동물성 왁스와 식물성 왁스

화장품원료

왁스류

 

왁스류는 화학구조상으로는 지방산과 1가 알콜과의 에스테르이며, 이들은 일반적으로 융점이 높으므로 유지와 탄화수소 중에서 융점이 높은 어떤 종류에 대하여 잘못 불려져 왁스라고 부르는 일도 있다.

 

왁스의 조성과 분류

왁스류도 유지류와 같이 자연계에 있어서 동·식물체에서 얻어지지만, 유지류와 비교하여 그 종류는 그리 많지는 않고 한정되어 있다. 왁스류의 조성은 엄밀한 의미에서는 3가 알콜(글리세린) 이외의 알콜과 지방산의 에스테르로 되어 있는 것이지만, 2가 알콜의 것은 사실상 적고 거의가 1가 알콜과의 지방산 에스테르이다. 그러나 여기에서 말하는 1가 알콜 및 지방산은 고급 지방산을 지적하고 있다는 것을 말할 것도 없다. 왁스류는 기초 화장품 외에 메이크업 화장품에서도 넓게 쓰여지고 있으며 그 사용 목적을 정리하면 다음과 같다.

① 고화제(固化劑)로서 제품의 내온도 안정성을 높이든지, 사용상의 기능을 향상시킨다.

② 요변성을 부여하여 사용감을 개선한다.

③ 액상유(油)의 융점을 상승시키는 일에 따라 피부에 대하여 마찰효과를 개선한다.

④ 분자 중의 보수성(性) 탄화수소쇄를 이용하여 피부면에서 있어서 보수성 피막을 증강한다.

⑤ 제품 및 사용상의 광택을 부여하여 상품가치를 향상시킨다.

⑥ 성형기능을 개선하고 작업성을 향상시킨다.

 

<분류>

• 동물성 왁스 - 액체 왁스와 고체 왁스의 2가지 종류가 있다.

   * 동물성 액체왁스(makko 경납, tsuchi 경유): 이것들이 직접 화장품 원료서는 사용되지는 않고 이들의 성분인 세칠알콜과 올레일알콜 등을 분산하여 이용된다.

   * 동물성 고체 왁스 (밀납, 경납, 라놀린 등)

• 식물성 고체 왁스 (카나우바왁스, 칸데릴라왁스 등)

• 광물성 고체 왁스 (몬탄 왁스)

 

동물성 왁스

1) 밀납

이것은 왁스류 중에서 화장품용 원료로서는 오래부터 광범위하게 다량으로 사용되어 왔고, 현재도 중요한 유상원료로서 모든 화장품에 쓰여지고 있다. 밀납은 동양꿀벌(Apis indca Radoszkowski) 및 유럽 꿀벌(Apis mellifera L.)등의 집에서 채취된 납을 정제한 것이다. 조성은 동양계 꿀벌과 유럽계 꿀벌과는 본질적으로 달라 동양계는 팔미틴산세틸과 16-하이드록시 팔미틴산세틸이 주성분이나 유럽계의 밀납은 팔미틴산 미리실이 주성분이다. 또 동양계의 밀납은 유리지방산이 적고(5~6%), 산가가 5~9이지만 유럽계의 것은 14~15%로 많고 산가는 17~22이다.

기타의 조성은 별차가 없으나 동양계의 밀납은 서양계의 것에는 없는 트리글리세라이드가 약간 함유되어 있는 것이 특징이다. 고산가 밀납은 클렌징 크림과 콜드 크림을 시초로 유화계의 유상원료로서의 화장품 원료로서 오랜 역사를 가지고 있으며 립스틱, 포마드, 치크 등의 유상 경화제로서만 일부 사용된 것에 지나지 않는다. 종래부터 화장품 원료로서 넓게 사용되게 온 유럽계의 밀납의 조성은 미리실 팔미테이트(미리신)를 비교적 많이 함유하고, 이것에 유리지방산이 14~15% 및 약간의 탄화수소로 성립된다. 여러 종류의 것을 사용하는 경우에는 다음의 점을 고려하도록 주의를 요한다.

