KR20230116318A - 마이크로파이버 제조 방법 및 화장료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 펩탄 콜라겐 용액이 주입된 주사기를 펌프에 연결시키는 단계와; 응고 용매를 교반하는 단계와; 펩탄 콜라겐 용액을 교반되는 응고 용매에 흘려보내 동결 건조를 시키면서 마이크로파이버를 제조하는 단계와; 제조된 마이크로파이버를 방사하여 실 형태로 가공하는 단계와; 실 형태로 가공된 마이크로파이버를 서로 교차하여 가교시키고 슬라이딩 커팅하여 표면에 다수의 돌기를 형성하는 단계를 포함하는 마이크로파이버 제조 방법을 제공한다. 또, 본 발명은 이 방법에 의하여 제조된 마이크로파이버를 포함하는 화장료 조성물을 제공한다.

Description

마이크로파이버 제조 방법 및 화장료 조성물 {METHOD FOR MANUFACTURING MICROFIBER AND COSMETIC COMPOSITION}

본 발명은 마이크로파이버 제조 방법 및 화장료 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표면에 돌기들이 형성된 마이크로파이버를 제조하는 방법 및 제조된 마이크로파이버를 포함함으로써 보습, 탄력, 흡수율 등이 뛰어난 화장료 조성물에 관한 것이다.

최근, 환경 호르몬 또는 유전자 변형 등에 따른 화장품 성분에 대한 문제점이 대두되면서 천연 성분을 이용하는 화장품에 대한 수요가 크게 증가하고 있다.

이에 따라, 화장품 산업에서는 미백, 보습, 주름 방지 등의 효과를 가지는 천연 소재에 대한 연구가 활발해졌으며 다당류들을 이용하여 화장품을 제조하고 있다.

다당류는 2개 이상의 단당류가 글리코시드 결합을 통해 하나의 분자를 이룬 당류를 통틀어 일컫는 말로 분자량은 수천에서 수백만으로 다양하다. 녹말이나 글리코겐과 같은 저장성 다당류와 셀룰로오스나 키틴과 같은 구조성 다당류 등이 여기에 포함된다. 또한, 천연 유래 성분으로서 풀루란, 히알루론산 등도 다당류에 포함된다.

천연 유래 성분으로서의 다당류들은 점착력과 점도가 존재하여 안정제로 스킨케어, 헤어케어, 클렌징 제품 등에 적용할 수 있으며, 사용감이 우수해 바디 제품 등의 다양한 에멀젼 제품에 응용할 수 있다. 이러한 천연 유래 다당류로는 콜라겐 및 셀룰로오스 등이 대표적이다. 이러한 콜라겐은 포유동물을 비롯한 수산동물, 설치류와 조류 등의 껍질, 연골, 뼈, 인대, 혈관, 근막 등 생체조직 전반에 걸쳐 분포되어 있는 조직의 구조를 형성하는 근간이 되는 구조 단백질이다.

한편, 다당류를 이용한 화장품 관련해서는 한국공개특허 제10-2014-0091449호(이하, 선행문헌) 외에 다수 공개 및 등록되어 있으며, 상기한 선행문헌에는 콜라겐 함유 나노 섬유층을 가지는 페이스 마스크가 개시되어 있다. 그러나, 상기한 바와 같이 천연 유래 성분으로 이루어진 경우에도 보습, 탄력 및 흡수율에 한계가 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0091449호(2014.07.21)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 표면에 돌기가 형성된 마이크로파이버를 제조하는 방법 및 이러한 제조 방법으로 제조된 마이크로파이버를 포함으로써 보습, 탄력 및 흡수율이 뛰어난 화장료 조성물을 제공함에 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 돌기가 형성된 마이크로파이버 제조 방법은, S1) 펩탄 콜라겐 용액을 주사기에 주입한 후 주사기를 펌프에 연결시키는 단계와; S2) 응고 용매를 교반하는 단계와; S3) 상기 응고 용매에 펩탄 콜라겐을 흘려 보내 동결 건조시키면서 마이크로파이버를 제조하는 단계와; S4) 상기 제조된 마이크로파이버를 방사하여 실 형태로 가공하는 단계와; S5) 상기 가공된 실 형태의 마이크로파이버를 서로 교차하여 가교시키고, 슬라이딩 커팅하여 표면에 다수개의 돌기를 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 마이크로파이버 제조 방법에서, 제조된 상기 마이크로파이버의 직경은 1㎜ 미만인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 마이크로파이버 제조 방법에 있어서, 상기 응고 용매의 농도는 1 내지 100부피%인 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따른 마이크로파이버 제조 방법에 있어서, 상기 S2) 단계에서의 상기 응고 용매의 교반 속도는 3 내지 15rpm인 것을 특징으로 한다.

