KR20210030623A - 지방아실메틸이세티오네이트를 고함량으로 함유하는 마이셀 폴리머 네트워크 구조로 이루어진 마일드 헤어삼푸겔 조성물과 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지방아실메틸이세티오네이트 및 알킬아미도프로필 베타인계 계면활성제를 다량으로 함유하고 있는 헤어 삼푸 조성물에 관한 것으로서, 고형제의 해리 및 수화 에너지를 낮추는 원리를 응용하여 계면활성제의 마이셀 폴리머 네트워크 형성을 극대화하고 이를 통해 조성물의 점도를 “겔(gel)” 수준으로 설정함으로서, 증점 목적의 점증 성분을 함유하지 않고, 손바닥에 토출시 손가락 사이로 흘러내리지 않으며, 헤어에 도포 전후 끈적이지 않고, 헤어에 남지 않으며, 피부 자극이 마일드한 헤어 화장료 조성물에 관한 것이다.

Description

지방아실메틸이세티오네이트를 고함량으로 함유하는 마이셀 폴리머 네트워크 구조로 이루어진 마일드 헤어삼푸겔 조성물과 이의 제조방법 {Mild hair shampoo cosmetic composition and its manufacturing method based on high content of fatty acylmethylisethionate consisting of micelle polymer structures only}

본 발명은 소듐아실메틸이세티오네이트 및 알킬아미도프로필 베타인계 계면활성제를 다량으로 함유하고 있는 헤어 삼푸 조성물에 관한 것으로서, 계면활성제의 마이셀 형성 원리, 해리 및 수화 에너지 극대화, 폴리머 네트워크 형성, 회합형 점증 기술만을 활용하여 제형의 점도를 “겔(gel)” 수준으로 구현하고, 증점 목적의 점증제 성분을 함유하지 않는 것을 특징으로 하며, 손바닥에 토출시 손가락 사이로 흘러내리지 않고, 헤어에 도포 전후 끈적이지 않으며, 헤어에 남지 않고, 피부에 자극이 없이, 마일드한 헤어 화장료 조성물에 관한 것이다.

헤어 삼푸의 구성을 보면 세정 기능의 계면활성제, 보습 기능의 PolyQuaternium, 증점 목적의 점증제 및 보존기간을 길게하기 위한 방부제군, 그 외 감성품질을 향상시키는 향등의 보조 첨가성분군으로 구분할 수 있다. 헤어 삼푸에 사용될 수 있는 세정 활성 성분으로는 다종의 계면활성제가 있으며 이중에서 음이온계열 계면활성제가 세정 기능이 우수하여 주요 활성 성분으로서 사용된다. 여기에 거품을 풍성하고 거품의 씻김성 및 피부 자극 정도를 조절하기 위한 목적으로 비이온성 계면활성제가 2~3종 적용되어지기도 하며, 음이온성 계면활성제로서 적용되어지는 활성성분 중에는 가장 대표적으로 소듐 또는 암모늄 알킬설페이트류가 있다.

소듐 및 암모늄 알킬설페이트류가 삼푸에 가장 많이 사용되어지는 이유는 여러 가지가 있으나, 기술적 측면에서 첫 번째 이유로 설페이트 계열의 계면활성제는 수상의 액성에서 150~200mg/L의 낮은 cmc (critical micelle concentration) 값을 가지고, 이에따라 마이셀 형성능력이 뛰어나다. 1설페이트류 계면활성제는 계면활성제 모노머 성분이 증가함에 따라 sphere, rode-like micelle, worm-like micelle등의 긴 원통형의 마이셀 구조로 재편되고, 이와같은 긴 원통형의 마이셀 구조는 폴리머와 유사한 기능을 가지게 되면서 마이셀 폴리머 네트워크를 형성하고 제형의 점도를 상승시키며, 또한 성분내의 용해성이 낮은 비 무기질 성분군등의 물질을 부상시키고 안정화시킬 수 있는 것으로 알려져 있다.

또한 마이셀 폴리머 네트워크로 이루어진 헤어 조성물은 증점 및 안정화 기능의 별도의 폴리머 성분을 함유하지 않아도 되기에, 헤어 조성물을 헤어에 도포시에 헤어 내부에 남아있는 약간의 수분으로도 쉽게 으깨어지고, 이에따라 산뜻한 도포감을 부여하며, 또한 린스 단계에서 쉽게 잘 씻겨 내리어, 폴리머류를 함유한 제형에서 쉽게 나타날 수 있는 린싱 후 헤어 표면에 폴리머류가 남아서 끈적임과 더 큰 오염을 야기하는 것등의 우려가 없다.

