[논문]화장품용 오일 타입에 따른 나노에멀젼의 융복합 화장품 적용

조완구

doi:10.14400/jdc.2015.13.4.369

초록
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본 연구에서는 Tween 80/Span 80의 유화계에서, PIC(Phase Inversion Composition) 방법으로, 80 oC에서 화장품용 오일의 나노에멀젼 형성 가능성과 오일의 구조에 따른 나노에멀젼의 안정성에 대하여 평가하였다. 탄화수소 계열의 LP 70, Isopar H 및 Pripure 3759는 모두 입도 분포가 40 nm 내외의 안정한 나노에멀젼을 형성하였다. 직쇄 구조의 실리콘 오일은 불안정한 에멀젼을 형성하였으나 환상 또는 짧은 사슬의 실리콘 오일은 안정한 나노에멀젼을 형성하였다. 에스테르 오일류에서는 분자량이 증가함에 따라 입도가 증가하였고 분자량이 약 450 이상에서는 안정한 나노에멀젼을 얻을 수 없었다. 오일의 친수성과 친유성을 고려하여 계산하는 요구 HLB (Hydrophilic Lipophilic Balance) 값에 대한 나노에멀젼의 입도는 HLB 값이 8-10 정도 범위에서 가장 입도가 작았다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, the formation potential and the stability of nano-emulsions were evaluated according to the structure of various cosmetic oils in Tween 80/Span 80 system using PIC method at 80 oC LP 70, Isopar H and Pripure 3759 of hydrocarbons were both form a stable nano-emulsion, particle size dis...

In this study, the formation potential and the stability of nano-emulsions were evaluated according to the structure of various cosmetic oils in Tween 80/Span 80 system using PIC method at 80 oC LP 70, Isopar H and Pripure 3759 of hydrocarbons were both form a stable nano-emulsion, particle size distribution of about 40 nm. A linear structure of silicone oil formed an unstable emulsion, but cyclic or short chain oil formed was a stable nano-emulsion. In ester oils, the particle size of emulsions increases with increasing molecular weight of oils and a stable nano-emulsion could not be obtained in the molecular weight of about 450. The particle size of the nano-emulsion against required HLB value for calculating in consideration of the lipophilic and hydrophilic oil was smaller in the HLB of 8-10.

주제어

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문제 정의

화장품의 제형은 유화제를 사용하여 오일상과 수상을 혼합하여 제조하는데, 그중에서 분산상의 입도가 100 nm 이하인 나노에멀젼은 경피흡수 증대 가능성 및 사용감 차별화 측면에서 소비자의 선호도가 높다. 본 연구에서는 Tween 80/Span 80의 유화 시스템에서, 화장품용 오일의 나노에멀젼 형성 가능성과 오일의 구조식에 따른 나노에멀젼의 안정성에 대하여 평가하였다. 탄화수소 계열의 LP 70, Isopar H 및 Pripure 3759는 모두 입도 분포가 40 nm 내외의 안정한 나노에멀젼을 형성하였다.
화장품에는 사용감을 조절하고 피부에 유연성을 부여하기 위하여 다양한 오일이 사용된다. 본 연구에서는 Tween 80과 Span 80을 유화제로하고 칸데릴라 왁스와 다양한 오일을 오일상으로는 나노에멀젼을 제조하고자 하였다. 나노에멀젼은 상전이 유화 방법으로 오일상에 수상을 서서히 첨가하여 유화 도중 전상을 유도하는 방법으로 에멀젼을 제조하였다.
본 연구에서는 상전이 유화, 즉 PIC(Phase Inversion Composition) 유화에 의해 다양한 화장품용 오일을 변화하여 에멀젼을 제조하였다. 오일의 구조식, 분자량 등 오일 성질의 관점에서, 나노에멀젼의 형성 가능성과 형성된 나노에멀젼의 안정성에 대하여 논의하고자한다.

