KR102346915B1 - 화장료 조성물 - Google Patents
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Abstract
하기 화학 구조의 하나 이상의 화합물 및 보습제, 연화제 또는 담체 중 적어도 하나를 포함하는 조성물:
상기 식에서,
x는 3 이상의 홀수 정수이고;
y는 1∼20의 정수이며;
Z는 -1 내지 -3의 전하를 갖는 14∼17족으로부터의 단원자 이온 또는 -1 내지 -3의 전하를 갖는 다원자 이온 중 하나이다.
또는
상기 식에서,
x'는 3 초과의 정수이고;
y'는 x' 미만의 정수이며;
Z'는 단원자 양이온, 다원자 이온 또는 양이온성 착물 중 하나이다.
상기 식에서,
x는 3 이상의 홀수 정수이고;
y는 1∼20의 정수이며;
Z는 -1 내지 -3의 전하를 갖는 14∼17족으로부터의 단원자 이온 또는 -1 내지 -3의 전하를 갖는 다원자 이온 중 하나이다.
또는
상기 식에서,
x'는 3 초과의 정수이고;
y'는 x' 미만의 정수이며;
Z'는 단원자 양이온, 다원자 이온 또는 양이온성 착물 중 하나이다.
Description
본 발명은 2016년 3월 31일자 출원된 미국 가출원 62/316,479호를 우선권 주장한다.
본 발명은 항균성을 나타내고 및/또는 보관 안정성이 증대된 화장품 조성물에 관한 것이다.
화장료는 미용, 매력 촉진 또는 외관 변화를 위해 문지르거나 살포하거나 분무하여 인간 신체에 도입 또는 도포되는 조성물 또는 제품이다. 개인에의 적용 또는 사용을 위해 화장품은 안전하고 효과적일 필요가 있다. 최근, 각종 화장품 및 세면도구에서 지속가능한 유기 비합성 제품의 사용 및 전부는 아니더라도 성분의 다수가 천연 유래인 화장품 및 세면도구의 제공을 향한 움직임이 커지고 있다. 화장품에서 유해한 합성 안정화제 및 보존제를 제거하려는 요구도 커지고 있다.
또한, 표피 세포 및 관련 부위에 의한 흡수를 위해 더 용이하게 이용가능한 형태의 수소 공급원을 제공하는 화장품 조성물을 제공하는 것이 점점 요망되고 있다. 몇몇 화합물들은 피부 건강을 증진하고 지원하는 피부학적으로 허용가능한 방식으로 수소 공급원을 공급할 수 있는 가능성이 있고 화장품에 혼입될 수 있다고 생각된다.
따라서, 조성물 중에 존재하는 합성 안정화제 및/또는 보존제의 농도를 감소 또는 제거하면서 보관 안정성 및/또는 항균성을 나타내는 화장품 조성물을 제공하는 것이 요망된다.
요약
하나 이상의 담체 물질;
하나 이상의 활성제; 및
하기 화학 구조를 갖고, 안료, 보습제, 연화제, 수성 담체 등 중 하나 이상을 포함하는 물질의 화합물
을 포함하는 화장품 조성물이 본원에 개시된다:
(상기 식에서,
x는 3 이상의 홀수 정수이고;
y는 1∼20의 정수이며;
Z는 다원자 이온이다.)
또는
(상기 식에서,
x는 3 초과의 정수이고;
y는 x 미만의 정수이며;
여기서 분자 성분과 연관된 전하값은 -1 이상이다.)
상세한 설명
열역학 법칙에 기초하면, 닫힌 계의 내부 에너지는 두 상이한 전하 유형, 즉 양으로 하전된 양이온(+)의 몰수 및 음으로 하전된 음이온(-)의 몰수가 화학양론적으로 전하 균형을 이루어 안정한 전하 중성 수용액을 생성할 때 안정하다는 과학적 사실이 오랫동안 받아들여져 왔다. 중성 용액에서 정전기적 전하 유형은 반드시 동수의 음의(-) 정전기 전하에 의해 균형을 이루는 양의 정전기 전하(+)를 가진다는 것이 널리 유지되어 왔다. 그러나, 산성 수용액에 대해 행해진 연구는 여러가지 용액이 과량의 산 양성자 이온을 처리할 수 있다는 것을 나타낸다.
이 현상은 물 분자가 용액 중에 존재하는 비평형 전하를 안정화하는 데 효과적이라는 결론을 뒷받침한다. 수용액 중에 존재하는 물 분자는 임의의 비평형 전하를 안정화하여 전하 평형 용액을 생성한다. 이 결과는 열역학 법칙에 부합하며 물 분자의 고립 전자쌍으로 구성되는 새로운 유형의 전하 평형 친핵체의 존재를 가리킨다.
적합한 화장품 조성물에 사용될 수 있는, 광의로 전해질로서 분류될 수 있는 신규 화합물을 포함하는 화장품 조성물이 본원에 개시된다. 어떤 적용예에서 신규 성분은 이러한 화장품 조성물 중에 그 수용액 성분에 존재할 수 있다. 화장품 조성물에 포함되는 화합물은 광의로는 옥소늄 이온 유도된 착물로서 해석될 수 있다.
본원에서 정의될 때 "옥소늄 이온 착물"은 일반적으로 하나 이상의 3가 산소 결합을 갖는 양의 산소 양이온으로서 정의된다. 어떤 실시양태에서, 화장품 조성물에 포함되는 화합물은 1개, 2개 및 3개의 3가 결합 산소 양이온만을 갖는 물질로서 또는 상기 양이온의 혼합물로서 존재하는 주로 1개, 2개 및 3개의 3가 결합 산소 양이온으로 구성되는 군집으로서 수용액 중에 존재하는 하나 이상의 산소 양이온을 포함한다. 3가 산소 양이온을 갖는 옥소늄 이온 착물의 비제한적 예는 히드로늄 이온을 포함할 수 있다.
어떤 실시양태에서 산소 양이온은 1개, 2개 및 3개의 3가 결합 산소 음이온만을 갖는 물질로서 또는 상기 음이온의 혼합물로서 존재하는 주로 1개, 2개 및 3개의 3가 결합 산소 음이온으로 구성되는 군집으로서 수용액 중에 존재한다.
본원에 개시된 바와 같은 화합물은 수성 또는 극성 용매와 혼합될 수 있으며, 생성되는 조성물은 히드로늄 이온 및/또는 히드로늄 이온 착물로 구성될 수 있는 용액으로서 존재한다. 적합한 양이온 물질은 또한 히드록소늄 이온 착물로서 일컬어질 수 있다. 화합물 및 이것을 함유하는 용액은 제어된 pH 및/또는 항균/살균 특성이 요망되는 여러 분야에서 유용성을 가질 수 있다. 또한, 이 화합물은 화장품 조성물이 도포되는 진피 및 표피 세포에 의한 세포 흡수를 위해 이용가능한 수소의 공급원으로서 기능할 수 있다고 고려된다. 이러한 조성물의 비제한적 예는 국소적 화장품 조성물을 포함한다. 본원에 개시된 물질은 또한 특정 피부 세정 및/또는 영양 공급 제품에 한정되지 않는 적용가능성 상황을 가질 수 있다.
극미량의 양이온성 히드로늄이 수소 이온의 존재하에 물 분자로부터 수중에 자발적으로 형성될 수 있다는 것이 이론화되었다. 임의의 이론에 구속되지 않고, 자연 발생적인 안정한 히드로늄 이온은 있더라도 매우 드물다고 생각된다. 자연 발생적인 히드로늄 이온의 수중 농도는 480,000,000 중 1 이하인 것으로 추정된다. 또한, 자연 발생적인 히드로늄 이온은 일반적으로 나노초 범위의 수명을 갖는 불안정한 전이 종이라고 이론화되어 있다. 자연 발생적인 히드로늄 이온은 반응성이고 물에 의해 용이하게 용매화되며, 그래서 이들 히드로늄 이온(히드론)은 유리 상태로 존재하지 않는다.
순수에 도입될 때, 본원에 개시된 안정한 히드로늄 물질은 물 분자와 착물 형성하여 여러 형상의 수화 케이지를 형성하는데, 이의 비제한적 예는 이하에 더 상세히 기술될 것이다. 본원에 개시된 바와 같은 안정한 전해질 물질은, 수용액에 도입될 때 안정하며, 추후 상세히 기술될 방법에 의해 관련 물로부터 단리될 수 있다.
1.74 이상의 pKa를 갖는 것과 같은 강한 유기산 및 무기산은 물에 첨가될 때 수용액 중에서 완전히 이온화된다. 이렇게 발생된 이온은 존재하는 물 분자를 양성자화하여 H3O+ 및 관련 안정한 클러스터를 형성한다. 1.74 미만의 pKa를 갖는 것과 같은 약산은 물에 첨가될 때 수용액 중에서 완전 미만의 이온화를 달성하지만 특정 분야에서 유용성을 가질 수 있다. 따라서, 안정한 전해질 물질의 생성에 이용되는 산 물질은 하나 이상의 산의 조합일 수 있다. 어떤 실시양태에서, 산 물질은 1.74 이상의 pKa를 갖는 하나 이상의 산을 약산(들)과 조합하여 포함한다.
본 개시내용에서는, 매우 예기치 않게도, 본원에 정의된 바와 같은 안정한 히드로늄 전해질 물질은 수용액에 첨가될 때 극성 용매 물질을 생성할 수 있고 용액 중에 원래 존재하는 수소 이온 농도와 독립적인 해당 용액에 첨가되는 안정한 히드로늄 물질의 양에 의존하는 효과적인 pKa를 제공할 수 있다는 것이 발견되었다. 생성되는 용액은 극성 용매로서 기능할 수 있고 고감도 칼로멜 OPR을 갖는 것과 같은 pH 측정 장치(이의 비제한적 예는 Thermo-scientific Orion Star A-111임)에 의해 측정될 때 안정한 히드로늄 물질의 첨가 전에 초기 용액 pH가 6∼8인 어떤 적용예에서 0∼5의 효과적인 pKa를 가질 수 있다.
생성되는 용매의 pH 및/또는 생성되는 용액의 효과적인 또는 실제적인 pKa를 효과적으로 조절하기 위하여, 본원에 개시된 바와 같은 안정한 히드로늄 물질을 더 알칼리성 범위, 예컨대 8∼12의 초기 pH를 갖는 용액에 첨가할 수 있다는 것이 고려된다. 본원에 개시된 바와 같은 안정한 전해질 물질의 첨가는, 발열성 산화 등을 포함하나 이에 한정되지 않는 측정가능한 반응 특성을 갖지 않는 알칼리성 용액에 첨가될 수 있다.
수성 자동 해리의 결과로서 수중에 존재하는 이론적 히드로늄 이온의 산도는 수중 산의 강도를 판단하기 위해 사용되는 절대적인 표준이다. 강산은 이론적인 히드로늄 이온 물질보다 더 양호한 양성자 공여체인 것으로 고려되는데 그렇지 않으면 상당 부분의 산이 비이온화 상태로 존재하게 된다. 앞서 언급한 바와 같이, 수성 자동 해리에서 유도되는 이론적인 히드로늄 이온은 종으로서 불안정하고, 무작위로 발생하며, 있더라도 관련 수용액 중에 매우 저농도로 존재하다고 생각된다. 일반적으로, 수용액 중 히드로늄 이온은 480,000,000 중 1 미만의 농도로 존재하며, 있더라도 HF-SbF5SO2와 같은 구조로 과산 용액에 결합된 단량체로서 고상 또는 액상 유기합성을 통해 자연적 수용액으로부터 단리될 수 있다. 이러한 물질은 매우 저농도로만 단리될 수 있고 단리시 용이하게 분해될 수 있다.