그리고 마이셀 폴리머 네트워크로만 구성된 헤어 조성물은 낮은 cmc을 보유하기에 그 자체로서 폼밍(foaming) 능력이 우수하고, 기능성을 증진하고자 첨가되는 성분군에 의해 발생되곤 하는 낮은 폼밍(foaming)력, 상 안정성, 응집등의 상용성 관련 잠재 문제를 해소할 수도 있다.

하지만 마이셀 폴리머 네트워크로만 구성된 겔 (3,000~15,000cPs) 수준의 점도를 형성하는 계면활성제류는 그렇게 많지 않다. 가장 대표적인 성분으로 앞서 서술된 라우일 및 라우레쓰(lauryl & laureth) 설페이트(sulfate) 계열의 계면활성제가 있고, Disodum AkylSulfosuccinate 계열과 Sodium Alkylisethonate 계열등 몇 종이 있을 수 있으나, Disodium Alkylsulfosuccinate에서처럼 pH가 7.5 이상으로 알카리성을 나타내는 경우가 있고, 이로인해 피부 세정 및 증진용의 pH 7 미만의 헤어 조성물 제형에는 핵심 활성성분으로 다량 적용하는데에 한계가 있을 수 있다.

또한 가장 많이 애용되어지는 소듐알킬설페이트 계열의 계면활성제도 마이셀 형성 및 점도 유지능력 등에서 우수하여 과거부터 줄곧 애용되어오고 있으나 설페이트 기능기의 헤드 부분의 크기가 타 계면활성제보다 작기에 두피 및 피부에 대한 침투력이 너무 강하고, 궁극에는 자극을 유도하고 또는 피부 트러블을 야기할 수 있는 잠재적인 리스크가 있는 것으로 많은 연구에서 알려져 있다.

그 외의 다수의 세정 목적의 계면활성제 기반의 헤어 조성물은 소듐폴리아크릴레이트, 잔탄검, 셀룰로오스, 스타치 및 hydrophobically modified multi-alkyl chain 으로 이루어진 점증제 및 안정화제를 적용하고 있으나, 이들 성분은 염화나트륨등의 전해질에 약해서 점증력이 부족하던지 또는 점증이 되어도 헤어 도포시 끈적이며, 린스 후에도 헤어에 남아서, 사용 후 만족도에 부정적인 영향을 제공하는 경우가 많다.

그리고 본 발명에서 연구한 지방아실 메틸이세티오네이트에서 메틸기가 없는 이세티오네이트(Isethionate)로만 구성된 지방아실 이세티오네이트 계면활성제는 소듐아실 이세티오네이트, 암모늄아실 이세티오네이트가 대표적이며, 공개특허 10-2005-0014234는 이세티오네이트를 5 중량% 미만으로 함유한 저자극성 액체 세정제 조성물을 규정하고 있고, 공개특허 10-2010-0061662는 C6 ~ C20으로 구성되는 소듐아실이세티오네이트를 활용하여 안정한 액체 세정제 조성물을 정의하고 있다.

그런데 지방아실이세티오네이트는 녹는점이 200 ℃ 이상으로 높고, 용융 용해되기가 어려우며, 냉각 공정 및 상온에서 재결정화되기 쉽고, 에멀젼 형성 후에도 상안정성이 불안정하여, 공개특허 10-2005-0014234의 경우 분산형의 액상 지방아실이세티오네이트를 적용하고 있으며, 공개특허 10-2010-0061662는 고형상의 이세티오네이트를 적용하고 있으나 용해도를 증진하고자 음이온성, 비이온성 및 양이온성 계면활성제와의 적절한 조합을 통해, 상온 및 45 ℃ 조건에서의 안정한 신규의 액체 세정제 조성물을 규정해 놓고 있다.

본 특허의 주성분인 메틸이세티오네이트는 앞서 서술된 이세티오네이트 구조의 탄소 1번 위치에 메틸기가 연결된 구조로서 이세티오네이트와 대비하여 메틸기가 연결되어 있어, 벌키(bulky)한 헤드 구조를 보유하고, 이세티오네이트보다도 피부에 더 순하며, 양호한 연화성질을 나타내고, 또한 벌키한 구조에 기인하여 더 큰 거품을 형성하는 특성이 있으며, 상온에서 액정 겔 상의 구조로 안정화되어 린스 후에도 수분을 보유하고 모발을 촉족하게 유지할 수 있는 특성이 있다.

