KR101055139B1 - 단일상 변색제 - Google Patents

Abstract

단일상에서 안정하고, 충분한 세정이 행해졌음을 나타내거나 세정의 완료를 가리키기 위해 시간 일정 시간 후에 관찰가능한 변색을 일으키는 지시약(indicator)을 함유하는 변색 조성물이 제공된다. 변색을 가리키기 위한 이러한 사용은 예를 들어, 아이에게 충분한 시간 동안 손을 세척하도록 가르치기 위해 비누에서 유용하다. 이 조성물은 사용 시간을 가리키거나, 활동에 즐거움을 도입하기 위한 한 방식으로서 많은 상이한 기재에 첨가될 수 있다.

지시약, 변색제, 변색 조성물

Description

단일상 변색제 {Single Phase Color Change Agents}

본 발명은 손, 몸 또는 피부에 사용하기 위한 비누와 같은 세면용품, 및 기타 세정제품에 관한 것이다.

피부 또는 표면을 세정하는데 필요한 시간 양은 심층 연구되어왔다. 미국 감염 관리 역학 전문가 협회(APIC)의 건강-케어 세팅에서의 손 세척 및 손 소독을 위한 지침(Guideline for Hand Washing and Hand Antisepsis in Health-Care Settings)(1995)(표 1)은, 일반적 목적으로 통상의 손 세척을 하기 위해 비누 또는 세제를 이용하는 경우 10 내지 15초의 세척 시간을 권장한다. APIC는 예를 들어, 양육 및 식품 제조 용도에 있어, 일시적 미생물을 제거하거나 파괴하기 위해 10 내지 15초 동안 항균성 비누 또는 세제, 또는 알코올계 럽으로 세척할 것을 권장한다. APIC는 또한 외과적 용도를 위해 120초 이상 동안 브러슁 하의 항균성 비누 또는 세제를 권장한다. 미국 질병 관리 및 예방 센터(CDC)의 센터는 외과적 용도를 위해 5분 동안 손을 세정할 것을 권장한다. 명백히, 손 세척에 소요되는 시간 길이는 미생물의 박멸에 큰 영향을 줄 수 있다. 따라서, 사용자가 지침에 따르기 위해 어느 정도의 시간 동안 손을 세척해야 하는지를 판단할 수 있도록 하는 세정 제형물이 필요하다.

적절한 손 세척 습관은 또한 아이들에게도 중요하다. 특히 아이들은 적당한 시간 동안 손 세척을 행하였는지를 결정함에 있어 지침을 필요로 한다. 이 지침은 일반적으로 부모나 기타 간병인에 의해 제시되고, 이는 중요하나 편재하는 것은 아니다. 부모의 지침에 부가하여, 아이들에게 더 긴 손 세척 시간을 고무하기 위해 각종 다른 메커니즘을 사용해왔다. 예를 들어 손 세척에 있어 아이들이 찾는 즐거움을 더하고, 이에 따라 아이들이 세척에 소비하는 시간 양을 증가시키기 위해, 비누가 폼과 같이 제형되어 왔다. 손 세척 경험을 더욱 즐겁게 하기 위해 방향제도 또한 사용되어 왔다. 성분들의 혼합 시에 변색을 일으키기 위해 듀얼 체임버(dual chamber) 용기가 사용되어 왔다. 또한, 대안적으로 충분한 물리적 자극으로 효과적으로 혼합될 때까지, 듀얼 체임버 시스템 내의 반응물이 마이크로캡슐화와 같은 몇가지 수단에 의해 불활성인 한 성분과 함께 유지될 수 있도록 하는 것, 혹은 두 상의 비혼화성 혼합물의 사용을 통해 하나의 컨테이너 내에서도 성분들이 분리되어 유지되도록 하는 것이 제안되었다. 이 방법들은, 가능하기는 하나, 다소 비실용적이고 고가이다. 성분들을 혼합되지 않은 채 유지되도록 하기 위해 물리적 또는 상 분리에 의존하지 않는, 변색을 일으키는 시스템이 보다 간단할 것이다.

배출(dispensing) 후에 소정의 세정 시간이 경과되었다는 시간 지연 지시를 제공하는 변색 세면용품 또는 세정제품이 필요하다. 또한, 어린이가 사용하기에 재미있는 세면용품도 필요하다. 또한, 이후에 단일 체임버 용기로부터 배출하기 위해 함께 예비혼합되어 포장될 수 있는 성분들로 된 변색 화학이 필요하다.

발명의 개요

종래 기술에서 겪게 되는 곤란성 및 문제에 대응하기 위해, 기재(base material), 및 배출로부터 어느 정도의 시간 후에 사용자에 의해 탐지가능한 변화를 제공하는 지시약 또는 변색제를 함유하고, 단일상에서 안정하고, 단일 체임버 디스펜서에서 저장하기에 적당한 신규 조성물이 개발되었다. 변화가 일반적으로 배출로부터 1초 이상 후까지 일어나지 않더라도, 배출로부터 일정한 시간 내지 약 5분 이하 후에 탐지가능한 변화가 일어날 수 있다. 변화는 약 1초 내지 약 120초, 또는 더욱 바람직하게는 약 5초 내지 약 45초, 또는 더욱 더 바람직하게 약 15 내지 35초 후에 일어날 수 있다. 변색이 약 10초 후에 일어날 수 있다. 이 변색 조성물을 비누, 스킨 로션, 콜롱, 일광차단제, 샴푸, 젤, 치약, 구강세정제 등과 같은 세면용품, 및 표면 세정제 및 의약용 살균제와 같은 기타 세정제품에 첨가할 수 있다.

다른 한 측면에서, 본 발명은 저장 체임버 및 그것에 의해 액체가 통과되는 배출 개구를 갖는 디스펜서, 및 저장 체임버 내의 세정 조성물을 포함한다. 세정 조성물은 계면활성제, 반응물 및 염료의 단일상 혼합물이고, 세정 조성물은 배출된 후에 변색한다.

