KR101919553B1 - 계면활성제 기반의 다공성 스폰지 구조체 및 이의 제조방법 - Google Patents

계면활성제 기반의 다공성 스폰지 구조체 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 구조체 총 중량의 60중량% 이상의 계면활성제를 함유하는 계면활성제 기반의 다공성 스폰지 구조체 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 계면활성제 기반의 다공성 스폰지 구조체는 구조체 총 중량의 60중량% 이상의 계면활성제를 함유하는 다공성 스폰지 구조체로서, 동결건조 시 형태를 유지하는 강도를 제공하도록 물 100 중량부를 기준으로 고형분 10 내지 40 중량부인 계면활성제 함유 수용액을 동결건조하여 제조된 것으로, 상기 계면활성제 함유 수용액의 동결건조시 승화되는 얼음결정에 의해 기공이 형성되는 스폰지형 다공성 구조가 제공되며, 상기 기공은 수분을 흡수하더라도 계면활성제의 응집을 방해하는 공간을 제공하는 것이 특징이다. 높은 계면활성제의 비율에도 보관·사용 중 계면활성제의 응집현상을 방지할 수 있어 기존 파우더·과립형 제형보다 세정력 및 기포력, 재용해성, 사용감이 우수하다. 또한, 다양한 스폰지상 모양의 제형 제조를 통한 가루날림 방지와 일회 정량사용의 사용 편의성과 저온 건조방식 및 수분 배제에 의한 무방부제 구현 및 장기 보관시의 활성 물질 역가 안정성을 유지할 수 있다.

Description

계면활성제 기반의 다공성 스폰지 구조체 및 이의 제조방법{Surfactant-based porous sponge structure and a method thereof}
본 발명은 구조체 총 중량의 60중량% 이상의 계면활성제를 함유하면서 사용 강도, 재용해성 및 기포발생력이 향상된 계면활성제 기반의 사용편리성을 가지는 다공성 스폰지 구조체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
계면활성제는 친수성 부분과 소수성(혹은 친유성) 부분을 동시에 가지고 있는 양친매성 화합물로, 임계 농도와 온도 이상에서 미셀을 형성하여 상간 경계면 활성화를 통한 표면장력의 강하능력으로 인하여 습윤, 침투, 기포, 유화, 가용화, 분산, 응집 및 세정 등의 작용을 하므로 세제와 화장품에 사용되는 필수 주원료이며 인간의 미적 욕구 충족을 위한 다양한 기능성 제품의 개발 및 출시로 지속적 시장확대가 이루어 지고 있다. 대표적인 예로, 계면활성제 성분인 비누는 피부 표면의 피지와 그 산화물, 땀, 때 및 메이크업 등의 오염을 깨끗하게 제거해서 피부를 청결하게 유지하는 것을 목적으로 피부 세정제로 사용되고 있으나 과거 염기성의 고상형 비누중심에서 최근에는 오염만을 제거하고 피부에 영향을 주지 않는 마일드한 저자극성 제품을 만드는 것으로 전환됨에 따라 중성 또는 약산성의 액상 또는 젤상으로 그 용도에 따라 다양화·세분화 되면서 수요가 증가하고 있는 추세이다.
특히. 최근 세정 목적의 계면활성제 트렌드는 일차적인 마일드한 저자극성 세정 기능뿐만 아니라 기능성 활성물질의 적용을 통한 추가적인 기능성 부여 및 무방부제 타입의 제형 안전성 확보 등으로 변화하고 있어, 파우더형, 과립형 및 괴상형 등의 수분이 배제된 고체상 형태의 세정제가 출시되고 있다. 그러나, 이러한 타입의 고상형 세정제는 사용 환경에서 외기의 수분을 흡수하여 계면활성제가 상호 응집함으로서 사용시에 불용해되거나 덩어리가 발생하는 문제가 있고, 이를 해결하기 위해 무기분체나 유기분체 등의 첨가제를 혼합 분쇄하여 파우더 형으로 조제되거나 혼합분쇄 후 최적의 조건하에서 조립하여 과립형 또는 괴상형으로 제조되고 있으나, 과도한 유무기 첨가제의 부여에 의해 조성물내 계면활성제의 함량이 낮아지고, 그에 따라 따라 세정력, 기포력 및 사용감의 저하되는 문제점을 가지고 있다.
이러한 종래의 파우더 및 괴상형 계면활성제 조성물의 문제점을 극복하기 위하여 일차적으로 조성물 중의 성분 변화를 시도하는 노력들이 피부 세정제 중심으로 있어왔다. 이세티오네이트와 머드를 첨가(특허문헌 1)하거나, 양이온화 덱스트란의 적용(특허문헌 2)과 고리형 구조 보유 분기형 글루칸(특허문헌 3) 및 라피노오스(특허문헌 4) 등의 특이 성분을 첨가한 파우더형 세정제가 개시되어 있고, 한천분말, 코르크 분말 및 난용성 덱스트린말을 배합(특허문헌 5)하거나, 평균 입경 20~200 마이크로인 당류 및 점토광물의 부형제와 입경 0.01~10 마이크로의 미분체를 함유하는 분말형 세정용 조성물(특허문헌 6)이 개시되어 있다. 하지만, 계면활성제의 보관 및 사용 중 발생하는 응집현상을 방지하기 위하여, 여전히 많은 양의 부형제 타입의 첨가제를 필요로 하고, 제형내 포함되는 계면활성제의 조성은 전체 함량 대비 30~50 중량%로 낮아진다. 그 결과, 세정력 및 기포력이 저하되고 과량의 부형제 영향으로 끈적거리는 느낌을 나타내는 단점을 가지고 있어 세정력, 기포력과 사용성을 동시에 양립시키기 곤란한 기술적 한계를 나타내고 있다. 또한, 제형의 특성상 발생하는 가루날림현상 및 일회 정량사용의 어려움 등의 사용편리성 저하 및 조성물내 기능성 부여를 위한 효소 및 생리활성물질의 조립을 위한 열풍건조의 사용으로 인한 역가저하 등의 문제점을 가지고 있다.
특허문헌 1 한국등록특허공보 제10-1308959호 특허문헌 2 일본 특허공보 제4712222호 특허문헌 3 일본 특허공보 제5662986호 특허문헌 4 일본 특허공보 제4515547호 특허문헌 5 일본 특허공보 제385782호 특허문헌 6 일본 특허공보 제4834456호
종래 액상 및 겔상형 세정제들은 수분을 함유하고 있어 장기 보관시의 방부제 사용 및 기능성 활성물질의 장기 역가안정성 저하에 대한 문제점을, 고상형 세정제들은 가루날림과 보관시 외기 수분 흡수에 의한 계면활성제들간의 응집현상, 계면활성제의 함량 저하로 인한 거품력 및 세정력 저하 등의 문제점을 가지고 있다.
