KR102220973B1 - 다기능 점토 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 건조 전에는 다양한 공작이 가능한 점토로 사용될 수 있으며, 건조 후에는 크레용, 크레파스 또는 색연필과 유사한 필기구로 사용될 수 있는 다기능 점토 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 다기능 점토 조성물은 체질제(體質材); 결합제; 2관능 이상의 히드록시기를 갖는 화합물을 포함하거나, 수용매 내에서 2관능 이상의 히드록시기를 갖는 이온을 형성하는 다관능 가교제; 왁스; 및 안료를 포함할 수 있다.

Description

다기능 점토 조성물{MULTI-FUNCTIONAL CLAY COMPOSITION}
본 발명은 건조 전에는 다양한 공작이 가능한 점토로 사용될 수 있으며, 건조 후에는 크레용, 크레파스 또는 색연필과 유사한 필기구로 사용될 수 있는 다기능 점토 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
이전부터 다양한 형태로의 성형이 가능하여, 어린이용 완구 등으로 사용되는 점토용 조성물이 널리 사용 및 판매되고 있다. 최근에는 다양한 색상을 부가한 점토용 조성물이 완구 세트 등의 형태로 판매되고 있으며, 이러한 점토 조성물을 포함한 완구 세트는 여러 가지 색상을 갖는 복수 종의 점토 조성물과, 점토 조성물을 여러 가지 형태로 성형하기 위한 주걱 등 간단한 성형 도구들이 포함된 형태로 판매되고 있다.
그런데, 이러한 완구 세트 형태의 점토 조성물의 경우, 일정 기간 사용하여 건조된 후에는 더 이상 성형이 불가능하게 되어 완구 등으로서 수명을 다하게 되는 단점이 있었다. 즉, 상기 점토 조성물이 건조된 후에는 성형 자체가 어렵게 되어 그 수명이 비교적 짧을 뿐 아니라, 다른 기능을 갖거나 다른 용도로도 사용될 수 없어 폐기할 수밖에 없는 문제점이 있었다.
특히, 상기 점토 조성물은 주로 어린이가 사용하는 완구 등의 형태로 제공되므로, 인체에 무해한 비교적 고가의 성분들이 포함될 필요가 있고, 이 때문에 그 제조 및 판매 단가가 비교적 높게 된다. 이러한 높은 단가에도 불구하고, 수명이 비교적 짧고 다른 기능 또는 용도 또한 가질 수 없기 때문에, 소비자의 입장에서도 상당한 부담이 되어 왔다.
이러한 종래 기술의 문제점으로 인하여, 보다 긴 수명을 갖거나, 혹은 성형 가능한 점토 조성물로서의 수명을 다한 후에도 다른 기능을 갖거나 다른 용도로 사용 가능한 조성물의 개발이 고려된 바 있지만, 이러한 조성물 등 기술의 개발에는 한계가 있었던 것이 사실이다.
이에 본 발명은 건조 전에는 다양한 공작이 가능한 점토로 사용될 수 있으며, 건조 후에는 크레용, 크레파스 또는 색연필 등과 유사한 필기구로 사용될 수 있는 다기능 점토 조성물 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 체질제(體質材);
가교 가능한 수용성 수지 또는 화합물을 포함하는 결합제;
2관능 이상의 히드록시기를 갖는 화합물을 포함하거나, 수용매 내에서 2관능 이상의 히드록시기를 갖는 이온을 형성하는 다관능 가교제;
왁스; 및
안료를 포함하는 다기능 점토 조성물을 제공한다.
본 발명은 또한, 수용매의 존재 하에, 체질제(體質材), 결합제, 다관능 가교제, 왁스 및 안료를 포함하는 혼합물을 형성하는 단계; 및
상기 혼합물을 반죽하는 단계를 포함하는 제 1 항의 다기능 점토 조성물의 제조 방법을 제공한다.
이하, 발명의 구체적인 구현예에 따른 다기능 점토 조성물 및 이의 제조 방법 등에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명의 하나의 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 발명의 권리 범위가 한정되는 것은 아니며, 발명의 권리 범위내에서 구현예에 대한 다양한 변형이 가능함은 당업자에게 자명하다.