본 발명은 또한 위생 교시 보조제(hygiene teaching aid), 및 위생 습관을 발달시키는 방법을 포괄한다. 위생 교시 보조제는 배출로부터 시간 일정 시간이 경과한 후에 사용자에게 탐지가능한 변화를 제공하는 지시약을 가진다. 위생 습관을 발달시키는 방법은 비누 및 물을 사용자의 손에 배출하여, 사용자에게 탐지가능한 변화가 탐지될 때까지 손을 함께 비비고, 손을 물로 헹구는 단계들을 포함하며, 여기에서 비누는 비누를 손에 배출로부터 시간 일정 시간이 경과한 후에 변화를 제공하는 지시약을 함유한다.

도 1은 펌프형 액상 비누 디스펜서의 도면이다.

도 2는 펌프를 이용한 포밍 액상 비누 디스펜서의 도면이다.

도 3은 거꾸로 하여 비누 배출을 할 수 있는 액상 비누용 유연성(pliable) 저장 병의 도면이다.

도 4는 비유연성의, 수동으로 열 수 있는 액상 비누용 저장 컨테이너의 도면이다.

도 5는 벽취부형으로 적합한 펌프형 액상 비누 디스펜서의 도면이다.

발명의 상세한 설명

본 발명은 세면용품 또는 세정제품과 같은 기재 또는 운반재, 및 시간 일정 시간 후의 탐지가능한 변화를 제공하고 단일의 닫힌 용기 내에 사용하기 전에 안정하게 유지될 수 있는 지시약을 포함한다. 그것은 하나 이상의 염료 또는 예비염료(pre-dye), 및 탐지가능한 변화가 일어나도록 하는 개질제를 함유한다. 예를 들어, 색상 또는 색조, 또는 색도에 탐지가능한 변화가 있을 수 있고, 무색에서 유색으로, 유색에서 무색으로, 또는 한 색에서 다른 한 색으로의 색상 변화가 있을 수 있다.

본 발명의 변색 효과를 일으키는 한 방법은, 이 반응에 민감한 염료, 즉 산 화환원 염료의 존재 하에 환원/산화 또는 산화환원 반응에 기재하는 변색 전기화학을 이용함에 의한 것이다. 이 반응은 하나 이상의 원소 또는 물질과 다른 한 원소 또는 물질 간의 전자 이동과 관련된다. 산화환원 반응에서, 전자를 잃는 원소는 원자가가 증가되고(이를 산화된다고 함), 전자를 얻는 원소는 원자가가 감소된다(이를 환원된다고 함). 역으로, 산화된 원소는 반드시 다른 한 원소를 환원시켜야 하기 때문에, 즉 하나 이상의 전자를 다른 원소에 제공하기 때문에 환원제라고 칭한다. 환원된 원소는 또한 반드시 다른 한 원소를 산화시켜야 하기 때문에, 즉 다른 원소로부터 하나 이상의 전자를 받기 때문에 산화제라 칭하여 진다. 산화환원 반응은 2개 이상의 원소들 사이에 전자 이동과 관련되기 때문에, 임의의 산화환원 반응에서 한 원소가 산화되어야 하고 다른 한 원소가 환원되어야 하는 것이 요건임을 주목한다.

환원 전위는 산화환원 반응이 생성시키거나 소비할 수 있는 전압을 가리킨다. 각종 산화환원 반응을 위한 환원 전위의 편집을 위해 많은 노력이 들어갔고, 각종 발행 출처들, 예컨대 ["Handbook of Photochemistry", S. Murov, I. Carmichael 및 G. Hug 편저, Marcel Dekker, Inc. 미국 뉴욕 발행(1993), ISBN 0-8247-7911-8]이 상기 정보를 위해 당업자에게 입수가능하다. 본 발명은 염료를 무색 상태로 환원시키기 위해 충분한 산화환원 전위를 갖는 환원제를 사용한다. 따라서, 그러한 환원제의 부재 하에, 염료, 및 확대하자면 기재가 사용 전 및 후에 동일한 색상으로 남을 것이다. 본 발명의 수행을 위한 성공적인 산화환원 반응은 +0.9 내지 -0.9 볼트 범위의 전위를 갖는 성분을 사용해야 한다. 산소는 예를 들 어, +0.82 볼트의 산화환원 전위를 가진다.

산소는 물 및 기타 물질, 예컨대 액상 비누 제형물에 대한 용해도가 낮다. 그러므로, 정상적으로 무색 염료를 유색 상태로 산화시키기 위해, 액체 내의 불충분한 산소가 있다. 실온에서 물 중 산소의 최대 농도는 대략 13 백만분율(ppm)임이 공지되어 있고, 본 발명의 수행에 있어, 크게 더 큰 양의 환원제에 의해 이 미량이 급속히 소비된다. 그 결과, 정치 캡으로 닫힌 병에서 액상 제형물 내의 염료는 환원 또는 무색 생태로 남을 것이다. 예를 들어 손 비누의 경우, 액상 제형물을 손에 두고, 손 세척 작업에 의해 소량의 액상 제형물이 사용될 때, 그것은 피부의 큰 표면적 상에 전착된다. 이는 이 매우 얇은 피막 내의 산소 농도가, 환원제가 취급될 수 있는 농도를 초과하도록 하여, 염료가 산화되도록 하고, 원하는 지시 시간 후에 발색되도록 한다. 환원제 및 염료의 농도 조정으로, 배출에서 변색까지의 원하는 시간이 변경된다.

이 현상은 또한 기재, 예컨대 액상 비누 제형물, 및 본 발명의 변색 지시약을 갖는 닫힌 컨테이너를 격렬하게 흔듦으로써 관찰가능하다. 이것이 행하여질 때, 액상 비누 내의 증가된 산소 농도로 인해 발색된다. 컨테이너에서 산소가 액상 비누를 천천히 빠져나가도록 둔 후, 상기 색이 천천히 방산된다. 환원제는 궁극적으로 액상 비누 내의 산소 농도를 압도하여, 산화된 염료를 무색 상태로 환원시킨다.

