KR102672757B1 - 생분해성 칫솔 조성물을 이용한 칫솔 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 칫솔모와 칫솔대를 포함한 칫솔을 생분해성으로 구비하면서 기계적 강도와 탄성을 발휘하면서 토양 매립시 미생물에 의해 분해될 수 있도록 하여 환경오염을 방지할 수 있도록 한 생분해성 칫솔 및 그 제조방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 칫솔모와 칫솔대를 포함하는 칫솔에 있어서, PLA(폴리락티드), PGA(폴리글리콜리드), PLGA(폴리락틱그리콜리드) 중에서 선택되는 1종 이상의 생분해 수지와, PCL(폴리카프로락톤), PBAT(폴리부틸렌아디페이트테레프탈레이트) 중에서 선택되는 1종 이상의 생분해 수지가 혼합된 생분해 수지로 이루어진 혼합물 60~98 중량%; 입경 80~200미크론의 목분, 키틴, 셀룰로스, 헤미셀룰로스, 팩틴, 리그닌 중에서 선택되는 1종 이상의 첨가제 1~30 중량%; 무수말레인산이 그라프트된 HDPE, PP, PCL, PLA 중에서 선택되는 파우더 1~10 중량%의 혼화제를 포함하는 생분해성 칫솔 조성물을 특징으로 한다.
즉, 본 발명은 칫솔모와 칫솔대를 포함하는 칫솔에 있어서, PLA(폴리락티드), PGA(폴리글리콜리드), PLGA(폴리락틱그리콜리드) 중에서 선택되는 1종 이상의 생분해 수지와, PCL(폴리카프로락톤), PBAT(폴리부틸렌아디페이트테레프탈레이트) 중에서 선택되는 1종 이상의 생분해 수지가 혼합된 생분해 수지로 이루어진 혼합물 60~98 중량%; 입경 80~200미크론의 목분, 키틴, 셀룰로스, 헤미셀룰로스, 팩틴, 리그닌 중에서 선택되는 1종 이상의 첨가제 1~30 중량%; 무수말레인산이 그라프트된 HDPE, PP, PCL, PLA 중에서 선택되는 파우더 1~10 중량%의 혼화제를 포함하는 생분해성 칫솔 조성물을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 칫솔모와 칫솔대를 포함한 칫솔을 생분해성으로 구비하면서 기계적 강도와 탄성을 발휘하면서 토양 매립시 미생물에 의해 분해될 수 있도록 하여 환경오염을 방지할 수 있도록 한 생분해성 칫솔 조성물을 이용한 칫솔 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 칫솔모와 칫솔대로 이루어진 칫솔은 일반 합성수지재(예를 들어, polyethylene, polypropylene, polyester, nylon 등)로 성형 되어 있어서 이들이 버려질 경우 환경을 오염시키며, 폐기가 곤란한 문제가 있었다.
즉, 칫솔의 구성하는 가장 중요한 요소인 칫솔모는 일반적으로 부드러운 모, 강한 모, 일반 모로 구분하고 있으며, 부드러운 모는 시린 잇몸과 출혈이 있는 사람이 쓰는 것이 좋고, 강한 모는 흡연을 하거나 플라그가 많이끼는 사람이 사용하는 것이 좋은 것으로 알려져 있다. 현재 사용되는 칫솔모의 재료는 대부분 나일론, PBT로 모의 굵기에 따라 강한 모,부드러운 모, 일반 모로 나뉘어지고 있으며, KS G3103 칫솔에 따르면 칫솔모의 경도는 부드러움 60N/㎠, 보통 60~75미만N/㎠, 따딱함 75N/㎠ 이상으로 규정하고 있으며, 가소제의 농도 0.1% 미만으로 규정하고 있다. 또한 임상치재 제9권 3호 1999.9 의 자료에 따른 강모의 강도 분류에 따르면 르면 약강도의 경우 강모 지름이 170~220㎛, 중강도 245~295㎛, 강강도 318~343㎛, 초강도 365㎛ 이상으로 되어 있다.
칫솔에 사용되는 칫솔모는 모노필라멘트로 1~2㎜의 노즐을 통하여 방사되는 필라멘트 다발을 연신 배향하여 50~400㎛의 굵기로 일정 길이로 절단하여 칫솔모 구멍에 삽입하여 칫솔의 형태를 갖추게 된다. 칫솔을 옆면에서 보았을 때 편평형, 오목형, 볼록형, 요철형, 교정형으로 분류할 수 있으며, 칫솔대 머리부의 형상에 따라 다양한 형태로 제작되고 있다.
