KR20110131495A - 전동칫솔용 양면 미세모 제조방법 및 이를 이용한 전동칫솔 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 합성수지로 이루어지며, 양 끝단에 테이퍼가 형성되고 식모부의 중심이 전동칫솔에 식모되는 양면 미세모로서, 전체길이가 16 ~ 22mm이고, 식모부의 길이가 4 ~ 12mm이며, 식모부 길이를 제외한 나머지가 양 끝단의 테이퍼를 이루는 전동 칫솔용 양면 미세모에 관한 것이다.
Description
본 발명은 전동칫솔에 사용하기 위한 양면 미세모 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 전동칫솔에 사용하기에 적합하도록 길이가 짧으면서도 내구성이 우수한 미세모 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
나일론으로 시작된 칫솔모는 PBT를 이용한 다양한 미세모의 개발과 함께 중대한 변화를 가져왔다. 현재의 미세모는 기존의 나일론이 가지는 모 휨이나 위생성을 해결하였으며, 치주포켓의 접근성이 뛰어나 많은 사람들의 수요변화가 있어왔다. 이와 함께 기존의 시각에서 벗어난 기능성모와 식모형태를 변화시킨 다양한 칫솔이 등장하고 있으며 전동 또는 초음파를 이용한 새로운 형태의 고급형 칫솔이 개발되고 있다.
그러나 전동 칫솔에 사용되는 칫솔모는 두 가지 중요한 특징을 가진다. 첫째, 고속으로 회전하는 칫솔에서 모의 휨이나 강도를 유지하여야 하며, 둘째, 칫솔머리에서 전동부와 연결되는 부분의 일정두께가 있어 이를 제외한 솔부의 식모길이가 일반칫솔에 비해 상당히 짧은 형태를 가져야 한다. 즉, 전동칫솔은 식모부의 두께가 일반 칫솔에 비하여 두꺼우므로 전체적인 칫솔의 높이를 조절하기 위해서는 칫솔모의 길이가 상대적으로 짧아야 한다.
특히 미세모는 칫솔머리에 “V"자형으로 식모 후 일정 길이로 절단하여 칫솔모를 이루는 방법과는 다르게, 양 끝이 가는 미세화 된 미세모를 미리 제조한 후 칫솔머리에 식모해야하는 특별한 식모방식을 이용한다. 따라서 전동칫솔에 이러한 미세모를 식모하기 위해서는 전체적으로 짧은 길이의 칫솔모에 짧게 미세화되고 테이퍼가 일정한 형태를 유지하는 것이 중요한 기술이 되고 있다.
따라서 본 발명은 전동칫솔에 식모가 가능하고 고속회전 시 내구력이 뛰어난 미세모의 제조방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 미세모의 형태를 가지면서, 일정한 식모범위를 가지도록 짧게 제조가 가능하여 두꺼운 전동부에 의해 칫솔의 전체두께가 두꺼워지지 않도록 할 수 있는 미세모의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 전동칫솔용 양면 미세모 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 전동칫솔에 사용될 수 있도록 전체 길이가 짧으면서도 양 끝단에 짧은 길이의 테이퍼화 처리가 가능하여 식모 가능한 식모부의 길이가 적절하게 조절된 미세모에 관한 것이다.
구체적으로 본 발명은 합성수지로 이루어지며, 양 끝단에 테이퍼가 형성되고 식모부의 중심이 전동칫솔에 식모되는 양면 미세모로서, 전체길이가 16 ~ 22 mm이고, 식모부의 길이가 4 ~ 12 mm이며, 식모부 길이를 제외한 나머지가 양 끝단의 테이퍼를 이루는 전동 칫솔용 양면 미세모에 관한 것이다.
상기 전동 칫솔용 양면 미세모는
끝점으로부터 0 ~ 1mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 0 ~ 45%이고, 끝점으로부터 1 ~ 3mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 35 ~ 85%이며, 끝점으로부터 3 ~ 6 mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 60 ~ 97%이다.
상기 각 부분의 직경의 길이는 하기 식 1을 이용하여 계산하였다.
[식 1]
직경의 길이 = 각 지점의 중심직경 / 필라멘트 한 가닥의 중심직경 × 100
또한 본 발명은 전동 칫솔용 양면 미세모의 제조방법에 관한 것으로,
a) 합성수지 조성물을 용융 압출하여 방사한 후, 4 ~ 6배로 연신하여 굵기가 0.1 ~ 0.25 mm인 모노 필라멘트를 제조하는 단계;
b) 상기 원료 필라멘트를 40 ~ 55 mm 굵기의 번들(bundle)로 가공하는 단계;
c) 상기 모노 필라멘트를 완성품 길이의 105 ~ 115% 길이로 절단하는 단계;
d) 상기 번들의 일측 끝단에 상기 합성수지의 용융온도로 열을 가하여 1 ~ 3 mm 부분을 용융시키는 단계;
e) 상기 용융된 끝단의 반대쪽 끝단을 100 ~ 140℃, 30 ~ 60% 농도의 알칼리용액이 담긴 가공조에 침지하여 테이퍼화 처리하는 단계;
f) 상기 용융된 끝단을 100 ~ 140℃, 30 ~ 60% 농도의 알칼리용액이 담긴 가공조에 침지하여 테이퍼화 처리하는 단계;
를 포함한다.
