KR20220167796A - 코팅된 스폰지 - Google Patents
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Abstract
화장품 및/또는 의료 응용분야를 위한 스폰지가 표면 코팅으로 코팅된다. 상기 표면 코팅은 탄성중합체성 비실리콘 중합체, 특정 실리콘 중합체, 캡슐화된 상변화 물질 및 선택적으로 세라믹 입자를 함유한다. 상기 코팅된 스폰지는 바람직한 촉각 특성을 가지며, 피부에 도포하기 위한 메이크업 및 약제를 효율적으로 흡수 및 방출한다.
Description
본 발명은 화장품 응용분야에 유용한 스폰지, 특히 화장품 조성물을 피부에 도포하고/거나 피부로부터 이를 제거하기 위한 스폰지에 관한 것이다.
스폰지는 일반적으로, 인간의 피부, 특히 얼굴 및 손에 화장품을 도포하고/거나, 이로부터 화장품을 제거하거나, 그렇지 않으면 이를 세정하기 위해 사용된다. 상기 스폰지는 천연 유형일 수 있지만, 보다 일반적으로는, 폴리우레탄 또는 실리콘 중합체 폼(foam)과 같은 합성 중합체 폼이다. 상기 스폰지는 촉각 특성을 향상시키고 피부 자극을 피하기 위해 부드럽게 설계되며, 메이크업 및 다른 화장품을 흡수하도록 친수성으로 설계된다.
촉각 특성은 소비자에게 매우 중요하며, 따라서 스폰지에 바람직한 촉각 특성을 부여할 수 있는 방법이 지대한 관심사이다. 이러한 방법은, 피부에 화장품을 도포하고/거나 피부로부터 화장품을 제거하고/거나 피부를 세정하는 상기 스폰지의 기본 기능을 수행하는 능력을 과도하게 방해하지 않아야 한다.
와이프(wipe), 티슈(tissue) 및 다른 안면 제품(facial product)에 냉감각을 부여하기 위한 다양한 접근법이 제안되었다. 이러한 접근법 중에는 미국 특허 제8,039,011호, 제8,894,814호 및 제9,545,365호 및 미국 특허출원공개 제2014-0242127호에 기술된 것들이 있다. 이들은 티슈 또는 피부에 도포될 로션을 기술하고 있다. 상기 로션은 저융점 왁스 및 다른 저융점 중합체와 같은 상변화 물질을 함유한다. 미국 특허 제9,234,509호는, 공유 결합 및 얽힘(entanglement) 메커니즘을 통해, 성형된 기판에 결합하는 중합체성 상변화 물질로 코팅된 성형 물품을 기술하고 있다.
미국 특허출원공개 제2016-223269호는 중합체성 상변화 물질을 포함하는 중합체 막을 기술하고 있다.
국제공개 WO 2017/210439호는 캡슐화된 상변화 물질을 함유하는 표면 코팅을 갖는 폴리우레탄 폼을 기술하고 있다. 상기 폼은 베딩재로서, 즉, 매트리스, 베개 및 유사한 항목을 위한 베딩재로서 사용된다. 상기 표면 코팅은 이러한 제품의 목적하는 판매 시점 특징(point-of-sale feature)인 "쿨 터치(cool touch)"특징을 부여한다.
본 발명은 물품이며, 이는 천연 또는 합성 스폰지 및 상기 스폰지의 적어도 하나의 표면에 부착된 고형의 비수용성 탄성중합체성 비실리콘 중합체의 경화된 코팅을 포함하고, 상기 경화된 코팅은, (i) 25℃에서의 적어도 1백만 ㎟/s의 동적 점도 및/또는 ASTM 926에 따라 측정되었을 때 적어도 30의 윌리엄스 가소도(Williams plasticity number)를 갖는 적어도 하나의 실리콘 중합체; 및 (ii) 25 내지 37℃의 용융 또는 유리 전이 온도를 갖는 캡슐화된 상변화 물질의 입자, 및 선택적으로, (iii) 최대 50 μm의 입자 크기를 갖는 세라믹 입자를 추가로 함유하고, 상기 실리콘 중합체는 상기 비실리콘 중합체, 실리콘 중합체, 캡슐화된 상변화 물질 입자 및 세라믹 입자의 조합된 중량의 2.5 내지 30 중량 퍼센트를 구성하고, 상기 캡슐화된 상변화 물질은 상기 비실리콘 중합체, 실리콘 중합체, 캡슐화된 상변화 물질 입자 및 세라믹 입자의 조합된 중량의 10 내지 70 중량 퍼센트를 구성하고, 상기 세라믹 입자는, 존재하는 경우, 상기 비실리콘 중합체, 실리콘 중합체, 캡슐화된 상변화 물질 입자 및 세라믹 입자의 조합된 중량의 25 중량 퍼센트 이하를 구성한다.
상기 코팅된 스폰지는 피부에 화장품을 도포하고/거나 이로부터 화장품을 제거하는 것과 같은 화장품 응용분야에 특히 유용하다. 상기 코팅된 스폰지는 이러한 응용분야에 매우 바람직한 촉각 특성을 가지며, 피부에 화장품을 효과적으로 전달한다. 유사하게, 상기 코팅된 스폰지는 피부에 약제를 도포하고/거나 피부로부터 이물질을 제거하는 것을 포함하는 의료 응용분야에 유용하다. 상기 코팅된 스폰지는 피부를 세정하기에 적합하다.
또 다른 양태에서 본 발명은 전술된 물품을 제조하는데 유용한 코팅 조성물이다. 상기 코팅 조성물은, 물 및/또는 23℃에서 액체이며 40 내지 100℃의 표준 압력에서의 비등 온도를 갖는 하나 이상의 다른 화합물을 함유하는 액체상, 입자 또는 액적의 형태로 상기 액체상에 분산된 비수용성 탄성중합체성 비실리콘 중합체, 상기 액체상에 분산된, 25℃에서의 적어도 1백만 ㎟/s의 점도 및/또는 ASTM 926에 따라 측정되었을 때 적어도 30의 윌리엄스 가소도를 갖는 적어도 하나의 실리콘 중합체, 상기 액체상에 분산된 캡슐화된 상변화 물질의 입자, 및 선택적으로, 상기 액체상에 분산된 세라믹 입자를 포함하고, 상기 실리콘 중합체는 상기 비실리콘 중합체, 실리콘 중합체, 캡슐화된 상변화 물질 입자 및 세라믹 입자의 조합된 중량의 2.5 내지 30 중량 퍼센트를 구성하고, 상기 캡슐화된 상변화 물질은 상기 비실리콘 중합체, 실리콘 중합체, 캡슐화된 상변화 물질 입자 및 세라믹 입자의 조합된 중량의 10 내지 70 중량 퍼센트를 구성하고, 상기 세라믹 입자는, 존재하는 경우, 상기 비실리콘 중합체, 실리콘 중합체, 캡슐화된 상변화 물질 입자 및 세라믹 입자의 조합된 중량의 25 중량 퍼센트 이하를 구성한다.
본 발명은 또한 본 발명의 코팅된 스폰지를 제조하는 방법이며, 이는 전술된 코팅 조성물을 천연 또는 합성 스폰지의 적어도 하나의 표면에 도포하여 그 위에 연속적인 또는 불연속적인 막을 형성하는 단계, 및 상기 코팅 조성물을 경화시켜 상기 스폰지의 적어도 하나의 표면 상에 코팅을 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 화장품 또는 약제를 피부에 도포하는 방법이며, 이는 상기 화장품 또는 약제를 본 발명의 코팅된 천연 또는 합성 스폰지에 도포하는 단계 및 상기 화장품 또는 약제가 상기 코팅된 천연 또는 합성 스폰지로부터 피부로 전달되도록, 도포된 화장품 또는 약제를 갖는 코팅된 천연 또는 합성 스폰지를 피부에 접촉시키는 단계를 포함한다.
