KR20200118488A - 분말 심의 생산 방법 및 이로 생산된 제품 - Google Patents

Abstract

분말 심을 생산하는 방법이 개시되며, 여기서 적어도 하나의 착색제, 적어도 하나의 필러 및 적어도 하나의 바이더가 담체 액체와 혼합되고, 심은 습윤 화합물로부터 성형되고, 단계 b)에서 성형된 심은 챔버를 통하여 안내되어 챔버 내에서 분쇄상 피복제에 노출되고, 분말화된 심은 건조 장치 내로 안내되고 그 안에서 건조된다.

Description

분말 심의 생산 방법 및 이로 생산된 제품

본 발명은 분말 심(powder lead)의, 특히 화장품 분야에서의, 생산 및 용도에 관한다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법에 의하여 생산 가능한 분말 심에 관한다.

캔틸레버형 또는 삽입형 심을 포함하는 펜슬은 특히 필기 도구 및 화장품 분야에서 널리 퍼지고 알려져 있다. 이러한 펜슬을 위한 심을 생산하는 방법은 오랜 시간 동안 알려져 왔다. 보통, 심은 고비율의 필러, 안료 및 바인더로부터 생산된다. 심의 경도는 특정 경우에 사용된 성분 및 생산 공정에 따라 달라진다. 예컨대 성형 물품 내로 삽입되거나 홀더 내로 삽입될 때, 보다 용이하게 추가적으로 가공될 수 있기 때문에, 보다 경질인 심은 가공에 유용하다. 샤프닝 또한 간단하다. 그러나, 보다 경질인 심은 색소를 보다 적게 전달하며, 이는 일부 필기 도구 및 화장품 분야의 경우 모두에 있어서 불리한 것으로 여겨진다. 많은 경우, 예컨대 화장품 분야에서, 심은 용이하게 도포되고 피부 상에 쾌적한 감각을 생성할 수 있도록 충분히 연질인 것이 바람직하다. 그러나, 연질인 심은 부러지거나 바스러지는 경향이 있기 때문에 가공이 어려운 단점을 가진다.

분말 심은 특히 화장품 용도에 적합하다. 분말 심은 실질적으로 매트릭스 형성 필러 없이 분쇄상 성분으로부터 생산된 심을 지칭한다. 가공 중 용융하여 매트릭스를 형성하는 필러는 안정성을 형성하지만, 전달 물성에 악영향을 줄 수 있다. 따라서 분말 심은 특히 화장품 영역에서 사용된다. 이들은 고도로 쾌적한 도포를 제공하고, 도포 중 스크래치하지 않으며, 충분한 화합물을 전달하여 강하게 발색되는 도포를 생성한다.

그러나, 분말 심은 바스러지고 부러지는 경향이 있으며, 또한 대단히 어렵게만 샤프닝이 가능하다. 분말 심의 도포가 쾌적할수록, 상기 분말 심의 가공이 일반적으로 어려워지며, 가공이 단순할수록, 경도 및 보통 도포의 스크래칭이 커진다.

분말 심은 보통 매우 고 함량의 필러 및 안료를 물 및 바인더 혼합물과 반죽하여 생산된다. 이어 습윤 화합물은 압출되고 그리고 나서 건조되어 물을 증발시킨다.

분말 심의 강도를 증가시키기 위하여, 성형 후 이들을 액상 안정화제 내에 침지하여 경화되게 하는 것으로 알려져 있다. 많은 경우, 액상 왁스 또는 액상 왁스 용액이 이 목적을 위해 사용된다. 그러나, 이 방법은 복잡하다. 또한, 심이 침지 공정을 위해 소정의 기계적 안정도를 가져야 하기 때문에 추가적 문제가 발생한다.

EP 2 113 214 는 착색 심을 위한 화합물이 건조 공정 중 화합물 내에서 용융되고 건조 공정으로부터 초래되는 포어를 채우는 마이크로결정 왁스 입자와 혼합되는 방법을 개시한다. 비록 이 방법에 의하여 생산되는 심이 왁스 덩어리로 인하여 보다 높은 강도 가지지만, 심은 피부에 대한 높은 수준의 전달을 나타내지 않고 특히 “왁시(waxy)”한 도포, 즉, 피부에 도포 중 불쾌한 감각을 유발한다.

더욱이, EP 836 846으로부터 도포 거동을 변경하기 위해 성형 및 건조 후 심을 액상 왁스, 액상 지질 또는 지방산에 침지하는 것이 알려져 있다. 이 침지의 결과로, 총 중량의 약 15 내지 25%의 왁스 흡수가 달성된다. 이러한 고함량의 왁스를 가지는 심은 분말 심의 유리점을 가지지 않고 쾌적한 도포를 제공하지 않는다.