이하 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명은 합성수지로 이루어지며, 양 끝단에 테이퍼가 형성되고 식모부의 중심이 전동칫솔에 식모되는 양면 미세모로서, 전체길이가 16 ~ 22mm이고, 식모부의 길이가 4 ~ 12mm이며, 식모부 길이를 제외한 나머지가 양 끝단의 테이퍼를 이루는 것을 특징으로 한다. 상기 조건을 만족하는 경우 전동칫솔에 식모된 후 칫솔 식모면 상단으로부터 미세모의 높이는 5 ~ 8.5 mm 정도이므로 사용하기에 적합하다.
또한 식모된 미세모의 길이를 포함한 솔부 전체의 높이가 14 ~ 19 mm 인 것이 사용하기 적합하므로 바람직하다.
특히 본 발명은 전동칫솔에 적용이 가능하도록 전체 길이가 16 ~ 22 mm의 짧은 길이로 제조되면서도 양 끝단에 테이퍼가 형성되는데 특징이 있으며, 이러한 미세모를 제조하는 방법에도 특징이 있다. 보통 전동칫솔에 식모를 하기 위해서는 4 ~ 12mm 길이의 식모부가 필요하며, 4mm 미만인 경우는 식모부의 길이가 짧아 식모기에서 솔부에 식모될 때 이탈될 가능성이 높으며, 12mm를 초과하는 경우 테이퍼된 부분이 완전하게 미세화되지 않을 가능성이 있게 되므로 바람직하지 않다.
일반적으로 전동칫솔용 칫솔모는 전체길이가 16 ~ 22mm로 일반 칫솔모에 비하여 매우 짧다. 이는 칫솔모를 식모하기 위한 부분이 칫솔머리 부분에 전동부가 장착되어 일반 칫솔에 비하여 두껍기 때문이다. 따라서 원사 필라멘트를 번들로 가공하여 양 끝단에 테이퍼부를 형성하기 위하여 알칼리 용액에 침지하는 경우는, 최소한의 길이로 끝단을 알칼리 용액에 침지하여도 모세관 현상에 의해 알칼리 용액이 섬유들 사이를 타고 올라가게 되므로 양끝단에 테이퍼부를 제외한 식모부가 거의 형성되지 않는다.(도 1 참조) 따라서 전동칫솔용 양면 미세모를 제조하는 것은 불가능하였다.
본 발명자는 전동칫솔에 식모가 가능한 양면 미세모를 제조하기 위하여 연구한 결과, 합성수지를 용융 방사하여 원료 필라멘트를 제조한 후, 원료 필라멘트를 다발로 묶어 번들(bundle)로 가공하여 테이퍼화 처리되기 용이하도록 한 후, 일측 끝단에 열을 가하여 용융 밀폐시켜 모세관 현상에 의해 알칼리 용액이 원료 필라멘트 사이를 타고 올라오지 못하도록 함으로써, 놀랍게도 원하는 길이만큼 테이퍼 처리를 할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명은 양면 미세모를 제조하는 공정에 특징이 있으며, 이러한 제조방법은 합성수지 조성물을 용융 방사한 후, 연신한 원료 필라멘트를 번들(bundle)로 가공하고, 상기 번들의 일측 끝단에 상기 합성수지의 용융온도로 열을 가하여 용융 밀폐시킨 후 반대쪽 끝단을 알칼리용액이 담긴 가공조에 침지하여 테이퍼화 처리하는 단계를 포함한다.
보다 구체적으로 설명하면,
a) 합성수지 조성물을 용융 방사한 후, 4 ~ 6배로 연신하여 굵기가 0.1 ~ 0.25mm인 원료 필라멘트를 제조하는 단계;
b) 상기 원료 필라멘트를 40 ~ 55 mm 굵기의 번들(bundle)로 가공하는 단계;
c) 상기 모노 필라멘트를 완성품 길이의 105 ~ 115% 길이로 절단하는 단계;
d) 상기 번들의 일측 끝단에 상기 합성수지의 용융온도로 열을 가하여 완성품 길이의 5 ~ 10% 초과하는 길이 부분을 용융 밀폐시키는 단계;
e) 상기 용융된 끝단의 반대쪽 끝단을 100 ~ 140℃, 30 ~ 60% 농도의 알칼리용액이 담긴 가공조에 침지하여 테이퍼화 처리하는 단계;
f) 상기 용융된 끝단을 100 ~ 140℃, 30 ~ 60% 농도의 알칼리용액이 담긴 가공조에 침지하여 테이퍼화 처리하는 단계;
를 포함한다.
