KR20120042396A - 폴리글리세릴 에스테르를 단독 유화제로 사용한 나노에멀젼 화장료 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투명 또는 현탁 액상의 나노에멀젼 화장료 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 식물에서 유래한 폴리글리세릴 에스테르(polyglyceryl esters)를 단독 유화제로 사용하여 피부 자극 수준이 없고 부가적인 에너지 소모 없이 액체상 및 고체상 유용성 성분을 고함량으로 안정하게 함유시킴으로써 피부 장벽 기능을 강화시켜 피부의 건조함을 예방하고 부드럽고 촉촉하게 유지시켜 주는 투명 또는 현탁 액상의 나노에멀젼 화장료 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

폴리글리세릴 에스테르를 단독 유화제로 사용한 나노에멀젼 화장료 조성물 및 그 제조방법{Nanoemulsion cosmetic composition produced by using polyglyceryl ester alone as an emulsifier and the method for preparing thereof}

본 발명은 투명 또는 현탁 액상의 나노에멀젼 화장료 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 식물에서 유래한 폴리글리세릴 에스테르(polyglyceryl esters)를 단독 유화제로 사용하여 피부 자극 수준이 없고 부가적인 에너지 소모 없이 액체상 및 고체상 유용성 성분을 고함량으로 안정하게 함유시킴으로써 피부 장벽 기능을 강화시켜 피부의 건조함을 예방하고 부드럽고 촉촉하게 유지시켜 주는 투명 또는 현탁 액상의 나노에멀젼 화장료 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적인 화장수 제조방법은 정제수에 보습제 및 점증제 등을 용해하여 수상으로 하고, 에탄올에 가용화제와 향 등을 용해하여 에탄올상으로 한 다음, 수상에 에탄올상을 천천히 투입하면서 충분히 교반하여 줌으로써 투명 또는 현탁 상태의 액체로 만드는 것이다. 그러나 이와 같은 화장수는 주로 친수성 보습제로 구성되어 있어 피부의 유분과 수분의 균형을 맞춰주기에는 한계가 있으며, 수용성 보습제에 의한 기본적인 끈적임과 부족한 보습 지속력에 대한 소비자 불만이 여전히 존재한다. 또한 대부분의 경우, 물에 쉽게 용해되지 않는 향과 가용화제 및 소량의 유용성 성분들을 효과적으로 용해하여 가용화시키기 위한 용매로서 에탄올을 사용하기 때문에 악건성 피부나 민감성 피부의 소비자들에게는 오히려 피부가 화끈거리거나 따가운 자극감을 나타내기도 한다.

한편, 나노에멀젼으로 제조된 화장수는 일반적인 화장수와 다르게 용매로서 에탄올을 사용하지 않고 유용성 성분을 미세한 유화 입자로 수상에 안정화시킬 수 있기 때문에 우수한 보습 지속력을 가지고 있으며 피부의 유분과 수분의 균형 또한 맞춰줄 수 있고 끈적임이 적은 장점을 가지고 있다.

이와 같은 나노에멀젼을 제조하는 대표적인 방법이 고압유화법이다. 그러나 이러한 고압유화법은 물리적으로 강한 힘을 가하여 나노에멀젼을 제조하면서 고압유화기를 반드시 사용해야 하기 때문에 부가적인 에너지 소모가 발생하는 단점이 있다.

나노에멀젼을 제조하는 또 다른 방법은 오일-유화제-물 사이의 계면 장력을 극히 낮춰서 비교적 적은 에너지만으로도 쉽게 미세한 유화 입자를 제조할 수 있는 전상온도유화법이 있다. 이러한 전상온도유화법은 다량의 유용성 성분을 함유한 나노에멀젼을 제조함으로써 고보습성 화장수 또는 유액을 만드는데 사용되고 있다. 하지만 기존의 전상온도유화법을 통하여 안정한 나노에멀젼을 제조하기 위해서는 사용하고자 하는 유용성 성분과 유화제의 종류 및 함량에 제약이 있었으며 장기 안정성을 최대한 확보할 수 있는 최적의 전상온도 영역을 산출하기 위해서는 특별히 고안된 계산식을 활용하여 사용하고자 하는 유용성 성분에 대한 최적의 유화제 종류와 함량을 산출해야 하기 때문에 다양한 유용성 성분을 함유하는데 있어서 어려움이 있었고 유화제의 사용에도 제약이 컸다.

