WO2021221214A1 - 중금속 흡착 성능이 우수한 화장용 마스크팩 시트 및 전기방사를 이용한 이의 제조방법 - Google Patents

중금속 흡착 성능이 우수한 화장용 마스크팩 시트 및 전기방사를 이용한 이의 제조방법 Download PDF

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pack sheet
heavy metal
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이정미
한상근
오성근
김혜원
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한국콜마주식회사
한양대학교 산학협력단
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Definitions

  • the present invention relates to a cosmetic mask pack sheet having excellent heavy metal adsorption performance and a method for manufacturing the same using electrospinning.
  • the present invention relates to a cosmetic mask pack having a heavy metal adsorption effect prepared by electrospinning a spinning composition containing a silica complex and a polymer having a structure in which a thiol group (-SH) is introduced on the silica surface, and its composition using electrospinning. It relates to a manufacturing method.
  • Car exhaust gas, fine dust, and domestic wastewater contain a large amount of heavy metals such as chromium, lead, cadmium, and copper, and these heavy metals contaminate people's skin and are known to cause skin aging and inflammation. .
  • heavy metals such as chromium, lead, cadmium, and copper
  • their removal is essential because they are not easily excreted and accumulate in proteins present in the body and exhibit side effects over a long period of time.
  • heavy metals accumulated in the body are removed using complex compound-forming substances such as EDTA (Ethylene Diamine Tetraacetic Acid) and BAL (British anti-lewisite). It can be removed by discharging.
  • EDTA Ethylene Diamine Tetraacetic Acid
  • BAL British anti-lewisite
  • the above method is a method applicable to most of the heavy metals accumulated in the body, and there is a problem in that it is difficult to apply to remove the heavy metals buried or accumulated on the skin surface.
  • the conventional sheet for removing the heavy metal component adsorbed to the skin is only an attempt to improve the heavy metal adsorption or removal efficiency by improving the physical properties of the existing nonwoven sheet, and there is a limit in improving the heavy metal adsorption performance.
  • the physical properties of the existing sheet were improved to improve the heavy metal adsorption performance, there was a problem in that the stability of the sheet itself and the cosmetic composition bearing capacity of the sheet were not sufficient.
  • a first object of the present invention is to provide a mask pack sheet that has an excellent effect of adsorbing heavy metals from the skin and has excellent stability and ability to carry a cosmetic composition.
  • a second object of the present invention is to provide a method for manufacturing the above-described mask pack sheet using electrospinning.
  • the object of the present invention is not limited to the technical problem as described above, and another technical problem may be derived from the following description.
  • the present invention is to electrospinning a spinning composition
  • a spinning composition comprising a silica complex and a polymer having a structure in which a thiol group (-SH) is introduced on the silica surface, wherein the polymer is polyvinyl alcohol and polyvinyl alcohol It provides a mask pack sheet for adsorbing heavy metals, including acrylic acid.
  • the silica composite may be formed by surface-modifying silica with a silane-based compound to have a structure in which a thiol group (-SH) is introduced onto the surface of the silica.
  • a thiol group -SH
  • the silane-based compound may include at least one selected from the group consisting of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane and 3-mercaptopropyltriethoxysilane.
  • the silica composite may include 90 to 98% by weight of the silica and 2 to 10% by weight of the thiol group based on the total weight of the silica composite.
  • the silica composite may have a particle diameter of 30 to 60 nanometers.
  • the spinning composition may include 1 to 45 parts by weight of the silica complex based on 100 parts by weight of the polymer.
  • the polymer may include the polyvinyl alcohol and the polyacrylic acid in a weight ratio of 2 to 3.5:1.
  • a method for manufacturing a mask pack sheet having a heavy metal adsorption effect comprising the steps of: (a) preparing silica; (b) modifying the surface of the silica with a silane-based compound to form a silica complex having a structure in which a thiol group (-SH) is introduced on the surface of the silica; (c) forming a spinning composition comprising the silica composite and a polymer; And (d) manufacturing a mask pack sheet by electrospinning the spinning composition; includes, wherein the polymer comprises polyvinyl alcohol and polyacrylic acid, a method of manufacturing a mask pack sheet for adsorption of heavy metals using electrospinning to provide.
  • the silane compound may be included in an amount of 1 to 80 parts by weight based on 100 parts by weight of the silica.
  • a cosmetic mask pack sheet that is excellent in adsorbing heavy metals from the skin, and has excellent stability and ability to carry a cosmetic composition.
  • the mask pack sheet of the present invention can prevent or improve skin aging, skin inflammation, etc. caused by heavy metals due to excellent heavy metal adsorption effect.
  • the mask pack sheet of the present invention has excellent water stability, and can maintain a stable shape without deformation by loading of water or a cosmetic composition.
  • the mask pack sheet of the present invention is excellent in the carrying capacity of the cosmetic composition, it may be possible to implement a variety of skin beauty as well as heavy metal adsorption effect.
  • FIG. 1 is a view schematically illustrating a process of manufacturing a cosmetic mask pack sheet according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a view showing an FE-SEM image of the silica nanopowder prepared according to step (a) of Preparation Example 1.
  • FIG. 3 is a view showing an FE-SEM image of the silica composite finally obtained according to Preparation Example 1.
  • FIG. 4 is a view showing the results of evaluating the heavy metal (copper ion) adsorption performance of the cosmetic mask pack sheet according to Example 1 in Experimental Example 3;
  • a and/or B means A or B, or A and B.
  • cosmetic composition refers to a known cosmetic composition that can be impregnated into a sheet for a cosmetic mask pack.
  • the present invention provides a cosmetic mask pack sheet having excellent heavy metal adsorption performance.
  • a spinning composition comprising a silica composite and a polymer having a structure in which a thiol group (-SH) is introduced on the silica surface is electrospun, wherein the polymer comprises polyvinyl alcohol and polyacrylic acid,
  • a cosmetic mask pack sheet having excellent heavy metal adsorption effect and excellent stability and ability to support a cosmetic composition.
  • the mask pack sheet of this embodiment has excellent heavy metal adsorption effect, various skin contamination caused by heavy metals, skin aging, skin inflammation, etc. can be improved.
  • the mask pack sheet of the present embodiment can realize water stability by minimizing deformation of the shape by water.
  • the mask pack sheet of this embodiment can implement a stable form without deformation in the process of supporting water or a cosmetic composition containing water.
  • the mask pack sheet of this embodiment may have an improved degree of swelling, and thus may have excellent supporting performance of the cosmetic composition. Accordingly, it is possible to apply a cosmetic composition having various effects, thereby implementing various skin cosmetic effects as well as a heavy metal adsorption effect.
  • the spinning composition of this example includes a silica composite and a polymer.
  • the silica composite of this embodiment means silica formed in a structure in which a thiol group (-SH) is introduced on the surface of the silica.
  • the silica composite is not particularly limited as long as it has a structure in which a thiol group is introduced on the silica surface.
  • the silica is an oxide of silicon, and may be of a spherical shape, but is not limited thereto, and may include all known silicas.
  • the silica composite of this embodiment has a structure in which a thiol group is introduced on the silica surface, and may be formed by surface-modifying silica with a silane-based compound.
  • the silane-based compound is not particularly limited as long as it is capable of introducing a thiol group to the silica surface by modifying the surface of the silica.
  • the silane-based compound may include at least one selected from the group consisting of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane and 3-mercaptopropyltriethoxysilane. have.
  • the silane-based compound may include 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, but is not limited thereto.
  • the silica composite of this embodiment may include 90 to 98% by weight of the silica and 2 to 10% by weight of the thiol group based on the total weight of the silica composite.
  • the content of the thiol group contained in the silica composite may be appropriately adjusted according to the amount of the silane-based compound for modifying the surface of the silica.
  • the silane-based compound may be included in an amount of 1 to 80 parts by weight based on 100 parts by weight of the silica, but is not limited thereto.
  • the silica composite of this embodiment may include the silica in an amount of 90 to 98% by weight, more specifically, 92 to 98% by weight based on the total weight.
  • the silica composite of this embodiment contains 90 to 98% by weight of the silica based on the total weight, it is possible to implement a more excellent heavy metal removal effect and to provide a mask pack sheet having excellent stability and ability to support the cosmetic composition.
  • the heavy metal of the mask pack sheet is higher than when the silica is contained in an amount of 90 to 98% by weight. There may be a problem in that the adsorption effect is lowered, or the stability of the mask pack sheet or the carrying capacity of the cosmetic composition is lowered.
  • the silica composite of this embodiment may include 2 to 10% by weight of the thiol group, more specifically, 2 to 8% by weight based on the total weight.
  • the silica composite of this embodiment contains 2 to 10% by weight of thiol groups based on the total weight, it is possible to provide a mask pack sheet that can implement a more excellent heavy metal removal effect and has excellent stability and ability to support the cosmetic composition. have.
  • the silica composite of this embodiment contains less than 2% by weight or more than 10% by weight of thiol groups based on the total weight, the heavy metal of the mask pack sheet is higher than when it contains 2 to 10% by weight of thiol groups. There may be a problem in that the adsorption effect is lowered, or the stability of the mask pack sheet or the carrying capacity of the cosmetic composition is lowered.
  • the silica composite of this embodiment may be formed in a spherical shape, and may have a particle diameter of 30 to 60 nanometers, specifically 32 to 55 nanometers, and more specifically 35 to 47 nanometers.
  • a particle diameter of 30 to 60 nanometers it is possible to implement a more excellent heavy metal removal effect and to provide a mask pack sheet having excellent stability and carrying capacity of the cosmetic composition.
  • the particle diameter of the silica composite according to this embodiment is less than 30 nanometers or more than 60 nanometers, the heavy metal adsorption effect of the mask pack sheet is lowered than when the particle diameter is 30 to 60 nanometers, or the mask pack There may be a problem in that the stability of the sheet or the carrying capacity of the cosmetic composition is lowered.
  • the polymer of this embodiment includes polyvinyl alcohol and polyacrylic acid.
  • the polyvinyl alcohol and polyacrylic acid are both water-soluble polymers, and it was difficult to use as a material for a mask pack sheet impregnated with a cosmetic composition containing water as a basic component, but in this embodiment, polyvinyl alcohol It is possible to provide a mask pack sheet that does not dissolve in water and maintains a stable state by electrospinning a polymer mixed with polyacrylic acid in a specific ratio together with the silica composite and then heat-treating it.
  • the polyvinyl alcohol of this embodiment may have a number average molecular weight (M n ) of 50,000 to 150,000, specifically 70,000 to 140,000, and more specifically 85,000 to 124,000, but is not limited thereto.
  • M n number average molecular weight
  • the stability of the mask pack sheet to water and the ability to support the cosmetic composition may be further improved.
  • the number average molecular weight of the polyvinyl alcohol of this embodiment is less than 50,000 or more than 150,000, the stability or solubility of the polymer in water may be reduced, so that electrospinning itself may be difficult.
