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문제 정의
- 본 연구에서는 국산화한 Sugar Crystal-LC가 비교군의 선진사의 액정형성 유화제와 비교하여 액정형성구조를 관찰하고, 안정성을 관찰하여 어떤 차별화가 있는가를 연구하였다. 우선 각각의 계면활성제를 사용하여 O/W에멀젼을 만들고, 작은 드롭의 액정을 만들었다.
- 우선 각각의 계면활성제를 사용하여 O/W에멀젼을 만들고, 작은 드롭의 액정을 만들었다. 액정의 성능평가로 pH변화에 따른 안정성, 호모의 속도 변화에 따른 액정입자가 어떻게 생성하는가에 대하여 편광현미경을 통하여 관찰한 결과를 보고한다.
제안 방법
- 시료는 Table 1에 나타낸 것을 기준으로 하여 pH만 변화하여 동일한 조건으로 제조하였다. pH변화는 산성영역에서는 4.2, 중성영역에서는 7.0, 알칼리성영역에서는 11.3으로 조절하여 입자의 구조와 액정의 형성 여부를 관찰하였다.
- pH변화에 따른 액정형성력은 낮은 pH=4.3, 중성인 pH=7.0, 알칼리성인 pH=11.3의 영역에서 각각의 따른 O/W emulsion을 만든 다음, 1일간 숙성한 시료를 가지고 액정의 형성을 확인하였다. pH를 조절은 구연산과 수산화칼륨을 사용하여 조정하였다.
- 3에 나타내었다. pH변화에 사용된 시약은 10%용액의 수산화칼륨과 구연산나트륨을 사용하여 pH를 조절하였으며, 각각의 크림을 제조하여 편광현미경을 통하여 그 입자가 어떤 구조를 가지고 있는지를 실험하였다. 시료는 Table 1에 나타낸 것을 기준으로 하여 pH만 변화하여 동일한 조건으로 제조하였다.
- 결론적으로 이 연구는 한국산 Sugar crystal-LC, 영국산 Arlacel-LC, 일본산 Nikkomulese-LC에 대하여 O/W형 액정상의 크림을 만들어 pH변화, 호모속도의 변화에 따라 액정의 형성 구조와 입자의 관찰을 연구한 결과는 하와 같이 정리할 수 있었다.
- 이 세 가지 계면활성제는 기술적으로 같은 성능을 가진다고 보고되어 있으며, 다양한 화장품 포물레이션(formulation)에 적용되고 있다. 따라서 각 계면활성제에 대하여 pH의 변화에 따른 액정상의 모양을 관찰하였다. 이 실험결과를 통하여 국내에서 합성되어지는 계면활성제가 외국산의 재료에 비하여 액정형성능이 동등한 수준인지를 가름하는 하나의 연구자료가 될 것으로 기대하여 연구를 수행하게 되었다.
- 본 연구에서는 국내에서 합성한 액정계면활성제가 선진사인 영국과 일본에서 개발된 계면활성제를 선정하여 O/W 에멀젼을 만들고, 이것을 편광현미경으로 관찰하여 각각의 액정 구조와 모양을 관찰하였다. 영국산인 Arlacel-LC는 소르비탄스테아레이트와 소르비틸라우레이트가 혼합된 계면활성제이고, HLB (hydrophilic lipophilic balance)는 6이다.
- 액정상이 생성된 크림을 광학현미경 또는 편광현미경으로 관찰하였다. 액정상의 형성 메커니즘은 계면활성제의 농도와 미셀의 형성 혼합조건과 분자배열의 상태를 관찰하였다. 편광현미경 관찰을 위하여 슬라이드 글래스(slide glass)에 미량의 크림 시료를 취하여 커버글라스 (cover glass)로 덮어 가볍게 눌러 넓게 펼친 다음, 편광현미경으로 200배율 혹은 400배율로 관찰하였다.
- 액정상이 생성된 크림을 광학현미경 또는 편광현미경으로 관찰하였다. 액정상의 형성 메커니즘은 계면활성제의 농도와 미셀의 형성 혼합조건과 분자배열의 상태를 관찰하였다.
- 일반적으로 액정의 형성조건 중에서 호모믹서(homo-mixer)의 교반 속도가 중요한 부분이므로 2500rpm, 3500rpm, 4500rpm으로 속도를 증가시켜 유화입자의 크기가 변화는 가를 조사하였으며, 그 입자는 어떻게 변하는 가를 실험하였다. 이 Fig.
대상 데이터
- pH조절제로써 포타슘하이드록사이드 (대정화금, 한국)을 별도 정제없이 그대로 사용하였다. 보습제로써 글리세린 (LG화학, 한국), 부틸렌글라이콜 (Oxea, USA & 미정텍, 한국)을 사용하였다. 그 밖의 시료는 화장품용의 원료를 별도처리 없이 그대로 사용하였다.
- 본 연구에 사용된 모든 시약은 의약품 또는 화장품용 등급을 사용하였으며, O/W 에멀젼에서 다중라멜라 형태의 액정젤 구조를 형성시키기 위하여 사용된 계면활성제는 Sugar crystal-LC((주)바이오뷰텍, 한국), Nikkomulese-LC(Nikkochemicals, 일본)와 Arlacel-LC (Croda, 영국)를 사용하였다. 보조안정화제로써 세테아릴알코올(Cognis, 독일), EDTA-2Na (대정화금, 한국), 카보폴-940 (㈜바이오뷰텍, 한국)을 사용하였다. 유연제로써 세칠에칠헥사노에이트 (미원상사, 한국), 마카다미아 오일 (㈜바이오뷰텍, 한국), 사이클로펜타실록산 (DC-345, 다우코닝, USA), 의 화장품용 등급의 원료를 사용하였다.
