KR20040002317A

KR20040002317A - 전상온도유화 방식을 이용한 Pseudomicroemulsion의제조공정 및 조성물

Info

Publication number: KR20040002317A
Application number: KR1020020037772A
Authority: KR
Inventors: 임태형; 윤여필; 조자운; 유성수
Original assignee: 풀무원건강생활 주식회사
Priority date: 2002-06-29
Filing date: 2002-06-29
Publication date: 2004-01-07

Abstract

본 발명은 전상온도유화법을 이용해 과량의 유상 성분(25∼40%)을 미세하고 입도가 고르게 분포된 수중유형 에멀젼을 제조하고 비이온계면활성제 및 라멜라 액정 유화제를 사용하여 장기보존 안정성 및 피부 안전성을 향상시켰다.

본 발명을 통해 피부 보습 및 피부 안전성이 향상되고 도포시 흡수 속도가 빠르고 과량의 유분량으로도 산뜻한 사용감을 가질 수 있는 화장료의 제조공정 및 조성물에 관한 것이다.

Description

전상온도유화 방식을 이용한 Pseudomicroemulsion의 제조공정 및 조성물{The formulation and preparation process of Pseudomicroem ulsion utilizing phase inversion temperature}

유화 기술은 식품, 의약품, 화장품, 농약, 절삭유, 페인트공업 등의 여러 공업분야에 널리 응용되고 있는 기술이다. 일반적으로 에멀젼이란 섞이지 않는 두 액체중에서 한 액체가 다른 액체 속에 입자 형태로 분산되어 있는 상태로 계면활성제, 미세고체입자, 액정 등에 의해 일정기간 이상 안정한 상태로 존재하는 것을 말하며 분산 물질의 계면 면적이 현저히 증대되어 있기 때문에 자유에너지로 고려하면 열역학적으로 불안정한 상태이다. 따라서 동일 조성의 에멀젼에서도 유화 방법과 유화 조건을 다르게하면 생성된 에멀젼의 상태가 다른 것을 발견할 수 있다.

따라서 미세한 유화입자 생성과 에멀젼에 관하여 많은 연구가 이루어지고 있다. 미세하고 입도가 고르게 분포된 O/W에멀젼을 만드는 일은 많은 제품의 안정성을 확보하는 면에서 중요하며 에멀젼 제작 방법과 에멀젼의 입자 크기가 안정도에 많은 영향을 미친다. 에멀젼의 종류는 일반적으로 입자 크기에 따라 크기가 0.4㎛이상인 마크로에멀젼(Macroemulsion)과 입자 크기가 0.1㎛ 이하로 최근 인공혈액이나 오일 리커버리(Oil Recovery) 연구 등 여러 분야에서 연구되고 있는 투명하게 보이는 마이크로에멀젼(Microemulsion)으로 분류한다. 그리고 입자 크기가 대략 0.1∼0.4㎛ 사이에 있는 청색-백색을 띈 약간 투명감이 있는 에멀젼 상태를 미니에 멀젼(Miniemulsion)으로 분류한다.

에멀젼은 제작방법에 따라 화학적인 방법과 기계적인 방법으로 구별되며, 화학적인 방법은 계면활성제 기술 및 물성을 이용해서 안정한 에멀젼을 만드는 방법이고, 기계적인 방법은 강력한 전단력을 이용해서 미세한 입자를 얻는 방법이다. 두가지 방법 모두 안정하고 미세한 에멀젼을 만들 수 있으며,어떤 방법을 사용해도 유화제와 유화성제를 선택하는 것이 중요한 요인이며, 화학적 방법에 의한 유화기술에는 전상온도유화법, 응집법, 액정유화법 및 D상유화법이 있고 기계적인 방법으로는 고압유화, 콜로이드미셀이 대표적인 것들 이며, 이와 같은 유화기술과 안정화의 연구 이외도 피부친화성, 수분보유능, 사용감과 리올로지 특성의 제어 등 응용면에 대한 부가가치를 고려한 유화기술 개발이 행하여지고 있다. 본 발명이 속하는 기술은 전상온도유화법과 액정유화법에 속한다.

