KR101767394B1 - 자연추출물을 이용한 칫솔모 제조 방법 및 그 칫솔 - Google Patents

자연추출물을 이용한 칫솔모 제조 방법 및 그 칫솔 Download PDF

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Abstract

열에 약한 자연추출물을 캡슐화하여 피복하는 것에 의해, 항균성 및 항산화성 등의 물성을 향상시킬 수 있는 자연추출물을 이용한 칫솔모 제조 방법 및 그 칫솔에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 자연추출물을 이용한 칫솔모 제조 방법은 (a) 자연추출물을 용매에 혼합 및 분산시켜 가수분해하는 단계; 및 (b) 상기 가수분해된 자연추출물을 산 분위기로 유지시킨 후, 실리카 전구체를 투입하여 열처리 및 교반하여 축합반응시켜 캡슐화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자연추출물을 이용한 칫솔모 제조 방법 및 그 칫솔{METHOD OF MANUFACTURING TOOTHBRUSH HAIRS USING NATURAL EXTRACT AND TOOTHBRUSH USING THE SAME}
본 발명은 칫솔모 제조 방법 및 그 칫솔에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열에 약한 자연추출물을 캡슐화하여 피복하는 것에 의해, 항균성 및 항산화성 등의 기능 및 형태를 유지시킬 수 있는 자연추출물을 이용한 칫솔모 제조 방법 및 그 칫솔에 관한 것이다.
칫솔은 칫솔모와, 칫솔모가 식모되는 헤드부와, 헤드부에 연결되는 손잡이부로 구성된다. 이러한 구성을 갖는 칫솔은 구강 위생을 위한 중요한 도구로서 항상 위생적이어야 한다. 특히, 칫솔의 헤드부에 식모되는 칫솔모는 일정한 강도와 탄성을 가져야 할 뿐만 아니라, 양치되는 부분인 치아를 따라 용이하게 이동할 수 있어야 한다.
그러나, 이러한 칫솔모는 항상 습하고 환기가 잘 되지 않는 화장실에서 주로 보관되어 사용되기 때문에 위생적인 상태로 보관하는 것이 어려워 각종 세균 번식으로 인해 질병을 유발하고 있다.
이를 해결하기 위해, 최근에는 항균성, 항산화성 등이 우수한 것으로 알려진 프로폴리스, 녹차 등으로부터 추출한 자연추출물을 칫솔모로 제조하기 위한 노력이 시도되고 있으나, 이러한 자연추출물은 열에 매우 약하여 형태 및 기능을 유지하기 어려운 문제로 인하여 칫솔모로 적용하지 못하고 있는 설정이다.
관련 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0031351호(2006.04.12 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 칫솔 제조방법 및 그 칫솔이 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 열에 약한 자연추출물을 캡슐화하여 피복하는 것에 의해, 항균성 및 항산화성 등의 기능 및 형태를 유지시킬 수 있는 자연추출물을 이용한 칫솔모 제조 방법 및 그 칫솔을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 자연추출물을 이용한 칫솔모 제조 방법은 (a) 자연추출물을 용매에 혼합 및 분산시켜 가수분해하는 단계; 및 (b) 상기 가수분해된 자연추출물을 산 분위기로 유지시킨 후, 실리카 전구체를 투입하여 열처리 및 교반하여 축합반응시켜 캡슐화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 자연추출물은 프로폴리스, 녹차, 인삼, 홍삼, 허브, 아로마, 금잔화, 피톤치드, 매그놀리아, 홍차, 보이차, 솔잎, 쑥, 연꽃, 알로에, 유채꽃, 자스민, 카멜리아, 동백나무, 은행잎, 박하, 옥수수, 금은화, 고삼, 감초, 병푸르 물약, 캐모마일, 라타니아, 로즈마리, 바질, 비단초 등의 추출물 중 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다.
또한, 실리카 전구체는 TEOS(tetraethyl orthosilicate)인 것이 바람직하다.