추가적으로, 본 명세서 전체에서 특별한 언급이 없는 한 "포함" 또는 "함유"라 함은 어떤 구성요소(또는 구성 성분)를 별다른 제한없이 포함함을 지칭하며, 다른 구성요소(또는 구성 성분)의 부가를 제외하는 것으로 해석될 수 없다.
발명의 일 구현예에 따르면, 체질제(體質材);
가교 가능한 수용성 수지 또는 화합물을 포함하는 결합제;
2관능 이상의 히드록시기를 갖는 화합물을 포함하거나, 수용매 내에서 2관능 이상의 히드록시기를 갖는 이온을 형성하는 다관능 가교제;
왁스; 및
안료를 포함하는 다기능 점토 조성물이 제공된다.
본 발명자들은 다양한 형태 등으로 성형 가능한 점토 조성물에 다른 기능 또는 용도를 부여하여 실질적인 수명이 연장될 수 있도록 연구를 계속하여 왔다. 이러한 연구 결과, 가교 가능한 수용성 결합제 및 특정한 다관능 가교제와, 왁스 및 안료 등을 포함시킴에 따라, 성형 가능한 점토 조성물로서의 수명이 다한 후에도, 크레용, 크레파스 또는 색연필 등과 유사한 필기구로 사용될 수 있는 다기능 점토 조성물을 제조 및 제공할 수 있음을 밝혀내고 본 발명을 완성하였다.
보다 구체적으로, 이러한 점토 조성물은 어느 정도의 수분을 함유한 건조 전의 상태에서는, 기존의 점토 조성물과 마찬가지로 일정 수준 이상의 무르기를 가짐에 따라, 다양한 형태로 성형 가능하며 완구 등으로서 사용될 수 있다. 이러한 다기능 점토 조성물은, 예를 들어, 상온 및 36%의 상대 습도 하에서 PENETROMETER로 측정한 침입도가 50 내지 300, 혹은 100 내지 200, 혹은 105 내지 180, 혹은 110 내지 160으로 정의되는 무르기를 가질 수 있으며, 이는 기존의 점토 조성물에 준하거나 조금 낮은 수준의 무르기(침입도)에 해당하는 것이다. 따라서, 상기 일 구현예의 점토 조성물은 건조 전의 상태에서는 기존의 점토 조성물과 동등하게 다양한 형태로 성형될 수 있는 것이다.
한편, 상기 일 구현예의 점토 조성물은, 일정 기간 이상 사용하여 건조된 후에는, 기존의 점토 조성물에 비해 높은 경도, 강도 및 마모성(낮은 마찰계수) 등을 가질 수 있게 된다. 보다 구체적으로, 상기 일 구현예의 다기능 점토 조성물은, 예를 들어, 7일간 상온에서 건조한 후에, 0.35 이하, 혹은 0.25 이하, 혹은 0.2 내지 0.25의 마찰계수로 정의되는 마모성 등을 가질 수 있는데, 이러한 마모성 등은 기존의 크레파스나 크레용 등의 필기구가 갖는 물성에 준하는 것이다. 이와 같이, 상기 일 구현예의 점토 조성물이 건조 후에 비교적 높은 경도 및 마모성 등을 갖게 되는 한편, 일 구현예의 조성물에 다양한 색상의 안료가 포함됨에 따라, 상기 일 구현예의 조성물은 일단 건조되어 점토 조성물로서 성형이 어렵게 된 상태에서는 상기 안료 등 성분이 마모에 의해 점토 조성물로부터 종이 등에 묻어 날 수 있으므로, 크레파스나 크레용 등에 준하는 필기구로서 사용될 수 있다.
그 결과, 일 구현예의 다기능 점토 조성물은 성형 가능한 점토 조성물로서의 실질적 수명을 다한 후에도, 필기구로서 활용 가능한 다기능성을 나타냄에 따라, 실질적으로 연장된 수명을 가지며, 주요 수요자인 어린이들에게도 보다 다양한 재미를 줄 수 있을 뿐 아니라, 제품 단가 등을 고려한 소비자들의 실질적인 부담 역시 크게 줄일 수 있다.
