KR20010085094A

KR20010085094A - 자연 경화형 경량 인조 점토의 제조방법

Info

Publication number: KR20010085094A
Application number: KR1020010047289A
Authority: KR
Inventors: 김지숙
Original assignee: 김지숙
Priority date: 2001-08-06
Filing date: 2001-08-06
Publication date: 2001-09-07
Also published as: KR100435856B1

Abstract

본 발명은 인조점토의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 (a) 아세트산에테닐에스테르 83∼96 중량부, 물 2∼7 중량부, 아세테이트나트륨 무수물 1∼5 중량부 및 메틸알코올 0.5∼2 중량부를 포함하여 이루어지는 조성물을 혼합한 후, 상온에서 약 20분 동안 교반시키는 단계; (b) 상기 (a)에서 얻어진 모재 5∼14 중량부, 물 40∼60 중량부, 중공형태의 폴리아크릴로니트릴 분말 15∼30 중량부, 글리세린 10∼20 중량부, 붕산 0.1∼0.7 중량부 및 소포제 1∼2 중량부를 포함하여 이루어지는 조성물을 완전히 혼합시키는 단계; 및 (c) 상기 혼합된 조성물을 약 70∼90℃에서 약 40분 동안 가열하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 방법의 (b) 단계에서 얻어진 조성물 및 상기 방법에 의하여 제조되는 인조점토에 관한 것이다.

Description

자연 경화형 경량 인조 점토의 제조방법{A METHOD FOR PRODUCTION OF A LIGHT ARTIFICIAL CLAY HARDENING AT ROOM TEMPERATURE}

본 발명은 자연 경화형 경량 인조 점토의 제조방법에 관한 것으로, 인조 점토의 제조 과정에서 중공형태의 폴리아크릴로니트릴 분말을 원료 조성물의 일부로 사용하여, 간단한 공정으로 인체에 무해하며, 가볍고, 탄성이 있으며, 실온에서 경화가 가능한 인조 점토를 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 상기 방법에 의하여 제조된 인조 점토 및 상기 폴리아크릴로니트릴 분말을 포함하는 조성물에 관한 것이다.

종래에도 인조 점토의 제조 방법에 관한 여러 가지 방법이 알려져 있었다. 예컨대, 대한민국 특허 제10-1996-0011342호에는 "공작용 유토의 제조방법"이 기재되어 있다. 이는 분말 상태의 폴리염화비닐 17∼20%와 액상의 디에칠헥실부탈레이트 14∼25%, 액상의 디부틸부탈레이트 13∼25%, 입자가 큰 탄산칼슘 16∼20%, 입자가 작은 탄산칼슘 16∼20%, 및 겔(gel) 상태의 폴리디메칠실록산 탄산칼슘 3∼5%를 각각 교반기에 투입한 다음 교반하여 각 조성물이 혼합된 액상의 혼합 조성물을 얻고, 이 혼합조성물을 용기에 충전한 후 적외선으로 약 70∼90℃ 정도로 열처리하므로써 점도를 가지는 유토가 제조되도록 하는 것을 특징으로 하는, 공작용 유토의 제조방법에 관한 것이 개시되어 있다.

그러나, 상기한 방법에 의하면 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫 째, 상기한 방법에 의하여 제조된 인조점토를 사용하여 완성된 공예품은 약 100℃의 끓는 물로 처리하여야 경화된다는 문제점이 있었다.

두 번째로, 충전재로 사용된 탄산칼슘의 비중이 높아 인조점토의 무게가 너무 무거워 대형 공예품의 생산이 불가능하다는 문제점이 있었다.

