KR20160072701A

KR20160072701A - 후코이단 나노섬유를 이용한 마스크팩 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20160072701A
Application number: KR1020140180683A
Authority: KR
Inventors: 이범희; 김현경; 강동희; 윤국로; 홍상은; 박정아
Original assignee: (주) 아이투비
Priority date: 2014-12-15
Filing date: 2014-12-15
Publication date: 2016-06-23

Abstract

본 발명은 후코이단 나노섬유를 이용한 마스크팩 및 그 제조방법에 관한 것으로, 고분자 폴리머와 후코이단 성분이 혼합되어 이루어지는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 사용자가 마스크팩을 사용하는 것만으로도 피부 미백효과와 항산화 작용 및 아토피 피부염 등의 피부질환이 개선된다.

Description

후코이단 나노섬유를 이용한 마스크팩 및 그 제조방법{Mask-Pack Manufacturing Method using the Fucoidan Fiber}

본 발명은 후코이단 나노섬유를 이용한 마스크팩 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 갈조류에서 얻어지는 후코이단(fucoidan) 성분을 주재로 하여 만든 나노 섬유시트를 이용하는 마스크팩 및 그 제조방법에 관한 것이다.

후코이단(Fucoidan)이란 끈적끈적한 점질 구조의 황산염화한 다당류로서 주로 다시마, 미역 등의 갈조류에 많이 함유되어 있는 성분을 말한다.

이러한 후코이단 성분을 갈조류로부터 추출할 때에는 액체분배법(상분리), Stass Ott법, 납염침전법, 배양액성분 분리법 등과 같이 여러 가지 방법이 있으며, 이러한 과정을 통해 추출된 후코이단 성분은 인체의 면역력을 증강시켜 항암효과가 있는 것으로 알려져 있고, 또한 당뇨병과 간 기능장애 개선에도 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

상기와 같은 기능 이외에도 후코이단에는 여러 유용한 성분이 포함되어 있다는 것이 알려져 있으며, 이에 따라 등록특허공보 제1149711호 및 등록특허공보 제1291343호 등에서는 화장료 조성물이나 피부 미백용제 등의 용도로 제조되어 아토피 피부질환 등을 개선하거나 또는 항산화 작용을 이용한 미백용으로도 사용되고 있다.

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10-1149711

B1

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10-1291343

B1

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10-1351187

B1

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10-1025903

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10-1144493

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본 발명은 상기와 같은 후코이단이 가지는 유용한 기능을 이용하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 내부에 후코이단 성분이 포함되어 있어 항산화 작용과 아토피 피부염 개선 효과를 기대할 수 있는 마스크팩 및 그 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 마스크팩을 제공하고자 하는 본 발명의 목적은 고분자 폴리머와 갈조류로부터 추출된 후코이단 성분이 혼합하여 구성하는 것에 의해 달성된다.

그리고 본 발명은 고분자 폴리머와 상기 갈조류로부터 추출된 후코이단 성분은 6 : 1 ~ 15 : 1의 혼합비로 혼합되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 고분자 폴리머는 폴리비닐 알코올(PVA)인 것을 또 다른 특징으로 한다.

그리고 마스크팩을 제공하고자 하는 본 발명의 또 다른 목적은 마스크팩 제조방법을, 고분자 폴리머와 후코이단 성분을 혼합하는 후코이단 폴리머 제조 단계와; 후코이단 폴리머를 용기에 충전하는 후코이단 폴리머 주입 단계 및; 용기에 충전된 후코이단 폴리머에 전기방사법을 적용하여 부직포 구조의 나노 섬유시트를 제조하는 폴리머 방사 및 섬유시트 제조 단계로 구성하는 것에 의해 달성된다.

본 발명은 마스크팩을 이루는 주성분으로서 고분자 폴리머와 함께 후코이단 성분을 주재로 하여 부직포 구조의 나노 섬유시트가 제조되고, 이러한 섬유시트를 마스크팩의 용도에 맞추어 재단하여 다량의 후코이단 성분을 포함하는 마스크팩이 제조되고, 이러한 마스크팩을 사용자가 사용함으로써 후코이단 성분이 포함된 화장품 또는 미백용품을 사용하는 것과 같은 효과를 기대할 수 있으며, 그 결과 마스크팩 사용 후, 후코이단 성분에 의해 아토피와 같은 피부질환이 개선됨과 동시에 항산화작용에 따른 피부 미백 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 후코이단 나노섬유를 이용한 마스크팩의 제조방법을 순서대로 나타낸 제조 공정도,
도 2는 본 발명에 따른 후코이단 나노섬유를 이용한 마스크팩의 제조를 위한 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 실험예 2의 실시예 4에 의해 제조된 섬유시트의 예를 보인 사진,
도 4는 본 발명에 따른 실험예 4에 있어서 시편 8에 의해 제조된 섬유시트의 예를 보인 사진이다.

