[논문]화장품 제조에 쓰이는 Pigments 가 수분산 제형에 미치는 영향에 대한 연구

김현지; 오지원; 곽병문; 이미기; 빈범호

doi:10.15230/scsk.2021.47.1.41

화장품 제조에 쓰이는 Pigments 가 수분산 제형에 미치는 영향에 대한 연구
A Study on the Effect of Pigments used in Cosmetic Manufacturing on the Form of Water Dispersible Formulations 원문보기

大韓化粧品學會誌 = Journal of the society of cosmetic scientists of Korea, v.47 no.1, 2021년, pp.41 - 48

김현지 (아주대학교 응용생명공학과) , 오지원 (아주대학교 응용생명공학과) , 곽병문 (세명대학교 한의과) , 이미기 (경기도경제과학진흥원) , 빈범호 (아주대학교 응용생명공학과)

초록
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수분산 제형은 사용 시 가루 날림이 없고, 끈적이지 않으며 가벼운 사용감을 주면서 밀착력이 높은 특징이 있어 색조 화장품에 많이 이용된다. 하지만 색조 화장품에 사용되는 수분산 제형에서 안료가 미치는 영향에 관한 연구는 거의 검토되지 않았다. 이에 본 연구에서는 색조 화장품 제조에 주로 쓰이는 무기색소, 유기색소, 진주광택안료 등의 안료를 각각 분산시켜 만든 수분산 제형에서 안료가 제형에 미치는 영향에 대하여 외관의 변화, pH의 변화, 광안정성을 측정하고 분석하는 연구를 진행하였다. Carmine 또는 ferric ferrocyanide가 코팅된 이산화티탄 마이카 계 색소는 저점도 수분산 제형에서 수상에 색이 우러나오며, 광안정성이 좋지 않아 사용에 적합하지 않았다. 유기 색소는 수분산 제형에서 1%의 함량으로 광안정성은 양호했으나 수상에 색이 우러나오고, 파우더끼리 뭉쳐서 잘 분산되지 않으므로 사용에 적합하지 않았다. 진주광택안료, 무기 색소, 산화철이 코팅된 이산화티탄 마이카 계 색소는 수분산 제형에서 외관 및 광안정성이 우수하여 사용에 적합하였다. 또한 각각의 안료를 분산시킨 모든 시료의 pH는 모두 3.0 - 9.0 범위 안에 들어 화장품 법에 적합한 것으로 보인다. 이는 색조 화장품 중 수분산 제형에서 안료의 거동을 예상하고 안정한 색소를 선택 및 사용하여 안정한 수분산 제형의 색조 화장품을 제조하는데 도움을 줄 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Formulations which are dispersed in water are often used in color cosmetics because they are characterized by no powder flying, not sticky, and high adherence while giving a light feeling of use. However, little research has been considered on the effect of the pigment on the above formulations used in color cosmetics. In this study, experiments were conducted to measure and analyze the effect of pigments on the formulation of pigments, organic pigments, and pearl polish, which are mainly used in the manufacture of color cosmetics, on appearance changes, pH changes, and photometric stability. Carmine or ferric ferrocyanide coated titanium dioxide mica-based pigments were not suitable for use due to poor photostability, with colors appearing on the surface from low viscosity formulations. Organic pigments had a good photostability of 1% of the formulation which are dispersed in water, but were not suitable for use because they came out of color on the water surface and did not spread well due to the clumping of powders. The titanium dioxide mica system pigments coated with pearl polish, inorganic pigments, and iron oxide were suitable for use due to their excellent appearance and optical stability in the formulation. Furthermore, the pH of all samples distributed by each pigment seems to be within the range of 3.0 to 9.0, which is suitable for cosmetic applications. This is expected to help manufacture color cosmetics with a stable water dispersible formulations by selecting and using stable pigments in anticipation of the behavior of pigments in the formulations.

주제어

표/그림 (9)

그림 Figure 1. Systems of water dispersible formulations.
표 Table 1. Types of Inorganic Pigments
표 Table 2. List of Used Reagents
표 Table 3. List of Used Pigments
그림 Figure 2. The pH of samples.
표 Table 4. Formulations of Differential Experiments
표 Table 5. The pH and ΔpH of Samples
그림 Figure 3. The L-value difference between the samples that have been subjected to the photostability test and those that have not been processed.
표 Table 6. The L-value of the Samples tested and not tested Photostability test