• 융점이 낮은 것은 일반적으로 부드러운 에멀전을 형성한다.

• 밀납의 산가와 에멀전의 품질과의 사이에는 적지 않은 상호관계를 가지고 있다.

• 화학적으로 표백된 표백 밀납은 최종 제품에 있어서 약간이기는 하지만 냄새를 부여한다.

• 화학적으로 표백된 표백 밀납은 일광에 의하여 정체 표백된 표백 밀납에 의하여 만들어진 크림의 품질은 약간이기는 하지만 차이를 나타낸다.

• 밀납의 품질에 따라 유화력에 현저하게 차이가 있으나 이런 차이는 밀납의 물리적 혹은 화학적인 성질에 기초하여 설명하는 것은 불가능하다.

 

밀납은 클렌징 크림과 콜드 크림 같은 유화계 외의 립스틱, 아이섀도, 치크 따위와 같은 스틱상의 제품과 포마드 따위에 유상 원료 혹은 경화제로서 넓게 쓰여지고 있다. 특히, 스틱의 제품에 경화제로서 밀납을 배합하는 경우에는 보다 융점이 높은 왁스류를 병용하면 제품에 대하여 점성과 가소성을 증대시키는 효과가 있다. 또 스틱상의 제품만 아니라, 케키상 제품의 경우에도 유상 중의 일부를 밀납으로 옮기는 일에 따라 약간의 수축성이 제품의 성형 시에 있어서 작업을 향상시킨다.

 

2) 경납

경납은 말향경의 두부에 존재하는 기름에서 채취하는 진주 광택을 가진 왁스이다. 또한 극히 소량이기는 하나 망치 고래 등의 동물에도 존재한다. 경납은 살아있는 동안에는 액상이지만 사후 일부 고화되므로 유액과 함께 꺼내어 여과, 유액을 분리하여 조납을 얻어낸다. 얻어진 조납은 수산화나트륨이나 탄산칼륨의 희석액으로 불순물 등을 세정하여 정제한다. 경납의 주성분을 세틸알콜과 팔미틴산의 에스테르인 팔미틴산에 헥사데실이 90%이상을 차지한다. 그 외 라우린산, 미리스틴산, 스테라인산과 미리스틸 알콜, 스테아릴 알콜 등과의 소량의 에스테르 및 7%이하의 글리세라이드를 포함하고 있다. 크림류에 첨가하면 피부에 대하여 에모리언트한 감촉을 부여함과 함께 제품의 외관에 백도를 증가시켜 광택 있는 제품을 만든다. 또한 립스틱같은 스틱상의 제품에 소량을 첨가하였을 때, 칙소트로피 효과를 주고 사용 시 체온에 따라 경화되기 쉽게 하고 전연성을 향상시킨다. 크림 및 샴푸에 사용하는 경우에는 그 제조 조건을 주의 깊게 컨트롤하면 제품에 대하여 불투명성과 광택을 준다.

• 비중: 0.938~0.944

• 융점: 42~50℃

• 굴절율: 1.433

• 검화가: 120~136

• 요오드가: 3~4.4

• 인화점: 243~248℃

• 산가: 0.1~2

 

