KR20110061065A - 항균성분이 코팅된 실리카 분말의 제조방법 및 이를 포함하는 피부 외용제 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 항균성분이 코팅된 실리카 분말의 제조방법 및 이를 포함하는 피부 외용제 조성물에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 촉매존재 하에서 실리콘 알콕사이드를 알코올 용매 내에서 반응시켜 실리카 입자를 형성한 후 여기에 은 및 금속 코팅층을 형성하여 항균성분이 코팅된 실리카 분말을 제조하고, 이를 이용하여 피부 외용제 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 항균성분이 코팅된 실리카 분말은 강한 항균력을 나타내어 피부 외용제에 적용시 피부자극과 알레르기 반응을 유발할 수 있는 화학 방부제를 사용하지 않고도 피부 외용제의 장기 보관을 가능케 하며, 고가의 은이온 물질을 적게 사용하고도 우수한 항균력 및 안정성을 나타내고, 또한 밝은 색상을 띠고 있어 화장료용 조성물에 사용시 색상의 표현이 자유로워서 진한 색상뿐만 아니라 밝은 색상의 화장료에도 제약 없이 적용할 수 있다.
실리카, 은, 금속염, 항균, 피부 외용제

Description

항균성분이 코팅된 실리카 분말의 제조방법 및 이를 포함하는 피부 외용제 조성물{manufacturing method for silica powder coated by antiseptic, and composition for external skin comprising the silica powder}
본 발명은 항균성분이 코팅된 실리카 분말의 제조방법 및 이를 포함하는 피부 외용제 조성물에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 촉매존재 하에서 실리콘 알콕사이드를 알코올 용매 내에서 반응시켜 실리카 입자를 형성한 후 여기에 은 및 금속 코팅층을 형성하여 항균성분이 코팅된 실리카 분말을 제조하고, 이를 이용하여 피부 외용제 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
금속 및 세라믹 분말재료의 특성 향상을 위한 방법으로서 입자를 미세화하는 연구개발 과정에서 1㎛ 이하의 크기를 가진 초미세 분말재료에 많은 관심이 집중되고 있다.
상기 분말재료 중에서 통상 0.1㎛이하의 크기를 갖는 분말을 나노분말 (nanoscaled-powder)이라 하고, 0.1~1㎛의 크기를 갖는 분말을 서브마이크론분말(submicron-powder)이라고 하는데, 이러한 재료들은 입자크기가 극미세해짐에 따라 일반 분말재료에서는 발현되지 않았던 특이한 기계적, 물리적 특성이 나타난다.
즉, 입자크기가 작아질수록 표면적은 상대적으로 증가하여 체적특성은 감소하고 표면특성이 두드러지게 나타나기 시작한다.
이러한 극미세입자의 제조는 기계적, 물리적, 화학적인 방법으로 다양하게 시도되고 있으나, 크기의 선택적 균일성을 실현하기에는 아직은 많은 문제점이 있으며, 또한 대량생산공정 확보와 두 가지 이상의 복합체 입자의 제조기술 등에 관한 기술상의 한계가 여전히 존재한다.
또한, 제조된 입자들을 응용화하여 소재화하기 위해서는 규칙적이고 균일한 분산상태와 산화안정성을 확보해야 하는 문제가 해결되어야 한다.
응용분야 중에서 특히 피부 외용제에 사용되는 무기소재는 스킨케어, 메이크업, 자외선 차단제품, 연고, 파우더 등에 다양하게 응용되고 있다. 이때 무기재료가 가져야 할 기술적 특성으로는 제품에 적용하였을 때 다른 성분들과 상용성이 뛰어나야 하고 침전이나 변취, 변색 등이 발생하지 않아야 한다. 또한 피부 적용시 안전성이 보장되고 밀착도가 좋아야 하며 백탁현상이 없어야 할 뿐만 아니라 항균효과가 우수하여야 한다. 그러나 현존하는 기술로서는 이런 조건들을 만족시키는데 한계가 있다.
현재 사용되는 항균제의 종류는 대단히 많으며 유기계 항균제와 무기계 항균제로 대별된다. 유기계 항균제는 무기계 항균제에 비하여 비교적 가공이 쉽고 최종 제품의 기계적 물성, 투명도, 색상 등에 큰 영향을 끼치지 않는다는 점에서 현재까지 메틸 파라벤, 프로필 파라벤류의 유기계 항균제가 많이 사용되어 왔다. 그러나 생체 피부 세포에 좋지 않은 영향을 주고 피부 자극의 원인이 된다는 보고가 있다.
유기계 항균제의 인체에 대한 안정성이 문제되면서 유기계의 단점을 보완할 수 있는 무기계 항균제가 주목받고 있다.
무기계 항균제는 제올라이트, 실리카 알루미나 등의 무기 담체에 은(Ag), 구리(Cu), 망간(Mn), 아연(Zn) 등과 같이 항균성이 뛰어난 금속이온을 치환시킨 것으로, 미세한 기공을 가진 3차원의 골격구조를 지니기 때문에 비표면적이 크고 내열성이 우수하다.
실리콘(Si)은 지구상에 두 번째로 많이 존재하는 물질로서 식물 병원균들에 대하여 직접적인 살균효과는 가지고 있지 않으나, 식물 흡수에 의하여 병저항성과 스트레스 저항성을 높이는 것으로 알려져 있을 뿐만 아니라, 사용감촉 및 퍼짐성 개선을 목적으로 화장품 원료로도 많이 사용되고 있다.
미생물에 대한 독성을 지닌 금속은 일반적으로 인체에 대해서도 독성이 강한 것이 많으나 은, 구리, 망간, 아연 등의 금속은 항균력이 강하고 안정성이 높은 몇 안 되는 금속으로서 현재까지는 인체에 무해한 것으로 판명되어 있다.
항균제로 사용된 은(Ag)의 경우는 항균활성이 뛰어나고 인체에 무독성, 무자극성이며 화학적으로 내구성을 가지고 내열성이 우수하다. 또한 장기간에 걸쳐 은 이온을 방출하여 항균 지속성이 우수하다.
은계 입자의 복합소재는 각종 산업소재뿐만 아니라 일상생활용품 분야 등에도 광범위하게 사용되는 플라스틱 소재에 항균, 탈취, 대전방지 등의 기능성을 가지는 복합소재를 개발하는 기술로서 현재까지 세계 각국에서 많은 기초 연구들이 진행되고 있다. 국외의 동 분야 연구개발에 관한 실적은 주로 기초연구에 관한 많 은 보고들이 있고, 응용과 제품화에 관한 연구보고는 드문 상황이다.