액상 및 겔상, 파우더, 과립상, 괴상형 피부 세정제의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명자들은 계면활성제의 조성을 높인 고상형 세정제를 개발하고자 예의 연구 노력한 결과, 계면활성제 함유 수용액을 동결건조하여 제조된 다공성 스폰지 구조체가 강도, 세정력, 거품발생력, 재용해성 및 사용편리성이 모두 우수하다는 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 제1양태는 구조체 총 중량의 60중량% 이상의 계면활성제를 함유하는 다공성 스폰지 구조체로서, 동결건조 시 형태를 유지하는 강도를 제공하도록 물 100 중량부를 기준으로 고형분 10 내지 40 중량부인 계면활성제 함유 수용액을 동결건조하여 제조된 것으로, 상기 계면활성제 함유 수용액의 동결건조시 승화되는 얼음결정에 의해 기공이 형성되는 스폰지형 다공성 구조가 제공되며, 상기 기공은 수분을 흡수하더라도 계면활성제의 응집을 방해하는 공간을 제공하는 것이 특징인 계면활성제 기반의 다공성 스폰지 구조체를 제공한다.
본 발명의 제2양태는 제1양태의 계면활성제 기반의 다공성 스폰지 구조체의 제조방법에 있어서, 물 100 중량부를 기준으로 고형분 10 내지 40 중량부인 계면활성제 함유 수용액을 준비하는 제1단계; 계면활성제 함유 수용액을 동결시켜 동결체를 형성하는 제2단계; 및 동결체 내 얼음결정을 승화시켜 기공을 형성시키는 조건하에 동결체를 동결건조시켜, 구조체 총 중량의 60중량% 이상의 계면활성제를 함유하는 다공성 스폰지 구조체를 형성시키는 제3단계를 포함하는 것이 특징인 다공성 스폰지 구조체의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
계면활성제가 소량의 첨가제로 사용되는 종래기술과 달리, 본 발명에 따라 동결건조법으로 제조된 다공성 스폰지 구조체는 구조체 총 중량의 60중량% 이상의 계면활성제를 함유하므로, 다공성 스폰지 구조체의 주요 매트릭스 성분이 계면활성제인 것이 특징이다.
기존 액상 또는 겔상의 세제 또는 세정제는 수용액을 기반으로 고농축에 의한 고함량의 계면활성제 성분을 함유시킬 수 있으나, 장기보관을 위한 방부제의 사용 및 기능성 활성물질의 장기 역가 안정성이 저하되는 단점을 가지고 있는 반면, 본 발명의 동결건조법으로 제조된 다공성 스폰지 구조체는 수분이 배제되어 무방부제가 가능하며, 장기 역가 안정성 또한 우수하다.
또한, 종래 파우더 형태와 같은 고상형 세제 또는 세정제는 가루 날림과 수분 흡수에 의한 계면활성제들간의 응집 현상 및 이로 인한 물에 대한 재용해성 감소의 문제가 있고, 이를 극복하기 위하여 각종 덩어리 뭉침 방지제와 같은 부형제의 사용이 필수적이었다. 그 결과, 세제 또는 세정제 내의 계면활성제 함량이 감소하게 되고 그로 인해 거품력 및 세정력 저하 등의 문제점이 있다. 본 발명은 이러한 액상 및 겔상, 파우더, 과립형, 괴상형 세정제의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 동결건조 방법을 통해 이를 해결할 수 있다는 것을 발견한 것이다. 계면활성제가 동결건조를 통해 형성되는 기공의 외벽 판상 형태를 이루고, 외기의 수분을 흡수하여 응집하더라도 판상의 두께가 얇아 이로 인해 물에 대한 용해성이 감소되지 않는다는 것을 발견한 것이다. 따라서, 본 발명은 부형제, 바인더 물질 등을 사용하지 않거나 소량만을 사용하여도 수분에 의한 응집현상 및 이로 인한 물에 대한 용해성 감소의 문제를 해결한 것에 기초하는 것이다.
계면활성제는 가장 대표적인 양친매성 화합물로서 한분자 내에 친수기 (hydrophilics)와 소수기 (hydrophobics)등 두 개의 상반된 작용기를 가지고 있어 액체와 기체， 액체와 액체， 또는 액체와 고체 사이의 경계면(surface 또는 interface) 에서 흡착되어 여러가지 물리적 현상을 나타나게 한다. 이런 현상 중에는 용액의 표면장력 저하，유화(emulsion), 분산성 (dispersion), 습윤성， 기포성， 소포성，그리고 가용화능(solubilization) 등의 성질을 나타낸다.
이러한 특이하고 다양한 성질 때문에 계면활성제는 섬유산업，염료 안료산업，피혁산업，제지，화장품，의약，농약，고분자，플라스틱 관련 산업，자동차 및 선박，페인트와 도료，금속 공업용，사진 산업，토목 및 건축 산업 등 공업용뿐만 아니라 생활용품용 세정제，세제 등 우리 생활과도 밀접하게 관련되어 있다.
또한 계면활성제는 이러한 성질로 인해 피부에 대한 우수한 침투력을 가져 우수한 세정력을 가진다.
세정은 계면활성제의 작용으로서，오염을 제거하는 세정 작용을 이해하는데 비누를 예로 생각할 수 있다. 비누는 일반적으로 지방산(Oleic acid, Stearic acid)의 Na염이다. 유성오염의 경우，계면활성제는 친유기의 방향이 섬유와 친화력이 있기 때문에 친수기는 외측으로 향한 형태로 배열된다. 따라서 물에 용이하게 혼합되지 않은 유성 오염이 이러한 친수기를 외측으로 향한 형태로 만들기 때문에 오염끼리 혹은 섬유와 오염입자가 서로 반발하게 되고 재부착되지 않는다. 이것을 「재부착 방지」라고 한다.
본 발명은 유화(emulsion), 분산성 (dispersion), 습윤성，기포성，소포성, 그리고 가용화능(solubilization) 등의 계면활성제의 성질을, 동결건조를 통해 60중량%이상의 계면활성제 함유 다공성 제형 제조시 및 사용시 응용한 것이 특징이다. 예컨대, 상기 계면활성제의 성질을 고려하여 계면활성제 및 선택적으로 바인더 및/또는 기능성 물질 및/또는 첨가제 함유 수용액을 제조 및 동결 건조하여 구조체 총 중량의 60중량% 이상의 계면활성제 및 선택적으로 바인더 및/또는 기능성 물질 및/또는 첨가제를 함유하는 다공성 스폰지 구조체를 제조하고, 수분 존재 하 피부 도포시 향상된 거품 형성능을 통해 피부 오염물질 세정 효과를 향상시킬 수 있다.
하기 실시예를 통해 자극이 낮으면서 높은 안전성을 가지는 아미노산계 계면활성제를 주원료로 포함하는 고농도의 수용액을 동결건조하여 마이크로사이즈의 다공성을 가지는 다공성 스폰지 구조체를 제조하였다. 그 결과, 고함량의 계면활성제를 함유하는 다공성 세정제를 제조할 수 있었으며, 기존 세정제에 비하여 세정력, 거품력 저하 방지 및 사용감을 개선할 수 있다는 것과, 서로 대립적 현상을 보이는 강도와 물에 대한 재용해성을 동시에 확보할 수 있다는 것을 확인하였다. 특히, 본 발명의 다공성 스폰지 구조체는 물을 기준으로 높은 함량의 계면활성제를 함유한 고형분을 포함하는 수용액을 동결건조하여 제조됨으로써, 적절한 강도가 유지됨과 동시에 동결건조시 승화되는 얼음결정에 의해 형성된 구조체의 기공은 운반 또는 저장시 수분을 흡수하더라도 계면활성제의 응집을 방해하는 공간을 제공하여, 구조체가 재용해시 덩어리짐 없이 물에 잘 용해되어, 세정제로 사용시 세정력 및 사용감이 우수한 효과를 가짐을 확인하였다.