칫솔대는 대부분 값이 저렴하고 강도가 우수한 PP(폴리프로필렌), PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 재질이 주류를 이루고 있으며, 칫솔대의 손잡이와 칫솔대 머리부분이 일직선인 직선형, 구부러진 앵글형, 칫솔모의 선단부가 칫솔대 손잡이와 평행을 이룬 오프V형, 오프V형과 앵글형이 복합을 이룬 형태 등이 있다. 또한 구강의 구조에 잘 맞도록 칫솔대 손잡이와 칫솔대 머리 부분의 연결부를 좁게한 형태가 일반화 되고 있으며, 칫솔대 머리부위 크기도 식모 구멍의 수가 10개 미만의 작은 머리형부터 칫솔모 구멍이 30개에 이르는 대형이 있다.
상기와 같은 구성의 칫솔은 합성수지로 매립시 완전히 분해되는데 100~200년 이상이 소요되고, 소각시 환경호르몬과 유독, 유해물질이 발생하므로 폐기시 환경처리비용이 소요되는 등 여러 문제점을 안고 있다.
이를 감안하여 비록 일회용품은 아니더라도 사용 수명이 비교적 짧고 무게가 작아 재활용 가치가 낮은 칫솔, 면도기와 같은 일용품도 생분해성 재질로 대체하려는 노력이 있어왔다.
그러나 생분해성 수지 재료는 충격강도가 낮으며, 자외선에 대한 낮은 안정성등으로 기존의 합성수지 재료를 대체한 생분해성 칫솔을 제조하기 어려웠으며, 특히 칫솔모로 주로 사용되는 나일론, PBT(폴리부틸렌테레프탈레이트)를 대체하기 어려웠다.
본 발명은 이를 해결하기 위한 것으로, 생분해수지와, 첨가제, 혼화제로 이루어진 조성물에 의해 칫솔의 기계적 강도와 탄성을 충분히 발휘하면서 토양 매립시에 미생물에 의해 분해되어 환경오염을 방지할 수 있는 생분해성 칫솔을 제공함에 있다.
본 발명은 칫솔모와 칫솔대를 포함하는 칫솔에 있어서, PLA(폴리락티드), PGA(폴리글리콜리드), PLGA(폴리락틱글리콜리드) 중에서 선택되는 1종 이상의 생분해 수지와, PCL(폴리카프로락톤), PBAT(폴리부틸렌아디페이트테레프탈레이트) 중에서 선택되는 1종 이상의 생분해 수지가 혼합된 생분해 수지로 이루어진 혼합물 60~98 중량%; 입경 80~200미크론의 목분, 키틴, 셀룰로스, 헤미셀룰로스, 팩틴, 리그닌 중에서 선택되는 1종 이상의 첨가제 1~30 중량%; 무수말레인산이 그라프트된 HDPE, PP, PCL, PLA 중에서 선택되는 파우더 1~10 중량%의 혼화제를 포함하는 생분해성 칫솔 조성물을 특징으로 한다.
상기 칫솔모는 생분해성 조성물로 만들되 압출기의 노즐 코어를 통해 생분해성 조성물을 용융 압출하여 중공형 모노필라멘트로 방사한 다음 상기 중공형 모노필라멘트를 냉각 및 연신하는 과정을 포함하여 칫솔모가 만들어지는 생분해성 칫솔 조성물을 이용한 칫솔 제조방법을 특징으로 한다.
상기 생분해성 조성물을 중공형으로 용융 압출시에 생분해성 조성물의 융점보다 30~100℃ 높은 비등점을 갖는 유체를 중공 노즐의 코어 부분으로 주입하는 생분해성 칫솔 조성물을 이용한 칫솔 제조방법을 특징으로 한다.
상기 칫솔대는 생분해성 조성물로 제조하되 생분해성 조성물을 사출한 다음 상기 사출되어 형성된 칫솔대를 유리전이온도 보다 40~80℃ 높은 온도에서 1시간 정도 열처리하는 과정을 포함하여 칫솔대가 만들어지는 생분해성 칫솔 조성물을 이용한 칫솔 제조방법을 특징으로 한다.
본 발명의 생분해성 칫솔은 생분해수지와, 첨가제, 혼화제로 이루어진 조성물에 의해 칫솔의 기계적 강도와 탄성을 충분히 발휘하면서 토양 매립시에 미생물에 의해 분해되어 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또, 본 발명의 칫솔모는 생분해성 조성물로 만들되 압출기의 노즐 코어를 통해 생분해성 조성물을 용융 압출하여 중공형 모노필라멘트로 방사한 다음 상기 중공형 모노필라멘트를 냉각 및 연신하는 과정으로 굴곡강도 및 반발탄성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 생분해성 칫솔 조성물을 이용한 칫솔모의 제조공정을 나타낸 흐름도.