한편, 이하에서는 일 구현예의 다기능 점토 조성물의 각 성분에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
일 구현예의 점토 조성물은 기본적인 체질제를 포함한다. 이러한 체질제는 일 구현예의 점토 조성물에서 후술하는 결합제와 함께 가장 큰 함량을 차지하는 주성분을 이룰 수 있다. 이러한 체질제가 포함됨에 따라, 일 구현예의 점토 조성물은 건조 전의 상태에서 이전에 알려진 다양한 점토 조성물과 마찬가지로 다양한 형태로의 성형이 가능하게 된다.
이러한 체질제로는 이전부터 성형 가능한 점토 조성물에 사용 가능한 것으로 알려진 임의의 성분을 별다른 제한 없이 모두 사용할 수 있으며, 이의 구체적인 예로는 카올린계 점토 등의 점토계 체질제, 또는 탈크, 마이카, 탄산칼슘(CaCO3) 또는 탄산마그네슘(MgCO3) 등의 무기계 체질제 등을 들 수 있다. 다만, 일 구현예의 점토 조성물이 성형 가능한 점토 조성물로서의 적절한 물성, 또는 건조 후에 필기구에 준하는 적합한 물성 등을 갖기 위해, 카올린계 점토 또는 탄산칼슘 등을 적절히 사용할 수 있다.
카올린계 점토는 자연적으로 채취할 수 있는 카올린 광물에서 유래한 점토 성분으로서, 알루미노실리케이트의 복합 산화물을 주성분으로 포함할 수 있다. 이러한 카올린계 점토는 이전부터 잘 알려진 방법으로 제조하여 사용하거나, 상업적으로 입수할 수 있다.
또한, 기타 다른 종류의 점토계 체질제 또는 무기계 체질제 역시 이전부터 점토 조성물에 사용 가능한 것으로 알려진 체질제로서, 당업자에게 잘 알려진 방법으로 제조하여 사용하거나, 상업적으로 입주할 수 있다.
한편, 발명의 일 구현예에 따른 다기능 점토 조성물은 주성분으로서, 상기 점토계 체질제와 함께 가교 가능한 수용성 수지 또는 화합물을 포함하는 결합제를 포함한다. 이러한 결합제는 기본적으로 점토 조성물의 성분으로서 포함되어, 후술하는 다관능 가교제와 가교되어 상기 점토 조성물이 적절한 수준의 무르기 및 점도를 갖도록 할 수 있다. 예를 들어, 상기 결합제는 이에 포함된 가교 가능한 작용기(예를 들어, 히드록시기 등)들이 다관능 가교제의 히드록시기를 매개로 가교되어 가교 구조를 형성할 수 있으며, 그 결과 점토 조성물이 복수의 수용성 고분자 쇄들이 서로 가교된 형태의 가교 중합체를 포함하게 할 수 있다. 따라서, 상기 점토 조성물이 적절한 수준의 무르기나 점도를 가질 수 있어, 수분을 머금은 형태로 성형 가능한 점토 조성물로 사용될 수 있다.
또한, 점토 조성물이 일정 기간 이상 사용되어 건조된 후에는, 일 구현예의 점토 조성물로부터 적절한 수준의 수분이 증발 및 제거되며, 일 구현예의 점토 조성물이 높은 수준의 경도 및 마모성(낮은 마찰계수) 등을 나타낼 수 있다. 바로 이 때문에, 일 구현예의 조성물에 포함된 안료 등 성분이 마모에 의해 점토 조성물로부터 종이 등에 묻어 날 수 있으므로, 크레파스나 크레용 등에 준하는 필기구로서 사용될 수 있다.
한편, 상기 결합제로는 이전부터 점토 조성물 등에 사용 가능한 것으로 알려진 셀룰로오스계 고분자 또는 이외에도 가교 가능한 작용기, 예를 들어, 히드록시기 또는 (메트)아크릴레이트기 등을 갖는 임의의 수용성 수지 또는 화합물 등을 별다른 제한 없이 모두 사용할 수 있다. 이중, 상기 셀룰로오스계 고분자의 구체적인 예로는, 메틸셀룰로오스 또는 에틸셀룰로오스 등의 알킬셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스 등의 카르복시알킬셀룰로오스 또는 히드록시 메틸프로필 셀룰로오스 등의 히드록시 알킬셀룰로오스를 들 수 있으며, 이외에도 다양한 셀룰로오스계 고분자를 결합제로서 사용할 수 있음은 물론이다. 이 중에서도, 건조 전의 점토 조성물의 무르기나 성형성, 그리고 다른 성분과의 상용성 등을 고려하여 메틸셀룰로오스를 적절히 사용할 수 있다. 또한, 상기 가교 가능한 작용기를 갖는 수용성 수지나 화합물 등의 대표적인 예로는, 폴리비닐알코올(PVA)계 고분자를 들 수 있고, 이외에도 상기 히드록시기 등을 갖는 다양한 수용성 수지, 고분자 또는 화합물을 별다른 제한 없이 사용할 수 있음은 물론이다.