플라스틱 커버와의 공압출(coextrusion)에 의해 심을 제공하는 것이 알려져 있다. 그러나, 이 방법은 고도로 복잡하며 오로지 경질의 심에서만 만족스러운 결과를 도출한다. 또한, 공압출은 매우 고온을 요구하여, 이는 분말 심의 성분, 특히 화장품 용도를 의도한 것에는 적합하지 않다.

따라서, 본 발명의 목적은 단순한 방식으로 도포될 수 있고, 도포 중 쾌적한 감각을 생성하고, 도포 중 스크래치하지 않고, 원하는 색조 및 원하는 색상의 농도를 달성하기에 충분한 화합물을 1회 도포에 전달하고, 또한 관습적 방법에 의해 과도한 파단 없이 단순한 방식으로 가공될 수 있는 분말 심을 제공하는 것이다.

매우 연질인 알려진 분말 심의 추가적인 단점은, 이들은 실제로 매 도포 후 다시 샤프닝 되어야 하고, 이는 일부 사용자에게 성가시거나 지겨운 것으로 나타난다. 또한, 심이 지나치게 연질이면, 일반적으로 무결점인 선단부(tip)가 달성되지 않는다. 그러나, 연질 심은 가능한 최상의 도포감 및 가능한 최상의 도포량에 매우 유리하다. 그러나 그것은 쉽게 부러지기 때문에, 생산에서 불량품 수준이 매우 높다. 예컨대 수축 슬리브와 같은, 추가적 가드에 의해 분말 심의 자가 안정성을 생성할 수 있지만, 애초에 심을 충분히 안정하게 유지하는 것이 어렵다. 수축 슬리브를 적용하기 위해 심은 세워지고 수축 슬리브로 둘러싸여야 한다. 이것 만으로도 파단으로 인한 불량품을 야기할 수 있다.

따라서, 또한 본 발명의 추가적 목적은 분말 심을 적어도 일시적으로 안정화시켜 적어도 이송되고 후속적 가공 시스템에 공급될 수 있게 하는 것이다.

상기 언급된 목적은 본 발명에 따라 분말 심을, 건조 온도에서 용융하고 냉각 시 안정화 외피를 형성하여 심에게 자가 안정성을 부여하는 분쇄상 피복제로 파우더링하는 것에 의하여 달성된다. 본 발명에 따른 파우더링 제제는 따라서 심의 다른 물성을 손상시키지 않으면서 심에 자가 안정성을 부여한다.

놀랍게도, 분말 심의 자가 안정화는 매우 얇은 필름을 생산하고 이를 세팅하여 포어 내부로의 비교적 깊은 침투를 방지하게 하는 것에 의하여 쾌적한 도포, 최소 스크래치 및 충분한 전달과 같은 요망되는 물성을 손상시키지 않으면서도 얻어질 수 있음이 발견되었다. 또한, 본 발명에 따른 방법에 의하여 안정한 분말 심을 단순한 방법으로 생산할 수 있다. 상기 방법은 특정 경우에 요망되는 제형에 간단한 방식으로 조정될 수 있다. 본 발명에 따른 방법에 의하여, 임의의 요망되는 두께의 분말 심을 생산할 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 지극히 쾌적한 도포 및 매우 만족스러운 전달에 충분하게 연질인, 매우 연질인 분말 심 조차 실질적으로 파단 없이 추가적 가공되어 펜슬을 형성할 수 있도록 생산될 수 있다. 분말 심 추가적 가공은 이에 따라 상당히 용이해지고 분말 심에 대한 새로운 적용 가능성이 열린다.

본 발명에 따른 분말 심의 생산 방법은 이하의 단계들을 포함한다:

a. 적어도 하나의 착색제, 적어도 하나의 필러 및 적어도 하나의 바인더가 담체 액체와 혼합되는 단계,

b. 심이 습윤 화합물로부터 성형되는 단계,

c. 단계 b)에서 성형된 심이 챔버를 통하여 안내되어 챔버 내에서 분쇄상 피복제에 노출되는 단계, 및

d. 파우더링된(powdered) 심이 건조 장치 내로 안내되고 그 안에서 건조되는 단계.

따라서, 혼합물은 심을 형성하는 구성성분으로부터 생산되고 담체 액체로 페이스트상으로(pasty) 만들어진다. 얻어진 화합물은 성형되어 심을 형성고, 그리고 나서 피복제로 파우더링된다. 분말 심은 상승된 온도에서 건조되고, 이에 의하여 피복제가 용융되고 심의 표면 상에 흐른다. 냉각 후, 경화된 피복제는 심을 파단 및 바스러지는 것으로부터 보호하는 크러스트(crust)를 형성하며 이는 용이하게 추가적 가공될 수 있음을 의미한다.

