KR102074889B1

KR102074889B1 - 자외선 및 블루라이트 차단용 화장료 조성물

Info

Publication number: KR102074889B1
Application number: KR1020180010634A
Authority: KR
Inventors: 진병석; 고서은
Original assignee: 동덕여자대학교 산학협력단; 주식회사 초이스엔텍
Priority date: 2018-01-29
Filing date: 2018-01-29
Publication date: 2020-02-07
Also published as: KR20190091723A

Abstract

본 발명은 실리카-세륨옥사이드 코아-쉘 융복합 입자를 포함하는 자외선 및 블루라이트 차단용 화장료 조성물에 관한 것이다. 세륨옥사이드를 실리카와 함께 융복합 입자로 제조함으로써 분산 안정성 및 파우더 자체의 유동성 및 발림성이 개선되고, 점증제로 사용되는 벤톤 겔을 함께 혼합하면 자외선 및 블루라이트 차단이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있다.

Description

자외선 및 블루라이트 차단용 화장료 조성물{A cosmetic composition for blocking ultraviolet and blue light}

본 발명은 자외선 및 블루라이트 차단용 화장료 조성물에 관한 것이다.

태양 광선은 자외선(5%), 가시광선(39%), 적외선(56%)로 구성된다. 이중에서 파장이 짧고 에너지를 많이 가지고 있는 자외선이 피부암 및 피부노화의 원인으로 지목되어 지금까지 자외선 차단에만 관심이 집중되었다. 그러나 최근에 자외선 영역이 아닌 고 에너지 가시광선 빛(high-energy visible light, HEV light)도 인체 및 피부에 미치는 악영향에 대한 보고가 잇따르고 있다. 특히 LED 램프, 스마트폰, 컴퓨터 등 전자 기기로부터 나오는 것으로 알려진 블루라이트(blue light, 400~500 nm)영역의 가시광선은 다른 파장의 가시광선에 비해 에너지가 높고 일상생활에서 빈번하게 노출되기 때문에 인체에 미치는 영향에 대한 우려가 점점 더 커지고 있다. 블루라이트가 눈의 피로감을 증가시키는 것 이외에도 피부에 직접적으로 미치는 영향을 살펴보면, 프리라디컬과 활성산소를 발생시켜 카로티노이드 분해, 미토콘드리아의 DNA 손상, 섬유아세포 생존력 저하, 색소 침착유발 등 광노화를 촉진시킨다는 많은 연구 보고가 이루어졌다.

자외선 차단제에는 UV 빛을 흡수하는 유기 자외선 차단제와 빛 흡수보다는 주로 물리적인 산란 작용에 의해 자외선의 피부 침투를 막는 무기 자외선 차단제로 구분된다. 유기 자외선 차단제로는 benzophenone, p-amino benzoic acid (PABA), octhyl methoxy cinnamate (OMC) 등 여러 물질이 사용되고 무기 자외선 차단제로는 이산화티탄(TiO₂), 산화아연(ZnO)이 사용되고 있다.

유기 자외선 차단제는 제형에 용해된 상태로 피부에 넓게 도포되므로 적은 양으로도 자외선 차단 효과가 뛰어나고 백탁 현상 없이 사용감이 좋은 화장품 제형을 만들 수 있다. 하지만 유기 자외선 차단제는 합성된 화학물질로 피부에 침투하여 접촉성 피부염을 일으킬 수 있고 자외선에 의해 화학 변화가 일어나 2차적 문제 발생의 소지가 있다. 이에 반해 광물질인 무기 자외선 차단제는 분산이 어려워 제형을 만들기 어렵고 배합량이 많아지면 제형이 불투명해지고 백탁 현상 발생 및 사용감이 나빠지는 단점이 있지만 접촉성 피부염과 같은 부작용이 없고 차단 효과가 오래 지속된다. 시중에 시판되는 자외선 차단제는 대부분 유기 자외선 차단제와 무기 자외선 차단제를 모두 사용하여 각각의 장단점을 보완하고 있지만, 최근에는 피부 안전성을 위하여 가능한 한 유기 차단제를 줄이고 무기 차단제의 비중을 높이려 하고 있다.