3) 라놀린

라놀린은 면양의 피지선에 분비되어 양모에 부착된 지방질 즉, 울그리스를 정제한 것이다. 라놀린은 우선 주로 연고 기제 등 의약품으로 사용되었는데 그 후 조성 및 성능이 계통적으로 연구되고 라놀린을 분별하여 얻은 액상 라놀린, 고형 라놀린을 비롯한 환원 라놀린, 라놀린 알콜, 수소첨가 라놀린알콜, 라놀린지방산 등의 유도체가 개발되어 현재는 화장품, 의약품을 비롯한 일반 공업용원료로서 각종 용도로 사용되고 있다. 라놀린은 밀납과 함께 동물성 왁스 중에서 화장품용 원료로서 가장 중요한 것이다. 라놀린은 면양의 피지선에서 분비되어 양모에 부착된 지방질인 울그리스를 정제한 것으로 이 울그리스는 양모를 유연 또는 강인하게 보존하는 역할을 하여 마치 인간의 피부 위에 있어서 피지와 유사한 기능을 가지고 있으며 34~38℃의 낮은 융점으로 페이스상의 왁스이다. 이것은 화장품용 유지 원료 중에서 동물이고 더구나 그것이 포유류인 면양의 피지선에서 분비된 물질로 피부 위에서 인간의 피지와 유사하다는 점에서 모든 화장품에서 가장 넓게 사용되는 원료이다. 라놀린 성분의 96%정도가 고급알콜과 지방산의 에스테르이다. 라놀린 중에서 복잡한 고급알콜과 지방산의 에스테르가 주성분으로서 함유되어 있으나 고급알콜 중에서 콜레스테롤과 이소콜레스테린이 전체의 약 절반을 점하고 있다. 콜레스테린은 라놀린의 포수서으이 원인을 성립하고 있으며, 유화성의 화장품에 사용할 경우에는 유화 안정성을 증대시킨다. 따라서 이소콜레스테롤이 적어 요오드가가 낮은 라놀린은 피부과학적으로 보아서 그 가치가 낮다. 라놀린이 탄소소수가 많은 지방산과 고급 알콜의 에스테르이면서 융점이 낮은 이유는 분기상의 지방산과 고급알콜을 많이 함유하고 있기 때문으로 직쇄의 것보다 분기상 알콜의 함유량쪽이 많다. 또 라놀린 중에는 그 에스테르를 구성하고 있는 지방산이 약 50%를 점하고 있고 그 지방산의 종류도 화장품 화학적으로 보아 흥미로운 구성을 성립하고 있다.

• 피부에 접하여 탈지 작용을 하게 하는 클렌징 크림, 세안 크림, 샴푸 등에 배합하여 일시적인 피지의 보조를 위해 사용된다.

• 또 라놀린 자신의 유화성 W/O형을 이용하여 각종 유화성 화장품의 유화조제로서 넓게 사용된다. 이런 유화성의 원인을 성립하고 있는 것은 유리의 콜레스테롤 외에 콜레스테롤 에스테르, 지방산, 유리의 고급알콜 따위의 상승성이라 할 수 있다.

종류	성상	융점	산가	검화가	요소가
라놀린	담황색, 미황갈색, 강점성연고와 같은 특이한 냄새가 난다.	36~42	1이하	-	18~36
액상라놀린	담황갈색의 점성액으로 라놀린과 같은 냄새가 있다.	17이하	3이하	-	20~36
환원라놀린	백색-담황색의 연고와 같은 물질로 약간 특이한 냄새가 있다.	35~55	1이하	10이하	20이하
경질라놀린	담황색의 나과 같은 물질로 라놀린과 같은 냄새가 있다.	42~55	3이하	-	18~96
라놀린알콜	담황색-황갈색의 연고, 또는 납과 같은 물질로 특이한 냄새가 있다.	45~75	2이하	12이하	24~35
수소첨가 라놀린알콜	백색-황갈색의 납과 같은 물질로 약간 특이한 냄새가 있다.	55~75	2이하	12이하	20이하
라놀린지방산	백색-담황색의 연고과 같은 물질로 특이한 냄새가 있다.	35~40	175~200	20이하	15~25

<라놀린과 그 유도체의 성상 및 특징>

 

	라놀린	피지
융점(℃)	36~42	35~36
산가	1	63~73
요오드가	18~36	61.5~62.5
유리 콜레스테롤%	2	0.6~2.4
전 콜레스테롤%	12~13	2~5.5
전 불검화물%	43~45	32~33
탄화수소%	2	10~15

