KR20210151572A - 발열체 조성물 및 이를 이용한 마스크 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아이마스크 등에 활용되는 발열체 조성물 및 이를 이용한 마스크 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발열온도가 일정하고 균일하게 발열하며 곡면에도 밀착하여 착용할 수 있고 보관기간이 길고 발열온도 및 발열시간을 미세하게 조절할 수 있는 발열체 조성물 및 이를 이용한 마스크 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 발열체 조성물은 제1철분말 100중량부에 대하여, 탄소분말 50~100중량부와, 황토분말 1~50중량부와, 펄프분말 1~50중량부와, 소금5~50중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 발열체 조성물은 제1철분말 100중량부에 대하여, 탄소분말 50~100중량부와, 황토분말 1~50중량부와, 펄프분말 1~50중량부와, 소금5~50중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 아이마스크 등에 활용되는 발열체 조성물 및 이를 이용한 마스크 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발열온도가 일정하고 균일하게 발열하며 곡면에도 밀착하여 착용할 수 있고 보관기간이 길고 발열온도 및 발열시간을 미세하게 조절할 수 있는 발열체 조성물 및 이를 이용한 마스크 제조방법에 관한 것이다.
장시간 컴퓨터, 모바일 디스플레이, 자동차 운전, 독서 등에 집중하여 사용하는 눈의 피로와 이로 인한 눈물의 증발로 안구 건조가 일어나고 있는데, 이러한 눈의 피로 회복을 위해 패치를 전자레인지로 가열하여 눈 부위에 적용하는 온찜질 패치와, 패치를 냉장고에 보관한 후 눈 부위에 적용하는 냉찜질 패치 등이 소개되고 있다.
그러나 온찜질 패치의 경우 적정온도로의 가열이 어려워 화상 등의 위험이 있고, 지속적으로 일정온도를 유지할 수 없다는 문제점이 있다.
이러한 패치들은 눈 부위를 온열찜질하거나 냉찜질하는 것으로서, 수분을 공급하지 않기 때문에 안구 건조 등에는 전혀 효과를 보지 못한다.
자가 발열재의 경우 발열재의 형태를 유지하기 위해 티슈나 부직포 등의 보조수단을 이용하지만 외부의 충격이나 사용자의 부주의에 의해 분리되면 눈에 들어갈 수도 있다.
시중에 판매되고 있는 자가발열 패드가 안구 중앙에 위치하여 발열하므로 열에 약한 각막에 화상을 입을 수 있다.
한편, 본 출원인은 특허출원 제10-2013-0135881호에서 철분말과, 탄소분말과, 아쿠아 슬러쉬(acua slush)와, 고분자물질(polyvinyl alcohol)과, 황토분말과, 펄프를 증류수와 혼합하여 자가발열 조성물을 개시한 바 있다.
상기 철분말은 아래의 반응식 (1)과 같이 공기 중의 산소와 반응하여 열이 발생된다.
2Fe + 3O2 → Fe2O3 + heat (1)
이러한 자가발열 조성물을 이용하여 발열패치를 제조할 수 있고, 이러한 발열패치를 이용하여 마스크 팩을 제조할 수 있는 것이다.
그런데, 마스크 팩 제조과정에서 발열패치가 공기 중에 노출되지 않도록 하는 것이 매우 중요하다. 만약, 제조과정에서 발열패치가 공기 중에 노출되면 산소와 반응하게 되어 발열이 시작된다. 이와 같이 제조과정에서 이미 발열 반응이 일어나면 사용하고자 할 때는 발열반응이 저조하여 제기능을 발휘하지 못하는 문제가 있다.
또한 도 1은 등록특허 제10-1539000호에 개시된 아이 마스크 팩(100)을 도시한 것이다. 도시한 바와 같이, 발열제 조성물을 건조하여 사각 형태로 형성한 발열패치(101)와, 상기 발열패치(101)의 상부와 하부에 각각 상층커버(108)와 하층커버(104)가 적층되어 있다.
상기 상층커버(108)는 상기 발열패치(101)의 상부에 비통기성 시트(105)와, 내피(106)와, 귀걸이시트(107)가 순차적으로 적층되어 있다. 상기 귀걸이시트(107)는 귀에 걸 수 있도록 홀이 형성되어 있다.
또한 상기 하층커버(104)는 상기 발열패치(101)의 하부에 비통기성 시트(103)와, 외피(102)가 순차적으로 적층되어 있다.
상기 상층커버(108) 및 하층커버(104)의 비통기성 시트(105,103)는 발열패치(101)가 공기에 노출되지 않도록 밀봉하기 위한 것이다. 따라서 폴리에틸렌(PE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 및 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 등으로 형성할 수 있으며, 또는 종이나 부직포 등에 위 폴리에틸렌 필름 또는 핫멜트를 합지한 것도 적용 가능하다.