따라서, 본 발명에 따른 계면활성제 기반의 다공성 스폰지 구조체는 구조체 총 중량의 60중량% 이상의 계면활성제를 함유하는 다공성 스폰지 구조체로서,
동결건조 시 형태를 유지하는 강도를 제공하도록 물 100 중량부를 기준으로 고형분 10 중량부 이상, 구체적으로 10 내지 40 중량부, 보다 구체적으로 20 내지 40 중량부, 더욱 구체적으로 25 내지 35 중량부인 계면활성제 함유 수용액을 동결건조하여 제조된 것으로,
상기 계면활성제 함유 수용액의 동결건조시 승화되는 얼음결정에 의해 기공이 형성되는 스폰지형 다공성 구조가 제공되며, 상기 기공은 수분을 흡수하더라도 계면활성제의 응집을 방해하는 공간을 제공하는 것이 특징이다.
이때, 다공성 스폰지 구조체 내 계면활성제는 얼음결정으로부터 형성된 셀(cell)구조의 판상 즉, 바깥면에 판상 구조형태로 존재할 수 있다.
본 발명에 따른 계면활성제 기반의 다공성 스폰지 구조체는 다양한 기능성 물질을 제조시 함유시켜 기능성 물질의 운반체 역할을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 피부와 같은 계면에 계면활성제의 도움으로 기능성 물질을 용이하게 침투시킬 수 있다.
본 발명에서 계면활성제는 하나의 분자 내에 친수성 부분 및 소수성 부분이 존재하는 한 어떤 것이든 제한 없이 사용될 수 있으며, 구체적으로 양이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 및 이들의 조합으로부터 선택된 어느 하나일 수 있으며, 바람직하게는 아미노산계 계면활성제 또는 이의 혼합물일 수 있다. 예컨대, 아미노산계 계면활성제를 주재료로 하되, 양이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 및 이들의 조합으로부터 선택된 어느 하나를 추가로 포함하는 것일 수 있다. 아미노산계 계면활성제의 비제한적인 예로 N-아실 글루타메이트(N-acyl glutamate), N-아실 글리시네이트(N-acyl glycinate), N-아실 알라니네이트(N-acyl alaninate), 또는 N-아실 살코시네이트(N-acyl sarcosinate), N-알킬 글리시네이트(N-alkyl glycinate), 알킬폴리아미노카르복실레이트(Alkylpolyaminocarboxylate), 이미다졸린(Imidazolines), N-알킬아미노프로피오네이트(N-alkylaminopropionate), N-알킬베타인(N-alkylbetaine), 아미도프로필베타인(Amidopropylbetaine), 아미도프로필(amidopropylsulfobetaine) 또는 이의 유도체 또는 이의 혼합물 등이 있다. 바람직한 아미노산계 계면활성제는 아실계 아미노산염일 수 있다.
본 발명에 따른 계면활성제 기반의 다공성 스폰지 구조체는 계면활성제를 구조체 총 중량의 60중량% 내지 100중량%, 바람직하게는 65 내지 99중량%, 70 내지 95중량%로 함유될 수 있다. 본 발명에 따른 구조체는 고함량의 계면활성제를 함유함으로써 기포발생력 이외에도 강도가 우수한 것일 수 있다. 동결건조에 의해 제조된 다공성 구조체는 다공성 구조로 인해 외부 충격에 의해 쉽게 형태가 변할 수 있지만, 본 발명에 따른 구조체는 고함량의 계면활성제를 함유하고 있어 외부 충격에 대해 우수한 강도를 갖는 것일 수 있다. 따라서, 구조체의 강도가 우수하여 구조체를 사용 편이성이 증대된 것일 수 있다
본 발명에 따른 계면활성제 기반의 다공성 스폰지 구조체는 구조체 총 중량의 60중량% 이상이 계면활성제이므로, 구조체 1개당 정량의 계면활성제를 함유할 수 있고, 이로인해 0.5개 또는 1개~10개의 사용 개수, 바람직하게는 1개~2개의 사용 개수를 통해 계면활성제 사용량을 조절할 수 있다.
본 발명에 따라 구조체 총 중량의 60중량% 이상의 계면활성제를 함유하는 다공성 스폰지 구조체의 제조방법은,
물 100 중량부를 기준으로 고형분 10 내지 40 중량부인 계면활성제 함유 수용액을 준비하는 제1단계;
계면활성제 함유 수용액을 동결시켜 동결체를 형성하는 제2단계; 및
동결체 내 얼음결정을 승화시켜 기공을 형성시키는 조건하에 동결체를 동결건조시켜, 구조체 총 중량의 60중량% 이상의 계면활성제를 함유하는 다공성 스폰지 구조체를 형성시키는 제3단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따라 구조체 총 중량의 60중량% 이상의 계면활성제를 함유하는 다공성 스폰지 구조체의 제조방법은 계면활성제 함유 수용액을 동결건조하되 이때 물 100 중량부를 기준으로 고형분 10 내지 40 중량부, 보다 구체적으로 20 내지 40 중량부, 더욱 구체적으로 25 내지 35 중량부인 계면활성제 함유 수용액을 사용하는 것이 특징이다. 고형분의 함량이 10 중량부보다 낮은 경우 계면활성제 또는 계면활성제와 함께 추가로 포함된 물질, 예컨대 바인더 물질들 간의 결합력이 낮아지므로, 동결건조를 거쳐도 구조체가 형성되지 않고 파우더가 형성될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 구조체가 세제 또는 세정제로 사용되는 경우 각각의 용도에 따른 1회 사용시의 계면활성제의 양이 정해져 있으므로, 상기 고형분의 함량이 너무 낮은 경우 그에 따른 계면활성제의 부피가 너무 커져서 사용 편의성이 감소된다. 반면, 고형분 함량이 너무 높아지는 경우 고형분 내 포함된 물질들간의 결합이 너무 단단해져서 수분에 대한 용해성이 떨어질 수 있다.
동결건조는 액상 제형을 동결시켜 얼음을 형성시키고 수증기압의 부분압을 삼중점 이하(6 mbar 또는 4.6 Torr)로 낮춤으로써 얼음을 직접 증기로 만드는 승화에 의한 건조 기술을 의미한다. 예컨대 진공 상태에서 감압 승화시켜 건조시킬수 있다. 이러한 얼음 결정체들의 승화에 의해 다공성 구조가 형성될 수 있다.
