KR20210073918A - 코즈메틱 볼 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생분해성 소재인 외피를 이용하여 제작되는 코즈메틱 볼 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 블로우 성형 방식으로 중공 밀폐된 공간을 형성하며, 생분해성 소재로 구성되는 외피부 및 상기 외피부에 의해 형성된 밀폐된 공간에 충진되는 충전물을 포함하는 것을 특징으로 하는 코즈메틱 볼에 의해 유효 성분이 산소와 결합되어 산화되는 것을 방지하고 화장품의 유효 성분을 장기간 변질 없이 보관할 수 있는 코즈메틱 볼 및 이의 제조 방법을 제공할 수 있는 효과가 도출된다.

Description

코즈메틱 볼 및 이의 제조 방법{Cosmetic Ball and Manufacturing Method thereof}

본 발명은 코즈메틱 볼 및 이의 제조 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 생분해성 소재인 외피를 이용하여 제작되는 코즈메틱 볼 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

기존의 연질 캡슐 화장품은 그 소재가 젤라틴이나 식물성 카라기난, 한천 등이어서 플라스틱을 사용하지 않고 천연물을 사용하고, 낮은 온도에서 성형 가공하기에 좋다. 그러나 연질 캡슐 화장품은 소재의 특성상 수분에 취약하다는 특징을 가지고 있다. 수분이 포함된 화장품을 연질캡슐로 만들면 수분과 반응하여 용해되는 현상이 발생된다. 또한 연질 캡슐은 대기 중에서 연질캡슐이 갖고 있는 수분이 증발되어 시간이 지남에 따라 경화되는 현상이 일어난다.

스킨류, 로션류, 크림류 등 색조화장품을 제외한 기초 화장품은 대부분이 수분의 함량이 50% 이상 되기 때문에 이 같은 종류의 화장품은 연질 캡슐에 담을 수 없고 대부분 오일의 함량이 최소한 90% 이상이 되어야 한다.

이러한 이유 때문에 연질 캡슐 화장품은 수분 함량에 따른 제한이 많아 다양한 종류의 화장품을 만들 수가 없다. 또한 연질캡슐은 대기중의 수분과 온도에 민감하기 때문에 보관을 별도로 밀폐할 수 있는 용기에 보관을 하여야 한다.

화장품의 용기는 화장품을 내외적인 환경으로부터 안전하게 보관하는 기능을 갖는다. 용기가 화장품에 의해 용해되거나 화장품이 용기로 침투되는 현상이 없어야 하고 시간이 지나도 내용물에 의해 용기가 변형이 되거나 용기의 성분이 용출되어 내용물과 혼합되면 안된다.

그런데 대부분의 기초 화장품은 유분보다 수분이 훨씬 더 많이 포함되어 있기 때문에 화장품 용기는 수분이 용기 밖으로 빠져나가는 것을 방지하여야 하고, 수분이나 유분에 의해 용기가 용해되어서는 안된다. 또한 용기 자체가 외부의 수분이나 온도에 화장품 유통 기한 동안 변형이 없어야 한다.

기존에 1회용으로 많이 사용하는 연질 캡슐은 그 소재가 젤라틴이나 카라기난 등으로 되어 있어서 수분에 의해 용해되는 특성이 있다. 따라서 오일 물질만 수용 가능하다는 한계가 있다. 그러므로 일반적인 화장품의 용기로 쓰기에는 부적합하다.

또한 화장품 사용시 용기 뚜껑을 여닫는 형태로 되어 있는 것은 그 과정에서 비타민등과 같은 화장품 성분이 대기 중의 산소와 결합하여 산화되어 파괴되는 현상이 발생될 뿐만 아니라 눈에 보이지는 않지만 공기 중에 화장품 내용물의 보관 상태에 영향을 끼치는 진균이나 박테리아가 존재해서 화장품을 여닫는 과정에서 오염이 될 우려가 있다.

그러므로 이런 문제점을 해결하기 위해 생분해성 플라스틱을 이용해 1회용 밀폐된 구형 구조로 만들어 수분이 많이 포함된 화장품을 1년 이상 보관하여도 캡슐이 내용물에 의해 변형이 되거나 용출되지 않아 내용물을 안전하게 보존하고, 성인이 1회용으로 사용하기에 적합한 양을 구형볼 형태의 캡슐에 담아 쓰기 전 까지 밀폐된 상태를 유지시켜 줌으로써 대기 중의 유해물질에 대한 오염을 방지함과 동시에 산화되는 것을 방지하는 화장품 용기가 필요하다.

또한, 매립되더라도 일정 시간이 지나면 미생물에 의해 분해되어 환경 오염 방지에 도움을 주는 화장품 용기가 필요하다.

