KR101524185B1

KR101524185B1 - 발향수지 조성물 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101524185B1
Application number: KR1020130082357A
Authority: KR
Inventors: 강태진; 권현욱
Original assignee: 한국마카시 주식회사; 강태진
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2015-06-01
Also published as: KR20150007825A

Abstract

본 발명은 발향수지 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 별도의 향포집체나 향을 담기 위한 기공을 형성하지 않고도 자연스럽게 수지와 혼합되어 반영구적으로 향을 발산할 수 있고, 영유아가 입에 물어도 될 정도로 인체에 무해하면서도, 다시 녹여서 다른 형상으로 재가공할 수 있음은 물론, 제품의 경도 조절이 자유롭고 반복적인 세척에도 향기와 형태가 지속되는 발향수지를 제공하고, 향기 오일 흡수량과 가공성이 우수한 열가소성 수지를 이용하여 발향수지를 제조함으로써, 향기 오일의 분산성과 향 지속성을 확보함으로써 적은 양의 향으로도 폴리머 전체를 커버할 수 있으며, 발향수지 제품의 경도를 다양하게 조절할 수 있도록 하여 영유아가 입에 물 수 있을 정도로 소프트하고 말랑말랑한 제품에서부터 딱딱한 제품까지 폭넓게 제조할 수 있으며, 그 결과 제조가능한 제품의 종류와 용도에도 제한이 없을 뿐만 아니라, 최종 발향수지 제품의 표면이 깔끔하게 마무리되는 발향수지 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 열가소성 고분자 100 중량부, 파라핀 오일 50~100 중량부, 향기 오일 10~30 중량부, 첨가제 0.1~350 중량부를 포함하는 발향수지 조성물을 제공한다.

Description

발향수지 조성물 및 그 제조방법{Aromatic resin composite and Method for making the same}

본 발명은 발향수지 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 별도의 향포집체나 향을 담기 위한 기공을 형성하지 않고도 자연스럽게 수지와 혼합되어 반영구적으로 향을 발산할 수 있고, 영유아가 입에 물어도 될 정도로 인체에 무해하면서도, 다시 녹여서 다른 형상으로 재가공할 수 있음은 물론, 제품의 경도 조절이 자유롭고 반복적인 세척에도 향기와 형태가 지속되는 발향수지를 제공하고, 향기 오일 흡수량과 가공성이 우수한 열가소성 수지를 이용하여 발향수지를 제조함으로써, 향기 오일의 분산성과 향 지속성을 확보함으로써 적은 양의 향으로도 폴리머 전체를 커버할 수 있으며, 발향수지 제품의 경도를 다양하게 조절할 수 있도록 하여 영유아가 입에 물 수 있을 정도로 소프트하고 말랑말랑한 제품에서부터 딱딱한 제품까지 폭넓게 제조할 수 있으며, 그 결과 제조가능한 제품의 종류와 용도에도 제한이 없을 뿐만 아니라, 최종 발향수지 제품의 표면이 깔끔하게 마무리되는 발향수지 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 현대인들은 바쁜 업무속에서 다양한 스트레스를 받으며 생활하고 있다. 이러한 스트레스는 우울증, 불안장애, 분노 등 다양한 형태로 표출되고 있으며, 이로 인해 치료를 받고 있는 사람들의 숫자가 날이 갈수록 증가하고 있는 상황이다.

향기는 심정 안정, 스트레스 해소, 해충 방지 등 다양한 방면에 활용되고 있다.

향은 정서를 관장하는 뇌의 부위에 직접적인 자극을 준다. 후신경은 12가지의 뇌신경 가운데 뇌로 직접 접속하는 신경으로서, 이는 기억과 감정에 관여하는 변연계 부위이다. 향은 뇌를 이완, 진정시킬 수도 있고 반대로 각성시킬 수도 있으며, 다른 생각을 줄이고 집중할 수 있는 작용도 있는 것으로 알려지고 있다.

한편, 일반적으로 플라스틱과 같은 수지류는 석유화학제품에서 생산되는 특성때문에 무취 또는 화학제품의 특성상 어느 정도의 악취로 느껴지는 고유의 향을 발산한다. 이러한 플라스틱에 향기를 부여하기 위한 노력이 계속되고 있으나, 플라스틱은 압출 및 사출을 통해 가공되는 관계로 방향성분의 비점보다 높은 가공온도를 가질 수 밖에 없어 가공중 대부분 휘발되거나 가공열에 의한 향기의 변성으로 향 본연의 효과를 거두기 어렵고, 향기의 투입효과 및 지속이 용이하지 않는 한계가 존재한다.