이하에서는 바람직한 실시예를 도시한 첨부 도면을 통해 본 발명의 구성과 작용을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명은 내부에 후코이단 성분이 포함되어 있어 항산화 작용과 아토피 피부염 개선 효과를 기대할 수 있는 마스크팩 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것으로, 이를 위해 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 후코이단 폴리머 제조 단계(S100), 후코이단 폴리머 주입 단계(S200), 폴리머 방사 및 섬유시트 제조 단계(S300)로 이루어지고, 이하에서는 각각의 단계에 대해 상세히 설명한다.

(1) 후코이단 폴리머 제조 단계(S100)

이 단계는 바다에서 채취된 건조 상태의 갈조류에 대해 액체분배법(상분리), Stass Ott법, 납염침전법, 배양액성분 분리법 등과 같은 공지의 방법을 적용하여 추출한 후코이단 성분을 이용하여 나노 섬유시트를 제조하기 전에 먼저 추출된 후코이단이 적절한 물성을 가지도록 폴리머솔루션 즉, 후코이단 폴리머를 제조하는 단계로서, 본 발명에서는 후코이단 폴리머를 제조할 때에 폴리비닐 알코올(polyvinylalcohol, PVA)과 같은 고분자 폴리머와 추출된 후코이단 성분을 서로 6 : 1 ~ 15 : 1의 혼합비로 혼합하여 하고, 이때 고분자 폴리머와 후코이단 성분을 균일하게 혼합되도록 교반기 등에 넣고 일정 시간 교반하여 혼합한다.

그리고 고분자 폴리머는 마스크팩 제조에 용이한 다양한 종류의 고분자 폴리머 중에서 어느 하나로 선택될 수 있는데, 본 발명에서는 수용성을 가지는 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol, PVA)이 사용된다.

그리고 분말상의 고분자 폴리머를 사용하는 경우에는 고분자 폴리머 분말을 일정 양의 정제수에 넣고 혼합함으로써 분해시켜 액상의 고분자 폴리머를 먼저 제조한 다음, 후코이단 성분과 혼합된다.

또한 위에서는 갈조류로부터 후코이단 성분을 추출하는 방법으로서 액체분배법(상분리), Stass Ott법, 납염침전법, 배양액성분 분리법 중 어느 하나를 이용하는 것으로 하여 설명하였으나, 후코이단 성분을 더욱 효율적으로 추출하기 위해 위와 다른 방법을 적용하는 것도 무방하다.

(2) 후코이단 폴리머 주입 단계(S200)

이 단계는 상기의 후코이단 폴리머 제조 단계(S100)에 의해 고분자 폴리머와 후코이단 폴리머가 균일하게 혼합된 겔(gel)상의 후코이단 폴리머가 제조되고 나면, 이 겔상의 후코이단 폴리머를 주사기와 같은 용기(10) 내에 주입하여 충전하는 단계로서, 이때 용기(10)의 하부 끝단에는 일정 크기의 관통공이 형성된 노즐부(11)가 구비되며, 이 노즐부(11)를 통해 용기의 내부에 주입된 후코이단 폴리머가 배출된다.

(3) 폴리머 방사 및 섬유시트 제조 단계(S300)

이 단계는 상기와 같은 후코이단 폴리머 주입 단계(S200)에 의해 용기(10)의 내부에 적정 양의 후코이단 폴리머가 주입되고 나면 용기(10)로부터 후코이단 폴리머를 배출시켜가면서 초극세(超極細)의 나노섬유를 제조하는 단계이다.

폴리머로부터 나노섬유를 제조하는 방법에는 연신법(drawing), 상분리법(phase separation), 자기조립법(self-assembly), 전기방사법(electrospinning) 등이 알려져 있는데, 본 발명에서는 후코이단 폴리머를 적용할 수 있고, 기계가 단순하며 또한 경제적인 측면을 고려하여 전기방사법에 의해 나노섬유를 제조한다.

