분말을 함유하는 브러쉬용 모노필라멘트의 제조방법{MANUFACTURING PROCESS OF NONOFILAMENTS FOR A BRUSH COMPRISING BASALT POWDER}
본 발명은 현무암 분말을 함유하는 브러쉬용 모노필라멘트의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT: Polybutylene terepht halate)에 고순도의 현무암 분말이 첨가된 수지재료로 제조된 모노필라멘트를 브러쉬용 모(毛)로 사용함으로써, 유해물질 발생이 전혀 없을 뿐만 아니라 원적외선 방사 및 탈취, 항균기능이 우수하며, 또한 천연 무기안료를 혼합한 분말재료에 의해 현무암 자체의 색깔 외에 다양한 색깔을 부여할 수 있는 현무암 분말을 함유하는 브러쉬용 모노필라멘트의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 인체의 건강을 증진시키기 위한 각종 원적외선을 방사하는 각종 원석이 개발, 가공되어 각종 공예품, 건축내장재, 침대, 타일, 정수필터, 조리기구, 섬유재료, 온열기, 지압구 등 여러 방면에 사용되어 인간에게 이로운 영향을 미치도록 하고 있다.
그러나 이러한 원석들은 그 표면을 처리함에 있어서 단순히 세척 등에 의해 일차 가공되어 사용되고 있어 중금속 등 불순물을 함유하고 있어 세척에 의하더라도 불순물 제거가 용이하지 않기 때문에 오히려 인체에 해로운 문제점이 있고, 가공에 의해 제품의 변색 등 외관이 고르지 않게 되는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 개선하기 위해서, 맥반석, 옥, 게르마늄 등 원적외선 방사물질인 바이오세라믹을 기계적으로 가공하거나 분쇄시켜 제조되는 것들이 있었으나, 이러한 것들을 원석을 그대로 사용하기 때문에 여전히 중금속 등의 유해물질을 함유하게 되고 가공에 의해 원적외선 방사율이 낮아지게 될 뿐만 아니라 장기간 수분이나 공기 중에 노출됨에 따라 변색이 되거나 균열이 발생되는 요인이 되었던 것이다.
본 발명과 관련하여 종래기술을 살펴보면, 등록특허공보 제10-0630442호(등록일자 2006.09.25)에는 스코리아 원석에 여러 재료를 혼합하여 인조보석을 제조하여 원적선 및 음이온의 방출 및 탈취, 항균기능을 갖는 인조보석과 그 제조방법이 공지되어 있으나, 상기 스코리아 원석은 일반 현무암에 비해 비중과 인장 강도가 낮은 적색 용암석을 이용하는 것으로, 상기 발명에서는 열처리 과정을 거치지 않고 바로 스코리아 혼합물을 소성함으로써 원석에 포함되어 있는 비중이 높은 중금속 등 불순물을 제거하는데 심각한 문제점이 있을 뿐 아니라 성형 후 별도의 소성과정을 거치게 됨에 따른 제품의 품질과 제조공정상의 여러 가지 문제점도 내재되어 있다.
한편, 모노필라멘트(monofilament)는 폴리아미드, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 등의 합성수지를 이용한 용융방사법에 의해 주로 제조되고 있으며, 강인성, 투명성, 유연성 등이 우수하여 망이나 각종 의류 장신구, 낚시줄, 어망, 로프, 배드민턴이나 테니스라켓의 거트(gut) 및 브러쉬(brush)와 같은 용도로 다양하게 사용되고 있다.
상기 모노필라멘트는 압출기를 통하여 용융된 수지를 냉각조에 모노필라멘트 상태로 압출하여 급속 냉각한 다음, 냉각된 모노필라멘트는 용도에 따라 복수 쌍의 연신롤러를 이용하여 2~3단계 연신시켜 사용하게 된다.