<라놀린과 피지 비교>

 

4) 수첨 라놀린(hydrogenated lanolin)

라놀린은 장점도 있지만 취기, 색상(황색), 점착성 등의 단점도 있어 이것들이 배합되는 양 도는 제품의 종류에 따라서는 마이너스가 될 수도 있다. 그러나 수소 첨가하는 일에 따라서 이들의 결점이 보완되고 색상도 백색으로 되며, 취기가 거의 없는 것과 점착성도 적게 되고 손에 닿는 감촉도 좋게 된다. 수소 첨가하는 일에 따라서 불포화의 부분이 포화되는 것뿐 아니라 수소첨가된 스테롤류, 포화알콜 및 소량의 탄화수소류가 생성되어 에스테르는 분해되지 않게 된다. 즉 보통의 라놀린은 검화가가 91~98이지만, 수소첨가 라놀린은 3~5이상은 되지 않는다. 따라서 에스테르의 약 96%가 분해되어 유리지방산은 0.15%정도 밖에 존재하지 않는다. 수소첨가 라놀린은 보통의 라놀린과 비교하여 친수성이 강하고 그 포수 능력은 약1.5배로 증가되어 유화성 화장품의 유상 베이스에 사용하기에 적합하다. 화장품 전체로서 말하여 라놀린을 사용했을 때보다도 부향이 낮게 되기 때문에 경제적으로도 피부과학적인 면에서도 매우 유익하다. 또한 립스틱의 베이스로 사용하면 제품에 가소성을 부여하고 색소의 분산성을 향상시키고 사용 시 입술 위에서의 전연성을 좋게 하는 효과를 가진다.

 

5) 액상 라놀린(liquid lanolin)

액상 라놀린은 일명 라놀린 오일이라고도 부르는데 라놀린의 용제처리(바인더링), 저진공증류법 및 요소 부가에 따른 액상 부분의 분리 등의 방법으로 만들어진다. 액상 라놀린은 보통의 라놀린과 비교하여 유화성은 보다 양호하다. 액상 라놀린은 보통의 라놀린에는 없는 특징을 가지고 있다.

• 피부에 대하여 에몰리언트성을 부여한다. 이 성질은 특히 건성 피부 또는 과민증의 피부에 유효하고 이 특성은 베이비 제품에 넓은 이용가치를 지닌다.

• 콜레스테롤의 액상 베이스로서 유용하다.

• W/O형의 유화제로서 작용하고(이 작용은 라놀린 그 차제의 작용보다 강하다) 또 O/W형의 유화제에 대하여 양호한 보조제로서도 사용한다.

• 비수계(Non-Aqueous media)에 있어서 습윤제 혹은 신전체(Spreading agent)로서 작용한다.

• 많은 리포이드(Lipoid) 및 동등한 물질에 대하여 용매 또는 촉매로서 작용한다.

• 염료의 가용화제로서도 작용한다.

 

액상 라놀린은 가소제로서의 기능을 가지고 있는데 예를 들면 헤어락커와 네일 에나멜 혹은 에나멜 리무버 등에 이용하면 제품의 기능을 향상시키고 두발과 손톱 또는 표피의 열화 및 지방의 감퇴를 막는 역할을 한다. 또 유동 파라핀과 피마자유를 혼합하는 경우에는 혼화제로서의 기능도 있으며, 그 용액은 투명하고 안정한 3성분계를 형성한다. 그리고 립스틱에 있어서 피마자유의 일부와 라놀린을 액상 라놀린으로 치환하면 제품의 발한(Sweating)을 감소시키고 또 브루밍(Blooming)을 억제하여 제품의 상품적 가치를 향상시키는 역할을 한다.

