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KR102747619B1 - Pigment particle, Apparatus and method for manufacturing thereof - Google Patents

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KR102747619B1
KR102747619B1 KR1020220155252A KR20220155252A KR102747619B1 KR 102747619 B1 KR102747619 B1 KR 102747619B1 KR 1020220155252 A KR1020220155252 A KR 1020220155252A KR 20220155252 A KR20220155252 A KR 20220155252A KR 102747619 B1 KR102747619 B1 KR 102747619B1
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(주)스파코
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Abstract

안료 입자 및 이의 제조 장치 및 제조 방법이 개시된다. 본 발명에 의한 안료 입자는, 기재와; 상기 기재의 표면에 코팅되되, 적어도 2종의 서로 다른 금속산화물이 단계적으로 코팅되어 형성되는 코팅부를 포함하고, 상기 기재는 구형의 글래스 비드(Glass bead)이고, 상기 코팅부는, 상기 기재의 표면에 코팅되고, 루틸(Rutile) 결정구조의 산화주석(SnO)인 제 1 금속산화물층과; 상기 제 1 금속산화물층의 표면에 코팅되고, 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)인 제 2 금속산화물층과; 상기 제 2 금속산화물층의 표면에 코팅되고 규산나트륨(Na2SiO3)으로 형성되는 보호층을 포함하며, 상기 제 2 금속산화물층은 적정(Titration)법에 의해 그 두께가 조절되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)을 손쉽게 형성할 수 있기 때문에 내용제성이 우수하여 안료의 사용용도를 광범위하게 확장할 수 있으며, 특히 화장품에 적용할 경우, 감촉과 보습력 뿐 아니라 발림성과 퍼짐성이 향상된 화장품을 제조할 수 있다.Pigment particles and a manufacturing device and manufacturing method thereof are disclosed. The pigment particles according to the present invention include a substrate; a coating portion formed by stepwise coating at least two different metal oxides on the surface of the substrate, wherein the substrate is a spherical glass bead; and the coating portion includes a first metal oxide layer coated on the surface of the substrate and being tin oxide (SnO) having a rutile crystal structure; a second metal oxide layer coated on the surface of the first metal oxide layer and being titanium dioxide (TiO 2 ) having a rutile crystal structure; and a protective layer coated on the surface of the second metal oxide layer and being formed of sodium silicate (Na 2 SiO 3 ), wherein the thickness of the second metal oxide layer is controlled by a titration method. According to the present invention, since titanium dioxide (Ti0 2 ) having a rutile crystal structure can be easily formed, the solvent resistance is excellent, so that the usage of the pigment can be widely expanded, and in particular, when applied to cosmetics, cosmetics having improved texture and moisturizing power as well as spreadability and spreadability can be manufactured.

Description

안료 입자 및 이의 제조 장치 및 제조 방법{Pigment particle, Apparatus and method for manufacturing thereof}Pigment particle, Apparatus and method for manufacturing thereof {Pigment particle, Apparatus and method for manufacturing thereof}

본 발명은 안료 입자에 관한 것이다. 더 구체적으로는 피부에 대한 발림성과 퍼짐성을 향상시키고, 발현되는 색감과 광택을 향상시키며, 열에 대한 안정성을 향상시킨 안료 입자 및 이의 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to pigment particles. More specifically, it relates to pigment particles that improve spreadability and applicability on the skin, improve expressed color and gloss, and improve heat stability, as well as a manufacturing device and a manufacturing method thereof.

안료는 물이나 유기 용제에 녹지 않고 다른 물질에 색깔을 내게 하는 미세한 분말을 의미한다. 유기 안료로는 프탈로사이아닌, 다이케토피롤로피롤, 아조 안료 및 퀴나크리돈이 대표적이며, 무기 안료로는 여러 가지 유형의 산화철 또는 울트라마린(ultramarine) 등이 있다.Pigments are fine powders that do not dissolve in water or organic solvents and give color to other substances. Organic pigments include phthalocyanine, diketopyrrolopyrrole, azo pigments, and quinacridone, while inorganic pigments include various types of iron oxide or ultramarine.

한편, 안료는 화장품에도 광범위하게 사용되고 있다. 안료가 화장품에 사용되는 경우에 기재로서 플라스틱 비드(Plastic bead)가 이용된 바 있다.Meanwhile, pigments are also widely used in cosmetics. When pigments are used in cosmetics, plastic beads have been used as a base material.

그리고, 안료에 사용되는 금속산화물로는 Ti02, Si02, ZnO, W03 등이 있다. 한편, 금속산화물을 대신하여 CdS 및 ZnS 등이 사용될 수도 있다. 굴절률 기준 500 ~ 600㎚에서 Ti02의 굴절률은 2.84이고, Si02의 굴절률은 1.457이며, ZnO의 굴절률은 2.0이고, W03의 굴절률은 1.67이며, CdS의 굴절률은 2.384이고, ZnS의 굴절률은 2.355이다.And, metal oxides used in pigments include Ti02 , Si02 , ZnO, W03 , etc. Meanwhile, CdS and ZnS can also be used instead of metal oxides. In terms of refractive index, the refractive index of Ti02 is 2.84 at 500 to 600 nm, the refractive index of Si02 is 1.457, the refractive index of ZnO is 2.0, the refractive index of W03 is 1.67, the refractive index of CdS is 2.384, and the refractive index of ZnS is 2.355.

이에, 원하는 굴절률이 발현되는 금속산화물의 소재를 사용하여, 기재인 플라스틱 비드(Plastic bead)의 표면에 해당 소재를 코팅하여 소정의 굴절률을 갖는 안료를 제작할 수 있다.Accordingly, a pigment having a predetermined refractive index can be produced by coating the surface of a plastic bead, which is a substrate, with a metal oxide material that exhibits a desired refractive index.

안료에 사용되는 대표적인 금속산화물은 이산화티타늄(Ti02)으로서, 이산화티타늄(Ti02)의 결정구조는 루틸(Rutile),아나타제(Anatase) 및 부루카이트(Brookite)로 나눌 수 있다. 이 중 부루카이트(Brookite)는 매우 불안정하며 순수한 결정을 합성하기 어렵기 때문에 공업적으로 사용되지 않고 있으며, 공업적으로는 루틸(Rutile),아나타제(Anatase) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)이 사용되고 있다.The representative metal oxide used in pigments is titanium dioxide (Ti0 2 ), and the crystal structures of titanium dioxide (Ti0 2 ) can be divided into rutile, anatase, and brookite. Of these, brookite is very unstable and it is difficult to synthesize a pure crystal, so it is not used industrially. Titanium dioxide (Ti0 2 ) with rutile and anatase crystal structures is used industrially.

아나타제(Anatase) 결정구조의 경우에는 광활성이 우수하여 광촉매로 주로 사용되며 최근에는 공기청정에 많이 사용되고 있다. 이에 비해 루틸(Rutile) 결정구조는 내광성과 내열성이 우수하여 일반적으로 백색 안료로 사용되고 있다. 한편, 아나타제(Anatase) 결정구조는 이산화티타늄(Ti02)을 코팅하는 과정에서 열을 받으면 상전이가 일어나 결정구조가 루틸(Rutile)로 변하게 되는 특징을 가지고 있다. 안료의 물성면에서 볼 때 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)은 아나타제(Anatase) 결정구조에 비해 내광성, 내열성, 내후성이 우수하고, 색상과 은폐력이 좋으며, 굴절지수가 높기 때문에 안료로는 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)이 사용되는 것이 유리하다.In the case of the anatase crystal structure, it is mainly used as a photocatalyst because of its excellent photoactivity and has recently been widely used in air purification. In comparison, the rutile crystal structure has excellent light and heat resistance and is generally used as a white pigment. Meanwhile, the anatase crystal structure has a characteristic that a phase transition occurs and the crystal structure changes to rutile when heat is applied during the process of coating titanium dioxide (Ti0 2 ). In terms of the physical properties of the pigment, titanium dioxide (Ti0 2 ) with a rutile crystal structure has excellent light resistance, heat resistance, and weather resistance, and has good color and hiding power, and a high refractive index compared to the anatase crystal structure, so it is advantageous to use titanium dioxide (Ti0 2 ) with a rutile crystal structure as a pigment.

또한,이산화티타늄(Ti02)은 광학적 특성이 좋고, 인체에 무해한 물질로 알려져 있을 뿐만 아니라 내식성, 기계적 내구성이 좋은 특징을 가지고 있다. 그리고, 증착형태에 따라 굴절률이 1.9 ~ 2.6을 갖기 때문에 플라스틱 비드(Plastic bead)에 코팅하였을 때 높은 굴절율을 구사할 수 있다. 특히 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)은 투명하고(Transparent), 양면성(birefringent)을 갖기 때문에 안료로 사용하기에는 루틸(Rutile) 결정구조를 형성하는 것이 유리하다. 하지만, 이산화티타늄(Ti02)은 일반적인 코팅공정 조건에서 플라스틱 비드(Plastic bead)에 코팅될 때 아나타제(Anatase) 결정구조로 코팅되는 단점이 있다.In addition, titanium dioxide (Ti0 2 ) is known to have excellent optical properties and to be harmless to the human body, as well as having excellent corrosion resistance and mechanical durability. In addition, since it has a refractive index of 1.9 to 2.6 depending on the deposition form, it can achieve a high refractive index when coated on a plastic bead. In particular, titanium dioxide (Ti0 2 ) with a rutile crystal structure is transparent and birefringent, so it is advantageous to form a rutile crystal structure when used as a pigment. However, titanium dioxide (Ti0 2 ) has a disadvantage in that it is coated with an anatase crystal structure when coated on a plastic bead under general coating process conditions.

한편, 플라스틱 비드(Plastic bead)와 같은 기재에 이산화티타늄(Ti02)을 코팅하는 방법은 주로 유동층 화학 증착법과 균일침전법이 사용되고 있다.Meanwhile, the methods for coating titanium dioxide (Ti0 2 ) on substrates such as plastic beads are mainly using fluidized bed chemical vapor deposition and uniform deposition.

먼저, 유동층 화학 증착법은 기체상태의 원료를 코팅하고자 하는 플라스틱 비드(Plastic bead)에 코팅하는 방법이다.First, fluidized bed chemical vapor deposition is a method of coating a gaseous raw material onto a plastic bead to be coated.

화학 증착법을 사용하여 플라스틱 비드(Plastic bead)에 이산화티타늄(Ti02)을 코팅하는 경우에는 하기의 화학식 1과 같은 반응이 일어난다.When titanium dioxide (Ti0 2 ) is coated on a plastic bead using the chemical vapor deposition method, a reaction as shown in the following chemical formula 1 occurs.

TiCl4 + 2H2O + Plastic bead(플라스틱 비드) → TiO2-Plastic bead + 4HCl … [화학식 1]TiCl 4 + 2H 2 O + Plastic bead → TiO 2 -Plastic bead + 4HCl … [Chemical Formula 1]

하지만, 유동층 화학 증착법을 사용하는 경우에는 기재에 코팅되는 TiO2가 아나타제(Anatase) 결정구조로 형성되기 때문에 TiO2의 아나타제(Anatase) 결정구조를 루틸(Rutile) 결정구조로 상전이시키기 위해서는 코팅 공정 중에 SnO2를 첨가하여야 한다. 하지만, SnO2를 첨가하여 TiO2의 상전이를 유도하기 위해서는 염화티타늄(TiCl4)을 고온으로 가열하여야 하기 때문에 유동층 화학 증착법을 상업적으로 이용하는데 한계가 있다.However, when using the fluidized bed chemical vapor deposition method, since the TiO 2 coated on the substrate is formed in an anatase crystal structure, SnO 2 must be added during the coating process in order to transform the anatase crystal structure of TiO 2 into a rutile crystal structure. However, in order to induce the phase transition of TiO 2 by adding SnO 2, titanium chloride (TiCl 4 ) must be heated to a high temperature, which limits the commercial use of the fluidized bed chemical vapor deposition method.

그리고, 균일침전법은 침전이 생성될 때 용액에 외부로부터 침전제를 가하는 일 없이 가수분해 등의 용액 반응을 통하여 OH- 이온을 방출시켜 침전이 이루어지게 하는 방법이다.And, the homogeneous precipitation method is a method in which precipitation occurs by releasing OH- ions through solution reactions such as hydrolysis without adding a precipitant from the outside to the solution when the precipitate is formed.

균일침전법을 사용하여 플라스틱 비드(Plastic bead)에 이산화티타늄(Ti02)을 코팅하는 경우에는 하기의 화학식 2와 같은 반응이 일어난다.When titanium dioxide (Ti0 2 ) is coated on plastic beads using the homogeneous precipitation method, a reaction as shown in the following chemical formula 2 occurs.