또한 메틸이세티오네이트도 이세티오네이트처럼 상온에서 고체 특성을 나타내며, 200 ℃ 이상의 높은 녹는 점 특성 (high melting enthalpy)을 보유하고 있으며, 이로인해 일반 에멀젼 공정에서는 용융 용해하는데 어려움이 있다. 또한 벌키한 헤드 구조에 기인하여 마이셀을 형성하는 cmc (critical micelle concentration) 값이 상대적으로 높으며, 이로인해 점증제 및 안정화제 병용없이 마이셀 폴리머 네트워크 구조로만 이루어진 헤어 조성물을 형성하는 것은 쉽지 않다.

이세티오네이트의 녹는점을 낮추고 용융 용해도를 증진하기 위한 방법으로는 크게 3가지가 연구되며 (J. Cosmet. Sci., 2003, 54, 559), 에멀젼 조합에서 이세티오네이트 기능기와 마이셀 형성능이 우수한 보조계면활성제를 시험하여 병용하는 방법, 지방산 아실이온과 이세티오네이트의 기능기 이온 사이의 해리(dissociation) 단계에서 발생하는 lattice energy와 재 수화 단계에서 발생하는 solvation energy가 작은 이온을 적용하는 방법, 그리고 유화상(emulsified phase) 형성 기술을 활용하여 이세티오네이트 모노머가 유화오일과 회합되도록 함으로서 큰 형태의 오일 입자(oil droplet)가 형성되도록 함으로서 이를통해 이세티오네이트의 용해도를 부분적으로 향상시키는 방안등이 있다.

공개특허 10-2010-0061662 공개특허 10-2005-0014234 공개특허 10-2010-0061662

J. Cosmet. Sci., 2003, 54, 559, Solubilization of sodium cocoyli sethionate

대다수의 헤어 세정제 조성물은 세정 기능을 나타내는 음이온 계열의 계면활성제와 거품력 및 에멀젼 안정성을 증진시키는 비이온 또는 양쪽성 계면활성제로 구성되어 있다. 음이온성 계면활성제로는 마이셀 형성능 (micellization)이 가장 우수한 암모늄라우일설페이트, 암모늄라우레스설페이트, 소듐라우일설페이트, 소듐라우레스설페이트등이 가장 일반적으로 적용되고 있으며, 비이온성 또는 양쪽성 계면활성제로는 베타인 및 아미노산 계열의 활성제가 자주 애용된다. 하지만 2000년대 이후, 생활제품군의 성분에 대한 연구 깊이가 심화되고, 소비자 지식이 넓어지며, 안전에 대한 기대치가 높아지면서 설페이트 타입의 계면활성제는 기피되는 활성성분중의 하나가 되었다. 설페이트 계면활성제는 타 계면활성제 대비하여 피부 및 두피에 대한 모노머 침투 정도가 크고, 이로인해 자극감을 더 유발할 수 있으며 장기 사용시에는 이에 대한 부작용이 나타날 수 있으며, 이와같은 내용에 대한 소비자 이해도가 증진되었다. 이에 소비자 기피현상은 증대되고 헤어 세정제 조성물에서도 더욱 안전한 성분으로 구성된 제품군에 대한 니즈는 강화되어 왔다.

이와같은 이유로 설페이트 계열의 계면활성제를 적용하지 않는 설페이트-프리(sulfate-free) 타입의 헤어 세정제 조성물에 대한 많은 연구가 이루어지고 있으나 설페이트-프리 타입의 계면활성제군의 경우, 마이셀 형성능이 작아서 점증제나 안정화제없이 자체적으로 소비자가 기대하는 수준의 점도 점증을 나타내는 그룹이 많지 않고, 또한 기대 수준의 증점 점도를 나타내어도 폴리머 점증제에 기인하여 끈적임이 심하고, 사용감이 떨어지며 중성 pH 범위를 벗어나 헤어 세정제에서 적용하기 어려운 약 알칼리성 특성을 보여주고, 또는 장기 경시 안정성이 낮아서 실제적으로 적용하는데 어려운 경우가 다수 있다.