수지류에 향을 부여하기 위한 시도로 대한민국 등록특허공보 제0626752호가 개시되어 있으며, 이는 향포집체를 제조하고 표면을 코팅한 후 플라스틱 원료에 투입하는 방식으로 제조하는 것이다. 상기 특허에 의하면 향포집체의 제조 및 향포집체에 대한 코팅작업이 선행되어야 하는 측면에서 비효율적이고, 제조과정이 복잡해지는 문제점이 있다.

다른 선행기술로 대한민국 공개특허공보 제2004-0005429호가 개시되어 있으며, 이는 향포집체로 탄산칼슘을 사용한 것이므로, 상술한 바와 동일한 문제점이 존재한다.

또 다른 선행기술로 대한민국 공개특허공보 제2011-0129505호가 개시되어 있으며, 이는 폴리우레탄에 다수의 기공을 형성시켜 향을 포집할 수 있도록 한 것으로, 진공상태로 장시간 가열하여 기공을 형성하는 공정이 수행되어야 하는 문제점이 있다.

이와 같이 향포집체나 기포발생을 통해 향을 포집하는 기술에 의하면 다양한 물성의 제품 생산에 한계가 존재하여 발향수지 제품의 용도개발에 한계가 있다. 향포집체가 무기물로 구성되고, 이러한 무기물 향포집체가 필수적으로 형성되어야 하므로 저경도 제품의 생산이 힘들어지는 문제점이 있다.

따라서, 별도의 향포집체나 향을 담기 위한 기공을 형성하지 않고도 자연스럽게 수지와 혼합되어 반영구적으로 향을 발산할 수 있고, 영유아가 입에 물어도 될 정도로 인체에 무해하면서도, 다시 녹여서 다른 형상으로 재가공할 수 있음은 물론, 제품의 경도 조절이 자유롭고 반복적인 세척에도 향기와 형태가 지속되는 발향수지에 대한 기술 개발의 필요성이 대두된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 별도의 향포집체나 향을 담기 위한 기공을 형성하지 않고도 자연스럽게 수지와 혼합되어 반영구적으로 향을 발산할 수 있고, 영유아가 입에 물어도 될 정도로 인체에 무해하면서도, 다시 녹여서 다른 형상으로 재가공할 수 있음은 물론, 제품의 경도 조절이 자유롭고 반복적인 세척에도 향기와 형태가 지속되는 발향수지를 제공하고, 적은 양의 향으로도 폴리머 전체를 커버할 수 있으며, 제조가능한 제품의 종류와 용도에도 제한이 없을 뿐만 아니라, 최종 발향수지 제품의 표면이 깔끔하게 마무리되는 발향수지 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 발향수지 조성물의 제조방법은 (a) 점도 150을 갖는 파라핀 오일 500 중량부에 향기 오일 100~200 중량부를 믹싱하는 단계; (b) 열가소성 고분자 1200 중량부에 상기 (a)단계의 결과물 600~700 중량부를 믹서에 넣고 회전시켜 믹싱하는 단계; (c) 상기 (b)단계의 결과물에 산화방지제, 열안정제, UV 안정제, 대전방지제, 슬립제, 활제, 탄산칼슘, 탈크마이카, 카오린, 클레이, 황산바륨, 수첨수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 첨가제 10~100 중량부를 첨가하는 단계; 및 (d) 상기 (c)단계의 결과물을 압출하여 펠릿화하는 단계를 포함하며, 상기 열가소성 고분자는 SEBS(스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 수첨 블록 공중합체)와 폴레에틸렌(PE)을 2:1 중량비로 혼합한 것이고, 상기 (b)단계의 회전속도는 100~300 rpm이며, 상기 첨가제는 칼슘스트레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