본 발명에 따른 방법은 피복제가 매우 낮은 두께로만 실질적으로 심의 표면 상에만 존재할 수 있게 한다. 피복제 두께가 낮기 때문에 심의 앞부분을 샤프닝할 때 피복(cover)은 제거되고, 이에 따라 도포를 간섭할 수 없다. 또한, 낮은 침투 깊이로 인하여 피복제는 심 화합물의 물성 또한 변경하지 않는다.

본 발명에 따른 방법의 추가적 장점은 외피의 성질 및 양이 심 또는 심의 성분과 무관하게 조정될 수 있다는 것이다. 외피가 심 상에 놓이기 때문에 실질적으로 상용성에 문제가 없으며 따라서 피복제는 기능성 및 미적 관점에 따라 선택될 수 있다. 침투의 깊이가 낮고 피복제가 샤프닝 시에 제거되기 때문에, 이것은 실질적으로 도포 영역에 접촉하지 않으며, 도포되는 심 화합물의 물성을 변경하지 않는다는 것을 의미한다.

심을 생산한 후 및 건조 후, 본 발명에 따라 생산된 심은 따라서 어떤 문제 없이 추가적으로 가공될 수 있다. 일반적으로 튜브형 보호 커버와 함께 제공되고, 의도된 길이로 제공된 후, 커버 튜브는 열을 적용하여 수축된다. 그 후, 심은 통상적 방식으로 추가적으로 가공되어 펜슬을 형성하고, 예컨대 이들은 펜슬 블랭크 내로 삽입되거나 회전 장치 내로 삽입된다.

먼저, 심 화합물은 성분을 혼합하는 것에 의하여 생산된다. 이를 위하여, 분쇄상 및 액체 구성성분은 서로 혼합된다. 첨가 순서는 중요하지 않다. 분쇄상 구성성분은 사전 혼합된 후 액체에 첨가될 수 있고, 또는 모든 구성성분이 서로 동시에 접촉되고 나서 혼합 또는 개별 구성성분이 임의의 요망되는 순서로 별개로 사전 혼합될 수 있다.

심 화합물은 적어도 하나의 착색제, 적어도 하나의 필러 및 적어도 하나의 바인더를 포함하고, 분말 심에 통상적인 추가 성분, 예컨대 윤활제 및 방부제, 및 당업자에게 알려진 추가적 첨가제를 포함할 수 있다. 분말 심의 생산에 사용되는 고체 성분은 모두 분쇄상, 즉, 0.1 내지 200 μm, 예컨대 0.5 내지 150 μm 범위 내의 입자 크기를 가진다. 입자 크기는 성분의 성질에 따라 가변적이고; 크기가 상이한 입자 혼합물이 사용될 수 있다. 예를 들어, 최대 200 μm의 크기를 갖는 펄(pearl)이 혼합물 내에 효과제(effect agent)로서 존재할 수 있다. 한편, 최대 0.1 μm의 매우 작은 입자 크기를 갖는 카올린 또는 실리카와 같은 매우 미세하게 분쇄된 필러가 심 화합물 내에 존재할 수 있다.

개별 구성성분은 별개로 요구되는 입자 크기로 제공될 수 있거나, 사전 혼합되고 나서 분쇄될 수 있다. 예를 들어 고체 구성성분 중 일부는 개별적으로 또는 혼합물로 요망되는 입자 크기로 분쇄되고 나서 추가 성분과 혼합될 수 있다. 특히, 예컨대, 펄과 같은 비교적 큰 입자 크기를 갖는 입자는 미세하게 분쇄된 혼합물에 마지막에 첨가될 수 있다.

심은 적어도 하나의 필러를 포함한다. 필러는 심의 토대를 형성하고 착색제의 담체 물질이다. 필러는 심의 침식(erosion) 물성에 기여한다. 필러는 양호한 도포를 가능하게 해야 하고 화합물을 슬라이딩 가능하게 만들어야 한다. 적합한 필러는 카올린, 탈크, 칼슘 또는 마그네슘 카보네이트와 같은 카보네이트, 실리카와 같은 실리콘 다이옥사이드, 또는 알루미늄 다이옥사이드, 보론 나이트라이드, 합성 플루오르플로고파이트, 옥수수 전분 또는 쌀 전분과 같은 전분, 마이카, 제올라이트, 나일론 또는 폴리아미드 기반 필러, 실리콘 기반 필러, 셀룰로오스, 폴리메틸메타크릴레이트와 같은 아크릴레이트 기반 필러, 분말형 고 용융점 폴리에틸렌 왁스와 같은 마이크로크리스탈린 파우더, 및 상기 2 이상의 필러의 혼합물이다.

