含有热调节材料的组合物的制作方法

含有热调节材料的组合物的制作方法
【专利说明】含有热调节材料的组合物
[0001] 相关申请的夺叉引用 本申请要求来自于2013年2月27日提交的美国临时申请号61/769, 783的优先权。
[0002] 发明背景。 发明领域
[0003] 本发明涉及化妆品组合物。更具体而言，本发明涉及含有组分的此类组合物，所述 组分能够控制皮肤温度，使得组合物在极端温度环境下保持使用舒适。
[0004] 现有技术描述 可以控制皮肤上的过度热的化妆品和皮肤护理产品是期望的，特别在运动及其他体育 运动期间，并且甚至在炎热和/或潮湿环境中的日常活动过程期间。化妆品（且尤其是粉 底）在此类条件下不能持久且保持清爽外观。使用化妆品的女性的常见抱怨是它可以感觉 像面具，特别是在炎热和/或潮湿气候中。另外，当她出汗时，粉底可以变成条纹状且因此 不均匀，所以皮肤看起来吸引力较低。许多女性出于这些原因而不使用粉底。
[0005] 使得皮肤在体育活动期间和在炎热和/或潮湿天气中感觉更清爽且更舒适的化 妆品组合物由例如美国专利号6, 306, 497和6, 596, 286已知。所述专利公开了用于对皮肤 局部应用的化妆品，其含有纤维组分，包括芯吸（wicking)和/或蒸发纤维，用于促进不需 要的水分和油从皮肤表面逐出。然而，此类产品不能控制在面部和颈部皮肤的微环境中的 温度波动。
[0006] 在极端温度环境中保持穿着者舒适的高科技运动服装也是已知的。此类服装在 其中掺入含有相变材料（PCM)的热可逆纤维。PCM是作为具有高熔化热的物质的潜热存储 (latentheatstorage，LHS)单位，其在基本上恒定的温度下恪融且凝固，并且能够吸收、 储存且释放以热形式的大量能量。当材料从固体变成液体时，热被吸收或释放，并且反之亦 然。服装材料可以涂布到衣服上或以其他方式整合到衣服内，以响应于体温且使此类衣服 的穿着者保持舒适-不会太热也不会太冷。
[0007] 在外套服装中使用的一个PCM实例是在耐热性塑料的微球中封装的石蜡样物质。 PCM通过经由熔融和凝固而维持窄温度范围的中点；储存且排放热能来起作用。例如，在滑 雪夹克中使用的PCM可以保留在约27°C(80. 6°F)至38°C(100. 4°F)，其在具有约32°C 温度的气候中穿着，以便感觉舒适贴身。PCM的特异性范围由构成材料的烃分子长度决定。 当夹克的穿着者穿上它时，PCM颗粒中的一些吸收体热且部分熔融。在重体力作业期间，穿 着者的身体生成过量热，其熔融剩余PCM。因为热被熔融材料吸收而不是反射回身体，所以 夹克内部的温度保持相对稳定。当夹克的穿着者冷却下来时，夹克和身体之间的（环境） 温度下降，PCM再凝固（例如再冷冻），并且在该过程中，将其储存的潜热释放至身体。热循 环可以无限期地继续。
[0008] 虽然此类纤维可用于将身体的皮肤保持在舒适温度下，但通常在日常活动执行期 间，并且特别当此类活动在炎热和潮湿的环境中进行时，它们不用于面部区域中。因此仍存 在管理尤其是在面部皮肤上的温度变化的需要，而无需穿着或具有针对面部皮肤的衣服。
[0009] 迄今为止，先前未提出尽管极端环境温度，仍用于维持使用者的皮肤舒适的皮肤 化妆品，类似于将衣服置于皮肤附近的利益。消费者应当欣赏含有PCM的此类化妆品，其可 以使此类产品的使用者的皮肤维持在舒适温度下，只要产品用在皮肤上。本发明满足了以 下需求：以与粉底或其他皮肤护理产品的正常日常使用一致的方式，控制皮肤且特别是面 部和颈部皮肤上的极端温度波动，以便使得化妆品在任何气候中更舒适使用。此类化妆产 品必须配制为感觉轻松和自然，并且在皮肤上看起来良好，同时行使其所需功能。
[0010] 发明概述 本发明涉及用于局部应用于皮肤的化妆品组合物，其包含与化妆品相容载体组合的至 少一种相变材料（PCM)，其中所述PCM存在于化妆品组合物中，其量足以使得只要使用组合 物，化妆品组合物的使用者的皮肤就维持在舒适温度下。组合物管理在面部和颈部皮肤的 微环境中的温度变化，允许来自身体的热被连续吸收、储存且释放，以便将化妆品使用者的 皮肤维持在舒适温度下。皮肤感觉更清爽，并且掺入PCM或在掺入PCM的皮肤护理产品上 使用的粉底也保持外观中的均匀和干净。