특히, 이러한 결합제가 다관능 가교제와 적절한 가교 구조를 형성하여 적절한 수준의 점도나 무르기 등을 가질 수 있도록, 상기 결합제로는 폴리비닐알코올(PVA)계 고분자를 적절히 사용할 수 있다.
한편, 일 구현예의 점토 조성물은 상술한 주성분들 외에, 소정의 다관능 가교제를 포함한다. 이러한 다관능 가교제는 상술한 결합제와 가교 구조를 형성할 수 있도록 2 관능 이상의 히드록시기를 분자 구조 내에 포함한 화합물, 또는 염 또는 착물 형태의 화합물로서 물 등의 수용매 내에서 2관능 이상의 히드록시기를 갖는 이온을 형성할 수 있는 화합물로 될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 다관능 가교제로는, 보론을 중심으로 2 관능 이상의 히드록시기가 결합된 보릭산(Boric acid; B(OH)3) 등의 화합물로 되거나, 수용매 내에서 보레이트계 이온을 형성하는 보레이트계 염 화합물 또는 착물 등으로 될 수 있다. 상기 보레이트계 염 화합물 또는 착물의 보다 구체적인 예로는, Na2B4O5(OH)4·8H2O 또는 Na2B4O7·10H2O의 화학식으로 표시되고, 이온화되어 테트라히드록시 보레이트 이온 등을 형성할 수 있는 보렉스(BORAX) 등의 보레이트 무기염(borate mineral)이나, 보로실리케이트계 화합물 등을 들 수 있다.
이외에도, 상기 결합제 등과 적절한 가교 구조를 형성하여 점토 조성물이 성형 가능한 적절한 수준의 점도나 무르기 등을 가질 수 있도록 하기 위해, 2관능 이상의 히드록시기를 갖는 다양한 다관능 가교제가 사용될 수 있음은 물론이다.
한편, 일 구현예의 점토 조성물은 성분간의 기본적인 상용성이나 조성물의 점/접착성 또는 점토 조성물의 건조 후 고형분의 농도를 상승시켜 적절한 경도나 마모성 등을 나타내게 하기 위한 성분으로서 왁스를 포함한다. 이러한 왁스로는 일반적으로 점토 조성물에 사용되던 임의의 왁스를 사용할 수도 있지만, 적절한 일 예에서, 미결정 왁스(microcrystalline wax), 파라핀 왁스, 유동 파라핀, 바셀린(Petrolatum), 밀랍(Bees Wax), 양모랍(Wool Wax), 카나우바 왁스 (Carnauba Wax), 칸데릴라 왁스 (Candelilla Wax), PE 왁스, PP 왁스 및 합성왁스로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 왁스를 사용할 수 있다. 또한, 왁스의 일 예에 따르면, 이들 중에 선택된 2종 이상의 왁스와, 선택적 첨가제 등을 포함하는 왁스 조성물 또한 사용할 수 있음은 물론이다.
그리고, 일 구현예의 점토 조성물은 그 자체가 다양한 색상을 나타내는 한편, 건조된 상태에서 다양한 색상의 필기구로 적용될 수 있도록, 안료를 포함한다. 이러한 안료로는 이전부터 크레용 등 필기구에 사용 가능한 것으로 알려진 체질 안료 또는 착색제를 별다른 제한 없이 모두 사용할 수 있다.