분말 심의 본질적인 구성성분은 착색제이다. 착색제는 유기 또는 무기 염료일 수 있다. 착색제는 또한 상업적으로 펄로 이용가능한 광채(sparkling) 또는 광휘(shiny) 분말 또는 입자 또는 백색, 투명 또는 유색 구형 또는 진주형상 입자 효과재(effect material)를 포함한다. 예를 들어, 불용성 안료 및/또는 유기 가용성 염료가 착색에 사용될 수 있다. 이 방식으로, 임의의 요망되는 색조를 생성할 수 있다. 일반적으로 본 발명에 따른 심은 적어도 하나의 안료 또는 안료 혼합물을 포함하고 및/또는 하나 이상의 효과재를 포함한다. 이 경우, 분말 심에 통상적으로 사용되는 안료 및 효과재가 통상적인 양으로 사용될 수 있다. 안료의 예는 산화철, 망간바이올렛, 울트라마린, 티타늄다이옥사이드와 같은 무기 산화물이다. 카민 또는 수용성 또는 용매용해성 상업적으로 사용가능한 염료와 같은 유기 염료 역시 사용될 수 있다. 코팅되거나 비코팅된 마이카와 같은 필로실리케이트가 많은 경우 효과재로 사용된다.

필러 및 안료를 함께 유지하기 위하여 적어도 하나의 바인더가 존재한다. 바인더는 수용성 또는 용매용해성일 수 있다. 적합한 바인더는, 예컨대, 셀룰로오스 및 셀룰로오스 유도체, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 알지네이트, 필로실리케이트, 전분 및 전분 유도체, 사이클로덱스트린 또는 당 유도체와 같은 다당류이다. 많은 경우, 셀룰로오스 유도체가 바인더로서 사용된다.

심은 추가적 보조제 및 첨가제를 포함할 수 있다. 보조제의 예는 방부제, 도포를 보다 쾌적하게 하는 윤활제, 및 심의 경도를 설정하기 위하여 사용되는 물질이다. 이들은 칼슘 또는 마그네슘 스테아레이트와 같은 스테아레이트, 글리콜, 에스테르, 폴리에틸렌 등을 포함한다. 방부제는 추가적 예이다.

담체 액체의 첨가에 의하여 심의 고체 분쇄상 구성성분으로부터 형성되는 것은 페이스트상 심 화합물이고 이는 이후에 성형될 수 있다. 담체 액체는 성분과 상용성이고, 원하지 않는 임의의 반응을 일으키지 않고, 상승된 온도에서 제거될 수 있고, 피부 및 점막에 유해하지 않으며, 바람직하게 환경 친화적인 임의의 액체일 수 있다. 적절한 온도에서 휘발성인, 예컨대 50 내지 120℃ 범위 내의 온도에서 휘발성인, 물, 탄화수소, 사이클로메티콘 등과 같은 용매가 적합하다. 바람직한 담체 액체는 물 또는 수성 혼합물이다.

본 발명에 따른 성분은 적절한 양으로 사용된다. 착색제 함량은 안료 및 염료의 착색력 및 요망하는 색상의 농도에 의존한다. 착색제의 비율은 총 고체 심 구성성분의 중량을 기초로 통상 10 내지 70 중량%, 예컨대 15 내지 55 중량%, 바람직하게 23 내지 48 중량% 범위 내이다. 필러의 비율은 통상 5 내지 80 중량%, 예컨대 20 내지 70 중량%, 바람직하게 24 내지 65 중량% 범위 내이다. 본 명세서에서 특정된 모든 백분율은 완성된 심, 즉 심이 항량(constant weight)으로 건조된 후의 중량을 기초로 한다.

고체 구성성분을 페이스트상으로 만들기 위하여, 담체 액체는 용이하게 성형가능한 화합물을 산출하는 양으로 사용되고, 이는 다른 구성성분의 성질 및 양에 따라 달라진다. 특히 완성된 심의 일부가 되지 않거나 실질적으로 되지 않기 때문에, 담체 액체의 양은 그 자체로 중요하지 않다. 용이하게 성형가능한 화합물을 형성하기에 충분하지만, 제거가 복잡해질 정도로 높지 않은 양이 적합하다. 페이스트상 심 화합물을 기초로 5 내지 80 중량% 범위가 적합한 것으로 밝혀졌다.

그리고 나서 심은 담체 액체의 첨가 후 얻어진 습윤 화합물로부터 통상적인 방식으로 성형된다. 심의 성형 및 이 목적에 적합한 장치는 그 자체로 알려져 있고, 알려진 장치는 본 발명에 따른 방법을 위해 사용될 수 있다. 압출 장치를 사용할 경우 양호한 결과가 얻어진다.

성형 후, 심은 챔버를 통하여 안내되고 챔버 내부에서 분쇄상 피복제로 파우더링된다. 피복제는 심의 표면 상에 가능한 균일한 침전물이어야 한다.