TiOSO4 + Plastic bead(플라스틱 비드) + H2O → TiO2-Plastic bead + H2SO4 … [화학식 2]TiOSO 4 + Plastic bead + H 2 O → TiO 2 -Plastic bead + H 2 SO 4 … [Chemical Formula 2]

균일침전법을 사용하는 경우에는 플라스틱 비드(Plastic bead)를 포함한 초순수에 일정 온도를 가해주면서 티타늄염 용액을 첨가하고 교반하면, 티타늄염이 가수분해 되어 티타늄 수화물이 침전을 형성하여 플라스틱 비드(Plastic bead)의 표면에 코팅된다. 하지만, 균일침전법은 반응과정 중 강산성을 나타내므로 안전을 위하여 pH를 중성화시킬 필요가 있다. 또한, 균일침전법을 사용하는 경우에는 침전되는 이산화티타늄(Ti02)이 타원형의 불규칙적인 형상을 갖기 때문에 그 형상에 의해 빛의 산란을 발생시키므로 광택 효과를 감소시키는 원인이 된다.When using the homogeneous precipitation method, a titanium salt solution is added to ultrapure water containing plastic beads at a certain temperature and stirred. The titanium salt is hydrolyzed to form a titanium hydrate precipitate, which coats the surface of the plastic beads. However, since the homogeneous precipitation method exhibits strong acidity during the reaction process, the pH must be neutralized for safety. In addition, when using the homogeneous precipitation method, the titanium dioxide (Ti0 2 ) that is precipitated has an irregular oval shape, which causes light to scatter due to the shape, which reduces the gloss effect.

이와 같이, 플라스틱 비드(Plastic bead)가 기재로 사용되는 경우에, 플라스틱의 특성상, 열에 대해 안정적이지 못할 뿐 아니라 공정상 중성화 과정 등이 추가되는 단점이 있다. 또한, 플라스틱 비드(Plastic bead)가 화장품의 기재로 사용된 경우에는 상기한 이유로 인해 화장품의 감촉 및 보습력이 저하되거나 색감 및 광택이 저하되는 문제가 있다.In this way, when plastic beads are used as a base material, due to the nature of plastic, there are disadvantages such as the inability to be stable to heat and the need for additional neutralization processes during the manufacturing process. In addition, when plastic beads are used as a base material for cosmetics, there are problems such as the deterioration of the texture and moisturizing power of the cosmetics, or the deterioration of the color and gloss due to the aforementioned reasons.

상기의 배경기술로서 설명된 내용은 본 발명에 대한 배경을 이해하기 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.The content described as background technology above is only for understanding the background of the present invention, and should not be taken as an acknowledgment that it corresponds to prior art already known to those skilled in the art.

문헌 1. 대한민국특허청 특허등록번호 제10-2149688호, "진주광택 안료 입자 및 이의 제조방법"Literature 1. Korean Intellectual Property Office Patent Registration No. 10-2149688, “Pearl luster pigment particles and their manufacturing method”

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 기재로서 글래스 비드를 사용함으로써 열에 대한 안정성을 향상시켜 공정을 용이하게 수행할 수 있고, 글래스 비드에 이산화티타늄(Ti02)을 코팅함으로써 발현되는 색감과 광택을 향상시킬 수 있으며, 해당 안료가 화장품에 적용될 경우에 감촉과 보습력 뿐 아니라 발림성과 퍼짐성을 향상시킬 수 있는 안료 입자 및 이의 제조 장치 및 제조 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems of the above-mentioned prior art, and an object of the present invention is to provide pigment particles and a manufacturing device and a manufacturing method thereof, which can improve heat stability by using glass beads as a substrate, thereby facilitating the process, and can improve the color and gloss expressed by coating titanium dioxide (Ti0 2 ) on the glass beads, and can improve not only the texture and moisturizing power but also the spreadability and application properties when the pigment is applied to cosmetics.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 안료 입자는, 바람직하게는 기재와; 상기 기재의 표면에 코팅되되, 적어도 2종의 서로 다른 금속산화물이 단계적으로 코팅되어 형성되는 코팅부를 포함하고,The pigment particles of the present invention for achieving the above purpose preferably include a substrate; and a coating portion formed by stepwise coating at least two different metal oxides on the surface of the substrate;

상기 기재는 구형의 글래스 비드(Glass bead)이고,The above description is a spherical glass bead,

상기 코팅부는, 상기 기재의 표면에 코팅되고, 루틸(Rutile) 결정구조의 산화주석(SnO)인 제 1 금속산화물층과; 상기 제 1 금속산화물층의 표면에 코팅되고, 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)인 제 2 금속산화물층과; 상기 제 2 금속산화물층의 표면에 코팅되고 규산나트륨(Na2SiO3)으로 형성되는 보호층을 포함하며,The above coating portion includes a first metal oxide layer coated on the surface of the substrate and being tin oxide (SnO) having a rutile crystal structure; a second metal oxide layer coated on the surface of the first metal oxide layer and being titanium dioxide (Ti0 2 ) having a rutile crystal structure; and a protective layer coated on the surface of the second metal oxide layer and being formed of sodium silicate (Na 2 SiO 3 ).

상기 제 2 금속산화물층은 적정(Titration)법에 의해 그 두께가 조절되는 것을 특징으로 한다.The second metal oxide layer is characterized in that its thickness is controlled by a titration method.

이때, 상기 코팅부는 상기 보호층의 표면에 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)으로 형성되되, 상기 제 2 금속산화물층의 두께와 다른 두께로 형성되는 제 3 금속산화물층이 더 형성될 수 있다.At this time, the coating portion is formed of titanium dioxide (Ti0 2 ) having a rutile crystal structure on the surface of the protective layer, and a third metal oxide layer formed with a thickness different from that of the second metal oxide layer may be further formed.

또한, 제 2 금속산화물층과 제 3 금속산화물층의 두께는 각각 10 ~ 150㎚로 형성되는 것이 바람직하다.Additionally, it is preferable that the thicknesses of the second metal oxide layer and the third metal oxide layer are each formed to be 10 to 150 nm.

그리고, 상기 안료 입자가 화장품의 조합물에 적용될 경우, 상기 안료 입자는 트레이서(tracer) 또는 충전제로서, 또는 안료 제제 또는 건조 제제의 제조를 위해 사용될 수 있다.And, when the pigment particles are applied to a combination of cosmetics, the pigment particles can be used as a tracer or filler, or for the production of a pigment preparation or a dry preparation.

한편, 본 발명은 기재의 표면에 복수의 층으로 형성되는 코팅부 중에서 적어도 어느 한 층은 적정(Titration)법을 통해 두께를 조절하는 안료 입자의 제조 장치로서,Meanwhile, the present invention is a device for manufacturing pigment particles in which at least one layer among the coating portions formed in multiple layers on the surface of a substrate has a thickness controlled through a titration method.

상기 기재를 코팅하기 위한 원료가 각각 수납되는 다수의 탱크와; 상기 기재 및 원료를 투입하여 코팅이 진행되는 반응기와; 상기 반응기와 각 탱크 사이에 각각 형성되어 상기 기재 및 원료의 공급을 선택적으로 조절하는 공급 조절 밸브와; 각 공급 조절 밸브를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.It may include a plurality of tanks each storing raw materials for coating the above-mentioned substrate; a reactor in which coating is performed by introducing the above-mentioned substrate and raw materials; a supply control valve formed between the reactor and each tank to selectively control the supply of the above-mentioned substrate and raw materials; and a control unit controlling each supply control valve.

이때, 상기 반응기는, 상기 반응기 내에 투입된 기재 및 원료를 교반하는 교반기와, 상기 교반기를 회전시키는 모터를 포함할 수 있다.At this time, the reactor may include a stirrer for stirring the materials and raw materials introduced into the reactor, and a motor for rotating the stirrer.

또한, 상기 탱크는, 기재를 수납하는 기재 탱크와, 이산화티타늄(Ti02) 전구체를 수납하는 제 1 탱크와, 산화주석(SnO) 전구체를 수납하는 제 2 탱크와, 수산화나트륨(NaOH)을 수납하는 제 3 탱크와, 규산나트륨(Na2SiO3)을 수납하는 제 4 탱크를 포함할 수 있다.In addition, the tank may include a substrate tank for storing the substrate, a first tank for storing a titanium dioxide (Ti0 2 ) precursor, a second tank for storing a tin oxide (SnO) precursor, a third tank for storing sodium hydroxide (NaOH), and a fourth tank for storing sodium silicate (Na 2 SiO 3 ).

또한, 상기 공급 조절 밸브는, 기재의 공급을 조절하는 기재 공급 조절 밸브와, 이산화티타늄(Ti02) 전구체의 공급을 조절하는 제 1 공급 조절 밸브와, 산화주석(SnO) 전구체의 공급을 조절하는 제 2 공급 조절 밸브와, 수산화나트륨(NaOH)의 공급을 조절하는 제 3 공급 조절 밸브와, 규산나트륨(Na2SiO3)의 공급을 조절하는 제 4 공급 조절 밸브를 포함할 수 있다.In addition, the supply control valve may include a substrate supply control valve that controls the supply of the substrate, a first supply control valve that controls the supply of the titanium dioxide (Ti0 2 ) precursor, a second supply control valve that controls the supply of the tin oxide (SnO) precursor, a third supply control valve that controls the supply of sodium hydroxide (NaOH), and a fourth supply control valve that controls the supply of sodium silicate (Na 2 SiO 3 ).

또한, 코팅 과정을 실시간으로 체크 및 처리하기 위해 상기 반응기에는, 상기 반응기 내부의 온도를 측정하는 온도계와, 상기 반응기 내부의 pH를 측정하는 pH 측정기와, 상기 반응기 내부를 가열하는 히터를 더 포함할 수 있다.In addition, in order to check and process the coating process in real time, the reactor may further include a thermometer for measuring the temperature inside the reactor, a pH meter for measuring the pH inside the reactor, and a heater for heating the inside of the reactor.

그리고, 상기 제어부는, 제 1 공급 조절 밸브 내지 제 4 공급 조절 밸브의 선택적 조절에 따른 공정 진행시 모터의 회전수를 조절하는 모터 컨트롤러와, 제 1 공급 조절 밸브 내지 제 4 공급 조절 밸브의 선택적 조절에 따른 공정 시간을 조절하는 공정 시간 조절부와, 제 1 공급 조절 밸브 내지 제 4 공급 조절 밸브의 선택적 조절에 대응하여 반응기 내부의 온도를 조절하는 온도 조절부와, 제 1 공급 조절 밸브, 제 2 공급 조절 밸브 및 제 4 공급 조절 밸브의 선택적 조절에 대응하여 제 3 공급 조절 밸브를 제어하여 실시간으로 반응기 내부의 pH를 조절하는 pH 조절부와, 상기 온도 조절부 및 pH 조절부의 제어에 대응하여 제 1 공급 조절 밸브 내지 제 4 공급 조절 밸브를 제어하여 원료의 투입 속도를 조절하는 원료 공급 속도 조절부를 포함할 수 있다.And, the control unit may include a motor controller for controlling the rotational speed of the motor when the process is performed according to the selective control of the first to fourth supply control valves, a process time control unit for controlling the process time according to the selective control of the first to fourth supply control valves, a temperature control unit for controlling the temperature inside the reactor in response to the selective control of the first to fourth supply control valves, a pH control unit for controlling the third supply control valve in response to the selective control of the first, second, and fourth supply control valves to control the pH inside the reactor in real time, and a raw material supply speed control unit for controlling the first to fourth supply control valves in response to the control of the temperature control unit and the pH control unit to control the input speed of the raw material.

한편, 본 발명의 안료 입자의 제조 장치를 이용하여 안료 입자를 제조하는 방법으로서,Meanwhile, as a method for manufacturing pigment particles using the pigment particle manufacturing device of the present invention,

기재를 준비하는 제 1 단계와; 코팅부를 형성하는 전구체를 준비하는 제 2 단계와; 상기 기재의 표면에 코팅부를 형성하되, 코팅부를 형성하는 복수의 층 중 적어도 어느 한 층은 적정(Titration)법을 사용하여 그 두께를 조절하면서 금속산화물로 이루어지는 층을 형성하는 제 3 단계를 포함하고,A first step of preparing a substrate; a second step of preparing a precursor for forming a coating portion; and a third step of forming a coating portion on the surface of the substrate, wherein at least one of the plurality of layers forming the coating portion is formed of a metal oxide while controlling its thickness using a titration method.

상기 제 1 단계에서, 상기 기재는 글래스 비드를 사용하여 0.1 ~ 20㎛의 직경을 갖는 구형으로 준비하고,In the above first step, the substrate is prepared into a sphere having a diameter of 0.1 to 20 μm using glass beads,

상기 제 2 단계에서, 상기 전구체는 제 1 금속산화물층을 형성하는 산화주석(SnO) 전구체와, 제 2 금속산화물층을 형성하는 이산화티타늄(Ti02) 전구체를 포함하며,In the second step, the precursor includes a tin oxide (SnO) precursor forming a first metal oxide layer and a titanium dioxide (Ti0 2 ) precursor forming a second metal oxide layer.