동결건조시의 기공의 크기는 건조 후 얼음의 결정화 과정에서 결정된다. 결정화된 얼음이 후에 모두 승화되어 빈 공간을 제공하기 때문이다. 얼음 결정의 크기와 수는 동결시의 냉각온도, 용액의 농도 등에 의해 핵 형성(nucleation) 및 결정의 성장(crystal growth)에 영향을 받는다. 급속 냉각시에는 형성되는 핵의 개수가 증가하여 이웃한 핵에서 성장된 결정과 서로 만나게 되므로, 핵간 거리가 짧아져서 결정 성장이 작아지고, 그에 따라 기공의 크기가 작아지게 된다. 반면, 서냉시에는 형성되는 핵의 개수가 적으므로 핵간의 거리가 커져서 얼음 결정이 크게 형성된다. 냉각 중의 핵 형성과정 및 성장과정에서, 용액 중의 계면활성제는 얼음 결정이 생성됨에 따라 결정 밖으로 밀려나게 된다. 그 결과, 계면활성제는 얼음 결정 사이의 계면에서 존재하게 되는데, 이때 계면활성제의 농도 및 양이 계면을 덮을 정도인 경우에는 판상형으로 형성되고, 그보다 양이 적은 경우에는 불완전한 판상형으로 형성되고, 극단적으로 소량인 경우 파우더상 또는 섬유상 형태로 형성된다. 또한, 계면활성제의 농도가 낮을 경우 냉각시 생성되는 핵의 개수가 적어 기공의 크기가 커지고, 농도가 높을 경우 기공의 크기가 작아지는 경향을 나타낸다.
본 발명에 따른 구조체는 제조시 동결건조 과정 중에 구조체의 형태가 유지될 수 있는 강도를 갖는 것이 바람직하다. 예컨대, 동결건조공정에서 승온하는 과정 중 동결기질의 구조직인 파괴가 발생할 수 있으므로, 동결건조시 다공성의 스폰지 구조체의 형태를 유지할 수 있는 강도가 필요하다. 이러한 형태를 유지하는 강도를 제공하도록 동결건조되는 수용액은 물 100 중량부를 기준으로 고형분 10 중량부 이상을 포함한다. 바람직하게는, 고형분 10 내지 40 중량부인 수용액을, 더 바람직하게는 고형분 20 내지 30 중량부인 수용액을 사용할 수 있다. 40 중량부를 넘을 경우 동결 건조 후 얼음결정의 승화에 의해 형성된 기공의 부피가 작아, 계면활성제 기반의 다공성 스폰지 구조체 사용시 수분에 의한 재용해 속도가 감소하고, 10 중량부 미만인 경우에는 동결건조 후 강도가 약하고 일회사용에 대한 계면활성제의 양이 부족한 면이 있다.
상기 고형분은 계면활성제, 또는 그 이외에 첨가물이 포함되는 경우 계면활성제와 첨가물을 포함하는 것일 수 있다. 동결건조에 이용될 상기 수용액의 조성에 있어, 계면활성제의 함유 비율은 물 100부를 기준으로 일회 사용량에 필요한 계면활성제의 중량 및 강도를 고려하면 최대한 고농도로 제조함이 바람직하다.
물 100 중량부를 기준으로 고형분 10 내지 40 중량부인 계면활성제 함유 수용액에서 고형분에 해당하는 재료들은 다공성 스폰지 구조체의 매트릭스 기질을 형성하고, 본 발명에서 다공성 스폰지 구조체의 매트릭스 기질 및 상기 수용액 중 고형분의 60중량% 이상이 계면활성제이다.
계면활성제 이외에 상기 수용액의 고형분을 형성하는 재료의 비제한적인 예로는, 동결건조를 통해 다공성 스폰지 구조체 제조시 형태유지를 위한 강도를 부여시켜 주는 바인더 및/또는 다양한 기능성 물질일 수 있다.
일 구체예로, 동결건조를 통해 다공성 스폰지 구조체 제조시 형태유지를 위한 강도를 부여시켜 주는 바인더 및 계면활성제를 함유하는 수용액을 동결건조시키면, 다공성 스폰지 구조체의 매트릭스가 계면활성제 및 바인더를 함유할 수 있다. 이때 계면활성제 함유 수용액을 준비하는 제1단계는 바인더 함유 수용액을 제조한 후 계면활성제를 첨가하여 교반을 통해 기포가 제거가 될 때까지 균일하게 혼화시키는 것일 수 있다.
종래의 세정제들을 수분 흡수로 인해 계면활성제들 간의 응집 현상을 방지하고자 바인더 물질을 다량 함유하고 있으며, 그로 인해 계면활성제 함량을 60 중량% 이상으로 높이기 어려웠고, 낮은 계면활성제 함량으로 인해 세정력 및 기포발생력을 높이기 어려웠다. 그러나, 본 발명에 따른 구조체는 계면활성제를 매우 높은 함량으로 함유하고 있어, 세정력 및 기포발생력이 우수하다. 본 발명에 따른 구조체 역시 계면활성제 이외의 첨가물을 포함할 수 있지만, 다량의 첨가물, 예컨대 바인더 물질을 함유하지 않고도 다공성 구조로 인해 계면활성제들간의 응집현상을 방지할 수 있어, 세정력, 재용해성, 강도, 기포발생력 등이 우수한 세정제를 제공할 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 구조체 내에 형성된 기공은 스폰지상 내 판상 형태로 존재하는 계면활성제가 외기의 수분을 흡수하여 상호작용을 하더라도, 계면활성제 판상간 응집을 방해하는 공간을 제공하여 수분에 의한 응집 현상을 방지할 수 있다.
상기 바인더는 본 발명의 구조체 사용시 계면활성제의 거품력을 강화시켜주는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 동결건조를 이용하여 계면활성제 기반의 다공성 스폰지 구조체를 제조함에 있어, 바인더 물질 등이 첨가되지 않는 경우, 수용액 내 계면활성제의 농도가 낮으면 이의 동결건조된 구조체의 형태 유지를 위한 강도를 갖기 어렵고, 계면활성제의 농도가 높으면 강도는 우수하나 사용시 물에 대한 재용해성이 낮고 거품 발생을 위한 손바닥 사이의 압력에 의해서 뭉침 현상이 일어날 수 있다. 따라서, 수용액 내 계면활성제의 농도를 고려하여 바인더의 종류 및 함량을 선택하여야 강도 증대 및 물에 의한 붕괴현상 촉진, 덩어리 뭉침 방지의 효과를 얻을 수 있다.
바인더는 계면활성제 기반의 다공성 스폰지 구조체의 강도를 향상시킬 수 있으며 수분에 대한 재용해시 덩어리로 뭉치는 현상을 방지할 수 있다. 상기 바인더 물질은 가루형 세안제의 부형제와 비슷한 역할을 하지만, 미세 기공 구조로 인해 계면활성제간 응집현상을 저하시킬 수 있어, 가루타입에 비해 상대적으로 훨씬 적은 양만 함유하더라도 기존 파우더형 세정제의 문제점인 세정제 내의 계면활성제 분율 저하에 의한 거품력 저하를 방지할 수 있다.
