KR102108240B1 - 발림성 및 촉감이 우수한 인조모 제조방법 및 이 인조모를 포함하는 브러시 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발림성 및 촉감이 우수한 인조모 제조방법 및 이 인조모를 포함하는 브러시에 관한 것으로, 구체적으로 카올린(kaolin)이 함유된 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate) 베이스 원사를 수산화나트륨(NaOH) 12 내지 25%(w/v), 수산화칼륨(KOH) 12 내지 20%(w/v) 및 탄산나트륨(Na₂CO₃) 2 내지 5%(w/v)의 알칼리 수용액에 침지하여 90 내지 125℃에서 120 내지 180분간 반응시키며, 반응과정 중 상기 원사가 침지된 알칼리 수용액에 초음파를 가하는 것을 특징으로 하는 인조모 제조 방법 및 이 방법으로 제조된 인조모를 포함하여 이루어지는 브러시에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 화장품과 같은 액체나 분말형 고체의 수용능력 및 피부 전달성이 우수하고 촉감이 우수한 섬유를 저렴한 비용으로 용이하게 제조할 수 있다. 또한 본 발명의 인조모를 이용하여 브러시를 제조함으로써 상기와 같은 특성이 반영된 우수한 품질의 브러시를 저렴한 비용으로 제공할 수 있으며, 이에 따라 동물털의 무분별한 사용을 줄여 생태계 파괴 등의 문제에도 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

Description

발림성 및 촉감이 우수한 인조모 제조방법 및 이 인조모를 포함하는 브러시{Manufacturing method of artificial fur with excellent applicability and touch feeling, and brush comprising the artificial fur}

본 발명은 발림성 및 촉감이 우수한 인조모 제조방법 및 이 인조모를 포함하는 브러시에 관한 것으로, 구체적으로 카올린(kaolin)이 함유된 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate) 베이스 원사를 수산화나트륨(NaOH) 12 내지 25%(w/v), 수산화칼륨(KOH) 12 내지 20%(w/v) 및 탄산나트륨(Na₂CO₃) 2 내지 5%(w/v)의 알칼리 수용액에 침지하여 90 내지 125℃에서 120 내지 180분간 반응시키며, 반응과정 중 상기 원사가 침지된 알칼리 수용액에 초음파를 가하는 것을 특징으로 하는 인조모 제조 방법 및 이 방법으로 제조된 인조모를 포함하여 이루어지는 브러시에 관한 것이다.

자연모나 인공모를 이용한 브러시들이 다양한 분야에서 유용하게 이용되고 있으며, 각 분야에 따라 중요시되는 브러시의 특성이 있어 이러한 특성을 만족하기 위해 새로운 소재 또는 새로운 가공방법들이 꾸준히 개발되고 있다.

화장용 브러시는 주로 화장품을 피부에 바르기 위한 목적으로 사용되기 때문에 화장품을 잘 수용하여 피부에 용이하게 전달할 수 있어야 하며, 피부에 접촉된다는 점에서 촉감이 중요하고 위생상의 안전성 또한 필요하다.

이러한 화장용 브러시에도 다양한 소재들이 사용되는데, 상기와 같은 특성을 만족하기 위해 지금까지는 주로 동물의 털을 소재로 이용해왔다. 동물털 중에서도 특히 염소털, 족제비털, 담비털은 촉감 등의 특성이 매우 우수하기 때문에 고급 브러시 제품에 이용되고 있다. 하지만 이러한 자연모는 제조원가가 매우 높을 뿐만 아니라 동물을 희생해야하는 경우도 발생할 수 있고 공급이 원활하지 않다는 문제가 있다. 이 밖에 인조모를 이용하여 화장용 브러시를 제조하는 경우도 있었으나, 이들 인조모 브러시의 경우 피부 촉감이나 발림성이 크게 떨어지는 경우가 대부분이다.

이러한 이유로 동물털과 같이 촉감과 발림성 등의 특성이 우수할 뿐만 아니라, 이러한 성능 이외에 가격안정성, 품질안정성, 멸균공정의 단축, 소재의 공급안정성, 생산공정 중의 모손실율 절감 등을 만족할 수 있는 소재의 개발이 요구되고 있다.