세 번째로, 환경호르몬을 유발시키는 디부틸부탈레이트와 디에틸부탈레이트를 사용하고 있다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 비중이 낮은 중공형태의 폴리아크릴로니트릴 분말을 인조점토 원료의 일부로 사용하여, 간단한 공정으로 인체에 무해하며, 가볍고, 탄성이 있으며, 실온에서 경화가 가능한 인조 점토를 제조하는 방법, 그에 사용되는 조성물 및 그에 의하여 제조된 인조점토를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 인조점토의 제조방법은 다음 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다:

(a) 아세트산에테닐에스테르 83∼96 중량부, 물 2∼7 중량부, 아세테이트나트륨 무수물 1∼5 중량부 및 메틸알코올 0.5∼2 중량부를 포함하여 이루어지는 조성물을 혼합한 후, 상온에서 약 20분 동안 교반시키는 단계;

(b) 상기 (a) 단계에서 얻어진 모재 5∼14 중량부, 물 40∼60 중량부, 중공형태의 폴리아크릴로니트릴 분말 15∼30 중량부, 글리세린 10∼20 중량부, 붕산 0.1∼0.7 중량부 및 소포제 1∼2 중량부를 포함하여 이루어지는 조성물을 완전히 혼합시키는 단계; 및

(b) 상기에서 혼합된 조성물을 약 70∼90℃에서 약 40분 동안 가열하는 단계.

본 발명의 (a) 단계는 아세트산에테닐에스테르 83∼96 중량부, 물 2∼7 중량부, 아세테이트나트륨 무수물 1∼5 중량부 및 메틸알코올 0.5∼2 중량부를 포함하여 이루어지는 조성물을 혼합한 후, 상온에서 약 20분 동안 교반시키는 단계로서, 이에 의하여 아세트산에테닐에스테르의 비누화 반응이 일어나고, 각 조성물이 완전히 혼합된 혼합 조성물로된 모재를 얻게 된다. 이 모재는 본 발명의 인조점토의 제조방법에 있어서, 충전재로 사용되는 폴리아크릴로니트릴 분말과 결합하며, 최종적으로 얻고자 하는 인조점토의 기초 재료로서 사용되는 것이다. 이렇게 얻어진 본 발명의 모재를 사용하면, 최종적으로 제조되는 인조점토의 장력, 전단, 마모성이 종래의 특허 제10-1996-0011342호의 PVC를 사용하는 것에 비하여 우수하게 된다.

상기 아세트산에테닐에스테르는 그 함량이 많은 경우 모재의 분자량이 높아지게 되고, 분자량이 높아지면 점도, 내응고성, 인장강도, 내수성, 접착강도, 내용제성, 분산성이 증가된다. 또한, 그 함량이 적은 경우 모재의 분자량이 낮아지게 되고, 분자량이 낮아지면 용해성, 유연성, 친수성이 증가한다. 바람직하기로는 83∼96 중량부로 포함하는 것이다. 다른 성분의 함량을 그대로 유지하였을 때, 그 함량이 96중량부를 초과하는 경우에는, 모재의 용해성, 유연성 및 친수성이 나빠지고, 그 함량이 83 중량부 미만인 경우, 모재의 점도, 내응고성, 인장강도, 내수성, 접착강도, 내용제성 및 분산성이 나빠지게 되기 때문이다.

상기 물은 비누화 반응에 그 투입되는 양에 따라 비누화율에 영향을 미치며, 이 비누화율이 높을 경우에는 모재의 내수성, 인장강도, 내응고성, 내용제성이 증가하게 되고, 비누화율이 낮을 경우에는 용해성, 유연성, 분산성, 친수성이 증가한다. 바람직하기로는 2∼7 중량부로 포함하는 것이다. 다른 성분의 함량을 그대로 유지하였을 때, 그 함량이 7중량부를 초과하는 경우, 용해성, 유연성, 분산성 및 친수성이 나빠지고, 그 함량이 2 중량부 미만인 경우, 내수성, 인장강도, 내응고성 및 내용제성이 감소하게 되기 때문이다.

상기 아세테이트나트륨 무수물은 아세트산에테닐에스테르와 물의 비누화반응을 촉진하기 위하여 사용되는 것이며, 메틸알코올은 아세트산에테닐에스테르를 용해시키기 위한 용매로서 사용된 것이다.