그러므로, 본 발명의 한 측면에서, 본 발명의 변색 조성물을 함유하는 기재와 공기와 혼합할 때, 산화환원 반응이 시발된다. 그것은 변색을 시작하는 일차 반응인, 공기 중 산소와의 반응이다. 예를 들어, 상기 논의된 바와 같은 액상 손 비누의 경우, 손을 함께 비비는 것은 공기를 비누에 혼합시킴으로써 반응이 시작되도록 한다. 산소와의 산화환원 반응에서, 산소가 환원되고, 염료가 산화된다. 이하 나와 있는 바와 같이(예컨대, 실시예 1), 이 일차 산화환원 반응은 직접적 변색, 예컨대 환원제, 및 산화환원 염료인 염료를 이용한 반응을 초래한다. 변색 조성물의 저장 중에, 산화환원 염료는 이용가능한 산소와 반응하는 환원제의 작용에 의해 비산화 상태로 유지된다. 일단 조성물이 배출될 때와 같이 과량의 산소와 접촉되면, 환원제가 산화를 통해 고갈되고, 이어서 산화환원 염료가 산화에 관여하여, 변색을 일으킨다.

상기 논의된 바와 같은, 본 발명의 이 측면은 산화환원 염료 및 환원제를 포함한다. 이 성분은 하기와 같이 상세히 설명된다:

산화환원 염료

산화환원 염료는 식용색소(Food) 청색 1, 2 및 식용색소 녹색 3, 베이직(Basic) 청색 17, 레사주린, FD&C 청색 No. 2, FD&C 녹색 No. 3, 1,9-디메틸 메틸렌 블루, 및 사프라민(saframine) O를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 적당한 염료는 티아진, 옥사진, 아진 및 인디고 염료 부류의 원들을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 이 시스템에서 하기 변색이 일어나도록 하는 다른 산화환원 염료 후보물질이 확인되었다:

무색에서 청색으로	베이직 청색 17
무색에서 적색으로	레사주린(낮은 염료 농도)
황색(다이얼(Dial) 액상 비누와 유사한 색)에서 녹색으로	FD&C 녹색 No. 3
황색에서 자주색으로	1,9-디메틸 메틸렌 블루
황색에서 적색으로	레사주린(보다 높은 염료 농도)
황색에서 분홍색으로	사프라민 O

환원제/산화환원 염료 변색 액상 비누 제형물에서 식용색소 등급의 염료는 염료 후보물질로 평가되었고, 다양한 변색 화학이 이용가능하다. 이 평가의 결과는 실시예 6에서 볼 수 있다.

본 발명의 수행에 사용되는 염료의 양은 바람직하게 약 0.001 내지 0.5 중량%, 더욱 바람직하게는 약 0.002 내지 0.25 중량%의 염료, 더욱 더 바람직하게는 약 0.003 내지 0.1 중량%이다.

환원제

환원제는 사용되는 산화환원 염료 및 기재와 상용적이고, 산화환원 반응에서 산소와 반응할 임의의 화합물을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 기재, 염료 및 환원제의 혼합 시에, 환원제는 염료를 무색의 "환원된 염료"로 환원시킨다. 기재는 일반적으로 이미 존재하는 소량의 용존 산소를 가질 것이고, 이 산소는 "환원된 염료"와 반응(산화)하여, 유색 염료를 형성한다. 이는 제형물 내에 존재하는 환원제의 높은 농도에 의해 환원 형태(무색)으로 다시 급속히 재전환된다. 그러므로, 산소는 제형물에서 소비되어, 궁극적으로 물로 전환된다. 그러므로, 제형물은 본질적으로 그 안에 산소를 가지지 않는다. 이 평형상태는 다음과 같이 표시될 수 있다:

예를 들어 액상 비누 제형물의 경우, 비누를 손(들)에 배출하고 손 세척하는 작업을 행할 때에, 비누는 박층으로 손에 전착되고, 물로 희석된다. 이 작업은 대기 산소가 이 박층을 통과하도록 하고, 염료를 착색 상태로 산화시킨다. 환원제는 큰 노출 표면적으로 인해 도입된 과량의 대기 산소에 의해 궁극적으로 압도되도록 하는 정도로 상기 염료를 환원시키고, 소비시켜, 염료를 착색되게 한다. 이 색 형성은 충분한 손 세척 시간이 경과되었다는 시각적 지시를 제공한다. 염료에 대한 환원제와의 산소의 "배틀(battle)"은 일정한 시간을 요하며, 이에 따라 지시 목적을 위해 손 세척 시간을 조절할 수 있도록 한다.

컨테이너 내에 본 발명의 조성물을 함유하는 액상 비누 제형물을 흔들 때, 산소가 비누에 도입된다. 산소는 무색 "환원된 염료"를 유색 형태로 전환시키나, 물 중 산소의 용해도가 단지 약 13 백만분율(ppm)이기 때문에, 산소가 염료 중 일부를 전환시키는데 급속히 소비된다. 이 유색의 산화 염료는 보다 큰 농도의 환원제에 의해 환원되고, 비누는 한 번 더 급속히 무색으로 된다. 반복되는 격렬한 흔듦으로, 환원제를 전적으로 소비시키는 것이 가능할 수 있고, 이 경우, 비누는 착색되어 남을 것이다.

공기 중 산소에 노출 시에 산화환원 반응을 일으키기에 적당한 환원제는 글루코스, 갈락토스 및 자일로스와 같은 당 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 다른 적당한 환원제는 히드로퀴논, 아스코르브산, 시스테인, 디티오나이트, 철 이온, 구리 이온, 은 이온, 염소, 페놀, 과망간산염 이온, 글루코티온, 요오드 및 이들의 혼합물을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 환원제로 기능할 수 있는 금속 착체도 또한 본 발명의 수행에 적당하다. 금속 착체는 단핵성, 이핵성 및 클러스터 착체, 예컨대 철 프로토포리피린 착체, 및 철-황 단백질을 포함하나 이에 제한되지 않는다.

