KR101769346B1

KR101769346B1 - 발포 점토 구조체의 제조방법 및 그로부터 제조되는 발포 구조체

Info

Publication number: KR101769346B1
Application number: KR1020150047596A
Authority: KR
Inventors: 박성용
Original assignee: 박성용
Priority date: 2015-04-03
Filing date: 2015-04-03
Publication date: 2017-08-30
Also published as: KR20160118824A

Abstract

본 발명은 스멕타이트 점토-바인더 복합체로 이루어진 발포 점토 구조체의 제조방법과 그로부터 제조되는 발포 구조체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스멕타이트 점토가 가지는 층간 구조 사이에 바인더가 삽입된 형태를 가지는 점토-바인더 복합체로 이루어진 발포 점토 구조체 및 그로부터 제조되는 발포 구조체에 관한 것이다. 본 발명의 발포 점토 구조체를 제조하는 방법과 그로부터 제조되는 발포 구조체를 통하여, 높은 안정성을 띄며 점토와 활성물질의 특성을 함께 가지는 발포 점토 구조체를 얻을 수 있었다.

Description

발포 점토 구조체의 제조방법 및 그로부터 제조되는 발포 구조체 {Manufacturing method of Foaming clay structure and Foaming structure manufactured by the same}

본 발명은 스멕타이트 점토로 이루어진 발포 점토 구조체의 제조방법 및 그로부터 제조되는 발포 구조체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스멕타이트 점토 또는 상기 점토가 가지는 층간 구조 사이에 바인더가 삽입된 형태를 가지는 점토-바인더 복합체로 이루어진 발포 점토 구조체 및 그로부터 제조되는 발포 구조체에 관한 것이다.

단일 점토 및 고분자-점토 복합체는 소량의 점토를 사용하여 큰 기계적 물성 향상을 나타내 많은 관심을 끌고 있는 분야이다. 복합체에 첨가되는 충진제는 모듈러스, 인장강도와 같은 기계적 물성을 향상시켜 기존 고분자의 낮은 기계적 물성을 극복하였다는 면에서 큰 의의를 가지고 있어 최근 많이 연구되고 있다. 현재 연구되고 있는 복합체에는 졸-겔(sol-gel) 방법에 의한 무기-유기 복합체, 고분자-점토 복합체, 금속산화물-고분자 복합체로 분류할 수 있다. 이 중에서 단일 점토 및 고분자-점토 복합체는 구형의 표면구조를 갖는 충진제를 사용하는 다른 복합체와 달리, 종횡비가 큰 판상구조의 점토를 사용한다. 점토는 자연 상태에서 무기광물인 실리케이트 층(silicate layer)들이 적층되어 있는 형태로 존재하며, 각 실리케이트 층들은 두께 1㎚에 가로와 세로가 1㎛에 이르는 넓은 판 형태를 띄게 된다. 적층구조로 된 실리케이트 층들을 박리시켜 복합체를 제조하는 경우, 충진제와 고분자간 접촉면적이 넓어져 충진효과가 기존 복합체에 비하여 훨씬 커지게 되며, 이에 따라 점토를 이용한 고분자-점토 복합체는 다른 복합체에 비하여 적은 양의 충진제를 사용하여 인성(toughness)을 저하시키지 않는 동시에 치수안정성, 인장강도, 인장모듈러스, 내열성, 차단성 및 난연성 등의 여러 가지 물성이 모두 향상한 효과를 나타낸다.

큰 기계적 물성 향상을 나타내는 단일 점토 및 고분자-점토 복합체를 주제로 생분해성 고분자를 이용한 복합체 제조, 수용성 고분자-점토 복합체, 연료전지용 전해질 막, 내열성 고분자 복합체 제조 및 패턴 유도 물질 응용 등의 여러 분야에서 활발한 연구가 진행되고 있다.

이 뿐만 아니라, 최근 점토의 일종인 스멕타이트 점토광물의 높은 안전성, 흡착능력, 차단성 및 안정성을 바탕으로 활성물질을 안정화시키기 위한 화장료 조성물로서의 고분자-점토 복합체 또한 활발히 연구되고 있다.