또한 본 발명은 필요에 따라 상기 e) 및 f) 단계 후 테이퍼화 처리된 부분에 알칼리용액과 수지가 반응하여 뭉쳐진 부분을 세척하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 합성수지 조성물은 폴리에스테르수지와 첨가제의 혼합물이다. 이때 사용 가능한 첨가제는 탄산칼슘, 실리카, 은나노분말, 백금나노분말, 숯분말, TiO2, TiON, 불소, 항균제 등이 있다. 또한 상기 폴리에스테르수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 합성수지는 인장강도가 250 ~ 2500 cN이고, 인장신도가 15 ~ 30%인 것을 사용하는 것이 고속회전 시 내구성이 향상되므로 바람직하다.
상기 용융 압출하는 과정은 220 ~ 280℃로 가열된 압출기에 0.2~2 mm 직경의 구멍이 다수(4~120개)개 형성된 노즐을 이용하여 상기에 기재한 첨가제와 합성수지를 혼합물을 압출한 후, 4~6배의 연신비율로 연신하여 권취기에 감는다. 이때 연신은 4차의 연신을 하며 각각의 연신기의 온도는 150~220℃의 범위에서 실시하는 것이 내구성이 우수한 필라멘트를 생산할 수 있으므로 바람직하다.
상기 연신은 4 ~ 6배로 연신하는 것이 바람직하며, 4배 미만인 경우는 색상의 변화가 있고 강도가 약하며 신도가 높아지며, 6배를 초과하는 경우는 유연도(Flexibility)가 현저히 낮고 연신도중 절사현상이 발생한다.
상기 연신 후 제조된 원사 필라멘트의 굵기는 0.1 ~ 0.25 mm인 것이 바람직하다. 0.1mm 미만인 경우는 너무 가늘어 쉽게 구부러지고 세정력이 현저히 떨어지며, 0.25mm를 초과하는 경우는 세정력은 좋으나 칫솔이 너무 강하여 복원력에 영향을 미치며 치감을 저하시킬 수 있다.
다음으로 제조된 원사 필라멘트를 일정 길이로 절단하여 번들을 제조하는 과정으로, 절단 시 완성품 길이의 105 ~ 115% 길이(예, 16 mm의 경우 16.8~18.4mm)로 절단하는 것이 바람직하다. 상기 범위로 제조하여야 알칼리 용액에 침지 시 미세화되어 소실되는 부분의 오차를 줄일 수 있기 때문이다. 상기 번들의 굵기는 40 ~ 55mm인 것이 제조 후 정모(미세모를 정렬하는 과정)를 용이하게 하며 식모기에서 사용하기 적당하므로 바람직하다.
다음으로 상기 번들의 일측 끝단에 상기 합성수지의 용융온도로 열을 가하여 한쪽 절단면의 1 ~ 3 mm 부분을 용융시켜 밀폐함으로써 모세관 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이후 상기 용융된 부분의 반대쪽 끝단을 100 ~ 140℃, 30 ~ 60% 농도의 알칼리용액이 담긴 가공조에 침지하여 테이퍼화 처리한다.
또한 상기 알칼리용액은 30 ~ 60% 농도의 가성소다 등을 사용할 수 있으며, 100 ~ 140℃로 온도로 가열하는 것이 테이퍼링 시간을 줄이며 안정된 미세모를 얻을 수 있는 온도이므로 바람직하다. 이때 가공조의 온도편차는 ± 2℃인 것이 바람직하다. 온도편차가 이 범위를 벗어날 경우 동일한 가공조에서 가공된 번들에서도 길이와 테이퍼 형태의 차이를 가져오기 때문에 이 오차 범위를 넘어서는 안된다. 이 과정에서 테이퍼화 처리된 부분의 수지가 가수분해 되면서 미세화 되고 분해된 수지는 알칼리와 뭉쳐져, 용융된 상태의 수지처럼 미세화된 일측 끝단이 밀폐된다.
상기 테이퍼화 처리 시 식모가 가능하도록 테이퍼부를 제외한 식모부가 4 ~ 12 mm 길이로 형성되어야 한다. 이를 위해서는 끝점으로부터 4 mm 이하의 지점까지만 침지시키는 것이 바람직하다. 4 mm 이하의 지점까지 침지하는 경우는 반대쪽에 용융 밀폐된 부분의 대기압 상태에서 알칼리용액이 더 이상 침투하지 않으며, 3 ~ 6 mm 길이의 테이퍼부를 형성할 수 있다.