본 발명에 의하면 별도의 향포집체나 향을 담기 위한 기공을 형성하지 않고도 자연스럽게 수지와 혼합되어 반영구적으로 향을 발산할 수 있고, 영유아가 입에 물어도 될 정도로 인체에 무해하면서도, 다시 녹여서 다른 형상으로 재가공할 수 있음은 물론, 제품의 경도 조절이 자유롭고 반복적인 세척에도 향기와 형태가 지속되는 발향수지를 제공하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 향기 오일 흡수량과 가공성이 우수한 열가소성 수지를 이용하여 발향수지를 제조함으로써, 향기 오일의 분산성과 향 지속성을 확보함으로써 적은 양의 향으로도 폴리머 전체를 커버할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 발향수지 제품의 경도를 다양하게 조절할 수 있도록 하여 영유아가 입에 물 수 있을 정도로 소프트하고 말랑말랑한 제품에서부터 딱딱한 제품까지 폭넓게 제조할 수 있으며, 그 결과 제조가능한 제품의 종류와 용도에도 제한이 없을 뿐만 아니라, 최종 발향수지 제품의 표면이 깔끔하게 마무리되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발향수지 조성물의 제조방법과 이를 이용한 발향수지 제품의 제조방법의 흐름도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시에에 따른 발향수지 조성물의 제조방법에 의해 제조된 펠릿 형태의 발향수지 조성물의 사진이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발향수지 조성물의 제조방법과 이를 이용한 발향수지 제품의 제조방법의 흐름도이다. 도 2는 본 발명의 바람직한 실시에에 따른 발향수지 조성물의 제조방법에 의해 제조된 펠릿 형태의 발향수지 조성물의 사진이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발향수지 조성물의 제조방법은, 도 1을 참조하면, 오일 믹싱 단계(S10), 수지 믹싱 단계(S20), 첨가제 첨가 단계(S30), 압출 및 펠릿화 단계(S40)를 포함하여 이루어진다. 또한, 이와 같이 제조된 발향수지 조성물로 발향수지 제품을 제조할 수 있다(S50).

오일 믹싱 단계(S10)는 파라핀 오일에 향기 오일을 믹싱하는 단계이다.

이때, 파라핀 오일 100 중량부에 향기 오일 5~50 중량부를 믹싱하는 것이 바람직하고, 파라핀 오일 100 중량부에 향기 오일 10~50 중량부를 믹싱하는 것이 보다 바람직하다. 향기 오일의 양이 10 중량부 미만이면 최종 발향수지 제품을 제조하였을 때 충분한 향이 발산되지 않을 수 있고, 50 중량부를 초과하면 경제성이 저하되는 문제점이 있다. 파라핀 오일은 향기 오일의 농도를 어느 정도 낮추더라도 충분한 향이 발산될 수 있도록 함과 아울러, 가공성을 향상시키는 역할을 수행한다.

향기 오일로는 천연향기 에센셜 오일이나 합성향기 오일을 사용할 수 있으며, 향의 종류로는 과일향 등을 비롯하여 다양한 향이 적용될 수 있다. 여기서 향기 오일의 종류와 향의 종류를 한정하는 것은 아니다.

수지 믹싱 단계(S20)는 열가소성 고분자에 S10 단계의 결과물을 혼합하는 단계이다.

열가소성 고분자로는 스티렌계 블록 공중합체, 수첨된 스티렌계 블록 공중합체, 에틸렌-부틸렌 고무, 에틸렌 비닐아세테이트, 알파 폴리올레핀계 탄성체, 염소화 폴리에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 아클리로니트릴-부타디엔-스티렌-아크레이트 수지, 폴리메틸메타크릴레이트, 열가소성 폴리우레탄, 및 폴리에스터로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상이 사용될 수 있으며, 여기서 열가소성 고분자의 종류를 한정하는 것은 아니다.

바람직하게는, 열가소성 고분자로 SEBS(스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 수첨 블록 공중합체)가 사용될 수 있다. SEBS는 스티렌 함량이 대략 30 중량%이고, 중량 평균분자량(Mn)이 대략 100,000 g/mole인 것이 사용될 수 있다.

열가소성 수지 중 SEBS는 다른 수지에 비해 오일의 흡수량이 월등하며, 오일 흡수량이 폴리머이 부피 대비 최대 300% 정도의 흡수량을 보임을 확인하였다. 또한, SEBS는 가공성이 뛰어난 관계로 액상 향기를 폴리머에 흡수시킴에 있어 우수한 폴리머라고 할 수 있다. 즉, SEBS를 사용할 경우 적은 양의 향으로도 폴리머 전체를 커버할 수 있다. 또한, 폴리에틸렌과 각종 첨가제를 이용하여 다양하게 경도를 조절할 수 있다.