반응 속도는 동일한 중량의 상이한 환원제에 따라 상이하고, 이는 변색을 원하는 시간으로 변형시키는 한 부가적 방법일 수 있다. 각종 당을 환원제로 평가하였고, 이 평가의 결과는 실시예 6에서 볼 수 있다.

본 발명의 수행에 사용된 환원제의 양은 바람직하게 약 0.1 내지 2.0 중량%, 더욱 바람직하게는 약 0.2 내지 1.50 중량%, 더욱 더 바람직하게는 약 0.3 내지 1 중량%이다. 또한, 환원제 : 산화환원 염료의 비가 적어도 약 2 : 1, 더욱 바람직하게는 적어도 약 5 : 1, 더욱 더 바람직하게는 적어도 약 10 : 1인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 한 측면에서, 공기와의 접촉으로 시작된 일차 산화환원 반응은 이어서 변색을 초래하는 이차 반응을 개시할 수 있다. 이 측면의 한 예가 실시예 2에 나와 있다. 환원제와 공기 사이의 일차 반응은 예를 들어, 용액의 pH 변화를 초래할 수 있다. 이어서, pH 변화는 내부 후면 커버에서, 예를 들어 [The Sigma- Aldrich Handbook of Stains, Dyes and Indicators, 알드리히 케미칼 컴퍼니(Aldrich Chemical Company)(1990), ISBN 0-941633-22-5]에 기재된 것들과 같은 pH 민감성 염료의 사용을 통해 변색을 일으킬 수 있다. 촉매 및 완충제를 또한 사용하여, 반응 동력학을 조절할 수 있다. 본 발명의 이 측면의 성분이 바로 다음에 논의된다.

pH 민감성 염료

적당한 염료는 인간 몸에 대한 정상적 사용을 위해 약 pH 4 내지 9, 보다 특히 pH 5 내지 8에서 활성화될 수 있고, 이에 따라 가장 효과적인 변색을 일으키도록 하는 식으로 일차 산화환원 반응물과 쌍을 이룰 수 있다. 적당한 pH 민감성 염료는 카르민산, 브로모크레졸 그린, 크리소이딘, 메틸 레드/Na 염, 알리자린 레드 S, 코치닐, 클로로페놀 레드, 브로모크레졸 퍼플, 4-니트로페놀, 알리자린, 니트라진 옐로우, 브로모티몰 블루, 브릴리언트 옐로우, 뉴트럴 레드, 로졸산, 페놀 레드, 3-니트로페놀, 오렌지 II 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 수행에 사용되는 염료의 양은 약 0.001 내지 0.5 중량%, 더욱 바람직하게는 약 0.002 내지 0.25 중량%의 염료, 더욱 더 바람직하게는 약 0.003 내지 0.1 중량%이어야 한다.

촉매

촉매의 사용은, 그 용어가 과학 공동체에서 통상 이해되는 바대로, 존재하는 촉매의 유형 및 양을 선택함으로써 반응의 속도를 조절할 수 있도록 하는 고안자의 능력을 증가시킨다. 촉매의 한 예는, 효소, 예컨대 글루코스 옥시다제이다. 촉매는 공기(산소)와의 반응시에 용액의 pH 변화를 일으키고, 이는 후속하여 pH 민감성 염료의 사용을 통해 변색을 일으킨다. 반응에 대한 촉매의 영향의 한 예가 실시예 2에 나와 있다. 촉매가 사용되는 경우, 그것은 약 0.001 내지 0.5 중량%의 양으로 존재할 수 있다.

pH 완충제

pH 완충제는 통상 반응 속도를 조절하기 위해 화학 반응에 사용된다. 본 발명의 경우, pH 완충제는 이 목적을 위해, 또한 저장 및 운송 시의 혼합물의 안정성을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 완충제 수용능력은 용액 내, 또는 저장 컨테이너에서의 용액 위의 "헤드공간"에 함유된 비교적 소량인 양, 단 사용 중에 일어나는 다량의 산소에 대한 노출 시의 용액의 완충을 위해 필요한 양 미만인 양의 산소에 의해 유도된 임의의 pH 변화에 충분하도록 고안될 수 있다. 적당한 pH 완충제는 나트륨 라우레트 술페이트 및 시트르산 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 그러나, 하나 이상의 완충제의 선택은 사용된 반응물, 염료의 선택, 사용된 촉매(존재하는 경우에 한해)에 의존하며, 이는 당업자가 선택할 수 있는 능력 내에 포함된다.

본 발명의 다른 한 측면에서, 산화환원 염료 및 pH 민감성 염료 조성물 모두에 의해 일어나는 변색은 동일한 용액에서 같이 사용될 수 있다. 또한 공기 중 산소와의 변색-유발 산화환원 반응을 개시하기 위해, 하나 초과의 환원제가 이용될 수 있다.

배출와 변색 사이의 시간 양은 사용된 제형물, 및 산소를 용액에 도입하는데 사용된 에너지에 의존할 것이다. 예를 들어, 변색 비누 용액을 손에 배출한 후, 격렬하게 손을 비비는 것은, 덜 격렬하게 손을 비비는 것보다 더 급속한 변색을 초 래할 것이다. 마찬가지로 염료 및 다른 성분의 양을 감소시키는 것은 변색에 걸리는 시간을 연장시키게 될 것이다. 본원에 논의된 비누, 염료 및 다른 성분의 양 및 유형을 이용한 비교적 간단한 실험은, 약 5분 이내의 시간 길이 내에서 변색하게 되는 변색 조성물이 고안될 수 있도록 한다.

본 발명의 가역적 변색 특성은 즐거움을 제공하고, 단일 체임버 액상 비누에 측면을 수행하는 것으로 판단된다. 첫 번째 색에서 두 번째 색으로, 또한 다시 첫 번째 색으로의 각 변색은 "사이클"이며, 또한 변색 사이클은 염료 농도에 의존한다는 것을 주목해야 한다. 본원에 논의된 실험실 실험에서, 가능한 변색 사이클의 수는 염료 농도에 따라, 12회 사이클 내지 35회 사이클의 범위 내였다.