국내의 경우 은계 입자의 형성에 관한 기초연구는 이미 전기화학법, 화학적 환원법, 광학적 방법, 초음파법, 마이크로법, 감마선 조사법 등이 다양하게 진행되고 있고, 많은 연구 결과들이 보고되었다. 하지만 현재까지 여전히 해결되지 못하고 있는 것은 은 입자들의 분산성과 산화안정성 제어방법의 개발과 선택적 균일한 입자의 합성법이 개발되지 못하여 1㎛ 이하 크기 범위의 초미세 분말재료에서 균일한 크기의 은 입자를 합성하는 것이 어렵다는 것이다.
항균성 실리카 담체의 제조방법으로는 사염화 규소 등을 원료로 한 기상분해법(일본특개 소62-003011호), 규소 알콕사이드를 이용한 졸겔법(일본특개 소63 -166777호), 규산 알카리와 산과의 중화반응에 의해 제조하는 방법(미국특허 제4675122호) 등이 공지되어 있는데, 여기에는 제조된 담체에 은, 구리, 금, 아연, 백금 등의 항균 물질을 담지하는 방법이 개시되어 있다.
그러나 상기 기상분해법은 반응시의 유독성과 부식성이 있고, 입자 표면에서만 기공이 형성된다는 등의 단점이 있으며, 상기 졸겔법은 고순도 분말을 얻을 수 있는 장점이 있으나 경제성의 문제가 있다.
또한, 상기 중화반응의 방법은 제조방법상 원료 가격이 낮고 취급이 용이하여 가장 널리 사용되고 있으나, 원료간의 혼합 반응은 적하법(Dropping)에 의해 이루어지므로 원료인 규산 알칼리 용액의 농도가 20% 이하이어야 하며, 원료간의 접촉이 국부적으로 이루어지므로 반응이 불균일하게 이루어지는 단점이 있다. 또한, 세공 용적을 증가시키기 위해 장시간 동안 알칼리수의 세척에 의해 제조되어 소요 시간이 길고(3~4일/batch), 제품 로드별 균일도가 크게 떨어져 제조비용이 높아지고, 장시간의 숙성ㆍ세척 공정으로 인한 촉매물질의 유출 등의 단점이 있다. 또한, 촉매 입경 및 형상 제어시 복잡한 공정, 즉 분쇄, 조립 등의 제조공정을 거쳐야 하는 문제점이 있다.
상기 방법에 의해 제조된 실리카 담체에 항균물질을 담지하는 방법은 함침법, 이온교환법, 침전법으로 대별된다.
함침법에는 담체를 항균물질이 들어있는 용액과 접촉시켜 담지시키는 방법으로서 분무법, 증발건조법, 흡착법 등을 사용한다.
분무법은 담체를 증발기에 넣고 교반시키면서 항균성분이 있는 용액을 분무시켜 담지시키는 것이고, 증발 건조법은 담체를 항균물질이 함유된 용액에 담근 후 용매를 날려보내는 방법이다.
이온 교환법은 실리카, 제올라이트, 알루미나 등에 항균물질을 담지시킬 때 주로 사용되는 방법으로서 항균물질이 균일하게 분포되도록 할 수 있다는 장점이 있으나 담지 가능한 항균물질의 양이 소량이며 담지에 과다한 시간이 소요된다.
이와 같이 상기에서 설명한 종래의 항균물질의 담지방법은 모두 담체를 제조한 후 다시 항균물질을 담지하여야 하므로 담지에 과다한 시간이 소요되며, 항균물질이 담지되는 함량에 한계가 있고, 복잡한 공정을 거쳐야 하므로 제조원가도 높아진다.
또한, 상기 중화반응에 의한 실리카 담체 제조공정에서, 초기의 원료 합성시에 항균물질이 함유된 원료를 투입하여 항균성 실리카를 제조하는 방법도 있으나, 숙성ㆍ세척 공정이 과다하여 항균물질이 상당량 유실되는 단점이 있다.
즉, 종래의 방법으로는 고다공성의 실리카 담체를 제조하는 것이 용이하지 않고, 또한 항균 물질을 담지할 수 있는 담지량에 한계가 있으며, 제조시간이 길어 제조비용이 비싸다.
또한, 담체에 항균물질을 담지할 경우 이미 제조한 담체에 항균물질을 담지하여야 하므로 균질한 담지가 곤란하고 제조 공정이 복잡하여 경제성이 떨어진다.
또한, 담체 제조시에 항균 물질을 첨가하는 경우에도 장시간의 숙성ㆍ세척 공정으로 인하여 항균물질의 유실이 야기되는 단점이 있다.
또한, 무기계 항균 분체는 유기계에 비해 독성이 적고 열에 대해 안정한 성질이 있지만 금속 특유의 색상을 띠며, 제품 적용시 회색으로 변색우려가 있으며 항균력 지속성 및 분산성이 떨어지는 단점이 있다.
상기 문제를 해결하기 위하여, 본 출원인은 출원번호 제10-2009-0007016호를 통하여 항균력과 용매 분산성 및 안정성이 우수한 은 코팅층 함유 실리카 나노분말의 제조방법을 제시한 바 있다.
상기 제조방법은 촉매존재 하에서 실리콘 알콕사이드를 알코올 용매 내에서 반응시켜 실리카 입자를 형성한 후, 상기 실리카 입자를 알코올 용매 내에서 은 전구체와 혼합하고 환원제를 첨가하여 상기 은 전구체를 환원시켜 상기 실리카 입자의 표면상에 은 코팅층을 형성하는 방법을 제공한다.
그러나 상기의 제조방법에서 사용되는 은 전구체는 고가(高價)의 물질이어서 상기의 방법으로 제조된 은 코팅 실리카 나노분말은 제조원가가 상승하게 되어 이 를 여러 제형의 조성물에 적용하기에는 비용부담이 크다는 단점이 있었다.
또한 상기에서 제조된 은 코팅 실리카 나노분말은 갈색의 입자로서 이를 화장료에 적용할 경우 화장료의 색상이 어두운 색을 띠게 되어 밝은 색상의 화장료를 제조하는데 제약이 따르는 문제가 야기된다.
따라서 분산성, 산화 안정성, 피부적합성 및 강한 항균력을 가짐과 동시에 제조원가를 낮추어 경제성 있는 저가(低價)의 항균제 개발 필요성이 대두되고 있으며, 또한 상기 항균제는 밝은 색상을 띄도록 하여 좀 더 자유롭게 색상을 표현할 수 있는 활용성 높은 항균제 개발이 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 강한 항균력을 가지는 실리카 분말을 적은 비용으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
또한, 상기 항균성분이 코팅된 실리카 분말이 밝은 색상을 나타내도록 하는 방법을 제공하는 것이다.