대조적으로, 화장품 조성물에 사용되는 본원에 개시된 바와 같은 안정한 히드로늄 물질은, 장기 지속되고 원하거나 필요한 경우 용액으로부터 추후 단리될 수 있는 농축 히드로늄 이온의 공급원을 제공한다.
어떤 실시양태에서, 화장품 조성물 중에 존재하는 물질의 조성물은, 극성 용액 중에 존재할 때, 이하의 화학 구조를 가질 수 있다:
상기 식에서,
x는 3∼11의 홀수 정수이고;
y는 1∼10의 정수이며;
Z는 다원자 또는 단원자 이온이다.
다원자 이온은 하나 이상의 양성자를 공여할 수 있는 산으로부터 유도된 이온으로부터 유도될 수 있다. 관련된 산은 23℃에서 1.7 이상의 pKa 값을 갖는 것일 수 있다. 사용되는 염기는 +2 이상의 전하를 갖는 것일 수 있다. 이러한 염기의 비제한적 예는 황산염, 탄산염, 인산염, 옥살산염, 크롬산염, 중크롬산염, 피로인산염 및 이의 혼합물을 포함한다. 어떤 실시양태에서, 다원자 이온은 1.7 이하의 pKa 값을 갖는 산으로부터 유도된 이온을 포함하는 다원자 이온 혼합물을 포함하는 혼합물로부터 유도될 수 있다.
본원에 개시된 바와 같은 안정한 전해질 물질은 표준 온도 및 압력에서 안정하고 유상 액체로서 존재할 수 있다. 전해질 물질을 물 또는 다른 극성 용매에 첨가하여 1 ppm 초과의 안정한 히드로늄 이온의 효과적인 농도를 함유하는 극성 용액을 제조할 수 있다.
놀랍게도, 본원에 개시된 안정한 전해질 물질의 첨가로 유도되는 히드로늄 이온은, 부수적으로 유리산 대 전체산 비율을 변화시키지 않으면서 생성되는 용매의 산 작용성을 변화시킨다는 것이 발견되었다. 산 작용성 변화는 측정되는 pH 변화, 유리-대-전체 산 비율의 변화, 비중 및 레올로지 변화와 같은 특징을 포함할 수 있다. 스펙트럼 및 크로마토그래피 출력에서의 변화도 처음 히드로늄 이온 착물을 함유하는 안정한 전해질 물질의 제조에 사용되는 필수 산 물질에 비교하여 기록된다. 본원에 개시된 바와 같은 안정한 히드로늄 이온 물질의 첨가는 pKa를 변화시키는데, 이것은 유리-대-전체 산 비율에서 관찰되는 변화와는 상관이 없다.
따라서, 6∼8의 pH를 갖는 수용액과 같은 화장품 조성물에 포함되는 극성 성분에 본원에 개시된 바와 같은 안정한 히드로늄 전해질 물질을 첨가하는 것은 결과적으로 0∼5의 효과적인 pKa를 갖는 용액을 생성한다. 또한, 생성되는 용액의 Ka는 칼로멜 전극, Thermo-Scientific Orion Star A-211와 같은 특수 이온 ORP 프로브에 의해 측정될 때 0 미만의 값을 가질 수 있다고 이해될 수 있다. 본원에서 사용될 때 용어 "효과적인 pKa"는 화장품 조성물에 혼입되는 수성 성분과 같은 생성되는 용매 중에 존재하는 총 이용가능한 히드로늄 이온 농도의 측정이다. 따라서, 측정시 물질의 pH 및/또는 관련 pKa는 -3∼7로 나타내어지는 수치 값을 가질 수 있다.
일반적으로, 용액의 pH는 그 양성자 농도의 측정이거나 또는 -OH 모이어티의 반비례이다. 본원에 개시된 바와 같은 안정한 전해질 물질은, 극성 용액에 도입될 때, 수소 양성자와 히드로늄 이온 전해질 물질 및/또는 그 관련 격자 또는 케이지의 적어도 부분적인 배위결합을 촉진하는 것으로 생각된다. 이와 같이, 도입되는 안정한 히드로늄 이온은 수소 이온과 관련된 도입된 수소의 선택적 작용성을 가능하게 하는 상태로 존재한다.
더 구체적으로, 본원에 개시된 바와 같은 안정한 전해질 물질은 하기 일반식을 가질 수 있다:
상기 식에서,
x는 3 이상의 홀수 정수이고;
y는 1∼20의 정수이며;
Z는 -1 내지 -3의 전하를 갖는 14∼17족으로부터의 단원자 이온 또는 -1 내지 -3의 전하를 갖는 다원자 이온 중 하나이다.
본원에 개시된 바와 같은 물질의 조성물에서, Z로서 이용될 수 있는 단원자 성분은 불화물, 염화물, 요오드화물 및 브롬화물과 같은 17족 할로겐화물; 질화물 및 인화물과 같은 15족 물질 및 산화물 및 황화물과 같은 16족 물질을 포함한다. 다원자 성분은 탄산염, 탄산수소, 크롬산염, 시안화물, 질화물, 질산염, 과망간산염, 인산염, 황산염, 아황산염, 아염소산염, 과염소산염, 브롬화수소산염, 아브롬산염, 브롬산염, 요오드화물, 황산수소, 아황산수소를 포함한다. 물질의 조성물은 상기 열거된 물질 중 하나를 포함하거나 또는 열거된 하나 이상의 화합물의 조합일 수 있다.
또한, 어떤 실시양태에서, x는 3∼9의 정수이고, 일부 실시양태에서 x는 3∼6의 정수이다.
어떤 실시양태에서, y는 1∼10의 정수이고; 한편 다른 실시양태에서 y는 1∼5의 정수이다.
어떤 실시양태에서, 본원에 개시된 바와 같은 물질의 조성물은 이하의 식을 가질 수 있다:
상기 식에서,
x는 3∼12의 홀수 정수이고;
y는 1∼20의 정수이며;
Z는 상기 요약한 바와 같이 -1 내지 -3의 전하를 갖는 14∼17족으로부터의 단원자 이온 또는 -1 내지 -3의 전하를 갖는 다원자 이온 중 하나이다. 일부 실시양태에서 x는 3∼9이고 y는 1∼5의 정수이다.
물질의 조성물은 이성체 분포로서 존재하는 것으로 고려되며 여기서 x값은 3초과의 정수, 유리하게는 3∼10의 정수의 평균 분포이다.
본원에 개시된 바와 같은 물질의 조성물은 적합한 무기산에 적합한 무기 수산화물을 첨가함으로써 형성될 수 있다. 무기산은 22°∼ 70°보메 밀도를 가질 수 있고 비중은 약 1.18∼1.93이다. 어떤 실시양태에서, 무기산은 50°∼ 67°보메 밀도를 가지며, 비중은 1.53∼1.85이다. 무기산은 단원자산 또는 다원자산일 수 있다.
무기산은 균질하거나 또는 정의된 파라미터 내에 속하는 여러가지 산 화합물의 혼합물일 수 있다. 또한, 산은 고려되는 파라미터 밖에 떨어지나 다른 물질과 조합하여 특정 범위내의 평균 산 조성 값을 제공하는 하나 이상의 산 화합물을 포함하는 혼합물일 수 있다. 사용되는 무기산(들)은 임의의 적합한 등급 또는 순도일 수 있다. 어떤 경우, 기술 등급 및/또는 식품 등급 물질이 성공적으로 이용될 수 있다.
본원에 개시된 바와 같은 안정한 전해질 물질의 제조에 있어서, 무기산은 임의의 적합한 부피에서 액체 형태로 임의의 적합한 반응 용기 내에 함유될 수 있다. 여러가지 실시양태에서, 반응 용기는 적합한 부피의 비반응성 비이커일 수 있다. 사용되는 산의 부피는 50 ml 정도로 작을 수 있다. 5000 갤런 이하 또는 이를 초과하는 큰 부피는 본 개시내용의 범위 내이다.
무기산은 일반적으로 상온인 온도에서 반응 용기 내에 유지될 수 있다. 대략 23도 내지 약 70℃ 범위에서 유지될 수 있는 처음 무기산 온도를 유지하는 것이 가능하다. 그러나, 15도내지 약 40℃의 더 낮은 온도도 이용될 수 있다.
무기산은 대략 0.5 HP 내지 3 HP 수준으로 기계적 에너지를 부여하는 적합한 수단에 의해 기계적으로 교반되며, 방법의 어떤 적용예에서는 1∼2.5 HP의 기계적 에너지를 부여하는 교반 수준이 사용된다. 교반은 DC 서보드라이브, 전기 임펠러, 자기 스터러, 화학적 인덕터 등을 포함하나 이에 한정되지 않는 여러가지 적합한 수단에 의해 부여될 수 있다.
교반은 수산화물 첨가 직전에 일정 간격을 두고 개시될 수 있고 적어도 일부의 수산화물 도입 단계 동안 일정 간격 동안 지속될 수 있다.
본원에 개시된 바와 같은 방법에서, 선택되는 산 물질은 적어도 7 이상의 평균 몰농도(M)를 갖는 농축산일 수 있다. 어떤 절차에서, 평균 몰농도는 적어도 10 이상이고; 어떤 적용예에서는 7∼10의 평균 몰농도가 유용하다. 사용되는 산은 순수 액체, 액체 슬러리 또는 실질적으로 농축된 형태의 용해 산의 수용액의 형태로 존재할 수 있다.
적합한 산 물질은 수성 또는 비수성 물질일 수 있다. 적합한 산 물질의 비제한적 예는 염산, 질산, 인산, 염소산, 과염소산, 크롬산, 황산, 과망간산, 청산, 브롬산, 브롬화수소산, 불화수소산, 요오드산, 불화붕소산, 불화규소산, 불화티탄산 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
어떤 실시양태에서는, 사용되는 정해진 부피의 액체 농축 강산은 55°내지 67°보메 비중을 갖는 황산일 수 있다. 이 물질을 반응 용기에 넣고 16∼70℃의 온도에서 기계적으로 교반할 수 있다.
개시된 방법의 어떤 특정 적용예에서는, 계량된 정해진 양의 적합한 수산화물 재료를, 계량된 정해진 양으로 비이커 내에 존재하는 농축 황산과 같은 교반 산에 첨가할 수 있다. 첨가되는 수산화물의 양은 침전물 및/또는 현탁된 고형분 또는 콜로이드 현탁액으로서 조성물 중에 존재하는 고체 물질을 생성하기에 충분한 양이다. 사용되는 수산화물 재료는 수용성 또는 부분 수용성 무기 수산화물일 수 있다. 방법에 사용되는 부분 수용성 수산화물은 일반적으로 이것이 첨가되는 산 재료와 혼화성을 나타내는 것이다. 적합한 부분 수용성 무기 수산화물의 비제한적 예는 관련 산에서 적어도 50% 혼화성을 나타내는 것이다. 무기 수산화물은 무수물 또는 수화물일 수 있다.
수용성 무기 수산화물의 비제한적 예는 수용성 알칼리 금속 수산화물, 알칼리 토류 금속 수산화물 및 희토류 수산화물을 단독으로 또는 서로 조합하여 포함한다. 다른 수산화물도 본 개시내용의 범위 내인 것으로 간주된다. 사용되는 수산화물 재료와 관련하여 정의될 때 용어 "수용성"은 표준 온도 및 압력에서 수중에 75% 이상의 용해 특성을 나타내는 물질로서 정의된다. 사용되는 수산화물은 일반적으로 참용액, 현탁액 또는 과포화 슬러리로서 산 재료에 도입될 수 있는 액체 물질이다. 어떤 실시양태에서, 수용액 중의 무기 수산화물의 농도는 관련 산의 농도에 의존할 수 있다. 수산화물 물질의 적합한 농도의 비제한적 예는 5몰 물질의 5% 초과 내지 50%의 수산화물 농도이다.