전상온도유화법이란 물, 오일, 비이온계면활성제 3성분계에 있어서 계면활성제는 온도가 상승함에 따라 친수기인 에칠렌옥사이드와 물과의 수소결합이 감소하여 친수성 성질이 줄어들게 된다. 물, 오일, 비이온계면활성제 3성분에 있어 어떤 온도 이하에서는 O/W, 어떤 온도 이상에서는 W/O형 에멀젼이 형성된다. 이 온도를 전상온도라 부른다. 즉 전상온도는 에멀젼계에 있어서 친수-친유성질이 평형을 이루는 온도라 할 수 있다. 그리고 이 온도 부근에서는 오일-계면활성제-물과의 계면 장력은 극히 낮아지는 온도라고도 할 수 있으며 적은 힘만 가하여도 오일과 물은 쉽게 혼합되며 또 비중차에 의하여 분리도 쉽게 일어날 수 있는 온도이다. 그리고 물, 오일, 계면활성제로 이루어진 유화에서 W/O에서 O/W로의 상전환은 분산상의 부피변화(Catastrophic Inversion)나 오일과 물상에 대한 계면활성제의 친화도(Affinity) 변화에 의해 미세하고 입도가 고르게 분포된 O/W에멀젼을 만들 수 있다. 그 외에 동일한 유화제인 경우에도 오일의 종류에 따라 계면활성제와 오일의 상호 작용이 다르기 때문에 전상온도는 달라진다. 일반적으로 안정한 O/W에멀젼이 형성되기 위해서는 실제 보관 온도보다 전상온도가 20-40℃ 정도 높은 계면활성제를, W/O인 경우는 20-40℃ 정도 낮은 계면활성제를 선정하는 것이 좋다. 그리고 동일한 전상온도에서 계면활성제들을 사용하여 에멀젼을 만들어 제일 안정한 계면활성제의 조합을 택한다. 전상온도유화법은 HLB(Hydrophilic-Lipophilic Balance)값 법보다 계면활성제에 관한 보다 많은 정보를 제공해 준다. HLB값 법은 전해질 등의 첨가물에 대한 영향, 내상과 외상의 비율, 계면활성제의 농도, 온도에 관한 정보를 줄 수 없다. 이에 비하여 전상온도유화법은 계면활성제의 친수성과 친유성의 균형 및 오일 종류에 따른 영향은 물론 상기 HLB값 법이 줄 수 없었던 정보를 얻을 수 있다는 장점이 있다.

액정유화법이란 액정(Liquid Crystal) 중에 분산상을 분산 유지시키며 그때의 계면장력의 저하와 계면활성제 분자의 효율적 배치로서 구조 계면막의 강도를 증대시켜 유화의 생성과 안정도에 이용하는 방법이다. 액정이란 결정과 액체의 중간적 상태, 즉 결정과 같이 분자 배열이 규칙적이지 않지만, 액체만큼 불규칙적이지는 않은 상태를 액정(Liquid Crystal) 또는 Mesophase라 한다. 액정은 일반적으로 고체와 액체의 중간적 유동성과 광학적 이방성을 나타내므로 용이하게 식별할 수 있다. 단, 광학적으로 등방성의 액정도 존재하다. 액정은 크게 나누어 Thermotropic액정과 Lyotropic액정이 있다. 전자는 결정격자를 부분적으로 열에 의해 파괴한 것이며, 후자는 용매에 의해 파괴된 것이라고 할 수 있다. 계면활성제와 밀접한 관계가 있는 것은 Lyotropic 액정이며, 일반적으로 계면활성제가 물과 농후한 상태로 혼합될 때 만들어질 수 있다. 액정도 미셀과 같이 계면활성제의 회합체로 형성되어 있다. 단, 액정에서 회합체는 무한히 성장하는 것으로 여겨지며, 친수기를 외측으로 배향시킨 봉상의 회합체가 육방정으로 충전된 것이 육방정계(Hexagonal Phase) 또는 Middle Phase, 층상구조의 회합체가 층상으로 충진된 것이 라멜라상(Lamellar Phase) 혹은 Neat Phase이고, 계면활성제의 배향이 역으로 된 육방정은 역육방정상(Reversed Hexagonal Phase)이라 한다. 액정의 구조는 계면활성제의 HLB가 반영되어, 친수성인 것은 육방정상을, 소수성인 것은 역육방정상을, 그 중간의 성질, 다시 말하면 친수성과 소수성의 밸런스가 이루어진 것은 라멜라상을 만든다.

