O/W 에멀젼의 입자크기 및 상거동에 미치는 다양한 전상유화법의 효과

김철훈,박재길,허정림,유영태,박태욱,이치규 ( Cheol Hun Kim,Jae Kiel Park,Jung Rim Haw,Young Tai Yoo,Tae Wook Park,Chi Giu Lee ) 한국공업화학회 1995 공업화학 Vol.6 No.4

유화제는 polyoxyethylene(20)sorbitan monostearate와 sorbitan sesquioleate를 혼합 사용하고, 오일상으로는 liquid paraffin을 원료로 사용하여 다양한 전상유화 법으로 O/W 에멀젼을 제조하였다. 전상유화공정중에 오일상에 첨가되는 적량의 물은 가용화 되거나 유화되어 W/O 에멀젼으로 된다. 이 W/O 에멀젼은 분산상의 부피변화나(catastrophic inversion) 유화제의 오일과 물에 대한 친화도변화(transitional inversion)에 의해 O/W 에멀젼으로 전환된다. Direct 유화방법을 채택한 2단계 전상유화법의 공정에서는 잠정적인 (W/O)/W 이중에멀젼이 형성되었다 : 최종에멀젼이 W/O→(W/O)/W→O/W의 전환 단계를 거쳐서 생성되었다. 이 전환에서는 catastrophic inversion이 일어났다. 1단계 및 3단계 전상유화법은 W/O에서 pseudomicroemulsion gel상을 거쳐서 미세하고 균일한 O/W에멀젼입자가 얻어졌다 : W/O→pseudomicroem ulsion gel상→O/W. 이 전환에서는 연속상의 일정농도(5∼17wt%) 내에서 transitional inversion이 일어남을 알 수 있었고, 3단계 전상유화법이 2단계 전상유화법보다 더 미세하고 균일한 입자를 갖는 높은 점도의 에멀젼을 생성하였다. 본 연구에서 가장 미세하고 안정한 에멀젼입자가 형성되는 혼합유화제의 HLB 영역은 10.0∼10.8이었으며, 아울러 이 영역에서 오일상에 첨가되어 가용화되는 물의 양 또한 가장 많게 나타났다. O/W emulsions were prepared with the various phase inversion emulsification methods. The emulsifiers used were the polyoxyethylene(20)sorbitan monostearate and sorbitan sesquioleate, and the oil used was a liquid paraffin(dispersed phase). A portion of aqueous phase added during the phase inversion emulsification process is solubilized or emulsified into the oil phase to form a W/O primary emulsion. This primary emulsion eventually inverts to form an O/W final emulsion either by changing the dispersed phase volume(a catastrophic inversion) or by changing the surfactant`s affinity for the oil and water phases(a transitional inversion). A short-lived double emulsions of (W/O)/W type were formed in the process of the two-step phase inversion which adopted the direct emulsification method : O/W final emulsion was formed as follows, i.e., W/O→(W/O)/W double emulsion→O/W emulsion. Catastropic inversion occured in the two-step phase inversion emulsification method. In one-step phase inversion emulsification and three-step phase inversion emulsification, fine and homogeneous O/W emulsions were formed as follows, i.e., W/O→pseudomicroemulsion gel phase→O/W. In this method the transitional inversion occurred within constant concentration(5-17wt. %) of contineous phase. The more fine, homogeneous and viscous emulsion was prepared with the three-step phase inversion emulsification method than that of emulsions prepared with the two-step phase inversion emulsification method. The finest and most stable droplets were formed in 10.0∼10.8 HLB region of mixed surfactants and this HLB region had maximum amount of solubilizing water.

O/W 에멀젼 입자의 크기에 미치는 Direct 유화법과 Invert유화법의 효과

김철훈 ( Cheol-hun Kim ),박재길 ( Jae-kiel Park ),황정웅 ( Jeong-wung Hwang ),허정림 ( Jung-rim Haw ) 대한화장품학회 1994 대한화장품학회지 Vol.20 No.1