도 2는 종래 마스크 팩 제조장치(1)를 나타낸 것이다. 이를 참조하면, 종래의 마스크 팩 제조장치(1)는 패치 공급수단(10), 제1접착수단(20), 제1챔버(C), 식염수 분사수단(30), 제2접착수단(40), 제1커팅수단(50), 제3접착수단(60), 제4접착수단(80) 및 포장모듈(90)을 포함한다.
이를 이용한 마스크 팩 제조방법은 1) 발열패치를 공급하는 단계; 2) 상기 발열패치의 하부에 비통기성 시트를 접착하는 단계; 3) 질소분위기에서 상기 발열패치에 식염수를 분사하는 단계; 4) 질소분위기에서 상기 발열패치의 상부에 비통기성 시트를 접착하여 상기 발열패치를 밀봉하는 단계; 5) 상기 비통기성 시트에 의해 밀봉된 상기 발열패치에 외피와 내피를 접착하는 단계; 6) 상기 내피와 외피를 소정형태로 절단하여 마스크 팩을 제조하는 단계; 및 7) 상기 마스크 팩을 파우치에 삽입하고 실링하는 단계;를 포함한다.
이와 같은 방식으로 제조된 마스크 팩은 발열패치에 식염수를 분사한 후 건조하기 때문에 편평한 상태로 일정한 강도를 갖고 경화되어 있다(도 3 참조). 그러나 인체의 얼굴은 편평하지 않고 굴곡이 있는 입체형상이다. 따라서 귀걸이시트(107)를 귀에 걸어 마스크 팩을 얼굴에 착용을 하게 되면, 강도를 갖고 경화된 발열패치(101)가 눈 주위에 밀착되지 못하는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 조성비가 일정하게 유지되어 발열온도가 일정하고 균일하게 발열하는 발열체 조성물 및 이를 이용한 마스크 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 발열팩이 강도가 있는 스틱형이 아니고 분말형태로 형성되어 곡면에도 밀착하여 착용할 수 있는 발열체 조성물 및 이를 이용한 마스크 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 발열팩이 건조상태이기 때문에 산화의 우려가 적어 보관기간이 긴 발열체 조성물 및 이를 이용한 마스크 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 발열팩이 분말형태로 형성되어 있어 얼굴 등 입체적인 인체에 밀착하여 착용할 수 있는 발열체 조성물 및 이를 이용한 마스크 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 조성물의 혼합비를 정밀하게 조정하여 발열온도 및 발열시간을 미세하게 조절할 수 있는 발열체 조성물 및 이를 이용한 마스크 제조방법을 제공함에 있다.
위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 발열체 조성물은 제1철분말 100중량부에 대하여, 탄소분말 50~100중량부와, 황토분말 1~50중량부와, 펄프분말 1~50중량부와, 소금5~50중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1철분말 100중량부에 대하여, 고흡수성수지 1~50중량부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 제1철분말 100중량부에 대하여, 제2철분말 200~500중량부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 발열체 조성물이 포함된 마스크 제조방법에 있어서, 1) 제1철분말에 탄소분말을 혼합하여 제1혼합물을 형성하는 단계; 2) 상기 제1혼합물에 황토분말과 펄프분말과 호흡수성수지를 혼합하여 제2혼합물을 형성하는 단계; 3) 상기 제2혼합물을 밀봉하여 발열팩을 형성하는 단계; 4) 밀봉된 상기 발열팩을 릴에 감아 진공팩에 보관하는 단계; 및 5) 상기 발열팩의 밀봉상태를 해제하고 소금과 물을 투입하여 마스크팩을 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 3)단계는, 3-1) 상기 제2혼합물을 펄프원단에 도포하는 단계; 3-2) 상기 제2혼합물의 상부에 부직포를 덮는 단계; 3-3) 상기 제2혼합물을 사이에 두고 상기 펄프원단과 부직포를 접착하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 5)단계에서 상기 물은 상기 제1철분말 100중량부에 대하여 50~20중량부를 투입하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 조성비가 일정하게 유지되어 발열온도가 일정하고 균일하게 발열하는 효과가 있다.
특히, 발열팩이 강도가 있는 스틱형이 아니고 분말형태로 형성되어 곡면에도 밀착하여 착용할 수 있다.
또한, 발열팩이 건조상태이기 때문에 산화의 우려가 적어 보관기간이 길다.
또한, 조성물의 혼합비를 정밀하게 조정하여 발열온도 및 발열시간을 미세하게 조절할 수 있다.