[0011] 本发明还涉及使皮肤维持在舒适温度下的方法。该方法包括对皮肤应用包含与化 妆品相容载体组合的相变材料（PCM)的组合物。组合物在皮肤上感觉且看起来自然，同时 甚至在剧烈的体力活动或极端温度环境中，无论是极冷还是炎热和/或潮湿，也使皮肤维 持舒适。
[0012] 本发明的优选实施方案的详述 本发明提供了用于局部应用于皮肤且包含一种或多种PCM的化妆品组合物。化妆品组 合物中的PCM根据使用者皮肤的需要吸收、储存且释放热，以使得使用者的皮肤维持在舒 适温度下，并且尽管环境温度中的变化，也维持粉底在皮肤上的清爽外表。
[0013] 当材料从一种状态转换为另一种状态时，这个过程被称为相变。通常，相变材料 (PCM)可以包含任何物质（或物质混合物），其具有吸收或释放热能以降低或消除在温度稳 定范围或其内的热流量；即具有热可逆特性的物质。温度稳定范围可以包含特定转变温度 或转变温度范围。当出现温度上升时，PCM通过吸收热且将该能量储存在液化PCM中而发 生反应。当温度再次下降时，储存的热能被释放，并且PCM再次凝固。相变材料并不新奇， 且存在于自然界中。实例是水，当它从液体变成固体冰时，其在〇°C下结晶。相变还在水加 热至100°C的温度时出现，在所述点下它变成蒸汽。除水之外，数百种天然和合成PCM是已 知的。这些材料在其相变温度范围及其储热容量中彼此不同。PCM能够抑制当相变材料吸 收或释放热的时间期间的热能流动，通常当相变材料经历在两种状态（例如液态和固态、 液态和气态、固态和气态、或两种固态）之间的转变时。这种作用通常为瞬时的，例如将发 生，直到相变材料的潜热在加热或冷却过程期间被吸收或释放。在熔融过程期间，PCM以及 其周围区域的温度保持几乎恒定。结晶过程也是如此。PCM可以在固相和液相之间反复转 换，以利用其熔化潜热在此类相转换期间吸收、储存且释放热或冷。相变材料通常可以通过 热源或冷源有效再补充。
[0014] 在本发明的组合物和方法中最有用的PCM是在正好高于和低于人皮肤温度的 温度范围内改变相的那些。人体的总体皮肤温度从在49°F(9. 5°C)的环境温度下的约 83°F(28. 2°C)至在％°F(35°C)的环境温度下的约98°F(37. 2°C)不等。经73至 94°F(23至35°C)的环境温度范围，头部的温度特别从约93至97°F(34至36°C)不等。 用于本发明中的优选PCM在约80 °F至约110°F(约26. 7°C至约43. 3°C)的温度范围内改 变相。
[0015] 可以与本发明的各个实施方案结合使用的相变材料包括各种有机和无机物质。相 变材料的实例包括烃（例如直链烷烃或石蜡烃、支链烷烃、不饱和烃、卤代烃和脂环烃）、水 合盐（例如氯化钙六水合物、溴化钙六水合物、硝酸镁六水合物、硝酸锂三水合物、氟化钾 四水合物、铵明矾、氯化镁六水合物、碳酸钠十水合物、磷酸氢二钠十二水合物、硫酸钠十水 合物和乙酸钠三水合物）、蜡、油、水、脂肪酸、脂肪酸酯、二元酸、二元酯、1-卤化物、伯醇、 仲醇、叔醇、芳香族化合物、笼形包合物、半笼形包合物、气体笼形包合物、酸酐（例如硬脂 酸酐）、碳酸乙烯酯、多元醇（例如2, 2-二甲基-1，3-丙二醇、2-羟甲基-2-甲基-1，3-丙二 醇、乙二醇、聚乙二醇、季戊四醇、二季戊四醇、戊甘油、四羟甲基乙烷、新戊二醇、四羟甲基 丙烷、2-氨基-2-甲基-1，3-丙二醇、单氨基季戊四醇、二氨基季戊四醇、和三（羟甲基）乙 酸）、聚合物（例如聚乙烯、聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚丙烯、聚丙二醇、聚四亚甲基二醇、聚 丙烯丙二酸酯、聚癸二酸新戊二醇酯、聚戊烷戊二酸酯、聚肉豆蔻酸乙烯酯、聚硬脂酸乙烯 酯、聚月桂酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸十六烷基酯、聚甲基丙烯酸十八烷基酯、通过二醇（或 其衍生物）与二元酸（或它们的衍生物）的缩聚反应产生的聚酯、和诸如聚丙烯酸酯或聚 (甲基）丙烯酸酯与烷基烃侧链或与聚乙二醇侧链的共聚物、和共聚物包括聚乙烯、聚乙二 醇、聚环氧乙烷、聚丙烯、聚丙二醇或聚四亚甲基二醇）、金属及其混合物。