KR 10-2015-0113813 A KR 10-2017-0138911 A KR 10-2010-002644 A

본 발명은 이 같은 기술적 배경에서 도출된 것으로, 코즈메틱 볼을 생분해성 플라스틱을 포함한 소재로 중공성형사출 방식을 이용하여 1회용 밀폐된 구형볼로 만들어 화장품을 충진하여 밀폐시킴으로써, 기존 연질 캡슐 화장품에서는 해결하지 못한 수분에 캡슐이 용해되는 것을 방지하고, 수분이 많이 포함된 화장품을 안전하게 1년 이상 보관할 수 있으며, 화장품 한 종류를 여러번 여닫아 사용함으로써 발생할 수 있는 화장품 오염 요인(진균과 내용물과 손과의 접촉등)을 원천적으로 차단하여 화장품 제조시 이런 오염 요소로부터 내용물을 보존하기 위한 보존재의 함량을 낮출 수 있는 코즈메틱 볼 및 이의 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 코즈메틱 볼 소재가 매립되어 일정 시간이 지나면 미생물에 의해 생분해되는 소재로 만들어져 기존 플라스틱 화장품 용기로 인한 환경 오염 방지를 경감할 수 있는 코즈메틱 볼 및 이의 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명은 다음과 같은 구성을 포함한다.

즉 본 발명의 일 실시예에 따른 코즈메틱 볼은 블로우 성형 방식으로 중공 밀폐된 공간을 형성하며, 생분해성 소재로 구성되는 외피부 및 상기 외피부에 의해 형성된 밀폐된 공간에 충진되는 충전물을 포함한다.

일 양상에 따르면 코즈메틱 볼은 상기 외피부의 일부에 상기 충전물의 충진을 위해 형성되는 주입홀 및 상기 외피부의 일부에 형성된 주입홀을 밀봉하기 위한 UV 접착층을 더 포함한다.

또한, 상기 외피부와 상기 UV 접착층 사이에 플라즈마 표면 처리층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 코즈메틱 볼의 제조 방법은 생분해성 소재인 외피부를 이용하여 블로우 성형 방식으로 중공 밀폐된 공간을 형성하는 단계, 상기 외피부의 일부에 주입홀을 형성하여 상기 형성된 밀폐된 공간에 충전물을 충진하는 단계 및 상기 형성된 주입홀을 밀봉하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

화장품 성분 중 화장품의 용기 뚜껑을 여닫는 과정에서 비타민과 같은 유효 성분은 대기중의 산소와 결합하여 산화하여 변색되며 유효 성분의 성능이 떨어지게 되고, 눈에 보이지는 않지만 공기 중에 화장품 내용물의 보관 상태에 영향을 끼치는 진균이나 박테리아가 존재하여 화장품을 여닫는 과정에서 오염이 될 수 있다. 이러한 이유 때문에 화장품에는 다량의 방부제가 함유되어 이러한 오염을 방지하는 것이다.

그러나 본 발명에 따르면, 화장품 제조시에 방부제의 함량을 줄일 수 있고, 화장품 용기의 뚜껑을 여닫고 여러 번 쓰는 것이 아니라 사용시에 외피에 침으로 구멍을 내어 짜서 한 번에 다 쓰는 형태이기 때문에 유효 성분이 산소와 결합되어 산화되는 것을 줄일 수 있고, 화장품의 유효 성분을 장기간 변질 없이 보관할 수 있는 코즈메틱 볼 및 이의 제조 방법을 제공할 수 있는 효과가 도출된다.

또한, 본 발명은 매립 후 일정 시간이 지나면 미생물에 의해 생분해되어 기존 플라스틱으로 만들어진 화장품 용기로 인한 환경 오염을 방지할 수 있는 코즈메틱 볼 및 이의 제조 방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 본 발명에 따르면 수분이 많이 포함된 내용물을 담아도 외피가 수분으로 인해 붕괴가 되지 않는다는 효과가 도출된다. 기존의 연질 캡슐 화장품의 경우에 소재가 젤라틴이나 식물성 카라기난, 한천 등이어서 낮은 온도에서 성형 가공하기 좋으나 수분에 약한 특징을 가지고 있다. 화장품은 대부분 물의 함량이 50% 이상 되기 때문에 이러한 내용물은 캡슐에 담을 수가 없고 대부분 오일의 함량이 최소한 90% 이상이 되어야 하는데, 본 발명에 따르면 수분을 100% 함유해도 외피가 최소한 몇 년 동안 유지되며 내용물에 의해 용해되지 않는 동시에 일상적인 환경에서 화장품 용기로써의 기능을 모두 갖추고 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 코즈메틱볼의 구성을 도시한 블록도,
도 2 는 충진 기구가 삽입된 상태의 코즈메틱 볼을 도시한 예시도,
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 충진 기구의 구성을 도시한 예시도,
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 코즈메틱 볼의 제조 방법의 흐름도이다.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 코즈메틱볼의 구성을 도시한 블록도이다.