피복제는 건조 시기에서 용융하고 심의 표면을 피복해야 한다. 피복제는 따라서 주위 온도(ambient temperature)에서 고체이고 50 내지 120℃, 예컨대 65 내지 95℃ 및 바람직하게 68 내지 88℃ 범위 내의 상승된 온도에서 용융하고, 냉각 시 필름 또는 크러스트(crust) 형태로 고체화되는 물질이다. 적합한 재료의 예는 천연 및 합성 왁스, 하이드로제네이티드 베지터블 오일, 및 또한 왁스상 및/또는 열가소성 중합체이다. 카나우바 왁스(carnauba wax), 칸델릴라 왁스(candelilla wax), 비즈왁스(beeswax), 쌀겨 왁스(rice bran wax), 하이드로제네이티드 캐스터 오일(hydrogenated castor oil), 오조케라이트(ozokerite), 다마르(dammar), 셸락(shellac), 쿠마론 수지(coumarone resin), 호호바 오일(jojoba oil)과 같은 하이드로제네이티드 베지터블 오일(hydrogenated vegetable oil) 및 로지네이트(rosinate)와 같은 화장품에 일반적으로 사용되는 식물, 동물 및 합성 왁스가 적합하다. 피복제의 추가적 예는 합성 비즈왁스(synthetic beeswax), 마이크로크리스탈린 왁스(microcrystalline wax), 실리콘 왁스(silicone wax), 세레신(ceresin), 스테아릴 디메치콘(stearyl dimethicone), 베헤닐베헤네이트(behenyl behenate) 및 펜타에리트리틸 테트라베헤네이트(pentaerythrityl tetrabehenate)와 같은 에스테르 왁스 퍼포마콜(Performacol) 및 퍼포마시드(Performacid)와 같은 지방 알코올 및 지방산, 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리비닐 아세테이트(polyvinyl acetate), 폴리비닐 아세탈(polyvinyl acetals), 폴리글리콜(polyglycols), 폴리에스테르(polyethers), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidones), 케톤 수지(ketone resins)와 같은 수지, 수크로오스 에스테르(sucrose esters)이다. 언급된 물질들의 혼합물을 사용하는 것 역시 가능하다.

피복제 또는 피복제의 혼합물은 미세 입자이고, 즉, 이들은 0.01 내지 100 μm, 예컨대 0.02 내지 50 μm, 바람직하게 10 내지 40 μm 범위 내의 입자 크기를 가진다. 입자는 습윤한 심 상에 잘 부착될 수 있도록 가능한 한 작아야 한다. 보다 큰 입자, 예컨대 플레이크를 적용하는 것 역시 가능하지만, 이것은 비균일한 코팅을 초래하고 이에 따라 이들은 다소 부적합하다.

피복제 분말은 성형 후, 즉, 습윤 상태의 심을, 그 내부에서 피복제가 적용될 챔버를 통하여 안내하여 심 표면에 적용된다. 이를 위하여, 피복제는 챔버 내에 뿌려지고, 통과하는 심 상에 “분말-침적”되며; 이 목적에 적합한 적절한 장치는 알려져 있다. 심이 요망하는 지점에서 파우더링 되도록, 바람직하게 심이 골고루 전체 길이를 따라 피복제를 제공받도록 피복제가 적용되며, 심을 연속적 피복층이 건조 단계 후 심을 피복함을 의미한다.

피복제는 챔버 내에 선택적으로 대전된(charged) 분진, 미스트 또는 분말 형태로 제공될 수 있다. 심이 챔버를 통해 안내되면, 피복제는 표면에 침적되거나 수집(gather)될 수 있다.

파우더링에 의하여, 피복제 양을 최소화할 수 있다. 챔버 내 피복제 양, 챔버를 통하는 심의 속도 및 분말, 분진 또는 미스트의 난류는 심의 두께에 따라 그리고 외피의 요망되는 두께에 따라 조정될 수 있다.

요망되는 효과를 달성하기 위하여 피복제는 심의 중량을 기초로 0.5 내지 15 중량%, 예컨대 0.5 내지 10 중량% 또는 1 내지 10 중량%, 바람직하게 2 내지 8 중량% 및 특히 바람직하게 3 내지 6 중량%의 비율로 첨가된다.

피복제가 표면에 잘 부착되기 위해서, 코로나 방전에 의하여 잠시 대전될 수 있다. 일 구현예에서, 피복제는 코로나 건을 사용하여 적용될 수 있다. 피복제로 형성된 층 두께는 이와 관련하여 대전 강도 및 분말의 관류 속도에 의해 영향 받을 수 있다.

