KR102739729B1 - 개선된 클렌징바의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반적인 액체 형상이 아닌 고체 제형의 샴푸와 린스, 클렌징바를 제조함에 있어 열처리를 통한 냉각 방식을 적용하여 클렌징 바를 제조하는 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 전체 조성 성분들을 가온하여 액체화한후 틀에 부어 형태를 만들고 이를 굳힌 후 일정 형태와 크기로 자른 후 포장하는 제조방식에 있어서 플라스틱 용기가 필요없고 상기의 굳히는 과정에서 열처리기를 사용하여 냉각 속도를 조절함으로써 고형화 후 완성품의 수축과 변형을 감소시켜 제조 수율을 높이고 내외부 흰 결정 형성을 방지하여 외관품질을 개선하는 것을 특징으로 하는 고체샴푸바, 린스바, 인체세정제 등의 클렌징 바의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면 냉각 후 완성품의 수축 또는 굴곡 변형이 개선되어 제품 손실을 줄일 수 있다. 상세히는 자연 냉각시는 수축 굴곡 깊이가 최대 10mm 형성되나 열처리 냉각시는 최대 3mm 수준으로 60% 이상 감소되는 손실방지 효과를 보여준다. 따라서, 본 발명에 의하면 클렌징바의 제조 수율을 높이고 내외부 흰 결정 형성을 방지하여 외관품질을 개선하는 것이 가능하다.

Description

개선된 클렌징바의 제조 방법{Improved process for preparing cleansing bar}

본 발명은 일반적인 액체 형상이 아닌 고체 제형의 샴푸와 린스, 클렌징바를 제조함에 있어 열처리를 통한 냉각 방식을 적용하여 클렌징 바를 제조하는 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 전체 조성 성분들을 가온하여 액체화한후 틀에 부어 형태를 만들고 이를 굳힌 후 일정 형태와 크기로 자른 후 포장하는 제조방식에 있어서 플라스틱 용기가 필요없고 상기의 굳히는 과정에서 열처리기를 사용하여 냉각 속도를 조절함으로써 고형화 후 완성품의 수축과 변형을 감소시켜 제조 수율을 높이고 내외부 흰 결정 형성을 방지하여 외관품질을 개선하는 것을 특징으로 하는 고체샴푸바, 린스바, 인체세정제 등의 클렌징 바의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적 클렌징바의 제조 방식은 분말 상의 주원료를 결합력이 있는 결합제 성분과 함께 잘 섞은 후 바로 타형하거나 실린더내 스크루로 압출하여 생성된 바(bar)를 형타하는 반죽법과 녹는 온도 40℃ 이상의 고형화 용매에 세정제 분말을 고온에서 녹인후 정해진 틀(몰드)에 부은 후 실온까지 굳힌 후 꺼내어 일정 크기로 절단하여 제조하는 용해 틀성형법으로 구분된다.

용해 틀성형법은 압출 설비가 필요 없으며 다품종 소량 생산에 적합하고 물리적 혼합보다 용해 교반에 의해 균질하고 일정한 품질 유지에 효과적이다. 그러나 용해를 위한 고형화제와 90℃ 수준의 가온이 필요하지만 이로 인해 냉각은 수 시간 내지는 수 일간 정치하는 자연 냉각 공정이 따르지만 고형화 속도에 따라 과냉각된 흰색의 고체 결정(結晶 crystal)이 제품 외관에 일부 생겨나기도 한다.

틀(몰드)은 자연냉각 후 실온 보관 후 꺼내어 자르고 필요시 상표를 각인한다. 그러나 큰 냉각 온도차로 인하여 틀의 내용물 수축이 상하좌우 모든 방향으로 생겨나는데 이러한 수축면은 상품성을 위해 칼과 대패 등으로 평평하게 다듬기가 필요하며 다듬기로 잘려 나간 부분만큼 제품손실이 많아진다. 이의 해결 시도는 공정변화, 조성물의 종류와 함량변화 등을 고려해볼 수 있으나 이러한 방식도 그리 용이하지는 않다.

