KR102562783B1 - 인조 피부 및 인조 피부 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실제 피부의 질감, 느낌, 및 구조를 가지며, 인종, 나이 등에 따라 다른 형태를 갖는 인조 피부를 제공한다. 또한, 실제 피부의 질감, 느낌, 및 구조를 효과적으로 구현하며, 인종, 나이 등에 따라 다른 형태의 피부를 효과적으로 구현할 수 있는 인조 피부 제조 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 타투, 미용 연습, 의학 피부 모델 등에 사용할 수 있는 인조 피부 및 인조피부의 제조방법에 관한 것이다.
피부는 표피, 진피, 피하조직으로 나누어져 있다.
표피(Epidermis)는 피부의 가장 바깥층이며, 각각 각질층, 투명층, 과립층, 유극층, 기저층으로 구분할 수 있다. 혈관은 존재하지 않으므로 진피로부터 확산에 의하여 영양분을 공급받는다.
상기 각질층(Straum corneum)은 최외곽에 위치하는 죽은 세포로 구성되며 수분 보존 및 외부로부터의 보호 역할을 수행한다. 상기 투명층(Straum lucidum)은 손 및 발바닥에만 존재하며, 반유동성 단백질을 보유하며 수분의 침투를 방지하는 역할을 수행한다. 상기 과립층(Straum granulosum)은 피부세포가 각화를 시작하는 층이며, 지방 및 단백질 구성과립이 포함되어 있다. 상기 유극층(Straum spinosum)은 가시층이라고도 하며 영양분과 노폐물의 교환이 이루어지며, 표피의 대부분을 구성하는 층이다. 5~10층의 다각형 세포로 구성되며 세포 사이에 림프액이 존재한다. 상기 기저층(Straum basale)은 진피와의 경계층으로 케라틴을 만드는 각질 형성 세포와 색소 형성 세포인 멜라닌 세포가 존재한다. 표피의 성장과 새로운 세포 생성을 담당하며, 상처를 입으면 세포 재생이 어려워 흉터가 남게 된다.
진피는(Dermis)는 표피 아래의 두꺼운 세포층으로 외부에서 발생하는 압력과 장력으로부터 신체를 보호한다. 피부의 탄력, 윤기, 긴장도에 관여하며, 표피의 마지막 부분인 기저층과 단단히 연결되어 있다. 또한, 진피에 위치 한 신경은 접촉과 열을 감지하며, 혈관은 세포에 영양분을 공급하고 노폐물을 제거하는 역할을 수행한다. 진피는 크게 유두층과 망상층으로 이루어져 있으며, 진피에는 모낭, 입모근, 피지선, 한선, 혈관 신경 등이 위치한다. 진피는 섬유아세포, 비만세포, 조직구, 랑게르한스세포, 림프구 등의 세포와 교원섬유, 탄력섬유의 결체조직, 특별한 형체가 없는 기질 부분으로 구성된다.
표피융기 사이에서 표피 속으로 진피 부분에 작은 돌기가 돌출되어 있는데 이를 유두라 하며, 이 부분을 유두층(papillary layer)이라 한다. 유두층은 얇은 교원섬유가 드문드문 성글고 불규칙하게 배열되어 있는 성긴 결합조직으로 되어 있다. 이들 섬유 사이에는 수분이 많이 함유되어 있으며, 유두층의 수분은 피부의 팽창과 탄력도에 영향을 미친다. 또한, 유두층에는 모세혈관과 신경 종말이 표피 가까이에 많이 분포되어 있다. 모세혈관이 분포되어 있는 유두를 혈관성 유두 (vascularpapilla), 신경종말이 분포 되어 있는 유두를 신경성 유두(nervouspapilla)라 한다.
표피에는 혈관이 분포되어 있지 않으므로 대사에 필요한 영양소와 산소는 진피 유두의 모세혈관에서 조직내로 이동하는 조직액을 통해 확산되어 각질형성세포에 운반된다. 세포의 대사가 원활하게 이루어짐에 따라 표피의 각화과정에 의하여 피부표면이 매끄럽게 되고 피부 탄력과 긴장감이 부여된다.
상기 망상층(reticularlayer)은 유두층 아래에 있는 단단하고 불규칙한 결합 조직으로서 진피의 대부분을 차지한다. 즉, 교원 섬유와 탄력섬유가 매우 치밀하게 구성되어 있으며, 깊이 들어갈수록 섬유는 더욱 굵어진다. 상기 교원섬유가 망상층의 약 98%를 차지한다. 특히, 탄력섬유는 모구(hairbulb)나, 한선, 피지선의 주위에서 피말(capsule)을 형성한다. 상기 탄력섬유는 피부의 표면과 평행한 배열을 하고 있다.
상기 망상층에는 혈관 림프관, 신경, 한선, 피지선, 모낭 등이 복잡하게 분포되어 있다. 망상층은 탄력성과 팽창성이 큰 층으로 임산부와 비만한 사람의 피부가 늘어나더라도 이를 지탱할 수 있게 한다. 그러나 피부가 늘어나는 한계를 지나치면 살이 트게 되는데 이를 팽창선조(striadistensa) 또는 LineaAlbicantes라 한다. 팽창선조는 둔부, 대퇴부, 유방 복부의 피부에 흔히 발생한다.
상기 섬유아세포(Fibroblast)는 세포외기질과 콜라겐을 합성하는 세포의 일종으로 동물 조직의 구조적 골격(스트로마)을 생성하고, 상처 치유에 중요한 역할을 한다. 섬유아세포는 동물의 결합 조직에서 가장 흔한 세포이다.
상기 랑게르한스 세포(Langerhans cells, LC)는 피부 조직에 상주하는 대식세포이다. 버벡 과립이라는 세포 소기관을 안에 가지고 있다. 랑게르한스 세포는 표피의 모든 층에 존재하며, 특히 유극층에서 가장 지배적으로 존재한다. 또한, 진피의 가장 위층인 유두진피에서 특히, 혈관 주변에 존재한다. 입의 점막, 포피, 질 상피 등에도 많이 존재한다. 림프절과 같은 다른 조직에서도 발견될 수 있으며, 이 경우 특히 랑 게르한스 세포 조직구증(LCH)과 같은 조건과 연관되어 나타난다.
피하지방층(subcutaneousfat layer)의 피하 조직은 진피층 밑에 있는 지방조직이며, 피하조직층은 엉덩이, 손바닥, 발바닥이 가장 두껍고 나이가 들면 피하조직층이 약해지면서 노화와 함께 피부가 얇아지는 원인이 된다. 진피의 망상층은 섬유질이 대부분을 차지하고 있는 연결조직으로 구성되어 있지만 피하지방층은 지방 조직이 대부분을 차지한다. 이러한 지방조직의 분포 및 두께는 신체의 영양상태, 부위, 성별, 연령에 따라 다르다. 피하지방층은 진피의 망상층 아래에 지방 세포가 모여 지방조직층 또는 지방조직 덩어리를 형성하는 층이다.
