KR20010018807A

KR20010018807A - 외관 안정성 향상 투명 화장품 조성물

Info

Publication number: KR20010018807A
Application number: KR1019990034917A
Authority: KR
Inventors: 손성길
Original assignee: 성재갑; 주식회사 엘지화학
Priority date: 1999-08-23
Filing date: 1999-08-23
Publication date: 2001-03-15
Also published as: KR100570876B1

Abstract

본 발명은 조성물의 용제로 물을 일정 함량 이상 사용하는 모발 및 인체용 화장품 제품에 있어서 외관 안정성이 향상된 투명 화장품 조성물에 관한 것으로서, 금속이온(Metal ion)의 혼입에 의해 발생하는 조성물의 탁도 및 변색 발생을 pH 완충계를 형성하여 효과적으로 방지 함으로써 제품의 투명도 유지효과 및 안정성을 보다 개선시킨 화장품 조성물임을 특징으로 한다.

Description

외관 안정성 향상 투명 화장품 조성물{TRANSPARENT COSMETIC COMPOSITION HAVING IMPROVED APPEARANCE STABILITY}

본 발명은 조성물의 용제로 물을 일정 함량 이상 사용하는 모발 및 인체용 화장품 제품에 있어서 외관 안정성이 향상된 투명 화장품 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속이온(Metal ion)의 혼입에 의해 발생하는 조성물의 탁도 및 변색 발생을 효과적으로 방지 함으로써 제품의 투명도 유지효과 및 안정성을 보다 개선시킨 화장품 조성물에 관한 것이다.

현재 모발 및 인체용 화장품 등에 있어 투명 제품은 소비자들에게 순하고 깨끗한 이미지를 부여하는 수단의 하나로 널리 활용되고 있는 제품 특징의 하나로 활용되고 있으나, 제조나 포장 과정에 있어 금속이온의 혼입, 원료에 함유된 금속이온, 경시 변색 등의 다양한 이유로 인하여 그 투명성을 장시간 유지하기 어려운 문제가 있다. 또한, 이러한 문제를 해결하기 위한 연구도 매우 부족했다.

일반적으로, 물에 존재하는 금속 이온들은 Fe⁺³,Ca⁺²와 같이 양이온성을 갖는다. 이러한 양이온성은 화장품 조성물내에 존재하는 하이드록사이드(OH^-), 카보네이트(CO₃ ^-2), 포스페이트(PO₄ ^-3)와 같은 음이온성과 반응하여 불용성의 침전물 형성, 변색 등을 나타내는 경향을 가지며(Household ＆ Personal Products Inderstry, June 1979 및 SOAP/COSMETICS/CHEMICAL SPECIALTIES for JUNE, 1980) 또한, 주로 알데하이드(Aldehydes)와 케톤(Ketones) 구조로 이루어진 향료의 경우 철, 구리, 망간등과 같은 미량 금속이온에 의해서 산화 반응이 촉진되는 촉매 작용을 나타내는 경향도 나타낸다(Cosmetics and Toiletries, Vol.93, December 1978). 이러한 조성물의 변색, 침전현상, 향료의 산화방지 등을 목적으로 사용되는 EDTA, DTPA, 그리고 HEEDTA와 같은 킬레이트 물질은 음이온성의 화합물로 금속이온과 결합하여 강한 고리 구조를 형성한다. 즉 킬레이트 화합물은 양이온성 금속이온을 중성 또는 음이온성의 새로운 화합물을 형성시킴으로써 금속이온을 조절 및 비활성화 시키는 구조의 강한 결합을 형성하기 때문에 금속이온이 단독으로 존재할 경우 나타낼 수 있는 침전 현상 등의 역기능을 소실하게 되는 것이다(Household ＆ Personal Products Inderstry, June 1979 ; SOAP/COSMETICS/CHEMICAL SPECIALTIES for JUNE, 1980 ; Cosmetics and Toiletries, Vol.93, December 1978 및 SOAP/COSMETICS

/CHEMICAL SPECIALTIES for MAY, 1986). 예를 들어 Ca⁺²가 존재하는 수용액에서 킬레이트 물질은 (CaEDTA^-2)라는 새로운 물질을 형성한다.