무기 자외선 차단제로서 가장 널리 쓰이는 이산화티탄은 굴절률이 커서 빛 산란을 잘 시키며 입자크기를 수십 나노로 작게 만들수록 UV-B 차단효과가 아주 우수하다. 하지만 빛에 오래 노출되면 광촉매 활성으로 활성산소가 만들어져 유기물질 분해 및 광독성 문제를 일으킬 수 있다. 이산화티탄에 비해 자외선 차단능이 떨어지는 산화아연은 UV-A를 주로 차단하기 때문에 이산화티탄과 혼합하여 많이 사용되는데, 나노 사이즈의 산화아연도 UV 빛을 받으면 광촉매 활성이 나타나고 산성이나 염기성 수용액에서 용해가 되면 오일 속 지방산 및 음이온 성분과 반응하여 난용성 염이 생성될 가능성이 있다. 이산화티탄이나 산화아연은 자외선 차단효과는 있지만 블루라이트와 같은 400 nm 이상의 파장 빛에 대해서는 차단 효과가 아주 약하다.

파장 400 nm 이하의 자외선을 흡수하기 위해서는 약 3 eV의 밴드 갭 에너지를 가져야하는데 이산화티탄, 산화아연 이외에 또 다른 광물질로는 세륨옥사이드가 있다. 세륨옥사이드는 이산화티탄에 비해 자외선 차단능은 다소 떨어지지만 자외선에서 블루 라이트까지 넓은 영역의 유해한 빛 차단이 가능하고, 광촉매 활성이 낮기 때문에 피부에 대해 상대적으로 안전하다. 따라서 세륨옥사이드는 이산화티탄이 가지는 한계를 극복하는 대체 소재로 매우 가능성이 높지만 아직까지는 자외선 차단제로 화장품 제형에 많이 사용되고 있지 않다. 세륨옥사이드는 나노 사이즈의 분체이기 때문에 화장품 제형에 단순 첨가할 경우, 응집이 일어나고 물에서 분산이 어렵다. 또한 모공 침투가 가능하고 나노입자 독성의 소지가 있으며 고체 파우더 제형에 사용하면 뭉치고 뻑뻑한 사용감의 문제를 지니고 있다.

이러한 문제 해결을 위해 본 발명자들은 다공성 실리카 마이크로입자와 세륨옥사이드 나노입자를 코아-쉘(core-shell) 구조로 융복합하고 이에 벤톤 겔을 함께 사용함으로써 세륨 옥사이드의 자외선 및 블루라이트 차단 효과를 증진시키면서 나노 입자로 인한 독성문제를 해결하였다.

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본 발명의 목적은 실리카-세륨옥사이드 코아-쉘(core-shell) 융복합입자를 포함하는, 자외선 및 블루라이트 차단용 화장료 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명은 실리카-세륨옥사이드 코아-쉘(core-shell) 융복합입자를 포함하는, 자외선 및 블루라이트 차단용 화장료 조성물을 제공한다.

상기 실리카-세륨옥본 발명은 실리카-세륨옥사이드 코아-쉘(core-shell) 융복합입자를 포함하는, 자외선 및 블루라이트 차단용 화장료 조성물을 제공한다.

상기 실리카-세륨옥사이드 코아-쉘 융복합입자는 다공성 실리카(SiO₂)를 코아(core)로 하고, 세륨옥사이드가 상기 다공성 실리카 코어 표면에 부착된 형태일 수 있다.

구체적인 실시예에서, 상기 코아-쉘 구조의 융복합 입자는 건식 코팅 방식의 메카노 퓨전(mechano-fusion) 기기를 이용하여 호스트(host)로 다공성 실리카 마이크로입자를, 게스트(guest)로 세륨옥사이드 나노입자를 1:1로 정량하여 제조될 수 있다.