적합한 물질은 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 수산화칼슘, 수산화스트론튬, 수산화바륨, 수산화마그네슘, 및/또는 수산화은을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 사용될 때 무기 수산화물 용액은 5몰 물질의 5% 내지 50%의 무기 수산화물 농도, 어떤 적용예에서는 5∼20%의 수산화물 농도를 가질 수 있다. 무기 수산화물 물질은, 어떤 방법에서는, 소석회로서 존재하는 것과 같이 적합한 수용액 중의 수산화칼슘일 수 있다.
개시된 바와 같은 방법에서, 액체 또는 유체 형태의 무기 수산화물은 소정 공진(resonance) 시간을 제공하기 위하여 소정 간격에 걸쳐 하나 이상의 계량된 부피로 교반 산 물질에 도입된다. 개략 서술된 바와 같은 방법에서 공진 시간은 히드로늄 이온 물질이 발생하는 환경을 촉진 및 제공하는 데 필요한 시간 간격인 것으로 고려된다. 본원에서 이용되는 바와 같은 공진 시간 간격은 일반적으로 12∼120 시간이고, 어떤 적용예에서는 24∼72 시간의 공진 시간 간격 및 그 안의 증분이 이용된다.
다양한 방법 적용예에서, 무기 수산화물은 복수의 계량된 부피로 상부 표면에서 산에 도입된다. 일반적으로 무기 수산화물 물질의 총량은 공진 시간에 걸쳐 복수의 측정된 부분으로서 도입되는데, 많은 경우에 전방 하중 계량 첨가(front loaded metered addition)가 이용된다. "전방 하중 계량 첨가"라는 용어는 본원에서 사용될 때 전체 수산화물 부피를 소정 공진 시간의 초기 백분율에 걸쳐 첨가하는 것을 의미하는 것으로 해석된다. 초기 백분율 값은 전체 공진 시간의 첫 25% 내지 50%인 것으로 고려된다.
첨가되는 각 계량 부피의 비율은 동일하거나 또는 외부 방법 조건, 인시츄 방법 조건, 구체적인 재료 특성 등과 같은 비제한적 요소에 기초하여 달라질 수 있다. 계량 부피의 수는 3∼12일 수 있다. 각 계량 부피의 첨가 사이의 간격은 개시된 바와 같은 방법의 어떤 적용예에서 5∼60분일 수 있다. 실제 첨가 간격은 60분 내지 5 시간일 수 있다.
방법의 어떤 적용예에서, 부피당 5 중량%의 100 ml 부피의 수산화칼슘 물질은 임의로 혼합되어 50 ml의 66°보메 농도의 황산에 분당 2 ml의 5 계량된 증분으로 첨가된다. 황산에 수산화물을 첨가하는 것은 액체 혼탁도를 증가시키는데, 이것은 현탁 및 용해된 고형분의 최소 농도를 제공하기 위하여 계속되는 수산화물 첨가에 의해 조정되는 방식으로 제거되는 침전물로서 황산칼슘 고형분이 생성된 증거이다.
임의의 이론에 구속되지 않고, 황산에 수산화물을 첨가하는 것은 황산과 관련된 초기 수소 양성자(들)를 소모하여 수소 양성자 산소화를 야기하므로, 당해 양성자가 수산화물 첨가시 일반적으로 예상되는 바와 같이 탈기되지 않고 액체 물질 중에 존재하는 이온성 물분자 성분과 재결합한다.
정의된 바와 같은 적합한 공진 시간 후, 생성된 물질을 2000 가우스 초과의 값에서 비쌍극성 자기장에 도입하는데, 어떤 적용예에서는 2백만 가우스 초과의 자기장이 사용된다. 어떤 상황에서는 10,000 내지 2백만 가우스의 자기장이 이용될 수 있다. 적합한 자기장 발생기의 한 비제한적 예가 Wurzburger의 US 7,122,269호에서 발견되는데, 이 명세서는 본원에 참조로 포함된다.
원하는 경우, 침전물 또는 현탁 고체로서 존재하는 고체 물질은 임의의 적합한 수단에 의해 제거될 수 있다. 이러한 수단은 중량분석, 강제 여과, 원심분리, 역삼투 등을 포함하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본원에 개시된 바와 같은 물질 조성물은 상온 및 50∼75% 상대 습도에서 보관시 1년 이상 안정한 것으로 생각되는 보관 안정성 점성 액체이다. 이 물질 조성물은 여러가지 최종 사용 분야에서 그대로 사용될 수 있다. 물질 조성물은 전하 평형을 이루지 않은 산 양성자를 총 몰의 8∼9% 함유하는 1.87∼1.78몰 용액을 가질 수 있다.
개시된 바와 같은 방법으로부터 얻어지는 물질 조성물의 안정한 전해질 물질 조성물은 수소 전량 분석을 통해 그리고 FFTIR 스펙트럼 분석을 통해 적정법으로 측정될 때 200∼150 M 강도, 어떤 경우 187∼178 M 강도의 몰농도를 가진다. 물질은 1.15를 초과하는 중량분석 범위, 어떤 경우 1.9를 초과하는 중량분석 범위를 가진다. 분석시 물질은 물 1 몰에 함유된 수소에 대하여 세제곱 ml당 1300 체적배까지의 오르토수소를 생성하는 것으로 나타날 수 있다.
또한, 개시된 바와 같은 물질 조성물은 극성 용매에 도입될 수 있고 15 부피%를 초과하는 히드로늄 이온 농도를 갖는 용액을 생성한다. 일부 적용예에서, 히드로늄 이온의 농도는 25% 초과일 수 있고, 히드로늄 이온의 농도는 15∼50 부피%일 수 있다.
극성 용매는 수성 물질 또는 수성 물질과 유기 물질의 혼합물일 수 있다. 극성 용매가 유기 성분을 포함하는 상황에서, 유기 성분은 탄소수 5 미만의 포화 및/또는 불포화 단쇄 알콜, 및/또는 탄소수 5 미만의 포화 및 불포화 단쇄 카르복실산 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 용매가 물 및 유기 용매를 포함하는 경우, 물 대 용매 비는 각각 1:1 내지 400:1인 것으로 고려된다.
본원에 개시된 바와 같은 용매 물질 중에 존재하는 이온 착물은, 산소를 발생하도록 조성된 환경에서 산소 공여체로서 기능할 수 있고 일반적으로 안정한 용매화 및 임의의 적합한 구조를 가질 수 있다. 어떤 실시양태에서, 이온은 이하의 식으로 나타내어진다:
상기 식에서, x는 3 이상의 홀수 정수이다.
본원에 정의된 바와 같은 이온은, 본원에서 히드로늄 이온 착물로서 일컬어지는 각각의 개별 이온 착물에서 7개 초과의 수소 원자를 갖는 독특한 이온 착물로 존재한다. 본원에서 사용될 때 용어 "히드로늄 이온 착물"은 양이온 HxOx-1+(여기서, x는 3 이상의 정수)을 둘러싸는 분자의 클러스터로서 광의로 정의될 수 있다. 히드로늄 이온 착물은 4개 이상의 추가의 수소 분자 및 물분자로서 여기에 착체된 화학양론적 비율의 산소 분자를 포함할 수 있다. 따라서, 본원의 방법에 이용될 수 있는 히드로늄 이온 착물의 비제한적 예를 나타내는 식은 하기 식으로 표현될 수 있다:
상기 식에서,
x는 3 이상의 홀수 정수이고;
y는 1∼20의 정수, 어떤 실시양태에서 y는 3∼9의 정수이다.
본원에 개시된 여러가지 실시양태에서, 히드로늄 이온 착물의 적어도 일부는 하기 식을 갖는 히드로늄 이온의 용매화된 구조로서 존재한다고 고려된다:
상기 식에서,
x는 1∼4의 정수이고;
y는 0∼2의 정수이다.
이러한 구조에서, 
코어는 다수의 H2O 분자에 의해 양성자화된다. 본원에 개시된 바와 같은 물질 조성물에 존재하는 히드로늄 착물은 Eigen 착물 양이온, Zundel 착물 양이온 또는 이 둘의 혼합물로서 존재할 수 있다고 고려된다. Eigen 용매화 구조는 H9O4+ 구조의 중심에 히드로늄 이온을 가질 수 있고 히드로늄 착물이 3개의 이웃하는 물분자에 강하게 결합되어 있다. Zundel 용매화 착물은 양성자가 2개의 물분자에 의해 동등하게 공유되는 H5O2+ 착물일 수 있다. 용매화 착물은 일반적으로 Eigen 용매화 구조 및 Zundel 용매화 구조간 평형 상태로 존재한다. 지금까지, 각각의 용매화 구조 착물은 일반적으로 Zundel 용매화 구조에 유리한 평형 상태로 존재하였다.
본 개시내용은, 적어도 부분적으로는, 히드로늄 이온이 Eigen 착물에 유리한 평형 상태로 존재하는 안정한 물질이 제조될 수 있다는 예기치 않은 발견에 기초한다. 본 개시내용은 또한 공정 스트림 중의 Eigen 착물의 농도 증가가 한 부류의 신규한 강화된 산소-공여체 옥소늄 물질을 제공할 수 있다는 예기치 않은 발견에 근거한다.
본원에 개시된 바와 같은 공정 스트림은 어떤 실시양태에서 Eigen 용매화 상태 대 Zundel 용매화 상태 비율이 1.2:1 내지 15:1, 다른 실시양태에서는 1.2:1 내지 5:1일 수 있다.
본원에 개시된 바와 같은 신규한 강화된 산소-공여체 옥소늄 물질은 일반적으로 과량의 양성자 이온으로 완충되는 열역학적으로 안정한 수성 산 용액으로서 기술될 수 있다. 어떤 실시양태에서, 과량의 양성자 이온은 유리 수소 함량으로 측정될 때 10% 내지 50% 과량의 수소 이온량으로 존재할 수 있다.
본원에 개시된 방법에서 사용되는 옥소늄 착물은 여러가지 방법에 의해 이용되는 다른 물질을 포함할 수 있다. 수화된 히드로늄 이온을 생성하는 일반적인 방법의 비제한적 예들이 미국 특허 5,830,838호에 검토되어 있는데, 이 명세서는 본원에 참조로 포함된다.
본원에 개시된 조성물은 이하의 화학 구조를 가진다:
상기 식에서,
x는 3 이상의 홀수 정수이고;
y는 1∼20의 정수이며;
Z는 다원자 또는 단원자 이온이다.
이용되는 다원자 이온은 하나 이상의 양성자를 공여할 수 있는 산에서 유도된 이온일 수 있다. 관련 산은 23℃에서 1.7 이상의 pKa 값을 갖는 것일 수 있다. 이용되는 이온은 +2 이상의 전하를 갖는 것일 수 있다. 이러한 이온의 비제한적 예는 황산염, 탄산염, 인산염, 크롬산염, 중크롬산염, 피로인산염 및 이의 혼합물을 포함한다. 어떤 실시양태에서, 다원자 이온은 1.7 이하의 pKa 값을 갖는 산에서 유도된 이온을 포함하는 다원자 이온 혼합물을 포함하는 혼합물로부터 유도될 수 있다.
어떤 실시양태에서, 물질 조성물은 이하의 화학 구조를 가질 수 있다:
상기 식에서,
x는 3∼11의 홀수 정수이고;
y는 1∼10의 정수이며;
Z는 다원자 이온이다.
다원자 이온은 하나 이상의 양성자를 공여할 수 있는 산에서 유도된 이온으로부터 유도될 수 있다. 관련 산은 23℃에서 1.7 이상의 pKa 값을 갖는 것일 수 있다. 이용되는 이온은 +2 이상의 전하를 갖는 것일 수 있다. 이러한 이온의 비제한적 예는 황산염, 탄산염, 인산염, 옥살산염, 크롬산염, 중크롬산염, 피로인산염 및 이의 혼합물을 포함한다. 어떤 실시양태에서, 다원자 이온은 1.7 이하의 pKa 값을 갖는 산에서 유도된 이온을 포함하는 다원자 이온 혼합물을 포함하는 혼합물로부터 유도될 수 있다.