심이 파우더링된 후, 이들은 건조 장치 내로 안내되고, 여기에서 이들은 미리 설정된 기간 동안 미리 설정된 온도에서 건조된다. 건조 시기 동안, 페이스트를 만들기 위하여 첨가된 액체가 빠져나간다. 완성된 심의 구조에 악영향을 미칠 수 있기 때문에, 건조 기간은 액체가 지나치게 빨리 빠져나가지 않도록 설정된다. 건조 시간은 건조 온도, 심의 두께 및 조성, 및 담체 액체의 성질에 따라 달라진다. 두꺼운 심은 가는 심에 비해 건조에 더 긴 시간을 필요로 하고 물 보다 낮은 끓는점을 갖는 용매는 물 보다 빠르게 증발한다. 온화한 건조가 바람직하다. 통상, 심은 8 내지 24 시간의 기간 동안 건조된다. 8 시간 미만인 경우, 건조는 불충분하거나 지나치게 빠르다. 둘 다의 경우, 만족스러운 결과를 얻지 못한다. 24 시간 초과의 건조 시간은 더 이상 최종 제품에 영향을 미치지 못하고 따라서 불필요한 비용을 발생시킬 뿐이다. 건조시간 10 내지 18, 특히 12 내지 16 시간의 건조 시간에서 매우 양호한 결과가 달성되었다.

심을 건조하기 위한 건조 장치는 잘 알려져 있고 이러한 공지의 장치는 통상적인 방식으로 본 발명에 따라 파우더링 된 심을 건조하기 위하여 사용될 수 있다.

건조 온도는 심의 두께 및 조성, 및 피복제의 용융점에 따라 달라진다. 건조 공정 중, 분말 조직은 건조 온도의 영향 하에 분말 심의 성분으로부터 발생한다. 사용되는 필러 및 바인더에 따라, 건조 온도는 50 내지 120℃ 범위 내일 수 있고; 그리고 나서 피복제는 각 경우에서 건조 온도에 맞게 조정되어야 한다. 당업자는 몇가지 일상적 실험을 통하여 심 성분, 피복제 및 건조 파라미터의 최적 조합을 찾아낼 수 있다. 통상, 심은 적어도 요망되는 경도에 도달하거나 수분/용매 함량 0.6% 미만에 도달할 때까지 건조된다.

건조 동안, 분말 침적된 피복제는 심의 표면에 용융 및 퍼져 심의 다른 물성을 손상시키지 않으면서 이를 안정화시킨다. 임의의 이론에 구속되지 않으나, 각 경우에서 매우 작은 분말 침적된 입자는 표면의 특정 지점에 매우 소량으로 존재할 뿐이며, 여기에서 직접 용융되어 용융된 피복제가 심 내부로 보다 깊이 침투하는 것이 방지되는 것이라 여겨진다. 바로 표면에 있는 포어 만이 용융된 피복제에 의해 채워지고, 이는 결과적으로 피복제층의 심 코어에 대한 부착에 기여한다. 이러한 방식으로, 심 코어 내부로 피복제가 확산하는 것이 방지되고 완성된 심의 도포감이 안정화 피복제에 의하여 손상되지 않으며, 표면에 외부적으로 있는 피복제층은 사용 중 샤프닝에 의하여 제거된다.

건조 후 얻어진 심은 가능한 모든 용도, 특히 펜슬 또는 어플리케이터 내와 같은 통상적으로 의도되는 심의 용도를 위하여 추가적 가공이 가능할 정도로 안정하다. 이러한 심은 쉘 블랭크 내로 삽입되거나 어플리케이터 내로 삽입될 수 있다. 이들은 또한 심에 대하여 통상적인 추가 작업 단계를 거칠 수 있다. 특히, 심은 본질적으로 알려진 방식으로 요망되는 길이로 잘라질 수 있다.

일 구현예에서, 심은 소위 수축 슬리브의 사용에 의하여, 즉 심 위에 얇은 폴리머 커버의 오버레이 및 후속적 수축으로 결과적으로 폴리머 커버가 심에 꼭 맞게 되는 것에 의하여 추가적으로 안정화된다. 이러한 폴리머 커버-보호된 심은 자립(free-standing) 심으로 가공되거나, 다른 어플리케이터 내로 삽입될 수도 있다. 이 추가적 안정화는 특히 매우 가는 심 또는 매우 연질의 심 화합물에 적합하다.

따라서 본 발명은 심 코어 및 안정화 피복제로 구성된 외피로 이루어진 안정화된 분말 심을 추가로 제공하며, 여기서 심 코어는 적어도 하나의 착색제, 적어도 하나의 필러 및 적어도 하나의 바인더를 포함하고, 여기서 피복제는 50 내지 120℃의 온도에서 용융될 수 있는 왁스, 왁스상 물질로 이루어지고, 그리고 여기서 완성된 심의 피복제 비율은 15 중량% 미만, 바람직하게 10 중량% 미만이고, 피복제의 코어 내부로의 침투 깊이는 0.05 μm 미만, 예컨대 0.02 μm 미만이다.