이에 본 발명자는 각종 용암석 중에서 원적외선 발생이 탁월할 뿐만 아니라 가장 일반적으로 사용할 수 있는 현무암 원석을 채취하여 파쇄한 입자를 열처리하여 중금속, 유해가스 등의 불순물을 제거한 분말 상태의 재료를 합성수지 모노필라멘트를 제조할 때 소정량 혼합한 다음 압출성형하여 모노필라멘트를 제조함으로써, 상기 모노필라멘트로 이루어진 브러쉬 제품이 원적외선 방사기능과 탈취 및 살균기능을 갖도록 한다는 점에 착안하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 목적은, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT: polybutylene terepht halate)에 중금속 등 불순물이 완전히 제거된 고순도의 현무암 분말이 혼합된 수지재료로 제조된 모노필라멘트를 브러쉬용 모(毛)로 사용함으로써, 인체에 유해한 물질의 발생이 전혀 없을 뿐만 아니라 원적외선 발생량이 우수하고 탈취 및 항균기능을 부여한 현무암 분말을 함유하는 브러쉬용 모노필라멘트의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)에 고순도의 현무암 분말과 천연 무기안료를 혼합한 수지재료를 사용한 모노필라멘트를 브러쉬에 적용하여 모(毛)의 인장강도와 내마모성 등의 물성이 보강되고, 현무암 분말에 의한 색상 외에 다양한 색상을 부여하여 시각적 효과를 높임으로써 다양한 소비자의 욕구에 대응할 수 있는 현무암 분말을 함유하는 브러쉬용 모노필라멘트의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 현무암 분말을 함유하는 브러쉬용 모노필라멘트의 제조방법은, 선별된 현무암을 8~20㎜ 크기로 파쇄시킨 다음, 2,000~2,500℃의 온도로 5~10분 동안 열처리하여 불순물을 제거하는 제1단계; 상기 열처리된 현무암을 500mesh 이하의 분말로 분쇄하고, 자석으로 철분을 제거하는 제2단계; 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT: Polybutylene terephthalate) 100 중량부를 기준으로 하여 상기 현무암 분말 0.05 ~ 2.0 중량부를 포함하는 수지재료를 혼합하는 제3단계; 상기 혼합된 수지재료를 모노필라멘트 제조장치를 이용하여 용융, 방사, 냉각 및 연신하는 제4단계; 상기 제조된 모노필라멘트를 권취하는 제5단계로 이루어지고, 상기 제3단계 중 천연 무기안료가 0.001~0.05 중량부 포함되어 이루어짐을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명은 상기 천연 무기안료는 수정(rock crystal), 자수정(amethyst), 산화티탄(titanium dioxide) 광물, 수산화알루미늄, 침강성 황산바륨 및 중정석(barite), 벤토나이트(bentonite), 운모(mica), 석고(gypsum), 탈크(talc), 천연 또는 침강 탄산칼슘, 고령토(kaolin), 복합산화물계 안료 중에서 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 미분말로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 현무암 분말을 함유하는 모노필라멘트의 제조방법은 현무암 입자를 고온으로 열처리하고 그 분쇄된 분말을 자석에 의해 철분을 제거하여 현무암 속의 중금속 등 불순물을 완전히 제거한 고순도의 현무암 분말을 혼합한 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지재료를 연신방사하여 제조된 모노필라멘트를 브러쉬용 모(毛)로 사용함으로써, 터치감이 부드럽고 유해물질 발생이 전혀 없을 뿐만 아니라, 원적외선 방사량이 우수하여 탈취 및 살균기능은 물론, 인체의 혈액순환을 원활하게 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 제조방법으로 제조된 현무암 분말을 함유하는 모노필라멘트는 인장강도와 내마모성, 건조성이 우수하며, 천연 무기안료를 선택적으로 첨가하여 다양한 색깔을 부여하여 시각적 효과를 높임으로써 상기 모노필라멘트로 제조된 브러쉬는 외관이 미려하고 미감이 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 현무암 분말을 함유하는 브러쉬용 모노필라멘트의 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
