Lecture by Dr. JIN YOUNG LEE CHAPTER 5 화장품의 물리화학 Lecture by Dr. JIN YOUNG LEE by Dr. Jung 2018.05.29

CONTENTS 제 5 장. 화장품의 물리화학 1. 화장품의 물성 2. 화장품에 적용되는 계면화학 1) 계면활성물질   1) 계면활성물질   2) 계면활성제의 기본적인 성질의 응용 3. 화장품의 레오로지

가용화 (solubilization), 유화 (emulsion), 분산 (dispersion)의 제조기술이 중요 Chapter 5-1. 화장품의 특성 1. 화장품 제조공정 시 가용화 (solubilization), 유화 (emulsion), 분산 (dispersion)의 제조기술이 중요 2. 용어정의      ① 가용화; 화장수 조제시 물에 용해되지 않는 기름, 향료, 살균, 방부제 등을 물에 투명하게 혼합시키는 작용      ② 유화; 크림을 만들 때 물과 액상의 기름을 균일하고 미세하 게 혼합시키는 작용      ③ 분산; 고체의 미 분말을 수중에 안전하게 가라앉지 않도록 혼합과 현탁을 시키는 작용     ∴ 이 모든 작용에는 계면활성제 (surfactant)가 이용.

Chapter 5-2. 화장품에 적용되는 계면화학 1. 계면활성물질 (Interface surface active agent)  ① 유화제 (emulsifying agent), 분산제 (dispersing agent), 가용화 및 습윤제 (solubilizing agent), 기포제 (foaming agent), 대전 방지제 (anti electrification agent), 침투제 (penetrating agent), 살균제 (disinfecting agent) 등  ② 계면활성제의 특성      > 기-액, 액-액 상 사이에는 보이지 않는 힘인 표면 (계면)장력을 파괴시키기 위해서 필요한 것이 계면활성제      > 친수성기와 소수성기로 구성되어 있어 계면에 잘 흡착하고 용액 내부에서 미셀 이 형성.      > CMC (critical micelle concentration, 임계미셀농도); 계면활성제의 미셀이 형성되는 최저의 농도  ③ 계면활성제 (surfactant, Surface active agent)의 종류      > 정의 계면활성; 계면의 친화성을 증가시켜 계면면적을 증가시키는 것                        분산, 침투, 기포, 가용화, 유화 등      > 부의 계면활성; 응결, 발수, 소포, 유화파괴 등      > 친수기 종류에 따라 여러 종류의 합성 계면활성제가 존재        음이온형 (Anionic type)        양이온형 (Cationic type)        양성형 (Amphoteric or Zwitterionic type)        비이온형 (Nonionic type)

Chapter 5-2. 화장품에 적용되는 계면화학 계면활성물질 (Interface surface active agent) ④ 일부계면활성제의 특성과 용도     > 알킬 벤젠 설폰산 나트륨 (ABS; alkyl benzene sodium sulfonate)         * 양이온 계면활성제의 대표적 물질         * 합성세제의 주성분으로 주부습진이나 하천 오염의 원인물질로서 주목         * 화장품이나 샴푸제조시에 사용되지만, 피부에서 지방을 제거시키는 작용으로 피부장해의 원인이 됨       > 염화알킬트리메틸암모니움 (alkyl trimethyl ammonium chloride)         양이온 계면활성제이며 모발 처리제로 자극성이 있음.       > 염화․ 디스테아릴디메틸․ 벤질암모니움, 염화․ 스테아릴디메틸․ 벤질암모니움, 염화․ 스테아릴트리메틸․ 벤질암모니움         양이온 계면활성제로서 고농도의 경우, 피부에 자극이 있을 수 있으나 보통 농도는 자극이 없음.       > 염화라우릴 트리메틸암모니움 (lauryl trimethyl ammonium chloride)          양이온 계면활성제이며 자극성이 있음.       > 취화 알킬 이소퀴노리니움 (alkyl isoquinolinium bromide)           양이온 계면활성제로서 독성은 약함.       > 스테아릴 알코올 (stearyl alcohol)           * 비이온성 계면활성제이며 독성은 거의 없음.    * 크림류, 샴푸제로 사용되고 윤활제로서의 역할도 있음.       > 세스퀴 올레인산 솔비탄 (sorbitan sesquioleate)           * 비이온성 계면활성제           * 습윤제 및 콜드크림이나 파운데이션에 사용, 식품에도 사용되고 독성은 알려져 있지 않음.       > 폴리옥시 에틸렌 라우릴 에텔 (poly oxyethylene lauryl sther)           * 음이온 계면활성제이며 독성은 거의 없음.           * 화장수, 크림에 사용       > 모노 스테아린산 솔비탄 (sorbitan monostearate)           * 비이온성 계면활성제           * 크림이나 유액에 사용되며 독성은 알려져 있지 않음.