한편, 고형 비누의 제조 기술로는 대한민국 공개번호 제10-1999-0052148호(1999년07월05일)에 통상의 비누 재료에 심성화강암을 첨가하되 통상의 비누 재료 : 심성화강암의 비율이 20 ∼ 90 : 10 ∼ 80이 되도록 첨가하여 비누 조성물을 얻고 이를 이용하여 비누를 제조하되 통상의 비누 재료와 심성화강암 및 물을 3 : 1 : 3의 비율로 진공중에서 반응조에 투입하고 110 ∼ 130℃의 온도에서 10분 ∼ 1시간 동안 가열한 후 서서히 냉각시켜 비중의 차이가 있는 3개의 층으로 형성되는 고형물을 얻고 이를 각각의 층으로 분할하고 분쇄하여 칩(chip)으로 만들고 이를 통상의 비누 제조 장치에 투입하여 성형하거나 통상의 비누 재료 칩과 심성화강암을 진공 압출기에 넣고 96℃ 또는 98℃에서 압출한후 이를 통상의 비누 제조 장치에 투입하여 성형하여 비누를 제조하므로서 피부가 대기의 열원을 효율적으로 흡수케하고 피부내 수분의 분자 집적도에 영향을 주어 세포간의 물질교류가 원활해지도록 하며 우수한 피부 미용 및 피부 보호 효과를 가져오게 하고 체내 자유 활동에너지를 활성화하는 기능을 가지며 환경오염을 억제할 뿐만 아니라 세정력의 저하가 없는 비누를 얻는 방식이 개시되어 있다.

또한, 대한민국 공개번호 제10-2007-0074808호(2007년07월18일)에 천연식물에서 추출한 유지 60중량%를 50-60℃에서 용해시키고, 온천수 농축액에 30%의 농도로 가성 소다를 녹인 가성 소다 수용액 30중량%를 상기 용해된 유지에 혼합하여 비누액을 만들며, 상기 비누액을 40~50℃에서 포도씨유 및 에센셜 오일 5중량% 및 온천수를 함유한 과일 농축액 5중량%를 첨가한 후 서서히 냉각시키며, 상온에서 4~6주 숙성하고, 상기 숙성된 비누를 커팅한 후 성형하는 비누의 제조 방법이 개시되어 있으나, 본 발명의 제조 기술과는 차이가 있다.

대한민국 공개번호 제10-1999-0052148호(1999년07월05일) 대한민국 공개번호 제10-2007-0074808호(2007년07월18일)

본 발명자들은 용해 틀성형법에 수반되는 종래 기술의 문제점들이 해소되고 특히 고형화 과정에서의 수축면의 크기와 형상을 감소시켜 다듬어 제거하는 공정손실을 줄여 생산량을 증가하고, 결정형성을 방지하여 품질과 생산효율을 높이고자 예의 연구한 결과, 후술하는 바와 같이 열처리기를 사용하여 열처리 온도 및 속도를 조절함으로써 위와 같은 목적을 달성할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

따라서, 본 발명의 목적은, 일면에 있어서, 고체 클렌징바의 고형화(냉각) 과정에서의 수축면의 크기와 형상을 감소시킴으로써 후속되는 다듬기 제거 공정 상의 손실을 줄여 생산량을 증가하고, 결정형성을 방지하여 품질과 생산효율을 높이고자 함에 있다.

본 발명의 목적은, 다른 일면에 있어서 고형화 과정에서 공지의 자연 냉각이 아닌 일정한 공간에서 열을 조절 공급하여 온도 감소 속도를 조절하여 고체화 속도를 늦추고 성형틀 내부 온도 편차도 줄여 형상 변화와 수축양을 줄이고 결정 생성도 없앨 수 있는 클렌징 바의 제조 방법을 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적은

a) 클렌징 바의 조성 성분들을 혼합한 후 분산시키고 80~95℃의 온도에서 용해시켜 액상화하는 단계;

b) 액상화된 혼합물을 성형틀에 붓는 단계;

c) 성형틀안의 내용물을 열처리기로 냉각 속도를 조절하여 서냉시켜 고형화하는 단계;

d) 고형화된 클렌징바를 성형틀에서 꺼내어 일정 형태와 크기로 절단하는 단계;

e) 클렌징바를 형타기로 형타시키는 단계; 및

f) 형타가 완료된 클렌징바를 포장하는 단계;를 포함하여 이루어지고 고형화 후 완성품의 수축과 변형을 감소시키는 것을 특징으로 하는 클렌징 바의 제조 방법에 의하여 달성될 수 있다.