 

6) 경질 라놀린(hard lanolin)

경질 라놀린은 액상 라놀린을 제조할 때의 고형 성분으로서 구별되는 것이고, 밀납에 가까운 끈기 있는 고체 왁스상을 나타내는 것으로 일명 라놀린 왁스라고 부른다. 경질 라놀린은 W/O형 유화의 경우의 유화조제와 O/W형 유화의 유화안정제로서 사용된다. 크림, 유액류의 원료로도 사용되며 립스틱과 치크 기타 메이크업 제품의 왁스류에 배합되어 그 균질화 개선에 사용된다.

 

7) 흡착 정체 라놀린(adsorption refined lanolin)

라놀린 중의 극성물질 특히 유리 알콜을 제거한 것이기 때문에 라놀린의 왁스 에스테르로서의 본질은 대개 변화되지 않았다. 라놀린은 약간 유리 알콜을 함유하고 있기 때문에 그 수산기가 일반적으로 20~40을 나타내고 있다. 이 수치는 유리 알콜을 함유하고 있지 않는 것을 나타낸다. 라놀린의 알레르기에 대하여는 이전부터 많은 피부 과학자에 의하여 지적되어 연구되었으나 최근에는 라놀린 중의 유리 알콜이 알레르겐으로 되어 있다고 알려져 있다. 이 흡착 정체 라놀린은 알레르겐 물질로 생각되는 유리 알콜류를 제거한 라놀린으로서 개발 사용되고 있다.

 

식물성 고체 왁스

1) 카나우바 왁스(carnauba wax)

카나우바 왁스는 Copernicia cerifera martius라는 야자과의 식물잎에서 얻어진다. 한 그루의 나무에서 채취되는 왁스는 2000~4000장의 잎으로부터 16kg의 왁스를 얻는다고 한다.

주성분은 세로친산 미리실을 시초로하여 C24이상의 지방산과 C26, C28, C30따위의 고급알콜과의 에스테르가 84~85%를 점하고 있으며 이외에 유리 왁스 알콜 2~3%, 왁스 애씨드로 카나우바산 3~3.5% 락톤2~3%, 탄화수소1~3%, 수지분4~6%를 함유하고 있다. 카나우바 왁스는 화장품 원료로 쓰여지는 왁스 중에는 가장 경도가 높은 왁스이다. 때문에 거의 모든 유지 또는 왁스류와 혼합되어 융점을 높이고, 립스틱 등과 같은 스틱상의 제품의제조에는 소량의 첨가로도 제품의 융점을 높혀 내온성을 향상시키고 표면의 광택을 증가시킨다. 또 유화하기 쉬운 성질을 이용하여 고형 마스카라의 기제로서 쓰인다. 또한 스테아린산, 세레신, 파라핀 왁스 등에 카나우바 악스를 5%정도 혼합하는 것에 따라 융점은 두드러지게 상승하고 10%이상 혼합에 있어서는 융점 상승 효과는 그 다지 보여지지 않는다. 오히려 많이 혼합되어 지나칠 때는 무르게 되어 부러지는 원인이 될 뿐더러, 온도 내성의 효과도 기대할 수 없다. 또 립스틱, 고형 마스카라 등에 카나우바 왁스의 사용은 내수성의 필름을 형성하는 이점이 있다.

 

2) 칸데릴라 왁스(candelilla wax)

원래 성상은 황갈색-갈색의 덩어리고 약간 수지와 같은 냄새가 있으나 정제품은 통상 담황색-황갈색이다. 성분은 수산화된 왁스 애씨드의 에스테르가 30~35%, 탄화수소 50%이상, 유리의 왁스 애씨드 10%, 이외에 락톤 5~6%, 기타 유리 알콜, 수지분 등이 함유되어 있다. 화장품에 있어서 카나우바 왁스도 동일한 목적으로 사용된다. 특히 스틱상의 화장품에 사용하는 경우에는 카나우바 왁스와 같이 융점을 상승시켜 제품에 광택과 내온성을 줄뿐만 아니라 경제성의 면에서도 단독 또는 카나우바 왁스와 병용된다.