전기방사법에 의해 나노섬유를 제조할 때에는 전기방사 장치를 이용하는데, 이러한 전기방사 장치는 내부에 폴리머를 주입하는 시린지 펌프(syringe pump), 나노섬유를 뽑아내기 위한 노즐 및 대전극판으로 이루어져, 충분한 점도를 지닌 겔상의 폴리머를 시린지 펌프에 주입하게 되면 시린지 펌프의 하단에 부착된 노즐 끝에 분포된 폴리머는 중력과 표면장력 사이에 평형을 이루면서 반구형 방울을 형성하며 매달려 있게 되는데, 폴리머에 정전기력을 가하게 되면 이 반구형의 방울 표면에 전하 또는 쌍극자 배향이 공기층과 용액의 계면에 유도되고, 전하 또는 쌍극자 반발로 표면장력과 반대되는 힘을 발생시키며, 따라서 노즐 끝에 매달려 있는 용액의 반구형 표면은 테일러 콘(Taylor Cone)으로 알려진 원추형 모양으로 늘어나게 되고, 어떤 임계 전기장 세기에서 이 반발 정전기력이 표면장력을 극복하게 되면서 하전된 고분자 용액의 제트(jet)가 테일러 콘 끝에서 방출되면서 점도가 높은 용액의 경우 제트는 붕괴되지 않고 표면이 하전된 대전극판을 향하여 공기 중을 날아가면서 용매가 증발하고, 대전극판에는 하전된 고분자 섬유가 연속상으로 쌓이게 되는 원리를 이용하는 것인데, 본 발명에서도 전기방사법에 의해 나노섬유를 제조할 때 일반적으로 널리 알려진 전기방사 장치를 이용하여 나노섬유를 제조하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기와 같은 폴리머 방사 및 섬유시트 제조 단계(S300)를 거치게 되면 대전극판(30)의 상면에는 후코이단 폴리머롤 이루어진 나노사가 부직포(non-woven) 구조의 섬유시트가 제조되는데, 이 단계는 상기의 부직포 구조의 섬유시트가 제조되고 나면, 이를 마스크팩의 용도에 맞추어 형상을 재단함으로써 후코이단 성분이 포함된 마스크팩을 제조하는 마스크팩 제조 단계(S400)가 더 포함될 수 있다.

상기와 같은 본 발명은 나노사가 방사되어 섬유시트가 제조됨에 있어서, 고분자 폴리머 대비 후코이단 성분이 혼합되는 혼합비에 따라 나노사가 원활하게 방사되지 못하거나 또는 비드(bead)가 형성되어 섬유시트의 품질이 저하될 수 있고, 따라서 본 출원인 및 발명자는 나노사를 균일하게 방사하여 양질의 섬유시트를 제조하기 위한 다양한 조건의 실험을 실시하였으며, 이에 대해서는 이하의 실험예를 통해 설명한다.

<실험예 1>

실험예 1에서는 미역티, 다시마, 모즈쿠 중에서 선택된 어느 1종을 후코이단 성분의 추출 원료로 선택되고, 이 원료의 불순물을 제거한 시료에 20배량의 물을 첨가하고 2N 농도의 묽은 염산 용액으로 산도를 pH2.0에 맞춰 조절하고, 이를 70℃의 항온수조에서 1시간 동안 교반하였다.

그리고 교반된 용액을 10N NaOH용액으로 중화시켜 감압 농축시키고, 이 농축액에 더 이상 침전이 생기지 않을 때까지 CaCl₂를 가한 다음, 원심 분리하여 상등액을 수돗물에 하루 동안 투석하고, 투석액에 투석액의 3배 용량의 에탄올을 첨가한 후, 원심 분리하여 얻은 침전물을 동결 건조하여 분말상의 후코이단 성분 추출하였다.

그런 다음, 준비된 고분자 폴리머(PVA) 대비 후코이단 성분을 1 : 1 혼합비로 혼합한 다음, 전압과 유속을 일정하게 맞춘 상태에서 용기(10)의 노즐부(11)와 대전극판(30)의 높이를 변경해가면서 나노사를 방사하여 섬유시트를 제조함으로써, 나노사의 방사 높이가 섬유시트를 제조하는 데에 영향이 있는지를 실험하였다.

