거품이 좋을수록 오염 제거 능력이 뛰어난 것일까요?

우리가 매일 사용하는 거품 세정제에 대해 얼마나 알고 있을까요? 거품이 세면용품에서 어떤 역할을 하는지 궁금해 본 적이 있나요?

우리는 왜 거품이 많은 제품을 선호하는 경향이 있을까요?

 

 
 
비교 및 분류 과정을 통해 발포 능력이 우수한 계면활성제를 신속하게 선별하고, 계면활성제의 발포 법칙을 도출할 수 있습니다. (참고: 동일한 원료라도 제조업체에 따라 발포 성능이 다를 수 있으므로, 여기서는 서로 다른 원료를 나타내기 위해 대문자를 사용했습니다.)제조업체)

①계면활성제 중에서 소듐라우릴글루타메이트는 거품 형성 능력이 강하고, 디소듐라우릴설포석시네이트는 거품 형성 능력이 약하다.

② 대부분의 황산염 계면활성제, 양쪽성 계면활성제 및 비이온성 계면활성제는 강력한 거품 안정화 능력을 갖는 반면, 아미노산 계면활성제는 일반적으로 거품 안정화 능력이 약합니다. 아미노산 계면활성제 제품을 개발하고자 한다면, 강력한 발포 및 거품 안정화 능력을 가진 양쪽성 또는 비이온성 계면활성제를 사용하는 것을 고려해 볼 수 있습니다.

동일한 계면활성제의 발포력과 안정 발포력 도표:

 
계면활성제란 무엇인가요?

계면활성제는 분자 내에 적어도 하나의 중요한 표면 친화기(대부분의 경우 수용성을 보장하기 위해)와 친화력이 거의 없는 비친화기를 포함하는 화합물입니다. 일반적으로 사용되는 계면활성제에는 이온성 계면활성제(양이온성 계면활성제 및 음이온성 계면활성제 포함), 비이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제가 있습니다.
계면활성제는 거품세제의 핵심 성분입니다. 우수한 성능을 가진 계면활성제를 선택하는 기준은 거품 생성 능력과 탈지력이라는 두 가지 측면입니다. 그중에서도 거품 생성 능력은 거품 안정화 능력이라는 두 가지 지표로 측정됩니다.

거품 특성 측정

거품 따위 우리가 왜 신경 쓰겠어요?

그냥, 거품이 빨리 생기나요? 거품이 많이 생기나요? 거품이 오래가나요?
우리는 원자재의 선별 및 검증 과정에서 이러한 질문에 대한 답을 찾을 수 있을 것입니다.
본 연구의 주된 시험 방법은 기존 장비를 활용하여 국가 표준 시험 방법인 로스-마일스법(로슈 거품 측정법)에 따라 실험실에서 일반적으로 사용되는 31가지 계면활성제의 거품 생성력과 거품 안정성을 연구, 측정 및 선별하는 것입니다.
실험 대상: 실험실에서 흔히 사용되는 계면활성제 31종
시험 항목: 다양한 계면활성제의 거품 생성력 및 안정 거품 생성력
시험 방법: 로스 폼 테스터; 대조 변수 방법(동일 농도 용액, 일정 온도);
대조 정렬
데이터 처리: 서로 다른 시간대에 거품 높이를 기록합니다.
초기 시점(0분)의 거품 높이는 발포기의 발포력을 나타내며, 높이가 높을수록 발포력이 강합니다. 거품 안정성의 규칙성은 5분, 10분, 30분, 45분, 60분 동안의 거품 높이 변화 그래프로 나타냈습니다. 거품 유지 시간이 길수록 거품 안정성이 강합니다.
테스트 및 기록 후, 해당 데이터는 다음과 같이 표시됩니다.
 

 
비교 및 분류 과정을 통해 발포 능력이 우수한 계면활성제를 신속하게 선별할 수 있으며, 계면활성제의 발포 법칙도 얻을 수 있습니다. (참고: 동일한 원료라도 제조업체가 다르면 발포 성능도 달라지므로, 여기서는 서로 다른 대문자를 사용하여 원료 제조업체를 나타냅니다.)

