KR100831855B1 - 인조 점토 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 접착성이 뛰어나고, 탄성이 높으며, 가볍고, 색상 표현력 및 인장성이 우수하며, 경화시간이 긴 인조 점토 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 55~80중량%의 폴리비닐알코올수용액, 0.1~1중량%의 안료분산제, 0.3~15중량%의 충진제, 1~15중량%의 보습제, 0.1~3중량%의 가교제, 1~8중량% 필러 및 3~20중량%의 폴리비닐피롤리돈을 포함하는 인조 점토 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

인조점토, 폴리비닐피롤리돈, 접착성, 탄성

Description

인조 점토 및 이의 제조방법{Polymer clay and method of making the same}

본 발명은 인조 점토 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 접착성이 뛰어나고, 탄성이 높으며, 가볍고, 색상 표현력 및 인장성이 우수하며, 경화시간이 긴 인조 점토 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 점토는 유연성이 있어 손으로 원하는 모양으로 쉽게 변형이 가능하여 다양한 조형물의 제조가 용이하고, 또한 자연건조 등에 의해 건조 시키면 점토가 경화되어 제작된 조형물들이 장시간 동안 그 형상이 유지되는 것을 특징으로 하는 수공예용으로 많이 사용되고 있다.

초기의 점토는 자연으로부터 채취한 고비중의 무기계 물질과 물로 구성되어 있어 점토자체가 무거우며 건조된 조형물 역시 무겁다는 단점이 있다. 또한 무기물이 수분을 함유하는 능력이 작아 점토로부터 빠르게 물이 증발함으로써 작업시간이 짧고, 건조 후 무기물 입자들의 결합을 유지시킬 수 있는 수분의 감소로 조형물의 표면이 갈라지거나 쉽게 부스러지는 등의 문제점을 가지고 있다.

상기 점토의 문제점을 보완하기 위하여 충전물로 무기계 물질이 아닌 전분과 같은 수용성 천연 고분자나 그 유도체, 중공형태의 폴리아크릴로니트릴 분말, 중공 형태의 마이크로스피어 분말, 중공미세구를 사용하여 인조 점토를 제조하거나, 수용성 고분자인 폴리비닐알코올 수용액에 충전제를 첨가하고, 여기에 점도를 조절하기 위한 점증제로서 붕산을 첨가하여 인조점토를 제조하여 왔다.

그러나, 종래의 알려진 인조점토들은 점토와 점토를 접착시켜 조형물을 제조하거나, 점토로 제조된 조형물을 유리와 같은 접촉면에 접촉시켜 고정시키는 경우, 접착성이 떨어져, 점토와 점토 사이 또는 점토와 접촉면 사이에 크랙이 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 경화시간이 짧아 아이들이 작업을 하는 경우, 쉽게 경화되어 원하는 조형물을 만들 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 기본적인 점토자체의 색상이 명확하게 표현되지 않아, 사용자가 원하는 다양한 색상을 표현하는데 한계가 있었다.

이에 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 접착성이 뛰어나고, 탄성이 높으며, 가볍고, 색상 표현력 및 인장성이 우수하며, 경화시간이 긴 인조 점토를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기한 인조 점토를 제조하는 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명의 인조점토는 55~80중량%의 폴리비닐알코올 수용액, 0.1~1중량%의 안료분산제, 0.3~15중량%의 충진제, 1~15중량%의 보습제, 0.1~3중량%의 가교제, 1~8중량% 필러 및 3~20중량%의 폴리비닐피롤리돈을 포함한다.

또한, 본 발명의 인조점토의 제조방법은 (1) 55~80중량%의 폴리비닐알코올 수용액, 0.1~1중량%의 안료분산제 및 안료를 혼합한 후, 교반하는 단계; (2) 상기 (1)단계 혼합물에 0.3~15중량%의 충진제, 1~15중량%의 보습제 및 3~20중량%의 폴리비닐피롤리돈을 첨가하고 혼합하는 단계; (3) 상기 (2)단계 혼합물에 0.1~3중량%의 가교제를 첨가하고 혼합하는 단계; (4) 상기 (3)단계 혼합물에 1~8중량%의 필러를 첨가하고 혼합하는 단계; 및 (5) 혼합 용기의 내부를 진공상태로 만든 후, 최종 인조 점토를 수득하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 인조 점토는 점착성이 뛰어나고 인장성이 우수하므로, 크랙 의 발생없이 원하는 크기와 모양의 조형물을 만들 수 있고, 어느 곳에서나 고정시켜 보관을 할 수 있다.