이에 많은 헤어 세정제 조성물에서 카보머 타입등의 아크릴레이트 계열 합성폴리머 점증제 (polymeric thickening agent), 에틸렌옥사이드를 다수 함유한 다중알킬에스터(hydrophobically modified multi-chain alkylester with multi-ethylene oxide) 또는 천연 점증제를 적용하여 제형의 점도를 증가시키고 안정성을 확보하여 최종화하는 경우가 많으나, 합성폴리머 점증제는 전해질 염등에 취약하여 약간의 염 함유 상태에서도 점도가 크게 떨어지고, 다중알킬에스터는 염에는 강한 특성을 나타내나 다량을 적용해야 하는 이유로 제형이 끈적이며, 헤어 세정후에도 헤어 표면에 남아 끈적이는 잔존감을 전달하고, 천연 점증제는 천연적인 특성에 기인하여 소비자 기대치에 준하는 점증효과를 보여주지 못하는 경우가 다수이다.

이에 본 발명의 조성물은 설페이트-프리 타입으로서, 피부에 자극이 없는 지방아실메틸티오네이트 계면활성제를 다량 주 활성성분으로 적용하고, 본 계면활성제의 용해 특성을 개선하는 해리 및 수화에너지를 낮출수 있도록 하고자 보조계면활성제로서 코카미도프로필베타인 계면활성제를 최적량 적용하여, 이를 통해 지방아실메틸이세티오네이트의 용융 용해 온도를 크게 낮추었고, 궁극적으로 자체의 마이셀 형성 원리를 이용하여, 마이셀 폴리머 네트워크 구조를 최대로 형성할 수 있도록 설계하였다. 이를 통해 액정 겔 네트워크를 구성하고 제형의 점도를 헤어 조성물로서 사용하기 적합한 3,000~15,000 cPs 수준으로 점증하여 경시안정성을 확보할 수 있었다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 지방아실메틸이세티오네이트의 활성 성분 함량이 75 내지 85 중량%로 구성된 지방아실메틸이세티오네이트를 10 내지 30 중량% 포함하고, 전해질 성분으로서 소듐클로라이드를 0.5 내지 1.5 중량% 함유하며, 활성도가 25 내지 35 중량%로 이루어진 코카미도프로필 베타인을 5 내지 15 중량% 함유하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 또 다른 수단은

(a) 75 내지 85 중량%로 구성된 지방아실메틸이세티오네이트와 25 내지 35 중량%로 이루어진 코카미도프로필 베타인 계면활성제를 혼합하는 단계;

(b) 95 ℃ 내지 115 ℃ 이내에서 충분히 혼합 용융하고 두 성분의 해리 및 수화 에너지가 극대화되었을 때 수상 혼합조로 통합하는 단계;

( c) 75 ℃ 내지 85 ℃ 이내에서 호모게나이져로 5,000rpm 및 5분 이상 충분히 분쇄하는 공정으로 이루어진 헤어 세정제 조성물에 관한 것이다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

메틸이세티오네이트는 이세티오네이트 기능기에 메틸기를 함유하는 것을 특징으로 하며 용융점과 마이셀 형성능에서 이세티오네이트 계열과 차이가 있다. 헤드 기능기 영역에 메틸기를 포함하고 있기에 헤드 사이즈가 이세티오네이트 대비하여 더 크며, 이로인해 해리 에너지 (dissociation energy) 및 수화 에너지 (hydration energy)는 더 낮은 특성을 보여주는 반면, CPP (critical packing parameter) 값은 높아서 계면장력이 상대적으로 높아 마이셀을 형성하는데에 더 적은 모노머가 요구되고, rod-like micelle, worm-like micelle등 마이셀 폴리머 네트워크를 형성하는데 이세티오네이트 대비하여 더 깊은 기술과 공수가 요구된다.

메틸이세티오네이트 및 이세티오네이트 계열의 지방아실 계면활성제는 용융온도가 200 ℃ 이상으로 높아서 일반 헤어 세정제 제조 공정에서 단독으로 용해하는 데에는 어려움이 수반된다. 그래서 원료 단계에서 이세티오네이트 또는 메틸이세티오네이트 활성도를 낮추어 용융점이 낮은 다른 성분과 혼합(mixture) 형태로 구성함으로서 사용상의 어려움을 개선하는 경우가 있다.

메틸이세티오네이트 계열의 활성도는 80 중량% 전후의 등급과, 50 중량% 전후의 등급 그리고 30 중량% 전후의 등급으로 분류할 수 있으며, 80 중량% 전후의 등급은 상온에서 고체로 존재하고, 50 중량% 전후 또는 그 이하의 등급은 상온에서 액상로 존재한다.