유화제로 polyoxyethylene(20)sorbitan monostearate, sorbitan sesquioleate을 혼합 사용하고, 분산상으로 liquid paraffin, 연속상으로 deionized water를 원료로 사용하여 Direct유화법을 이용한 전상법과 Invert유화법을 3가지 단계의 제조방법으로 나누어서 O/W에멀젼을 제조하였고, 각 단계 전상유화법에서 첨가되는 물의 양에 따른 최종 O/W에멀젼의 입자크기변화를 관찰하였다. Direct유화법을 이용한 2단계 전상유화법을 사용하여 제조한 결과, 미세하고 균일한 입자를 갖는 O/W에멀젼은 W/O에서 (W/O)W 이중에멀젼으로의 전환 단계를 거쳐야만 생성됨을 알 수 있었다. Invert유화법을 사용한 3단계전상유화법은 W/O 에서 일종의 Pseudomicroemulsion gel상을 거쳐 미세하고 균일한 O/W유화 입자가 얻어졌다. 3단계 전상법이 2단계 전상법보다 더 미세하고 균일한 입자를 생성하였다. 실험에서 사용한 모든 유화법에서 혼합유화제의 HLB가 10.0 - 10.8 영역에서 가장 미세한 에멀젼입자가 형성되었다. 이 HLB영역에서 혼합유화제가 용해되어있는 오일상에 첨가되어 가용화되는 물의 양이 최대로 많았으며, 최대 가용화 물양을 갖는 유화제의 조성에서 가장 미세하고 균일한 입자가 얻어졌다. O/W emulsions with mixed nonionic surfactants(polyoxyethylene(20)sorbitan monostearate/sorbitan sesquioleate), liquid paraffin, water prepared by direct inversion emulisification method and continuous inversion emulsification Method. The one-step, two-step and three-step phase inversion emulsification method were used in experiments. Effect of added water on droplet size of final O/W emulsions which is prepared by phase inversion emulsification method were investigated. In direct inversion emulsification method(two-step emulsification method), fine and homogeneous droplets of OIW emulsions were formed after phase inversion steps i.e. ,W/O - (W/O) If double emulsion - O/W emulsion. In continuous inversion emulsification method(three-step emulsification method), fine and homogeneous O/W emulsion were formed after phase inversion steps i.e., W/O - pseudomicroemulsion - O/W. By latter method, more Fine and homogenuous droplets were formed than former method. 10-10, 8 HLB region of mixed non-ionic surfactants could produce most fine droplets. This HLB region had maximum values of solubilization water and This HLB value of mixed nonionic surfactants produced fine and homogenuous droplets.

다양한 Block Copolymer 를 유화제 및 안정화제로 사용한 W1 / O / W2 - Type 다중에멀젼의 방출거동 및 안정성

허정림,김철훈 ( Jung Rim Haw,Cheol Hun Kim ) 한국공업화학회 1997 공업화학 Vol.8 No.4

안정한 W₁/O/W₂ 다중에멀젼을 얻기 위한 새로운 시도가 연구 되었다; 오일상에 분산된 친유성 유화제와 PCL-PEO-PCL triblock copolymer사이의 계면상호 작용이 연구되었다. W₁/O/W₂ 다중에멀젼은 2단계 방법으로 제조하였다. 친유성 유화제로서 Arlacel P-135와 친수성 유화제로서 Synperonic PE/F 127을 사용하였으며, Eutanol-G를 오일상으로 사용하였다. 다중에멀젼의 내부수상에 시약 방출물질로서 NaCl을 첨가하였으며, 이의 방출속도가 연구되었다. 다중에멀젼의 안정성은 분리도 측정과 광학현미경을 이용하여 평가하였다. 오일상에 PCL-PEO-PCL triblock copolymer를 용해하여 실험한 결과 2k-4k-2k와 6k-4k-6k의 조성 갖는 copolymer로 제조한 다중에멀젼에서 NaCl의 방출이 크게 감소하였다. 이것은 copolymer와 유화제가 안정성 증대와 방출 속도를 조절하는 효과적인 계면 복합체를 형성하기 때문이라고 사료된다. 2k-4k-2k의 조성 갖는 PCL-PEO-PCL triblock copolymer 1.2 wt%의 함량으로 제조한 다중에멀젼에서 NaCl의 확산계수는 2.64×10^(-15) gcm²/s이고, 6k-4k-6k에서는 3.23×10^(-16)gcm²/s값을 얻었다. NaCl의 초기 농도의 증가에 따라 NaCl 방출이 감소하였고, Higuchi의 방출 모델식을 개정하여 적용한 결과, 고분자 matrix에 분산된 시약의 방출모델과 유사한 kinetic모델이 다중에멀젼에서 NaCl의 방출에 적당함이 발견되었다. A new approach to obtain stable W₁/O/W₂ multiple emulsions has been studied ; The basis of the interfacial interaction between a PCL-PEO-PCL triblock copolymer and a lipophilic emulsifier in the dispersed oil phase was examined. W₁/O/W₂ multiple emulsions were prepared by the two-step method. Arlacel P-135 was used as a liphophilic emulsifier and Synperonic PE / F 127 as a hydrophilic one. Eutanol-G was used as an oil phase. NaCl was encapsulated within the multiple emulsion droplets as the internal marker and its release rate studies were carried out. The stability of the multiple emulsions have been assessed by measuring Separation Ratios(%) and microscopic observations. The release of NaCl was significantly reduced in W₁/O/W₂ multiple emulsions containing PCL-PEO-PCL triblock copolymer(2k-4k-2k or 6k-4k-6k) in the oil phase. It may be concluded that the copolymer and the emulsifier form effective interfacial complex to enhance stability and to control the release rate. The effective diffusion coefficients of the NaCl were estimated as 2.64×10^(-15) and 3.23× 10^(16) gcm²/s for the W₁/O/W₂ multiple emulsion containing 1.2 wt% of PCL-PEO-PCL triblock copolymers with compositions of 2k-4k-2k and 6k-4k-2k, respectively. The rate of release decreased with the increase of the initial concentration of NaCl. The results were examined in view of Higuchi mechanism. A kinetic model which is similar to the model for release of dispersed drugs from a polymeric matrix was found to be suitable for the release of NaCl from W₁/O/W₂ multiple emulsions.