축합반응에 의해, 자연추출물의 표면에는 SiO2 코팅층이 형성되는데, 이러한 SiO2 코팅층은 10 ~ 990nm의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
이때, 열처리는 120℃ 미만에서 실시하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 자연추출물을 이용한 칫솔모 제조 방법 및 그 칫솔은 열에 매우 약한 자연추출물을 가수분해 및 축합반응을 이용하여 SiO2 코팅층으로 피복하는 것에 의해, 항균성 및 항산화성 등의 기능 및 형태를 유지시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 자연추출물을 이용한 칫솔모 제조 방법 및 그 칫솔은 항균성 및 항산화성 등의 특성이 우수할 뿐만 아니라, 자연추출물이 SiO2 코팅층으로 피복된 상태이므로 형태를 일정하게 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자연추출물을 이용한 칫솔모 제조 방법을 나타낸 공정 순서도.
도 2는 비교예 1에 따른 시료를 촬영한 SEM 사진.
도 3 내지 도 6은 실시예 1 ~ 4에 따른 시료들을 촬영한 각각의 SEM 사진.
도 7은 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1에 따른 시료들에 대한 자외선 분석 결과를 나타낸 그래프.
도 8은 실시예 4 및 비교예 2에 따른 시료들에 대한 자외선 분석 결과를 나타낸 그래프.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자연추출물을 이용한 칫솔모 제조 방법 및 그 칫솔에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자연추출물을 이용한 칫솔모 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자연추출물을 이용한 칫솔모 제조 방법은 가수분해 단계(S110) 및 축합반응 단계(S120)를 포함한다.
가수분해
가수분해 단계(S110)에서는 자연추출물을 용매에 혼합 및 분산시켜 가수분해한다. 이때, 용매로는 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 이소프로필알코올(2-propanol) 등의 알코올류 및 물 중에서 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다.
그리고, 자연추출물은 항균성, 항산화성 등이 우수한 것으로 알려진 프로폴리스, 녹차, 인삼, 홍삼, 허브, 아로마, 금잔화, 피톤치드, 매그놀리아, 홍차, 보이차, 솔잎, 쑥, 연꽃, 알로에, 유채꽃, 자스민, 카멜리아, 동백나무, 은행잎, 박하, 옥수수, 금은화, 고삼, 감초, 병푸르 물약, 캐모마일, 라타니아, 로즈마리, 바질, 비단초 등의 추출물 중 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다.
특히, 자연추출물 중 프로폴리스의 경우, 그 구성성분 중 가장 중요한 물질이 후라보노이드(Flavonoid)라고 할 수 있다. 후라보노이드는 식물계에 폭 넓게 분포되어 있으며 그 대부분은 배당체(glycoside)로 존재하고 있으나 프로폴리스에서 발견되는 후라보노이드의 특징은 대부분 가수분해되어 비당분성(aglycon)의 형태로 존재하고 있다.
이러한 후라보이드는 세균 번식을 억제하는 항균 작용, 특정 효소의 반응을 억제하는 항산화 작용, 세포막을 강화하는 작용으로 피부를 건강하고 아름답게 하는 피부 미용 작용, 결합조직을 강화하는 세포재생 작용, 항 알레르기 작용과 알레르기를 일으키는 비만세포 내의 화학물질의 유리를 억제하는 작용, 체내의 식세포나 항체의 생성을 강화하여 신체조직의 면역력을 조절하여 항류마치스, 항에이즈 기능을 증강 하는 등 전반적인 생체의 면역기능을 촉진하여 감염에 대한 저항력을 높여준다.
축합반응
축합반응 단계(S120)에서는 가수분해된 자연추출물을 산 분위기로 유지시킨 후, 실리카 전구체를 투입하여 열처리 및 교반하여 축합반응시켜 캡슐화한다. 이때, 산 분위기를 유지시키기 위해, 염산, 질산 및 초산 중 선택된 1종 이상을 첨가하게 된다.
그리고, 실리카 전구체로는 TEOS(tetraethyl orthosilicate)를 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 축합반응에 의해, 자연추출물의 표면에는 SiO2 코팅층이 형성된다. 이에 따라, 열에 매우 약한 자연추출물이 SiO2 코팅층에 의해 피복되어 일정한 형태 및 기능을 유지할 수 있게 된다.
이러한 SiO2 코팅층은 10 ~ 990nm의 두께를 가질 수 있다. SiO2 코팅층의 두께가 10nm 미만일 경우에는 그 두께가 너무 얇은 관계로 자연추출물을 안정적으로 캡슐화하는 것이 어려울 수 있다. 반대로, SiO2 코팅층의 두께가 990nm를 초과할 경우에는 과도한 두께로 인하여 자연추출물의 기능이 제대로 발휘되지 못할 우려가 있다.
