KR102012278B1 - 근적외선 차단용 분체 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 근적외선 차단용 분체 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 메조포러스 실리카를 준비하는 단계; 지방산 금속염, 식물성 오일 및 용제를 포함하는 유약을 준비하는 단계; 상기 유약에 메조포러스 실리카를 첨가하여 분산시킨 다음 고액분리하여 유약이 코팅된 메조포러스 실리카를 회수하는 단계; 및 상기 회수한 메조포러스 실리카를 열처리하는 단계를 포함하는 근적외선 차단용 분체 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 제조방법으로 제조된 근적외선 차단용 분체는 근적외선대의 파장에서의 광흡수 및 반사를 일으켜 근적외선을 효과적으로 차단함으로써 근적외선에 의한 프로콜라겐 합성 저해 및 매트릭스 메탈로프로테아제-1 발현 증가 등으로부터 피부를 방어할 수 있다.

Description

근적외선 차단용 분체 제조방법{Preparation Method of powder for reflecting near infrared rays}
본 발명은 유약의 발색에 의한 플라즈모닉 효과를 이용하여 근적외선대의 파장에서의 광흡수 및 반사를 일으켜 근적외선을 차단할 수 있고, 피부에 유용한 기능성 물질을 지속 방출할 수 있는 분체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
우리의 피부에 노출되는 태양광은 적외선 46 %, 가시광선 51.5 %, 자외선 2.5 %로 구성되어 있다. 그 중 자외선은 200 ~ 400 nm의 파장을 가지며 피부에 노출되었을 때 피부 노화를 촉진하고, 주근깨, 검버섯 등과 같은 국소적인 색소 침착을 일으키며, 홍반, 피부암과 같은 피부 자극 및 손상을 유발한다. 이에 화장품 업계 등에서는 자외선에 집중하여 이를 차단하기 위한 다양한 제품이 제안되었다.
한편 자외선뿐만 아니라 적외선도 피부를 손상시켜 피부노화를 유발한다는 사실이 국내외 연구 결과가 밝혀졌다. 제22회 세계피부과학학술대회에서 적외선 가운데 근적외선(Infrared A, 파장범위 760~1440 nm)의 65%는 피부의 피하조직까지 깊숙이 침투해 ‘활성산소’형성과 관계있는 미토콘드리아의 전자 전달체계에 관여해 콜라겐 균형을 변화시키는 등 피부를 손상시킨다고 밝혔다(독일 하인리히-하이네의대, Jean Krutmann 교수).
메조포러스 다공성 실리카는 메조포어 분자체(mesoporous molecular sieve)들 중 균일한 크기의 메조포어가 규칙적으로 배열되어 있는 메조포어 분자체이다. 미국 등록특허 제5,057,296호 및 제5,102,643호 등에 따르면 이온성 면활성제(ionic surfactants)를 이용하여 메조포러스 다공성 실리카를 제조하는 방법에 대해 많은 연구가 진행중이다. 이 메조포어 분자체들은 액정 주형경로를 통하여 합성되는데 합성 과정 중 계면활성제의 종류나 합성 조건을 조절함으로써 기공의 크기를 조절할 수 있는 장점을 가지고 있다.
미국 등록특허 제6,027,706호 및 제6,054,111호에는 중성계열의 계면활성제(nonionic surfactants)인 양친성 블록 공중합체(amphiphilic block copolymers)를 이용하여 제조된 메조포러스 물질이 개시되어 있다. 메조포러스 물질은 단분자가 아닌 여러 개의 계면활성제 분자들이 집합된 마이셀(micelle) 구조가 기공을 유도 한다. 계면활성제는 일반적으로 친수성의 머리 부분과 소수성의 꼬리 부분으로 이루어져 있어 수액 하에서 다양한 구조의 자기 조합된(self-assembled) 마이셀 및 액정 구조를 이룬다고 알려졌다. 이러한 마이셀 또는 액정 구조의 표면에 위치한 친수성 부분과 무기 물질의 전구체가 상호 작을 통하여 유기/무기 나노 복합체가 형성되고 계면활성제를 제거하면 메조포러스 물질을 얻을 수 있다. 메조포러스 물질은 기존의 제올라이트나 AIPO 계통의 물질과 같이 기공의 크기가 1.5 nm 이하인 미세기공성(microporous) 물질과는 달리 그 기공의 크기를 중형기공(mesopore)의 범위(2∼50nm)로 확장시킴으로써 그동안 분자체 물질의 반응에서 제한이 되어왔던, 예를 들면 미세기공서 물질의 기공 크기보다 큰 크기를 갖는 분자들의 흡착 및 분리, 촉매전환 반응 등에 대한 분자체 물질을 응용할 수 있게 되었다. 이러한 규칙적인 기공을 가지는 메조포러스 물질은 표면적이 매우 커서(>700 m2/g) 원자나 분자의 흡착 특성이 우수하고, 기공의 크기가 일정함으로써 전이금속 화합물, 아민류 산화물 등의 촉매 활성체들의 담체로 응용되고 있다.