또한 유화제로 폴리에틸렌글리콜이 많이 사용되었는데 이는 상대적으로 자극 수준이 높아 피부 장벽 기능을 약화시킬 수 있었고 석유에서 유래된 성분으로 에틸렌글리콜을 중합하는 과정에서 미량의 다이옥신이 함유될 수도 있다.

이에, 본 발명자들은 나노에멀젼 화장료 조성에 대한 연구를 진행한 결과, 폴리글리세릴 에스테르를 단독 유화제로 사용할 경우 피부 자극이 없고 유화제의 복잡한 조합이나 부가적인 에너지 소모 없이 높은 함량의 유용성 성분을 다양하게 함유하면서도 투명 또는 현탁 액상의 외관을 갖고 보습 지속력이 우수한 나노에멀젼을 제조할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 피부 장벽의 기능을 강화시켜 피부 건조함을 막고 우수한 보습 효과를 제공할 수 있는 나노에멀젼 화장료 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 단독 유화제로서 폴리글리세릴 에스테르를 함유하는 나노에멀젼 화장료 조성물을 제공한다.

또한 본 발명에서는 1) 폴리글리세릴 에스테르를 글리세린과 혼합하는 단계; 및 2) 상기 1)의 혼합물에 유용성 성분을 혼합하여 젤 상을 만드는 단계; 및 3) 상기 2)의 혼합물에 수용성 성분을 혼합하는 단계를 포함하는 나노에멀젼 화장료의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 의한 나노에멀젼 화장료 조성물은 폴리글리세릴 에스테르를 단독 유화제로 사용함으로써 석유에서 유래된 성분인 폴리에틸렌 글리콜 등의 유화제를 사용한 경우보다 피부 자극에 의해 피부 장벽 기능이 약화되는 것을 방지하였고, 유화제들의 복잡한 조합이나 부가적인 에너지 소모 없이 높은 함량의 유용성 성분을 안정화시킬 수 있었으며, 경피 수분 손실량을 감소시켜 우수한 피부 보습 효과를 부여하였다.

본 발명은 폴리글리세릴 에스테르를 단독 유화제로 사용하여 제조한 투명 또는 현탁 액상의 나노에멀젼 화장료 조성물에 관한 것이다.

본 발명에 의한 투명 또는 현탁 액상의 나노에멀젼 화장료 조성물은 상기 폴리글리세릴 에스테르를 조성물 총 중량에 대하여 1?5 중량%로 함유한다. 이때, 폴리글리세릴 에스테르의 함량이 1 중량% 미만인 경우에는 제조된 나노에멀젼의 시간 경과에 따른 안정성에 문제가 발생할 수 있고, 5 중량%를 초과하는 경우에는 피부 장벽의 기능을 약화시켜 피부 보습 효과가 감소될 우려가 있다.

본 발명에서 사용하는 폴리글리세릴 에스테르는 폴리글리세릴 스테아레이트; 폴리글리세릴 미리스테이트; 폴리글리세릴 라우레이트; 폴리글리세릴 올리에이트; 폴리글리세릴 이소스테아레이트; 폴리글리세릴 디스테아레이트; 및 폴리글리세릴 트리스테아레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.

또한 본 발명에 의한 나노에멀젼 화장료 조성물은 조성물 총 중량에 대하여 3?50 중량%의 유용성 성분을 함유할 수 있다. 이때 유용성 성분의 총 함량이 3 중량% 미만인 경우에는 충분한 유, 수분의 균형이 깨질 수 있고, 50 중량%를 초과하는 경우에는 나노에멀젼의 시간 경과에 따른 안정성에 문제가 발생할 수 있다.

