KR102350649B1

KR102350649B1 - 산분해 특성이 향상된 uv 경화형 젤 네일 폴리쉬 조성물 및 이의 용도

Info

Publication number: KR102350649B1
Application number: KR1020200020800A
Authority: KR
Inventors: 류상욱; 장상은; 윤기훈
Original assignee: 충북대학교 산학협력단; 주식회사 솔레온
Priority date: 2020-02-20
Filing date: 2020-02-20
Publication date: 2022-01-12
Also published as: KR20210106100A

Abstract

본 발명은 산분해 특성이 향상된 UV 경화형 젤 네일 폴리쉬 조성물 및 이의 용도에 관한 것으로, 본 발명의 젤 네일 폴리쉬 조성물은 짧은 시간 내에 경화가 가능할 뿐만 아니라, 사용 후 분해가 가능한 아세탈 구조를 포함하고 있으며 광산발생제를 처리함으로써 광경화물이 산성 조건에서 쉽게 분해될 수 있는 특징이 있다. 따라서 본 발명의 조성물은 종래 기술에 비해 손톱 및 주변 피부의 손상을 최소화하면서 소비자의 기호에 맞게 용이하게 네일 케어 제품을 교체할 수 있으므로, 젤 네일 관련 산업에 매우 유용하게 이용될 수 있다.

Description

산분해 특성이 향상된 UV 경화형 젤 네일 폴리쉬 조성물 및 이의 용도{UV-curable gel nail polish composition with improved acid degradation property and uses thereof}

본 발명은 산분해 특성이 향상된 UV 경화형 젤 네일 폴리쉬 조성물 및 이의 용도에 관한 것이다.

UV 경화형 젤 네일은 다양한 색깔과 우수한 광택을 지니는 미용목적의 손톱코팅 재료로서 간편한 경화과정 및 우수한 물성으로 인해 최근 사용량이 크게 증가하고 있는 화장제품이다. 하지만 일정기간 사용후 불융의 젤 네일을 제거하기 위해서는 상당한 노력이 필요하다. 현재 UV 경화형 젤 네일을 제거하기 위해 가장 많이 사용되고 있는 쏙오프(soak-off) 방법은 전동기계를 통하여 1차적으로 표면의 젤 네일을 벗겨낸 후 손톱을 아세톤과 같은 용매에 넣어 젤네일이 완전히 제거될 때까지 기다리는 것이다. 쏙오프법은 장시간이 필요할 뿐만 아니라 유기용매 사용에 의한 손톱과 손톱 주변 피부의 손상을 일으킬 수 있다. 따라서 3차원 가교결합이 진행되더라도 특수한 화학적 처리에 의해 분해가 될 수 있는 UV 경화형 아크릴레이트가 개발되어 젤 네일에 적용된다면 사용기간 내 우수한 물성의 제공과 동시에 사용 후 간편하게 제거할 수 있을 것이다.

한편, 한국등록특허 제1646004호에는 '젤 폴리시 조성물'에 대해 개시하고 있고, 한국공개특허 제2017-0026283호에는 '젤네일 폴리쉬 및 그의 제조와 사용 방법'에 대해 개시하고 있다. 하지만, 본 발명의 '산분해 특성이 향상된 UV 경화형 젤 네일 폴리쉬 조성물 및 이의 용도'에 대해 아직까지 개시된 바가 없다.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명자는 아세탈기를 포함하는 아크릴레이트에 광개시제 및 PDST((4-phenylthiophenyl)diphenylsulfonium triflate)를 첨가한 후 UV를 조사하였을 때 광경화 반응이 우수함을 확인하였고, 산 촉매 조건에서 아세틸기를 포함하지 않은 일반 경화물과 PDST를 첨가하지 않은 경화물에 비해 본 발명의 상기 광경화물의 분해능이 현저하게 증가되는 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 아세탈기를 포함하는 아크릴레이트, 광개시제 및 PDST((4-phenylthiophenyl)diphenylsulfonium triflate)를 유효성분으로 함유하는 젤 네일 폴리쉬 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 1) 아세탈기를 포함하는 아크릴레이트를 합성하는 단계; 및 2) 상기 단계 1)에서 합성된 아크릴레이트에 광개시제 및 PDST((4-phenylthiophenyl)diphenylsulfonium triflate)를 첨가한 후, UV를 조사하여 경화반응을 유도하는 단계;를 포함하는 젤 네일 폴리쉬 조성물의 이용 방법을 제공한다.