이러한 심은 상술한 방법에 의하여 생산될 수 있다. 그 조성 때문에, 본 분말 심은 선행기술로부터의 심에서는, 적어도 도포 물성의 손상 또는 높은 수준의 불량품 없이는 달성할 수 없는 안정성을 가진다. 본 발명에 따른 분말 심은 심의 표면 상에 외부적으로만 부착하지만 심의 코어 내에는 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않는 얇은 안정화 크러스트에 의하여 구별된다. 심의 길이 방향에 수직 단면을 관찰하면, 피복제로 구성된 외피는 외부 가장자리에서만 식별될 수 있으며 보다 내부에서는 식별될 수 없다.

본 발명에 따른 분말 심은 외피의 두께가 예컨대 0.05 내지 0.2 mm, 0.07 내지 0.15 mm와 같이 매우 낮고 피복제의 코어 내부로의 침투 깊이가 피복제의 95%에서 0.05 μm 이하, 예컨대 0.02 μm 이하 이도록 침투 깊이를 설정할 수 있는 점에서 구별된다.

선행기술로부터의 방법에 의하여 왁스 외피와 함께 제공된 심은 예컨대 완성된 심의 질량을 기초로 10 중량%를 훨씬 초과하는 왁스를 가진다.

본 발명은 본 발명에 따라 생산된 심을 포함하는 또는 본 발명에 따른 심을 포함하는 어플리케이터를 추가적으로 제공한다. 특히 화장품 목적의 어플리케이터는 당업자에게 주지이다. 예를 들어 아이브로우 펜슬, 아이라이너 펜슬, 립 컨투어 펜슬, 콜 펜슬(kohl pencil)과 같은 쉘 및 그 내부에 삽입된 심으로 이루어진, 화장용 펜슬이 알려져 있다. 쉘은 목재, 목재 대체물, 폴리머 또는 화장품에 통상적인 재료로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따르면, 지금까지 달성할 수 없는 도포 물성을 갖는 화장품 및 다른 목적으로 분말 심을 사용할 수 있게 만드는 분말 심 및 그 생산 방법이 제공된다. 따라서 분말 심은 지금까지 사용할 수 없었던 용도에 사용가능하다.

본 발명은 하기 실시예에 의하여 설명될 것이다.

실시예 1

분말 심을 위한 화합물이 생산되었다. 이를 위하여, 실리카, 카올린, 마이카 및/또는 마이카-유사 구성요소 및 폴리메틸메타크릴레이트, 안료 및 펄로 구성된 건조상(dry phase)을 마그네슘 알루미늄 실리케이트, 알긴(algin) 및 소르비탄라우레이트를 포함하는 바인더상(binder phase) 및 방부제와 함께 물과 반죽하여 습윤 화합물을 형성하였다. 상기 습윤 화합물은 압출 장치 내로 안내되었고, 실린더를 통한 압력에 의하여 심이 장치로부터 밀려나왔다.

코어 길이 : 627 mm

커팅 간격: 627 mm 당 2 s, 또는 313.5 mm/s

압출 장치로부터 밀려나온 심은 그리고 나서 피복제로서 융융 범위 85-88℃를 갖는 세립(fine-particulate) 하이드로제네이티드 캐스터 오일이 영구 순환하는 챔버 내로 이송되어 결과적으로 이 분말에 의해 심이 균일하게 피복되었다. 피복 물질의 층 두께는 챔버 내의 피복제의 양과 순환 속도 및 심의 이동 속도에 의하여 설정되었다. 자동차 도료의 도포에도 사용되는, 코로나 건을 사용하여 피복이 달성되었다. 전하 강도 및 관류 속도는 요망하는 층 두께가 달성되도록 설정되었다.

챔버를 떠난 후, 분말 심은 90℃ 에서 적어도 8 시간 건조 오븐에서 항량(constant weight)까지 건조되었다.

건조된 심은 그리고 나서 요망되는 길이로 커팅되고 후속적으로 수축 슬리브를 제공받았다.

비교 시험에서 피복제 첨가는 없이, 동일 조성 및 동일 방법으로 생산된 심의 경우, 심이 바스러져서 수축 슬리브를 오버레이할 수 없었다. 또한 길이로 커팅하는 것에 문제가 있었다.

완성된 심은 그리고 나서 목재로 만들어진 쉘 블랭크 내로 삽입되고 접착되었다. 데코레이션 및 샤프닝 후, 완성된 펜슬은 도포가 매우 쾌적하면서 매우 용이하게 피부에 도포될 수 있으며 강하게 발색되는 도포를 제공할 수 있었다.

실시예 2

심 화합물은 하기 표 1에 나열된 성분으로부터 생산되었다.