본 발명은 고함량의 계면활성제를 함유할 수 있으며, 그에 따라 발생할 수 있는 문제점인 바인더 물질의 석출현상을 해결할 수 있는 바인더 물질의 종류 및 이들의 조성비를 선택하는 것이 바람직하다. 예컨대, 본 발명에서 바인더는 수용액 중 고농도의 계면활성제와 혼화성이 있어 계면활성제 함유 수용액에서 석출되지 않는 종류의 바인더를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 바인더 물질은 수용성 고분자, 수용성 저분자, 유·무기입자 또는 불용성 입자일 수 있다.
상기 수용성 고분자 물질은 분자량 10만 이하인 카르복시메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 하이드록시에틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 히아루론산, 베타 글루칸, 키토산, 젤라틴, 아라비아검, 트라가칸트검, 잔탄검, 구아검, 로커스트빈검, 한천, 콜라겐, 젤라틴, 카라기난, 플루란, 펙틴, 전분, 콘드로이틴 설페이트, 알긴산, 덱스트란, 카르복시비닐폴리머(카보폴 carbopol 등) 또는 그 유도체, 및 폴리아크릴아미드 또는 그 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 수용성 저분자는 글루코스, 수크로오스, 말토스, 락토스, 솔비톨, 만노스, 만니톨, 갈락토오스, 칼락티톨, 말티톨, 트레할로스, 자일로오스, 자일리톨, 락티톨, 다이프록토오스 무수물 또는 이들의 유도체, 덱스트린 또는 그 유도체, 알파 사이클로덱스트린, 베타 사이클로덱스트린, 감마 사이클로덱스트린, 및 사이클로덱스트린 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
수용성 고분자 또는 저분자의 경우 같은 함량에서는 바인더의 분자량이 높을수록 강도가 증가하는 경향을 나타내나, 재용해성을 저하시키며 사용시에 미끈거림을 나타낸다. 또한 분자량이 낮은 소재를 첨가했을 경우 압축에 의해 볼이 깨어지는 경향을 나타낸다.
또한, 상기 바인더 물질 중 수용성 고분자를 이용하는 경우, 고농도 계면활성제 용액에 함께 용해시 고분자가 석출되는 문제가 발생할 수 있다. 종래의 저농도의 계면활성제를 함유하는 세정제와 달리, 고농도의 계면활성제를 함유시키는 경우 발생하는 문제점으로, 이를 해결하기 위해 저분자량의 고분자, 반응성 그룹이 치환된 고분자 또는 이의 혼합물을 바인더 물질로 사용할 수 있다.
예컨대, 수소결합이 가능한 반응성 그룹을 치환을 통해 블록킹한 고분자 물질은 하이드록시프로필메틸셀룰로오스, 하이드록시에틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 이의 유도체, 이의 혼합물일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 수소결합이 가능한 반응성 그룹이 OH인 경우, 알킬 또는 하이드록시알킬로 치환되면 수용액 내 바인더 물질간의 수소결합이 줄어들어 석출 현상을 억제할 수 있다. 구체적으로, -OH 그룹이 치환된 다당류 유도체일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 바인더 물질로 하이드록시프로필메틸셀룰로오스를 사용하였으며, 바인더의 석출없이 고농도의 계면활성제 및 바인더 함유 용액을 제조하였다.
바인더로 수용성 고분자 또는 저분자를 함유한 계면활성제 기반의 다공성 스폰지 구조체는 피부도포시 보습력 개선 등의 효과를 제공할 수 있고 사용감 및 기능성 향상을 위한 효과를 함께 제공할 수 있다.
바인더로 유기분체와 무기분체와 같은 무기입자 및 불용성 바인더 등을 함유한 계면활성제 기반의 다공성 스폰지 구조체는 구조체의 강도를 향상시킬 수 있으며, 피부 도포시 스크럽 효과를 함께 제공할 수 있다.
상기 바인더 물질의 함량은 구조체에서 40 중량% 이하, 구체적으로 1 내지 40중량%, 보다 구체적으로 5 내지 30중량%로 함유될 수 있으며, 함량이 클수록 계면활성제의 거품력 저하 및 끈적임이 발생할 수 있다. 상기 바인더 물질의 함량은 구조체 내에서 계면활성제 100 중량부 대비 1 내지 70 중량부, 구체적으로 20 내지 65 중량부, 30 내지 55 중량부로 함유될 수 있다.
본 발명에 따른 구조체는 추가로 기능성 물질을 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 기능성 물질은 상기 계면활성제 함유 수용액에 함께 포함되어 동결건조되는 것일 수 있다. 예컨대, 본 발명은 원하는 기능성 물질을 계면활성제 함유 수용액에 첨가하여, 다공성 스폰지 구조체의 매트릭스가 계면활성제 및 상기 기능성 물질을 함유하는 다공성 스폰지 구조체를 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 다공성 스폰지 구조체는 수분을 포함하고 있지 않으므로 이러한 기능성 물질을 함유하였음에도 불구하고 역가 안정성(activity-stability)이 향상된 것일 수 있다. 역가란, 기능성 물질이 함유되어 있는 물질 내에서 실제로 기능이 어느 정도 발휘되는 지를 의미하는 것으로, 활성 정도를 의미하는 것일 수 있다. 역가 안정성이 높다는 것은 기능 또는 활성이 안정적으로 잘 발휘되는 것을 의미한다. 본 발명에 따른 구조체는 수분을 함유하고 있지 않으므로, 첨가된 기능성 물질의 역가 안정성이 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 계면활성제 기반의 다공성 스폰지 구조체에 추가로 포함될 수 있는 기능성 물질은 미백제, 주름개선제, 장벽개선제, 보습제, 항발적제, 항여드름제, 항진균제, 항바이러스제, 단백질 분해효소, 피지분해효소 또는 이들의 조합일 수 있다. 또한, 상기 장벽개선제는 천연 또는 합성 세라마이드 또는 이의 유도체일 수 있다. 계면활성제 함유 수용액에 세라마이드를 추가로 더 포함시킴으로써, 본 발명에 따른 다공성 스폰지 구조체는 매트릭스가 계면활성제 및 세라마이드를 함유하는 것일 수 있다.
세라마이드는 피부를 보호하는 피부 보호막이라고 불리는 각질층을 구성하는 지질성분 중 가장 중요한 성분이다(도 2). 각질층에서 세라마이드의 함량이 떨어지게 되면 수분의 증발이 증가하여 건조가 심해지고 여러 피부 질환이 악화된다. 또한, 세라마이드를 피부에 도포시 각질층의 지질에 공급되는 것이 확인되면서 세라마이드의 국소 도포가 피부의 건조를 방지하고 피부질환의 증세를 완하하여 건강한 피부를 오랫동안 유지하는데 도움을 주는 것으로 알려져 있다. 유사세라마이드는 천연세라마이드와 비슷한 구조를 가지고 있고 그 기능 또한 유사하다. 천연 세라마이드와 유사세라마이드의 보습 효과면에서는 크게 차이를 보이지 않으나 피부장벽기능을 강화하는데 있어서는 천연 세라마이드가 더 우수하다.
