KR20120085361A - 고함량 실리콘 유도체를 이용한 화장품의 유화물의 제조방법과 이를 포함하는 화장품 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고함량 실리콘 유도체를 분산상으로 하는 화장품 유화물 의 제조 방법과 이를 포함하는 화장품 조성물에 관한 것으로 상세하게는 S/W에멀젼의 연속상을 수상으로 하고 분산상을 30％ ? 40％ 실리콘 유도체를 함유하는 실리콘 에멀젼 조성물을 제조하고 제형 안정성, 피부 안전성 및 피부 효능 평가를 통해 제품 품질이 우수한 화장품 조성물에 관한 것이다.

Description

고함량 실리콘 유도체를 이용한 화장품의 유화물의 제조방법과 이를 포함하는 화장품 조성물 {Manufacturing Method for Cosmetic Emulsion Using High Content Silicone Derivatives and The Cosmetic Composition Containing This Method}

본 발명은 고함량 실리콘 유도체를 분산상으로 하는 화장품 유화물의 제조 방법과 이를 포함하는 화장품 조성물에 관한 것으로 상세하게는 S/W(Silicone in Water) 에멀젼의 연속상을 수상으로 하고 분산상을 30％ ? 40％의 실리콘 유도체를 함유하는 실리콘 에멀젼 조성물을 제조하고 제형 안정성, 피부 안전성 및 피부 효능 평가를 통해 제품 품질이 우수한 화장품 조성물을 발명하였다.

화장품 유화기술은 물과 기름처럼 서로 섞이지 않는 두 가지 액체의 한쪽을 작은 입자(분산상)로서 다른 쪽의 액체(연속상) 중에 안정한 상태로 분산시킨 것을 말한다. 화장품에서 유화기술은 로션, 크림, 에센스, 마사지 크림, 클렌징 크림, 메이크업 베이스, 파운데이션, 아이라이너, 마스카라 등에 광범위하게 적용되고 있다. 즉 물과 같은 액체 중에 서로 섞이지 않은 오일 같은 액체를 0.1 ? 수십 ㎛의 작은 입자 상태로 균일하게 분산시킨 것이다. 유화 입자의 크기는 가시광선의 파장보다 커서 빛을 통과시키지 못하고 산란시킨다. 그 결과 유화 제품은 불투명하고 뿌옇게 백탁화 되어 보인다. 유화물은 입자 크기에 따라 크게 마크로에멀젼(macroemulsion), 미니 에멀젼(miniemulsion), 마이크로에멀젼(microemulsion)으로 나뉘어 진다. 또한 이러한 유화물의 제조는 크게 물리?화학적인 방법(계면화학적인 측면)과 물리적인 방법(기계적인 측면)이 합쳐져서 만들어진다. 물리?화학적인 방법은 유화제의 친수성-소수성의 밸런스(HLB값), 유화제의 농도, 유화 온도, 유화제 첨가 방법 등이 있다. 물리적인 방법은 고전단력을 가지거나 고압을 줄 수 있는 유화 기기를 활용한다. 입자를 작게 하는 기기로 호모믹서(homo-mixer)가 있으며 최근에는 마이크로에멀젼을 생산시킬 수 있는 마이크로플루다이저(microfluidizer)를 사용하기도 한다. 이러한 유화물은 형태에 따라 수중유형(Oil in Water)과 유중수형(Water in Oil)이 있고 각각 O/W형 에멀젼과 W/O형 에멀젼으로 알려져 있다. O/W형 에멀젼에서는 오일이 W/O형 에멀젼에서는 물이 입자가 되어 분산된다. 입자로 되어 있는 상을 “내상(Internal Phase)" 또는 분산상(Dispersed Phase)이라 하고 입자를 분산하고 있는 상을 “외상(Outer Phase) 또는 연속상 (Continuous Phase)이라 부른다. (화장품학,2006,최경임) 또한 O/W형 에멀젼 중, 분산상인 오일을 대신해서 실리콘 또는 실리콘 유도체를 사용한 에멀젼을 S/W (Silicone in Water)에멀젼이라 부른다. [도 1]

화장품 유화물에 사용되는 원료로 다양한 원료가 사용되고 있지만, 최근 독특한 물성과 사용감을 갖는 실리콘과 실리콘 유도체가 기초 화장품, 메이크업 화장품, 두발 제품 등에 이용되고 있다. 실리콘은 화장품분야에서 초기에 소량을 배합하여 첨가제로 사용되어 왔으나, 최근에는 실리콘의 기능이나 특성이 화장품의 주된 품질을 나타낼 정도로 제품의 주원료로서 사용되고 있는 추세이다. 화장품의 주원료로 유지 대신 실리콘을 사용하면서 유지의 사용량이 감소하는 경향이 두드러지고 있어 실리콘은 화장품 원료로서 중요한 위치를 확보해 가고 있다.