다음으로 상기 용융 밀폐된 부분 끝단을 100 ~ 140℃, 30 ~ 60% 농도의 알칼리용액이 담긴 가공조에 침지하여 상기와 같은 공정으로 테이퍼화 처리한다. 이 과정에서 테이퍼화 처리된 부분이 가수분해 되면서 뭉쳐진 부분이 일측면에 다시 형성된다.
상기 e) 및 f)단계에서 가수분해된 부분을 세척하여 제거함으로써 테이퍼부를 형성할 수 있다. 이때 세척은 흐르는 물에서 세척하며 최종적으로 묽은 황산을 이용하여 알칼리를 중화시키고 다시 한 번 물로 깨끗이 세척한다.
본 발명에서 상기 테이퍼부는 끝점으로부터 0 ~ 1mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 0 ~ 45%이고, 끝점으로부터 1 ~ 3mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 35 ~ 85%이며, 끝점으로부터 3 ~ 6 mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 60 ~ 97%가 되도록 제조하는 것이 바람직하다. 이 범위로 만들어진 미세모는 기존의 제조방법으로 생산이 불가능한 미세화 형태, 즉, 식모부의 길이가 최소 4 mm이상, 전체길이 16 ~ 22 mm의 짧은 미세모로, 전동칫솔에 식모가 가능하며 전동칫솔의 고속 회전력에도 안정한 강도와 우수한 치감을 갖는 양면 미세모로 제조 할 수 있다.
상기 방법에 따라 제조된 양면 미세모는 완성품 전체길이가 16 ~ 22mm이고, 식모부의 길이가 4 ~ 12mm이며, 식모부를 제외한 나머지 양 끝단이 테이퍼를 이룬다.
본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 양면 미세모를 적용한 전동 칫솔도 본 발명의 범위에 포함된다. 또한, 전동칫솔에 식모된 후 칫솔 식모면 상단으로부터 미세모의 높이는 5 ~ 8.5 mm인 전동칫솔도 본 발명의 범위에 포함된다.
이하 도면을 참고하여 본 발명의 전동칫솔용 양면 미세모를 설명한다.
도 1은 원사 필라멘트를 번들로 제조한 후, 용융 밀폐하지 않고 알칼리 용액에 처리한 일예를 나타낸 것으로 이렇게 제조된 양면 미세모는 식모부(10)의 길이가 짧아 전동칫솔의 칫솔모로 식모가 불가능하다.
도 2는 본 발명의 양면 미세모를 나타낸 것으로, 합성수지로 이루어지며, 양 끝단에 테이퍼가 형성되고 식모부의 중심이 전동칫솔에 식모되는 양면 미세모로서, 전체길이가 16 ~ 22mm이고, 식모부(10)의 길이가 4 ~ 12mm이며, 식모부(10)를 제외한 나머지 양 끝단이 테이퍼부(20a, 20b)를 이루는 전동 칫솔용 양면 미세모이다.
상기 전동 칫솔용 양면 미세모는 테이퍼부가 끝점으로부터 0 ~ 1mm 까지의 직경이 필라멘트 중심직경의 0 ~ 45%이고, 끝점으로부터 1 ~ 3mm 까지의 직경이 필라멘트 중심직경의 35 ~ 85%이며, 끝점으로부터 3 ~ 6 mm 까지의 직경이 필라멘트 중심직경의 60 ~ 97%로 제조될 수 있다.
상기 전동 칫솔용 양면 미세모는 굵기가 0.1 ~ 0.25mm인 것이 쉽게 구부러짐을 막고 안정된 치감을 형성하므로 바람직하다.
본 발명에서 상기 합성수지는 폴리에스테르이며, 보다 구체적으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 합성수지는 인장강도가 250 ~ 2500 cN이고, 인장신도가 15 ~ 30%인 것을 사용하는 것이 좋다.
또한 상기 합성수지 이외에 필요에 따라 해당분야에서 사용하는 통상의 첨가제를 더 추가할 수 있다. 이밖에 사용 가능한 첨가제는 탄산칼슘, 실리카, 은나노분말, 백금나노분말, 숯분말, TiO2, TiON, 불소, 항균제 등을 포함하며, 이밖에 필요에 따라 통상의 첨가제를 더 추가할 수 있다.
본 발명에 따른 제조방법으로 제조하는 경우 전동칫솔에 적용이 가능하도록 전체 길이가 짧으면서도 최소의 식모부를 확보하면서 양 끝단에 테이퍼부가 형성된 고강도 미세모를 제조할 수 있다.
도 1은 종래방법(비교예 1)에 의해 제조된 양면 미세모의 일 예를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명(실시예 1)에 의해 제조된 양면 미세모의 일 예를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명(실시예 1)에 의해 제조된 양면 미세모의 일 예를 나타낸 것이다.