상기 제 3 단계는, 교반봉과 내벽사이에 전류가 흐르는 반응기에, 초순수(D.I Water)와 기재를 투입하는 제 1 과정과; 상기 반응기에 HCl과 상기 산화주석(SnO) 전구체를 투입하고 교반하여 상기 기재의 표면에 루틸(Rutile) 결정구조의 산화주석(SnO)으로 형성되는 제 1 금속산화물층을 형성하는 제 2 과정과; 상기 반응기에 HCl과 상기 이산화티타늄(Ti02) 전구체를 투입하고 교반하여 상기 제 1 금속산화물층의 표면에 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)으로 형성되는 제 2 금속산화물층을 형성하는 제 3 과정과; 상기 반응기에서 탈수를 실시한 다음 초순수를 이용하여 상기 제 1 금속산화물층와 제 2 금속산화물층이 형성된 기재를 세척하는 제 4 과정과; 상기 제 1 금속산화물층와 제 2 금속산화물층이 형성된 기재를 건조하여 안료 입자를 회수하는 제 5 과정을 포함할 수 있다.The third step includes: a first process of introducing deionized water (DI water) and a substrate into a reactor in which current flows between a stirring rod and an inner wall; a second process of introducing HCl and the tin oxide (SnO) precursor into the reactor and stirring the reactor to form a first metal oxide layer formed of tin oxide (SnO) having a rutile crystal structure on the surface of the substrate; a third process of introducing HCl and the titanium dioxide (TiO 2 ) precursor into the reactor and stirring the reactor to form a second metal oxide layer formed of titanium dioxide (TiO 2 ) having a rutile crystal structure on the surface of the first metal oxide layer; a fourth process of performing dehydration in the reactor and then washing the substrate on which the first metal oxide layer and the second metal oxide layer are formed using deionized water; It may include a fifth process of drying the substrate on which the first metal oxide layer and the second metal oxide layer are formed to recover pigment particles.

이때, 상기 제 3 단계는, 상기 제 5 과정 이후에 안료 입자의 표면에 규산나트륨(Na2SiO3)을 코팅하여 보호층을 더 형성하는 제 6 과정을 더 포함할 수 있다.At this time, the third step may further include a sixth step of forming a protective layer by coating sodium silicate (Na 2 SiO 3 ) on the surface of the pigment particles after the fifth step.

또한, 상기 제 6 과정 이후에, 교반봉과 내벽사이에 전류가 흐르는 반응기에, 초순수(D.I Water)와 상기 보호층이 형성된 안료 입자를 투입하는 제 7 과정과; 상기 반응기에 HCl과 상기 이산화티타늄(Ti02) 전구체를 투입하고 교반하여 상기 보호층의 표면에 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)으로 형성되는 제 3 금속산화물층을 형성하는 제 8 과정을 더 포함할 수 있다.In addition, after the sixth process, the method may further include a seventh process of adding deionized water and pigment particles on which the protective layer is formed to a reactor in which current flows between the stirring rod and the inner wall; and an eighth process of adding HCl and the titanium dioxide (Ti0 2 ) precursor to the reactor and stirring to form a third metal oxide layer formed of titanium dioxide (Ti0 2 ) having a rutile crystal structure on the surface of the protective layer.

또한, 상기 제 3 과정과 제 8 과정은 이산화티타늄(Ti02) 전구체를 투입하고 교반하는 시간을 조절하여 제 2 금속산화물층 및 제 3 금속산화물층의 형성 두께를 조절하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to control the thickness of the formation of the second metal oxide layer and the third metal oxide layer by controlling the time for adding and stirring the titanium dioxide (Ti0 2 ) precursor in the third and eighth processes.

또한, 상기 제 3 과정과 제 8 과정은 pH 1.6 및 온도 70 ~ 80℃ 조건에서 3 ~ 12시간 동안 교반하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to stir the third and eighth processes for 3 to 12 hours under conditions of pH 1.6 and a temperature of 70 to 80°C.

그리고, 상기 제 3 과정과 제 8 과정은 코팅속도를 20 ~ 30㎚/hr로 유지하는 것이 바람직하다.In addition, it is desirable to maintain the coating speed of the third and eighth processes at 20 to 30 nm/hr.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 안료 입자 및 이의 제조 장치 및 제조 방법에 따르면, 기재에 이산화티타늄(Ti02)을 코팅하는 경우에 SnO를 활용하여 낮은 온도에서도 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)을 손쉽게 형성할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.As described above, according to the pigment particles and the manufacturing apparatus and manufacturing method thereof according to the present invention, when coating titanium dioxide (Ti0 2 ) on a substrate, it is expected that the effect of easily forming titanium dioxide (Ti0 2 ) having a rutile crystal structure even at a low temperature can be expected by utilizing SnO.

또한, 적정(Titration)법을 사용하여 코팅함으로써 코팅층의 두께를 용이하게 조절할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.In addition, by coating using the titration method, it is expected that the thickness of the coating layer can be easily controlled.

그리고, 종래의 유동층 화학 증착법이나 균일침전법보다 생산시간과 생산량 측면에서 우수하고, 제조비용이 낮으면서도 높은 품질의 안료를 생산할 수 있다.In addition, it is superior to conventional fluidized bed chemical vapor deposition or uniform precipitation methods in terms of production time and production volume, and can produce high-quality pigments at low manufacturing costs.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 코팅부를 3층 이상의 복합층으로 형성하여 굴절률을 우수하게 형성할 수 있고, 이에 따라 각도에 따라 직접 색상과 간접 색상이 변하는 색의 이방성, 2색성, 복굴절을 나타낼 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the coating portion can be formed as a composite layer of three or more layers to form an excellent refractive index, and accordingly, it can exhibit color anisotropy, dichroism, and double refraction in which direct color and indirect color change depending on the angle.

그리고, 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)을 손쉽게 형성할 수 있기 때문에 내용제성이 우수하여 안료의 사용용도를 광범위하게 확장할 수 있는 효과를 기대할 수 있다. 특히 화장품에 적용할 경우, 감촉과 보습력 뿐 아니라 발림성과 퍼짐성이 향상된 화장품을 제조할 수 있다.And, since it is easy to form titanium dioxide (Ti0 2 ) with a rutile crystal structure, it is expected to have the effect of broadly expanding the use of pigments due to its excellent content resistance. In particular, when applied to cosmetics, it is possible to manufacture cosmetics with improved texture and moisturizing power as well as spreadability and spreadability.

또한, 두 가지 이상의 금속산화물을 코팅하여 종래보다 빛의 흡수율을 감소시키고 반사율을 증가시켜 광택을 더 효과적으로 표현할 수 있다.In addition, by coating two or more metal oxides, the light absorption rate can be reduced and the reflectance can be increased more effectively than before, thereby expressing gloss more effectively.

그리고, 모든 공정이 반응기 내부에서 이루어지므로 신속한 공정 처리가 가능하다.And, since all processes take place inside the reactor, rapid process processing is possible.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안료 입자를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안료 입자를 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안료 입자 제조 장치의 구성도이다.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing pigment particles according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing pigment particles according to another embodiment of the present invention.
Figure 3 is a configuration diagram of a pigment particle manufacturing device according to one embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments of the present invention and the accompanying drawings, on the premise that like reference numerals in the drawings indicate like components.

발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.When it is said in the detailed description of the invention or in the claims that one component "includes" another component, this is not to be construed as being limited to consisting of only that component unless otherwise specifically stated, but should be understood to mean that it may further include other components.

또한, 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 "~수단", "~부", "~모듈", "~블록"으로 명명된 구성요소들은 적어도 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이들 각각은 소프트웨어 또는 하드웨어, 또는 이들의 결합에 의하여 구현될 수 있다.In addition, components named as “means,” “part,” “module,” or “block” in the detailed description of the invention or the patent claims mean units that process at least one function or operation, and each of these can be implemented by software or hardware, or a combination thereof.

이하에서는 본 발명의 안료 입자 및 이의 제조 장치 및 제조 방법이 구현된 일 예를 특정한 실시예를 통해 설명하기로 한다.Hereinafter, an example in which the pigment particles of the present invention and the manufacturing device and manufacturing method thereof are implemented will be described through specific examples.

먼저, 본 발명의 용이한 설명을 위하여 굴절률에 대하여 먼저 설명한다.First, for easy explanation of the present invention, the refractive index will be explained first.

굴절률이란, 서로 다른 매질로 빛이 진행할 때 광속이 줄어드는 비율을 말한다. 광학적으로 빛은 입자이면서 파동인 파동-입자 이중성을 가지고 있다. 빛의 파동은 서로 성질이 다른 매질에서 속도에 차이가 있다. 즉, 공기 또는 진공에서 빛이 진행할 때와 빛이 이산화티타늄(Ti02)에 충돌하여 반사광과 굴절광으로 나누어질 때 속도가 다르다는 것이다. 이렇듯 빛이 서로 다른 매질의 경계면을 통과하여 꺽이는 정도를 굴절률이라고 한다.The refractive index is the rate at which the speed of light decreases when traveling through different media. Optically, light has wave-particle duality, being both a particle and a wave. The speed of light waves differs in media with different properties. In other words, the speed of light traveling through air or a vacuum is different from that of light traveling through titanium dioxide (Ti0 2 ) and being divided into reflected light and refracted light. The degree to which light bends when passing through the boundary of different media is called the refractive index.

한편, 기준이 되는 매질을 공기로 보고 그에 반하는 매질을 이산화티타늄(Ti02)으로 보았을 때, 이산화티타늄(Ti02)의 결정구조가 루틸(Rutile) 상이면 상대 굴절률은 약 2.84이고, 이는 다른 금속산화물보다 굴절률이 높은 것으로 알려져 있다. 이러한 상대 굴절률은 스넬의 법칙으로 설명할 수 있다.Meanwhile, when the standard medium is air and the corresponding medium is titanium dioxide (Ti0 2 ), if the crystal structure of titanium dioxide (Ti0 2 ) is the rutile phase, the relative refractive index is approximately 2.84, which is known to be higher than that of other metal oxides. This relative refractive index can be explained by Snell's law.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안료 입자를 보여주는 단면도이다.FIG. 1 is a cross-sectional view showing pigment particles according to one embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 안료 입자는 기재(100)와; 상기 기재(100)의 표면에 코팅되되, 적어도 2종의 서로 다른 금속산화물이 단계적으로 코팅되어 형성되는 코팅부(200)를 포함한다.As illustrated in FIG. 1, a pigment particle according to one embodiment of the present invention includes a substrate (100) and a coating portion (200) formed by stepwise coating at least two different metal oxides on the surface of the substrate (100).

기재(100)에는 구형의 글래스 비드(Glass bead)가 사용될 수 있다. 여기서, 글래스 비드는 이산화규소(Si02)가 72.5 중량%, 산화철(Fe203)이 0.2 중량%, 산화알루미늄(Al203)이 0.6 중량%, 산화칼슘(Ca0)가 9.1 중량%, 산화마그네슘(Mg0)가 3.8 중량%, 산화나트륨(Na20)가 13.3 중량%, 산화칼륨(K20)가 0.3 중량%, 물(H20)가 0.2 중량%로 조성될 수 있다. 그리고, 본 실시예에서 사용되는 글래스 비드의 pH는 9.8이고, 비중은 2.40이다. 한편, 기재(100)에는 실리카 비드(Silica bead)가 사용될 수 있다.A spherical glass bead may be used as the substrate (100). Here, the glass bead may be composed of 72.5 wt% of silicon dioxide (Si0 2 ), 0.2 wt% of iron oxide (Fe 2 0 3 ), 0.6 wt% of aluminum oxide (Al 2 0 3 ), 9.1 wt% of calcium oxide (Ca0 ), 3.8 wt% of magnesium oxide (Mg0 ), 13.3 wt% of sodium oxide (Na 2 0), 0.3 wt% of potassium oxide (K 2 0), and 0.2 wt% of water (H 2 0). In addition, the pH of the glass bead used in this embodiment is 9.8, and the specific gravity is 2.40. Meanwhile, a silica bead may be used as the substrate (100).

예를 들어 기재(100)는 굴절률은 약 1.6 정도이며 직경이 0.1 ~ 20㎛, 좀 더 구체적으로 0.1729 ~ 19.904㎛의 직경을 갖는 구형형상의 글래스 비드를 사용할 수 있다. 바람직하게는, 기재(100)는 직경이 0.5122 ~ 8.816㎛의 글래스 비드를 사용하는 것이 바람직하다. 이때 색상은 백색이고, 표면이 고른 것을 사용하는 것이 바람직하다.For example, the substrate (100) may use a spherical glass bead having a refractive index of about 1.6 and a diameter of 0.1 to 20 ㎛, more specifically, a diameter of 0.1729 to 19.904 ㎛. Preferably, the substrate (100) uses a glass bead having a diameter of 0.5122 to 8.816 ㎛. In this case, it is preferable to use a glass bead that is white in color and has an even surface.

코팅부(200)는 다양한 굴절률을 갖도록 서로 다른 금속산화물을 단계적으로 코팅하여 복수의 층으로 구현할 수 있다.The coating portion (200) can be implemented as multiple layers by stepwise coating different metal oxides to have various refractive indices.

