KR20190004418A - 백탁현상이 없고 사용감이 우수한 레시틴 및 소수성 계면활성제 기반의 실록산프리(siloxane-free) 라멜라액정 O/W(oil-in-water) 유화 로션 크림 제형 제조 방법 및 이를 함유하는 화장료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피부에 도포시 백탁현상이 없고 사용감이 우수한 레시틴 및 소수성 계면활성제 기반의 유기농 라멜라 유화 제형 제조 방법 및 이를 함유하는 화장료 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (a) 전체 구성 성분이 유기농 인증 또는 친환경 인증 또는 이에 준할 수 있는 천연유래 등급으로 구성되며; (b) 포스파티딜콜린(phoshatidylcholine) 함량이 70% 이상의 수소첨가화된 레시틴을 0.25%에서 1.0% 범위에서 함유하여 라멜라 액정 구조를 형성하고; (c) HLB(hydrophile-lipophile balance)가 4 전후의 소수성 계면활성제를 주요 계면활성제로서 (primary emulsifier) 응용하고 있으며, 보조 계면활성제로서 HLB가 8~12 전후의 친수성 계면활성제를 소수성 계면활성제 대비 2:1~4:1 비율에서 적용하고; (d) 에몰리언트로서 지방산 탄소수가 8~12 사이의 중분자량 범위의 에스테르, 에테르 계열 오일류를 기반으로 5~30% 함유하며; (e) 친수성 보습제 기능의 폴리올을 5~30% 함유하고; (f) 라멜라 유화제형으로서 전단항복율 (shear stress yield point) 및 전단력 (shear stress)이 각각 40~100pa 및 100~250pa 범위의 레올로지 특성을 나타내며; (g) 상기 (a)~(d) 단계의 원료를 80도 이상의 고온 조건에서 용해 및 호모지나이징 믹싱(homogenizing mixing)을 진행한 후 저온(35~40도)으로 냉각 후에 다시 고온 조건 대비 1.3:1~3:1 비율로 더 세게 호모지나이징 믹싱을 요구하는 O/W (oil-in-water) 유화 화장료 제형으로서 피부에 도포시 백탁현상이 없고, 흡수가 빠르며, 사용감이 우수한 한국 유기농 기준 또는 친환경 인증 기준 또는 이에 준할 수 있는 천연유래 등급의 화장료 조성물 및 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 조성물은 친환경 유기농 유화제형의 화장료 조성물을 제조하는데 유용하게 이용될 수 있으며, 이를 통해 더 안전한 제품을 선호하는 소비자 눈높이를 맞추는데 기여할 것이다.

Description

백탁현상이 없고 사용감이 우수한 레시틴 및 소수성 계면활성제 기반의 유기농 라멜라액정 O/W(oil-in-water) 유화 로션 크림 제형 제조 방법 및 이를 함유하는 화장료 조성물 {A process for producing a Organic lamellar liquid crystal O / W emulsion lotion, cream formulation comprising lecithin and a hydrophobic surfactant free from whitishness and excellent in feeling and a cosmetic composition containing the same}

본 발명은 백탁현상이 없고 사용감이 우수한 레시틴 및 소수성 계면활성제 기반의 유기농 유화 로션크림 제형을 제조하는 방법 및 이를 함유하는 화장료 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (a) 전체 구성 성분이 한국 유기농 기준 또는 친환경 인증 기준을 충족하는 성분으로만 구성되며; (b) 포스파티딜콜린(phoshatidylcholine) 함량이 70% 이상의 수소첨가화된 레시틴을 0.25%에서 1.0% 범위에서 함유하여 라멜라 액정 구조를 형성하고; (c) HLB(hydrophile-lipophile balance)가 4 전후의 소수성 계면활성제를 주요 계면활성제로서 (primary emulsifier) 응용하고 있으며, 보조 계면활성제(secondary emulsifier)로서 HLB가 8-12 전후의 친수성 계면활성제를 소수성 계면활성제 대비 2:1~4:1 비율에서 적용하는 O/W(oil-in-water) 유화 제형이며; (d) 에몰리언트로서 지방산 탄소수가 8~12 사이의 중분자량 범위의 에스테르(ester) 및 에테르(ether) 오일류를 기반으로 5~30% 함유하고; (e) 친수성 보습제 기능의 폴리올을 5~30% 함유하며; (f) 라멜라 유화제형으로서 전단항복율 (shear stress yield point) 및 전단력 (shear stres)이 각각 40~100pa 및 100~250pa 범위의 레올로지 특성을 나타내며; (g) 상기 (a)~(d) 단계의 원료를 90도 이상의 고온 조건에서 용해 및 호모지나이징 믹싱(homogenizing mixing)을 진행한 후 저온(30~40도)으로 냉각 후에 다시 고온 조건 대비 1.3:1~3:1 비율로 더 강하게 호모지나이징 믹싱(homogenizing mixing)을 요구하는 O/W (oil-in-water) 유화 화장료 제형으로서 피부에 도포시 백탁현상이 없고 흡수가 빠르며 사용감이 우수한 한국 유기농 기준 및 유럽 코스모스 기준을 충족하는 화장료 조성물 및 제조 방법에 관한 것이다.

