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문제 정의
- 본 연구는 다양한 분체의 종류에 따른 에멀젼의 형성 형태를 확인하고, 각 분체에 대하여 더 안정한 에멀젼을 형성하는데 있어 최적의 조건을 선정하여 이를 메이크업 제품에 적용하였을 때 안정한 에멀젼의 제조 가능 여부를 알아보고자 하였다.
제안 방법
- 각각의 분체에 대해 앞서 결정된 최적 조건에 대하여 컬러를 5.00 wt% 유상에 첨가하여 에멀젼 형태의 파운데이션을 제조한 후 각각의 분체를 함유한 파운데이션에 대하여 안정성을 알아보았다. 실험 결과 에멀젼 형태의 파운데이션은 Fig.
- 고급 알코올에 의한 안정성 개선실험은 유화 안정화제로 알려져 있는 cetearyl ethyl hexanoate를 유상에 각각 5.00 wt% 첨가하여 진행하였다. 또한, 다가 알코올로서 butylene glycol을 5.
- 60wt%로 변화 시켜가며 수상에 투입하고 에멀젼 입자 및 안정성을 관찰 하였다. 또한, 고급 알코올로는 cetearyl ethyl hexanoate를 유상에 각각 5.00 wt% 첨가하여 안정성의 개선 유무를 확인하였고, 다가 알코올로 butylene glycol을 수상에 5.00 wt% 첨가하여 안정성의 개선 유무를 확인하였다.
- 00 wt% 첨가하여 진행하였다. 또한, 다가 알코올로서 butylene glycol을 5.00 wt% 수상에 첨가하여 고급 알코올과 다가 알코올이 안정성에 미치는 영향을 관찰하였다. 그 결과, Fig.
- 분체를 이용한 안정화된 에멀젼을 제조할 때 첨가되는 오일의 종류가 제조된 에멀젼의 안정성에 미치는 영향을 알아보고자 Table 2와 같이 표면장력의 정도가 다른 오일을 사용하여 에멀젼을 제조한 후 안정성을 알아보았다. 사용된 오일은 표면장력 값이 약 20∼50 mN/m 사이의 값을 갖는 4종의 오일을 사용하였다.
- 분체를 이용한 에멀젼의 유상과 수상의 비가 제조된 에멀젼의 안정성에 미치는 영향을 알아보고자, W/O 형에 대해서는 유상과 수상의 비를 파우더를 제외하고 2:8, 3:7, 4:6으로 변화시키고, O/W 형은 8:2, 7:3, 6:4로 변화시키며 에멀젼을 제조하여 안정성을 알아보았다. 이때, 수상으로는 순수를 사용하였고, 유상으로 IPM을 사용하였으며 에멀젼 안정화제로 0.
- 분체에 의해 안정화된 에멀젼을 제조할 때 안정성을 높이기 위한 대표적인 안정화제로 수지, 고급 알코올, 다가 알코올을 이용하여 안정성 개선 여부를 알아보았다. 먼저 수지로서 HEC를 0.
- 분체에 의해 안정화된 에멀젼을 제조할 때 안정성을 높이기 위한 대표적인 안정화제로 수지, 고급 알코올, 다가 알코올을 이용하여 안정성을 알아보았다. 제조 방법은 선정된 최적 유수상비에 대하여, 유상으로는 IPM을 사용하였으며, 분체들의 양을 3.
- 분체에 의해 안정화된 에멀젼을 제조할 때 이용되는 오일의 종류가 제조된 에멀젼의 안정성에 미치는 영향을 알아보고자 표면장력의 정도가 다른 4종의 오일을 사용하여 에멀젼을 제조한 후 안정성을 알아보았다.
- 분체의 종류에 따라 형성되는 에멀젼의 타입을 알아보기 위해 Table 1의 분체에 대하여 실험을 수행하였으며, 수상으로는 순수를 사용하였고, 유상으로 IPM을 사용하였다. W/O 형 에멀젼 제조 시 유상과 수상의 비를 파우더를 제외하고 3:7의 비율(wt%)로, O/W 형에 대해서는 7:3의 비율로 실험을 수행하였다.
- 00 wt%로 첨가하여 에멀젼을 제조하였다. 에멀젼 제조 방법은 T. K. robomics를 이용하여 3,000 rpm으로 계속 교반되는 연속상에 분산상을 서서히 첨가한 후 10분간 추가 교반하고, 제조 된 에멀젼은 즉시 마개가 달린 용기에 옮겨 담은 후 보관하며 시간에 따른 안정성을 관찰하였다.