이와 같이, 세륨옥사이드 나노입자를 다공성 실리카와의 코아-쉘 융복합입자로 제조함으로써 세륨옥사이드 나노입자의 분산 안정성, 투명성, 퍼짐성, 유동성 및 나노 독성 등의 단점을 해결 및 개선할 수 있다.

본 발명은 실리카-세륨옥사이드 코아-쉘(core-shell) 융복합입자 및 점증제를 포함하는, 자외선 및 블루라이트 차단용 화장료 조성물을 제공한다.

상기 점증제는 무기 점증제일 수 있다.

구체적인 일 실시예에서, 상기 점증제는 벤톤 겔일 수 있고, 상기 벤톤 겔은 휘발성 실리콘에 유기적으로 변형된 헥토라이트(hectorite)를 분산시켜 만든 현탁물로 일반적으로 유상의 점증제로 사용된다.

본 발명에서 벤톤 겔은 화장료 조성물에서 점증제로 이용될 뿐만 아니라, 실리카-세륨옥사이드 코아-쉘 융복합입자의 자외선 및 블루라이트 차단효과를 증진시키는 위한 용도로 사용될 수 있으며, 이는 벤톤 겔에 포함된 헥토라이트 성분에 의한 효과일 수 있다.

상기 자외선 및 블루라이트 차단용 화장료 조성물에서 실리카-세륨옥사이드 코아-쉘 융복합 입자 및 벤톤 겔의 함량은 각각 5 내지 25 중량 % 및 1 내지 10 중량 %일 수 있다. 구체적으로, 실리카-세륨옥사이드 코아-쉘 융복합 입자의 함량은 10 내지 20 중량 %일 수 있다.

상기 점증제인 벤톤 겔 함량이 1 중량 % 미만으로 함유하는 경우, 상 분리가 일어날 수 있으며, 10 중량 % 초과시에는 뻑뻑해서 화장료 제형으로 제조하기 어려울 수 있다.

본 발명의 자외선 및 블루라이트 차단용 화장료 조성물은 세륨옥사이드를 실리카와 함께 융복합 입자로 만들어 물에 분산시키면 현탁 용액의 투명도가 높아지고 분산 안정성이 우수하다. 또한 융복합화로 인해 파우더 자체의 유동성과 발림성이 개선되었다. 또한 세륨옥사이드 융복합 입자와 점증제로 사용되는 벤톤 겔을 혼합함으로써 유해한 자외선 및 블루라이트 차단이 더욱 효과적으로 이루어진다.

도 1은 실리카-세륨옥사이드 코아-쉘 구조의 융복합 입자 형성 과정을 나타낸 개략도이다.
도 2는 세륨옥사이드 및 실리카 분체 입자 각각의 파장별 흡광도를 살펴보고 이산화티탄 입자와 비교한 결과이다.
도 3은 파우더 각각을 빛 차단 효과가 거의 없는 바세린에 혼합(바세린 : 파우더 = 2:1)하여 젤 제형을 만든 후 이를 석영판에 일정 두께로 발라서 각 파우더의 빛 차단 효과를 비교한 결과이다.
도 4는 벤톤 겔에 각 파우더를 2:1 비율로 혼합하여 젤 제형을 만든 후 빛 차단 효과를 살펴본 것이다.
도 5는 실리카-세륨옥사이드 코아-쉘 융복합 입자의 형태를 SEM으로 관찰한 사진이다.
도 6은 세륨옥사이드 나노입자 및 실리카-세륨옥사이드 코아-쉘 융복합 입자 각각을 증류수에 분산 시켰을 때 외관을 비교한 사진이다.
도 7은 세륨옥사이드 나노입자 및 실리카-세륨옥사이드 코아-쉘 융복합 입자의 제타 전위(zeta potential)를 비교한 결과이다.
도 8은 세륨옥사이드 나노입자와 실리카-세륨옥사이드 코아-쉘 융복합 입자의 안식각을 비교한 결과이다.
도 9는 세륨옥사이드 및 실리카-세륨옥사이드 코아-쉘 융복합 입자의 발림성을 비교한 결과이다.
도 10은 실리카-세륨옥사이드 코아-쉘 융복합 입자 및 벤톤 겔의 함량 비율을 달리한 여러 화장품 제형(#5~#8)의 빛 차단 효과를 비교한 것이다.
도 11은 유기 및 무기 차단제, 점증제 등 조성을 다양하게 바꾸어 선크림을 만들고 시중에 판매되고 있는 SPF 32 자외선 차단 선크림과 함께 자외선 및 블루라이트 차단효과를 비교한 결과이다.