본 발명에서 사용하는 유용성 성분은 녹는점이 30℃ 이상이며 실온에서 고체 상태인 지방, 왁스, 고급알코올, 고급지방산 및 하이드로카본을 포함하는 고체상 성분; 또는 오일, 에스테르, 하이드로카본 및 실리콘을 포함하는 액체상 성분에서 선택된 1종 이상을 들 수 있다. 상기 고체상 성분을 예를 들면, 쉐어버터, 망코씨 버터 및 카카오씨 버터 등의 지방; 카르나우바왁스, 칸델릴라왁스 및 밀납 등의 왁스; 세틸알코올, 스테아릴알코올 및 베헤닐알코올 등의 고급알코올; 라우르산, 미리스트산, 팔미트산 및 스테아르산 등의 고급지방산; 및 파라핀, 세레신 및 마이크로크리스탈린왁스 등의 하이드로카본 등을 들 수 있으며, 액체상 유용성 성분을 예를 들면, 메도우폼씨오일, 해바라기씨오일, 마카다미아씨오일, 녹차씨오일 및 동백오일 등의 오일; 세틸에틸헥사노에이트, 옥틸도데실미리스테이트, 펜타에리스리틸테트라에틸헥사노에이트, 이소프로필팔미테이트 및 이소프로필미리스테이트 등의 에스테르; 유동파라핀, 스쿠알란, 이소헥사데칸, 하이드로제네이티드폴리데센 및 하이드로제네이티드폴리이소부텐 등의 하이드로카본; 및 사이클로메치콘, 디메치콘 및 페닐트리메치콘 등의 실리콘 등을 들 수 있다. 본 발명에는 이 중에서 선택된 1종 이상을 함유하며, 이에만 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 의한 나노에멀젼 화장료의 제조방법은 하기 단계들을 포함한다:

1) 폴리글리세릴 에스테르를 글리세린과 10:1 내지 1:10의 비율로 60℃로 가온하며 패들 믹서(Paddle Mixer)를 이용하여 40 rpm으로 5분간 혼합하는 단계; 및

2) 상기 1)의 혼합물을 패들 믹서를 이용하여 60℃에서 40 rpm으로 20분간 혼합하면서 역시 60℃로 가온한 유용성 성분을 천천히 투입하여 젤 상을 만드는 단계; 및

3) 상기 2)의 혼합물을 패들 믹서를 이용하여 60℃에서 40 rpm으로 10분간 혼합하면서 역시 60℃로 가온한 수용성 성분을 혼합하여 실온으로 냉각하는 단계.

본 발명에 의한 나노에멀젼 화장료는 고압유화기 사용없이 간단한 혼합과정을 이용하여 평균 입자 크기가 50?500 nm인 나노에멀젼을 제조할 수 있다.

본 발명에 의한 나노에멀젼 화장료는 폴리글리세릴 에스테르를 단독 유화제로 사용함으로써 기존의 석유에서 유래된 성분인 폴리에틸렌글리콜을 유화제로 사용하였을 경우 보다 피부 자극으로 인해 피부 장벽 기능이 약화되는 것을 방지하였고, 유화제들의 복잡한 조합이나 부가적인 에너지 소모 없이도 비교적 높은 함량의 유용성 성분을 함유함으로써 제조 시 투명 또는 현탁 액상의 외관을 제공할 수 있었다. 또한 본 발명에 의한 나노에멀젼 화장료는 폴리에틸렌 글리콜 유화제를 배제하고 고함량의 유용성 성분을 함유함으로써 피부 도포 시 피부 장벽 기능을 효과적으로 강화시켜 줌으로써 피부 건조를 효과적으로 예방하여 부드럽고 촉촉한 피부로 가꿔주는 고보습 효과를 제공할 수 있었다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에서 상기 나노에멀젼 화장료 조성물은 보습용 화장료 조성물일 수 있다.