본 발명의 현무암 분말을 함유하는 브러쉬용 모노필라멘트의 제조방법은, 선별된 현무암을 8~20㎜ 크기로 파쇄시킨 다음, 2,000~2,500℃의 온도로 5~10분 동안 열처리하여 불순물을 제거하는 제1단계, 상기 열처리된 현무암을 500mesh 이하의 분말로 분쇄하고, 자석으로 철분을 제거하는 제2단계, 폴리부틸렌테레프탈레이트 100 중량부를 기준으로 하여 상기 현무암 분말 0.05 ~ 2.0 중량부를 포함하는 수지재료를 혼합하는 제3단계, 상기 혼합된 수지재료를 모노필라멘트 제조장치를 이용하여 용융, 방사, 냉각 및 연신하는 제4단계, 상기 제조된 모노필라멘트를 권취하는 제5단계를 차례로 포함하여 제조된다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 의한 현무암 분말을 함유하는 브러쉬용 모노필라멘트의 제조방법에 대하여 설명하기로 하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 예시하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 현무암 분말을 함유하는 브러쉬용 모노필라멘트의 제조방법은 제1단계 내지 제5단계를 포함하여 이루어진다.
제1단계는, 선별된 현무암을 8~20㎜ 크기로 파쇄시킨 다음, 2,000~2,500℃의 온도로 5~10분 동안 열처리하여 불순물을 제거하는 것으로, 채취된 현무암 중 기공이 없는 원석을 선별하여 죠오 크러셔, 회전 크러셔, 평활로울 크러셔 등의 조분쇄기(粗粉碎機)로 파쇄하여 8~20㎜ 크기의 입자를 고른 다음, 산소 불꽃과 같은 특수한 가열수단으로 2,000~2,500℃의 고온으로 직접 열처리하여 중금속 등 유해물질을 분해시키게 되며, 이때 가열시간을 5~10분 정도로 함으로써 현무암 입자의 표면이 용융되고 그 내부는 소결되어 강도가 우수하고 순도가 높은 현무암 원석을 얻을 수 있게 된다.
참고로, 현무암(basalt)은 화산활동에 의해 생성된 광물로서 마그마가 지표면에서 식으면서 형성된 광물인데, 주로 적갈색을 띠는 송이(scoria)와는 달리, 비중이 2.78 정도로 상대적으로 밀도가 높고 진회색을 띠는 경향이 있으며 약알칼리성을 띠므로 규사, 점토 등에 의해 중성 및 약알칼리성으로 조절하여 보존성 및 기능성을 더욱 높일 수 있다. 상기 화산암은 이산화규소, 산화알미늄, 이산화철의 기본 함량이 75~80 중량%이고, 산화티탄 성분은 일반적으로 2~7 중량% 범위를 함유하며, 원적외선 방사, 중금속 흡착, 항균, 휘발성 물질제거, 탈취 등의 효과를 나타낸다고 알려져 있다.
여기서, 현무암 입자의 표면을 2,000℃보다 낮은 온도로 가열할 경우에는 분쇄된 현무암 입자 내부의 소결이 이루어지지 않아 납 등의 중금속 제거가 용이하게 이루어지지 않으며, 표면이 매끄러운 현무암 입자를 형성할 수 없게 되므로, 결과적으로 분말 재료의 강도가 저하되고 원적외선 발산 효과도 현저히 저하된다. 또한, 2,500℃보다 높은 온도로 현무암의 표면을 가열할 경우에는 이를 가열하기 위한 에너지가 많이 소요되고 현무암 입자의 표면이 과도하게 용융되며, 일부 성분의 연소에 의해 기포가 많이 발생하게 되어 작업성이 불량하게 된다. 즉, 낮은 온도에서는 원석 입자의 소결이 제대로 이루어지지 않아 현무암 분말의 강도 및 순도가 저하되고, 높은 온도에서는 기포의 발생이 많아지면서 현무암 원석 입자의 손실이 발생한다.