화장료 조성물을 제조하는 방식은 가용화 방식과 유화 방식으로 크게 나눌 수 있으며, 가용화 방식은 HLB가 15이상으로 높은 가용화제를 적용하여 소량의 오일 성분을 가용화 (solubilization)하고 이를 통해 투명한 성상의 제품을 제조하는데 적용된다. 반면 유화 방식은 다량의 오일 성분을 함유하며 이들 다량의 오일을 유화시키기 위한 다수다량의 유화제를 함유하고 있다. 그래서 유화제 및 유화작용의 특성상 유화제형은 불투명 성상을 나타내며 화장료 조성물 중에서는 로션 및 크림류의 제품군이 여기에 해당된다. 유화 제형을 제조하는 방식은 다양한 방법이 있으나 가장 대표적인 제조방법으로 고온 유화법 및 액정유화법등이 있고 고온 유화법은 오일상 및 수상을 80℃ 이상에서 교반한 후 호모지나이징(homogenizing)을 통해서 오일과 수상 성분을 균일하게 배열되도록 한다. 그리고 액정 유화법은 유화제와 에몰리언트의 적정 비율에서 액정을 형성하는 지방산 및 지방알콜을 함유하며 이들 성분들을 80도 이상에서 용해 호모지나이징 후 냉각을 통하여 액정 유화가 완성되도록 제조한다. 고온 유화 및 액정유화에 적용되는 주요 성분으로는 유화제 및 에몰리언트외로도 사용감을 부여하는 실리콘 및 에스테르(ester) 오일, 제형의 점증을 잡아주는 점증기능의 폴리머 점증제, 피부 보습 및 개선을 유도하는 기능성분, 컨셉 성분 그리고 향료등이 주요 성분으로서 함유되어 있다.

유기농 제품에 대한 소비자 욕구가 증대되어짐에 따라 피부에 잠재 이슈를 포함하고 있는 성분은 배제하고, 더 안전한 성분으로만 구성되어 있는 천연유래원료 또는 유기농 원료 중심의 제품군이 다수 개발되고 있다. 하지만, 유기농 등급의 유화 제형에서는 조성물에서 핵심적인 성분으로서 사용되어지고 있는 합성 폴리머 및 실리콘류를 적용할 수 없기 때문에, 일반 합성 등급 제품 대비하여 제형의 경도 (레올로지), 발림성 및 사용감등에서 눈으로 인지되는 수준의 떨어지는 품질력을 나타내곤 한다. 화장료 조성물에서 합성 폴리머와 실리콘은 다목적으로 이용되어지고 있다. 우선 합성 폴리머로는 폴리아크릴레이트 계열 또는 이를 근간으로 하는 코폴리머(copolymer), 터폴리머(terpolymer) 계열의 유도체 점증 폴리머가 가장 대표적이며 이외에도 셀룰로오스 계열, 잔탄검 계열의 점증제도 이용되어지고 있다. 화장료 조성물에서 폴리머 점증제는 제형의 점도 및 경도를 올려주는 목적의 핵심 기능을 가지며 이외에도 피부 도포시의 발림성이 매끄럽게 이루어지도록 도와주고 또한 화장료 조성물을 용기 내에서 뜰 때의 떠짐성등에도 영향을 주곤 한다. 화장료에 적용되는 실리콘은 디메치콘(dimethicone)이 있으며, 이외에도 사이클로메치콘, 디메치콘올, 아미도메치콘, 엘라스토머 및 실리콘왁스 다양한 유도체가 기능에 따라 적용되어지고 있다. 실리콘은 표면장력이 20 N/cm2 이하로서 화장료 조성물에 적용할 수 있는 원료들중에서는 가장 낮은 표면장력을 보여주며 또한 계와 계 사이에서의 계면장력을 낮추어 줌으로서 안정성을 개선하고 호환성을 높여주며 화장료 조성물에서 꼭 필요한 성분중의 하나로서 이용된다. 그래서 낮은 표면장력의 특성은 피부 도포시에 매끄러운 발림성을 제공하며, 피부 도포시 소포 기능을 부여함으로서 피부위에서 발생될 수 있는 백탁현상을 낮추어주고, 도포 이후에도 피부에 보습감을 유지하는 가장 대표적인 성분으로서 애용되어진다. 그런데 합성 폴리머 및 실리콘류는 합성 공정으로 제조되어 있기에 친환경 및 유기농 등급의 제품에 적용하는 데에는 제약이 있고, 이 때문에 이를 대체할 수 있는 원료 성분을 개발하는 많은 연구가 이루어지고 있다. 그래서 합성 폴리머 및 실리콘을 적용하지 않는 유기농 제법에 의해서 제조된 유화 화장료 조성물은 점도 및 경도가 낮은 경우가 많으며 이를 보완하고자 카라기난검 및 스클레오검등 천연 점증제를 첨가하여 의도적으로 점도 특성을 증대시키지만 천연 점증제의 불충분한 점도 형성력, 제형 호환성, 비주얼 성상 (visual appearance), 느린 흡수성등에 의해서 소비자가 기대하는 만족할만한 수준의 유화 제형을 제공하는 것은 쉽지 않다. 또한 실리콘의 부재에 따라 뻑뻑한 사용감을 제공하며 피부 도포시에 유화 제형내의 기포부분에서 유화 혼합이 이루어지고 이로 인해 백탁현상이 발생됨으로서 제품의 품질력을 저하시키는 주요 원인중의 하나로서 작용하고 있다.