예를 들어 코팅부(200)는 기재의 표면에 코팅되는 제 1 금속산화물층(210)과; 제 1 금속산화물층(210)의 표면에 코팅되는 제 2 금속산화물층(220)과; 제 2 금속산화물층(220)의 표면에 코팅되는 보호층(230)을 포함할 수 있다. 한편, 본 실시예에서는 제 1 금속산화물층(210)과 제 2 금속산화물층(220)을 코팅하는 경우에 대해 설명하고 있으나, 어느 하나만을 코팅할 수도 있다.For example, the coating portion (200) may include a first metal oxide layer (210) coated on the surface of the substrate; a second metal oxide layer (220) coated on the surface of the first metal oxide layer (210); and a protective layer (230) coated on the surface of the second metal oxide layer (220). Meanwhile, in the present embodiment, a case of coating the first metal oxide layer (210) and the second metal oxide layer (220) is described, but only one of them may be coated.

이때 제 1 금속산화물층(210)은 루틸(Rutile) 결정구조의 산화주석(SnO)으로 형성될 수 있으며, 제 2 금속산화물층(220)은 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)으로 형성될 수 있으며, 보호층(230)은 규산나트륨(Na2SiO3)으로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 제 2 금속산화물층(220)으로 이산화티타늄(Ti02)이 형성되는 경우를 설명하고 있으나, 산화철(Fe203)을 이용하여 코팅할 수 있다. 또한, 보호층(230)은 규산나트륨(Na2SiO3)이 형성되는 경우를 설명하고 있으나, 산화알루미늄(Al203), 실란(Silane) 등이 이용하여 코팅할 수 있다. 한편, 상기한 바와 같이, 제 1 금속산화물층(210)을 코팅하지 않고 제 2 금속산화물층(220) 및 보호층(230)만으로 코팅층을 형성할 수 있다.At this time, the first metal oxide layer (210) may be formed of tin oxide (SnO) having a rutile crystal structure, the second metal oxide layer (220) may be formed of titanium dioxide ( Ti02 ) having a rutile crystal structure, and the protective layer (230) may be formed of sodium silicate ( Na2SiO3 ). In this embodiment, the case where titanium dioxide (Ti02) is formed as the second metal oxide layer (220) is described, but iron oxide ( Fe203 ) may be used for coating. In addition, the case where sodium silicate ( Na2SiO3 ) is formed as the protective layer ( 230 ) is described, but aluminum oxide ( Al203 ) , silane, etc. may be used for coating. Meanwhile, as described above, a coating layer can be formed using only the second metal oxide layer (220) and the protective layer (230) without coating the first metal oxide layer (210).

물론, 제 1 금속산화물층(210)과 제 2 금속산화물층(220)이 서로 다른 고굴절귤을 형성하여 색상 발현이 뚜렷하고, 직접 색상과 간접 색상이 분명하여 고휘도성을 갖는 안료를 구현할 수 있다.Of course, the first metal oxide layer (210) and the second metal oxide layer (220) form different high refractive indices, so that the color expression is distinct, and the direct color and indirect color are clear, so that a pigment with high brightness can be implemented.

한편, 제 1 금속산화물층(210)은 루틸(Rutile) 결정구조의 산화주석(SnO)으로 형성되는데, 루틸(Rutile) 결정구조의 산화주석(SnO)은 제 1 금속산화물층(210)이 표면에 형성되는 제 2 금속산화물층(220)의 형성시 낮은 온도에서도 이산화티타늄(TiO2)이 아나타제(Anatase) 결정구조에서 루틸(Rutile) 결정구조로 상전이되도록 유도한다.Meanwhile, the first metal oxide layer (210) is formed of tin oxide (SnO) having a rutile crystal structure, and the tin oxide (SnO) having a rutile crystal structure induces a phase transition of titanium dioxide (TiO 2 ) from an anatase crystal structure to a rutile crystal structure even at a low temperature when the second metal oxide layer (220) is formed on the surface of the first metal oxide layer (210).

제 1 금속산화물층(210)을 형성하는 산화주석(SnO)은 빛의 흡수율을 감소시키는 특징이 있고, 빛의 흡수와 반사는 보색효과를 지니고 있기 때문에 제 1 금속산화물층(210)을 산화주석(SnO)으로 형성함으로써 우수한 굴절률의 안료를 구현할 수 있다.Tin oxide (SnO) forming the first metal oxide layer (210) has the characteristic of reducing the absorption rate of light, and since the absorption and reflection of light have a complementary color effect, a pigment with excellent refractive index can be implemented by forming the first metal oxide layer (210) with tin oxide (SnO).

제 2 금속산화물층(220)은 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)으로 형성되는데, 제 1 금속산화물층(210)이 루틸(Rutile) 결정구조의 산화주석(SnO)으로 형성되기 때문에 낮은 온도에서 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02) 상전이를 유도하여 손쉽게 구현할 수 있다. 이때 제 2 금속산화물층(220)은 적정(Titration)법을 사용하여 그 두께를 조절하면서 형성할 수 있다. 이때 제 2 금속산화물층(220)의 두께는 10 ~ 150㎚로 형성되는 것이 바람직하다.The second metal oxide layer (220) is formed of titanium dioxide (Ti0 2 ) having a rutile crystal structure. Since the first metal oxide layer (210) is formed of tin oxide (SnO) having a rutile crystal structure, it is easy to implement by inducing a phase transition of titanium dioxide (Ti0 2 ) having a rutile crystal structure at a low temperature. At this time, the second metal oxide layer (220) can be formed while controlling its thickness using a titration method. At this time, it is preferable that the thickness of the second metal oxide layer (220) is formed to be 10 to 150 nm.

제 2 금속산화물층(220)을 형성하는 이산화티타늄(Ti02)은 굴절률이 매우 크고 이방성과 비독성을 가지고 있으며, 은폐력이 높아 모든 용매에 녹지 않는 특징을 가지고 있다. 또한, NaOH 등 강염기성과 티타늄을 적정(Titration)법으로 합성하여 수산화 티타늄을 합성하고, 이 수산화 티타늄은 발색반응(또는 정색반응)이 뛰어나기 때문에 무광에서 유광으로 안료를 합성하는데 유리하고, 발색력과 착색력이 뛰어나 종래의 안료보다 품질이 좋은 안료를 구현할 수 있다.Titanium dioxide (Ti0 2 ) forming the second metal oxide layer (220) has a very high refractive index, is anisotropic and non-toxic, and has a high hiding power, so it does not dissolve in any solvent. In addition, titanium hydroxide is synthesized by titrating a strong base such as NaOH and titanium, and this titanium hydroxide has an excellent color development reaction (or color reaction), so it is advantageous in synthesizing a pigment from matte to glossy, and it can realize a pigment of better quality than conventional pigments due to its excellent color development and coloring power.

보호층(230)은 무기접착제인 규산나트륨(Na2SiO3)으로 형성되는 것이 바람직하다.It is preferable that the protective layer (230) be formed of sodium silicate (Na 2 SiO 3 ), which is an inorganic adhesive.

보호층(230)을 형성하는 규산나트륨(Na2SiO3)은 내용제성을 갖는 무기접착제로서, 제 2 금속산화물층(220)이 갖는 내용제성을 더욱 강화시킬 수 있다.Sodium silicate (Na 2 SiO 3 ) forming the protective layer (230) is an inorganic adhesive having content resistance, and can further enhance the content resistance of the second metal oxide layer (220).

한편, 본 발명은 굴절률을 보다 다양하게 구현하기 위하여 코팅부에 금속산화물층을 더 형성할 수 있다.Meanwhile, the present invention can further form a metal oxide layer on the coating portion in order to implement a more diverse refractive index.

한편, 본 발명의 안료 입자가 화장품의 조합물에 적용될 경우, 안료 입자는 트레이서(tracer) 또는 충전제로서, 또는 안료 제제 또는 건조 제제의 제조를 위해 사용될 수 있다.Meanwhile, when the pigment particles of the present invention are applied to a combination of cosmetics, the pigment particles can be used as a tracer or filler, or for the production of a pigment preparation or a dry preparation.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안료 입자를 보여주는 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view showing pigment particles according to another embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 안료 입자는 전술된 실시예와 마찬가지로 기재(100)와; 상기 기재(100)의 표면에 코팅되되, 적어도 2종의 서로 다른 금속산화물이 단계적으로 코팅되어 형성되는 코팅부(200)를 포함한다. 그리고, 코팅부(200)는, 기재(100)의 표면에 코팅되는 제 1 금속산화물층(210)과; 제 1 금속산화물층(210)의 표면에 코팅되는 제 2 금속산화물층(220)과; 제 2 금속산화물층(220)의 표면에 코팅되는 보호층(230)을 포함한다. 다만, 본 실시예에서는 보호층(230)의 표면에 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(TiO2)으로 형성되되, 상기 제 2 금속산화물층(220)의 두께와 다른 두께로 형성되는 제 3 금속산화물층(240)이 더 형성된다.As illustrated in FIG. 2, pigment particles according to another embodiment of the present invention include, similarly to the above-described embodiment, a substrate (100); and a coating portion (200) formed by stepwise coating at least two different metal oxides on the surface of the substrate (100). In addition, the coating portion (200) includes a first metal oxide layer (210) coated on the surface of the substrate (100); a second metal oxide layer (220) coated on the surface of the first metal oxide layer (210); and a protective layer (230) coated on the surface of the second metal oxide layer (220). However, in the present embodiment, a third metal oxide layer (240) formed of titanium dioxide (TiO 2 ) having a rutile crystal structure and having a different thickness from that of the second metal oxide layer (220) is further formed on the surface of the protective layer (230).

이때 제 3 금속산화물층(240)은 제 2 금속산화물층(220)과 마찬가지로 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)으로 형성되는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the third metal oxide layer (240) be formed of titanium dioxide (Ti0 2 ) having a rutile crystal structure, similar to the second metal oxide layer (220).

이때 제 3 금속산화물층(240)도 제 2 금속산화물층(220)과 마찬가지로 적정(Titration)법을 사용하여 그 두께를 조절하면서 형성할 수 있다. 그래서 제 3 금속산화물층(240)의 두께도 10 ~ 150㎚로 형성되는 것이 바람직하다.At this time, the third metal oxide layer (240) can also be formed by controlling its thickness using the titration method, similar to the second metal oxide layer (220). Therefore, it is preferable that the thickness of the third metal oxide layer (240) is also formed to be 10 to 150 nm.

다만, 제 3 금속산화물층의 두께는 제 2 금속산화물층(220)의 두께와 서로 다른 두께로 형성하는 것이 바람직하다.However, it is preferable that the thickness of the third metal oxide layer be formed to a different thickness from the thickness of the second metal oxide layer (220).

그래서, 제 2 금속산화물층(220)과 최외각으로 노출되는 제 3 금속산화물층(240)에 의해 직접 색과 간접 색의 차이를 두어 안료의 다양한 색 구현을 가능하게 할 수 있다.Therefore, it is possible to implement various colors of the pigment by creating a difference between direct and indirect colors through the second metal oxide layer (220) and the third metal oxide layer (240) exposed at the outermost layer.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안료 입자 제조 장치의 구성도이다.Figure 3 is a configuration diagram of a pigment particle manufacturing device according to one embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 안료 입자의 제조 장치는, 기재를 코팅하기 위한 원료가 각각 수납되는 다수의 탱크(300)와, 기재 및 원료를 투입하여 코팅이 진행되는 반응기(400)와, 반응기(400)와 각 탱크(300) 사이에 각각 형성되어 기재 및 원료의 공급을 선택적으로 조절하는 공급 조절 밸브(500)와, 각 공급 조절 밸브(500)를 제어하는 제어부(600)를 포함한다.As illustrated in FIG. 3, a device for manufacturing pigment particles according to one embodiment of the present invention includes a plurality of tanks (300) in which raw materials for coating a substrate are each stored, a reactor (400) in which the substrate and raw materials are introduced and coating is performed, a supply control valve (500) formed between the reactor (400) and each tank (300) to selectively control the supply of the substrate and raw materials, and a control unit (600) that controls each supply control valve (500).

반응기(400)는, 반응기(400) 내에 투입된 기재 및 원료를 교반하는 교반기(410)와, 교반기(410)를 회전시키는 모터(420)를 포함한다. 여기서, 교반기(410)는 교반봉일 수 있다.The reactor (400) includes a stirrer (410) that stirs the materials and raw materials introduced into the reactor (400) and a motor (420) that rotates the stirrer (410). Here, the stirrer (410) may be a stirring rod.

탱크(300)는, 기재를 수납하는 기재 탱크(310)와, 이산화티타늄(Ti02) 전구체를 수납하는 제 1 탱크(320)와, 산화주석(SnO) 전구체를 수납하는 제 2 탱크(330)와, 수산화나트륨(NaOH)을 수납하는 제 3 탱크(340)와, 규산나트륨(Na2SiO3)을 수납하는 제 4 탱크(350)를 포함한다.The tank (300) includes a substrate tank (310) for storing substrate, a first tank (320) for storing a titanium dioxide (Ti0 2 ) precursor, a second tank (330) for storing a tin oxide (SnO) precursor, a third tank (340) for storing sodium hydroxide (NaOH), and a fourth tank (350) for storing sodium silicate (Na 2 SiO 3 ).