제2단계는, 상기 열처리된 현무암을 500mesh 이하의 분말로 분쇄하고, 자석으로 철분을 제거하는 공정으로서, 열처리된 현무암 입자를 볼밀(ball mill) 등 회전밀을 사용하여 약 500mesh(약 0.031㎜) 내지 800mesh(약 0.018㎜) 크기로 분쇄하여 분말 형태로 가공함으로써 수지성분과 균일하게 혼합하게 되고, 낮은 온도에서도 용융이 원활하게 되어 연신방사로 인한 불량이 발생되지 않는다. 또한, 상기 현무암 분말은 분쇄공정과 동시에 자석에 의해 유해철분을 제거함으로써 제품의 효능을 증진시킬 수 있으며, 변색 등을 방지하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
그리고 상기 현무암 분말은 중간 생성물로서 pH 7.2~ 7.8 정도로 약알칼리성을 나타내는 친환경 소재이므로, 별도의 공정에 의해 가공되어 다양한 용도로 이용이 가능하다.
위의 공정에 의해 제조된 현무암 분말을 한국건자재시험연구원에 시험 의뢰하여 원적외선 방출량을 측정한 결과, 흑체(black body) 대비 40℃에서의 원적외선 방사율(5~20㎛)은 0.93에 이르고, 방사에너지(W/㎡)는 3.80× 102에 이르렀음을 확인할 수 있었다.
제3단계는, 폴리부틸렌테레프탈레이트 100 중량부를 기준으로 하여 상기 현무암 분말 0.05 ~ 2.0 중량부를 포함하는 수지재료를 혼합하는 공정인데, 상기 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT: Polybutylene terephthalate)는 뛰어난 물성과 양호한 성형성을 가진 결정성이 높은 열가소성 수지로서, 1971년부터 본격적으로 생산을 시작한 비교적 새로운 엔지니어링 플라스틱으로, 특히 강화재나 각종 충전재와 복합화시킴에 따라 강성이나 하중왜곡 온도 등이 비약적으로 향상되는 것으로 알려져 있다.
일반적으로 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)는 ① 높은 기계적 강도와 뛰어난 내구성, ② 내아크성, 내절연성, 내트래킹성 등 전기적 특성, ③ 뛰어난 내열성(120∼140℃의 연속 사용), ④ 양호한 내후성, ⑤ 난연화가 용이하고 물성 저하가 작음, ⑥ 흡수율이 작기 때문에 안정된 치수 정밀도, ⑦ 마찰계수나 내마모성, 내유성 우수, ⑧ 양호한 유동성, 광택이 있는 매끄러운 표면, 짧은 성형사이클 등 성형성 우수, ⑨ 초음파 용착성, 인쇄적성, 도장성 등의 후가공성이 우수한 특징을 갖는다.
즉, 본 발명에서 사용하는 PBT는 영률이 낮아 부드럽기 때문에, 브러쉬에 적용한 경우에는 브러쉬를 만들 때의 가공성이 좋고, 사용감이 매우 부드러우며, 치솔에 사용하였을 때에도 이나 잇몸을 상하게 하지 않는다. 또한, 열수축성이 낮기 때문에 브러쉬용 모(毛)의 입모성(직선성) 이 우수한 고품질의 브러쉬가 얻어지고, 열탕 소독 등의 열처리에 의해서도 모(毛)의 변형이나 비틀림이 없다. 또한, 터프니스, 신장회복성 또는 굴곡회복성이 우수하므로 장기간 사용하더라도 모의 손상이나 마모, 주저앉음으로 인한 모 벌어짐 등이 없어 내구성이 우수하다.