본 발명의 젤 네일 폴리쉬 조성물은 짧은 시간 내에 경화가 가능할 뿐만 아니라, 사용 후 분해가 가능한 아세탈 구조를 포함하고 있으며 광산발생제를 처리함으로써 광경화물이 산성 조건에서 쉽게 분해될 수 있는 특징이 있다. 따라서 본 발명의 조성물은 종래 기술에 비해 손톱 및 주변 피부의 손상을 최소화하면서 소비자의 기호에 맞게 용이하게 네일 케어 제품을 교체할 수 있으므로, 젤 네일 관련 산업에 매우 유용하게 이용될 수 있다.

도 1은 아세탈기가 도입된 UM(1,4-butanediol di(1-acryloyloxy)ethyl ether)과 광개시제(DMPA, TPO 및 Darocur 1173) 종류에 따른 UV에 의한 경화반응 시간 및 경화율을 비교한 결과이다.
도 2는 산 촉매 조건에서 아세탈기가 도입된 UM(1,4-butanediol di(1-acryloyloxy)ethyl ether)과 광개시제(DMPA)의 경화반응을 통해 제조된 경화물에 대한 PDST((4-phenylthiophenyl)diphenylsulfonium triflate)의 첨가 유무에 따른 분해 효과를 비교한 결과이다. No acetal: 광산발생제인 PDST가 첨가되어 있으나 아세탈기가 없는 일반 레진으로 50% 구연산 수용액에 40분간 함침한 실험군; No PAG: 아세탈기가 있는 레진(UM)을 사용했으나 광산발생제인 PDST가 첨가되지 않은 레진으로 50% 구연산 수용액에 40분간 함침한 실험군.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 아세탈기를 포함하는 아크릴레이트, 광개시제 및 PDST((4-phenylthiophenyl)diphenylsulfonium triflate)를 유효성분으로 함유하는 젤 네일 폴리쉬 조성물을 제공한다.

용어 "젤 네일"은 광개시제, 탄소-탄소 이중결합으로 불포화된 모노머 및/또는 올리고머를 포함하고, 천연 또는 인조 손발톱을 코팅하기에 적당한 점도를 가지며, 또는 인조 손발톱 및 연장부위를 형성하며, 손발톱을 장식하는 자외선-경화형 조성물을 의미한다.

본 발명의 젤 네일 폴리쉬 조성물에서, 상기 아세탈기를 포함하는 아크릴레이트는 1,4-사이클로헥산디메탄올 디비닐 에테르(1,4-cyclohexanedimethanol divinyl ether); 트리(에틸렌 글리콜) 디비닐 에테르(tri(ethylene glycol) divinyl ether); 및 1,4-부탄디올 디(1-아크릴로일옥시)에틸 에테르(1,4-butanediol di(1-acryloyloxy)ethyl ether)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나와 아크릴산(acrylic acid)을 반응시켜 합성된 것일 수 있으며, 바람직하게는 1,4-사이클로헥산디메탄올 디비닐 에테르(1,4-cyclohexanedimethanol divinyl ether) 및 아크릴산을 반응시키는 경우 TM(1,4-cyclohexanedimethanol di(1-acryloyloxy)ethyl ether)을 합성하며, 트리(에틸렌 글리콜) 디비닐 에테르(tri(ethylene glycol) divinyl ether) 및 아크릴산을 반응시키는 경우 SM(tri(ethylene glycol)-di(1-acryloyloxy)ethyl ether)을 합성하고, 1,4-부탄디올 디(1-아크릴로일옥시)에틸 에테르(1,4-butanediol di(1-acryloyloxy)ethyl ether) 및 아크릴산을 반응시키는 경우 UM(1,4-butanediol di(1-acryloyloxy)ethyl ether)의 아크릴레이트를 합성하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

또한, 상기 합성된 TM(1,4-cyclohexanedimethanol di(1-acryloyloxy)ethyl ether), SM(tri(ethylene glycol)-di(1-acryloyloxy)ethyl ether) 및 UM(1,4-butanediol di(1-acryloyloxy)ethyl ether)은 각각 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

또한, 상기 광개시제는 DMPA(2,2-dimethoxy-2-phenyl acetophenone), TPO(bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phenyl phosphine oxide) 및 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로판-1-원(2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propane-1-one; Darocur 1173)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있으며, 바람직하게는 DMPA일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 광개시제는 가시광선, 자외선 등에 의하여 경화될 수 있는 단량체들의 중합 반응을 개시하는 역할을 한다.