이에 본 발명자는 상기와 같은 종래 브러시의 문제점을 극복할 수 있는 새로운 소재를 개발하고자 하였으며, 상기와 같은 성능을 만족할 수 있도록 인조모를 가공하는 방법을 중점으로 다양한 연구를 시도하였다. 이의 결과, 카올린이 함유된 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT) 베이스 원사를 특정한 방법으로 가공할 경우 화장품의 흡착성, 발림성, 촉감 등의 특성이 매우 우수한 인조모를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 이를 브러시로 제조할 경우 생산 단가를 크게 낮출 수 있고 원자재를 용이하게 공급받을 수 있으며 용이한 품질유지 및 제품생산이 가능함을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.

대한민국 등록특허 제10-0308576호

따라서 본 발명의 주된 목적은 액체나 분말형 고체의 수용능력 및 피부 전달성이 우수하고 촉감이 우수한 섬유를 저렴한 비용으로 용이하게 제조할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조된 우수한 특성의 인조모를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 인조모가 적용된 우수한 특성의 브러시를 제공하는데 있다.

본 발명의 한 양태에 따르면, 본 발명은 카올린(kaolin)이 함유된 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate) 베이스 원사를 수산화나트륨(NaOH) 12 내지 25%(w/v), 수산화칼륨(KOH) 12 내지 20%(w/v) 및 탄산나트륨(Na₂CO₃) 2 내지 5%(w/v)의 알칼리 수용액에 침지하여 90 내지 125℃에서 120 내지 180분간 반응시키며, 반응과정 중 상기 원사가 침지된 알칼리 수용액에 초음파를 가하는 것을 특징으로 하는 인조모 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 인조모 제조 방법에 있어서, 상기 원사는 카올린 함량이 1 내지 5%(w/w)인 것이 바람직하다.

본 발명의 인조모 제조 방법에 있어서, 상기 원사가 침지된 알칼리 수용액에 20 내지 40KHz의 초음파를 가하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 인조모를 제공한다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 인조모를 포함하여 이루어지는 브러시를 제공한다.

본 발명의 브러시에 있어서, 상기 브러시는 상기 본 발명의 제조방법으로 제조된 인조모; 및 카올린이 함유되지 않은 폴리부틸렌 테레프탈레이트 베이스 원사를 알칼리 수용액에 침지하여 제조한 인조모;가 혼합 배열되어 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 브러시에 있어서, 상기 브러시는 상기 본 발명의 제조방법으로 제조된 인조모; 및 카올린이 함유되지 않은 폴리부틸렌 테레프탈레이트 베이스 원사를 40 내지 50%(w/v) 수산화나트륨(NaOH) 수용액에 침지하여 제조한 인조모;가 4 : 6 내지 7 : 3의 중량비로 혼합 배열되어 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 브러시에 있어서, 상기 브러시는 액체 또는 분말형 고체를 피부에 도포하는 용도로 이용되는 것이 바람직하다.

본 발명의 브러시에 있어서, 상기 브러시는 아이라이너의 용도로 이용되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면 화장품과 같은 액체나 분말형 고체의 수용능력 및 피부 전달성이 우수하고 촉감이 우수한 섬유를 저렴한 비용으로 용이하게 제조할 수 있다. 또한 본 발명의 인조모를 이용하여 브러시를 제조함으로써 상기와 같은 특성이 반영된 우수한 품질의 브러시를 저렴한 비용으로 제공할 수 있으며, 이에 따라 동물털의 무분별한 사용을 줄여 생태계 파괴 등의 문제에도 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

도 1은 자연모인 염소털(goat hair), 일반적인 PBT 베이스 가공 인조모(비교예 1) 및 본 발명 인조모(실시예 1)의 표면구조를 전자현미경으로 촬영한 사진이다.
도 2는 본 발명의 인조모, 일반 PBT 베이스 가공 인조모, 자연모(염소털)을 사용하여 제조한 브러시의 형태를 나타낸 것이다. A : 본 발명의 인조모 만으로 제조한 브러시, B : 본 발명의 인조모와 일반 PBT 베이스 가공 인조모를 혼합 배열하여 제조한 브러시, C : 일반 PBT 베이스 가공 인조모 만으로 제조한 브러시, D : 자연모(염소털)로 제조한 브러시.

