KR20200073260A - 그래핀-계 다기능성 화장품 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그래핀 산화물(GO), 환원된 그래핀 산화물(r-GO) 또는 둘 다, 및 물을 포함하는, 모발 착색 조성물을 비롯한 화장품 조성물에 관한 것이다.

Description

그래핀-계 다기능성 화장품 조성물

관련 출원에 대한 상호참조

본원은 2017년 10월 18일자로 출원된 미국 가출원 제62/573,775호(이의 전문은 본원에 참조로 혼입됨)를 우선권 주장한다.

모발 염료는 모발의 미용적인 외관을 바꾸는 데 널리 사용된다. 모발의 색은 멜라닌 색소의 풍부함과 상대적 농도에 의해 결정되고, 이의 분해는 회색 또는 백색 모발을 야기한다.^1,2 대다수의 모발 염료 제품은 알칼리성 조건 하에 일련의 산화성 염료-형성 화학 반응에 의해 모발 색을 영구적으로 변화시킨다.^1,3 상기 공정은 전형적으로 모발 표면의 큐티클 스케일을 팽윤시키거나 개방하기 위해 염기(예컨대, 암모니아)를 사용하여, 방향족 아민 및/또는 페놀-계 착색제(예컨대, 파라-페닐렌다이아민 및 파라-아미노페놀)가 모발 내부로 깊숙이 침투하도록 할 수 있다. 천연 멜라닌 색소를 표백하고, 최종 염료 화합물을 합성하도록 착색제 사이의 반응을 개시하기 위해 산화제(예컨대, 과산화수소)가 또한 필요하다.¹ 전체 공정은 전형적으로 확산이 제한되므로, 완료하는 데 몇 시간이 걸릴 수 있다. 이러한 분자 성분 중 다수는 독성이고, 일부는 심지어 발암성이다.³ 피부를 통해 흡수되거나 흡입되는 경우, 알러지 반응을 일으킬 수 있거나,^4-6 더욱 심각한 결과를 야기할 수 있다.^7-12 모발을 약한 알칼리성 염기로 또는 중성에 가까운 pH에서 처리하는 것은 큐티클의 개방을 피하고, 영구적인 모발 손상을 유발할 가능성이 적다. 그러나, 이것은 착색제의 확산을 제한하여, 몇 번의 세척 후에 되돌릴 수 있는 불충분한 로딩(loading) 또는 반-영구적 내지 일시적인 착색을 야기한다.¹³

모발 착색 조성물을 포함하는 그래핀-계 화장품 조성물이 제공된다. 화장품 조성물은 그래핀 산화물(GO), 환원된 그래핀 산화물(r-GO) 또는 둘 다; 및 수 분산성 중합체; 및 물을 포함할 수 있다. 화장품 조성물을 사용하는 방법은 그래핀 산화물(GO), 환원된 그래핀 산화물(r-GO) 또는 둘 다; 수 분산성 중합체; 및 물을 포함하는 화장품 조성물을 적용하는 단계; 케라틴-계 기재에 적용하여 그 위에 조성물의 코팅을 형성하는 단계; 및 코팅된 기재를 건조하는 단계를 포함한다.

본 개시내용의 다른 주요 특징 및 이점은 하기 도면, 상세한 설명 및 첨부된 청구범위를 검토하면 당업자에게 명백해질 것이다.

이하, 본 발명의 예시적인 양태가 첨부 도면을 참조하여 기술될 것이다.
도 1a 내지 1d는 담채색(light-colored) 모발의 그래핀 염색을 나타낸다. 도 1a는 시판 중인 영구 흑발 염료로 처리된 다른 샘플과 비교하여 그래핀 농도를 증가시키면서 r-GO/키토산 염료로 코팅하기 전 및 후의 금발 다발을 도시한다. 도 1b는 코팅되지 않은 모발 및 그래핀 코팅된 모발(0.25 중량%)의 표면을 나타내는 SEM 이미지를 도시한다. 도 1c는 코팅되지 않은 모발 및 그래핀 코팅된 모발, 및 시판 중인 영구 흑발 염료로 처리된 모발의 명도(광섬유 분광계로 직접 측정됨)를 도시한다. 도 1d는 그래핀 코팅 전후의 모발 가닥의 대표적인 응력-변형 곡선을 나타내고, 인장 특성에 명백한 변화를 나타내지 않는다.
도 2a 내지 2d는 그래핀 코팅된 모발의 정전기방지 특성을 나타낸다. 도 2a는 코팅되지 않은 모발 가닥을 도시한다. 도 2b는 시판 중인 흑색 염료로 처리된 모발 가닥을 도시한다. 도 2c는 정전기 충전 전(상단) 및 후(하단)의 그래핀 코팅된 모발을 도시한다. 가닥은 상단에 절연 면 끈으로 묶여 있다. 코팅되지 않은 모발, 및 시판 중인 염료로 처리된 모발은 정전하를 소멸시킬 수 없고, 강력한 "플라이어웨이(flyaway)" 효과를 나타낸다. 그래핀 코팅(0.25 중량%)의 정전기방지 효과는 명백하다. 도 2d는 그래핀 코팅으로 모발 다발의 표면 정적 전압이 급격히 감소되었음을 도시한다.
도 3a 내지 3d는 세척에 대한 그래핀 코팅된 모발의 내구성을 나타낸다. 반복된 샴푸 세척 전후의 카본 블랙/키토산 코팅된 모발(도 3a) 및 그래핀 염색 모발(도 3b)(0.25 중량%)의 다발을 보여주는 세척에 대한 그래핀 코팅된 모발의 내구성을 나타낸다. 도 3c 및 3d는 각각 명도 및 표면 정적 전압의 변화를 비교한다. r-GO의 2D 형태는 세척으로부터 복합체를 더 잘 보호하는 장벽 특성을 제공할 수 있다. 추가적인 철저한 세척 시험은 그래핀 코팅된 모발이 적어도 30회의 세척에 걸쳐 지속될 수 있음을 나타내고(도 3c), 이것은 시판 중인 영구 모발 염료의 성능 요건에 이미 근접하다.
도 4a 및 4b는 자외선 방사선에 의해 유발된 GO/키토산을 사용하는 구배 염색을 나타낸다. GO/키토산 코팅된 모발(염료 용액 중 GO 0.25 중량%)의 상이한 분절에 대한 UV 조사의 지속시간을 제어함으로써 구배 착색(도 4a) 및 명도 감소(도 4b)가 달성될 수 있다.
도 5는 그래핀 코팅된 모발이 추가 열 처리 또는 소분자 화학 물질의 적용 없이 코팅된 모발의 곡률을 고정시킬 수 있음을 나타낸다.
도 6은 광섬유 분광계로 직접 측정된 코팅되지 않은 모발 및 그래핀/폴리아닐린 코팅된 모발의 명도를 나타낸다.

모발 착색 조성물을 비롯한 그래핀-계 화장품 조성물이 제공된다. 화장품 조성물은 그래핀 산화물(GO), 환원된 그래핀 산화물 또는 둘 다를 포함한다. GO 및 r-GO 착색제는 유해 성분 또는 용매 없이 물 중에서 제형화될 수 있고, 분무 또는 솔질로 모발(예컨대, 금색, 회색 및/또는 백색 모발)에 적용하여 갈색 내지 흑색의 다양한 색조를 생성할 수 있다. 이들은 또한 수십 회에 걸친 강력한 샴푸 세척에 견딜 수 있다. GO 및 r-GO는 다른 종래의 탄소-계 착색제와 비교하여 훨씬 우수한 필름-형성 능력 및 내구성을 갖는다. 또한, 그래핀-계 모발 착색 조성물의 양태는 모발에 광범위한 새로운 광학적, 전기적, 열적 및 생화학적 특성을 부여하여 편안함 수준 및 미용 성능을 향상시킨다.