본 발명에 의한 나노에멀젼 화장료 조성물은 그 제형에 있어서 특별한 제한이 없으나, 투명 또는 현탁 액상의 외관과 사용상의 장점을 고려하면, 유연화장수, 영양화장수, 스프레이, 미스트 또는 젤 등의 기초 화장료; 헤어토닉, 헤어에센스 또는 헤어트리트먼트 등의 양모제와 같은 모발용 화장료 조성물; 그 밖의 의약품 및 의약부외품 등으로 폭넓게 적용할 수 있다.

이하, 본 발명의 내용을 실시예 및 시험예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다. 이들 실시예 및 시험예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리 범위가 이들 실시예 및 시험예로 한정되는 것은 아니고, 당업계에서 통상적으로 주지된 변형, 치환 및 삽입 등을 수행할 수 있으며, 이에 대한 것도 본 발명의 범위에 포함된다.

[실시예 1?4 및 비교예 1?5]

하기 표 1 및 2에 기재된 조성에 따라 실시예 1?5 및 비교예 1?5의 나노에멀젼 화장료를 제조하였다(단위: 중량%).

성분		실시예1	실시예2	실시예3	실시예 4	실시예 5	비교예 1
유화제	폴리글리세린-10 스테아레이트	3.00	-	-	-	-	-
	폴리글리세린-10 라우레이트	-	3.00	-	-	-	-
	폴리글리세린-10 디스테아레이트	-	-	3.00	1.00	5.00	0.50
	글리세린	5.00	5.00	5.00	5.00	5.00	5.00
유용성 성분	스쿠알란	10.00	10.00	10.00	10.00	10.00	10.00
	메도우폼씨오일	10.00	10.00	10.00	10.00	10.00	0.00
	디메치콘	2.00	2.00	2.00	2.00	2.00	2.00
수용성 성분	향	적량	적량	적량	적량	적량	적량
	정제수	잔량	잔량	잔량	잔량	잔량	잔량
	EDTA-2Na	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02
	글리세린	4.00	4.00	4.00	4.00	4.00	4.00
	부틸렌글리콜	3.00	3.00	3.00	3.00	3.00	3.00
	트레할로스	0.50	0.50	0.50	0.50	0.50	0.50
	보존제	적량	적량	적량	적량	적량	적량

성분		비교예2	비교예3	비교예4	비교예5
유화제	폴리글리세린-10 디스테아레이트	7.00	-	-	-
	피이지-20 글리세릴이소스테아레이트	-	1.50	5.00	3.00
	피이지-60 하이드로제네이티드 캐스터오일	-	0.80	-	-
	피이지-15 글리세릴올리에이트	-	0.70	-	-
	글리세린	5.00	5.00	5.00	5.00
유용성 성분	스쿠알란	10.00	10.00	10.00	10.00
	메도우폼씨오일	10.00	10.00	10.00	10.00
	디메치콘	2.00	2.00	2.00	2.00
수용성 성분	향	적량	적량	적량	적량
	정제수	잔량	잔량	잔량	잔량
	EDTA-2Na	0.02	0.02	0.02	0.02
	글리세린	4.00	4.00	4.00	4.00
	부틸렌글리콜	3.00	3.00	3.00	3.00
	트레할로스	0.50	0.50	0.50	0.50
	보존제	적량	적량	적량	적량

< 제조방법 >

1) 유화제와 글리세린을 실온에서 균일하게 혼합하고 70?75℃로 가열하였다.

2) 유용성 성분들을 70?75℃로 가열하여 균일하게 용해 및 혼합하였다.

3) 패들 믹서를 이용하여 상기 1)에 상기 2)를 투입하면서 40 rpm으로 10분 동안 균일하게 혼합하였다.

4) 상기 3)에 실온의 수용성 성분들을 투입하여 40 rpm으로 5분 동안 균일하게 혼합하였다.

5) 상기 4)를 실온으로 냉각하여 보관하였다.

[시험예 1] 유화제 종류에 따른 제형 관찰

상기 실시예 1?5 및 비교예 1?5의 유화제 종류와 함량에 따른 제조 직후의 에멀젼의 평균 입자 크기와 경시 변화에 따른 나노에멀젼의 안정도를 확인하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

상기 경시 변화에 따른 나노에멀젼의 안정도를 알아보기 위하여, 실시예 1?5 및 비교예 1?5에서 제조한 나노에멀젼을 실온, 45℃의 항온조 및 -10℃에서 45℃로 12시간 간격으로 순환하는 항온조에서 각각 1개월간 보관한 후 나노에멀젼의 외관 변화를 관찰하였다.