다양한 Block Copolymer를 유화제 및 안정화제로 사용한 W₁/O/W₂-Type 다중에멀젼의 방출거동 및 안정성

허정림,김철훈,Haw, Jung-Rim,Kim, Cheol-Hun 한국공업화학회 1997 공업화학 Vol.8 No.4

안정한 $W_1/O/W_2$ 다중에멀젼을 얻기 위한 새로운 시도가 연구 되었다; 오일상에 분산된 친유성 유화제와 PCL-PEO-PCL triblock copolymer 사이의 계면상호 작용이 연구되었다. $W_1/O/W_2$ 다중에멀젼은 2단계 방법으로 제조하였다. 친유성 유화제로서 Arlacel P-135와 친수성 유화제로서 Synperonic PE/F 127을 사용하였으며, Eutanol-G를 오일상으로 사용하였다. 다중에멀젼의 내부수상에 시약 방출물질로서 NaCl을 첨가하였으며, 이의 방출속도가 연구되었다. 다중에멀젼의 안정성은 분리도 측정과 광학현미경을 이용하여 평가하였다. 오일상에 PCL-PEO-PCL triblock copolymer를 용해하여 실험한 결과 2k-4k-2k와 6k-4k-6k의 조성 갖는 copolymer로 제조한 다중에멀젼에서 NaCl의 방출이 크게 감소하였다. 이것은 copolymer와 유화제가 안정성 증대와 방출 속도를 조절하는 효과적인 계면 복합체를 형성하기 때문이라고 사료된다. 2k-4k-2k의 조성 갖는 PCL-PEO-PCL triblock copolymer 1.2wt%의 함량으로 제조한 다중에멀젼에서 NaCl의 확산계수는 $2.64{\times}10^{-15}gcm^2/s$이고, 6k-4k-6k에서는 $3.23{\times}10^{-16}gcm^2/s$값을 얻었다. NaCl의 초기 농도의 증가에 따라 NaCl 방출이 감소하였고, Higuchi의 방출 모델식을 개정하여 적용한 결과, 고분자 matrix에 분산된 시약의 방출모델과 유사한 kinetic모델이 다중에멀젼에서 NaCl의 방출에 적당함이 발견되었다. A new approach to obtain stable $W_1/O/W_2$ multiple emulsions has been studied ; The basis of the interfacial interaction between a PCL-PEO-PCL triblock copolymer and a lipophilic emulsifier in the dispersed oil phase was examined. $W_1/O/W_2$ multiple emulsions were prepared by the two-step method. Arlacel P-l35 was used as a liphophilic emulsifier and Synperonic PE/F 127 as a hydrophilic one. Eutanol-G was used as an oil phase. NaCl was encapsulated within the multiple emulsion droplets as the internal marker and its release rate studies were carried out. The suability of the multiple emulsions have been assessed by measuring Separation Ratios(%) and microscopic observations. The release of NaCl was significantly reduced in $W_1/O/W_2$ multiple emulsions containing PCL-PEO-PCL triblock copolymer(2k-4k-2k or 6k-4k-6k) in the oil phase. It may be concluded that the copolymer and the emulsifier form effective interfacial complex to enhance stability and to control the release rate. The effective diffusion coefficients of the NaCl were estimated as $2.64{\times}10^{-15}s$and $3.23{\times}10^{-16}gcm^2/s$ for the $W_1/O/W_2$ multiple emulsion containing 1.2 wt % of PCL-PEO-PCL triblock copolymers with compositions of 2k-4k-2k and 6k-4k-2k, respectively. The rate of release decreased with the increase of the initial concentration of NaCl. The results were examined in view of Higuchi mechanism. A kinetic model which is similar to the model for release of dispersed drugs from a polymeric matrix was found to be suitable for the release of NaCl from $W_1/O/W_2$ multiple emulsions.