디스펜서

본 발명의 지시약 조성물은 수많은 상이한 방식으로, 예를 들어 액상 비누와 함께 배출될 수 있다. 한 특별한 예는 도 1에 도시된 바와 같은 액체 펌프형 디스펜서의 사용에 의한 것이다. 이 디스펜서는 비누 8을 함유하고, 하부 취입 부재 10, 중앙 펌프 어셈블리 12 및 출구 부재 14를 가진다. 하부 취입 부재 10은 액상 비누 8의 저장을 위해, 바닥 18 부근의 지점까지 공급물 컨테이너 16으로 하향 확장된다. 공급물 컨테이너 16 내의 하부 취입 부재 10이 점선으로 나와 있다. 중앙 펌프 어셈블리 12는 펌프 어셈블리 12를 통해 액상 비누 8이 1-방향으로 이동하도록 하는, 체크-밸브 및 스프링 배치(도시되지 않음)을 가진다. 사용자가 상부 출구 부재 14를 누를 때, 펌프 어셈블리 12가 가동되어, 액상 비누 8을 공급물 컨테이너 16에서 상향 이동시켜, 취입 부재 10 및 펌프 어셈블리 12를 통과하도록 하 고, 그것을 출구 부재 14에서 방출시킨다.

수많은 배출 메커니즘들 중 임의의 것이 본 발명에 사용될 수 있는 것으로 판단된다. 다른 한 예로서, 예를 들어 미국 특허 6,446,840에 기재된 것과 같은 포밍 펌프 디스펜서가 있다. 도 2와 관련하여, 포밍 디스펜서는 하부 취입 부재 20, 중앙 펌프 어셈블리 22, 및 상부 출구 부재 24를 가진다. 취입 부재 20은 정상적 조작 중에 액상 비누까지 확장되어, 하부 연장부 28로 연결되어 하우징 32에서 튀어나온 액체 체임버 30를 형성하는 개방 취입 튜브 26를 가진다. 체크-밸브 34는 튜브 26으로부터 단지 체임버 30로 상향 유동되도록 한다. 중앙 펌프 어셈블리 22는 한 면에서 액체로 가압될 때 대향 면에 와류 에어로졸 분무를 방출하는 폼 발생 노즐을 가진다. 축 통로 및 방사형 포트는 체임버 36에서 체임버 38로의 공기 흐름을 허용한다. 포밍 체임버 38는 폼 발생장치를 보유한다. 하우징 32은 액상 포밍성 비누 또는 세제의 바디를 보유하는 공급물 컨테이너의 가장자리에 있도록 고안되어 있다.

또 다른 한 디스펜서가 도 3에 나와 있다. 이 디스펜서에서, 공급물 컨테이너 40는 유연성이고, 밸브 42가 장착되어 있다. 액상 비누 8의 인출은 밸브 42를 열어, 디스펜서를 조작하여, 공급물 컨테이너 40을 압착시켜, 비누를 강제로 밸브 42를 통해, 예를 들어 손에 이동시킴으로써 달성된다.

또 다른 한 디스펜서가 도 4에 나와 있고, 여기에서 공급물 컨테이너 50은 비유연성이다. 공급물 컨테이너 50에는, 공급물 컨테이너 50으로부터 돌려 뺄 수 있는 제거가능한 상단부 52가 장착되어 있고, 이에 따라 사용자는 수동적으로 액상 비누 8이 나오게 할 수 있다.

디스펜서의 또 다른 한 예가 벽취부형 장착물에 통상 사용된다. 이 디스펜서가 도 5에 도시되어 있고, 각 내용이 본원에 전체적으로 설명된 것과 같이 참고로 본원에 인용되는, 미국 특허 6,533,145 및 US 의장 특허 388,990에 기재되어 있으며, 공급물 컨테이너 60, 중앙 펌프 어셈블리 62 및 출구부 64를 가진다. 도 1의 펌프 디스펜서와 유사하게, 중앙 펌프 어셈블리 62는 펌프 어셈블리 62를 통해 액상 비누 8이 1-방향으로 이동하도록 하는, 체크-밸브 및 스프링 배치(도시되지 않음)을 가진다. 사용자가 출구부 64를 누를 때, 펌프 어셈블리 62가 가동되어, 액체를 공급물 컨테이너 60에서 이동시켜, 펌프 어셈블리 62를 통과하도록 하고, 그것을 출구 부재 64에서 방출시킨다. 본 발명의 각종 측면들에서, 출구부 64는 공급물 컨테이너 60의 아래에 위치할 수 있고, 펌프 어셈블리 62는 공급물 컨테이너 60 내에 오목하게 들어가 있을 수 있다.

기재

본 발명의 변색 조성물은 세면용품과 같은 기재에 부가되기에 적당하다. 세면용품은 비누(액상 및 바), 스킨 로션, 콜롱, 일광차단제, 샴푸, 젤, 치약, 구강세정제 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다.

기재는 경질 표면 클렌저 및 의약용 살균제와 같은 세정제품을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 변색 화학이 혼입된 경질 표면 클렌저는 가정 또는 사무 환경에서, 예를 들어 식품 제조 부문에서 사용될 수 있다. 그러한 용도에서, 효과적인 미생물 제거를 제공하기 위해 적용 후 변색까지 걸리는 시간을 조정 할 수 있다. 마찬가지로, 본 발명의 변색 지시약을 이용하는 의약용 살균제는 사용자에게 효과적인 미생물 억제를 위해 충분한 시간이 경과된 시점을 알도록 할 수 있다.