어떤 실시양태에서, 물질 조성물은 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 설페이트(1:1); 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 카보네이트(1:1), 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 포스페이트(1:1); 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 옥살레이트(1:1); 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 크로메이트(1:1) 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 디크로메이트(1:1), 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 피로포스페이트(1:1), 및 이의 혼합물 중 하나 이상의 화학적으로 평형을 이룬 화학 조성으로 구성된다.
또한, 조성물은 알칼리성 옥소늄 이온 유도된 착물을 함유할 수 있다. 본원에서 정의될 때 "알칼리성 옥소늄 이온 착물"은 분자가 그 염기성 염으로서 존재하는 경우 일반적으로 하나 이상의 3가 결합 산소를 갖는 음의 산소 음이온으로서 정의된다. 어떤 실시양태에서 산소 음이온은 적어도 존재하는 수소수보다 적은 다수의 산소 원자에 결합된 4개, 5개 및/또는 6개 수소 원자를 갖는 원자로 주로 구성된 군집으로서 수용액 중에 존재한다.
본원에 개시된 바와 같은 물질 조성물이 수성 또는 극성 용매와 혼합될 때, 생성되는 조성물은 염기성 또는 알칼리성 히드로늄 이온, 염기성 또는 알칼리성 히드로늄 이온 착물 등으로 구성될 수 있는 용액으로서 존재한다. 적합한 음이온성 물질은 또한 알칼리성 히드록소늄 이온 착물로도 불릴 수 있다. 물질 조성물 및 이를 함유하는 용액은 증가된 또는 알칼리성 pH가 바람직한 여러가지 분야에서 이용될 수 있다. 본원에 개시된 물질은 또한 특정 세정 및 살균 분야에 한정되지 않는 적용가능한 환경을 가질 수 있다.
매우 미량의 음이온성 히드로늄이 유리 히드록실 라디칼의 존재하에 물분자로부터 수중에 자발적으로 형성될 수 있다는 것이 이론화되었다. 임의의 이론에 구속되지 않고, 자연 발생적인 안정한 음이온성 히드로늄 이온은 발생한다고 하더라도 매우 드물다고 생각된다. 수중 자연 발생적인 음이온성 히드로늄 이온의 농도는480,000,000 중 1 이하라고 추정된다. 또한, 자연 발생적인 음이온성 히드로늄 이온은 일반적으로 나노초 범위의 수명을 갖는 불안정한 전이 종이라고 이론화되었다. 자연 발생적인 음이온성 히드로늄 이온은 반응성이고 물에 의해 용이하게 용매화되며, 그래서, 이들 음이온성 히드로늄 이온은 유리 상태로 존재하지 않는다.
순수에 도입될 때, 본원에 개시된 안정한 음이온성 물질은 물분자와 착물을 형성하여 여러가지 기하학적 구조의 독특한 수화 케이지를 형성하는데, 이의 비제한적 예는 추후 상세히 설명될 것이다. 본원에 개시된 바와 같은 알칼리성 전해질 물질은, 수용액 또는 극성 용매에 도입될 때 안정하고 추후 상세히 설명될 방법에 의해 관련 수용액 또는 극성 용매로부터 유리될 수 있다.
양쪽성 양이온 성분은 일반적으로 하나 이상의 강한 무기산에서 유도된 이온일 수 있다. 적합한 강한 무기산의 비제한적 예는 1.74 이상의 pKa를 갖는 것이며, 이것은 물에 첨가될 때 수용액 중에서 완전히 이온화한다. 1.74 미만의 pKa를 갖는 것과 같은 약산은 물에 첨가될 때 수용액 중에서 완전에 못 미치는 이온화를 달성하지만 어떤 적용예에서는 이용성을 가질 수 있다.
본 개시내용에서는, 매우 예기치 않게도 본원에 정의된 바와 같은 안정한 알칼리성 히드로늄 전해질 물질이 수용액에 첨가될 때 극성 용매를 생성하고 용액 중에 본래 존재하는 히드록실 이온 농도와는 독립적인 해당 용액에 첨가되는 안정한 알칼리성 히드로늄 물질의 양에 의존하는 효과적인 pKa를 제공하는 것으로 발견되었다. 생성되는 용액은 극성 용매로서 기능할 수 있고 안정한 알칼리성 히드로늄 물질의 첨가 전 초기 용액 pH가 6∼8인 어떤 적용예에서는 7∼14의 효과적인 pKb를 가질 수 있다.
또한, 생성되는 용액의 pH를 중성 또는 알칼리성 수준으로 및/또는 생성되는 용액의 효과적인 또는 실제적인 pKb를 7∼14 수준으로, 어떤 적용예에서 7∼12의 수준으로 비반응적으로 조절하기 위하여, 본원에 개시된 바와 같은 안정한 음이온성 전해질 물질을 예컨대 2∼6의 산성 범위에 초기 pH를 갖는 용액에 첨가할 수 있다. 본원에 개시된 바와 같은 안정한 음이온성 전해질 물질은, 발열성, 산화 등을 포함하나 이에 한정되지 않는 측정가능한 반응성 특성을 갖지 않는 선택 용액 또는 산성 물질에 첨가될 수 있다.
수성 자가 분해의 결과로서 수중에 존재하는 임의의 이론적인 양이온성 히드로늄 이온의 산성도는 수중 산의 강도를 판단하기 위하여 사용되는 절대적 표준이다. 강산은 이론적인 양이온성 히드로늄 이온 물질보다 더 양호한 양성자 공여체로서 고려되며, 그렇지 않으면 도입되는 산의 상당 부분이 비이온화 상태로 존재하게 된다. 강염기는 이론적인 음이온성 히드로늄 이온보다 더 양호하고 더 효율적인 히드록실 공여체인 것으로 고려된다. 앞서 언급한 바와 같이, 양이온성이든 음이온성이든 수성 자가 분해로부터 유도된 이론적인 히드로늄 이온은 종으로서 불안정하고 무작위로 발생하며 존재하더라도 관련 수용액 중에 매우 저농도로 존재하는 것으로 생각된다. 일반적으로, 수용액 중에 존재하는 양이온성 또는 음이온성 히드로늄 이온은 존재하더라도 0∼1의 농도로 480,000,000 중 1 미만의 값으로 존재한다. 양이온성 히드로늄 이온은 있더라도 양이온성 히드로늄의 경우 HF-SbF5SO2와 같은 구조의 과산 리간드 또는 용액에 결합된 단량체로서 고상 또는 액상 유기합성을 통해 천연 수용액으로부터 단리될 수 있다. 지금까지, 단리된 안정한 음이온성 히드로늄 이온 물질을 수득한 성공적인 사례가 없다. 따라서, 양이온성 및/또는 음이온성 히드로늄 물질의 단리는 있더라도 매우 저농도만으로 달성될 수 있고 임의의 이러한 단리된 물질은 단리시 용이하게 분해된다고 결론지을 수 있다.
대조적으로, 본원에 개시된 바와 같은 안정한 음이온성 히드로늄 물질은 적합한 극성 용매 또는 물과 같은 용액에 첨가될 때 이용가능한 음이온성 히드로늄 이온 물질의 장기 공급원을 제공하고 연장된 보관 수명을 갖는 농축 음이온성 히드로늄 이온의 공급원을 제공한다. 본원에 개시된 물질은 연장된 또는 장기 시간 기간에 걸쳐 성능 효과를 유지한다.
어떤 실시양태에서, 물질 조성물은 극성 또는 반극성 용액 중에 존재할 때 이하의 화학 구조를 가질 수 있다:
상기 식에서,
x는 3 초과의 정수이고;
y는 x 미만의 정수이며;
a는 1∼6의 값이고;
b는 1∼3의 값이며;
Z는 단원자 양이온, 다원자 양이온 또는 양이온성 착물이다.
음이온 
은 느슨하게 배위결합된 클러스터를 이룬 관계로 존재하여 안정한 수화 착물을 형성할 수 있다.
수화 착물은 x 값과 같은 인자에 기초하여 변할 수 있는 여러가지 기하학적 구조를 가질 수 있다. 히드로늄 이온(H4O3 2-)의 비제한적인 구조를 도 1에 나타낸다. 히드로늄 이온(H4O3 2-)은 음이온 분자 중에 각 산소 원자에 결합된 2개의 수소 원자를 가지며 적어도 2개의 수소 원자가 2개의 각 산소 원자 사이에 공유된다. 도시된 분자에서 알파, 베타 및 감마 산소 원자가 순차적으로 배향된다. 베타 산소의 H-O-H 결합 각도는 105°내지 108°인 것으로 추정되고; 알파 및 감마 산소 원자의 H-O-H 결합 각도는 각각 130°초과 140°미만인 것으로 추정된다.
다원자 양이온은 하나 이상의 양쪽성 라디칼을 갖는 물질로부터 유도될 수 있다. 어떤 실시양태에서, 이용되는 다원자 양이온은 이상의 전하를 갖는 양쪽성 양이온일 수 있다. 이러한 음의 양이온의 비제한적 예는 황산염, 탄산염, 인산염, 크롬산염, 중크롬산염, 폴리인산염, 오르토인산염 및 이의 혼합물을 포함한다. 어떤 실시양태에서, 양쪽성 다원자 양이온은 1.7 이하의 pKa 값을 갖는 산에서 유도될 수 있다.
양이온 Z는 알칼리, 알칼리 토류 금속, 전이 금속, 전이후 금속 등으로부터의 단원자 양이온일 수 있다. 어떤 실시양태에서, 이들 단원자 양이온은 리튬, 나트륨 및 칼륨과 같은 1족 물질; 베릴륨, 마그네슘, 칼슘과 같은 2족 물질, 티탄과 같은 4족 물질, 바나듐 및 니오븀과 같은 5족 물질; 크롬 및 몰리브덴과 같은 6족 물질; 망간과 같은 7족 물질; 철과 같은 8족 물질; 코발트와 같은 9족 물질; 니켈 및 팔라듐과 같은 10족 물질; 구리, 은 및 금과 같은 11족 물질; 아연 및 카드뮴과 같은 12족 물질; 및 알루미늄과 같은 13족 물질일 수 있다.
어떤 실시양태에서, 단원자 양이온 Z는 +2 이상의 전하를 가진다. 이러한 물질의 비제한적 예는 2족 물질 및 알루미늄을 포함한다. 고려되는 다른 양이온은 철(III), 철(II), 구리(II), 코발트(III), 코발트(II), 주석(II), 주석(IV), 납(II), 납(IV), 수은(II) 및 수은(I)을 포함한다.
적합한 양이온 착물 Z는 붕소-마그네슘 착물, 예컨대 붕소-니켈, 붕소-리튬, 마그네슘-리튬, 마그네슘-규소, 및 리튬-규소를 포함할 수 있다. 이용되는 양이온은 어떤 실시양태 및 적용예에서 +3 이상의 전하를 가질 수 있다.
많은 상황에서, 본원에 개시된 바와 같은 안정한 알칼리성 전해질 물질은 표준 온도 및 압력에서 안정하고 물보다 낮은, 즉, 70 dynes/cm 미만의 습윤 특성을 갖는 물과 같은 액체로서 존재할 수 있다. 전해질 물질은 물 또는 다른 극성 용매에 첨가되어, 비용해 상태, 용해 상태 또는 둘의 조합에서 1 ppm을 초과하는 안정한 히드로늄 음이온 물질의 효과적인 농도를 함유하는 용액을 생성할 수 있다. 어떤 적용예에서, 전해질 물질은 0.5 중량% 초과의 농도로 존재할 수 있다. 알칼리성 전해질 물질은 10 대 1 몰 비 당량까지의 최대 농도, 5 대 1 몰 비 당량으로 존재할 수 있다. 즉, 본원에 개시된 물질 1몰을 중화시키기 위하여 대략 10 몰당량의 적합한 표준 무기산, 예컨대 염산이 필요하다.