본 발명에 의하면 냉각 후 완성품의 수축 또는 굴곡 변형이 개선되어 제품 손실을 줄일 수 있다. 상세히는 자연 냉각시는 수축 굴곡 깊이가 최대 10mm 형성되나 열처리 냉각시는 최대 3mm 수준으로 60% 이상 감소되는 손실방지 효과를 보여준다. 따라서, 본 발명에 의하면 클렌징바의 제조 수율을 높이고 내외부 흰 결정 형성을 방지하여 외관품질을 개선하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 클렌징 바의 샘플 사진이다.
도 2는 자연 냉각 후 틀에서 꺼낸 수축후의 외관형태를 나타내는 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 클렌징바의 제조 공정도이다.
도 4는 본 발명의 열처리 서냉 방식과 자연냉각시의 수축현상을 비교한 도면이다.
도 5는 본 발명의 공정에서 이용되는 열처리기의 예시도이다.
도 6은 열처리기 패널의 예시도이다.

본 발명은, 일면에 있어서,

a) 클렌징 바의 조성 성분들을 혼합한 후 분산시키고 80~95℃의 온도에서 용해시켜 액상화하는 단계;

b) 액상화된 혼합물을 성형틀에 붓는 단계;

c) 성형틀안의 내용물을 열처리기로 냉각 속도를 조절하여 서냉시켜 고형화하는 단계;

d) 고형화된 클렌징바를 성형틀에서 꺼내어 일정 형태와 크기로 절단하는 단계;

e) 클렌징바를 형타기로 형타시키는 단계; 및

f) 형타가 완료된 클렌징바를 포장하는 단계;를 포함하여 이루어지고 고형화 후 완성품의 수축과 변형을 감소시키는 것을 특징으로 하는 클렌징 바의 제조 방법을 제공한다.

이하, 본 발명에 따른 개선된 클렌징 바의 제조 방법에 관하여 첨부 도면을 참조하여 더욱 구체적으로 설명한다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 클렌징 바의 샘플 사진이고, 도 2는 자연 냉각 후 틀에서 꺼낸 수축후의 외관형태를 나타내는 사진이며, 도 3은 본 발명에 따른 클렌징바의 제조 공정도이고, 도 4는 본 발명의 열처리 서냉 방식과 자연냉각시의 수축현상을 비교한 도면이며, 도 5는 본 발명의 공정에서 이용되는 열처리기의 예시도이고, 도 6은 열처리기 패널의 예시도이다.

본 발명은 클렌징바의 조성물들을 95℃까지 가온하여 액체상태로 용해 균질화시킨 후 80 ml ~ 5 L 틀에 부은 후 실온까지 냉각시킬 때 자연 냉각이 아닌 온도조절이 가능한 열처리기를 사용하여 시간당 10~15℃ 냉각속도를 조절 후 제조한 결과 수축량이 감소하고 형상이 개선되어 완성품 제조량이 10 ~ 20% 증가하고 외관 불균질의 원인이 되는 흰색 고체 결정이 생겨나지 않아 겉보기 품질이 향상되는 효과를 제공하는 것에 기술적 특징이 있다.

또한, 본 발명은, 다른 일면에 있어서 고형화 과정에서 공지의 자연 냉각이 아닌 일정한 공간에서 열을 조절 공급하여 온도 감소 속도를 조절하여 고체화 속도를 늦추고 성형틀 내부 온도 편차도 줄여 형상 변화와 수축양을 줄이고 결정 생성도 없앨 수 있는 클렌징 바의 제조 방법을 제공하는데 부가적인 특징이 있다.

용해법으로 제조되는 샴푸바, 린스바, 세정제는 주세정제와 결합제 내지는 고형화제, 부형제, 효능성분 등으로 조성되며 주세정제인 소듐코코일이세티오네이트(SCI, Sodium Cocoyl Isethionate)는 녹는점 85℃, 베헨트리모늄메토설페이트(BTMS, BehenTrimoniumMethoSulfate)는 65℃, 고형화제 스테아린산은 녹는점60℃, 세타놀은 녹는점 55℃ 등으로 90℃ 수준의 온도가 필요하고 용해 후 틀에 부은 후 실온냉각 후 2일 보관 후 꺼낸다(참조기술: TECNICO LISBOA 석사논문 Nov 2018 Devel of a solid shampoo formula page 26).

틀(몰드)은 나무, 플라스틱, 철재 등 다양하나 상용적으로는 가로 X 세로 X 높이 24cm X 20cm X 8cm(내용적 3.5리터) 두께 0.8cm 실리콘재를 많이 사용한다.