항목	유화제의 종류	평균 입자크기 (nm)	안정도
			실온		45℃		순환
			1주	4주	1주	4주	3일	1주
실시예1	폴리글리세린-10 스테아레이트 3.00%	136	양호	양호	양호	양호	양호	양호
실시예2	폴리글리세린-10 라우레이트 3.00%	257	양호	양호	양호	양호	양호	양호
실시예3	폴리글리세린-10 디스테아레이트 3.00%	204	양호	양호	양호	양호	양호	양호
실시예4	폴리글리세린-10 디스테아레이트 1.00%	219	양호	양호	양호	양호	양호	양호
실시예5	폴리글리세린-10 디스테아레이트 5.00%	235	양호	양호	양호	양호	양호	양호
비교예1	폴리글리세린-10 디스테아레이트 0.50%	1096	분리	분리	분리	분리	분리	분리
비교예2	폴리글리세린-10 디스테아레이트 7.00%	240	양호	양호	양호	양호	양호	양호
비교예3	피이지-20 글리세릴이소스테아레이트 1.50%, 피이지-60하이드로제네이티드 캐스터오일 0.80% 및 피이지-15글리세릴올리에이트 0.70%	158	양호	양호	양호	양호	양호	양호
비교예4	피이지-20 글리세릴이소스테아레이트 5.00%	345	양호	양호	양호	분리	양호	분리
비교예5	피이지-20 글리세릴이소스테아레이트 3.00%	1204	분리	분리	분리	분리	분리	분리

상기 표 3의 결과에서, 폴리글리세린 에스테르 유화제를 3% 단독 사용한 실시예 1?3와 폴리글리세린 에스테르 유화제를 1% 사용한 실시예 4, 5% 사용한 실시예 5, 폴리에틸렌 글리콜 유화제 조합을 3% 사용한 비교예 3 에서는 평균 입자 크기가 130?260 nm로 1개월 동안의 안정도 관찰 결과 양호한 상태를 유지하였다. 그러나 한 종류의 폴리에틸렌 글리콜 유화제를 5% 사용한 비교예 4의 경우에는, 345 nm의 평균 입자 크기를 갖는 현탁 액상의 나노에멀젼이 제조되었지만, 45℃ 항온조에서 4주 이내에 크리밍 현상이 일어났으며 특히 -10℃에서 45℃로 12시간 간격으로 순환하는 항온조에 보관한 경우 3일 후에 겔화(gelation)가 일어남을 확인하였다. 한 종류의 폴리에틸렌 글리콜 유화제를 3% 사용한 비교예 5와 폴리글리세린 에스테르 유화제를 0.5% 사용한 비교예 1의 경우, 제조된 에멀젼의 평균 입자 크기가 약 1.0 μm 이상으로 제조 직후에 크리밍 현상이 일어났다.

[시험예 2] 피부의 보습력 증진 효과

본 발명의 화장료 조성물의 피부 보습력 증진 효과를 확인하기 위하여, 성인 여성 40명을 대상(평균 35.8세)으로 1주일 동안 하루에 2번씩 실시예 1?5 및 비교예 2?4를 상박 내측에 도포하여, 도포하기 전과 후의 경피 수분 손실량(TEWL: Trans Epidermal Water Loss)을 항온, 항습 조건(24℃, 상대습도 40%)에서 측정하여 보습력을 비교하였으며, 그 평균 값을 하기 표 4에 나타내었다. 이때 실시예 1?5와 비교예 2?4 모두 수용성 보습제와 유용성 에몰리언트의 총 함량은 34.5 중량%로 동일하였다.

<경피 수분 손실량(TEWL) 측정 방법>

피부에서 증발하는 수분의 양을 면적과 시간에 따라 계산하여 증발하는 수분량을 온도와 보습 전자센서로 읽고 수치화하여 피부의 보습력을 측정하였다.