본 발명의 지방아실메틸이세티오네이트는 고함량의 조성물 제조가 가능하도록 활성도가 75 중량% 이상으로서 상온에서 고상 (solid)으로 존재하는 등급을 의미하며, 함량 상에서 활성함량 기준으로 10 내지 30 중량% 이내의 고 함량을 함유하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 지방 아실은 알킬과 헤드 기능기가 에스테르 결합으로 연결된 지방알킬 유도체를 의미하며, 탄소수가 8 내지 18개로 분포하며 평균 갯수는 12개로서 이들의 함량이 50% 이상 차지하는 라우릭 (lauric) 또는 코코일(Cocoyl) 계열의 군에서 하나 이상 선택된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에서 소듐클로라이드는 0.5 내지 1.5 중량% 함유하는 것을 그 특징으로 한다.

소듐클로라이드는 전해질로서 지방아실메틸이세티오네이트의 메틸이세티오네이트 기능기와 대전되어 솔트-인(salt-in) 또는 솔트-아웃 (salt-out) 기능을 부여한다. 다시말해 Hofmeister series의 전해질 원리에 준해 메틸이세티오네이트 기능기의 주변에 분포되어 헤드 크기를 낮추어 줌으로서 지방아실메틸이세티오네이트가 더 쉽게 마이셀을 형성하고, 더 나아가 촘촘한 마이셀을 형성하여 궁극에는 겔 수준의 증점이 이루어지도록 하며 궁극적으로는 폴리머 네트워크를 형성하는데 기여한다.

소듐클로라이드의 함량이 너무 적은 경우 메틸이세티오네이트의 헤드 영역이 크게 유지되어 마이셀을 형성하기 어려우며 이로인해 폴리머 네트워크 형성은 더욱 어렵게 된다. 반면 소듐클로라이드 함량이 너무 많은 경우에도 소듐클로라이드는 salt-out 현상을 유발하여 수상과 유상, 또는 특정한 유상 성분에 대한 구조상의 이탈을 유발하여 조성물의 안정성을 깨뜨리는 단초를 제공하기도 한다, 이에 소듐클로라이드는 계면활성제 성분과 연계된 최적의 조합이 필요하다.

본 발명에서 코카미도프로필베타인은 활성도 기준으로 1 내지 5 중량% 함유하며, 기능기로서 아미도프로필베타인(Amidopropyl betaine)을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

아미도프로필베타인은 일반 베타인 구조에 프로필아마이드 (propyl amide)가 결합되어 있는 구조로서 아마이드 기능에 의해 특유의 극성 친화력 (polar affinity)을 나타내곤 한다. 본 발명의 코카미도프로필베타인은 지방아실메틸이세티오네이트와 회합하여 지방아실메틸이세티오네이트의 해리에너지 (dissociation energy)를 낮추고 용매와의 수화에너지도 낮추는 복수의 기능을 부여하여 궁극적으로 지방아실메틸이세티오네이트가 물의 비등점(100 ℃) 전후에서도 용융 용해성을 띨수 있도록 하는 기능을 부여한다.

코카미도프로필베타인은 활성도가 30% 전후의 액상으로 구성된 등급이 다수 이용될 수 있으며 이들 중의 소듐클로라이드 성분은 5 내지 10 중량% 함유되어 있는 것을 그 특징으로 한다.

코카미도프로필베타인의 지방 알킬체인은 코코넛나무에서 유래한 것으로서 탄소수가 8개 또는 18개로 분포하며 대다수의 알킬은 탄소수가 12개 전후이고 이들의 함량이 전체중에 약 50% 이상을 차지하는 등급을 그 특징으로 한다.

또한 본 발명은 지방아실메틸이세티오네이트의 용융 공정에 관한 사항을 그 특징으로 한다. 지방아실메틸이세티오네이트는 상온에서 고상으로서 존재하며, 단독으로는 용융점이 200 ℃ 이상을 나타낸다. 이와같은 이유로 사용 상의 어려움을 극복하고자 열 및 용매로 용융한 후 분산상 형태의 활성도가 30 중량% 또는 50 중량% 전후의 액상화된 등급도 있다.

하지만 이러한 액상화된 등급은 활성도가 낮아서 고농축 또는 고함량으로 이루어진 헤어 세정제 조성물을 생성하는데에는 제약이 있다. 또한 이러한 액상화된 등급은 함유 조성물 내에 마이셀 형성에 반하는 전해질 성분도 다수 함유되어 있어 안정된 점도 형성을 깨뜨리는 경우가 많다.

이와같은 이유로 본 발명은 활성도가 75 중량% 이상의 고순도 지방아실 메틸이세티오네이트를 함유하는 것을 그 특징으로 한다.