메조포러스 입자는 구조적 특징인 다기공성으로 인하여 빛 산란에 의한 자외선 차단능력을 가지고 있지만 근적외선 영역의 차단효과는 없는 것으로 알려져 있다.
대한민국 공개특허 제10-2011-0010553호는 적외선 및 자외선 동시차단용 복합분체에 관한 것으로, 적외선 차단 입자 및 상기 적외선 차단 입자의 일 표면에 코팅된 자외선 차단 입자를 포함하여 이루어지고, 상기 적외선 차단 입자는 이산화티탄(TiO2) 또는 산화아연(ZnO)이고, 상기 자외선 차단 입자는 이산화티탄(TiO2), 산화아연(ZnO), 이산화세륨(CeO2) 및 이산화지르코늄(ZrO2)으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 복합 분체를 개시하고 있다. 이때 복합 분체를 제조하기 위해 적외선 차단 입자에 자외선 차단 입자를 코팅하는 방법으로 기계적 코팅 시스템, 등전점 등을 이용하는 습식 복합화 방법을 예로 들고 있다.
그러나, 기계적인 코팅방법인 메카노퓨전시스템은 별도의 설비가 필요하고 대량생산이 어려운 단점이 있었으며, 등전점 차이를 이용하는 방법은 pH 범위의 제약이 존재하기 때문에 기질과 근적외선 차단을 위해 코팅되는 금속을 선택함에 있어서 조합이 제한적이라는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제10-2011-0010553호 미국 등록 특허 제5,057,296호 미국 등록 특허 제5,102,643호 미국 등록 특허 제6,027,706호, 미국 등록 특허 제6,054,111호
본 발명의 과제는 유약 기술을 이용한 코팅방법으로 근적외선 차단 물질이 기질인 분체에 균일하게 코팅되어 760 내지 1400 nm의 근적외선 파장에서 광흡수 및 반사를 일으켜 효과적으로 근적외선을 차단할 수 있는 근적외선 차단용 분체 제조방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 과제는 지속적으로 함유 물질을 배출할 수 있는 메조포러스 실리카를 이용하여 피부에 유용한 기능성 물질을 지속적으로 피부에 전달할 수 있는 근적외선 차단용 분체 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위해 본 발명은
메조포러스 실리카를 준비하는 단계;
지방산 금속염, 식물성 오일 및 용제를 포함하는 유약을 준비하는 단계;
상기 유약에 메조포러스 실리카를 첨가하여 분산시킨 다음 고액분리하여 유약이 코팅된 메조포러스 실리카를 회수하는 단계; 및
상기 회수한 메조포러스 실리카를 열처리하는 단계
를 포함하는 근적외선 차단용 분체 제조방법을 제공한다.
본 발명의 제조방법으로 제조된 근적외선 차단용 분체는 근적외선대의 파장에서의 광흡수 및 반사를 일으켜 근적외선을 효과적으로 차단함으로써 근적외선에 의한 프로콜라겐 합성 저해 및 매트릭스 메탈로프로테아제-1 발현 증가 등으로부터 피부를 방어할 수 있다. 또한, 피부에 유용한 기능성 물질을 지속적으로 방출하여 피부에 전달할 수 있다.
도 1은 실험예 2에서 근적외선 차단 효과를 비교한 결과를 나타낸 것이다.