본 발명의 기술사상을 구현하기 위한 발명의 실시내용을 실시예로 기재하기에 앞서, 본 발명의 명세서나 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 될 것이며, 본 발명의 보호범위는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 할 것이며, 본 명세서에 기재된 예시는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 할 것이다.
본 발명은 칫솔모와 칫솔대를 포함한 칫솔을 생분해성으로 구비하면서 생분해수지와, 첨가제, 혼화제로 이루어진 조성물에 의해 기계적 강도와 탄성을 발휘하면서 토양 매립시 미생물에 의해 분해될 수 있도록 하여 환경오염을 방지할 수 있는 생분해성 칫솔 조성물을 특징으로 한다.
본 발명의 조성물에 사용되는 생분해 수지는, 미생물에 의한 분해 효율이 우수한 PLA(폴리락티드), PGA(폴리글리콜리드), PLGA(폴리락틱글리콜리드) 중에서 선택되는 1종 이상의 생분해 수지와, 탄성이 우수한 PCL(폴리카프로락톤), PBAT(폴리부틸렌아디페이트테레프탈레이트) 중에서 선택되는 1종 이상의 생분해 수지가 혼합되어 있는 혼합물로 이루어져 있다.
첨가제는, 입경 80~200미크론의 목분, 키틴, 셀룰로스, 헤미셀룰로스, 팩틴, 리그닌 중에서 선택되는 1종 이상의 천연 생분해성 재료를 첨가하여 생분해성을 높일 수 있도록 한다.
이때, 첨가제인 천연 생분해성 재료를 혼합할 경우 저융점이며 흐름지수가 높은 수지로 먼저 전처리 함이 바람직하다.
특히, 친수성을 갖는 목분, 키틴, 셀룰로스의 경우에는 조성물의 혼합시에 이들 재료에 존재하는 수분 및 큰 비표면적으로 인하여 생분해성수지와의 상용성이 낮아지므로 저융점이며 흐름지수가 높은 수지를 이용하여 표면 처리를 먼저 수행하는 것이 기계적 강도향상 및 균질한 품질의 제품을 얻을 수 있다.
혼화제는, 무수말레인산이 그라프트된 HDPE, PP, PCL, PLA 중에서 선택되는 파우더를 혼합하여 조성물의 상용성을 높일 수 있도록 한다.
이러한 본 발명의 생분해성 칫솔 조성물은 PLA(폴리락티드), PGA(폴리글리콜리드), PLGA(폴리락틱글리콜리드) 중에서 선택되는 1종 이상의 생분해 수지와, PCL(폴리카프로락톤), PBAT(폴리부틸렌아디페이트테레프탈레이트) 중에서 선택되는 1종 이상의 생분해 수지가 혼합된 생분해 수지로 이루어진 혼합물 60~98 중량%, 입경 80~200미크론의 목분, 키틴, 셀룰로스, 헤미셀룰로스, 팩틴, 리그닌 중에서 선택되는 1종 이상의 첨가제 1~30 중량%, 무수말레인산이 그라프트된 HDPE, PP, PCL, PLA 중에서 선택되는 파우더 1~10 중량%의 혼화제로 조성하여 기계적 강도와 탄성을 충분히 발휘하면서 토양 매립시 미생물에 의해 분해될 수 있도록 함이 바람직하다.
그리고, 본 발명에서는 생분해성 조성물로 칫솔모를 만들면서, 모노필라멘트로 구성되는 칫솔모의 특성상 낮은 강도 및 탄성을 개선할 수 있도록 한 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 생분해성 칫솔 조성물을 이용한 칫솔모의 제조공정을 나타낸 흐름도로서, 생분해성 조성물을 준비하는 단계(S100), 상기 생분해성 조성물을 압출기의 노즐 코어를 통해 용융 압출하여 중공형 모노필라멘트를 방사하는 단계(S200), 상기 방사된 모노필라멘트를 냉각하는 단계(S300), 상기 냉각된 모노필라멘트를 연신하는 단계(S400)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 압출기를 통해 생분해성 조성물을 용융 압출하되 압출기에 중공형 또는 C형으로 구비된 방사용 노즐의 코어를 통해 생분해성 조성물을 용융 압출하여 중공형 모노필라멘트로 방사한 다음 상기 중공형 모노필라멘트를 냉각 및 연신하는 과정을 거친 후 일정길이로 절단하여 칫솔모를 만든다.