이와 같이, (a) 단계에서 준비된 모재는 하기 (b) 단계에서 사용된다.

본 발명의 (b) 단계는, 상기 (a) 단계에서 얻어진 모재 5∼14 중량부, 물 40∼60 중량부, 중공형태의 폴리아크릴로니트릴 분말 15∼30 중량부, 글리세린 10∼20 중량부, 붕산 0.1∼0.7 중량부 및 소포제 1∼2 중량부를 포함하여 이루어지는 조성물을 완전히 혼합시키는 단계이다.

상기 모재는 본 발명의 인조점토의 제조방법에 있어서, 충전재로 사용되는폴리아크릴로니트릴 분말과 결합하며, 최종적으로 얻고자 하는 인조점토의 기초 재료로서 사용되는 것이다. 그 함량은 5∼14 중량부인 것이 바람직하다.

상기 물은 상기 모재를 용해시켜 충전재의 분산을 용이하게 하기 위한 것으로, 그 함량은 40∼60 중량부인 것이 바람직하다.

상기 중공형태의 폴리아크릴로니트릴 분말은 새로운 기능성 충전재로 폴리아크릴로니트릴의 표면을 탄산칼슘, 탈크, 티타늄 등의 불활성 무기분체로 코팅한 것이다. 그 입자는 중공미소구(中空微小球) 형태를 가지고 있으며, 입자의 크기는 20∼200㎛, 진비중이 0.13g/ml, 내열성은 170℃, 내압성은 200kg/cm²이상이다. 상기 중공형태의 폴리아크릴로니트릴 분말은 15∼30 중량부 포함하는 것이 바람직하다. 다른 성분의 함량을 그대로 유지하였을 때, 그 함량이 30 중량부를 초과하는 경우, 본 발명의 인조점토를 사용하여 만들어진 공예품이 건조되었을 때, 건조된 공예품의 표면에 금이 생기는 현상이 있을 수 있으며, 그 함량이 15중량부 미만인 경우, 상대적으로 물의 함량이 높아져 자연경화시간이 길어지고, 따라서 원가상승 요인이 된다.

상기 분말을 충전재로 사용하므로써, 인조점토의 제조원가를 낮출 수 있으며, 무게를 줄일 수 있으며, 쉽게 압출을 할 수 있고, 잘 부서지지 않으면서도 탄력성이 있는 인조점토의 제조가 가능하게 된다.

글리세린은 상기 중공형태의 폴리아크릴로니트릴 분말의 분산을 촉진시키기 위하여 사용되는 습윤제이며, 또한 가소제의 역할도 한다. 그 함량은 10∼20 중량부의 범위가 바람직하다. 다른 성분의 함량을 그대로 유지하였을 때, 그 함량이 20 중량부를 초과하게 되면, 본 발명의 방법에 의하여 제조된 인조점토가 너무 끈적거리게 되고, 그 함량이 10 중량부 미만인 경우, 본 발명의 방법에 의하여 제조된 인조점토가 부서지기 쉽게 된다.

붕산은 제조된 인조점토에 부드러운 촉감을 부여하고, 본 발명의 방법에 의하여 제조된 인조점토의 수소이온농도지수를 7.5이하로 조절하기 위하여 사용되는 것이다. 바람직한 함량은 0.1∼0.7 중량부이다. 다른 성분의 함량을 그대로 유지하였을 때, 그 함량이 0.7 중량부를 초과하게 되면, 제조된 인조점토의 촉감이 부드럽지 못하고, 그 함량이 0.1 중량부 미민인 경우, 완성된 제품의 촉감이 부드럽지 못하고 수소이온농도지수도 7.5이하로 유지할 수 없게 된다.

상기 소포제(antifoaming agent)는 유해한 기포를 제거하는 데 사용되는 약품이면, 어느 것이나 사용될 수 있다. 예를 들면, 옥틸알코올, 시크로헥산올 기타 고급알코올, 에틸렌글리콜 등과 같은 기름상의 물질, 소르비탄지방산에스테르를 주성분으로 하는 비이온 계면활성제, 기타 비이온 계면활성제 등의 수용성의 계면활성제 및 폴리실록산계 화합물이 사용될 수 있다. 특히 바람직하기로는, 폴리실록산계 화합물이다. 그 함량은 발생하는 기포를 제거할 수 있을 정도이면 된다.

