KR102254160B1 - 그래핀을 함유한 전자파 차폐 화장료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그래핀을 함유하여 전자파 차폐 효과를 가진 화장료 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 유효성분으로 그래핀을 함유하는 전자파 차폐용 화장료 조성물을 제공한다.

Description

그래핀을 함유한 전자파 차폐 화장료 조성물{Cosmetic Composition Comprising Graphene for Shielding Electromagnetic Interference}

본 발명은 그래핀을 함유하여 우수한 전자파 차폐 효과를 갖는 동시에 피부에 자극이 없는 화장료 조성물에 관한 것이다.

전자파란 전기의 사용으로 발생하는 에너지의 형태로서 광범위한 주파수 영역을 가진다. 특히 전자파에 장시간 노출 시 체온 변화, 정자 수 감소, 생리불순 등 인체에 유해할 수 있다는 연구 결과가 발표되었다. 전자파는 인체에 에너지 상태로 축적되어, 생체 리듬을 저하시킴으로써, 유해한 영향을 미친다.

2014년 미래창조과학부에서 공지한 "전자파 인체보호 종합대책"에 의하면 스마트폰 보급 확대, LTE 등 신규 무선서비스 이용 증가, 웨어러블 기기 출현 등으로 일상생활의 전파 이용이 급격히 증가할 것으로 발표하였다. 특히, 다가올 미래에는 사물인터넷(IoT, Internet of Things)의 확산으로 각종 신규 스마트 기기와 서비스가 확대되어 국민의 생활 전자파 노출이 더욱 심화될 것으로 전망된다.

세계보건기구(WHO)는 2011년 이미 휴대전화 전자파에 대해 '사람에게 발암 가능 그룹'인 2B등급 분류했고, 이로 인해 전자파 인체영향에 대한 국민적 관심과 불안감이 증대되고 있다. 이에 미래창조과학부는 웨어러블 기기, 전기자동차, 무선전력전송 등 신기술 적용기기 및 시스템의 전자파 인체영향을 검토하고 인체보호기준 적용을 추진중이다.

한편, 탄소 원자로 구성된 저차원 물질로는 풀러렌(Fullerene), 탄소나노튜브(Carbon nanotube), 그래핀(Graphene), 흑연(Graphite) 등이 존재한다.

이 중, 그래핀은 구조적/화학적으로 매우 안정할 뿐만 아니라 이론적으로 높은 전도도를 가진 전도체로서 이론적으로 원자 한 층의 두께를 가지면 실리콘보다 100배 이상 빠르게 전자를 이동시키고, 구리보다 약 100배 정도 많은 전류를 흐르게 할 수 있는 우수한 전도체이다.

기존의 그래핀, 탄소나노튜브, 활성탄 등 탄소계 소재를 이용하여 전자파 차폐 효과를 보인 기술은 전자기기나 섬유 등에 적용된 사례가 있으나, 화장품 산업에서의 전자파 차폐 효과를 목적으로 한 기술은 제한적이고 상용화되지 않았다.

대한민국 공개특허공보 제10-2017-0106062호에서는 그래핀을 함유하는 자외선 차단 화장료 조성물을 개시하고 있고, 대한민국 등록특허 제10-1710907호에서는 그래핀 양자점, 무기 자외선 산란제, 유기 자외선 흡수제 및 에멀젼 포함하는 자외선 차단 화장료 조성물을 개시하고 있다.

이에, 본 발명자들은 현재의 화장품 산업에서의 사용이 제한적이었던 금속성 소재들의 단점을 극복하고 전자파 차폐 효과를 높이고자 연구한 결과, 그래핀을 이용하여 전자파 차폐 효과를 가진 화장료 조성물에 대한 개발을 완성하였다. 본 발명의 그래핀을 함유한 전자파 차폐 화장료 조성물을 통해 화장품 산업에서 전자파 차폐 효과를 적용할 수 있는 소재를 제공할 수 있다.

본 발명의 목적은 그래핀을 함유하여 전자파 차폐 효과를 갖는 화장료 조성물을 제공하는 것이다.