많은 세면용품들 및 세정제들은 유사한 핵심 성분들, 예컨대 물 및 계면활성제를 함유한다. 그것은 또한 오일, 세제, 유화제, 필름형성제, 왁스, 퍼퓸, 보존제, 유연화제, 용매, 증점제, 습윤제, 킬레이트화제, 안정화제, pH 조정제 등을 함유할 수 있다. 예를 들어,미국 특허 3,658,985에서, 음이온계 조성물은 소량의 지방산 알칸올아미드를 함유한다. 미국 특허 3,769,398은 소량의 비이온성 계면활성제를 함유하는 베타인계 조성물을 개시한다. 미국 특허 4,329,335는 또한 주요 성분으로서 베타인 계면활성제를 함유하고, 소량의 비이온성 계면활성제 및 지방산 모노- 또는 디-에탄올아미드를 함유하는 조성물을 개시한다. 미국 특허 4,259,204는 0.8 내지 20 중량%의 음이온성 인산 에스테르, 및 음이온성, 양쪽이온성 또는 비이온성일 수 있는 하나의 부가적 계면활성제를 포함하는 조성물을 개시한다. 미국 특허 4,329,334는 다량의 음이온성 계면활성제 및 보다 적은 양의 베타인 및 비이온성 계면활성제를 함유하는 음이온성 양쪽이온성계 조성물을 개시한다.

미국 특허 3,935,129는 알칼리 금속 실리케이트, 우레아, 글리세린, 트리에탄올아민, 음이온성 세제 및 비이온성 세제를 함유하는 액상 세정 조성물을 개시한다. 실리케이트 함량은 액상 세정 조성물 내의 음이온성 및(또는) 비이온성 세제의 양을 결정한다. 미국 특허 4,129,515는 suds 개질제로서, 실질적으로 동등한 양의 음이온성 및 비이온성 계면활성제, 알칸올아민 및 마그네슘 염, 및 임의적으 로는 쯔비터이온성 계면활성제의 혼합물을 포함하는 액상 세제를 개시한다. 미국 특허 4,224,195는 비이온성 세제의 특정기, 즉 2차 알코올의 산화에틸렌, 음이온성 세제의 특정기, 즉 2차 알코올의 산화에틸렌 부가물의 황산에스테르 염, 및 베타인일 수 있는 양쪽성 계면활성제(여기에서, 음이온성 또는 비이온성 계면활성제가 주요 성분일 수 있음)를 포함하는 수성 세제 조성물을 개시한다. 모든 비이온성 계면활성제를 포함하는 세제 조성물이 미국 특허 4,154,706 및 4,329,336에 나와 있다. 미국 특허 4,013,787은 컨디셔닝 및 샴푸 조성물 내의 피페라진계 중합체를 개시한다. 미국 특허 4,450,091은 양쪽성 베타인 계면활성제, 폴리옥시부틸렌폴리옥시에틸렌 비이온성 세제, 음이온성 계면활성제, 지방산 알칸올아미드 및 폴리옥시알킬렌 글리콜 지방산 에스테르의 배합물을 함유하는 고점도 조성물을 개시한다. 미국 특허 4,595,526은 비이온성 계면활성제, 베타인 계면활성제, 음이온성 계면활성제 및 C12-C14 지방산 모노-에탄올아미드 폼 안정화제를 포함하는 조성물을 개시한다. 여기에 논의된 특허들의 내용은 본원에 전체적으로 설명된 것과 같이 참고로 본원에 인용된다.

또한 이 성분들에 대한 추가적 정보는, 예를 들어 하기 문헌들을 참조함으로써 얻을 수 있다: Cosmetics & Toiletries, 제102권, 제3호, 1987년 3월; Balsam, M. S. 등 편저, Cosmetics Science and Technology, 제2판, 제1권, pp 27-104 및 179-222 Wiley-Interscience, 미국 뉴욕, 1972, 제104권, pp 67-111, 1989년 2월; Cosmetics & Toiletries, 제103권, 제12호, pp 100-129, 1988년 12월, Nikitakis, J. M. 편저, CTFA Cosmetic Ingredient Handbook, 제1판, The Cosmetic, Toiletry, and Fragrance Association Inc. 발행, 미국 워싱턴 D. C., 1988, Mukhtar, H. 편저, Pharmacology of the Skin, CRC Press 1992; 및 Green, F. J., The Sigma-Aldrich Handbook of Stains, Dyes and Indicators; 알드리히 케미칼 컴퍼니, 미국 위스콘신주 밀워키, 1991(이들 내용은 본원에 전체적으로 설명된 것과 같이 참고로 본원에 인용된다).

본 발명의 수행에 사용될 수 있는 예시적 물질은 또한 [Cosmetic and Toiletry Formulations, Ernest W. Flick, ISBN 0-8155-1218-X, 제2판, 단락 XII(pp 707-744)에 논의된 것들을 포함하나, 이에 제한되지 않는다.

이들은 예를 들어 하기 제형물을 포함하나, 이에 제한되지 않는다:

액상 손 비누 wt %

에머리(EMERY) 5310 코코넛 술포숙시네이트 20

에머살(EMERSAL) 6400 나트륨 라우릴 술페이트 10

에미드(EMID) 6513 라우르아미드 DEA 3

에미드 6540 리놀레아미드 DEA 2

에톡시올(ETHOXYOL) 1707 유화 아세테이트 에스테르 1

에머졸(EMERSOL) 233 올레산 1

에머엣센스(EMERESSENCE) 1160 로즈 에테르 페녹시에탄올 1

트리에탄올아민 0.5

탈이온수 적량

액상 비누 wt %

암모늄 라우레트 술페이트, 60% 24

코카미도프로필 베타인 6

스테아르아미도프로필 디메틸아민 1.5

염화나트륨 1.3

글리콜 디스테아레이트 1

시트르산 0.25

메틸파라벤 0.15

프로필파라벤 0.05

프로노폴 0.05

물 적량

바 비누 wt %

비누 베이스 80/20 95.68

물 1

산화방지제 0.07

퍼퓸 오일 0.75

이산화티탄 0.5

글루캄(GLUCAM) E-20 2

실시예 1A: 변색을 일으키는 산화환원 염료/환원제

사용된 제형물은 다음과 같았다: 200 g의 킴벌리-클라크 프로페셔널(Kimberly-Clark Professional) 항세균 클리어 피부 클렌저(PCSC C2001-1824), 0.01 g의 식용색소 청색 No. 2 염료 및 1.2 g의 글루코스 당. 중량%로, 이들은 0.005 중량%의 염료 및 0.6 중량%의 당 및 적량의 비누였다. 혼합물을 20분 동안 주변 온도에서 교반하여 첨가제를 용해시킨 후, 그것을 디스펜서 컨테이너에 부었다. 방치 시에, 색이 담황색으로 변했다.

