수성원료와 계면활성제

수성원료 (정제수, 에틸알코올, 보습제)

1. 정제수(De-ionized Water, Purified Water) : 화장품의 주원료가 되는 성분으로 성분함량이 높아 화장품 전성분 표시에서 가장 앞에 나열되는 보편적인 원료이다. 화장품 제조에 있어서 훌륭한 용매로 피부를 촉촉하게 해주는 기능을 한다. 화장품 제조에 사용되는 물은 주로 이온교환수지를 이용하여 정제한 이온교환수를 자외선 램프에 비추어 멸균한 물을 사용하며, 제조업체에서는 대부분 역삼투압(R/O, Reverse Osmosis) 장치를 이용하여 이온을 정제하고 멸균하여 사용하고 있다.

화장품 제조에서 정제수를 사용하는 이유는 세균에 오염된 물은 피부에 손상을 가져올 수 있고 또한 𝑪𝒂𝟐+나 𝑴𝒈𝟐+ 등과 같은 금속이온들이 화장품에 함유된 다른 성분과 결합하여 제품의 분리나 점도 변화 등을 일으키기 때문이다. 따라서 화장품 제조에 사용되는 물은 반드시 𝑪𝒂𝟐+나 𝑴𝒈𝟐+ 등과 같은 금속이온들과 세균이 없는 정제수를 사용하여야 한다. 그러나 최근 화장품들은 이용 목적과 컨셉에 따라서 정제수 대신 천연수(온천수, 해양심층수, 빙하수 등)를 그대로 이용하거나 식물 추출수를 이용하는 경우도 있다.

2. 에틸 알코올(Ethyl Alcohol) : 에탄올이라고도 하며, 일반식 R-OH의 기본구조를 갖는 대표적인 1가 알코올의 한 종류로
화장품 원료로 사용되며, 곡정 또는 주정이라고도 한다. 에탄올은 휘발성이 있는 무색·투명의 액체이고, 물 또는 유기용매와 잘 섞인다. 그래서 물에 잘 용해되지 않는 향료나 무기 화합물 중에는 에탄올에 용해되는 것이 많아서 화장품 원료뿐만 아니라 중요한 용매 중의 하나이기도 하다. 화장품에서는 주로 수렴, 청결, 살균제, 가용화제, 건조 촉진제 등의 목적으로 사용되고 있다.

3. 보습제(Moisturization, Humectants) : 피부의 건조를 막아주어 피부를 부드럽고 촉촉하게 해주는 물질로 연화제와 같은 뜻으로 쓰이기도 하지만 일반적으로 표피층을 수화시킬 수 있는 흡습제(Humectant)가 포함된 뜻이다. 화장품에서 사용하는 보습이라는 용어는 국어사전 또는 영어사전 어디에도 존재하지 않는 화장품이나 관련 업계 마케팅 용어로 탄생한 단어이다. 그렇기에 보습이라는 의미는 건조 피부를 개선하는 의미로 받아들여지는 것이 올바르다고 할 수 있다. 과거 바세린, 글리세린 등의 물질들은 건조함이 줄어들고, 가려움 증상이 감소하는 일차적 작용을 하였지만, 사용감, 피부의 잔존성, 보습의 지속성 등의 문제가 계속 제기되었다. 즉 보습제가 단순히 건조 피부에 도움을 주는 것뿐 아니라 표피의 대사 과정을 조절하여 진피에도 영향을 미친다는 연구결과가 보고되고 있어 다각화된 보습제 연구가 필요한 실정이다. 화장품에서 사용하는 보습제는 수용성 물질로 피부에 수분을 공급하여 촉촉하게 하는 작용을 하는 것과 화장품 자체의 수분 보유제로서의 작용을 하는 물질을 말한다. 크게 다가 알코올류(Polyol), 천연보습인자, 고분자보습제 등으로 나눌 수 있다. 바람직한 보습제로의 구비조건으론 적절한 흡습 능력, 흡습력 지속성, 흡습력이 환경 조건 변화(온도, 습도, 바람 등)의 영향을 쉽게 받지 않을 것, 흡습력이 피부나 제품계의 보습에 기여할 것, 가능한 휘발성이 없을 것, 다른 성분과 혼용성이 좋을 것, 응고점이 가능한 낮을 것, 점도가 적정하고 사용감이 우수하며, 피부와의 친화성이 좋을 것, 안전성이 높을 것, 가능한 무색, 무취, 무미이다. 연화제와 보습제의 정의로는 화장품 성분을 보면 연화 성분이라고 표기하기도 하고 보습 성분이라고 표기하기도 할 때가 있다. 연화제와 보습제는 모두 건조 피부의 예방 및 개선의 목적으로 사용되지만 세부적 주요 기능은 조금 차이가 있다. *연화제 : 에몰리언트(Emollient)로 피부를 부드럽게 하는 물질로 만졌을 때 뿐 아니라 눈으로 보기에도 표면이 부드러운 상태로 만드는 물질이라는 뜻, *보습제 : 피부에 습기를 부여 하는 물질로 연화제와 같은 뜻으로 쓰이기도 하지만 일반적으로 표피층을 촉촉하게 만들 수 있는 흡습제(Humectant)가 포함된 뜻

계면활성제의종류 (음이온, 양이온성, 양쪽성, 비이온성)

계면활성제 : 한 분자 내에 물에 녹기 쉬운 친수성 성분과 기름에 녹기 쉬운 친유성 부분을 동시에 가지고 있는 물질이다. 계면에 흡착하여 계면의 성질을 현저히 변화시키는 물질로서 계면이 가지고 있는 표면장력을 약하게 한다. 계면활성제의 기능으론 구조에 따라 유화, 가용화, 분산, 습윤, 세정, 대전방지 등의 기능을 가지고 있다.계면활성제의 종류는 물에 용해되어 이온화되는지의 여부에 따라 구분되며 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제, 바이온성 계면활성제가 있다. 