도 2은 실험예 3에서 메조포러스 실리카의 지속 방출능을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 실험예 4에서 메조포러스 실리카의 입자크기 분포를 입도분석기를 이용하여 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 실험예 4에서 메조포러스 실리카의 기공크기 분포를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 실험예 4에서 메조포러스 실리카의 비표면적을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
본 발명에서는 유약 기술을 이용한 코팅 방법을 적용하여 근적외선 차단용 분체를 제조하는 방법을 제시한다. 유약이란 본래 도자기 등의 표면에 코팅막을 형성시켜 광택, 색, 질감 등을 개선하는 데 사용되는 물질이다. 여기서 색의 변화란 빛의 반사, 산란에 영향을 미치는 것을 의미하며, 본 발명에서는 이러한 효과에 주목하여 응용 및 적용하였다.
유약에 의한 발색 효과는 러스터 효과라고도 하며 플라즈모닉 효과에 의한 현상이다. 유약 내에 존재하는 금속이 기질의 표면에 10 ~ 200 nm 두께의 얇고 균일한 막을 형성하면 금속 내의 자유전자가 집단적으로 진동하면서 가시광선 및 근적외선대역의 파장에서 광흡수 및 반사가 일어나며 특징적인 색을 나타내게 된다.
본 발명은 메조포러스 실리카를 준비하는 단계; 지방산 금속염, 식물성 오일과 용제를 포함하는 유약을 준비하는 단계; 상기 유약에 메조포러스 실리카를 첨가하여 분산시킨 다음 고액분리하여 유약이 코팅된 메조포러스 실리카를 회수하는 단계; 및 상기 회수한 메조포러스 실리카를 열처리하는 단계를 포함하는 근적외선 차단용 분체 제조방법을 제공한다.
각 단계를 하기에서 구체적으로 설명한다.
먼저, 메조포러스 실리카를 준비한다.
메조포러스 실리카는 구체적으로, PEO-PPO-PEO 블록 공중합체를 증류수 및 산과 혼합하여 수용액을 제조하는 제1단계; 상기 수용액에 실리카 전구물질을 혼합하여 반응시키는 제2단계; 상기 제2단계에서 얻어진 생성물을 수열반응시키는 제3단계; 및 상기 제3단계에서 얻어진 생성물을 여과하고 세척하여 블록 공중합체를 제거하고, 최종 생성물을 건조하는 제4단계를 거쳐 제조될 수 있다.
상기 PEO-PPO-PEO 블록 공중합체는 구조 형성 유도체로서 사용되는 물질로 바람직하기로 수평균 분자량 4,400 내지 5,800 달톤을 갖는 것을 사용한다.
상기 산은 블록 공중합체를 용해시키는 용매로 사용하며, 바람직하게는 염산, 황산, 질산 등의 강산 등을 사용한다.
상기 수용액에 실리카 전구물질을 혼합한 후, 상온 내지 50℃의 온도에서 0.5 내지 30 시간 동안 격렬하게 교반시켜 반응한다. 이때 교반은 당업계에서 널리 공지된 장치에 의해 수행될 수 있으며, 일 예로 자력 교반기로 수행할 수 있다. 바람직하기로 교반속도는 20 rpm 내지 120 rpm 내에서 수행한다.
상기 실리카 전구물질은 테트라에틸오르쏘실리케이트(tetraethylorthosilicate(TEOS)), 테트라메톡시실란(tetramethoxysilane(TMOS)) 및 실리콘 테트라클로라이드(sililcon tetrachloride)로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이렇게 반응시켜 백색 침전물을 수득할 수 있으며, 얻어진 생성물을 수열 반응시킨다. 상기 수열 반응은 침전된 백색 침전물을 포함하는 수용액을 80 내지 100℃의 온도에서 20 내지 24 시간 동안 정치시켜 수행될 수 있으며, 이러한 반응을 통해 침전물을 생성물로서 수득할 수 있다.
마지막으로 얻어진 생성물을 여과 및 세척하고, 건조시켜 최종 생성물을 수득한다.
이어서, 지방산 금속염, 식물성 오일과 용제를 포함하는 유약을 준비한다.
상기 지방산 금속염은 6 내지 21의 탄소수를 가진 지방산의 금속염으로, 구체적으로 지방산 알루미늄염, 지방산 금염 또는 지방산 은염이다.
상기 식물성 오일은 유약 중 지방산 금속염의 분산 안정 효과를 위해 사용하는 것으로 환경 친화적이며, 인체에 무해한 것이라면, 특별히 제한되지 않고, 각종 식물성 건성유, 반건성유 또는 불건성유를 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 식물성 오일로서, 검로진(gum rosin), 우드로진(wood rosin), 톨유로진(tall oil rosin), 피마자유, 들기름, 대두유, 해바라기유, 면실유, 참기름, 미강유, 옥수수유, 락화생유, 올리브유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 사용할 수 있다.