또한, 본 발명에 따른 젤 네일 폴리쉬 조성물에 있어서, 상기 아크릴레이트는 빛을 조사하면 화학 변화를 일으키는 수지로서, 자외선 영역에서 가시광선 영역 파장까지의 빛에 반응하여 가교결합을 일으킨다. 본 발명의 상기 PDST는 광산발생제로 사용된 것으로 UV 조사에 의해 아세탈기를 포함하는 아크릴레이트와 광개시제가 광경화 반응을 일으키는 과정 중에는 미반응 상태로 존재하다가 광경화 반응 유도 조건과 다른 파장의 자외선 조사에 의해 활성화된 후 산성 조건 하에서 경화된 젤 네일의 분해를 촉진시키는 기능을 한다.

또한, 상기 젤 네일 폴리쉬 조성물은 아세탈기를 포함하는 아크릴레이트 100 중량부에 대하여 1~10 중량부의 광개시제 및 1~10 중량부의 PDST((4-phenylthiophenyl)diphenylsulfonium triflate)를 포함하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 1~5 중량부의 광개시제 및 1~7 중량부의 PDST를 포함하는 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 3 중량부의 광개시제 및 5 중량부의 PDST를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 젤 네일 폴리시 조성물은 코팅제로 인간 손톱 또는 발톱에 도포될 수 있고, 또는 인조 손발톱에 도포될 수도 있다. 자외선 경화 단계는 손발톱 코팅 등 네일 분야에서의 사용을 위해 공지된 종래의 모든 자외선 경화 장치 및 경화 조건을 사용하여 수행될 수 있다. 상기 자외선 경화 장치로서 예를 들어 UV 램프, LED 램프 등을 사용할 수 있다. 자외선 경화에 의하여 상기 젤 폴리시 조성물로 경화된 코팅 층은 1㎛ 내지 0.5mm 의 두께를 가질 수 있다.

본 발명은 또한,

1) 아세탈기를 포함하는 아크릴레이트를 합성하는 단계; 및

2) 상기 단계 1)에서 합성된 아크릴레이트에 광개시제 및 PDST((4-phenylthiophenyl)diphenylsulfonium triflate)를 첨가한 후, UV를 조사하여 경화반응을 유도하는 단계;를 포함하는 젤 네일 폴리쉬 조성물의 이용 방법을 제공한다.

바람직하게는, 상기 단계 1)에서 합성된 아크릴레이트에 광개시제 및 PDST를 첨가한 후, 370nm의 UV를 1분 동안 조사하여 경화반응을 유도하는 단계;를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 젤 네일 폴리쉬 조성물의 이용 방법에서, 상기 단계 2)의 경화반응 이후에, 경화물을 300nm의 UV를 4~6분 동안 조사시킨 후, 25~35℃의 조건에서 구연산 수용액 또는 아세트산 수용액에 10~40분 동안 함침하여 분해시키는 단계를 더 포함할 수 있으며, 바람직하게는 상기 단계 2)의 경화반응 이후에, 경화물을 300nm의 UV를 5분 동안 조사시킨 후, 35℃의 조건에서 구연산 수용액에 40분 동안 함침하여 분해시키는 단계를 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 경화물을 분해하기 위해 조사한 300nm의 UV 범위는 인체에 유해한 영향이 없으면서 산 촉매 조건을 부여하는 광산발생제의 활성을 효과적으로 증가시킬 수 있는 UV 범위이다.

이하, 실시예를 이용하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들에 의해 제한되지 않는다는 것은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이다.

실시예 1. 아세탈기를 함유하는 이관능 아크릴레이트 모노머의 합성

1,4-부탄디올 디(1-아크릴로일옥시)에틸 에테르(1,4-butanediol di(1-acryloyloxy)ethyl ether) 7g에 중합금지제인 TBC(4-tert-butylcatechol) 0.2g을 첨가하여 완전히 용해시킨 후, 반응기구를 실리콘 중탕에 설치하여 질소 존재하에서 21g의 아크릴산(acrylic acid)을 첨가한 다음, 70℃에서 12시간 동안 반응시켰다. 반응 후 과량 첨가한 아크릴산을 증발기를 통하여 제거하고, 디클로로메탄에 용해한 후 실리카 칼럼을 이용하여 중합금지제를 제거하였다. 이후에, 디클로로메탄을 제거하고 99% 수율의 아크릴레이트 모노머인 UM(1,4-butanediol di(1-acryloyloxy)ethyl ether)을 획득하였다.