제안 방법

6]에서 제조된 에멀젼의 시간 경과에 따른 안정성을 관찰하였다. 4 주간 입자 크기의 변화를 주기적으로 측정하였으며 [Fig. 7]과 같이 입자 크기가 작은 나노에멀젼은 변화를 보이지 않았다. 이는 사용된 에스테르 오일과 칸데릴라 왁스의 물에 대한 용해성이 낮아 Ostwald ripenning으로 설명되는 안정성 변화에 영향을 받지 않는 것으로 생각되었다.
본 연구에서는 상전이 유화, 즉 PIC(Phase Inversion Composition) 유화에 의해 다양한 화장품용 오일을 변화하여 에멀젼을 제조하였다. 오일의 구조식, 분자량 등 오일 성질의 관점에서, 나노에멀젼의 형성 가능성과 형성된 나노에멀젼의 안정성에 대하여 논의하고자한다.
비이온성 계면활성제인 Tween 80과 Span 80을 칸데릴라 왁스에 80 ℃로 용해하고 오일을 첨가하여 오일상을 제조하였다. 수상은 EDTA-2Na를 물에 용해하여 제조하였으며 오일상에 수상을 첨가하기 위하여 열판 자석 교반기를 사용하였다. 유화는 80 ℃에서 진행하였으며 수상을 오일상에 첨가하기 전 각각 80 ℃로 가열하였다.
오일의 나노에멀젼 형성 가능성 및 안정성을 비교 검토하고자 구조가 유사한 오일을 비교하였다. [Fig.
각각의 시료는 [Table 2]와 같은 조성으로 A1-16의 에멀젼을 제조하였다. 유화과정은 온도에 민감하여 물중탕을 활용하여 유화온도를 유지하였다.
화장품에 가장 광범위하게 사용되는 에스테르 오일의 나노에멀젼 형성 가능성을 평가하였다([Fig. 2]의 2-5, 7, 8, 18). [Fig.
화장품용 실리콘 오일 중 Silicone 200/100 cs, 200/6 cs, 환상실리콘인 DC 345 및 DC 556의 나노에멀젼 형성 가능성을 평가하였다(Fig. 2의 12, 13, 14,16). [Fig.

대상 데이터

비이온성 계면활성제인 Tween 80과 Span 80을 칸데릴라 왁스에 80 ℃로 용해하고 오일을 첨가하여 오일상을 제조하였다. 수상은 EDTA-2Na를 물에 용해하여 제조하였으며 오일상에 수상을 첨가하기 위하여 열판 자석 교반기를 사용하였다.
화장품용 원료는 각 생산업체로부터 받아 그대로 사용하였으며 물은 Milli Q (Millepore Co., Milford, MA, USA)에서 18 MW·cm로 통과시킨 것을 사용하였다.

이론/모형

평균 입경과 분포도는 dynamic light scattering 방법을 활용한 입자측정기 (DLS, ESLZ, Photal, Japan)를 사용하여 에멀젼을 희석 없이 실온에서 측정하였다. 측정할 때의 산란각은 90 도에서 진행하였다.

성능/효과

더욱이 입자의 반경에 비해 두꺼운 계면 막은 입체적 안정화에 기여한다. 넷째, 작은 입자로 넓은 계면 막을 보유하여 유효성분의 피부 침투를 개선할 수 있다. 다섯째, 투명하고 낮은 점도로 피부에 청량감을 줄 수 있으며 여섯째, 마이크로에멀젼에 비해 현격하게 적은 계면활성제로 제조가 가능하며, 피부 표면에 균일한 도포가 가능하다.
넷째, 작은 입자로 넓은 계면 막을 보유하여 유효성분의 피부 침투를 개선할 수 있다. 다섯째, 투명하고 낮은 점도로 피부에 청량감을 줄 수 있으며 여섯째, 마이크로에멀젼에 비해 현격하게 적은 계면활성제로 제조가 가능하며, 피부 표면에 균일한 도포가 가능하다.
첫째, 나노에멀젼은 입자가 매우 작아, 입자의 브라운 운동으로 중력의 영향을 받지 않아 침전 또는 크리밍 현상에 자유롭다. 둘째, 작은 입자로 응집 현상이 없어 에멀젼이 분리될 가능성이 낮다. 셋째, 작은 입자는 입자의 변형이 적어 합일을 방지할 수 있다.
둘째, 작은 입자로 응집 현상이 없어 에멀젼이 분리될 가능성이 낮다. 셋째, 작은 입자는 입자의 변형이 적어 합일을 방지할 수 있다. 더욱이 입자의 반경에 비해 두꺼운 계면 막은 입체적 안정화에 기여한다.
생활용품이나 화장품 분야에서 나노에멀젼이 유용한 제형으로 사용되는 것은 이유는 다음과 같다. 첫째, 나노에멀젼은 입자가 매우 작아, 입자의 브라운 운동으로 중력의 영향을 받지 않아 침전 또는 크리밍 현상에 자유롭다. 둘째, 작은 입자로 응집 현상이 없어 에멀젼이 분리될 가능성이 낮다.