한 양상에서, 화장품 조성물이 제공된다. 화장품 조성물은 이의 외관을 변경시키기 위해 다양한 기재에 국소 적용하기 위해 제형화된다. 기재는 인간을 비롯한 포유동물의 모발, 모피, 손발톱 등과 같은 케라틴-계 기재를 포함할 수 있다. 용어 "모발"은 인체의 임의의 장소의 모발, 예를 들어, 두피 상의 모발, 속눈썹, 눈썹 등을 포함한다. 한 양태에서, 화장품 조성물은 그래핀 산화물(GO), 환원된 그래핀 산화물(r-GO) 또는 둘 다; 및 물을 포함한다. 본 개시내용에서, "그래핀-계"는 GO, r-GO 또는 둘 다를 포함하는 조성물을 의미한다.

화장품 조성물의 GO/r-GO는 착색제로 사용된다. GO/r-GO는 복수의 얇은 가요성 시트의 형태이다. 각각의 시트는 1 내지 수 개(예를 들어, 3 내지 10개) 단층의 GO 또는 r-GO를 포함할 수 있다. 따라서, 시트의 두께는 약 10 nm 미만, 약 5 nm 미만, 약 1 nm 미만, 또는 단층 내지 약 1 nm의 범위일 수 있다. 시트의 측면 치수는 μm 정도, 예를 들어 1 μm, 10 μm, 50 μm, 100 μm일 수 있고, 적어도 1,000 초과의 종횡비를 제공한다. 시트의 얇음 및 가요성은 화장품 조성물이 적용된 기재의 표면에 GO/r-GO의 컨포멀 코팅(conformal coating)의 형성을 용이하게 한다.

하기 실시예에 기술된 방법[즉, GO를 형성하기 위한 허머(Hummer)의 방법, 및 r-GO를 형성하기 위한, 환원제, 예를 들어 아스코르브산을 통한 GO의 화학적 환원]을 비롯한 공지된 방법을 사용하여 화장품 조성물의 GO 및 r-GO를 형성할 수 있다. 한 양태에서, r-GO는 화학적으로 환원된 GO이다. 이러한 r-GO는 다른 방법에 의해 감소된 GO와 물리적으로 및 화학적으로 구별가능하다. 이러한 r-GO는 또한 다른 방법에 의해 형성된 그래핀과 물리적으로 및 화학적으로 구별가능하다. 한 양태에서, r-GO는 10⁴ Ω/m² 이하, 10⁵ Ω/m² 이하, 또는 10⁴ 내지 10⁵ Ω/m²의 저항에 의해 특징지어 진다.

원하는 적용 및/또는 처리된 기재에 대한 원하는 특성에 따라 다양한 양의 GO/r-GO가 화장품 조성물에 사용될 수 있다. 사람의 눈과 가시광선에 대하여, GO는 투명하게 보이는 반면, r-GO는 흑색으로 보인다. 따라서, 화장품 조성물이 원하는 기재를 어둡게 하는 데 사용되는 양태에서, 조성물은 원하는 암도를 제공하도록 선택되는 양의 r-GO를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1a는 0.025 내지 0.25 중량%의 다양한 양의 r-GO를 포함하는 모발 착색 조성물이 적용된 담채색의 모발(본 양태에서, 금발)의 샘플을 도시한다. "중량%"는 화장품 조성물의 총 중량과 비교하여 지명된 성분의 중량을 의미한다. 조성물에서 r-GO의 양의 증가는 시각적으로 더 어두운 색의 모발을 야기하였다.

암도는 하기 실시예에 기술된 조건 하에 광섬유 분광계를 사용하여 측정된 명도 L^* 값으로서 정량화될 수 있다. 한 양태에서, 조성물은 소정 적용 과정을 사용하여 조성물이 적용되는 기재의 표면에 소정 명도 값(L^*)을 제공하도록 선택되는 양의 r-GO를 포함한다. 소정 적용 과정은, 예컨대, 기재의 빗질, 솔질, 분무, 문지르기, 침지-코팅, 함침; 일정 시간, 예컨대 5분의 대기; 물에 의한 코팅된 기재의 세정; 및 코팅된 기재의 건조를 포함한다. 소정 적용 과정은 화장품 조성물에 대한 일련의 지시사항으로서 제공될 수 있다. 한 양태에서, r-GO의 양은 약 40 이하, 약 35 이하, 약 20 이하, 또는 20 내지 40의 L^* 값을 제공하도록 선택된다(도 1c 참고). GO는 자외선(UV) 방사선을 흡수하여, 투명한 GO를 어두운 r-GO로 전환시킬 수 있다. 따라서, GO는 화장품에 포함되어 자외선 보호를 제공할 수 있고; 처리된 기재의 GO는 기재를 구성하는 재료 대신에 잠재적으로 해로운 자외선 방사선을 흡수할 것이다. 한 양태에서, 화장품 조성물은 화장품 조성물이 적용되는 기재에 원하는 수준의 자외선 보호를 제공하도록 선택되는 양의 GO를 포함할 수 있다. 자외선 보호의 수준은 자외선차단제와 유사하게 SPF(일광 보호 인자)로서 정량화될 수 있다. SPF 값은 문헌[Dutra, Elizangela Abreu, et al. "Determination of sun protection factor (SPF) of sunscreens by ultraviolet spectrophotometry." Revista Brasileira de Ciencias Farmaceuticas 40.3 (2004): 381-385](이의 전문은 본원에 참조로 혼입됨)에 기술된 측정 방법을 사용하여, 화장품 조성물(적용 및 건조 후)의 1 내지 5 μm, 예컨대 2 μm 두께의 층으로부터 측정된 것을 지칭할 수 있다. 한 양태에서, 화장품 조성물은 소정 적용 과정을 사용하여 화장품 조성물이 적용되는 기재의 표면에 소정 SPF 값을 제공하도록 선택되는 양의 GO를 포함한다. 소정 적용 과정은, 예컨대 기재의 빗질, 솔질, 분무, 문지르기, 침지-코팅, 함침; 일정 시간, 예컨대 5분의 대기; 및 코팅된 기재의 건조를 포함한다. 소정 적용 과정은 화장품 조성물에 대한 일련의 지시사항으로서 제공될 수 있다. 한 양태에서, GO의 양은 10 이상, 30 이상 또는 50 이상의 SPF 값을 제공하도록 선택된다.

GO의 자외선-흡수 특성은 또한 자외선 노출의 지표를 제공하도록 사용될 수 있다. 구체적으로, GO-함유 화장품 조성물로 처리된 기재의 암도는 처리된 기재가 자외선 광에 노출되어야 하는 시간의 길이를 결정하기 위해 소정의 보정 차트(암도를 자외선 노출의 길이와 상관시킴)와 비교될 수 있다.

GO의 자외선-흡수 특성은 GO-코팅된 기재의 상이한 영역이 상이한 양의 자외선 방사선(예컨대, 상이한 강도 또는 노출 시간)에 노출되어 상이한 영역에 상이한 수준의 기재를 제공하는 적용에 사용될 수 있다. 자외선-노출은 임의의 수의 소정 패턴, 예컨대 도 4a에 도시된 구배 또는 "옴브레(ombre)" 효과를 달성하기 위해 마스크/필터에 의해 제어되고/거나 이와 조합될 수 있다. GO가 또한 열을 사용하여 r-GO로 변환될 수 있으므로, 기재 위의 상이한 영역에서 상이한 수준의 암도로 기재를 패턴화시키는 것은 자외선 방사선 대신 열을 사용하여 수행될 수 있다. 또한, 화장품 조성물은 소정 적용 과정(상기 참조)을 사용하여 소정량의 노출 후에 소정량의 자외선 방사선(예컨대, 1, 2, 3, 5, 10시간 동안 자외선 램프에 노출) 또는 소정량의 열(예컨대, 5, 20, 30, 45, 60분 동안 헤어 드라이어에 노출)을 사용하여, 화장품 조성물이 적용되는 기재의 표면에 소정 L^* 값을 제공하도록 선택되는 양의 GO를 포함할 수 있다. 소정 적용 과정/자외선 방사선의 양/열량은 화장품 조성물에 대한 일련의 지시사항으로서 제공될 수 있다.