그리고 상기 현무암 분말은 수지 100 중량부를 기준으로 0.05 ~ 2.0 중량부로 포함함에 의해 원적외선 방사효과, 살균 및 탈취기능은 물론, 모노필라멘트 자체의 건조성이 향상된다. 그러나 상기 사용량의 범위를 벗어나게 되면, 현무암 분말에 의한 효능을 발현하기 어렵게 되거나 모(毛)의 질감과 인장강도가 저하되는 부작용이 따르게 된다.
본 발명에서 사용되는 천연 무기안료는 미분말 상태로, PBT 100 중량부를 기준으로 0.001~0.05 중량부 포함하여 현무암 자체의 색상 외에 다양한 색상을 부여하여 시각적 효과를 높임으로써 소비자로 하여금 미감을 향상시킬 수 있다. 그러나 상기 사용량의 범위를 벗어나게 되면, 색상을 발현하기 어렵게 되거나 모(毛)의 강도가 저하되는 부작용이 따르게 된다.
상기 천연 무기안료는 본 발명의 목적에 반하는 성분이 아닌 한 특별히 제한되지는 않으나, 본 발명에서는 수정(rock crystal), 자수정(amethyst), 산화티탄(titanium dioxide) 광물, 수산화알루미늄, 침강성 황산바륨 및 중정석(barite), 벤토나이트(bentonite), 운모(mica), 석고(gypsum), 탈크(talc), 천연 또는 침강 탄산칼슘, 고령토(kaolin), 복합산화물계 안료 중에서 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 미분말로 이루어지는 것이 작업성과 제품의 품질이 있어 우수한 것으로 확인되었으며, 특히, 수정과 자수정은 실리카 광물인 석영의 투명한 변종으로서 깨끗하고 투명한 색상 또는 보라색 때문에 준보석으로서의 가치를 인정받고 있으며, 최근에는 음이온을 발생시키는 물질로 각광을 받고 있다.
그리고 본 발명에서는 자외선 흡수능과 광투과성이 우수한 초미립자 산화티탄으로서 산화티탄 광물인 금홍석(rutile), 아나타제(anatase), 브루카이트(brookite)를 사용할 수 있지만, 통상 안료와 같은 용도에서는 이산화티탄의 표면에 불활성인 알루미나 또는 실리카로 코팅되어 있는 것을 사용하고 있으나, 산화티탄은 광촉매 작용을 하는 것으로 알려져 있고 광촉매는 자외선에 의해 정화작용을 하기 때문에 빛이 존재하는 환경에서 광촉매 작용에 의해 질소산화물(NOx) 등의 환경 오염물질을 이온으로 분해시키는 것이므로, 본 발명에서는 이러한 코팅이 없이 미세 입자로서 결정형태를 가지는 것이라면 특별한 제한이 없으며, 활성이 우수한 아나타제 타입의 이산화티탄을 사용하는 것이 가장 바람직하다.
수산화알루미늄(aluminum hydroxide)은 모스 경도 3, 비중 2.42, 굴절율 1.56인 백색결정의 분말로서 안료로 사용되는 것은 평균입자경이 약 1㎛의 미분말을 사용한다.
침강성 황산바륨은 화학적으로 침전시켜 제조되는 침강성 황산바륨과 천연 중정석(BaSO4, barite)을 미분쇄하여 화학적인 처리를 한 분말을 사용한다.
벤토나이트(bentonite)는 화산회(火山灰)에서 유래된 미세한 유리질 입자들의 변질로 생긴 흡착성이 있는 점토광물인 벤토나이트는 주로 스멕타이트군(群)에 속하는 결정질 점토광물로 구성되어 있으며, 스멕타이트군은 나트륨이나 칼슘은 물론 철과 마그네슘을 함유하는 수화된 규산알루미늄이다.