- 에멀젼 제조는 T. K. robomics(Model 957015B, Tokushu Kika Kogyo, 일본)를 사용하여 제조하였고, 광학현미경(Model 339554, Nikon, 일본)과 Image analyzer(Model CP15U, Mitsubishi, 일본)를 이용하여 에멀젼 입자를 관찰하였으며, 점도계와 디지털 카메라를 통해 물성을 확인하였다.
- W/O 형 에멀젼 제조 시 유상과 수상의 비를 파우더를 제외하고 3:7의 비율(wt%)로, O/W 형에 대해서는 7:3의 비율로 실험을 수행하였다. 이때 수상에 안정화제로서 HEC를 0.06 wt% 첨가하였고, 분체는 유상 또는 수상에 각각 2.00 wt%로 첨가하여 에멀젼을 제조하였다. 에멀젼 제조 방법은 T.
- 분체를 이용한 에멀젼의 유상과 수상의 비가 제조된 에멀젼의 안정성에 미치는 영향을 알아보고자, W/O 형에 대해서는 유상과 수상의 비를 파우더를 제외하고 2:8, 3:7, 4:6으로 변화시키고, O/W 형은 8:2, 7:3, 6:4로 변화시키며 에멀젼을 제조하여 안정성을 알아보았다. 이때, 수상으로는 순수를 사용하였고, 유상으로 IPM을 사용하였으며 에멀젼 안정화제로 0.06 wt%의 HEC를 첨가하였고, 소수성 분체들은 유상에, 친수성 분체들은 수상에 각각 3.00 wt%로 첨가하였다.
- 사용된 오일은 표면장력 값이 약 20∼50 mN/m 사이의 값을 갖는 4종의 오일을 사용하였다. 이때, 제조된 에멀젼의 수상과 유상의 비는 앞서 선정된 최적 조건으로 고정하였고, 분체들의 양은 3.00 wt%로 하였고, 0.06 wt%의 HEC로 에멀젼을 안정화시켰다.
- 제조 방법은 선정된 최적 유수상비에 대하여, 유상으로는 IPM을 사용하였으며, 분체들의 양을 3.00 wt%로 고정하고, 안정화제 수지로서 HEC 함량을 0.20 ∼ 0.60wt%로 변화 시켜가며 수상에 투입하고 에멀젼 입자 및 안정성을 관찰 하였다.
- 최종적으로 분체에 의해 안정화된 에멀젼을 파운데이션에 적용하기 위하여 각각 선정된 최적 조건에 대하여 5.00 wt%의 컬러를 유상에 첨가한 후 10분간 유화하여 분체에 의해 안정화된 에멀젼 형태의 파운데이션을 만들고 6주간 안정성을 관찰하고 제품화 가능성을 검토하였다.
대상 데이터
- 사용된 오일은 표면장력 값이 약 20∼50 mN/m 사이의 값을 갖는 4종의 오일을 사용하였다.
- 실험에 사용된 분체는 총 9종으로 methyl methacrylate crosslinked polymer, nylon-12, silica/mineral oil/methicone, polymetylsilsequioxane, polymethyl methacrylate, methyl methacrylate crosslinked polymer/silica, polyethylene, mica/triethoxycaprylsilane, talc/triethoxycaprylsilane 등을 사용하였다.
- 안정화제로서 hydroxyethylcellulose (HEC, Natrasol #250, Aqualon, 미국), cetearyl ethyl hexanoate (Crodamol CAP, Croda Surf, 영국), butylene glycol (1,3-Butylene glycol-P, Kyowa Hakko Chemical, 일본) 등을 사용하였다.
- 오일은 cyclomethicone (DC 345, Dowcorning, 한국), isopropryl myristate (IPM, Inolex, 미국), mineral oil (L. P., Kukdong Chemicals, 한국), squalane (Squalane, Kisimoto, 일본) 등을 사용하였으며, 수상으로는 순수를 사용하였다.
성능/효과
- 1. 분체에 의해 안정화되는 에멀젼 타입 및 안정성은 분체의 입자 형태 및 유상과 수상에 대한 젖음성과 밀접한 관계가 있음을 확인할 수 있었다.
- 2. 최적 유상과 수상의 비는 각 분체에 따라 달랐으며, W/O 형 에멀젼은 IPM에서, O/W 형 에멀젼은 mineral oil에서 비교적 안정한 에멀젼을 형성하였다.
