KR20050035130A - 플라즈마 수중방전에 의한 초미립자 티타늄족 금속의초미분산수로 이루어진 모발수복액 및 그 제조방법과 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모발수복효과가 있는 티타늄족 금속 초미립자의 초미분산수 및 그 제조방법과 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 고전압/고전류방전용 전원, 티타늄족 금속전극 공급장치, 전극을 진동 또는 슬라이드시키는 장치, 티타늄족 금속전극과 대극을 구비한 고압방전발생장치, 물 수용탱크, 물 수용탱크로의 물 공급구와 티타늄족 초미립자의 용해수 배출구를 구비하여 되는 장치를 사용하여, 수중에서 티타늄족 금속 전극과 대극과의 사이에서 플라즈마 방전시키고, 티타늄족 금속의 이온 증기를 물과 접촉/용해시킴으로써 안정성이 높은 소형 제조장치에 의해 티타늄족 금속농도가 조절가능한 초미립자의 용해수를 효율적으로 제조한다.

Description

플라즈마 수중방전에 의한 초미립자 티타늄족 금속의 초미분산수로 이루어진 모발수복액 및 그 제조방법과 장치{Hair Repairing Liquid Comprising Water Dispersed with Ultrafine Particle Titanium Group Metal by Plasma Underwater Discharge and Method and System for Producing the same}

본 발명은 티타늄족 금속의 초미립자를 초미분산시킨 고기능수로 이루어진 모발수복액에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 티타늄족 금속의 초미립자를 초미분산시킨 고기능수로 이루어진 모발수복액을 제조하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

티타늄, 지르코늄, 하프늄 및 토륨 등과 같은 티타늄족 금속은 철, 구리, 알루미늄 등에 비해 비교적 늦게 발견된 금속재료로서, 그 가볍고 고온에서도 강도를 발휘할 수 있는 물성을 이용하여, 공업적으로는 젯트 엔진 등의 항공기 우주산업, 원자력 발전 또는 화력 발전에 사용되는 열교환기의 관(管)이나 관판(管板) 등의 에너지 관련분야, 그리고 안경테, 골프클럽 헤드 등의 일용품 분야에서 많이 이용되고 있으며, 그 이용 분야는 점점 확대되는 추세에 있다.

금속 티타늄은 일용품, 건강의료 또는 화장품에 활용하는 것이 비교적 많이 알려져 있으며, 예를 들면 티타늄 박막을 표면에 갖는 미용가위(일본국 특개소 62-268584호 공보), 금속 티타늄 용융물에 의한 원적외선 이용(일본국 특개소 61-59147호 공보, 특개평 1-155803호 공보, 특개평 3-112849호 공보), 침구(일본국 특개평 8-322695호 공보), 조리용구(일본국 특개평 9-140593호 공보), 아이마스크(일본국 특개평 10-71168호 공보), 건강유지용구(일본국 특개평 11-285541호 공보, 특개평 11-285543호 공보), 건강 밴드(일본국 실용신안등록 제3045835호), 건강 슬리퍼(일본국 실용등록 제3061466호) 등에 이용된 예가 있다.

또한, 티타늄 화합물을 이용한 모발처리제도 몇가지 제안되고 있는데(예를 들면, 일본 특개소 57-18606호 공보, 특개평 1-113313호 공보, 특개평 1-224310호 공보, 특개평 4-124121호 공보, 특개평 5-170635호 공보, 특원평 4-511289호, 특원평 5-504989호, 특개평 11-315006호 공보, 특개소 60-67210호 공보, 특공평 5-45565호 공보, 특허 제1850423호, 특개소 63-270620호 공보, 특허 제2567861호, 특개평 10254617호 공보, 특허 제2855205호, 특개평 3-141216호 공보, 특허 제2837196호 공보, 특개평 5-43431호 공보, 특개평 10-291927호 공보, 특개평 11-35434호 공보, 특개평 11-49650호 공보, 특개평 11-139946호 공보, 특개평 11-292744호 공보 등), 티타늄을 함유하는 물의 제조 활용예로서는 겨우 금속 티타늄을 음극에 사용한 전기삼투작용을 이용한 음료수 제조장치(일본국 특개소 50-40779호 공보)가 알려져 있는 정도이다.

