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문제 정의
- 본 연구는 음이온계면활성제에 양쪽성 계면활성제와 폴리올, 비이온 계면활성제, 그리고 무기염 첨가에 따른 점도 및 기포의 영향에 관하여 검토하고자 하였다.
제안 방법
- NaCl이 점도에 미치는 영향을 평가하고자 SLES 11.2 wt%, CAPB 4.0 wt%, CDEA 4.0 wt%에 NaCl의 농도를 각각 0.5∼4.0 wt% 첨가하고 이온교환수를 첨가하여 전체를 100.0 g으로 하였다.
- 계면활성제 혼합물에 폴리올 첨가에 따른 점도 변화를 관찰하고자 SLES 11.2 wt%에 CAPB 3.0 wt%, CDEA 3.0 wt%을 첨가하고 폴리올류를 농도별로 첨가한 후 잔량은 이온 교환수를 첨가하여 전체를 100.0 g으로 하였다. 각 폴리올의 농도 변화에 따른 점도 변화를 Fig.
- 기포도는 SLES 11.2 wt%에 양쪽이온 계면활성제 CAPB와 DSCA을 각각 2.0 wt%, 4.0 wt%, 8.0 wt% 첨가한 경우와 기포 증진제인 비이온 계면활성제인 CDEA와 LMDE를 2.0 wt%, 4.0 wt% 농도로 그 함량을 증가시켜 기포도를 관찰하였다. 이때 잔량은 이온교환수를 첨가하여 전체 중량을 100 g으로 하였다.
- 실험품 제조는 음이온계면활성제의 수용액에 양쪽이온 계면활성제 및 비이온 계면활성제를 각각 함량별로 첨가하여 70 ℃로 가열하고 30 ℃까지 냉각하여 제조하였으며 각각의 시료에 대해 기포도 및 점도를 측정하였다. 점도 측정을 위하여 Brookfield 점도계인 DV-E Viscometer(Brookfield, USA)를 사용하였다.
- 음이온계면활성제에 비이온 계면활성제을 혼합하였을 경우, 점도 거동을 관찰하고자 SLES 11.2 wt%에 CAPB 3.0 wt%와 LMDE와 CDEA를 각각 1.0, 2.0 wt% 첨가하고 전량은 이온교환수를 첨가하여 전체를 100.0 g으로 한 후 점도를 측정하였다. Fig.
대상 데이터
- 기포측정을 위한 실린더는 직경이 4.89 ± 0.01 cm인 것을 사용하였다.
- 음이온 계면활성제로 sodium lauryl ether sulfate(SLES)를, 양쪽성 계면활성제로 cocamidopropyl betaine, disodium cocoamphodiacetate를, 비이온 계면활성제로 cocamide DEA, lauroyl/myristoyl DEA를, 폴리올은 1,3-BG, propylene glycol, glycerin, sorbitol, dipropylene glycol, PEG-400, PEG-1500을 사용하였으며 염류는 NaCl, 정제수는 1차 RO를 3회 통과시킨 물을 사용하였다.
이론/모형
- 기포도 측정은 Ross-Miles Test 방법으로 실시하였다[14]. 기포측정을 위한 실린더는 직경이 4.
성능/효과
- 1. SLES에 양쪽이온 계면활성제를 첨가할 때 기포는 의미 있는 차이를 나타낼 정도로 뚜렷한 기포 증진 효과를 보였다.
- 2. 기포 증진제로 사용되는 비이온 계면활성제인 CDEA나 LMDE의 경우는 점도 상승 측면에서 의미 있는 결과를 나타냈고 일정한 함량 이상이 첨가될 때는 겔의 형태를 벗어난 크림상의 제형을 나타냈다. 그리고 동량 사용 시 LMDE가 CDEA보다 점도 상승률이 높았으나 일정 농도 이상 첨가 시 제형이 불투명해지는 현상을 관찰 할 수 있었다.
- 3. Salt가 계에 미치는 영향은 함량이 증가할수록 점도가 증가하다가 다시 낮아지는 경향을 나타냈다.
- 4. 폴리올의 영향은 sorbitol, glycerin, PEG-1500에서 점도 상승을 보였으며 solbitol의 경우 높은 점도 상승을 보였다. PEG-1500의 경우는 함량 상승에 따라 점도 상승의 변곡점을 보였다.
- 그러나 Iwanaga 등은 폴리올 첨가에 따른 폴리올의 계면활성제 주변에의 침투 정도에 기여함에 따라 점도의 변화가 유발됨을 보고하였다[10]. 결과적으로 폴리올의 종류에 따라서 계면활성제의 salting-in과 salting-out 등에 따라 점도에 영향을 주는 것으로 설명하고 있다. 본 실험에서도 NaCl과 폴리올의 농도와 종류에 따라 점도에 큰 영향을 주는 것으로 생각된다.
- 기포 증진제로 사용되는 비이온 계면활성제인 CDEA나 LMDE의 경우는 점도 상승 측면에서 의미 있는 결과를 나타냈고 일정한 함량 이상이 첨가될 때는 겔의 형태를 벗어난 크림상의 제형을 나타냈다. 그리고 동량 사용 시 LMDE가 CDEA보다 점도 상승률이 높았으나 일정 농도 이상 첨가 시 제형이 불투명해지는 현상을 관찰 할 수 있었다.
- 3을 보면 NaCl의 함량 증가에 따라 점도가 상승함을 확인 할 수 있었다. 그리고 점도를 올릴 수 있는 적정 NaCl의 함량은 본 실험계에서는 1.0~2.0 wt%가 최대의 점도 상승효과를 보였으며 그 이상의 농도에서는 오히려 점도가 떨어지는 현상을 보였다.
- 2에서 보는 바와 같이 점도의 변화는 비이온 계면활성제를 첨가 시 큰 폭의 증가를 보였고 동량 첨가 시 LMDE가 CDEA보다 점도 상승력이 컸으며 일정 함량 이상에서는 크림 형상의 점도 높은 겔을 형성하였다. 따라서 샴푸 및 샤워 젤의 점도 상승은 기포 증진제로 사용되어지는 비이온 계면활성제가 점도 상승에 일정한 역할을 하였으며 기포도의 증가도 보였다. 그러나 LMDE의 경우는 일정 함량 이상에서는 용해도의 문제로 계를 현탁화하는 현상을 보였다.
- 4에 나타내었다. 본 계에서는 sorbitol, glycerin, PEG-1500에서 점도의 상승을 보였고 그 외의 polyol에서는 함량 증가 시 오히려 점도 하락을 보였다. 그리고 PEG-1500의 경우는 낮은 농도 첨가 시에는 점도를 상승시켰으나 농도가 높아지면 점도가 떨어지는 현상을 보였다.
- 결과적으로 폴리올의 종류에 따라서 계면활성제의 salting-in과 salting-out 등에 따라 점도에 영향을 주는 것으로 설명하고 있다. 본 실험에서도 NaCl과 폴리올의 농도와 종류에 따라 점도에 큰 영향을 주는 것으로 생각된다.
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