따라서 합성 폴리머 및 실리콘을 적용할 수 없는 유기농 등급의 화장료 조성물에서는 이를 대체할 수 있는 새로운 원료 성분 및 조성물 제법 개발의 필요성이 대두되어지고 있고, 이의 개발을 통해 더 안전하고 더 우수한 품질력을 보유한 화장료 조성물을 사용하고자 하는 소비자의 눈높이를 맞출 필요가 있겠다.

이에 본 발명자들은 합성폴리머 점증제 및 실리콘류의 성분을 적용하지 않으면서 전체 계 성분을 한국 유기농 기준 및 친환경 인증 기준을 충족하는 원료들만을 적용하여 전단항복율(shear stress yield point)이 40~100pa이고, 전단력(shear stress at 800/s)이 100~250pa 수준의 화장료 조성물로서, 피부 도포시에 흡수력이 우수하며 매끄러운 사용감을 제공하고 백탁현상을 야기하지 않는 한국 유기농 기준 및 유럽 코스모스 기준을 충족하는 라멜라액정 구조를 형성하는 유화 화장료 조성물을 개발하는 것으로 본 발명을 완성하였다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

(a) 전체 구성 성분이 한국 유기농 기준 및 친환경 인증 기준을 충족하는 등급의 성분으로만 구성되며;

b) 포스파티딜콜린(phoshatidylcholine) 함량이 70% 이상의 수소첨가화된 레시틴(hydrogenated lecithin)을 0.25%에서 1.0% 범위에서 함유하여 라멜라액정 구조를 형성하고;

(c) HLB(hydrophile-lipophile balance)가 4 전후의 소수성 계면활성제를 주요 계면활성제로서 (primary emulsifier) 응용하고 있으며, 보조 계면활성제(secondary emulsifier)로서 HLB가 8~12 전후의 친수성 계면활성제를 소수성 계면활성제 대비 2:1~4:1 비율에서 적용하는 O/W(oil-in-water) 유화 제형으로서;

(d) 에몰리언트로서 지방산 탄소수가 8~12 사이의 중분자량 범위의 에스테르 및 에테르 오일류 기반으로 5~30% 함유하고;

(e) 친수성으로서 보습제 기능의 폴리올을 5~30% 함유하며;

(f) 라멜라액정 유화제형으로서 전단항복율 (shear stress yield point) 및 전단력 (shear stress)이 각각 40~100pa 및 100~250pa 범위의 레올로지 특성을 나타내고;

(g) 상기 (a)~(d) 단계의 원료를 80도 이상의 고온 조건에서 용해 및 호모지나이징 믹싱(homogenizing mixing)을 진행한 후 저온(30~40도)으로 냉각 후에 다시 고온 조건 대비 1.3:1~3:1 비율로 더 강하게 호모지나이징 믹싱을 요구하는 O/W (oil-in-water) 유화 화장료를 제조하는 방법을 제공한다.

이하 본 발명의 각 단계에 대하여 상세히 설명한다.

상기 (a) 단계에서 한국 유기농 기준이라 함은 식품의약품안전처에서 고시한 ‘유기농화장품의 기준에 관한 규정’에 근거한 기준으로, 유기농화장품의 원료조성은 전체 구성원료 중 10% 이상이 유기농 원료로 구성되어야 하며, 유기농 원료, 식물 및 식물유래 원료, 동물 및 동물유래 원료, 미네랄 및 미네랄유래 원료, 물 등의 성분으로 구성되어야 한다. 합성원료는 식약처에서 제시한 원료 항목에서 5% 이내에서 사용 가능하다. 또한 친환경인증 기준이라 함은 합성공정을 배제하고 친환경적으로 재배 및 가공된 성분들로 구성된 조성물로서 대표적인 친환경 인증으로는 프랑스 에코서트(ecocert), 유럽의 코스모스(Cosmos), 미국의 USDA (US Department of Agreculture), 독일의 BDIH (Association of German Industries and Trading Firms) 및 일본의 JAS(Japanese Association of Standard)등이 있으며 최근의 친환경 제품을 선호하는 소비자 니즈에 부합하여 각국에서는 성분 또는 제품에 대하여 안전성을 인증하는 친환경 인증 제도를 다양하게 전개하고 있다. 각 국마다 세부적인 수치 및 범위등 부분적으로 상이성을 보여주고 있으나, 원료 및 성분의 1차적인 구성물에 대해서는 큰 틀에서는 친환경 인증의 범주에 대해서 글로벌적으로 통일성을 보여주고 있다. 자연에서 유래한 천연 성분에 대해서는 친환경 유기농 성분 범주에 포함되며, 그 외의 반가공된 성분류에 대해서는 PPAI(Physically Processed Agro Ingredient) 및 CPAI(Chemically Processed Agro Ingredient)로 구분하여 이들 규격에 부합되는 원료에 대해서만 에코서트, 코스모스 또는 USDA등의 인증을 부여하고 있다.

본 발명에서 한국 유기농 및 친환경 인증 원료 및 성분이라 함은 상기의 한국 유기농 기준 및 친환경 인증 기준에 준하는 또는 준할 수 있는 성분으로만 구성되어 한국 유기농 및 친환경 등급을 충족할 수 있는 화장료 조성물을 지칭한다.