도 1은 본 발명에 따른 티타늄족 금속의 초미분산수로 이루어진 모발수복액의 제조 공정도.

도 2는 본 발명에 따른 티타늄족 금속의 초미분산수로 이루어진 모발수복액 제조장치를 나타내는 개략도.

도 3은 본 발명의 티타늄족 초미분산수로 이루어진 모발수복액에 의한 모발처리후의 모발 확대 사진.

도 4는 대조군으로서 통상적인 물에 의한 모발 처리후의 모발 확대 사진.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

1 : 고압방전발생장치 2 : 고압/고전류방전용 전원

3 : 물 수용탱크 4 : 티타늄족 금속의 전극공급장치

5 : 전극의 진동 또는 슬라이드 장치 6 : 티타늄족 금속의 전극

7 : 대극 8 : 물 공급구

9 : 피가공수 배출구 10 : 배출펌프

11 : 여과장치 12 : 제품

[실시예]

본 발명에 따른 티타늄족 금속의 초미분산수로 이루어진 모발수복액은 종래 제조된 적이 없는 신규의 생산물이다. 또한, 본 발명에서는 티타늄족 금속 초미분산수를 제조하기 위한 티타늄족 금속의 용융에, 통상의 금속 용해를 위한 범용수단인 열용융, 아크 방전이나 레이저 광 조사에 따른 수법을 사용하는 일 없이, 수중에서 플라즈마 방전에 의해 이온화된 티타늄족 금속을 수중에 초미분산시켜 초미립자 상태로 함유하는 물로 이루어진 모발수복액을 제조하는 새로운 방법 및 장치를 개시하는 것이다.

즉, 본 발명자들은 티타늄족 금속의 초미분산수로 이루어진 모발수복액을 효율적이면서 경제적으로 제조하는 것과, 그것을 생리활성용도로 제공하는 것에 대해 검토한 결과, 수중에 순수한 티타늄족 금속봉을 삽입하고, 플라즈마 방전함으로써 티타늄족 금속이온을 물에 충돌시켜 수중에 초미세입자 티타늄족 금속을 초미분산상태로 포함시키는 방법을 착안하여, 물과 티타늄족 금속 이외의 물질을 만들지 않도록 하기 위해 물 수용탱크내에서 플라즈마 방전시키는 방안을 강구한 것이다.

본 발명의 방법에서는 얻어진 티타늄족 금속 초미분산수에 대해 뛰어난 생리활성능을 부여함으로써, 원료가 되는 티타늄족 금속의 공급량 제어가 중요하다. 또한, 상기 제조방법에서는 수중에 초미립자 티타늄족 금속뿐만 아니라, 입경이 큰 미량의 산화 금속 미립자도 생성되므로, 적절한 여과 시스템을 사용할 필요가 있다.

본 발명의 티타늄족 금속의 초미분산수로 이루어진 모발수복액을, 상술한 바와 같이 수중에서 제조하는 방법 및 그것을 실시하기 위한 장치를 도면에 의해 설명한다.

도 1은 본 발명의 티타늄족 금속의 초미분산수로 이루어진 모발수복액의 제조 플로차트, 도 2는 본 발명의 티타늄족 금속의 초미분산수로 이루어진 모발수복액의 제조장치를 나타낸다.

도 2에서의 본 발명에 따른 티타늄족 금속의 초미분산수 제조장치는 수중 플라즈마 방전에 의해 이온화된 티타늄족 금속이 수중에 초미분산된 물을 제조하기 위한 물 수용탱크(3), 티타늄족 금속의 전극(6)과 그 대극(7)을 구비한 고압방전발생장치(1), 티타늄족 금속의 전극공급장치(4) 및 전극을 진동 또는 슬라이드시키는 장치(5), 물 공급구(8), 피가공수의 배출구(9)와 배출펌프(10), 티타늄족 금속의 초미분산수의 여과장치(11)로 구성되어 있다.