이하 본 발명에 따르는 실시예 및 본 발명에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

<실시예 1> 자외선 및 블루라이트 차단제 제조

<1-1> 재료

본 연구에서 사용한 세륨옥사이드(CeO₂)는 순도 99.9%의 미국 Aladdin사 제품으로 입자크기가 100 nm인 제품(C103984)을 사용하였다. 융복합입자의 호스트 물질로 사용된 다공성 실리카(SiO₂)는 한국 선진뷰티 사이언스 제품으로 10 μm크기의 Sunsil-150H를 사용하였다. 세륨 옥사이드와의 분광 흡수 비교를 위해 사용한 이산화티탄은 일본 Tayca사 제품의 MT-01을 사용하였다. 벤톤 겔(bentone gel)은 영국 Elementis 사 제품(VS-5PC V)을 사용하였다. 이밖에 자외선 차단 화장품 제형을 만들기 위해 사용된 오일, 왁스, 유화제, 보습제, 유기 자외선 차단제, 방부제 등은 화장품용으로 허가된 원료를 사용하였다.

<1-2> 코아-쉘 구조의 융복합 입자 제조

코아-셀 구조의 융복합 입자 제조를 위해서 일본 Hosokawa micron사의 모델명 AMS-mini의 메카노-퓨전(mechano-fusion)기기를 사용하여 건식 코팅을 진행하였다. 다공성 실리카 마이크로입자를 호스트(host), 세륨옥사이드 나노입자를 게스트(guest)로 1:1로 정량하여 메카노-퓨전 기기에 넣은 후, 메카노-퓨전 기기를 3,000 rpm의 챔버 회전 속도(Chamber rotating speed)로 2h 동안 가동하였다. 건식 코팅공정에서 수율은 대략 80% 이었다. 도 1은 코아-쉘 구조의 융복합 입자 형성 과정을 나타낸 개략도이다. 세륨옥사이드와 실리카의 융복합 입자는 C1S1으로 표기하였다.

<1-3> 화장품 제형 제조

정제수를 담은 비이커에 보습제, 방부제 등을 넣고 70℃ 항온조에서 완전히 용해시켰다. 또 다른 비이커에는 오일, 왁스 등의 유성 성분에 유화제, 파우더 등을 혼합하여 같은 온도의 항온조에서 용해시켰다. 두 비이커를 핸드 믹싱하면서 점증을 위한 벤톤 겔과 항산화제인 Tocopheryl acetate를 후첨하고 난 후, 75℃ 온도에서 호모믹서 6,500 rpm 속도로 20분 동안 혼합하였다. 혼합 후 얼음물에 담아 급냉 시키고 상온에서 보관하였다.