본 단계(S120)에서, 열처리는 120℃ 미만에서 실시하는 것이 바람직하다. 열처리 온도가 120℃ 이상일 경우에는 자연추출물이 열화되어 안정한 형태로 캡슐화할 수 없다.
또한, 열처리 단계(S120) 이후에는 후 처리 공정을 통해 칫솔모가 제조될 수 있다. 이때, 후 처리 공정은 캡슐된 자연추출물을 용융 및 압출한 후, 압출된 원사를 냉각 및 연신하여 모노 필라멘트로 제조하는 과정과, 모노 필라멘트를 번들로 제조한 후, 적정 길이로 절단하여 칫솔모를 제조하는 과정을 포함할 수 있다.
즉, 자연추출물을 이용한 칫솔모는 캡슐된 자연추출물을 용융 및 압출한 후, 노즐을 이용하여 압출 방사한 다음, 압출 방사된 원사를 물에 냉각시켜 단섬유를 제조하게 된다.
즉, 단섬유는 압출기를 사용하는 것에 의해 제조될 수 있으며, 이때, 압출기로는 이축 스크류 압출기 등 다양한 종류의 압출기가 이용될 수 있다. 이때, 캡슐된 자연추출물은 압출기내에서 용융물로서 혼합되고, 생성된 혼합물은 다이 플레이트(die plate)를 갖는 스핀 팩(spin pack)내로 계량된다. 혼합물은 여과되고, 다이 플레이트의 구멍을 통해 압출됨으로써 다양한 모양과 크기의 원사가 생성될 수 있다.
이러한 원사의 단면 모양은 다이 플레이트 구멍의 모양에 의해 결정되며 원형, 타원형, 직사각형, 삼각형, 정다각형 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 이러한 원사는 단일 방사 구조를 갖거나, 또는 코어층과 시스층을 갖는 코어-시스 이중방사 구조로 형성될 수 있다. 이러한 코어-시스 이중방사 구조에서 시스층은 코어층을 동축 또는 동심 형태로 둘러싸는 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 원사는 용융 방사에 의해 제조될 수 있다. 압출 공정에서, 원사 가닥은 다이 플레이트로부터 나온 후, 급냉 수욕 내에서 고화된 다음, 원래 길이의 3 ~ 8배로 연신하기 위한 일련의 연신 롤을 통해 수송된다. 원사는 일정한 속도 및 시간에 따라 연신되고, 드럼(drum) 또는 스풀(spool)과 같은 권취기 상에서 권취되어 제조될 수 있다.
이러한 원사는 상이한 색상, 직경, 중합체 조성, 길이 및 모양의 원사가 하나의 다발로 모여 특정한 칫솔모가 제조될 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 자연추출물을 이용한 칫솔모 제조 방법은 열에 매우 약한 자연추출물을 가수분해 및 축합반응을 이용하여 SiO2 코팅층으로 피복하는 것에 의해, 항균성 및 항산화성 등의 기능 및 형태를 유지시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 자연추출물을 이용한 칫솔모 제조 방법에 의해 제조되는 칫솔모를 이용한 칫솔의 경우, 항균성 및 항산화성 등의 특성이 우수할 뿐만 아니라, 자연추출물이 SiO2 코팅층으로 피복된 상태이므로 형태를 일정하게 유지할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 시료 제조
실시예 1
10wt%의 프로폴리스 추출물 수용액을 100℃에서 열처리 및 교반하여 가수분해시켰다. 다음으로, 가수분해된 프로폴리스 추출물을 0.1M의 염산에 투입하여 산 분위기로 유지시킨 후, 30wt% TEOS 수용액을 첨가하고 나서 100℃에서 열처리 및 교반하여 축합반응시켜 캡슐화하였다.
실시예 2
15wt%의 프로폴리스 추출물 수용액을 110℃에서 열처리 및 교반하여 가수분해시켰다. 다음으로, 가수분해된 프로폴리스 추출물을 0.1M의 염산에 투입하여 산 분위기로 유지시킨 후, 30wt% TEOS 수용액을 첨가하고 나서 110℃에서 열처리 및 교반하여 축합반응시켜 캡슐화하였다.