본 발명의 플라즈마 수중방전장치의 기본 구조는 물 수용탱크(3), 티타늄족 금속 전극과 그 대극을 구비한 고압방전발생장치(1), 물 공급구(8), 티타늄족 금속의 초미분산수를 배출하는 배출구(9)로 이루어진 제조장치이다. 또한, 생성된 티타늄족 금속 초미분산수의 여과장치(11)가 부설된다.

본 발명의 물 수용탱크는 금속제의, 바람직하게는 스틸제의 탱크로 이루어져 있으며, 이 물 수용탱크(3)에서 물 공급구(8)와 배출구(9)를 마련하여 연속적으로 피가공수를 꺼낼 수 있도록 하고 있다.

물 수용탱크 내부로 티타늄족 금속 전극(6)이 공급장치(4)로부터 용해량에 따라 점차 송출되도록 되어 있다. 티타늄족 금속 전극(6)과 그 대극(7)과의 사이에서 플라즈마 수중방전에 의해 발생된 티타늄족 금속 이온이 물에 접촉/용해되어 초미립자상태가 되며, 이들을 함유하는 피가공수는 물 수용탱크 바닥부의 배출구(9)를 통해 외부로 배출되어 적절한 여과장치(11)로 순서대로 여과된다.

본 장치에서는 티타늄족 금속의 전극과 대극 사이에 수중에서 플라즈마 방전 금속의 전극으로부터 금속 이온 증기를 발생시키고, 물과 접촉시켜 티타늄족 금속의 초미립자를 초미분산시킨 물 분산액을 생성시킨다. 티타늄족 금속의 전극은 금속이온증기의 발생량에 따라 일정량씩 전극공급장치(4)로부터 삽입된다.

물 수용탱크(3)내에서 이온화된 티타늄족 금속(12)은 전극으로부터 수중으로 방출되며 물과 충돌하여 초미립자를 생성한다. 이 때, 티타늄족 금속의 일부는 결정구조를 취하게 될 것으로 사료된다.

이와 같은 상태의 티타늄족 금속 초미립자가 수중에 발생된 결과, 소수성이 매우 강한 티타늄족 금속입자가 안정된 상태에서 수중에 초미분산된 상태로 되어 있어, 장기간에 걸쳐 안정적이며 응집제를 사용하여도 침전되는 일은 없다.

이 장치에서는 가공수 수용탱크(3)내에 순수한 금속 티타늄 전극(6)을 진동 또는 슬라이드시키면서 순서대로 삽입하여 용해시킨다.

이 장치에서는 원료인 티타늄족 금속의 초미립자 이외의 물질을 발생하지 않도록 하기 위해, 수중에서 플라즈마 방전시키는 것을 필수로 하고 있는 것으로, 이 때 불순물을 포함하는 일 없이, 순수하게 수중에서 티타늄족 금속 이온의 증기로 만들어 티타늄족 금속의 초미립자를 수중에 초미분산시킨다.

본 발명에서는 상술한 바와 같이 하여 제조된, 티타늄족 금속 초미립자가 수중에 초미분산된 티타늄족 금속의 초미분산수를 적절히 정제하여 모발수복액 또는 기타 건강용품, 화장품, 식품, 의약품, 동부외품 등의 원료로 하는 점에 있는데, 생성된 티타늄족 금속의 초미분산수에는 산소와의 결합에 의해 비교적 입경이 큰 산화 티타늄족 미립자가 약간 포함되어 있기 때문에, 적절히 여과, 정제할 필요가 있다.

이 때의 여과는 생성된 티타늄족 금속 초미립자를 필요 이상으로 제거하지 않도록 하기 위해, 이온 교환이나 역삼투막 등의 방법을 사용하지 않고, 목적에 적합한 티타늄족 금속의 초미분산수를 만들기 위해 다음과 같은 필터 장치의 사용이 바람직하다. 예를 들면, 필터로는 중공사막이 바람직하며, 고압수 수용탱크로부터 배출된 고압수를 순서대로 여과하면, 티타늄 초미분산수의 특성상 및 필터의 수명 측면에서도 바람직하고, 이로 인해 식품 위생, 화장품, 의약품 등의 규격에 맞는 티타늄족 금속의 초미분산수가 제조될 수 있다.