본 발명의 인조모 제조방법은 카올린(kaolin)이 함유된 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate)(이하, 'PBT'로 약기) 베이스 원사를 수산화나트륨(NaOH) 12 내지 25%(w/v), 수산화칼륨(KOH) 12 내지 20%(w/v) 및 탄산나트륨(Na₂CO₃) 2 내지 5%(w/v)의 알칼리 수용액에 침지하여 90 내지 125℃에서 120 내지 180분간 반응시키며, 반응과정 중 상기 원사가 침지된 알칼리 수용액에 초음파를 가하는 것을 특징으로 한다.

카올린(CAS-No. 1332-58-7)은 점토광물 중 하나로 기본 화학식은 Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O로 표시된다. 본 발명에서는 PBT 베이스 원사 중에서도 이러한 카올린이 함유된 PBT 베이스 원사를 이용하는데, 이 베이스 원사에 함유된 카올린이 알칼리 수용액과의 반응에 의해 탈리되어 다양한 크기의 홈이 생성된 인조모가 제조될 수 있다. 이러한 원사의 홈이 발림성과 촉감에 중요한 역할을 하며, 본 발명에 따르면 카올린 함량이 원사의 총 중량을 기준으로 1 ~ 5%(w/w)로 함유되는 것이 이러한 효과를 위해 바람직하다. 이를 만족하는 PBT 베이스 원사로는 대표적으로 듀폰사의 'Tynex® Natrafil™ 0101'이 있다. 본 발명에서 이용되는 PBT 베이스 원사에는 카올린 이외에도 미량의 불순물이나 가공과정 중에 사용되는 첨가물이 포함될 수 있으나, PBT의 함량이 원사 총 중량을 기준으로 90%(w/w)를 초과하는 것이 바람직하다. 또한 상기와 같은 효과를 위하여 카올린의 입자크기는 1 내지 50㎛인 것이 바람직하다.

본 발명의 알칼리 수용액은 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH) 및 탄산나트륨(Na₂CO₃)을 각각 12 ~ 25%(w/v), 12 ~ 20%(w/v), 2 ~ 5%(w/v)의 농도로 물에 첨가하고 용해시키는 방법으로 제조할 수 있다. 일반적으로 PBT 원사를 가공할 경우 40 ~ 50%(w/v)의 NaOH 용액을 이용하는데, 본 발명에 따르면 상기와 같은 본 발명의 알칼리 수용액을 이용하는 경우 인조모의 촉감이 크게 개선될 수 있다. 알칼리 수용액의 차이로 인하여 PBT 베이스 원사 표면의 미묘한 차이가 발생하고 이러한 차이가 PBT 베이스 원사에서 카올린이 탈리되어 생성되는 홈 구조와 함께 조화되어 촉감에 차이를 나타내는 것으로 보인다.

상기와 같은 알칼리 수용액에 카올린 함유 PBT 베이스 원사를 첨가하여 반응시킴으로써 원사의 표면을 개질할 수 있는데, 본 발명에서는 반응온도를 90 ~ 125℃로 하고 반응시간을 120 ~ 180분으로 한다. 이러한 반응온도 및 반응시간 조건에 따라서도 인조모 표면이 크게 달라질 수 있기 때문에, 상기 조건 또한 카올린의 충분한 탈리 및 동물털과 같은 우수한 촉감을 부여하기 위한 중요한 요소이다.

침지는 원사 표면의 일부가 알칼리 수용액에 접촉되도록 수행할 수 있으며, 필요에 따라 원사 표면의 전부가 접촉되도록 할 수도 있다.

본 발명에서는 반응과정 중 초음파를 가하여 알칼리 수용액과의 반응에 의해 원사와의 밀착력이 느슨해진 카올린 입자의 탈리를 유도한다. 이때 초음파의 주파수를 20 내지 40KHz로 하는 것이 바람직하다.

또한 초음파는 원사를 알칼리 수용액에 침지하여 반응이 시작된 시점에서 30분 이후에 가하는 것이 바람직하다. 알칼리 수용액에 의해 어느 정도의 원사 구성물질의 분해가 진행된 이후 초음파가 가해져야 카올린이 탈리될 수 있으므로, 너무 일찍 초음파를 가할 경우 불필요한 에너지의 낭비가 될 수 있다.

상기와 같은 방법으로 제조된 본 발명의 인조모는 표면에 다양한 홈이 형성된 구조를 나타낸다. 이러한 표면 구조와 PBT 베이스 원사의 탄성 및 개질된 표면의 특성 등의 조화로 인해, 화장품으로 이용되는 액체나 분말형 고체를 수용하여 피부에 전달하는 능력이 우수하며 고급 동물털과 같은 우수한 촉감을 나타낼 수 있는 것으로 보인다.