운모(mica)는 그들의 벽개에 의해 쉽게 식별되고 널리 분포하는 광물이며 다소 약한 광물 특성을 갖는다. 가장 풍부한 운모 변종인 백운모는 화강암 같은 산성 화성암에서 흔하며, 페그마타이트 내에서는 흔히 매우 큰 책 모양으로 산출된다. 변성암의 경우 백운모는 보통 저변성도에서 산출되지만, 고변성도에서는 반응하여 알칼리장석과 규선석을 형성한다. 2가지 다른 중요한 운모는 흑운모와 금운모이다. 금운모와는 달리 흑운모는 마그네슘보다 철을 더 많이 함유하므로 특징적인 갈색 내지 흑색을 띤다.
석고(gypsum)는 수화된 황산칼슘(CaSO4·2H2O)으로 구성된 황산염광물로서 섬유상의 괴상 변종은 견사광택을 가지고 있고, 세립질의 괴상 변종은 순수하고 반투명하여 PBT 100 중량부를 기준으로 0.05 중량부 이내로 함유될 수 있으며, 활석(talc)은 마그네슘을 포함한 규산염 광물로 색조는 백색, 회백색, 담황색, 담갈색, 담청색 등 매우 다양하고, 결정은 3층 구조의 수화결정으로 층간 결합력이 약하므로 벗겨지기 쉽고 매끄러운 촉감을 주며, 무르고 부드러워서 인장강도가 요구되지 않는 수지재료에 첨가될 수 있다.
천연 탄산칼슘은 방해석(calcite)을 원료로 하여 그것을 건식 또는 습식으로 분쇄, 분급한 중질 탄산칼슘을 사용할 수 있으며, 입도분포가 비교적 넓은 것을 비용절감 목적으로 증량제로 사용할 수 있다. 또한, 침강 탄산칼슘은 치밀질 석회석을 연료와 혼합 소성하여 생석회로 만든 다음 물과 반응시켜 석회유(lime milk)에 혼합 소성시 발생하는 탄산가스를 반응시키는 석회유-탄산가스 반응법이 채용되고 있고, 본 발명에서는 이 방법으로 제조되는 것을 침강 탄산칼슘이라 총칭한다.
고령토(kaolin)는 천연상태에서는 하얗고 부드러운 가루이고 대개 백운모·석영·장석·아나타제 같은 광물을 포함하고 있는데, 그 양은 매우 다양하다. 또한, 천연상태의 고령토는 수산화철의 색소 때문에 노란색을 띠는 경우도 많으며, 벤토나이트(bentonite)는 화산회(火山灰)에서 유래된 미세한 유리질 입자들의 변질로 생긴 점토광물로서 나트륨벤토나이트는 많은 양의 물을 흡수해 원래 부피의 여러 배로 팽창되어 겔과 같은 상태가 되지만, 칼슘벤토나이트는 팽창하지 않고 미세한 과립상 집합체로 부서지므로 이는 흡착성이 있는 점토로서 수지재료에 소량 첨가되어 특별한 강도가 필요치 않는 용도로 사용될 수 있으며, 이외에도 본 발명에서는 이미 알려져 있는 천연 무기안료로서 인체에 무해하고 다양한 색상을 구현하는데 문제가 없다면 특별히 제한되지는 않는다.
그리고 복합산화물계 안료는 소성안료의 일종으로 벵가라(Fe2O3)나 산화티탄(TiO2)과 같이 단일금속의 산화물이 아니라 2종 이상의 금속산화물로 구성된 복합산화물로서 코발트-블루(CoO-Al2O3) 등을 사용한다. 복합산화물계 안료의 결합되는 산화물의 종류에 따라 발현되는 색상이 다르지만, 일반적으로 복합산화물 안료는 매우 높은 내구성을 가지며, 내열성, 내후성, 내화학성 등의 물성이 우수한 것으로 알려져 있다. 그 밖에도 본 발명자는 수지 및 현무암 분말과 혼합되어 성형이 용이하고 강도가 높은 무기안료와 첨가제를 개발 중에 있으며 향후에도 더욱 다양한 기능성을 갖추게 될 것이다.