또한, 본 발명에서 얻어지는 티타늄족 금속 초미분산수의 성분을 확인하였더니, 미량의 티타늄족 금속 초미립자와, 극히 미량의 금속이 수중에 포함되는 것을 확인할 수 있었다.

실시예;

실시예에 기초하여 본 발명의 실시 양태를 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 2은 본 발명의 제조장치를 나타내는 도면이다

제조장치는 물 수용탱크(3), 티타늄 전극(6)과 티타늄 또는 카본의 대극(7)을 갖는 고압방전발생장치(1)와 물 공급구(8), 피가공수 배출구(9)와 배출펌프(10), 전극의 진동 또는 슬라이드 장치(5)를 구비하고 있다.

물 수용탱크(3)내에서 플라즈마 수중방전에 의해 생성된 티타늄족 금속 이온이 물과 충돌하여 생성한 티타늄 초미립자가 초미분산된 초미분산수를 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이 물 수용탱크내에, 물을 공급하여 티타늄족 금속의 전극과 대극을 갖는 고압방전발생장치에 통전하여 플라즈마 수중방전에 의해 티타늄족 금속의 이온 증기를 발생시킴으로써, 물과 접촉/용해되어 초미세입자가 생성된다. 티타늄족 금속의 공급량을 0.5kg/h로 하면, 생성된 티타늄족 금속의 초미분산수는 500kg 얻어진다. 얻어진 분산수는 취출구를 통해 배출하여 여과장치로 보낸다. 여과장치는 필터로 50미크론, 25미크론, 3미크론, 0.5미크론 및 0.1미크론으로 순서대로 여과함으로써, 최종적으로 티타늄의 초미립자와 극히 미량의 용해 티타늄이 포함되는 티타늄의 초미분산수가 얻어진다. 이 때, 티타늄의 일부가 결정 구조를 취하고, 여기에 티타늄 원자가 재배열되어 구형태에 가깝게 되며, 에너지적으로 안정된 상태가 될 것으로 추정된다.

물 수용탱크(3)는 플라즈마 수중방전시의 압력에 견딜 정도의 내압 탱크이면 되며, 펄스 형태로 플라즈마 방전함으로써 거의 연속적으로 티타늄 초미립자의 용해수를 제조할 수 있고 장치를 컴팩트하게 할 수 있으며 효율적인 제조법이라 할 수 있는 이와 같이 간단한 장치에 의해 과도한 내압을 요하지 않기 때문에 안정성도 뛰어나다.

실시예에서는 원료인 티타늄족 금속으로서 티타늄을 사용하였지만, 지르코늄을 사용하여도 동일한 미분산수가 얻어졌다.

티타늄 초미분산수로 이루어진 모발수복액의 사용 테스트

성인남녀 10명의 평가단에 의해, 상기 실시예에서 얻어진 초미립자 티타늄이 초미분산된 티타늄 초미분산수를 사용하여 모발수복액으로 만들어, 모발 세척, 분무 및 도포를 각 조건에 따라 평가단에게 테스트한 결과, 그 효과와 효능을 확인하였다.

사용조건과 평가 결과

사용조건 : 세면기를 사용한 모발세척(3ℓ/매회)

: 분무기를 사용해 모발에 분무(10cc/회)

: 브러시를 사용해 모발에 도포(10cc/회)

1. 평가단 남녀 10명(수시 시험사용)

2. 효능예

모발의 헝클어짐이 경감 5명

머리카락 빠짐이 감소함 8명

모발의 윤기가 좋아짐 7명

모발의 색이 짙어짐 1명

모발의 밀도가 많아짐 6명

두피의 피부가 매끈해짐 7명

비듬이 감소함 7명

상기 평가 결과, 본 발명에서 얻어지는 티타늄 초미분산수로 모발세척을 하거나 또는 모발에 도포하거나 분무한 사람 중에서는 모발의 손상회복, 모발의 성질개선 내지는 모발 피부의 매끈함 향상, 비듬 감소 등의 개선 효과를 드는 사람이 많은 것을 보건데, 본 발명의 티타늄 초미분산수로 이루어진 모발수복액은 의료품 또는 화장품 등으로서 현저한 효과를 발휘함을 알 수 있었다.