대한민국 공개특허공보 제2008-0019318호에는 층간 삽입 반응을 이용한 점토-아미노산 복합체의 제조방법을 개시함으로써, 팽윤성 점토인 몬트모릴로나이트 층간의 소듐이온을 아미노산으로 치환하는 인터칼레이션(intercalation) 반응에 의해 점토의 층과 층 사이에 아미노산으로 구성된 층이 존재하는 층상 나노 복합체를 제시하고 있다. 하지만 상기 점토-아미노산 복합체가 나타내는 화장료 조성물로서의 효과만을 보여줄 뿐, 복합체로 제조되면서 물성 및 안정성 향상에 대한 언급이 없으며 나노형태의 입자로 제조되어 다양한 분야에 사용이 불가능하고 휴대성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 대한민국 공개특허공보 제2014-0145675호에는 친수계 스멕타이트 점토광물 층간에 주름 개선 또는 미백 원료가 치환된 기능성 복합체 및 이를 포함하는 기능성 화장품을 개시함으로써, 광-열에 의한 주름 개선 또는 미백 원료의 변성을 차단하며 기능성 성분의 특성을 오래 유지시키는 효과를 나타내고 있다. 하지만 상기 기능성 복합체는 건조과정에서 스멕타이트 층간구조가 무너지며, 주름개선 또는 미백원료가 층간 구조 밖으로 빠져나올 가능성이 있어 기능성 복합체의 안정성에 큰 문제점이 있으며, 또한 미세입자로 제조되어 다양한 분야에 사용이 불가능한 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제2006-0081440호 대한민국 공개특허공보 제2014-0145675호

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로서, 높은 안정성을 가지며 점토 및 활성 물질의 특성을 동시에 갖는 발포 점토 구조체를 제조하는 방법 및 그로부터 제조되는 발포 구조체를 제공하고자 하였다.

본 발명 명세서에서 용어 "발포 구조체"는 발포 점토 구조체의 제조방법으로부터 최종적으로 제조되는 발포 점토 구조체와 같은 뜻으로 사용되었다.

본 발명 명세서에서 용어 "케이크"는 여과기를 통해 점토 분산액 또는 점토-바인더 분산액을 여과하는 과정에서 걸러지는 고체 잔류입자와 같은 뜻으로 사용되었다.

본 발명은 (1)스멕타이트 점토를 함유하는 분산액의 제조단계; (2)상기 분산액의 분산질을 그래뉼형 점토비드 또는 판상 점토시트로 제조하는 단계; 및 (3)상기 그래뉼형 점토비드 또는 판상 점토시트를 동결건조하는 단계; 를 포함하는 발포 점토 구조체의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에서 상기 스멕타이트 점토는 몬트모릴로나이트, 벤토나이트, 구니피아 시리즈,헥토라이트, 불화헥토라이트, 사포나이트, 베이델라이트, 논트로나이트, 스티븐사이트, 버미큘라이트, 볼콘스코이트, 마가다이트 및 케냐라이트 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 (1)단계의 분산액은 바인더를 더 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 바인더는 콜라겐, 젤라틴, 히알루론산, 키토산, 알긴산, 베타글루칸, 셀룰로오스, 카라기난, 플루로닉, 폴리비닐알콜 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 (1)단계는 스멕타이트 점토를 증류수에 첨가하고 20 내지 80 ℃에서 가열 및 교반하여 점토 분산액을 제조하는 단계; 및 상기 점토 분산액에 바인더를 첨가하고 20 내지 80 ℃에서 가열 및 교반하여 상기 스멕타이트 점토-바인더 분산액을 제조하는 단계; 를 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 스멕타이트 점토는 상기 (1)단계를 통하여 제조된 점토 분산액 또는 점토-바인더 분산액 총 중량에 대하여 0.1 내지 10 wt% 함유할 수 있으며, 상기 바인더는 상기 (1)단계를 통하여 제조된 점토-바인더 분산액 총 중량에 대하여 0.001 내지 5 wt%를 함유할 수 있다.

본 발명에서 상기 (2)단계는 상기 (1)단계를 통하여 제조된 점토 분산액 또는 점토-바인더 분산액을 여과하여 분산질 케이크를 수득하고 상기 케이크를 가열된 증류수로 세척하여 정제한 점토 슬러리를 수득하는 단계; 및 상기 수득한 슬러리를 여과하여 점토 또는 점토-바인더 복합체를 시트화하거나 과립화하는 단계; 를 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 과립화는 50 내지 1000 rpm의 회전속도로 교반하여 수행할 수 있다.

본 발명에서 상기 (3)단계는 상기 (2)단계를 통하여 제조된 그래뉼형 점토비드 또는 판상 점토시트를 진공조건 하에서 동결건조하여 발포 점토 구조체를 제조하는 단계; 를 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 발포 점토 구조체의 기공도는 30 내지 90%인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 본 발명은 상기 발포 점토 구조체의 제조방법으로부터 제조되는 발포 구조체에 관한 것이다.

본 발명에서 상기 발포 구조체는 발포 비드 또는 발포 시트에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.