상기 (b)단계에서 레시틴은 수소첨가된 레시틴(hydrogenated lecithin)으로서 친환경 인증 등급의 원료를 기준으로 한다. 레시틴은 글리세로포스포리피드(glycerophospholipid) 계열의 계면활성을 가지는 성분을 통칭하는 용어로서 중간에 글리세롤을 기준으로, 꼬리 부분으로 탄소수 18개 이하의 한 개 또는 두 개의 지방산 체인(알킬기)을 보유하여 소수성을 가지도록 유도하고, 각 알킬기는 불포화도가 높아 산화 안정도가 낮기에 수소첨가 공정(hydrogenation)을 통하여 불포화도를 개선한 레시틴을 수소첨가레시틴이라고 지칭한다. 머리 부분엔 이노시톨, 콜린, 에탄올아민 및 세린등의 기능기를 보유하며 이로인해 친수성을 나타내도록 유도하는 것을 특징으로 한다. 그래서 머리 부위 기능기가 이노시톨로 구성되어 있으면 포스파티딜이노시톨, 콜린으로 되어 잇으면 포스파티딜콜린, 에탄올아민이면 포스파티딜에탄올 아민, 세린이 붙어 있으면 포스파티딜세린으로 명명되어지며, 상기 성분들의 복합물로서 대다수 존재하고, 이 중에서 화장료 에멀젼을 제조하기 위하여 가장 안정된 계면활성능을 보여주는 성분이 포스파티딜콜린 계열로 알려져 있다. 레시틴은 두 개의 알킬기와 기능기를 가지는 구조적인 특징에 기인하여 수상에서 약 80도 이상에서 용해되며 회합(aggregation)되는 특성을 보여주고 두 개의 알킬기와 기능기의 critical packing parameter(CPP,임계 마이셀농도) 가 1에 가깝기에 계면활성제가 가지는 다양한 계면 구조 중에서 라멜라 구조를 나타낼 수 있다. 그리고 조성물 중에 직쇄 체인으로 구성된 지방산 및 지방알콜등 고급 지방산이 존재하면 이들 성분과 라멜라액정을 형성할 수 있으며 이와같은 라멜라 구조는 제형에서 점증제로도 응용되어질 수 있다. 본 발명에 적용된 레시틴은 수소첨가 공정을 거친 산화안정성이 개선된 수소첨가된 레시틴 계열로서 포스파티딜콜린 성분이 70% 이상을 차지하는 친환경 인증이 가능한 등급의 원료 성분을 지칭한다.

화장료 조성물에서 ‘점증제’는 용액 등의 점도를 증가시키는 물질로 식품 첨가물에도 많이 있으며, 증점제라고도 하고, 농화제라고도 불리며, 천연 점증제와 합성 폴리머로 구분될 수 있다. 천연 점증제로는 잔탄검, 천연셀룰로오즈 및 검류등 천연에서 유래한 등급의 원료들이 해당되며, 합성 점증제에는 카보머등의 아크릴레이트 계열이 대표적이다. 하지만 친환경 유기농 화장료 조성물 제조를 위해서 합성 점증제는 배제되며, 천연 점증제로만 제형을 구성할 필요가 있겠다. 하지만 천연 점증제는 분자량이 크고 화장료 조성물과의 친화성이 낮아서 피부에 도포시에 겉도는 현상을 제공하며 피부 흡수력을 더디게 하고 종국에는 백탁현상을 더 야기시키는 매개체로 작용하는 경우가 있다. 그런데 수소첨가레시틴은 O/W(oil-in-water) 제형에서 오일에몰리언트와 결합하여 자체적으로 라멜라 구조를 형성할 수 있으며, 이 구조는 종국에는 천연 점증제를 대체하는 점증제로서 활용되어질 수 있다.

*R¹, R² : alkyl chain, X : Choline, Ethanolamine, Inositol 또는 Serine

상기 (c )단계에서 HLB라 함은 계면활성제의 친수성 및 소수성을 나타내는 척도로서 Hydrophile-Lipophile balance를 지칭한다. 계면할성제는 HLB 척도에서 0부터 20까지로 구분하며 3~8등급 계열은 W/O(water-in-oil) 제형에 적합하고 소수성이 친수성 보다 더 큰 특성을 보여주고 반면, HLB가 8~16 등급의 계면활성제는 O/W(oil-in-water) 제형에 적합하고 친수성이 소수성보다 더 큰 특성을 나타낸다.에멀젼 제형에는 친수성 및 소수성을 가지는 다양한 원료 성분이 혼합되어지기에 소수성을 가지는 계면활성제 또는 친수성을 가지는 계면활성제 1종으로 모든 성분을 유화하는 것이 어려우며, 유화력을 향상시키고자 2종 또는 3종의 계면활성제를 함께 사용하는 경우가 있다. 또한 O/W(oil-in-water) 조성물의 경우 외상이 수상인 점을 고려하여 소수성 계면활성제보단 친수성 계열의 계면활성제가 메인 유화제 (main emulsifier)로서 적용되어 안정성을 개선하곤 한다.

상기 (d) 단계에서 오일 에몰리언트라 함은 화장료 조성물에 적용되는 오일 보습제 성분을 통칭한다. 화장료 에몰리언트로는 식물성오일, 지방산왁스, 에스테르오일 및 실리콘류가 가장 대표적이며, 보통 이들 성분류를 혼합으로 적용하는 방식으로 응용한 곤 한다. 하지만 본 발명의 건은 실리콘 및 합성오일류는 사용할 수 없기에 실리콘이 제공하는 실키(silky)한 사용감, 보습력 그리고 낮은 표면장력의 특성으로부터 유래하는 소포작용등을 대체할 수 있는 오일 에몰리언트를 적용하고자 하였다.