여기서, 제 2 탱크(330)에는 HCl 15 ~ 25ℓ와, D.I Water 15 ~ 25㎏과, 산화주석(Tin Oxide) 0.5 ~ 2.5㎏이 투입되어 산화주석(SnO) 전구체를 형성할 수 있다. 한편, 제 2 탱크(330)는 3개로 세분화된 각각의 탱크로 형성될 수도 있으며, 세분화된 각각의 탱크는 각 밸브를 통해 반응기(400)에 직접 공급될 수 있다. 즉, HCl, D.I Water 및 산화주석(Tin Oxide)이 반응기(400)에 직접 공급되어 반응기(400) 내에서 산화주석(SnO) 전구체를 형성할 수도 있고, 타 공정에 필요한 HCl 및 D.I Water를 해당 공정 진행시 반응기(400)로 직접 공급할 수도 있다.Here, 15 to 25 ℓ of HCl, 15 to 25 kg of D.I Water, and 0.5 to 2.5 kg of tin oxide (SnO) may be injected into the second tank (330) to form a tin oxide (SnO) precursor. Meanwhile, the second tank (330) may be formed by subdividing each of the three tanks, and each of the subdivided tanks may be directly supplied to the reactor (400) through each valve. That is, HCl, D.I Water, and tin oxide (Tin Oxide) may be directly supplied to the reactor (400) to form a tin oxide (SnO) precursor within the reactor (400), or HCl and D.I Water required for other processes may be directly supplied to the reactor (400) when the relevant process is in progress.

공급 조절 밸브(500)는, 기재의 공급을 조절하는 기재 공급 조절 밸브(510)와, 이산화티타늄(Ti02) 전구체의 공급을 조절하는 제 1 공급 조절 밸브(520)와, 산화주석(SnO) 전구체의 공급을 조절하는 제 2 공급 조절 밸브(530)와, 수산화나트륨(NaOH)의 공급을 조절하는 제 3 공급 조절 밸브(540)와, 규산나트륨(Na2SiO3)의 공급을 조절하는 제 4 공급 조절 밸브(550)를 포함한다. 이와 같이, 공급 조절 밸브(500)는 각 탱크와 연결된 공급관에 각각 형성될 수 있다.The supply control valve (500) includes a substrate supply control valve (510) that controls the supply of the substrate, a first supply control valve (520) that controls the supply of the titanium dioxide (Ti0 2 ) precursor, a second supply control valve (530) that controls the supply of the tin oxide (SnO) precursor, a third supply control valve (540) that controls the supply of sodium hydroxide (NaOH), and a fourth supply control valve (550) that controls the supply of sodium silicate (Na 2 SiO 3 ). In this way, the supply control valves (500) can be formed in each supply pipe connected to each tank.

한편, 코팅 과정을 실시간으로 체크 및 처리하기 위해 반응기(400)에는, 반응기(400) 내부의 온도를 측정하는 온도계(430)와, 반응기(400) 내부의 pH를 측정하는 pH 측정기(440)와, 반응기(400) 내부를 가열하는 히터(450)를 더 구성하고 있다.Meanwhile, in order to check and process the coating process in real time, the reactor (400) is further configured with a thermometer (430) for measuring the temperature inside the reactor (400), a pH meter (440) for measuring the pH inside the reactor (400), and a heater (450) for heating the inside of the reactor (400).

제어부(600)는, 제 1 공급 조절 밸브(520) 내지 제 4 공급 조절 밸브(550)의 선택적 조절에 따른 공정 진행시 모터(420)의 회전수를 조절하는 모터 컨트롤러(610)와, 제 1 공급 조절 밸브(520) 내지 제 4 공급 조절 밸브(550)의 선택적 조절에 따른 공정 시간을 조절하는 공정 시간 조절부(620)와, 제 1 공급 조절 밸브(520) 내지 제 4 공급 조절 밸브(550)의 선택적 조절에 대응하여 반응기(400) 내부의 온도를 조절하는 온도 조절부(630)와, 제 1 공급 조절 밸브(520), 제 2 공급 조절 밸브(530) 및 제 4 공급 조절 밸브(550)의 선택적 조절에 대응하여 제 3 공급 조절 밸브(540)를 제어하여 실시간으로 반응기(400) 내부의 pH를 조절하는 pH 조절부(640)와, 온도 조절부(630) 및 pH 조절부(640)의 제어에 대응하여 제 1 공급 조절 밸브(520) 내지 제 4 공급 조절 밸브(550)를 제어하여 원료의 투입 속도를 조절하는 원료 공급 속도 조절부(650)를 포함한다.The control unit (600) comprises a motor controller (610) for controlling the rotation speed of the motor (420) when the process is performed according to the selective control of the first supply control valve (520) to the fourth supply control valve (550), a process time control unit (620) for controlling the process time according to the selective control of the first supply control valve (520) to the fourth supply control valve (550), a temperature control unit (630) for controlling the temperature inside the reactor (400) in response to the selective control of the first supply control valve (520) to the fourth supply control valve (550), a pH control unit (640) for controlling the pH inside the reactor (400) in real time by controlling the third supply control valve (540) in response to the selective control of the first supply control valve (520), the second supply control valve (530), and the fourth supply control valve (550), and a temperature control unit (630) and pH It includes a raw material supply speed control unit (650) that controls the first supply control valve (520) to the fourth supply control valve (550) in response to the control of the control unit (640) to control the raw material input speed.

여기서, 모터 컨트롤러(610)는 모터(420)에 접속되어 모터(420)의 속도를 공정별로 각각 제어하며, 공정 시간 조절부(620)는 모터 컨트롤러(610), 온도 조절부(630), pH 조절부(640) 및 원료 공급 속도 조절부(650)에 각각 접속되어 실시간으로 공정 시간을 제어하며, 온도 조절부(630)는 온도계(430) 및 히터(450)에 접속되어 온도 센싱값에 대응하여 공정별 히터의 온도를 제어하며, pH 조절부(640)는 pH 측정기(440)에 접속되어 공정별 pH를 제어하며, 원료 공급 속도 조절부(650)는 공급 조절 밸브(500)에 접속되어 각 공급 조절 밸브(510, 520, 530, 540, 550)의 실시간 공급량을 제어한다.Here, the motor controller (610) is connected to the motor (420) to control the speed of the motor (420) for each process, the process time control unit (620) is connected to the motor controller (610), the temperature control unit (630), the pH control unit (640), and the raw material supply speed control unit (650) to control the process time in real time, the temperature control unit (630) is connected to the thermometer (430) and the heater (450) to control the temperature of the heater for each process in response to the temperature sensing value, the pH control unit (640) is connected to the pH meter (440) to control the pH for each process, and the raw material supply speed control unit (650) is connected to the supply control valve (500) to control the real-time supply amount of each supply control valve (510, 520, 530, 540, 550).

한편, 각 공정이 완료된 후에 반응기(400) 내부에 투입된 원료를 배출하기 위해 반응기(400)에는 배출구(미도시)가 형성되며, 해당 배출구는 배출 밸브(미도시)가 형성된 배출관(미도시)과 연결되어 있다.Meanwhile, in order to discharge the raw material introduced into the reactor (400) after each process is completed, an outlet (not shown) is formed in the reactor (400), and the outlet is connected to a discharge pipe (not shown) in which a discharge valve (not shown) is formed.

이와 같이 구성된 안료 입자의 제조 장치는, 기재 공급 조절 밸브(510)를 제어하여 기재를 반응기(400)에 투입하고, 제 1 공급 조절 밸브(520) 내지 제 4 공급 조절 밸브(550)를 선택적으로 제어하여 기재에 코팅부(200)를 형성한다.The manufacturing device for pigment particles configured in this manner controls the substrate supply control valve (510) to input the substrate into the reactor (400), and selectively controls the first supply control valve (520) to the fourth supply control valve (550) to form a coating portion (200) on the substrate.

여기서, 일례로서 안료 입자의 제조 장치를 이용하여 기재에 코팅부(200)를 형성하는 과정에 대해 설명한다.Here, as an example, a process of forming a coating portion (200) on a substrate using a pigment particle manufacturing device is described.

먼저, 제어부(600)는 기재 공급 조절 밸브(510)를 제어하여 기재를 반응기(400)에 투입하고, 이어서 제 2 공급 조절 밸브(530)를 제어하여 산화주석(SnO) 전구체를 반응기(400)에 투입하여 교반한다. 이에, 기재의 표면에 루틸(Rutile) 결정구조의 산화주석(SnO)으로 형성되는 제 1 금속산화물층이 형성된다. 이때, 제 2 탱크(330)에는 HCl 15 ~ 25ℓ와, D.I Water 15 ~ 25㎏과, 산화주석(SnO) 전구체인 산화주석(Tin Oxide) 0.5 ~ 2.5㎏를 투입하여 미리 교반한 상태에서 산화주석(SnO) 전구체를 반응기(400)로 공급하는 것이 바람직하다. 물론, 제 2 탱크(330)가 3개로 구분된 경우에는 각 탱크에서 반응기(400)로 직접 공급할 수도 있다.First, the control unit (600) controls the substrate supply control valve (510) to feed the substrate into the reactor (400), and then controls the second supply control valve (530) to feed the tin oxide (SnO) precursor into the reactor (400) and stir. Accordingly, a first metal oxide layer formed of tin oxide (SnO) having a rutile crystal structure is formed on the surface of the substrate. At this time, it is preferable to feed 15 to 25 ℓ of HCl, 15 to 25 kg of D.I. Water, and 0.5 to 2.5 kg of tin oxide (SnO) precursor into the second tank (330) and stir in advance before supplying the tin oxide (SnO) precursor to the reactor (400). Of course, if the second tank (330) is divided into three, it is possible to supply directly from each tank to the reactor (400).

이어서, 제어부(600)는 제 1 공급 조절 밸브(520)를 제어하여 이산화티타늄(Ti02) 전구체를 투입하고 교반하여 제 1 금속산화물층의 표면에 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)으로 형성되는 제 2 금속산화물층을 형성한다.Next, the control unit (600) controls the first supply control valve (520) to inject and stir a titanium dioxide (Ti0 2 ) precursor to form a second metal oxide layer formed of titanium dioxide (Ti0 2 ) having a rutile crystal structure on the surface of the first metal oxide layer.

여기서, 제 1 금속산화물층과 제 2 금속산화물층을 형성시킬 때, 제어부(600)는 제 3 공급 조절 밸브(540)를 제어하여 수산화나트륨(NaOH)을 반응기(400)로 투입하여 반응기(400) 내부의 pH를 1.6 ~ 7.5 범위내에서 실시간으로 조절할 수 있다. 또한, 반응기(400) 내부의 온도를 실시간으로 조절할 수 있다. 이와 같이, 반응기(400) 내부의 pH 및 온도를 원료의 공급 속도에 연동시켜 실시간으로 제어함으로써 원하는 광택 뿐 아니라 다양한 광택을 얻을 수 있다. 그리고, 제어부(600)에 의해 각 공급 조절 밸브의 제어가 이루어지므로 적정(Titration)법의 적용이 용이할 뿐 아니라, 제 2 금속산화물층의 두께를 용이하게 조절할 수 있다.Here, when forming the first metal oxide layer and the second metal oxide layer, the control unit (600) controls the third supply control valve (540) to supply sodium hydroxide (NaOH) into the reactor (400) so that the pH inside the reactor (400) can be controlled in real time within the range of 1.6 to 7.5. In addition, the temperature inside the reactor (400) can be controlled in real time. In this way, by controlling the pH and temperature inside the reactor (400) in real time in conjunction with the supply speed of the raw material, it is possible to obtain not only the desired gloss but also various glosses. In addition, since each supply control valve is controlled by the control unit (600), not only the application of the titration method is easy, but also the thickness of the second metal oxide layer can be easily controlled.

한편, 제 2 금속산화물층을 형성하는 공정이 완료되면, 제어부(600)는 제 4 공급 조절 밸브(550)를 제어하여 규산나트륨(Na2SiO3)을 반응기(400)로 투입하여 제 2 금속산화물층의 표면에 보호층을 형성할 수 있다.Meanwhile, when the process of forming the second metal oxide layer is completed, the control unit (600) controls the fourth supply control valve (550) to inject sodium silicate (Na 2 SiO 3 ) into the reactor (400) to form a protective layer on the surface of the second metal oxide layer.

또한, 보호층을 형성하는 공정이 완료되면, 제어부(600)는 제 1 공급 조절 밸브(520)를 제어하여 이산화티타늄(Ti02) 전구체를 투입하고 교반하여 보호층의 표면에 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)으로 형성되는 제 3 금속산화물층을 형성할 수 있다.In addition, when the process of forming a protective layer is completed, the control unit (600) controls the first supply control valve (520) to inject and stir a titanium dioxide (Ti0 2 ) precursor to form a third metal oxide layer formed of titanium dioxide (Ti0 2 ) having a rutile crystal structure on the surface of the protective layer.