<실시예 2> 무기 분체의 파장별 빛 흡수 투과 특성

무기 파우더 입자의 흡광도와 투과율 측정을 위하여 적분구가 장착된 UV-Vis 분광 광도계(Cintra 3030, GBC Scientific Equipment, Australia)를 사용하였다. 파우더 입자를 200 ppm 농도로 물에 넣고 초음파(VC505, Sonics & materials Inc., USA)를 2 min 동안 가해 균일하게 분산시킨 후, 이를 석영 셀(quartz cell)에 넣고 흡광도를 측정하였다. 투과율 측정 방법은 먼저 바세린(또는 벤톤 겔)과 파우더를 2:1 중량 비율로 혼합하여 균일하게 분산시킨 젤을 만든다. 이중 0.02g을 덜어 40x40x1T (mm) 크기의 석영판 2개 사이에 넣고 일정두께로 바른 후 고체 셀 홀더에 장착하여 파장 별 투과율을 측정하였다. 화장품 제형도 마찬가지로 석영판에 같은 양을 넣어 측정하였다.

세륨옥사이드 융복합 입자를 제조하기에 앞서 세륨옥사이드와 실리카 분체 입자 각각의 파장별 흡광도를 살펴보고 이산화티탄 입자와 비교하였다. 도 2에서 보듯이 이산화티탄은 300nm 파장에서 최대 흡수 피크를 나타내고 UV-B 영역의 빛을 강하게 흡수하는데 반해 세륨 옥사이드는 이보다 약간 긴 파장인 340 nm 근처에서 최대 흡수 피크를 보여주고 이산화티탄에 비해 흡광도 값이 낮게 나타났다. 세륨 옥사이드의 입자크기에 따른 흡광도를 비교하면 800 nm 보다 100 nm 크기 입자의 흡광도가 약간 더 크게 나타났고 실리카 입자는 다른 입자에 비해 UV 파장 영역에서 흡광이 매우 미미하게 나타났다.

어떤 입자에 의한 빛 차단은 흡수와 산란에 의해 이루어지지만 무기분체 입자는 빛을 흡수하기보다는 산란에 의해 빛을 차단하는 효과가 더 크다. 따라서 적분구 장치가 장착된 UV-Vis 분광 광도계를 사용하여 산란 투과된 빛의 강도를 측정함으로써 입자의 파장별 빛 차단 효과를 살펴보았다.

이산화티탄은 UV-B 영역인 280-320 nm 파장 까지는 빛 투과율이 거의 0% 로 이 영역의 빛을 완벽하게 차단하지만 UV-A 영역부터 400 nm 이상의 블루라이트 영역에서 빛의 투과율이 크게 증가한 만큼 이 영역대의 빛을 차단하는 효과가 크지 않음을 알 수 있다. 이에 반해 세륨 옥사이드는 UV-B에서 블루라이트 전 영역에 걸쳐 빛 투과율이 10% 미만으로, UV뿐만 아니라 블루라이트까지 넓은 영역의 빛을 차단하는 효과가 매우 우수하게 나타났다. 특히, 100 nm의 세륨옥사이드 입자는 800nm 사이즈의 세륨 옥사이드 입자보다도 전 영역에 걸쳐 빛을 더 잘 차단함을 보여주고 있다(도 3). 상기 세륨옥사이드 입자 크기에 따라 빛 차단 효과가 다르게 나타나는 것은 다음과 같이 두 가지로 설명이 가능하다. 첫째, 입자가 일정 함량으로 분산되었을 때 입자 크기가 작을수록 매질과 입자 간 계면이 증가하는데, 계면이 증가할수록 입사된 빛의 반사나 굴절이 더 많아지기 때문에 크기가 작은 입자가 빛을 더욱 잘 차단할 수 있다. 둘째, 빛이 입자에 도달하면 사방으로 빛의 산란이 일어나는데 본 실험 영역의 빛의 파장과 입자크기를 고려할 때, 레일리(Rayleigh) 산란보다 미(Mie) 산란이 일어난다. 미 산란에서는 입자크기가 커질수록 입자의 전방보다는 후방, 즉 빛의 진행방향으로 산란되는 빛의 강도가 더 커진다. 따라서 후방으로 산란되어 확산 투과되는 빛의 강도를 줄이기 위해서는 작은 입자가 유리하다. 한편, 실리카는 280nm 에서 시작하여 블루라이트 전 영역에 걸쳐 빛 투과율이 상당히 높게 나타났다. 실리카는 280nm 이하인 UV-C 영역 빛을 차단하지만 UV-B 부터 블루라이트까지 빛을 차단하는 효과가 거의 없음을 알 수 있다.