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 수분산 제형에서 pigments가 미치는 영향을 알아보기 위하여 수분산 제형에 각 pigments를 분산시켰을 때 제형의 pH 변화와 광안정성 테스트를 진행하였고 그 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
위와 같은 결론들을 통해 수분산 제형에서 각 pigments의 특징과 제형 안정도에 미치는 영향에 대해 알 수 있었다. 물에 가까운 저점도의 수분산 제형에서는 carmine이나 ferric ferrocyanide가 코팅된 이산화티탄마이카 계 색소, 유기 색소를 사용하면 분산된 수상의 외관 컬러를 해치기 때문에 사용하지 않는 것이 좋다.
화장품에 주로 쓰이는 파우더의 특징, 종류에 따른 분산에 관한 연구나 색조 화장에 사용되는 진주광택 안료의 특성에 관한 연구는 진행되었으나, 색조 화장품에 이용되는 안료의 안정성에 관한 연구도 거의 진행되지 않았다[7-9]. 이에 본 연구에서는 색조 화장품 제조에 쓰이는 무기 색소(산화철 색소, 군청, 감청 등), 유기 색소, 진주광택 안료 등의 pigments를 각각 분산시켜 만든 수분산 제형에서 pigments의 다양한 물리화학적 특성과 해당 제형에 미치는 영향에 대해서 비교 분석하여 추후 수분산 제형 제품 개발을 하는데 있어 pigments의 선택 및 사용에 도움을 주는데 목적이 있다. 각 pigments에 따른 제형의 외관 변화, pH의 변화, 광 안정성을 평가한다.

제안 방법

99에 비해 얼마나 변화했는지 그 변화 정도를 그래프로 나타내었다. Sample A의 각 시료들의 분산 상태를 제조 1일 후 육안으로 관찰하였다. S1 - S3의 진주광택안료(calcium titanium (aluminum, sodium) borosilicate * titanium dioxide * tin oxide) 들은 pigments상과 수상이 잘 분리되었고, 물 층에 안료가 떠 있거나 색이 우러나는 현상없이 시료들 중 가장 투명하고 깨끗하게 관찰되었다.
Sample B의 각각의 시료를 제조한 뒤 투명한 용기에 담아 광테스트를 시행한 시료, 시행하지 않은 시료로 구분한 후 0.73 W/m², 420nm 세기의 xenon lamp를 이용하여 3 h 을 1일 이라고 가정하고, 총 21 h 노출 후 1 일, 2 일, 3 일, 7 일 일때 각 시료의 외관 컬러 변화를 관찰하고, 1 일과 7 일의 컬러의 L-value를 색차계를 이용하여 3회 이상 반복 측정한 후 결과를 평균값으로 나타내었다.
이에 본 연구에서는 색조 화장품 제조에 쓰이는 무기 색소(산화철 색소, 군청, 감청 등), 유기 색소, 진주광택 안료 등의 pigments를 각각 분산시켜 만든 수분산 제형에서 pigments의 다양한 물리화학적 특성과 해당 제형에 미치는 영향에 대해서 비교 분석하여 추후 수분산 제형 제품 개발을 하는데 있어 pigments의 선택 및 사용에 도움을 주는데 목적이 있다. 각 pigments에 따른 제형의 외관 변화, pH의 변화, 광 안정성을 평가한다.
화장품 제조용 원료는 각 원료 업체로부터 받아 그대로 사용하였다. 수분산 제형을 제조 후 진주 광택 안료(calcium titanium (aluminum, sodium) borosilicate * titanium dioxide * tin oxide), 무기 색소(iron oxides, ultramarine, chromium oxide, manganese violet), 카민 또는 산화철, 감청이 코팅된 이산화티탄 마이카 계 색소(titamium dioxide * mica coated carmine (iron oxides, ferric ferrocyanide)), 유기색소 등의 pigments를 각각 분산시킨다.

대상 데이터

pH 측정에 사용된 기기는 pH meter (Orion Star^™ A211 pH benchtop meter, Thermo Scientific, USA)이다. 광테스트에 사용된 기기는 xenon lamp solar simulator (DXP500, DY Tech Co., Korea)이다. 색차계는 general colorimeter (JZ-300, Shenzhen Kingwell Instrument Co.
정제수는 HDRO-1000 (Hyundai ENP, Korea) 장치를 통과시킨 것을 사용하였다. 실험에 사용한 pigment의 종류는 Table 3과 같다.