또한, 상기 분말을 함유하는 피부 외용제 조성물을 제공하는 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 촉매 존재하에서 실리콘 알콕사이드를 알코올 용매에 35~38℃에서 6~7시간 동안 반응시켜 100~150㎚의 평균 입경을 갖는 실리카 입자를 형성하는 단계; 및 상기 실리카 입자를 알코올 용매에 은이온 전구체 및 금속염과 혼합하고 환원제를 첨가한 후 35~38℃에서 3~4시간 동안 반응시켜 상기 실리카 입자의 표면상에 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는, 항균성분이 코팅된 실리카 분말의 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 촉매는 암모니아수, 탄산수소암모늄 및 트리에탄올 아민으로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나이며, 상기 실리콘 알콕사이드 100중량부에 대하여 상기 촉매 10~15중량부가 사용되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 알코올 용매는 메탄올, 에탄올 및 프로판올로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나이며, 상기 실리카 입자를 형성하는 단계의 알코올 용매는 상기 실리콘 알콕사이드 100중량부에 대하여 700~800중량부가 사용되고, 상기 코팅 층을 형성하는 단계의 알코올 용매는 상기 실리카 분말 100중량부에 대하여 2550~2650중량부가 사용되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 알코올 용매에 혼합되는 은이온 전구체와 금속염의 총량은 상기 실리카 입자 100중량부에 대하여 5~25중량부인 것이 바람직하다.
또한, 상기 은이온 전구체는 질산은, 아질산은 및 과염소산은으로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 금속염은 질산염, 인산염 및 탄산염으로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나이며, 상기 금속염의 금속이온은 아연, 마그네슘, 칼슘, 구리, 지르코늄으로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한, 상기 환원제는 아스코르브산 또는 소듐 보로하이드라이드이며, 상기 실리카 입자 100중량부에 대하여 0.1~0.5중량부가 사용되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 코팅층의 두께는 2~5㎚이며, 상기 코팅층의 은과 금속성분의 함량은 실리카 입자 100중량부에 대하여 2~9중량부인 것이 바람직하다.
또한, 상기 코팅층을 형성하는 단계 이후에 상기 코팅층이 형성된 실리카 입자를 1,3-부틸렌 글리콜, 글리세린 및 폴리에틸렌 글리콜로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나의 용매에 1,000~3,000ppm의 농도로 분산시켜 분산액을 제조하는 단계가 추가되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기의 방법으로 제조된 항균성분이 코팅된 실리카 분말을 0.0001~0.001중량% 함유하는 피부 외용제 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 항균성분이 코팅된 실리카 분말은 강한 항균력을 나타내어 피부 외용제에 적용시 피부자극과 알레르기 반응을 유발할 수 있는 화학 방부제를 사용하지 않고도 피부 외용제의 장기 보관을 가능케 한다.
또한, 고가의 은이온 물질을 적게 사용하고도 우수한 항균력 및 안정성을 나타내므로 저가의 항균성분 코팅분말을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 분말은 밝은 색상을 띠고 있어 화장료 등의 조성물에 사용시 색상의 표현이 자유로워서 진한 색상뿐만 아니라 밝은 색상의 화장료에도 제약 없이 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 항균성분이 코팅된 실리카 분말은 코어/쉘 구조로서, 실리카 분말이 코어 역할을 수행하고 상기 코어의 표면에 항균성분의 코팅층이 형성되어 쉘을 구성하게 된다.
이에 따라 본 발명의 항균성분이 코팅된 실리카 분말의 제조는 크게 두 가지 공정으로 나누어지는데, 코어 역할을 수행하는 실리카 분말을 형성하는 공정과 여기에 쉘 역할을 수행하는 항균성분의 코팅층을 형성하는 공정으로 나눌 수 있다.
상기 실리카 분말을 형성하는 공정에서의 결과물인 미세분말은 항균성 및 안정성의 측면에서 그 입경을 일정 범위 내에 분포시키는 것이 바람직한데, 이를 위해 분말의 평균 입경이 일정한 범위 내에 속할 수 있도록 적절히 조절하게 된다.
이를 위해서는 먼저 촉매 존재하에 실리콘 알콕사이드(silicon alkoxide)를 알코올 용매 내에서 35~38℃에서 6~7시간 동안 반응시켜 실리카 입자를 형성하게 된다.
상기 실리콘 알콕사이드는 실리카의 전구체로서 사용되며, 그 예로서는 테트라에틸오르쏘실리케이트(tetraethylorthosilicate : TEOS), 규산나트륨(sodium silicate) 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 실리카 분말의 형성시 사용되는 촉매로서는 암모니아수, 탄산수소암모늄, 트리에탄올 아민 등이 있으며, 상기 실리콘 알콕사이드 100중량부에 대하여 10~15중량부의 함량으로 사용할 수 있다. 상기 함량을 벗어나게 되는 경우, 실리카 분말의 입도 분포가 균일하지 못하는 문제점이 있어 바람직하지 않다.
상기 실리카 분말 형성시 사용되는 알코올 용매로는 메탄올, 에탄올, 프로판올 등이 있으며, 그 함량은 상기 실리콘 알콕사이드 100중량부에 대하여 700~800중량부의 함량으로 사용할 수 있다. 상기 함량을 벗어나는 경우 반응액의 점도가 너무 크거나 작으므로 바람직하지 않다.
상기 실리카 나노 분말 형성시 사용되는 상기 원료들의 종류 및 함량도 중요하나, 그 반응 조건으로서 반응시간 및 반응 온도도 적절히 제어하는 것이 바람직하다.
상기 반응시간은 6~7시간 동안 수행될 수 있으며, 6시간 미만이면 반응이 충분히 일어나지 않고, 7시간을 초과하면 1차 입자 생성 후 2차 입자의 생성으로 인한 실리카 분말 입도 분포의 불균일과 같은 문제가 발생하므로 바람직하지 않다.
상기 반응온도의 경우 35℃ 내지 38℃에서 수행될 수 있으며, 35℃ 미만이면 반응시간이 길어지고, 38℃를 초과하면 균일한 입자의 형성에 문제점이 발생하므로 바람직하지 않다.
상기의 방법으로 얻어지는 실리카 입자는 100~150㎚의 평균 입경을 갖게 되는데, 상기 분말의 평균 입경이 100㎚ 미만이면 상기 실리카 나노 분말이 인체의 피부 등에 침투하여 독성을 유발할 우려가 있으며, 150㎚를 초과하면 상기 실리카 분말의 표면적이 감소하여 항균성 등이 저하될 우려가 있다.