실시예 2. 광개시제 및 UV에 의한 단량체의 경화

상기 실시예 1에서 합성한 아세탈기를 포함하는 아크릴레이트(UM) 100 중량부에 대하여 광개시제의 종류에 따라 DMPA(2,2-dimethoxy-2-phenyl acetophenone), TPO(bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phenyl phosphine oxide) 및 Darocur 1173(2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propane-1-one)을 3 중량부로 각각 첨가하였으며, 현 단계의 UV 경화 반응에 관계는 없지만 이후 단계의 분해반응을 위해 광산발생제인 PDST((4-phenylthiophenyl)diphenylsulfonium triflate)를 5 중량부로 첨가한 후, 370nm의 UV를 1분 동안 조사하여 광경화 반응을 진행하였다. 그 결과, 도 1에 개시한 바와 같이 DMPA, TPO 및 Darocur 1173 중에 DMPA를 광개시제로 사용하였을 경우, 짧은 시간에 가장 높은 가교율(UV 조사 20초; 80%)을 나타내었으며, 이를 통해 본 발명의 아크릴레이트 합성에 있어, DMPA가 광개시제로 가장 적합한 것을 확인하였다.

실시예 3. 산성 촉매하에서 광경화물의 분해

상기 실시예 2에서 아세탈기를 포함하는 아크릴레이트(UM) 및 광개시제인 DMPA의 광경화 반응을 통해 얻어진 가교 필름(경화물)에는 광산발생제인 PDST가 첨가되어 있으며, 370nm에서 UV 조사를 실시하였으므로, UV 경화 미반응 상태로 남아있다. 따라서 본 실시예 3에서는 실시예 2의 광경화물에 300nm의 UV를 5분 동안 조사하여 PDST를 활성화시키고, 구연산 수용액(0~50 wt%)에 35℃의 온도에서 10분, 20분, 30분 및 40분 동안 함침시켜 각각의 분해 반응을 유도하였다. 그 결과, 도 2에 개시한 바와 같이 50 wt%의 구연산 수용액에 40분 동안 함침시켰을 때, 아세탈기가 있는 레진(UM)을 사용했으나 광산발생제인 PDST가 첨가되지 않은 레진(No PAG)과 광산발생제인 PDST가 첨가되어 있으나 아세탈기가 없는 일반 레진(No acetal)의 경우에 필름 두께가 약 2~9% 감소되는 반면, 본 발명의 아세탈기를 포함하는 아크릴레이트(UM) 및 광개시제(DMPA)의 광경화 반응에 PDST를 첨가하여 제조된 레진의 경우, 필름 두께가 약 100% 감소되는 것을 확인하였다.

Claims

하기 화학식 3의 1,4-부탄디올 디(1-아크릴로일옥시)에틸 에테르(1,4-butanediol di(1-acryloyloxy)ethyl ether), DMPA(2,2-dimethoxy-2-phenyl acetophenone) 및 PDST((4-phenylthiophenyl)diphenylsulfonium triflate)를 유효성분으로 함유하는 젤 네일 폴리쉬 조성물.
[화학식 3]
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 1,4-부탄디올 디(1-아크릴로일옥시)에틸 에테르 100 중량부에 대하여 1~10 중량부의 DMPA 및 1~10 중량부의 PDST((4-phenylthiophenyl)diphenylsulfonium triflate)를 포함하는 것을 특징으로 하는 젤 네일 폴리쉬 조성물.
1) 하기 화학식 3의 1,4-부탄디올 디(1-아크릴로일옥시)에틸 에테르(1,4-butanediol di(1-acryloyloxy)ethyl ether)를 합성하는 단계; 및
2) 상기 단계 1)에서 합성된 1,4-부탄디올 디(1-아크릴로일옥시)에틸 에테르에 DMPA(2,2-dimethoxy-2-phenyl acetophenone) 및 PDST((4-phenylthiophenyl)diphenylsulfonium triflate)를 첨가한 후, UV를 조사하여 경화반응을 유도하는 단계;를 포함하는 젤 네일 폴리쉬 조성물의 이용 방법.
[화학식 3]
제5항에 있어서, 상기 단계 2)의 경화반응 이후에, 경화물을 300nm의 UV 조사시킨 후, 25~35℃의 조건에서 구연산 수용액 또는 아세트산 수용액에 10~40분 동안 함침하여 분해시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 젤 네일 폴리쉬 조성물의 이용 방법.