색조 화장품에서 중요한 분산, 그 원리와 사용되는 안료

화장품은 대부분의 제품이 하나의 상에 다른 상이 미세하게 분산된 형태를 띱니다. 로션과 크림 같은 유화 타입 제품은 액체에 다른 액체가 분산된 형태라고 볼 수 있습니다. 이에 반해, 메이크업을 위해 사용되는 파운데이션, BB크림, 립스틱과 같은 제품은 색채를 위해 고체가 액체에 분산된 형태라고 볼 수 있습니다. 액체에 파우더 형태의 고체를 안정적으로 분산시키기 위해서 여러 가지 방법과 원료 성분이 사용됩니다. 이번 글에서는 색조 화장품에 적용되는 고체-액체 분산에 사용되는 원료와 원리에 대해 알아보겠습니다.

색조 화장품의 분산은 고체-액체 분산

분산은 유화 및 가용화와 함께 화장품 연구 또는 제조에서 계면활성제의 여러 작용 중 하나로써 중요한 요인입니다. 일반적으로 분산계라는 것은 기체, 액체, 고체 등의 하나의 상에 다른 상이 미세한 상태로 분산된 것을 말합니다. 

화장품의 여러 분산계 중, 고체-액체 분산계에 대한 이론적인 연구는 예전부터 많은 보고가 되고 있지만, 공업적인 분야에서 분산계의 응용은 상당히 복잡할 뿐만 아니라 정량적인 해명이 어려워 관련 보고나 발표가 적은 편입니다. 립스틱, 아이섀도, 네일 에나멜, 아이라이너 등과 같은 색조 화장품이 거의 고체-액체 분산계에 해당합니다. 특수한 것으로서는 고체-액체-액체 분산계의 메이크업 베이스도 존재합니다. 이들은 모두 피부 또는 손톱에 색채를 하고 미화하는 것을 목적으로 사용되는 것이며 그러기 위해서 고체 형태의 안료가 사용되고 있습니다.

색조 화장품에는 다음과 같은 여러 요인이 요구됩니다. 수요가 있는 색채(색조, 명도, 채도가 얻어지는 것)를 가지고 있으며, 피부에 바를 때 잘 펴 발려야 합니다. 또한, 좋은 부착성을 갖고 땀이나 비 등에 화장이 지워지지 않는 것이어야 합니다. 피부에 대해 사용감이 가볍고 이물감을 주지 않아야 하며, 분산상태의 안정성이 양호하며, 경시 변화가 적고, 상품적 기능이 저하되지 않는 것이어야 합니다. 마지막으로, 피부에서 생리적 기능을 저해시키지 않고 매일 사용해도 피부에 해를 주지 않는 성분으로 이루어져야 합니다.

색조 화장품에서는 색채를 목적으로 유기안료 및 무기안료가 이용되고 있습니다. 이 안료들은 각각의 목적에 따라 프로펠러(propeller)식 교반기, 볼 밀(ball mill), 콜로이드 밀(colloid mill), 롤 밀(roller mill) 등의 기계적인 힘으로 혼합, 분쇄, 분산되어 사용됩니다. 분산 시, 이들 안료를 균일한 상태로 분산시킬 수 있는가의 여부는 소량 및 대량 제조에 있어 매우 중요한 요인입니다. 제조 직후 안료가 균일하게 분산되어 있어도 장기간의 경시 변화로 인해 침전이나 응집을 일으키는 경우도 있어 내용물의 안정성 확인은 필수적입니다. 분산된 안료의 상태는 제품의 여러 가지 요소에 영향을 미치게 됩니다. 제품 제조 직후 광택의 차이, 경시 변화에 의한 광택의 감소, 경시 변화에 의한 침전, 응집, creaming 등에 의한 전연성, 은폐력, 색조, 명도, 채도, 착색력, 색 얼룩, 화장의 지속성 등이 있습니다. 

안료의 분산에 있어 일반적인 요인을 크게 구별하면 분산질(안료), 분산제, 분산 방법 등으로 나눠볼 수 있습니다. 화장품에 이용되는 안료는 그 사용 목적에 따라 체질안료, 착색안료, 휘광성 안료로 나누어 볼 수 있습니다. 체질안료에는 탤크, 카올린, 이산화티탄, 산화아연, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 금속비누 등이 있습니다. 사용 목적에 따라 각각 피복성, 부착성, 전연성, 지속성 등이 요구되어 상품의 종류, 제형에 따라 적당하게 선택, 배합되어 이용되고 있습니다. 체질안료는 일반적으로 무기의 산화물 또는 염류가 대부분입니다. 물과의 접촉각이 작은 편이라 소량의 땀이나 비에 의해 잘 적셔져 화장이 잘 지워지는 원인이 되기도 합니다. 제조 시에는 물을 사용하지 않을 경우 분산이 쉽지 않기 때문에 분산을 쉽게 하기 위해 표면처리를 하기도 합니다. 착색안료에는 황산화물, 카본 블랙, 군청 등과 같은 무기안료와 coal-tar 색소인 유기 안료 있습니다. 다만, 콜타르계 안료는 사용 허가가 되어 있는 법정 색소 이외는 사용할 수 없습니다. 휘광성 안료에는 어린 박(구아닌이 주성분)이나 비스무트 옥시 클로라이드(BiOCl), 운모 또는 기타 금속분(aluminium 분말 등) 등이 있습니다. 펄 광택 또는 은색 형태의 광택을 부여해 립스틱, 아이섀도, 네일 에나멜 등에 주로 사용됩니다. 

안료 입자의 형상은 그 형태에 따라서 분산성에 영향을 주기도 합니다. 입자의 형상은 분산하는 매질에 대해 적셔지는 현상과 깊은 관계를 가집니다. 예를 들면 카본 블랙과 같이 작은 구멍을 갖는 안료는 입자의 전 표면을 적시는 것이 어렵기 때문에 분산이 어렵습니다. 색조 화장품같이 잘 펴 발리는지 여부와 전연성, 부착성, 색채효과 및 사용 시의 감촉 등이 문제가 되는 제품에서는 분산된 안료의 입도가 가급적 미세한 것이 좋습니다. 또 입자의 크기는 안정성에도 영향을 주어 상품의 경시 변화에 주는 영향도 큽니다. 

색조 화장품에 이용되고 있는 분체의 입자의 크기는 다양합니다. 실제 사용하고 있는 안료의 입자는 한 번 미세화된 1차 입자가 다시 서로 응집하여 2차 입자 또는 그 이상의 입자를 형성하는 형태를 나타내게 됩니다. 분산에 있어서 1차 입자의 상태에 있지 않으면 안정성이 안 좋아지며, 제형의 광택이나 색채도 충분히 나타나기 힘들어집니다.