열가소성 수지, 특히 SEBS는 향기 오일의 분산성과 지속성이 우수함을 확인하였다. 분산성이 임계값 이상이 되어야 적은 양의 향기 오일만으로도 폴리머 전체에 고루 분산되어 폴리머 전체를 커버할 수 있게 된다.

제품 생산시에 발생할 수 있는 열변형에 대해서는 상용성이 우수한 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS) 등을 추가로 배합하여 내열성과 가공성을 조절하고, 각종 첨가제의 투입을 통해 개선할 수 있다.

수지 믹싱 단계(S20)에서 열가소성 고분자 1200 중량부에 S10 단계의 결과물 600~700 중량부를 혼합할 수 있다. 또한, 수지 믹싱 단계(S20)는 믹서에서 100~300 rpm의 회전속도로 수행될 수 있다. 이와 같이 수지 믹싱을 고속회전하는 믹서에서 수행하면 내부 온도를 인위적으로 올리지 않더라도 믹서 온도가 대략 60도씨 정도로 상승되어, S10 단계의 믹싱된 오일이 폴리머 내에 원활하게 분산되고 폴리머가 믹싱된 오일을 효과적으로 흡수할 수 있게 된다.

첨가제 첨가 단계(S30)는 S20 단계의 결과물에 첨가제를 첨가하는 단계이다.

첨가제로는 산화방지제, 열안정제, UV 안정제, 대전방지제, 슬립제, 활제, 탄산칼슘, 탈크마이카, 카오린, 클레이, 황산바륨, 수첨수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

이러한 첨가제들은 발향수지 제품의 경도를 다양하게 조절할 수 있도록 하여 영유아가 입에 물 수 있을 정도로 소프트하고 말랑말랑한 제품에서부터 딱딱한 제품까지 폭넓게 제조할 수 있으며, 그 결과 제조가능한 제품의 종류와 용도에도 제한이 없게 된다.

또한, 이러한 첨가제들은 최종 발향수지 제품의 표면이 깔끔하게 마무리될 수 있도록 한다.

첨가제와 함께 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS) 등을 추가로 배합할 수도 있음은 상기에서 언급한 바와 같다.

압출 및 펠릿화 단계(S40)는 S30 단계의 결과물을 압출하여 펠릿화하는 단계이다. 이러한 과정을 거쳐 도 2와 같은 펠릿 형태의 발향수지 조성물이 제조된다.

제품 제조 단계(S50)는 금형을 이용하여 사출 또는 압출함으로써 다양한 형태의 발향수지 제품을 제조하는 단계이다. 발향수지 제품으로는 스포츠 용품, 레저 용품, 악세서리 용품 등 다양한 제품이 가능하며, 천연고무보다 말랑말랑한 젤리 형태의 제품도 제조할 수 있다. 상기에서 언급한 열가소성 수지는 인체에 무해하고 FDA의 승인을 받은 제품들이 사용되며, 폴리에틸렌 등도 음식물의 포장지로 널리 사용되고 있은 것이므로, 영유아들이 입에 반복적으로 물어도 유해물질을 배출하지 않는다.

이러한 과정을 거쳐 열가소성 고분자 1200 중량부, 파라핀 오일 500 중량부, 향기 오일 100~200 중량부, 첨가제 10~100 중량부를 포함하는 발향수지 제품이 제조된다.

이러한 발향수지 제품은 시간이 경과함에 따라서 저분자 물질인 파라핀 오일과 액상 향기가 미량씩 블루밍이 되어 지속적으로 향기를 낼 수 있으며, 다양한 경도의 제품생산이 가능하여 다양한 종류와 용도를 갖는 제품을 생산할 수 있다.

제품은 파쇄하여 용융시킨 후 다른 형상의 금형으로 사출하면 재활용이 가능하다.

다음으로, 본 발명에 따른 발향수지 조성물의 제조방법과 이를 이용한 발향수지 제품의 제조방법의 실시예와 비교예를 설명한다.