  • the polyacrylic acid of this embodiment may have a weight average molecular weight (M w ) of 70,000 to 120,000, specifically 80,000 to 110,000, and more specifically 90,000 to 100,000, but is not limited thereto.
  • M w weight average molecular weight
  • the stability of the mask pack sheet to water and the ability to support the cosmetic composition can be further improved.
  • the weight average molecular weight of the polyacrylic acid of this embodiment is less than 70,000 or more than 120,000, the stability or solubility of the polymer in water may be reduced, so that electrospinning itself may be difficult.
  • the polymer of this embodiment may include polyvinyl alcohol and polyacrylic acid in a weight ratio of 2 to 3.5: 1.
  • the mask pack sheet of this embodiment provides an excellent heavy metal removal effect while improving stability and cosmetics It is possible to implement the carrying capacity of the composition.
  • the polymer of this embodiment may include polyvinyl alcohol and polyacrylic acid in a weight ratio of 2 to 2.5: 1.
  • the mask pack sheet of this embodiment provides an excellent effect of removing heavy metals, while further improving stability and It is possible to implement the carrying capacity of the cosmetic composition.
  • the spinning composition of this embodiment may include 1 to 45 parts by weight of the silica composite, specifically 10 to 40 parts by weight, and more specifically 20 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer.
  • the spinning composition of this embodiment contains 1 to 45 parts by weight of the silica complex based on 100 parts by weight of the polymer, the mask pack sheet realizes an excellent heavy metal removal effect while further improving stability and carrying capacity of the cosmetic composition.
  • the spinning composition of this embodiment contains less than 1 part by weight or more than 45 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer, 1 to 45 parts by weight of the silica composite with respect to 100 parts by weight of the polymer.
  • the effect of removing heavy metals, stability, or carrying capacity of the cosmetic composition may be lowered.
  • the spinning composition of this embodiment may further include known additives applicable to electrospinning, such as viscosity modifiers, solvents, capping agents, dispersants, surfactants, antioxidants, anti-aging agents, and stabilizers.
  • known additives applicable to electrospinning such as viscosity modifiers, solvents, capping agents, dispersants, surfactants, antioxidants, anti-aging agents, and stabilizers.
  • the mask pack sheet of this embodiment is formed by electrospinning the spinning composition including the silica composite and the polymer.
  • the mask pack sheet of this embodiment may be formed by forming a spinning composition including the silica composite and a polymer, and performing electrospinning using the spinning composition. At this time, the electrospinning follows a known electrospinning method.
  • the cosmetic composition may include xanthan gum, glycerin, 1,2-hexanediol, hydroxyacetophenone, and the remainder of purified water, but is not limited thereto.
  • the cosmetic composition contains 0.01 to 1% by weight of xanthan gum, 5 to 15% by weight of glycerin, 0.5 to 3% by weight of 1,2-hexanediol, 0.1 to 1% by weight of hydroxyacetophenone, and It may include the remaining amount of purified water, but is not limited thereto.
  • the mask pack sheet of this embodiment may be manufactured according to the following steps (a) to (d), which will be described in detail below.
  • the present invention provides a method for manufacturing a cosmetic mask pack sheet having excellent heavy metal adsorption performance using electrospinning.
  • a method for manufacturing a cosmetic mask pack sheet having excellent heavy metal adsorption performance comprising the steps of: (a) preparing silica; (b) modifying the surface of the silica with a silane-based compound to form a silica complex having a structure in which a thiol group (-SH) is introduced on the surface of the silica; (c) forming a spinning composition comprising the silica composite and a polymer; And (d) manufacturing a mask pack sheet by electrospinning the spinning composition; includes, wherein the polymer comprises polyvinyl alcohol and polyacrylic acid, a method of manufacturing a mask pack sheet for adsorption of heavy metals using electrospinning to provide.
  • the mask pack sheet manufactured according to the present embodiment has excellent heavy metal adsorption effect, so it is possible to improve various skin contamination caused by heavy metals, skin aging, skin inflammation, and the like.
  • the mask pack sheet manufactured according to the present embodiment can realize water stability by minimizing deformation of the shape due to water.
  • the mask pack sheet manufactured according to this embodiment can implement a stable form without deformation in the process of supporting water or a cosmetic composition containing water.
  • the mask pack sheet manufactured according to the present embodiment may have an improved degree of swelling and thus may have excellent supporting performance of the cosmetic composition.
  • step (a) of this example commercially available silica may be prepared, and silica may be prepared by directly preparing silica by a known method for preparing silica.
  • the silica may be spherical.
  • silica may be synthesized by the St ⁇ ber method ( H. Hallaji, AR Keshtkar, MA Moosavian, J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 46 (2015)109. ). Specifically, according to the St ⁇ ber method, anhydrous ethanol, water, and ammonium hydroxide are mixed to form a reaction solution, and then tetraethyl silicate mineral (Tetraethyl orthosilicate, TEOS) is added dropwise to the reaction solution and reacted to produce silica.
  • St ⁇ ber method H. Hallaji, AR Keshtkar, MA Moosavian, J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 46 (2015)109.
  • tetraethyl silicate mineral Tetraethyl orthosilicate, TEOS
  • step (b) of this embodiment the silica prepared according to step (a) is mixed with a silane-based compound and reacted, and the surface of the silica is modified with a silane-based compound, thereby forming a thiol group (-SH) on the surface of the silica. ) may form a silica composite having a structure introduced therein.
  • the silane-based compound may include at least one selected from the group consisting of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane and 3-mercaptopropyltriethoxysilane. Specifically, the silane-based compound may include 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, but is not limited thereto.
  • the silica composite prepared according to step (b) may include 90 to 98% by weight of the silica and 2 to 10% by weight of the thiol group based on the total weight of the silica composite.
  • the content of the thiol group contained in the silica composite may be appropriately adjusted according to the amount of the silane-based compound for modifying the surface of the silica.
  • 1 to 80 parts by weight of the silane-based compound may be included based on 100 parts by weight of the silica, but is not limited thereto.
  • the silica composite prepared according to step (b) may include 90 to 98% by weight of the silica, more specifically 92 to 98% by weight, based on the total weight.
  • the silica composite prepared according to step (b) contains 90 to 98% by weight of the silica based on the total weight, it is possible to implement a more excellent heavy metal removal effect, and has excellent stability and ability to support the cosmetic composition, Mask pack sheets can be provided.
  • the silica composite prepared according to step (b) contains less than 90% by weight or more than 98% by weight of silica based on the total weight, more than when it contains 90 to 98% by weight of silica , there may be a problem in that the heavy metal adsorption effect of the mask pack sheet is lowered, or the stability of the mask pack sheet or the carrying capacity of the cosmetic composition is lowered.
  • the silica composite prepared according to step (b) may include 2 to 10% by weight of the thiol group, more specifically 2 to 8% by weight, based on the total weight.
  • the silica composite prepared according to step (b) contains 2 to 10% by weight of thiol groups based on the total weight, a more excellent heavy metal removal effect can be realized, and stability and the ability to support the cosmetic composition are excellent, the mask Pack sheets can be provided.
  • the silica composite prepared according to step (b) contains less than 2 wt% or more than 10 wt% of thiol groups based on the total weight, compared to the case of including 2 to 10 wt% of thiol groups , there may be a problem in that the heavy metal adsorption effect of the mask pack sheet is lowered, or the stability of the mask pack sheet or the carrying capacity of the cosmetic composition is lowered.
  • the silica composite prepared according to step (b) may be formed in a spherical shape, and may have a particle diameter of 30 to 60 nanometers, specifically 32 to 55 nanometers, and more specifically 35 to 47 nanometers.
  • the silica composite prepared according to step (b) is formed in a spherical shape, and has a particle size of 30 to 60 nanometers, it is possible to realize a more excellent heavy metal removal effect and has excellent stability and ability to support the cosmetic composition, Mask pack sheets can be provided.
  • the particle diameter of the silica composite prepared according to step (b) is less than 30 nanometers or greater than 60 nanometers, the heavy metal adsorption effect of the mask pack sheet is lowered than when the particle diameter is 30 to 60 nanometers, or , there may be a problem in that the stability of the mask pack sheet or the carrying capacity of the cosmetic composition is lowered.
  • step (c) of this embodiment the silica composite prepared according to step (b) and a polymer may be mixed to form a spinning composition for electrospinning.
  • the polymer includes polyvinyl alcohol and polyacrylic acid.
  • the polyvinyl alcohol and polyacrylic acid are both water-soluble polymers, and it was difficult to use as a material for a mask pack sheet impregnated with a cosmetic composition containing water as a basic component, but in this embodiment, polyvinyl alcohol It is possible to provide a mask pack sheet that does not dissolve in water and maintains a stable state by electrospinning a polymer mixed with polyacrylic acid in a specific ratio together with the silica composite and then heat-treating it.
  • the polyvinyl alcohol of this embodiment may have a number average molecular weight (M n ) of 50,000 to 150,000, specifically 70,000 to 140,000, and more specifically 85,000 to 124,000, but is not limited thereto.
  • M n number average molecular weight
  • the stability of the mask pack sheet to water and the ability to support the cosmetic composition may be further improved.
  • the number average molecular weight of the polyvinyl alcohol of this embodiment is less than 50,000 or more than 150,000, the stability or solubility of the polymer in water may be reduced, so that electrospinning itself may be difficult.
  • the polyacrylic acid of this embodiment may have a weight average molecular weight (M w ) of 70,000 to 120,000, specifically 80,000 to 110,000, and more specifically 90,000 to 100,000, but is not limited thereto.
  • M w weight average molecular weight
  • the stability of the mask pack sheet to water and the ability to support the cosmetic composition can be further improved.
  • the weight average molecular weight of the polyacrylic acid of this embodiment is less than 70,000 or more than 120,000, the stability or solubility of the polymer in water may be reduced, so that electrospinning itself may be difficult.
  • the polymer of this embodiment may include polyvinyl alcohol and polyacrylic acid in a weight ratio of 2 to 3.5: 1.
  • the mask pack sheet of this embodiment provides an excellent heavy metal removal effect while improving stability and cosmetics It is possible to implement the carrying capacity of the composition.
  • the polymer of this embodiment may include polyvinyl alcohol and polyacrylic acid in a weight ratio of 2 to 2.5: 1.
  • the mask pack sheet of this embodiment provides an excellent effect of removing heavy metals, while further improving stability and It is possible to implement the carrying capacity of the cosmetic composition.
  • the spinning composition of this embodiment may include 1 to 45 parts by weight of the silica composite, specifically 10 to 40 parts by weight, and more specifically 20 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer.
  • the spinning composition of this embodiment contains 1 to 45 parts by weight of the silica complex based on 100 parts by weight of the polymer, the mask pack sheet realizes an excellent heavy metal removal effect while further improving stability and carrying capacity of the cosmetic composition.
  • the spinning composition of this embodiment contains less than 1 part by weight or more than 45 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer, 1 to 45 parts by weight of the silica composite with respect to 100 parts by weight of the polymer.