상기 공정을 통하여 제조된 실리카 분말은 이어지는 공정에서 항균성분이 코팅되는 쉘층을 형성하게 되며, 상기 공정에서 얻어진 실리카 입자를 은이온 전구체 및 금속염과 함께 알코올 용매 내에 혼합한 후, 환원제를 첨가하여 상기 은이온 전구체를 환원시켜 금속염과 함께 상기 실리카 입자의 표면상에 쉘층을 형성하게 된다.
상기 쉘층을 형성하는 공정은, 은 전구체가 환원되고 금속염이 실리카 입자 표면에 충분히 코팅될 수 있도록 35~38℃에서 3~4시간 동안 반응이 진행한다.
상기 반응시간이 3시간 미만이면 반응이 충분히 일어나지 않아 충분한 코팅층을 형성할 수 없고, 4시간을 초과하면 이미 반응이 충분히 일어나므로 경제성이 저하되어 바람직하지 않다
상기 쉘층 코팅공정에서 사용되는 은 전구체로서는 질산은, 아질산은, 과염소산은 등이 있으며, 상기 금속염의 종류에는 질산염, 인산염 및 탄산염 등을 들 수 있고 상기 금속염의 금속이온으로는 아연, 마그네슘, 칼슘, 구리, 지르코늄 등이 바람직하다.
상기 알코올 용매에 혼합되는 은 전구체와 금속염의 총량은 상기 실리카 나노 분말 100중량부에 대하여 5~25중량부가 바람직한데, 상기 총량이 5중량부 미만이면 충분한 코팅층을 형성할 수 없으며, 25중량부를 초과하는 경우 코팅층이 지나치게 두꺼워지거나 미반응물이 많아지게 되므로 경제성이 저하되어 바람직하지 않다.
또한, 상기 은 전구체와 금속염의 혼합비율은 중량 기준으로 금속염이 은 전구체의 3~7배 혼합되는 것이 적절하다.
상기 코팅층 형성에 사용되는 알코올 용매로서는 메탄올, 에탄올, 프로판올 등을 사용할 수 있으며, 상기 실리카 나노 분말 100중량부에 대하여 2550~2650중량부의 함량으로 사용할 수 있다.
상기 코팅층 형성시, 은 전구체를 환원시키는데 사용되는 환원제로서는 아스코르브산(Ascorbic acid), 소듐 보로하이드라이드(sodium borohydride : NaBH4 ) 등의 통상적인 환원제를 사용할 수 있으며, 그 함량은 실리카 분말 100중량부에 대하여 0.1~0.5중량부를 사용할 수 있다.
상기 항균성분의 코팅층 형성공정을 종료한 후에는 생성물을 적절한 방법에 따라 세척, 건조 및 열처리를 하여 불순물 및 미반응물을 제거하게 된다.
상술한 바와 같은 항균성분의 코팅층 형성 공정을 통해 상기 실리카 분말의 표면상에 은 및 금속의 코팅층이 균일하게 형성되며, 그 두께는 2~5㎚인 것이 바람직하다.
상기 코팅층은 연속적이고 균일한 형태의 층 형상을 가질 수도 있으나, 은 및 금속입자가 상기 실리카 분말의 표면상에 응집된 입자 형태로 결합되어 있는 것도 가능하다.
상기 공정에 의해 코어인 실리카 100중량부에 쉘층의 은과 금속성분이 2~9중량부 코팅된다.
상기한 바와 같이 질산은, 아질산은, 과염소산은 등의 고가(高價)의 은 전구체만을 사용하지 않고, 상기 은 전구체에 비하여 상대적으로 저렴한 아연, 마그네슘, 칼슘, 구리, 지르코늄 등의 금속염을 혼합하여 사용함으로써, 우수한 항균력 및 안정성을 나타내는 은 및 금속염 성분이 코팅된 실리카 입자를 적은 비용으로 제조할 수 있다.
또한, 상기 실리카 입자 표면에 코팅되는 아연, 마그네슘, 칼슘, 지르코늄의 금속성분은 은 성분에 비하여 밝은 미색을 띄고 있어서, 은 및 금속염 성분이 코팅된 실리카 입자가 은 성분이 단독으로 코팅된 실리카 입자에 비하여 좀더 밝은 미색을 띄게 된다.
더불어 코어를 구성하는 실리카 분말의 크기가 특정 범위 내로 한정됨으로써 피부 외용제 조성물 등과 같이 안정성 및 항균성이 요구되는 분야에 적절하게 사용될 수 있다.
다음은 상기 항균성분이 코팅된 실리카 분말이 항균성 및 안정성을 적절히 나타내기 위해서는 적절한 농도의 분산액을 형성할 필요가 있다. 즉 분산액 내에서 상기 항균성분이 코팅된 실리카 분말의 농도를 일정한 범위로 형성하는 것이 바람직하며, 상기 범위는 1,000~3,000ppm이 바람직하다.
상기 분산액을 형성하기 위한 분산 용매로서는 1,3-부틸렌 글리콜, 글리세린, 폴리에틸렌 글리콜 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이 본 발명의 항균성분이 코팅된 실리카 분말은 다양한 피부 외용제 조성물에 사용될 수 있으며, 상기 분말이 우수한 항균력 및 안정성을 나타내게 됨에 따라 상기 피부 외용제의 변질을 예방할 수 있어서 저장 및 보존 안정성을 개선하게 된다.
상기 피부 외용제 조성물 중 상기 항균성분이 코팅된 실리카 분말의 함량은 조성물 전체 중량에 대하여 0.0001~0.001중량%가 바람직하다.
또한, 상기 피부 외용제 조성물은 상기 분말 이외에 통상적으로 이용되는 성분들을 포함한다. 예컨대 안정화제, 용해화제, 비타민, 안료 및 향료와 같은 통상적인 보조제와 담체를 포함한다.
상기 항균성분이 코팅된 실리카 분말을 포함하는 본 발명에 따른 피부 외용제 조성물은 당업계에서 통상적으로 제조되는 어떠한 제형으로도 제조될 수 있으며, 예를 들어, 용액, 현탁액, 유탁액, 페이스트, 겔, 크림, 로션, 파우더, 비누, 계면활성제-함유 클린싱, 오일, 분말 파운데이션, 유탁액 파운데이션, 왁스 파운데이션 및 스프레이 등으로 제형화될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 항균 금속성분이 코팅된 실리카 분말을 피부 외용제 조성물의 일례로서 화장료에 적용시에는 표면에 코팅된 금속성분이 산화되어 백색 또는 미색을 띄게 되므로 화장료 조성물의 색상을 밝게 하는 역할을 한다.