한 양태에서, 화장품 조성물의 r-GO의 양은 0 내지 약 1 중량%이다. 한 양태에서, 화장품 조성물의 GO의 양은 0 내지 약 1 중량%이다. 둘 다의 경우, 이것은 약 0.1 내지 약 0.75 중량%, 또는 약 0.2 내지 약 0.5 중량%의 양을 포함한다. 한 양태에서, 화장품 조성물에 사용되는 유일한 착색제는 GO 및 r-GO이고; 즉, 조성물은 어떠한 다른 착색제도 포함하지 않는다. "포함하지 않는"은 다른 착색제의 양이 완전히 0이 아닐 수 있지만, 다른 착색제의 양이 조성물에서 측정가능한 착색 효과를 갖지 않도록 너무 작음을 의미한다. 한 양태에서, 조성물에 사용되는 유일한 착색제는 GO, r-GO, 또는 GO 및 r-GO 둘 다이다.

화장품 조성물은 또한 물 내에 GO/r-GO의 분산을 용이하게 하도록 선택되는 분산제를 포함할 수 있다. 분산제는 또한 적용되는 기재에 대한 GO/r-GO의 결합을 용이하게 하도록 선택될 수 있다. 수 분산성 또는 수용성 중합체, 예를 들어 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐 알코올, 폴리에틸렌 글리콜 및 다당류, 예컨대 전분은 분산제로서 사용될 수 있다. 수크로스, 글루코스, 케라틴, 아크릴산 및 시스테인은 또한 분산제로서 사용될 수 있다. 한 양태에서, 분산제는 pH 7 미만의 물(예를 들어, pH 1, 2, 3, 4, 5, 6)에 용해되지만, pH 7 초과의 물(예를 들어, pH 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14)에는 불용성인 화합물이다. 한 양태에서, 분산제는 아민 기를 포함하는 수 분산성 중합체이다. 한 양태에서, 분산제는 키토산이다. 수소 결합, 파이-파이 적층 및/또는 공유 결합 형성을 통해 모발 및 GO 또는 r-GO에 동시에 강력하게 부착될 수 있는 수 분산성 또는 수용성 중합체, 예컨대 다른 다당류, 다른 아민 함유 중합체, 또는 단쇄 올리고머, 예컨대 전도성 중합체 폴리아닐린 및 비-전도성 아민-함유 다가전해질이 사용될 수 있다. 하기 실시예에 제시된 바와 같이, GO/r-GO 및 키토산 둘 다를 포함하는 특정 화장품 조성물에서, GO/r-GO 및 키토산은 상승적으로 기능하여 모발에 균일하고 지속가능한 코팅을 제공한다.

하나 초과의 유형의 분산제가 사용될 수 있다. 한 양태에서, 아스코르브산(산 분산제)은 제2 유형의 분산제, 즉 공-분산제로서 화장품 조성물에 포함될 수 있다. 다른 이러한 공-분산제는 아세트산, 포름산 및 염산을 포함한다. 전술한 다른 수 분산성/가용성 중합체는 공-분산제로서 사용될 수 있다.

다양한 양의 분산제/공-분산제가 사용될 수 있다. 한 양태에서, 제1 유형의 분산제의 양은 약 0.1 내지 약 1 중량%이다. 이것은 제1 유형의 분산제의 양이 약 0.2 내지 약 0.75 중량% 또는 약 0.4 내지 약 0.6 중량%인 양태를 포함한다. 한 양태에서, 제2 유형의 분산제의 양은 약 1 내지 약 10 중량%이다. 이것은 제2 유형의 분산제의 양이 약 2 내지 약 8 중량% 또는 약 4 내지 약 6 중량%인 양태를 포함한다.

한 양태에서, 화장품 조성물은 미국 특허공보 제7,452,528호(모발 결합 펩티드의 개시내용에 대해 본원에 참조로 혼입됨)에 개시된 모발 결합 펩티드를 비롯한, 모발 결합 펩티드를 포함하지 않는다. 한 양태에서, 화장품 조성물은 다이에틸렌 트라이아민 공중합체, 중합체성 4차 암모늄 염 및 4차화된 폴리비닐 피리딘을 포함하지 않는다.

화장품 조성물은 또한 적용례에 따라 다른 첨가제가 포함할 수 있다. 예시적인 첨가제는 모발, 피부, 손발톱에 사용하기 위해 제형화된 화장품 조성물, 예를 들어 모발 착색 조성물, 헤어 샴푸, 헤어 컨디셔너, 헤어 스프레이, 헤어 겔, 헤어 무스, 자외선차단제, 메이크-업, 로션, 매니큐어 등에서 일반적으로 발견되는 것을 포함한다. 그러나, 화장품의 적어도 일부 양태는 특정 통상적인 화장품 조성물, 예를 들어 통상적인 모발 착색 조성물에서 발견되는 성분의 부재에 의해 특징지어진다. 이들은 염기(예컨대, 암모니아), 산화제(예컨대, 과산화물) 및 기타 착색제(예컨대, 파라-페닐렌다이아민, 파라-아미노페놀, 안료, 예컨대 카본 블랙, 탄소-계 착색제, 예컨대 카본 나노튜브)를 포함된다. 한 양태에서, 화장품 조성물은 이러한 성분을 포함하지 않는다. 용어 "포함하지 않는"은 전술된 바와 유사한 의미를 갖는다.

한 양태에서, 화장품 조성물은 GO/r-GO 이외의 다른 착색제를 포함할 수 있다. 이러한 다른 착색제는 일시적 및 반영구적 모발 착색 조성물에 전형적으로 사용되는 염료/안료를 비롯한, 분자 염료 또는 안료 입자를 포함한다. 예시적인 염료/안료는 전도성 중합체 폴리아닐린(천연적으로 청색이지만, 산의 존재 하에 녹색으로 변함), 로다민(Rhodamine) 6G(적색), 쿠마시(Coomassie) 바이올렛 R200(보라색)을 포함한다. 이러한 목록은 임의의 염료/안료가 사용될 수 있으므로 배타적이지는 않다. 하기 실시예에 제시된 바와 같이, GO/r-GO는 세척에 대한 처리된 기재의 내구성을 연장시켜, 일시적 또는 반영구적 염료/안료를 더욱 영구적인 것으로 효과적으로 전환시킨다. 임의의 특정 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, GO/r-GO의 2-차원적 가요성 형태는 다른 착색제를 세척으로부터 보호하는 장벽으로서 작용하여, 착색 효과를 더 오래 지속시킬 수 있다. 한 양태에서, 화장품 조성물은 비-그래핀 비-차원 물질, 예컨대 점토를 포함할 수 있다. GO/r-GO와 분자 염료/안료의 조합은 또한 처리된 기재에 추가적인 정전기방지 및/또는 크롬 특성을 제공한다. 화장품 조성물은 소정 적용 절차를 사용하여 화장품 조성물이 적용되는 기재의 표면에 소정 L^* 값을 제공하도록 선택되는 양의 GO/r-GO/추가 착색제를 포함할 수 있다(상기 참조).