- 3. 안정화제로서 HEC는 모든 분체에서 안정성을 향상시켰고, 고급 알코올과 다가 알코올은 분체에 따라 각각 다르게 영향을 미쳤다.
- 6과 같이 분체마다 안정성에 미치는 영향이 다르게 나타났다. Pdr-C, D, E는 cetearyl ethyl hexanoate를 사용할 경우 비교적 조밀하고 안정한 에멀젼을 형성하였고, Pdr-A, B, F는 butylene glycol을 사용할 경우 비교적 더 안정적인 에멀젼이 형성되었다.
- 5에 나타내었다. 각 분체에 대하여 HEC를 0.40 wt% 첨가한 에멀젼들이 가장 안정하였으며, 유화 입자 사진에서도 0.40 wt% HEC를 함유한 에멀젼의 입자가 가장 고르고 안정적인 형태를 나타냄을 알 수 있었다.
- 선정된 9종의 분체에 대해 에멀젼 형성 형태를 실험한 결과를 Table 3에 나타내었다. 물보다 오일에 젖음성이 크게 나타난 분체들 (Pdr-A, C)은 W/O 형의 안정한 에멀젼만을 형성하였고, 오일 보다 물에 젖음성이 크게 나타난 분체(Pdr-E)는 O/W 형의 안정한 에멀젼을 형성하였으며, 물과 오일 양쪽에 모두 젖음성을 갖는 분체들(Pdr-B, D, E)은 W/O와 O/W 형 에멀젼을 동시에 이루었으나, Pdr-G, Pdr-H, Pdr-I는 에멀젼을 형성하지 못하거나 형성 즉시 분리 되었다. 그 이유는 Pdr-G는 물에 젖음성이 너무 좋아서 팽윤되었기 때문에 에멀젼을 형성하지 못하고 겔화된 것으로 보이며, Pdr-H 와 Pdr-I는 입자 형태가 판상으로 다른 분체가구형인 것이 비해 에멀젼을 형성하기에 부적합한 모양이기 때문에 불안정한 에멀젼을 형성한 것으로 보인다.
- 00 wt% 유상에 첨가하여 에멀젼 형태의 파운데이션을 제조한 후 각각의 분체를 함유한 파운데이션에 대하여 안정성을 알아보았다. 실험 결과 에멀젼 형태의 파운데이션은 Fig. 7과 같이 6주간 안정한 형태를 유지하였다. 추후 피부 자극의 원인이 되는 계면활성제를 사용하지 않거나 매우 적은 양으로도 에멀젼을 안정화시킬 수 있는 제형 개발에 좋은 연구 자료가 될 것으로 기대된다.
- 이러한 결과들로부터 오일 종류가 에멀젼의 안정성에 미치는 영향은 매우 큰 것을 알 수 있었다. 차후 오일의 극성 등을 비롯한 다양한 변수에 대한 추가적 연구를 계획하고 있다.
- 그 이유는 Pdr-G는 물에 젖음성이 너무 좋아서 팽윤되었기 때문에 에멀젼을 형성하지 못하고 겔화된 것으로 보이며, Pdr-H 와 Pdr-I는 입자 형태가 판상으로 다른 분체가구형인 것이 비해 에멀젼을 형성하기에 부적합한 모양이기 때문에 불안정한 에멀젼을 형성한 것으로 보인다. 이를 통해 분체의 모양과 소수성의 차이는 에멀젼의 안정성 및 타입을 결정짓는데 중요한 요소임을 확인할 수 있었다.
후속연구
- 4. 각각의 분체에 대한 최적 조건을 에멀젼 형태의 파운데이션에 적용했을 때 안정한 파운데이션을 제조 할 수 있었으며, 추후 피부자극의 원인이 되는 계면활성제 없이 또는 매우 적은 양으로 에멀젼을 안정화시키는 제형개발 연구의 자료가 될 것으로 기대된다.
- 이러한 결과들로부터 오일 종류가 에멀젼의 안정성에 미치는 영향은 매우 큰 것을 알 수 있었다. 차후 오일의 극성 등을 비롯한 다양한 변수에 대한 추가적 연구를 계획하고 있다.
- 7과 같이 6주간 안정한 형태를 유지하였다. 추후 피부 자극의 원인이 되는 계면활성제를 사용하지 않거나 매우 적은 양으로도 에멀젼을 안정화시킬 수 있는 제형 개발에 좋은 연구 자료가 될 것으로 기대된다.
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