따라서, 본 발명의 계면활성제 함유 스폰지 구조체는 사용시, 예컨대 피부 세안시, 계면활성제와 함께 세라마이드도 피부에 제공할 수 있다.
또한, 상기 단백질 분해효소, 피지분해효소의 경우, 추가적인 세정 효과를 부여할 수 있다.
본 발명에 따른 기능성 물질은 구조체 총 중량의 5 중량% 이하로 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 구조체는 피부 도포용인 것일 수 있다.
본 발명에 따른 계면활성제 기반의 다공성 스폰지 구조체는 화장품일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 계면활성제 기반의 다공성 스폰지 구조체는 세정제로 그 역할을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 구조체는 추가로 첨가제를 포함하는 것일 수 있다. 상기 첨가제는 상기 계면활성제 함유 수용액에 함께 포함되어 동결건조되는 것일 수 있다. 상기 첨가제는 염류, 컨디셔닝제, pH 조절제, 보존제, 향료, 색소 등의 성능을 나타내는 소재일 수 있으며, 이는 세정제의 사용 형태나 목적 및 성능에 따라 다르게 적용할 수 있다. 특히, 염류의 경우 동결건조체에서 강도, 재용해성, 거품력 제어에 중요한 역할을 하고, 구체적으로 거품력 향상 효과를 제공할 수 있다. 상기 염류는 알칼리 금속염, 알칼리토류 금속염, 암모늄염 알칸올 아민염, 또는 염기성 아미노산염일 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서는 염화나트륨을 사용하였다.
본 발명에 따른 다공성 스폰지 구조체의 제조시 물 100 중량부를 기준으로 고형분 10 내지 40 중량부인 계면활성제 함유 수용액을 준비하는 제1단계는 물, 바람직하게는 정제수에 고형분을 용해 또는 분산시킨다. 이를 수행할 때, 용해 또는 분산을 위한 교반을 저속으로 수행하여 계면활성제에 의해 일어나는 발포를 억제시키는 것이 바람직하다. 또한 상온에서 계면활성제의 용해성이 낮으므로 온도를 상승시켜 용해하는 것이 바람직하나 고온에서 장시간 교반시 계면활성제의 분해가 발생할 수 있으므로, 제1단계는 40 내지 80℃에서 교반하여 계면활성제 함유 수용액을 준비할 수 있다.
본 발명에 따른 다공성 스폰지 구조체의 제조방법은 다공성 스폰지 구조체가 형태유지를 위한 강도를 부여시켜 주는 바인더 및/또는 염류를 함유하는 경우 제1단계는 바인더 및/또는 염류 함유 수용액에 계면활성제를 첨가하고/하거나; 다공성 스폰지 구조체가 기능성 물질 및/또는 염류 이외의 첨가제를 함유하는 경우 제1단계는 계면활성제 함유 수용액에 기능성 물질 및/또는 첨가제를 첨가할 수 있다.
본 발명에 따른 다공성 스폰지 구조체의 제조시 계면활성제 함유 수용액을 동결시켜 동결체를 형성하는 제2단계는 -80℃ 내지 -5℃, 바람직하게는 -80℃ 내지 -20℃의 온도에서 동결을 수행하는 것일 수 있다. 상기 온도에서 급냉을 통해 동결을 수행하여 시간을 단축시킬 수 있고, 그에 따라 비용을 절감시킬 수 있다.
본 발명에 따른 다공성 스폰지 구조체의 제조시 동결체 내 얼음결정을 승화시켜 기공을 형성시키는 조건하에 동결체를 동결건조시키는 제3단계는 50℃ 이하, 구체적으로 -40℃ 내지 50℃의 내부 선반 온도에서 동결건조를 수행하는 것일 수 있다. 동결후의 건조는 온도를 단계적으로 상승시키면서 건조를 수행하는 것이 바람직하다. 온도가 고온인 경우 스폰지가 너무 딱딱해지고 깨지는 현상이 발생할 수 있다. 상기 온도는 용액의 조성에 따라 당업자가 조절하여 선택할 수 있다.
본 발명에 따른 계면활성제 기반의 다공성 스폰지 구조체는 괴상, 시트상, 또는 몰드를 통해 일정한 형상(예, 구형, 하트형 등, 도 1)을 가진 성형체일 수 있다. 예컨대, 제조시, 제2단계에서 몰드를 사용하여 일정한 형상을 가진 동결체를 형성시킬 수 있으며, 몰드에서 꺼내 동결건조기로 건조하는 제3단계를 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 구조체 내에 형성된 기공은 사용시 수분 침투 공간을 제공할 수 있으며, 거품 형성을 위한 손바닥 사이의 전단 응력의 전달만으로 입체 형상의 붕괴가 일어날 수 있어 물에 대한 재용해성이 개선될 수 있다(도 1 참조).
또한, 본 발명에 따른 다공성 스폰지 구조체는 동일량의 계면활성제를 함유하는 비다공성 구조체 대비 다공성 스폰지 구조로 인해 사용시 수분에 대한 재용해성이 향상될 수 있다. 마이크로 사이즈의 넓은 표면적을 가지는 기공 구조로 인해 사용시에 수분이 기공 사이로 순간적으로 침투할 수 있어 재용해성이 매우 우수하다.
본 발명에 따른 계면활성제 기반의 다공성 스폰지 구조체는 세안수 또는 별도의 각종 추출물이 함유된 세안수에 재용해시켜 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 다공성 스폰지 구조체는 승화에 의해 형성된 기공으로 인해 이를 세정에 이용시 수분 흡수가 매우 용이하여 재수화시 빨리 용해될 수 있다.
본 발명에 따른 다공성 스폰지 구조체는 구조체 총 중량의 60중량% 이상의 고함량으로 계면활성제를 함유하여 사용시 거품력이 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 계면활성제 기반의 다공성 스폰지 구조체는 피부 세정제로 사용시 저자극성과 높은 안전성을 가지며 세정력 및 기포력 증대, 가루날림 방지, 일회 정량사용, 빠른 재용해속도 및 다양한 외형 디자인 구현과 사용편리성을 가지며, 액상 제품 대비 수분배제를 통한 무방부제의 구현과 장기보관시의 활성물질의 역가 안정성을 극대화 시킬 수 있다.
또한, 원하는 사이즈 및 디자인 구현이 가능한 고형 입체형태로 제조되므로 일회 정량사용 및 가루날림 현상이 없어 사용상의 편리함을 구현할 수 있으며 기존 열풍건조 방식의 파우더상이나 과립상과는 차별화된 저온에서 건조되므로 기능성 유효성분인 효소와 생리활성물질의 역가 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 실시예 5의 다공성 스폰지 구조체의 실물 사진 및 FE-SEM을 이용한 다공성 구조의 미세 몰포러지 형상을 나타낸 것이다.
도 2는 피부 보호막인 각질층을 구성하는 지질성분 중 하나인 세라마이드가 피부를 보호하는 기작을 나타낸 것이다.
도 3은 세라마이드의 화학식이다.
이하 본 발명을 하기 예에 의해 상세히 설명한다. 다만, 하기 예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 하기 예에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.