피부는 의학적 용도, 타투, 미용 등의 연습을 위하여 다양하게 사용될 수 있다. 그러나 실제 피부는 공급의 문제나 윤리적 문제로 인하여 사용이 불가능하므로, 실제 피부와 유사한 인조 피부가 다양하게 연구되고 있다.
그러나, 종래의 인조 피부는 실제 피부의 질감, 느낌, 및 구조를 구현하지 못하고 있는 실정이며, 인종, 나이 등에 따라 다른 피부를 구현하는 것도 어려운 실정이다.
본 발명은 종래기술의 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 안출된 것으로서,
실제 피부의 질감, 느낌, 및 구조를 구현할 수 있는 인조피부 및 인조 피부 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 인종, 나이 등에 따라 다른 형태의 피부를 구현할 수 있는 인조 피부 및 인조피부의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 타투, 미용 연습, 의학 피부모델 등에 실제감 있게 사용될 수 있는 인조 피부 및 인조 피부의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 폴리아크릴아마이드 14 내지 25 중량%, 아가로스 1.6 내지 2.4 중량%, 조색제 0.9 내지 1.2 중량%, 및 물 72 내지 83 중량%를 포함하는 인조 피부를 제공한다.
또한, 본 발명은
(a) 주제 총 중량을 기준으로 68 내지 78 중량%의 물, 20 내지 30 중량%의 아크릴아마이드, 및 1 내지 5 중량%의 아가로스(Agarose)를 혼합하는 것을 포함하는 주제 제조 단계; 및
(b) 경화제 총 중량을 기준으로 98 내지 99.6 중량%의 물, 0.3 내지 1.5 중량%의 암모늄퍼설페이트(Ammonium persulfate), 및 0.05 내지 0.5 중량%의 N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드(N,N'-methylene bisacrylamide)를 혼합하는 것을 포함하는 경화제 제조 단계; 및
(c) 상기 주제와 경화제를 8~12 : 1의 중량비로 혼합한 후, 몰드에 도포하고, 열경화시키는 단계;를 포함하는 인조 피부 제조방법을 제공한다.
상기 제조방법에서 제조되는 인조 피부는 진피일 수 있다.
또한, 본 발명은
상기 (c) 단계에 의해 제조된 인조 피부의 표면에 표피를 형성하는 단계를 더 포함하며,
상기 표피 형성 단계는 다음 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 피부의 제조 방법을 제공한다:
(1) 주제 총 중량을 기준으로 40 내지 60 중량%의 물, 38 내지 58 중량%의 아크릴아마이드(Acrylamide), 및 1 내지 4 중량%의 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트를 혼합하는 것을 포함하는 주제 제조 단계;
(2) 경화제 총 중량을 기준으로 98 내지 99.6 중량%의 물, 0.3 내지 1.5 중량%의 암모늄퍼설페이트(Ammonium persulfate), 및 0.05 내지 0.5 중량%의 N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드(N,N'-methylene bisacrylamide)를 혼합하는 것을 포함하는 경화제 제조 단계; 및
(3) 상기 주제와 경화제를 8~12 : 1의 중량비로 혼합한 후, 상기 (c) 단계에 의해 제조된 인조 피부의 표면에 스프레이 하고, 열경화하는 단계.
또한, 본 발명은
상기 (c) 단계에 의해 제조된 인조 피부의 표면에 표피를 형성하는 단계를 더 포함하며,
상기 표피 형성 단계는 다음 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 피부의 제조 방법을 제공한다:
(1) 제1액 총 중량을 기준으로 95.5 내지 98.5 중량%의 물, 0.05 내지 0.5 중량%의 암모늄퍼설페이트(Ammonium persulfate), 및 1 내지 4 중량%의 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트를 혼합하는 것을 포함하는 제1액의 제조 단계;
(2) 제2액 총 중량을 기준으로 70 내지 85 중량%의 물, 13 내지 25 중량%의 아크릴아마이드(Acrylamide), 0.5 내지 3 중량%의 아가로스(Agarose), 0.05 내지 0.3 중량%의 N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드(N,N'-methylene bisacrylamide), 및 0.5 내지 3 중량%의 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트를 혼합하는 것을 포함하는 제2액의 제조 단계;
(3) 상기 미리 제조된 인조 피부를 상기 제1액에 담갔다 꺼내고, 상기 꺼낸 인조 피부를 상기 제2액에 담갔다 꺼내는 단계; 및
(4) 상기 제2액에서 꺼낸 인조 피부를 열경화시키는 단계.
본 발명의 인조 피부는 실제 피부의 질감, 느낌, 및 구조를 구현하는 효과를 제공하며, 인종, 나이 등에 따라 다른 형태의 피부를 구현하는 효과를 제공한다. 따라서, 본 발명의 인조 피부는 타투, 미용 연습, 의학 피부모델 등에 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명의 인조 피부 제조방법은 실제 피부의 질감, 느낌, 및 구조를 효과적으로 구현하는 방법을 제공한다. 또한, 인종, 나이 등에 따라 다른 형태의 피부를 효과적으로 구현하는 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 인조 피부의 진피 제조에 몰드의 형태를 촬영한 사진이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 인조 피부는 폴리아크릴아마이드 14 내지 25 중량%, 아가로스 1.6 내지 2.4 중량%, 조색제 0.9 내지 1.2 중량%, 및 물 72 내지 83 중량%를 포함하는 특징을 갖는다.
본 발명의 인조 피부는 실제 피부의 질감, 느낌, 및 구조를 구현하며, 인종, 나이 등의 특성에 따라 다른 피부(예: 주름, 탄력 등이 다른 피부)를 구현할 수 있다. 그러므로, 사용자가 온라인 사이트, 앱 등을 이용하여 피부에 대한 상세 스펙을 입력하면, 공급자가 이러한 스펙에 매칭되는 피부 모델을 제공하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 피부 모델은 신체 어느 부위든 다 표현이 가능하다. 예를 들어, 얼굴 전체를 표현할 수 도 있고, 눈썹 부분만 표현하여 눈썹 문신 연습에 이용할 수도 있으며, 팔, 다리 등도 모두 가능하다.
본 발명의 인조 피부에 있어서, 상기 폴리아크릴아마이드가 14 중량% 미만으로 포함되는 경우, 실제 피부보다 낮은 모듈러스로 인하여 너무 무른 촉감을 가지므로 바람직하지 않으며, 25 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 모듈러스가 너무 커져 실제 피부와 달리 너무 딱딱한 촉감을 가지게 되므로 바람직하지 않다. 상기에서 아크릴아마이드는 17 내지 22 중량%로 포함되는 것이 더 바람직하다.