상기 스폰지는 상기 코팅이 도포될 외부 표면 또는 표면들에 대해 개방된 상호연결된 기공 시스템을 갖는 비수용성이고 가요성인 다공질 물질이다. 상기 스폰지는 천연 스폰지, 예컨대 해면동물문의 구성원 또는 수세미, 예컨대 루파 아에킵티아카(Luffa aegyptiaca) 또는 루파 아쿠탕굴라(Luffa acutangula)일 수 있다. 대안적으로, 상기 스폰지는, 중합체성 물질, 예컨대 셀룰로오스, 폴리우레탄 고무, 천연 고무, 실리콘 중합체, 공액 디엔의 단독중합체 또는 공중합체(예컨대, 부타디엔-스티렌 중합체 및 이소프렌-스티렌 공중합체를 포함한 부타디엔 및/또는 이소프렌 단독중합체 또는 공중합체), 폴리클로로프렌, 하나 이상의 아크릴레이트 단량체, 예컨대 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 하이드록시에틸아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트 등의 단독중합체 또는 공중합체; 이소부틸렌의 단독중합체 및/또는 공중합체; 니트릴 고무; 폴리설파이드 고무, 실리콘 고무; 네오프렌의 단독중합체 또는 공중합체 등으로 제조된 비천연 다공질 물질일 수 있다. 상기 중합체성 물질은 시차 주사 열량측정법으로 측정되었을 때 0℃ 이하의 유리 전이 온도를 가질 수 있다.
일부 실시형태에서, 상기 스폰지(상기 코팅 무포함)은 23 ± 2℃에서 5초 이하, 바람직하게는 4초 이하의 수분 흡수 시간(moisture wicking time)을 나타낸다. 수분 흡수 시간은, 일정한 중량으로 건조된 5.08 × 5.08 × 2.54 cm의 표피없는 샘플(skinless sample)에서 측정된다. 3 mL의 실온수를 피펫으로부터 스폰지 샘플의 상부 표면 상에 천천히 떨어뜨리고, 스폰지가 물을 흡수하는 데 필요한 시간의 양을 흡수 시간으로 기록한다.
상기 스폰지(상기 코팅 무포함)는 예컨대, ASTM D-3574에 따라 측정되었을 때 적어도 24 ㎏/㎥, 적어도 32 ㎏/㎥, 적어도 36 ㎏/㎥ 또는 적어도 40 ㎏/㎥의 폼 밀도를 가질 수 있다. 폼 밀도는 예컨대 최대 250 ㎏/㎥, 최대 200 ㎏/㎥ 또는 최대 175 ㎏/㎥일 수 있다.
상기 스폰지(상기 코팅 무포함) 는 적어도 50%, 적어도 75% 또는 적어도 100%의 파단 신율을 나타낼 수 있다.
상기 스폰지(상기 코팅 무포함) 는 ISO 3386-1에 따라 측정되었을 때, 40% 압축에서 0.4 내지 15.0 ㎪, 보다 바람직하게는 0.4 내지 10 ㎪, 0.4 내지 5 ㎪, 0.4 내지 2.5 ㎪ 또는 0.4 내지 1.5 ㎪의 압축력 편향(CFD: compression force deflection) 값을 나타낼 수 있다.
상기 스폰지(상기 코팅 무포함) 는 ASTM D-3574의 볼 반발 시험(ball rebound test)에서 최대 70%, 최대 60%, 최대 50%, 최대 25%, 최대 20%, 최대 15% 또는 최대 10%의 탄성을 나타낼 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 스폰지는 20% 내지 70%, 40% 내지 70%, 또는 50% 내지 70% 의 탄성을 나타낸다.
일부 실시형태에서 상기 스폰지(상기 코팅 무포함)는 최대 1초 또는 최대 0.25초 또는 최대 0.1초의 복원 시간(recovery time)을 나타낸다. 본 발명의 목적상, 복원 시간은, 2.0 인치(5.08 cm) 두께의 스폰지 조각(4.0 × 4.0 × 2.0 인치, 10.16 × 10.16 × 5.08 cm)를 실온에서 이의 원래 두께의 24%로 압축하고, 상기 스폰지를 상기 압축에서 1분 동안 유지한 다음, 압축력을 해제함으로써 측정된다. 압축력이 해제된 후 상기 스폰지가 원래 두께의 90%를 되찾는 데 필요한 시간이 복원 시간이다. 복원 시간은 Format Messtechnik GmbH의 RESIMAT 150 장치(공장 소프트웨어 포함)와 같은 점탄성 폼 시험 장치를 사용하여 편리하게 측정된다. 대안적인 실시형태에서, 상기 스폰지(상기 코팅 무포함)는 적어도 1초 또는 적어도 2초 및 최대 15초, 바람직하게는 최대 10초의 복원 시간을 나타낸다.
상기 스폰지(상기 코팅 무포함)는 ASTM D3574 시험 G에 따라 측정되었을 때 적어도 0.8 L/s의 공기 흐름(airflow)을 나타낼 수 있다. 공기 흐름은 적어도 1.2 L/s 또는 적어도 1.4 L/s일 수 있고, 예컨대 최대 8 L/s, 최대 6 L/s 또는 최대 4 L/s일 수 있다.
전술된 특징을 가지며 상기 스폰지로서 유용한 폴리우레탄 폼은, 예컨대 특히, 국제공개 WO 2017/210439호, 미국 특허 제4,365,025호, 제6,479,433호, 제8,809,410호, 제9,814,187호 및 제9,840,575호, 미국 특허출원공개 제 2004-0049980호, 제2006-0142529호 및 제2016-0115387호, 및 국제출원 PCT/US 2018/052323호에 기술된 바와 같은 일반적인 방법을 사용하여 제조될 수 있다.
상기 스폰지는 일반적으로 작은 치수를 가지며, 예컨대 200 ㎤ 이하 및 종종 100 ㎤ 이하 또는 50 ㎤ 이하의 부피를 갖는다. 일부 실시형태에서, 이의 두께(최소 직교 치수)는 3.81 cm 이하, 2.54 cm 이하 또는 1.27 cm 이하이다. 상기 스폰지는 성형될 수 있으며, 즉, 내부 기하학적 구조가 상기 스폰지의 외부 기하학적 구조와 동일한 주형에서 제조될 수 있다. 상기 스폰지는 더 큰 스폰지 본체를 상기 스폰지의 최종 치수 및 기하학적 구조로 제작함으로써 제조된 절단된 스폰지일 수 있다.
상기 경화된 코팅은 실온(23℃) 고체이고 물에 불용성인 탄성중합체성 비실리콘 중합체를 포함한다. 상기 탄성중합체성 비실리콘 중합체 그 자체는(즉, 상기 상변화 물질 및 세라믹 입자 부재 시) 바람직하게는, 시차 주사 열량측정법으로 측정되었을 때 0℃ 이하의 유리 전이 온도 및 ASTM D412에 따라 측정되었을 때 적어도 50%의 파단 신율을 갖는다. 본 발명의 목적상, 이러한 특성을 갖는 중합체는 탄성중합체성인 것으로 간주된다. 상기 탄성중합체성 비실리콘 중합체 그 자체는 -15℃ 이하, -25℃ 이하 또는 -40℃ 이하의 유리 전이 온도를 가질 수 있다. 이의 파단 신율은 100% 이상일 수 있다.
적합한 탄성중합체성 비실리콘 중합체의 예는, 천연 고무 및 합성 중합체, 예컨대, 부타디엔 및 이소프렌과 같은 공액 디엔의 단독중합체 및 공중합체(예컨대, 스티렌-부타디엔 고무); 아크릴레이트 단량체, 예컨대 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 하이드록시에틸아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트 등의 단독중합체 및 공중합체; 이소부틸렌의 단독중합체 및 공중합체; 니트릴 고무; 폴리설파이드 고무; 네오프렌의 단독중합체 및 공중합체; 폴리우레탄 고무 등을 포함한다. 바람직한 탄성중합체성 비실리콘 중합체는 아크릴레이트 중합체, 즉, 하나 이상의 아크릴레이트 단량체, 예컨대 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 하이드록시에틸아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트 등의 단독중합체 및 공중합체를 포함한다. 천연 및/또는 합성 라텍스 폼이 유용하다.
상기 탄성중합체성 비실리콘 중합체(들)는 바람직하게는, 상기 비실리콘 중합체, 실리콘 중합체, 캡슐화된 상변화 물질 입자 및 세라믹 입자의 조합된 중량의 적어도 15 중량 퍼센트, 적어도 20 중량 퍼센트 또는 적어도 30 중량 퍼센트를 구성한다. 일부 실시형태에서, 상기 탄성중합체성 비실리콘 중합체는, 동일한 기준으로, 최대 75 중량 퍼센트, 최대 50 중량 퍼센트 또는 최대 40 중량 퍼센트를 구성한다.