이러한 체질 안료 또는 착색제의 구체적인 예로는, 흑색 안료로서 카본 블랙, 적색 안료로서 산화철 또는 퍼머넌트레드 4R, 황색 안료로서 아연황 또는 카드뮴옐로, 오렌지색 안료로서 몰리브덴오렌지 또는 카드뮴오렌지, 청색 안료로서 감청 또는 군청 등을 들 수 있고, 이외에도 다양한 체질 안료 또는 착색제를 사용할 수 있다.
일 구현예의 점토 조성물은, 상술한 각 성분을, 점토 조성물의 고형분 총 중량을 기준으로, 체질제(體質材)의 10 내지 50 중량%; 결합제의 3 내지 40 중량%; 다관능 가교제의 0.05 내지 10 중량%; 왁스의 1 내지 30 중량%; 및 안료의 0.5 내지 20 중량%의 함량으로 포함할 수 있다. 이러한 각 성분의 함량 범위에 따라, 건조 전의 점토 조성물이 적절한 무르기를 나타내어 다양한 형태로 성형 가능하게 될 뿐 아니라, 일정 기간 사용하여 건조된 후에는 높은 경도 및 마모성 등을 나타내게 되어 크레용 등에 준하는 필기구로서 적절히 사용될 수 있다.
상기 일 구현예의 점토 조성물은 제조 과정에서 상술한 각 성분을 용해 또는 분산시키기 위해 사용되고, 사용 과정에서 점토 조성물의 적절한 무르기나 점도 등을 제어하기 위해 사용되는 액상 매질로서 물 등의 수용매를 더 포함할 수 있다. 이러한 수용매는 제조 과정 또는 사용 과정에서 각 성분을 적절히 용해/분산시키고, 점토 조성물의 적절한 무르기 등이 부여될 수 있도록, 당업자가 적당한 함량 범위를 용이하게 결정하여 사용할 수 있다.
한편, 일 구현예의 점토 조성물은 상술한 각 성분 외에도, 글리세린 또는 프로필렌글리콜 등의 보습제, 방부제, 칼슘 스테아레이트 또는 나트륨 스테아레이트 등의 활제와 같은 첨가제를 더 포함할 수 있다.
이러한 첨가제는 점토 조성물의 구체적 조성에 따라 통상적인 함량으로 포함될 수 있다. 예를 들어, 보습제는 전체 조성물에 대해 1 내지 10 중량%의 함량으로 포함될 수 있고, 방부제는 0.001 내지 0.5 중량%의 함량으로 포함될 수 있으며, 활제는 1 내지 20 중량%의 함량으로 포함될 수 있다.
상술한 일 구현예의 점토 조성물은, 액상 매질, 예를 들어, 수용매의 존재 하에, 체질제(體質材), 결합제, 다관능 가교제, 왁스 및 안료 등의 각 성분을 혼합하고, 상기 혼합물을 믹서기에서 추가로 혼합 및 반죽하는 방법으로 제조될 수 있다. 보다 구체적인 예에서, 상기 결합제 및 다관능 가교제의 수용액을 각각 형성한 후, 이들 수용액과, 나머지 성분들을 믹서기에서 1차 혼합할 수 있으며, 1차 혼합물을 Bowl 믹서기에서, 예를 들어 40 내지 80℃의 온도 하에 10 내지 60분 동안 반죽하는 방법으로 상기 점토 조성물을 제조할 수 있다.
상술한 일 구현예의 다기능 점토 조성물은 최초 사용시 기존 점토 조성물에 준하는 무르기를 가짐에 따라, 다양한 형태로 성형 가능한 점토 조성물로서 적절히 사용될 수 있으면서도, 일정 기간 사용하여 건조된 후에는 높은 강도 및 경도를 갖게 되어 크레용 등에 준하는 필기구로서 사용 가능하게 되어 기존에는 알려진 바 없는 다기능 및 다용도를 가질 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 기존 점토 조성물에 준하는 무르기를 가짐에 따라, 다양한 형태로 성형 가능한 점토 조성물로서 적절히 사용될 수 있으면서도, 일정 기간 사용하여 건조된 후에는 높은 경도 및 마모성 등을 갖게 되어 크레용 등에 준하는 필기구로서 사용 가능하게 되어 기존에는 알려진 바 없는 다기능 및 다용도를 가질 수 있다.