또한 발열팩이 분말형태로 형성되어 있어 얼굴 등 입체적인 인체에 밀착하여 착용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 아이 마스크를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 마스크 팩 제조장치를 나타낸 것이다.
도 3은 도 1에 도시된 아이 마스크의 단면도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 의한 아이 마스크의 단면도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 마스크 팩 제조장치를 나타낸 것이다.
도 3은 도 1에 도시된 아이 마스크의 단면도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 의한 아이 마스크의 단면도를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명에 의한 실시예의 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다.
본 발명에 의한 발열체 조성물은 제1철분말과, 제2철분말, 탄소분말과, 황토분말과, 펄프분말과, 고흡수성수지와, 소금을 포함한다.
이와 같은 발열체 조성물을 건조하여 발열팩를 제조할 수 있는데, 발열팩은 위 조성물이 분말형태로 수용되어 있어 얼굴 등의 굴곡이 있는 부위에 밀착될 수 있도록 제작되고 밀봉함으로써 마스크(mask)나 아이 마스크(eye mask)를 제조할 수 있다.
상기 제1 및 제2철분말은 아래의 반응식 (1)과 같이 공기 중의 산소와 반응하여 열이 발생된다.
2Fe + 3O2 → Fe2O3 + heat (1)
일반적으로 발열체에 사용되는 제1철분말의 경우 100메쉬(mesh) 이하의 분말을 사용하지만, 급속하게 발열 반응이 일어나고 70℃ 이상의 발열에 의해 각막 화상을 유발할 수 있다. 이에 본 발명에서는 철분말이 40~50℃의 온도를 유지하기 위해서 철분말의 입자 크기가 다른 제1철분말과 제2철분말을 포함한다는 특징이 있다.
즉, 본 발명에서는 200~500메쉬인 제1철분말과 50~180메쉬인 제2철분말을 포함하는 것이다. 발열체 조성물에서 발열은 제1철분말이 주로 담당하지만, 제2철분말 없이 제1철분말만 포함한다면, 짧은 시간동안 높은 온도로 발열을 하게 되는 문제가 있다. 따라서 적절한 총 발열량을 유지하면서, 40~50℃의 온도로 장시간 발열하기 위하여 제2철분말이 포함되는 것이다.
본 실시예에서 상기 제1철분말은 325메쉬이고, 제2철분말은 100메쉬이다.
상기 탄소분말은 상기 반응식 (1)과 같은 화학반응을 활성화시키는 촉매역할을 하게 된다. 발열체 조성물에서 상기 탄소분말은 제1철분말 100중량부에 대하여 50~100중량부가 함유되는 것이 바람직하다. 탄소분말이 철분말 100중량부에 대하여 50중량부 미만이면 반응식 (1)의 화학반응 속도가 늦어지고, 발열량도 작다. 반대로 탄소분말이 철분말 100중량부에 대하여 100중량부를 초과하게 되면 반응식 (1)이 일어나지 않거나 반응속도가 늦어지는 문제가 있다.
본 발명에서는 탄소분말은 활성탄(active carbon)을 말하며 활성탄은 크게 식물계 활성탄과 석탄계 활성탄으로 구분하고 있지만, 본 발명에서는 식물계 활성탄을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 황토분말은 다공질의 구조를 가지며 황토 성분 중에 탄산칼슘(석회)를 포함하고 있어 수용액과 혼합하여 점력을 가지며 이로 인해 발열재의 형상을 유지할 수 있다. 황토분말은 제1철분말 100중량부에 대하여 1~50중량부를 혼입하는데, 1중량부 미만이거나 50중량부를 초과하면 발열 온도 편차가 크게 일어난다.
상기 펄프분말은 목재펄프와 비목재펄프로 구분되는데, 본 발명에서는 목재펄프를 사용하여 통상 판지형의 펄프를 분쇄하여 플러프(Fluff)형태로 전환하여 사용하는 것이 바람직하다.
플러프 펄프의 경우 발열반응에 직접적인 연관은 없지만, 펄프의 섬유질이 황토와 함께 발열재의 형상을 유지하는데 이용된다.
또는 펄프분말은 셀룰로오스일 수 있다.
철분말 100중량부에 대해 펄프 1~50 중량부를 함유하는 것이 바람직한데, 펄프가 50중량부를 초과하게 되면 형상을 유지하는데는 좋지만 발열속도와 온도가 적정하지 못하고, 1중량부 미만일 경우 발열체의 형상이 흩어져 유지하기 곤란해진다.
본 발명은 고흡수성수지를 포함하는데, 본 실시예에서 상기 고흡수성수지는 아크릴산 중합체(acylic acid polyer) 또는 나트륨염(sodium salt)이다.