또한, 상기 아가로스가 1.6 중량% 미만으로 포함되는 경우, 낮은 모듈러스로 인하여 너무 무른 촉감을 가지게 되므로 바람직하지 않으며, 2.4 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 상대적으로 폴리아크릴아마이드의 비율 감소에 따라 인장강도가 낮아지고 끊어지는 현상이 발생하며, 아가로스가 물에 잘 녹지 않는 문제가 발생하므로 바람직하지 않다. 상기에서 아가로스는 1.8 내지 2.2 중량%로 포함되는 것이 더 바람직하다.
또한, 상기 물이 72 중량% 미만으로 포함되는 경우, 모듈러스, 인장강도, 터프니스 등의 기계적 물성 값이 높아져서 촉감이 피부와 상이해지고, 아가로스가 물에 잘 녹지 않는 문제가 발생하므로 바람직하지 않다. 또한, 83 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 하이드로젤이 충분히 경화되지 않거나, 모듈러스, 인장강도, 터프니스의 기계적 물성 모두가 실제 피부보다 현저히 낮아져서 물성 및 촉감이 피부와 상이해지므로 바람직하지 않다. 상기에서 물은 75 내지 80 중량%로 포함되는 것이 더 바람직하다. 상기에서 물로는 탈이온수(예: 증류수)가 사용될 수 있다.
또한, 상기 조색제로는 이 분야에서 공지된 성분이 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 안료 및 염료 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 1,2-dihydroxyanthraquinone lake, Quinacridone Titanium dioxide, 및 Synthetic iron oxide가 사용될 수 있으며, 상기 성분들은 0.3~1.5 : 0.1~0.7 : 0.05~0.7의 중량비로 포함될 수 있으며, 0.3~0.7 : 0.1~0.5 : 0.05~0.4의 중량비로 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 인조 피부는 진피일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 인조 피부는 표피의 부드러운 질감 구현을 위하여 셀룰로오스 파이버(cellulose fiber) 계열의 첨가제를 인조 피부 총 중량에 대하여 0.1 내지 5 중량%로 더 포함할 수 있다. 상기 셀룰로오스 파이버 계열의 첨가제로는 셀룰로오스 파이버, 개질된 셀룰로오스 파이버 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 인조 피부는 피부층의 경도 향상을 위하여 실리케이트 계열의 첨가제를 인조 피부 총 중량에 대하여 0.1 내지 5 중량%로 더 포함할 수 있다. 상기 실리케이트 계열의 첨가제로는 실리카, 탈크 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 인조 피부는 상기 진피의 표면에 적층된 표피를 더 포함하며,
상기 표피는 폴리아크릴아마이드 18 내지 25 중량%, 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트(라포나이트(Laponite RD)) 0.5 내지 2 중량%, 물 73 내지 80 중량%, 및 조색제 0.6 내지 1.2 중량%를 포함하는 것일 수 있다.
상기 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트의 화학식은 Na0.7Si8Mg5.5Li0.3O20(OH)4일 수 있다.
상기 표피에 있어서, 폴리아크릴아마이드가 18 중량% 미만으로 포함되는 경우, 실제 피부보다 낮은 모듈러스로 인하여 너무 무른 촉감을 가지므로 바람직하지 않으며, 25 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 모듈러스가 너무 커져 실제 피부와 달리 너무 딱딱한 촉감을 가지게 되므로 바람직하지 않다.
또한, 상기 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트가 0.5 중량% 미만으로 포함되는 경우, 증점효과가 미미하고 낮은 점도로 인해 용액이 흘러 내림에 따라 피막 구현이 어려우므로 바람직하지 않으며, 2.0 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 높은 요변성(Thixtoprophy)으로 인하여 기 제조된 진피를 표피 제조용 용액에 담그는 행위가 불가하게 되므로 바람직하지 않다. 상기에서 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트는 0.7 내지 1.5 중량%로 포함되는 것이 더 바람직하다.
또한, 상기 조색제로는 이 분야에서 공지된 성분이 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 안료 및 염료 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 1,2-dihydroxyanthraquinone lake, Quinacridone Titanium dioxide, 및 Synthetic iron oxide가 사용될 수 있으며, 상기 성분들은 0.3~1.5 : 0.1~0.7 : 0.05~0.7의 중량비로 포함될 수 있다.
또한, 상기 물이 73 중량% 미만으로 포함되는 경우, 모듈러스, 인장강도, 터프니스 등의 기계적 물성 값이 높아져서 촉감이 피부와 상이해지므로 바람직하지 않다. 또한, 80 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 하이드로젤이 충분히 경화되지 않거나, 모듈러스, 인장강도, 터프니스의 기계적 물성 모두가 실제 피부보다 현저히 낮아져서 물성 및 촉감이 피부와 상이해지므로 바람직하지 않다. 상기에서 물은 75 내지 80 중량%로 포함되는 것이 더 바람직하다. 상기에서 물로는 탈이온수(예: 증류수)가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 표피는 아가로스 1 내지 1.4 중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 아가로스가 1 중량% 미만으로 포함되는 경우, 낮은 모듈러스로 인하여 너무 무른 촉감을 가지게 되므로 바람직하지 않으며, 1.4 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 상대적으로 폴리아크릴아마이드의 비율 감소에 따른 인장강도가 낮아지고 끊어지는 현상이 발생하므로 바람직하지 않다.
상기 아가로스는 상기 표피가 딥코팅 방식에 의해 형성되는 경우에 포함되는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 표피가 스프레이 코팅 방식으로 제조되는 경우, 상기 표피는 폴리아크릴아마이드 18 내지 25 중량%, 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트 0.9 내지 1.1 중량%, 물 73 내지 80 중량%, 및 조색제 0.6 내지 1.2 중량%를 포함할 수 있다.
또한, 상기 표피가 딥코팅 방식으로 제조되는 경우, 상기 표피는 폴리아크릴아마이드 18 내지 22 중량%, 아가로스 0.5 내지 1.4 중량%, 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트 0.9 내지 1.1 중량%, 물 75 내지 80 중량%, 및 조색제 0.6 내지 1.2 중량%를 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 인조 피부는 진피이거나, 진피와 이의 표면에 표피가 형성된 것일 수 있다. 상기 인조 피부는 실제 피부의 질감, 느낌, 구조를 모두 표현하는 특징을 갖는다. 또한, 인종, 나이 등에 따라 다른 피부를 구현하는 특징을 갖는다.