상기 유약 중 지방산 금속염과 식물성 오일은 1:0.8 내지 1:1.2의 중량비로 사용할 수 있다. 이러한 지방산 금속염과 식물성 오일의 중량비 범위는 유약의 발색 효과에 의한 근적외선 차단 효과를 적절히 발휘하기 위한 것이다.
상기 지방산 금속염과 식물성 오일은 균일한 분산성을 고려하여 유약 중 25~50 중량%의 함량으로 사용할 수 있다.
상기 용제는 인체에 무해한 오일이라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 구체적으로 터펜틴유, 린시드유, 라벤더유, 카놀라유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 사용할 수 있다.
바람직한 하나의 구체예로서, 상기 지방산금속염은 (a) 식물성 오일을 검화하는 단계와 (b) 염화나트륨 수용액을 투입하여 염석시키는 단계와 (c) 염석된 비누와 수용성 금속염을 반응시켜 지방산 금속염을 제조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조될 수 있다.
상기 (c) 단계에서의 수용성 금속염은 염화알루미늄, 질산알루미늄, 황산알루미늄, 질산은, 질산금을 사용할 수 있다.
다음으로, 유약에 메조포러스 실리카를 첨가하여 분산시킨 다음 고액분리하여 유약이 코팅된 메조포러스 실리카를 회수한다.
상기 메조포러스 실리카는 평균 입경이 100 ~ 800 ㎛ 범위일 수 있으며, 평균입경이 상기 범위 미만일 경우 강한 응집성으로 인하여 시약 코팅 공정이 용이하지 않을 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 화장료 조성물에 사용시 입자감이 좋지 않을 수 있으며, 근적외선 차단 기능이 저하 될 수 있기 때문이다.
또한 상기 메조포러스 실리카의 평균 기공 크기는 5 내지 20 nm인 것이 바람직하다.
상기 메조포러스 실리카는 유약에 대해 5 내지 20 중량%의 함량으로 첨가될 수 있다.
본 단계에서 분산 조건에 따라 코팅의 균일성이 달라질 여지가 있다. 유약에 메조포러스 실리카를 분산시키는 방법은 특별히 제한되는 것은 아니며, 구체적으로는 초음파 처리를 이용할 수 있다.
여기서, 고액분리 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니고, 통상의 여과 방법이 이용된다.
기존에 사용되던 기계적 코팅방법 등은 입자의 균일한 코팅이 어렵고 국소적인 부위에만 코팅이 일어나거나 기질에 균일한 코팅막이 형성되기 어려움이 있었으나, 유약 기술을 이용한 코팅 방법을 이용하면 균일한 코팅막을 형성시킬 수 있는 이점이 있다.
이어서, 회수한 메조포러스 실리카를 열처리한다.
열처리 과정을 통해 유약이 회화(灰化)되면서 메조포러스 실리카 표면에 금속, 금속 산화물로 이루어진 코팅층이 10 ~ 200 nm 두께로 형성된다. 형성된 코팅층 중 금속 내의 자유전자가 집단적으로 진동하면서 가시광선 및 근적외선 대역의 파장에서 광흡수 및 반사가 일어나며 근적외선 차단 효과를 나타낸다.
상기 열처리는 400℃ 내지 600℃의 온도, 질소 또는 산소 대기조건에서 수행될 수 있다. 상기 열처리의 온도에 제한되는 것은 아니나, 상기 범위의 온도에서 열처리를 수행함으로써 메조포러스 실리카에 생성되는 금속과 금속 산화물의 비율에 따른 근적외선 차단 효과를 최대화할 수 있다.
또한, 상기 열처리는 3 시간 내지 20 시간 동안 수행될 수 있다. 상기 열분해 시간을 벗어나서 열처리하는 경우 회화(灰化)에 의한 코팅층 형성이 충분히 이뤄지지 않을 수 있다. 그러므로 상기 범위의 시간 동안 열분해를 수행함으로써 근적외선 파장에서 광흡수 및 반사를 발휘하는 코팅층을 형성할 수 있고, 생산량 및 에너지 비용 면에서 장점을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 근적외선 차단용 분체는 근자외선 차단능이 우수하여 각종 화장료, 의약품에 사용이 가능하다.