이하는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 실시예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
폴리부틸렌테레프탈레이트 수지(도레이사 Toraycon 1100 제품)을 압출기에 넣고 250℃에서 용융압출한 후, 0.8 mm 크기의 노즐을 이용하여 방사하였다. 방사되는 원사를 물에 냉각한 후, 4배로 연신하여 굵기가 0.2 mm인 원사 필라멘트를 제조하였다.
연신된 원사 필라멘트 다발을 직경 40mm, 높이 18.4 mm(완제품의 115% 길이에 해당)로 자른 번들을 제조하였다.
제조된 번들의 일측에 230℃의 열을 가하여 끝단으로부터 1mm 부분을 용융 밀폐를 하였다.
용융 밀폐된 반대쪽을 35%, 110℃ 가성소다 수용액에 180분간 침지 후 꺼냈다. 이때 침지는 끝단으로부터 4mm지점까지만 침지하였다. 침지된 부분에 수지가 가수분해된 흰색 덩어리가 생성되었다.
다음으로, 상기 용융 밀폐된 부분을 35%, 110℃ 가성소다 수용액에 200분간 침지 후 꺼냈다. 이때 침지는 끝단으로부터 4mm지점까지만 침지하였다. 침지된 부분에 수지가 가수분해된 흰색 덩어리가 생성되었다.
상기 양쪽 끝단에 형성된 흰색 덩어리를 물로 2회 세척하고 묽은 황산으로 중화한 후 세척하였다.
그 결과 전체 길이가 16mm이며, 5mm 길이의 식모부와, 양측 끝단에 5.5mm 길이의 테이퍼부가 형성된 것을 확인하였다.
또한 상기 테이퍼부를 공구현미경(올림푸스)을 이용하여 확인한 결과, 끝점으로부터 1mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 42%이고, 끝점으로부터 3mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 72%이며, 끝점으로부터 5.5mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 93%인 것을 확인하였다.
[실시예 2]
폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(삼양사 Triloy제품)와 폴리부틸렌테레프탈레이트(토레이사 Toraycon 1100제품)을 1 : 1 중량비로 혼합하여 원료로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 양면 미세모를 제조하였다.
그 결과 전체 길이가 16mm이며, 5mm 길이의 식모부와, 양측 끝단에 5.5mm 길이의 테이퍼부가 형성된 것을 확인하였다.
또한 상기 테이퍼부를 공구현미경(올림푸스)을 이용하여 확인한 결과, 끝점으로부터 1mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 41%이고, 끝점으로부터 3mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 78%이며, 끝점으로부터 5.5mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 91%인 것을 확인하였다.
[실시예 3]
폴리부틸렌테레프탈레이트 수지(토레이사 Toraycon 1100제품) 100 중량부에 대하여, 탄산칼슘(평균입경이 5 ㎛, 신원무역) 5 중량부를 혼합하여 원료로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 양면 미세모를 제조하였다.
그 결과 전체 길이가 16mm이며, 5mm 길이의 식모부와, 양측 끝단에 5.5mm 길이의 테이퍼부가 형성된 것을 확인하였다.
또한 상기 테이퍼부를 공구현미경(올림푸스)을 이용하여 확인한 결과, 끝점으로부터 1mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 44%이고, 끝점으로부터 3mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 79%이며, 끝점으로부터 5.5mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 92%인 것을 확인하였다.
[실시예 4]
폴리부틸렌테레프탈레이트 수지(토레이사 Toraycon 1100제품) 100 중량부에 대하여, 실리카(평균입경이 20 ㎛, 선진케미컬) 5 중량부를 혼합하여 원료로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 양면 미세모를 제조하였다.
그 결과 전체 길이가 16mm이며, 5mm 길이의 식모부와, 양측 끝단에 5.5mm 길이의 테이퍼부가 형성된 것을 확인하였다.
또한 상기 테이퍼부를 공구현미경(올림푸스)을 이용하여 확인한 결과, 끝점으로부터 1mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 39%이고, 끝점으로부터 3mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 79%이며, 끝점으로부터 5.5mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 90%인 것을 확인하였다.
[실시예 5]
폴리부틸렌테레프탈레이트 수지(토레이사 Toraycon 1100제품) 100 중량부에 대하여, 나노실버분말(평균입경이 50 nm, ABC나노텍) 0.1 중량부를 혼합하여 원료로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 양면 미세모를 제조하였다.
그 결과 전체 길이가 16mm이며, 5mm 길이의 식모부와, 양측 끝단에 5.5mm 길이의 테이퍼부가 형성된 것을 확인하였다.
또한 상기 테이퍼부를 공구현미경(올림푸스)을 이용하여 확인한 결과, 끝점으로부터 1mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 40%이고, 끝점으로부터 3mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 81%이며, 끝점으로부터 5.5mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 94%인 것을 확인하였다.