한편, 각 공정이 완료된 후에는 탈수 및 세척 공정을 진행할 수 있으며, 탈수 및 세척 공정은 초순수를 이용할 수 있으며, 반응기(400) 내부에서 실시간으로 진행된다. 즉, 각 공정이 완료되면 반응기(400)에 형성된 교반기(410) 및 히터(450)를 가동시켜 반응기(400) 내부에서 탈수 및 세척 공정을 진행한다. 이와 같이, 본 발명에서는 모든 공정이 반응기(400) 내에서 처리되므로 신속한 공정 처리가 가능하다. 즉, 기존 방식에서는 각 공정 후 진행되는 탈수 및 세척 공정을 위해 기재를 꺼내는 수작업이 필요하였으나, 이러한 수작업을 방지함으로써 공정 자동화 및 신속한 공정 처리가 가능하다.Meanwhile, after each process is completed, a dehydration and washing process can be performed, and the dehydration and washing process can use ultrapure water and is performed in real time inside the reactor (400). That is, when each process is completed, the stirrer (410) and heater (450) formed in the reactor (400) are operated to perform the dehydration and washing process inside the reactor (400). In this way, in the present invention, since all processes are processed inside the reactor (400), rapid process processing is possible. That is, in the existing method, manual work to take out the substrate for the dehydration and washing process performed after each process was required, but by preventing such manual work, process automation and rapid process processing are possible.

그러면, 여기서 상기와 같이 구성된 안료 입자의 제조 장치를 이용한 본 발명의 안료 입자의 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.Then, a method for manufacturing pigment particles of the present invention using a manufacturing device for pigment particles configured as described above will be described.

본 발명의 일 실시예에 따른 안료의 제조 방법은 기재를 준비하는 제 1 단계와; 코팅부를 형성하는 전구체를 준비하는 제 2 단계와; 상기 기재의 표면에 코팅부를 형성하되, 코팅부를 형성하는 복수의 층 중 적어도 어느 한 층은 적정(Titration)법을 사용하여 그 두께를 조절하면서 금속산화물로 이루어지는 층을 형성하는 제 3 단계를 포함한다.A method for manufacturing a pigment according to one embodiment of the present invention comprises: a first step of preparing a substrate; a second step of preparing a precursor for forming a coating portion; and a third step of forming a coating portion on a surface of the substrate, wherein at least one of a plurality of layers forming the coating portion is formed of a metal oxide while controlling its thickness using a titration method.

이때 제 1 단계에서, 기재는 글래스 비드를 사용하여 0.1 ~ 20㎛의 직경을 갖는 구형으로 준비한다.At this time, in the first stage, the substrate is prepared into a spherical shape with a diameter of 0.1 to 20 μm using glass beads.

그리고, 제 2 단계에서, 전구체는 제 1 금속산화물층을 형성하는 산화주석(SnO) 전구체와, 제 2 금속산화물층을 형성하는 이산화티타늄(Ti02) 전구체를 별도로 준비한다.And, in the second step, a tin oxide (SnO) precursor that forms the first metal oxide layer and a titanium dioxide (Ti0 2 ) precursor that forms the second metal oxide layer are prepared separately.

여기서, 산화주석(SnO) 전구체는 산화주석(Tin Oxide)계 물질을 사용하고, 이산화티타늄(Ti02) 전구체는 TiOCl2를 사용한다.Here, the tin oxide (SnO) precursor uses a tin oxide (Tin Oxide)-based material, and the titanium dioxide (Ti0 2 ) precursor uses TiOCl 2 .

이렇게 기재, 산화주석(SnO) 전구체 및 이산화티타늄(Ti02) 전구체가 준비되면, 기재에 복수 층의 코팅부를 순차적으로 코팅한다.When the substrate, tin oxide (SnO) precursor, and titanium dioxide (Ti0 2 ) precursor are prepared in this manner, multiple layers of coating parts are sequentially coated on the substrate.

그래서, 제 3 단계는 교반봉과 내벽사이에 전류가 흐르는 반응기(400)에, 초순수(D.I Water)와 기재를 투입하는 제 1 과정과; 상기 (400)에 HCl과 상기 산화주석(SnO) 전구체를 투입하고 교반하여 상기 기재의 표면에 루틸(Rutile) 결정구조의 산화주석(SnO)으로 형성되는 제 1 금속산화물층을 형성하는 제 2 과정과; 상기 반응기(400)에 HCl과 상기 이산화티타늄(Ti02) 전구체를 투입하고 교반하여 상기 제 1 금속산화물층의 표면에 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)으로 형성되는 제 2 금속산화물층을 형성하는 제 3 과정과; 상기 반응기(400)에서 탈수를 실시한 다음 초순수를 이용하여 상기 제 1 금속산화물층와 제 2 금속산화물층이 형성된 기재를 세척하는 제 4 과정과; 상기 제 1 금속산화물층와 제 2 금속산화물층이 형성된 기재를 건조하여 안료 입자를 회수하는 제 5 과정을 포함한다.Therefore, the third step comprises: a first process of introducing deionized water (DI Water) and a substrate into a reactor (400) in which current flows between a stirring rod and an inner wall; a second process of introducing HCl and the tin oxide (SnO) precursor into the (400) and stirring to form a first metal oxide layer formed of tin oxide (SnO) having a rutile crystal structure on the surface of the substrate; a third process of introducing HCl and the titanium dioxide (TiO 2 ) precursor into the reactor (400) and stirring to form a second metal oxide layer formed of titanium dioxide (TiO 2 ) having a rutile crystal structure on the surface of the first metal oxide layer; a fourth process of performing dehydration in the reactor (400) and then washing the substrate on which the first metal oxide layer and the second metal oxide layer are formed using deionized water; It includes a fifth process of drying the substrate on which the first metal oxide layer and the second metal oxide layer are formed to recover pigment particles.

한편, 제 2 금속산화물층을 형성하는 제 3 과정은 적정(Titration)법을 사용하여 제 2 금속산화물층의 두께를 조절할 수 있다.Meanwhile, the third process of forming the second metal oxide layer can control the thickness of the second metal oxide layer using the titration method.

제 3 과정에서는 적정(Titration)법을 사용하여 기재의 표면, 바람직하게는 제 1 금속산화물층이 형성된 기재의 표면에 이산화티타늄(Ti02)을 코팅하는 경우에는 하기의 화학식 3과 같은 반응이 일어난다.In the third process, when titanium dioxide (Ti0 2 ) is coated on the surface of a substrate, preferably the surface of a substrate on which a first metal oxide layer is formed, using a titration method, a reaction as shown in the following chemical formula 3 occurs.

TiOCl2 + 2NaOH + Glass bead(글래스 비드) → TiO2-Glass bead + 2NaCl + H2O … [화학식 3]TiOCl 2 + 2NaOH + Glass bead → TiO 2 -Glass bead + 2NaCl + H 2 O … [Chemical Formula 3]

상기 적정(Titration)법이란, 정량분석에서의 중요한 조작 중 하나로 용량분석에 있어서 시험재료 물질 용액의 일정량과 반응하는 데 필요하고, 농도를 알고 있는 시약의 양을 구하여, 계산에 의해서 시험재료의 농도를 알아내어 한 방울씩 떨어트려 코팅하는 방법이다. 이는 제어부(600)에 의한 공급 조절 밸브(500)의 실시간 제어를 통해 이루어질 수 있다. 따라서, 염화 티타늄(TiOCl2)을 암모니아나 수산화나트륨(2NaOH)으로 중화반응시켜 생성된 이산화티타늄(Ti02)을 침전시켜 글래스 비드(Glass bead)에 코팅하는 방법으로 생산적으로 코팅층의 두께를 조절하기 용이하다.The above titration method is one of the important operations in quantitative analysis, which is a method of obtaining the amount of a reagent of known concentration required to react with a certain amount of a test material solution in volumetric analysis, calculating the concentration of the test material, and dropping it one drop at a time to coat it. This can be achieved through real-time control of the supply control valve (500) by the control unit (600). Therefore, it is easy to productively control the thickness of the coating layer by precipitating titanium dioxide (Ti0 2 ) generated by neutralizing titanium chloride (TiOCl 2 ) with ammonia or sodium hydroxide (2NaOH) and coating it on glass beads.

그리고, 제 5 과정 이후에는 안료 입자의 표면에 규산나트륨(Na2SiO3)을 코팅하여 제 2 금속산화물층의 표면에 보호층을 더 형성하는 제 6 과정을 더 실시한다.And, after the fifth process, a sixth process is further performed to form a protective layer on the surface of the second metal oxide layer by coating the surface of the pigment particles with sodium silicate (Na 2 SiO 3 ).

한편, 전술된 다른 실시예와 같이 보호층의 표면에 제 3 금속산화층을 더 형성하기 위하여 제 6 과정 이후에, 교반봉과 내벽사이에 전류가 흐르는 반응기(400)에, 초순수(D.I Water)와 상기 보호층이 형성된 안료 입자를 투입하는 제 7 과정과; 상기 반응기(400)에 HCl과 상기 이산화티타늄(Ti02) 전구체를 투입하고 교반하여 상기 보호층의 표면에 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)으로 형성되는 제 3 금속산화물층을 형성하는 제 8 과정을 더 실시할 수 있다.Meanwhile, in order to further form a third metal oxide layer on the surface of the protective layer as in the other embodiments described above, after the sixth process, a seventh process of introducing deionized water (DI water) and pigment particles on which the protective layer is formed into a reactor (400) in which current flows between the stirring rod and the inner wall; and an eighth process of introducing HCl and the titanium dioxide (Ti0 2 ) precursor into the reactor (400) and stirring the mixture to form a third metal oxide layer formed of titanium dioxide (Ti0 2 ) having a rutile crystal structure on the surface of the protective layer can be further performed.

상기와 같은 안료의 제조 방법을 구체적인 실시예를 통하여 설명한다.The method for manufacturing the pigment as described above is explained through specific examples.

본 발명은 적정(Titration)법을 사용하여 제 2 금속산화물층의 형성 두께를 조절하기 위하여 전술된 제 3 과정에서 이산화티타늄(Ti02) 전구체를 투입하고 교반하는 시간을 조절하는 것이 바람직하다.In order to control the thickness of the formation of the second metal oxide layer using the titration method of the present invention, it is preferable to control the time for adding and stirring the titanium dioxide (Ti0 2 ) precursor in the third process described above.

50ℓ 반응기(400)에 D.I Water 15 ~ 30ℓ와 0.1 ~ 20㎛의 글래스 비드(Glass bead) 1.5 ~ 3.5㎏를 투입하고 온도를 70 ~ 80℃로 유지한 상태에서 교반한다. 이때 교반봉은 Mo가 합성된 SU316L재질의 스테인레스 스틸(Stainlee steel)을 사용하고, Moter Stirrer로 하여금 교반을 시작한다.Add 15 to 30 ℓ of D.I water and 1.5 to 3.5 ㎏ of 0.1 to 20 ㎛ glass beads to a 50 ℓ reactor (400) and stir while maintaining the temperature at 70 to 80 ℃. At this time, the stirring rod is made of stainless steel (Stainlee steel) made of SU316L material with Mo synthesized, and stirring is started by the motor stirrer.

그리고, 기재 탱크(310) 이외에 반응기(400)로 원료를 투입할 수 있는 탱크를 4개 준비한다.In addition to the substrate tank (310), four tanks are prepared for feeding raw materials into the reactor (400).

그래서, 제 1 탱크(320)에는 이산화티타늄(Ti02) 전구체, 즉 TiOCl2를 준비하고, 제 2 탱크(330)에는 HCl 15 ~ 25ℓ와, D.I Water 15 ~ 25㎏과, 산화주석(SnO) 전구체인 산화주석(Tin Oxide) 0.5 ~ 2.5㎏를 교반하여 준비한다.Therefore, a titanium dioxide (Ti0 2 ) precursor, i.e., TiOCl 2 , is prepared in the first tank (320), and 15 to 25 ℓ of HCl, 15 to 25 kg of DI water, and 0.5 to 2.5 kg of tin oxide (SnO) precursor, tin oxide (Tin Oxide), are prepared by stirring in the second tank (330).

그리고, 제 3 탱크(340)에는 pH 조절용으로 NaOH를 준비하고, 제 4 탱크(350)에는 보호층 형성을 위한 규산나트륨(Na2SiO3) 수용액을 준비한다.And, in the third tank (340), NaOH is prepared for pH adjustment, and in the fourth tank (350), a sodium silicate (Na 2 SiO 3 ) aqueous solution is prepared for forming a protective layer.

이렇게 원료들이 준비되면, 제 1 탱크(320) 내지 제 4 탱크(350)에 준비된 원료들을 정해진 순서에 따라 반응기(400)로 투입하여 코팅을 실시한다.Once the raw materials are prepared in this way, the raw materials prepared in the first tank (320) to the fourth tank (350) are fed into the reactor (400) in a set order to perform coating.

이때 제 1 탱크(320) 내지 제 4 탱크(350)에서 반응기(400)로 투입되는 원료의 공급 속도는 모두 5±3 ㎖/min의 속도를 유지한다.At this time, the supply speed of raw materials fed into the reactor (400) from the first tank (320) to the fourth tank (350) is maintained at a speed of 5±3 ml/min.

그리고, 반응기(400)의 내부의 pH를 1.6로 조정한 다음 코팅을 시작한다. 물론, 원하는 광택을 얻기 위해 pH는 조정될 수 있다.Then, the pH inside the reactor (400) is adjusted to 1.6 and then coating is started. Of course, the pH can be adjusted to obtain the desired gloss.