상기 (e) 단계에서 친수성계 폴리올이란 히드록실(hydroxyl)기가 2개 붙은 탄소수가 2개에서 6개까지를 보통 지칭한다. 본 발명에서 의미하는 폴리올은 이들 다가알콜의 글라이콜 성분을 의미하며 그 예로는 글리세린, 부틸렌글라이콜등을 포함한다.

상기 (f) 단계에서 전단항복력 및 전단력은 레올로지 측정 결과로부터 산술한다. 레올로지는 점도(viscosity) 및 전단력(shear stress)을 통할하는 유체 및 고체의 역학시험도구로서, 점도계(viscometer)는 정해진 회전속도 및 조건에서만 점도 측정이 가능하여 측정기기가 다른 사양인 경우 동일성을 평가하기가 쉽지 않다. 하지만 레올로지는 주어진 전체 전단속도(shear rate) 구간에서 시험이 이루어지기에 시험구만 동일하면 결과에 대한 서로 비교 및 유추가 가능하다. 이에 본 발명에서는 TA Instrument사의 레올미터(HBD-2)를 이용하여 실시 예 및 비교 예에 대한 전단력 및 전단항복율 (수율)을 측정 비교하였다. 이 측정 결과 전단항복율은 40pa 이상 100pa 범위에서 그리고 전단력은 100~250pa 범위에서 로션 및 크림 제형으로서의 최적의 사용감을 전달하는 것으로 나타났다.

상기 (g) 단계에서 호모지나이징 속도는 호모기계 및 능력에 따라 다르나 보통의 경우 화장료 조성물 제조에 적용되는 O/W(oil-in-water) 유화기기의 최고 속도는 보통 5,000rpm~10,000rpm으로 되어 있고, 제조 벌크 용량에 따라 호모속도도 달리 조정되곤 한다. 본 발명에서 호모지나이징 분쇄 속도는 고온에서의 호모속도 대비하여, 저온에서는 작게는 1.3배, 크게는 3배까지 더 높은 온도에서 호모 공정을 적용하는 제조 공정을 지칭한다. 레시틴(특히 포스파티딜콜린)은 HLB 값이 약 8 수준으로서 보조 유화제로서 기능을 가질 수 있고, 두 개의 알킬기와 머리부분의 콜린(choline) 친수기에 기인하여 평행한 형태의 라멜라 및 액정을 제조할 수 있으며, 이와같은 구조는 제형의 점도를 잡아주는 뼈대 구조물 (structurant)로서 작용하고, 저온 단계에서의 빠른 고속 호모나이징은 라멜라 구조 내부에서 재배열이 일어나게 함으로서 마이크로단위의 라멜라 구조는 증가하고 경시 안정성은 향상되며 점도 및 경도 수치도 더 올라가게 된다.

본 발명은 합성폴리머 및 실리콘류를 함유하지 않으며 발림성이 우수하고 피부 도포시에 백탁현상을 야기하지 않는 전체 성분이 한국 유기농 기준 및 친환경 인증 기준을 충족하는 O/W(oil-in-water) 유화 로션 크림 제형의 화장료 조성물을 제공한다. 또한 이 조성물은 오일 에몰리언트 성분을 5~30%, 친수성 폴리올 계열의 성분을 5~30% 함유하는 것을 특징으로 하며 건조한 피부에 수분감을 제공하고 유지하며, 피부에 자극감이 느껴지지 않는 안전성이 향상된 제품을 요구하는 베이비 및 어린이 용 화장료 조성물 그리고 아토피케어 조성물을 제조하는데 유용하게 이용될 수 있다.

대표도는 백탁현상이 있는 유기농 유화로션 및 백탁현상이 없는 유기농 유화로션에 대한 사진이다.
도 1은 수첨화된 레시틴 함량에 따른 유화 제형 구조 및 입자 균일도 평가에 대한 결과로, 수소첨가화된 레시틴 함량 및 유무에 따라 입자의 크기 및 안정성을 400배 편광현미경을 관찰한 사진으로서 실시예 1, 2, 3 및 비교 예 1을 찍은 사진이며, 실시 예 1,2,3 (사진 1,2,3)은 약 5μm의 균일한 액정 입자 크기를 보여주고 있으나, 비교 예 1 (사진 4)은 입자 크기가 약 15μm로서 불균일한 크기 및 입자가 서로 엉기는 현상을 보여주고 있다. 특히 실시 예 2 (사진 2)의 경우 입자크기 및 균일도에서 가장 안정된 특성을 나타내었다.
도 2는 친수성 및 소수성 유화제 비율에 따른 유화능 및 안정도 평가에 대한 결과로, 소수성 계면활성제와 친수성 계면활성제 비율에 따른 입자의 형성 정도 및 안정성을 400배 편광 현미경으로 관찰한 사진이며, 비교 예 2,3,4 (사진 1,2,3) 및 실시 예 2 (사진 4)의 입자크기를 비교하였다. 친수성 계면활성제로만 구성되는 경우 유화능이 낮게 나타났으며 소수성 계면활성제 비율이 3:1 수준에서 가장 이상적인 안정성, 점도 및 사용감을 보여 주었다. 입자가 30μm이상의 큰 입자가 발견된 비교 예 2번의 경우 제조 2일 후 상분리가 나타났다.
도 3은 수첨화된 레시틴 함량에 따른 전단력 (shear stress) 평가 (경도) 결과로서, 실시 예 1,2,3 및 비교 예 1에 대하여 TA Instrument HBR-2 모델 레올미터를 활용하여 전단력 (shear stress)을 측정하였다. 시험 결과 레시틴을 함유한 실시 예 1,2,3은 전단항복력이 40Pa 이상 및 전단력이 100Pa이상으로서 로션크림 제형에 적합한 물성 특성을 나타낸 반면, 레시틴을 함유하지 않은 비교 예 1은 전단항복력이 25Pa으로서 점도 형성없이 흐르는 액체에 가까 특성을 보여 주었다.
도 4는 친수성 및 소수성 유화제 함량 비율`에 따른 전단력 (shear stress) 평가 (경도) 결과로서, 실시 예 2 및 비교 예 2, 3, 4에 대하여 TA Instrument HBR-2 모델 레올미터를 활용하여 전단력 (shear stress)을 측정하였다. 시험 결과 친수성 계면활성제 위주로 제조된 비교 예 2,4는 전단항복력이 낮고 경시 안정성이 낮아서 로션크림 제형으로서 적합하지 않았으며, 친수성 계면활성제가 함유되어 있지 않은 비교 예 3도 전단항복력 및 전단력은 실시 예와 동등한 수준으로 나타내었으나 친수성 계면활성제의 부재에 따라 경시 조건에서 상분리가 발견되었다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