[실시예 6]
폴리부틸렌테레프탈레이트 수지(토레이사 Toraycon 1100제품) 100 중량부에 대하여, 백금나노분말(평균입경이 60 nm, ABC나노텍) 0.2 중량부를 혼합하여 원료로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 양면 미세모를 제조하였다.
그 결과 전체 길이가 16mm이며, 5mm 길이의 식모부와, 양측 끝단에 5.5mm 길이의 테이퍼부가 형성된 것을 확인하였다.
또한 상기 테이퍼부를 공구현미경(올림푸스)을 이용하여 확인한 결과, 끝점으로부터 1mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 41%이고, 끝점으로부터 3mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 77%이며, 끝점으로부터 5.5mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 91%인 것을 확인하였다.
[실시예 7]
폴리부틸렌테레프탈레이트 수지(토레이사 Toraycon 1100제품) 100 중량부에 대하여, TiON(티타늄옥시나이트라이드, 엔비오) 0.1 중량부를 혼합하여 원료로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 양면 미세모를 제조하였다.
그 결과 전체 길이가 16mm이며, 5mm 길이의 식모부와, 양측 끝단에 5.5mm 길이의 테이퍼부가 형성된 것을 확인하였다.
또한 상기 테이퍼부를 공구현미경(올림푸스)을 이용하여 확인한 결과, 끝점으로부터 1mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 42%이고, 끝점으로부터 3mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 84%이며, 끝점으로부터 5.5mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 93%인 것을 확인하였다.
[실시예 8]
폴리부틸렌테레프탈레이트 수지(토레이사 Toraycon 1100제품) 100 중량부에 대하여, 불소(NaF, Merk사) 0.5 중량부를 혼합하여 원료로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 양면 미세모를 제조하였다.
그 결과 전체 길이가 16mm이며, 5mm 길이의 식모부와, 양측 끝단에 5.5mm 길이의 테이퍼부가 형성된 것을 확인하였다.
또한 상기 테이퍼부를 공구현미경(올림푸스)을 이용하여 확인한 결과, 끝점으로부터 1mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 42%이고, 끝점으로부터 3mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 78%이며, 끝점으로부터 5.5mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 90%인 것을 확인하였다.
[실시예 9]
폴리부틸렌테레프탈레이트 수지(토레이사 1100제품) 100 중량부에 대하여, 항균제(트리클로산, Ciba) 0.1 중량부를 혼합하여 원료로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 양면 미세모를 제조하였다.
그 결과 전체 길이가 16mm이며, 5mm 길이의 식모부와, 양측 끝단에 5.5mm 길이의 테이퍼부가 형성된 것을 확인하였다.
또한 상기 테이퍼부를 공구현미경(올림푸스)을 이용하여 확인한 결과, 끝점으로부터 1mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 41%이고, 끝점으로부터 3mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 79%이며, 끝점으로부터 5.5mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 92%인 것을 확인하였다.
[실시예 10]
연신비율을 6배로 연신하여 굵기가 0.15mm인 원사필라멘트를 제조하였으며, 번들 제조 시 23.1mm(22 mm 완제품 길이의 105% 길이에 해당) 길이로 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
그 결과 전체 길이가 22mm이고, 식모부가 11mm이며, 양측 끝단에 5.5mm 길이의 테이퍼부가 형성된 것을 확인하였다.
또한 상기 테이퍼부를 공구현미경(올림푸스)을 이용하여 확인한 결과, 끝점으로부터 1mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 39%이고, 끝점으로부터 3mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 77%이며, 끝점으로부터 5.5mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 92%인 것을 확인하였다.
[비교예 1]
상기 실시예 1에서 용융 밀폐하는 과정을 실시하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
즉, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(토레이사 Toraycon 1100제품)을 압출기에 넣고 250℃에서 용융압출한 후, 0.8 mm크기의 노즐을 이용하여 방사하였다. 방사되는 원사를 물에 냉각한 후, 굵기가 0.2 mm인 원사 필라멘트를 제조하였다.
연신된 원사 필라멘트 다발을 직경 40mm, 높이 18.4 mm(완제품의 115% 길이에 해당)로 자른 번들을 제조하였다.
제조된 번들의 일측 끝단을 35%, 110℃ 가성소다 수용액에 180분간 침지 후 꺼냈다. 이때 침지는 끝단으로부터 4mm지점까지만 침지하였다. 그러나 침시시킨 부분 외에 모세관 현상에 의하여 8 mm 부분까지 수지가 가수분해된 흰색 덩어리가 생성되었다.
다음으로, 반대쪽 끝단을 35%, 110℃ 가성소다 수용액에 200분간 침지 후 꺼냈다. 이때 침지는 끝단으로부터 4 mm지점까지만 침지하였다. 그러나 침시시킨 부분 외에 모세관 현상에 의하여 6 mm 부분까지 수지가 가수분해된 흰색 덩어리가 생성되었다.
