탄화수소류(파라핀, 바세린 등)

화장품원료

탄화수소류(hydrocarbons)

 

화장품용 유지원료로서 사용의 역사도 오래되고 넓게 다양으로 사용되고 있는 것으로 탄화수소류가 있다. 이것들은 극성기를 가지지 않는 화학적으로 매우 불활성한 물질이고, 이 중에서 포화 화합물인 것을 일반적으로 파라핀계 탄화수소라고 말한다. 불포화 화합물에 속하는 것은 올레핀계 탄화수소라고 부른다. 화장품용 유지원료로서 널리 사용되는 탄화수소는 거의 C15이상의 파라핀계이다. 그러나 화장품용 유지원료로서 사용되고 있는 탄화수소류 중에서 스쿠알란과 프리스탄과 같은 동물성 유지에서 분리 채취된 것도 있으나 화학적으로 탄화수소에 들어가기 때문에 여기서는 하나로 묶어 기술하겠다.

광물성 유지 및 왁스류는 정제가 비교적 쉽고 무미, 무취, 무색의 것으로 얻어지기 쉽고  화학적으로 불활성하며 변질 또는 산패의 우려가 없으며 가격이 저렴하다는 점 등 여러 가지 이점이라면 이점이 있어 화장품 유지 원료로서 대단히 많이 사용되고 있다.

탄화수소류 중에서 유동 파라판이 가장 광범위하게 다량으로 쓰여지고 있으며 그 사용 목적을 다음과 같다.

ⓐ 용매 효과를 이용하여 피부면을 청정화한다.

ⓑ 피부면에 있어서 마찰 효과를 촉진한다.

ⓒ 피부면에 있어서 소수성 피막을 형성하고 한냉시에 있어서 피부면에서의 수분의 증발을 억제한다.

ⓓ 피부면에서 있어서 내수성의 박막을 형성하고 메이크업 효과를 높인다.

ⓔ 피부의 에몰리언트제로 작용한다.

 

1) 유동 파라핀(liquid paraffin)

유동 파라핀은 일명 미네랄 오일이라고 불리며, 화장품용 유지원료로서 넓게 그리고 다량으로 사용되고 있다. 유동 파라핀은 석유 원유를 분별 및 증류하여 250~300℃의 유분(留分)을 정제한 ℉℉그 조성은 산지에 따라 다르며 일반적으로 미국산은 주로 파라핀계의 탄화수소를 포함하고 있으며 러시아산은 나프텐계의 탄화수소를 많이 포함하고 있다고 한다. 화장품에 쓰이는 경우 각각의 사용목적에 따라 선택한다.

점도에 따른 분류
경질 유동 파라핀	65~75 saybolt/sec
중질 유동 파라핀	335~3365 saybolt/sec

 

화장품용 유동 파라핀의 미국에서의 규격을 말하자면 다음과 같다.

색상	Saybolt 색도계로 30이하로 투명하고 형광이 없을 것
담점	40℉(4.4℃)
냄새	실온에서 무취, 95~98℃에서 30분간 가열하여도 석유취 발하지 않을 것
맛	없을 것
용해도	물, 알콜에서 불용하고 에테르, 클로르포름, 벤젠, 피마자유를 제외한 많은 유지 또는 정유에서 가용
점도	100℉(37.8℃)에서	light	50~120 saybolt
		medium	120~334 saybolt
		heavy	335~365 saybolt
비중	0.815~0.910/25℃
유리산 및 알칼리	중성
유황 및 황화물	없음
비소 및 납	비소 2ppm이하, 납 20ppm이하
검화가	없음

 

상기의 규격에서 화장품용으로서 중요한 것은 비소, 납의 허용량은 말할 것도 없으며 형광물질, 황선적색물 및 황화물의 규격도 중요하다. 화장품과 같이 항상 사용하는 것은 황산적물과 유황 및 황화물이 함유되어 있으면 건강한 피부를 손상시킬 수 있어 주의를 요한다. 또 형광물질도 미용상 피부를 손상시키는 원인으로 함유치 않아야 하며 특히 다화합물은 피부암의 원인이 된다고 알려져 제 8개정 일본 약국방에 있어서도 순도시험법이 추가되었다.