즉, 점토 조성물로서의 실질적 수명을 다한 후에도, 필기구로서 활용 가능한 다기능성을 나타냄에 따라, 실질적으로 연장된 수명을 가지며, 주요 수요자인 어린이들에게도 보다 다양한 재미를 줄 수 있을 뿐 아니라, 제품 단가 등을 고려한 소비자들의 실질적인 부담 역시 크게 줄일 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 3: 다기능 점토 조성물의 제조
하기 표 1에 기재된 조성을 사용하여 다음의 방법에 따라, 실시예 1 내지 3의 다기능 점토 조성물을 제조하였다.
먼저, 폴리비닐알코올(입수처: (gl-05 / 고세놀)의 20 중량% 수용액 및 보렉스(입수처: Borax / 덕산)의 4 중량% 수용액을 각각 제조하였다. 이러한 폴리비닐알코올 수용액의 25ml, 보렉스 수용액의 4ml, 및 하기 표 1에 기재된 나머지 각 구성 성분을 믹서기(제조원)에 투입하고 600rpm의 조건에서 10분 동안 혼합하였다.
이러한 혼합물을 Bowl 믹서기(제조원)에 투입하고, 60℃의 온도에서 20분 동안 반죽하여 실시예 1 내지 3의 점토 조성물을 제조하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3
체질제 카올린 점토 30중량% 탄산칼슘 30중량%
(입수처: Oreworld)		 카올린 점토 30중량%
결합제-1
 에틸셀룰로스
10중량%
(입수처: HECELLOSE /롯데정밀화학)		 에틸셀룰로오스 10중량%
(입수처: HECELLOSE /롯데정밀화학)		 카복시메틸셀룰로오스 10중량%
(입수처: 마이셀/ 지엘켐)
결합제-2 PVA 수용액 30중량%
(입수처: gl-05/고세놀)		 PVA 수용액 30중량%
(입수처: gl-05/고세놀)		 PVA 수용액 30중량%
(입수처: gl-05/고세놀)
왁스 Microcrystalline wax
6 중량%
(입수처: DONA /
동남석유화학)		 Microcrystalline wax
6 중량%
(입수처: DONA /
동남석유화학)		 Microcrystalline wax
6 중량%
(입수처: DONA /
동남석유화학)
칼슘스테아레이트 5.8 중량%
(입수처: 단석산업)		 5.8 중량%
(입수처: 단석산업)		 5.8 중량%
(입수처: 단석산업)
보렉스 수용액 4 중량%
(입수처: Borax / 덕산)		 4 중량%
(입수처: Borax / 덕산)		 4 중량%
(입수처: Borax / 덕산)
안료 6 중량%
(입수처: Yellow 2GS /
욱성화학)		 6 중량%
(입수처: Yellow 2GS /
욱성화학)		 6 중량%
(입수처: Yellow 2GS /
욱성화학)
프로필렌글리콜 4 중량% 4 중량% 4 중량%
글리세린 4 중량% 4 중량% 4 중량%
방부제 0.2 중량% 0.2 중량% 0.2 중량%
합계 100 중량% 100 중량% 100 중량%
비교예 1: 기존의 점토 조성물
Play doh사제 찰흙 제품의 기존 점토 조성물을 비교예 1로 하였다.
비교예 2: 기존의 크레용 조성물
동아사제 노랑병아리 제품의 기존 크레용을 비교예 2로 하였다.
실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 2의 조성물의 침입도와, 건조 후 굽힘 강도를 다음의 방법으로 측정하여, 그 측정 결과를 하기 표 2에 함께 정리하여 나타내었다.
침입도:
시험장비: Penetrometer(J.I.S)
시험조건: 상온(약 22℃) 및 36%의 상대 습도 하에서, 각 조성물 시료를 시험장비 용기에 가능 차도록 넣고, 추를 수직으로 관입한 후, 일정 시간 동안 관입한 깊이를 확인하여 측정하였다. 침입도 시험 장비에서 측정 결과가 높을수록 침입도 및 무르기가 높음을 나타낸다.
굽힘 강도:
시험장비: 소형 탁상식 시험기(EZ-s)
시험조건 및 방법:
먼저, 각 조성물 시료를 길이 50mm * 폭 10mm * 두께 4mm의 바 형태의 시편으로 제조하였다. 제조된 시편을 7일 동안 상온(약 22℃)에서 건조하였다.