상기 고흡수성수지를 포함함으로써 초기 발열이 빠르게 일어나고 발열이 완료된 후에는 발열체가 쉽게 부서지지 않고 형태를 유지하게 한다.
상기 고흡수성수지는 제1철분말 100중량부에 대하여 1~50중량부를 혼입하는데, 50중량부를 초과하는 경우,초기 발열 속도가 지나치게 빠르거나 발열이 적어질 수 있고, 1중량부 미만인 경우, 위의 효과를 기대하기 어렵다.
상기 소금은 위 반응식 (1)에 따라 제1 및 제2철분말이 산화되면서 발생되는 열을 이용하여 온열 수증기를 발생시키기 위한 것이다. 이 때 발생되는 온열 수증기를 눈 및 눈 주위에 공급하여 안구의 보습 및 온열 찜질을 할 수 있게 하는 것이다. 발열체 조성물에서 상기 소금은 철분말 100중량부에 대하여 1~20중량부를 포함하는 것이 바람직한데, 소금이 20중량부를 초과하면 반응식 (1)에 의한 발열시간이 길어지거나 발열온도가 낮아지게 된다. 반대로 소금이 1중량부 미만이면 발열시간이 짧아지는 문제가 있다.
이하, 발열팩 제조방법 및 이를 이용한 마스크 제조방법을 설명한다.
먼저, 발열팩 제조방법은 제1철분말에 탄소분말을 혼합하여 제1혼합물을 형성하고, 상기 제1혼합물에 황토분말과 펄프분말을 혼합하여 제2혼합물을 형성한다.
이와 같이 제2혼합물을 형성한 후, 이를 밀봉하여 발열팩을 제조하는 것이다.
구체적으로 발열팩 제조방법을 설명하면, 먼저, 제2혼합물을 펄프원단에 균일하게 도포한다.
다음으로, 상기 펄프원단 위에 도포된 제2혼합물 위를 부직포로 덮는다.
마지막으로, 상기 제2혼합물을 사이에 두고 상부의 부직포와, 하부의 펄프를 접착하는데, 본 실시예에서는 열접착한다.
그러나 이와 달리 공지의 수단으로 상부의 펄프와, 하부의 부직포를 접착하여 발열팩을 제조할 수 있다.
이와 같이 제조된 발열팩을 릴에 감아 진공팩에 보관한다.
다음으로 진공팩에 보관된 발열팩의 밀봉상태를 해제하고 소금과 물을 투입하여 마스크를 제조하는 것이다.
상기 물은 상기 제1철분말 100중량부에 대하여 50~200중량부를 투입하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상술한 바와 같이, 발열팩에는 물이 포함되어 있지 않고 조성물들이 분말형태로 수용되어 있다. 따라서 종래 기술과 달리 일정한 형태로 경화되어 있는 것이 아니다.
따라서 종래기술과 달리 발열팩이 분말형태로 형성되어 있어 얼굴 등 입체적인 인체에 밀착하여 착용할 수 있는 것이다(도 4 참조).
1: 발열팩
6: 내피(외피)
6: 내피(외피)
Claims (6)
- 제1철분말 100중량부에 대하여,
탄소분말 50~100중량부와,
황토분말 1~50중량부와,
펄프분말 1~50중량부와,
소금5~50중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발열체 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 제1철분말 100중량부에 대하여,
고흡수성수지 1~50중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발열체 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 제1철분말 100중량부에 대하여,
제2철분말 200~500중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발열체 조성물.
- 발열체 조성물이 포함된 마스크 제조방법에 있어서,
1) 제1철분말에 탄소분말을 혼합하여 제1혼합물을 형성하는 단계;
2) 상기 제1혼합물에 황토분말과 펄프분말과 호흡수성수지를 혼합하여 제2혼합물을 형성하는 단계;
3) 상기 제2혼합물을 밀봉하여 발열팩을 형성하는 단계;
4) 밀봉된 상기 발열팩을 릴에 감아 진공팩에 보관하는 단계; 및
5) 상기 발열팩의 밀봉상태를 해제하고 소금과 물을 투입하여 마스크팩을 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 제조방법.
- 제4항에 있어서,
상기 3)단계는,
3-1) 상기 제2혼합물을 펄프원단에 도포하는 단계;
3-2) 상기 제2혼합물의 상부에 부직포을 덮는 단계;
3-3) 상기 제2혼합물을 사이에 두고 상기 펄프원단과 부직포를 접착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 제조방법.
- 제5항에 있어서,
상기 5)단계에서 상기 물은 상기 제1철분말 100중량부에 대하여 50~20중량부를 투입하는 것을 특징으로 하는 마스크 제조방법.
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