또한, 더욱 확실히 하기 위해, 상기 시험에서 사용한 본 발명의 티타늄 초미분산수를 이용한 모발수복액의 사용에 따른 모발의 확대 사진을 도 3에 나타내었고, 대비를 위해, 통상적인 물로 처리한 경우를 도 4에 나타내었다.

도 3과 도 4의 모발 확대 사진을 대비해보면, 본 발명의 티타늄 초미분산수에 의해 처리한 경우, 보푸라기가 일어나는 듯한 모발 표면의 상태가 수복되고 있음이 밝혀졌다.

티타늄으로 대표되는 티타늄족 금속의 생리활성재료, 식품재료 또는 의료품 등의 분야에 응용하는 것은 그 발전이 매우 기대되고 있지만, 아직 실용적 기술은 진전되지 않고 있다.

본 발명에서는 그 가공성이 떨어지지만 무한대라고도 할 수 있는 티타늄족 금속의 유용성을, 특히 생리활성재료나 건강의료품 분야로의 활용을 목표로 한 것이다.

본 발명에서는 물 수용탱크내에서 티타늄족 금속을 플라즈마 수중방전함으로써 생성된 티타늄족 금속 이온이 물과 충돌하여 초미립자 티타늄족 금속이 생기고, 이것이 초미분산된 상태로 함유되는 고기능수로 이루어진 모발수복액 및 그것을 제조하는 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

또한, 본 발명에서는 티타늄족 금속의 미크론에서 나노미크론정도(nano scale)의 초미립자를 수중에 초미분산된 상태로 포함하는 물을 '티타늄족 금속 초미분산수'라 한다.

본 발명의 기본적인 특징은 수중에서 티타늄족 금속을 플라즈마 수중방전에 의해 이온화하여, 티타늄족 금속의 초미립자가 수중에 초미분산된 고기능수로 이루어진 모발수복액을 형성시키는 것에 있으며, 구체적으로는 다음의 (1)∼(3)에 나타낸 것이다.

1. 수중에 티타늄족 금속 초미립자가 미분산된 티타늄족 원소의 초미분산수로 이루어지는 것을 특징으로 하는 모발수복액.

2. 수중에서 티타늄족 금속 전극과 대극을 갖는 고압방전발생장치를 사용하여 이 금속과 대극 사이에서 플라즈마 수중방전함으로써, 수중에 티타늄족 금속 초미립자를 초미분산시키는 것을 특징으로 하는 수중에 티타늄족 금속 초미립자가 미분산되어 되는 모발수복액의 제조방법.

3. 고압/고전류 방전용 전원, 티타늄족 금속 전극과 대극을 구비한 고압발전발생장치, 물 수용탱크, 수용탱크로의 물 공급구와 생성된 티타늄족 금속 초미립자의 용해수 배출구와 배출펌프로 구성되는 것을 특징으로 하는 수중에 티타늄족 금속 초미립자가 초미분산되어 되는 모발수복액을 제조하는 장치.

일반적으로 티타늄족 금속의 미립자나 이들 금속의 산화물이 단순히 미분산된 물 초미립분산액 또는 혼합액에서는 티타늄족 금속이 단시간내에 침전 분리를 일으키는데, 본 발명의 티타늄족 금속 초미립분산수의 가장 중요한 특징은 플라즈마 수중방전으로 이온화된 티타늄족 금속이 수중에 초미분산됨으로써, 초미립자 상태로 장기간에 걸쳐 침전 등의 분리를 일으키지 않고 안정된 상태를 유지하는 점에 있다. 이와 같이 본 발명의 티타늄족 금속의 초미분산수는 물 분자와 초미립자 티타늄족 금속이 상관 작용하여, 생리활성작용을 갖는 모발수복액이 된다는 예기치 못한 현저한 효과를 발휘한다.