지방아실메틸이세티오네이트를 용융 용해하는 방법으로는, 해리에너지 및 수화에너지로 구성된 용융 엔탈피 (melting enthalpy)를 낮추어 쉽게 용해되도록 하는 것이 필요한데, 이를 위한 방법으로 메틸이세티오네이트와 최적의 회합 (tight packing)을 나타내는 보조계면할성제를 혼합 사용하는 방법, 극성 기능기와 이온을 교환하는 방법 (Ion Exchange method) 및 유화 (Emulsification)시키는 방법등이 있을 수 있으며,

본 발명은 보조계면활성제를 혼합으로 사용하고 또한 유화기술을 적용하여 지방아실메틸이세티오네이트가 재결정화되지 않고 마이셀 폴리머 네트워크를 형성하여 증점된 액정 겔 세정제 조성물을 형성하도록 하는데 그 특징이 있다.

본 발명에서 보조계면활성제는 코카미도프로필베타인으로서 극성 기능기에 아미도프로필기를 보유한 것을 그 특징으로 하며, 아미도프로필 구조는 메틸이세티오네이트 구조와 용융 회합하는 단계에서 가장 친화적인 회합체를 형성하며, 지방아실메틸이세티오네이트의 용융성을 증진하고 95 ℃ 내지 115 ℃ 이내에서 충분한 용융성을 보여주며, 마이셀 폴리머 네트워크를 극대화함으로서 점도 증진 효과가 가장 우수한 것으로 나타났다.

본 발명은 호모게나이져를 활용하여 지방아실메틸이세티오네이트를 분쇄 교반 유화하고 냉각 공정 단계에서 지방아실메틸이세티오네이트가 재결정화되지 않도록 하며 안정화된 액정 겔 구조를 유지하는 헤어 세정제 조성물 제조공정을 포함한다.

본 발명의 헤어세정제 조성물은 지방아실메틸티오네이트를 고함량으로 함유하고 코카미도프로필 베타인을 보조 계면활성제로 함유하며, 액정 겔 구조의 마이셀폴리머 네트워트로 구성되고, 겔 수준의 점도로서 손가락 사이로 흘러내리지 않으며, 설페이트-프리 계면활성제로만 구성된 헤어 세정제 조성물은 두피 피부에 자극이 약하고 마일드하여, 민감성 및 자극에 취약한 피부에 사용하기 적합하다.

또한 린스 전후 단계에서 물에 쉽게 수화되고 씻겨내리어 합성폴리머 성분군들에 의한 헤어 끈적임 및 뭉침등의 잠재 트러블을 예방하는 성능이 우수하다.

또한 멀티 레이어(multi-layer) 액정 구조로 이루어져 있어 세정 후 헤어 표면에 다중층의 라멜라 구조로 부착됨에 따라 장 시간 헤어 표면을 촉촉하게 유지하는 특성도 나타낸다.

도 1은 마이셀 폴리머 네트워크로 이루어진 헤어 세정제 조성물을 이미지로 나타낸 것으로서 하기와 같은 반투명 성상을 나타내는 것을 특징으로 한다. A, B 는 가능한 조성물의 성상을 나타낸다.
도 2은 액정 겔 폴리머 네트워크에 대한 편광 사진으로 액정 겔은 크리스탈린 구조를 가지고 있으며 일정한 광 조건하에서 birefringence characteristics을 보여준다.
도 3은 소듐클로라이드 함량에 따른 액정 겔 조성물의 점도 증점 결과를 보여 주며 0.9%에서 가장 높은 점도를 보여주고 마이셀 폴리머 네트워크가 가장 많이 형성되어진 것으로 분석된다.
도 4는 지방아실메틸이세티오네이트와 지방아실이세티오네이트 기능기의 구조 차이를 보여준다. A는 지방아실메틸이세티오네이트이며 B는 지방아실이세티오네이트 이다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