그러므로, 상기 인조 피부는 예를 들어, 타투, 미용 연습, 의학 피부모델 등으로 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명의 인조 피부 중 진피는 0.3 내지 1.2 MJ/m3 , 바람직하게는 0.5 내지 1 MJ/m3, 더욱 바람직하게는 0.6 내지 0.8 MJ/m3 범위의 터프니스(Toughness)를 가질 수 있다. 터프니스가 상기 범위를 충족하는 경우, 상기 하이드로겔을 조성물을 사용하여 제조되는 인조 피부는 사용시 실제 피부와 유사한 성질을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 인조 피부 중 진피는 100 내지 220 kPa, 바람직하게는 130 내지 190 kPa 범위, 더욱 바람직하게는 150 내지 170 kPa 의 인장강도(Tensile strength)를 가질 수 있다. 인장 강도가 상기 범위를 충족하는 경우, 실제 피부와 유사한 성질을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 인조 피부 중 진피는 100 내지 160 kPa, 바람직하게는 120 내지 150 kPa 범위, 더욱 바람직하게는 130 내지 145 kPa 범위의 탄성계수(Young's modulus)를 가질 수 있다.
특히, 상기 인조 피부가 상기 세 가지의 물성 범위를 충족하는 경우, 실제 피부와 매우 유사한 물성을 제공할 수 있다.
본 발명의 인조 피부 제조방법은 다음의 단계를 포함하는 특징을 갖는다.
(a) 주제 총 중량을 기준으로 68 내지 78 중량%의 물, 20 내지 30 중량%의 아크릴아마이드, 및 1 내지 5 중량%의 아가로스(Agarose)를 혼합하는 것을 포함하는 주제 제조 단계; 및
(b) 경화제 총 중량을 기준으로 98 내지 99.6 중량%의 물, 0.3 내지 1.5 중량%의 암모늄퍼설페이트(Ammonium persulfate), 및 0.05 내지 0.5 중량%의 N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드(N,N'-methylene bisacrylamide)를 혼합하는 것을 포함하는 경화제 제조 단계; 및
(c) 상기 주제와 경화제를 8~12 : 1의 중량비로 혼합한 후, 몰드에 도포하고, 열경화시키는 단계;를 포함하는 인조 피부 제조방법.
상기 (a) 단계에서, 상기 아크릴아마이드가 20 중량% 미만으로 포함되는 경우, 실제 피부보다 낮은 모듈러스로 인하여 너무 무른 촉감을 가지므로 바람직하지 않으며, 30 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 모듈러스가 너무 커져 실제 피부와 달리 너무 딱딱한 촉감을 가지게 되므로 바람직하지 않다. 상기에서 아크릴아마이드는 22 내지 26 중량%로 포함되는 것이 더 바람직하다.
상기 (a) 단계에서, 아가로스가 1 중량% 미만으로 포함되는 경우, 낮은 모듈러스로 인하여 너무 무른 촉감을 가지게 되므로 바람직하지 않으며, 5 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 상대적으로 아크릴아마이드의 비율 감소에 따라 인장강도가 낮아지고 끊어지는 현상이 발생하며, 아가로스가 물에 잘 녹지 않는 문제가 발생하므로 바람직하지 않다. 상기에서 아가로스는 1 내지 4 중량%로 포함되는 것이 더 바람직하다.
상기 (a) 단계에서, 물이 68 중량% 미만으로 포함되는 경우, 모듈러스, 인장강도, 터프니스 등의 기계적 물성 값이 높아져서 촉감이 피부와 상이해지고, 아가로스가 물에 잘 녹지 않는 문제가 발생하므로 바람직하지 않다. 또한, 78 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 하이드로젤이 충분히 경화되지 않거나, 모듈러스, 인장강도, 터프니스의 기계적 물성 모두가 실제 피부보다 현저히 낮아져서 물성 및 촉감이 피부와 상이해지므로 바람직하지 않다.
상기에서 물은 70 내지 76 중량%로 포함되는 것이 더 바람직하다. 상기에서 물로는 탈이온수(예: 증류수)가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 (a) 단계 또는 (b) 단계에서 주제 100 중량부를 기준으로, 조색제를 0.5 내지 2 중량부로 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는 (a) 단계에서 조색제를 투입하는 것이 좋다.
상기 조색제로는 이 분야에서 공지된 성분이 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 안료 및 염료 등이 사용될 수 있다. 구체적으로, 1,2-dihydroxyanthraquinone lake, Quinacridone Titanium dioxide, 및 Synthetic iron oxide를 0.3~0.7 : 0.1~0.5 : 0.05~0.4의 중량비로 포함하는 것이 더욱 바람직할 수 있다.
본 발명에서 조색제를 사용한 피부 색상은 UV 노출 반응 결과 및 신체 특성 설문을 점수화하여 매칭되는 색상으로 제공될 수 있다. 조색은 예를 들어 다음 단계로 이루어질 수 있다.
① 색상 배합에 맞춰 착색제(colorant)를 정량으로 투입하고 교반 진행
② 상기 교반된 원액의 한 방울을(0.02~0.03 g) 흰색 용지에 떨어트려 건조(60℃, 5분)
③ 건조된 용지를 스캔하여 이미지 파일로 추출
④ 색상 측정 프로그램(Color cop)을 이용하여 중앙부 색상 측정
⑤ 기 입력된 기준과 비교
(i) 허용 관리범위 이내 일 경우, 해당 Lot의 색상 결과를 사진파일로 저장 및 문서화하여 기록한 후 후속업무 진행
(ii) 허용 범위를 벗어날 경우, 다시 ①번부터 공정을 반복하여 조색을 진행함
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 (a) 단계에서 물, 아크릴아마이드, 및 아가로스(Agarose) 혼합물은 투명한 상태가 되게 제조되는 것이 바람직하다. 상기 투명한 상태는 상기 혼합물을 30 내지 80℃로 가온하여 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 (c) 단계의 열경화는 45 내지 75℃에서 수행될 수 있다.
상기 (c) 단계에서 제조된 인조 피부는 진피일 수 있다.
본 발명은 상기 (c) 단계에 의해 제조된 인조 피부의 표면에 표피를 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 표피 형성 단계는 다음 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 피부의 제조 방법을 제공한다:
(1) 주제 총 중량을 기준으로 40 내지 60 중량%의 물, 38 내지 58 중량%의 아크릴아마이드(Acrylamide), 및 1 내지 4 중량%의 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트를 혼합하는 것을 포함하는 주제 제조 단계;
(2) 경화제 총 중량을 기준으로 98 내지 99.6 중량%의 물, 0.3 내지 1.5 중량%의 암모늄퍼설페이트(Ammonium persulfate), 및 0.05 내지 0.5 중량%의 N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드(N,N'-methylene bisacrylamide)를 혼합하는 것을 포함하는 경화제 제조 단계; 및
(3) 상기 주제와 경화제를 8~12 : 1의 중량비로 혼합한 후, 상기 (c) 단계에 의해 제조된 인조 피부의 표면에 스프레이 하고, 열경화하는 단계.