또한, 상기 혼합 과정은 다음과 같이 나누어서 행할 수 있다. 상기 혼합은 교반을 통하여 이루어질 수 있으나, 특별히 한정되는 것은 아니고 기타 당업자에게 알려진 혼합방법이 사용될 수 있다.

(1) 상온의 물에 상기 (a) 단계에서 얻어진 모재를 서서히 투입하면서 모재가 완전히 용해될 때까지 교반하고, 교반과정에서 기포가 발생하는 경우 소포제를 첨가하므로써 제거하여, 모재 용액을 제조하는 단계;

(2) 상기 (1)에서 얻어진 모재 용액에 중공형태의 폴리아크릴로니트릴 분말, 글리세린, 붕산을 첨가하고 교반하는 단계.

본 발명의 (c) 단계는, 상기 (b) 단계에서 혼합된 조성물을 약 70∼90℃에서 약 40분 동안 가열하여, 인조점토를 제조하는 단계이다.

본 발명의 인조점토의 제조방법은, (b) 단계의 조성물에 알킬포스포닉산 유도체로부터 제조되는 온도에 의해 변색되는 안료를 첨가하여, 제조된 인조점토가 -15℃∼60℃ 범위의 온도에서 변색되도록 하는 온도에 따라 변색하는 인조점토를 제조하는 것을 특징으로 한다.

상기 알킬포스포닉산 유도체로부터 제조되는 온도에 의해 변색되는 안료에는, 특별히 한정되지는 않으나, 예컨대 터모크로믹 파우더(thermochromic powder, New Prismatic Enterprise사, 대만)가 될 수 있다.

본 발명의 인조점토의 제조방법은 또한, (b) 단계의 조성물에 폴리에폭시프로필카르바졸 유도체로부터 제조되는 자외선에 의해 변색되는 염료를 첨가하여, 제조된 인조점토가 자외선을 흡수하는 경우 발색하는 감광 인조점토를 제조하는 것을 특징으로 한다. 상기 폴리에폭시프로필카르바졸 유도체로부터 제조되는 자외선에 의해 변색되는 염료는, 특별히 한정되지는 않으나, 예컨대 포토크로믹 파우더(photochromic powder, New Prismatic Enterprise사, 대만)가 될 수 있다.

본 발명의 인조점토의 제조방법은 또한, (b) 단계의 상기 조성물에 천연의운모에 산화티타늄, 산화철을 코팅하여 얻어지는 황색, 적색, 청색, 녹색 또는 보라색과 같은 간섭색상, 은색, 금색 또는 구리색의 펄 안료를 첨가하여, 제조된 인조점토가 미려한 색상을 나타내는 펄 인조점토를 제조하는 것을 특징으로 한다. 천연의 운모에 산화티타늄, 산화철을 코팅하여 얻어지는 황색, 적색, 청색, 녹색 또는 보라색과 같은 간섭색상, 은색, 금색 또는 구리색의 펄 안료에는, 특별히 한정되지는 않으나, 이리온딘 펄 러스터 안료(Iriodin^RPearl lustre pigment) #100, #200, #300, #500 시리즈(Merck, 독일)가 될 수 있다.

본 발명의 인조점토의 제조방법은 또한, (b) 단계의 조성물에 스트론튬산화알루미늄(SrAl₂O₄)에 Eu, Dy를 코팅하여 제조되는 발광안료를 첨가하여, 제조된 인조점토가 빛이 차단된 상태에서도 빛을 발할 수 있는 발광 인조점토를 제조하는 것을 특징으로 한다. 상기 스트론튬산화알루미늄(SrAl₂O₄)에 Eu, Dy를 코팅하여 제조되는 발광안료는, 특별히 한정되지는 않으나, 글로우 인 더 다크 안료(Glow in the dark pigment)(New Prismatic Enterprise사, 대만)가 될 수 있다.