일 실시예에 따른 코즈메틱 볼(10)은 일 예로 BioLogiQ사에서 수분 함량이 낮은 가소화 전분 수지로 만들어진 전분 바이오폴리머인 NuPlastiQ를 펠렛 형태로 제작된다.

이 펠렛 25%와 압출용 LDPE 75%를 혼합하여 제작한 제품(BioBlend)을 제공 받아 여기에 코즈볼 외피 색상에 필요한 LDPE기반 색상 마스터배치 3%를 섞어 중공성형 다이렉트 블로우를 이용하여 원형의 밀폐된 외피부(100)를 생산할 수 있다.

그리고 이렇게 생산된 외피부(100)는 매립하였을 때 일정 시간이 지나면 생분해되고 미세플라스틱을 발생하지 않기 때문에 기존 플라스틱의 환경오염 방지에 도움이 될 수 있다.

도 1 에서와 같이 일 실시예에 따른 코즈메틱 볼(10)은 외피부(100), 충전물(110), 주입홀(105), UV 접착층(130) 및 플라즈마 표면 처리층(120)을 포함한다.

외피부(100)는 블로우 성형 방식으로 중공 밀폐된 공간을 형성하며, 생분해성 소재로 구성된다.

중공 성형(Blow molding)은 분할금형 내에 가열로서 연화하여 열가소성 플라스틱의 파리손 또는 시트를 공기압 등을 사용하여 부풀게 하고, 금형에 밀착시키면 동시에 냉각하여 공중체를 얻는 방법이다.

통상 가열 용융한 열가소성 플라스틱 성형재료를 압출하여 또는 사출방식에 따라 튜브상으로 예비 성형한 파리손 또는 2장 맞춘 시트를 블로 성형용 금형 내에 삽입하여 가열 연화한 뒤 그런 내부에 공기를 취입하여 중공제품을 성형한다.

블로 성형에는 파리손의 상태성형방식 등에 따라 여러 가지 형식이 있고 그 대표적인 것에 인젝션 블로성형, 압출블로성형, 시트블로법(시트 파리손법), 다이렉트 블로성형, 주사침식 블로성형 등이 있다.

일 실시예에 따르면 외피부(100)는 이를 성형할 수 있는 특수 금형을 제작하고 다이렉트 블로우 성형기에 의해 생분해성 소재의 완전 밀폐된 형태로 만들어질 수 있다.

외피부(100)는 1회용으로 사용할 수 있는 모든 화장품 용기 형태로 구현 가능하다. 그리고 화장품을 담을 수 있는 모든 플라스틱, 고무를 포함한 소재로 구현 가능하다.

또한 충전물(110)인 화장품을 담고, 사용시에 충전물(110)을 짜서 용출시킬 정도의 탄성을 가지고 화장품 내용물과 외피부(100)가 화학적으로 안정해야 한다.

즉, 외피부(100)는 화장품 충전물(110)이 장시간 보관하여도 외피부를 통해 용출되지 않으며 환경적인 요소 중 자연에서 생분해 되는 소재 또는 Co2를 줄여줄 수 있는 식물성 플라스틱의 소재로 만들어질 수 있다.

일 실시예에 있어서, 충전물(110)을 사용하기 위해 외피부(100)로 형성된 용기를 핀으로 찔렀을 때 내용물이 쉽게 용출될 수 있는 탄력성을 부여하기 위해 외피부(100)의 두께를 조절하여 위 조건들을 만족시킬 수 있도록 구현되는 것이 가능하다.

외피부(100)의 제조는 중공 밀폐된 외피를 만들기 위해 이를 성형할 수 있는 특수 금형을 제작하고 다이렉트 블로우 성형기로 완전 밀폐된 형태로 만들어진다.

일 실시예에 있어서 외피부(100)는 충전물(110)을 외부로부터 안전하게 보관할 수 있는 기능을 제공한다. 외피부(100)는 충전물(110)에 의해 용해되거나 충전물(110)이 외피부(100)로 침투되는 현상이 일어나지 않는 종류의 재질로 구현됨이 바람직하다.

또한 일반적으로 충전물(110)인 화장품은 수분과 유분 함유량이 높기 때문에 수분이 외피부(100)밖으로 빠져나가는 것을 방지하고, 수분이나 유분에 의해 외피부(100)가 용해되지 않는 재질로 구현되어야 한다.

일 실시예에 있어서 외피부(100)는 감자전분 기반 저결정성 바이오플라스틱 (NuPlastiQ)으로 구현될 수 있다. 즉 외피부(100)는 밀폐된 생분해성 플라스틱 중공 용기를 생성한다.

일 실시예에 있어서, 외피부(100) 다이렉트 블로우 방식을 이용해 중공 밀폐된 형태의 용기를 제조한다.