1) 환경조건: 온도 및 습도를 일정하게 유지하였으며, 측정자와 피검자 외에 최소한의 인원만 남기어 가급적 공기의 흐름을 차단하였다.

2) TEWL 프로브(probe)를 피검자의 측정 부위에 올려놓았다. 이때, 측정부위에 무리한 힘을 가하지 말고, 피부에 자국이 남지 않도록 프로브를 가볍게 올려놓으며 지면과 90°의 각도를 이루도록 하였다.

3) 시간이 지날수록 피부의 TEWL 수치가 일정해지는 값을 측정하였다(보통 1?3분 소요). 이때, 프로브의 손잡이는 가급적 멀리 잡아서 측정자의 체온이 전해지지 않도록 주의하였다.

4) 면적당 시간당 증발하는 수분량(g/㎡/h)을 계산하였다.

항목	도포 전 TEWL (g/㎡/hr)	도포 후 TEWL (g/㎡/hr)	ΔTEWL (g/㎡/hr)
실시예 1	15.53	10.04	-5.49
실시예 2	15.08	10.10	-5.07
실시예 3	15.46	10.35	-5.11
실시예 4	15.64	10.64	-5.00
실시예 5	15.61	10.28	-5.33
비교예 2	15.29	14.05	-1.24
비교예 3	15.60	13.14	-2.46
비교예 4	15.74	13.84	-1.90

상기 표 4의 결과에서, 본 발명에 의한 실시예 1?5의 나노에멀젼 화장료가 비교예 2?4의 나노에멀젼 화장료 보다 도포 후 경피 수분 손실량의 감소가 현저히 낮아짐을 확인하였다. 따라서, 본 발명에 의한 실시예 1?5의 나노에멀젼 화장료가 비교예 2?4 보다 피부의 보습력 증진 효과가 우수함을 확인할 수 있었다.

상기 결과를 통해 본 발명에 의한 나노에멀젼 화장료를 처리할 경우 빠른 속도로 경피 수분 손실량이 정상으로 돌아오며 장벽 손상이 회복됨을 확인할 수 있었다.

Claims (8)

1. 단독 유화제로서 폴리글리세릴 에스테르를 함유하는 나노에멀젼 화장료 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 폴리글리세릴 에스테르는 조성물 총 중량에 대하여 1?5 중량%로 함유되는 것인 나노에멀젼 화장료 조성물.
3. 제 1항에 있어서, 폴리글리세릴 에스테르는 폴리글리세릴 스테아레이트, 폴리글리세릴 미리스테이트, 폴리글리세릴 라우레이트, 폴리글리세릴 올리에이트, 폴리글리세릴 이소스테아레이트, 폴리글리세릴 디스테아레이트 및 폴리글리세릴 트리스테아레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 나노에멀젼 화장료 조성물.
4. 제 1항에 있어서, 상기 조성물은 조성물 총 중량에 대하여 유용성 성분을 3?50 중량%로 함유하는 것인 나노에멀젼 화장료 조성물.
5. 제 4항에 있어서, 상기 유용성 성분은 오일, 에스테르, 하이드로카본 및 실리콘을 포함하는 액체상 성분; 및 지방, 왁스, 고급알코올, 고급지방산 및 하이드로카본을 포함하는 고체상 성분으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 나노에멀젼 화장료 조성물.
6. 제 1항에 있어서, 상기 나노에멀젼은 투명 또는 현탁 액상의 외관을 가지는 것인 나노에멀젼 화장료 조성물.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 피부 보습용인 나노에멀젼 화장료 조성물.
8. 1) 폴리글리세릴 에스테르를 글리세린과 혼합하는 단계; 및
   2) 상기 1)의 혼합물에 유용성 성분을 혼합하여 젤 상을 만드는 단계; 및
   3) 상기 2)의 혼합물에 수용성 성분을 혼합하는 단계;
   를 포함하는 나노에멀젼 화장료의 제조방법.