상기 코팅은, (i) 25℃에서의 적어도 1백만 ㎟/s의 동적 점도 및/또는 ASTM 926에 따라 측정되었을 때 적어도 30의 윌리엄스 가소도를 갖는 적어도 하나의 실리콘 중합체; (ii) 캡슐화된 상변화 물질의 입자, 및 선택적으로, (iii) 최대 50 μm의 입자 크기를 갖는 세라믹 입자를 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 캡슐화된 상변화 물질 및 세라믹 입자(존재하는 경우)는 상기 탄성중합체성 비실리콘 중합체에 매립된다.
상기 실리콘 중합체는 교대하는 규소 및 산소 원자의 중합체 사슬을 갖는 것을 특징으로 한다. 상기 규소 원자는 또한 유기기에 결합된다. 상기 실리콘 중합체는, 회전 전단 레오메트리(rotational shear rheometry)에 의해 측정되었을 때 25℃에서 적어도 1백만 ㎟/s의 동적 점도를 제공하기 위해 충분히 높은 분자량을 갖는다. 적합한 측정 장치는 25 mm 직경 콘(cone) 및 플레이트(plate) 기하학적 구조가 장착된 TA Dynamic Hybrid Rheometer 또는 Anton Paar Modular Compact Rheometer이다. 동적 점도는 적어도 5백만 ㎟/s, 적어도 1천만 ㎟/s 또는 적어도 2천5백만 ㎟/s일 수 있고, 예컨대, 최대 5억 ㎟/s, 최대 2억5천만 ㎟/s 또는 최대 1억5천만 ㎟/s일 수 있다.
상기 실리콘 중합체의 규소 원자에 결합된 유기기는 탄화수소 또는 할로겐화 탄화수소기로부터 독립적으로 선택될 수 있다. 이들은, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬기, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 및 헥실; 사이클로알킬기, 예컨대 사이클로헥실 및 사이클로헵틸; 6 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 아릴기, 예컨대 페닐, 톨릴, 및 자일릴; 7 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 아르알킬기, 예컨대 벤질 및 페닐에틸; 및 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화 알킬기, 예컨대 3,3,3-트라이플루오로프로필 및 클로로메틸에 의해 구체적으로 예시될 수 있다. 상기 실리콘 중합체는 이러한 유기기를 함유하는 단독중합체, 공중합체 또는 삼원공중합체일 수 있다. 그 예는 특히, 다이메틸실록시 단위를 포함하는 단독중합체, 3,3,3-트라이플루오로프로필메틸실록시 단위를 포함하는 단독중합체, 다이메틸실록시 단위 및 페닐메틸실록시 단위를 포함하는 공중합체, 다이메틸실록시 단위 및 3,3,3-트라이플루오로프로필메틸실록시 단위를 포함하는 공중합체, 다이메틸실록시 단위 및 다이페닐실록시 단위의 공중합체, 및 다이메틸실록시 단위, 다이페닐실록시 단위 및 페닐메틸실록시 단위의 혼성중합체를 포함한다.
상기 실리콘 중합체의 규소-결합 유기기는 또한 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알케닐기, 예컨대 비닐, 알릴, 부틸, 펜틸, 헥세닐, 또는 도데세닐로부터 선택될 수 있다. 그 예는, 다이메틸비닐실록시-말단차단된 다이메틸폴리실록산, 다이메틸비닐실록시-말단차단된 다이메틸실록산-메틸비닐실록산 공중합체, 다이메틸비닐실록시-말단차단된 메틸페닐폴리실록산; 다이메틸비닐실록시-말단차단된 메틸페닐실록산-다이메틸실록산-메틸비닐실록산 공중합체를 포함한다.
상기 실리콘 중합체의 규소-결합 유기기는 또한 다양한 유기 작용기, 예컨대, 아미노, 아미도, 메르캅토 또는 에폭시 작용기로부터 선택될 수 있다.
상기 실리콘 중합체는 선형 종, 분지형 종, 또는 선형 종 및 분지형 종의 혼합물일 수 있다.
둘 이상의 실리콘 중합체가 조합되어 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 상기 실리콘 중합체는 적어도 1천만 ㎟/s, 바람직하게는 2천만 ㎟/s 내지 1억5천만 ㎟/s의 동적 점도를 갖는 적어도 하나의 하이드록실-말단화된 실리콘 중합체를 포함한다. 이러한 하이드록실-말단화된 실리콘 중합체는 바람직하게는 폴리(다이메틸 실록산)이다.
일부 실시형태에서, 상기 실리콘 중합체는 적어도 1천만 ㎟/s, 바람직하게는 2천만 ㎟/s 내지 2억 ㎟/s의 동적 점도를 갖는 적어도 하나의 비닐-말단화된 실리콘 중합체를 포함한다. 이러한 비닐-말단화된 실리콘 중합체는 바람직하게는 폴리(다이메틸실록산)이다. 구체적인 예는 다이비닐메티콘/다이메티콘 공중합체이다.
일부 실시형태에서, 상기 실리콘 중합체는 (a) 1천만 ㎟/s 내지 7천5백만 ㎟/s의 동적 점도를 갖는 적어도 하나의 폴리(다이메틸실록산) 및 (b) 7천5백만 ㎟/s 초과 및 2억 ㎟/s 이하, 바람직하게는 1억5천만 ㎟/s 이하의 동적 점도를 갖는 적어도 하나의 폴리(다이메틸실록산)을 포함한다. 이러한 실시형태에서, 실리콘 중합체 (a) 및 (b)는 둘 모두 하이드록실-말단화될 수 있고; 둘 모두가 비닐-말단화될 수 있고, 하나는 하이드록실-말단화되고, 다른 하나는 비닐-말단화될 수 있다. 특정 실시형태에서, 상기 실리콘 중합체는, 1천만 ㎟/s 내지 7천5백만 ㎟/s의 동적 점도를 갖는 적어도 하이드록실-말단화된 폴리(다이메틸실록산) 및 7천5백만 ㎟/s 초과 및 최대 2억 ㎟/s, 바람직하게는 최대 1억5천만 ㎟/s의 동적 점도를 갖는 비닐-말단화된 폴리(다이메틸실록산)의 혼합물이다.
상기 실리콘 중합체(들)는 상기 탄성중합체성 비실리콘 중합체, 실리콘 중합체, 캡슐화된 상변화 물질 입자 및 세라믹 입자(존재하는 경우)의 조합된 중량의 2.5 내지 30 중량 퍼센트를 구성한다. 일부 실시형태에서, 상기 실리콘 중합체는, 동일한 기준으로, 적어도 7.5 중량 퍼센트 또는 적어도 10 중량 퍼센트를 구성하고, 일부 실시형태에서는, 다시 동일한 기준으로, 최대 25 중량 퍼센트 또는 최대 20 중량 퍼센트를 구성할 수 있다.
상기 캡슐화된 상변화 물질은 25℃ 내지 37℃의 용융 또는 유리 전이 온도를 갖는 상변화 물질을 포함하며, 이러한 상변화 물질은 쉘(shell) 내에 함유된다. 본 발명의 목적상, 상기 상변화 물질의 중량은 상기 쉘의 중량을 포함한다. 상기 쉘은 예컨대 상기 캡슐화된 상변화 물질의 총 중량의 5 내지 25%를 구성할 수 있으며, 상기 상변화 물질 그 자체가 나머지, 즉, 75 내지 95 중량%를 구성한다.
상기 상변화 물질은 예컨대, 천연 또는 합성 왁스, 예컨대 폴리에틸렌 왁스, 밀랍, 라놀린, 카나우바 왁스, 칸델릴라 왁스, 오우리큐리 왁스(ouricury wax), 사탕수수 왁스, 호호바 왁스, 에피큐티클 왁스(epicuticular wax), 코코넛 왁스, 석유 왁스 또는 파라핀 왁스 중 임의의 하나 이상이거나 또는 이를 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서 상기 상변화 물질은 14 내지 30개, 특히 14 내지 24개 또는 16 내지 22개의 탄소 원자를 갖는 알칸, 또는 이러한 알칸의 혼합물이거나 또는 이를 포함한다. 특정 실시형태에서, 상기 상변화 물질은 옥타데칸 및/또는 에이코산이거나 또는 이를 포함한다. 상기 상변화 물질은 바람직하게는 25 내지 37℃, 특히 25 내지 32℃ 또는 28 내지 32℃의 용융 온도를 갖는다.