본 발명에 얻어진 물의 용도로서, 모발수복액에 대해 사용하는 경우에 대해 설명하자면, 일반적으로 모발은 마찰, 일광열, 퍼머제나 커트 불량 등의 외부 자극, 편식, 다이어트 등의 영양상태불량으로 인해 손상되는 일이 많고, 이와 같이 손상을 받은 모발에는 자기수복력이 적기 때문에, 그 이상의 손상이 진행되지 않도록 외부로부터 보호를 해 주는 것이 필요로 되고 있다.

이와 같은 목적으로 사용되는 것이 트리트먼트제인데, 모발에 있어서 가장 중요한 성분은 피부와 마찬가지로 물과 기름이다. 수분은 모발을 구성하는 모피질(cortex)속에 담겨지며, 모발에 윤기와 탄력적이고 부드러운 느낌이나 몸의 움직임에 맞춰 요동하는 유연성을 부여한다. 또한, 유분은 모소피(cuticle)에 유막을 만들고, 윤기와 광택을 부여하여 마찰을 적게 하며, 모소피의 손상을 방지하고 있는데, 본 발명에서 얻어지는 고기능성 티타늄족 금속의 초미분산수는 종래 사용되고 있는 시판하는 트리트먼트제에서는 볼 수 없는 뛰어난 트리트먼트 효과를 구비하고 있는 것이 확인되었으며, 손상된 모발에 대해 현저한 수복효과를 갖는 것이다.

또한, 본 발명에서 얻어지는 고기능성 티타늄족 금속 초미분산수는 모발수복액 이외에도 운동기능 증진크림 등의 건강용품, 항균제 등의 의료품, UV 차단제품, 건강 음료수, 건강증진제, 화장품, 식품방부제, 식품신선도 유지제, 해충기피제 또는 소취제 등의 화장품으로 활용할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 티타늄족 금속의 초미분산수는 현재 상기 용도에 적합하게 사용되고 있는데, 최근 사회의 건강 지향에 대해 충분히 부응할 수 있는 획기적인 생리활성재료가 될 것으로 예상된다.

또한, 본 발명에서의 티타늄족 금속 초미립자가 초미분산된 미분산수가 왜 이와 같이 뛰어난 생리 활성의 효능을 갖는지 그 메카니즘은 불분명하지만, 본 발명자들은 이를 과학적으로 밝히기 위해 현재 예의 연구중이다.

본 발명은 이상 설명한 바와 같이 구성되어 있으며, 신규의 티타늄족 금속 초미분산수로 이루어진 모발수복액과 그 제조방법과 장치를 제공하는 것으로, 초미립자 티타늄족 금속이 초미분산상태로 함유되는 생리활성기능을 갖는 티타늄족 금속의 초미분산수로 이루어진 모발수복액을 효율적으로 제조할 수 있다. 또한, 얻어진 티타늄족 금속의 초미분산수로 이루어진 모발수복액은 다수의 평가단 테스트에 의해 건강음료수, 건강증진제, 화장품, 식품방부제, 식품신신도 유지제, 해충기피제 또는 소취제로서도 유용함을 알 수 있으며, 산업상 현저한 효과가 있을 것으로 기대된다.

Claims (3)

1. 수중에 초미립자 티타늄족 금속이 초미분산된 티타늄족 원소의 초미분산수로 이루어진 것을 특징으로 하는 모발수복액.
2. 수중에서 티타늄족 금속 전극과 대극을 갖는 고압방전발생장치를 사용하여 이 금속과 대극 사이에서 플라즈마 수중방전함으로써, 수중에 초미립자 티타늄족 금속을 초미분산시키는 것을 특징으로 하는 수중에 초미립자 티타늄족 금속이 초미분산되어 되는 모발수복액의 제조방법.
3. 고압/고전류방전용 전원, 티타늄족 금속 전극과 대극을 구비한 고압방전발생장치, 물 수용탱크, 수용탱크로의 물 공급구와 생성된 티타늄족 금속 초미립자의 용해수 배출구와 배출펌프로 구성되는 것을 특징으로 하는 수중에 초미립자 티타늄족 금속이 초미분산되어 되는 모발수복액을 제조하는 장치.