Ca⁺²+ EDTA^-4 (CaEDTA)^-2

이 칼슘-EDTA 킬레이트 화합물은 용해성이 좋고 카보네이트, 설페이트, 옥살레이트, 포스페이트와 같은 일반적인 칼슘의 침전 물질들과 침전 형성 반응을 일으키지 않게 된다. 하지만 상기의 반응식에서와 같이 킬레이트 물질과 금속이온의 반응은 정반응과 역반응의 두 방향 반응이 모두 가능하고, 이들 반응의 방향은 킬레이트 물질의 강도 또는 금속 결합력, 시스템의 pH 그리고 금속이온과 침전을 형성하는 경향을 갖는 경쟁 이온의 함유 등에 따라서 그 반응의 방향성이 결정되지만 일반적으로 역반응의 반응성에 비해서 정반응의 반응성이 보다 강력하다(Household ＆ Personal Products Inderstry, June 1979 및 SOAP/COSMETICS/CHEMICAL SPECIALTIES for JUNE, 1980).

이처럼 킬레이트 물질 각각은 작용 하는 금속 이온의 종류에 따라서 다르지만 일정한 영역의 pH 에서 그 작용이 최대의 효과를 나타내고 최적의 pH 영역 밖에서는 작용을 나타내지 못하거나 또는 적정 영역의 pH 에서 금속-킬레이트 화합물을 형성한 경우라도 pH 가 적정 영역 밖으로 변하게 되면 상기의 반응식에서와 같이 역반응을 일으키게 되어 금속 이온과 킬레이트제로 다시 분해되게 된다. EDTA-type의 킬레이트제를 예로 들면 칼슘과 마그네슘과 같이 물을 경화 시키는 금속 이온의 경우에는 pH 5-14 사이에서만 금속-킬레이트 화합물의 형성이 최대의 효과를 나타내는 반면에 EDTA에 의한 철 이온의 금속-킬레이트 화합물의 형성은 pH 2-8 사이에서 가능하며 pH 8 이상의 경우 HEEDTA를 사용하는 것이 보다 적합하다.(Household ＆ Personal Products Inderstry, June 1979 및 Cosmetics and Toiletries, Vol.93, December 1978). 이처럼 킬레이트제에 의한 금속이온의 킬레이팅 효과는 이를 함유하는 시스템의 pH에 매우 밀접한 관련을 가진다.

본 발명자들은 상기와 같이 pH 변화에 따른 킬레이트 화합물의 역반응을 제거하기 위해서는 pH를 최적화하여야 한다는 점에 착안하여 연구 검토한 결과 약산과 그의 짝염에 의해서 형성된 pH 완충 용액을 사용하여 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서 본 발명은 킬레이트제를 함유한 조성물 시스템을 약산과 그의 짝염에 의해서 형성된 pH 완충 용액으로 조성물의 pH를 최적화 하여 경시등에 따른 pH의 변화를 최소화 함으로써 킬레이트제의 기능을 최적 상태에서 일정하게 유지 시켜서 처방 조성물의 금속이온에 의한 변색 및 탁도 형성을 효과적으로 오래 동안 방지하고 안정성을 보다 향상 시킨 처방 조성물을 제공함을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 이미 잘 알려진 방법으로 EDTA, HEEDTA, DTPA, NTA, DEG 및 EDG와 같은 금속이온 봉쇄제를 사용하여 조성물 내의 금속이온을 금속-킬레이트의 새로운 화합물을 형성시켜 줌으로써 조성물의 금속이온에 의한 변색 및 탁도 발생을 개선함과 동시에 킬레이트 화합물의 경우 pH 변화에 의해서 금속이온과 킬레이트 시약이 결합하여 금속-킬레이트 화합물을 형성하는 반응과 이들 금속-킬레이트 화합물이 다시 금속이온과 킬레이트 화합물로 해리되는 가역적인 반응임을 고려하여 금속이온과 킬레이트 시약이 결합하여 금속-킬레이트 화합물을 형성하는 반응에 적정하도록 약산과 그 짝염으로 이루어진 pH 완충액으로 pH 완충계를 형성시켜 줌으로써 경시 및 보관 조건(온도, 일광)에 따른 조성물의 pH 변화에 의해서 금속-킬레이트 화합물이 다시 금속이온과 킬레이트 화합물로 해리되는 반응을 억제시켜 해리된 금속이온에 의해서 발생할 수 있는 조성물의 탁도 및 변색 현상을 보다 효과적으로 방지 시켜 주는 개선된 조성물을 제공함을 특징으로 한다.