또한, 본 발명의 인조 점토는 다른 인조 점토들에 비하여 현저히 가벼워 같은 용량이라도 부피가 더 많아 보다 많은 작품을 만들 수 있어 경제적이다.

또한, 가벼운데다 탄성도 높기 때문에 둥글게 하여 공을 만들면 통통튀겨 놀이기구로서 이용될 수도 있다.

또한, 본 발명의 인조 점토는 경화시간이 길어 아이들용 제품으로도 바람직하다.

또한, 본 발명의 인조 점토는 색상표현력이 우수하기 때문에 두가지 이상을 섞어 사용자가 원하는 모든 색상을 만들 수 있어, 제한없이 원하는 색을 표현할 수 있다.

이하 실시예를 가지고 본 발명을 구체적으로 설명하지만 본 발명이 이들예에만 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 인조 점토는 55~80중량%의 폴리비닐알코올 수용액, 0.1~1중량%의 안료분산제, 0.3~15중량%의 충진제, 1~15중량%의 보습제, 0.1~3중량%의 가교제, 1~8중량% 필러 및 3~20중량%의 폴리비닐피롤리돈을 포함한다.

본 발명에서 사용된 폴리비닐알코올 수용액은 폴리비닐알코올 분말을 80~90?의 물에 녹여 고형분이 10~40중량%가 되도록 한 것이다. 이때 고형분이 40중량%를 초과하는 경우에는 점도가 높아 다른 성분들을 혼합하기 어렵고, 10중량% 미만인 경우에는 점토가 손에 묻어나는 문제점이 있기 때문에, 10~40중량%의 양으로 준비한다.

본 발명의 인조점토에서 상기 폴리비닐알코올 수용액의 사용량은 55~80중량%가 바람직하다. 이는 55중량% 미만일 경우에는 점토가 손에 묻어나고, 탄성과 인장력이 약해지며, 80중량%를 초과하는 경우에는 점도가 높아 작업성이 떨어지고 점토가 딱딱해 가사가 불가능해지기 때문이다.

안료분산제는 제조된 인조점토에 색의 선명도와 점토의 부드러움을 유지하기 위하여 사용된다. 사용량은 0.1중량% 미만으로 사용하는 경우에는 색의 선명도가 떨어지고 점토의 연성이 약해지며, 1중량%를 초과하여 사용하는 경우에는 점토가 너무 끈적이거나 무너짐이 심해지기 때문에, 0.1~1중량%의 양으로 사용한다.

본 발명의 인조점토에서 안료분산제는 헥사메타인산소다, 폴리인산염, 폴리아크릴레이트 및 알카리실리케이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있지만, 헥사메타인산소다를 사용하는 것이 바람직하다.

안료는 특별히 그 종류나 사용량에 한정이 없으며, 원하는 색상을 나타내기 위하여 당분야에서 통상적으로 사용되는 안료의 종류 및 양을 적의하게 선정하여 사용한다.

본 발명에서 충진제는 탄산칼슘과 실리카의 혼합물을 사용한다. 이때, 탄산칼슘은 점토에 무게감을 제공하고, 수분이 증발하여 점토가 갈라지는 것을 방지하기 위하여 0.2~10중량%의 양으로 사용하고, 실리카는 점토와 조형틀간의 이완성을 좋게 하기 위하여 0.1~5중량%의 양으로 사용한다. 이는 탄산칼슘을 10중량%를 초과 하여 사용하는 경우 공작을 하였을 경우 점토가 무너지고, g당 부피도 감소하는 문제점이 있고, 실리카를 5중량%를 초과하여 사용하는 경우, 점토표면이 거칠어 지고 갈라짐 현상이 심해지는 문제점이 있으며, 0.1중량% 미만으로 사용하는 경우에는 접촉면 사이에 크랙이 발생하고, 이완성이 떨어지기 때문이다.

본 발명의 인조점토에서 보습제로는 글리세린, 프로필렌글리콜, 트리글리세롤, 폴리에틸렌글리콜 및 디에틸렌클리콜로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용하고, 바람직하게는 글리세린과 프로필렌의 혼합물을 사용한다. 보습제는 1중량% 미만으로 사용하는 경우에는 가사시간이 너무 짧고, 15중량%를 초과하여 사용하는 경우에는 공작물이 무너지거나 점토의 점성이 커져 끈적임 현상이 심하므로, 1~15중량%의 양으로 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 인조점토에서 폴리비닐알코올을 가교시키기 위한 가교제로서는 붕산을 0.1~3중량%의 양으로 사용한다. 이는 0.1중량% 미만으로 사용하는 경우에는 점토가 손에 묻어나며, 3중량%를 초과하여 사용하는 경우에는 점도가 너무 높아 손으로 만질 수 없기 때문이다.