상기 캡슐화된 상변화 물질은 시차 주사 열량측정법에 의해 측정되었을 때 적어도 50 줄/그램(J/g), 적어도 100 J/g 또는 적어도 150 J/g의, 25 내지 37℃의 온도 범위 내에서의 융해열을 나타낼 수 있다. 융해열은 최대 300 J/g 또는 그 초과일 수 있지만, 보다 일반적으로는, 최대 250 J/g 또는 최대 200 J/g이다.
쉘 물질은 예컨대, 적어도 50℃, 바람직하게는 적어도 100℃의 용융 또는 분해(상기 중합체성 물질이 용융 없이 분해되는 경우) 온도를 갖는 중합체성 물질일 수 있다. 유용한 쉘 물질의 예는 가교된 열경화성 수지, 예컨대 가교된 멜라민-포름알데하이드, 가교된 멜라민, 가교된 레조르시놀 우레아 포름알데하이드 및 젤라틴을 포함한다.
상기 캡슐화된 상변화 물질은 입자 형태이다. 상기 입자는 현미경 관찰에 의해 측정되었을 때 100 nm 내지 100 μm의 입자 크기를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 입자는 적어도 250 nm, 적어도 500 nm, 적어도 1 μm 또는 적어도 5 μm, 및 최대 75 μm 또는 최대 50 μm의 입자 크기를 갖는다.
상기 캡슐화된 상변화 물질을 제조하는 적합한 방법은, 예컨대 미국 특허 제10,221,323호 및 제10,005,059호에 기술되어 있다.
적합한 캡슐화된 상변화 물질은 미국 오하이오주 데이턴 소재의 Microtek Laboratories로부터 입수 가능하다.
상기 캡슐화된 상변화 물질은 상기 탄성중합체성 비실리콘 중합체, 실리콘 중합체, 캡슐화된 상변화 물질 및 세라믹 입자(존재하는 경우)의 조합된 중량의 10 내지 70 중량 퍼센트를 구성한다. 일부 실시형태에서, 상기 캡슐화된 상변화 물질은 전술된 기준으로 적어도 20 중량 퍼센트, 적어도 30 중량 퍼센트 또는 적어도 40 중량 퍼센트, 및 동일한 기준으로 최대 60 중량 퍼센트 또는 최대 50 중량 퍼센트를 구성한다.
상기 선택적인 세라믹 입자는 일반적으로, 23℃에서 비금속 무기 고체이며 적어도 200℃의 용융 또는 분해(상기 세라믹 입자가 용융 없이 분해되는 경우) 온도를 갖는 것을 특징으로 한다. 상기 세라믹 물질은 물 및 상기 스폰지를 코팅하는 데 사용되는 코팅 조성물의 다른 성분에 불용성이어야 한다. 상기 세라믹 물질은 적어도 2개의 화학 원소의 화합물이며, 이들 화학 원소 중 적어도 하나는 비금속이다. 상기 세라믹 입자는 비정질, 반결정질 또는 결정질일 수 있지만, 0 내지 50℃의 온도 범위에서 상변화를 겪지 않는다. 상기 세라믹 물질은 바람직하게는, ASTM C1470에 따라 측정되었을 때, 적어도 하나의 방향으로 적어도 50 W/(m·K)의 열 전도도를 갖는다. 유용한 세라믹 입자의 예는, 비정질 또는 육각형, 입방체 및/또는 우르츠광 형태일 수 있는 질화붕소, 및 질화규소를 포함한다.
상기 세라믹 입자는 최대 50 μm의 입자 크기를 갖는다. 본원에서의 입자 크기는 현미경 방법을 사용하여 측정되었을 때의 1차(비응집된) 입자의 최장 치수를 지칭한다. 바람직한 최소 입자 크기는 적어도 100 nm, 적어도 250 nm 또는 적어도 500 nm이다. 바람직한 최대 입자 크기는 최대 20 μm, 최대 10 μm 또는 최대 5 μm이다.
상기 세라믹 입자는, 존재하는 경우, 상기 탄성중합체성 비실리콘 중합체, 실리콘 중합체, 캡슐화된 상변화 물질 입자 및 세라믹 입자의 조합된 중량의 최대 25 중량 퍼센트를 구성한다. 일부 실시형태에서, 상기 세라믹 입자는 동일한 기준으로 적어도 2 중량 퍼센트 또는 적어도 4 중량 퍼센트를 구성하고, 다시 동일한 기준으로 최대 20 중량 퍼센트, 최대 15 중량 퍼센트 또는 최대 10 중량 퍼센트를 구성한다.
일부 실시형태에서, 상기 코팅은, 상기 탄성중합체성 비실리콘 중합체, 캡슐화된 상변화 물질 및 (선택적으로) 상기 세라믹 입자의 에멀젼 및/또는 분산액을 형성하고, 상기 에멀젼 또는 분산액을 상기 스폰지의 표면에 도포하고, 상기 에멀젼을 경화시켜 상기 경화된 코팅을 생성함으로써 제조된다. 이와 관련하여, "경화"는 단순히, 상기 코팅 조성물이, 존재하는 특정 탄성중합체성 비실리콘 중합체에 적합한 임의의 메커니즘 또는 메커니즘의 조합에 의해 고체 코팅으로 형성된다는 것을 의미한다. 경화 단계 동안 임의의 화학 반응(예컨대, 중합, 가교 또는 사슬 연장)이 발생해야 하는 것은 아니지만, 일부 경우에서 이러한 반응이 발생할 수도 있다. 경화는 단순히, 도포된 에멀젼 또는 분산액을 건조하여 고체 코팅을 생성하는 것을 포함할 수 있다.
에멀젼 또는 분산액 형태의 코팅 조성물은 연속적인 액체상을 포함한다. 상기 연속적인 액체상은 물 및/또는 실온(23℃)에서 액체이고 40 내지 100℃의 표준 압력에서의 비등 온도를 갖는 하나 이상의 다른 화합물을 함유하고; 이러한 물질은 예컨대, 상기 코팅 조성물의 총 중량의 10 내지 50%를 구성할 수 있다. 상기 탄성중합체성 비실리콘 중합체는 입자 또는 액적의 형태로 상기 연속적인 액체상에 분산된다. 상기 실리콘 중합체는 바람직하게는 액적의 형태로 상기 연속적인 액체상에 분산된다. 상기 캡슐화된 상변화 물질의 입자 및 상기 세라믹 입자가 또한 그 안에 분산된다. 상기 에멀젼은 바람직하게는 수성이고, 즉, 상기 연속적인 액체상은 물을 포함한다. 바람직하게는, 상기 에멀젼 또는 분산액은, 이러한 유기 화합물과 물의 조합된 중량을 기준으로 10 중량% 이하, 특히 5% 이하 또는 2% 이하의, 40 내지 100℃의 표준 압력에서의 비등 온도를 갖는 실온 액체 유기 화합물을 함유한다.
상기 탄성중합체성 비실리콘 중합체는 에멀젼 중합 공정에서 제조된 에멀젼의 형태로 제공될 수 있으며, 이 공정에서는 하나 이상의 단량체가 액체상으로 용해되거나 분산되고, 중합체 사슬이 침전되어 액체상에 분산된 중합체 입자로 전환될 때까지, 중합 조건에 적용된다.
유사하게, 상기 탄성중합체성 비실리콘 중합체의 에멀젼 또는 분산액은 기계적 분산 공정에서 제조될 수 있으며, 이 공정에서는 용융된 탄성중합체성 비실리콘 중합체가 액체상으로 분산된 다음 냉각되어 상기 탄성중합체성 비실리콘 중합체를 고형화한다.
또 다른 적합한 공정에서, 상기 탄성중합체성 비실리콘 중합체는 분쇄될 수 있거나, 그렇지 않으면, 작은 입자로 형성될 수 있고, 이는 이어서 액체상에 분산된다.
상기 탄성중합체성 비실리콘 중합체의 임의의 이러한 에멀젼 또는 분산액의 액체상은 상기 코팅 조성물의 액체상의 일부 또는 전부를 형성할 수 있다.