화장품 조성물의 잔량은 물로 구성되고, 즉 화장품 조성물은 본질적으로 수성이다. 물 함량은 일반적으로 약 50 중량%, 60 중량%, 75 중량%, 85 중량% 또는 95 중량% 초과이다. 조-용매, 예컨대 단쇄 알코올, 예컨대 에탄올을 사용할 수 있지만, 필수적인 것은 아니다.

예시적인 모발 착색 조성물은 0.01 중량% 이상의 GO, r-GO 또는 둘 다; 5 중량% 이하의 분산제; 10 중량% 이하의 공-분산제; 10 중량% 이하의 조-용매; 0 내지 10 중량%의 추가 착색제; 및 물을 포함한다. 이러한 성분의 양과 관련하여, 다른 예시적인 모발 착색 조성물을 제공하기 위해, 상기 기재된 바와 같은 다른 양이 적용될 수 있다. 한 양태에서, 모발 착색 조성물은 이러한 성분으로 본질적으로 구성되거나 이들로 구성된다.

다른 양상에서, 본 발명은 본원에 기술된 화장품 조성물의 사용 방법을 제공한다. 한 양태에서, 이러한 방법은 화장품 조성물을 원하는 기재의 표면에 적용하여 그 위에 화장품 조성물의 코팅을 형성하는 단계를 포함한다. 적용은 빗질, 솔질, 분무, 문지르기, 침지-코팅, 함침 등을 비롯한 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 상기 방법은 코팅된 기재를 건조하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 건조는 공기 중에서 수행되거나 열을 사용하여 촉진될 수 있다. 건조는 코팅으로부터 물을 제거하기 위해 및/또는 코팅된 기재의 원하는 암도를 제공하기 위해(예를 들어, 열을 사용하여 GO를 r-GO로 전환할 때) 선택되는 시간 및 온도에서 수행될 수 있다. 유사하게, 상기 방법은 코팅된 기재의 원하는 암도를 제공하는 조건(예를 들어, 파장, 강도, 시간) 하에 코팅된 기재를 자외선 방사선에 노출시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 방법은 코팅된 기재를 물(또는 샴푸와 같은 세정 조성물)로 세척하여 과량의 착색제를 제거하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 그러나, 한 양태에서, 건조 단계는 물 또는 세정 조성물로 먼저 세척하지 않고 수행된다. 한 양태에서, 코팅된 기재는 건조 전에 컬링된다(굽힘, 비틀림 등을 포함함).

다른 양상에서, 본 개시내용은 본원에 기술된 화장품 조성물로 처리된 기재를 제공한다. 예시적인 기재는 상기에 열거되어 있고, 모발, 예를 들어 인간 모발을 포함한다. 처리된 모발은 그 위의 그래핀-계 코팅의 두께에 의해 특징지어진다. 한 양태에서, 코팅은 약 1 μm 이상, 약 2 μm 이상, 약 3 μm 이상, 또는 약 1 내지 약 5 μm의 평균 두께를 갖는다. "평균" 두께는 대표적인 수의 모발에 대한 평균을 의미한다. 평균 두께는 코팅된 모발의 단면의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지로부터 측정될 수 있다. 처리된 모발은 그 위의 그래핀-계 코팅의 균일성에 의해 특징지어질 수 있다. 한 양태에서, 코팅은 한쪽 끝에서 반대쪽 끝까지 모발의 길이를 따라 약 ± 10%, 약 ± 5% 또는 약 ± 2% 초과만큼 벗어나지 않는 평균 두께를 갖는다. 처리된 모발의 SEM 이미지로부터 균일성이 또한 측정될 수 있다(도 1b 참조). 본 발명의 화장품 조성물의 양태는 0.025 내지 0.25 중량%의 동일한 로딩 수준을 갖는 상응하는 염료로부터의 탄소 입자-기반 조성물로 처리된 모발과 비교하여 더 어둡고 더 균일한 코팅을 제공한다.

본 발명의 적어도 일부 양태는 비처리된 모발과 비교하여 증가된 정전기방지 특성 및/또는 증가된 열 전도성을 갖는 처리된 모발을 제공한다. 모발의 정전기방지 특성은 하기 실시예에 기술된 조건 및 적용 방법 하에 표면 DC 전압계를 사용하여 모발의 표면 정적 전압을 측정함으로써 정량화될 수 있다. 처리된 모발은 비처리된 모발보다 6배 이상 낮은, 10배 이상 낮은, 50배 이상 낮은 또는 100배 이상 낮은 표면 정적 전압에 의해 특징지어질 수 있다. 화장품 조성물의 GO/r-GO의 양은 원하는 정전기방지 성능을 제공하도록 선택될 수 있다(도 2d 참조). 모발의 열 전도성은 하기 실시예에 기술된 조건 및 적용 방법 하에 적외선(IR) 카메라를 사용하여 모발의 가열 또는 냉각 속도를 측정함으로써 정량화될 수 있다. 처리된 모발은 비처리된 모발보다 2배 이상 빠른, 3배 이상 빠른 또는 5배 이상 빠른 가열/냉각 속도에 의해 특징지어질 수 있다.

처리된 모발은 내구성, 즉 세척 후 특성 변화에 대한 내성에 의해 특징지어질 수 있다. 세척 후(하기 실시예에 기술된 조건 하에) 처리된 모발(하기 실시예에 기술된 적용 방법에 따라 처리됨)의 L^* 값을 측정함으로써 내구성을 정량화할 수 있다. 한 양태에서, 처리된 모발은 세척 전의 처리된 모발의 L^* 값과 비교하여 1.75, 1.70, 1.65, 1.60 초과의 인자만큼 증가된, 소정 수의 세척(예를 들어, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35회) 후의 L^* 값을 나타낸다(도 3b, 3c 참조). 세척 후(하기 실시예에 기술된 조건 하에) 처리된 모발(하기 실시예에 기술된 적용 방법에 따라 처리됨)의 표면 정적 전압을 측정함으로써 내구성을 정량화할 수 있다. 한 양태에서, 처리된 모발은, 세척 전 처리된 모발의 표면 정적 전압과 비교하여, 5, 4, 3 또는 2 이하의 인자만큼 증가된, 소정 수의 세척(예를 들어, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35회) 후의 표면 정적 전압을 나타낸다(도 3d 참조). 내구성은 또한 다른 특성, 예컨대 코팅 두께, 코팅 균일성, 코팅 커버리지(SEM을 통해 측정가능), 곡률 등의 변화에 대한 내성을 지칭할 수 있다. 한 양태에서, 하기 실시예에 기술된 조건 하에 소정 횟수의 세척 후에(예컨대, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35회), 처리된 모발(하기 실시예에 기술된 적용 방법에 따라 처리됨)의 평균 두께는 세척 전의 처리된 모발의 평균 두께과 비교하여 50% 초과만큼 감소되지 않았다. 이것은 40%, 30% 또는 20% 이하의 감소를 포함한다.