전체 조성물의 평균 녹는점은 60℃를 초과하며 실온 냉각과 함께 온도변화와 상변화(액체에서 고체로)에 의해 부피 감소가 생겨나 틀내에서 수축이 되고, 부분적인 과냉각으로 결정이 생겨나기도 한다. 또한 틀 내의 내용물은 위치에 따라 공기와 접촉하는 면이 먼저 냉각되고 다음은 틀 벽면 접촉부위가 냉각되며 내부는 열전달이 늦어져 중앙부를 중심으로 내외부의 굴곡진 수축과 형상이 달리 나타난다. 이러한 수축면은 사각형 제품의 경우 가장 깊은 곳 기준하여 일직선으로 절단 제거하여 완성된 제품의 형상을 구현한다. 도 2는 자연 냉각 후 틀에서 꺼낸 수축후의 외관형태를 나타낸다. 사각 틀에서 수축 후 정면도㉮, 위에서 본 모습㉯, 잘라 내야 하는 부분㉰이 존재하며 이는 제조 수율을 떨어뜨리는 요인이 된다.

본 발명의 방법은 위와 같은 문제를 해소하기 위한 것으로 크게 액상화 단계, 붓는 단계, 고형화 단계, 절단 단계, 타형 단계 및 포장 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. 이하 각 단계별로 설명한다.

a) 액상화 단계

먼저, 클렌징 바의 조성 성분들을 혼합기(또는 반응기)에서 혼합한 후 분산시키고 80~95℃의 온도에서 용해시켜 액상화한다.

본 발명의 클렌징바는 샴푸바, 린스바, 인체세정제 등을 포함할 수 있다.

상기 클렌징바의 조성물은 계면활성제 20 ~ 70중량%, 용매제 20 ~ 60중량%, 부형제 5 ~ 15중량% 및 첨가제 0.1 ~ 10중량%로 이루어진 것을 바람직하게 사용할 수 있다.

상기 계면활성제는 모발세정과 피부세정, 린스 기능을 제공하는 성분으로써 소듐코코일이세티오네이트, 비누 소지, (코코)베타인, 베헨트리모늄메토설페이트(BTMS), 글루코네이트, 글루타미네이트를 단독 또는 혼합하여 사용하는 것이 바람직할 수 있다.

상기 용매제는 계면활성제를 녹이고 고형화하기 위한 성분으로 녹는점 40~70℃의 세타놀, 스테아린산, 라우린산, 시어버터 등이 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 부형제는 전분, 덱스트린, 밀가루 등이 단독 도는 혼합되어 사용할 수 있다.

상기 첨가제는 모발과 피부에 부드러움, 윤기, 영양공급을 부여하는 효능 물질과, 식물성분, 단백질, 비타민, 글리세린, 부틸렌글리콜, 식물유, 향 등이 포함될 수 있다.

상기한 소지 혼합비는 완성품의 기능성과 제조 수율 등을 고려한 결과 얻어진 것으로서, 상기 성분 일부의 함량이 상기 범위를 벗어나면 첨가 효과가 미약하거나 기능성과 기호성의 균형이 맞지 않을 우려가 있다. 나머지 성분들은 제품의 안정성을 보조하기 위한 것이며 이들 함량이 상기 범위를 벗어나면 기능성이 열등해질 우려가 있거나 비경제적일 수 있다.

b) 붓는 단계

이어서, 액상화된 혼합물을 성형틀에 붓는다. 상기 성형틀은 80ml ~ 5 리터 부피의 실리콘, 플라스틱, 철재 또는 목재로 이루어 진 것을 바람직하게 사용할 수 있다.

c) 고형화 단계

성형틀안의 내용물을 열처리기로 냉각 속도를 조절하여 서냉시켜 고형화하는 단계로써, 열처리기는 온도 조절기와 순환팬이 구비된 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 열처리기는 실온 ~ 80℃까지 열 순환되고 열조절이 가능한 것이 특히 바람직할 수 있다.

본 발명에 사용된 열처리 방법은 실온에서 80℃까지 온도 조절 가능하고 열순환이 되는 밀폐식의 건조기이며 80℃ 내용물이 담긴 틀이 10~15℃/시간 속도로 서서히 냉각되도록 하였다.

본 발명자들은 공지의 자연냉각이 아닌 한정된 공간에서 열을 조절 공급하여 온도 감소 속도 조절로 고체화 속도를 늦추고 틀 내부 온도 편차도 줄여 형상변화와 수축양을 줄이고 결정 생성도 없앨 수 있음을 확인하였다.

따라서, 상기 열처리기에 의한 냉각 속도는 10~15℃/시간이 바람직할 수 있다.

d) 절단 단계

고형화된 클렌징바를 성형틀에서 꺼내어 일정 형태와 크기로 1,2차에 걸쳐서 절단한다.

e) 형타 단계

클렌징바를 형타기로 형타시킨다.

f) 포장 단계

형타가 완료된 클렌징바를 적당한 포장 단위로 포장한다.