즉, 상기 분체는 화장료로 적용하기 위해, 유화형, 가용화형, 오일성, 분말 분산형, 또는 고체 분말성으로 제조될 수 있다. 구체적으로, 화장료 조성물로는 화장수, 스킨, 로션, 크림, 파운데이션, 에센스, 젤, 팩, 폼 클렌징, 비누 등으로 적용이 가능하며, 보다 구체적으로, 유화형 자외선 차단용 크림, 유화형 파운데이션, 유화형 메이크업 베이스, 오일케익형 파운데이션, 투웨이케익, 파우더 팩트, 베이스 파우더, 아이섀도우, 볼연지, 메이크업 프라이머, 립스틱, 립라이너 등으로 적용이 가능하다.
이러한 화장료 조성물은 본 발명에 따른 분체를 0.01∼99 중량%, 바람직하기로 0.1∼30 중량%로 함유한다.
또한, 각 제형의 조성들은 그 제형의 제제화에 필요하고 적절한 각종의 기제와 첨가물을 함유할 수 있으며, 그 효과를 떨어트리지 않는 범위 내에서 비이온 계면활성제, 실리콘 폴리머, 체질안료, 향료, 방부제, 살균제, 산화 안정화제, 유기용매, 이온성 또는 비이온성 증점제, 유연화제, 산화방지제, 자유 라디칼 파괴제,불투명화제, 안정화제, 에몰리언트(emollient), 실리콘, α-히드록시산, 소포제,보습제, 비타민, 곤충 기피제, 향료, 보존제, 계면활성제, 소염제, 물질 P 길항제,충전제, 중합체, 추진제, 염기성화 또는 산성화제, 또는 착색제 등 공지의 화합물을 포함하여 제조된다.
또한, 본 발명이 목적으로 하는 주 효과를 손상시키지 않는 범위 내에서 바람직하게는 주 효과에 상승 효과를 줄 수 있는 다른 자외선 차단 성분을 함유하는 것도 무방하다. 이들 성분의 종류와 양의 선정과 이에 따른 제형화 방법은 당업자에 의해 용이하게 선정될 수 있는 자명한 사항이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
기본적으로 사용한 유약 기술을 이용한 근적외선 및 자외선 차단용 제조 방법은 아래와 같다:
제1단계: 메조포러스 실리카 제조
폴리에틸렌옥사이드-(폴리프로필렌옥사이드)-폴리에틸렌옥사이드 블록 공중합체(수평균 분자량 : 5,100 달톤) 20g을 2N 황산 602.57g에 용해한 후 자력 교반장치를 이용하여 상온에서 60 rpm으로 교반하면서 43.11g의 테트라에틸오르토실리케이트를 첨가하였다. 반응 혼합물을 상온에서 1시간 동안 교반한 다음 상기 용액을 40℃에서 24시간동안 교반하였다. 반응혼합물을 100℃ 오븐에서 24시간 동안 수열 반응시켰다. 침전물을 여과한 후 시료 내에 들어있는 계면활성제를 제거하기 위하여 에탄올로 깨끗하게 세척하고 60℃에서 5시간 동안 건조시킨 후 200℃에서 15시간 동안 건조시켰다.
제2단계: 지방산 알루미늄염 및 유약 제조
0.8 N 수산화칼륨(Potassium hydroxide) 수용액에 로진 파우더(Rosin powder)을 15 중량% 가 되도록 녹여주었다. 80 ℃에서 1시간 반응 후 포화 염화나트륨(sodium chloride) 수용액을 동량 넣어 염석시켰다. 여과 및 회수한 후 건조하여 로진솝을 얻었다.
상기 만들어진 로진솝 : 증류수를 1 : 2 중량비로 용해시켜 로진솝 희석액을 제조하였다. 질산알루미늄 : 증류수를 1 : 2 중량비로 용해시킨 후 교반하면서 로진솝 희석액을 천천히 첨가하였다. 1시간 반응 후 여과 및 고형분 진공 건조하여 지방산 알루미늄염을 얻었다.
상기 얻어진 지방산 알루미늄염과 로진솝을 1 : 1 중량비로 혼합하였다. 이렇게 얻어진 혼합물 중량 중 40 중량%에 해당하게 터펜틴유에 첨가한 후 3시간 교반 및 침전시켰다. 혼합액에서 상층액을 분리하여 알루미늄 유약을 얻었다.