통상적인 모발 착색 조성물과 대조적으로, 본원에 제공된 모발 착색 조성물은 모발에 상당히 덜 해롭다. 이는 하기 실시예에 기술된 조건 하에 기계적 분석기를 사용하여 처리된 모발의 인장 특성을 측정함으로써 정량화될 수 있다. 한 양태에서, 처리된 모발은 비처리된 모발의 인장 응력-변형 곡선과 거의 동일한(예컨, 10% 초과로 벗어나지 않는) 인장 응력-변형 곡선을 나타낸다(도 Id 참조)

실시예

도입

본 실시예는 그래핀-계 시트가 우수한 모발 염료인 것으로 밝혀졌음을 나타낸다. 그래핀 산화물(GO) 및 이의 환원된 형태 r-GO를 사용하여, 수-계 제형을 수득하여 모발에 매끄럽고 연속적인 코팅을 형성할 수 있다. 이것은 통상적인 흑발 염료에 독성 소분자 성분의 사용을 피할 뿐만 아니라 상당히 개선된 정전기방지 성능 및 열 방출과 같은 향상된 편안함을 위해 모발의 새로운 특성을 만든다. 건조 후, 그래핀 헤어 염료는 모발 표면에 강력하게 부착된 코팅을 형성할 수 있고, 이는 반복적인 샴푸 세척에 저항할 수 있고, 영구적인 모발 염료의 성능 요건에 도달할 수 있다. GO 코팅의 색상은 점진적으로 어두워지거나 패턴화되어 구배 염색의 효과를 생성할 수 있고, 생성된 r-GO 코팅의 명도는 로딩 수준을 통해 조정되어 상이한 색조를 생성할 수 있다.

실험

GO 및 r-GO 염료의 제조

GO는 변형된 허머의 방법을 통해 제조되었고,¹⁹ 2-단계 세척으로 정제되었다.⁵¹ 이어서, GO(물 중 5 mg/mL, 10 mL)를 90℃에서 1시간 동안 교반 하에 아스코르브산(5 중량%, 10 mL)으로 환원시켰다. 생성된 흑색 r-GO 생성물을 철저한 원심분리(10,000 rpm, 5분)를 통해 탈이온수로 3회 세척하였다. 이어서, 50 mg의 키토산[시그마-알드리치(Sigma-Aldrich), 중간 분자량]을 20 mL의 따뜻한 아스코르브산 용액(60℃, 2.5 mg/mL)에 용해시켜 키토산 겔을 생성하고, 시트를 더 잘 분산시켰다. 키토산 겔은 또한 모발 표면에 대한 접착력을 향상시킨다. 시트를 다양한 로딩 수준으로 키토산과 혼합함으로써 GO- 및 r-GO-기반 제형을 제조하였다.

GO 및 r-GO에 의한 모발 염색

인간 모발 샘플[에모사(Emosa), #60 플래티넘 블론드]을 먼저 물로 철저히 세척하여 기존 표면 코팅을 제거하였다. 제조된 염료 용액을 모발에 분무하고 빗질하여 시각적으로 균일한 코팅을 생성하고, 이어서 공기 중에서 건조하거나 시판 중인 헤어 드라이어를 사용하여 건조하였다. 전체 염색 공정은 10분 내에 완료될 수 있다. 옴브레 염색은 모발의 길이를 따라 구배 선량으로 GO 코팅된 모발의 자외선 조사에 의해 달성되었다. 헤어 드라이어를 사용하여 가열 구배를 적용하여 얻을 수도 있다.

그래핀 모발 염료의 내구성 시험

r-GO/키토산으로 코팅된 묶인 모발을 50 mL의 원심분리관[팔콘(Falcon)]에 밀봉된 40 mL의 물 중 5 부피%의 샴푸[판텐 프로-V(Pantene Pro-V)]에 함침시켰다. 이어서, 튜브를 와류 혼합기 상에 수평으로 고정시키고, 5분 동안 격렬하게 진탕시켰다. 녹화된 비디오로부터 관의 움직임을 계수함으로써 진동수는 약 10 내지 12 Hz인 것으로 측정된다. 세척 후, 모발을 물로 세정하고, 공기 중에서 또는 60℃에서 건조하였다. r-GO/키토산 코팅은 상당한 탈색 없이 30회 이상의 세척에 견딜 수 있다.

특징규명

모발의 암도의 지표인 명도(L^*)⁵²는 자즈(Jaz) 광섬유 분광계[오션 옵틱스 인코포레이티드(Ocean Optics Inc.)]를 사용하여 직접 측정되었다. 분광계는 먼저 반구형 반사 흑색 표준 및 프린터 용지(92 브라이트)로 보정되었다. 프린터 용지로부터 측정된 L^*는 100으로, 흑색 표준의 L^*는 0으로 설정되었다. 금발의 원래 명도는 약 75로 측정되었다. 모든 샘플에 대해, 명도를 10회 측정하여 평균 값을 계산하였다.

표면 정적 전압은 표면 DC 전압계[SVM2, 알파랩 인코포레이티드(Alphalab, Inc.)]를 사용하여 측정되었다. 스카치(Scotch, 등록상표) 폴리프로필렌 시트를 모발 가닥에 10회 문질러 정전하를 유도하고, 절연 면실로 묽고 매달았다. 유도된 정적 전압을 기록하기 위해 표면 DC 전압계를 샘플로부터 1인치 떨어진 곳에 위치시켰다. 모든 샘플에 대해, 5회 측정하여 평균 값을 계산하였다.

가열 및 냉각 속도를 비교하기 위해, 250 가닥의 모발을 직사각형 프레임에 걸쳐 고정하였다. 모발의 중간 부분(약 5 cm)을 가열단과 직접 접촉하도록 고정하였다. 두 유형의 모발이 유사한 패킹 밀도 및 겉보기 두께를 프레임 상에 갖도록 가닥을 배열하였다. 모발의 IR 이미지 및 온도를 IR 카메라[옵토텀(Optotherm), 인프라사이트(InfraSight) MI320]를 사용하여 기록하였다. 가열을 위해, 모발 샘플을 IR 기록 직전에 인간 피부의 전형적인 온도인 34℃로 설정된 가열 요소 위에 놓았다. 냉각을 위해, 모발 샘플을 먼저 36℃의 동일한 온도까지 가열하고, 가열 요소를 IR 기록 직전에 제거하였다. 실험 동안의 실온은 약 24℃였다.

SEM 이미지는 히타치(Hitachi) SU8030 주사 전자 현미경에서 촬영되었다. 인장 시험은 기계적 분석기[일렉트로포스(ElectroForce) 5500, 보스(BOSE)]를 사용하여 수행되었다.