액정은 계면활성제와 물과 오일의 혼합계에서도 되며, 계면활성제의 친수기 쪽에 물이, 친유기 쪽에 오일이 용해한 구조로 된다. 이와 같은 계는 화장품의 분야에서도 기제로서 이용되고 있다. 액정유화법에서 액정은 계면활성제 분자의 다중회합체로 존재한다. 액정유화법을 이용하면 유화과정에서 계면활성제 분자는 오일-물 계면에 효과적으로 잘 배열시킬 수 있고 O/LC에멀젼 생성시 기계적인 힘과, 오일-계면활성제 비율에 의해 유화 입경을 조정할 수 있어 마이크로에멀젼에서 부터 반투명의 서브마이크로에멀젼까지 제조가 가능하다. 또한 제조 온도와 유상 성분의 종류에 큰 영향을 받지 않으며 미세한 유화입자를 쉽게 생성시킬 수 있고, 합일 등을 막아 에멀젼의 안정성 향상,수분보유능 향상, Rheology 특성의 Control이 가능하게 된다. 이와같은 현상은 양친매성 분자와 물과의 상호 작용에 기초를 두었기 때문에 다층구조체의 형성조건과 구조, 물성을 잘 탐구하고, Control하며 새로운 기능과 특성을 가진 에멀젼을 얻을 수 있다.

이에, 본 발명에서는 전상온도유화법과 라멜라액정유화제로 물리화학적인 방법을 사용하여 입도가 1∼2㎛인 미세하고 입도가 고르게 분포된 Pseudomicroemulsion을 제조했다.

현실적으로 전상온도유화법에서 유상함량이 과량인 경우, 입도가 1∼2㎛인 미세한 입도 분포를 갖는 에멀젼 제조시 유화제량이 부족하여 제품의 안정도가 확보되지 않으며 많은 양의 유화제 사용시 피부자극과 같은 문제 때문에 적극적으로 고려되지 않았다. 본 발명에서는 과량의 유상량을 전상온도유화법에 의해 간단한교반만으로 안정한 O/W에멀젼을 제조하고, 피부안정성이 우수한 라멜라액정유화제를 보강하여 Pseudomicroemulsion을 만들고 제품의 사용성, 저장 안정성 및 피부안전성을 평가한 결과 우수한 결과를 나타냈다.

[도1]은 화장품의 유화에 주로 이용되는 O/W, W/O에멀젼의 모식도이다.

[도2]는 O/W에멀젼 및 전상온도유화법의 제조공정도이다

[도3]은 실시예 중 하나에 의해 만들어진 Pseudomicroemulsion 및 일반 유화에 의한 유화입자 사진을 위상차현미경을 사용해 촬영한 것이다.

이하 본 발명에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 본 발명에 따라 상기 유화물은 하이드로제네이티드레시친 0.1∼5.0 중량%, 소르비탄올리베이트 0.1∼5.0 중량%, 폴리소르베이트60 0.1∼3.0 중량%, 소르비탄세스퀴올리에이트 0.1∼3.0 중량%, 세테아릴알코올 0.5∼5.0 중량%, 친유형글리세릴스테아레이트 0.1∼10.0 중량%, 스쿠알란 1.0∼40 중량%, 트리옥타노인 1.0∼40 중량 %, 점증제 0.01∼0.5 중량%, 트리에탄올아민 0.1∼1.0 중량%를 함유하는 것을 특징으로 한다.

<제조방법>

1.유화제 조합(소르비탄세스퀴올리베이트,폴리소르베이트60,소르비탄올리베이트,세테아릴알코올,친유형글리세릴스테아레이트)과 오일(스쿠알란,트리옥타노인) 등이 함유된 유상부를 교반(500rpm)하면서 80∼85℃로 가온해 용해시킨다.

2.소량의 정제수(5∼20중량%)를 80∼85℃로 가온해 유상부에 서서히 소량씩 첨가하면서 W/O에멀젼을 만든다.

3.수상부에 하이로제네이티드레시친을 교반(500rpm)하면서 80∼85℃로 가온해 완전 용해시킨다.

4.W/O에멀젼에 빠르게 교반(1000rpm)하면서 수상부와 점증제를 첨가한 후 진공,탈포,냉각시킨다.

5.냉각되면서 O/W에멀전으로 상전환이 되면 교반 속도(500rpm)를 늦추고 20∼25℃까지 냉각 후 종료한다.

본 발명을 실시예에 의해 설명하면 다음의 도표와 같다.

본 발명이 이들 예에만 한정되는 것은 아니다.