본 발명의 조성물은 용제인 물을 조성물 총량에 대하여 30중량% 이상 사용한 수용성의 모발 및 인체용 화장품 제품에 사용된다. 이들 제품군에 사용이 가능한 킬레이트제로는 EDTA(에틸렌디아민테트라아세트산 및 그 염), HEEDTA(하이드록시에틸에틸렌디아민트리아세트산 및 그 염), DTPA(디에틸렌트리아민펜타아세트산 및 그 염), NTA(니트릴로트리아세트산 및 그 염), DEG(디에탄올글리신 및 그 염) 및 EDG(에탄올디글리신 및 그 염)와 같은 통상의 킬레이트제를 포함하는데 금속이온 함유량에 따라서 조성물 총량에 대하여 0.0001중량%에서 3중량% 범위로 함유된다. 이러한 함량은 적용된 킬레이트제의 작용에 적합한 최적의 pH를 약산과 그의 짝염을 동시 함유한 완충 용액으로 조절한 조성물일 경우이다. 이 경우 3중량% 이상 사용시에는 용해성 및 킬레이트제 자체에 의해서 변색을 발생시키는 등의 제품 품질에 영향을 줄 수 있고 조성물 총량에 대하여 0.0001중량% 미만의 농도로 사용한 경우에는 원하는 정도의 킬레이트 작용을 얻기가 어렵게 된다.

본 발명에 사용되는 약산으로는 아세트산, 아스코르빈산, 벤조산, 구연산, 포름산, 푸마르산, 말레인산, 호박산, 붕산, 인산, 유산 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택되고 그 짝염으로는 암모늄 비카보네이트, 암모늄 카보네이트, 암모늄 포스페이트, 포타슘 비카보네이트, 포타슘 보레이트, 포타슘 카보네이트, 포타슘 시트레이트, 포타슘 포스페이트, 소듐 비카보네이트, 소듐 카보네이트, 소듐 시트레이트, 소듐 푸마레이트, 소듐 석시네이트, 소듐 벤조에이트, 소듐 아세테이트, 소듐 보레이트, 소듐 포스페이트, 소듐 락테이트, 소듐 포스페이트(단염기성), 소듐 포스페이트(이염기성) 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.

본 발명에 사용되는 완충 물질은 약산과 그 짝염 각각의 성분을 총량으로 0.0001중량% 내지 3중량% 범위에서 함량 조절을 통하여 킬레이트제가 최적 작용을 나타내는 적정 pH가 되도록 조절하여 사용될 수 있다. 이 경우 3중량% 이상 사용시에는 용해성 및 이온성과 관련한 킬레이트 효과 감소등 제품의 품질에 영향을 줄 수 있고 조성물 총량에 대하여 0.0001중량% 미만의 농도로 사용한 경우에는 원하는 완충 특성을 얻기가 어렵게 된다.

또한 조성물 중 물의 함량이 30중량% 이하로 낮은 경우에는 완충 효과를 나타내기에 필수적인 물의 함량이 너무 적어서 효과를 나타내기가 어렵게 된다.

실시예

이하 본 발명을 금속이온에 의한 변색 발생의 확인이 육안으로 쉽게 나타나고, 또한 조성물의 제조 및 포장 과정에서 배합기 및 이송 라인 등을 통해 혼입될 가능성이 가장 높은 Fe⁺³표준 용액을 사용하여 비교, 실시한 예에 의거하여 상세히 설명하지만, 이들 실시예가 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.