성능/효과

1) 수분산 제형에서 진주광택안료(calcium titanium (aluminum, sodium) borosilicate * titanium dioxide * tin oxide), 무기 색소(iron oxides, ultramarine, chromium oxid, manganese violet), 산화철이 코팅된 이산화티탄 마이카 계 색소 (titamium dioxide * mica coated iron oxides)는 수상에 색소가 우러나오지 않고, 비교적 안정한 거동을 보여 저점도 수분산 제형에 사용이 적합하였다. Carmine 또는 ferric ferrocyanide가 코팅된 이산화티탄 마이카계 색소(titamium dioxide * mica coated carmine (ferric ferrocyanide)), 유기 색소는 수상에 색소가 우러나와 외관의 변화가 생기므로 저점도 수분산 제형에는 사용이 적합하지 않다.
2) 대부분의 시료의 pH는 대조군보다 높아졌으나, maganese violet과 ferric ferrocyanide가 함유된 이산화티탄 마이카 계 색소를 수분산 제형에 분산시켰을 때 pH가 낮아졌다. 이 두 종류의 pigments 는 산에는 강하지만 알칼리에는 약한 특징을 가지고 있어 약산을 띠는 수분산 제형에서 pH가 감소하였다.
3) 수분산 제형에 carmine 또는 ferric ferrocyanide가 코팅된 이산화티탄 마이카 계 색소를 분산시킨 시료는 7 일 광테스트 진행시 외관의 컬러가 화이트에 가까워져 광안정성이 좋지 않았다. 유기 색소의 경우 고점도의 수분산 제형에서 1%의 함량으로 광안정성은 양호했으나 저점도, 고점도 수분산 제형에서 모두 잘 분산되지 않고 파우더끼리 뭉치는 경향이 있기 때문에 사용하지 않는 것이 좋다.
Sample A의 각 시료들의 분산 상태를 제조 1일 후 육안으로 관찰하였다. S1 - S3의 진주광택안료(calcium titanium (aluminum, sodium) borosilicate * titanium dioxide * tin oxide) 들은 pigments상과 수상이 잘 분리되었고, 물 층에 안료가 떠 있거나 색이 우러나는 현상없이 시료들 중 가장 투명하고 깨끗하게 관찰되었다. 외관상 제형을 해치는 요소가 없는 면에서 진주광택안료는 화장품 수분산 제형에서 사용이 안정한 것으로 생각된다[10-11].
떠 있어서 물 층이 pigments의 색을 띄었다. pH 값은 S4 - S10 중 S10은 S0에 비해 – 0.03로 소폭 감소하였고 나머지는 pH 값이 S0에 비해 S4는 + 1.51, S5는 + 2.19, S6 은 + 3.50, S7은 + 2.15, S8은 + 3.34, S9는 + 0.81 만큼 증가하였다. Iron oxides에 해당하는 S4, S5, S6의 화학식은 각각 FeOOH, Fe₂O_3, Fe₃O₄로 모두 철을 포함하고 있어 산에 약하다.
또한 점도가 있는 수분산 제형에서 carmine이나 ferric ferrocyanide가 코팅된 이산화티탄 마이카 계 색소는 광안정성이 좋지 않으므로 사용에 주의해야 한다. 각각의 pigments를 수분산 제형에 분산시킨 모든 시료의 pH는 화장품 법에 고지되어있는 3.0 - 9.0 의 pH 범위안에 들어 적합하나, pH가 3.0 혹은 9.0 근처로 측정된 시료에는 각각 약알칼리성, 약산성의 원료를 추가하여 pH 범위를 5.0 - 6.0 근처로 맞춰주는 것이 좋을 것으로 보인다. 이러한 결과를 통해 pigments의 거동을 예상하고 안정한 색소를 선택 및 사용하여 안정한 수 분산 제형의 색조 화장품을 제조하는데 도움을 줄 것으로 기대된다.
또한 유기색소의 경우 pH 4 미만, pH 9 이상에서 불안정하다. 그러므로 대부분의 pigments가 안정한 범위인 pH 5.0 - 6.0 사이의 값이 측정되기 위해 추후 제형의 변화가 없는 선에서 pH가 9.0 근처로 증가한 시료에는 약산성의 원료를 추가하여 주고, pH가 3.0 근처로 많이 감소한 시료에는 약알칼리성의 원료를 추가하여 pH를 안정한 범위로 맞춰주는 것이 좋을 것으로 보인다.
알갱이처럼 뭉쳐서 가라앉았다. 또한 4개의 시료 모두 물 층에 각각의 유기 색소가 물과 반응하여 색이 우러나와 물 층이 S14와 S17은 red, S15는 blue, S16은 yellow 색으로 관찰되었다. 이들은 수용성 색소에 Al를 흡착한 원료들로 저점도의 수분산 제형에서는 색이 우러나와 사용이 적합하지 않다.

후속연구

0 근처로 맞춰주는 것이 좋을 것으로 보인다. 이러한 결과를 통해 pigments의 거동을 예상하고 안정한 색소를 선택 및 사용하여 안정한 수 분산 제형의 색조 화장품을 제조하는데 도움을 줄 것으로 기대된다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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