이 실시예에서, 정상적으로 색이 청색/녹색인 인디고 카민(식용색소 청색 No. 2, FD&C No. 1) 염료는, 글루코스/액상 비누 용액에 혼합될 때, 글루코스에 의해 담황색 색으로 환원된다. 비누 혼합물이 공기에 노출되고, 손을 비빌 때, 산소는 약 10 내지 20초 후에 염료를 다시 녹색/청색으로 산화시킨다. 흥미롭게도, 컨테이너 내에 밀봉되어 있는 동안 환원된 염료를 산화시키기에 충분한 산소가 비누 내에 없어, 이로써 컨테이너 내에서 황색으로 남아 있게 된다.

이 실시예 1A의 한 변형태로서, 상이한 분율의 동일한 성분들을 이용하여, 많은 부가적 실시예 1B 내지 1G를 행하고, 초기 변색이 나타날 때까지의 시간을 기록하였다. 이 실시예는 9 g의 글루코스를 갖는 500 ml의 킴벌리-클라크 프로페셔널 항세균 클리어 피부 클렌저의 비누 용액, 및 100 ml의 물 중, 0.2 g의 식용색소 청색 No. 2의 염료 용액을 사용하였다. 염료 용액을 100 ml 비이커에 이하의 양으로 넣고, 비누 용액을 첨가하여 총 부피가 20 ml가 되도록 함으로써, 샘플을 제조하였다. 실시예 1G는 또 다른 9 ml의 비누 단독 및 1 ml의 염료 용액과 함께, 10 ml의 비누 및 글루코스 용액을 사용하였다.

글루코스 원액(ml) (글루코스 g)	염료 원액(ml) (염료 mg)	시간	실시예
17(0.170 g)	3(6 mg)	< 5초	1B
18(0.180 g)	2(4 mg)	5-10초	1C
19(0.190 g)	1(2 mg)	15-20초	1D
19.5(0.195 g)	0.5(1 mg)	40-50초	1E
19.75(0.198 g)	0.25(0.5 mg)	2분±10초	1F
10+9 ml 비누(0.10 g)	1(2 mg)	15-20초	1G

따라서, 초기 변색 시간을 맞추는 것은 정상적 실험의 범주 내에서 비교적 간단한 문제인 것으로 간주될 수 있다.

실시예 2: 변색을 일으키는 pH 변화

사용된 제형물은 다음과 같았다: 76 g의 킴벌리-클라크 프로페셔널 항세균 클리어 피부 클렌저(PCSC C2001-1824), 1 g의 글루코스 옥시다제 효소 촉매 및 미량의 클로로페놀 레드(초기 혼합물), 그에 이어 6.4 mg의 글루코스 당을 4.7 g의 초기 혼합물에 첨가하였다. 초기 혼합물은 혼합할 때에, 그리고 글루코스를 첨가한 후(최종 혼합물)에도 적색으로 남았다. 최종 혼합물을 타일 위에 놓고 손으로 퍼지게 하였고, 그 결과 약 20초 후에 황색으로 점차 변색되었다.

변색을 일으키는 pH 변화의 본 실시예는, 글루코스 효소 촉매 및 클로로페놀 레드를 비누 용액에 첨가하는 것이다. 혼합 후, -0.42 v의 산화환원 전위를 갖는 글루코스를 첨가하였고, 색(적색)은 변화하지 않았다. 그러나, 표면 상에서 공기를 교반할 때, 충분한 산소를 도입하여 촉매의 존재 하에 글루코스를 글루콘산으로 반응시켜, 용액의 pH를 6 미만으로 감소시켰고, 이로써 클로로페놀 레드에 의해 유발되는 변색을 유도하였다.

실시예 3: 시스테인/아스코르브산을 이용하여 변색을 일으키는 산화환원 염료/환원제

하기 조성을 갖는 시약 원액을 제조하였다:

- 1000 ml의 수돗물 내에 용해된, 2.0 g의 인디고 카민(식용색소 청색 1, FD&C 청색 2) 산화환원 염료(인디고 카민 염료는 알드리히 케미칼 컴퍼니(미국 위스콘신주 밀워키 소재)로부터 입수가능함, 카달로그 No. 13,116-4).

- 수돗물 내의 10 중량% L-아스코르브산 환원제(아스코르브산은 알드리히 케미칼 컴퍼니로부터 입수가능함, 카달로그 No. 25,556-4).

- 수돗물 내의 10 중량% DL-시스테인 환원제(시스테인은 알드리히 케미칼 컴퍼니로부터 입수가능함, 카달로그 No. 86,167-7).

1 ml의 인디고 카민 염료 시약 원액을 이용하고, 수돗물로 100 ml로 만듦으로써, 일련의 수용액들을 제조하였다. 각종 양의 기타 2개의 시약 원액을, 이하 나와 있는 바와 같이 이 염료 용액에 첨가하였다. 흔들어 변색을 개시한 후, 조성물이 평형상태가 되도록 하였고, 역 변색(무색으로의 변색)에 걸리는 시간을 재고, 나타낸 바와 같은 pH에 대해 시험하였다.

NC = 19시간 후에 변색이 없음.

? = 3시간 후부터 19시간까지의 일정 시간에 무색으로 됨.

또한, 액상 비누 제형물(PCSC C2001-1824)에서 시스테인/아스코르브산 용액을 시험하였다. 시약 원액의 수용액을 하기 양으로 50 ml의 액상 비누에 직접 첨가하였다. 조성물을 다시 흔든 후, 평형상태가 되게 하고, 역 변색에 걸리는 시간을 재고, 기록된 바와 같은 pH에 대해 시험하였다.