화장품에 실리콘을 널리 이용하고 있는 이유는 일반적으로 첫째, 윤활성 및 이형성(비접착성)이 우수하다. 실리콘은 어떠한 탄화수소화합물 보다도 표면 장력이 작다. 그래서 피부나 모발에 확산이 용이하게 되고 다른 성분의 확산을 돕는 역할을 한다. 또한 실리콘은 탄화수소계의 원료와 비교하면 끈적거리는 성질이 비교적 작아 사용 감촉이 좋다. 둘째, 안정성이 우수하다. C-C 결합의 결합에너지는 84.9 kcal/mol인데 비해서 Si-O 결합은 106.0 kcal/mol로서 열안정성과 산화안정성이 우수하며 고분자량이면서도 온도 변화에 대한 점도 변화가 작고 산소나 이산화탄소 등의 투과성이 우수하여 피부호흡을 방해하지 않으며 모발 등에 사용할 경우 지속적인 광택과 윤기를 부여하기 때문에 화장품 원료로서 최적의 물질이다. 셋째, 수분과의 친화성이 없어 발수성이 우수하다. 실리콘은 물에 대한 접촉각이 크기 때문에 화장품 원료로 사용하는 경우 내수성과 내유성이 우수하여 땀이나 피부 지방질에 의해 화장이 쉽게 지워지는 것을 방지한다. 그러나 이러한 실리콘은 우수한 특성이 많음에도 불구하고 다른 원료와의 상용성이 나쁘기 때문에 제품 적용 및 제형 안정화에 한계성을 가지고 있었다. 이러한 결점을 보완할 목적으로 여러 가지 관능기와 반응기를 도입한 실리콘 유도체가 개발되고 있다. 이러한 실리콘 유도체는 화장품 원료로서 유분, 피막제, 계면활성제 및 분체처리제 등으로 이용된다. 피막제로서의 실리콘은 화장품의 특성을 장시간 지속시킬 목적으로 사용하는데 고점도의 레진상 또는 고무상 실리콘이 주로 사용되고 있다. 이들은 휘발성 유분과 조합하여 사용하며 건조 후 끈적거림이 없고 접촉해도 화장이 훼손되지 않도록 피막을 형성한다. 레진상 실리콘으로는 트리메칠실록실릭에시드가 사용되고 있다. 이 계통의 실리콘은 스킨케어 제품이나 메이크업 제품에 배합되어 내수 및 내유성 피막제로서 화장지속성을 향상시킨다. 분자량이 40만 ? 70만이 고분자량 디메칠폴리실록산 또는 부분 가교화 디메칠폴리실록산은 고무상의 성질이 있고 끈적거림이 없는 부드러운 피막을 형성할 수가 있다. 또한 실리콘 유도체의 유화 안정성을 높이기 위해 다양한 계면활성제가 개발되고 있다. 디메칠폴리실록산은 자체가 특이한 계면활성을 갖고 있어 디메칠폴리실록산을 소수기로 하고 여기에 친수기를 변성시킨 실리콘을 사용한다. 대표적인 친수기로는 폴리옥시에틸렌기 또는 폴리옥시프로필렌기인 Polyether변성실리콘이고 이들 변성실리콘은 유기계 혹은 수계에서도 우수한 계면활성 효과를 발휘하여 스킨케어제품이나 메이크업 제품에 사용시 사용감을 가볍게 하기 때문에 최근 그 사용이 증가하고 있다.