  • the effect of removing heavy metals, stability, or carrying capacity of the cosmetic composition may be lowered.
  • the spinning composition of this embodiment may further include known additives applicable to electrospinning, such as viscosity modifiers, solvents, capping agents, dispersants, surfactants, antioxidants, anti-aging agents, and stabilizers.
  • known additives applicable to electrospinning such as viscosity modifiers, solvents, capping agents, dispersants, surfactants, antioxidants, anti-aging agents, and stabilizers.
  • step (d) of this embodiment by electrospinning the radiation composition prepared according to step (c), a mask pack sheet can be manufactured. Specifically, in step (d) of this embodiment, after electrospinning the spinning composition prepared according to step (c), it is heat-treated at a temperature of about 150° C. or higher, thereby manufacturing a mask pack sheet. In this case, the heat treatment may be performed in a vacuum state.
  • step (d) of this embodiment electrospinning of the spinning composition is carried out, wherein the electrospinning may be carried out by a known electrospinning method, and is not particularly limited.
  • the mask pack sheet manufactured according to step (d) of this embodiment may be cut in a form that can be attached to the face or the entire surface of the skin.
  • the method for manufacturing a heavy metal adsorption mask pack sheet using electrospinning of the present invention includes all of the above-described heavy metal adsorption mask pack sheet content.
  • Silica was prepared according to the St ⁇ ber method ( H. Hallaji, AR Keshtkar, MA Moosavian, J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 46 (2015) 109.).
  • step (a) 110 g of absolute ethanol, 10 g of water and 2 g of NH 4 OH were mixed, followed by stirring at about 55° C. for 2 hours to prepare a reaction solution. Then, 20 g of TEOS was added dropwise to the reaction solution and reacted for about 12 hours to prepare silica nanoparticles (powder).
  • silica nanoparticles prepared according to the above were formed to have a particle diameter of about 37 to 45 nanometers (*refer to Experimental Example 1).
  • step (a) 1.5 g of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane was added to 10 g of the silica nanoparticles prepared according to step (a), stirred at about 25° C. for about 2 days, and then reacted, followed by washing with ethanol A silica composite having a structure in which a thiol group was introduced on the silica surface was obtained.
  • a colloidal solution of the silica complex was prepared by dispersing the silica complex in water.
  • the weight of the silica composite in the colloidal solution of the silica composite was about 12 wt%.
  • Silica nanoparticles (powder) having a particle diameter of 15 to 25 nanometers were prepared.
  • step (a) 1.5 g of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane was added to 10 g of the silica nanoparticles of step (a), stirred at about 25° C. for about 2 days, and then reacted, washed with ethanol, and applied to the silica surface A silica composite having a structure in which a thiol group was introduced was obtained.
  • the silica composite was dispersed in water to prepare a colloidal solution of the silica composite.
  • the weight of the silica composite in the colloidal solution of the silica composite was about 12 wt%.
  • Silica nanoparticles (powder) having a particle diameter of 100 to 110 nanometers were prepared.
  • step (a) 1.5 g of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane was added to 10 g of the silica nanoparticles of step (a), stirred at about 25° C. for about 2 days, and then reacted, washed with ethanol, and applied to the silica surface A silica composite having a structure in which a thiol group was introduced was obtained.
  • a colloidal solution of the silica complex was prepared by dispersing the silica complex in water.
  • the weight of the silica composite in the colloidal solution of the silica composite was about 12 wt%.
  • Example 1 Including the silica composite of Preparation Example 1
  • silica composite prepared according to Preparation Example 1 With respect to 100 parts by weight of the polymer, 40 parts by weight of the silica composite prepared according to Preparation Example 1 was mixed to form a spinning composition. At this time, the silica composite colloidal solution was mixed to form a spinning composition so that 40 parts by weight of the silica composite could be mixed with respect to 100 parts by weight of the polymer.
  • polymer a mixture of polyvinyl alcohol and polyacrylic acid in a weight ratio of 2.3: 1 was used, polyvinyl alcohol having a number average molecular weight of 85,000 to 124,000 was used, and polyacrylic acid having a weight average molecular weight of 100,000 was used. .
  • the process of forming the spinning composition using the above components is as follows. After mixing polyvinyl alcohol and water, stirring was carried out while maintaining it at about 80 °C. Then, the solution was cooled to room temperature, a polyacrylic acid solution was added thereto dropwise, and a colloidal solution containing a silica composite (containing 12 wt% of a silica composite) was added to form a spinning composition.
  • Electrospinning was performed using a horizontal electrospinning device.
  • the electrospinning was performed with a horizontal electrospinning apparatus, and was performed under the following conditions.
  • a sheet was prepared by electrospinning the spinning composition prepared according to step (c), and heat treatment was performed at about 160° C. to promote crosslinking between polyvinyl alcohol and polyacrylic acid. At this time, the heat treatment was performed in a vacuum state. Then, by cutting the heat-treated sheet in the shape of a face, a mask pack sheet was prepared.
  • FIG. 1 shows a spinning composition by mixing a silica composite having a structure in which a thiol group (-SH) is introduced on the silica surface and a polymer containing polyvinyl alcohol and polyacrylic acid to prepare a spinning composition, and after electrospinning, about 160
  • a spinning composition by mixing a silica composite having a structure in which a thiol group (-SH) is introduced on the silica surface and a polymer containing polyvinyl alcohol and polyacrylic acid to prepare a spinning composition, and after electrospinning, about 160
  • a view schematically showing the process of manufacturing a cosmetic mask pack sheet by heat treatment at °C for 1 hour is a view schematically showing the process of manufacturing a cosmetic mask pack sheet by heat treatment at °C for 1 hour.
  • Example 2 Including the silica composite of Preparation Example 2
  • a mask pack sheet was prepared in the same manner as in Example 1, except that the silica composite of Preparation Example 2 was used.
  • Example 3 Including the silica composite of Preparation Example 3
  • a radiation composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the silica composite of Preparation Example 3 was used, and a mask pack sheet was prepared using this.
  • a radiation composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that unmodified silica was used, and a mask pack sheet was prepared using this.
  • a spinning composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the polymer and silica composite were included in parts by weight of Table 1 [unit: parts by weight], and a mask pack sheet was prepared using this.
  • a spinning composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that a polymer containing polyvinyl alcohol and polyacrylic acid in a mixing ratio of Table 2 [unit: weight ratio] was used, and a mask pack sheet was prepared using this.
  • Comparative Example 7 is a case in which only polyacrylic acid is used as a polymer
  • Comparative Example 8 is a case in which only polyvinyl alcohol is used as a polymer.
  • a spinning composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that polyvinyl alcohol having a number average molecular weight (M n ) of 35,000 to 45,000 was used, and a mask pack sheet was prepared using the same.
  • M n number average molecular weight
  • a spinning composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that polyvinyl alcohol having a number average molecular weight (M n ) of 155,000 to 170,000 was used, and a mask pack sheet was prepared using the same.
  • M n number average molecular weight
  • a spinning composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that polyacrylic acid having a weight average molecular weight (M w ) of 50,000 to 60,000 was used, and a mask pack sheet was prepared using the same.
  • M w weight average molecular weight
  • a spinning composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that polyacrylic acid having a weight average molecular weight (M w ) of 130,000 to 140,000 was used, and a mask pack sheet was prepared using the same.
  • M w weight average molecular weight
  • FIG. 2 is an FE-SEM image of the silica nanoparticles prepared in step (a) of Preparation Example 1
  • FIG. 3 is an FE-SEM image of the silica composite finally prepared according to Preparation Example 1.
  • the silica nanoparticles prepared in step (a) of Preparation Example 1 and the silica composite of Preparation Example 1 finally obtained by modifying the surface thereof have a particle diameter of about 37 to 45 nanometers.
  • the silica nanoparticles prepared in step (a) of Preparation Example 1 and the silica composite of Preparation Example 1 finally obtained by modifying the surface thereof have a particle diameter of about 37 to 45 nanometers.
  • Example 1 The radiation composition of Example 1 was treated by concentration, and after about 24 hours and 48 hours, cell viability was measured by the MTT test method, and the results are shown in Tables 3 and 4 below.
  • the mask pack sheet prepared according to Example 1 50 mg was prepared, and it was immersed in distilled water for about 3 hours. Then, the mask pack sheet immersed in distilled water was taken out and immersed in 100 g of 700 ppm Cu(NO 3 ) 2 solution (pH 5.0).
  • V Volume of Cu(NO 3 ) 2 solution used in the experiment (L)
  • Example 2 In the same manner as in Example 1, the heavy metal adsorption effect was evaluated using the mask pack sheets of Examples 2 to 3 and Comparative Examples 1 to 12, and the results are shown in Table 5.
  • Example 1 the state before and after the heavy metal (copper ion) adsorption performance of Example 1 was shown in FIG. 4 .
  • Example 1 Comparative Example 1
  • the heavy metal adsorption effect is significantly improved in the case of the silica composite in which a thiol group is introduced on the silica surface, rather than the unmodified silica.
  • Example 1 comparing Example 1 and Comparative Examples 2 to 3, it can be seen that when the spinning composition contains 1 to 40 parts by weight of the silica composite in 100 parts by weight of the polymer, the heavy metal adsorption effect is remarkably improved.
  • Comparative Example 3 electrospinning was not performed properly due to an excessive amount of the silica composite, making it impossible to form a sheet, and it was difficult to evaluate the heavy metal adsorption effect.
  • Example 1 and Comparative Examples 4 to 8 it can be confirmed that the heavy metal adsorption effect is improved when polyvinyl alcohol and polyacrylic acid are mixed in a weight ratio of 2 to 3.5: 1 as the polymer.
  • the mask pack sheet is not dissolved by water, and it can be confirmed that the shape is maintained as it is, so it can be seen that stability against water is secured.
  • Example 1 when comparing Example 1 with Comparative Examples 4 to 8, when neither polyvinyl alcohol and polyacrylic acid are included as the polymer, or when the two components are not included in a specific ratio, it is difficult to secure water stability. can be checked
  • Comparative Example 3 electrospinning was not performed properly due to an excess of the silica composite, and the formation of a sheet was impossible, so it was difficult to evaluate water stability.
  • Comparative Examples 9 and 11 using polyvinyl alcohol and polyacrylic acid having a relatively low molecular weight than in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 10 and 12 using polyvinyl alcohol and polyacrylic acid having a relatively high molecular weight in the case of , it was impossible to spin itself, so it was difficult to evaluate the stability of water itself.
  • the swelling ratio is high according to the present embodiment. That is, this means that the carrying capacity of the cosmetic composition including water is excellent.
  • Comparative Examples 4, 5, 7, and 8 as they were dissolved in water, it was difficult to measure the swelling ratio itself.
  • Comparative Example 3 electrospinning was not performed properly due to an excessive amount of the silica composite, making it impossible to form a sheet, and it was difficult to evaluate the swelling ratio.