이때 외피부(100)가 형성하는 용기 형태는 화장품 내용물을 담을 수 있는 모든 중공용기 형태를 포함한다. 예를 들어 구, 별, 하트 모양과 같이 다양한 형태의 변형모양으로 가능하다.

일 실시예에 있어서 외피부(100)의 두께는 0.2mm 내지 0.4mm일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고 형태에 따라 조절 가능하다.

외피부(100)가 형성하는 밀폐된 공간 즉, 용기의 크기는 충전물(110)인 화장품 내용물 1회 사용량에 따른 크기로 제작 가능하다. 일예로, 내용물을 0.5cc~3cc까지 담을 수 있는 크기로 제작될 수 있다.

외피부(100)로 충전물(110)을 담을 수 있는 용기 형태를 형성한 일 실시예에 따른 코즈메틱 볼(10)은 수분 함량이 많은 충전물(110)을 충진하더라도 그 형태를 유지할 수 있다.

충전물(110)은 외피부(100)에 의해 형성된 밀폐된 공간에 충진된다. 일 실시예에 있어서 충전물(110)은 화장품 종류의 모든 내용물을 포함한다.

충전물(110)은 주사바늘 형태의 충진 기구의 노즐관을 통해서 외피부(100)에 의해 형성되는 공간으로 주입된다.

도 2 는 충진 기구가 삽입된 상태의 코즈메틱 볼을 도시한 예시도이다.

도 2 에서와 같이 충진 기구(20)는 코즈메틱 볼(10)의 주입홀(105)을 통해 외피부(100)에 형성된 공간 내부로 충전물(110)을 충진한다.

일 실시예에 있어서 주입홀(105)은 충진 기구(20)의 삽입에 의해 생성된다. 즉, 충진 기구(20)는 주사 바늘 형태의 노즐관을 직접 용기에 타공하여 내용물을 충진하도록 구현된다.

도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 충진 기구의 구성을 도시한 예시도이다.

일 실시예에 있어서 충진 기구(20)는 충전물(110)을 토출하는 토출부(210)와, 외피부(100)에 의해 생성된 밀폐된 공간으로부터 충전물(110)의 충진에 의해 배출되는 공기(a)를 배출하기 위한 공기 배출부(220)를 포함한다.

밀폐된 공간에 노즐을 통해 내용물을 주입할 때 밀폐된 구조 때문에 충진 속도가 늦어질 수 있다. 이 같은 현상을 노즐 즉 충진 기구의 구조를 변경하여 내용물 충진량 만큼의 공기가 노즐을 통해 동시에 배출되도록 하여 밀폐된 공간에 내용물을 충진할 때의 속도와 정확도를 높일 수 있다.

일 실시예에 따르면 플라스틱으로 완전 밀폐된 공간에 화장품을 충진할 수 있는 방법으로 외피부(100) 외부에서 주사기 바늘과 같은 노즐 즉 충진 기구(20)을 통해 플라스틱 소재의 외피부(100)에 충진 구멍을 강제적으로 만들어서 내부로 주입한다.

이 경우 외피에 삽입된 주사기 바늘 주위로 화장품 주입량만큼 플라스틱 공간에 있던 공기가 배출되어야 그만큼 충진이 되기 때문에 그 틈으로 공기가 나오는 시간이 오래 걸려 충진하는데 시간이 많이 걸릴 뿐만 아니라 내압이 생겨 바늘을 뺄 때 내용물이 튀어나오는 경우도 있다.

이러한 현상을 없애기 위해서는 충진과 동시에 그만큼의 공기가 빠져나오는 방법을 강구하여야 한다.

이 같은 과제 해결을 위해 본 발명의 일 양상에 따르면, 충진 기구(20)는 도 3 에서와 같이 충전물을 토출하는 토출부(210)와, 외피부(100)에 의해 생성된 밀폐된 공간으로부터 충전물 충진에 의해 배출되는 공기를 배출하기 위한 공기 배출부(220)를 포함한다.

또한 충진 기구(20)의 일단 면은 외피부(100) 일부에 압력을 가하여 주입홀(105)을 형성하기에 용이하도록 경사진 형태인 것을 특징으로 한다.

일반적으로 밀폐된 공간에 화장품 내용물을 주입할 때 내부 압력 때문에 내용물의 충진 시간이 지연되고 정확한 양을 충진하기에 어렵다. 따라서 일 실시예에 따르면 충진 기구(20)의 노즐부에 외부로 압력을 제거해 줄 수 있는 공기 배출부(220)를 따로 장착한 특수한 형태의 노즐을 사용하여 충진을 수행함으로써 신속하게 정확한 양의 충전물을 충진할 수 있다.