이하에서 SEBS는 스티렌 함량이 30 중량%, 중량 평균분자량(Mm)이 100,000 g/mole인 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 수첨 블록 공중합체를 이용하였고, 파라핀 오일은 인화점이 대략 210도씨 이상이고 점도가 150, 600인 유동 파라핀을 사용하였다. 폴리에틸렌은 용융지수 12g/10분, 열변형 돈도가 90도씨인 것을 사용하였고, 액상 향기는 인화점이 대략 130도씨 이상인 합성 액상향기를 사용하였다. 또한, 칼슘스트레이트는 열안정제로서 칼슘 함량이 10% 이상이고 연화점이 150도씨 이상인 것을 사용하였다.

[실시예 1]

파라핀 오일에 향기 액상을 상온에서 믹싱하고, 열가소성 고분자에 향기가 믹싱된 오일 및 첨가제를 수퍼믹서에 넣어서 100~300 rpm으로 고속회전으로분산시키고, 분산된 수지조성물을 100~200 도씨 압출기에서 압출하여 펠릿화함으로써 발향수지 조성물을 제조한 후, 사출기를 이용하여 시편을 제작하고 향기의 농도 및 지속성을 체크하였다.

여기서 열가소성 고분자로는 SEBS 800 중량부와 PE 400 중량부, 점도 150을 갖는 파라핀 오일 500 중량부, 향기 액상 100 중량부, 첨가제인 칼슘스트레이트 10 중량부로 하여 혼합된 수지 조성물을 만드록, 이를 압출기를 통해 토출하여 펠릿을 제조하였으며, 이를 80톤 사출기를 이용하여 세로 10cm, 가로 10cm, 두께 1cm의 시편을 제조하였다.

[실시예 2]

실시예 1과 동일하게 하되, 향기 액상을 200 중량부로 하였다.

[비교예 1]

실시예 1과 동일하게 하되, 파라핀 오일의 점도가 600인 것을 사용하였다.

[비교예 2]

실시예 1과 동일하게 하되, 파라핀 오일의 점도가 600인 것을 사용하고, 향기 액상을 200 중량부로 하였다.

아래의 표 1은 실시예들과 비교예들을 정리하고, 각각의 향기 측정 결과를 나타낸 것이고, 표 2는 실시예들과 비교예들의 향기측정 결과의 관능평가 근거자료이다. 향기측정 수치는 검사원들의 관능평가에 근거하였으며, 1~5까지로 평가하되 숫자가 클수록 향기 발산 성능이 우수함을 의미한다.

표 1 및 표 2를 참조하면, 실시예 1과 실시예 2의 경우 저점도의 향기액상이 저점도의 파라핀 오일과 원활하게 분산 및 혼합되어 진한 향기를 발산하는 발향수지 조성물을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.

실시예들과 비교예들을 비교해 보면, 향기의 양이 일정하더라도 향기가 고점도의 파라핀 오일과는 점도 차이에 의해 잘 분산되지 않아 향기 발산 선응이 다소 저하됨을 확인할 수 있으며, 향기의 양이 증가됨으로써 실시예 1보다 실시예 2가 향기측정 평균치가 높음을 알 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

S10 - 오일 믹싱 단계 S20 - 수지 믹싱 단계
S30 - 첨가제 첨가 단계 S40 - 압출 및 펠릿화 단계
S50 - 제품 제조 단계

Claims

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(a) 점도 150을 갖는 파라핀 오일 500 중량부에 향기 오일 100~200 중량부를 믹싱하는 단계;
(b) 열가소성 고분자 1200 중량부에 상기 (a)단계의 결과물 600~700 중량부를 믹서에 넣고 회전시켜 믹싱하는 단계;
(c) 상기 (b)단계의 결과물에 산화방지제, 열안정제, UV 안정제, 대전방지제, 슬립제, 활제, 탄산칼슘, 탈크마이카, 카오린, 클레이, 황산바륨, 수첨수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 첨가제 10~100 중량부를 첨가하는 단계; 및
(d) 상기 (c)단계의 결과물을 압출하여 펠릿화하는 단계
를 포함하며,
상기 열가소성 고분자는 SEBS(스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 수첨 블록 공중합체)와 폴레에틸렌(PE)을 2:1 중량비로 혼합한 것이고, 상기 (b)단계의 회전속도는 100~300 rpm이며, 상기 첨가제는 칼슘스트레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 발향수지 조성물의 제조방법.
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