제3단계 : 적외선 차단용 분체 제조
제조된 메조포러스 실리카 분체를 상기 제조한 알루미늄 유약에 20 중량% 에 해당하게 첨가한 다음 50 ℃에서 1시간 동안 40 KHz로 초음파 처리(제조사 : HWASHIN, 모델명 : powersonic 405)하여 기질을 고르게 분산시켰다. 분산액을 6000 rpm에서 30분 동안 원심분리한 후 침전된 고체를 회수하였다. 회수된 고체를 450 ℃ 산소 대기조건에서 10시간 동안 회화 및 냉각 후 분쇄하여 적외선 차단용 분체를 얻었다.
실시예 2 내지 실시예 11
하기 표 1에 기재된 대기조건 및 회화 조건에서 15시간 동안 회화한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
구분 대기 조건 회화 온도(℃)
실시예 2 산소 450
실시예 3 질소 450
실시예 4 산소 400
실시예 5 질소 400
실시예 6 산소 500
실시예 7 질소 500
실시예 8 산소 550
실시예 9 질소 550
실시예 10 산소 600
실시예 11 질소 600
비교예 1: 유약이 코팅되지 않은 다공성 실리카의 제조
폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드 블록 공중합체 20g을 2N 황산 602.57g에 용해한 후 자력 교반장치를 이용하여 상온에서 60 rpm으로 교반하면서 43.11g의 테트라에틸오르토실리케이트를 첨가하였다. 반응혼합물을 상온에서 1시간 동안 교반한 다음 상기 용액을 40℃에서 24시간 동안 교반하였다. 반응혼합물을 100℃ 오븐에서 24시간동안 수열 반응시켰다. 침전물을 여과한 후 100℃에서 건조시켰다. 건조된 시료 내에 들어있는 계면활성제를 제거하기 위하여 에탄올로 깨끗하게 세척하고 공기 중에서 550℃로 10시간 동안 소성 처리하였다.
비교예 2: 근적외선 차단용 분체
기질로 사용할 이산화티탄 분체(평균입경 280 nm, Ishigara Sangyo Kaisha사, CR-50)를 실시예 1에서 얻은 유약에 20 중량% 에 해당하게 첨가한 다음 50℃에서 1시간 동안 40 KHz로 초음파 처리(제조사 : HWASHIN, 모델명 : powersonic 405)하여 기질을 고르게 분산시켰다. 분산액을 6000 rpm에서 30분 동안 원심분리한 후 침전된 고체를 회수하였다. 회수된 고체를 450 ℃ 산소 대기조건에서 4시간 동안 회화 및 냉각 후 분쇄하여 적외선 차단용 분체를 얻었다.
비교예 3
상기 비교예 1에서 교반속도를 20 rpm으로 한 것을 제외하고는 동일하게 수행하여 메조포러스 실리카를 제조하였다.
비교예 4
상기 비교예 1에서 교반속도를 60 rpm으로 한 것을 제외하고는 동일하게 수행하여 메조포러스 실리카를 제조하였다.
비교예 5
상기 비교예 1에서 교반속도를 120 rpm으로 한 것을 제외하고는 동일하게 수행하여 메조포러스 실리카를 제조하였다.
실험예 1 : 분체의 포집 능력 확인
산소, 질소 대기조건과 회화 온도를 변화시켜 오일 포집능력이 우수한 조건을 확인하였다. NEOBEE M-5 오일을 제조된 실리카에 혼합하고 흔들채(seive) 50 μm에 통과시켜 통과한 양을 확인하여 실리카의 유동성을 측정하여 아래 표 2에 나타내었다.
구분 유동성(%)
실시예 2 83.2
실시예 3 83.4
실시예 4 74.2
실시예 5 76.1
실시예 6 84.1
실시예 7 84.6
실시예 8 84.5
실시예 9 84.8
실시예 10 85.0
실시예 11 85.2
실험예 2: 근적외선 차단 능력 확인
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2의 분체를 물에 0.1 : 9.9의 중량비로 혼합 분산하고 UV-스펙트럼을 사용하여 근적외선 차단 능력 측정하고, 그 결과를 도 1에 나타내었다.