상기한 과제는 수상성분, 유상성분 및 그래핀을 포함하는 전자파 차폐용 화장료 조성물에 의해 달성된다.

바람직하게는, 상기 그래핀은 화장료 조성물 총 중량에 대하여 0.01~20 중량%로 포함될 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 그래핀은 그라파이트 옥사이드(graphite oxide), 환원 그라파이트 옥사이드(reduced graphite oxide), 그래핀 옥사이드(graphene oxide) 및 환원 그래핀 옥사이드(reduced graphene oxide)로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 수상성분은 정제수 및 폴리올을 포함하며, 상기 유상성분은 식물성 오일, 미네랄 오일, 합성 오일 및 실리콘 오일로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 화장료 조성물은 스킨, 로션, 크림, 에센스, 파운데이션, 파우더 및 스프레이로 구성된 군에서 선택되는 제형일 수 있다.

본 발명에 따른 전자파 차폐용 화장료 조성물은, 그래핀이 분산되어 있어, 휴대폰, WIFI, 전자레인지 등에 일상 생활에서 자주 사용되는 1~5GHz 범위에서의 전자파 차폐 및 노이즈 제거 효과를 피부에 부여할 수 있다.

또한, 일반적으로 알려진 금속성 물질들이 화장품 산업에서의 사용이 제한적이지만, 본 발명의 화장료 조성물은 금속성 소재에 비해 저비용, 내부식 등의 위험성이 없는 탄소계 소재를 사용하여 효과적으로 피부에서 전자파를 차단할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 하기의 정의를 가지며 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미에 부합된다. 또한 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다.

용어 "약"이라는 것은 참조 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이에 대해 30, 25, 20, 15, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1% 정도로 변하는 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이를 의미한다.

본 명세서를 통해, 문맥에서 달리 필요하지 않으면, "포함하다" 및 "포함하는"이란 말은 제시된 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군을 포함하나, 임의의 다른 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군이 배제되지는 않음을 내포하는 것으로 이해하여야 한다.

본 발명은 그래핀을 함유하는 전자파 차폐용 화장료 조성물에 관한 것이다. 구체적으로는, 수상성분, 유상성분 및 그래핀을 포함하는 전자파 차폐용 화장료 조성물에 관한 것으로서, 그래핀을 함유하여 인체에 해로운 전자파의 영향을 방지하는 화장료 조성물에 관한 것이다.

상기 그래핀은 그라파이트 옥사이드(graphite oxide), 환원 그라파이트 옥사이드(reduced graphite oxide), 그래핀 옥사이드(graphene oxide) 및 환원 그래핀 옥사이드(reduced graphene oxide)로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 그래핀은 험머 방법(Hummer`s method)을 사용하여 제조될 수 있다.

상기 방법은, 그라파이트 1kg을 황산 22L에 녹여 교반하는 단계; 과망간산칼륨 3kg을 투입한 후 균일 교반하는 단계; 이후 물을 부어 반응을 종결시키고, 과산화수소를 첨가하여 과망간산칼륨을 제거하는 단계; 및 5% 염산으로 중화 후 증류수로 씻어 내어 pH 5~6 정도로 조절한 후 건조하여 그래핀 분말을 완성하는 단계를 포함한다.

완성된 그래핀 분말은 화장료 조성물에 분말 형태로 사용될 수 있고, 정제수, 폴리비닐피롤리돈, 프로필렌글라이콜, 글리세릴폴리메타크릴레이트 및 트라이에탄올아민로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 용매와 혼합 및 분산시켜 수중 분산이 가능한 분산액을 제조하여 사용될 수 있다.

상기 그래핀의 함량은 조성물 총 중량 대비 0.01~20.0 중량%인 것이 바람직하다. 그래핀 함량이 0.01 중량% 미만일 경우 그래핀 함유에 따른 전자파 차폐 효과가 떨어져 바람직하지 않으며, 20.0 중량%를 초과할 경우 화장료 조성물로서 제형 안정성이 낮아 바람직하지 않다.