상기 양쪽 끝단에 형성된 흰색 덩어리를 물로 2회 세척하고 황산으로 중화시킨 결과, 전체적으로 필라멘트의 두께가 얇아지고 좌우의 테이퍼길이가 비대칭으로 서로 다르며 식모부가 거의 형성되지 않아 식모가 불가능하였다.
[비교예 2]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 토출량을 조절화면서 연신배율을 6.5배로 제조하여 굵기가 0.15mm인 양면미세모를 제조하였다.
그 결과 전체 길이가 16mm이며, 5mm 길이의 식모부와, 양측 끝단에 5.5mm 길이의 테이퍼부가 형성된 것을 확인하였다.
또한 상기 테이퍼부를 공구현미경(올림푸스)을 이용하여 확인한 결과, 끝점으로부터 1mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 33%이고, 끝점으로부터 3mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 65%이며, 끝점으로부터 5.5mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 77%인 것을 확인하였다.
상기 비교예 2는 토출량을 조절하여 굵기를 본 발명의 범위로 조절하였으나, 연신배율이 높아 백탁현상이 발생하고, 내구성이 저하되며, 칫솔모의 강도가 높아 사용감이 떨어지는 것을 확인하였다.
[비교예 3]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 토출량을 조절하면서 연신배율을 3.5배로 제조하여 굵기가 0.25mm인 양면미세모를 제조하였다.
그 결과 전체 길이가 16mm이며, 5mm 길이의 식모부와, 양측 끝단에 5.5mm 길이의 테이퍼부가 형성된 것을 확인하였다.
또한 상기 테이퍼부를 공구현미경(올림푸스)을 이용하여 확인한 결과, 끝점으로부터 1mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 52%이고, 끝점으로부터 3mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 91%이며, 끝점으로부터 5.5mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 98%인 것을 확인하였다.
상기 비교예 3은 토출량을 조절하여 굵기를 본 발명의 범위로 조절하였으나, 연신배율이 낮아 칫솔모의 강도가 낮아 사용감이 매우 떨어지는 것을 확인하였다.
[비교예 4]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 전체길이가 24mm이고, 식모부의 길이가 14mm이며, 양측 끝단의 테이퍼부의 길이가 5mm인 양면미세모를 제조하였다.
또한 상기 테이퍼부를 공구현미경(올림푸스)을 이용하여 확인한 결과, 끝점으로부터 1mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 21%이고, 끝점으로부터 3mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 32%이며, 끝점으로부터 5.5mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 49%인 것을 확인하였다.
[비교예 5]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 가성소다의 농도를 25%,온도를 110℃를 사용하여 180분간 가공하여 전체길이가 18mm이고, 식모부의 길이가 2mm이며, 양측 끝단의 테이퍼부의 길이가 8mm인 양면미세모를 제조하였다.
또한 상기 테이퍼부를 공구현미경(올림푸스)을 이용하여 확인한 결과, 끝점으로부터 1mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 20%이고, 끝점으로부터 3mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 33%이며, 끝점으로부터 5.5mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 48%인 것을 확인하였다.
[비교예 6]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 가성소다의 농도를 35%,온도를 150℃를 사용하여 180분간 가공하여 전체길이가 18mm이고, 식모부의 길이가 3mm이며, 양측 끝단의 테이퍼부의 길이가 7.5mm인 양면미세모를 제조하였다.
또한 상기 테이퍼부를 공구현미경(올림푸스)을 이용하여 확인한 결과, 끝점으로부터 1mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 22%이고, 끝점으로부터 3mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 46%이며, 끝점으로부터 5.5mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 72%인 것을 확인하였다.
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 양면미세모를 전동칫솔에 식모한 후 내구성 및 사용감을 관능검사를 통하여 측정하였다.
사용자 100명을 대상으로 5점으로 평가하였으며, 평균값을 기재하였다.
내구성은 20회 사용 후 칫솔모의 구부러짐이 발생한 여부를 확인하였으며, 사용감으로는 양치 시 부드러움, 회전 시 마찰감, 세척감, 잇몸상태 등을 종합적으로 평가하였다.