상기 실리콘 중합체는 바람직하게는 액체상, 바람직하게는 수성 액체상의 에멀젼의 형태로 제공된다. 이러한 에멀젼은 예컨대, 10 내지 70 중량 퍼센트, 특히 40 내지 70 중량 퍼센트의 상기 실리콘 중합체를 함유할 수 있고, 상기 에멀젼의 나머지는 물 및 하나 이상의 계면활성제를 포함한다. 이러한 실리콘 중합체 에멀젼의 예는, 예컨대 국제공개 WO 2012/018750호 및 국제공개 WO 2019/081277호에 기술되어 있다. 상기 계면활성제는 바람직하게는 비이온성이다. 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 블록 공중합체 및 에톡실화 지방 알코올은 이러한 실리콘 중합체 에멀젼에 사용하기 위한 유용한 비이온성 계면활성제의 예이다.
상기 실리콘 중합체의 이러한 에멀젼에서, 상기 실리콘 중합체는 유리하게는, 최대 20 μm의 Dv50을 갖는 액적의 형태로 존재한다. Dv50은, 액적의 50 부피 퍼센트가, 동일하거나 더 작은 직경을 갖는 액적 크기를 지칭한다. 일부 실시형태에서, Dv50은 최대 10 μm일 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 액적의 적어도 90 부피 퍼센트는 100 nm 내지 10 μm의 입자 크기를 갖는다.
상기 실리콘 중합체의 임의의 이러한 에멀젼의 액체상은 상기 코팅 조성물의 액체상의 일부 또는 전부를 형성할 수 있다.
바람직한 형태의 에멀젼 및/또는 분산액 내의 코팅 조성물은, 상기 탄성중합체성 비실리콘 중합체의 에멀젼 또는 분산액과 상기 실리콘 중합체, 캡슐화된 상변화 입자 및 상기 세라믹 입자를 전술된 비율로 조합함으로써 편리하게 형성된다. 상기 실리콘 중합체는 또한 바람직하게는, 전술된 바와 같이, 에멀젼의 형태로 제공된다.
이러한 코팅 조성물은 이미 기술된 것 외에 하나 이상의 선택적인 물질을 포함할 수 있다.
유용한 선택적인 물질 중에는, 실온(23℃)에서 액체이며 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정되었을 때 350 내지 8,000 g/mol, 특히 350 내지 1200 g/mol 또는 350 내지 800 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는 하나 이상의 친수성 중합체가 있다. 상기 친수성 중합체는 바람직하게는 수용성이다. 이러한 친수성 중합체는 적어도 50 중량% 또는 적어도 75 중량%의 옥시에틸렌 단위를 함유할 수 있고, 예컨대, 에틸렌 옥사이드의 단독중합체 또는 에틸렌 옥사이드와 하나의 또는 다른 알킬렌 옥사이드, 예컨대 1,2-프로필렌 옥사이드의 공중합체(랜덤 및/또는 블록)일 수 있다. 이러한 친수성 중합체는, 존재하는 경우, 상기 친수성 중합체, 탄성중합체성 비실리콘 중합체, 실리콘 중합체, 상변화 물질 및 세라믹 입자의 조합된 중량의 0.1 내지 15 퍼센트를 구성할 수 있다. 바람직한 양은, 동일한 기준으로, 적어도 1, 적어도 2, 적어도 4 또는 적어도 5 중량 퍼센트 및 최대 12, 최대 10 또는 최대 8 중량 퍼센트이다.
또 다른 유용한 선택적인 물질은 하나 이상의 유용한 기능을 수행할 수 있는 하나 이상의 계면활성제이다. 이러한 계면활성제는 습윤제로서 기능하여, 상기 코팅 조성물의 나머지 성분 내로의 상기 상변화 물질의 입자 및/또는 상기 세라믹 입자의 분산을 촉진시킬 수 있다. 계면활성제는 소포제 또는 탈기제로서 기능하여, 상기 코팅 조성물에 의한 기체의 혼입을 감소시키고 기포를 감소시킬 수 있다. 다양한 실리콘 계면활성제뿐만 아니라 다양한 비실리콘 계면활성제, 예컨대 설페이트 에스테르, 설포네이트 에스테르, 포스페이트 에스테르, 에톡실레이트, 예컨대 에톡실화 지방 알코올, 지방산 에스테르, 아민 옥사이드, 설폭사이드, 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 블록 공중합체 및 포스핀 옥사이드가 이러한 목적에 유용하다. 계면활성제는 비이온성, 음이온성, 양이온성 또는 쯔비터이온성일 수 있다. 하나 이상의 계면활성제는, 예컨대, 상기 코팅 조성물의 총 중량의 0.1 내지 5 중량 퍼센트를 구성할 수 있다. 상기 실리콘 중합체의 에멀젼 내에 존재하는 계면활성제는 상기 코팅 조성물 내의 상기 계면활성제의 전부 또는 일부를 형성할 수 있다.
다른 유용한 성분은 다양한 레올로지 개질제, 예컨대 다양한 증점제 및 요변제를 포함한다. 이들 중에는, 흄드 실리카 및 유리산기 또는 카르복실산염기(예컨대, 알칼리 금속, 암모늄(NH4), 4차 암모늄, 또는 4차 포스포늄 카르복실산염)를 함유하는 아크릴산의 다양한 수용성 또는 수팽윤성 중합체가 있다. 특히 유용한 레올로지 개질제는 가교된 아크릴산 중합체의 수성 에멀젼, 예컨대 DuPont에 의해 상표명 Acrysol®로 판매되는 것들을 포함한다. 구체적인 예는 Acrysol® ASE-60 및 Acrysol ASE-95 에멀젼이다. 존재하는 경우, 이러한 레올로지 개질제는, 예컨대, 상기 코팅 조성물의 0.01 내지 5 중량 퍼센트, 바람직하게는 0.05 내지 1 중량 퍼센트를 구성할 수 있다.
또 다른 유용한 성분은 하나 이상의 착색제, 보존제, 항산화제 및 살생물제를 포함한다.
상기 코팅 조성물은 전술된 성분을 혼합함으로써 편리하게 제조된다. 상기 탄성중합체성 비실리콘 중합체가 에멀젼 또는 분산액의 형태로 제공되는 경우, 균질한 분산액을 생성하기 위한 임의의 편리한 순서로, 나머지 성분을 상기 탄성중합체성 비실리콘 중합체의 에멀젼 또는 분산액과 조합하는 것이 편리하다.
본 발명의 코팅 조성물을 제조하는 유용한 방법은 상기 액체상의 일부를 용기에 충전하는 것이다. 상기 친수성 중합체는, 사용되는 경우, 상기 탄성중합체성 비실리콘 중합체 및 실리콘 중합체의 부재 하에, 상기 액체상의 이러한 부분과 혼합된다. 이어서, 상기 세라믹 입자(사용되는 경우)가 상기 용기 내의 상기 액체상의 부분(및 사용되는 경우, 친수성 중합체)와 조합되고, 이어서, 바람직하게는 에멀젼 또는 분산액 형태의, 상기 탄성중합체성 비실리콘 중합체, 상기 실리콘 중합체(또한 바람직하게는, 에멀젼 형태), 상기 캡슐화된 상변화 물질 및 다른 성분을 임의의 편리한 순서로 첨가한다.
상기 코팅 조성물은 상기 스폰지의 적어도 하나의 외부 표면에 도포될 수 있다. 코팅 방법은 특별히 중요하지 않다. 롤링(rolling), 브러싱(brushing), 분무, 침지(immersion) 또는 다른 코팅 방법이 적합하다.
바람직하게는, 경화 후 100 μm 내지 10 mm의 두께를 갖는 경화된 코팅이 상기 스폰지의 적어도 하나의 표면 상에 생성되도록 상기 코팅 조성물이 충분히 도포된다. 코팅 두께는 바람직하게는 적어도 250 μm 또는 적어도 350 μm 및 최대 2,500 μm, 최대 1500 μm 또는 최대 1000 μm이다. 건조 후, 상기 코팅은, 예컨대, 상기 코팅 및 스폰지의 조합된 중량의 1 내지 25%를 구성할 수 있다.
상기 스폰지의 외부 표면 상의 코팅은 연속적일 수 있지만, 바람직하게는, 상기 스폰지 내의 기공들 중 적어도 일부가 코팅된 외부 표면에서 개방된 상태로 유지되도록, 불연속적이다.