① 계면활성제 중에서 소듐라우릴글루타메이트는 거품 형성 능력이 강하고, 디소듐라우릴설포석시네이트는 거품 형성 능력이 약하다.

② 대부분의 황산염 계면활성제, 양쪽성 계면활성제 및 비이온성 계면활성제는 강력한 거품 안정화 능력을 갖는 반면, 아미노산 계면활성제는 일반적으로 거품 안정화 능력이 약합니다. 아미노산 계면활성제 제품을 개발하고자 한다면, 강력한 발포 및 거품 안정화 능력을 가진 양쪽성 또는 비이온성 계면활성제를 사용하는 것을 고려해 볼 수 있습니다.
 
동일한 계면활성제의 발포력과 안정 발포력 도표:
 

라우릴글루탐산나트륨

암모늄 라우릴 설페이트

동일한 계면활성제라 하더라도 발포 성능과 거품 안정화 성능 사이에는 상관관계가 없으며, 발포 성능이 우수한 계면활성제라고 해서 반드시 거품 안정화 성능이 우수한 것은 아니다.
다양한 계면활성제의 기포 안정성 비교:

 
추신: 상대적 변화율 = (0분 시점의 거품 높이 - 60분 시점의 거품 높이) / 0분 시점의 거품 높이
평가 기준: 상대적 변화율이 클수록 기포 안정화 능력이 약해집니다.
버블 차트 분석을 통해 다음과 같은 결론을 내릴 수 있다.

① 코캄포암포디아세테이트이나트륨은 거품 안정화 능력이 가장 강하고, 라우릴하이드록시술포베타인은 거품 안정화 능력이 가장 약합니다.

② 라우릴알코올황산염 계면활성제의 거품 안정화 능력은 일반적으로 우수하고, 아미노산 음이온 계면활성제의 거품 안정화 능력은 일반적으로 불량하다.

공식 설계 참고 자료:

계면활성제의 발포 성능과 거품 안정화 성능을 비교해 보면, 두 성능 사이에 일정한 법칙이나 상관관계가 없다는 결론을 내릴 수 있습니다. 즉, 우수한 발포 성능이 반드시 우수한 거품 안정화 성능으로 이어지는 것은 아닙니다. 따라서 계면활성제 원료를 선별할 때는 계면활성제의 우수한 성능을 최대한 활용하고, 다양한 계면활성제를 적절히 조합하여 최적의 발포 성능을 얻어야 합니다. 동시에, 강력한 탈지력을 가진 계면활성제와 조합하여 발포성과 탈지력을 모두 갖춘 세정 효과를 달성해야 합니다.

탈지력 테스트:

목표: 강력한 충혈 완화 능력을 가진 계면활성제를 선별하고, 분석 및 비교를 통해 거품 특성과 탈지력 간의 관계를 규명한다.
평가 기준: 표면 활성제 처리 전후 필름 천의 얼룩 픽셀 데이터를 비교하고 이동 값을 계산하여 탈지력 지수를 산출했습니다. 지수가 높을수록 탈지력이 강하다고 판단합니다.
 

 
위의 자료에서 알 수 있듯이, 지정된 조건 하에서 강력한 탈지력을 가진 물질은 라우릴황산암모늄이고, 약한 탈지력을 가진 물질은 2-CMEA입니다.
위의 시험 데이터를 통해 계면활성제의 거품 특성과 탈지력 사이에 직접적인 상관관계가 없다는 결론을 내릴 수 있습니다. 예를 들어, 탈지력이 강한 라우릴황산암모늄은 거품 생성 성능이 좋지 않습니다. 그러나 탈지력이 약한 C14-16 올레핀황산나트륨은 오히려 우수한 거품 생성 성능을 보입니다.
 

그렇다면 왜 머리카락이 기름질수록 (같은 샴푸를 사용했을 때) 거품이 덜 나는 걸까요?