건조된 시편을 시험 장비에서 하중 속도 40mm/min, 3점 굽힘 방법(지점 사이의 거리: 30mm)의 조건 하에, 굽힘 시험을 진행하면서 굽힘 강도를 측정하였다. 측정 결과는 하중 단위로 표시하였다.
위 방법으로 굽힘 강도를 5회 측정하여 그 평균 값으로 굽힘 강도를 측정 및 평가하였다.
마찰 계수
상기 굽힘 강도를 측정한 동일한 건조 시편에 대해, 다음 장비/조건 하에 마찰 계수(마모성)를 측정하였다.
시험장비: Universal Testing Machine
시험속도: 150mm/min
로드셀:30N
평균구간: 30~120mm
수직하중: 500g
피마찰재: 종이
한국고분자시험연구소에 의뢰 함.
물성 측정 결과
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
침입도 118 115 150 203 0
건조 후 굽힘 강도(gf) 1845gf 1755gf 1820gf 1056gf 지나치게 단단하여 침입도 측정 불바
마찰계수 0.24 0.23 0.25 0.4 0.25
상기 표 2을 참고하면, 실시예 1 내지 3은 건조 전에 비교예 1의 점토 조성물에 준하는 침입도(무르기)를 나타내면서도, 건조 후에는 비교예 2의 크레용에 준하는 마모성(낮은 마찰계수)를 나타냄이 확인되었다.
이에 비해, 비교예 1은 건조 후 마모성이 지나치게 낮아(마찰 계수가 지나치게 높아) 안료 등 성분이 마모에 의해 종이 등에 전이될 수 없으므로 필기구로서의 적용은 불가능함이 확인되었고, 비교예 2는 침입도(무르기)가 지나치게 낮아 성형용 조성물로는 사용될 수 없음이 확인되었다.

Claims (11)

  1. 체질제(體質材);
    가교 가능한 수용성 수지 또는 화합물을 포함하는 결합제;
    2관능 이상의 히드록시기를 갖는 화합물을 포함하거나, 수용매 내에서 2관능 이상의 히드록시기를 갖는 이온을 형성하는 다관능 가교제;
    왁스; 및
    안료를 포함하고,
    상기 결합제는 셀룰로오스계 고분자 및 PVA계 고분자를 함께 포함하며,
    상기 다관능 가교제는 수용매 내에서 보레이트계 이온을 형성하는 보레이트계 염 화합물 또는 착물을 포함하는 다기능 점토 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 체질제(體質材)는 카올린계 점토, 탈크, 탄산칼슘, 탄산마그네슘 및 마이카로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 다기능 점토 조성물.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 왁스는 미결정 왁스(microcrystalline wax), 파라핀 왁스, 유동 파라핀, 바셀린(Petrolatum), 밀랍(Bees Wax), 양모랍(Wool Wax), 카나우바 왁스 (Carnauba Wax), 칸데릴라 왁스 (Candelilla Wax), PE 왁스, PP 왁스 및 합성왁스로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 왁스를 포함하는 다기능 점토 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서, 안료는 체질 안료 또는 착색제를 포함하는 다기능 점토 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서, 보습제, 방부제, 활제, 및 수용매로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 다기능 점토 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서, 고형분 총 중량을 기준으로,
    10 내지 50 중량%의 체질제(體質材);
    3 내지 40 중량%의 결합제;
    0.05 내지 10 중량%의 다관능 가교제;
    1 내지 30 중량%의 왁스; 및
    0.5 내지 20 중량%의 안료를 포함하는 다기능 점토 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서, 상온 및 36%의 상대 습도 하에서 PENETROMETER로 측정한 침입도가 50 내지 300인 다기능 점토 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서, 7일간 상온에서 건조한 후에, 종이에 대해 0.35 이하의 마찰 계수를 나타내는 다기능 점토 조성물.
  11. 수용매의 존재 하에, 체질제(體質材), 결합제, 다관능 가교제, 왁스 및 안료를 포함하는 혼합물을 형성하는 단계; 및
    상기 혼합물을 반죽하는 단계를 포함하는 제 1 항의 다기능 점토 조성물의 제조 방법.
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