본 발명의 인조점토의 제조방법은 또한, (b) 단계의 조성물에 사과, 수선화, 후리지아, 쟈스민, 라일락, 백합, 장미, 해바라기, 바닐라, 쵸코렛 또는 커피향을 첨가하여, 제조된 인조점토가 향을 내는 향 인조점토를 제조하는 것을 특징으로 한다. 상기 향은 일반적으로 상업적으로 구입할 수 있는 것들이다.

본 발명의 인조점토의 제조방법은 또한, (b) 단계의 조성물에 형광안료를 첨가하여, 제조된 인조점토에 빛을 조사하는 경우 제조된 점토가 빛을 발하는 형광인조점토를 제조하는 것을 특징으로 한다. 상기 형광안료는, 특별히 한정되지는 않으나, 예컨대 네온레드(Neon Red), 호리존 블루(Horizon Blue), 아크 옐로우(Arc Yellow) 파이어 오렌지(Fire Orange) 또는 시그날 그린(Signal Green)(Day Glo Co., Ltd. 미국)이 될 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 본 발명의 방법에 의하여 제조되는 인조점토인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 (b) 단계에서 제조된 모재 5∼14 중량부, 물 40∼60 중량부, 중공형태의 폴리아크릴로니트릴 분말 15∼30 중량부, 글리세린 10∼20 중량부, 붕산 0.1∼0.7 중량부 및 소포제 1∼2 중량부를 포함하여 이루어지는 조성물인 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 실시예를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 이 실시예는 예시적인 목적일 뿐 본 발명이 이 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예

실시예1

본 실시예에서는 본 발명의 방법에 따라서 인조 점토를 제조하고, 이를 자연경화시켜 보았다.

(a) 단계

아세트산에테닐에스테르 90g, 물 5g, 아세테이트나트륨 무수물 3g 및 메틸알코올 1g을 포함하여 이루어지는 조성물을 혼합한 후, 상온에서 약 20분 동안 교반하였다.

(b) 단계

상기 (a)에서 얻어진 모재 10g을 상온의 물 50g에 서서히 투입하면서 용해시켰다. 이때, 에틸렌클리콜 약 1g을 첨가하여 기포를 제거하였다. 여기에, 중공형태의 폴리아크릴로니트릴 분말 20g, 글리세린 15g 및 붕산 0.4g를 첨가하고, 교반하였다.

(c) 단계

상기 혼합된 조성물을 약 70∼90℃에서 약 40분 동안 가열하여, 인조 점토를 얻었다.

위와 같이 얻어진 인조 점토를, 실온에서 24시간 동안 방치한 결과, 수분이 증발되어 경화되었으며, 이때의 경도는 쇼어(shore)로 30H를 나타내었으며 탄력성이 우수하여 바닥에 던질 경우 튀어 오르는 성질을 가지고 있었다.

따라서, 본 실시예에 의하여 제조된 인조 점토는 100℃로 가열하지 않아도 경화되는 것이다. 또한, 그 비중도 종래의 인조 점토보다 훨씬 낮아 가벼웠다.

본 발명에 따르면, 종래와 같이 환경호르몬을 유발시키는 원료를 사용하지 않으므로, 제조된 인조점토는 인체에 무해하다.

또한, 본 발명에 따르면, 인조점토의 경화 후의 무게가 가벼워 대형 공예용 제품의 생산이 가능하게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 인조점토의 촉감이 부드럽고 탄성이 있어 유아들도 손쉽게 사용할 수 있으며, 100℃의 끓는 물로 열처리를 하지 않고, 실온에서 경화시킬 수 있으므로 별도의 열처리 공정이 필요치 않게 된다.