본 발명의 발포 점토 구조체를 제조하는 방법 및 그로부터 제조되는 발포 구조체를 통하여, 기존 활성 물질의 낮은 안정성을 효과적으로 향상시키며 점토의 특성 또는 점토와 활성물질의 특성을 함께 가지는 발포 구조체를 얻을 수 있다. 또한, 발포 점토의 비드화 및 시트화를 통하여 화장료에 조성물로 포함될 수 있을 뿐만 아니라 직접 휴대가 가능한 화장품화를 가능하게 하여 보관성, 휴대성, 운반성 및 활용성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 3 내지 실시예 4의 방법에 따라 제조된 발포 점토비드의 모양을 육안으로 관찰한 결과이다.
도 2는 본 발명의 실시예 3 내지 실시예 4의 방법에 따라 제조된 발포 점토비드의 모양을 육안으로 관찰한 결과이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1의 방법에 따라 제조된 발포 점토시트의 모양을 육안으로 관찰한 결과이다.
도 4는 본 발명의 실시예 4의 방법에 따라 제조된 발포 점토비드의 절단면 기공 미세구조를 전자현미경(SEM)을 통하여 관찰한 결과이다.

본 발명은 스멕타이트 점토로 이루어진 발포 점토 구조체의 제조방법으로서, (1)스멕타이트 점토를 함유하는 분산액의 제조단계; (2)상기 분산액의 분산질을 그래뉼형 점토비드 또는 판상 점토시트로 제조하는 단계; 및 (3)상기 그래뉼형 점토비드 또는 판상 점토시트를 동결건조하는 단계; 를 포함한다.

본 발명에서 '스멕타이트'라 함은 점토광물의 하나로, 염기가 높은 반려암의 풍화에 의하여 생성되는 것을 의미하며, '점토광물'이라 함은 점토가 가진 특성을 나타내는 것으로 이루어진 광물로서, 산출상태가 주로 점토인 규산염 광물로 극히 미세한 광물 입자로 된 토상 광물의 총칭을 의미한다. 이러한 스멕타이트 점토는 이온 교환 능력이 뛰어나며, 점토의 표면 및 층간에 많은 양의 물이 흡착되어 팽창하는 성질이 있고, 100 내지 105℃ 로 가열하여 점토의 표면 및 층간에 흡착된 물을 쉽게 탈수할 수 있는 성질이 있다. 또한, 스멕타이트 점토는 유기분자를 층간에 흡착시키는 유기 흡착 특성을 가지고 있으며, 마이크로미터 크기의 미세한 입도를 보여 물에 산포되면 콜로이드 상태로 변하는 특성을 가지고, 높은 표면활성과 약하고 부드러운 물성을 갖는다.

본 발명에서 상기 스멕타이트 점토는 제한하는 것은 아니나, 몬트모릴로나이트(montmorillonite), 벤토나이트(bentonite), 구니피아 시리즈(Kunipia-series), 헥토라이트(hectorite), 불화헥토라이트(fluorohectorite), 사포나이트(saponite), 베이델라이트(beidelite), 논트로나이트(nontronite), 스티븐사이트(stevensite), 버미큘라이트(vermiculite), 볼콘스코이트(volkonskoite), 마가다이트(magadite) 및 케냐라이트(kenyalite) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 (1)단계의 분산액은 바인더를 더 포함할 수 있다.

본 발명에서 '바인더'는 인터칼레이션 반응을 통해 상기 스멕타이트 점토의 층간에 삽입되는 활성 물질을 말하며, 소수성과 친수성, 원자와 이온 및 단량체에서부터 고분자에 이르는 대부분의 유기물 및 무기물이 포함될 수 있다.

본 발명에서 상기 바인더는 제한하는 것은 아니나, 수용성 생체유래 고분자, 다당류 고분자 및 수용성 합성 고분자에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으며, 구체적으로 콜라겐(Collagen), 젤라틴(Gelatin), 히알루론산(Hyaluronic acid), 키토산(Chitosan), 알긴산(Alginic acid), 베타글루칸(β-Glucan), 셀룰로오스(Cellulose), 카라기난(Carrageenan), 플루로닉(Pluronic), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 바인더는 반응성 및 활성도가 매우 뛰어나 외부 자극에 의해 쉽게 산화 및 변성되어 안정성이 저하되고 고유의 기능을 쉽게 잃어버리는 특성을 갖는 원료를 포함할 수 있다. 하지만, 상기 바인더는 인터칼레이션 반응을 통해 점토의 층간에 삽입되어 외부 자극에 의해 쉽게 산화 및 변성이 되지 않는 높은 안정성을 띄는 점토-바인더 복합체를 형성할 수 있으며, 이러한 점토-바인더 복합체는 점토의 특성과 바인더가 나타내는 특성을 동시에 가질 수 있다.