이와 같이 제조된 클렌징바는 고형화 후 완성품의 수축과 변형이 감소되어 클렌징바의 제조 수율을 높이고 내외부 흰 결정 형성을 방지하여 외관품질을 개선할 수 있다.

<실시예>

이하, 본 발명은 다음의 대표적인 실시예에 의하여 더욱 구체적으로 설명되나, 본 발명이 이들 실시예에 의해 어떤 식으로든 제한되는 것은 아니다.

실시예 1~4 및 비교예 1~2: 클렌징바의 제조

다음의 표 1에서 조성을 토대로 하여 상기한 바의 공정에 따라 클렌징 바를 제조하였다(단위: 중량%).

조성 성분	비교예1	실시예 1	비교예 2	실시예2	실시예3	실시예4
소듐코코일이세티오네이트	50	50	-	-	15	-
베헨트리모늄메토설페이트	-	-	50	50	-	40
코코베타인	8	8	-	-	5	30
스테아린산	20	20	5	5	30	10
세타놀	10	10	25	25	30	10
옥수수전분	5	5	10	10	15	9.9
첨가제 (비타민, 글리세린, 부틸렌글리콜, 단백질, 식물유, 향)	7	7	10	10	5	0.1
합계	100	100	100	100	100	100

시험예 1

상기 실시예 1~2 및 비교예 1~2의 제조 공정에서 자연냉각 조건과 열처리 조건을 다음의 표 2에 나타내었다.

제조공정 조건	비교예 1	실시예 2	비교예 2	실시예 2
용해 온도 실리콘 틀에 붓는 온도 (가로x세로x두께mm) 자연냉각 5시간후	90℃ 85℃ 20℃	90℃ 85℃ -	90℃ 85℃ 20℃	90℃ 85℃ -
열처리기 냉각 5시간후 시간당 12℃낮춤 (온도조절, 순환팬 건조기 작동)	-	20℃	-	20℃

상기 표 2에 따른 제조 공정 조건하에서 상기 실시예 및 비교예의 공정에서 온도 변화 및 물성 변화를 각각 표 3 및 4 및 도 2와 4에 나타내었다. 표 3은 자연 냉각 시와 열처리 조절시 경과시간별 온도 변화표이다. 표 4는 실시예 1,2에서 나타난 결과이다.

표 3에서 자연 냉각 시 상부중심부 온도가 급하게 떨어지고 열처리 조절 냉각 시에는 시간당 약 12℃ 정도로 완만하게 떨어짐을 보여주며, 표 4에서는 열처리 실시예 1,2에서 수축 굴곡 깊이가 감소되고 흰색 결정이 생성되지 않음을 발견하였다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있다.

Claims (4)

1. a) 클렌징 바의 조성 성분들을 혼합한 후 분산시키고 80~95℃의 온도에서 용해시켜 액상화하는 단계;
   b) 액상화된 혼합물을 성형틀에 붓는 단계;
   c) 성형틀안의 내용물을 열처리기로 냉각 속도를 조절하여 냉각시켜 고형화하는 단계;
   d) 고형화된 클렌징바를 성형틀에서 꺼내어 일정 형태와 크기로 절단하는 단계;
   e) 클렌징바를 형타기로 형타시키는 단계; 및
   f) 형타가 완료된 클렌징바를 포장하는 단계;를 포함하되,
   상기 c) 단계에서, 열처리기에 의한 냉각 속도는 10~15℃/시간이고,
   상기 열처리기는 온도 조절기와 순환팬이 구비되어 실온 ~ 80℃까지 열 순환되고 열조절이 가능한 밀폐식 건조기이며,
   상기 성형틀은 80ml ~ 5 리터 부피의 실리콘, 플라스틱, 철재 또는 목재로 이루어지며,
   상기 클렌징 바의 조성 성분들은 계면활성제 20~70중량%, 용매제 20~60중량%, 부형제 5~15중량% 및 첨가제 0.1~10중량%로 이루어지되, 상기 계면활성제는 소듐코코일이세티오네이트, 코코베타인, 베헨트리모늄메토설페이트 또는 이들의 혼합물이고 상기 용매제는 녹는점 40~70℃의 세타놀, 스테아린산 또는 이들의 혼합물이며, 상기 부형제는 옥수수전분이고, 고형화 후 완성품의 수축과 변형을 감소시키는 것을 특징으로 하는 클렌징 바의 제조 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제