결과

그래핀-계 수성 흑발 염료

금발 샘플을 사용하여 그래핀 염료의 성능을 시험하였다. 염료 용액의 전형적인 조성물은 착색제로서 r-GO 시트, 분산제로서 키토산 중합체^31,32 및 공-분산제로서 비타민 C(즉, 아스코르브산)를 포함하고, 이들은 GO를 감소시키기 위해 또한 사용되었다. 원자력 현미경(AFM) 이미지는 GO 시트의 측면 치수가 수 μm이고, 약 1 nm의 두께를 가짐을 나타냈다. 아스코르브산과 반응한 후, 갈색 콜로이드 분산액의 GO 시트는 흑색 r-GO 침전물로 변하였다. 키토산은 그래핀 모발 염료의 접착력을 개선하기 위해 r-GO용 분산제 및 결합제로서 이용되었다. GO 분산액 및 r-GO/키토산 분산액은 둘 다 물에 잘 분산되므로 드롭 캐스팅(drop casting)에 의해 표면에 균일한 코팅을 쉽게 형성할 수 있다. 수득된 자외선-가시광선 스펙트럼은, 환원 후 공액 탄소 네트워크의 부분적인 회복에 기인하여, r-GO가 실제로 자외선 및 가시광선 범위의 파장에서 GO보다 훨씬 강한 흡수를 나타냄을 보여준다. 이것은 어떠한 독성 분자 종 또는 휘발성 성분도 포함하지 않으므로 유기 모발 염료보다 훨씬 간단하고 안전한 제형이다. 수-계 염료 용액은, 어떠한 전처리도 필요 없이, 분무 및/또는 빗질에 의해 모발에 직접 적용되어 균일한 코팅을 생성할 수 있다. r-GO 염료를 공기 중에서 또는 헤어 드라이어로 건조한 후, 모발의 색은 균일한 흑색의 색조로 변했다. 이러한 코팅-기반 염색 공정은 10분 미만에 완료될 수 있고, 이것은 확산-기반 분자 모발 염료를 사용하는 것보다 훨씬 빠르다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 흑색의 구배 색조는 염료 용액에서 그래핀의 농도를 0.025 내지 0.25 중량%로 변화시킴으로써 달성될 수 있다. 주사 전자 현미경(SEM) 하의 관찰은 모발의 표면이 어떠한 명백한 응집 또는 스케일링 없이 그래핀/키토산 층(도 1b)에 의해 균일하게 코팅되었음을 나타냈다. 그래핀 층의 두께는 전형적으로 약 2 μm인 것으로 밝혀졌다. 모발 암도의 차이는 광학 반사율에 기초한 명도 측정에 의해 정량화되었고(도 1c), 이는 r-GO 코팅된 모발의 명도가 r-GO의 로딩을 증가시킴으로써 지속적으로 감소할 수 있음을 시사한다. 0.025 중량%의 그래핀 분산액이 모발 상에 시각적으로 균일한 코팅을 생성하기 시작하였고, 0.25 중량%의 분산액이 짙은 흑색으로 모발을 이미 염색하여, 시판 중인 흑발 염료에 의해 나타나는 외관 및 명도에 접근함이 밝혀졌다. 통상적인 모발 염색에서, 모발 내부의 착색제의 확산 및 반응을 허용하기 위해 큐티클은 개방되어야 한다. 이것은 모발의 기계적 특성을 상당히 저하시키고, 이는 이후 완전히 회복되지 않을 수 있다. 대조적으로, 그래핀 코팅은 모발과 반응하지 않고, 인장 시험의 결과에 기초하여 모발을 약화시키지 않는다(도 2d).

정전기방지 성능

머리카락은 절연되어 있고, 특히 차갑고 건조한 날씨에 마찰전기 효과로 생성된 정전기를 용이하게 소산시킬 수 없다.³³ 하전된 모발 가닥은 서로 밀어내고, 심지어 각각의 말단에 위치하여, 불편한 "플라이어웨이" 효과를 생성한다.^15,33 분자-기반 모발 염료는 큐티클 스케일 사이의 밀봉을 들어올리고 느슨하게 하여, 모발이 수분을 잠그고 배출하는 것을 어렵게 만든다. 전기 전도성에 의해, 그래핀-계 코팅은 모발 상의 정전하를 매우 효과적으로 소산시킬 수 있다. 코팅되지 않은 모발(도 3a), 및 시판 중인 흑색 염료로 처리된 모발(도 3b)은 둘 다, 플라스틱 필름으로 문질러서 유도되는 하전에 대한 극적인 반응을 나타냈다. 대조적으로, 그래핀 코팅은 모발이 정전기방지 성능을 갖도록 하여 정전기 축적을 회피한다(도 3c). 문지른 모발의 표면 정적 전압은 표면 DC 전압계를 사용하여 측정되었다. 도 3d는 문지름이 코팅되지 않은 모발 및 시판 중인 염료로 처리된 모발 둘 다에 대해 약 5 kV의 표면 정적 전압을 유도하고, 0.025 및 0.25 중량%의 그래핀 염료로 처리된 모발에 대해 각각 약 0.8 kV 및 0.05 kV만을 유도함을 보여준다. 이러한 연구에 사용된 r-GO 코팅은 아스코르브산에 의해 단지 가볍게 환원되어 흑색을 나타내고, 전형적으로 정전기방지 목적에 이미 충분한 약 10⁴ 내지 10⁵ Ω/m²의 저항을 갖는다.³⁴

개선된 열 전도

모발은 체온을 조절하는 복잡한 시스템의 중요한 부분이다. 모발의 열 전도성을 개선하는 것은 편안함을 높이기 위해 머리에서 더 빨리 열을 소산시키는 것과 같은 온도조절 성능을 개선할 수 있다. 모발에 그래핀을 코팅하는 것은 개선된 열 전도도를 야기하였다. 이것은 코팅되지 않은 모발, 그래핀-코팅된 모발 및 시판 중인 염료로 처리된 모발의 가열 및 냉각 속도를 비교함으로써 시험되었다. 모든 샘플을 먼저 인간 피부의 전형적인 온도인 36℃로 설정된 가열 요소와 접촉시켰다. 가열 중 적외선(IR) 카메라로 촬영한 사진은 그래핀-코팅된 모발의 경우 더 빠른 전체 온도 증가를 나타냈고, 이것은 가열 후 최초 3초 내에, 코팅되지 않은 모발 및 시판 중인 염료로 처리된 모발 둘 다보다 이미 3℃ 초과만큼 따뜻하였다. 이어서, 모든 모발 샘플을 36℃로 예열한 후, 가열 요소를 제거하였다. IR 카메라로 촬영한 스냅샷은 그래핀-코팅된 모발 샘플이 또한 더 빨리 열을 소산시킴을 나타낸다. 냉각 후 3초 내에, 그래핀-코팅된 모발의 전체 온도는 다른 두 샘플보다 이미 3℃ 낮아서, 더욱 신속하게 실온에 도달하였다. 이러한 온도 차이는 이미 인간의 피부에서 느낄 수 있도록 충분히 중요하고, 피부에서의 국소적인 열 축적을 방지하여 편안함의 수준을 높이는 데 도움이 되어야 한다.

그래핀 코팅의 내구성

그래핀 염료가 화학 반응을 통해 모발 색상을 변화시키지 않지만, 그래핀/키토산 코팅은 건조 후에 모발에 강하게 접착되어 쉽게 세척할 수 없다. 이것은 하기 인자에 기인한다: 먼저, GO 및 r-GO 시트는 높은 종횡비에 기인하여 매우 가용성이고, 이들은 수소 결합을 통해 키토산과 강하게 상호작용할 수 있다.^36,37 이러한 부드러운 시트-형 형상은 건조 후 얇고 균일한 복합체 코팅을 생성하도록 돕는다. 이어서, 키토산은 모발 표면의 핵심 구조 단백질인 케라틴과 아미노 및 하이드록실 기를 통해 강하게 결합할 수 있다. 더욱 흥미롭게도, 키토산은 거의 중성 내지 염기성 조건 하에 물에 불용성이지만, 아스코르브산과 같은 약산의 존재 하에서는 가용성이 된다.⁴⁰ 과도한 아스코브산이 모발 염색 후 세정될 때, r-GO/키토산 코팅은 불용성이 된다. 키토산의 이러한 특성은 키토산을 그래핀-계 모발 염색제에 매우 적합한 결합제로 만든다.