본 발명에서 상기 (1)스멕타이트 점토를 함유하는 분산액의 제조단계; 는 스멕타이트 점토를 증류수에 첨가하고 20 내지 80 ℃, 바람직하게는 30 내지 70 ℃ 에서 5 내지 1000 rpm, 바람직하게는 50 내지 700 rpm, 더욱 바람직하게는 200 내지 500 rpm 으로 12 내지 36시간, 바람직하게는 18 내지 30시간 가열 및 교반하여 점토 분산액을 제조하는 단계;를 포함할 수 있으며, 바인더를 더 포함할 경우, 상기 점토 분산액에 바인더를 첨가하고 20 내지 80 ℃, 바람직하게는 30 내지 70 ℃ 에서 5 내지 1000 rpm, 바람직하게는 50 내지 700 rpm, 더욱 바람직하게는 200 내지 500 rpm 으로 12 내지 36시간, 바람직하게는 18 내지 30시간 가열 및 교반하여 스멕타이트 점토-바인더 분산액을 제조하는 단계; 를 더욱 포함할 수 있다. 상기 단계에서 제시한 온도, 교반 속도 및 교반 시간의 범위는 발명의 목적을 달성하는 한에서는 특별히 제한되지 않으나, 상기 범위 내에서는 본 발명의 (1)단계에서 목적으로 하는 점토광물의 층간 팽창력이 향상되어 점토의 분산성이 좋아지며, 팽창된 점토의 층간으로 바인더가 삽입되어 안정성이 높은 스멕타이트 점토광물-바인더 복합체가 형성되는 반응이 효과적으로 일어나게 되어 좋다.

본 발명에서 상기 스멕타이트 점토는 상기 (1)단계를 통하여 제조된 점토 분산액 또는 점토-바인더 분산액 총 중량에 대하여 0.1 내지 10 wt%, 바람직하게는 0.5 내지 6 wt%를 함유할 수 있으며, 상기 바인더는 상기 (1)단계를 통하여 제조된 점토-바인더 분산액 총 중량에 대하여 0.001 내지 5 wt%, 바람직하게는 0.05 내지 1 wt%를 함유할 수 있지만, 발명의 목적을 달성하는 한에서는 특별히 제한되지 않는다. 상기 스멕타이트 점토의 함량이 상기 범위를 만족할 경우, 점토의 분산성이 좋으며 점토의 층간 팽창 및 바인더의 층간 삽입 반응이 잘 일어나 점토-바인더 복합체가 효과적으로 형성될 수 있다. 또한 상기 바인더의 함량이 상기 범위를 만족할 경우, 바인더가 가지는 특성에 따른 효과를 기대할 수 있으며, 기존 바인더의 낮은 안정성이 효과적으로 개선된 결과를 얻을 수 있어 좋다.

더욱 바람직하게는, 음이온성 고분자 바인더 100 중량부에 대해 양이온성 고분자 바인더 80 내지 120 중량부를 첨가하는 것이 점토 및 바인더간 결합력을 극대화하여 발포시트 및 발포비드가 화장료 조성물로서 사용될 경우 나타내는 효과를 효율적으로 발현할 수 있는 면에서 가장 바람직하다. 또한, 점토 및 바인더에 있어서, 점토 100 중량부에 대해 바인더 2 내지 10 중량부를 첨가하는 것이 바인더의 점토층간 삽입 효과가 가장 효율적으로 일어나게 되어 바람직하며, 더불어 발포시트 및 발포비드가 화장료로서 가져야 할 강도를 나타내고, 시트 또는 비드의 형상을 잘 유지할 수 있어 가장 바람직하다.

본 발명에서 상기 (2)분산액의 분산질을 그래뉼(granule)형 점토비드 또는 판상 점토시트로 제조하는 단계;는 상기 (1)단계를 통하여 제조된 점토 분산액 또는 점토-바인더 분산액을 여과하여 분산질 케이크를 수득하고 상기 케이크를 가열된 증류수로 세척하여 정제한 점토 슬러리를 수득하는 단계; 및 상기 수득한 슬러리를 여과하여 점토 또는 점토-바인더 복합체를 시트화하거나 과립화하는 단계; 를 포함할 수 있다. 상기 점토 슬러리를 수득하는 단계는 상기 (1)단계를 통하여 제조된 점토 분산액 또는 점토-바인더 분산액을 공극의 크기가 1 내지 250 메쉬인 여과기로 여과하여 수득한 분산질 케이크를 30 내지 70℃의 가열된 증류수로 3 내지 7회 세척하여 정제한 점토 슬러리를 수득하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 과립화는 상기 수득한 점토 슬러리를 50 내지 1000 rpm의 범위에서 일정한 회전속도로 회전 또는 부유시키며, 회전하는 점토 슬러리에 상기 점토 슬러리의 일부를 상온에서 건조시켜 얻은 점토 분말 또는 점토-바인더 복합체 분말을 첨가함으로써 그래뉼형 점토비드를 제조하는 방법을 뜻하며, 점토-바인더 복합체를 과립화하기 위하여 유동층 과립기, 원심 과립기, 또는 원통형 믹서와 같은 물질을 회전시킬 수 있는 장치를 특별한 제한 없이 사용할 수 있다.