본 발명의 인조점토에서 폴리비닐피롤리돈은 끈적임을 유지시켜 점토와 점토와의 접착성을 좋게하기 위하여 3~20중량%의 양으로 사용된다. 이는 3중량% 미만으로 사용하는 경우 접착력이 떨어지고, 20중량%를 초과하는 경우에는 점도가 너무 높아져서 딱딱하고 가사시간이 짧아지기 때문이다.

본 발명의 인조점토에는 필러(filler)로써 마이크로스피어 분말을 사용한다. 사용량은 1중량% 미만으로 사용하는 경우, 경량 점토의 특성을 살릴 수 없고, 8중 량% 초과하여 사용하는 경우, 점토가 거칠어지고 접착력이 떨어지므로, 1~8중량%양으로 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 인조점토는 상기 성분들 이외에 향료를 더 함유할 수 있다.

향료는 당분야에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있지만, 캡슐향을 사용하여 향기가 오래 지속되도록 하고, 만질수록 캡슐이 터지며 향이 나도록 한다.

상기한 성분들을 포함하는 본 발명의 인조점토는

(1) 55~80중량%의 폴리비닐알코올 수용액, 0.1~1중량%의 안료분산제 및 안료를 혼합한 후, 교반하는 단계;

(2) 상기 (1)단계 혼합물에 0.3~15중량%의 충진제, 1~15중량%의 보습제 및 3~20중량%의 폴리비닐피롤리돈을 첨가하고 혼합하는 단계;

(3) 상기 (2)단계 혼합물에 0.1~3중량%의 가교제를 첨가하고 혼합하는 단계;

(4) 상기 (3)단계 혼합물에 1~8중량%의 필러는 첨가하고 혼합하는 단계; 및

(5) 혼합 용기의 내부를 진공상태로 만든 후, 최종 인조 점토를 수득하는 단계;에 의해 제조된다.

상기 제조방법에서 마지막 단계에서 탱크의 내부를 진공으로 하는 것은 점토의 밀도를 높여 탄성을 증가시키며 점토를 만질 때의 촉감이 부드러운 고무와 같도록 하기 위함이다.

[실시예 1]

폴리비닐알코올 57kg을 세정된 탱크에 투입하고, 방부제, 안료, 헥사메타인 산소다를 각각 0.1kg, 5kg, 1kg씩 탱크에 투입한 후, 15분 동안 교반하였다.

그 다음, 탄산칼슘, 글리세린, 폴로필렌글리콜, 실리카, 폴리비닐피롤리돈을 각각 10kg, 15kg, 5kg, 1kg, 5kg을 투입하여 30분 이상 교반하였다.

다시 혼합물에 붕산1 kg을 넣고 10분 이상 교반하였다.

마지막으로 향이 함유된 필러 2kg을 넣고 10분 동안 교반한 다음, 탱크의 내부를 진공으로 만들고, 최종 점토를 얻었다.

[비교예 1~4]

하기 표 1의 기재된 성분 및 함량을 사용하여 인조 점토를 제조한다는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하여 인조 점토를 얻었다.

[비교예 5]

최종 점토를 얻기 전에 탱크를 진공상태를 만들지 않는다는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하여 인조점토를 얻었다.

[시험방법]

1. 크랙성 평가

8g의 인조점토를 구형으로 공작하여 실온에서 평평한 유리면 위에 24시간 자연건조 시킨 후, 갈라지는 정도를 하기 평가기준으로 평가하여 표 2에 기재하였다. 공작형 인조점토라는 특징에서 크랙성은 공작후의 모형유지 및 작품성의 보관면에서 가장 중요한 인자라 할 수 있다.

<평가기준>

◎;우수, ○;양호, △;보통, ×; 불량

2. 경화 시간

8g의 인조점토를 구형으로 공작하여 수평면 위에 동일조건하에서 자연건조시켜 경화된 시점까지의 시간을 측정하여 표 3에 기재하였다.