  • Comparative Examples 9 and 11 using polyvinyl alcohol and polyacrylic acid having a relatively low molecular weight than in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 10 and 12 using polyvinyl alcohol and polyacrylic acid having a relatively high molecular weight in the case of , it was impossible to spin itself, so it was difficult to evaluate the stability of the swelling ratio itself.

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Abstract

본 발명은 실리카 표면에 티올기(-SH)가 도입된 구조의 실리카 복합체; 및 폴리비닐알코올 및 폴리아크릴산을 포함하는 고분자;를 포함하는 방사 조성물을 전기방사한 것으로, 중금속 흡착 효과를 가지면서도 그 자체의 안정성과 담지 능력이 우수한, 마스크팩 시트 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

중금속 흡착 성능이 우수한 화장용 마스크팩 시트 및 전기방사를 이용한 이의 제조방법
본 발명은 중금속 흡착 성능이 우수한 화장용 마스크팩 시트 및 전기방사를 이용한 이의 제조방법에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명은 실리카 표면에 티올기(-SH)가 도입된 구조의 실리카 복합체 및 고분자를 포함하는 방사 조성물을 전기방사하여 제조되는 중금속 흡착 효과를 갖는 화장용 마스크팩과 전기방사를 이용한 이의 제조방법에 관한 것이다.
자동차 배기가스, 미세먼지, 국내에서 발생되는 폐수 등에는 크롬, 납, 카드뮴, 구리 등의 중금속이 다량 함유되어 있으며, 이러한 중금속은 사람들의 피부를 오염시키고, 피부 노화 및 염증을 유발시키는 것으로 알려져 있다. 특히, 중금속은 미량일지라도 체내에 축적될 경우, 잘 배설되지 않고 체내에 존재하는 단백질에 쌓여 장기간에 걸쳐 부작용을 나타내기 때문에, 이의 제거는 필수적인 상황이다.
일반적으로 체내에 축적된 중금속은, EDTA(Ethylene Diamine Tetraacetic Acid), BAL(British anti-lewisite) 등의 착화합물 형성물질을 이용하여 제거되는데, 구체적으로는 중금속과 상기된 착화합물을 결합시키고, 이를 체외로 배출시키는 방법에 의해 제거될 수 있다. 또한, 비타민 등 중금속의 체내 흡수를 막고 배출을 용이하게 하는 물질을 섭취하는 방법 등이 있다.
한편, 상기된 방법은 대부분 체내에 쌓인 중금속의 제거에 적용이 가능한 방법으로서, 피부 표면에 묻거나 축적된 중금속을 제거하는 데에 적용하기 어려운 문제가 있었다.
이에 따라, 최근에는 중금속 흡착 또는 제거 효과를 가지는 화장료 조성물을 피부에 적용하거나, 중금속 흡착 또는 제거 효과를 가지는 시트를 피부에 적용함으로써, 피부 표면에 묻거나 축적된 중금속의 제거를 시도하고 있다. 일례로, 대한민국 공개특허 제10-2019-0071593호에서는 셀룰로오스 부직포를 콜드 패드 패치법에 의하여 알칼리 용액 중에 침지시킨 후, 상온에서 10 ~ 50 분 동안 숙성하는 단계; 및 콜드 패드 패치법에 의해 카복시메틸화 용액에 침지시킨 후, 상온 ~ 60 ℃에서 10 분 ~ 3 시간 동안 숙성하는 단계;에 따라 제조되는 중금속 흡착용 마스크 팩에 대해 개시하고 있다.
그러나, 피부에 흡착된 중금속 성분의 제거를 위한 종래의 시트는, 기존의 부직포 시트의 물성을 개선하여 중금속 흡착 또는 제거 효율을 향상시키는 정도의 시도만을 하고 있어, 중금속 흡착 성능 향상의 한계가 있었다. 뿐만 아니라, 기존의 시트는 중금속 흡착 성능을 향상시키기 위해 물성이 개선됨에 따라, 시트 자체의 안정성과 시트의 화장료 조성물 담지력이 충분하지 못한 문제가 있었다.
따라서, 중금속 흡착 효과가 현저히 우수하면서도 시트 자체의 안정성이 우수할 뿐 아니라, 화장료 조성물의 담지력이 우수하여 다양한 피부 미용 효과를 구현할 수 있는, 화장용 마스크팩 시트에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 첫 번째 목적은 피부로부터 중금속 흡착 효과가 우수하면서도 그 자체의 안정성과 화장료 조성물을 담지할 수 있는 능력이 우수한, 마스크팩 시트를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 두 번째 목적은 전기방사를 이용하여 상기된 마스크팩 시트를 제조하는 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 목적은 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수 있다.
상기 첫 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 실리카 표면에 티올기(-SH)가 도입된 구조의 실리카 복합체 및 고분자를 포함하는 방사 조성물을 전기방사한 것이되, 상기 고분자는 폴리비닐알코올 및 폴리아크릴산을 포함하는, 중금속 흡착용 마스크팩 시트를 제공한다.
상기 실리카 복합체는 실리카를 실란계 화합물로 표면 개질하여, 상기 실리카 표면에 티올기(-SH)가 도입된 구조로 형성된 것일 수 있다.
상기 실란계 화합물은 3-메르캅토프로필트리메톡시실란(3-mercaptopropyltrimethoxysilane) 및 3-메르캅토프로필트리에톡시실란(3-Mercaptopropyltriethoxysilane)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 실리카 복합체는 상기 실리카 복합체 총 중량 기준으로 상기 실리카 90 ~ 98 중량% 및 상기 티올기 2 ~ 10 중량%를 포함할 수 있다.
상기 실리카 복합체는 입경이 30 ~ 60 나노미터인 것일 수 있다.
상기 방사 조성물은 상기 고분자 100 중량부에 대하여 상기 실리카 복합체를 1 ~ 45 중량부로 포함할 수 있다.
상기 고분자는 상기 폴리비닐알코올 및 상기 폴리아크릴산을 2 ~ 3.5 : 1 의 중량비로 포함할 수 있다.
본 발명의 두 번째 목적을 달성하기 위하여, 중금속 흡착 효과를 갖는 마스크팩 시트의 제조방법으로서, (a) 실리카를 준비하는 단계; (b) 실란계 화합물로 상기 실리카의 표면을 개질하여, 상기 실리카의 표면에 티올기(-SH)가 도입된 구조의 실리카 복합체를 형성하는 단계; (c) 상기 실리카 복합체 및 고분자를 포함하는 방사 조성물을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 방사 조성물을 전기방사하여 마스크팩 시트를 제조하는 단계;를 포함하며, 상기 고분자는 폴리비닐알코올 및 폴리아크릴산을 포함하는, 전기방사를 이용한 중금속 흡착용 마스크팩 시트의 제조방법을 제공한다.
상기 실리카 100 중량부에 대해 상기 실란계 화합물은 1 ~ 80 중량부로 포함될 수 있다.
본 발명에 따르면, 피부로부터 중금속 흡착 효과가 우수하면서도 그 자체의 안정성과 화장료 조성물을 담지할 수 있는 능력이 우수한 화장용 마스크팩 시트를 제공할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 마스크팩 시트는 중금속 흡착 효과가 우수하여 중금속에 의한 피부 노화, 피부 염증 등을 방지 또는 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 마스크팩 시트는 물에 대한 안정성이 우수하여, 물 또는 화장료 조성물의 담지에 의한 변형 없이 안정한 형태를 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 마스크팩 시트는 화장료 조성물의 담지 능력이 우수한 바, 중금속 흡착 효과 뿐 아니라 다양한 피부 미용의 구현이 가능할 수 있다.
도 1은 실시예에 따라 화장용 마스크팩 시트를 제조하는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 제조예 1의 (a) 단계에 따라 제조된 실리카 나노분말의 FE-SEM 이미지를 도시한 도면이다.
도 3은 제조예 1에 따라 최종적으로 수득된 실리카 복합체의 FE-SEM 이미지를 도시한 도면이다.
도 4는 실험예 3에서 실시예 1에 따라 화장용 마스크팩 시트의 중금속(구리 이온) 흡착 성능을 평가한 결과를 도시한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
본 발명의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 명세서 전체에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 명세서 전체에 있어서, "A 및/또는 B"는, A 또는 B, 또는 A 및 B를 의미한다.
본 발명의 명세서 전체에 있어서, "화장료 조성물"은 화장용 마스크팩 시트에 함침될 수 있는 공지의 화장료 조성물을 의미한다.
이하에서 본 발명을 구체적으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서는 중금속 흡착 성능이 우수한 화장용 마스크팩 시트를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서는 실리카 표면에 티올기(-SH)가 도입된 구조의 실리카 복합체 및 고분자를 포함하는 방사 조성물을 전기방사한 것이되, 상기 고분자는 폴리비닐알코올 및 폴리아크릴산을 포함함으로써, 중금속 흡착 효과가 우수하면서도 그 자체의 안정성과 화장료 조성물을 담지할 수 있는 능력이 우수한, 화장용 마스크팩 시트를 제공한다.
구체적으로, 본 실시예의 마스크팩 시트는 중금속 흡착 효과가 우수함에 따라, 중금속에 의해 유발되는 각종 피부 오염, 피부 노화, 피부 염증 등의 개선할 수 있다.
또한, 본 실시예의 마스크팩 시트는 물에 의한 형태의 변형이 최소화됨으로써 물에 대한 안정성을 구현할 수 있다. 특히, 물은 대부분의 화장료 조성물에 포함되는 바, 본 실시예의 마스크팩 시트는 물 또는 물을 포함하는 화장료 조성물을 담지하는 과정에서 변형의 발생 없이, 안정한 형태를 구현할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 실시예의 마스크팩 시트는 팽윤도가 향상되어 화장료 조성물의 담지 성능이 우수할 수 있다. 이에 따라, 다양한 효과를 가지는 화장료 조성물을 적용할 수 있어, 중금속 흡착 효과 뿐 아니라 다양한 피부 미용 효과를 구현할 수 있다.
본 실시예의 방사 조성물은 실리카 복합체 및 고분자를 포함한다.
본 실시예의 실리카 복합체는 실리카 표면에 티올기(-SH)가 도입된 구조로 형성된 실리카를 의미한다. 상기 실리카 복합체는 실리카 표면에 티올기가 도입된 구조로 형성된 것이라면, 특별히 제한되지 않는다. 이때, 실리카는 규소의 산화물로서, 구형의 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 공지의 모든 실리카를 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 실시예의 실리카 복합체는 실리카 표면에 티올기가 도입된 구조로 형성된 것이되, 실리카를 실란계 화합물로 표면 개질하여 형성된 것일 수 있다. 이때, 상기 실란계 화합물은 실리카의 표면을 개질하여 실리카 표면에 티올기를 도입할 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지 않는다.
