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문제 정의
- 본 연구에서는 분체 메이크업 제품 제조 시 분쇄시간에 따른 펄 안료의 입도분포 변화와 파우더의 결합제로 사용되고 있는 바인더의 투입전과 투입 후 그리고 바인더 함량에 따른 입도분포의 상관성에 대해 비교 연구한 것을 보고하고자 한다.
제안 방법
- 결합제로 사용되는 바인더의 투입여부에 따라 쇄성물의 입도분포 변화에 대하여 확인하고자 바인더(trioctanoin 50%, diisostearyl malate 30%, squalane 20%의 혼합물)를 가지고 쇄성물의 10 wt%의 함량으로 투입하여 실험 하였다. Table 2는 바인더 투입 전과 투입 후의 입도분포 변화를 나타낸다.
- 샘플링은 4분할법에 따라 하였다. 또한, 바인더의 함량과 투입전후의 입도분포 변화를 알아보기 위하여 바인더의 함량을 5%, 10%, 15%, 20%로 변화시키고, 바 인더 투입전 쇄성물의 입도분포와 바인더를 투입하고 60 s간 혼합. 분쇄한 후의 쇄성물의 입도분포를 각각 측정 하였다.
- 메이크업 제품에 있어서 특히 아이섀도나 블러셔와 같은 포인트 메이크업 제품의 제조시 화사함이나 광택을 부여하기 위하여 사용되는 펄 안료에 대하여 분쇄시간에 따른 입도분포 변화와 결합제로 사용되는 바인더의 영향에 따른 입도분포의 변화에 대하여 검토하였다. 평균경 5 µm의 펄 안료인 경우 120 s간 분쇄하였을시 4.
- 또한, 바인더의 함량과 투입전후의 입도분포 변화를 알아보기 위하여 바인더의 함량을 5%, 10%, 15%, 20%로 변화시키고, 바 인더 투입전 쇄성물의 입도분포와 바인더를 투입하고 60 s간 혼합. 분쇄한 후의 쇄성물의 입도분포를 각각 측정 하였다. 쇄성물의 입도측정을 위하여 일정량의 시료를 순수에 분산시키고 외부 초음파 분산기 US-150((주)일본정 기제작소제)으로 외부에서 미리 3 min간 분산시켰다.
- 분쇄한 후의 쇄성물의 입도분포를 각각 측정 하였다. 쇄성물의 입도측정을 위하여 일정량의 시료를 순수에 분산시키고 외부 초음파 분산기 US-150((주)일본정 기제작소제)으로 외부에서 미리 3 min간 분산시켰다.
- 펄 안료를 분쇄하기 위하여 고속 회전형 믹서를 사용하여 분쇄실험을 행하였으며, 회전수는 17, 000 rpm으로 하였다. Table 1은 입자경이 각각 다른 펄 안료의 raw material과 분쇄시간에 따른 입자경의 변화를 나타낸다.
- 펄 안료의 분쇄시간에 따른 입도분포의 변화를 알아보기 위하여 raw material의 평균경이 각각 5 µm, 22 µm, 43 µm인 펄 안료 일정량을 취하여 30 s, 60 s, 120 s의 시간으로 각각 분쇄시킨 후 분쇄시간에 따라 소량 샘플링하였다. 샘플링은 4분할법에 따라 하였다.
대상 데이터
- 본 연구에 사용된 펄 안료로는 Engelhard사제 flamenco satin pearl 3500 (D50 = 5.0 µm), flamenco super pearl 120C (D50 = 22.2 µm), flamenco ultra sparkle 4500 (D50 = 43.0 µm), cloisonne blue 626C (D50 = 22.0, µm)이며, 파우더 결합제로 사용되는 바인더는 trioctanoin 50%, diisost- earyl malate 30%, squalane 20%의 혼합물로 구성되어 있다. 사용된 기기로는 입도분석기로 레이져 회절 산란법을 이용한 Malvern사제 mastersizer microplus5.
- 0, µm)이며, 파우더 결합제로 사용되는 바인더는 trioctanoin 50%, diisost- earyl malate 30%, squalane 20%의 혼합물로 구성되어 있다. 사용된 기기로는 입도분석기로 레이져 회절 산란법을 이용한 Malvern사제 mastersizer microplus5. 측정하였으며, 분쇄기로는 High speed mixer FM-909T(한일전 기사제)를 사용하였다.