도 4는 바세린 대신 벤톤 겔에 각 파우더를 2:1 비율로 혼합하여 젤 제형을 만든 후 빛 차단 효과를 살펴본 것이다. 벤톤 겔은 휘발성 실리콘에 유기적으로 변형된 헥토라이트(hectorite)를 분산시켜 만든 현탁물로 유상의 점도 조절제로 사용된다. 도 4에서와 같이 벤톤 겔 자체만으로도 자외선이나 블루라이트 영역의 빛을 차단 효과가 어느 정도 나타나지만 이산화티탄이나 세륨옥사이드를 혼합한 경우, 자외선과 블루라이트 영역의 빛을 차단하는 효과가 더욱 우수하게 나타났다. 이산화티탄과 벤톤 겔의 혼합은 400nm까지의 자외선 영역은 완벽하게 차단하면서 400에서 500nm까지의 블루라이트 영역 빛 투과율은 5% 미만으로 95% 이상의 블루라이트 빛을 차단하였다. 세륨옥사이드와 벤톤 겔의 혼합은 블루라이트 영역 빛 차단효과가 더욱 우수하게 나타났다. 420 nm 이하의 파장 빛은 완벽히 차단하고, 이후의 블루라이트 파장 빛은 투과율이 2% 내외로 차단효과가 매우 우수하게 나타났다. 이상의 결과로부터 세륨옥사이드를 벤톤 겔과 혼합 사용할 경우 자외선 및 블루라이트 차단효과가 제일 우수함을 알 수 있었다.

<실시예 3> 세륨옥사이드 융복합화에 의한 효과

실리카-세륨옥사이드 코아-쉘 융복합 입자의 형태 및 특징을 확인하기 위해 주사전자현미경 (Scanning Electron Microscope : SEM, VEGA3 LMU, Tescan, Czech)을 사용하였다. 복합입자의 조성 분석을 위해 X선 형광분석기(X-Ray Flourescence Spectrometry, S2 Ranger, Bruker), 입자의 제타 포텐셜 측정을 위해 레이저 광 산란 측정기(Zeta Plus, Brookhaven, USA)를 각각 사용하였고 분체특성 측정기 (BT-1000, Dandong Bettersize instruments Ltd., China)로 안식각을 측정하였다. 파우더 입자의 발림성 단순 비교를 위해서는 인조가죽 위에 세륨옥사이드와 융복합 입자 일정량(0.1g)을 올려놓고 일정한 하중을 가하여 등속도로 같은 거리를 밀었을 때 각각의 분체가 퍼진 모습을 비교하였다.

도 5는 융복합 입자의 형태를 SEM으로 관찰한 사진으로 마이크로 크기의 실리카 입자 표면위에 세륨옥사이드 나노입자가 부착 코팅된 코아-쉘 구조형태를 확인할 수 있었다. 융복합 입자의 Si와 Ce원소의 조성을 XRF로 분석한 결과 세륨옥사이드의 함량은 대략 55% 정도로 나타났다.

도 6은 세륨옥사이드 나노입자 및 실리카-세륨옥사이드 코아-쉘 융복합 입자 각각을 증류수에 분산 시켰을 때 외관을 비교한 사진이다. 세륨옥사이드를 분산시키면 처음에는 현탁용액이 유백색으로 나타나지만 시간이 얼마 지나지 않아 입자들이 아래로 침강하면서 상층액은 투명해지는 현상이 나타났다. 이에 반해 복합입자를 분산시키면 푸른빛을 띠면서 세륨옥사이드보다 투명도가 개선된 현탁 용액상태가 더 오랜 시간 유지되었다.