제조예 1 내지 5: 바인더 미포함 피부 세정용 동결건조 스폰지의 제조
소듐라우로일글루타메이트(Sodium Lauroyl Glutamate, SLG), 소듐코코일글루타메이트 (Sodium Cocoyl Glutamate, SCG) 및 소듐라우로일사코시네이트 (Sodium Lauroyl Sarcosinate, SLS)을 포함하는 3종의 계면활성제 혼합물을 제조하였다. 이 때 상기 혼합물의 비율은 SLG : SCG : SLS = 6:3:1 이 되도록 제조하였다.
정제수 100g에 상기 3종의 계면활성제 혼합물을 표 1의 함량으로 넣고, 교반기 온도를 60℃로 유지하면서 천천히 교반시켰다. 용액이 투명해지고 기포가 완전히 제거되면 교반기의 온도를 상온으로 내리고 용액의 온도가 상온이 될 때까지 천천히 교반하였다.
충진기를 이용하여 제조된 용액을 직경 13mm 구형 실리콘 몰드에 주입하고, -65℃ 극저온 냉동고에서 1시간 동안 동결하였다. 동결 후, 몰드에서 꺼낸 후 동결건조기에서 24시간 동안 건조하였다.
제조예 1 제조예 2 제조예 3 제조예 4 제조예 5
계면활성제 (g) 10 15 20 25 30
실시예 1 내지 9: 바인더 포함 피부 세정용 동결건조 스폰지의 제조
정제수에 바인더 물질로 HPMC 또는 CMC, 히아루론산, 사이클로덱스트린 및 소금 성분을 각각 표 2의 함량으로 넣었으며, 이를 상온에서 완전히 용해될 때까지 교반하였다.
제조예 1 내지 5에서 제조한 3종의 계면활성제 혼합물을 표 2의 함량으로 넣었다. 교반기 온도를 60℃로 유지하면서 천천히 교반시켰다. 용액이 투명해지고 기포가 완전히 제거되면 교반기의 온도를 상온으로 내리고 용액의 온도가 상온이 될 때까지 천천히 교반하였다.
상온이 된 용액에 표 2의 함량으로 파파인효소, 세라마이드 및 향료·색소를 각각 넣고 분산이 완료되면 상기 제조예 1 내지 5와 같은 방법으로 동결 및 동결건조 하였다.
함량 (g) 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7 실시예8 실시예9
정제수 83.89 82.91 80.39 79.62 79.30 77.28 76.57 76.28 73.75
계면활성제 12.58 12.44 16.08 15.92 15.86 19.32 19.14 19.07 22.12
HPMC - 1.99 0.96 1.91 1.90 0.93 1.84 1.83 1.77
CMC 0.84 - - - - - - - -
HA 0.25 0.25 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.23 0.22
사이클로
덱스트린		 - - - - 0.40 - - 0.38 -
NaCl 2.10 2.07 2.01 1.99 1.98 1.93 1.91 1.91 1.84
파파인효소 0.17 0.17 0.16 0.16 0.16 0.15 0.15 0.15 0.15
세라마이드 0.17 0.17 0.16 0.16 0.16 0.15 0.15 0.15 0.15
향료·색소 미량 미량 미량 미량 미량 미량 미량 미량 미량
- HPMC: 하이드록시프로필메틸 셀룰로오스(Hydroxypropylmethyl cellulose) (점도: 4.5 mPa·s)
- CMC: 카르복시메틸 셀룰로오스(Carboxymethyl cellulose) (분자량: 70만)
- HA: 히알루론산(Hyaluronic acid) (분자량: 8,000~15,000)
실험예 1: 동결건조 전 용액의 외관 평가
실시예 1 내지 9에서 동결 및 동결건조를 수행하기 전의 계면활성제 함유 수용액의 외관변화를 관찰하였다.
실시예 1의 경우 바인더로 고분자량의 CMC가 함유되어 고농도의 계면활성제 수용액 상에서 석출물이 발생하였으나, 실시예 2 내지 9의 경우 바인더로 저분자량의 히아루론산 및 사이클로덱스트린과, -OH기가 수소결합을 할 수 없는 셀룰로오즈 유도체인 HPMC가 함유되어 투명한 용액으로 존재하였다.
실험예 2: 동결건조 스폰지의 압축강도 및 재용해성 평가
제조예 1 내지 5 및 실시예 2 내지 9에서 제조된 동결건조 스폰지를 평가하였다.
동결건조 스폰지의 압축강도는 KS M ISO 604의 시험 방법으로 측정하였으며, 구체적으로는 시험기의 압축판 중심선상에서 하중이 가해지도록 직경 13mm의 볼 형태의 스폰지 시험편을 놓고 압축판을 이용하여 1.3 mm/min의 속도로 40%까지 압축한 후 최고 하중에서의 값을 측정하였다. 이때, 로드셀은 10N을 사용하였으며 최대하중은 8N으로 제한하여 측정하였다.
또한, 동결건조 스폰지의 재용해도는 직경 13mm의 스폰지 볼을 25oC의 미용수 10mL가 들어있는 20ml 유리 바이알에 넣고 볼텍스를 이용하여 5초간 진동을 가해준 후 스폰지의 해리 정도를 육안으로 판단하여 5점 척도(5점; 높은 해리도, 1점; 낮은 해리도)로 측정하였다.
상기 방법에 의해 측정된 압축강도 및 재용해도를 표 3 및 4에 나타냈다.
제조예 1 제조예 2 제조예 3 제조예 4 제조예 5
압축강도(N) < 1.0 2.1 3.9 4.5 6.2
재용해도 4 3 2 2 1
계면활성제만을 이용하여 제조된 스폰지의 경우, 계면활성제 함량이 높을수록 강도가 증가되고, 재용해성이 낮게 나타났다.
실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7 실시예8 실시예9
압축강도(N) 2.3 3.5 4.6 4.8 3.9 5.8 5.9 6.5
재용해도 5 4 5 5 2 2 3 1
실시예 2 내지 9에 따른 스폰지의 경우, 압축강도는 대체로 계면활성제의 함량이 높을수록 높게 나타났으나, 재용해성는 대체로 계면활성제의 함량이 높을수록 낮게 나타났다.
실험예 3: 동결건조 스폰지의 기포력 평가
상기 제조예 3 및 실시예 3, 5 및 8에서 제조된 피부 세정용 동결건조 스폰지를 0.25% 수용액으로 만든 후 KS M 2804 기포력 방법으로 기포량을 측정하였다. 구체적으로는, KS M 2804에서 제안한 거품 발생력 측정 장치의 안쪽 통을 수직으로 세우고 25℃ 온도의 물을 펌프에 의해 바깥통으로 순환시켜 일정한 온도를 유지하였다. 0.25% 농도의 시료 용액을 25℃ 온도로 유지하며 그 50mL를 안쪽틀의 관벽을 따라 가만히 측면 적체를 적시도록 흘려 넣고, 피펫에 시료용액 200mL를 취하여 상부에 놓고 그 위 끝의 콕을 열어 시료 용액이 약 30 초 동안 유출되도록 하였다. 이 때, 액 방울이 안쪽 통 액면의 중심에 떨어지도록 하여 흘러내리게 하였으며 용액이 모두 유출된 후, 즉시 거품의 양(눈으로 본 높이 mm)을 측정하여 5회의 측정값의 평균을 정수 자리까지 구하여, 피부 세정제의 기포력을 표 5에 나타냈다.