이하, 본 발명을 하기 실시예, 비교예 및 시험예를 통하여 좀더 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환 및 균등한 타 실시예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
<실시예 1>
3L 4구 반응기에 용매로 95%-에탄올 1L를 투입하고, 여기에 테트라에틸오르쏘실리케이트 104.17g을 적가한 다음, 완전히 혼합될 수 있도록 30분간 교반하였다. 이어서 증류수 9.01g을 투입하고 다시 30분간 교반하였다.
다음으로 촉매로 암모니아수 13.6g을 적가한 후 교반하면서 반응기의 온도를 36℃로 승온 후 6시간 반응시켰다. 그 후 반응물을 물로 씻은 다음 진공 여과하여 120℃ 열풍건조기에서 12시간 건조하여 110㎚의 평균입경을 갖는 미세 실리카 입자 30g을 얻었다.
다음은 3L 4구 반응기에 95%-에탄올 1L를 투입 후 상기 미세 실리카 입자 30g을 분산시키고 교반하면서 질산은 0.53g 및 질산아연 2.76g을 정제수 6.58g에 용해한 질산금속염 수용액 9.87g을 서서히 적가한 후 3시간 동안 교반하였다. 그리고 환원제로 소듐 보로하이드라이드 0.04g을 투입한 후 36℃에서 3시간 동안 교반하였다.
그 후 반응물을 증류수 1L를 가하여 물로 씻고 진공 여과하였다. 얻어진 여과케이크를 다시 증류수에 분산하고 진공 여과하여 120℃ 열풍건조기에서 12시간 동안 건조한 다음, 300℃까지 단계별 승온하여 4시간 동안 열처리과정을 거쳐 불순물 및 미반응물을 제거하여 은과 아연 코팅층이 3㎚의 두께로 형성된 실리카 분말 31.46g을 얻었다.
<실시예 2>
상기 실시예 1의 실리카 입자에 은과 아연 코팅층을 형성하는 단계에서, 질산은 0.53g과 질산마그네슘 2.40g을 정제수 5.86g에 용해한 질산금속염 수용액 8.79g을 실리카 입자 분산액에 적가하여 은과 마그네슘 코팅층을 형성한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 은과 마그네슘 코팅층 함유 실리카 분말 31.23g을 얻었다.
<실시예 3>
상기 실시예 1의 실리카 입자에 은과 아연 코팅층을 형성하는 단계에서, 질산은 0.53g과 질산칼슘 2.19g을 정제수 5.44g에 용해한 질산금속염 수용액 8.16g을 실리카 입자 분산액에 적가하여 은과 칼슘 코팅층을 형성한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 은과 칼슘 코팅층 함유 실리카 분말 31.01g을 얻었다.
<실시예 4>
상기 실시예 1의 실리카 입자에 은과 아연 코팅층을 형성하는 단계에서, 질산은 0.53g과 질산구리 2.15g을 정제수 5.36g에 용해한 질산금속염 수용액 8.04g을 실리카 입자 분산액에 적가하여 은과 구리 코팅층을 형성한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 은과 구리 코팅층 함유 실리카 분말 31.32g을 얻었다.
<실시예 5>
상기 실시예 1의 실리카 입자에 은과 아연 코팅층을 형성하는 단계에서, 질산은 0.53g과 질산지르코늄 3.14g을 정제수 7.34에 용해한 질산금속염 수용액 11.01g을 실리카 입자 분산액에 적가하여 은과 지르코늄 코팅층을 형성한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 은과 지르코늄 코팅층 함유 실리카 분말 34.21g을 얻었다.
<실시예 6>
상기 실시예 1의 실리카 입자에 은과 아연 코팅층을 형성하는 단계에서, 질산은 0.53g과 인산아연 4.25g을 정제수 4.78g에 용해한 금속염 수용액 9.56g을 실리카 입자 분산액에 적가하여 은과 아연 코팅층을 형성한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 은과 아연 코팅층 함유 실리카 분말 31.54g을 얻었다.
<실시예 7>
상기 실시예 1의 실리카 입자에 은과 아연 코팅층을 형성하는 단계에서, 질산은 0.53g과 탄산아연 1.16g을 정제수 1.69g에 용해한 금속염 수용액 3.38g을 실리카 입자 분산액에 적가하여 은과 아연 코팅층을 형성한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 은과 아연 코팅층 함유 실리카 분말 31.43g을 얻었다.
<비교예 1>
상기 실시예 1의 실리카 입자에 은과 아연 코팅층을 형성하는 단계에서, 질산은 1.58g을 정제수 3.16g에 용해한 질산은 수용액 4.74g과 환원제로서 소듐 보로하이드라이드를 0.03g 투입하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 은 코팅층 함유 실리카 분말 30.7g을 얻었다.
<비교예 2>
상기 실시예 1의 실리카 입자에 은과 아연 코팅층을 형성하는 단계에서, 질산아연 2.76g을 정제수 5.52g에 용해한 질산아연 수용액 8.28g과 환원제로서 소듐 보로하이드라이드를 0.03g 투입하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 아연 코팅층 함유 실리카 분말 31.1g을 얻었다.
<비교예 3>
상기 실시예 1의 실리카 입자에 은과 아연 코팅층을 형성하는 단계에서, 질산마그네슘 2.40g을 정제수 4.80g에 용해한 질산마그네슘 수용액 7.20g과 환원제로서 소듐 보로하이드라이드를 0.03g 투입하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 마그네슘 코팅층 함유 실리카 분말 31.0g을 얻었다.
<비교예 4>
상기 실시예 1의 실리카 입자에 은과 아연 코팅층을 형성하는 단계에서, 질산칼슘 2.19g을 정제수 4.38g에 용해한 질산칼슘 수용액 6.57g과 환원제로서 소듐 보로하이드라이드를 0.03g 투입하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 칼슘 코팅층 함유 실리카 분말 30.9g을 얻었다.
<비교예 5>
상기 실시예 1의 실리카 입자에 은과 아연 코팅층을 형성하는 단계에서, 질산구리 2.15g을 정제수 3.16g에 용해한 질산구리 수용액 5.31g과 환원제로서 소듐 보로하이드라이드를 0.03g 투입하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 구리 코팅층 함유 실리카 나노분말 31.0g을 얻었다.