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

<헤어 세정제 액정 겔 조성물의 제조>

실시예 1 : 코카미도프로필 베타인을 포함하는 헤어 세정제 조성물 제조

지방아실메틸이세티오네이트를 고함량으로 포함하는 헤어 세정제 조성물을 제조하고자 하기와 같은 10가지 실험을 진행하였다. 주요 변수로서 보조계면활성제 타입을 각각 다른 종류의 계면활성제를 적용하여 진행하였고, 각각의 보조계면활성제에서 지방아실메틸이세티오네이트의 해리 및 수화 특성에 따른 용융 용해 정도를 파악하고자 하였다. 지방아실메틸이세티오네이트는 코카미도프로필베타인 혼합물에서는 용융 회합되어 점도 형성을 유도하는 마이셀 폴리머 네트워크를 용이하게 형성하였으나, 그 외의 타 보조 계면활성제 조합에서는 용융회합이 일어나지 않았고, 이에 따라 최종 산물에서의 점도는 증점되지 않음을 알 수 있었다. 이에 따라 코카미도프로필베타인 조합을 제외한 타 실험 조합에서는 상온 및 고온 (45도) 조건에서 안정된 성상을 유지하지 못하는 것으로 나타났다.

헤어 세정제 조성물의 조성을 하기 표 1에 나타내었다.

[표 1]

헤어 세정제 액정 겔 조성물 제조

실시예 2 : 코카미도프로필베타인 함량에 따른 지방아실메틸이세티오네이트의 용융회합성 평가

지방아실메틸이세티오네이트와 코카미도프로필 베타인과의 용융 회합성능을 평가하고자 베타인 함량에 따른 지방아실메틸이세티오네이트의 마이셀 형성 및 증점 효과를 비교하였다.

함량은, 5 중량%, 15 중량%, 25 중량% 분류하여 진행하였고, 함량이 5% 미만의 경우 지방아실메틸이세티오네이트의 해리 및 수화에 의한 용융 회합성이 충분하지 않아 최종 산물에서의 점도가 15 중량% 및 25% 중량% 대비하여 유의적으로 낮으며 손바닥에 토출시 흘러내리고 헤어 조성물로는 서는 적합하지 않음을 확인할 수 있었다.

실시예 3 : 헤어 세정제 조성물에서의 소듐클로라이드 영향 및 효과

지방아실메틸이세티오네이트 및 코카미도프로필베타인을 포함하고 전해질로서 소듐클로라이드를 0.5 내지 1.8 중량% 함유하는 헤어 세정제 조성물을 제조하였다.

소듐클로라이드 함량이 0.9% 전후에서 가장 높은 점도 형성을 보여주었으며, 함량이 낮은 경우 및 높은 경우 경시 안정성에서 분리되는 성상을 나타내었다. 이 현상은 소듐클로라이드가 salt-out 효과를 야기함에 따라 발생되는 것으로 유추되었다.

<액정 겔 구조의 마이셀 폴리머 네트워크로 이루어진 헤어 세정제 조성물 성능 평가>

실시예 4 : 단백질 변성 시험 및 피부 자극도 평가

피부 자극도 평가는 제인(Zein) 단백질을 활용하여 시험하는 방법을 이용하였다. 제인 단백질은 자극을 유발하는 세정제류에 의해서 변성이 되는 경우 수상에서는 용해성을 나타내고, 변성이 되지 않는 경우 비용해성을 보여준다. 변성이 일어나면 자극이 있음을 의미한다.

본 시험을 위하여, 제인 단백질은 시그마알드리치사에서 구입하였으며, 1.0 중량%의 시료에 제인 단백질 50mg을 상온 조건에서 혼합 교반하였다. 용해 정도에 대한 제인 단백질 시금은 BCA Kit(Pierce Chem.)를 활용하여 수행되었으며, 제인 단백질이 더 많이 용해되면 단백질의 변성이 더 많이 일어났음을 의미하고, 이는 더 자극적인 시료일 가능성을 내포할 수 있다 라는 평가척도를 활용하였다.

당 시험은 설페이트 계열의 대표 계면활성제인 Sodium lauryl sulfate(SLS)를 대조군으로서 활용하였고, SLS 대비 상대 자극 정도를 시금하는 방법으로 평가하였다.

평가 결과 소듐코코일메틸이세티오네이트는 대조군인 SLS 대비 약 58%의 마일드한 성능을 보여주었고, 소듐코코일이세티오네이트 및 기타 설페이트-프리 타입의 타 계면활성제보다도 자극 유발 잠재성 정도가 더 낮음을 알 수 있었다.

실시예 5 : 헤어 모발 보습도 및 유지력 평가

모발의 보습도 평가는 인간 헤어 모발 (Human hair tress)을 활용하여 실시하였다. 헤어 트레스 20매을 기본 묶음으로 하여 헤어 모발을 준비하였고, 시료는 주 계면활성제로서 가장 일반적으로 사용되는 소듐라우일설페이트, 소듐라우레스설페이트, 소듐코카미도프로필베타인, 소듐라우레스설퍼석시네이트, 디소듐코코앰포아세타이트 및 포타슘코코일글리시네이트를 선정하였으며, 가장 기본적인 세정제 조성물을 제작하여 모발에 도포 및 린스 후 초기 대비 헤어 모발의 중량 변화를 모니터링하는 방법으로 계면활성제 타입에 따른 모발의 경시 보습도 및 유지력을 비교 시험하였다.