- 사용된 기기로는 입도분석기로 레이져 회절 산란법을 이용한 Malvern사제 mastersizer microplus5. 측정하였으며, 분쇄기로는 High speed mixer FM-909T(한일전 기사제)를 사용하였다.
이론/모형
- 펄 안료의 분쇄시간에 따른 입도분포의 변화를 알아보기 위하여 raw material의 평균경이 각각 5 µm, 22 µm, 43 µm인 펄 안료 일정량을 취하여 30 s, 60 s, 120 s의 시간으로 각각 분쇄시킨 후 분쇄시간에 따라 소량 샘플링하였다. 샘플링은 4분할법에 따라 하였다. 또한, 바인더의 함량과 투입전후의 입도분포 변화를 알아보기 위하여 바인더의 함량을 5%, 10%, 15%, 20%로 변화시키고, 바 인더 투입전 쇄성물의 입도분포와 바인더를 투입하고 60 s간 혼합.
성능/효과
- 7 µm 정도인 것을 알 수 있었다. Flamenco super pearl 120C의 입자경과 거의 같은 입자 경을 가진 cloisonne blue 626C를 가지고 분쇄시간에 따른 입자경 비교 실험을 한 경우에서도 초기 raw ma- terial이 21.42 µm이에서 120 s 분쇄시 17.11 µm로 flamenco super pearl 120C와 거의 유사한 입도분포의 결과가 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 일반적으로 입자경이 큰 flamenco ultra sparkle 1500인 경우 초기 raw material의 평균경이 43 µm에서 30 s 분쇄시 36.
- Span은 입도분포의 폭을 나타내는 무차원 정수이다. Table 1에 나타낸 바와 같이 초기 raw material의 평균경이 5.03 µm이인 flamenco satin pearl 3500인 경우 분쇄시간이 30 s일 때 평균경이 4.92 µm로 되며, 60 s일 때는 4.74120 s일 때 4.62 µm로 size reduction의 변화가 0.4 µm 정도인 것을 알 수 있으며, 초기 raw material의 평균경이 22.2 µm인 flamenco super pearl 120C에서는 분쇄시간이 30 s일 때 20.8 µm, 60 s일 때 19.4 µm, 120 s간 분쇄 시 평균경이 17.5 µm로 size reduction의 변화가 4.7 µm 정도인 것을 알 수 있었다. Flamenco super pearl 120C의 입자경과 거의 같은 입자 경을 가진 cloisonne blue 626C를 가지고 분쇄시간에 따른 입자경 비교 실험을 한 경우에서도 초기 raw ma- terial이 21.
- 3 µm로 되었다. 또한, flamenco satin pearl 3500에 비해 분쇄시간이 길수록 입자경이 현저히 줄어드는 것을 알 수 있으며, flamenco super pearl 120C의 입자경과 유사한 정도까지 분쇄되는 것을 확인할 수 있었다. 입자의 분쇄에 있어서 분쇄속도론적인 측면에서 보면 이전의 많은 연구들에 의해 검토된 바 있지만 펄 안료의 분쇄한계에까지는 접근하지 않았으며 펄 안료에 대한 일반적인 분쇄시간에 따른 입자경의 변화 추이만을 살펴보았다 [9, 12-15].
- 바인더의 경우, 바인더 투입 전 30 s간 쇄성물의 평균경 이 18 µm에서 바인더 투입 후 60 s간 분쇄하였을시 53 µm로 변화하였으며 바인더 투입 전 240 s 간 분쇄한 쇄성물의 평균경이 16 µm이에서 바인더 투입 후에는 41 µm로 되었다. 바인더 함량의 경우에서는 5%일 때 24 um, 10%일 때 48 20%일 경우 60 µm이로 바인더의 함량이 증가할수록 입자경이 커지는 것을 확인할 수 있었다.