예를 들어, 상기 실란계 화합물은 3-메르캅토프로필트리메톡시실란(3-mercaptopropyltrimethoxysilane) 및 3-메르캅토프로필트리에톡시실란(3-Mercaptopropyltriethoxysilane)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 실란계 화합물은 3-메르캅토프로필트리메톡시실란을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 실시예의 실리카 복합체는 상기 실리카 복합체 총 중량 기준으로 상기 실리카 90 ~ 98 중량% 및 상기 티올기 2 ~ 10 중량%를 포함할 수 있다. 이때, 실리카 복합체 내에 함유된 티올기의 함량은 실리카의 표면을 개질하는 실란계 화합물의 첨가량에 따라, 적절히 조절할 수 있다. 예를 들어, 본 실시예의 상기 실리카 100 중량부에 대해 상기 실란계 화합물은 1 ~ 80 중량부로 포함될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 실시예의 실리카 복합체는 총 중량 기준으로 상기 실리카를 90 ~ 98 중량%, 더 구체적으로는 92 ~ 98 중량%로 포함할 수 있다. 특히, 본 실시예의 실리카 복합체가 총 중량 기준으로 상기 실리카를 90 ~ 98 중량%로 포함할 때, 더욱 우수한 중금속 제거 효과를 구현할 수 있으면서도 안정성 및 화장료 조성물의 담지 능력이 우수한, 마스크팩 시트를 제공할 수 있다.
만약, 본 실시예의 실리카 복합체가 총 중량 기준으로 실리카를 90 중량% 미만으로 포함하거나, 98 중량% 초과로 포함할 경우에는, 실리카를 90 ~ 98 중량% 로 포함하는 경우 보다, 마스크팩 시트의 중금속 흡착 효과가 저하되거나, 마스크팩 시트의 안정성 또는 화장료 조성물의 담지 능력이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
또한, 본 실시예의 실리카 복합체는 총 중량 기준으로 상기 티올기를 2 ~ 10 중량%, 더 구체적으로는 2 ~ 8 중량%로 포함할 수 있다. 특히, 본 실시예의 실리카 복합체가 총 중량 기준으로 티올기를 2 ~ 10 중량%로 포함할 때, 더욱 우수한 중금속 제거 효과를 구현할 수 있으면서도 안정성 및 화장료 조성물의 담지 능력이 우수한, 마스크팩 시트를 제공할 수 있다.
만약, 본 실시예의 실리카 복합체가 총 중량 기준으로 티올기를 2 중량% 미만으로 포함하거나, 10 중량% 초과로 포함할 경우에는, 티올기를 2 ~ 10 중량% 로 포함하는 경우 보다, 마스크팩 시트의 중금속 흡착 효과가 저하되거나, 마스크팩 시트의 안정성 또는 화장료 조성물의 담지 능력이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
본 실시예의 실리카 복합체는 구형으로 형성되되, 입경이 30 ~ 60 나노미터, 구체적으로는 32 ~ 55 나노미터, 더 구체적으로는 35 ~ 47 나노미터로 형성될 수 있다. 특히, 본 실시예의 실리카 복합체가 구형으로 형성되되, 입경이 30 ~ 60 나노미터로 형성될 때, 더욱 우수한 중금속 제거 효과를 구현할 수 있으면서도 안정성 및 화장료 조성물의 담지 능력이 우수한, 마스크팩 시트를 제공할 수 있다.
만약, 본 실시예에 따르는 실리카 복합체의 입경이 30 나노미터 미만이거나, 60 나노미터 초과인 경우에는, 입경이 30 ~ 60 나노미터인 경우 보다, 마스크팩 시트의 중금속 흡착 효과가 저하되거나, 마스크팩 시트의 안정성 또는 화장료 조성물의 담지 능력이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
본 실시예의 고분자는 폴리비닐알코올 및 폴리아크릴산을 포함한다. 상기 폴리비닐알코올과 폴리아크릴산은 모두 물에 용해되는 성질을 가지는 고분자로서, 물을 기본 성분으로 함유하는 화장료 조성물이 함침되는 마스크팩 시트의 재료로는 사용이 어려웠으나, 본 실시예에서는 폴리비닐알코올과 폴리아크릴산을 특정 비율로 혼합한 고분자를 실리카 복합체와 함께 전기방사한 뒤, 열처리함으로써, 물에 용해되지 않고 안정한 상태를 유지하는 마스크팩 시트를 제공할 수 있다.
본 실시예의 폴리비닐알코올은 수평균 분자량(Mn)이 50,000 ~ 150,000 인 것, 구체적으로는 70,000 ~ 140,000 인 것, 더 구체적으로는 85,000 ~ 124,000 인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 특히, 본 실시예의 폴리비닐알코올의 수평균 분자량이 50,000 ~ 150,000인 경우, 마스크팩 시트의 물에 대한 안정성과 화장료 조성물의 담지 능력은 더욱 향상될 수 있다.
만약, 본 실시예의 폴리비닐알코올의 수평균 분자량이 50,000 미만이거나, 150,000 초과인 경우에는, 고분자의 물에 대한 안정성 또는 용해성이 저하되어 전기 방사 자체가 어려울 수 있다.
본 실시예의 폴리아크릴산은 무게 평균 분자량(Mw)이 70,000 ~ 120,000 인 것, 구체적으로는 80,000 ~ 110,000 인 것, 더 구체적으로는 90,000 ~ 100,000 인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 특히, 본 실시예의 폴리아크릴산의 무게 평균 분자량이 70,000 ~ 120,000인 경우, 마스크팩 시트의 물에 대한 안정성과 화장료 조성물의 담지 능력은 더욱 향상될 수 있다.
만약, 본 실시예의 폴리아크릴산의 무게 평균 분자량이 70,000 미만이거나, 120,000 초과인 경우에는, 고분자의 물에 대한 안정성 또는 용해성이 저하되어 전기 방사 자체가 어려울 수 있다.
구체적으로, 본 실시예의 고분자는 폴리비닐알코올 및 폴리아크릴산을 2 ~ 3.5 : 1의 중량비로 포함할 수 있다. 특히, 본 실시예의 고분자가 폴리비닐알코올 및 폴리아크릴산을 포함하되, 두 고분자를 2 ~ 3.5 : 1 의 중량비로 포함할 때, 본 실시예의 마스크팩 시트는 우수한 중금속 제거 효과를 구현하면서도 향상된 안정성 및 화장료 조성물의 담지 능력을 구현할 수 있다.
더 구체적으로, 본 실시예의 고분자는 폴리비닐알코올 및 폴리아크릴산을 2 ~ 2.5 : 1의 중량비로 포함할 수 있다. 특히, 본 실시예의 고분자가 폴리비닐알코올 및 폴리아크릴산을 포함하되, 두 고분자를 2 ~ 2.5 : 1 의 중량비로 포함할 때, 본 실시예의 마스크팩 시트는 우수한 중금속 제거 효과를 구현하면서도 더욱 향상된 안정성 및 화장료 조성물의 담지 능력을 구현할 수 있다.
본 실시예의 방사 조성물은 상기 고분자 100 중량부에 대해 상기 실리카 복합체를 1 ~ 45 중량부, 구체적으로는 10 ~ 40 중량부, 더 구체적으로는 20 ~ 40 중량부로 포함할 수 있다. 특히, 본 실시예의 방사 조성물이 상기 고분자 100 중량부에 대해 상기 실리카 복합체를 1 ~ 45 중량부로 포함할 때, 마스크팩 시트는 우수한 중금속 제거 효과를 구현하면서도 더욱 향상된 안정성 및 화장료 조성물의 담지 능력을 구현할 수 있다.
만약, 본 실시예의 방사 조성물이 상기 고분자 100 중량부에 대해 상기 실리카 복합체를 1 중량부 미만으로 포함하거나 45 중량부 초과로 포함할 경우에는, 상기 고분자 100 중량부에 대해 상기 실리카 복합체를 1 ~ 45 중량부로 포함하는 경우 보다, 중금속 제거 효과, 안정성 또는 화장료 조성물의 담지 능력이 저하될 수 있다.
본 실시예의 방사 조성물은 점도 조절제, 용매, 캐핑제, 분산제, 계면활성제, 산화 방지제, 노화 방지제, 안정화제 등 전기방사에 적용 가능한 공지의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 실시예의 마스크팩 시트는 상기 실리카 복합체 및 고분자를 포함하는 방사 조성물을 전기방사하여 형성된 것이다.
본 실시예의 마스크팩 시트는 상기 실리카 복합체 및 고분자를 포함하는 방사 조성물을 형성하고, 상기 방사 조성물을 이용하여 전기방사를 실시함으로써, 형성된 것일 수 있다. 이때, 상기 전기방사는 공지된 전기방사법에 따른다.
본 실시예의 마스크팩 시트에는 화장용 마스크팩 시트에 함침될 수 있는 모든 형태의 공지된 화장료 조성물이 적용될 수 있다.
예를 들어, 상기 화장료 조성물은 잔탄검, 글리세린, 1,2-헥산디올, 하이드록시아세토페논 및 잔량의 정제수를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 구체적으로, 상기 화장료 조성물은 화장료 조성물 총 중량 기준으로 잔탄검 0.01 ~ 1 중량%, 글리세린 5 ~ 15 중량%, 1,2-헥산디올 0.5 ~ 3 중량%, 하이드록시아세토페논 0.1 ~ 1 중량% 및 잔량의 정제수를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
구체적으로, 본 실시예의 마스크팩 시트는 하기의 (a) 내지 (d) 단계에 따라 제조된 것일 수 있으며, 하기에서는 이를 상세히 설명하도록 하겠다.
본 발명에서는 전기방사를 이용하여 중금속 흡착 성능이 우수한 화장용 마스크팩 시트의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에서는 중금속 흡착 성능이 우수한 화장용 마스크팩 시트의 제조방법으로서, (a) 실리카를 준비하는 단계; (b) 실란계 화합물로 상기 실리카의 표면을 개질하여, 상기 실리카의 표면에 티올기(-SH)가 도입된 구조의 실리카 복합체를 형성하는 단계; (c) 상기 실리카 복합체 및 고분자를 포함하는 방사 조성물을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 방사 조성물을 전기방사하여 마스크팩 시트를 제조하는 단계;를 포함하며, 상기 고분자는 폴리비닐알코올 및 폴리아크릴산을 포함하는, 전기방사를 이용한 중금속 흡착용 마스크팩 시트의 제조방법을 제공한다.
구체적으로, 본 실시예에 따라 제조되는 마스크팩 시트는 중금속 흡착 효과가 우수함에 따라, 중금속에 의해 유발되는 각종 피부 오염, 피부 노화, 피부 염증 등의 개선할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따라 제조되는 마스크팩 시트는 물에 의한 형태의 변형이 최소화됨으로써 물에 대한 안정성을 구현할 수 있다. 특히, 물은 대부분의 화장료 조성물에 포함되는 바, 본 실시예에 따라 제조되는 마스크팩 시트는 물 또는 물을 포함하는 화장료 조성물을 담지하는 과정에서 변형의 발생 없이, 안정한 형태를 구현할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 실시예에 따라 제조되는 마스크팩 시트는 팽윤도가 향상되어 화장료 조성물의 담지 성능이 우수할 수 있다.