시험 결과 소듐코코일메틸이세티오네이트를 주 계면활성제로 적용하는 세정제 조성물은 24시간 경시 후에도 도포 린스 초기 대비 70 %의 보습 유지력을 보여주는 것으로 나타나 헤어 모발을 촉촉하게 유지하는 효과가 우수한 것으로 나타났다. 이와같은 우수한 결과는 액정 겔 구조를 형성하는 특성에 근거하는 것으로 다중층의 지질 층이 모발 표면에 부착되어 수분의 증발을 방어하기에 나타나는 현상으로 유추된다.

실시예 6 : 헤어 모발 사용감 평가

모발의 헤어 세정 후 사용감 평가는 사람의 인조 헤어 모발 (Human hair tress)을 활용하여 실시하였다. 동일한 극성을 가지도록 가공된 헤어 트레스를 각 시료 헤어 세정제로 세정후 동일한 압력으로 물기를 제거 후 세전 후의 성상, 끈적임 및 촉감등을 평가하였다. 평가 결과, 지방아실메틸이세티오네이트로 구성된 헤어 세정제 조성물은 매끈한 컨디셔닝 성능을 나타내었고, 세정 전후 끈적임이 현저히 낮은 결과를 보여 주었다.

이상 살펴본 바와 같이 본 발명은 설페이트-프리 타입의 계면활성제인 지방아실메틸이세티오네이트 및 알킬아미도프로필 베타인계 계면활성제를 활용하여 해리 (dissociation) 및 수화(hydration) 에너지 조절, 마이셀 네트워크 형성, 액정 겔 기술에 기반하여 겔 수준의 점도를 가지는 마일드한 헤어 세정제 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 손바닥에 토출시 손가락 사이로 흘러내리지 않고 헤어 모발에 도포 시에 끈적이지 않으며, 쉽게 린스되고 또한 헤어 두피에 대한 자극도가 약하여, 민감성 및 자극성 피부 대상의 헤어 조성물을 구성하는데 크게 이용될 수 있다.

Claims (4)

1. 주 계면활성제로 지방아실메틸이세티오네이트를 활성성분 기준으로 10 내지 30 중량%, 보조 계면활성제로 코카미도프로필베타인을 3 내지 10 중량%, 소듐클로라이드를 0.5 내지 1.5 중량% 함유하고 ;
   주 계면활성제 대비 보조 계면활성제는 9/1 내지 7/3 비율로 구성되며 ;
   10 s-1 shear rate에서 점도가 3,000 cPs 이상이고 ;
   45 ℃에서 4주 이상 동안 안정한 헤어 세정제 조성물.
   
2. 제 1항에 있어, 지방아실메틸이세티오네이트는 지방족 탄화수소 수가 C8 ~ C18 알킬 성분으로 이루어지고 C12 계열의 함량이 50% 이상을 차지하며 이들 활성 성분의 함량이 75 내지 85 중량%로 이루어진 고상 혼합물로 구성된 조성물.
3. 제 1항에 있어서 헤어 세정제 조성물은 25 ℃, 10 s-1 조건에서 점도가 3,000 cPs 이상 및 15,000 cPs 이하를 나타내며 상온 및 토출 후 하이드로 겔 형상을 나타내고 반투명 내지 불투명 제형으로 이루어진 헤어 세정제 조성물.
4. 제1항에 있어서, 헤어 세정제 조성물 제조 공정은
   (a) 75 내지 85 중량%로 구성된 지방아실메틸이세티오네이트와 25 내지 35 중량%로 이루어진 코카미도프로필 베타인 계면활성제를 혼합하는 단계;
   (b) 95 ℃ 내지 115 ℃ 이내에서 충분히 혼합 용융하고 두 성분의 해리 및 수화 에너지가 극대화 되었을 때 수상 혼합조로 통합하는 단계;
   ( c) 75 ℃ 내지 85 ℃ 이내에서 호모게나이져로 5,000 rpm 및 5 min 이상 충분히 분쇄 후 냉각하는 공정으로 이루어진 헤어℃ 세정제 조성물.

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