본 발명의 브러시는 상기와 같은 본 발명의 인조모를 적당한 크기로 자르고, 배열하여 솔대, 펜슬 등의 지지체에 고정시키는 방법으로 제조할 수 있다. 이때 본 발명의 인조모 만을 사용할 수도 있으나, 브러시의 가지런함이나 깔끔한 커팅 모양 등의 미감을 높이기 위해 일반적인 PBT 베이스 가공 인조모를 함께 배열하는 것이 바람직하다. 이 인조모로는 카올린이 함유되지 않은 PBT 베이스 원사를 40 내지 50%(w/v) 수산화나트륨(NaOH) 수용액에 침지하여 제조한 인조모가 바람직하며, 본 발명 인조모의 장점과 브러시의 시각적인 미감을 모두 만족하기 위해 본 발명의 인조모와 일반적인 PBT 베이스 가공 인조모의 혼합비율을 4 : 6 내지 7 : 3의 중량비로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 브러시는 그 특성으로 인하여 액체 또는 분말형 고체를 피부에 도포하는 용도, 예를 들어 아이라이너, 쉐도우브러시, 파운데이션브러시, 파우더브러시 등 화장용 브러시로 이용하면 보다 우수한 효과를 발휘할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.

실시예 1. 인조모 가공

카올린이 1 ~ 5%(v/v)로 함유되어 있는 PBT 베이스 원사인 듀폰사의 Tynex® Natrafil™ 0101을 구입하고 약 50㎜의 길이로 커팅하여 가공을 위한 원사로 이용하였다.

수산화나트륨(NaOH) 12 ~ 25%(w/v), 수산화칼륨(KOH) 12 ~ 20%(w/v) 및 탄산나트륨(Na₂CO₃) 2 ~ 5%(w/v)의 알칼리 수용액을 준비하여 초음파 장치가 설치된 가공조에 담고 가열하여 알칼리 수용액의 온도가 약 100℃가 되도록 한 다음, 원사를 알칼리 수용액에 침지하고 약 30분 후 반응액에 35KHz의 초음파를 가하면서 약 120분간 반응시켰다. 반응 이후 원사를 30℃의 미온수에 세척하고 80℃로 6시간 건조하여 가공 인조모를 얻었다.

비교예 1. 인조모 가공

카올린이 함유되지 않은 일반 PBT 원사를 구입하고 약 50㎜의 길이로 커팅하여 가공을 위한 원사로 이용하였다.

통상적으로 PBT 원사의 테이퍼링에 사용하는 방법에 따라, 수산화나트륨(NaOH) 40 ~ 50%(w/v)의 알칼리 수용액을 준비하여 가공조에 담고 가열하여 알칼리 수용액의 온도가 약 100℃가 되도록 한 다음, 원사를 알칼리 수용액에 침지하고 약 120분간 반응시켰다. 반응 이후 원사를 세척하고 건조하여 가공 인조모를 얻었다.

실시예 2. 브러시 제조

상기 실시예 1에서 가공한 가공 인조모를 정렬하고 20㎜ 전후의 길이로 커팅한 다음 펜슬에 고정하여 브러시를 제조하였다(도 2의 A 참조).

실시예 3. 브러시 제조

상기 실시예 2와 같은 방법을 사용하되, 상기 실시예 1의 가공 인조모와 상기 비교예 1의 가공 인조모를 4 : 6의 중량비로 혼합 배열하여 브러시를 제조하였다(도 2의 B 참조).

비교예 2. 브러시 제조

상기 실시예 2와 같은 방법을 사용하되, 상기 비교예 1의 가공 인조모를 사용하여 브러시를 제조하였다(도 2의 C 참조).

비교예 3. 브러시 제조

상기 실시예 2와 같은 방법을 사용하되, 자연모인 염소털(goat hair)을 사용하여 브러시를 제조하였다(도 2의 D 참조).

실험예 1. 브러시 품질평가

성인 여성 30명을 대상으로 상기 실시예 2, 실시예 3, 비교예 2 및 비교예 3의 브러시의 품질평가를 실시하였다. 평가 항목은 화장품의 흡착력, 발림성, 피부 촉감, 건조속도 및 사용 중 브러시의 털빠짐으로 하였으며, 5점 척도법으로 평가하도록 하였다(5, 아주 좋다; 4, 조금 좋다; 3, 보통이다; 2, 조금 좋지 않다; 1, 아주 좋지 않다).