상기 스폰지의 내부 표면은 코팅되거나 코팅되지 않을 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 스폰지의 내부 표면의 25% 이하 또는 10% 이하는 코팅되지 않는다. 다른 실시형태에서, 상기 스폰지의 내부 표면의 25% 초과 또는 50% 초과, 및 최대 100%가 코팅된다. 상기에서와 같이, 상기 코팅은 바람직하게는, 상기 스폰지 내의 기공이 코팅된 외부 표면에서 개방된 상태로 유지되도록, 불연속적이다.
상기 코팅 조성물은 상기 스폰지의 표면 상에서 경화된다. 경화 방법은 특정 탄성중합체성 비실리콘 중합체 및/또는 상기 코팅 조성물의 물리적 형태에 다소 의존할 수 있다. 에멀젼 형태의 코팅 조성물의 경화는 적어도, 상기 코팅 조성물 내에 존재할 수 있는, 물 및/또는 실온(23℃)에서 액체이고 40 내지 100℃의 표준 압력에서의 비등 온도를 갖는 하나 이상의 다른 화합물을 제거하는 건조 단계를 포함한다. 이러한 건조 단계는 대략 실온, 예컨대 15 내지 30℃, 또는 상승된 온도, 예컨대 30℃ 초과 및 최대 100℃ 또는 그 초과에서 수행될 수 있다.
경화가 화학 반응(예컨대, 중합, 가교 또는 사슬 연장)을 포함하는 경우, 경화를 완료하기 위해 화학 반응을 촉진시키도록, 상기 경화 반응의 조건, 예컨대 온도, 상기 코팅 조성물에 달리는 존재하지 않는 공반응물, 촉매, 개시제 등의 존재가 선택된다.
일부 실시형태에서, 상기 코팅된 스폰지는 최대 50, 최대 40, 보다 바람직하게는 20 내지 40 또는 30 내지 40의, (코팅된 표면 상에서의) 슬라이딩 저항 값(sliding resistance value); 적어도 4, 바람직하게는 적어도 5, 특히 5 내지 10의 열 냉각 값(thermal cooling value); 및/또는 적어도 3, 적어도 4 또는 적어도 5, 바람직하게는 5 내지 10의 열 지속성 값(thermal persistence value)(이들 모두는 24 내지 25℃의 온도 및 40 내지 50%의 상대 습도에서 BioTac® Toccare 장치(문헌[Syntouch BioTac® Product Manual, V. 21, August 2018])를 사용하여 측정됨)을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 상기 코팅된 스폰지는 ASTM D2240에 따라 측정되었을 때 00 스케일에서 최대 15의 경도계 경도(durometer hardness)를 나타낸다. 일반적으로, 상기 코팅의 존재는 코팅되지 않은 스폰지와 비교하여 슬라이딩 저항을 감소시키고 열 냉각 및 열 지속성 둘 모두를 증가시키는 것으로 밝혀졌다.
또한, 일부 실시형태에서, 상기 코팅된 스폰지는 BioTac® Toccare 장치를 사용하여 동일한 방식으로 측정되었을 때 5 미만의 접착 점착성 값(adhesive tack value)을 나타낸다. 상기 코팅의 존재는 일반적으로, 코팅되지 않은 스폰지의 것과 비교하여, 이 값을 감소시키는 것으로 밝혀졌다.
상기 코팅된 스폰지는 화장품 및/또는 약제 제제를 피부에 도포하는 데 유용하다. 상기 화장품 및/또는 약제 제제는 예컨대, 저점도 액체, 로션, 크림, 겔, 페이스트 또는 분말일 수 있다. 상기 제제는 상기 코팅된 스폰지 상에 흡수되고/거나 그렇지 않으면 이에 부착된 다음 상기 스폰지로부터 피부로 전달될 수 있는 것들이어야 한다. 이러한 화장품 및/또는 약제 제제의 예는, 발한억제제 및 탈취제; 피부 케어 크림; 피부 케어 로션; 보습제; 안면 트리트먼트, 예컨대 여드름 또는 주름 제거제; 개인 및 안면 클렌저; 바스 오일(bath oil); 향료; 콜롱(cologne); 사셰(sachet); 선스크린; 면도-전 및 면도-후 로션; 면도용 비누 및/또는 면도용 거품; 헤어 샴푸; 헤어 컨디셔너; 모발 착색제; 모발 이완제; 헤어 스프레이; 무스; 겔; 퍼머넌트(permanent); 제모제; 큐티클 코트(cuticle coat); 메이크업; 색조 화장품; 파운데이션; 컨실러; 블러시(blush); 립스틱; 아이라이너; 마스카라; 오일 리무버; 색조 화장품 리무버; 분말; 약제 크림; 항여드름제, 치위생제, 항생제, 치유 촉진제 및 영양제를 포함하는 페이스트 또는 스프레이 등을 포함한다.
상기 코팅된 스폰지는 화장품 및/또는 약제 제제를 도포하기 위한 통상적인 방식으로 사용될 수 있다. 상기 화장품 및/또는 약제 제제는 상기 제제의 제품 형태에 적합할 수 있는 임의의 편리한 방식으로 상기 코팅된 스폰지에 도포될 수 있다. 침액(dipping), 침지, 문지르기(rubbing), 브러싱, 와이핑(wiping) 및 다른 방법이 사용될 수 있다. 이어서, 상기 도포된 화장품 및/또는 약제 제제를 갖는 코팅된 스폰지를 피부와 접촉시켜 상기 화장품 및/또는 약제 제제를 피부 상으로 전달한다. 다시 말하지만, 접촉 방식은 특별히 중요하지 않으며, 일반적으로, 화장품 및/또는 약제 제제의 성질뿐만 아니라 이것이 도포될 피부의 영역에 맞게 조정된다.
유사하게, 상기 코팅된 스폰지는 코팅되지 않은 스폰지와 동일한 방식으로 피부를 세정하는 데 사용될 수 있다. 특히, 오물, 이물질, 메이크업 등과 같은 화장품 등이 제거될 수 있다. 상기 코팅된 스폰지의 촉각 특성은 이러한 용도에 매우 유리하다.
하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위해 제공되지만, 그 범주를 제한하려는 것은 아니다. 모든 부 및 백분율은 달리 나타내지 않는 한 중량 기준이다.
탈기제는 Evonik에 의해 Tego Airex 904W로 판매되는, 흄드 실리카를 갖는 폴리에테르 실록산 공중합체이다.
PEG는, 평균 공칭 하이드록실 작용가가 2이고 수평균 분자량이 약 600 g/몰인 폴리에틸렌 글리콜이다.
실리콘 에멀젼 A는 하이드록실-말단화된 폴리다이메틸실록산, 에톡실화 C11-15 2차 알코올 및 글리콜-개질된 트리메틸화 실리카를 함유하는 수성 에멀젼이다. 이것은 The Dow Chemical Company에 의해 Dowsil™ 52로 상업적으로 판매된다. 상기 하이드록실-말단화된 폴리다이메틸실록산 그 자체는, 25 mm 직경 콘 및 플레이트 기하학적 구조가 장착된 TA Dynamic Hybrid Rheometer 또는 Anton Paar Modular Compact Rheometer를 사용하여 회전 전단 레오메트리에 의해 측정되었을 때, 0.01 ㎐ 및 25℃에서 3천만 ㎟/s의 역학 점도(dynamic viscosity)를 갖는다. 상기 하이드록실-말단화된 폴리다이메틸실록산은 90° 또는 180℃의 고정 산란각으로 레이저 회절에 의해 측정되었을 때 10 마이크론 이하의 Dv50을 갖는 구형 액적의 형태로 상기 에멀젼 내에 존재한다. 상기 에멀젼은 약 65 중량%의 상기 폴리다이메틸실록산을 함유한다.
아크릴 에멀젼 A는 55 중량%의 고형분을 갖는 아크릴 라텍스 중합체 에멀젼이다. 상기 라텍스 입자는 약 -50℃의 Tg를 갖는 탄성중합체성 중합체이다. 이것은 The Dow Chemical Company로부터 Rhoplex® E-1791로 입수 가능하다.
