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화장품이 피부에 나쁠 수 밖에 없는 이유
화장품은 거의 대부분 계면활성제가 들어간다. 계면활성제는 기본적으로 섞이지 않는 오일과 물을 섞이도록 만들어주는 것이다. 따라서 로션, 크림, 에센스 등뿐 아니라 세정제에는 모두 이 계면활성제가 들어간다. 화장품의 가장 큰 부분을 차지하는 계면활성제는 대부분 화학물질이며 이것은 석유에서 나오는 물질들을 정제 및 합성의 과정을 통하여 제조된다. 계면활성제 중 천연성분으로는 레시틴이 있지만, 이것은 경시변화에 대한 저항성이 작고, 특히 장기간 보존함에 따라 크림이 착색되는 경우가 있어 이러한 대책이 문제되고 있기 때문에 아직 실용적인 이용도는 적다.
화장품에 사용되는 화학물질은 정제되어지기 때문에 인체에 무해하다고는 하지만 과연 그럴지는 이제 우리가 판단해야 한다.
계면활성제 분자는 오일에 녹기 쉬운 친유기와 물에 녹기 쉬운 친수기 등 상반된 성질의 부분으로 되어 있어, 그 양쪽의 부분이 오일과 물이 서로 반발해서 분리되어 버리는 것을 막고, 양자를 서로 손잡에 하는 역할을 한다. 계면활성제의 유용한 작용으로 유화, 가용화, 분산작용, 평활작용, 균염작용, 발염작용, 염료고착작용, 대전방지작용, 살균작용, 녹방지작용등이 있다. 그러나 화장품 기술에서 가장 중요한 계면활성작용으로 유화, 가용화, 분산의 3대 작용을 가장 많이 이용하고 있다. 현재 계면활성제의 종류는 수천 종에 달하지만 화장품산업에 이용되는 종류는 그리 많지 않다. 화장품에 이용되는 원료 중 특히 계면활성제가 갖추어야 할 조건으로 색상은 백색 또는 백색에 가까운 것일수록 좋고, 취기는 전혀 없을 수는 없지만 되도록 적고 고유취가 불쾌취가 아닌 것이 좋다. 또한 피부독성 및 자극을 주지 않아야 하며 안정성(변색, 변취, 미생물, 물성)을 확보한 것이 좋다.
[ 주요 계면활성제의 제법과 응용 ]
1. 다가(多價)알코올 에스터형
화장품에서 예전부터 사용되어 온 것은 스테아릭엑시드(Stearic acid)의 모노글리세라이드로서 최근에는 프로필렌글리콜, 솔비탄의 지방산테스터만 이용되고 있다. 다가(多價)알코올 에스터계의 화장품용 계면활성제는 친수기(親水基)로서 지방산(R-COOH)이 이용되었지만 화장품용으로서는 거의 C12~ C18이 많이 이용되고 있다.
2. 알칸술폰산염(RSO3Na)
1) 제조방법
처음에는 피셔-트롭슈(Fischer-Tropsch)법에 의한 파라핀의 C(탄소) = 14~17 의 유분을 사용하였지만, 1940년에 훽스트사에 의해 n-파라핀과 아황산가스 및 산소에 의해 자외선 조사하에서 직접 술폰화하는 방법이 개발되었다. 또한 동구에서는 아황산가스와 염소에 의한 리드(reed)반응으로 술포닐클로라이드로 한 후, 중화하여 알칸술폰산 나트륨을 생산한다. 촉매로는 자외선이나 γ선도 이용할 수 있다. 이러한 술폰화공정으로는 과잉의 n-파라핀을 사용하여 모노술폰화물의 수율을 높이고 있다. 반응 후에는 당연히 미반응의 n-파라핀과 생성 황산을 분리하여 알칸술폰산분을 물로 추출한 후 중화한다.