카본 블랙/키토산 코팅으로 처리된 것과 비교하여 r-GO/키토산으로 처리된 모발에 대해 철저한 샴푸 세척 시험을 수행하였다. 카본 블랙 분말이 대조군으로서 선택된다. 도 3a의 이미지에 도시된 바와 같이. 카본 블랙 분말로 코팅된 모발의 색상은 단지 5회의 샴푸 세척 후에 희미해지고, 10회 세척 후에 밝은 회색으로 변하였다. 그러나, r-GO 코팅된 모발의 색상은 샴푸로 여러 번 세척 한 후에도 여전히 흑색으로 유지되었고(도 3b), 이는 명도 측정에 의해 확인된다(도 3c). r-GO의 시트-형 형상은 물 침투에 대한 효과적인 장벽을 만들어 코팅의 세척에 대한 내성을 높일 수 있다. 또한, 카본 블랙 코팅된 모발의 정전기방지 성능은 세척시 급속히 저하되는 반면, 그래핀 코팅된 모발은 30회의 철저한 세척 후에도 우수한 정전기방지 특성을 유지한다(도 3d). 시판 중인 영구 모발 염료는 일반적으로 화학 반응이 모발의 조성을 변화시키므로 세척에 의해 영향을 받지 않는다. 그러나, 이들은 또한 모발 성장에 기인하여 전형적으로 약 1개월 후 또는 30회 세척 후에 다시 적용되어야 한다.² r-GO/키토산 코팅된 모발은 색상 및 정전기방지 특성의 상당한 저하 없이 30회 이상의 샴푸 세척에 저항할 수 있다. 따라서, 이러한 그래핀 모발 염료의 내구성은 이미 "영구적인" 착색 효과를 나타내기에 충분하다.

GO에 의한 옴브레 모발 염색

"옴브레"로도 공지된 구배 모발 염색은 최근 인기가 높아지고 있다. 이는 통상적으로 모발 가닥의 길이를 따라 하나 초과의 모발 염료를 적용함으로써 수행되고, 이는 염색 과정 동안 시점 및 착색제 조성물에 대한 보다 정교한 제어를 필요로 한다. GO 시트가 r-GO로 전환될 때 투명에서 흑색으로 점차 어두워질 수 있으므로, 화학적, 열적 및 광-기반 접근법을 통해 환원의 정도를 제어함으로써, 옴브레 헤어스타일을 달성하는 데 사용될 수 있다.^27-30 개념 검증(proof-of-concept)은 도 4a에 도시되고, 이때 모발 가닥의 다발은 먼저 GO/키토산 용액(0.25 중량%)으로 코팅되고, 이어서 자외선 조사에 의해 GO로 환원된다. 포토마스크를 사용하여 모발의 상이한 부분의 노출 시간을 제어하여, 점진적으로 감소된 명도에 대응하는, 금색에서 암갈색으로의 색조의 구배를 생성하였다(도 4b). 더욱 빨리 어둡게 하는 것은 더 높은 강도의 자외선 광을 사용하거나 GO의 다양한 환원 기전에 기초하는 화학 또는 열 처리를 적용함으로써 달성될 수 있다.^27-30 반면, GO 시트가 자외선 광을 강하게 흡수하므로,^25,26 GO-기반 코팅은 또한 조사 손상으로부터 모발을 보호하기 위한 밝게 착색된 자외선 차단제로서 작용할 뿐만 아니라 자외선 노출의 누적 선량의 비색 지표일 수 있다.

논의

그래핀-계 코팅을 사용하는 많은 공학 적용례에서, 그래핀의 흑색은 통상적으로 바람직한 특징이 아니다. 모발 염색에 그래핀 코팅을 사용하는 것은 이러한 특징을 상당한 이점으로 바꾼다. 전도성이 높고 구조적으로 더 완벽한 r-GO 또는 그래핀 시트를 사용하는 다른 많은 그래핀 적용례와 달리, 모발(또는 확장하여 섬유 염색)은 구조 및 전기적 특성의 변화에 매우 관대하다. 그래핀-계 모발 염료는 위험한 첨가제 또는 휘발성 성분 없이 제형화될 수 있고, 모발의 영구적인 화학적 및 구조적 변화를 부여하지 않는다. 따라서, 분자 염료보다 사용하기에 안전하다. 분자 또는 나노입자와 비교하여, 큰 μm-크기의 측면 치수를 갖는 GO- 및 그래핀-계 시트는, 특히 본 실시예에 사용된 키토산 겔과 같은 중합체 매트릭스에 존재할 때, 피부 장벽을 통과할 가능성이 훨씬 적다.^41-43

그래핀-계 모발 염료는 분무 및 빗질로 간단히 적용될 수 있고, 이는 분자 염료보다 염색 과정을 더 빨리 완료하는 데 도움이 된다. 그러나, 착색은 상당히 내구성이 있고, 시판 중인 영구 염색 염료에 이미 필적한다. 어두운 착색 또는 구배 착색의 주요 기능 이외에, r-GO 및 GO-기반 모발 염료는 상기 증명된 더 양호한 정전기방지 및 방열 성능을 비롯한 여러 가지 모발 특성을 향상시킨다.

패션 및 미학 이외에, 그래핀 모발 염료로 가능해진 신규한 기능성은 다른 용도를 갖는다. 예를 들어, 이들은 목축에서 정전기로 인한 자극을 줄이기 위해 동물 털을 코팅하는 데 적용될 수 있다. 정전기방지 모발은 매립된 전자장치에 대한 정적 중단의 수준을 줄이기 위한 휴머노이드 로봇의 개발에 유용할 것이다. 고도로 전도성인 모발 가닥은 피부 또는 "피부 전자장치"와 접속하는 동일 반응계 전극으로서 용도가 변경될 수 있거나, 웨어러블 장치에서 기능적 요소가 될 수 있다. 마지막으로, 사용이 끝나면, 그래핀 코팅된 모발 폐기물은 쉽게 용도 변경되거나 에너지 저장 또는 감지 장치를 제조하도록 전환될 수 있다.^48-50

추가적인 결과

전술된 바와 같이 제조된 r-GO 및 GO 모발 염료를 전술된 바와 같이 인간 모발 샘플에 적용하였다. 그러나, 건조시키기 전에, 모발 샘플을 컬링하였다. 컬링 후, 모발 샘플을 건조시켰다. 도 5에 도시된 결과는 r-GO/GO 코팅이 그의 곡률을 고정하도록 모발의 굽힘 강성을 증가시킬 수 있음을 나타낸다. 모발의 화학 구조를 변화시키기 위해 추가 열 처리 또는 화학물질이 필요하지 않다.

다양한 양의 폴리아닐린(PANI) 및 GO를 함유하는 모발 염료를 물에서 제조하였다. 1:1을 비롯한 10:1 내지 1:10의 다양한 상대적인 양의 PANI 및 GO를 사용할 수 있다. PANI 및 GO의 상대적인 양은 색상을 청색(과량의 PANI)으로부터 흑색(과량의 GO)으로 조정하는 데 사용될 수 있다. 모발 염료는 전술된 바와 같이 금발의 모발 샘플에 적용되었다. 처리된 금발은 어두워졌다(감소된 L^* 값). 도 6은 전술된 바와 같이 광섬유 분광계로 직접 측정된, 코팅되지 않은 모발 및 PANI/GO 코팅된 모발(0.1 내지 0.4 중량%의 PANI/GO의 조성물을 사용함)의 명도를 도시한다. SEM 이미지는 코팅이 모발의 개별 가닥에서 균일함을 확인하였다. PANI/GO 코팅된 모발의 정전기방지 특성은 또한 전술된 바와 같이 확인되었다(도 2c에 도시된 바와 유사한 결과). 마지막으로, PANI/GO 코팅된 모발의 일부는 산성 증기 또는 용액(pH <6)에 노출시켜 진한 청색/흑색에서 녹색으로의 색 변화를 유도함으로써 산으로 "도핑(doping)"되었다.

물 또는 물/비타민 C/키토산 중 GO 및 분자 염료(로다민 6G 또는 쿠마시 바이올렛 R200)를 함유하는 모발 염료를 제조하였다. 모발 염료를 전술된 바와 같이 금발의 인간 모발 샘플에 적용하였다. 처리된 금발은 적색(로다민 6G) 또는 자주색(쿠마시 바이올렛 R200)으로 어두워졌다. 전술된 바와 같이 수행된 내구성 시험은 처리된 모발이 여러 번의 세척 후에도 적색/자주색을 유지하는 것으로 나타났다.