Chapter 5-2. 화장품에 적용되는 계면화학 계면활성물질 (Interface surface active agent) ⑤ 천연의 계면활성제       > 사포닌 (saponin)        대두 등에 함유되어 있는 천연의 계면활성제이며 독성은 거의 없음.        > 레시틴 (lecithin)           * 대두나 난황에서 추출한 천연의 계면활성제           * 생체에 중요한 인산 염기로 신체내의 체액과 지방 사이의 중요한 매개체           * 거칠고 건조한 피부에 효과가 우수하며 독성은 거의 없음.

Chapter 5-2. 화장품에 적용되는 계면화학  2. 계면활성제의 기본적인 성질의 응용 ① 유화작용 (Emulsification)      > 하나의 액체에 상호 혼합이 되지 않는 두 액체의 한쪽이 작은 방울로 되어서 미세한 입자의 상태로 균일하게 분산시키는 것이며, 이렇게 생성된 분산계를 에멀젼이라고 하며, 여기에 가해지는 계면활성제를 유화제.      > 유화 형태 (emulsion type) [에멀젼 - 연속상 (외상, 분산매), 불연속 상 (내상, 분산상)]         * 수중유형 (oil in water, o/w type)             - 연속상이 물, 불연속상이 기름             - 물에 쉽게 제거되는 특징             - 수분량이 많아 묽고 흐름이 있음.             - 예; 바니싱 크림             - 판별법; 수단 III (유성)를 첨가하면 변화 없고, methyl orange (수성)를 첨가하면 착색.                       액체 중에 넣었을 때 잘 퍼짐.                       전기 전도도가 상대적으로 높음.         * 유중수형 (water in oil, w/o type)             - 연속상이 기름, 불연속상이 물             - 기름기가 있고 유화상태는 크림상             - 예; 콜드 크림             - 수단 III를 첨가하면 색소가 균일하게 용해하여 착색, methyl orange를 첨가하면 변화 없음.         * 다중 에멀젼 (multiple emulsion, w/o/w type, o/w/o type)

>> Rheology란? Chapter 5-2. 화장품에 적용되는 계면화학  2. 계면활성제의 기본적인 성질의 응용 ② 분산작용 (dispersion)       > 분산매(연속상)에 분상상 (불연속상)이 분산된 계를 분산계 (disperse system)이라고 함.           * 분산계는 열역학적으로 불안정한 계       > 분산계의 종류           * 액체계에 액체가 분산된 에멀젼 (emulsion)           * 액체계에 고체입자가 분산된 현탁액 (suspension)           * 기체계에 액체가 분산된 에어로 졸 (aerosol)  ③ 가용화 작용 (Solubilization)       > 물에 난용성인 물질을 계면활성제에 의해 투명하게 용해시키는 현상       > 가용화를 지배하는 요인           계면활성제의 종류, 피 가용화 물질의 화학구조 및 분자량, 첨가물의 종류, 온도, 농도, pH 등 Chapter 5-3. 화장품의 레오로지 (Rheology) >> Rheology란? 힘을 가했을 때 물체의 변형과 유동에 관한 현상을 취급하는 분야 화장품 제제의 설계 등에 있어서 이 개념이 중요시.