상기 (1) 단계에서, 아크릴아마이드가 38 중량% 미만으로 포함되는 경우, 낮은 고형분으로 인하여 도막 구현이 어려워지며, 실제 피부보다 낮은 모듈러스로 인하여 너무 무른 촉감을 갖게 되므로 바람직하지 않으며, 58 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 모듈러스가 너무 커져 실제 피부와 달리 너무 딱딱한 촉감을 가지며, 실제 피부와 물성이 상이해지므로 바람직하지 않다. 상기에서 아크릴아마이드는 43 내지 53 중량%로 포함되는 것이 더 바람직하며, 46 내지 50 중량%로 포함되는 것이 더 더욱 바람직하다.
상기 (1) 단계에서, 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트가 1 중량% 미만으로 포함되는 경우, 증점효과가 미미하고 낮은 점도로 인하여 스프레이로 도막을 구현하기 어려우므로 바람직하지 않으며, 4 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 높은 요변성(Thixtoprophy)으로 인하여 스프레이가 불가능하며 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트가 물에 잘 녹지 않는 문제가 발생하므로 바람직하지 않다. 상기에서 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트는 1 내지 3 중량%로 포함되는 것이 더 바람직하다.
상기 (1) 단계에서, 물이 40 중량% 미만으로 포함되는 경우, 모듈러스, 인장강도, 터프니스 등의 기계적 물성 값이 높아져서 촉감이 실제 피부와 상이해지므로 바람직하지 않으며, 60 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 하이드로젤이 충분히 경화되지 않거나 모듈러스, 인장강도, 터프니스의 기계적 물성이 모두 현저히 낮아 실제 피부와 물성이 상이하게 되는 문제가 발생하므로 바람직하지 않다.
상기에서 물은 45 내지 55 중량%로 포함되는 것이 더 바람직하다. 상기에서 물로는 탈이온수(예: 증류수)가 사용될 수 있다.
상기 (1) 단계 또는 (2) 단계에서 주제 100 중량부를 기준으로, 조색제를 0.05 내지 4 중량부, 바람직하게는 1 내지 4로 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는 (1) 단계에서 조색제를 투입하는 것이 좋다.
상기 조색제로는 이 분야에서 공지된 성분이 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 안료 및 염료 등이 사용될 수 있다. 구체적으로, 1,2-dihydroxyanthraquinone lake, Quinacridone Titanium dioxide, 및 Synthetic iron oxide를 0.5~1.5 : 0.2~0.7 : 0.2~0.7의 중량비로 포함하는 것이 더욱 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 (1) 단계에서 물과 아크릴아마이드를 먼저 혼합하여 투명한 용액을 제조한 후, 상기 용액에 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트를 혼합하여 투명한 주제를 제조할 수 있다.
상기 투명한 용액의 제조는 상기 물과 아크릴아마이드 혼합물을 30 내지 80℃로 가온하는 방법에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 (3) 단계의 열경화는 45 내지 75℃에서 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 (3) 단계에서 주제와 경화제의 혼합물의 점도는 100 내지 300 cPs(Brookfield @ 25℃)인 것이 바람직할 수 있다.
본 발명은 상기 (c) 단계에 의해 제조된 인조 피부의 표면에 표피를 형성하는 단계를 더 포함하며,
상기 표피 형성 단계는 다음 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 피부의 제조 방법을 제공한다:
(1) 제1액 총 중량을 기준으로 95.5 내지 98.5 중량%의 물, 0.05 내지 0.5 중량%의 암모늄퍼설페이트(Ammonium persulfate), 및 1 내지 4 중량%의 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트를 혼합하는 것을 포함하는 제1액의 제조 단계;
(2) 제2액 총 중량을 기준으로 70 내지 85 중량%의 물, 13 내지 25 중량%의 아크릴아마이드(Acrylamide), 0.5 내지 3 중량%의 아가로스(Agarose), 0.05 내지 0.3 중량%의 N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드(N,N'-methylene bisacrylamide), 및 0.5 내지 3 중량%의 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트를 혼합하는 것을 포함하는 제2액의 제조 단계;
(3) 상기 미리 제조된 인조 피부를 상기 제1액에 담갔다 꺼내고, 상기 꺼낸 인조 피부를 상기 제2액에 담갔다 꺼내는 단계; 및
(4) 상기 제2액에서 꺼낸 인조 피부를 열경화시키는 단계.
상기 (1) 단계에서, 암모늄퍼설페이트가 0.05 중량% 미만으로 포함되는 경우, 하이드로젤 경화시간이 길어지고 반응이 충분히 일어나지 않아 경화도가 낮아지므로 바람직하지 않으며, 0.5 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 경화에 사용되지 않은 성분이 잔존하게 되어 표면 끈적임을 유발할 수 있으므로 바람직하지 않다. 상기에서 암모늄퍼설페이트는 0.07 내지 0.2 중량%로 포함되는 것이 더 바람직하다.
상기 (1) 단계에서, 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트가 1 중량% 미만으로 포함되는 경우, 증점효과가 미미하고 낮은 점도로 인해 용액이 흘러 내림에 따라 피막 구현이 어려우므로 바람직하지 않으며, 4 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 높은 요변성(Thixtoprophy)으로 인하여 기 제조된 인조피부를 용액에 담그는 행위가 불가능하며 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트가 물에 잘 녹지 않는 문제가 발생하므로 바람직하지 않다. 상기에서 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트는 1 내지 3 중량%로 포함되는 것이 더 바람직하다.
상기 (2) 단계에서, 상기 아크릴아마이드가 13 중량% 미만으로 포함되는 경우, 낮은 고형분으로 인하여 피막 구현이 어려우므로 바람직하지 않으며, 25 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 목표 기계적 물성치 범위에서 벗어나게 되므로 바람직하지 않다. 상기에서 아크릴아마이드는 16 내지 22 중량%로 포함되는 것이 더 바람직하다.
상기 (2) 단계에서, 아가로스가 0.5 중량% 미만으로 포함되는 경우, 낮은 모듈러스로 인하여 너무 무른 촉감을 가지게 되므로 바람직하지 않으며, 3 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 상대적으로 아크릴아마이드의 비율 감소에 따른 인장강도가 낮아지고 끊어지는 현상이 발생하며, 아가로스가 물에 잘 녹지 않는 문제가 발생하므로 바람직하지 않다. 상기에서 아가로스는 1.3 내지 2.3 중량%로 포함되는 것이 더 바람직하다.
상기 (2) 단계에서, N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드 가 0.05 중량% 미만으로 포함되는 경우, 가교가 충분히 이루어지지 않으므로 바람직하지 않으며, 0.3 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 화학적 가교도가 증가하므로 하이드로젤의 터프니스가 감소하므로 바람직하지 않다. 상기에서 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트는 0.05 내지 0.15 중량%로 포함되는 것이 더 바람직하다.