(a) 실리카를 준비하는 단계;
본 실시예의 (a) 단계에서는 시판되는 실리카를 준비할 수 있으며, 공지의 실리카 제조방법에 의해 실리카를 직접 제조하여 준비할 수 있다. 이때, 실리카는 구형일 수 있다.
예를 들어, (a)실리카 준비 단계에서는 Støber method(H. Hallaji, A.R. Keshtkar, M.A. Moosavian, J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 46 (2015)109.)에 의해 실리카를 합성할 수 있다. 구체적으로, Støber method에 따르면, 무수 에탄올, 물, 수산화 암모늄을 혼합하여 반응 용액을 형성한 다음, 상기 반응 용액에 테트라에틸 규산염 광물(Tetraethyl orthosilicate, TEOS)를 적가한 뒤 반응시킴으로써, 실리카를 제조할 수 있다.
(b) 실란계 화합물로 상기 실리카의 표면을 개질하여, 상기 실리카의 표면에 티올기(-SH)가 도입된 구조의 실리카 복합체를 형성하는 단계;
본 실시예의 (b) 단계에서는 상기 (a) 단계에 따라 준비된 실리카와 실란계 화합물을 혼합한 뒤 반응시켜, 실란계 화합물로 상기 실리카의 표면을 개질함으로써, 상기 실리카의 표면에 티올기(-SH)가 도입된 구조의 실리카 복합체를 형성할 수 있다.
상기 실란계 화합물은 3-메르캅토프로필트리메톡시실란(3-mercaptopropyltrimethoxysilane) 및 3-메르캅토프로필트리에톡시실란(3-Mercaptopropyltriethoxysilane)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 실란계 화합물은 3-메르캅토프로필트리메톡시실란을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 (b) 단계에 따라 제조된 실리카 복합체는 상기 실리카 복합체 총 중량 기준으로 상기 실리카 90 ~ 98 중량% 및 상기 티올기 2 ~ 10 중량%를 포함할 수 있다. 이때, 실리카 복합체 내에 함유된 티올기의 함량은 실리카의 표면을 개질하는 실란계 화합물의 첨가량에 따라, 적절히 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 (b) 단계에서는 상기 실리카 100 중량부에 대해 상기 실란계 화합물을 1 ~ 80 중량부로 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 (b) 단계에 따라 제조된 실리카 복합체는 총 중량 기준으로 상기 실리카를 90 ~ 98 중량%, 더 구체적으로는 92 ~ 98 중량%로 포함할 수 있다. 특히, 상기 (b) 단계에 따라 제조된 실리카 복합체가 총 중량 기준으로 상기 실리카를 90 ~ 98 중량%로 포함할 때, 더욱 우수한 중금속 제거 효과를 구현할 수 있으면서도 안정성 및 화장료 조성물의 담지 능력이 우수한, 마스크팩 시트를 제공할 수 있다.
만약, 상기 (b) 단계에 따라 제조된 실리카 복합체가 총 중량 기준으로 실리카를 90 중량% 미만으로 포함하거나, 98 중량% 초과로 포함할 경우에는, 실리카를 90 ~ 98 중량% 로 포함하는 경우 보다, 마스크팩 시트의 중금속 흡착 효과가 저하되거나, 마스크팩 시트의 안정성 또는 화장료 조성물의 담지 능력이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
또한, 상기 (b) 단계에 따라 제조된 실리카 복합체는 총 중량 기준으로 상기 티올기를 2 ~ 10 중량%, 더 구체적으로는 2 ~ 8 중량%로 포함할 수 있다. 특히, 상기 (b) 단계에 따라 제조된 실리카 복합체가 총 중량 기준으로 티올기를 2 ~ 10 중량%로 포함할 때, 더욱 우수한 중금속 제거 효과를 구현할 수 있으면서도 안정성 및 화장료 조성물의 담지 능력이 우수한, 마스크팩 시트를 제공할 수 있다.
만약, 상기 (b) 단계에 따라 제조된 실리카 복합체가 총 중량 기준으로 티올기를 2 중량% 미만으로 포함하거나, 10 중량% 초과로 포함할 경우에는, 티올기를 2 ~ 10 중량% 로 포함하는 경우 보다, 마스크팩 시트의 중금속 흡착 효과가 저하되거나, 마스크팩 시트의 안정성 또는 화장료 조성물의 담지 능력이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
상기 (b) 단계에 따라 제조된 실리카 복합체는 구형으로 형성되되, 입경이 30 ~ 60 나노미터, 구체적으로는 32 ~ 55 나노미터, 더 구체적으로는 35 ~ 47 나노미터로 형성될 수 있다. 특히, 상기 (b) 단계에 따라 제조된 실리카 복합체가 구형으로 형성되되, 입경이 30 ~ 60 나노미터로 형성될 때, 더욱 우수한 중금속 제거 효과를 구현할 수 있으면서도 안정성 및 화장료 조성물의 담지 능력이 우수한, 마스크팩 시트를 제공할 수 있다.
만약, 상기 (b) 단계에 따라 제조된 실리카 복합체의 입경이 30 나노미터 미만이거나 60 나노미터 초과인 경우에는, 입경이 30 ~ 60 나노미터인 경우 보다, 마스크팩 시트의 중금속 흡착 효과가 저하되거나, 마스크팩 시트의 안정성 또는 화장료 조성물의 담지 능력이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
(c) 상기 실리카 복합체 및 고분자를 포함하는 방사 조성물을 형성하는 단계;
본 실시예의 (c) 단계에서는 상기 (b) 단계에 따라 제조된 실리카 복합체와 고분자를 혼합하여 전기방사를 위한 방사 조성물을 형성할 수 있다.
상기 고분자는 폴리비닐알코올 및 폴리아크릴산을 포함한다. 상기 폴리비닐알코올과 폴리아크릴산은 모두 물에 용해되는 성질을 가지는 고분자로서, 물을 기본 성분으로 함유하는 화장료 조성물이 함침되는 마스크팩 시트의 재료로는 사용이 어려웠으나, 본 실시예에서는 폴리비닐알코올과 폴리아크릴산을 특정 비율로 혼합한 고분자를 실리카 복합체와 함께 전기방사한 뒤, 열처리함으로써, 물에 용해되지 않고 안정한 상태를 유지하는 마스크팩 시트를 제공할 수 있다.
본 실시예의 폴리비닐알코올은 수평균 분자량(Mn)이 50,000 ~ 150,000 인 것, 구체적으로는 70,000 ~ 140,000 인 것, 더 구체적으로는 85,000 ~ 124,000 인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 특히, 본 실시예의 폴리비닐알코올의 수평균 분자량이 50,000 ~ 150,000인 경우, 마스크팩 시트의 물에 대한 안정성과 화장료 조성물의 담지 능력은 더욱 향상될 수 있다.
만약, 본 실시예의 폴리비닐알코올의 수평균 분자량이 50,000 미만이거나, 150,000 초과인 경우에는, 고분자의 물에 대한 안정성 또는 용해성이 저하되어 전기 방사 자체가 어려울 수 있다.
본 실시예의 폴리아크릴산은 무게 평균 분자량(Mw)이 70,000 ~ 120,000 인 것, 구체적으로는 80,000 ~ 110,000 인 것, 더 구체적으로는 90,000 ~ 100,000 인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 특히, 본 실시예의 폴리아크릴산의 무게 평균 분자량이 70,000 ~ 120,000인 경우, 마스크팩 시트의 물에 대한 안정성과 화장료 조성물의 담지 능력은 더욱 향상될 수 있다.
만약, 본 실시예의 폴리아크릴산의 무게 평균 분자량이 70,000 미만이거나, 120,000 초과인 경우에는, 고분자의 물에 대한 안정성 또는 용해성이 저하되어 전기 방사 자체가 어려울 수 있다.
구체적으로, 본 실시예의 고분자는 폴리비닐알코올 및 폴리아크릴산을 2 ~ 3.5 : 1의 중량비로 포함할 수 있다. 특히, 본 실시예의 고분자가 폴리비닐알코올 및 폴리아크릴산을 포함하되, 두 고분자를 2 ~ 3.5 : 1 의 중량비로 포함할 때, 본 실시예의 마스크팩 시트는 우수한 중금속 제거 효과를 구현하면서도 향상된 안정성 및 화장료 조성물의 담지 능력을 구현할 수 있다.
더 구체적으로, 본 실시예의 고분자는 폴리비닐알코올 및 폴리아크릴산을 2 ~ 2.5 : 1의 중량비로 포함할 수 있다. 특히, 본 실시예의 고분자가 폴리비닐알코올 및 폴리아크릴산을 포함하되, 두 고분자를 2 ~ 2.5 : 1 의 중량비로 포함할 때, 본 실시예의 마스크팩 시트는 우수한 중금속 제거 효과를 구현하면서도 더욱 향상된 안정성 및 화장료 조성물의 담지 능력을 구현할 수 있다.
본 실시예의 방사 조성물은 상기 고분자 100 중량부에 대해 상기 실리카 복합체를 1 ~ 45 중량부, 구체적으로는 10 ~ 40 중량부, 더 구체적으로는 20 ~ 40 중량부로 포함할 수 있다. 특히, 본 실시예의 방사 조성물이 상기 고분자 100 중량부에 대해 상기 실리카 복합체를 1 ~ 45 중량부로 포함할 때, 마스크팩 시트는 우수한 중금속 제거 효과를 구현하면서도 더욱 향상된 안정성 및 화장료 조성물의 담지 능력을 구현할 수 있다.
만약, 본 실시예의 방사 조성물이 상기 고분자 100 중량부에 대해 상기 실리카 복합체를 1 중량부 미만으로 포함하거나 45 중량부 초과로 포함할 경우에는, 상기 고분자 100 중량부에 대해 상기 실리카 복합체를 1 ~ 45 중량부로 포함하는 경우 보다, 중금속 제거 효과, 안정성 또는 화장료 조성물의 담지 능력이 저하될 수 있다.
본 실시예의 방사 조성물은 점도 조절제, 용매, 캐핑제, 분산제, 계면활성제, 산화 방지제, 노화 방지제, 안정화제 등 전기방사에 적용 가능한 공지의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
(d) 상기 방사 조성물을 전기방사하여 마스크팩 시트를 제조하는 단계;
본 실시예의 (d) 단계에서는 상기 (c) 단계에 따라 제조된 방사 조성물을 전기방사함으로써, 마스크팩 시트를 제조할 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 (d) 단계에서는 상기 (c) 단계에 따라 제조된 방사 조성물을 전기방사한 뒤, 이를 약 150 ℃ 이상의 온도에서 열처리함으로써, 마스크팩 시트를 제조할 수 있다. 이때, 상기 열처리는 진공 상태에서 실시될 수 있다.
본 실시예의 (d) 단계에서는 방사 조성물의 전기방사를 실시하며, 이때 전기방사는 공지의 전기방사 방법에 의해 실시될 수 있고, 특별히 제한되지 않는다.