단, 하기 실시 예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

유기농 등급 유화 O/W(oil-in-water) 화장료 조성물 제조

화장료 조성물을 제조하는데 있어 유화 로션크림 oil-in-water 제형을 제조하는 것은 이제는 많은 보급이 이루어져 있다. 하지만 화장료 조성물에 대한 지식을 갖춘 소비자가 많아지고 또한 더 안전한 제품을 선호하는 소비자 기호 트렌드에 맞추어 점진적으로 친환경 유기농 등급의 제품에 대한 개발이 이루어지고 있다. 그런데 친환경 유기농 등급의 제품에는 많은 제약이 있으며, 이 중에 가장 대표적인 제약이 사용할 수 있는 원료에 제약이 있다는 것이다. 그래서 지금까지 화장료 조성물에서 보습, 사용감 및 점증 목적으로 가장 많이 적용되어졌던 디메치콘 및 합성 폴리머 점증제군은 대표적인 합성 성분으로서 한국 유기농 및 친환경 인증 등급의 화장료 조성물에는 적용할 수 없게 되었다. 이에 따라 대부분의 유기농 유화 로션크림 제품은 피부에 도포시 백탁현상이 심하고, 또한 로션크림 제형을 유지하기 위한 적정한 점증을 유지하는데 어려움이 있다. 그래서 이를 대체할 수 있는 많은 원료가 개발되고 있으나 동등한 수준으로 되기까지는 아직은 많은 노력이 이루어져야 하는 것으로 알려져 있다. 이에 본 발명은 디메치콘 실리콘류 및 합성 폴리머류를 사용하지 않고도 소비자 기대 품질을 충족할 수 있는 사용감이 우수하고 피부에 안전한 한국 유기농 및 친환경 인증 등급의 로션크림 화장료 조성물을 개발하고자 하였고, 하기에 이에 대한 제조 방법을 묘사하였다.

조성물 1의 성분을 기준으로 조성물 2 및 3은 수소첨가레시틴의 함량을 달리하였고, 조성물 4~7은 소수성 계면활성제 및 친수성 계면활성제의 비율을 다르게 하여 에멀젼의 표면 장력 및 유화 품질을 조정하는 것에 의해 유화 제형의 백탁현상을 낮추고자 하였다.

그 결과 표 1에 기재된 바와 같이, 조성물 1, 2 및 3의 제형 품질이 백탁현상을 줄이고 소비자 사용감 품질 기준에 충족되는 것을 확인할 수 있었다.

친환경 유기농 등급의 oil-in-water 유화 로션크림 제형 조성물의 제조

<실시예 2>

레시틴 함량 별 로션크림 유화 제형으로서의 전단력 및 백탁도 평가

상기 표 1에 기재된 조성물 중에서 조성물 2를 기준으로 수소첨가 레시틴의 함량에 따른 로션크림 제형의 전단력(shear stress)를 레오미터를 이용하여 평가하였다. 레시틴은 구조학적으로 소수성의 알킬 체인을 2개 가지고 있기에 헤드에 위치하는 친수성의 콜린(choline) 기능기와 대응되어 콜로이드 측면에서 CPP (critical packing parameter)가 1 수준으로 안정한 라멜라 구조를 형성할 수 있는 것으로 알려져 있다. 그래서 레시틴을 적용하지 않은 유화 조성물과 레시틴을 함량별로 다르게 적용한 조성물 사이에 전단력의 차이, 즉 제형의 점도경도를 평가하고자 하였다. 그 결과 하기 그래프 및 현미경 사진에서처럼 실시예 1, 2 및 3은 전단항복력(yield point)이 85Pa, 84Pa, 및 52Pa으로서 로션크림 제형에 적합한 물성 특성을 보여주었으나, 비교예 1은 18Pa으로서 점도경도가 로션크림 제형에는 적합하지 않은 흐름성의 물성 특성을 나타내었다.