실시예 3
20wt%의 프로폴리스 추출물 수용액을 90℃에서 열처리 및 교반하여 가수분해시켰다. 다음으로, 가수분해된 프로폴리스 추출물을 0.1M의 염산에 투입하여 산 분위기로 유지시킨 후, 30wt% TEOS 수용액을 첨가하고 나서 90℃에서 열처리 및 교반하여 축합반응시켜 캡슐화하였다.
실시예 4
프로폴리스 추출물 대신 녹차 추출물을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시료를 제조하였다.
비교예 1
프로폴리스 추출물 시료를 준비하였다.
비교예 2
녹차 추출물 시료를 준비하였다.
2. 미세구조 관찰
도 2는 비교예 1에 따른 시료를 촬영한 SEM 사진이고, 도 3 내지 도 6은 실시예 1 ~ 4에 따른 시료들을 촬영한 각각의 SEM 사진이다.
도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 프로폴리스 추출물에 대한 시료인 비교예 1과 달리, 실시예 1 ~ 4에 따른 시료의 경우에는 가수분해 및 축합반응에 의해 프로폴리스 추출물이 SiO2로 피복되어 SiO2 코팅층에 의해 보호되고 있는 것을 확인할 수 있다.
3. 자외선 분석
도 7은 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1에 따른 시료들에 대한 자외선 분석 결과를 나타낸 그래프이고, 도 8은 실시예 4 및 비교예 2에 따른 시료들에 대한 자외선 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 프로폴리스 추출물이 SiO2 코팅층으로 피복된 실시예 1 ~ 3의 경우, 프로폴리스 추출물에 대한 시료인 비교예 1과 비교해 볼 때, 흡수파장이 왼쪽으로 약간 이동하기는 하였으나, 실질적으로 유사한 피크를 나타내는 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 프로폴리스 추출물이 SiO2 코팅층으로 피복된 실시예 4의 경우, 녹차 추출물에 대한 시료인 비교예 2와 비교해 볼 때, 흡수파장이 왼쪽으로 약간 이동하기는 하였으나, 실질적으로 유사한 피크를 나타내는 것을 확인할 수 있다.
위의 실험 결과를 토대로 알 수 있는 바와 같이, 열에 매우 약한 프로폴리스 추출물 및 녹차 추출물을 가수분해 및 축합반응을 이용하여 SiO2 코팅층으로 피복할 시, 항균성 및 항산화성 등의 기능 및 형태를 그대로 유지시킬 수 있다는 것을 확인하였다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
S110 : 가수분해 단계
S120 : 축합반응 단계

Claims (7)

  1. (a) 자연추출물을 용매에 혼합 및 분산시켜 가수분해하는 단계;
    (b) 상기 가수분해된 자연추출물을 산 분위기로 유지시킨 후, 실리카 전구체를 투입하여 열처리 및 교반하여 축합반응시켜 캡슐화하는 단계; 및
    (c) 상기 캡슐화된 자연추출물을 용융 및 압출한 후, 압출된 원사를 냉각 및 연신하여 모노 필라멘트로 형성하고, 상기 모노 필라멘트를 번들로 제조한 후 절단하여 칫솔모를 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 (b) 단계에서, 축합반응에 의해, 상기 자연추출물의 표면에는 상기 자연추출물을 피복시키는 SiO2 코팅층이 형성되되, 상기 SiO2 코팅층은 10 ~ 990nm의 두께를 갖는 자연추출물을 이용한 칫솔모 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자연추출물은
    프로폴리스, 녹차, 인삼, 홍삼, 허브, 아로마, 금잔화, 피톤치드, 매그놀리아, 홍차, 보이차, 솔잎, 쑥, 연꽃, 알로에, 유채꽃, 자스민, 카멜리아, 동백나무, 은행잎, 박하, 옥수수, 금은화, 고삼, 감초, 병푸르 물약, 캐모마일, 라타니아, 로즈마리, 바질 및 비단초 추출물 중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 자연추출물을 이용한 칫솔모 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실리카 전구체는
    TEOS(tetraethyl orthosilicate)인 것을 특징으로 하는 자연추출물을 이용한 칫솔모 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서,
    상기 열처리는
    120℃ 미만에서 실시하는 것을 특징으로 하는 자연추출물을 이용한 칫솔모 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제3항 및 제6항 중 어느 한 항에 기재된 방법으로 제조된 칫솔모를 이용한 칫솔.
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