- 본 연구에 사용된 모든 시약은 의약품 또는 화장품용 등급을 사용하였으며, O/W 에멀젼에서 다중라멜라 형태의 액정젤 구조를 형성시키기 위하여 사용된 계면활성제는 Sugar crystal-LC((주)바이오뷰텍, 한국), Nikkomulese-LC(Nikkochemicals, 일본)와 Arlacel-LC (Croda, 영국)를 사용하였다. 보조안정화제로써 세테아릴알코올(Cognis, 독일), EDTA-2Na (대정화금, 한국), 카보폴-940 (㈜바이오뷰텍, 한국)을 사용하였다.
- 보조안정화제로써 세테아릴알코올(Cognis, 독일), EDTA-2Na (대정화금, 한국), 카보폴-940 (㈜바이오뷰텍, 한국)을 사용하였다. 유연제로써 세칠에칠헥사노에이트 (미원상사, 한국), 마카다미아 오일 (㈜바이오뷰텍, 한국), 사이클로펜타실록산 (DC-345, 다우코닝, USA), 의 화장품용 등급의 원료를 사용하였다. pH조절제로써 포타슘하이드록사이드 (대정화금, 한국)을 별도 정제없이 그대로 사용하였다.
성능/효과
- 셋째; 호모속도의 변화에 따른 액정 형성능은 Sugar Crystal-LC = Nikkomulese-LC > Alracel-LC 순이었으며 2500rpm, 3500rpm, 4500rpm으로 증가할수록 그 입경이 작아짐을 알 수 있었다. 넷째; 액정의 유화입경은 3~10mm범위에서 현미경관찰이 쉬웠으며, 선명하고 안정한 입경범위라는 것을 확인할 수 있었다.
- 첫째; 3종의 계면활성제 2%를 적용하여 생성된 O/W 에멀젼은 크림상이었으며, 특이한 냄새 없이 안정한 유화상을 만들 수 있었다. 둘째; pH 변화에 따른 액정형성능은 Sugar Crystal-LC > Nikkomulese-LC > Alracel-LC 순이었으며, 산성, 중성, 알칼리성에서도 안정한 액정이 형성되었다. 셋째; 호모속도의 변화에 따른 액정 형성능은 Sugar Crystal-LC = Nikkomulese-LC > Alracel-LC 순이었으며 2500rpm, 3500rpm, 4500rpm으로 증가할수록 그 입경이 작아짐을 알 수 있었다.
- 둘째; pH 변화에 따른 액정형성능은 Sugar Crystal-LC > Nikkomulese-LC > Alracel-LC 순이었으며, 산성, 중성, 알칼리성에서도 안정한 액정이 형성되었다. 셋째; 호모속도의 변화에 따른 액정 형성능은 Sugar Crystal-LC = Nikkomulese-LC > Alracel-LC 순이었으며 2500rpm, 3500rpm, 4500rpm으로 증가할수록 그 입경이 작아짐을 알 수 있었다. 넷째; 액정의 유화입경은 3~10mm범위에서 현미경관찰이 쉬웠으며, 선명하고 안정한 입경범위라는 것을 확인할 수 있었다.
- 이 사진에서 보는 바와 같이 호모교반 속도가 증가될수록 입자가 작아지는 것을 확인할 수 있었다. 액정상이 선명하고 안정하게 생성되었다는 것을 확인할 수 있었다. 이 결과에서 액정의 형성능력을 굳이 판단한다면 Sugar Crystal-LC = Nikkomulese-LC > Alracel-LC 순으로 액정의 생성 정도를 평가할 수 있다.
- 3에서 선명하고 투명한 액정구조가 형성되었으며, Sugar Crystal-LC와 유사한 양상을 보였다. 이러한 결과로 보아 pH변화에 따른 액정형성능은 산성 및 알칼리성 영역에서 안정하였으며, 외국산과 비교할 때 오히려 우수한 액정형성능을 가지고 있음을 확인할 수 있었다. 특히, Arlacel-LC의 경우 입자가 불균일한 것은 아마도 HLB가 다른 두 종보다 낮은 값(HLB=4~5)을 가지고 있기 때문에 유화력이 부족하다고 판단된다.
후속연구
- 따라서 이 결과를 통하여 한국산 계면할성제 Sugar Crystal-LC는 선진사에서 개발된 액정형성제와 비교할 때, 계면활성제로써 손색이 없는 소재임을 확인할 수 있었고, 천연식물성 소재로써 화장품 산업에 크게 기여할 것으로 기대한다.
- 따라서, 종합적으로 이 연구에서는 한국산 천연식물성 계면활성제는 외국산 계면활성제보다 우수한 액정입자가 형성되는 것을 알 수 있었으며, 이 결과를 토대로 하여 좀 더 구체적인 연구를 수행 한다면 고품질의 고기능성 보습화장품개발이 가능할 것으로 전망한다.
- 따라서 각 계면활성제에 대하여 pH의 변화에 따른 액정상의 모양을 관찰하였다. 이 실험결과를 통하여 국내에서 합성되어지는 계면활성제가 외국산의 재료에 비하여 액정형성능이 동등한 수준인지를 가름하는 하나의 연구자료가 될 것으로 기대하여 연구를 수행하게 되었다.
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