본 발명의 상기 목적을 달성하기 위해서, 수상 성분과 유상 성분의 혼합물로 이루어진다.

상기 수상성분은 정제수 및 폴리올을 포함할 수 있다. 상기 폴리올은 글리세롤, 폴리비닐알코올(PVA) 및 암모늄아크릴로일다이메틸타우레이트/브이피코폴리머로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 유상 성분은 화장료 조성물 총 중량 대비 70~95 중량%로 포함될 수 있다.

상기 유상성분은 식물성 오일, 미네랄 오일, 합성 오일 및 실리콘 오일로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 유상성분은 1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다.

본 발명의 전자파 차폐 화장료 조성물의 제형에 있어서 상기한 그래핀 성분 이외에 다른 성분들은 기타 외용제의 종류 또는 사용 목적 등에 따라 당업자가 어려움 없이 적합하게 선정하여 배합할 수 있다. 즉, 기존 제품에 통상적으로 사용되는 성분을 본 발명의 효과를 떨어뜨리지 않는 범위 내에서 첨가하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 향료, 점증제, 분산제, 가용화제, 계면활성제 등이 사용될 수 있으나 그 용도에 따라 특별히 제한되지는 않는다.

본 발명의 화장료 조성물은 당 업계에서 통상적으로 제조되는 어떠한 제형으로도 제조될 수 있으며, 예를 들어, 용액, 현탁액, 유탁액, 페이스트, 겔, 크림, 로션, 파우더, 비누, 계면활성제-함유 클렌징, 오일, 분말 파운데이션, 유탁액 파운데이션, 왁스 파운데이션, 팩, 마사지크림 및 스프레이 등으로 제형화될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 보다 상세하게는, 유연 화장수, 영양 화장수, 영양 크림, 마사지 크림, 에센스, 아이크림, 클렌징 크림, 클렌징 폼, 클렌징 워터, 팩, 스프레이 또는 파우더의 제형으로 제조될 수 있다.

본 발명의 제형이 페이스트, 크림 또는 겔인 경우에는 담체 성분으로서 동물성유, 식물성유, 왁스, 파라핀, 전분, 트라칸트, 셀룰로오스 유도체, 폴리에틸렌 글리콜, 실리콘, 벤토나이트, 실리카, 탈크 또는 산화아연 등이 이용될 수 있다.

본 발명의 제형이 용액 또는 유탁액인 경우에는 담체 성분으로서 용매, 용해화제 또는 유탁화제가 이용되고, 예컨대 물, 에탄올, 이소프로판올, 에틸 카보네이트, 에틸 아세테이트, 벤질 알코올, 벤질 벤조에이트, 프로필렌글리콜, 1,3-부틸글리콜 오일, 글리세롤 지방족 에스테르, 폴리에틸렌글리콜 또는 소르비탄의 지방산 에스테르가 있다.

본 발명의 제형이 현탁액인 경우에는 담체 성분으로서 물, 에탄올 또는 프로필렌글리콜과 같은 액상의 희석제, 에톡실화 이소스테아릴 알코올, 폴리옥시에틸렌 소르비톨 에스테르 및 폴리옥시에틸렌 소르비탄 에스테르와 같은 현탁제, 미소 결정성 셀룰로오스, 알루미늄 메타히드록시드, 벤토나이트, 아가 또는 트라칸트 등이 이용될 수 있다.

본 발명의 제형이 파우더 또는 스프레이인 경우에는 담체 성분으로서 락토스, 탈크, 실리카, 알루미늄 히드록시드, 칼슘 실리케이트 또는 폴리아미드 파우더가 이용될 수 있고, 특히 스프레이인 경우에는 추가적으로 클로로플루오로히드로카본, 프로판/부탄 또는 디메틸 에테르와 같은 추진체를 포함할 수 있다.

이하, 하기의 실시예 및 실험예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예 및 실험예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 예시의 목적일 뿐 본 발명의 범위가 하기 예에 제한되는 것은 아니다.