현탁 용액에서 입자의 표면 전하는 입자 사이의 반발력의 강도와 분산의 안정성에 영향을 주는 중요한 지표이다. 도 7은 세륨옥사이드 나노입자와 융복합 입자의 제타 전위(zeta potential)를 비교한 결과로, 순수 세륨옥사이드의 제타 전위값은 -16 mV로 나타나지만 융복합 입자의 전위 값은 -37 mV로, 세륨옥사이드보다 융복합 입자의 제타 전위 값이 더 큰 음전하 값으로 나타났다. 더 큰 음의 표면 전하를 띠게 되면 분산된 입자끼리의 반발력이 크게 작용해서 입자 간 응집 현상을 방지하기 때문에 현탁용액의 분산 안정성이 높아지게 된다. 이러한 결과로부터 입자를 융복합화하면 현탁용액의 투명도와 분산 안정성이 한층 개선될 수 있음을 알 수 있었다.

도 8은 세륨옥사이드 입자 및 실리카-세륨옥사이드 코아-쉘 융복합 입자의 안식각을 비교한 결과로, 안식각은 파우더 입자의 유동성 및 마찰특성을 나타내는 지표로 사용되는데 화장품 파우더 제품 특성에 결정적 영향을 미치고 분체 가공, 저장, 운반시스템을 설계할 때 중요한 매개변수로 알려져 있다. 안식각이 작을수록 입자의 유동성은 크고 마찰력은 적기 때문에 안식각이 적은 입자가 여러 측면에서 선호되고 있다. 세륨옥사이드 입자는 샘플쟁반 위에 높게 쌓였고 복합입자는 상대적으로 완만하게 낮은 높이로 쌓였다. 안식각을 측정한 결과 세륨 옥사이드는 43°, 융복합 입자는 23°로 나타났다. 복합화에 의해 입자크기 분포 및 모양, 입자간 인력 등이 변하면서 파우더 입자의 유동특성이 개선됨을 알 수 있었다.

도 9는 세륨옥사이드와 융복합 입자의 발림성을 비교하기 위하여 인조가죽 위에 파우더 입자를 올려놓고 일정한 하중으로 밀었을 때 파우더가 퍼진 모습을 살펴보았다. 세륨옥사이드는 입자끼리 잘 뭉쳐져 하얗게 도포된 구간이 짧고 멀리 퍼지지 않는 반면, 실리카-세륨옥사이드 코아-쉘 융복합 입자는 상대적으로 도포된 구간이 길게 고르게 퍼져 발림성이 크게 개선됨을 확인 할 수 있었다. 발림성이 우수한 파우더 입자가 자외선 차단제에 함유되면, 피부에 부드럽고 고르게 발리는 사용감을 부여할 수 있다.

<실시예 4> 화장품 제형의 자외선 및 블루라이트 차단 비교

유기 및 무기 자외선 차단제, 점증제인 벤톤 겔의 비율을 변화시켜 가며 아래 표 1과 같이 여러 화장품을 제조하였다.

화장품 크림 제형의 성분 구성 비율

원료 성분	#1	#2	#3	#4	#5	#6	#7	#8	#9	#10
호호바오일	5
실리콘(DC 345)	1
실리콘유화제(KF 6038)	3
파우더용제(Ercarel AB)	4
카나우바 왁스	1
에스테르(GMS 105)	1
W/O 유화제(ABIL EM 90)	4
W/O 유화제(Arlacel 60)	1
O/W 유화제(Tween 60)	0.5
파우더 분산제(Cetiol CC)	3
토코페닐 아세테이트	0.5
방부제(HBO)	1
염(NaCl)	1
킬레이트제(EDTA-2Na)	0.02
1,3 부칠렌글리콜	3
유기 UV차단제(Escalol 597)	3	-	-	-	-	-	-	-	-	-
_CeO2	-	20	-	-	-	-	-	-	-	-
CeO₂/SiO₂융복합입자	-	-	10	-	10	10	20	20	0	20
벤톤 겔	2	8	0	12	4	8	4	8	-	-
점증제(Ozokerite)	-	-	-	-	-	-	-	-	3	3
D.W.	up to 100
비고		매우 뻑뻑한 사용감	상분리