아크릴 에멀젼 B는 55 중량%의 고형분을 갖는 아크릴 라텍스 중합체 에멀젼이다. 상기 라텍스 입자는 약 -50℃의 Tg를 갖는 탄성중합체성 중합체이다. 이것은 The Dow Chemical Company로부터 Rhoplex® 3166으로 입수 가능하다.
PCM 1은 입자 크기가 15 내지 30 μm인 마이크로캡슐화된 파라핀 왁스이다. 상기 왁스는 상기 물질의 중량의 85 내지 90%를 구성하고, 중합체성 쉘이 상기 제품의 중량의 나머지를 구성한다. 상기 왁스는 약 32℃의 용융 온도를 갖는다. 상기 제품은 용융 엔탈피가 160 내지 170 J/g이다. 이것은 Microtek Laboratories로부터 MPCM 32D로 상업적으로 입수 가능하다.
PCM 2는 입자 크기가 15 내지 30 μm인 마이크로캡슐화된 파라핀 왁스이다. 상기 왁스는 상기 물질의 중량의 85 내지 90%를 구성하고, 중합체성 쉘이 상기 제품의 중량의 나머지를 구성한다. 상기 왁스는 약 28℃의 용융 온도를 갖는다. 상기 제품은 용융 엔탈피가 180 내지 190 J/g이다. 이것은 Microtek Laboratories로부터 MPCM 28D로 상업적으로 입수 가능하다.
PCM 3은 희석제 중의 PCM 1의 70% 고형분 슬러리이다.
RM(레올로지 개질제) 1은 산기를 갖는 가교된 아크릴레이트 입자를 함유하는 수성 에멀젼이다. 고형분 함량은 28%이다. 물로 희석하고 염기(NH4OH)로 중화시키는 경우, 이 제품은 증점제로서 작용한다.
RM 2는 산기를 갖는 가교된 아크릴레이트 입자를 함유하는 수성 에멀젼이다. 고형분 함량은 18%이다. 물로 희석하고 염기(NH4OH)로 중화시키는 경우, 이 제품은 증점제로서 작용한다.
NH4OH는 RM 1 및/또는 RM 2를 중화시키기 위한 28 내지 30% 수산화암모늄 용액이다.
BN은 약 1 내지 3 μm의 최장 치수를 갖는 소판(platelet) 형태의 질화붕소(적어도 98% 순도) 이며, Wego Chemical로부터 입수 가능하다.
실리콘 에멀젼 B는 60%의, 말단 비닐기를 갖는 다이비닐다이메티콘/다이메티콘 공중합체, 분자 당 약 23개의 에톡시기를 갖는 C11-15 선형 알칸올의 에톡실화 혼합물, 및 분자 당 약 3개의 에톡시기를 갖는 C11-15 선형 알칸올의 에톡실화 혼합물을 함유하는 비이온성 에멀젼이다. 상기 다이비닐다이메티콘/다이메티콘 공중합체 그 자체는, 25 mm 직경 콘 및 플레이트 기하학적 구조가 장착된 TA Dynamic Hybrid Rheometer 또는 Anton Paar Modular Compact Rheometer를 사용하여 회전 전단 레오메트리에 의해 측정되었을 때 0.01 ㎐ 및 25℃에서 적어도 1억2천만 ㎟/s의 역학 점도를 가지며, 90° 또는 180°의 고정 산란각으로 레이저 회절에 의해 측정되었을 때 0.6 μm의 Dv50 입자 크기를 갖는 구형 액적의 형태로 상기 에멀젼 내에 존재한다. 이 제품은 Dowsil™ HMW 2220 비이온성 첨가제로 상업적으로 판매된다.
코팅 조성물 1 및 2는, 표 1에 열거된 성분을 고속 실험실 혼합기에서 혼합하여 균질한 혼합물을 생성함으로써 이들 성분으로부터 제조된다.
[표 1]
상기 코팅 조성물들은 각각, 상업적으로 입수 가능한 폴리우레탄 화장품용 스폰지 상에 코팅을 생성하는 데 사용된다. 상기 스폰지는, 코팅 전에 평평한 면을 갖고 형상이 타원형인 Aesthetica Body Sponge로 판매된다. 이것은 약 13.75 그램의 중량 및 약 2 cm의 두께를 가지며 약 0.17 g/㎤의 폼 밀도를 갖는다. 이의 부피는 약 81 ㎤이다. 상기 스폰지는 탄성이 있고, 압축되는 경우 빠르게 다시 튀어 오른다. 이것은 개방 셀(cell)을 가지며 표면 외피를 갖지 않는다.
각각의 경우에서, 2.75 내지 3 그램의 상기 코팅 조성물을 상기 스폰지의 하나의 평평한 면에 도포하고, 평평한 블레이드(blade)를 사용하여 표면을 가로질러 균일하게 편다. 코팅된 스폰지를 80℃에서 60분 동안 가열함으로써, 도포된 코팅을 경화시킨다. 더 점성인 코팅 1은 표면 기공 중 다수를 차단한다. 코팅 2는 코팅된 표면 상의 기공을 차단하지 않는다.
BioTac® Toccare 장치(미국 캘리포니아주 몬트로즈 소재의 Suntouch) 를 사용하여, 코팅된 표면 및 대향하는 코팅되지 않은 표면의 슬라이딩 저항성, 열 냉각 및 열 지속성을 평가하며, 이 장치는 각각의 속성에 대한 값을 상대적인 스케일로 보고한다. 시험은 24 내지 25℃의 온도 및 47 내지 48%의 상대 습도에서 수행된다. 샘플의 정중선(상기 선은 샘플의 평평한 시험 표면을 최장 치수의 길이를 따라 분할함) 상의 5개의 지점에서 측정을 수행한다. 의도된 화장품 응용분야의 경우, 슬라이딩 저항 값은 더 낮은 것이 바람직하고, 열 냉각 및 열 지속성 값은 더 높은 값이 바람직하다. 결과는 표 2에 제시된 바와 같다.
[표 2]
상기 스폰지 표면에 상기 코팅을 도포함으로써 이들 기준 중 3가지 모두에서의 상당한 개선이 획득된다. 슬라이딩 저항 값은 10 단위 이상으로 감소한다. 이러한 크기의 변화는 인간 사용자에 의해 쉽게 인지 가능하다.
열 냉각 및 열 지속성 값의 증가는 더 큰 목적하는 "냉감각"뿐만 아니라 그 감각의 더 긴 지속 시간을 나타낸다. 이러한 증가의 크기는 인간 사용자에 의해 인지 가능한 정도이다.
동일한 화장품용 스폰지의 코팅되지 않은 샘플로부터 직경 2.54 cm, 길이 2 cm 및 중량 1.78 ±0.02 g의 원통형 스폰지 샘플을 펀칭한다. 스폰지 샘플을 표 1에 기술된 코팅 조성물 중 하나 또는 다른 하나에 침지한 다음, 80℃ 오븐에 60분 동안 매달아 건조한다. 코팅되고 건조된 스폰지 샘플의 중량은 2.02 ÷ 0.15 g이며, 이는 약 12 중량%의 코팅에 상응한다. 상기 코팅은 상기 스폰지의 실질적으로 모든 외부 표면을 덮으며, 내부 표면 내로의 침투가 거의 없다. 상기 스폰지의 기공은 개방된 상태로 유지되고 상호연결된다.
이어서, 코팅된 스폰지 샘플을 액체 메이크업(L'Oreal True Match™ Nude Beige Super-Blendable Makeup Titanium Dioxide Sunscreen)에 5초동안 침지하고, 제거하고, 과량의 액체 메이크업을 5초 동안 스폰지 샘플로부터 떨어뜨려 제거한다. 이어서, 각 샘플을 칭량하여 흡수된 메이크업 양을 측정한다. 이어서, 압력 분배 플레이트가 장착된 수동 작동식 플런저(hand-actuated plunger)를 사용하여 5초 동안 샘플을 25%만큼(1.5 cm 두께로) 압축하고, 다시 칭량하여 방출된 메이크업의 양을 측정한다. 비교를 위해, 코팅되지 않은 스폰지 샘플을 동일한 방식으로 평가한다. 결과는 표 3에 제시된 바와 같다.