화장품 분야의 다양한 유화시스템 중, 피부 안전성이 우수하고 에멀젼의 안정성 향상, Rheology 특성의 컨트롤이 가능한 액정유화시스템이 적용되고 있다. 액정유화시스템이란 액정(Liquid Crystal) 중에 분산상을 유지시키며 그때의 계면 장력의 저하와 계면활성제 분자의 효율적 배치로서 구조 계면막의 강도를 증대시켜 유화의 생성과 안정도에 이용되는 유화시스템이다. 또한 액정이란 결정과 액체의 중간적 상태로 결정과 같이 분자 배열이 규칙적이지 않지만 액체 만큼 불규칙적이지 않은 상태로 고체와 액체의 중간적 유동성과 광학적 이방성을 나타낸다. 액정은 계면활성제와 물과 오일의 혼합계에서도 가능하며 계면활성제의 친수기 쪽에 물이, 친유기 쪽에 오일이 용해한 구조가 된다. 이와 같은 계는 화장품 분야에서 기제로서 이용되고 있다. 액정유화시스템에서 액정은 계면활성제 분자의 다중회합체로 존재하기 때문에 유화 과정에서 계면활성제 분자는 오일-물-계면에 효과적으로 잘 배열시킬 수 있고 O/LC에멀젼 생산시 기계적인 힘과 오일-계면활성제 비율에 의해 유화 입경을 조정할 수 있어 마이크로에멀젼에서부터 반투명의 서브에멀젼까지 제조가 가능하다. 또한 제조 온도와 유상 성분의 종류에 큰 영향을 받지 않으며 유화 입자를 생성시킬 수 있고 합일 등을 막아 에멀젼의 안정성 향상, 수분 보유능 향상이 가능하게 된다. 이와 같은 현상은 양친매성 분자와 물과의 상호 작용에 기초를 두었기 때문에 다층구조체의 형성조건과 구조, 물성을 잘 조절하면 새로운 기능과 특성을 가진 에멀젼의 생성 및 다양한 에멀젼의 유화 안정성을 높일 수 있다.

이에 본 발명에서는 산뜻한 감촉의 터치감과 사용성이 우수한 스킨케어 화장품에 대한 소비자 니즈가 증가함에 따라 끈적임 없는 감촉과 물리적 성질 면에서 매우 독특한 실리콘 유도체를 이용하여 30％ ? 40％의 실리콘 유도체가 함유된 S/W에멀젼을 제조하기 위해 제형 안정성, 피부 안전성 및 피부 효능과 관련된 연구를 진행하던 중, 상용성이 우수한 3종의 실리콘 유도체 조성과 비이온성 실리콘 유화제와 라멜라 액정 유화제 조합을 이용한 화장품 조성물을 완성하였다. 또한 기존 S/W 에멀젼의 제조 공정에서 실리콘 유도체를 분산시키는 제조 공정을 개발하여 실리콘 유도체를 30％ ? 40％ 분산상으로 하는 S/W 에멀젼의 제조방법과 이를 포함하는 화장품 조성물을 완성하였다.

따라서 본 발명의 목적은 (a) 화장품 유화물에서 연속상이 수상이고 분산상이 30％ ? 40％의 실리콘 유도체를 포함하는 안정된 S/W 에멀젼의 제조 방법; (b) 상기 유화물의 제조 공정을 포함하는 화장품 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 화장품 유화물의 감촉이 산뜻하고 피부 안전성이 우수하며 피부 보습과 탄력 개선 효과가 탁월한 화장품 조성물을 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상용성이 우수한 3종의 실리콘 유도체가 함유된 조성물과 피부 안전성의 우수한 라멜라 액정 유화제와 비이온성 실리콘 유화제의 조합을 이용하여 기존 S/W 공정의 제조 공정에 실리콘 유도체를 안정하게 분산시키는 제조 공정을 개발하여 안정된 화장품 유화물을 제조하는 조성물을 그 특징으로 한다.

상기 유화물 조성물 중, 그 실리콘 유도체로서 세틸디메치콘 10 ? 20 중량 ％, 피이지-8 디메치콘 5 ? 10 중량 ％, 디메치콘(앤드)디메치콘/비닐디메치콘크로스폴리머 10 ? 15 중량 ％를 함유하고 유화제로서 비이온성 실리콘 유화제는 피이지-11메칠에텔디메치콘 2 ? 10 중량 ％, 라멜라 액정 유화제로 소르비탄스테아레이트/슈크로오스코코에이트 2 ? 10 중량 ％ 보습제로서 글리세린 10 ? 20 중량 ％, 부틸렌글리이콜 5 ? 10 중량 ％, 펜텔렌클라이콜 5 ? 10 중량 ％ 점증제로서 카보머 0.1 ? 20 중량 ％, pH 조절제 티이에이 0.1 ? 중량 ％를 함유하는 것을 그 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 화장품 조성물의 제조 과정을 설명하면 다음과 같다. 일반적인 S/W 에멀젼의 제조 방법은 유화제 조합과 오일 등이 함유된 유상부와 점증제 등이 포함된 수상부를 70℃ ? 80℃에서 호모믹서를 이용해 균일하게 유화 후, 냉각과정을 거쳐 유화물을 얻는 공정으로 되어 있으나 실리콘 유도체의 함량이 30％ 이상 넘을 경우 호모믹서를 이용한 유화 만으로 균일한 유화물을 얻을 수 없었다. 따라서 본 발명의 유화물 조성의 제조 공정은 유화제 조합과 실리콘 유도체가 함유된 유상부를 고점도용 아지믹서(Agi-mixer)를 이용해 고속조건(3000 ? 5000 rpm)에서 70 ? 80℃, 1시간 동안 실리콘 유도체, 실리콘 유화제, 라멜라 액정 유화제를 가온 균질화 및 용해시키는 공정을 거친 후, 혼합 탱크에서 유상부와 수상부를 호모믹서(Homo Mixer)를 사용해 75℃ ? 80℃, 1000 ? 5000 rpm으로 약 3 ? 10분 1차 유화 후, 다시 호모 믹서를 이용하여 2000 ? 4000 rpm으로 약 3 ? 5분간 점증제를 분산시킨 후 냉각와 탈포 과정을 거쳐 안정화된 S/W 에멀젼을 얻을 수 있었다. [도 2]