그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
L : 전체 길이
10 : 식모부
20a, 20b : 테이퍼부
10 : 식모부
20a, 20b : 테이퍼부
Claims (16)
- 합성수지로 이루어지며, 양 끝단에 테이퍼가 형성되고 식모부의 중심이 전동칫솔에 식모되는 양면 미세모로서,
굵기(D)가 0.1mm ≤ D ≤ 0.25mm이고,
전체길이(L)가 16mm ≤ L ≤ 22mm이고,
식모부(Ls)의 길이가 4mm ≤ Ls ≤ 12mm이며,
식모부를 제외한 나머지 양 끝단이 테이퍼부를 이루는 전동 칫솔용 양면 미세모. - 제 1항에 있어서,
상기 전동 칫솔용 양면 미세모는
끝점으로부터 0 ~ 1mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 0 ~ 45%이고,
끝점으로부터 1 ~ 3mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 35 ~ 85%이며,
끝점으로부터 3 ~ 6mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 60 ~ 97%인 전동 칫솔용 양면 미세모. - 상기 합성수지는 폴리에스테르인 전동 칫솔용 양면 미세모.
- 제 3항에 있어서,
상기 폴리에스테르수지는 인장강도가 250 ~ 2500 cN 이고, 인장신도가 15 ~ 30%인 전동 칫솔용 양면 미세모. - 제 1항 내지 제 4항에서 선택되는 어느 한 항에 따른 양면 미세모를 적용한 전동칫솔.
- 제 5항에 있어서,
상기 전동칫솔에 식모된 후 칫솔 식모면 상단으로부터 미세모의 높이가 5 ~ 8.5 mm이고, 솔부 전체의 높이가 14 ~ 19 mm 인 전동칫솔. - 합성수지 조성물을 용융 방사한 후, 연신한 원료 필라멘트를 번들(bundle)로 가공하고, 상기 번들의 일측 끝단에 상기 합성수지의 용융온도로 열을 가하여 용융 밀폐시킨 후 반대쪽 끝단을 알칼리용액이 담긴 가공조에 침지하여 테이퍼화 처리하는 단계를 포함하는 전동 칫솔용 양면 미세모의 제조방법.
- 제 7항에 있어서,
a) 합성수지 조성물을 용융 방사한 후, 4 ~ 6배로 연신하여 굵기가 0.1 ~ 0.25mm인 원료 필라멘트를 제조하는 단계;
b) 상기 원료 필라멘트를 40 ~ 55mm굵기의 번들(bundle)로 가공하는 단계;
c) 상기 원료 필라멘트를 완성품 길이의 105 ~ 115% 길이로 절단하는 단계;
d) 상기 번들의 일측 끝단에 상기 합성수지의 용융온도로 열을 가하여 1 ~ 3mm 부분을 용융 밀폐시키는 단계;
e) 상기 용융된 끝단의 반대쪽 끝단을 100 ~ 140℃, 30 ~ 60% 농도의 알칼리용액이 담긴 가공조에 침지하여 테이퍼화 처리하는 단계;
f) 상기 용융된 끝단을 100 ~ 140℃, 30 ~ 60% 농도의 알칼리용액이 담긴 가공조에 침지하여 테이퍼화 처리하는 단계;
를 포함하는 전동 칫솔용 양면 미세모의 제조방법. - 제 8항에 있어서,
상기 합성수지 조성물은 폴리에스테르수지와 첨가제의 혼합물인 전동 칫솔용 양면 미세모의 제조방법. - 제 9항에 있어서,
상기 폴리에스테르수지는 인장강도가 250 ~ 2500 cN이고, 인장신도가 15 ~ 30%인 전동 칫솔용 양면 미세모의 제조방법. - 제 8항에 있어서,
가공조의 온도편차는 ± 2℃인 전동 칫솔용 양면 미세모의 제조방법. - 제 8항에 있어서,
침지 시 끝단으로부터 4mm 이내의 부분까지만 침지하여 테이퍼부를 형성하는 전동 칫솔용 양면 미세모의 제조방법. - 제 8항에 있어서,
상기 양면 미세모는
굵기(D)가 0.1mm ≤ D ≤ 0.25mm이고,
전체길이(L)가 16mm ≤ L ≤ 22mm이고,
식모부(Ls)의 길이가 4mm ≤ Ls ≤ 12mm이며,
식모부를 제외한 나머지 양 끝단이 테이퍼부를 이루는 전동 칫솔용 양면 미세모의 제조방법. - 제 8항에 있어서,
상기 e)단계 및 f)단계에서 테이퍼화 처리 시,
끝점으로부터 0 ~ 1mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 0 ~ 45%이고,
끝점으로부터 1 ~ 3mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 35 ~ 85%이며,
끝점으로부터 3 ~ 6mm 까지의 직경의 길이가 필라멘트 중심 직경 길이의 60 ~ 97%가 되도록 제조하는 전동 칫솔용 양면 미세모의 제조방법. - 제 8항 내지 제 14항에서 선택되는 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 양면 미세모를 적용한 전동 칫솔.
- 제 15항에 있어서,
상기 전동칫솔에 식모된 후 칫솔 식모면 상단으로부터 미세모의 높이가 5 ~ 8.5 mm이고, 솔부 전체의 높이가 14 ~ 19 mm 인 전동칫솔.
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