충진 기구(20)는 3축 로봇과 디스펜싱 시스템과 결합된다. 디스펜싱 벨브는 일정량을 토출할 수 있는 체적 밸브와 밸브 토출부에 외피부(100)를 뚫고 들어갈 수 있는 특수 바늘형태의 노즐 즉, 도 3 에 도시된 충진 기구(20)로 구성될 수 있다.

3축 로봇은 프로그램에 의해 일정한 간격으로 위치한 코즈메틱 볼(10)에 화장품 충전물(110)을 충진한다. 이때 충진량은 일예로 0.5ml~1ml일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

그리고 지속적으로 충전물(110)을 충진하기 위해 별도의 압축 탱크를 디스펜싱 노즐과 연결하여 지속적으로 정확한 양의 충진을 수행할 수 있다.

밀폐된 공간에 화장품과 같은 충전물(110)을 주입하면 내부 압력 때문에 내용물의 충진 시간이 지연되고 정확한 양을 충진하기에 어려움이 따른다.

따라서 일 실시예에 따르면 충진 기구(20)는 밀폐된 공간으로부터 충전물(110)의 충진에 의해 배출되는 공기를 배출하기 위한 공기 배출부(220)를 토출부와 분리되게 더 포함한다.

UV 접착층(130)은 외피부(100)의 일부에 형성된 주입홀(105)을 밀봉하기 위함이다.

즉, UV 접착층(130)은 충전물(110)의 충진 후 화장품 용기에 구멍이 뚫린 부분 즉 주입홀(105)을 막기 위해 UV 접착제를 바르고 UV 광선으로 경화 처리함에 의해 형성된다.

이때 UV 접착층(130)은 코즈메틱 볼(10)의 외피부(100) 표면 적어도 일부 이상에 형성된다. 도 1 에서와 같이 주입홀(105)만 막도록 그 주변에만 형성될 수도 있다.

플라즈마 표면 처리층(120)은 외피부(100)와 UV 접착층(130) 사이에 UV 접착층(130)의 접착력을 높이기 위해 형성된다. 즉, 외피부(100)로 형성되는 화장품 용기 표면에 플라즈마로 표면처리를 하여 접착력을 높여준다.

플라즈마 표면 처리층(120)은 대기압 플라즈마로 표면 처리하여 생성된다. 플라즈마 표면 처리층(120)은 외피부(100)의 표면 적어도 일부 이상에 형성될 수 있다.

도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 코즈메틱 볼의 제조 방법의 흐름도이다.

일 실시예에 따른 코즈메틱 볼의 제조 방법은 코즈메틱 볼의 제작 공정 제어 시스템에 의해 구동된다.

일 실시예에 있어서 코즈메틱 볼의 제작 공정 제어 시스템은 다이렉트 블로우 성형기, 충진 도구의 3축 로봇 및 디스펜싱 시스템, 지그 이송 시스템, 컨베이어 시스템 중 적어도 하나로 제어 신호를 송출하여 그 동작을 제어할 수 있다.

일 실시예에 따른 코즈메틱 볼의 제작방법은 밀폐된 중공 생분해성 플라스틱볼(지름 10mm~20mm)을 만들어 화장품 내용물을 주입하고 그 주입구를 밀봉하여 일회용 화장품을 만드는 방법이다.

기존에 나와 있는 화장품 제조 방식은 내용물을 넣을 수 있는 입구가 개봉이 된 상태에서 노즐이나 기타 충진 도구를 이용해서 용기에 내용물을 넣은 다음 입구를 뚜껑이나 기타 방법으로 밀봉하는 방식이다.

그러나 본 발명에 따른 코즈메틱 볼의 제작방법은 완전 밀폐된 입구가 없는 중공성형 원형볼에 주사기와 같은 충진 기구를 이용하여 외피를 뚫고 직접 충진하고 그 입구를 막아서 코스메틱볼을 생산하기 위한 방법이다.

먼저, 코즈메틱 볼의 제작 공정 제어 시스템은 생분해성 소재인 외피부를 이용하여 블로우 성형 방식으로 중공 밀폐된 공간을 형성한다(S400).

일 실시예에 있어서 외피부는 화장품의 내용물을 담고 사용시 내용물을 짜서 용출시킬 정도의 탄성을 가져야 한다. 그리고 화장품 내용물과 외피부는 화학적으로 안정하여야 하며 화장품 내용물이 장시간 보관하여도 외피를 통해 용출되지 않는 소재로 구현됨이 바람직하다.

또한 일 실시예에 따르면 외피부는 매립하였을 경우 자연에서 생분해 되는 소재 또는 Co2를 줄여줄 수 있는 식물성 플라스틱의 소재로 구현된다. 이때 코즈메틱 볼을 사용하기 위해 용기를 핀으로 찔렀을 때 내용물이 쉽게 용출될 수 있는 탄력성을 부여하기 위해 외피의 두께를 임의로 조절할 수 있다.