이와 같은 본 발명에 따른 유화물을 이용해 제형 안정성, 피부 안정 및 피부 효능을 평가한 결과 제형 안정성이 우수하며 피부 개선 효과가 탁월한 S/W 에멀젼 조성물을 얻을 수 있었다.

본 발명에 의해 O/W(Oil in Water) 에멀젼의 오일상을 실리콘 유도체 만을 사용한 안정한 S/W 에멀젼 조성물을 제조할 수 있었고 종래의 화장품 분야에서는 제형 안정성 문제로 소량의 실리콘 유도체를 배합하여 왔으며 과량의 실리콘 유도체를 배합했을 경우, 에멀젼의 제형 안정성, 피부 자극 및 제조 공정 등의 문제점을 가지고 있었다. 본 발명은 실리콘 유도체를 30％ ? 40％ 함유하고 제형 안정성, 피부 안정성 및 제조 공정 등의 문제점을 해결하고 피부 감촉과 피부 효능이 탁월한 S/W 에멀젼 조성물을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 S/W 에멀젼의 제조 방법을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 S/W 에멀젼의 모식도를 나타낸 것이다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예] S/W 에멀젼 조성물의 성분 및 함량

본 발명이 이들 예에만 한정되는 것은 아니다.

＜제조 공정＞

수상부 11번에 7, 8, 9, 10번을 70℃ ? 75℃ 정도 완전 용해시키고 유상부 유화제조합과 실리콘 유도체 1, 2, 3번을 75℃ ? 80℃정도에서 고점도용 아지믹서(Agi-mixer)를 이용해 고속조건(3000 ? 5000 rpm)에서 1시간 동안 실리콘 유도체, 실리콘 유화제, 라멜라 액정 유화제를 가온 균질화하고 용해시키는 공정을 거친 후, 혼합 탱크에서 유상부와 수상부를 호모믹서(Homo Mixer)를 사용해 75℃ ? 80℃, 1000 ? 5000 rpm으로 약 3 ? 10분 1차 유화 후, 다시 호모 믹서를 이용하여 2000 ? 4000 rpm으로 약 3 ? 5분간 점증제를 분산시킨 후 냉각 과정과 탈포 과정을 거친 후, 30℃에서 냉각 종료시킨다. [도 1]

＜제품 안정성 평가＞

상기 화장품 조성물(실시예 1, 실시예 2, 실시예 3)의 제형 안정도를 알아 보기 위하여 기밀 용기에 보관하여 상온에서 1일 숙성 후, 각각 1개월 동안 각 온도 조건에서 경시변화 안정도에 대한 기준 및 시험 방법에 따라 관찰하였다. 시험 항목은 외관 상태(색조, 분리, 침전, 변취 등)와 내용물의 특성을 체크하였다. 실험 결과 ＜표1＞에서와 같았다.

＜표1＞

＜제품 사용성 평가＞

상기 실시 예를 화장품 조성물의 사용성을 평가하기 위해 피부에 도포한 후의 느낌을 20 ? 30세의 전문 검사원 여성 30명을 대상으로 본 시료를 안면 도호한 후, 하기 항목에 대해 5점 평가법으로 비교하여 점수의 평균치를 얻은 결과 흡수력, 보습력 및 피부결 개선 상태에서 높은 점수를 받았다.