청색에서 무색으로의 변화는, 액체를 흔들어 산소를 도입하여, 약 20초 후에 염료를 다시 청색으로 산화시킴으로써 가역적으로 될 수 있다.

이 결과에서 볼 수 있는 바와 같이, 인디고 카민 염료를 이용하여 변색 액상 비누를 제형하기 위해, 시스테인/아스코르브산 시스템을 사용할 수 있다. 또한 시 스테인 단독은 가역적 탈색 반응이 일어나도록 유발하나, 반응 속도가 더욱 느리다. 부가적으로, 이 시약에 대해 당업자에게 공지된 치환물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 시스테인이 글루타티온으로 치환될 수 있으나, 변색이 다소 더 느리다. 인디고 카민 염료를 1,9-디메틸 메틸렌 블루(티아진 염료 부류) 및 브릴리언트 크레질 블루 산(타진 염료 부류)으로 치환될 수 있다.

실시예 4: 변색을 일으키는 산화환원 염료/환원제

사용된 제형물은 다음과 같았다: 200 g의 상기 킴벌리-클라크 보습 인스턴트 손 살균제, 0.01 g의 식용색소 청색 No. 2 염료 및 1.2 g의 글루코스 당. 손 세척 시에, 약 10 내지 20초 후에 색이 무색에서 청색으로 되었다.

실시예 5: 변색을 일으키는 산화환원 염료/환원제

사용된 제형물은 다음과 같았다: 200 g의 킴벌리-클라크 프로페셔널 유로배쓰 포밍 비누(P8273-PS117-81.102), 0.01 g의 식용색소 청색 No. 2 염료 및 1.2 g의 글루코스 당. 성분들을 혼합한 후, 백색 폼을 손에 두고, 손 세척 작업으로 비누가 백색에서 청색으로 변화하였다. 상기 논의된 바와 같은 포밍 디스펜서는 또한 비누가 배출 시에 충분한 산소를 비누에 공급하여, 대략 10 내지 20초 후에 교반 없이도 변색된다.

실시예 6: 변색을 일으키는 산화환원 염료

상응하는 염료를 사용하여, 실시예 1A에서의 제형물을 제조하였고, 손을 흐르는 물로 세척하고, 변화 색 및 시간을 등급 분류함으로써, 염료를 평가하였다. 하기 결과가 얻어졌다.

식용색소 비누에서의 색 사용 시의 색 평가

청색 1 황색 청색 작용

청색 2 황색 청색 작용

적색 40 황색 황색 실패

녹색 3 황색 녹색 작용

황색 5 황색 황색 실패

본 연구는, 식용색소 청색 1, 2 및 식용색소 녹색 3이 액상 비누 제형물에서 모두 잘 작용함을 보여주었다.

실시예 7: 단순 당의 평가

사이드-바이-사이드(side-by-side) 연구를 행하여, 색이 담황색으로 다시 돌아가는데 걸리는 시간에 대한 각종 단순당의 치환이 미치는 영향을 조사하였다. (식용색소 청색 No. 2를 염료로 사용하였다). 손 세척 중에 무색(또는 담황색) 비누를 유색 액체로 전환시키는 공기로부터의 산소의 반응은 매우 급속도임을 주목하도록 한다. 이에 따라, 각종 당의 환원력을 연구하기 위해, 비누/염료 용액을 흔들고, 무색/담황색으로 다시 돌아가는데 걸리는 시간을 구한다. 결과가 하기에 나와 있다:

당 시간(초)

글루코스 100

자일로스 80

갈락토스 120

수크로스 변화 없음

당업자에 의해 인식되는 바, 본 발명에 대한 변화 및 변형은 당업자의 능력 내에 포함되는 것으로 간주된다. 그러한 변화의 예는 상기 명시된 특허들에 포함되고, 이 특허들은 각기 본 명세서와 일관되는 한도 내에서 참고로 그대로 본원에 인용된다. 그러한 변화 및 변형은 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 본 발명자에 의해 의도된다.

Claims (20)

1. 기재(base material), 및 산소와의 반응시에 관찰가능한 변색을 개시하는 지시약을 포함하며, 상기 지시약 및 기재가 단일상을 형성하고, 상기 지시약이 반응물 및 pH 민감성 염료를 포함하며, 상기 반응물이 산소와 반응하여 pH 변화를 일으키고, 상기 pH 변화가 pH 민감성 염료가 변색을 일으키도록 유발하는 변색 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 반응물과 상기 산소의 반응을 촉매화하는 촉매를 추가로 포함하는 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 pH 민감성 염료가 카르민산, 브로모크레졸 그린, 크리소이딘, 메틸 레드/Na 염, 알리자린 레드 S H₂0, 코치닐, 클로르페놀 레드, 브로모크레졸 퍼플, 4-니트로페놀, 알리자린, 니트라진 옐로우, 브로모티몰 블루, 브릴리언트 옐로우, 뉴트럴 레드, 로졸산, 페놀 레드, 3-니트로페놀, 오렌지 II 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 조성물.
4. 제1항에 있어서, 상기 지시약이 pH 완충제를 추가로 포함하는 조성물.
5. 제4항에 있어서, 상기 pH 완충제가 나트륨 라우레트 술페이트를 포함하는 조성물.
6. 제1항에 있어서, 상기 기재가 물 및 계면활성제를 포함하는 조성물.
7. 제1항에 있어서, 조성물의 배출(dispensing)로부터 5분 내에 상기 관찰가능한 변색을 개시하는 조성물.
8. 제7항에 있어서, 조성물의 배출로부터 1초 내지 120초 사이에 상기 관찰가능한 변색을 개시하는 조성물.
9. 제7항에 있어서, 조성물의 배출로부터 5초 내지 45초 사이에 상기 관찰가능한 변색을 개시하는 조성물.
10. 제7항에 있어서, 조성물의 배출로부터 15 내지 35초 사이에 상기 관찰가능한 변색을 개시하는 조성물.
11. 제7항에 있어서, 조성물의 배출로부터 10초에 상기 관찰가능한 변색을 개시하는 조성물.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 조성물을 포함하는 세정 제품.
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