그리고 800/s 전단속도를 기준으로 전단력을 평가하였을 때 실시예 1,2,3은 193Pa, 157Pa 및 121Pa으로서 레시틴을 함유하지 않은 비교 예 1에 대비하여 2배 이상의 전단력을 확인할 수 있었다.

또한 레시틴 유무에 따른 피부 도포시의 백탁 발생 정도를 비주얼 방법으로 평가하였을 때 레시틴을 함유한 실시예 1,2,3은 백탁이 없는 제형 특성을 보여주었으나, 레시틴을 함유하지 않은 비교예 1은 유유의적으로 인지될 수 있는 수준의 피부 백탁을 야기하는 것을 확인할 수 있었다. 이와같은 백탁도의 차이는 레시틴이 보조 계면활성제로서 촘촘한 마이셀(micelle) 형성을 가능하게 하면서 주 계면활성제의 유화능을 향상시켰고 또한 제형내에 잔존해 있을 수 있는 기포가 자동으로 배출되도록 유도하였기에 레시틴을 함유한 제형에서 더 우수한 백탁이 없는 품질을 보여 주는 것으로 평가되었다.

레시틴 함량 별 로션크림 유화제형에 대한 전단력 및 백탁도 분석

<실시예 3>

소수성 및 친수성 계면활성제 비율에 따른 유화능 및 경시 안정성

상기 표 1에 기재된 조성물 중에서 조성물 2를 기준으로 pH가 3.8인 소수성 계면활성제와 pH가 10인 친수성 계면활성제를 기준으로 로션유화 제형의 유화능력을 비교 평가하였다. 그 결과 소수성 계면활성제 비율이 1.8:1이상의 경우 제형의 안정성이 확보 되었으며 오일입자는 약 5μm의 균일한 입자로 매끄러운 성상을 형성하고 또한 백탁 품질에 있어서도 가장 우수한 품질 특성을 보여 주었다.

소수성 및 친수성 계면활성제 비율에 따른 유화능 및 경시 안정성 분석

<실시예 4>

폴리올 함량 별 점도경도 물성 및 피부 도포시의 사용감 분석

상기 표 1에 기재된 조성물 중에서 실시예 2를 기준으로 폴리올의 함량에 따른 제형의 사용감 차이를 확인하고자 하였다. 이를 위해 대표적인 폴리올 성분인 글리세린을 0%, 9% 및 20%로 달리하면서 조성물 2 기준으로 사용감, 백탁품질 및 안정성에서의 차이를 시험하였다. 그 결과 폴리올 성분이 0% 대비하여 9% 및 20% 함유의 경우 더 촉촉하고 보습력이 높으며, 백탁도에서의 품질도 부분적으로 개선되는 것으로 나타났다. 그 이유는 글리세린은 대표적인 친수성 성분으로서 계면활성제의 헤드부분의 palisade layer (계면층)에 존재하면서 계면장력을 일정 부분 낮추는데 기여하기 때문으로 유추된다.

<실시예 5>

에몰리언트 오일 별 점도경도 물성 및 사용감 분석

상기 표 1에 기재된 조성물 중에서 실시예 2를 기준으로 에몰리언트 오일의 종류에 따른 사용감 및 백탁품질의 영향을 파악하고자 하였다. 이를 위해서 화장료 조성물에 일반적으로 사용되는 파라핀 및 에스테르 계열의 에몰리언트를 탄소수 기준으로 선정하여 탄소수가 C6~C10 사이의 medium chain류, C11~C14의 coconut 유래류 및 C15-C18 사이의 long-chain류 오일로 분류하였고, 또한 구조에 있어서도 알칸계, 에스테르계, 에테르계, 글리세라이드 에스테르계열로 구분하여 이들 오일류의 함량에 따른 사용감 및 백탁품질을 평가하였다. 그 결과 medium-chain류의 에스테르 오일류가 가벼운 사용감 및 백탁품질을 향상시키는데 기여하는 것으로 나타났다. 그 이유는 medium-chain류의 에스테르 오일이 가벼운 사용감을 제공하며 또한 구조적으로 친수성과 소수성 계면활성제 중간에 위치하면서 계면장력을 낮추는데 기여하기에 나타나는 것으로 유추된다.

<실시예 6>

최종 화장료 (실시예 2) 조성물에 대한 임상 사용감 평가

상기 표 1에 기재된 조성물 중에서 실시예 2를 기준으로 조성물의 만족도를 파악하고자 인체 적용시험을 실시하였다.

임상 대상자는 30-50세 사이의 여성 33명을 대상으로 1일 2회 바르는 것으로 총 2주간 진행하였으며 대조군으로는 레시틴을 함유하지 않은 친환경 유기농 제형의 화장료 조성물 4를 활용하여 평가하였다. 그 결과 조성물 2는 만족도에선 6.8:5.9 (9점 척도), 선호도에선 62%:32%로서 유의적인 차이를 보여주었고, 실제 세부적인 평가항목인 백탁도, 펴발림성, 끈적임 및 흡수력등 주요 품질 항목에서 유의적인 우수성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.