비교예 1 ~ 4 및 실시예 1 ~ 3

하기 표 1에 나타낸 일반적인 수용성의 모발 컨디셔닝 및 스타일링 용도의 성분들을 사용하여 킬레이트제만을 함유한 비교예 1과 킬레이트제인 EDTA를 함유 하면서 구연산만을 함유하여 완충계를 형성하지 않고 pH를 EDTA와 Fe⁺³가 금속-킬레이트를 형성하는 적정 영역인 pH 5로 조절한 비교예 2 그리고 킬레이트제인 EDTA를 함유 하면서 수산화칼륨만을 함유하여 완충계를 형성하지 않고 pH를 EDTA와 Fe⁺³가 금속-킬레이트를 형성하기에 적절하지 않은 영역인 pH 12.5로 조절한 비교예 3 그리고 킬레이트제인 EDTA를 함유 하면서 인산과 인산삼나트륨을 사용하여 완충계를 형성하였으나 pH를 EDTA와 Fe⁺³가 금속-킬레이트를 형성하기에 적절하지 않은 영역인 pH 12로 조절한 비교예 4의 비교예를 각각 제조하였고, 비교예 1과 동일한 조성에 구연산(Citric acid)과 구연산 나트륨(Sodium citrate)을 동시에 사용하여 완충화된 pH 5.1의 실시예 1, 그리고 비교예 1의 처방에 인산(Phosphoric acid)과 소듐 포스페이트(Sodium Phosphate, 이염기성)을 사용하여 완충화된 pH 7.2의 실시예 2, 그리고 비교예 1의 처방에 붕산(Boric Acid)과 소듐 보레이트(Sodium Borate)를 사용한 pH 8의 실시예 3 등과 같이 EDTA와 Fe⁺³가 금속-킬레이트를 형성하는 적정 영역으로 완충계를 형성한 실시예 조성물을 각각 제조하여 시험에 사용 하였다.

(단위 : 중량%)

성분명	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	실시예 1	실시예 2	실시예 3
정제수	84.85	84.55	84.55	잔량	잔량	잔량	잔량
구연산	--	0.3	--	--	0.3	--	--
수산화칼륨	--	--	0.3	--	--	--	--
인산	--	--	--	0.3	--	0.3	--
붕산	--	--	--	--	--	--	0.3
EDTA 4Na	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
폴리쿼터늄 - 11	4	4	4	4	4	4	4
프로필렌글리콜	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
디메티콘코폴리올	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
향	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05
에탄올	10	10	10	10	10	10	10
인산삼나트륨				적량
구연산나트륨	--	--	--		적량	--	--
인산일수소나트륨	--	--	--		--	적량	--
붕사	--	--	--		--	--	적량
원액 합계	100	100	100	100	100	100	100
원액 pH	7.8	5.0	12.5	12.0	5.1	7.2	8.0

시험 조성물 제조 방법

비교예 1의 경우 정제수에 폴리쿼터늄-11, 프로필렌글리콜, 디메티콘폴리올을 순차 투입 교반시켜 녹인후 에탄올과 향을 섞은 별도 용기 원액을 정제수 혼합액에 섞어서 교반하여 제조한다. 비교예 2, 3의 경우 정제수에 구연산 또는 수산화칼륨을 녹이고 이 원액에 폴리쿼터늄-11, 프로필렌글리콜, 디메티콘폴리올을 순차 투입 교반시켜 녹인 후 에탄올과 향을 섞은 별도 용기 원액을 정제수 혼합액에 섞어서 교반하여 제조한다. 비교예 4 및 실시예 1 ~ 3의 경우 정제수에 구연산, 인산, 붕산등의 산을 녹이고 이 원액에 폴리쿼터늄-11, 프로필렌글리콜, 디메티콘폴리올을 순차 투입 교반시켜 녹인 후 에탄올과 향을 섞은 별도 용기 원액을 정제수 혼합액에 섞어서 교반 용해 후 소듐 포스페이트, 소듐 시트레이트, 소듐 포스페이트(단염기성), 소듐 보레이트 등의 각각에 대한 짝염을 소량씩 투입하면서 상기의 pH가 되도록 적량을 투입하여 제조한다.