상기 S3) 단계에서 교반되는 상기 응고 용매에 흘려보내지는 상기 펩탄 콜라겐 용액의 속도가 0.05 내지 80㎕/분인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 화장료 조성물은 상기한 바와 같은 다수의 돌기가 형성된 마이크로파이버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

비록, 본 발명에서는 화장료 조성물의 제형으로 에센스만을 예시하였으나, 이에 국한되는 것은 아니며 화장수, 에멀젼, 바디로션, 크림, 앰플, BB 크림, 하이드로겔 패치 등의 다양한 제품으로 제형화될 수 있다.

또, 본 발명에서 화장료 조성물은 제형 상의 필요에 따라 다양한 함량의 돌기가 형성된 마이크로파이버를 포함할 수 있으며, 예를 들면 돌기가 형성된 마이크로파이버는 화장료 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 20중량%의 함량으로 포함할 수 있다.

상기 돌기가 형성된 마이크로파이버의 함량이 화장료 조성물 총 중량에 대하여 0.1중량% 미만이면 보습, 탄력 및 흡수율 등에 관한 효과가 미미한 문제점이 있으며, 20중량% 초과이면 저온에서 마이크로파이버가 석출될 수 있어 미관상으로 좋지 않은 단점이 있다. 따라서 상기한 범위 내에서 투입 중량%가 결정되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명에 따르면 마이크로파이버 표면에 형성된 거칠기 및 돌기에 의한 표면적의 증가로 마찰계수가 증가함에 따라 돌기 간 반응이 활발해짐으로써 보습력 및 탄력을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 돌기가 형성된 마이크로파이버는 표면에 형성된 거칠기 및 돌기에 의해 액체에 대한 분산효율이 높아 기존 마이크로파이버에 비해 상대적으로 초기 액체 특성을 가짐으로써 피부 내 흡수율을 높일 수 있으며, 흡수 완료 후 피부 탄성도가 향상되는 효과도 있다.

또한, 본 발명에 따르면 피부 내 흡수율이 좋음에 따라 보습력 및 탄력이 향상될 수 있는 효과도 있다.

그리고, 본 발명에 따르면, 5개 단계(즉, S1) - S5) 단계)의 특수 가공을 통해 마이크로파이버의 360도 모든 면 상에 돌기들을 형성할 수 있어, 종래의 매끈한 실 형태의 마이크로파이버보다 피부 표면상 터치감을 줌으로써 리프팅 효과와 볼륨 효과가 더욱 증진될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로파이버 제조 장치에 관한 일예시도.
도 2는 본 발명에 따른 돌기가 형성된 마이크로파이버를 보이는 일예시도.
도 3은 본 발명에 따른 돌기가 형성된 마이크로파이버에 대한 SEM 사진.
도 4는 본 발명에 따른 돌기가 형성된 마이크로파이버를 포함한 화장료 조성물과 비교예 화장료 조성물의 보습 및 지속 보습력을 평가한 그래프.
도 5는 본 발명에 따른 돌기가 형성된 마이크로파이버를 포함한 화장료 조성물과 비교예 화장료 조성물의 경피수분 손실량 개선을 평가한 그래프.
도 6은 본 발명에 따른 돌기가 형성된 마이크로파이버를 포함한 화장료 조성물과 비교예 화장료 조성물의 탄성지수를 평가한 그래프.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 돌기가 형성된 마이크로파이버를 포함한 화장료 조성물(도 7b)과 비교예 화장료 조성물(도 7a)의 평균 제곱 변위를 평가한 그래프.
도 8은 본 발명에 따른 돌기가 형성된 마이크로파이버를 포함한 화장료 조성물과 비교예 화장료 조성물의 고체/액체 균형을 평가한 그래프.
도 9는 본 발명에 따른 메쉬 형태가 형성된 마이크로파이버 네트워크에 관한 일 예시도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다

<제조예 1> 돌기가 형성된 마이크로파이버 제조

S1) 펩탄 콜라겐(프랑스 루슬로社) 용액을 주사기에 주입한 후 주사기 바늘의 끝 부분에 고무관을 연결하고, 주사기를 펌프에 연결시켰다.

S2) 펩탄 콜라겐 용액을 펌프를 통과시키면서 응고 용매를 3rpm 내지 15rpm의 저속으로 교반한다.