본 발명에서 상기 과립화는 50 내지 1000 rpm, 바람직하게는 70 내지 500 rpm, 더욱 바람직하게는 100 내지 300 rpm의 회전속도로 교반하여 수행할 수 있고, 상기 과립화를 통하여 입자 크기가 0.1 내지 3 cm인 그래뉼형 점토 비드를 제조할 수 있으나, 이에 제한하는 것은 아니다.

본 발명에서 상기 (3)그래뉼형 점토비드 또는 판상 점토시트를 동결건조하는 단계;는 상기 (2)단계를 통하여 제조된 그래뉼형 점토비드 또는 판상 점토시트를 진공 동결조건, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 750 mmHg의 압력조건에서 동결건조하여 발포 점토 구조체를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다. 일반적인 열에 의한 건조공정에 따르면 스멕타이트 점토의 층간구조가 무너지고 바인더인 활성물질이 층간 구조 밖으로 빠져나오게 되므로, 스멕타이트 점토의 층간 구조를 무너뜨리지 않고 바인더를 효과적으로 층간 구조 내에 고정화하기 위하여 동결건조의 방법을 이용하여 발포 점토 구조체를 제조한다. 상기 동결건조는 -100 내지 0 ℃, 바람직하게는 -80 내지 -20 ℃, 더욱 바람직하게는 -60 내지 -40 ℃에서 40 내지 120시간, 바람직하게는 50 내지 100시간, 더욱 바람직하게는 60 내지 90시간 건조하는 것이 좋다.

상기 제조된 발포 점토 구조체는 기공도가 30 내지 90%인 것을 특징으로 할 수 있다. 물성강도의 제어가 어려웠던 기존 나노크기의 점토 입자 또는 점토-고분자 복합체 입자와는 달리 상기 발포 점토비드 또는 발포 점토시트는 기공도에 따라 물성강도를 손쉽게 제어할 수 있어 물성강도의 다양화를 가능하게 할 수 있으며 넓은 활용 범위를 가질 수 있다.

본 발명은 상기 발포 점토 구조체의 제조방법으로부터 제조되는 발포 구조체를 포함할 수 있다.

본 발명의 발포 구조체는 스멕타이트 점토 또는 스멕타이트 점토의 층간 구조 내에 콜라겐(Collagen), 젤라틴(Gelatin), 히알루론산(Hyaluronic acid), 키토산(Chitosan), 알긴산(Alginic acid), 베타글루칸(β-Glucan), 셀룰로오스(Cellulose), 카라기난(Carrageenan), 플루로닉(Pluronic), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 활성물질이 바인더로서 삽입된 점토-바인더 복합체로 구성된 것이다. 본 발명의 발포 구조체는 점토가 가지는 노폐물 흡착특성 및 바인더로 사용되는 활성물질이 가지는 피부보습 및 주름개선 등의 피부효능 특성상 화장료 조성물 및 화장품으로 활용될 수 있으나, 일반적으로 점토-고분자 복합체가 활용되고 있는 분야에서 제한 없이 활용될 수 있다.

또한 본 발명의 상기 발포 구조체는 발포 비드 또는 발포 시트에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 본 발명에 따른 발포비드 및 발포시트를 관찰 및 분석한 결과, 미세다공성이 존재함을 확인할 수 있었으며, 발포비드 및 발포시트의 점토 층간에 바인더로써 활성물질이 안정적으로 삽입된 결과를 통하여 외부 자극에 의해 변성될 가능성이 높은 활성물질의 낮은 안정성을 효과적으로 개선할 수 있음을 확인할 수 있었다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니며, 다양한 다른 변형 및 변경이 가능할 수 있다.

[실시예 1] 구니피아-G(0.001 wt%) 발포 구조체 제조

몬트모릴로나이트 구니피아 시리즈(Kunipia-series) 중 구니피아-G(Kunipia-G)를 점토 분산액 총 중량에 대하여 0.001 wt%을 첨가하여 제조한 발포 점토비드 및 발포 점토시트의 모양 및 상태를 관찰하였다.