사실, 이는 보편적인 현상입니다. 기름기가 많은 머리를 감을수록 거품이 더 빨리 줄어듭니다. 그렇다면 거품의 성능이 떨어진다는 뜻일까요? 다시 말해, 거품이 풍성할수록 기름기를 제거하는 효과가 더 좋다는 의미일까요?
실험을 통해 얻은 데이터에서 거품의 양과 지속성은 계면활성제 자체의 거품 특성, 즉 발포성 및 거품 안정화 특성에 의해 결정된다는 것을 이미 알고 있습니다. 계면활성제 자체의 오염 제거 능력은 거품 감소로 인해 약화되지 않습니다. 이는 계면활성제의 탈지 능력 측정 결과에서도 확인되었는데, 거품 특성이 좋은 계면활성제가 반드시 탈지력이 좋은 것은 아니며, 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.
 
또한, 거품 생성과 계면활성제 탈지 작용의 작동 원리가 서로 다르기 때문에 두 과정 사이에 직접적인 상관관계가 없다는 것도 입증할 수 있습니다.
 
계면활성제 거품의 기능:

거품은 특정 조건에서 작용하는 계면활성제의 한 형태로, 주된 역할은 세척 과정에 편안하고 쾌적한 경험을 제공하는 것이며, 기름때 제거는 보조적인 역할을 합니다. 거품의 작용으로 기름때가 다시 달라붙기 어렵고, 더 쉽게 씻겨 나가도록 도와줍니다.
 
계면활성제의 발포 및 탈지 원리:
계면활성제의 세척력은 물과 물 사이의 계면 장력을 감소시키는 능력(탈지)에서 비롯되는 것이지, 물과 공기 사이의 계면 장력을 감소시키는 능력(거품 생성)에서 비롯되는 것이 아닙니다.
이 글의 서두에서 언급했듯이, 계면활성제는 한쪽은 친수성이고 다른 쪽은 친수성인 양친매성 분자입니다. 따라서 낮은 농도에서 계면활성제는 친유성(물을 싫어하는) 부분이 바깥쪽을 향하도록 물 표면에 머무르는 경향이 있으며, 먼저 물 표면, 즉 물과 공기의 계면을 덮어 이 계면의 장력을 감소시킵니다.

하지만 농도가 일정 수준을 초과하면 계면활성제가 응집되어 미셀을 형성하기 시작하고, 계면장력은 더 이상 감소하지 않습니다. 이 농도를 임계 미셀 농도라고 합니다.
 

 
계면활성제의 발포 능력이 우수하다는 것은 물과 공기 사이의 계면 장력을 감소시키는 강력한 능력이 있음을 나타냅니다. 계면 장력이 감소하면 액체는 더 많은 표면적을 생성하는 경향이 있습니다(기포 다발의 총 표면적은 잔잔한 물의 표면적보다 훨씬 큽니다).
계면활성제의 오염 제거 능력은 얼룩 표면을 적시고 유화시키는 능력, 즉 기름을 "코팅"하여 물에 씻겨 나갈 수 있도록 유화시키는 능력에 있습니다.
 
따라서 계면활성제의 오염 제거 능력은 유수 계면을 활성화하는 능력과 관련이 있는 반면, 발포 능력은 물-공기 계면을 활성화하는 능력만을 나타내며, 이 둘은 완전히 연관되어 있지는 않습니다. 또한, 우리 일상생활에서 흔히 사용하는 메이크업 리무버나 메이크업 리무버 오일처럼 거품이 나지 않지만 강력한 오염 제거 능력을 가진 세정제도 많으며, 이는 거품과 오염 제거가 동일하지 않다는 것을 분명히 보여줍니다.
 
다양한 계면활성제의 거품 특성을 측정하고 선별함으로써, 우수한 거품 생성 능력을 가진 계면활성제를 명확하게 선별할 수 있습니다. 또한, 계면활성제의 탈지력을 측정하고 순위를 매겨 오염 유발 가능성을 제거해야 합니다. 이러한 과정을 통해 각 계면활성제의 장점을 최대한 활용하여 더욱 완벽하고 우수한 성능을 발휘하는 계면활성제를 개발하고, 탁월한 세정 효과와 사용 경험을 얻을 수 있습니다. 더불어, 계면활성제의 작용 원리에서 거품의 양이 세정력과 직접적인 관련이 없다는 것을 알 수 있으며, 이러한 지식은 샴푸 사용 시 자신에게 맞는 제품을 선택하는 데 도움이 되는 판단력을 길러줍니다.