<비교예 6>
상기 실시예 1의 실리카 입자에 은과 아연 코팅층을 형성하는 단계에서, 질산지르코늄 3.14g을 정제수 6.28g에 용해한 질산지르코늄 수용액 9.42g과 환원제로 서 소듐 보로하이드라이드를 0.03g 투입하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 지르코늄 코팅층 함유 실리카 분말 32.1g을 얻었다.
<시험예 1> 금속성분함량 분석
상기 실시예 1~7 및 비교예 1~6에서 얻어지는 실리카 분말의 금속성분 함량을 알기 위하여 유도결합플라즈마(ICP, OPTMA 5300DV, PerkinElmer사, 미국)를 이용하여 분석하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실리카 분말의 금속성분함량 분석결과
Ag 농도
(중량%)		 Zn 농도
(중량%)		 Mg 농도
(중량%)		 Ca 농도
(중량%)		 Cu 농도
(중량%)		 Zr 농도
(중량%)
실시예 1 0.8% 1.5% - - - -
실시예 2 0.9% - 1.2% - - -
실시예 3 0.8% - - 1.0% - -
실시예 4 0.8% - - - 1.2% -
실시예 5 0.8% - - - - 1.4%
실시예 6 0.8% 1.4% - - - -
실시예 7 0.8% 1.3% - - - -
비교예 1 2.3% - - - - -
비교예 2 - 3.8% - - - -
비교예 3 - - 3.6% - - -
비교예 4 - - - 3.2% - -
비교예 5 - - - - 2.9% -
비교예 6 - - - - - 4.3%
<시험예 2> 항균력 시험
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 분말 및 상기 분말로 제조한 분산액의 항균력을 평가하기 위하여 농도별 저해력을 측정해 최소저해농도를 확인하였다.
분산액은 상기 분말을 3000ppm의 농도로 글리세린에 분산하여 제조된 것을 사용하였으며, 시험 균주로는 녹농균(Pseudomonas aeruginosa : ATCC 9027), 황색포도상구균(Staphylococcus aureus : ATCC 6538), 대장균(Escherichia coli : ATCC 8739), 캔디다 효모(Candida albicans : ATCC 10231), 검은곰팡이(Aspergillus niger : ATCC 16404)를 사용하였다.
균주 배양은, 세균의 경우 대두소화액체배지 (Tryptic Soy broth; TSA)에 균을 접종 37℃에서 24시간 배양하였으며, 효모 및 곰팡이의 경우는 감자덱스트로오스 배지 (Potato Dextrose broth; PDA)에 균을 접종, 25℃에서 2~3일간 배양하였다.
다음은 상기 실시예, 비교예 및 대조군으로서 화장료 방부제로 널리 사용되는 메틸 파라벤과 에틸 파라벤 각각을 시료별로 영양배지 또는 감자덱스트로오즈 배지에 적절한 농도로 희석하고, 시료의 농도별 희석액을 각각 96-웰 플레이트(96-well plate)에 100㎕씩 넣은 다음, 세균의 경우 최종 농도가 약 2×106~4×106CFU/㎖이 되도록 희석하고, 진균의 경우 2×105~4×105CFU/㎖이 되도록 희석하여 96-웰 플레이트에 100㎕씩 넣어 시험하고자 하는 시료와 잘 섞은 후 37℃에서 세균은 24시간, 진균은 48시간 배양한 후 시험하고자 하는 시료가 포함되지 않은 웰 플레이트의 탁도와 비교하여 균의 생장 여부를 확인하였다.
균의 생육이 저해되어 탁도가 없는 웰 플레이트 중 최소 농도를 최소저해농도(Minimum Inhibitory Concentration : MIC)로 하여 그 경과를 하기 표 2에 나타내었다.
최소저해농도 결과
구분 최소저해농도 (분말:ppm / 분산액:%)
E.coli S.aureus P.aeruginosa C.albicans A.niger
실시예 1 분말 12.5 12.5 25 100 100
분산액 0.25% 0.25% 0.25% 0.5% 1.0%
실시예 2 분말 25 50 25 100 200
분산액 0.5% 1.0% 1.0% 2.0% 2.0%
실시예 3 분말 25 25 50 200 200
분산액 1.0% 0.5% 0.5% 2.0% 2.0%
실시예 4 분말 100 200 100 100 100
분산액 1.0% 1.0% 1.0% 2.0% 1.0%
실시예 5
 분말 200 200 200 400 200
분산액 4.0% 4.0% 4.0% 8.0% 4.0%
실시예 6 분말 25 12.5 25 100 100
분산액 0.5% 0.25% 0.25% 1.0% 1.0%
실시예 7 분말 25 25 25 100 200
분산액 0.5% 0.25% 0.5% 1.0% 2.0%
비교예 1 분말 50 50 50 200 400
분산액 1.0% 1.0% 0.5% 2.0% 4.0%
비교예 2 분말 400 < 400 < 400 < 800 < 800 <
분산액 8.0% < 8.0% < 8.0% < 16% < 16% <
비교예 3 분말 400 < 400 < 400 < 800 < 800 <
분산액 8.0% < 8.0% < 8.0% < 16% < 16% <
비교예 4 분말 400 < 400 < 400 < 800 < 800 <
분산액 8.0% < 8.0% < 8.0% < 16% < 16% <
비교예 5 분말 400 800 400 400 400
분산액 4.0% 8.0% 4.0% 4.0% 8.0%
비교예 6 분말 400 < 400 < 400 < 800 < 800 <
분산액 8.0% < 8.0% < 8.0% < 16% < 16% <
대조군 메틸파라벤 800 800 1000 1000 600
에틸파라벤 600 500 800 800 400
상기 표 2에서 보는 바와 같이 실시예가 비교예에 비하여 항균력이 상대적으로 강하게 나타났으며, 대조군으로 제시된 파라벤류보다 훨씬 강력한 항균력을 나타내었다.
즉, 아연, 마그네슘, 칼슘, 구리, 지르코늄을 단독으로 코팅하였을 때의 항균력은 약하나, 상기 금속을 은과 함께 코팅하였을 경우에는 은만 코팅한 경우의 은 사용량보다 적은 량의 은을 사용하여도 동일한 항균력을 보였다.
학계에 보고된 금속이온들의 항균력은 대략 Ag > Hg > Cu > Cd > Cr > Pb > Co > Au > Zn > Fe > Mn > Mo > Sn의 순이며, 은(Ag)의 항균력이 월등히 높은 것으로 알려져 있다. 아연의 경우 항균력이 있다고 알려져 있으나 상기 표 2에 나타난 바와 같이 그 향균력은 매우 약하여 산업적으로 이용하기에는 미진한 것을 알 수 있다.