실시예 1 및 비교예 1 내지 3

하기 표 1에 기재된 바와 같이, 실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 화장료 조성물을 제조하였다. 원료는 순서대로 분산 투입하였다. 구체적으로는, 수상 성분을 완전히 용해시킨 후 파우더상을 혼합하여 분산시키고, 이후 유상 성분을 혼합하여 조성물이 균일상이 될 때까지 교반하였다. 하기의 실시예 및 비교예는 크림상 제형이다.

	구분	실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예3
수상 성분	정제수	To 100	To 100	To 100	To 100
	글리세롤	10	10	10	10
	폴리비닐알코올	0.5	0.5	0.5	0.5
	암모늄아크릴로일다이메틸타우레이트/브이피코폴리머	1	1	1	1
유상 성분	사이클로펜타실록산	3	3	3	3
	디메치콘	3	3	3	3
파우더상 성분	정제수	-	-	-	5
	그래핀	5	-	-	-
	티타늄디옥사이드	-	5	-	-
	실리카	-	-	5	-

시험예 1: 전자파 차폐 측정

본 발명의 실시예 및 비교예의 화장료 조성물의 전자파 차폐율을 ASTM-ES7의 방법에 따라 측정하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.

주파수 (GHz)	차폐율(dB)
	실시예1	비교예 1	비교예 2	비교예 3
1.90	9.130	0.182	0.156	0.013
2.10	9.397	0.197	0.114	0.038
2.40	9.863	0.293	0.139	0.049
2.45	9.985	0.336	0.221	0.107

상기 표 2에서 확인할 수 있듯이, 실시예 1의 전자파 차폐율 결과, 주파수대 별로 약 9~10dB의 전자파 차폐효율 나타내고 있으며 대중적으로 사용되는 파우더 화장품 소재를 적용한 비교예 1과 비교예 2, 파우더가 함유되지 않은 비교예 3의 전자파 차폐 효율 결과, 전자파 차폐 효과가 없는 것을 알 수 있었다.

시험예 2: 피부 자극 여부

피시험자 20명을 대상으로 핀 챔버(Finn Chamber)를 이용하여 피부첩포시험을 실시하였다. 피시험자의 등부위를 70% 에탄올로 닦아내고 건조시킨 다음, 시험물질 20 μL를 직경 8 ㎜의 핀 챔버에 적하하고 시험 부위에 부착하여 고정하였다. 첩포는 24시간 동안 부착하였고, 첩포 제거 후 30분, 24시간, 48시간 경과 후 국제접촉피부염연구회(International Contact Dermatitis Research Group: ICDRG)의 판정기준(표 3)에 따라 자극 정도를 관찰하였다. 그 결과를 표 4에 나타냈다.

피부첩포시험 결과 판정표
판정(Grade)	Mean Score
무자극(1)	0.00 ~ 0.75
미자극(2)	0.76 ~ 1.50
경자극(3)	1.51 ~ 2.50
중자극(4)	2.51 ~ 4.00
강자극(5)	4.01 ~

구분	실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 3
피부 자극도	0.00	0.13	0.00	0.00

표 4를 보면, 본 발명에서 제조된 화장료 조성물은 자극이 없는 것을 확인할 수 있다.

Claims (5)

1. 수상성분, 유상성분 및 그래핀을 포함하고,
   상기 그래핀은 화장료 조성물 총 중량에 대하여 0.01~20 중량%로 포함되고, 상기 수상성분은 정제수 및 폴리올을 포함하며, 상기 유상성분은 식물성 오일, 미네랄 오일, 합성 오일 및 실리콘 오일로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자파 차폐용 화장료 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 그래핀은 그라파이트 옥사이드(graphite oxide), 환원 그라파이트 옥사이드(reduced graphite oxide), 그래핀 옥사이드(graphene oxide) 및 환원 그래핀 옥사이드(reduced graphene oxide)로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 전자파 차폐용 화장료 조성물.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 화장료 조성물은 스킨, 로션, 크림, 에센스, 파운데이션, 파우더 및 스프레이로 구성된 군에서 선택되는 제형인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐용 화장료 조성물.
4. 삭제
5. 삭제