이상 살펴본 바와 같이 본 발명은 전체 성분이 한국 유기농 및 친환경 인증 등급의 성분으로만 구성되어, 피부에 자극 유발 가능성은 낮으며, 안전성은 개선되어 있고, 제형의 물리적 특성 및 사용 품질은 일반 등급의 화장료 조성물과 동등한 품질력을 제공한다. 이에 더 안전하고 친환경적인 제품을 사용하고자 하는 소비자 기대치를 충족할 수 있으며, 이를 기반으로 어린이 보습 제품군 및 아토피케어 제품군등 민감한 피부를 대상으로 하는 제품군에 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

Claims (7)

1. (a) 전체 구성 성분이 한국 유기농 기준 및 친환경 인증 등급 또는 이에 준할 수 있는 천연 유래 등급으로 구성되며;
   b) 포스파티딜콜린(phoshatidylcholine) 함량이 바람직하게는 70% 이상의 수소첨가화된 레시틴을 함유하여 라멜라액정 구조를 형성하고:
   (c) HLB(hydrophile-lipophile balance)가 4 전후의 소수성 계면활성제를 주요 계면활성제로서 (primary emulsifier) 응용하고 있으며, 보조 계면활성제(secondary emulsifier)로서 HLB가 8-12 전후의 친수성 계면활성제를 소수성 계면활성제 대비 2:1~4:1 비율에서 적용한 O/W(oil-in-water) 유화 제형이며;
   (d) 전체 오일 에몰리언트 중에서 탄소수가 6~12 사이의 medium-chain류의 에스테르(ester), 에테르(ether) 오일류를 최소 5% 이상 함유하고, 그 외 화장료 오일 성분을 적게는 5% 많게는 30% 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물이며 ;
   (e) 친수성 보습제로서 폴리올(polyol) 보습제를 5~30% 함유하고;
   (f) 라멜라 유화제형으로서 전단항복율 (shear stress yield point) 및 전단력 (shear stress)이 각각 40~100pa 및 100~250pa 범위의 레올로지 특성을 나타내며;
   (g) 상기 (a)~(d) 단계의 원료를 80도 이상의 고온 조건에서 용해 및 호모지나이징 믹싱(homogenizing mixing)을 진행한 후 저온(30~40도)으로 냉각 후에 다시 고온 조건 대비 1.3:1~3:1 비율로 더 강하게 호모지나이징 믹싱을 요구하는 O/W (oil-in-water) 유화 제형의 친환경 유기농 또는 이에 준할 수 있는 화장료 조성물.
   
2. 제1항에 있어서, 수첨화된 레시틴은 한국 유기농 기준 및 상기의 친환경 인증 등급을 충족할 수 있는 성분이어야 하며, 0.25%에서 1.0% 범위에서 함유하여 유화 제형내에서 라멜라액정 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 조성물.
   
3. 제1항에 있어서, 계면활성제는 한국 유기농 기준 및 친환경 인증 등급을 충족할 수 있는 성분이어야 하며, HLB(hydrophile-lipophile balance)가 4 전후의 소수성 계면활성제로는 글리세릴(glyceryl)계열 및 수크로오스(sucrose) 계열 그리고 다중 지방산 체인을 보유한 계면활성제가 해당되며 더 좁게는 glyceryl monostearate가 해당될 수 있다. 친수성 계면활성제로는 HLB가 8~12 전후의 계면활성제로서 에몰리언트 오일에 대한 젖음성 특성이 우수하며 더 좁게는 C12-C20 alkyl glucoside, C14-C22 alcohol, Sorbitan olivate 및 Sorbitan palmitate가 해당될 수 있으며, 계면활성제 전체 함량은 2~6%, 소수성 계면활성제 대비 친수성 계면활성제는 2:1~4:1 비율로 함유되는 것을 특징으로 하는 조성물.
   
4. 제1항에 있어서, 에몰리언트는 한국 유기농 기준 및 친환경 인증 등급을 충족할 수 있는 성분이어야 하며, 지방산 탄소수가 8~12 사이의 중분자량 범위의 에스테르, 에테르 오일류로서 dicaprylyl carbonate, dicaprylyl ether, isoamyl cocoate을 3~8% 범위에서 함유하며 전체 오일 성분이 전체 조성물 중에서 5~30% 차지하는 것을 특징으로 하는 화장료 조성물.
   
5. 제1항에 있어서, 친수성 보습제로는 한국 유기농 기준 및 친환경 인증 등급을 충족할 수 있는 성분이어야 하며, 글리세린, 1.3 부타디엔, 디프로필렌글라이콜등을 포함하고 전체 조성물 대비 5~30% 함유되는 것을 특징으로 하는 화장료 조성물.
   
6. (f) 제1항의 화장료 조성물은 전 성분이 한국 유기농 기준 및 친환경 인증 등급을 충족할 수 있는 성분으로서 구성되어야 하며, 라멜라 유화제형으로서 전단항복율 (shear stress yield point) 및 전단력 (shear stress)이 각각 40~100pa 및 100~250pa 범위의 레올로지 특성을 나타내는 것을 특징으로 하는 조성물.
   
7. 제1항의 (a)~(d) 단계의 원료를 80도 이상의 고온 조건에서 용해 및 호모지나이징 믹싱(homogenizing mixing)을 진행한 후 저온(30~40도)으로 냉각 후에 다시 고온 조건 대비 1.3:1~3:1 비율로 더 강하게 호모지나이징 믹싱을 요구하는 O/W (oil-in-water) 한국 유기농 기준 및 친환경 인증에 준할 수 있는 유화 제형을 특징으로 하는 조성물.
   

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