또한, 마그네슘, 칼슘, 아연, 지르코늄 등은 직접적으로 항균력을 가지지는 않지만 상기 이온들은 세균이나 진균의 생장에 있어서 필수요소로 작용하기 때문에 항균물질과 결합하여 세균의 유인물질로 활용되는 경우가 있다. 따라서 상기 이온들이 물에서 분산력이나 가용성이 증가되어 은과 같은 강한 항균물질과 결합시 상기 항균물질의 항균력을 극대화시키는 것으로 판단된다.
따라서 상기 실시예의 실리카 입자에 은과 마그네슘, 칼슘, 아연, 구리, 지르코늄을 코팅한 분말 및 분산액을 화장료 조성물에 배합하면, 인체에 피부자극과 알레르기 반응을 유발할 수 있는 화학방부제를 배제하고도 다양한 피부 외용제의 장기 보관이 가능하다.
<시험예 3> 색도 비교
상기 실시예 및 비교예에서 얻어지는 항균성분이 코팅된 실리카 분말의 색상 사진을 도 1에 도시하였다.
또한, 색상의 색수차를 정확히 측정하기 위해 분광측색계(CM-3500d, Konika milota, 일본)를 이용하여 측정하였으며, 측정 결과는 하기 표 3과 같다.
색도 비교 결과
L주1) a주2) b주3)
실시예 1 94.16 -0.49 10.43
실시예 2 86.72 1.43 18.52
실시예 3 93.58 0.34 13.37
실시예 4 67.33 -2.33 3.34
실시예 5 94.26 0.89 10.75
실시예 6 96.04 0.07 0.85
실시예 7 87.06 1.22 16.59
비교예 1 81.20 2.69 20.88
비교예 2 96.00 0.26 2.12
비교예 3 98.21 0.03 1.92
비교예 4 98.99 0.03 1.06
비교예 5 55.66 -1.18 -9.07
비교예 6 98.57 0.17 1.06
주1) L=0 : 검정, L=100 : 백색
주2) a=양수 : 적색, a=음수 : 녹색
주3) b=양수 : 황색, b=음수 : 청색
도 1 및 상기 표 3에서 보는 바와 같이, 비교예 5의 구리 코팅층 함유 실리카 분말이 가장 진한 색을 띠었고, 실시예 4의 은과 구리 코팅층, 비교예 1의 은 코팅층 함유 실리카 분말이 진한 색을 띠었으며, 실시예 1, 2, 3, 5, 6 및 7과 비교예 2, 3, 4 및 6의 아연ㆍ마그네슘ㆍ칼슘ㆍ지르코늄 코팅층 함유 실리카 분말이 밝은 색을 나타내었다.
상기 결과에서 알 수 있는 바와 같이 실리카 입자표면에 은 성분만을 코팅한 경우에 비하여 은과 아연, 은과 마그네슘, 은과 칼슘, 은과 지르코늄을 코팅하였을 경우 좀더 밝은 색을 나타내게 되므로, 상기 밝은 색상의 분말을 화장료에 적용할 경우 화장료의 밝고 화사한 색상 표현에 제약을 주지 않게 된다.
< 실시예 8~11 및 비교예 7, 8> 로션 베이스 제조
상기 실험에서 우수한 효과를 나타낸 실시예 1의 항균성분이 코팅된 실리카 분말을 분산용매인 글리세린에 1000ppm으로 분산하여 제조된 분산액 및 기존의 화학방부제를 이용하여 로션 베이스를 제조하였다. 실험에 사용된 화장료는 유화형 화장액의 형태이고, 그 조성은 하기 표 4와 같다.
유화형 화장액 조성
구 분 성 분 중량%
유분 세틸알코올 1.0
말납 0.5
와세린 2.0
스쿠알렌 6.0
디메틸폴리실록산 2.0
알코올 에탄올 5.0
보습제 글리세린 4.0
1,3-부틸렌글리콜 4.0
계면활성제 POE(10) 모노올레인산 에스테르 1.0
글리세롤 모노스테아린산 에스테르 1.0
점액질 퀸스시드 추출액(5% 수용액) 2.0
방부제 항균성분이 코팅된 실리카 분산액
또는 화학방부제		 0.1~1.0
색제 염료(1% 수용액) 0.001~0.003
향 0.001~0.003
증류수 to 100
우선, 수상파트를 제조하기 위하여 증류수에 보습제, 색제를 가하고 70℃로 가열 조정한 후, 유상파트로 유분에 계면활성제, 방부제를 가하여 70℃로 가열 조정하여 상기 수상파트에 가하여 예비 유화를 하였다. 여기에 퀸스시드 추출액, 에탄올을 가하여 교반하고 호모믹서에서 유화 입자를 균일하게 한 후 탈 기포, 여과, 냉각하여 화장액을 제조하였다.
상기 표 4의 방부제 함유량에 있어서, 상기 실시예 1의 분산액을 하기 표 5의 조성으로 첨가하여 실시예 8~11의 로션 베이스를 제조하였으며, 또한 화학방부제를 함유한 비교예 7과, 방부제를 첨가하지 않은 비교예 8을 제조하였다.
방부제 함유량
성분 실시예 8 실시예 9 실시예 10 실시예 11 비교예 7 비교예 8
분산액 0.1중량% - - - - -
- 0.3 중량% - - - -
- - 0.5 중량% - - -
- - - 1.0 중량% - -
메틸 파라벤 - - - - 0.4 중량% -
프로필 파라벤 - - - - 0.2 중량% -
페녹시 에탄올 - - - - 0.4 중량% -
증류수 - - - - - 1.0 중량%
<시험예 4> 제형 내 방부력 시험
상기 항균성분이 코팅된 실리카 분산액을 함유한 제형 내 방부력을 알아보기 위해 실시예 8~11, 비교예 7, 8에서 제조한 로션 베이스의 방부활성 확인시험을 실시하였다.
방부제 유효성 시험은 소비자에게 피부자극을 일으키지 않고 제품을 안전하게 보존하는데 필요로 하는 방부제의 최소농도를 결정하기 위한 시험으로서 제품의 안전성과 소비자 수용에 있어 매우 중요하다.
화장품의 방부력을 측정하는 방법으로 유에스피(USP)와 씨티에프에이(CTFA)의 방법을 많이 사용한다. 본 시험 방법은 미국화장품공업협회(Cosmetic, Toiletry and Fragrance Association : CTFA)의 미생물 가이드라인의 시험법을 사용하였다.