참조문헌

단어 "예시적인"은 본원에서 예, 실례 또는 설명의 역할을 하는 것을 의미하기 위해 사용된다. "예시적인" 것으로 본원에 기술된 임의의 양상 또는 디자인은 다른 양상 또는 디자인보다 바람하거나 이로운 것으로 해석될 필요는 없다. 또한, 본 개시내용의 목적을 위해, 달리 특정되지 않는 한, 단수형 표현은 복수형 표현을 의미한다.

본 개시내용의 예시적인 양태의 상기 기술은 예시 및 설명의 목적으로 제시되었다. 본 개시내용을 개시된 정확한 형태로 철저하게 하거나 제한하려는 것이 아니고, 상기 교시에 비추어 변경 및 변형이 가능하고, 본 개시내용의 실시로부터 획득될 수 있다. 본 개시내용의 원리를 설명하기 위해, 당업자가 본 개시내용을 다양한 양태로 이용하게 하는 본 개시내용의 실제 적용례로서, 그리고 고려되는 구체적인 용도에 적합한 다양한 변경과 함께, 양태가 선택되고 기술되었다. 본 개시내용의 범주는 본원에 첨부된 청구범위 및 그 등가물에 의해 정의되도록 의도된다.

Claims (29)

1. 그래핀 산화물(GO), 환원된 그래핀 산화물(r-GO) 또는 둘 다; 수 분산성 중합체; 및 물을 포함하는 화장품 조성물.
2. 제1항에 있어서,
   화장품 조성물을 케라틴-계 기재에 적용하고, 코팅된 기재를 세정하고, 코팅된 기재를 건조한 후에, 화장품 조성물이 적용된 상기 기재 상에 코팅을 제공하는 화장품 조성물.
3. 제2항에 있어서,
   코팅된 기재의 코팅이 1 μm 이상의 평균 두께를 갖고, 평균 두께가 코팅된 기재의 표면에 걸쳐 ± 10% 이하만큼 변하는, 화장품 조성물.
4. 제1항에 있어서,
   화장품 조성물을 기재에 적용하고, 기재를 세정하고, 기재를 건조한 후에, 화장품 조성물이 적용된 모발의 명도(L^*) 값을 변화시키는 모발 착색 조성물인 화장품 조성물.
5. 제1항에 있어서,
   r-GO를 포함하되, r-GO가 화학적으로 환원된 GO인, 화장품 조성물.
6. 제1항에 있어서,
   GO를 포함하는 화장품 조성물.
7. 제1항에 있어서,
   GO 및 r-GO 둘 다를 포함하되, r-GO가 화학적으로 환원된 GO인, 화장품 조성물.
8. 제1항에 있어서,
   수 분산성 중합체가 pH 7 미만의 물에 가용성이지만, pH 7 초과의 물에 불용성인 화합물인, 화장품 조성물.
9. 제1항에 있어서,
   수 분산성 중합체가 아민 기를 포함하는, 화장품 조성물.
10. 제1항에 있어서,
    수 분산성 중합체가 키토산인, 화장품 조성물.
11. 제1항에 있어서,
    제2 유형의 분산제를 추가로 포함하는 화장품 조성물.
12. 제11항에 있어서,
    제2 유형의 분산제가 산인, 화장품 조성물.
13. 제12항에 있어서,
    제2 유형의 분산제가 아스코르브산인, 화장품 조성물.
14. 제1항에 있어서,
    소정 적용 과정을 사용하여, 화장품 조성물이 적용된 모발에 소정 L^* 값을 제공하도록 선택되는 양의 r-GO를 포함하는 화장품 조성물.
15. 제1항에 있어서,
    소정 적용 과정을 사용하여, 소정량의 자외선 방사선 또는 소정량의 열에 노출시킨 후에 화장품 조성물이 적용된 모발에 소정 L^* 값을 제공하도록 선택되는 양의 GO를 포함하는 화장품 조성물.
16. 제1항에 있어서,
    각각 소정 적용 과정을 사용하여 화장품 조성물이 적용된 모발에 소정 L^* 값을 제공하도록 선택되는 양의 GO 및 추가적인 착색제를 포함하는 화장품 조성물.
17. 제1항에 있어서,
    GO 또는 r-GO 이외에 임의의 다른 착색제를 포함하지 않는 화장품 조성물.
18. 제1항에 있어서,
    0.01 중량% 이상의 GO, r-GO 또는 둘 다; 0.1 내지 5 중량%의 수 분산성 중합체; 0 내지 10 중량%의 제2 유형의 분산제; 0 내지 10 중량%의 조-용매; 0 내지 10 중량%의 추가적인 착색제; 및 물을 포함하는 화장품 조성물.
19. 제18항에 있어서,
    GO, r-GO 또는 둘 다; 수 분산성 중합체; 물; 임의적으로, 제2 유형의 분산제; 임의적으로, 조-용매; 및 임의적으로, 추가적인 착색제로 본질적으로 이루어진 화장품 조성물.
20. 제1항에 있어서,
    GO, r-GO 또는 둘 다; 수 분산성 중합체; 물; 임의적으로, 제2 유형의 분산제; 및 임의적으로, 조-용매로 본질적으로 이루어진 화장품 조성물.
21. 제20항에 있어서,
    수 분산성 중합체가 키토산이고, 제2 유형의 분산제가 산인, 화장품 조성물.
22. 제1항에 있어서,
    화장품 조성물로 처리된 모발이 30회 세척 후에, 세척 전의 처리된 모발의 L^* 값과 비교하여, 1.75 이하의 인자만큼 증가된 L^* 값을 나타내거나; 화장품 조성물로 처리된 모발이 30회 세척 후에, 세척 전의 처리된 모발의 표면 정적 전압과 비교하여, 5 이하의 인자만큼 증가된 표면 정적 전압을 나타내거나; 둘 다인, 화장품 조성물.
23. 제1항에 있어서,
    화장품 조성물로 처리된 모발이 30회 세척 후에, 세척 전의 처리된 모발의 평균 두께와 비교하여, 50% 이하만큼 감소된 평균 두꼐를 갖는 화장품 조성물의 코팅을 상기 모발 위에 갖는, 화장품 조성물.
24. 그래핀 산화물(GO), 환원된 그래핀 산화물(r-GO) 또는 둘 다; 수 분산성 중합체; 및 물을 포함하는 화장품 조성물을 케라틴-계 기재에 적용하여 화장품 조성물의 코팅을 상기 기재 위에 형성하는 단계; 및
    코팅된 기재를 건조하는 단계
    를 포함하는 방법.
25. 제24항에 있어서,
    기재가 소정 L^* 값을 갖는 모발이고, 코팅된 모발이 변화된 L^* 값을 나타내는, 방법.
26. 제24항에 있어서,
    코팅된 기재의 코팅이 1 μm 이상의 평균 두께를 갖고, 평균 두께가 코팅된 기재의 표면에 걸쳐 ± 10% 이하만큼 변하는, 방법.
27. 제24항에 있어서,
    기재가 모발이고, 코팅된 모발이 건조 전에 컬링(curling)되는, 방법.
28. 제24항에 있어서,
    코팅된 기재 또는 코팅된 기재의 영역을 소정량의 자외선 방사선 또는 소정량의 열에 노출시켜 코팅된 기재에 소정 L^* 값을 제공하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
29. 제24항에 있어서,
    코팅된 기재의 복수의 영역을 상이한 소정량의 자외선 방사선 또는 상이한 소정량의 열에 노출시켜 각각의 영역에 상이한 소정 L^* 값을 제공하는 단계를 추가로 포함하는 방법.

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