가교가 충분히 이루어지지 않는 문제가 발생하므로 바람직하지 않으며, 0.05 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 화학적 가교도가 증가하므로, 하이드로젤의 터프니스가 감소하는 문제가 발생하므로 바람직하지 않다.
상기 (2) 단계에서, 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트가 0.5 중량% 미만으로 포함되는 경우, 증점효과가 미미하고 낮은 점도로 인해 용액이 흘러 내림에 따라 피막 구현이 어려우므로 바람직하지 않으며, 3 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 높은 요변성(Thixtoprophy)으로 인하여 기 제조된 인조피부를 용액에 담그는 행위가 불가능하며 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트가 물에 잘 녹지 않는 문제가 발생하므로 바람직하지 않다. 상기에서 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트는 0.5 내지 1.5 중량%로 포함되는 것이 더 바람직하다.
상기 (2) 단계에서, 물이 70 중량% 미만으로 포함되는 경우, 모듈러스, 인장강도, 터프니스 등의 기계적 물성 값이 피부와 상이해지고, 아가로스가 물에 잘 녹지 않는 문제가 발생하므로 바람직하지 않다. 85 중량%를 초과하는 경우, 하이드로젤이 충분히 경화되지 않거나 모듈러스, 인장강도, 터프니스의 기계적 물성 모두가 실제 피부보다 현저히 낮아지므로 바람직하지 않다.
상기에서 물은 75 내지 80 중량%로 포함되는 것이 더 바람직하다. 상기에서 물로는 탈이온수(예: 증류수)가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 제2액의 제조 단계에서 혼합물에 조색제를 0.4 내지 3 중량%로 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 조색제로는 이 분야에서 공지된 성분이 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 안료 및 염료 등이 사용될 수 있다. 구체적으로, 1,2-dihydroxyanthraquinone lake, Quinacridone Titanium dioxide, 및 Synthetic iron oxide를 0.3~0.7 : 0.1~0.5 : 0.1~0.3의 중량비로 포함하는 것이 더욱 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 (2) 단계에서 물, 아크릴아마이드, 아가로스, 및 N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드를 먼저 혼합하여 투명한 용액을 제조한 후, 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트를 용해시키는 것이 바람직할 수 있다.
상기 투명한 용액의 제조는 상기 물, 아크릴아마이드, 아가로스, 및 N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드 혼합물을 30 내지 80℃로 가온하는 방법에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 (4) 단계의 열경화는 45 내지 75℃에서 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 표피의 두께는 60㎛ 내지 150㎛일 수 있다.
본 발명의 인조 피부의 제조방법은 표면에 주름이 형성된 인조 피부를 제조하기 위하여, 내부 표면에 주름 패턴이 형성된 몰드를 사용할 수 있다. 이 때 상기 주름 패턴은 3D 프린터로 형성할 수 있다. 상기 주름의 형성에 의해서 더 실제감 있는 인조 피부를 제조할 수 있다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 1: 진피 제조
1) 주제의 제조
(1) 배합 탱크에 주제 총 중량을 기준으로 73.5 중량%의 증류수를 투입하여 교반기로 서서히 회전 시키면서(~300 rpm), 24 중량%의 아크릴아마이드(Acrylamide)와 2.5 중량%의 아가로스(Agarose)를 투입하여 분산시켰다.
(2) 이때, 열 전도판의 온도는 60℃로 설정하고 용액이 투명해질 때까지 중속으로 교반(400~500 rpm)하였다.
(3) 상기에서 제조된 투명해진 용액 100 중량부를 기준으로, 조색제로서 0.5 중량부의 1,2-dihydroxyanthraquinone lake, 0.3 중량부의 Quinacridone Titanium dioxide, 및 0.2 중량부의 Synthetic iron oxide를 투입하였다
(4) 이후, 5~10 분간 고속으로 교반(700~800rpm)하면서, 색상 조정이 필요한 경우 상기 배합에 포함된 조색제를 사용하여 조색하였다.
(5) 상기 제조가 완료된 주제는 밀봉하여 40~50℃의 온도에서 보관하였다.
2) 경화제의 제조
(1) 배합 탱크에 경화제 총 중량을 기준으로 99.3 중량%의 증류수를 투입하여 교반기로 서서히 회전 시키면서(~300 rpm) 0.6 중량%의 암모늄퍼설페이트(Ammonium persulfate)와 0.1 중량%의 N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드(N,N'-methylene bisacrylamide) 투입하였다.
(2) 상기 투입 후 5~10 분간 중속 교반(400~500 rpm)하였다.
(3) 상기 제조가 완료된 투명한 경화제는 밀봉하여 20~30℃에서 보관하였다.
3) 진피 제조
(1) 상기에서 제조된 주제 및 경화제를 10:1의 중량비로 혼합하고, 미리 제작된 몰드에 부었다.
(2) 상온에서 10 분간 방치 후, 오븐을 이용하여 60℃에서 30분간 열경화를 진행하였다.
(3) 경화가 완료된 하이드로 겔을 몰드에서 분리 후, 밀봉하여 약 4℃에서 냉장보관하였다.
상기에서 제조된 진피는 폴리아크릴아마이드 20 중량%, 아가로스 2.0 중량%, 조색제 1.0 중량%, 및 물 77 중량%를 포함하는 것으로 확인되었다.
또한, 상기 진피는 터프니스(Toughness)가 0.7 MJ/m3이고, 인장강도(Tensile strength)기 160 kPa이고, 탄성계수(Young's modulus)가 140 kPa인 물성을 갖는 것으로 확인되어, 실제 피부와 유사한 물성을 갖는 것으로 확인되었다.
상기에서 물성 값은 아래와 같은 방법으로 측정되었다.
(1) 터프니스(Toughness) 측정
인장시험기 장치(Mark 사 제조)를 사용하여 상기 샘플을 200mm/min의 속도로 샘플이 절단될 때까지 신장시키면서, stress-strain 관계를 그래프로 그린 후 stress-strain 그래프의 면적을 계산하는 방법으로 터프니스를 측정하였다.
(2) 인장강도(Tensile strength) 측정
인장시험기 장치(Mark 사 제조)를 사용하여 상기 샘플을 200mm/min의 속도로 샘플이 절단될 때까지 신장시키면서, stress-strain 관계를 그래프로 그린 후 stress-strain 그래프에서 최대 stress 값을 추출하는 방법으로 인장강도를 측정하였다.