먼저, 반응기(400)로 제 2 탱크(330)와 제 3 탱크(340)에서 원료를 공급하고, 35±5 RPM으로 교반하면서 30분동안 유지한다. 그러면 반응기(400) 내부에서는 산화주석(SnO) 전구체인 산화주석(Tin Oxide)이 반응하면서 기재의 표면에 제 1 금속산화물층이 형성된다.First, raw materials are supplied from the second tank (330) and the third tank (340) to the reactor (400), and stirred at 35±5 RPM for 30 minutes. Then, inside the reactor (400), tin oxide (Tin Oxide), which is a tin oxide (SnO) precursor, reacts, forming a first metal oxide layer on the surface of the substrate.

그런다음, 제 1 탱크(320)와 제 3 탱크(340)에서 반응기(400)로 원료를 공급하고, 45±5 RPM으로 교반하면서 3 ~ 4시간 동안 유지한다. 그러면, 반응기(400) 내부에서는 제 1 금속산화물층의 표면에 제 2 금속산화물층이 20 ~ 30㎚/hr 속도로 코팅되면서 형성된다.Then, raw materials are supplied from the first tank (320) and the third tank (340) to the reactor (400), and stirred at 45±5 RPM while maintaining for 3 to 4 hours. Then, inside the reactor (400), a second metal oxide layer is formed while being coated on the surface of the first metal oxide layer at a rate of 20 to 30 nm/hr.

이어서, 제 1 금속산화물층과 제 2 금속산화물층이 형성된 기재를 반응기(400) 내에서 탈수하고, D.I Water를 이용하여 4회 세척한다. 이때, 반응기(400)에 형성된 교반기(410) 및 히터(450)를 가동시켜 반응기(400) 내부에서 탈수 및 세척 공정을 진행한다.Next, the substrate on which the first metal oxide layer and the second metal oxide layer are formed is dehydrated within the reactor (400) and washed four times using D.I Water. At this time, the stirrer (410) and heater (450) formed within the reactor (400) are operated to perform the dehydration and washing process within the reactor (400).

그리고, 이어서 다시 반응기(400)에 제 1 금속산화물층과 제 2 금속산화물층이 형성된 기재를 투입하고, 45±5 RPM으로 교반하면서 1시간 동안 유지한다. 그러면 제 2 금속산화물층의 표면에 보호층이 형성된다.Then, the substrate on which the first metal oxide layer and the second metal oxide layer are formed is placed again in the reactor (400) and stirred at 45±5 RPM while maintaining it for 1 hour. Then, a protective layer is formed on the surface of the second metal oxide layer.

이어서, 보호층이 형성된 기재를 반응기(400) 내에서 탈수하고, D.I Water를 이용하여 4회 세척한다. 이때, 반응기(400)에 형성된 교반기(410) 및 히터(450)를 가동시켜 반응기(400) 내부에서 탈수 및 세척 공정을 진행한다.Next, the substrate on which the protective layer is formed is dehydrated within the reactor (400) and washed four times using D.I Water. At this time, the stirrer (410) and heater (450) formed within the reactor (400) are operated to perform the dehydration and washing process within the reactor (400).

세척 후에는 350℃에서 24시간 건조한다.After washing, dry at 350℃ for 24 hours.

그래서, 40 ~ 60㎚ 두께의 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)이 제 2 금속층을 형성하는 안료를 회수하였다. 회수된 안료는 굴절률이 매우 높은 백색이 구현되었다.Thus, a pigment was recovered in which titanium dioxide (Ti0 2 ) having a rutile crystal structure with a thickness of 40 to 60 nm formed the second metal layer. The recovered pigment realized a white color with a very high refractive index.

화장품용 배합물, 예컨대 콤팩트 파우더, 립스틱 및 순백색 에멀젼 및 크림용 충전제로 사용될 수 있으며, 매우 매끄러운 피부 감촉을 갖는 백색 분말을 얻을 수 있다.It can be used as a filler for cosmetic formulations, such as compact powder, lipstick, and pure white emulsion and cream, and a white powder having a very smooth skin feel can be obtained.

실시예 2는 제 2 금속산화층을 형성하는 과정인 제 1 탱크(320)와 제 3 탱크(340)에서 반응기(400)로 원료를 공급하고, 45±5 RPM으로 교반하는 과정에서 유지시간을 5 ~ 7시간 동안 유지하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 안료를 제조하였다.Example 2 supplied raw materials from the first tank (320) and the third tank (340) to the reactor (400), which is the process for forming the second metal oxide layer, and maintained the stirring time for 5 to 7 hours at 45±5 RPM, and manufactured a pigment under the same conditions as Example 1.

그래서, 60 ~ 80㎚ 두께의 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)이 제 2 금속층을 형성하는 안료를 회수하였다. 회수된 안료는 굴절률이 매우 높은 황색이 구현되었다.Thus, a pigment was recovered in which titanium dioxide (Ti0 2 ) having a rutile crystal structure with a thickness of 60 to 80 nm formed the second metal layer. The recovered pigment exhibited a yellow color with a very high refractive index.

화장품용 배합물, 예컨대 콤팩트 파우더, 립스틱 및 순백색 에멀젼 및 크림용 충전제로 사용될 수 있으며, 매우 매끄러운 피부 감촉을 갖는 황색 분말을 얻을 수 있다.It can be used as a filler for cosmetic formulations, such as compact powder, lipstick and pure white emulsion and cream, and a yellow powder having a very smooth skin feel can be obtained.

실시예 3은 제 2 금속산화층을 형성하는 과정인 제 1 탱크(320)와 제 3 탱크(340)에서 반응기(400)로 원료를 공급하고, 45±5 RPM으로 교반하는 과정에서 유지시간을 8 ~ 9시간 동안 유지하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 안료를 제조하였다.Example 3 supplied raw materials from the first tank (320) and the third tank (340) to the reactor (400), which is the process for forming the second metal oxide layer, and maintained the stirring time for 8 to 9 hours at 45±5 RPM, and manufactured a pigment under the same conditions as Example 1.

그래서, 80 ~ 100㎚ 두께의 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)이 제 2 금속층을 형성하는 안료를 회수하였다. 회수된 안료는 굴절률이 매우 높은 적색이 구현되었다.Thus, a pigment was recovered in which titanium dioxide (Ti0 2 ) with a rutile crystal structure of 80 to 100 nm in thickness formed the second metal layer. The recovered pigment realized a red color with a very high refractive index.

화장품용 배합물, 예컨대 콤팩트 파우더, 립스틱 및 순백색 에멀젼 및 크림용 충전제로 사용될 수 있으며, 매우 매끄러운 피부 감촉을 갖는 적색 분말을 얻을 수 있다.It can be used as a filler for cosmetic formulations, such as compact powder, lipstick and pure white emulsion and cream, and a red powder having a very smooth skin feel can be obtained.

실시예 4는 제 2 금속산화층을 형성하는 과정인 제 1 탱크(320)와 제 3 탱크(340)에서 반응기(400)로 원료를 공급하고, 45±5 RPM으로 교반하는 과정에서 유지시간을 10 ~ 11시간 동안 유지하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 안료를 제조하였다.Example 4 supplied raw materials from the first tank (320) and the third tank (340) to the reactor (400), which is the process for forming the second metal oxide layer, and maintained the stirring time for 10 to 11 hours at 45±5 RPM, and manufactured a pigment under the same conditions as Example 1.

그래서, 100 ~ 140㎚ 두께의 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)이 제 2 금속층을 형성하는 안료를 회수하였다. 회수된 안료는 굴절률이 매우 높은 청색이 구현되었다.Thus, a pigment was recovered in which titanium dioxide (Ti0 2 ) having a rutile crystal structure with a thickness of 100 to 140 nm formed the second metal layer. The recovered pigment realized a blue color with a very high refractive index.

화장품용 배합물, 예컨대 콤팩트 파우더, 립스틱 및 순백색 에멀젼 및 크림용 충전제로 사용될 수 있으며, 매우 매끄러운 피부 감촉을 갖는 청색 분말을 얻을 수 있다.It can be used as a filler for cosmetic formulations, such as compact powder, lipstick and pure white emulsion and cream, and a blue powder having a very smooth skin feel can be obtained.

실시예 5는 제 2 금속산화층을 형성하는 과정인 제 1 탱크(320)와 제 3 탱크(340)에서 반응기(400)로 원료를 공급하고, 45±5 RPM으로 교반하는 과정에서 유지시간을 11 ~ 12시간 동안 유지하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 안료를 제조하였다.Example 5 supplied raw materials from the first tank (320) and the third tank (340) to the reactor (400), which is the process for forming the second metal oxide layer, and maintained the stirring time for 11 to 12 hours at 45±5 RPM, and manufactured a pigment under the same conditions as Example 1.

그래서, 140 ~ 160㎚ 두께의 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)이 제 2 금속층을 형성하는 안료를 회수하였다. 회수된 안료는 굴절률이 매우 높은 녹색이 구현되었다.Thus, a pigment was recovered in which titanium dioxide (Ti0 2 ) having a rutile crystal structure with a thickness of 140 to 160 nm formed the second metal layer. The recovered pigment realized a green color with a very high refractive index.

화장품용 배합물, 예컨대 콤팩트 파우더, 립스틱 및 순백색 에멀젼 및 크림용 충전제로 사용될 수 있으며, 매우 매끄러운 피부 감촉을 갖는 녹색 분말을 얻을 수 있다.It can be used as a filler for cosmetic formulations, such as compact powder, lipstick and pure white emulsion and cream, and a green powder having a very smooth skin feel can be obtained.

[비교예][Comparative example]

비교예는 제 1 금속산화층을 형성하는 과정인 반응기(400)로 제 2 탱크(330)와 제 3 탱크(340)에서 원료를 공급하고, 35±5 RPM으로 교반하면서 30분동안 유지하는 과정을 실시하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 안료를 제조하였다.A comparative example was prepared by manufacturing a pigment under the same conditions as Example 1, except that the process of supplying raw materials from the second tank (330) and the third tank (340) to the reactor (400) in the process of forming the first metal oxide layer and maintaining it for 30 minutes while stirring at 35±5 RPM was not performed.

그래서, 40 ~ 60㎚ 두께를 갖는 아나타제(Anatase) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)이 제 2 금속층을 형성하는 안료를 회수하였다. 회수된 안료의 색상은 제 1 실시예와 유사한 백색이 구현되었다.Thus, a pigment was recovered in which titanium dioxide (Ti0 2 ) having an anatase crystal structure with a thickness of 40 to 60 nm formed the second metal layer. The color of the recovered pigment was implemented as white, similar to that of the first embodiment.

상기의 실시예 1 내지 5에서 알 수 있듯이, 적정(Titration)법을 사용하여 제 2 금속산화물층이 코팅되는 시간을 조절하여 제 2 금속산화물층의 두께를 원하는 수준으로 조절할 수 있다는 것을 확인할 수 있었고, 제 2 금속산화물층의 두께에 따라 구현되는 색상을 조절할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.As can be seen from the above Examples 1 to 5, it was confirmed that the thickness of the second metal oxide layer can be controlled to a desired level by controlling the time at which the second metal oxide layer is coated using the titration method, and it was confirmed that the color implemented can be controlled depending on the thickness of the second metal oxide layer.

또한, 실시예들과 비교예의 비교에서 알 수 있듯이, 제 2 금속산화물층을 형성하기 전에 제 1 금속산화물층을 먼저 형성하고, 제 2 금속산화물층의 형성시 SnO를 함께 사용하는 경우에는 70 ~ 80℃의 비교적 낮은 온도에서도 이산화티타늄(Ti02)을 아나타제(Anatase) 결정구조에서 루틸(Rutile) 결정구조로 상전이가 유되어 루틸(Rutile) 결정구조를 갖는 제 2 금속산화물층을 형성할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.In addition, as can be seen from the comparison of the examples and comparative examples, when the first metal oxide layer is formed before the second metal oxide layer and SnO is used together when forming the second metal oxide layer, it was confirmed that even at a relatively low temperature of 70 to 80°C, a phase transition of titanium dioxide (Ti0 2 ) from an anatase crystal structure to a rutile crystal structure can occur, thereby forming a second metal oxide layer having a rutile crystal structure.

한편, 실시예 1 내지 5에서 알 수 있듯이, 제 1 금속산화물층 및 제 2 금속산화물층을 형성하는 동안 제 3 탱크(340)에는 pH 조절용으로 NaOH를 공급하면서 반응기(400) 내부의 pH를 조절한다. 제 1 금속산화물층 또는 제 2 금속산화물층을 형성하는 가수분해 반응조건은 온도 70 ~ 80℃ 조건에서 pH는 1.6 ~ 7.5를 유지하는 것이 좋다.Meanwhile, as can be seen from Examples 1 to 5, while forming the first metal oxide layer and the second metal oxide layer, the pH inside the reactor (400) is controlled by supplying NaOH to the third tank (340) for pH control. It is preferable that the hydrolysis reaction conditions for forming the first metal oxide layer or the second metal oxide layer be maintained at a temperature of 70 to 80° C. and a pH of 1.6 to 7.5.