위 화장품 제형 중에 #2 는 제조 과정에서 파우더 분산이 매우 어렵고 완성된 화장품 제형은 사람 피부에 사용하기에는 매우 거칠고 뻑뻑한 사용감을 나타낸다. #3은 점증제인 벤톤 겔 없이 만든 제형으로 제조 후 이틀 만에 상분리가 일어났다. #2, #3을 제외하고 나머지 제형은 시중의 선크림과 동등하거나 사용 가능한 수준의 사용감과 제형 안정성을 보였다.

도 10은 실리카-세륨옥사이드 코아-쉘 융복합 입자 및 벤톤 겔의 함량 비율을 달리한 여러 화장품 제형(#5~#8)의 빛 차단 효과를 비교한 것이다. 모든 제형에서 자외선 투과율은 0으로 자외선은 완벽하게 차단하고 블루라이트 빛 투과율은 2-3% 이내로 이 영역의 빛 차단율이 매우 우수하게 나타났다. 세륨옥사이드 융복합 입자와 벤톤 겔의 함량이 높을수록 블루라이트 차단 효과가 조금씩 더 커지는 결과가 나타났지만 혼합량 증가에 비해 그 차이는 크지 않았다.

도 11은 유기 및 무기 차단제, 점증제 등 조성을 다양하게 바꾸어 선크림을 만들고 시중에 판매되고 있는 SPF 32 자외선 차단 선크림과 함께 자외선 및 블루라이트 차단효과를 비교한 결과이다. 시중에 판매되고 있는 SPF 32 자외선 차단 선크림은 UV 영역에서는 2-3% 정도의 빛 투과율로 UV를 완벽하게 차단하지 못하고 블루라이트 영역에서도 빛 투과율이 높게 나타났다. 유기 자외선 차단제(Escalol 597)를 3% 첨가한 화장품 제형(#1)은 360 nm까지 파장의 빛은 투과율이 0%로 완벽히 차단하고 있지만 360 nm 파장 이상부터 블루라이트 영역의 빛 투과율은 상당히 높게 나타나 시중의 선크림과 동일하게 블루라이트 빛을 차단하지 못함을 알 수 있다. 유기 무기 자외선 차단제 없이 벤톤 겔 만 넣은 화장품 제형(#4)은 앞서의 화장품 제형보다 블루라이트 차단 효과는 다소 우수하지만 만족할 만한 수준은 아니다. 비교를 위하여 유기 무기 자외선 차단제 없이 또 다른 점증제인 오조케라이트로 만든 제형(#9, **3%까지 만 혼합할 때 화장품 제형이 가능)은 자외선 및 블루라이트 차단 효과가 없다. 세륨옥사이드 융복합 입자/ 벤톤 겔 혼합 제형(#7)만이 세륨옥사이드 융복합 입자/오조케라이트(#10) 혼합제형에 비해 자외선은 완벽하게 차단하고 블루라이트를 98% 이상 차단하는, 효과가 제일 우수함을 알 수 있었다.

Claims

실리카-세륨옥사이드 코아-쉘(core-shell) 융복합 입자 및 벤톤 겔을 포함하고, 상기 실리카-세륨옥사이드 코아-쉘(core-shell) 융복합 입자는 다공성 실리카를 코아(core)로 하고 세륨옥사이드가 상기 다공성 실리카 코어 표면에 부착된 구조인 것인, 자외선 및 블루라이트 차단용 화장료 조성물.
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제 1항에 있어서,
상기 실리카-세륨옥사이드 코아-쉘 융복합입자 및 벤톤 겔은 각각 5 내지 25 중량 % 및 1 내지 10 중량 % 포함된 것인, 자외선 및 블루라이트 차단용 화장료 조성물.