본 발명의 실시예에서 스멕타이트 점토 정제광물인 몬트모릴로나이트 구니피아 시리즈(Kunipia-series) 중 구니피아-G(Kunipia-G)를 사용하였다. 구니피아-G(Kunipia-G) 0.001 g을 증류수에 첨가하고 60℃에서 400 rpm으로 24시간 가열 및 교반하여 점토 분산액을 제조하였다. 상기 제조한 점토 분산액을 공극의 크기가 250 메쉬인 여과기를 이용하여 여과한 후 백색의 케이크 0.0056g을 수득한 뒤 상기 케이크를 50℃의 가열된 증류수로 5회 세척하여 정제한 점토 슬러리를 수득한다. 상기 수득한 슬러리의 일부를 여과하여 얻은 점토를 시트화하여 판상 점토시트를 제조하였으며, 상기 수득한 슬러리의 일부를 원통형 믹서에서 200 rpm으로 회전시키며, 회전하는 점토 슬러리에 상기 점토 슬러리의 일부를 상온에서 건조시켜 얻은 점토 분말을 첨가함으로써 입자크기가 1cm인 그래뉼형 점토비드를 제조하였다. 이 후, 공극의 크기가 10메쉬인 여과기를 이용하여 그래뉼형 점토비드를 형성하지 않은 점토 분말과 그래뉼형 점토비드를 분리하였다. 상기 제조한 판상 점토시트 및 그래뉼형 점토비드를 750mmHg, -50℃의 조건에서 72시간 동결건조하여 최종 발포시트 및 발포비드를 수득한 후, 상기 발포시트 및 발포비드의 모양 및 상태를 관찰하였다.

[실시예 2] 구니피아-G(0.1 wt%) 발포 구조체 제조

상기 실시예 1에서 구니피아-G(Kunipia-G) 0.1 g을 증류수에 첨가하여, 구니피아-G(Kunipia-G)를 점토 분산액 총 중량에 대하여 0.1 wt% 함유한 점토 분산액을 사용하는 것을 제외하고 나머지는 동일한 과정으로 발포시트 및 발포비드의 모양 및 상태를 관찰하였다.

[실시예 3] 구니피아-G(1 wt%) 발포 구조체 제조

상기 실시예 1에서 구니피아-G(Kunipia-G) 1 g을 증류수에 첨가하여, 구니피아-G(Kunipia-G)를 점토 분산액 총 중량에 대하여 1 wt% 함유한 점토 분산액을 사용하는 것을 제외하고 나머지는 동일한 과정으로 발포시트 및 발포비드의 모양 및 상태를 관찰하였다.

[실시예 4] 구니피아-G(3 wt%) 발포 구조체 제조

상기 실시예 1에서 구니피아-G(Kunipia-G) 3 g을 증류수에 첨가하여, 구니피아-G(Kunipia-G)를 점토 분산액 총 중량에 대하여 3 wt% 함유한 점토 분산액을 사용하는 것을 제외하고 나머지는 동일한 과정으로 발포시트 및 발포비드의 모양 및 상태를 관찰하였다.

[실시예 5] 구니피아-G(10 wt%) 발포 구조체 제조

상기 실시예 1에서 구니피아-G(Kunipia-G) 10 g을 증류수에 첨가하여, 구니피아-G(Kunipia-G)를 점토 분산액 총 중량에 대하여 10 wt% 함유한 점토 분산액을 사용하는 것을 제외하고 나머지는 동일한 과정으로 발포시트 및 발포비드의 모양 및 상태를 관찰하였다.

상기 실시예 1 내지 실시예 5의 결과를 표 1 및 도 1 내지 도 4에 도시하였다.

상기 표 1 및 하기 도 1 내지 도 3에서 실시예 1 내지 실시예 5의 결과를 통하여, 점토 분산액에 포함되는 점토의 함유량에 따라 제조되는 발포비드 및 발포시트의 모양 및 상태가 달라지는 결과를 보였다. 점토의 함유량이 0.001 wt%인 경우, 약간은 무른 물성의 발포비드 및 발포시트가 소량 생성되었고, 점토의 함유량이 0.1 내지 3 wt%인 경우 화장료 조성물 및 화장품으로서 사용하기 적당한 물성의 발포비드 및 발포시트가 생성되었다. 또한 점토의 함유량이 10 wt%인 경우 단단한 물성의 발포비드 및 발포시트가 소량 생성되었으며, 분산액 속에 분산되지 않은 점토가 존재하는 것을 확인하였다. 상기 실시예 1 내지 실시예 5를 통하여 모양이 양호한 발포비드 및 발포시트를 제조할 수 있었으며, 그 중에서 실시예 3 내지 실시예 4를 통하여 모양이 양호하고 단단한 물성을 나타내는 발포비드 및 발포시트를 효과적으로 제조하는 것이 가능함을 확인하였다.