[표 3]
상기 코팅된 스폰지는 메이크업을 전달하는 데에 있어 극적으로 더 효율적인 것으로 보인다. 상기 코팅되지 않은 스폰지는 더 많은 메이크업을 흡수하는 반면, 덜 전달하여, 흡수된 메이크업의 약 2/3를 보유한다. 상기 코팅된 스폰지는 더 적은 메이크업을 흡수하지만, 더 많이 전달하여, 흡수된 메이크업의 절반 이상을 방출한다. 상기 코팅된 스폰지는 상기 코팅되지 않은 스폰지만큼 많은 메이크업을 도포하면서, 동시에 화장품의 약 1/3 미만을 소비하여, 낭비되는 제품의 양을 크게 감소시킨다.
Claims (15)
- 물품으로서, 천연 또는 합성 스폰지 및 상기 스폰지의 적어도 하나의 표면에 부착된 고형의 비수용성 탄성중합체성 비실리콘 중합체의 경화된 코팅을 포함하고, 상기 경화된 코팅은, (i) 25℃에서 적어도 1백만 ㎟/s의 동적 점도 및/또는 ASTM 926에 따라 측정되었을 때 적어도 30의 윌리엄스 가소도(Williams plasticity number)를 갖는 적어도 하나의 실리콘 중합체; (ii) 25 내지 37℃의 용융 또는 유리 전이 온도를 갖는 캡슐화된 상변화 물질의 입자, 및 선택적으로, (iii) 최대 50 μm의 입자 크기를 갖는 세라믹 입자를 추가로 함유하고; 상기 실리콘 중합체는 상기 비실리콘 중합체, 실리콘 중합체, 캡슐화된 상변화 물질 입자 및 세라믹 입자의 조합된 중량의 2.5 내지 30 중량 퍼센트를 구성하고, 상기 캡슐화된 상변화 물질은 상기 비실리콘 중합체, 실리콘 중합체, 캡슐화된 상변화 물질 입자 및 세라믹 입자의 조합된 중량의 10 내지 70 중량 퍼센트를 구성하고, 상기 세라믹 입자는, 존재하는 경우, 상기 비실리콘 중합체, 실리콘 중합체, 캡슐화된 상변화 물질 입자 및 세라믹 입자의 조합된 중량의 25 중량 퍼센트 이하를 구성하는, 물품.
- 제1항에 있어서, 상기 경화된 코팅은 100 내지 2500 μm의 두께를 갖는, 물품.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 상변화 물질은 천연 또는 합성 왁스, 예컨대 폴리에틸렌 왁스, 밀랍, 라놀린, 카나우바 왁스, 칸델릴라 왁스, 오우리큐리 왁스(ouricury wax), 사탕수수 왁스, 호호바 왁스, 에피큐티클 왁스(epicuticular wax), 코코넛 왁스, 석유 왁스 또는 파라핀 왁스 중 임의의 하나 이상을 포함하는, 물품.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실리콘 중합체는 (a) 1천만 ㎟/s 내지 7천5백만 ㎟/s의 동적 점도를 갖는 적어도 하나의 폴리(다이메틸실록산), (b) 7천5백만 ㎟/s 초과 및 최대 2억 ㎟/s, 바람직하게는 최대 1억5천만 ㎟/s의 동적 점도를 갖는 적어도 하나의 폴리(다이메틸실록산), 또는 (a)와 (b)의 혼합물을 포함하는, 물품.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실리콘 중합체는 1천만 ㎟/s 내지 7천 5백만 ㎟/s의 동적 점도를 갖는 하이드록실-말단화된 폴리(다이메틸실록산) 및 7천 5백만 ㎟/s 초과 및 최대 2억 ㎟/s의 동적 점도를 갖는 비닐-말단화된 폴리(다이메틸실록산)의 혼합물인, 물품.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세라믹 입자가 존재하고 상기 세라믹 입자가 100 내지 3000 μm의 입자 크기를 갖는 질화붕소 또는 질화규소 입자인, 물품.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상변화 물질은 상기 탄성중합체성 비실리콘 중합체, 실리콘 중합체, 캡슐화된 상변화 물질 입자 및 세라믹 입자의 총 중량의 30 내지 50 퍼센트를 구성하는, 물품.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세라믹 입자는 상기 탄성중합체성 비실리콘 중합체, 실리콘 중합체, 캡슐화된 상변화 물질 입자 및 세라믹 입자의 총 중량의 4 내지 15 퍼센트를 구성하는, 물품.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실리콘 중합체는 상기 탄성중합체성 비실리콘 중합체, 실리콘 중합체, 캡슐화된 상변화 물질 입자 및 세라믹 입자의 총 중량의 10 내지 20 퍼센트를 구성하는, 물품.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경화된 코팅은 23℃에서 액체이고 중량 평균 분자량이 350 내지 8000인 친수성 중합체를 추가로 함유하고, 상기 친수성 중합체는 상기 탄성중합체성 중합체, 캡슐화된 상변화 물질 입자, 세라믹 입자 및 친수성 중합체의 총 중량의 0.1 내지 15 퍼센트를 구성하는, 물품.
- 코팅 조성물로서, 물 및/또는 23℃에서 액체이며 40 내지 100℃의 표준 압력에서의 비등 온도를 갖는 하나 이상의 다른 화합물을 함유하는 액체상, 입자 또는 액적의 형태로 상기 액체상에 분산된 비수용성 탄성중합체성 비실리콘 중합체, 상기 액체상에 분산된, 25℃에서 적어도 1백만 ㎟/s의 점도 및/또는 ASTM 926에 따라 측정되었을 때 적어도 30의 윌리엄스 가소도를 갖는 적어도 하나의 실리콘 중합체, 상기 액체상에 분산된 캡슐화된 상변화 물질의 입자, 및 상기 액체상에 분산된 세라믹 입자를 포함하고, 상기 실리콘 중합체는 상기 비실리콘 중합체, 실리콘 중합체, 캡슐화된 상변화 물질 입자 및 선택적으로 세라믹 입자의 조합된 중량의 5 내지 30 중량 퍼센트를 구성하고, 상기 캡슐화된 상변화 물질은 상기 비실리콘 중합체, 실리콘 중합체, 캡슐화된 상변화 물질 입자 및 세라믹 입자의 조합된 중량의 10 내지 70 중량 퍼센트를 구성하고, 상기 세라믹 입자는, 존재하는 경우, 상기 비실리콘 중합체, 실리콘 중합체, 캡슐화된 상변화 물질 입자 및 세라믹 입자의 조합된 중량의 25 중량 퍼센트 이하를 구성하는, 코팅 조성물.
- 제11항에 있어서, 상기 상변화 물질은 폴리에틸렌 왁스, 밀랍, 라놀린, 카나우바 왁스, 칸델릴라 왁스, 오우리큐리 왁스, 사탕수수 왁스, 호호바 왁스, 에피큐티클 왁스, 코코넛 왁스, 석유 왁스 또는 파라핀 왁스 중 임의의 하나 이상을 포함하고, 상기 세라믹 입자가 존재하고, 상기 세라믹 입자는 100 내지 3000 μm의 입자 크기를 갖는 질화붕소 또는 질화규소 입자인, 코팅 조성물.
- 제11항 또는 제12항에 있어서, 23℃에서 액체이고 중량 평균 분자량이 350 내지 8000인 친수성 중합체를 추가로 함유하고, 상기 친수성 중합체는 상기 탄성중합체성 중합체, 캡슐화된 상변화 물질 입자, 세라믹 입자 및 친수성 중합체의 총 중량의 0.1 내지 15 퍼센트를 구성하는, 코팅 조성물.
- 코팅된 스폰지를 제조하는 방법으로서, 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항의 코팅 조성물을 천연 또는 합성 스폰지의 적어도 하나의 표면에 도포하여 그 위에 막을 형성하는 단계, 및 상기 코팅 조성물을 경화시켜 상기 스폰지의 적어도 하나의 표면 상에 코팅을 생성하는 단계를 포함하는, 코팅된 스폰지를 제조하는 방법.
- 화장품 또는 약제를 피부에 도포하는 방법으로서, 상기 화장품 또는 약제를 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 물품에 도포하고, 상기 화장품 또는 약제가 상기 코팅된 천연 또는 합성 스폰지로부터 피부로 전달되도록, 도포된 화장품 또는 약제를 갖는 상기 코팅된 천연 또는 합성 스폰지를 피부에 접촉시키는 단계를 포함하는, 화장품 또는 약제를 피부에 도포하는 방법.
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