제조예 3 실시예 3 실시예 5 실시예 8
기포력(mm) 83 96 96 95
실험예 4: 동결건조 스폰지의 단기 보습력 평가
실시예 5 및 제조예 3에서 제조된 동결건조 스폰지의 보습력을 평가하였다.
동결건조 스폰지 형태 및 파우더제품의 1회 사용 전후 보습력 개선 효과에 대한 효능을 확인하고자 총 20명(여성, 평균나이 42.5세)의 시험대상자를 대상으로 안면 양볼(오른쪽 볼: 시험제품, 왼쪽볼: 대조제품) 부위에 각각 1회 사용하였고, 사용 전후의 보습력 개선 정도를 비교 평가하였다. 피부 보습 측정은 수분측정기(Corneometer)를 사용하여 시험제품들의 사용 전과 사용 직후 얼굴 양쪽 볼 부위의 피부 수분 함유량을 측정하였고, 3회씩 측정한 평균값을 피부 수분함유량 평가 자료로 사용하였다. 측정된 피부 수분함유량의 단위는 A.U(arbitrary unit) 이며, 측정값과 피부 수분함유량은 비례한다. 측정된 결과를 표 6에 나타냈다.
샘플 수분 함유량 (A.U) 개선율(%)1)
사용전 사용직후
실시예 5 53.298 ± 9.527 63.813 ± 10.212 20.259
제조예 3 53.487 ± 10.595 57.265 ± 10.729 7.383
1)개선율(%) = [(제품 사용 후 측정 값 - 제품 사용 전 측정 값)/제품 사용 전 측정 값] × 100
이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (18)

  1. 구조체 총 중량의 60중량% 이상의 계면활성제를 함유하는 다공성 스폰지 구조체로서,
    동결건조 시 형태를 유지하는 강도를 제공하도록 물 100 중량부를 기준으로 고형분 10 내지 40 중량부인, 계면활성제 함유 수용액을 동결건조하여 제조된 것으로,
    상기 계면활성제 함유 수용액의 동결건조시 승화되는 얼음결정에 의해 기공이 형성되는 스폰지형 다공성 구조가 제공되며, 상기 기공은 수분을 흡수하더라도 계면활성제의 응집을 방해하는 공간을 제공하는 것이 특징이며,
    다공성 스폰지 구조체 내 계면활성제를 기공을 형성하는 셀 사이에 판상형태로 함유하는 것이 특징인 계면활성제 기반의 다공성 스폰지 구조체.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 정량의 계면활성제를 함유하여 0.5개 또는 1개~10개의 사용 개수를 통해 계면활성제 사용량을 조절할 수 있는 것이 특징인 다공성 스폰지 구조체.
  4. 제1항에 있어서, 동결건조를 통해 다공성 스폰지 구조체 제조시 형태유지를 위한 강도를 부여하고 재용해 및 기포력을 촉진시켜 주는 바인더 및 계면활성제를 함유하는 수용액을 동결건조시켜 다공성 스폰지 구조체의 매트릭스가 계면활성제 및 바인더를 함유하는 것이 특징인 다공성 스폰지 구조체.
  5. 제4항에 있어서, 수용액 중 계면활성제와 혼화성이 있어 계면활성제 함유 수용액에서 석출되지 않는 종류의 바인더가 사용된 것이 특징인 다공성 스폰지 구조체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 계면활성제는 아미노산계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 음이온계 계면활성제, 양쪽성 계면활성제, 비이온성 계면활성제 및 이의 조합으로부터 선택된 것이 특징인 다공성 스폰지 구조체.
  7. 제1항 및 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 기능성 물질을 추가로 포함하는 것이 특징인 다공성 스폰지 구조체.
  8. 제7항에 있어서, 상기 기능성 물질은 미백제, 주름개선제, 장벽개선제, 보습제, 항발적제, 항여드름제, 항진균제, 항바이러스제, 단백질 분해효소, 피지분해효소 또는 이들의 조합인 것이 특징인 다공성 스폰지 구조체.
  9. 제8항에 있어서, 상기 장벽개선제는 천연 또는 합성 세라마이드인 것이 특징인 다공성 스폰지 구조체.
  10. 제7항에 있어서, 다공성 스폰지 구조체는 상기 기능성 물질의 역가 안정성이 향상된 것이 특징인 다공성 스폰지 구조체.
  11. 제1항 및 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 다공성 스폰지 구조체는 피부도포용인 것이 특징인 다공성 스폰지 구조체.
  12. 제11항에 있어서, 화장품으로 사용되는 것이 특징인 다공성 스폰지 구조체.
  13. 제12항에 있어서, 세정제로 사용되는 것이 특징인 다공성 스폰지 구조체.
  14. 제1항 및 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 염류, 향료, pH 조절제, 컨디션닝제 및 색소로 구성된 군에서 하나 이상 선택된 첨가제 및 계면활성제를 함유하는 수용액을 동결건조시켜 다공성 스폰지 구조체의 매트릭스가 계면활성제 및 상기 첨가제를 함유하는 것이 특징인 다공성 스폰지 구조체.
  15. 제1항 및 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 괴상, 시트상, 또는 몰드를 통해 일정한 형상을 가진 성형체인 것이 특징인 다공성 스폰지 구조체.
  16. 제1항 및 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 계면활성제 기반의 다공성 스폰지 구조체의 제조방법에 있어서,
    물 100 중량부를 기준으로 고형분 10 내지 40 중량부인 계면활성제 함유 수용액을 준비하는 제1단계;
    계면활성제 함유 수용액을 동결시켜 동결체를 형성하는 제2단계; 및
    동결체 내 얼음결정을 승화시켜 기공을 형성시키는 조건하에 동결체를 동결건조시켜, 구조체 총 중량의 60중량% 이상의 계면활성제를 함유하는 다공성 스폰지 구조체를 형성시키는 제3단계를 포함하는 것이 특징인 다공성 스폰지 구조체의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서, 제2단계는 몰드를 사용하여 일정한 형상을 가진 동결체를 형성시키는 것이 특징인 다공성 스폰지 구조체의 제조방법.
  18. 제16항에 있어서, 다공성 스폰지 구조체가 형태유지를 위한 강도 부여, 재용해 및 기포력을 촉진시켜 주는 바인더 또는 염류를 함유하는 경우 제1단계는 바인더 또는 염류 함유 수용액에 계면활성제를 첨가하거나,
    다공성 스폰지 구조체가 기능성 물질 또는 염류 이외의 첨가제를 함유하는 경우 제1단계는 계면활성제 함유 수용액에 기능성 물질 또는 첨가제를 첨가하는 것이 특징인 다공성 스폰지 구조체의 제조방법.
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