[0016] 可用于本发明中的具有通式CnH2n+2的石蜡（疏水线性烃）是无毒和廉价的，并且取 决于其碳原子数目，具有广泛范围的熔融温度。通过选择烃原子数目，可以对于具体应用定 制相变温度。例如，正二十烷具有在约人体温度下的熔融温度。聚乙二醇（PEG)，商业石蜡 也是有用的，因为它是廉价的，具有适度的储热密度，和广泛范围的熔融温度（当分子量低 于20, 000时，与分子量成正比例）。PEG的重复单位为氧乙烯（-0-CH2-CH2-)n，其中链的任 一末端包含羟基。在本发明的组合物中有用的脂肪酸和酯具有通式（CH3(CH2)2nC00H，并且 包括例如癸酸、月桂酸、棕榈酸、硬脂酸及其混合物。用于本发明中的一些优选石蜡烃包括 正二十八烷、正二十七烷、正二十六烷、正二十五烷、正二十四烷、正二十三烷、正二十二烷、 正二i^一烷、正二十烷、正十九烷、正十八烷、正十七烷、正十六烷、正十五烷、正十四烷和正 十三烷。
[0017] 合适的无机PCM物质包括具有通式ΜηΗ20的盐水合物。水合盐是用于热能存储的 有吸引力的材料，这是由于其高容积存储密度，相对高的导热性和适度成本。基于盐的PCM 溶液必须进行封装，以防止热蒸发或摄取。非限制性实例为Na2S04.H20和Μη(N03) 2. 6H20)。
[0018] PCM可以是两种或更多种物质（例如上文讨论的示例性相变材料中的两种或更多 种）的混合物。通过选择两种或更多种不同物质（例如两种不同的石蜡烃）且形成其混合 物，温度稳定范围可以在广泛范围上进行调整，用于任何所需应用。作为进一步实例，PCM可 以包含两种或更多种物质（例如上文讨论的示例性PCM中的两种或更多种）的共聚物。将 期望提供PCM或者两种或更多种PCM来响应于不断改变的环境条件。低水平的热保留通常 在温暖天气下是期望的，而高水平的热保留通常在寒冷天气下是期望的。
[0019] 根据本发明的一些实施方案的相变材料可以具有范围为约-40°C至约 50°C(约-40 °F至约122°F)的转变温度，诸如约0°C至约50°C(约32 °F至约122°F)， 例如约20°C至约45°C(约68 °F至约113°F)，以及两者之间的所有值，诸如约26. 7°C至约 43. 3°C(约80 °F至约110°F)。根据本发明的一些实施方案的相变材料可以具有潜热，其 为至少约40J/g，诸如，例如至少约50J/g、至少约60J/g、至少约70J/g、至少约80J/g、 至少约90J/g、或至少约100J/g，诸如约400J/g以及两者之间的所有值。
[0020] 根据本发明的一些实施方案，为了防止PCM在其液态时的溶解，PCM可以包括封 装、含有、围绕、吸收PCM或与PCM反应的外壳结构。因此，PCM可以封入直径仅几微米的小 塑料球体中。封装的PCM可以直接用于本发明的化妆品制剂中，或可以分散在熔融聚合物 中且形成为合成纤维，例如其随后可以掺入化妆品组合物内。外壳结构可以作用以降低或 防止相变材料泄漏到化妆品制剂内。
[0021]在实施本发明中有用的封装PCM可以具有1至30Mm(微米）的近似直径。通过 用保护涂层涂布微观大小的PCM，颗粒可以悬浮于化妆品粉底或其他皮肤护理制剂的连续 相（例如水相或非水相）内。虽然PCM可以采取各种形式，诸如熔融形式，溶解于溶剂中等 等，但一旦涂布或封装，PCM即可以以散装形式、粉末、团块、颗粒剂、絮片等等提供。
[0022] 封装的PCM可以例如包含限定内腔的空心壳体，其中PCM包含在内腔中。此类微 胶囊应当对机械作用、热和大多数类型的化学品是耐受的。当温度由于更高的环境温度而 上升时，封装的PCM通过吸收热来发生反应。胶囊中的PCM熔融。它们从其周围环境中吸 取热且储存剩余能量。当温度由于更低的环境温度而下降时，胶囊释放储存的热。封装的 PCM提供通过PCM的热吸收引起的冷却效应，通过PCM的热发射的发热效应，起因于PCM的 循环热吸收和热发射的热调节和热屏障效应。