외피의 제조 단계는 중공 밀폐된 외피를 만들기 위해 이를 성형할 수 있는 특수 금형을 제작하고 다이렉트 블로우 성형기로 위에서 언급한 소재로 완전 밀폐된 형태로 만든다.

이후에 복수의 외피부를 지그에 고정시키고(S410), 복수의 외피부가 고정된 지그 단위로 충진 공정 위치까지 이송시킨다(S420).

이때 일예로 가로 20줄 정도, 세로 20줄 정도 모양의 지그를 제작하여 외피부를 지그 위에 올려놓은 다음 그 외피부들이 움직이지 않도록 뚜껑을 닫아 고정시킨다.

지그에 플라스틱 볼 형태의 외피부를 올려놓는 것은 수작업이나 자동화 공정을 거쳐서 이루어질 수 있다. 자동화 공정의 경우에 진동방식이나 진공 방식에 의해 수행될 수 있다.

지그 뚜껑은 외피부의 크기에 따라 그것보단 약간 작게 제작되고 고정 장치로 고정하여 지그에 고정된 외피부들이 다른 공정으로 이송 중에 흔들리지 않도록 고정시킨다.

그리고 외피부의 일부에 주입홀을 형성하여 형성된 밀폐된 공간에 충전물을 충진한다(S430).

구체적으로 충진 기구로 외피부의 일부에 압력을 가하여 주입홀을 형성하고, 형성된 주입홀을 통해 외피부에 의해 생성된 밀폐된 공간에 충진 기구를 삽입하여 충전물을 충진한다.

컨베이어 시스템은 외피부를 담은 지그를 충진기가 위치한 위치까지 이송되도록 한다. 충진기는 3축 로봇과 디스펜싱 시스템이 결합되고, 디스펜싱 밸브는 일정량을 토출할 수 있는 체적밸브와 밸브 토출부에 플라스틱 볼 즉 외피부을 뚫고 들어갈 수 있는 특수 바늘 형태의 노즐 즉 충진 기구를 포함한다.

밀폐된 공간에 노즐을 통해 내용물을 주입할 때 밀폐된 구조 때문에 충진 속도가 늦어질 수 있다. 이 같은 현상을 노즐 즉 충진 기구의 구조를 변경하여 내용물 충진량 만큼의 공기가 노즐을 통해 동시에 배출되도록 하여 밀폐된 공간에 내용물을 충진할 때의 속도와 정확도를 높일 수 있다.

일 실시예에 따르면 플라스틱으로 완전 밀폐된 공간에 화장품을 충진할 수 있는 방법으로 외피부 외부에서 주사기 바늘과 같은 노즐 즉 충진 기구을 통해 플라스틱 소재의 외피부에 충진 구멍을 강제적으로 만들어서 내부로 주입한다.

이 경우 외피부에 삽입된 주사기 바늘 주위로 화장품 주입량만큼 플라스틱 공간에 있던 공기가 배출되어야 그만큼 충진이 되기 때문에 그 틈으로 공기가 나오는 시간이 오래 걸려 충진하는데 많은 시간이 걸릴 뿐만 아니라 내압이 생겨 바늘을 뺄 때 내용물이 튀어나오는 경우도 있다.

이러한 현상을 없애기 위해서는 충진과 동시에 그만큼의 공기가 빠져나오는 방법을 강구하여야 한다.

이 같은 과제 해결을 위해 본 발명의 일 양상에 따르면, 충진 기구는 도 3 에서와 같이 충전물을 토출하는 토출부와, 외피부에 의해 생성된 밀폐된 공간으로부터 충전물 충진에 의해 배출되는 공기를 배출하기 위한 공기 배출부를 포함한다.

또한 충진 기구의 일단 면은 외피부 일부에 압력을 가하여 주입홀을 형성하기에 용이하도록 경사진 형태인 것을 특징으로 한다.

일반적으로 밀폐된 공간에 화장품 내용물을 주입할 때 내부 압력 때문에 내용물의 충진 시간이 지연되고 정확한 양을 충진 하기는 어렵다. 따라서 일 실시예에 따르면 충진 기구의 노즐부에 외부로 압력을 제거해 줄 수 있는 공기 배출부를 따로 장착한 특수 노즐을 사용하여 충진을 수행한다.

3축 로봇은 프로그램에 의해 일정한 간격으로 위치한 외피부에 화장품 내용물을 충진한다. 이때 충진량은 0.5ml~1ml정도일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

지속적인 내용물 충진을 위해서 별도의 압축탱크를 디스펜싱 노즐과 연결하여 지속으로 정확한 양의 충전물을 충진할 수 있다.

이후에 코즈메틱 볼의 외피부 외측 표면에 플라즈마 표면 처리를 한다(S440). 충전물이 충진된 외피부 즉 복수의 코즈메틱 볼을 담은 지그는 플라즈마가 장착된 표면 처리 과정을 거친다.