(평가 항목)

1. 퍼짐성 2. 흡수력 3. 보습력 4. 끈적임 5. 유분감 6. 피부결 개선 상태

(평가 기준)

1.아주좋음 2. 좋음 3. 보통 4. 아주 나쁨 5. 나쁨

＜인체 피부 일차 자극 실험, safety ＞

상기 시험은 인체피부 일차 자극 시험으로 인체 첩포시험(Human Patch Test)으로 하였다. 건강한 20?30대 여성 35명을 대상으로 CTFA 가이드 라인(The Cosmetic Toiletry and Fragrance Association, Safety Testing Guidelines)에 따라 실시하였다. 핀 챔버(Finn Chamber)에 준비된 항균 원료 및 화장품 조성물 각각을 1g을 적하시킨 후 시험 부위인 우측 상완 내측에 첩포 검사를 실시하였다. 첩포는 24시간 도포하며 첩포를 제거한 후는 마킹 펜(Marking Pen)으로 시험부위를 표시하며 24시간, 48시간 72시간후에 각 시험 부위의 염증 및 피부반응을 관찰하여 국제 접촉 피부염 연구회(International Contact Research Group; ICDRG)의 규정에 따라 판정하였다. 최종 판독 결과는 모두 음성반응을 보여 피부 안전성이 우수한 것으로 나타났다.

＜표2＞ 인체 피부 일차 자극 실험 결과

＜피부 효능＞

상기 화장품 조성물(실시예 3)의 피부 효능을 알아보기 위하여 비누 혹은 계면활성제를 사용하고 발생될 수 있는 피부 건조의 증상을 본 화장품 조성물을 이용하여 피부 건조의 증상을 없애줌으로써 이러한 보호 작용 피부의 수분 손실이나 피부의 외부 육안적 상태 혹은 피부 탄성에 어떠한 영향을 주는지 알아보았다.

1. 연구 대상

건강한 30 대 여성 5명을 대상으로 하였다.

2. 연구 방법

1) 장소

항온항습실을 사용하여 온도에 의한 영향을 배제하였으며, 대상자들은 측정 전 30분간 충분한 휴식을 취한 후 측정을 하였다.

2) 측정 항목

TEWL, Dermaflex A, Corneometer, Digital Carmera

3) 측정 방법

대상자가 세안 후 수분이 있는 상태에서 우측 뺨에 일정량의 화장품 조성물(실시예 3)을 넓게 바른다. 도포 후 10분이 경과되면 Digital camera로 근접 촬영을 좌우 비교하여 시행한다. 좌우측의 뺨에 TEWL, Corneometer, Dermaflex A 를 각각 측정하여 비교하였다. TEWL과 Corneometer는 각각 한 곳에서 3번을 측정하여 평균한 값을 비교하였다. 같은 방법으로 30분 후에 다시 한번 측정하였다.

4) 결과

본 발명의 화장품 조성물을 비누 혹은 계면활성제를 사용하고 발생될 수 있는 피부 건조의 증상을 본 화장품 조성물을 이용하여 확인한 결과 수분 증발을 감소시켰고 피부 이완력에 효과가 있으며 피부 탄력을 상승시키는 효과가 있음을 확인하였다.

Claims (4)

1. 화장품 유화물의 제조 공정에서 유화제 조합과 실리콘 유도체가 함유된 유상부를 고점도용 믹서를 이용해 고속조건(3000?5000 rpm)에서 70 ? 80℃, 1시간 동안 실리콘 유도체, 실리콘 유화제, 라멜라 액정유화제를 균질화 및 용해시키는 공정.
2. 화장품 유화물 조성물 중, 그 실리콘 유도체로서 세틸디메치콘 10 ? 20 중량 ％, 피이지-8 디메치콘 5 ? 10 중량 ％, 디메치콘(앤드)디메치콘/비닐디메치콘크로스폴리머 10 ? 15 중량 ％를 함유하고 유화제로서 피이지-11메칠에텔디메치콘 2 ? 10 중량 ％, 소르비탄스테아레이트/슈크로오스코코에이트 2 ? 10 중량 ％ 보습제로서 글리세린 10 ? 20 중량 ％, 부틸렌글리이콜 5 ? 10 중량 ％, 펜텔렌클라이콜 5 ? 10 중량 ％ 점증제로서 카보머 0.1 ? 20 중량 ％, pH 조절제 티이에이 0.1 ? 중량 ％를 함유하는 것을 그 특징으로 하는 화장품 조성물.
3. 화장품 유화물 조성물 중, 유화제로서 피이지-11메칠에텔디메치콘, 소르비탄스테아레이트/슈크로오스코코에이트 가 배합되는 것을 특징으로 하는 화장품조성물
4. 제 2항에 있어서 화장품 조성물이 피부 수분증발 억제와 피부 탄력 효과 개선을 위해 사용되어지는 것을 특징으로 하는 화장품 조성물.

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