[0023] 通常，空心壳体可以以各种规则或不规则形状（例如球形、椭圆形等等）和大小形 成。根据本发明的一些实施方案，空心壳体可以具有范围为约〇.〇1至约500Mffl(微米）的 最大线性尺度（例如直径），包括两者之间的值。优选地，对于在本发明的组合物中的使用， 空心壳体基本上为球体，并且具有小于约100Mm(微米），例如约0. 5至约3Mm(微米）的 直径。
[0024]PCM可以使用任何已知方法进行封装。例如，PCM可以作为一个（或多个）粒颗 或一个（或多个）小滴提供，并且颗粒或小滴可以经由界面聚合法在颗粒或小滴的外表面 处封装，以形成封入颗粒或小滴的空心壳体。作为另一个实例，颗粒或小滴可以用液体形式 (例如熔融形式）的聚合物材料涂布，并且涂布颗粒或小滴的聚合物材料然后可以固化，以 形成封入颗粒或小滴的空心壳体。关于示例性封装方法的进一步细节描述于美国专利号 5, 589, 194 ;美国专利号5, 433, 953 ;美国专利号4, 708, 812 ;和美国专利号4, 505, 953,所 述专利的公开内容以其整体通过引入并入本文。
[0025] 封装材料通常根据用于空心壳体的一种或多种期望物理特性进行选择。示例性期 望物理特性包括但不限于机械特性（例如高耐久性、高柔韧性或低孔隙率）、热特性（例如 高热稳定性）、和化学特性（例如相对于封闭PCM的低化学反应性）。因此，封装材料应当 良好导热，并且应当能够经受住当相变发生时的频繁体积变化。其还应当限制化妆品制剂 中存在的水或其他媒介物/溶剂通过封装材料壁，使得PCM既不干透也不吸收水或其他媒 介物/溶剂。另外，封装材料应当显示与PCM的化学相容性（即不与之反应）。封装材料还 必须抵抗泄漏和降解。
[0026] 示例性封装材料是无毒的（即，对在人皮肤上的使用安全），并且可以包括但不限 于脂肪醇（例如天然和合成脂肪醇）、脂肪酸、脂肪酯、蜡（例如天然蜡、合成蜡和改性蜡）、 聚合材料（例如聚酰胺、聚胺、聚酰亚胺、聚丙烯酸化物、聚碳酸酯、聚二烯、聚环氧化物、聚 酯、聚醚、多氟经、天然聚合物、聚丙稀、聚稀经、聚苯撑（polyphenylenes)、含娃聚合物、聚 氨酯、聚乙烯、聚缩醛、聚芳酯、共聚物及其混合物）、及其混合物。优选实例包括聚丙烯和 聚烯烃。封装结构的其他实例可以包括二氧化硅颗粒（例如沉淀二氧化硅颗粒、煅制二氧 化硅颗粒及其混合物）、沸石颗粒、碳颗粒（例如石墨颗粒、活性炭颗粒及其混合物）、和吸 收性材料（例如吸收性聚合材料、超吸收性材料、纤维素材料、聚（甲基）丙烯酸酯材料、聚 (甲基）丙烯酸酯材料的金属盐及其混合物）。
[0027] -旦形成，封装的PCM就可以直接掺入本发明的化妆品制剂内，或用于任何已知 方法，诸如熔融纺丝方法、挤出方法或注塑成型方法，以形成具有可逆热特性的物品。如果 是后者，则封装的PCM可以与一种或多种聚合材料混合，以形成掺合物，并且所得到的掺合 物然后可以进行加工，以形成例如但不限于合成纤维（例如尼龙纤维、聚酯纤维、聚乙烯纤 维、聚丙烯纤维和多组分纤维）、半合成纤维诸如人造丝（即，粘胶人造丝或再制造的纤维 素）、薄膜、泡沫、丸剂、颗粒剂，其可以掺入根据本发明的化妆品粉底或其他化妆品制剂内。
[0028] 作为一个实例，封装的PCM可以掺入纤维内，所述纤维可以表现出在不断改变的 环境条件下不同水平的热保留。化妆品粉底可以用以下进行配制：掺入具有不同特性的两 种或更多种PCM的纤维，或掺入第一类PCM的第一组纤维，和掺入第二类PCM的第二组纤 维，以便提供在温暖天气下的低水平的热保留和在寒冷天气下的高水平的热保留，因此在 不断改变的天气条件下维持期望舒适水平。通过纤维本身的高水平的水分吸收性也可以作 用以降低皮肤水分量，例如由于出汗。另外，由纤维吸收的水分可以增强纤维的导热性。因 此，例如，当掺入根据本发明的化妆品制剂内时，纤维可以作用以降