<사용감 시험>

상기 실시예를 화장료의 사용성을 비교하기 위해 피부에 도포한 후의 느낌을 20∼30세의 전문검사원 여성 30명을 대상으로 일반 제조 공정에 의한 크림과 본 시료를 안면 도포한 후, 하기 항목에 대해 5점 평가법으로 비교하여 점수의 평균치를 얻은 결과 흡수력과 보습력에서 높은 점수를 받았다.

(평가 항목)

1.퍼짐성 2.흡수력 3.보습력 4.끈적임 5.유분감

(평가 기준)

1.아주 좋음 2.좋음 3.보통 4.아주 나쁨 5.나쁨

<제품 안정성 평가>

상기 실시예1∼4를 얻은 화장료 제형 안정도를 비교하기 위하여 하기 저장조건에서 각각 1개월동안 보관후 안정도를 평가하였다.

<피부 안전성 평가>

피부 자극도를 알아보기 위해 실시예1∼4의 조성물을 건강한 30대 여성 30명을 대상으로 첩포검사를 실시했다. 대상자의 우측 상완 내측에 실시예의 시료를 사용하여 첨포검사를 시행하였으며, 결과는 2일 경과 후 첩포를 때어내고 판독하고 최종 결과는 4일 후 판독하였다. 첩포검사 결과 모두 음성 반응을 보였다.

피부 자극도 및 피부결 개선 정도를 평가하기 위해 실시예4의 시료를 건강한 30대 여성 5명을 대상자로 4주 동안 사용했다. 결과는 피부결 개선 정도 및 피부의 육안적 상태가 경미하게 개선되었으며 피부 안정성도 우수하게 나타났다.

본 발명이 의해, 과량의 유상량(25∼40 중량%)으로도 흡수 속도가 빠르고 피부 보습 및 피부 안전성이 우수한 유화 조성물을 만들어 건성피부 제품 및 아토피제품 개발에 적극 활용될 수 있다. 사용성 면에서도 끈적임 없이 산뜻하고 피부흡수 속도가 빠르고 라멜라액정에 의한 보습 지속력이 우수해 지금까지의 화장품 제조에 적용되었던 일반적 유화 방식을 개선 및 대체할 수 있을 것으로 기대된다.

Claims

전상온도 유화방식을 사용하여 미세하고 입도 분포된 O/W유화물 제조시 유화 조성물에 있어서 하이드로제네이티드레시친 0.1∼5.0 중량%, 소르비탄올리베이트 0.1∼5.0 중량%, 폴리소르베이트60 0.1∼3.0 중량%, 소르비탄세스퀴올리에이트 0.1∼3.0 중량%, 친유형글리세릴스테아레이트 0.1∼10.0 중량%, 스쿠알란 1.0∼40 중량% ,트리옥타노인 1.0∼40 중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 유화조성물.
유화제조합(소르비탄세스퀴올리베이트,폴리소르베이트60,소르비탄세스퀴올리에이트,친유형글리세릴스테아레이트)과 오일(스쿠알란,트리옥타노인)등이 함유된 유상부를 교반(500rpm)하면서 80∼85℃로 가온해 용해시킨다. 소량의 정제수(5∼20중량%)를 80∼85℃로 가온해 유상부에 서서히 소량씩 첨가하면서 W/O에멀젼을 만든다. 수상부에 하이로제네이티드레시친을 교반(500rpm)하면서 80∼85℃로 가온해 완전 용해시킨다. W/O에멀젼에 빠르게 교반(1000rpm)하면서 수상부를 첨가하면서 진공,탈포,냉각시킨다. 냉각되면서 O/W에멀전으로 상전환이 되면 교반 속도(500rpm)를 늦추고 20∼25℃까지 냉각 후 종료한다. 위의 공정을 특징으로 하는 유화물의 제조 방법.
전상온도유화법에서 비이온계면활성제로 폴리소르베이트60 0.1∼3.0 중량%, 소르비탄세스퀴올리에이트 0.1∼3.0 중량% 오일로 트리옥타노인 1.0∼40.0 중량%,스쿠알란 1.0∼40.0 중량%, 보조유화제로 친유형글리세릴스테아레이트 0.1∼10.0 중량% 및 정제수를 사용해 화이트겔(W/O에멀젼)을 만드는 유화 조성물.
전상온도유화법에서 비이온계면활성제로 폴리소르베이트60, 소르비탄세스퀴올리에이트, 오일로 트리옥타노인, 스쿠알란, 보조유화제로 친유형글리세릴스테아레이트의 유상에 W/O에멀젼 생성을 위해 가해지는 정제수의 양 (5.0∼20.0 중량%) 및 제조 공정.