매우 예기치않게도, 본원에 개시된 안정한 알칼리성 전해질 물질의 첨가로부터 유래하는 히드로늄 음이온이 유리 대 전체 산 비율을 부수적으로 변화시킴 없이 생성되는 물질의 산 작용가를 변화시킨다는 것이 발견되었다. 산 작용가의 변경은 측정되는 pH의 변화, 유리-대-전체 산 비율의 변화, 비중 및 레올로지의 변화와 같은 특성을 포함할 수 있다. 스펙트럼 및 크로마토그래피 출력에서의 변화도 본원에 개시된 알칼리성 히드로늄 이온 착물을 함유하는 안정한 알칼리성 전해질 물질의 제조에 사용되는 필요 물질과 비교하여 기록된다. 본원에 개시된 바와 같은 안정한 히드로늄 이온 물질의 첨가는 pKb를 변화시키는데 이것은 유리-대-전체 산 비율에서 일반적으로 관찰되는 변화와는 상관이 없다.
pH 6∼8의 수용액에 본원에 개시된 바와 같은 안정한 알칼리성 히드로늄 전해질 물질의 첨가로, 효과적인 pKb 8∼14를 갖는 용액이 생성된다. 또한, 생성되는 용액의 Kb는 칼로멜 전극, 특수 이온 ORP 프로브로 측정될 때 14 초과의 값을 나타낼 수 있는 것으로 이해될 수 있다. 본원에서 사용될 때 용어 "효과적인 pKb"는 생성되는 용매 또는 용액 중에 존재하는 총 이용가능한 히드로늄 음이온 농도의 측정으로서 정의되고 pKa의 역으로서 정의될 수 있다. 주어진 여러가지 프로브 및 측정 장치의 성능 특성에서, 물질의 pH 및/또는 관련 pKa는 측정시 7∼16으로 나타내어지는 수치값을 가질 수 있다.
일반적으로 용액의 pH는 그 양성자 농도의 측정이거나 또는 -OH 모이어티의 반비례이다. 본원에 개시된 안정한 알칼리성 전해질 물질은 극성 용액과 같은 매트릭스에 도입될 때 수소 양성자와 히드로늄 음이온 전해질 물질 및/또는 서로 착화된 하나 이상의 히드로늄 이온의 착물로서 존재하는 그 관련 착물의 적어도 부분적인 배위결합을 촉진한다. 이와 같이, 도입된 안정한 히드로늄 음이온은, 극성 용액과 같은 관련 매트릭스 내에 존재하는 다른 성분들에 대한 도입된 히드록실 모이어티의 선택적인 작용성을 허용하는 상태로 존재한다.
더 구체적으로, 본원에 개시된 바와 같은 안정한 전해질 물질은 이하의 일반식을 가질 수 있다:
x는 4 이상의 정수이고;
y는 x 미만의 정수이며;
n은 1∼4의 정수이고;
Z는 +1 내지 +3의 전하를 갖는 양쪽성 다원자 이온이다.
양쪽성 다원자 성분은 탄산염, 탄산수소, 크롬산염, 시안화물, 질화물, 질산염, 과망간산염, 인산염, 황산염, 아황산염, 아염소산염, 과염소산염, 브롬화수소산염, 아브롬산염, 브롬산염, 요오드화물, 황산수소, 아황산수소를 포함한다. 물질 조성물은 상기 열거된 물질 중 하나로 구성되거나 또는 열거된 하나 이상의 화합물의 조합일 수 있다.
또한, 어떤 실시양태에서, x는 3∼9의 정수이고, 일부 실시양태에서 x는 3∼6의 정수이다.
어떤 실시양태에서, y는 y=1의 값을 갖는 정수이고, 적용가능한 경우, y=2 또는 y=3이다.
본원에 개시된 바와 같은 물질 조성물은 어떤 실시양태에서 하기 식을 가질 수 있다:
x는 4∼6의 홀수 정수이고;
y는 x 미만의 정수로서 1∼3이고;
Z는 1∼3의 전하를 갖는 양쪽성 다원자 이온이며, 탄산염, 탄산수소, 크롬산염, 시안화물, 질화물, 질산염, 과망간산염, 인산염, 황산염, 아황산염, 아염소산염, 과염소산염, 브롬화수소산염, 아브롬산염, 브롬산염, 요오드화물, 황산수소, 아황산수소 중 하나 이상일 수 있다.
물질 조성물은 이성체 분포로서 존재하는 것으로 고려되며 여기서 x값은 3 미만의 정수, 유리하게는 4∼6의 정수의 평균 분포이다.
본원에 개시된 바와 같은 물질 조성물은 적합한 무기 수산화물에 적합한 무기산을 첨가하여 형성될 수 있다. 무기산은 22°내지 70°보메 밀도를 가질 수 있고 비중이 약 1.18 내지 1.93이다. 어떤 실시양태에서, 무기산은 50°내지 67°보메 밀도를 가질 수 있고 비중이 1.53 내지 1.85이다. 무기산은 단원자산 또는 다원자산일 수 있다.
무기산은 균질하거나 소정 파라미터에 속하는 여러가지 산 화합물의 혼합물일 수 있다. 또한, 산은 고려되는 파라미터 밖에 떨어지나 다른 물질과 조합하여 특정 범위내의 평균 산 조성 값을 제공하는 하나 이상의 산 화합물을 포함하는 혼합물일 수 있다. 사용되는 무기산(들)은 임의의 적합한 등급 또는 순도일 수 있다. 어떤 경우, 기술 등급 및/또는 식품 등급 물질이 성공적으로 사용될 수 있다.
사용되는 수산화물 물질은 수용성 또는 부분 수용성 무기 수산화물일 수 있다. 본 방법에 사용되는 부분 수용성 수산화물은 일반적으로 첨가되는 산 물질과 혼화성을 나타내는 것들이다. 안정한 부분 수용성 무기 수산화물의 비제한적 예는 관련 산에서 50% 이상의 혼화성을 나타내는 것들이다. 무기 수산화물은 무수물 또는 수화물일 수 있다.
수용성 무기 수산화물의 비제한적 예는 수용성 알칼리 금속 수산화물, 알칼리 토류 금속 수산화물 및 희토류 수산화물을 단독으로 또는 서로 조합하여 포함한다. 다른 수산화물도 본 개시내용의 범위 내인 것으로 간주된다. 사용되는 수산화물 물질과 관련하여 정의될 때 용어 "수용성"은 표준 온도 및 압력에서 수중에 75% 이상의 용해 특성을 나타내는 물질로서 정의된다. 사용되는 수산화물은 일반적으로 참용액, 현탁액 또는 과포화 슬러리로서 산 물질에 도입될 수 있는 액체 물질이다. 어떤 실시양태에서, 수용액 중의 무기 수산화물의 농도는 관련 산의 농도에 의존할 수 있다. 수산화물 물질의 적합한 농도의 비제한적 예는 5몰 물질의 5% 초과 내지 50%의 수산화물 농도이다.
적합한 물질은 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 수산화칼슘, 수산화스트론튬, 수산화바륨, 수산화마그네슘, 및/또는 수산화은을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 사용될 때 무기 수산화물 용액은 5몰 물질의 5% 내지 50%의 무기 수산화물 농도, 어떤 적용예에서는 5∼20%의 수산화물 농도를 가질 수 있다. 무기 수산화물 물질은, 특정 방법에서, 소석회로서 존재하는 것과 같이 적합한 수용액 중의 수산화칼슘일 수 있다.
본원에 개시된 바와 같은 적합한 전해질 물질의 제조에 있어서, 무기 염기는 임의의 적합한 부피에서 액체 형태로 임의의 적합한 반응 용기 중에 함유될 수 있다. 여러가지 실시양태에서, 반응 용기는 적합한 부피의 비반응성 비이커일 수 있다. 사용될 수 있는 무기 염기의 부피는 50 ml 정도로 작을 수 있다. 5000 갤런 이하 또는 이를 초과하는 큰 부피도 본 개시내용의 범위 내인 것으로 고려된다.
무기 염기는 일반적으로 상온인 온도에서 반응 용기 내에 유지될 수 있다. 처음 무기 염기 온도를 대략 23도 내지 약 70℃ 범위에서 유지하는 것이 가능하다. 그러나, 15도내지 약 40℃ 범위의 더 낮은 온도도 이용될 수 있다.
무기 염기는 대략 0.5 HP 내지 3 HP 수준으로 기계적 에너지를 부여하는 적합한 수단에 의해 기계적으로 교반될 수 있으며, 본 방법의 어떤 적용예에서는 1∼2.5 HP의 기계적 에너지를 부여하는 교반 수준이 이용된다. 교반은 DC 서보드라이브, 전기 임펠러, 자기 스터러, 화학적 인덕터 등을 포함하나 이에 한정되지 않는 여러가지 적합한 수단에 의해 부여될 수 있다.
교반은 산 첨가 직전에 일정 간격을 두고 개시될 수 있고 적어도 일부의 산 도입 단계 동안 일정 간격 동안 지속될 수 있다.
도입되는 산 물질은 물질이 측정된 계량 방식으로 분배될 수 있는 임의의 적합한 용기 내에 유지될 수 있다. 용기는, 원하는 경우 또는 필요한 경우, 상온 내지 대략 200℉의 온도로, 어떤 실시양태에서 상온 내지 70℃의 온도로 가열된 물질을 제공하도록 구성된 적합한 가열 소자를 포함할 수 있다.
본원에 개시된 바와 같은 방법에서, 선택되는 산 물질은 적어도 7 이상의 평균 몰농도(M)를 갖는 농축산일 수 있다. 특정 절차에서, 평균 몰농도는 적어도 10 이상이고; 어떤 적용예에서는 7∼10의 평균 몰농도가 유용하다. 사용되는 산은 순수 액체, 액체 슬러리 또는 실질적으로 농축된 형태의 용해 산의 수용액의 형태로 존재할 수 있다.
적합한 산 물질은 수성 또는 비수성 물질일 수 있다. 적합한 산 물질의 비제한적 예는 염산, 질산, 인산, 염소산, 과염소산, 크롬산, 황산, 과망간산, 청산, 브롬산, 브롬화수소산, 불화수소산, 요오드산, 불화붕소산, 불화규소산, 불화티탄산 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
어떤 실시양태에서는, 사용되는 농축 강산은 55°내지 67°보메 비중을 갖는 황산일 수 있다. 이 물질을 반응 용기에 넣고 16∼70℃의 온도에서 기계적으로 교반할 수 있다.
개시된 방법의 어떤 어떤 적용예에서, 계량된 정해진 양의 적합한 산 물질을, 비이커 내에 존재하는 정해진 양의 교반 수산화물에 첨가할 수 있다. 첨가되는 산의 양은 침전물 및/또는 현탁된 고형분 또는 콜로이드 현탁액으로서 조성물 중에 존재하는 고체 물질을 생성하기에 충분한 양이다.
개시된 바와 같은 방법에서, 산 물질은 소정 공진 시간을 제공하기 위하여 소정 간격에 걸쳐 하나 이상의 계량된 부피로 교반 무기 수산화물에 첨가된다. 개략 서술된 바와 같은 방법에서 공진 시간은 히드로늄 음이온 물질이 발생하는 환경을 촉진 및 제공하는 데 필요한 시간 간격인 것으로 고려된다. 본원에서 이용되는 바와 같은 공진 시간 간격은 일반적으로 12∼120 시간이고, 어떤 적용예에서는 24∼72 시간의 공진 시간 간격 및 그 안의 증분이 이용된다.