만약 반응기(400) 내부의 온도가 70℃ 보다 낮으면 반응이 느리게 진행되어 원하는 두께의 제 1 금속산화물층 및 제 2 금속산화물층이 형성되지 않는다. 그리고 반응기(400) 내부의 온도가 80℃ 보다 높으면 가수분해가 반응기(400)가 아닌 원료가 장입되어 있는 탱크에서 일어나는 문제가 발생할 수 있다.If the temperature inside the reactor (400) is lower than 70°C, the reaction proceeds slowly and the first metal oxide layer and the second metal oxide layer of the desired thickness are not formed. In addition, if the temperature inside the reactor (400) is higher than 80°C, a problem may occur in which hydrolysis occurs in the tank where the raw material is loaded, not in the reactor (400).

그리고, 반응기(400) 내부의 pH는 1.6에서 시작하여, 반응이 이루어지는 동안 1.6 ~ 7.5를 유지하는 것이 바람직하다. 만약 반응기(400) 내부의 pH가 7.5 보다 높으면 원하는 광택이 구현되지 않는 문제가 발생할 수 있다.And, it is desirable that the pH inside the reactor (400) starts at 1.6 and is maintained between 1.6 and 7.5 during the reaction. If the pH inside the reactor (400) is higher than 7.5, a problem may occur in which the desired gloss is not achieved.

또한, 기재에 코팅되는 제 1 금속산화물층 또는 제 2 금속산화물층의 코팅두께는 10 ~ 150㎚로 형성하여 백색, 황색, 적색, 청색 및 녹색의 색상을 다양하게 구현하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the coating thickness of the first metal oxide layer or the second metal oxide layer coated on the substrate be formed to be 10 to 150 nm to implement various colors such as white, yellow, red, blue, and green.

그리고, 기재에 코팅되는 제 1 금속산화물층 또는 제 2 금속산화물층의 코팅속도는 20 ~ 30㎚/hr를 유지하는 것이 바람직하다. 만약 코팅속도가 제시된 속도보다 느리면 반응속도가 늦는 문제가 발생하고, 제시된 속도보다 빠르면 코팅이 제대로 되지 않는 문제가 발생할 수 있다.In addition, it is preferable that the coating speed of the first metal oxide layer or the second metal oxide layer coated on the substrate be maintained at 20 to 30 nm/hr. If the coating speed is slower than the suggested speed, a problem of slow reaction speed may occur, and if it is faster than the suggested speed, a problem of improper coating may occur.

이상 몇 가지의 실시예를 통해 본 발명의 기술적 사상을 살펴보았다.The technical idea of the present invention has been examined through several examples above.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 상기 살펴본 실시예를 다양하게 변형하거나 변경할 수 있음은 자명하다. 또한, 비록 명시적으로 도시되거나 설명되지 아니하였다 하여도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 본 발명에 의한 기술적 사상을 포함하는 다양한 형태의 변형을 할 수 있음은 자명하며, 이는 여전히 본 발명의 권리범위에 속한다. 첨부하는 도면을 참조하여 설명된 상기의 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 기술된 것이며 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 국한되지 아니한다.It is obvious that a person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains can make various modifications or changes to the above-described embodiments based on the description of the present invention. In addition, even if not explicitly illustrated or described, it is obvious that a person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains can make various modifications including the technical idea of the present invention based on the description of the present invention, and this still falls within the scope of the rights of the present invention. The above-described embodiments described with reference to the attached drawings are described for the purpose of explaining the present invention, and the scope of the rights of the present invention is not limited to these embodiments.

100: 기재 200: 코팅부
210: 제 1 금속산화물층 220: 제 2 금속산화물층
230: 보호층 240: 제 3 금속산화물층
300: 탱크 400: 반응기
500: 공급 조절 밸브 600: 제어부
100: Base 200: Coating
210: First metal oxide layer 220: Second metal oxide layer
230: Protective layer 240: Third metal oxide layer
300: Tank 400: Reactor
500: Supply control valve 600: Control unit

Claims (6)

기재의 표면에 복수의 층으로 형성되는 코팅부 중에서 적어도 어느 한 층은 적정(Titration)법을 통해 두께를 조절하는 안료 입자의 제조 장치로서,
상기 기재를 포함하여 상기 기재를 코팅하기 위한 원료가 각각 수납되는 다수의 탱크;
상기 기재 및 상기 원료를 투입하여 코팅이 진행되는 반응기;
상기 반응기와 각 탱크 사이에 각각 형성되어 상기 기재 및 상기 원료의 공급을 조절하는 공급 조절 밸브; 및
상기 공급 조절 밸브의 각각을 선택적으로 제어하는 제어부;를 포함하며,

상기 탱크는, 상기 기재를 수납하는 기재 탱크와, 이산화티타늄(Ti02) 전구체를 수납하는 제 1 탱크와, 산화주석(SnO) 전구체를 수납하는 제 2 탱크와, 수산화나트륨(NaOH)을 수납하는 제 3 탱크와, 규산나트륨(Na2SiO3)을 수납하는 제 4 탱크를 포함하며,
상기 제 2 탱크는 HCl, 초순수(D.I Water) 및 산화주석(Tin Oxide) 각각을 상기 반응기로 직접 공급할 수 있도록 3개로 세분화된 탱크로 형성되며,

상기 반응기는, 반응기 내에 투입된 상기 기재 및 상기 원료를 교반하는 교반기와, 상기 교반기를 회전시키는 모터를 포함하며,
상기 반응기에는, 반응기 내부의 온도를 측정하는 온도계와, 상기 반응기 내부의 pH를 측정하는 pH 측정기와, 상기 반응기 내부를 가열하는 히터가 더 구성되며,

상기 공급 조절 밸브는, 상기 기재의 공급을 조절하는 기재 공급 조절 밸브와, 상기 이산화티타늄(Ti02) 전구체의 공급을 조절하는 제 1 공급 조절 밸브와, 상기 산화주석(SnO) 전구체의 공급을 조절하는 제 2 공급 조절 밸브와, 상기 수산화나트륨(NaOH)의 공급을 조절하는 제 3 공급 조절 밸브와, 상기 규산나트륨(Na2SiO3)의 공급을 조절하는 제 4 공급 조절 밸브를 포함하며,

상기 제어부는, 상기 제 1 공급 조절 밸브 내지 상기 제 4 공급 조절 밸브의 선택적 조절에 따른 공정 진행시 상기 모터의 회전수를 조절하는 모터 컨트롤러와, 상기 제 1 공급 조절 밸브 내지 상기 제 4 공급 조절 밸브의 선택적 조절에 따른 공정 시간을 조절하는 공정 시간 조절부와, 상기 제 1 공급 조절 밸브 내지 상기 제 4 공급 조절 밸브의 선택적 조절에 대응하여 상기 반응기 내부의 온도를 조절하는 온도 조절부와, 상기 제 1 공급 조절 밸브, 상기 제 2 공급 조절 밸브 및 상기 제 4 공급 조절 밸브의 선택적 조절에 대응하여 상기 제 3 공급 조절 밸브를 제어하여 실시간으로 상기 반응기 내부의 pH를 조절하는 pH 조절부와, 상기 온도 조절부 및 상기 pH 조절부의 제어에 대응하여 상기 제 1 공급 조절 밸브 내지 상기 제 4 공급 조절 밸브를 제어하여 상기 원료의 투입 속도를 조절하는 원료 공급 속도 조절부를 포함하며,

상기 모터 컨트롤러는 상기 모터에 접속되어 상기 모터의 속도를 공정별로 각각 제어하며,
상기 공정 시간 조절부는 상기 모터 컨트롤러, 상기 온도 조절부, 상기 pH 조절부 및 상기 원료 공급 속도 조절부에 각각 접속되어 실시간으로 공정 시간을 제어하며,
상기 온도 조절부는 상기 온도계 및 상기 히터에 접속되어 온도 센싱값에 대응하여 공정별 히터의 온도를 제어하며,
상기 pH 조절부는 상기 pH 측정기에 접속되어 공정별 pH를 제어하며,
상기 원료 공급 속도 조절부는 상기 공급 조절 밸브에 접속되어 각 공급 조절 밸브의 실시간 공급량을 제어하는 안료 입자의 제조 장치.
A device for manufacturing pigment particles in which at least one layer among the coating portions formed in multiple layers on the surface of a substrate has a thickness controlled through a titration method,
A plurality of tanks each storing raw materials for coating the substrate, including the above-described materials;
A reactor in which coating is performed by putting in the above-mentioned materials and raw materials;
A supply control valve formed between the reactor and each tank to control the supply of the substrate and the raw material; and
A control unit for selectively controlling each of the above supply control valves;

The above tank includes a substrate tank for storing the substrate, a first tank for storing a titanium dioxide (Ti0 2 ) precursor, a second tank for storing a tin oxide (SnO) precursor, a third tank for storing sodium hydroxide (NaOH), and a fourth tank for storing sodium silicate (Na 2 SiO 3 ).
The above second tank is formed into three subdivided tanks so that HCl, DI water, and tin oxide can be directly supplied to the reactor, respectively.

The above reactor includes a stirrer for stirring the substrate and raw material introduced into the reactor, and a motor for rotating the stirrer.
The above reactor further comprises a thermometer for measuring the temperature inside the reactor, a pH meter for measuring the pH inside the reactor, and a heater for heating the inside of the reactor.

The above supply control valve includes a substrate supply control valve for controlling the supply of the substrate, a first supply control valve for controlling the supply of the titanium dioxide (Ti0 2 ) precursor, a second supply control valve for controlling the supply of the tin oxide (SnO) precursor, a third supply control valve for controlling the supply of the sodium hydroxide (NaOH), and a fourth supply control valve for controlling the supply of the sodium silicate (Na 2 SiO 3 ).

The control unit includes a motor controller for controlling the rotational speed of the motor when the process is performed according to the selective control of the first to fourth supply control valves, a process time control unit for controlling the process time according to the selective control of the first to fourth supply control valves, a temperature control unit for controlling the temperature inside the reactor in response to the selective control of the first to fourth supply control valves, a pH control unit for controlling the third supply control valve in response to the selective control of the first, second, and fourth supply control valves to control the pH inside the reactor in real time, and a raw material supply speed control unit for controlling the first to fourth supply control valves in response to the control of the temperature control unit and the pH control unit to control the input speed of the raw material.

The above motor controller is connected to the above motor and controls the speed of the motor for each process.
The above process time control unit is connected to the motor controller, the temperature control unit, the pH control unit, and the raw material supply speed control unit, respectively, to control the process time in real time.
The above temperature control unit is connected to the thermometer and the heater and controls the temperature of the heater for each process in response to the temperature sensing value.
The above pH control unit is connected to the pH meter and controls the pH for each process.
A pigment particle manufacturing device in which the above raw material supply speed control unit is connected to the above supply control valve and controls the real-time supply amount of each supply control valve.
청구항 1에 있어서,
상기 기재는 구형의 글래스 비드(Glass bead)인 안료 입자의 제조 장치.
In claim 1,
The above description is a device for manufacturing pigment particles, which are spherical glass beads.
청구항 2에 있어서,
상기 코팅부는,
상기 글래스 비드의 표면에 코팅되고, 루틸(Rutile) 결정구조의 산화주석(SnO)인 제 1 금속산화물층;
상기 제 1 금속산화물층의 표면에 코팅되고, 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)인 제 2 금속산화물층; 및
상기 제 2 금속산화물층의 표면에 코팅되고 규산나트륨(Na2SiO3)으로 형성되는 보호층;을 포함하는 안료 입자의 제조 장치.
In claim 2,
The above coating part,
A first metal oxide layer coated on the surface of the glass bead, which is tin oxide (SnO) having a rutile crystal structure;
A second metal oxide layer coated on the surface of the first metal oxide layer, which is titanium dioxide (Ti0 2 ) having a rutile crystal structure; and
A device for manufacturing pigment particles, comprising a protective layer formed of sodium silicate (Na 2 SiO 3 ) and coated on the surface of the second metal oxide layer.
청구항 3에 있어서,
상기 코팅부는 상기 보호층의 표면에 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)으로 형성되되, 상기 제 2 금속산화물층의 두께와 다른 두께로 형성되는 제 3 금속산화물층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 안료 입자의 제조 장치.
In claim 3,
A pigment particle manufacturing device characterized in that the coating portion is formed of titanium dioxide (Ti0 2 ) having a rutile crystal structure on the surface of the protective layer, and a third metal oxide layer formed with a thickness different from that of the second metal oxide layer is further formed.
청구항 4에 있어서,
제 2 금속산화물층과 제 3 금속산화물층의 두께는 각각 10 ~ 150㎚로 형성되는 것을 특징으로 하는 안료 입자의 제조 장치.
In claim 4,
A pigment particle manufacturing device, characterized in that the second metal oxide layer and the third metal oxide layer each have a thickness of 10 to 150 nm.
청구항 5에 있어서,
상기 안료 입자가 화장품의 조합물에 적용될 경우, 상기 안료 입자는 트레이서(tracer) 또는 충전제로서, 또는 안료 제제 또는 건조 제제의 제조를 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 안료 입자의 제조 장치.
In claim 5,
A pigment particle manufacturing device characterized in that when the pigment particles are applied to a combination of cosmetics, the pigment particles are used as a tracer or filler, or for manufacturing a pigment preparation or a dry preparation.
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