특히 외피부를 PE와 PP계열로 만들 경우 소재가 난접착 성질을 가지고 있어 충진으로 인해 천공된 작은 구멍 즉 주입홀을 메우는 작업을 하기 전에 표면에 표면 처리를 하여 접착을 용이하게 한다. 이때 표면 처리 방법은 주로 대기압 플라즈마로 한다.

표면처리 과정은 3축 로봇과 플라즈마 발생기 헤드가 결합되어 복수의 코즈메틱 볼들이 장착된 지그를 x,y축으로 이동하며 모든 코즈메틱 볼들에 표면 처리를 한다.

이때 표면 처리기의 플라즈마 발생기 헤드와 코즈메틱 볼과의 거리 및 속도는 코즈메틱 볼의 크기와 두께를 감안하여 적절한 표면처리가 되도록 3축 로봇에 프로그래밍을 하여 처리할 수 있다.

그리고 외피부의 일부에 형성된 주입홀을 메우도록 외피부의 외측 표면에 UV 접착제를 도포하고(S450), UV 접착제가 도포된 외피의 외측 표면을 UV조사기로 경화시키는 과정(S460)을 거쳐서 형성된 주입홀을 밀봉할 수 있다.

일 실시예에 있어서 지그에 탑재된 외피부의 표면처리 과정이 끝나면 외피를 담은 지그는 컨베이어 시스템으로 씰링파트로 이송된다.

비접촉 디스펜싱 시스템은 씰링 과정에서 뚫린 구멍을 메꾸기 위해 UV접착제를 그 구멍에 발라줄 때 밸브와 구멍이 떨어진 상태에서 UV접착제를 뿌려 주는 시스템이다.

이 같은 비접촉 디스펜싱 시스템을 장착한 3축 로봇이 표면 처리된 외피부에 UV 접착제를 뿌려주고 바로 spot UV조사기로 임시 접착을 한다. 빠른 시간에 UV 접착제가 뿌려지기 때문에 시간이 많이 지체가 되면 UV 접착제의 점도에 따라 흘러내릴 수 있는 가능성이 있고, UV를 경화시키는 시간이 접착제를 뿌려주는 시간 보다 많이 걸리기 때문에 작업의 속도를 높이기 위한 방법으로 가접착을 하여 접착제가 흘러내리지 않도록 한다.

그리고 가접착 과정이 끝나면 지그를 컨베이어 시스템에 의해 넓은 면적에 UV가 나오는 조사기를 통해 경화시킨다 .

UV 접착체가 뿌려진 곳에 UV를 조사하면 접착제가 경화되어 구멍이 메꾸어 진다.

이 공정은 복수의 코즈메틱 볼을 담은 지그를 컨베이어로 이송하면서 UV를 조사하여 UV접착제를 짧은 시간 내에 경화를 시키기 위한 과정이다.

추가적으로 경화 과정을 거쳐 모집된 코즈메틱 볼은 컨베이어 시스템을 통해 산업용 잉크젯 프린터로 제품코드 및 제조연월일, 제조사 정보 등을 기록하기 위한 프린팅 공정 과정으로 이송된다.

[표 1]은 날짜 경과에 따른 중량 감소율을 테스트한 표이고, [표 2]는 88일 후의 손실율을 계측한 표이다.

실시예	중량	6일	14일	28일	48일	56일	88일
1	0.8521	0.8503	0.8472	0.8414	0.8315	0.8275	0.8103
2	0.8771	0.8754	0.8728	0.8675	0.8599	0.8545	0.8383
3	0.8498	0.8480	0.8452	0.8398	0.8306	0.8268	0.8108
4	0.8744	0.8726	0.8698	0.8642	0.8549	0.8509	0.8346
5	0.8803	0.8787	0.8759	0.8701	0.8603	0.8561	0.8385
6	0.8992	0.8978	0.8960	0.8905	0.8823	0.87878	0.8639
7	0.8578	0.8561	0.8535	0.8481	0.8392	0.8353	0.8198
8	0.9155	0.9141	0.9116	0.9066	0.8981	0.8945	0.8791
9	0.8974	0.8959	0.8935	0.8886	0.8804	0.8770	0.8627
10	0.8516	0.8499	0.8472	0.8414	0.8321	0.8282	0.8121

실시예	중량	88일후 중량	손실량	손실율(%)
1	0.8521	0.8103	0.0418	4.9
2	0.8771	0.8383	0.0388	4.4
3	0.8498	0.8108	0.0390	4.4
4	0.8744	0.8346	0.0398	4.6
5	0.8803	0.8385	0.0418	4.2
6	0.8992	0.8639	0.0353	3.9
7	0.8578	0.8198	0.0380	4.4
8	0.9155	0.8791	0.0364	4.0
9	0.8974	0.8627	0.0347	3.9
10	0.8516	0.8121	0.0395	4.6
평균	0.87552	0.8370	0.03851	4.4

[표 1]에서는 중공 성형 사출한 코즈메틱 볼에 수분 함유율이 75%인 에센스를 0.7ml 정도 충진하여 수분량 감소 테스트를 실시하였다. 코즈메틱볼은 1년에 중량 변화가 5% 이내가 되기 위한 조건을 갖추는 것을 목표로 하였다. 중량 감소는 곧 화장품 내용물의 감소를 의미하고 화장품이 갖고 있는 수분이라고 추론할 수 있다.