본 실시예의 (d) 단계에 따라 제조되는 마스크팩 시트는 얼굴 또는 피부 전면에 부착 가능한 형태로 재단될 수 있다.
본 발명의 전기방사를 이용한 중금속 흡착용 마스크팩 시트의 제조방법은 상기된 중금속 흡착용 마스크팩 시트의 내용을 모두 포함한다.
이하 실시예, 비교예, 및 실험예를 통하여 본 발명의 중금속 흡착 성능이 우수한 화장용 마스크팩 시트 및 전기방사를 이용한 이의 제조방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.
[ 제조예 : 실리카 복합체의 제조]
제조예 1
(a)실리카를 준비하는 단계;
Støber method(H. Hallaji, A.R. Keshtkar, M.A. Moosavian, J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 46 (2015)109.)에 따라, 실리카를 제조하였다.
구체적으로, (a) 단계에서는 무수 에탄올 110 g, 물 10 g 및 NH4OH 2 g을 혼합한 뒤, 약 55 ℃ 에서 2 시간 동안 교반하여 반응액을 제조하였다. 이어서, 상기 반응액에 TEOS 20 g을 적가한 뒤, 약 12 시간 동안 반응시킴으로써, 실리카 나노입자(분말)를 제조하였다.
이때, 상기에 따라 제조된 실리카 나노입자는 입경은 약 37 ~ 45 나노미터로 형성됨을 확인하였다(*실험예 1 참고).
(b)실리카 복합체를 형성하는 단계;
상기 (a) 단계에 따라 제조된 실리카 나노입자 10 g 에 3-메르캅토프로필트리메톡시실란 1.5 g을 첨가한 뒤, 약 25 ℃에서 약 2 일 동안 교반하여 반응시킨 다음, 이를 에탄올로 세척하여 실리카 표면에 티올기가 도입된 구조의 실리카 복합체를 수득하였다.
이 후, 하기 (c) 단계에서 고분자와의 혼합을 위하여, 상기 실리카 복합체를 물에 분산시킴으로써, 실리카 복합체의 콜로이달 용액을 준비하였다. 이때, 상기 실리카 복합체의 콜로이달 용액에서 실리카 복합체의 중량은 약 12 wt% 였다.
제조예 2
(a)실리카를 준비하는 단계;
입경이 15 ~ 25 나노미터인 실리카 나노입자(분말)을 준비하였다.
(b)실리카 복합체를 형성하는 단계;
상기 (a) 단계의 실리카 나노입자 10 g 에 3-메르캅토프로필트리메톡시실란 1.5 g 을 첨가한 뒤, 약 25 ℃에서 약 2 일 동안 교반하여 반응시킨 다음, 이를 에탄올로 세척하여 실리카 표면에 티올기가 도입된 구조의 실리카 복합체를 수득하였다.
이 후, 하기 (c) 단계에서 고분자와의 혼합을 위하여, 상기 실리카 복합체를 물에 분산시킴으로써, 실리카 복합체의 콜로이달 용액을 준비하였다. 이때, 상기 실리카 복합체의 콜로이달 용액에서 실리카 복합체의 중량은 약 12 wt% 였다.
제조예 3
(a)실리카를 준비하는 단계;
입경이 100 ~ 110 나노미터인 실리카 나노입자(분말)을 준비하였다.
(b)실리카 복합체를 형성하는 단계;
상기 (a) 단계의 실리카 나노입자 10 g 에 3-메르캅토프로필트리메톡시실란 1.5 g 을 첨가한 뒤, 약 25 ℃에서 약 2 일 동안 교반하여 반응시킨 다음, 이를 에탄올로 세척하여 실리카 표면에 티올기가 도입된 구조의 실리카 복합체를 수득하였다.
이 후, 하기 (c) 단계에서 고분자와의 혼합을 위하여, 상기 실리카 복합체를 물에 분산시킴으로써, 실리카 복합체의 콜로이달 용액을 준비하였다. 이때, 상기 실리카 복합체의 콜로이달 용액에서 실리카 복합체의 중량은 약 12 wt% 였다.
[ 실시예 : 마스크팩 시트의 제조]
실시예 1 : 제조예 1의 실리카 복합체 포함
(c)방사 조성물을 형성하는 단계;
고분자 100 중량부에 대해, 상기 제조예 1에 따라 제조된 실리카 복합체 40 중량부를 혼합하여 방사 조성물을 형성하였다. 이때, 고분자 100 중량부에 대해 실라카 복합체가 40 중량부로 혼합될 수 있도록, 실리카 복합체의 콜로이달 용액을 혼합하여 방사 조성물을 형성하였다.
상기 고분자는 폴리비닐알코올 및 폴리아크릴산이 2.3 : 1의 중량비로 혼합된 것을 사용하였으며, 폴리비닐알코올은 수평균 분자량이 85,000 ~ 124,000 인 것을 사용하였고, 폴리아크릴산은 무게 평균 분자량이 100,000 인 것을 사용하였다.
구체적으로는, 상기 성분을 이용한 방사 조성물의 형성 과정은 다음과 같다, 폴리비닐알코올과 물을 혼합한 뒤 이를 약 80 ℃로 유지하면서 교반을 실시하였다. 이어서, 상기 용액을 상온으로 냉각하고, 이에 폴리아크릴산 용액을 적가한 뒤, 실리카 복합체를 포함하는 콜로이달 용액(실리카 복합체 12 wt% 포함)을 첨가하여, 방사 조성물을 형성하였다.
(d)전기방사를 이용하여 마스크팩 시트를 제조하는 단계;
수평 전기방사 장치를 이용하여 전기방사를 실시하였다. 상기 전기방사는 horizontal electrospinning apparatus 로 실시되되, 하기의 조건으로 실시되었다.
- 공급 속도 : 0.5 mL/h (노즐 내경 : 0.50 mm)
- 팁과 컬렉터 사이의 거리 : 20 cm
- 방전전압 : 15 kV
- 챔버 온도 : 18 ~ 20 ℃
- 습도 : 30 %
구체적으로, 상기 (c) 단계에 따라 제조된 방사 조성물을 전기방사하여 시트를 제조하고, 이를 약 160 ℃에서 열처리함으로써 폴리비닐알코올과 폴리아크릴산의 가교를 촉진하였다. 이때, 상기 열처리는 진공상태에서 실시되었다. 이어서, 상기 열처리된 시트를 얼굴 형상으로 제단함으로써, 마스크팩 시트를 제조하였다.
상기된 제조 과정을 개략적으로 도시하면 도 1과 같을 수 있다. 구체적으로, 도 1은 실리카 표면에 티올기(-SH)가 도입된 구조의 실리카 복합체와 폴리비닐알코올 및 폴리아크릴산을 포함하는 고분자를 혼합하여 방사 조성물을 제조하고, 이를 전기방사한 뒤, 약 160 ℃에서 1 시간 동안 열처리함으로써, 화장용 마스크팩 시트를 제조하는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
실시예 2 : 제조예 2의 실리카 복합체 포함
제조예 2의 실리카 복합체를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 마스크팩 시트를 제조하였다.
실시예 3 : 제조예 3의 실리카 복합체 포함
제조예 3의 실리카 복합체를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 방사 조성물을 제조하고, 이를 이용하여 마스크팩 시트를 제조하였다.
[ 비교예 ]
비교예 1
개질되지 않은 실리카를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 방사 조성물을 제조하고, 이를 이용하여 마스크팩 시트를 제조하였다.
비교예 2 내지 3
표 1[단위 : 중량부]의 중량부로 고분자 및 실리카 복합체를 포함하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 방사 조성물을 제조하고, 이를 이용하여 마스크팩 시트를 제조하였다.
[표 1]
Figure PCTKR2020005749-appb-I000001
비교예 4 내지 8
폴리비닐알코올 및 폴리아크릴산을 표 2[단위 : 중량비]의 혼합 비율로 포함하는 고분자를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 방사 조성물을 제조하고, 이를 이용하여 마스크팩 시트를 제조하였다.
[표 2]
Figure PCTKR2020005749-appb-I000002
이때, 표 2에서 '-' 표시는 해당 성분을 포함하지 않음을 의미한다. 구체적으로, 비교예 7은 고분자로서 폴리아크릴산만 사용한 경우이며, 비교예 8은 고분자로서 폴리비닐알코올만 사용한 경우를 의미한다.
비교예 9
수평균 분자량(Mn)이 35,000 ~ 45,000 인 폴리비닐알코올을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 방사 조성물을 제조하고, 이를 이용하여 마스크팩 시트를 제조하였다.
비교예 10
수평균 분자량(Mn)이 155,000 ~ 170,000 인 폴리비닐알코올을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 방사 조성물을 제조하고, 이를 이용하여 마스크팩 시트를 제조하였다.
비교예 11
무게 평균 분자량(Mw)이 50,000 ~ 60,000 인 폴리아크릴산을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 방사 조성물을 제조하고, 이를 이용하여 마스크팩 시트를 제조하였다.
비교예 12
무게 평균 분자량(Mw)이 130,000 ~ 140,000 인 폴리아크릴산을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 방사 조성물을 제조하고, 이를 이용하여 마스크팩 시트를 제조하였다.
[ 실험예 ]
실험예 1 : 제조예 1에 따르는 실리카 복합체의 FE-SEM 결과
제조예 1의 실리카 복합체의 FE-SEM 결과를 도 2 내지 3에 도시하였다.
도 2는 제조예 1의 (a) 단계에서 제조된 실리카 나노입자의 FE-SEM 이미지이며, 도 3은 제조예 1에 따라 최종적으로 제조된 실리카 복합체의 FE-SEM 이미지이다.
도 2 및 3을 보면, 제조예 1의 (a) 단계에서 제조된 실리카 나노입자와 이의 표면을 개질하여 최종적으로 수득한 제조예 1의 실리카 복합체는 입경이 약 37 ~ 45 나노미터로 형성됨을 확인할 수 있다. 또한, 실리카 나노입자의 표면을 개질하여도 전체 입경에는 유의한 차이가 없는 것을 확인할 수 있다.
실험예 2 : 제조예 1에 따르는 실리카 복합체의 인체 안전성 평가
실시예 1의 방사 조성물을 농도 별로 처리하고, 약 24 시간 및 48 시간이 지난 뒤, MTT 시험 방법으로 세포 생존율을 측정하여, 그 결과를 하기의 표 3 및 표 4에 나타내었다.
[표 3]
Figure PCTKR2020005749-appb-I000003
[표 4]
Figure PCTKR2020005749-appb-I000004
표 3 및 4를 보면, 시료 농도(%) 25 % 이하에서 24 시간 및 48 시간 처리 시, 세포 독성을 나타내지 않음을 알 수 있다.