실시예 4를 통하여 제조된 발포비드의 경우 발포비드의 절단면을 전자현미경(SEM)을 통하여 관찰하는 추가실험을 진행하여 그 결과를 하기 도 4에 도시하였다. 도 4를 통하여 본 발명의 실시예에 따라 제조된 발포비드는 점토의 층간에 바인더가 삽입하여 생성된 기공 미세구조를 가지는 것을 확인하였다.

[실시예 6] 구니피아-G(1 wt%) 및 바인더(0.12 wt%) 발포 구조체 제조

몬트모릴로나이트 구니피아 시리즈(Kunipia-series) 중 구니피아-G(Kunipia-G)를 점토-바인더 분산액 총 중량에 대하여 1 wt%, 바인더로써 히알루론산을 점토-바인더 분산액 총 중량에 대하여 0.05 wt%, 베타글루칸을 점토-바인더 분산액 총 중량에 대하여 0.02 wt%, 키토산을 점토-바인더 분산액 총 중량에 대하여 0.05 wt%을 첨가하여 제조한 점토-바인더 발포 점토비드 및 발포 점토시트의 모양 및 상태를 관찰하였다.

점토-바인더 발포 점토비드 및 발포 점토시트의 제조는 상기 실시예 1의 발포 점토비드 및 발포 점토시트 제조방법과 동일한 방법으로 제조하였다.

[실시예 7] 구니피아-G(1 wt%) 및 바인더(0.48 wt%) 발포 구조체 제조

상기 실시예 6에서 상기 점토 분산액에 바인더로써 히알루론산을 점토-바인더 분산액 총 중량에 대하여 0.2 wt%, 베타글루칸을 점토-바인더 분산액 총 중량에 대하여 0.08 wt%, 키토산을 점토-바인더 분산액 총 중량에 대하여 0.2 wt%을 첨가하는 것을 제외하고 나머지는 동일한 과정으로 발포시트 및 발포비드의 모양 및 상태를 관찰하였다.

[실시예 8] 구니피아-G(1 wt%) 및 바인더(0.96 wt%) 발포 구조체 제조

상기 실시예 6에서 상기 점토 분산액에 바인더로써 히알루론산을 점토-바인더 분산액 총 중량에 대하여 0.4 wt%, 베타글루칸을 점토-바인더 분산액 총 중량에 대하여 0.16 wt%, 키토산을 점토-바인더 분산액 총 중량에 대하여 0.4 wt%을 첨가하는 것을 제외하고 나머지는 동일한 과정으로 발포시트 및 발포비드의 모양 및 상태를 관찰하였다.

[실시예 9] 구니피아-G(3 wt%) 및 바인더(0.12 wt%) 발포 구조체 제조

상기 실시예 6에서 구니피아-G(Kunipia-G)를 점토-바인더 분산액 총 중량에 대하여 3 wt%을 첨가하는 것을 제외하고 나머지는 동일한 과정으로 발포시트 및 발포비드의 모양 및 상태를 관찰하였다.

[실시예 10] 구니피아-G(3 wt%) 및 바인더(0.48 wt%) 발포 구조체 제조

상기 실시예 7에서 구니피아-G(Kunipia-G)를 점토-바인더 분산액 총 중량에 대하여 3 wt%을 첨가하는 것을 제외하고 나머지는 동일한 과정으로 발포시트 및 발포비드의 모양 및 상태를 관찰하였다.

[실시예 11] 구니피아-G(3 wt%) 및 바인더(0.96 wt%) 발포 구조체 제조

상기 실시예 8에서 구니피아-G(Kunipia-G)를 점토-바인더 분산액 총 중량에 대하여 3 wt%을 첨가하는 것을 제외하고 나머지는 동일한 과정으로 발포시트 및 발포비드의 모양 및 상태를 관찰하였다.

상기 실시예 6 내지 실시예 11의 함량을 표 2에, 실시예 6 내지 실시예 11을 통해 얻은 발포비드 및 발포시트를 관찰한 결과를 표 3에 도시하였다.