2) 응용분야
액체세제용, 분말세제용/ 샴푸, 보디샴푸용/ 비누 첨가제/ 내열성수지의 대전방지제/ 고무, 라텍스 등의 유화중합용 유화제/ 농약용 유화제
3. 알킬황산염
알킬황산염은 1930년대부터 독일에서 시판되었던 종류의 하나이다. 현재에도 가정용 또는 공업용으로 큰 시장을 구축하고 있다.
1) 제조방법
원료는 처음에는 야자유, 우지 및 말향경유(抹香鯨油)이었지만, 현재는 지글러 알코올, n-파라핀의 산화에 의한 2급 알코올의 옥시에틸렌화 알코올 및 α-올레핀 등으로부터의 옥소알코올도 사용되고 있다. 한편, 야자유 및 우지의 경우, 일반적으로는 먼저 에스테르 교환반응에 의해 각각을 지방산 메틸에스테르로 하고 진공증류에 의해 정제한 후, Cu-Cr 또는 Fe함유 촉매 등을 이용하여 연속적으로 고압ㆍ고온도에서 수소에 의해 환원하여 지방알코올이 제조되고 있다. 말향경유의 경우는 검화하여 말향알코올(올레일 및 세틸알코올이 주성분)로 하거나, 또는 말향경유를 직접 금속나트륨으로 환원하여 말향지방산 부분도 알코올로 한다. 그러나 현재는 고래류의 어획금지 경향 때문에 생산이 어렵다.
2) 응용분야
알킬황산염
용 도
옥틸황산나트륨
머서(mercerizing) 가공시의 침투제
라우릴황산나트륨
의료용 세제성분/ 샴푸 성분/유화중합용 유화제
치약용 발포제/ 친수연고용 유화제/합성비누 성분/
합성 소화제 성분
라우릴 황산칼리
합성비누 성분
라우릴황산마그네슘
세정력 증강제/ 발포력 증강제
라우릴 황산 TEA 또는 NH4
샴푸 성분/ 액체의료용 세제성분
올레일세틸황산나트륨
섬유공업용 정련제
세틸스테아릴 황산나트륨
섬유공업용 윤활제ㆍ유연제 성분
4. 폴리옥시에틸렌 폴리옥시알킬렌 블록 폴리머
1) 제조방법
제법은 일반적으로 프로필렌글리콜을 출발물질로 하여 염기성 촉매의 존재하에서 산화프로필렌을 부가중합하여 원하는 폴리프로필렌글리콜로 만들고, 이어서 산화에틸렌을 양단의 OH기에 필요한 몰(Mol) 부가중합을 시킨다. 또는 미리 폴리옥시알킬렌알킬(또는 알킬페닐)에테르를 일반법으로 합성하여, 다른 종유의 알킬렌옥사이드와 부가중합시켜 기능성 계면활성제로 하는 것도 있다.
2) 응용분야
사 용 공 업
용 도
화 장 품
유화제, 분산제(화장수, 크림, 샴푸 등)
기제, 겔화제(수분산성, 유상 및 바셀린상 물질)
의 약 품
기제(친수연고, 좌약)
섬유공업
방계유제(특히 폴레에스테르 섬유 - 무발연제)
대전방지제, 타르방지제, 정련제, 염색조제, 소포제
금속공업
세정제
고분자 공업
유화제(친수성 모노머 등의 유화 중합시)
소포제, 분산제, 점도 조정제
기 타
유화파괴제(석유원유), 유화ㆍ분산제
5. 디알킬술포호박산염 및 디나트륨모노알킬술포호박산염
1) 제조방법
공업적으로는 말단에 1급 OH기를 가진 알칸올과 무수말레인산으로 디 또는 모노에스테르를 생성하고(필요에 따라서는 진공증류에 의한 정제를 한다.) 이어서 산성 아황산나트륨을 사용하여 술폰화 한다. 이 술폰화는 전형적인 불균일반응이기 때문에 반응률을 높이기 위한 각종의 연구가 진행되고 있다.
2) 응용분야
구 분
용 도
디알킬형
화장품 유화제/유화제/의약품/안료분산제
모노알킬형
저자극성 샴푸 성분/유화제