시험균주는 상기 시험예 3과 동일한 균주를 사용하였으며, 카제인대두소화배지(Tryptic Soy Agar:TSA)에는 세균 3종을 접종하고, 감자덱스트로오즈배지(Potato Dextrose Agar:PDA)에는 효모 및 곰팡이를 접종하였다.
세균은 37℃, 효모 및 곰팡이는 25℃의 배양조에서 각각 24시간 내지 72시간 배양한 후 0.8% 생리 식염수로 현탁하여 세균은 약 1×108CFU/㎖, 효모 및 곰팡이는 1×107CFU/㎖이 되도록 하였다.
실시예 8~11, 비교예 7, 8의 각각 로션 베이스 시료 20g에 세균 3종 혼합 현탁액과 효모 및 곰팡이를 각각 200㎕ 씩 접종하여 최종 농도가 세균의 경우 1×106CFU/g, 효모 및 곰팡이는 1×105CFU/g이 되도록 하였다. 이후 접종된 각각의 시료는 25℃에서 보관하며 1, 2, 3, 7, 14, 21, 28일 경과시마다 무균 조작하에서 시료 1g을 취하여 희석액으로 적절히 희석하여 세균은 TSA, 진균은 PDA에 접종하여 각각 37℃, 25℃에서 24시간 내지 72시간 동안 배양 후 계수하였다.
방부력의 유효성으로 세균은 접종 7일 후 균수가 Log 3 이상 감소해야 하고 시험기간동안 증식이 없어야 하며, 진균은 접종 7일 후 균수가 Log 1 이상 감소해야하며 시험기간 동안 증식하지 않아야 한다. 결과는 하기 표 6 및 7에 나타내었다.
세균에 대한 방부력 측정 결과
구분 생균수 (CFU/g)
3일 1주 2주 3주 4주
실시예 8 2.52 2.90 - - -
실시예 9 3.00 3.00 4.00 5.00 5.00
실시예 10 3.00 3.00 4.00 5.00 5.00
실시예 11 3.00 3.00 4.00 5.00 5.00
비교예 7 3.70 4.00 5.00 5.00 5.00
비교예 8 -0.30 -1.30 - - -
진균에 대한 방부력 측정 결과
구분 생균수 (CFU/g)
3일 1주 2주 3주 4주
실시예 8 0.78 0.85 - -
실시예 9 2.00 2.30 3.00 4.00 4.00
실시예 10 2.70 3.00 4.00 4.00 4.00
실시예 11 3.00 3.00 4.00 4.00 4.00
비교예 7 2.70 3.00 4.00 4.00 4.00
비교예 8 -1.00 -1.50 - - -
상기 표에서 나타난 바와 같이 로션 베이스 제형으로 제조한 실시예 8~11이 세균의 사멸에 있어서 기존 화학방부제 처방을 한 비교예 7과 동등한 방부활성을 가지는 것으로 확인되었다.
진균에서도 세균에서와 같은 결과를 나타내었다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 항균성분이 코팅된 실리카 분말은 값비싼 은을 적게 사용하여도 강한 항균력을 나타내어 적은 비용으로 제조될 수 있으며, 화장료 등의 피부 외용제에 적용시 피부자극과 알레르기 반응을 유발할 수 있는 화학방부제를 사용하지 않고도 피부 외용제의 장기 보관을 가능케 한다.
또한, 본 발명의 분말은 밝은 색상을 띠고 있어 화장료 등의 조성물에 사용시 색상의 표현이 자유로워서 진한 색상뿐만 아니라 밝은 색상의 화장료에도 제약 없이 적용할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 항균성분이 코팅된 실리카 분말의 색상을 보여주는 사진이다.

Claims (9)

  1. 촉매 존재하에서 실리콘 알콕사이드를 알코올 용매에 35~38℃에서 6~7시간 동안 반응시켜 100~150㎚의 평균 입경을 갖는 실리카 입자를 형성하는 단계; 및
    상기 실리카 입자를 알코올 용매에 은이온 전구체 및 금속염과 혼합하고 환원제를 첨가한 후 35~38℃에서 3~4시간 동안 반응시켜 상기 실리카 입자의 표면상에 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 항균성분이 코팅된 실리카 분말의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 촉매는 암모니아수, 탄산수소암모늄 및 트리에탄올 아민으로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나이며, 상기 실리콘 알콕사이드 100중량부에 대하여 상기 촉매 10~15중량부가 사용되는 것을 특징으로 하는, 항균성분이 코팅된 실리카 분말의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 알코올 용매는 메탄올, 에탄올 및 프로판올로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나이며, 상기 실리카 입자를 형성하는 단계의 알코올 용매는 상기 실리콘 알콕사이드 100중량부에 대하여 700~800중량부가 사용되고, 상기 코팅층을 형성하는 단계의 알코올 용매는 상기 실리카 분말 100중량부에 대하여 2550~2650중량 부가 사용되는 것을 특징으로 하는, 항균성분이 코팅된 실리카 분말의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 알코올 용매에 혼합되는 은이온 전구체와 금속염의 총량은 상기 실리카 입자 100중량부에 대하여 5~25중량부인 것을 특징으로 하는, 항균성분이 코팅된 실리카 분말의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 은이온 전구체는 질산은, 아질산은 및 과염소산은으로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 금속염은 질산염, 인산염 및 탄산염으로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나이며, 상기 금속염의 금속이온은 아연, 마그네슘, 칼슘, 구리, 지르코늄으로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 항균성분이 코팅된 실리카 분말의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 환원제는 아스코르브산 또는 소듐 보로하이드라이드이며, 상기 실리카 입자 100중량부에 대하여 0.1~0.5중량부가 사용되는 것을 특징으로 하는, 항균성분이 코팅된 실리카 분말의 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 코팅층의 두께는 2~5㎚이며, 상기 코팅층의 은과 금속성분의 함량은 실리카 입자 100중량부에 대하여 2~9중량부인 것을 특징으로 하는, 항균성분이 코팅된 실리카 분말의 제조방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 코팅층을 형성하는 단계 이후에 상기 코팅층이 형성된 실리카 입자를 1,3-부틸렌 글리콜, 글리세린 및 폴리에틸렌 글리콜로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나의 용매에 1,000~3,000ppm의 농도로 분산시켜 분산액을 제조하는 단계가 추가되는 것을 특징으로 하는, 항균성분이 코팅된 실리카 분말의 제조방법.
  9. 제 1항 내지 제 8항의 방법으로 제조되는 항균성분이 코팅된 실리카 분말을 0.0001~0.001중량% 함유하는 피부 외용제 조성물.
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