원료명 [INCI]	중량부
안료	71.650
물	30.001
필러, 예컨대 합성 플루오르플로고파이트, 카올린	20.410
습윤제, 예컨대 펜틸렌글리콜	17.970
실리카	10.480
광학개질제, 예컨대 폴리메틸메타크릴레이트 비드	10.470
가소제, 예컨대 카프릴릴글리콜; 디프로필렌글리콜; 글리세릴카프릴레이트	1.899
방부제, 예컨대 디하이드로아세틱애씨드	0.800
유화제, 예컨대 소르비탄라우레이트	0.610
점증제, 예컨대 Mg Al 실리케이트, 알긴	0.500
pH 조절제, 예컨대 시트르산	0.420
향료, 예컨대 트리에틸시트레이트	0.407
총량	165.617

3.77 mm 내지 4.08 mm 범위의 직경을 갖는 심은 55 내지 65 bar 범위 내의 상류 압력으로 심 화합물로부터 압출되었다. 압출된 심 가닥의 속도는 약 310 mm s^-1 이었다. 피복제는 45 kV 전압 및 4.5 μA 전류로 정전기적으로 대전되었다. 정전기적으로 대전된 피복제는 심 가닥과 접촉으로 부착되었다. 비부착성 피복제는 챔버로부터 빨려나갔다. 챔버를 떠난 후, 피복된 심 가닥은 길이로 커팅되어 각각 길이 627 mm를 갖는 심 조각을 생성했다. 심 조각은 금속 시트 상에 위치하고 90℃에서 16 시간 동안 건조 캐비닛 내에서 건조되었다. 건조 후, 심은 3.85 내지 3.95 mm 범위 내의 직경을 가졌다.

실시예 1에 기술된 바와 같이, 심은 쉘 블랭크 내에 삽입되고 접착되었다. 얻어진 펜슬을 사용하여 피험자의 피부 상에 선을 그렸다. 도포는 매우 쾌적했다. 선은 강하게 발색되었다.

Claims (15)

1. 분말 심(powder lead)을 생산하는 방법으로서,
   a. 적어도 하나의 착색제, 적어도 하나의 필러 및 적어도 하나의 바인더가 담체 액체와 혼합되고,
   b. 심은 습윤 화합물로부터 성형되고,
   c. b) 단계에서 성형된 심은 챔버를 통하여 안내되어 챔버 내에서 분쇄상 피복제에 노출되고, 그리고
   d. 파우더링된 심은 건조 장치 내로 안내되고 그 안에서 건조되는, 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 착색제는 분말 형태로 존재하는 적어도 하나의 안료를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 피복제는 50 내지 120℃의 온도에서 용융될 수 있는 왁스 및/또는 폴리머인 것을 특징으로 하는, 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 피복제는 심의 총 중량을 기초로 0.5 내지 10 중량%의 비율로 첨가되는 것을 특징으로 하는, 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 심은 압출 장치에서 성형되는 것을 특징으로 하는, 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 심은 코로나 건을 사용하여 피복제로 파우더링 되는 것을 특징으로 하는, 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 분말화된 심은 50 내지 120℃의 온도에서 8 내지 24시간의 기간 동안 건조되는 것을 특징으로 하는, 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 심은 건조 후 수축 슬리브로 피복되는 것을 특징으로 하는, 방법
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의하여 수득할 수 있는 분말 심.
10. 심 코어 및 안정화 피복제로 구성된 외피(sheath)로 이루어진 안정화된 분말 심으로, 상기 심 코어는 적어도 하나의 착색제, 적어도 하나의 필러 및 적어도 하나의 바인더를 포함하고, 상기 피복제는 50 내지 120℃의 온도에서 용융될 수 있는 왁스, 왁스상 물질 또는 폴리머로 이루어지고, 상기 완성된 심 중 피복제 비율은 10 중량% 미만이고 피복제가 코어 내부로 침투하는 깊이는 0.05 μm 미만, 바람직하게 0.02 μm 미만인, 안정화된 분말 심.
11. 제10항에 있어서,
    상기 외피는 0.05 내지 0.2 mm 범위 내의 두께를 가지고 및/또는 피복제가 코어 내부로 침투되는 깊이가 95%의 피복제에서 0.05 μm 이하인, 안정화된 분말 심.
12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 심은 수축 슬리브로 피복되는 것을 특징으로 하는, 안정화된 분말 심.
13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    캔틸레버형 심인 것을 특징으로 하는, 안정화된 분말 심.
14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 분말 심의 화장용 펜슬의 생산을 위한 용도.
15. 제14항에 있어서,
    상기 심은 회전 장치 내부에 캔틸레버형 심으로서 삽입되거나, 블랭크 내부에 펜슬 심으로서 삽입되는 것을 특징으로 하는, 용도.