시험방법

상기 제조 방법에 의해서 제조된 비교예 1 ~ 4와 실시예 1 ~ 3의 원액에 대하여 일반적인 화장품 제품의 내용물 색상 및 탁도의 시험 방법인 로비본드 색도계 (Lovibond colorimeter)를 사용한 APHA 스케일(scale)을 측정하여 초기 조성물 색상의 표준치로 하고, 표 2에 나타낸 바와같이 1차 단계로 이들 조성물에 대한 제조 및 포장 과정에서 배합기 및 이송라인, 포장라인 등을 거치면서 혼입될 가능성이 가장 높은 금속이온인 Fe⁺³를 선택하여 이 금속이온에 대한 변색 영향을 확인하고자 제조 과정에서 혼입될 수 있는 정도의 농도인 50ppm의 농도가 되도록 Fe⁺³표준이온 용액을 투입 후, 변색의 정도를 다시 APHA 스케일로 측정 비교하여 킬레이트제인 EDTA와 pH의 상관성 및 킬레이트 효과에 대해 확인 후, 이들 처방에 경시 및 제조공정에서 발생할 수 있는 pH 변화 효과를 주기 위하여 수산화칼륨을 각각 0.3g씩 투입하고 완전 용해시켜서 내용물의 pH 변화를 유도한 후 변색 정도를 APHA 스케일로 측정 비교함으로써 원액 pH 변화에 대한 완충계와 비완충계에서의 킬레이트제의 안정화 효과를 확인하였다.

(단위 : 중량%)

성분명	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	실시예 1	실시예 2	실시예 3
1차) Fe⁺³금속이온	50ppm	50ppm	50ppm	50ppm	50ppm	50ppm	50ppm
2차) 수산화칼륨	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3
원액 pH	12.8	8.7	13.4	12.3	5.6	7.6	8.3

시험 결과

상기 비교예 1 ~ 4와 실시예 1 ~ 3의 각 시험 단계별 로비본드 색도계를 사용한 APHA 스케일은 하기 표 3과 같이 나타났다.

	초기APHA 스케일	Fe⁺³투입후APHA 스케일	수산화칼륨 투입후APHA 스케일
비교예 1	3	3	53
비교예 2	4	4	13
비교예 3	4	14	46
비교예 4	4	18	58
실시예 1	3	3	7
실시예 2	3	3	7
실시예 3	4	4	9

상기의 결과로 EDTA의 Fe⁺³이온에 대한 킬레이팅 효과로 조성물 변색을 방지할 수 있음을 확인 하였고, 또한 Fe⁺³이온이 혼입된 완충계 (실시예 1 ~ 3)와 비완충계 원액 (비교예 1 ~ 3)에 수산화칼륨을 투입시켜 pH 변화를 야기시켰을 때, 실시예 조성물에서 비교예 조성물보다 훨씬 우수한 킬레이트제 EDTA의 변색 안정화 효과가 나타났다. 이는 완충 조성물의 완충효과가 조성물의 투명도 유지 및 안정성을 개선시킨다는 효과를 입증하는 것이다.

Claims

금속 이온에 의한 침전 및 변색을 방지하기 위하여 조성물 내에 30중량% 이상의 물, 조성물 총량에 대하여 0.0001 - 3중량%의 금속이온 킬레이트제 및 총 함량으로 0.0001 - 3중량%의 약산과 그 짝염으로 이루어진 pH 완충물질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 투명한 외관의 내용물을 갖는 모발 및 인체용 화장품 조성물.
제 1항에 있어서, 킬레이트제가 EDTA(에틸렌디아민테트라아세트산 및 그 염), HEEDTA(하이드록시에틸에틸렌디아민트리아세트산 및 그 염), DTPA(디에틸렌트리아민펜타아세트산 및 그 염), NTA(니트릴로트리아세트산 및 그 염), DEG(디에탄올글리신 및 그 염) 및 EDG(에탄올디글리신 및 그 염)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되며, 약산은 아세트산, 아스코르빈산, 벤조산, 구연산, 포름산, 푸마르산, 말레인산, 호박산, 붕산, 인산, 유산 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 그 짝염은 암모늄 비카보네이트, 암모늄 카보네이트, 암모늄 포스페이트, 포타슘 비카보네이트, 포타슘 보레이트, 포타슘 카보네이트, 포타슘 시트레이트, 포타슘 포스페이트, 소듐 비카보네이트, 소듐 카보네이트, 소듐 시트레이트, 소듐 푸마레이트, 소듐 석시네이트, 소듐 벤조에이트, 소듐 아세테이트, 소듐 보레이트, 소듐 포스페이트, 소듐 락테이트, 소듐 포스페이트(단염기성), 소듐 포스페이트(이염기성) 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 화장품 조성물.