아래의 과정을 거쳐 중량 감소 테스트를 실시하였다.

1. 코즈메틱 볼을 블로우 성형으로 사출할 때 두께를 조절하기 위해 파리손의 두께를 조절하여 중량을 0.7g ~ 0.9g 의 볼을 생산한다.

2. 코즈메틱 볼에 수분 함량이 75%인 에센스를 코즈메틱 볼에 주입하고 밀봉시킨다.

3. 각각 코즈메틱 볼 10개를 무작위로 골라 저울에 중량을 10,000의1 저울을 이용하여 계량한다.

4. 인큐베이터의 온도를 40℃로 맞추고 코즈메틱볼을 인큐베이터에 넣는다. 인큐베이터에서 1일은 상온에서 4일과 같다.

5. 코즈메틱 볼 각각을 6일, 14일, 28일, 48일, 56일, 88일째 인큐베이터에서 꺼내서 중량을 계량한다.

결론은 인큐베이터에서 88일 동안 소실율이 4.4% 이기 때문에 상온에서 88일의 4배인 352일에 약 4.4%의 수분이 소실된다고 추론할 수 있다.

전술한 방법은 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.

상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD 와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.

프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 코즈메틱 볼 100 : 외피부
110 : 충전물 120 : 플라즈마 표면처리층
130 : UV 접착층 105 : 주입홀
20 : 충진 기구 210 : 토출부
220 : 공기 배출부

Claims (10)

1. 블로우 성형 방식으로 중공 밀폐된 공간을 형성하며, 생분해성 소재로 구성되는 외피부; 및
   상기 외피부에 의해 형성된 밀폐된 공간에 충진되는 충전물;을 포함하는 것을 특징으로 하는 코즈메틱 볼.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 외피부의 일부에 상기 충전물의 충진을 위해 형성되는 주입홀; 및
   상기 외피부의 일부에 형성된 주입홀을 밀봉하기 위한 UV접착층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코즈메틱 볼.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 외피부와 상기 UV접착증 사이에 플라즈마 표면 처리층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코즈메틱 볼.
   
4. 코즈메틱 볼의 제작 공정 제어 시스템에서 구동되는 코즈메틱 볼의 제조 방법에 있어서,
   생분해성 소재인 외피부를 이용하여 블로우 성형 방식으로 중공 밀폐된 공간을 형성하는 단계;
   상기 외피부의 일부에 주입홀을 형성하여 상기 형성된 밀폐된 공간에 충전물을 충진하는 단계; 및
   상기 형성된 주입홀을 밀봉하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 코즈메틱 볼의 제조 방법.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 형성하는 단계 이후에,
   복수의 외피부를 지그에 고정시키는 단계; 및
   상기 복수의 외피부가 고정된 지그 단위로 충진 공정 위치까지 이송시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코즈메틱 볼의 제조 방법.
   
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 밀봉하는 단계 이전에,
   상기 외피부의 외측 표면에 플라즈마 표면 처리하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코즈메틱 볼의 제조 방법.
   
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 충진하는 단계는,
   충진 기구로 상기 외피부의 일부에 압력을 가하여 주입홀을 형성하고, 상기 형성된 주입홀을 통해 외피부에 의해 생성된 밀폐된 공간에 상기 충진 기구를 삽입하여 충전물을 충진하는 것을 특징으로 하는 코즈메틱 볼의 제조 방법.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 충진 기구는 충전물을 토출하는 토출부와, 상기 외피부에 의해 생성된 밀폐된 공간으로부터 충전물 충진에 의해 배출되는 공기를 배출하기 위한 공기 배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 코즈메틱 볼의 제조 방법.
   
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 충진 기구의 일단 면은 상기 외피부 일부에 압력을 가하여 주입홀을 형성하기에 용이하도록 경사진 형태인 것을 특징으로 하는 코즈메틱 볼의 제조 방법.
   
10. 제 7 항에 있어서,
    상기 밀봉하는 단계는,
    상기 외피부의 일부에 형성된 주입홀을 메우도록 상기 외피부의 외측 표면에 UV 접착제를 도포하는 단계, 및
    상기 UV 접착제가 도포된 외피부의 외측 표면을 UV조사기로 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코즈메틱 볼의 제조 방법.
    
    

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