이때, 응고 용매로서 에탄올을 비이커에 담고, 펌프에 연결되어 있는 주사기 바늘 부분의 고무관을 응고 용매에 담갔으며, 교반기를 비이커에 설치하였다.

S3) 교반되는 응고 용매에 펩탄 콜라겐 용액을 분당 최소량으로 흘려보내 동결 건조시키면서 마이크로파이버를 만든다.

S4) 만들어진 마이크로파이버를 방사하여 실 형태로 가공한다.

S5) 가공된 실 형태의 마이크로파이버를 서로 교차하여 가교(Cross-Linking)시켜 그 표면을 거칠게 하고, 거친 표면을 가진 마이크로파이버를 슬라이딩 커팅함으로써 표면에 돌기(10)를 형성한다.

S6) 돌기(10)가 형성된 마이크로파이버를 얻는다.

여기서, 제조된 마이크로파이버의 직경은 1㎜ 미만으로서, 이러한 마이크로파이버에 다양한 화장품 미용 성분(미백, 주름, 보습, 자외선 차단 등) 또는 다양한 바이오 인캡슐레이션(encapsulation)(예컨대, 리포좀, 나노에멀젼, 나노 포러스 (nano porous) 물질 등) 물질들을 첨가시킬 수도 있다.

본 발명에서 상기 응고 용매의 예로는 에탄올, 메탄올, 아세톤, 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 디클로로메탄(dichloromethane) 및 이의 혼합물이 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명에서 응고 용매의 농도는 1 내지 100부피%의 다양한 범위에서 사용될 수 있다. 본 발명에서 응고 용매의 교반 속도는 3 내지 15rpm일 수 있다. 응고 용매의 교반 속도가 3rpm 미만인 경우 섬유 형상이 제대로 형성되지 않고 펩탄 콜라겐이 서로 엉길 수 있다. 응고 용매의 교반 속도가 15 rpm을 초과할 경우 펩탄 콜라겐이 응고 전에 끊겨서 섬유 형상이 형성되지 않을 수 있다.

본 발명에서 펩탄 콜라겐 용액을 응고 용매로 흘려보내는 속도는 바람직하게는 0.05 내지 80㎕/분, 더 바람직하게는 0.1 내지 80㎕/분, 더 바람직하게는 0.2 내지 80㎕/분이다. 본 발명에서 펩탄 콜라겐 용액을 응고 용매로 흘려보내는 속도가 0.05㎕/분 미만이거나 80㎕/분을 초과할 경우 섬유 형상의 형성에 문제가 있을 수 있다.

<실시예 1. 돌기가 형성된 마이크로파이버 함유 화장료 조성물(에센스)의 제조>

다이소듐이디티에이, 글리세린, 프로판다이올, 카보머를 정제수에 분산시켜 70℃ 내지 75℃로 가열 용해하였다. 피이지-60하이드로제네이티드캐스터오일, 1,2-헥산다이올, 에틸헥실글리세린, 프로판다이올을 가열 용해하여 가용화상을 제조하였다. 용해된 수상에 가용화상을 천천히 첨가하면서 45℃ 내지 50℃에서 가용화를 실시하였다. 트로메타민을 첨가한 후 아지믹서로 3분간 교반하여 중화하였고, 돌기가 형성된 마이크로파이버를 정제수에 분산시켜 투명하게 용해한 후 첨가하였다. 30℃까지 냉각 및 탈포하여 에센스 제형을 제조하였다.

<비교예 1. 기존 마이크로파이버 함유 화장료 조성물(에센스)의 제조>

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 제조예 1 대신 제조예 2(기존 마이크로파이버)를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 에센스를 제조하였다.

하기 표 1은 본 발명에 따른 돌기가 형성된 마이크로파이버와 기존 마이크로파이버를 함유한 에센스 제조를 위한 조성을 비교하여 나타낸 것이다.

<실험예 1. 보습력 및 지속보습력 평가>

준비 단계에서 피험자들의 측정 조건을 동일하게 하고자 시험 부위를 깨끗하고 마른 상태로 유지하였으며 최소 30분간 항온항습(22±2℃, R.H. 40~60%)이 유지되는 곳에서 피부 안정을 취한 후 진행하였다. 측정 단계에서 시험 제품을 전완부의 선정된 시험 부위(5㎝×4㎝)에 micropipette을 사용하여 2㎎/㎠의 양으로 도포하였다. 측정은 제품 사용 전, 사용 후, 3시간 후로 총 3회 측정하며 3개의 값을 이용해 평균 값을 구하였다. 피부 수분 측정은 Aphrodite Moisture Checker MC-1000를 이용하여 측정하였다.