상기 표 3에서 실시예 6 내지 실시예 11의 결과를 통하여, 점토-바인더 분산액에 포함되는 점토 및 바인더의 함유량에 따라, 제조되는 발포비드 및 발포시트의 물성 강도가 달라지는 결과를 보였다. 점토의 함유량이 3 wt%인 실시예 9 내지 실시예 11의 경우, 점토의 함유량이 1 wt%인 실시예 6 내지 실시예 8과 대비하여 더욱 단단하고 강한 물성을 나타내었다. 점토 함유량이 1 wt%인 실시예 6 내지 실시예 8에서, 바인더의 함량이 증가함에 따라 점토 층간에 삽입되지 않고 분산액에 존재하는 바인더가 미량 발견되었으나 극히 적은 양이었으며, 점토 함유량이 3 wt%인 실시예 9 내지 실시예 11에서는 바인더의 함량이 증가하여도 분산액 상 남아있는 바인더가 존재하지 않아 효과적인 점토 층간 삽입반응이 일어남을 확인할 수 있었다. 바인더가 미량 바인더의 함량이 증가함에 따라 제조되는 발포비드 및 발포시트의 강도가 미세하게 떨어지는 결과를 보였으나, 큰 차이를 보이지 않았으며 화장료 조성물 및 화장품으로서 사용하기 적당한 물성 및 모양을 그대로 유지함을 확인할 수 있었다. 상기 실시예 6 내지 실시예 11을 통하여 물성 및 모양이 양호한 발포비드 및 발포시트를 제조할 수 있었으며, 그 중에서도 실시예 10 내지 실시예 11을 통하여 단단한 물성을 나타내며 동시에 활성물질을 풍부하게 함유한 발포비드 및 발포시트를 효과적으로 제조하는 것이 가능함을 확인하였다.

Claims

(1) 스멕타이트 점토를 함유하는 분산액을 제조하는 단계;
(2) 상기 분산액을 여과하여 수득한 점토 슬러리에 상기 (1)의 분산액을 건조한 점토분말을 투입하면서 과립화하여 그래뉼형 점토비드를 제조하는 단계; 및
(3) 상기 그래뉼형 점토비드를 동결건조하여 입자크기가 0.1 내지 3㎝인 그래뉼형 다공성 발포 점토 구조체를 제조하는 단계; 를 포함하고,
상기 (1) 단계에서 상기 분산액은 스멕타이트 점토 및 증류수를 포함하는 점토 분산액; 또는 스멕타이트 점토, 증류수 및 스멕타이트 점토 100 중량부에 대하여 바인더 10 중량부 이하를 포함하는 점토-바인더 분산액인 것인 화장료용 발포 점토 구조체의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 스멕타이트 점토는 몬트모릴로나이트, 벤토나이트, 구니피아 시리즈, 헥토라이트, 불화헥토라이트, 사포나이트, 베이델라이트, 논트로나이트, 스티븐사이트, 버미큘라이트, 볼콘스코이트, 마가다이트 및 케냐라이트에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 화장료용 발포 점토 구조체의 제조방법.
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제1항에 있어서,
상기 바인더는 콜라겐, 젤라틴, 히알루론산, 키토산, 알긴산, 베타글루칸, 셀룰로오스, 카라기난, 플루로닉, 폴리비닐알콜에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 화장료용 발포 점토 구조체의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 점토 분산액은 스멕타이트 점토를 증류수에 첨가하고 20 내지 80 ℃에서 가열 및 교반하여 제조하는 것이며,
상기 점토-바인더 분산액은 상기 점토 분산액에 바인더를 첨가하고 20 내지 80 ℃에서 가열 및 교반하여 제조하는 것인 화장료용 발포 점토 구조체의 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 스멕타이트 점토는 상기 점토 분산액 또는 점토-바인더 분산액 총 중량에 대하여, 0.1 내지 10 wt%이고,
상기 바인더는 상기 점토-바인더 분산액 총 중량에 대하여 0.001 내지 5 wt%를 함유하는 것인 화장료용 발포 점토 구조체의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 (2)단계는 상기 분산액을 여과하여 분산질 케이크를 수득하고 상기 케이크를 가열된 증류수로 세척하여 정제한 점토 슬러리를 수득하는 단계;
를 포함하는 화장료용 발포 점토 구조체의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 과립화는 과립화기에서 50 내지 1000 rpm의 회전속도로 교반하여 수행하는 화장료용 발포 점토 구조체의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 (3)단계는 상기 (2)단계를 통하여 제조된 그래뉼형 점토비드를 진공조건 하에서 동결건조하여 발포 점토 구조체를 제조하는 단계;
를 포함하는 화장료용 발포 점토 구조체의 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 발포 점토 구조체의 기공도가 30 내지 90%인 화장료용 발포 점토 구조체의 제조방법.
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