유동 파라핀은 거의 대부분의 화장품의 유상원료로서 넓게 사용되고 있다. 특히 그 불활성이 피부에서의 침투성이 거의 없고 피부의 메이크업 제품을 제거하는 힘이 있는 점을 이용하여 클렌징 크림의 유상원료로서 부족함이 없다. 이러한 윤활성을 이용하여 과거 콜드크림이나 마사지 크림에도 많이 사용되었다. 하지만 유동 파라핀을 화장품 처방에 사용 시 화장품의 목적, 종류, 기능 등을 충분히 고려하여 피부 사용 시 감각적 요소 및 피부 건강에 미치는 영향 등을 고려하여 유동 파라핀의 품종을 선택하거나 혼합 사용해야 한다.

 

2) 바세린(petrolatum, vaseline)

연고 모양의 반고체 파라핀계 탄화수소로 그 주성분은 C24~C34이고 비정질 상태이기는 하나 고형의 왁스 성분 중에 액체의 유분이 존재하는 콜로이드 상태라고 할 수 있다. 석유를 솔벤트나프타 같은 적당한 용제에 용해하고 냉각 석출된 결정에서 용제를 제거하고 왁스분을 제거한 것을 황색 바세린(crude petrolatum)이라고 하고, 이것을 백색 처리 등에 의해 탈색 정제한 것을 백색 바세린(white petrolatum)이라고 부른다. 바세린은 백색 또는 황색의 무미, 무취의 반고체이고 다음과 같은 물리적인 성상 및 규격을 지닌다.

비중	0.820~0.865
굴절율	1.460~1.474
융점	38~54℃
성상	본품은 백색~미황색의 균등한 연고상 물질로 냄새 및 맛은 거의 없다.

                                    

바세린도 유동 파라핀과 같이 클렌징 크림이나 과거 콜드 크림 등에 많이 처방되었으며 이외에 크림루즈, 립스틱, 아이섀도 등의 메이크업 제품이나 포마드 등에 처방되었다. 그러나 배합량이 너무 많으면 여름 및 겨울에 점조도의 변화가 많이 나타나므로 주의가 필요하다.

 

3) 파라핀(paraffin, paraffin wax)

석유 원유를 증류하고 최후에 남은 부분을 진공 증류 또는 용제 분별하여 얻어진 백색의 약간 투명감이 있는 결정성의 왁스로 그 조성은 C16~C40의 n-파라핀이지만 그 주성분은 C20~C30이다. 다른 광물성 원료와 마찬가리조 무색, 무취, 불활성으로 변질되는 경우가 거의 없기 때문에 예전부터 크림류, 립스틱류, 헤어스틱 등에 사용되어왔다. 파라핀 왁스의 물리적인 성상은 비중 0.9. 융점 50~60℃이며 비소, 납, 황산적색물, 형광물질 등에 대한 품질 기준은 유동 파라핀과 동일하다. 파라핀 왁스는 일반적으로 비교적 점도가 높은 화장품의 유상원료로서 사용되지만 배합을 잘못하면 겨울에는 지나치게 경화하고 여름이 되면 부드러워지며 녹기 쉬운 제품이 되는 우려가 있으므로 사용에 있어서는 그 사용량과 다른 병용하는 물질의 특성을 충분히 검토한 후 사용해야 한다.

 

4) 세레신(ceresin)

세레신은 지납(오조케라이트)을 정제한 것으로 주로 C28~C35의 n-파라핀으로 되어 있으나 일부 이소 파라핀을 함유하고 있다. 파라빈에 비하여 분자량이 크고 융점, 경도도 함께 높다. 시판 세레신에는 융점을 높게 하기 위하여 소량의 카나우바 왁스를 첨가한 것도 있다. 세레신은 화장품 원료로서 오래전부터 사용되어 왔고, 립스틱과 아이섀도 같은 스틱상의 제품을 시초로 하여 크림 등의 유성 원료로 사용되었고 융점 범위가 넓고 품종에 따라 상당히 차이가 있기 때문에 사용 목적에 따라 적당한 융점의 것을 선택하여 사용한다. 참고로 장원기에는 융점 61~95℃로 규정되어 있으나 시판품에는 100℃이상인 것도 있다.