(3) 탄성계수(Young's modulus) 측정
인장시험기 장치(Mark 사 제조)를 사용하여 상기 샘플을 200mm/min의 속도로 샘플이 절단될 때까지 신장시키면서, stress-strain 관계를 그래프로 그린 후 stress-strain 그래프 내 탄성 영역에서 그래프의 기울기를 계산하는 방법으로 영률을 측정하였다.
실시예 2: 표피 제조
1. 스프레이 타입 표피 제조
1) 주제의 제조
(1) 배합 탱크에 주제 총 중량을 기준으로 50 중량%의 증류수를 투입하여 교반기로 서서히 회전 시키면서(~300 rpm), 48 중량%의 아크릴아마이드(Acrylamide)를 투입하여 분산시켰다.
(2) 이때, 플레이트의 온도는 60℃로 설정하고 용액이 투명해질 때까지 중속(400~500 rpm)으로 교반하였다.
(3) 이후 중속(400~500 rpm)으로 교반하면서 2 중량%의 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트(라포나이트(Laponite RD))를 투입하였다.
(4) 상기 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트의 용해 정도를 육안으로 확인한 후, 투명한 용액을 중속(400~500 rpm)으로 교반하면서, 투명한 용액 100 중량부를 기준으로, 조색제로서 1 중량부의 1,2-dihydroxyanthraquinone lake, 0.5 중량부의 Quinacridone Titanium dioxide, 및 0.5 중량부의 Titanium dioxide를 투입하였다
(5) 이후, 5 분간 고속으로 교반(700~800rpm)하면서, 색상 조정이 필요한 경우 상기 배합에 포함된 조색제를 사용하여 조색하였다.
(6) 상기 제조가 완료된 주제를 밀봉하여 40~50℃의 온도에서 보관하였다.
2) 경화제의 제조
(1) 배합 탱크에 경화제 총 중량을 기준으로 99.3 중량%의 증류수를 투입하여 교반기로 서서히 회전 시키면서(~300 rpm) 0.6 중량%의 암모늄퍼설페이트(Ammonium persulfate)와 0.1 중량%의 N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드(N,N'-methylene bisacrylamide) 투입하였다.
(2) 상기 투입 후 5~10 분간 중속(400~500 rpm)으로 교반하였다.
(3) 완전히 용해된 투명한 경화제를 밀봉하여 20~30℃에서 보관하였다.
3) 스프레이 타입 표피 제조
(1) 상기에서 제조된 주제 및 경화제를 10:1의 중량비로 혼합하였다.
(2) 충분히 교반된 용액의 점도(100~300 cPs, Brookfield @ 25℃)를 확인하였다. 이 때, 점도 조정 필요 시 증류수 또는 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트를 사용하여 점도를 조절하였다.
(3) 미리 제조된 진피 표면에 스프레이건(Iwata BCS, 2~3 bar)을 이용하여 박막(90~110㎛)으로 도장하였다.
(4) 도장 후 상온에서 10 분간 경화하고 오븐을 이용하여 60℃에서 15분간 열경화를 진행하였다.
(5) 경화가 완료된 하이드로 겔을 밀봉하여 약 4℃에서 냉장보관하였다.
상기에서 제조된 표피는 폴리아크릴아마이드 24 중량%, 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트 1.0 중량%, 물 74 중량%, 및 조색제 1.0 중량%를 포함하는 것으로 확인되었다.
2. 딥코팅 타입 표피 제조
1) 제1액의 제조
(1) 배합 탱크에 제1액 총 중량을 기준으로 97.9 중량%의 증류수를 투입하여 교반기로 서서히 회전 시키면서(~300 rpm) 0.1 중량%의 암모늄퍼설페이트(Ammonium persulfate)를 투입하여 분산시켰다.
(2) 용액이 투명해질 때까지 중속(400~500 rpm)으로 교반 하였다.
(3) 이후 (400~500 rpm)으로 교반하며 2 중량%의 라포나이트(Laponite RD)를 투입하였다.
(4) 투입 후 5-10 분간 고속 교반(700~800 rpm)을 진행하고 라포나이트가 용해된 것을 확인하여 제1액을 제조하였다.
(5) 상기 제조가 완료된 제1액을 밀봉하여 20~30℃의 온도에서 보관하였다.
2) 제2액의 제조
(1) 배합 탱크에 제2액 총 중량을 기준으로 77.6 중량%의 증류수를 투입하여 교반기로 서서히 회전 시키면서(~300 rpm) 19.1 중량%의 아크릴아마이드(Acrylamide), 1.2 중량%의 아가로스(Agarose), 및 0.1 중량%의 N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드(N,N'-methylene bisacrylamide)를 투입하여 분산시켰다.
(2) 이때, 열 전도판의 온도는 60℃로 설정하고 용액이 투명해질 때까지 중속(400~500 rpm)으로 교반하였다.
(3) 다음으로 중속(400~500 rpm)으로 교반하며 1 중량%의 라포나이트(Laponite RD)를 투입하였다.
(4) 투입 후 5~10 분간 고속 교반(700~800 rpm)을 진행하고, 라포나이트가 용해된 것을 육안으로 확인하였다.
(5) 상기에서 제조된 투명한 용액을 중속(400~500 rpm)으로 교반하며, 조색제로서 0.5 중량%의 1, 2-dihydroxyanthraquinone lake, 0.3 중량%의 Quinacridone Titanium dioxide, 0.2 중량%의 Titanium dioxide를 투입하였다.
(6) 이후 5~10 분간 고속 교반을 진행하고 색상 조정 필요 시 배합에 포함된 조색제를 사용하여 조색하였다.
(7) 상기 제조가 완료된 제2액을 밀봉하여 40~50℃에서 보관하였다.
3) 딥코팅 타입 표피 제조
(1) 미리 제조된 진피의 한쪽을 리니어 레일에 연결하고, 제1액에 담갔다.
(2) 상기 리니어 레일을 가동하여 진피를 일정 속도(약 10 cm/s)로 제1액에서 꺼냈다.
(3) 상기 제1액에서 빼낸 진피를 위의 (1) 및 (2)와 동일한 방법으로 제2액에 담갔다 빼냈다.
(4) 상기 제2액에서 빼낸 진피를 상온에서 5~10분 동안 보관한 후, 오븐을 이용하여 60℃에서 15 분간 열경화시켰다.
(5) 현미경을 이용하여 경화가 완료된 하이드로 겔 표피층의 단면 두께가 90~110㎛ 범위인지 확인하였다.
(6) 상기에서 제조된 표피를 밀봉하여 약 4℃에서 냉장보관하였다.
상기에서 제조된 표피는 폴리아크릴아마이드 19 중량%, 아가로스 1.0 중량%, 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트 1.0 중량%, 물 78 중량%, 및 조색제 1.0 중량%를 포함하는 것으로 확인되었다.