- Table 3에 나타낸 바와 같이 바인더를 투입하지 않은 초기 쇄성물의 평균경이 17 에서 바인더/쇄성물의 함량비가 5%인 경우 24 µm, 10%인 경우에는 48 µm, 20%일 때 60 µm로 나타났다. 바인더의 함량이 증가할수록 입자경이 증가하는 경향을 확인할 수 있었으며, 바인더 함량이 10%와 15%에서 경향의 차이가 다소 있는 것은 입도 분석 시의 오차에 의한 것인지는 명확하게 규명하지는 못하였다. 바인더 함량이 20% 이상일 경우 분체공학적 측면에서 상의 변화, 즉 레올로지적 특성이 나타나기 때문에 생략하였다.
- 본 연구에서 메이크업 제품에 있어서 광택이나 질감의 향상을 목적으로 사용되는 펄 안료의 분쇄시간에 따른 입도분포의 변화를 확인한 결과, 광택의 효과를 극대화하기 위하여 사용되는 입자경이 큰 펄 안료인 경우 제조공정 중 분산이나 분쇄공정의 시간이 길어질수록 펄 안료의 size reduction에 의하여 요구하는 펄 안료 본래의 기능인 광택감이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 펄 안료뿐만 아니라 다른 여러 종류의 체질안료나 착색안료 의 분쇄시 생성되는 쇄성물의 입도분포를 이해한다면 제조시 소요되는 에너지나 코스트 절감의 한 방법이 될 것 이다.
- 이러한 현상은 입자사이즈에 따른 입자간의 응집이나 부착에 있어서 보고된 연구들로부터 이해할 수가 있다[16-18]. 입자간 부착력은 분쇄시간이 길어질수록 입자사이즈에 대하여 증가하는 경향을 확인할 수 있었다. 이러한 경향은 실제로 제품에 적용하였을 경우 제품의 물성 특히 pressed type의 분백류에 있어서 경도의 증가를 초래하는 결과로 나타났다.
- Figure 3은 바인더 투입 전과 투입 후의 분쇄시간에 따른 입자경의 변화를 나타낸다. 초기 분쇄시간을 30 s로 짧게 한 쇄성물과 초기 분쇄시간을 240 s로 하였을 경우를 비교해 보면, 바인더 투입 전에는 입자경의 차이가 많지 않지만 바인더 투입 후의 입자경에서는 초기 분쇄시간 30 s에 비해 240 s일 경우가 상대적으로 작아지는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 현상은 입자사이즈에 따른 입자간의 응집이나 부착에 있어서 보고된 연구들로부터 이해할 수가 있다[16-18].
- 메이크업 제품에 있어서 특히 아이섀도나 블러셔와 같은 포인트 메이크업 제품의 제조시 화사함이나 광택을 부여하기 위하여 사용되는 펄 안료에 대하여 분쇄시간에 따른 입도분포 변화와 결합제로 사용되는 바인더의 영향에 따른 입도분포의 변화에 대하여 검토하였다. 평균경 5 µm의 펄 안료인 경우 120 s간 분쇄하였을시 4.6 µm로 입자경의 변화 폭이 작지만, 45 µm인 경우 27 µm로 현저히 작아지며 그에 따라 본래의 광택감도 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 바인더의 경우, 바인더 투입 전 30 s간 쇄성물의 평균경 이 18 µm에서 바인더 투입 후 60 s간 분쇄하였을시 53 µm로 변화하였으며 바인더 투입 전 240 s 간 분쇄한 쇄성물의 평균경이 16 µm이에서 바인더 투입 후에는 41 µm로 되었다.
후속연구
- 본 연구에서 메이크업 제품에 있어서 광택이나 질감의 향상을 목적으로 사용되는 펄 안료의 분쇄시간에 따른 입도분포의 변화를 확인한 결과, 광택의 효과를 극대화하기 위하여 사용되는 입자경이 큰 펄 안료인 경우 제조공정 중 분산이나 분쇄공정의 시간이 길어질수록 펄 안료의 size reduction에 의하여 요구하는 펄 안료 본래의 기능인 광택감이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 펄 안료뿐만 아니라 다른 여러 종류의 체질안료나 착색안료 의 분쇄시 생성되는 쇄성물의 입도분포를 이해한다면 제조시 소요되는 에너지나 코스트 절감의 한 방법이 될 것 이다. Figure 1은 각각의 펄 안료의 분쇄시간에 따른 평균경의 변화를 나타낸다.
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