 

5) 마이크로 크리스탈린 왁스(micro crystalline wax)

마이크로 크리스탈린 왁스는 페트로라튬(바세린)중에 잔존하고 있는 액상유를 다시 용제를 사용하여 여과 또는 원심분리를 하여 고형분을 분리, 채취한 것으로 무정형의 비결정 왁스이다. 성분 중의 탄소 사슬은 거의 파라핀 왁스에 가깝고 분기쇄의 탄화수소를 함유하고 있다. 장원기에는 융점 60~85℃, 순도시험은 파라핀의 순도시험에 준하도록 규정하고 있다. 화장품 원료로서 마이크로 크리스탈린의 특성은 다음과 같다. ① 기름과 사용성이 좋고 땀을 일으키지 않는다. ② 높은 융점을 나타내지만 무르지 않는다. ③ 저온에서 여러 성질이 없는 등의 이점을 살려 립스틱, 립크림, 크림 등에 사용한다.

 

5) 스쿠알렌 및 스쿠알란

스쿠알렌은 인간의 피지 중에서 5%정도 함유되어서 생화학적으로 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 화장품용 원료로서 흥미로운 점은 피부 친화성, 각질 용해성 등이다. 그러나 그대로 장기간 공기에 노출되면 산패하므로 일반적으로 화장품 원료로서 주로 깊은 바다속에 서식하는 상어류의 간유에서 채취된 스쿠알렌에 수소첨가된 스쿠알란으로 사용되는 경우가 많다. 스쿠알렌은 생화학적으로 보았을 때 그 중요성은 근래 점점 높아지고 있고 이것이 생체 내에서 콜레스테롤의 전단계 물질인 사실이 밝혀진 까닭에 생화학자간에 급격히 주목되기 시작했다. 스쿠알렌은 백금 또는 니켈을 촉매로 하여 고온, 고압 하에서 수소 첨가하면 포화의 안정한 화합물이 된다.

스쿠알란은 유동 파라핀에 비하여 유성이 적고 피부에 대한 침투성은 라놀린보다 훨씬 우수하다고 한다. 또 피부에 흡수되어도 아무런 독성과 자극을 주지 않고 알레르기 반응도 거의 없다. 그러나 스쿠알란과 같이 완전 수소 첨가된 것은 스쿠알렌과 비교하여 피부과학적으로 보아서 각해성은 거의 기대할 수 없다고 봐야한다. 각해성(角解性)을 기대하기 위해서는 부분 수소 첨가된 스쿠알렌 이른바 데카하이드로 스쿠알렌(decahydro squalene)의 상태가 바람직하다. 데카하이드로 스쿠알렌은 스쿠알렌과 비교하면 각해성은 떨어지지만 완전 수소 첨가 되지 않았기 때문에 각해성이 잔존하여 피부과학적으로 보아서 의미가 있다.

스쿠알란은 화장품 원료로서 우수한 특성을 지니고 있으나 천연 자원이기 때문에 안정 공급이 곤란하다. 그 때문에 최근에는 이소프렌을 원료로 하여 합성된 스쿠알란 외에 수소 첨가 폴리부텐, 유동 폴리 이소 부틸렌, 합성 이소 파라핀, 알파 올레핀 올리고머 등이 스쿠알란의 대체품으로 사용되고 있다.

 

7) 프리스탄(pristane)

스쿠알렌과 같이 상어 간유 중에 함유되어 있는 탄화수소이지만, 종래는 화장품용 원료로서는 거의 사용되지 않았다. 그러나 최근 몇 년 전부터 스쿠알렌이 부족하게 되었기 때문에 자연스럽게 스쿠알란의 공급이 수요를 채우기 충분히 못하여 이를 대신하여 화장품 원료로서 등장하게 되었다. 프리스탄 그 자체가 발견된 것은 꽤 오래 전인데 1909년 우바 상어의 간유 중에서 발견하여 그 후 1923년 스쿠알렌을 함유한 상어 간유에는 일반적으로 프리스탄을 함유하고 있다고 알려졌고 순수한 탄화수소로서 단리하여 프리스탄이라 명명되었다.

프리스탄은 스쿠알란과 비교하여 점도, 유성은 적고 피부에 대한 침투성, 윤활성은 스쿠알란과 같은 정도의 움직임을 가지고 있다. 화장품에의 응용은 모든 제품에 사용되고 있는데 종래의 유동 파라핀에서 느껴지지 않았던 양호한 사용감을 얻을 수 있다.