Claims (18)
- 폴리아크릴아마이드 14 내지 25 중량%, 아가로스 1.6 내지 2.4 중량%, 조색제 0.9 내지 1.2 중량%, 및 물 72 내지 83 중량%를 포함하며,
타투 연습용, 미용 연습용, 또는 의학 피부모델용으로 사용되는 것을 특징으로 하는 인조 피부. - 제1항에 있어서,
상기 인조 피부는 진피인 것을 특징으로 하는 인조 피부. - 제2항에 있어서,
상기 진피의 표면에 적층된 표피를 더 포함하며,
상기 표피는 폴리아크릴아마이드 18 내지 25 중량%, 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트 0.5 내지 2 중량%, 물 73 내지 80 중량%, 및 조색제 0.6 내지 1.2 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 피부. - 제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 조색제는 1,2-dihydroxyanthraquinone lake, Quinacridone Titanium dioxide, 및 Synthetic iron oxide를 0.3~1.5 : 0.1~0.7 : 0.05~0.7의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 피부. - 제1항에 있어서,
상기 인조 피부는 셀룰로오스 파이버(Cellulose fiber) 계열의 첨가제를 0.1 내지 5 중량%로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 피부. - 제1항에 있어서,
상기 인조 피부는 실리케이트 계열의 첨가제를 0.1 내지 5 중량%로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 피부. - (a) 주제 총 중량을 기준으로 68 내지 78 중량%의 물, 20 내지 30 중량%의 아크릴아마이드, 및 1 내지 5 중량%의 아가로스(Agarose)를 혼합하는 것을 포함하는 주제 제조 단계; 및
(b) 경화제 총 중량을 기준으로 98 내지 99.6 중량%의 물, 0.3 내지 1.5 중량%의 암모늄퍼설페이트(Ammonium persulfate), 및 0.05 내지 0.5 중량%의 N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드(N,N'-methylene bisacrylamide)를 혼합하는 것을 포함하는 경화제 제조 단계; 및
(c) 상기 주제와 경화제를 8~12 : 1의 중량비로 혼합한 후, 몰드에 도포하고, 열경화시키는 단계;를 포함하는 인조 피부 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 (a) 단계 또는 (b) 단계에서 주제 100 중량부를 기준으로, 조색제를 0.5 내지 2 중량부로 혼합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 피부 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 물, 아크릴아마이드, 및 아가로스(Agarose) 혼합물은 투명한 상태가 되게 제조되며,
상기 투명한 상태는 상기 혼합물을 30 내지 80℃로 가온하여 형성하는 것을 특징으로 하는 인조 피부 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 몰드는 내부 표면에 주름 패턴이 형성된 몰드인 것을 특징으로 하는 인조 피부 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 인조 피부는 진피인 것을 특징으로 하는 인조 피부 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 (c) 단계에 의해 제조된 인조 피부의 표면에 표피를 형성하는 단계를 더 포함하며,
상기 표피 형성 단계는 다음 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 피부의 제조 방법:
(1) 주제 총 중량을 기준으로 40 내지 60 중량%의 물, 38 내지 58 중량%의 아크릴아마이드(Acrylamide), 및 1 내지 4 중량%의 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트를 혼합하는 것을 포함하는 주제 제조 단계;
(2) 경화제 총 중량을 기준으로 98 내지 99.6 중량%의 물, 0.3 내지 1.5 중량%의 암모늄퍼설페이트(Ammonium persulfate), 및 0.05 내지 0.5 중량%의 N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드(N,N'-methylene bisacrylamide)를 혼합하는 것을 포함하는 경화제 제조 단계; 및
(3) 상기 주제와 경화제를 8~12 : 1의 중량비로 혼합한 후, 상기 (c) 단계에 의해 제조된 인조 피부의 표면에 스프레이 하고, 열경화하는 단계. - 제12항에 있어서,
상기 (1) 단계 또는 (2) 단계에서 주제 100 중량부를 기준으로, 조색제를 0.05 내지 4 중량부로 혼합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 피부 제조방법. - 제12항에 있어서,
상기 (1) 단계에서 물과 아크릴아마이드 먼저 혼합하고 30 내지 80℃로 가온하여 투명한 용액을 제조한 후, 상기 용액에 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트 를 혼합하여 투명한 주제를 제조하는 것을 특징으로 하는 인조 피부 제조방법. - 제12항에 있어서,
상기 (3) 단계에서 주제와 경화제의 혼합물의 점도는 100 내지 300 cPs인 것을 특징으로 하는 인조 피부 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 (c) 단계에 의해 제조된 인조 피부의 표면에 표피를 형성하는 단계를 더 포함하며,
상기 표피 형성 단계는 다음 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 피부의 제조 방법:
(1) 제1액 총 중량을 기준으로 95.5 내지 98.5 중량%의 물, 0.05 내지 0.5 중량%의 암모늄퍼설페이트(Ammonium persulfate), 1 내지 4 중량%의 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트를 혼합하는 것을 포함하는 제1액의 제조 단계;
(2) 제2액 총 중량을 기준으로 70 내지 85 중량%의 물, 13 내지 25 중량%의 아크릴아마이드(Acrylamide), 0.5 내지 3 중량%의 아가로스(Agarose), 0.05 내지 0.3 중량%의 N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드(N,N'-methylene bisacrylamide), 및 0.5 내지 3 중량%의 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트를 혼합하는 것을 포함하는 제2액의 제조 단계;
(3) 상기 미리 제조된 인조 피부를 상기 제1액에 담갔다 꺼내고, 상기 꺼낸 인조 피부를 상기 제2액에 담갔다 꺼내는 단계; 및
(4) 상기 제2액에서 꺼낸 인조 피부를 열경화시키는 단계. - 제16항에 있어서,
상기 제2액의 제조 단계에서 혼합물에 조색제를 0.4 내지 3 중량%로 혼합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 피부 제조방법. - 제16항에 있어서,
상기 (2) 단계에서 물, 아크릴아마이드, 아가로스, 및 N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드를 먼저 혼합하고 30 내지 80℃로 가온하여 투명한 용액을 제조한 후, 리튬 나트륨 마그네슘 실리케이트를 용해시키는 것을 특징으로 하는 인조 피부 제조방법.
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| KR102098691B1 (ko) * | 2018-03-26 | 2020-04-08 | 숭실대학교 산학협력단 | 기계적 강도가 제어된 인공피부용 하이드로겔 및 이의 제조방법 |
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| KR20210128971A (ko) * | 2020-11-30 | 2021-10-27 | 삼성전자주식회사 | 열에 의하여 치유 및 재성형이 가능한 전도성 하이드로겔 복합재료 |
| KR102442292B1 (ko) * | 2021-10-12 | 2022-09-13 | 한국과학기술원 | 코팅층을 포함하는 하이드로겔 및 이의 제조방법 |
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2022
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Patent Citations (5)
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