이때 본 출원인 및 발명자는 섬유시트가 제조된 품질 결과에 따라 '아주 좋음'에 대해서는 5점, '좋음'에 대해서는 4점, '보통'에 대해서는 3점, '나쁨'에 대해서는 2점, '아주 나쁨'에 대해서는 1점을 각각 부여하도록 정량화 하였으며, 그 결과를 아래의 표 1에 나타내었다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3
높이(㎝)	7	12	17
전압(kv)	17	17	17
유속(㎖/h)	1.5	1.5	1.5
결과	-	-	-

위 실험결과 실시예 1에서 나노사의 방사 높이가 7㎝인 경우에는 극소량의 나노사에 의해 섬유시트 형태를 일부 확인할 수 있었으나, 그 정도가 매우 미비하여 평가를 내리기에 부적합하였고, 그 밖의 실시예 2 및 실시예 3의 조건에서는 섬유시트 형태가 전혀 나타지 않았다.

이러한 결과로 볼 때, 나노사를 방사하는 높이가 섬유시트 형태를 형성시킴에 영향이 있음을 확인할 수 있었다. 이에 더해 고분자 폴리머와 후코이단 성분이 혼합된 폴리머(이하 '혼합 폴리머'라 한다)의 점성이 부족하고, 그 결과 섬유시트 형태로 제조되기 어려움을 유추할 수 있었다.

<실험예 2>

실험예 2에서는 실험예 1의 조건을 그대로 따르되, 고분자 폴리머(PVA) 대비 후코이단 성분을 2 : 1의 혼합비로 혼합하고, 이를 표 2에서와 같이 동일한 높이와 유속 조건하에서 전압이 섬유시트 제조에 영향을 미치는지에 대하여 실험하였다.

	실시예 4	실시예 5	실시예 6
높이(㎝)	7.5	7.5	7.5
전압(kv)	16	17	18
유속(㎖/h)	1.5	1.5	1.5
결과	2	1	1

위 실험 결과 실시예 4 내지 실시예 6에서는 모두, 도 3의 사진에서와 같이 많은 양의 비드(bead)가 형성되어 제대로 된 섬유시트의 형태를 갖추지 못하였다.

그러나 실시예 6에 비해 실시예 4가 상대적으로 비드가 적게 형성되었고, 이를 통해 본 출원인 및 발명자는 전압이 섬유시트 제조에 영향이 있음을 확인할 수 있었다.

그리고 노즐부(11)로부터 혼합 폴리머가 간헐적으로 떨어지는 것을 확인하였으며, 이를 통해 실험예 1에서와 같이 혼합 폴리머의 점성이 부족하거나, 또는 유속이 높다는 것을 유추할 수 있었다.

<실험예 3>

실험예 3에서는 실험예 1의 조건을 그대로 따르되, 고분자 폴리머(PVA) 대비 후코이단 성분을 6 : 1의 혼합비로 혼합하고, 이를 표 3에서와 같이 동일한 높이와 전압 조건하에서 유속이 섬유시트 제조에 영향을 미치는지에 대하여 실험하였다.

	실시예 7	실시예 8	실시예 9
높이(㎝)	7.5	7.5	7.5
전압(kv)	16.8	16.8	16.8
유속(㎕/min)	0.2	0.3	0.4
결과	2	3	3

위 실험 결과 실시예 8 및 실시예 9의 조건에서 나노사가 방사되면서 섬유시트 형태로 제조되었으나, 상대적으로 실시예 9가 실시예 8에 비해 많은 양의 비드가 발생하였다.

위 실험을 통해 유속이 앞선 실험의 높이, 전압의 조건과 같이 나노사를 방사하여 섬유시트를 제조하는 데에 영향이 있음을 확인할 수 있었다.

<실험예 4>

실험예 4에서는 실험예 1의 조건을 그대로 따르되, 고분자 폴리머(PVA) 대비 후코이단 성분을 1 : 1 ~ 20 : 1의 혼합비로 각각 다르게 혼합하여 20개의 시편을 제조한 다음, 방사 높이 7.5㎝, 전압 13kv, 유속 0.2㎕/min의 동일한 조건하에서 섬유시트를 제조하여 그 결과에 대하여 10점 기준('매우 좋음'의 경우 10점, '매우 나쁨'의 경우에는 1점을 부여)으로 평가하였으며, 이를 통해 혼합 폴리머의 점성이 섬유시트를 형성함에 영향을 미치는지에 대하여 실험하였다.