제4단계는, 상기 혼합된 수지재료를 모노필라멘트 제조장치를 이용하여 용융, 방사, 냉각 및 연신하는 공정인데, 본 발명에서는 용융방사법에 의해 제조되는 바, 예컨대 압출기를 통하여 용융된 수지를 냉각조에 모노필라멘트 상태로 압출하여 급속 냉각한 다음 냉각된 모노필라멘트를 연신롤러에서 용도에 따라 2~3단계 연신시킴으로써 사용처에 적합한 물성을 갖는 모노필라멘트를 제조하게 된다. 상기 모노필라멘트는 복수 쌍의 연신롤러에 의해 적절히 연신되며, 방사노즐의 압력이나 유체(폴리머)의 점도(분자량)를 조절하여 최적의 모노필라멘트를 얻을 수 있다.
상기와 같이 제조된 모노필라멘트는 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 수지재료에 현무암 분말이 내부 및 외부에 고르게 분산되어 있기 때문에, 별도의 백색안료를 사용하지 않더라도 옅은 흰색 또는 회색이나 분홍색의 색조를 띠고 있어 특유의 색상에 의해 그 미감을 향상시킬 수 있으며, 장기간 사용하더라도 브러쉬 모(毛)의 탈색 또는 변색이 없어 브러쉬 제품의 품질을 확보할 수 있게 된다.
마지막으로 제5단계는, 상기 제조된 모노필라멘트를 권취하게 되는데, 권취기는 모노필라멘트를 일정 길이로 권취하여 수납하는 부재이며, 구동모터에 연결되어 회전가능하게 설치된다.
이상과 같이, 본 발명의 제조방법으로 제조된 현무암 분말을 함유하는 브러쉬용 모노필라멘트는 PBT와 고순도의 현무암 분말을 원료로 사용함으로써 유해물질 발생이 전혀 없을 뿐만 아니라 원적외선 발생량이 우수하여 탈취기능, 살균기능 및 인체의 혈액순환을 원활하게 하는 등의 효과가 있으며, 그로부터 이루어지는 브러쉬 제품은 터프니스, 신장회복성, 또는 굴곡회복성이 우수하므로 장기간 사용하더라도 모(毛)의 손상이나 마모, 주저앉음으로 인한 모 벌어짐 등이 없어 내구성이 우수하다.
삭제

Claims (6)

  1. 현무암을 8~20㎜ 크기로 파쇄시킨 다음, 2,000~2,500℃의 온도로 5~10분 동안 열처리하여 불순물을 제거하는 제1단계;
    상기 열처리된 현무암을 500 ~ 800mesh의 분말로 분쇄하고, 자석으로 철분을 제거하는 제2단계;
    폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT: Polybutylene terephthalate) 100 중량부를 기준으로 하여 상기 현무암 분말 0.05 ~ 2.0 중량부를 포함하는 수지재료를 혼합하는 제3단계;
    상기 혼합된 수지재료를 모노필라멘트 제조장치를 이용하여 용융, 방사, 냉각 및 연신하는 제4단계;
    상기 제조된 모노필라멘트를 권취하는 제5단계로 이루어지고,
    상기 제3단계 중의 수지재료는 추가적으로 천연 무기안료가 미분말 상태로 0.001~0.05 중량부 포함됨을 특징으로 하는 현무암 분말을 함유하는 브러쉬용 모노필라멘트의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 천연 무기안료는 수정(rock crystal), 자수정(amethyst), 산화티탄(titanium dioxide) 광물, 수산화알루미늄, 침강성 황산바륨 및 중정석(barite), 벤토나이트(bentonite), 운모(mica), 석고(gypsum), 탈크(talc), 천연 또는 침강 탄산칼슘, 고령토(kaolin), 복합산화물계 안료 중에서 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 미분말로 이루어지는 것을 특징으로 하는 현무암 분말을 함유하는 브러쉬용 모노필라멘트의 제조방법.
  4. 삭제
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