실험 결과, 도 4에서 보듯이 기존 마이크로파이버 함유 제형에서 도포 직후 보습력이 약 107.7% 내외로 증가하였으며, 3시간 후에는 약 12.8% 내외로 보습력이 증가하여 지속되는 것으로 나타났다. 돌기가 형성된 마이크로파이버 함유 제형에서 도포 직후 보습력이 124.2% 내외로 증가하였으며, 3시간 후에는 약 27.4% 내외로 보습력이 증가하여 지속되는 것으로 나타났다. 비교예 1과 비교하여 도포 직후 약 16.5% 내외, 3시간 후 약 14.6% 내외로 보습 효과가 더 우수한 것을 확인하였다

<실험예 2. 경피수분손실량 평가>

준비 단계에서 피험자들의 측정 조건을 동일하게 하고자 시험 부위를 깨끗하고 마른 상태로 유지하였으며 최소 30분간 항온항습(22±2℃, R.H. 40~60%)이 유지되는 곳에서 피부 안정을 취한 후 진행하였다. 측정 단계에서 시험 제품을 전완부의 선정된 시험 부위(5㎝×4㎝)에 micropipette을 사용하여 2㎎/㎠의 양으로 도포하였다. 측정은 제품 사용 전, 3시간 후 총 2회 측정하며 3개의 값을 이용해 평균값을 구하였다. 경피수분손실량 측정은 Tewameter® TM 300 기기를 이용하여 측정하였다.

실험 결과, 도 5에서 보듯이 기존 마이크로파이버 함유 에센스 제형에서 경피수분손실량이 도포 직후 약 18.4%, 3시간 후 약 9.4% 감소하였으며, 돌기가 형성된 마이크로파이버 함유 에센스 제형에서 경피수분손실량이 도포 직후 약 26.7%, 3시간 후 약 23.4% 감소하였다. 이는 비교예 1과 비교하여 도포 직후 약 8.3% 내외, 3시간 후 약 14% 내외로 수분손실량 개선이 더 우수한 것으로 나타났다.

<실험예 3. 기계적 및 마찰적 특성 평가>

마찰력의 크기를 F, 수직항력을 N, 마찰계수를 μ라고 할 때, F=μN의 관계가 성립한다. 하나의 물체가 다른 물체의 표면을 따라 운동하고 있을 때, 그 면에 생기는 마찰력과 그 면에 작용하는 수직항력과의 비를 말한다. 따라서, 마찰력의 크기는 수직항력에 비례하는데, 이때의 비례상수를 마찰계수라 하며, 같은 수직항력이 작용할 때 마찰계수가 클수록 마찰력의 크기도 커진다.

준비 단계에서 판 표면을 깨끗하고 마른 상태로 유지한 후 진행하였다. 측정 단계에서 시험 제품을 판 부위에 micropipette을 사용하여 30㎎/㎠의 양으로 도포한 후 일정한 힘을 작용하여 Y축 수평 방향으로 얇게 도포하였다. 측정은 총 4회 측정하며 4개의 값을 이용해 평균값을 구하고, 이 과정을 총 3회 실시하여 평균마찰계수 및 표준편차 값을 구하였다. 마찰계수 측정은 표면마모마찰측정(Portable texture gauge HEIDON Type 33) 기기를 이용하여 측정하였다.

실험 결과, 표 2에서 도시된 바와 같이 비교예 1의 경우 도포 직후 평균 마찰계수값은 0.44이며, 표 3에 도시된 바와 같이 실시예 1의 경우 도포 직후 평균 마찰계수가 0.49로서, 비교예 1 대비 실시예 1은 표면에 존재하는 돌기로 인해 마찰계수가 증가하는 것을 확인하였다. 이러한 마찰계수의 증가에 따른 돌기(10) 간 화학적 또는 물리적 반응이 활발해짐에 따라 보습력 및 탄력 효능이 향상됨을 알 수 있다

<실험예 4. 유변 물성 평가>

돌기가 형성된 마이크로파이버 및 기존 마이크로파이버 함유에 따른 제형의 유변 물성을 비교하기 위하여 실시예 1과 비교예 1을 Rheolaser master 분석 기기 이용해서 40℃로 유지한 후 측정한 결과 데이터를 도 6 내지 도 8에 나타내었다.

입자는 시료 매질 내에서 열에너지 확산에 의한 브라운 운동으로 인하여 불규칙하게 움직인다. 즉, 열에너지가 시료에 가해진 Stress이고 입자가 움직이는 속도(Speed)와 변위(Displacement)가 Strain이라고 할 수 있다.