도 1에서 보듯이, 450 ℃, 질소 대기조건에서 열처리한 실시예 3의 분체가 가장 높은 근적외선 반사 효과를 나타낸 것을 확인할 수 있었다.
실험예 3: 지속 방출(slow relase)능 측정
100g의 무수 에탄올에 Genistein(회화나무 추출물) 파우더 1.2g을 완전히 용해시킨 후 실시예 1에서 제조한 메조포러스 다공성 실리카를 각 10g씩 취하여 상기 회화나무 추출물과 상온에서 혼합하고 약 1∼3시간 동안 교반한 다음 여과하여 상온에서 진공 건조하고 최종의 회화나무 추출물이 포집된 메조포러스 실리카 11g을 얻었다. 상기 실리카를 상온에서 30%(v/w) 알코올에 1 : 9 중량비로 첨가하여 천천히 교반하며 시간대별 HPLC로 함량을 분석하여 지속 방출 능력을 측정하여 도 2에 나타내었다.
실험예 4: 메조포러스 실리카의 기공크기 및 입자크기 분석
교반속도에 따른 메조포러스 실리카 기공크기 및 입자크기를 분석하였다.
비교예 3 내지 비교예 5에서 제조된 메조포러스 실라카를 이용하여 입자크기는 입도분석기(Particle size analizer) SAL 2300을 사용하여 측정하고 분포도를 도 3에 나타내었다. 기공크기의 분포는 BJH(Barrett Joyner Halenda)식으로 계산하여 도 4에 나타내었다. 비표면적의 측정은 액체 질소온도(77K)에서 질소 흡착 등온선을 구한 후 5~100 토르 범위의 자료를 BET(Brunauer Emmett Teller) 식으로 분석하여 비표면적을 산출하여 그 결과는 도 5에 나타내었다. 흡착장치로는 마이크로메티스(Micromeritics) ASAP 2020을 사용하고 모든 시료는 300℃ 진공에서 4시간 동안 탈기시킨 후 N2 흡착실험을 하였다. 제조된 메조포러스 실리카를 증류수에 분산시켜 유브이 스펙트로포토미터(UV spectrophotometer) UV-1800를 사용하여 600 nm에서 transparent를 측정하고 아래 표 3에 나타내었다.
구분 Transparent(%)
비교예 3 24.8
비교예 4 42.1
비교예 5 53.8

Claims (7)

  1. 평균 입경 100 내지 800 ㎛, 평균 기공 크기 5 내지 20 nm의 메조포러스 실리카를 준비하는 단계;
    지방산 금속염, 식물성 오일 및 용제를 포함하는 유약을 준비하는 단계;
    상기 유약에 메조포러스 실리카를 첨가하여 분산시킨 다음 고액분리하여 유약이 코팅된 메조포러스 실리카를 회수하는 단계; 및
    상기 회수한 메조포러스 실리카를 열처리하는 단계
    를 포함하는 근적외선 차단용 분체 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 메조포러스 실리카는
    폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드(PEO-PPO-PEO) 블록 공중합체를 증류수 및 산과 혼합하여 수용액을 제조하는 제1단계;
    상기 수용액에 실리카 전구물질을 혼합하여 반응시키는 제2단계;
    상기 제2단계에서 얻어진 생성물을 수열반응시키는 제3단계; 및
    상기 제3단계에서 얻어진 생성물을 여과하고 세척하여 블록공중합체를 제거하고, 최종 생성물을 건조하는 제4단계를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 근적외선 차단용 분체 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 지방산 금속염은
    지방산 알루미늄염, 지방산 금염 또는 지방산 은염인 것을 특징으로 하는 근적외선 차단용 분체 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 식물성 오일은
    검로진, 우드로진, 톨유로진, 피마자유, 들기름, 대두유, 해바라기유, 면실유, 참기름, 미강유, 옥수수유, 락화생유, 올리브유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 근적외선 차단용 분체 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 용제는
    터펜틴유, 린시드유, 라벤더유, 카놀라유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 근적외선 차단용 분체 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 지방산 금속염은
    (a) 식물성 오일을 검화하는 단계와 (b) 염화나트륨 수용액을 투입하여 염석시키는 단계와 (c) 염석된 비누와 수용성 금속염을 반응시켜 지방산 금속염을 제조하는 단계를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 열처리는
    400℃ 내지 600℃의 온도, 질소 또는 산소 대기조건에서 수행되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
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