이의 결과, 표 1과 같이 흡착력, 발림성, 촉감의 경우 실시예 3의 브러시와 비교예 3의 브러시가 높은 평점을 받았으며, 건조속도 및 브러시 털빠짐의 경우 실시예 3의 브러시와 비교예 2의 브러시가 높은 평점을 받았다. 특히 실시예 3의 브러시는 모든 항목에서 가장 높은 평점을 받았으며, 비교예 2의 브러시 및 비교예 3의 브러시 각각의 단점이 개선된 것으로 평가받았다.

평가항목	비교예 3	비교예 2	실시예 3
흡착력	5	3	5
발림성	5	3	5
촉감(부드러움)	5	4	5
건조 속도	3	5	5
브러시 털빠짐	3	5	5

실험예 2. 브러시 표면 분석

자연모인 염소털(goat hair), 상기 비교예 1의 가공 인조모 및 상기 실시예 1의 가공 인조모의 표면구조를 전자현미경으로 관찰하였다.

이의 결과, 도 1과 같이 각 섬유들의 표면구조에 큰 차이가 있는 것으로 나타났다. 자연모인 염소털은 표피가 비늘형태로 겹쳐져 있어 돌출 구조 및 공간이 생성될 수 있는 구조로 되어 있고, 비교예 1의 가공 인조모는 표면이 매끄럽게 형성되어 있었으며, 실시예 1의 가공 인조모는 표면에 다양한 홈이 형성되어 있는 것으로 나타났다. 아마도 이러한 표면구조의 차이가 상기 실험예 1에서와 같은 품질에 영향을 미친 것이라 판단된다.

실험예 3. 브러시 형태 비교

상기 실시예 2, 실시예 3, 비교예 2 및 비교예 3에서 제조된 각 브러시의 형태를 비교하였다. 이의 결과, 도 2와 같이 실시예 3의 브러시(B), 비교예 2의 브러시(C) 및 비교예 3의 브러시(D)는 인조모의 배열이 가지런하고 마감상태가 깔끔한 반면, 실시예 2의 브러시(A)는 상대적으로 배열이 가지런하지 못하고 마감상태가 깔끔하지 못한 것으로 나타났다.

이는 실시예 2의 브러시를 구성하는 모든 인조모의 표면이 다양한 홈이 형성되어 있는 형태이므로 인조모를 정렬하는 과정에서 마찰에 의해 원활한 정렬이 어려워지는 등의 문제 때문으로 판단된다.

Claims (9)

1. 카올린(kaolin)이 함유된 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate) 베이스 원사를 수산화나트륨(NaOH) 12 내지 25%(w/v), 수산화칼륨(KOH) 12 내지 20%(w/v) 및 탄산나트륨(Na₂CO₃) 2 내지 5%(w/v)의 알칼리 수용액에 침지하여 90 내지 125℃에서 120 내지 180분간 반응시키며, 반응과정 중 상기 원사가 침지된 알칼리 수용액에 초음파를 가하는 것을 특징으로 하는 인조모 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 원사는 카올린 함량이 1 내지 5%(w/w)인 것을 특징으로 하는 인조모 제조 방법.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 원사가 침지된 알칼리 수용액에 20 내지 40KHz의 초음파를 가하는 것을 특징으로 하는 인조모 제조 방법.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 인조모.
5. 제 4항의 인조모를 포함하여 이루어지는 브러시.
6. 제 4항의 인조모; 및 카올린이 함유되지 않은 폴리부틸렌 테레프탈레이트 베이스 원사를 알칼리 수용액에 침지하여 제조한 인조모;가 혼합 배열되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 브러시.
7. 제 4항의 인조모; 및 카올린이 함유되지 않은 폴리부틸렌 테레프탈레이트 베이스 원사를 40 내지 50%(w/v) 수산화나트륨(NaOH) 수용액에 침지하여 제조한 인조모;가 4 : 6 내지 7 : 3의 중량비로 혼합 배열되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 브러시.
8. 제 5항에 있어서,
   상기 브러시는 액체 또는 분말형 고체를 피부에 도포하는 용도로 이용되는 것을 특징으로 하는 브러시.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 브러시는 아이라이너의 용도로 이용되는 것을 특징으로 하는 브러시.
   

Images