실험예 3 : 마스크팩 시트의 중금속 흡착 효과 평가
실시예 1에 따라 제조된 마스크팩 시트 50 mg을 준비하고, 이를 약 3 시간 동안 증류수에 침지시켰다. 이어서, 증류수에 침지된 마스크팩 시트를 꺼내, 100 g의 700 ppm Cu(NO3)2 용액(pH 5.0)에 침지시켰다.
약 3 시간이 지난 후, 마스크팩 시트가 침지된 Cu(NO3)2 용액을 10 mL 채취하여 농도를 분석한 뒤, 하기 [식 1]을 이용하여 흡착량(mg/g)을 평가하고, 그 결과를 표 5[단위 : mg/g]에 나타내었다.
[식 1]
Figure PCTKR2020005749-appb-I000005
qe = 흡착제 1g 당 흡착량
C0 = 흡착 전 Cu(NO3)2 용액의 구리 이온의 농도(mg/L)
Ce = 흡착 후 Cu(NO3)2 용액의 구리 이온의 농도(mg/L)
V = 실험에 사용한 Cu(NO3)2 용액의 부피(L)
W = 흡착제(실시예 1의 마스크팩 시트)의 무게(g)
상기 실시예 1과 동일하게, 실시예 2 내지 3 및 비교예 1 내지 12의 마스크팩 시트를 이용하여 중금속 흡착 효과를 평가한 후, 그 결과를 표 5에 나타내었다.
또한, 상기 실시예 1의 중금속(구리 이온) 흡착 성능을 실험하기 전과 후의 모습을 도 4에 나타내었다.
[표 5]
Figure PCTKR2020005749-appb-I000006
표 5를 보면, 본 실시예에 따를 경우 중금속(구리) 흡착 효과가 현저히 우수함을 확인할 수 있다. 특히, 도 4를 보면, 실시예 1의 마스크팩 시트의 경우, 중금속 실험을 실시하기 전(좌)에는 백색의 일반 시트와 같으나, 중금속 흡착 실험을 실시한 후(우)에는 구리 이온을 흡착하여 파랗게 변한 것을 확인할 수 있다.
구체적으로, 실시예 1 내지 3을 비교하면, 실리카 복합체의 입자 크기가 35 ~ 60 나노미터일 때, 더욱 우수한 중금속 흡착 효과를 보임을 알 수 있다.
또한, 실시예 1 및 비교예 1을 비교하면, 개질되지 않은 실리카 보다 실리카 표면에 티올기가 도입된 실리카 복합체의 경우, 중금속 흡착 효과가 현저히 향상됨을 알 수 있다.
또한, 실시예 1 및 비교예 2 내지 3을 비교하면, 방사 조성물이 고분자 100 중량부에 실리카 복합체 1 ~ 40 중량부를 포함할 때, 중금속 흡착 효과가 현저히 향상됨을 알 수 있다. 특히, 비교예 3의 경우에는 과량의 실리카 복합체에 의해 전기방사가 제대로 이루어지지 않아, 시트의 형성이 불가하여, 중금속 흡착 효과의 평가가 어려웠다.
또한, 실시예 1 및 비교예 4 내지 8의 경우, 고분자로서 폴리비닐알코올 및 폴리아크릴산이 2 ~ 3.5 : 1의 중량비로 혼합된 것을 사용할 때, 중금속 흡착 효과가 향상됨을 확인할 수 있다. 이는 실라카 복합체가 고분자와의 상용성이 우수하며, 고분자 내에 실리카 복합체가 균일하게 분산되어, 전반적인 중금속 흡착 효과가 향상되는 것으로 보여진다.
한편, 실시예 1 내지 3 보다, 상대적으로 분자량이 낮은 폴리비닐알코올과 폴리아크릴산을 사용한 비교예 9 및 11과, 상대적으로 분자량이 높은 폴리비닐알코올과 폴리아크릴산을 사용한 비교예 10 및 12의 경우에는, 방사 자체가 불가하여, 중금속 흡착 평가 자체가 어려웠다.
실험예 4 : 마스크팩 시트의 물에 대한 안정성 평가
실시예 및 비교예에 따라 제조된 마스크팩 시트를 일정한 크기(가로 3 cm, 세로 4 cm)로 자른 후, 물에 완전히 잠기도록 침지시켜, 약 24 시간 동안 방치한 다음, 이를 꺼내어 형태 변형 여부를 육안으로 관찰하였다.
마스크팩 시트가 물에 녹아 일부 형태가 변형된 경우에는 '○'로 평가하였으며, 형태가 변형되지 않고 그대로 유지된 경우에는 '×'로 평가하여, 그 결과를 하기의 표 6에 나타내었다.
[표 6]
Figure PCTKR2020005749-appb-I000007
표 6을 보면, 본 실시예에 따르는 경우, 마스크팩 시트가 물에 의해 용해되지 않고, 형태가 그대로 유지됨을 확인할 수 있는 바, 물에 대한 안정성을 확보함을 알 수 있다.
특히, 실시예 1과 비교예 4 내지 8을 비교하면, 고분자로 폴리비닐알코올 및 폴리아크릴산을 모두 포함하지 않거나, 두 성분을 특정 비율로 포함하지 않는 경우에는, 물에 대한 안정성의 확보가 어려움을 확인할 수 있다.
한편, 비교예 3의 경우에는 과량의 실리카 복합체에 의해 전기방사가 제대로 이루어지지 않아, 시트의 형성이 불가하여, 물에 대한 안정성 평가가 어려웠다. 또한, 실시예 1 내지 3 보다, 상대적으로 분자량이 낮은 폴리비닐알코올과 폴리아크릴산을 사용한 비교예 9 및 11과, 상대적으로 분자량이 높은 폴리비닐알코올과 폴리아크릴산을 사용한 비교예 10 및 12의 경우에는, 방사 자체가 불가하여, 물에 대한 안정성 평가 자체가 어려웠다.
즉, 상기 결과에 따르면, 비교예 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11 및 12의 경우, 물에 대한 안정성이 없어 화장용 마스크팩 시트로서의 활용이 어려움을 의미한다.
실험예 5 : 팽윤비 측정(담지 능력 평가)
실시예 1에 따라 제조된 마스크팩 시트 50 mg을 준비하고, 이를 약 24 시간 동안 증류수에 침지시켜 꺼낸 다음, 하기 [식 2]에 따라 팽윤비를 계산하여 그 결과를 표 7에 나타내었다.
[식 2]
Figure PCTKR2020005749-appb-I000008
SR = 팽윤비
Ws = 팽윤된 샘플의 무게
Wd = 건조된 샘플의 무게
상기 실시예 1과 동일하게 비교예 1 내지 12의 팽윤비를 측정하여, 그 결과를 표 7에 나타내었다.
[표 7]
Figure PCTKR2020005749-appb-I000009
표 7을 보면, 본 실시예에 따를 경우 팽윤비(Swelling ratio)가 높은 것을 확인할 수 있다. 즉, 이는 물을 비롯한 화장료 조성물의 담지 능력이 우수함을 의미한다. 특히, 비교예 4, 5, 7, 및 8의 경우에는 물에 용해됨에 따라, 팽윤비 측정 자체가 어려웠다.
또한, 비교예 6의 경우에는, 실시예 1 내지 3 보다 팽윤비가 현저히 저하됨을 확인할 수 있다.
한편, 비교예 3의 경우에는 과량의 실리카 복합체에 의해 전기방사가 제대로 이루어지지 않아, 시트의 형성이 불가하여, 팽윤비의 평가가 어려웠다. 또한, 실시예 1 내지 3 보다, 상대적으로 분자량이 낮은 폴리비닐알코올과 폴리아크릴산을 사용한 비교예 9 및 11과, 상대적으로 분자량이 높은 폴리비닐알코올과 폴리아크릴산을 사용한 비교예 10 및 12의 경우에는, 방사 자체가 불가하여, 팽윤비에 대한 안정성 평가 자체가 어려웠다.
즉, 상기 결과에 따르면, 비교예 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11 및 12의 경우, 방사 자체가 불가하거나, 팽윤 특성의 구현이 어려운 바, 화장용 마스크팩 시트로서의 활용이 어려움을 의미한다.
실험예 1 내지 5를 종합하여 볼 때, 본 발명에 따를 경우, 중금속 흡착 효과가 우수하면서도 물에 대한 안정성 및 화장료 조성물의 담지 능력이 우수한, 화장용 마스크팩 시트를 제공할 수 있음을 확인할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (9)

  1. 실리카 표면에 티올기(-SH)가 도입된 구조의 실리카 복합체 및 고분자를 포함하는 방사 조성물을 전기방사한 것이되,
    상기 고분자는 폴리비닐알코올 및 폴리아크릴산을 포함하는 것을 특징으로 하는, 중금속 흡착 성능이 우수한 화장용 마스크팩 시트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리카 복합체는
    실리카를 실란계 화합물로 표면 개질하여, 상기 실리카 표면에 티올기(-SH)가 도입된 구조로 형성된 것임을 특징으로 하는, 중금속 흡착 성능이 우수한 화장용 마스크팩 시트.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 실란계 화합물은
    3-메르캅토프로필트리메톡시실란(3-mercaptopropyltrimethoxysilane) 및 3-메르캅토프로필트리에톡시실란(3-Mercaptopropyltriethoxysilane)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 중금속 흡착 성능이 우수한 화장용 마스크팩 시트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리카 복합체는
    상기 실리카 복합체 총 중량 기준으로 상기 실리카 90 ~ 98 중량% 및 상기 티올기 2 ~ 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 중금속 흡착 성능이 우수한 화장용 마스크팩 시트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리카 복합체는
    입경이 30 ~ 60 나노미터인 것을 특징으로 하는, 중금속 흡착 성능이 우수한 화장용 마스크팩 시트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사 조성물은
    상기 고분자 100 중량부에 대하여 상기 실리카 복합체를 1 ~ 45 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는, 중금속 흡착 성능이 우수한 화장용 마스크팩 시트.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자는
    상기 폴리비닐알코올 및 상기 폴리아크릴산을 2 ~ 3.5 : 1 의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는, 중금속 흡착 성능이 우수한 화장용 마스크팩 시트.
  8. 중금속 흡착 효과를 갖는 마스크팩 시트의 제조방법으로서,
    (a) 실리카를 준비하는 단계;
    (b) 실란계 화합물로 상기 실리카의 표면을 개질하여, 상기 실리카의 표면에 티올기(-SH)가 도입된 구조의 실리카 복합체를 형성하는 단계;
    (c) 상기 실리카 복합체 및 고분자를 포함하는 방사 조성물을 형성하는 단계; 및
    (d) 상기 방사 조성물을 전기방사하여 마스크팩 시트를 제조하는 단계;를 포함하며,
    상기 고분자는 폴리비닐알코올 및 폴리아크릴산을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기방사를 이용한 중금속 흡착 성능이 우수한 화장용 마스크팩 시트의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 실리카 100 중량부에 대해 상기 실란계 화합물은 1 ~ 80 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는, 전기방사를 이용한 중금속 흡착 성능이 우수한 화장용 마스크팩 시트의 제조방법.
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