이때, 시료 매질 내에서 입자가 움직이는 속도는 시료의 점성과 관계가 있으며, 일정 시간 동안 이동할 수 있는 입자의 변위는 시료의 구조인 탄성과 관계가 있다.

입자의 평균 제곱 변위(Mean Square Displacement, MSD)란, 유체 안에서 입자가 움직이는 거동을 수치화한 통계 파라미터로서, 매질 내에서의 입자의 변동 경로의 평균을 의미하며, 일반적인 유체에서 입자가 브라운 운동으로 인해 자유롭게 이동하는 경우 MSD가 시간에 따라 선형적으로 증가하는데, 이 기울기는 유체의 점도, 탄성 등의 성질에 의해 주어진다.

유체가 물과 같은 순수 점성 매질인 경우에서는 MSD의 기울기가 1이고, 고체와 같은 완전 탄성 매질에서는 0이며, 액체와 고체의 중간적 성질을 가질 때 0과 1의 중간 값을 갖고 단단할수록 0에 가깝게 된다.

또한, Elasticity Index(EI)는 시료의 탄성지수로 MSD Curve에서 Plateau 높이의 역수이다. 즉, Plateau의 높이가 낮을수록 마이크로파이버 네트워크의 메쉬(Mesh) 크기가 더 작다는 것을 의미하며 탄성지수가 더 높음을 의미한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 초기에, 비교예 1은 상대적으로 고체의 성질을 띠어 탄성 측면에서 높게 관찰되었고, 실시예 1은 액체의 특성을 띄어 점성적인 측면에서 높게 관찰되었으며 시간의 흐름에 따라 탄성이 증가하게 되어 고체의 성질을 띄는 것으로 확인하였다.

마찬가지로, 도 7a에서와 같이, 비교예 1은 시간의 흐름(파란색 → 연두색)에 따라 MSD 값의 변화가 크지 않으므로 탄성의 변화가 적었음을 알 수 있다.

또한, 도 7b에서와 같이, 실시예 1은 시간의 흐름에 따라 MSD 값이 감소함에 따라 탄성이 증가함을 알 수 있었다.

그리고, 도 8의 결과에서도 마찬가지로, 실시예 1은 약 10시간 후 SLB(Solid Liquid Balance) 값이 0.5 이하로 떨어지는데, 이는 시간의 흐름에 따라 마이크로파이버의 돌기(10) 간 상호 공유 결합 또는 수소 결합 등의 가교 반응을 통해 도 9에 도시된 바와 같이 작은 메쉬가 형성되어 탄성적 성질이 증가하는 것을 알 수 있었다.

이러한 결과들을 바탕으로, 실시예 1은 초기 액체의 특성을 띠어 피부 내 흡수율을 높일 수 있으며 흡수 완료 후 피부 탄성도가 향상되는 것으로 확인된다.

Claims (7)

1. S1) 펩탄 콜라겐 용액을 주사기에 주입한 후 상기 주사기를 펌프에 연결시키는 단계;
   S2) 응고 용매를 교반하는 단계;
   S3) 상기 펩탄 콜라겐 용액을 상기 응고 용매에 흘려보내 동결 건조시키면서 마이크로파이버를 제조하는 단계;
   S4) 제조된 상기 마이크로파이버를 방사하여 실 형태로 가공하는 단계; 및
   S5) 실 형태로 가공된 상기 마이크로파이버를 서로 교차하여 가교시키고, 슬라이딩 커팅하여 표면에 다수의 돌기를 형성하는 단계를 포함하는,
   돌기가 형성된 마이크로파이버 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,
   제조된 상기 마이크로파이버의 직경은 1㎜ 미만인 것을 특징으로 하는,
   돌기가 형성된 마이크로파이버 제조 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 응고 용매의 농도는 1 내지 100부피%인 것을 특징으로 하는,
   돌기가 형성된 마이크로파이버 제조 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 S2) 단계에서 상기 응고 용매의 교반 속도는 3 내지 15rpm인 것을 특징으로 하는,
   돌기가 형성된 마이크로파이버 제조 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 S3) 단계에서 교반되는 상기 응고 용매에 흘려보내지는 상기 펩탄 콜라겐 용액의 속도는 0.05 내지 80㎕/분인 것을 특징으로 하는,
   돌기가 형성된 마이크로파이버 제조 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되어 돌기가 형성된 마이크로파이버를 포함하는,
   화장료 조성물.
7. 제6항에 있어서,
   상기 마이크로파이버를 0.1 내지 20중량% 포함하는,
   화장료 조성물.