구분	평점	비드
시편 1(1 : 1)	1	O
시편 2(2 : 1)	1	O
시편 3(3 : 1)	1	O
시편 4(4 : 1)	1	O
시편 5(5 : 1)	2	O
시편 6(6 : 1)	5	O
시편 7(7 : 1)	8	X
시편 8(8 : 1)	9	X
시편 9(9 : 1)	10	X
시편 10(10 : 1)	9	X
시편 11(11 : 1)	9	X
시편 12(12 : 1)	9	X
시편 13(13 : 1)	8	X
시편 14(14 : 1)	7	O
시편 15(15 : 1)	6	O
시편 16(16 : 1)	4	O
시편 17(17 : 1)	4	O
시편 18(18 : 1)	2	O
시편 19(19 : 1)	2	O
시편 20(20 : 1)	2	O

위 실험 결과 동일한 조건하에서 방사되는 나노사를 이용하여 섬유시트가 제조될 때, 상대적으로 점성이 낮은 시편 1 내지 5의 경우, 혼합 폴리머가 쉽게 흘러내리면서 나노사의 방사가 제대로 진행되지 못하였으며, 그 결과 섬유시트의 형태를 거의 갖추지 못하였다. 그리고 많은 양의 비드가 발견되어 본 발명에 따른 마스크팩을 제조함에 있어서 매우 부적합하였다.

이에 반해 시편 6의 경우 일부의 비드가 발견되기는 하였으나, 섬유시트로 제작이 가능한 것을 확인할 수 있었으며, 이로부터 시편 15까지는 온전한 섬유시트로의 제작이 가능하였으며 특히, 도 4의 사진에서와 같이 시편 8의 경우 그 품질이 가장 우수하였다. 이에 더해 시편 14 및 15를 제외하고는 전반적으로 비드도 발견되지 않았다.

반면, 시편 16 이후에서는 오히려 비드가 눈에 띄게 발견되었으며, 섬유시트도 균일하게 형성되지 못하였고, 나노사의 방사가 원활하게 이루어지지 못하였다. 이는 혼합 폴리머의 점성이 지나치게 높아 나노사를 방사하는 데에 부적합한 것으로 유추해볼 수 있다.

이러한 실험을 통해 본 출원인 및 발명자는 나노사를 방사하여 양질의 섬유시트를 제조하는 데에는 나노사의 방사 높이, 전압 및 유속에 큰 영향이 있음을 확인할 수 있었으며, 동일한 조건하에서는 혼합 폴리머의 점성에 매우 큰 영향이 있음을 확인할 수 있었다.

이에 더해 본 출원인 및 발명자는 마스크팩의 제조를 위한 양질의 섬유시트를 제조하는 데에는 고분자 폴리머와 후코이단 성분이 6 : 1 ~ 15 : 1의 혼합비로 혼합되는 것이 바람직한 것을 확인하였다.

한편, 첨부도면에 도시된 미설명부호 '20'은 혼합 폴리머가 노즐 끝에 원추 형 모양으로 매달려 형성된 테일러콘부이며, '31'은 노즐부(11)와 대전극판(30)을 연결하여 전류를 공급하는 전원공급부이다.

이상 설명한 바와 같은 방법에 의해 제조되는 마스크팩에는 다량의 후코이단 성분이 포함되어 있어 사용자가 안면에 마스크팩을 착용하게 되면 후코이단 성분이 피부에 직접 접촉되면서 항산화작용에 의해 피부 깊숙이 침투한 각종 세균 등이 제거되면서 피부질환이 개선된다.

10: 용기 11: 노즐부
20: 테일러콘부 30: 대전극판
31: 전원공급부

Claims

고분자 폴리머와 갈조류로부터 추출된 후코이단 성분이 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 후코이단 나노섬유를 이용한 마스크팩.
청구항 1에 있어서,
상기 고분자 폴리머와 상기 갈조류로부터 추출된 후코이단 성분은 6 : 1 ~ 15 : 1의 혼합비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 후코이단 나노섬유를 이용한 마스크팩.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 고분자 폴리머는 폴리비닐 알코올(PVA)인 것을 특징으로 하는 후코이단 나노섬유를 이용한 마스크팩.
고분자 폴리머와 후코이단 성분을 혼합하는 후코이단 폴리머 제조 단계(S100)와;
상기 후코이단 폴리머를 용기(10)에 충전하는 후코이단 폴리머 주입 단계(S200) 및;
상기 용기(10)에 충전된 후코이단 폴리머에 전기방사법을 적용하여 부직포 구조의 나노 섬유시트를 제조하는 폴리머 방사 및 섬유시트 제조 단계(S300);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 후코이단 나노섬유를 이용한 마스크팩의 제조방법.
청구항 4에 있어서,
상기 고분자 폴리머와 상기 갈조류로부터 추출된 후코이단 성분은 6 : 1 ~ 15 : 1의 혼합비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 후코이단 나노섬유를 이용한 마스크팩의 제조방법.