다양한 방법 적용예에서, 산은 복수의 계량된 부피로 상부 표면에서 무기 수산화물에 도입된다. 일반적으로 산 물질의 총량은 관련 공진 시간에 걸쳐 복수의 측정된 부분으로서 도입되는데, 많은 경우에 전방 하중 계량 첨가가 이용된다. "전방 하중 계량 첨가"라는 용어는 본원에서 사용될 때 전체 산 부피를 소정 공진 시간의 초기 백분율에 걸쳐 첨가하는 것을 의미하는 것으로 해석된다. 초기 백분율 값은 전체 공진 시간의 첫 25% 내지 50%인 것으로 고려된다.
첨가되는 각 계량 부피의 비율은 동일하거나 또는 외부 방법 조건, 인시츄 방법 조건, 구체적인 재료 특성 등과 같은 비제한적 요소에 기초하여 달라질 수 있다. 계량 부피의 수는 3∼12일 수 있다. 각 계량 부피의 첨가 사이의 간격은 개시된 바와 같은 방법의 어떤 적용예에서 5∼60분일 수 있다. 실제 첨가 간격은 60분 내지 5 시간일 수 있다.
방법의 어떤 적용예에서, 100 ml 부피의 66°보메 농도의 황산 물질을 분당 2 ml의 5 계량된 증분으로 50 ml의 5 중량% 수산화칼슘에 혼합하면서 첨가한다. 수산화칼슘에 황산을 첨가하는 것은 액체 혼탁도를 증가시키는데, 이것은 현탁 및 용해된 고형분의 최소 농도를 제공하기 위하여 계속되는 산 첨가로 조정되는 방식으로 제거되는 침전물로서 황산칼슘 고형분이 생성된 증거이다.
임의의 이론에 구속되지 않고, 수산화칼슘에 황산을 첨가하는 것은 도입된 황산과 관련된 초기 수소 양성자(들)를 소모하여 수소 양성자 산소화를 야기하므로, 당해 양성자가 산 첨가시 일반적으로 예상되는 바와 같이 탈기되지 않고 액체 물질 중에 존재하는 이온성 물분자 성분과 재결합한다.
정의된 바와 같은 적합한 공진 시간의 완료 후, 생성된 물질을 2000 가우스 초과의 값에서 비쌍극성 자기장에 도입하는데, 어떤 적용예에서는 2백만 가우스 초과의 자기장이 사용된다. 특정 상황에서는 10,000 내지 2백만 가우스의 자기장이 이용될 수 있다. 적합한 자기장 발생기의 한 비제한적 예가 Wurzburger의 US 7,122,269호에서 발견되는데, 이 명세서는 본원에 참조로 포함된다.
원하는 경우, 침전물 또는 현탁 고체 부산물로서 존재하는 고체 물질은 임의의 적합한 수단에 의해 제거될 수 있다. 이러한 수단은 중량분석, 강제 여과, 원심분리, 역삼투 등을 포함하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본원에 개시된 바와 같은 물질 조성물은 상온 및 50∼75% 상대 습도에서 보관시 1년 이상 안정한 것으로 생각되는 보관 안정성 점성 액체이다. 이 물질 조성물은 여러가지 최종 사용 분야에서 그대로 사용될 수 있다. 물질 조성물은 전하 평형을 이루지 않은 산 양성자를 총 몰의 8∼9% 함유하는 1.87∼1.78몰 용액을 가질 수 있다.
개시된 바와 같은 방법으로부터 얻어지는 물질의 안정한 전해질 조성물은 수소 전량 분석을 통해 그리고 FFTIR 스펙트럼 분석을 통해 적정법으로 측정될 때 200∼150 M 강도, 어떤 경우 187∼178 M 강도의 몰농도를 가진다. 물질은 1.15를 초과하는 중량분석 범위, 어떤 경우 1.9를 초과하는 중량분석 범위를 가진다. 분석시 물질은 물 1 몰에 함유된 수소에 대하여 세제곱 ml당 1300 체적배까지의 오르토수소를 생성하는 것으로 나타날 수 있다.
또한, 개시된 바와 같은 물질 조성물은 극성 용매에 도입될 수 있고 15 부피%를 초과하는 히드로늄 음이온 농도를 갖는 용액을 생성한다. 일부 적용예에서, 히드로늄 음이온의 농도는 25% 초과일 수 있고, 히드로늄 음이온의 농도는 15∼50 부피%일 수 있다.
극성 용매는 수성 물질 또는 수성 물질과 유기 물질의 혼합물일 수 있다. 극성 용매가 유기 성분을 포함하는 상황에서, 유기 성분은 탄소수 5 미만의 포화 및/또는 불포화 단쇄 알콜, 및/또는 탄소수 5 미만의 포화 및 불포화 단쇄 카르복실산 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 용매가 물 및 유기 용매를 포함하는 경우, 물 대 용매 비는 각각 1:1 내지 400:1인 것으로 고려된다.
본원에 개시된 바와 같은 용매 물질 중에 존재하는 이온 착물은, 산소를 발생하도록 조성된 환경에서 산소 공여체로서 기능할 수 있고 일반적으로 안정한 용매화 및 임의의 적합한 구조를 가질 수 있다. 어떤 실시양태에서, 이온은 이하의 식으로 나타내어진다:
상기 식에서,
x는 4 이상의 정수이고;
y는 x 미만의 정수이며;
n은 1∼4의 정수이고;
Z는 +1 내지 +3의 전하를 갖는 양쪽성 다원자 이온이다.
본원에 정의된 바와 같은 이온은, 본원에서 히드로늄 음이온 착물로서 일컬어지는 각각의 개별 음이온 착물에 있어서 더 적은 수의 산소와 착화된 4∼7개의 수소 원자를 갖는 독특한 음이온 착물로 존재한다. 본원에서 사용될 때 용어 "히드로늄 음이온 착물"은 양이온 HxOx-1-(여기서, x는 4 이상의 정수)을 둘러싸는 분자의 클러스터로서 광의로 정의될 수 있다. 히드로늄 음이온 착물은 4개 이상의 추가의 수소 분자 및 물분자로서 여기에 착체된 화학양론적 비율의 산소 분자를 포함할 수 있다. 따라서, 본원의 방법에 이용될 수 있는 히드로늄 이온 착물의 비제한적 예를 나타내는 식은 하기 식으로 표현될 수 있다: 어떤 실시양태에서, 물질 조성물은 화학양론적으로 평형을 이룬 화학적 과산화수소 히드록실 설페이트 수화물로 구성된다.
하나 이상의 활성제는 화장품 조성물의 성질 및 최종 용도에 따라 변할 수 있다. 색조 화장품에서, 활성 성분은 원하는 입도 및 빛깔의 색 첨가제일 수 있다. 이러한 물질은 미국 식품의약국과 같은 규제 기관에 의해 승인된 화합물이다. 립스틱에 사용되는 바와 같은 이러한 물질의 비제한적 예는 여러가지 산화철, 이산화티탄 및 산화아연과 같은 유기 물질 및 레드(레드 6, 7, 및 21), 옐로우(옐로우 6), 오렌지(5% 미만 농도의 오렌지 5) 및 레드 7 레이크 및 옐로우 5 레이크와 같은 유기색을 포함한다. 이것은 또한 산화철 및 이산화티탄 및 옥시염화비스무트로 코팅된 운모와 같은 특수 효과 안료를 또한 포함할 수 있다.
이러한 립컬러 색소 물질은 담체 물질 내에 분산되어 유지될 수 있으며 여기서 립 색소 물질은 단독으로 또는 여러가지 오일, 지방 또는 버터와 조합하여 존재하는 하나 이상의 왁스일 수 있다. 적합한 왁스의 비제한적 예는 밀랍, 칸델릴라 왁스, 카르나우바 왁스, 파라핀 왁스, 오조케라이트 왁스, 미세정질 왁스, 폴리에틸렌 및 라놀린 알콜을 포함한다. 오일, 지방 및 버터의 비제한적 예는 피마자유, 포도씨유, 아몬드유, 메도우폼유, 올리브유, 코코넛유, 팜유 및 여러가지 트리글리세리드와 같은 식물유를 포함한다. 버터의 비제한적 예는 아보카도 버터, 시어 버터 및 코코아 버터를 포함한다. 지방산 에스테르의 비제한적 예는 이소프로필 미리스테이트, 이소프로필 팔미테이트, 이소스테아릴 이소스테아레이트 및 부틸 스테아레이트와 같은 것을 포함한다. 사용될 수 있는 탄화수소 및/또는 실리콘의 비제한적 예는 폴리이소부텐, 광유, 석유, 이소도데칸 및 이소에이코산 그리고 시클로메티콘 및 디메티콘을 포함한다.
립 색소로서 이용되는 경우 화장품 조성물은 또한 하기 식 I 또는 식 II에 따른 조성을 갖는 물질 및 안료, 보습제, 연화제, 수성 담체 등 중 적어도 하나를 함유할 수 있다:
상기 식에서,
x는 3 이상의 홀수 정수이고;
y는 1∼20의 정수이며;
Z는 -1 내지 -3의 전하값을 갖는 14∼17족으로부터의 단원자 이온 또는 -1 내지 -3의 전하를 갖는 다원자 이온 중 하나이다.
또는
상기 식에서,
x'는 3 초과의 정수이고;
y'는 x' 미만의 정수이며;
Z'는 단원자 양이온, 다원자 이온 또는 양이온성 착물 중 하나이다.
매우 예기치 않게도, 식 I 또는 식 II의 화학식을 갖는 0.25∼30 중량%의 상기 조성을 갖는 립 색소 조성물은 세균 오염에 대한 내성을 나타낸다.
아이 메이크업 제품과 같은 색조 화장품에서, 색소 또는 활성 성분은 용매와 같은 적합한 담체 중에 분산되는 앞서 언급된 바와 같은 색소일 수 있다. 용매의 비제한적 예는 적합한 증점제, 구조화제, 유화제 등과 조합하여 또는 단독으로 존재할 수 있는 소르비톨과 같은 프로필렌 글리콜, 글리세린, 물을 포함한다. 색조 화장품은 또한 0.025∼30 중량%의 식 I 또는 식 II의 조성물을 포함한다. 임의의 이론에 한정되지 않고, 이 화합물의 존재는 세균 오염에 대해 관련 조성물을 보호 보존하는데 기여한다고 생각된다.
어떤 실시양태에서, 화장품 조성물은 보습제, 컨디셔너, 세정제 조성물, 로션 등의 성분으로서 사용하기 적합한 크림 또는 로션으로서 구성될 수 있다.
본원에 개시된 바와 같은 화장품 조성물의 구성에 있어서, 극성 성분과, 어떤 실시양태에서는 수성 성분과 혼합된 유기 성분을 포함하는 염기성 성분이 제조될 수 있다. 유기 성분은 하나 이상의 C-4 내지 C-30 분지 또는 비분지 지방 알콜, C-66 내지 C-30 지방산을 포함할 수 있는 오일계 증점제 성분을 포함할 수 있다. 조성물은 또한 효과적인 농도의 유화제 물질을 함유할 수 있다. 어떤 실시양태에서, 유화제는 세테르아릴 올리베이트, 스테아릴 올리베이트, 세테로스테아릴 올리베이트, 소르비탄 올리베이트 등 그리고 트리글리세리드 등을 포함하나 이에 한정되지 않는 적합한 비-PEG 유화제일 수 있다.