즉, 압출기를 통해 방사된 모노필라멘트는 중공부와 상기 중공부를 감싸는 외부 지지체로 이루어진 중공형 모노필라멘트를 구성하게 되며, 이러한 중공형 모노필라멘트를 냉각 및 연신과정을 신속히 진행하여 기계적 강도와 탄성력을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.
이는 중공형으로 방사된 모노필라멘트를 냉각수조 등을 통해 냉각시켜 신속하게 결정화가 이루어지도록 하고 이를 통상적인 연신과정을 신속하게 진행하게 되면 모노필라멘트의 외부 지지체 내부는 서로 맞닿은 상태가 되어 중공부를 폐쇄시킨 상태가 되면서 모노필라멘트의 외부 지지체는 형태 변형은 되지만 유연한 탄성회복력을 가진 중공형 모노필라멘트 구성과 같은 특성을 유지하게 되므로 칫솔모의 굴곡강도 및 반발탄성을 향상시킬 수 있게 된다.
특히, 중공형 또는 C형으로 구비된 방사용 노즐의 코어를 통해 방사된 중공형 모노필라멘트는 냉각과정에서 충분히 냉각되지 못하면 중공구조를 갖추지 못하고 중공부의 폐색이 발생되기 쉬우므로 생분해성 조성물의 융점보다 30~100℃ 높은 비등점을 갖는 유체를 압출기 노즐의 코어 부분으로 주입하는 것이 바람직하다. C형의 코어로 된 압출기 노즐의 경우에는 냉각수조와의 거리를 1~3㎝ 이하로 유지하여 바로 냉각될 수 있도록 하고, 중공형 코어로 된 압출기 노즐의 경우에는 압출노즐과 냉각 수조의 거리를 짧게하는 것이 필요하며, 냉각수조의 온도는 생분해성수지 조성물의 용융온도 보다 70~100℃ 낮게 유지하는 것이 바람직하다.
또, 본 발명은 생분해성 조성물로 칫솔대를 만들면서 기계적 강도를 향상할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
통상적인 사출기를 통해 생분해성 조성물을 이용한 사출방법으로 칫솔대를 만들되 상기 사출되어 형성된 칫솔대를 유리전이온도 보다 40~80℃ 높은 온도에서 1시간 정도 열처리하는 과정으로 칫솔대를 만들어 기계적 강도를 향상킬 수 있도록 한 것이다.
또, 칫솔대를 압출기를 통해 압출 성형 및 연신한 후 칫솔대 머리부분만을 유리전이온도 보다 30~50℃ 높은 온도에서 열처리하는 과정으로 칫솔대를 만들어 기계적 강도를 보다 향상시킬 수도 있다.
이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.
S100 : 생분해성 조성물을 준비하는 단계
S200 : 중공형 모노필라멘트를 방사하는 단계
S300 : 방사된 모노필라멘트를 냉각하는 단계
S400 : 냉각된 모노필라멘트를 연신하는 단계
S200 : 중공형 모노필라멘트를 방사하는 단계
S300 : 방사된 모노필라멘트를 냉각하는 단계
S400 : 냉각된 모노필라멘트를 연신하는 단계
Claims (4)
- PLA(폴리락티드), PGA(폴리글리콜리드), PLGA(폴리락틱글리콜리드) 중에서 선택되는 1종 이상의 생분해 수지와, PCL(폴리카프로락톤), PBAT(폴리부틸렌아디페이트테레프탈레이트) 중에서 선택되는 1종 이상의 생분해 수지가 혼합된 생분해 수지로 이루어진 혼합물 60~98 중량%; 입경 80~200미크론의 목분, 키틴, 셀룰로스, 헤미셀룰로스, 팩틴, 리그닌 중에서 선택되는 1종 이상의 첨가제 1~30 중량%; 무수말레인산이 그라프트된 HDPE, PP, PCL, PLA 중에서 선택되는 파우더 1~10 중량%의 혼화제를 포함하는 생분해성 조성물을 준비하는 단계,
상기 생분해성 조성물을 압출기에서 용융 압출하여 중공형 모노필라멘트로 방사하고 냉각 및 연신하여 칫솔모를 만들되 용융 압출시에 생분해성 조성물의 융점보다 30~100℃ 높은 비등점을 갖는 유체를 중공 노즐의 코어 부분으로 주입하는 것을 포함하는 칫솔모의 제조단계,
상기 생분해성 조성물을 사출하여 칫솔대를 만들되 사출되어 형성된 칫솔대를 유리전이온도 보다 40~80℃ 높은 온도에서 1시간 정도 열처리하는 것을 포함하는 칫솔대 제조단계로 된 생분해성 칫솔 조성물을 이용한 칫솔 제조방법.
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