후속연구

오일의 친수성과 친유성을 고려하여 계산하는 HLB(Hydrophilic Lipophilic Balance) 값에 대한 나노에멀젼의 입도는 HLB 값이 8-10 정도 범위에서 가장 입도가 작았다. 이와 같이 다양한 오일을 함유한 나노에멀젼은 향후 다양한 분야를 접목한 융복합형 화장품에의 응용이 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	나노에멀젼의 입자 크기는 얼마인가?	나노에멀젼은 입자가 50∼200 nm의 크기를 가지며 열역학적으로 안정한 마이크로에멀젼과는 달리 운동학적으로만 안정하다[1,2]. 그러나 나노에멀젼은 마크로에멀젼과는 달리 입자들 사이의 응집 현상이나 합일현상이 없기 때문에 낮은 점도 조건에서도 장기간 안정하다[3.
	나노에멀젼이 낮은 점도 조건에서도 장기간 안정한 이유는 무엇인가?	나노에멀젼은 입자가 50∼200 nm의 크기를 가지며 열역학적으로 안정한 마이크로에멀젼과는 달리 운동학적으로만 안정하다[1,2]. 그러나 나노에멀젼은 마크로에멀젼과는 달리 입자들 사이의 응집 현상이나 합일현상이 없기 때문에 낮은 점도 조건에서도 장기간 안정하다[3.4].
	생활용품이나 화장품 분야에서 나노에멀젼이 유용한 제형으로 사용되는 여섯 가지 이유는 무엇인가?	생활용품이나 화장품 분야에서 나노에멀젼이 유용한 제형으로 사용되는 것은 이유는 다음과 같다. 첫째, 나노에멀젼은 입자가 매우 작아, 입자의 브라운 운동으로 중력의 영향을 받지 않아 침전 또는 크리밍 현상에 자유롭다. 둘째, 작은 입자로 응집 현상이 없어 에멀젼이 분리될 가능성이 낮다. 셋째, 작은 입자는 입자의 변형이 적어 합일을 방지할 수 있다. 더욱이 입자의 반경에 비해 두꺼운 계면 막은 입체적 안정화에 기여한다. 넷째, 작은 입자로 넓은 계면 막을 보유하여 유효성분의 피부 침투를 개선할 수 있다. 다섯째, 투명하고 낮은 점도로 피부에 청량감을 줄 수 있으며 여섯째, 마이크로에멀젼에 비해 현격하게 적은 계면활성제로 제조가 가능하며, 피부 표면에 균일한 도포가 가능하다.

참고문헌 (15)

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C. Solans, P. Izquierdo, J. Nolla, N. Azemar, and M. J. Garcia-Celma, Nano-emulsions, Curr. Opin. Colloid Interface Sci., Vol. 10, No. 3-4, pp. 102-110, 2005.

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E. H. Kim and W. G. Cho, Nanoemulsions containing vitamin E acetate prepared by PIC(Phase Inversion Composition) methods: Factors affecting droplets sizes, J. Kor. Oil Chem. Soc., Vol. 30, No. 4, pp. 602-611, 2013.

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E. H. Kim and W. G. Cho, Candelilla wax nanoemulsions prepared by phase inversion composition(PIC) method, J. Kor. Oil Chem. Soc., Vol. 31, No. 2, pp. 203-209, 2014.

원문보기 상세보기
E. H. Kim and W. G. Cho, Nano-emulsion formed with phospholipid-nonionic surfactant mixtures and its stability, J. Soc. Cosmet. Sci. Kor., Vol. 40, No. 3, pp. 221-226, 2014.
L. O. Orafidiya and F. A. Oladimeji, Determination of the required HLB values of some essential oils, Int. J. Pharmaceutics, Vol. 237, pp. 241-249, 2002.

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