이러한 증점제 물질은 조성물 중에 사용될 때 연화제 보조제 등으로서 여러가지로 기능할 수 있다. 어떤 실시양태에서, 화장품 조성물은 C-8 내지 C-28 지방 알콜과 같은 하나 이상의 지방 알콜을 2∼10 부피% 함유한다. 일부 실시양태에서, 이 농도는 2∼5 부피%이고, 일부 조성물에서, 이 농도는 3.5∼4.5 부피%일 수 있다. 본원에 개시된 바와 같은 조성물에 사용하기 적합한 이러한 지방 알콜의 비제한적 예는 세틸 알콜, 스테아릴 알콜 등을 포함한다.
본원에 개시된 바와 같은 화장품 조성물의 비-PEG 유화제 성분은 어떤 실시양태에서는 1∼7 부피%의 양으로 존재할 수 있고, 어떤 실시양태에서, 비-PEG 유화제의 농도는 2∼4 부피%의 양으로 존재할 수 있다. 적합한 비-PEG 유화제는 표면 개질제로서 기능하는 물질일 수 있다. 적합한 비-PEG 유화제는 적합한 식품 오일 등에서 유도되는 것일 수 있다. 적합한 식품 오일은 어떤 적용예에서는 20%를 초과하는 퍼센트의 증가된 퍼센트의 단불포화 지질쇄를 갖는 물질을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 적합한 오일의 비제한적 예는 올리브유, 옥수수유, 대두유, 해바라기유, 땅콩유 등을 포함한다. 임의의 이론에 구속되지 않고, 비-PEG 유화제는 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 미리스트산, 팔미트산, 팔미톨레산렌, 헵타데칸산, 스테아르산, 리놀레산, 아라키드산, 가돌레산, 베헨산 등 중 하나 이상을 포함하는 오일 성분에서 유도된다고 생각된다. 어떤 실시양태에서, 적합한 비-PEG 유화제는 세트아릴 올리베이트, 소르비탄 올리베이트 등 중 하나 이상일 수 있다.
화장품 조성물은 또한 글리세리드, 지방 글리세롤에서 유도되는 적합한 에스테르 및 적합한 지방산을 포함할 수 있다. 어떤 실시양태에서, 성분은 트리글리세리드가 팔미트산, 올레산, 리놀레산, 카프릴산, 카프르산 등과 같은 하나 이상의 지방산에서 유도되는 하나 이상의 트리글리세리드 성분으로 구성될 수 있다. 어떤 실시양태에서, 트리글리세리드 성분은 카프릴릭 트리글리세리드 및 카프릭 트리글리세리드와 같은 트리글리세리드 물질의 조합으로서 존재할 수 있다. 또한, 트리글리세리드 물질은 코코넛 오일 및 글리세린에서 유도된 혼합 트리에스테르인 것으로 생각되는 카프릴릭/카프릭 트리글리세리드일 수 있다. 트리글리세리드 성분은 3∼9 부피%의 농도로 존재할 수 있으며, 어떤 실시양태에서는 5∼6.5 부피%의 부피가 사용된다.
유기 성분은 또한 시드유에서 유도된 물질과 같은 천연 지방산 성분을 포함할 수 있다. 천연 지방산 성분은 0.5 부피% 내지 5 부피%, 어떤 실시양태에서는 1% 내지 3.5%의 양으로 조성물 중에 존재할 수 있다. 본원에 개시된 화장품 조성물 중에 사용될 수 있는 적합한 시드유의 비제한적 예는 아몬드유, 아르간 오일, 보리지유, 카놀라유, 옥수수유, 피마자유, 면실유, 아마인유, 포도씨유, 참깨유, 홍화유, 님 오일, 해바라기유, 텅유, 마카다미아 오일, 호두유 중 하나 이상을 포함한다. 어떤 실시양태에서, 천연 시드유는 화장품 조성물의 10% 내지 100% 시드유의 양으로 마카다미아넛 오일을 함유할 수 있다. 임의의 이론에 구속되지 않고, 시드유에서 유도된 지방산 성분은 탄소수 8∼20의 불포화 및/또는 포화 지방산으로 구성될 수 있으며, 어떤 적용예에서는 탄소수 8∼20의 단불포화 및/또는 다불포화 지방산이 사용된다.
유기 성분은 또한 화장품 조성물의 4∼6 부피%의 양으로 존재하는 하나 이상의 트리터페노이드 화합물을 함유할 수 있다. 사용되는 트리터펜은 분자식 C30H48을 갖는 3 이상의 단위로 구성될 수 있다. 어떤 실시양태에서, 트리터페노이드 화합물은 하나 이상의 스쿠알렌, 말라바리칸, 이소말라바리칸, 폴리포다테트라엔, 라노스타네, 호파네, 올레아나네 및 이의 유도체일 수 있다. 어떤 실시양태에서, 사용되는 트리터페노이드 화합물은 스쿠알렌, 스쿠알렌 유도체 및 이의 혼합물이다. 스쿠알렌 유도체가 사용되는 경우, 적합한 유도체는 하나 이상의 이중 결합이 제거된 포화 및 부분 포화 형태의 스쿠알렌을 포함할 수 있으나 이에 한정될 필요는 없다. 천연 유도된 스쿠알렌은 상어와 같은 연골 어류로부터 추출될 수 있다.
크림, 로션 등으로서 구성되는 화장품 조성물은 또한 물로 구성된 수성 성분을 함유한다. 물 성분은 약 200∼500 cps의 점도를 갖는 최종 화장품 조성물을 제공하기에 충분한 양으로 존재하는 탈이온화 증류수로 구성될 수 있다. 어떤 실시양태에서, 수성 성분은 최종 조성물의 50∼75 부피%의 부피로 조성물 중에 존재할 수 있다.
조성물은 또한 약 0.1∼2 부피%의 양의 농도로 본원에 개시된 히드로늄 화합물을 함유한다. 어떤 실시양태에서, 히드로늄 화합물은 생성되는 제제의 0.1∼15 부피%의 양으로 존재한다. 히드로늄 화합물은 하기 식 중 하나 이상일 수 있다:
상기 식에서,
x는 3 이상의 홀수 정수이고;
y는 1∼20의 정수이며;
Z는 -1 내지 -3의 전하값을 갖는 14∼17족으로부터의 단원자 이온 또는 -1 내지 -3의 전하를 갖는 다원자 이온 중 하나이다.
또는
상기 식에서,
x'는 3 초과의 정수이고;
y'는 x' 미만의 정수이며;
Z'는 단원자 양이온, 다원자 이온 또는 양이온성 착물 중 하나이다.
어떤 실시양태에서, 히드로늄 이온은 w가 3∼11의 정수인 화합물일 수 있다. 어떤 실시양태에서, 히드로늄 이온은 y가 1∼10인 화합물일 수 있다. 어떤 실시양태에서, 히드로늄 이온은 다원자 이온이 -2 이상의 전하를 갖는 화합물일 수 있다. 어떤 실시양태에서, Z는 황산염, 탄산염, 인산염, 옥살산염, 크롬산염, 중크롬산염, 피로인산염 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택된다.
어떤 실시양태에서, 화장품 조성물은 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 설페이트(1:1); 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 카보네이트(1:1), 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 포스페이트(1:1); 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 옥살레이트(1:1); 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 크로메이트(1:1) 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 디크로메이트(1:1), 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 피로포스페이트(1:1), 및 이의 혼합물 중 하나 이상의 화학적으로 평형을 이룬 화학 조성물 중 하나 이상을 포함한다. 원하거나 필요한 경우, 화장품 조성물은 상기 언급한 화합물을 단독으로 또는 이하의 구조를 갖는 추가의 염기성 히드로늄 화합물과 조합하여 포함할 수 있다:
상기 식에서,
x는 3 이상의 홀수 정수이고;
y는 1∼20의 정수이며;
Z는 -1 내지 -3의 전하값을 갖는 14∼17족으로부터의 단원자 이온 또는 -1 내지 -3의 전하를 갖는 다원자 이온 중 하나이다.
어떤 실시양태에서 추가의 화합물은 수소(1+) 트리아쿠아 화합물 100부당 약 5 내지 약 40부 농도의 양으로 존재할 수 있다. 어떤 실시양태에서, 이 염기성 히드로늄 화합물은 단원자 또는 다원자 이온이 -2 이상의 전하를 갖는 것이다. 어떤 실시양태에서, 이 염기성 히드로늄 화합물은 Z가 황산염, 탄산염, 인산염, 옥살산염, 크롬산염, 중크롬산염, 피로인산염 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 것이다.
본원에 개시된 바와 같은 화장품 조성물은 안료, 계면활성제, 증점제 등을 포함하나 이에 한정되지 않는 추가의 성분을 임의로 함유할 수 있다. 또한, 개시된 바와 같은 화장품 조성물은 추가의 조성물을 위한 빌더로서 사용될 수 있다고 고려된다. 어떤 적용예에서, 조성물은 2.5∼3.5 부피%의 글리세린과 같은 담체, 0.2∼0.4 부피%의 양의 잔탄 검과 같은 레올로지 개질제, 1.5∼2.5 부피%의 양의 타피오카 전분과 같은 바인더 중 하나 이상을 포함할 수 있다고 고려된다.
실시예 I
본원에 개시된 바와 같은 화장품 조성물을 제조하기 위하여, 적합한 품질의 세트아릴 올리베이트, 세틸 알콜, 및 카프릴릭/카프로익 트리글리세리드를 초기량으로 80℃의 조성물 온도를 제공하기 위하여 가열하면서 온건한 혼합으로 혼합하여, 2 부피%의 세트아릴 올리베이트, 3.5 부피%의 세틸 알콜, 및 5.5 부피%의 카프릴릭/카프릭 트리글리세리드의 각 성분들의 최종 조성물 부피를 제공한다. 일정량의 스쿠알렌 오일을 혼합물에 첨가하여 4 부피%의 최종 화장품 조성물 중에 일정 부피의 스쿠알렌 오일을 제공할 수 있다. 2 부피%의 시드유 농도 최종 조성물을 제공하기 위하여 추가량의 영양 시드유를 혼합물에 첨가할 수 있으며, 1 부피%의 마카다미아 시드유가 80℃의 조성물 온도에서 첨가된다. 마카다미아 시드유가 첨가되면, 조성물을 60℃의 온도로 냉각되게 한 후, 최종 조성물 중에 1 부피%의 양을 제공하도록 아르간 오일을 첨가한다.
생성되는 물질의 점도는 5000∼20,000 cps이다. 100∼200 rpm의 전단 및 회전 속도가 거의 없는 내지는 전혀 없는 느린 혼합 속도에서 혼합을 진행한다. 생성되는 유기 혼합물이 60℃의 온도로 냉각되었으면, 수성 성분을 첨가할 수 있다.
첨가되는 수성 성분은 2.0∼2.5 microseimens의 전도율을 갖는 탈이온수이며, 여기에 미시간주 트로이 소재의 Tygrus사의 Tydroxide로서 알려진 시판되는 본원에 개시된 바와 같은 0.5∼1.0 부피%의 히드로늄 화합물을 첨가하여 Thermo-Scientific Orion Star A-211 프로브에 의해 측정되는 바와 같은 측정 pH가 1.5∼2.0이 되게 하는데, 여기서 Ph는 칼로멜 ORP 고감도 프로브에 의해 2, 4 및 7의 3점 완충된 표준에서 측정된다. 이후 생성되는 수성 성분을, 실온에서 상기와 같이 최종 pH 3.5∼4 측정치를 제공하기 위하여, 100부의 Tydronium에 40부의 Tydroxide의 양으로 미시간주 트로이 소재의 Tygrus사에서 시판되는 본원에 개시된 바와 같은 Trydroxide로 공지된 염기성 히드로늄 유도체와 다시 착물화한다.