1. 음이온성 계면활성제(Anionic Surfactants) : 물에 용해할 때 친수기 부분이 음이온으로 해리되는 것을 말한다. 일반적으로 친수부는 카르복실기, 황산, 인산기 등이 나트륨, 칼륨, 암모늄, 아민 등으로 중화된 형태로 사용된다. 친유기는 알킬기, 아이소알킬기 등이 주요 물질이고 구조 중에 에스터, 에테르, 아마이드 결합을 포함한다. 세정력과 기포 형성력이 우수하여
주로 비누나 크림, 샴푸 등에 사용된다. 물질에 침투 후 쉽게 빠져나오며 광범위하고 가장 많이 사용되며 비교적 값이 저렴하다. 화장품에 사용되는 음이온성 계면활성제에는 대표적으로 SLS(Sodiumlauryl Sulphate)가 계면활성제 가운데 가장 오랫동안 다방면으로 사용되어온 물질이지만 최근 연구에서 피부 건조 및 알레르기 유발의 문제가 제기된 성분이기도 하다.

2. 양이온성 계면활성제(Cationic Surfactants) :  수용액에서 이온화해 계면활성제의 주체가 양이온이 되는 것을 말한다. 저분자 알킬기는 살균제로 사용되며, 분자량이 큰 알킬기는 모발이나 섬유에 흡착성이 커서 정전기 발생을 억제하여 모발에 유연성을 부여하므로 헤어 린스와 트리트먼트, 유연제 및 대전 방지제로 사용된다. 질소 화합물이 가장 많이 사용되며, 구조적으로는 암모늄염, 아민 유도체가 있으나 화장품에서는 주로 암모늄염이 사용된다. 아민염계는 유화제, 유연제 용도로 사용되며 암모늄염계는 살균제로 사용된다. 화장품에 사용되는 양이온성 계면활성제로는 염화벤잘코니움(Benzalkonium Chloride)이 있다.

3. 양쪽성 계면활성제(Amphoteric Surfactants) : 한 분자 내에 음이온과 양이온의 활성기를 모두 가지고 있어서 산성에서는 양이온으로, 그리고 알칼리성에서는 음이온으로 활성화된다. 경수연화제적 성질을 가지고 있으며 금속이온의 가용화 특징이 있다. 양이온을 띠는 쪽은 양이온성 계면활성제와 마찬가지로 세정과 살균작용이 있으며, 음이온을 띠는 쪽은
음이온성 계면활성제와 마찬가지로 세정과 기포 형성력이 우수하다. 수용성 또는 유용성, 강산 또는 강염기에 모두 안정적이어서 다양하게 사용된다. 양쪽성 계면활성제는 다른 이온성 계면활성제에 비하여 피부 자극이 적은편이므로 어린이용 제품이나 저자극성 샴푸 등에 많이 사용되며, 세정력, 살균력, 유연효과 또한 우수하다.

4. 비이온성 계면활성제(Nonionic Surfactants) : 물에 용해되어 이온화되지 않는다. 이온성에 의한 친수기를 갖는 대신 하이드록시기나 에틸렌옥시드기에 의한 물과의 수소결합에 따라 친수성을 갖는 계면활성제이다. 친수기와 소수기의 분자량에 따라 물성이 달라지며, 뛰어난 유화력과 윤활력을 가진다. 계면활성제 가운데 피부자극이 가장 적고 피부에 대한
안전성이 높아 기초 화장품의 가용화제 또는 크림의 유화제로 널리 사용되며, 이온성 계면활성제와 혼용이 쉽다.

- 폴리옥시에틸렌 (Polyoxyethylene-POE) 타입 : 에칠렌옥사이드를 솔비톨에 첨가하거나 고급 지방산과 반응시킨 유형으로 유화, 가용화, 분산 등의 목적으로 사용된다.

- 다가 알코올 타입 : 글리세린, 폴리글리세린, 설탕 등에 지방산이나 지방 알코올을 반응시킨 유형이다.

- POE/POP 공중합체 타입 : 친유기를 프로필렌 옥사이드로 결합한 것으로 중합도에 따라 성질이 다른 계면활성제를 합성한 것이다.

5. 기타

1) 천연계면활성제 : 동식물 기름을 원료로 하여 만든 것으로 레시틴 리포좀, 라놀린 유도체, 콜레스테롤 유도체,
사포닌, 미생물을 이용한 계면활성제 등이 있다.

2) 실리콘 계면활성제 : 디메치콘과 알킬 디메치콘 공중합체로 실리콘을 유화 및 유중수 유화를 할 때 많이 사용된다.

3) 고분자 계면활성제 : 천연 고분자 물질 또는 이들에 알킬기를 첨가하여 친유기를 높인 계면활성제들이 이용된다.  아카시아 검, 알긴산, 전분 유도체, 최근에는 히아루론산, 키틴 등에 알킬기를 도입하고 폴리 아크릴계통의 합성고분자에 알킬기를 첨가하기도 한다. 카르복시비닐폴리머, PVA가 해당된다.