Claims

다음 단계를 포함하여 이루어지는 인조점토의 제조방법:

(a) 아세트산에테닐에스테르 83∼96 중량부, 물 2∼7 중량부, 아세테이트나트륨 무수물 1∼5 중량부 및 메틸알코올 0.5∼2 중량부를 포함하여 이루어지는 조성물을 혼합한 후, 상온에서 약 20분 동안 교반시키는 단계;

(b) 상기 (a)에서 얻어진 모재 5∼14 중량부, 물 40∼60 중량부, 중공형태의 폴리아크릴로니트릴 분말 15∼30 중량부, 글리세린 10∼20 중량부, 붕산 0.1∼0.7 중량부 및 소포제 1∼2 중량부를 포함하여 이루어지는 조성물을 완전히 혼합시키는 단계

(c) 상기 혼합된 조성물을 약 70∼90℃에서 약 40분 동안 가열하는 단계.
제1항에 있어서, 상기 (b)의 혼합시키는 단계는 다음 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인조점토의 제조방법;

(a) 상온의 물에 모재를 서서히 투입하면서 모재가 완전히 용해될 때까지 교반하고, 교반과정에서 기포가 발생하는 경우 소포제를 첨가하므로써 제거하여, 모재 용액을 제조하는 단계;

(b) 상기 (a)에서 얻어진 모재 용액에 중공형태의 폴리아크릴로니트릴 분말, 글리세린, 붕산을 첨가하고 교반하는 단계.
제1항에 있어서, (b) 단계의 상기 조성물에 알킬포스포닉산 유도체로부터 제조되는 온도에 의해 변색되는 안료를 첨가하여, 제조된 인조점토가 -15℃∼60℃ 범위의 온도에서 변색되도록 하는 것을 특징으로 하는 인조점토의 제조방법.
제1항에 있어서, (b) 단계의 상기 조성물에 폴리에폭시프로필카르바졸 유도체로부터 제조되는 자외선에 의해 발색되는 염료를 첨가하여, 제조된 인조점토가 자외선을 흡수하는 경우 발색되도록 하는 것을 특징으로 하는 인조점토의 제조방법.
제1항에 있어서, (b) 단계의 상기 조성물에 천연의 운모에 산화티타늄, 산화철을 코팅하여 얻어지는 황색, 적색, 청색, 녹색 또는 보라색과 같은 간섭색상, 은색, 금색 또는 구리색의 펄 안료를 첨가하여, 제조된 인조점토가 미려한 색상을 나타내도록 하는 것을 특징으로 하는 인조점토의 제조방법.
제1항에 있어서, (b) 단계의 상기 조성물에 스트론튬산화알루미늄(SrAl₂O₄)에 Eu, Dy를 코팅하여 제조되는 발광안료를 첨가하여, 제조된 인조점토가 빛을 약 20 이상 동안 흡수하는 경우, 빛이 차단된 상태에서도 빛을 발할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 인조점토의 제조방법.
제1항에 있어서, (b) 단계의 상기 조성물에 사과, 수선화, 후리지아, 쟈스민, 라일락, 백합, 장미, 해바라기, 바닐라, 쵸코렛 또는 커피향을 첨가하여, 제조된 인조점토가 향을 내도록 하는 것을 특징으로 하는 인조점토의 제조방법.
제1항에 있어서, (b) 단계의 상기 조성물에 형광안료를 첨가하여, 제조된 인조점토에 빛을 조사하는 경우 제조된 점토가 빛을 발하도록 하는 것을 특징으로 하는 인조점토의 제조방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 인조점토.
제1항의 (a)단계에서 얻어진 모재 5∼14 중량부, 물 40∼60 중량부, 중공형태의 폴리아크릴로니트릴 분말 15∼30 중량부, 글리세린 10∼20 중량부, 붕산 0.1∼0.7 중량부 및 소포제 1∼2 중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인조점토 제조용 조성물.
제10항에 있어서, 상기 중공형태의 폴리아크릴로니트릴 분말의 크기는 20㎛ 내지 100㎛이고, 상기 소포제는 폴리실록산계 화합물인 것을 특징으로 하는 조성물.