최종 조성물의 부피에 대해 60%의 물 대 40%의 유기 부피의 최종 조성물이 제공되도록 생성되는 수성 조성물을 40∼70℃의 온도에서 유기 부분에 첨가한다. 생성되는 물질은 300 cps 내지 500 cps의 점도를 갖는 백색의 점성 크림상 물질로서 5∼6의 pH를 가진다.
실시예 II
개시된 바와 같은 화장품 조성물의 효과에 접근하기 위하여 파라벤 화합물 메틸 4-히드록시벤조에이트로 조성물을 안정화하여 실시예 I에서 조제된 바와 같은 화장품 조성물에 대한 생성물 성능을 평가한다. 실시예 I에 요약된 조제 방법을 이용하여 레퍼런스 조성물을 함유하는 파라벤을 준비하여 탈이온수를 대체하며 여기서 최종 조성물 중에 숙신산이 1.25∼1.5 부피%가 되도록 pH 3.5의 용액을 얻기에 충분한 양으로 숙신산을 이용하여 pH를 조절한다. 메틸 파라벤은 물에 대해 제한된 용해도를 갖기 때문에, 메틸 파라벤 화합물은 관련 수성-유기 혼합물에의 혼합 전에 에틸 알콜과 같은 최소량의 상용성 단쇄 알콜에 미리 용해된다. 생성되는 물질을 미래의 분석을 위해 샘플 부분들로 나눈다.
실시예 III
실시예 I에서 제조된 물질을 평가하여 생성되는 조성물의 보존 및 항균 활성을 평가하고 실시예 II에서 제조된 레퍼런스 물질 샘플과 비교하여 물성을 결정한다.
개시된 물질 및 레퍼런스 물질의 샘플을 각각 1년 및 2년에 4달 간격으로 밀봉 및 비밀봉 용기에 유지한다. 밀봉 및 비밀봉 시험 샘플을 또한 20% 상대 습도, 50% 상대 습도 및 80% 상대 습도의 각 습도 수준에서 평가한다. 파라벤 물질을 함유하는 레퍼런스 물질은 비밀봉 용기에서는 용기에 넣은 후 4개월에 그리고 밀봉 용기 샘플에서는 포장 후 2년에 결정화를 나타내었다. 대조적으로 실시예 I에 요약된 방법에 따라 제조된 물질은 결정화의 증거를 보이지 않는다.
생성되는 조성물의 부분들을 4개월, 1년, 2년 및 온도 노출에서의 보관 안정성을 평가하기 위해 다수의 용기에 나누어 넣는다. 레퍼런스 샘플 및 실시예 I에 요약된 방법에 따라 제조된 샘플을 밀봉 및 비밀봉 용기에 넣고, 20℃, 85℃ 및 115℃의 각 시험 온도에서 유지한다. 대략 3개월에 레퍼런스 샘플의 분해가 나타나며 일부 레퍼런스 샘플에서는 1개월 노출에 벌써 상 분리의 형태로 나타난다. 대조적으로, 본원에 개시된 바와 같은 물질은 분해의 표지를 나타내지 않는다.
실시예 IV
실시예 I에 요약된 방법에 따라 제조된 본원에 개시된 바와 같은 화장료 조성물의 항균 효과를 USP 보존 효과 시험법 및 CTFA법 M-3에 요약된 방법을 이용하여 평가한다. 전형적인 예측 결과를 표 I에 나타낸다.
[표 I]
실시예 I에 요약된 바와 같은 화장품 조성물의 샘플을 1년 동안 실온 및 40% 내지 60% 상대 습도에서 유지하고 상기 요약된 시험을 행하며 결과는 표 II에 요약한다.
[표 II]
실시예 I에 요약된 방법에 따라 제조된 본원에 개시된 바와 같은 화장품 조성물은 종래의 보존제 없이도 연장된 항균 활성을 나타내는 것으로 보인다. 임의의 이론에 구속되지 않고, 이것은 적어도 부분적으로 본원에 정의된 바와 같은 히드로늄 화합물의 존재로 인한 것으로 생각된다.
실시예 V
본원에 개시된 바와 같은 화장품 조성물의 효과에 접근하기 위하여, 실시예 I에 요약된 방법에 따라 여러가지 조성물을 제조한다. 입증되지 않은 증거는 화장품 조성물이 국소 도포될 때 탄력 및 톤 증가, 주름 감소 피부 톤 및 색조 강화 및/또는 국소 염증 감소 중 하나 이상을 포함하나 이에 한정되지 않는 피부 건강의 지표를 지원한다는 결론을 뒷받침한다. 임의의 이론에 구속되지 않고, 이것은 적어도 부분적으로 표피, 진피 및 세포 대사를 지원하는 관련 지지 조직 영역에 히드로늄 이온 착물에 의해 국소적으로 전달되는 수소 농도 증가의 존재로 인한 것이라고 생각된다.
첨부 도면에 관하여 상기 실시양태를 개시하였으나, 당업자는 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 바와 같은 범위를 일탈하지 않는 한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이해할 것이다.
Claims (18)
- 제1 안정한 전해질 화합물로서, 수소, 트리아쿠아-μ3-옥소트리 설페이트; 수소, 트리아쿠아-μ3-옥소트리 카보네이트; 수소, 트리아쿠아-μ3-옥소트리 포스페이트; 수소, 트리아쿠아-μ3-옥소트리 옥살레이트; 수소, 트리아쿠아-μ3-옥소트리 크로메이트; 수소, 트리아쿠아-μ3-옥소트리 디크로메이트; 수소, 트리아쿠아-μ3-옥소트리 피로포스페이트; 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화학양론적으로 평형을 이룬 화학적 화합물로 구성되고, 화합물의 성분은 1:1 비율로 포함되는 제1 안정한 전해질 화합물;
및
하기 화학식을 갖는 히드로늄 착물을 포함하는 제2 안정한 전해질 화합물;
안료, 보습제 등 중 적어도 하나; 및
수성 성분과 혼합된 유기계 조성물로서, 오일계 증점제를 포함하며, 오일계 증점제는 하나 이상의 C-4 내지 C-30 분지 또는 비분지 지방산 및 C-6 내지 C-30 지방산의 군에서 선택되는 오일계 증점제인 유기계 조성물, 및 유화제를 포함하는 화장품 조성물:
상기 식에서,
x'는 3 이상의 정수이고;
y'는 x' 미만의 정수이며; 및
Z'는 단원자 양이온, 다원자 이온 또는 양이온성 착물 중 하나이다. - 제1항에 있어서, 화학식을 갖는 히드로늄 착물을 포함하는 제2 안정한 전해질 화합물은 극성 용매 중에 존재하며, 히드로늄 착물은 하기 화학식을 갖고,
제1 안정한 전해질 화합물은 극성 용매에 존재하고, 용매는 수소, 트리아쿠아-μ3-옥소트리 설페이트; 수소, 트리아쿠아-μ3-옥소트리 카보네이트; 수소, 트리아쿠아-μ3-옥소트리 포스페이트; 수소, 트리아쿠아-μ3-옥소트리 옥살레이트; 수소, 트리아쿠아-μ3-옥소트리 크로메이트; 수소, 트리아쿠아-μ3-옥소트리 디크로메이트; 수소, 트리아쿠아-μ3-옥소트리 피로포스페이트; 및 이의 혼합물 중 적어도 하나의 화학양론적으로 평형을 이룬 화학적 화합물을 더 포함하고, 전해질 화합물의 성분은 1:1 비율로 포함되는 화장품 조성물:
상기 식에서,
x'는 3 이상의 홀수 정수이고;
y'는 x'보다 미만이고 1∼20의 정수이며;
a는 1∼6의 값이고;
b는 1∼3의 값이며; 및
Z는 단원자 이온, 다원자 이온 또는 양이온성 착물 중 하나;
또는
상기 식에서,
x는 3 이상의 홀수 정수이고;
y는 1∼20의 정수이며;
Z는 -1 내지 -3의 전하를 갖는 14∼17족으로부터의 단원자 이온 또는 -1 내지 -3의 전하를 갖는 다원자 이온 중 하나이다. - 제2항에 있어서, 단원자 또는 다원자 이온은 -2 이상의 전하를 갖는 화장품 조성물.
- 제3항에 있어서, Z는 황산염, 탄산염, 인산염, 옥살산염, 크롬산염, 중크롬산염, 피로인산염 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화장품 조성물.
- 하기 화학식을 갖는 안정한 전해질인 화학적 화합물; 극성 용매; 및 안료, 보습제 등 중 적어도 하나를 포함하는 화장품 조성물:
상기 식에서,
x는 3 이상의 홀수 정수이고;
y는 1∼20의 정수이며; 및
Z는 다원자 이온이다. - 제5항에 있어서, x는 3∼11의 정수이고 y는 1∼10의 정수인 화장품 조성물.
- 제5항에 있어서, Z는 -2 이상의 전하를 갖는 다원자 이온인 화장품 조성물.
- 제7항에 있어서, 극성 용매는 물, 탄소수 1∼4의 단쇄 알콜 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화장품 조성물.
- 제8항에 있어서, 화학적 화합물은 수소, 트리아쿠아-μ3-옥소트리 설페이트; 수소, 트리아쿠아-μ3-옥소트리 카보네이트; 수소, 트리아쿠아-μ3-옥소트리 포스페이트; 수소, 트리아쿠아-μ3-옥소트리 옥살레이트; 수소, 트리아쿠아-μ3-옥소트리 크로메이트; 수소, 트리아쿠아-μ3-옥소트리 디크로메이트; 수소, 트리아쿠아-μ3-옥소트리 피로포스페이트; 및 이의 혼합물 중 적어도 하나의 화학양론적으로 평형을 이룬 화학적 화합물을 갖는 용액에 존재하고, 전해질 화합물의 성분은 1:1 비율로 포함되는 화장품 조성물.
- 제8항에 있어서, 제1 안정한 전해질은 0.05∼50 부피%의 양으로 존재하는 화장품 조성물.
- 제8항에 있어서, 제1 안정한 전해질은 화장품 조성물에 0∼5의 효과적인 pKa를 제공하기에 충분한 양으로 존재하는 화장품 조성물.
- 제8항에 있어서, 조성물은 미생물학적 억제 특성을 갖고, 안정한 전해질은 하기 미생물 화합물 중 적어도 하나의 성장을 억제하기에 충분한 양으로 1 ppm 내지 25 부피%의 효과적인 히드로늄 이온 농도를 제공하기에 충분한 양으로 존재하는 화장품 조성물: E.콜리, S.아우레우스, P.아이루이노스, C.알비칸스, A.브라실리에시스.
- 제1항에 있어서, 유기계 조성물은 물, 탄소수 1∼4의 단쇄 알콜 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 극성 용매인 화장품 조성물.
- 제1항에 있어서, 제1 안정한 히드로늄 전해질 착물은 0.1∼15 부피%의 양으로 존재하는 화장품 조성물.
- 제14항에 있어서, 제1 안정한 히드로늄 전해질 착물은 화장품 조성물에 0∼5의 효과적인 pKa를 제공하기에 충분한 양으로 존재하는 화장품 조성물.
- 제1항에 있어서, 제1 안정한 히드로늄 전해질 착물은 0.1∼2 부피%의 양으로 존재하는 화장품 조성물.
- 제1항에 있어서, 제1 안정한 전해질 화합물은 화학양론적으로 평형을 이룬 화학적 화합물이고, 수소, 트리아쿠아-μ3-옥소트리 설페이트이며,
제1 안정한 전해질 화합물의 적어도 일부가 HSO4 +와 배위결합된 H9O4 +로 유기계 조성물의 수성 성분에 존재하고, 안정한 히드로늄 H3O+ 클러스터를 함유하고,
전해질 화합물의 성분은 1:1 비율로 포함되는 화장품 조성물. - 제17항에 있어서, 유기계 조성물은 물, 탄소수 1∼4의 단쇄 알콜, 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 극성 용매인 화장품 조성물.
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