 

3) 라이스 왁스(rice wax)

라이스 왁스는 쌀겨에서 추출되는 쌀겨유를 정제할 때 탈납 공정에서 제출되는 밀납을 정제한 것이다. 일반적으로 조납은 검질, 인지질을 함유하므로 이것을 제거함과 동시에 탈색, 탈취한 양질의 왁스를 만든다. 라이스 왁스에는 조납유를 탈유하여 정제한 것과 조납유 공정에서 나오는 납유에 수소첨가하여 얻어지는 종류가 있다. 라이스 왁스의 주요 성분은 고급지방산과 고급 알콜의 에스테르인데 이외에 불검화물, 소량의 유리 지방산과 약간의 탄화수소 등을 포함한다. 라이스 왁스는 쌀의 생산지, 기상 조건, 탈납, 탈유 방법에 따라 그 성상에 변화가 있을 수 있다. 수소 첨가 라이스 왁스의 납유 중의 기름의 비율과 수소 첨가의 정도에 따라서는 그 성상이 달라진다.

 

4) 목랍(japan wax)

목납은 황로 열매에서 얻어지는 왁스로 japan wax로 더 알려져 있는 일본 특산의 식물납이다. 일광에 의해 탈색된 목랍은 백색-미황색이 덩어리로 진주같은 광택이 있으며 목랍 특유의 점진성 끈기가 있다. 클로로포름, 에테르, 벤젠 및 이황화탄소 등에 녹고 비등 에탄올에는 일부 녹으며 냉에탄올에는 잘 녹지 않고 물에는 녹지 않는다.

 

5) 호호바유(jojoba oil)

호호바유의 주성분은 불포화고급지방산과 알콜에스테르이며 화학적으로는 왁스인데 상온에서 액상이기 때문에 호호바유라 부르는 일이 많다. 압착으로 얻은 조랍은 엷은 황금색의 액체로 정체하면 무색투명하게 된다. 잘 산패되지 않으며, 열에 대해서도 극히 안정하다.

 

광물성 고체 왁스

1) 몬탄 왁스

몬탁왁스는 갈탄의 용제추출로 얻어진 석유납이다. 몬탄 왁스는 긴 사슬의 에스테르가 주이며 유리고급알골, 고체산, 수지(resin), 유황화합물 포함, 유리 및 결합산은 50%를 넘는 양이다. 몬탄 왁스는 단단하고 점착성이 있으며 용제 보지성이 좋고, 광택성이 뛰어나다. 일반적으로 정제되 ㄴ것도 엷은 갈색을 나타내는 것은 그대로 화장품 원료로 사용할 수 없으나, 다시 표백하면 카나우봐 왁스 정도의 색상으로 탈색이 가능하다. 몬탄 왁스는 다른 왁스에 비하여 가격이 싸고 우수한 광택을 나타내므로 카나우바 왁스 대용으로서 스틱상의 제품에 경화제, 광택부여제로 사용되었으나 현재는 그다지 많이 사용되고 있지는 않다.

 

2) 오조케라이트와 세레신

오조케라이트(ozokerite)의 Ozo는 그리스의 냄새를 발하다라는 의미이며 Kerite는 왁스를 의미하는데 19세기 중엽, 밀납과 같은 특징을 갖는 왁스라 하여 세상에 알려지게 되었다. 오조케라이트는 왁스 중에서 오일에 대한 친화성이 가장 크고 오일을 잘 흡수하는 성질이 있고 비결정 효과를 지녀 여러 분야에서 사용된다. 세레신은 정제 오조케라이트와 농황산처리와 흡착여과를 반복하여 정제한 순수백색 왁스이다. 세레신은 외관이나 성상이 파라핀 왁스와 비슷한데 파라핀 왁스에 비해 분자량과 비중이 크고 점도, 경도, 융점 등이 높다. 또한 유화 안정성이 좋으며 무색무취의 특징이 있어 립스틱, 크림, 치크 등의 화장품원료로 사용된다.