3. 탄성평가

8g의 인조점토를 구형으로 공작한 직후 및 2시간 경과 후, 평평한 콘크리트 지면으로부터 1m 높이에서 자연 낙하하였을 경우 지면으로부터 튀어 오르는 높이를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 기재하였다.

4. 색상 표현력

8g의 인조점토를 구형으로 각각 2개씩 공작한 후, 구형의 공작물을 결합하였을 때, 나타낸 색상을 하기 평가기준으로 평가하여 표 5에 기재하였다.

<평가기준>

◎;우수, ○;양호, △;보통, ×; 불량

5. 신율 평가

2g의 점토를 가로×세로를 5㎝×1.5㎝로 제작한 후, 가로방향으로 2.8cm/sec 속도로 인장하였을 때 절단되는 시점까지의 신장거리를 측정하여 표 6에 기재하였다.

상기 표 2 내지 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 인조점토는 접착성이 뛰어나고, 탄성이 높으며, 색상 표현력 및 인장성이 우수하고, 경화시간이 길다.

본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (16)

1. 55~80중량%의 폴리비닐알코올 수용액, 0.1~1중량%의 안료분산제, 0.3~15중량%의 충진제, 1~15중량%의 보습제, 0.1~3중량%의 가교제, 1~8중량% 필러 및 3~20중량%의 폴리비닐피롤리돈으로 이루어짐을 특징으로 하는 인조점토.
2. 제 1항에 있어서, 상기 폴리비닐알코올 수용액은 폴리비닐알코올 분말을 고형분이 10~40중량%이 되도록 물에 용해시킨 것임을 특징으로 하는 인조점토.
3. 제 1항에 있어서, 상기 안료분산제는 헥사메타인산소다, 폴리인산염, 폴리아크릴레이트 및 알카리실리케이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 인조점토.
4. 제 1항에 있어서, 상기 충진제는 탄산칼슘과 실리카의 혼합물임을 특징으로 하는 인조점토.
5. 제 1항에 있어서, 상기 보습제는 글리세린, 프로필렌글리콜, 트리글리세롤, 폴리에틸렌글리콜 및 디에틸렌클리콜로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 인조점토.
6. 제 1항에 있어서, 상기 가교제는 붕산임으로 특징으로 하는 인조점토.
7. 제 1항에 있어서, 상기 필러는 마이크로스피어 분말임을 특징으로 하는 인조점토.
8. 제 1항에 있어서, 상기 인조점토는 향료로서 향캡슐을 더 함유함을 특징으로 하는 인조점토.
9. (1) 55~80중량%의 폴리비닐알코올 수용액, 0.1~1중량%의 안료분산제 및 안료를 혼합한 후, 교반하는 단계;

   (2) 상기 (1)단계 혼합물에 0.3~15중량%의 충진제, 1~15중량%의 보습제 및 3~20중량%의 폴리비닐피롤리돈을 첨가하고 혼합하는 단계;

   (3) 상기 (2)단계 혼합물에 0.1~3중량%의 가교제를 첨가하고 혼합하는 단계;

   (4) 상기 (3)단계 혼합물에 1~8중량%의 필러는 첨가하고 혼합하는 단계; 및

   (5) 혼합 용기의 내부를 진공상태로 만든 후, 최종 인조 점토를 수득하는 단계;로 이루어짐을 특징으로 하는 인조점토의 제조방법.
10. 제 9항에 있어서, 상기 폴리비닐알코올 수용액은 폴리비닐알코올 분말을 고형분이 10~40중량%이 되도록 물에 용해시킨 것임을 특징으로 하는 인조점토의 제조방법
11. 제 9항에 있어서, 상기 안료분산제는 헥사메타인산소다, 폴리인산염, 폴리아크릴레이트 및 알카리실리케이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 인조점토의 제조방법.
12. 제 9항에 있어서, 상기 충진제는 탄산칼슘과 실리카의 혼합물임을 특징으로 하는 인조점토의 제조방법.
13. 제 9항에 있어서, 상기 보습제는 글리세린, 프로필렌글리콜, 트리글리세롤, 폴리에틸렌글리콜 및 디에틸렌클리콜로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 인조점토의 제조방법.
14. 제 9항에 있어서, 상기 가교제는 붕산임으로 특징으로 하는 인조점토의 제조방법.
15. 제 9항에 있어서, 상기 필러는 마이크로스피어 분말임을 특징으로 하는 인조점토의 제조방법.
16. 제 9항에 있어서, 상기 (4)단계와 (5) 단계 사이에 향료를 추가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인조점토의 제조방법.