TiO2구조와 함유량에 따른 Foundation, Lipstick 색채변화와 광학적 특성 연구

Abstract

화장품산업이 급속도로 커지면서 소비자의 다양한 니즈(needs)에 부합하기 위하여 현재는 기초화장품뿐만 아니라 색조화장품의 중요성도 부각되고 있다. 특히 다양한 인종을 고려한 색조화장품의 연구는 더욱 복잡해지고 체계화된 시스템이 필요한 실정이다. 파운데이션, 립스틱과 같은 색조화장품의 구매에 있어서 색채는 큰 영향을 미치며 여러 연구를 통해서 입증되었다. 화장품에서 중요한 색채에 영향을 미치는 안료는 백색안료와 착색안료이며, 백색안료의 첨가에 따라서 화장품의 색채가 달라지게 된다. 이에 따라 색조화장품의 연구에서 백색안료의 중요성은 크며, 산업적으로 가장 많이 사용되어지는 〖TiO〗_2는 결정구조가 다양하기 때문에 결정구조에 따른 색채, 광학적인 변화도 중요하게 다루어져야 한다. 하지만 〖TiO〗_2결정구조와 함유량에 따른 색채, 광학적 변화에 관한 연구는 미비한 실정이므로 활발하게 다루어져야 할 필요성이 있다. 또한 백색안료의 함유량에 따른 색채변화는 객관적인 수치와 체계적인 시스템이 존재하지 않아 이 시스템을 구축하는데 본 연구를 기초자료로 제시하고자 한다. 본 연구의 진행과정은 다음과 같다. 첫째, 연구 보고서와, 관련 서적, 기존의 연구 논문을 통하여 색조화장품의 색채에 영향을 미치는 착색안료와 백색안료에 관한 이해와 광학이론, 색채지각과정을 바탕으로 〖TiO〗_2의 구조와 광학특성에 관한 이론적 이해를 탐구하였다. 선행연구들을 바탕으로 〖TiO〗_2가 색채에 미치는 영향에 대해 살펴보았다. 둘째, 〖TiO〗_2의 구조를 rutile, anatase로 구분한 후 구조에 따른 색채, 광학적 영향력과 함유량에 따른 변화를 알아보고 백색안료의 구조와 함유량이 색채와 광학적 특성에 미치는 중요성을 제시하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 〖TiO〗_2의 rutile 결정구조는 명도 값인 L*에 큰 영향을 미친다. Foundation, lipstick제품에서 동일한 결과가 나왔으며 anatase 결정구조보다 △L* 값이 rutile 결정구조가 컸다. 둘째, 바탕색을 슬라이드글라스와 메이크업스폰지로 다르게 측색하였을 때, 색채와 관련된 표준샘플과의 비교에서 변화량이 다르게 나타났으며 바탕색의 영향도 중요하게 나타났다. 셋째, 립스틱의 색상에 따라서 b*값의 변화의 경향은 다르게 나타난다. Red lipstick의 경우, 슬라이드글라스, 메이크업스폰지에 발색한 샘플이 표준물질보다 〖TiO〗_2를 첨가한 샘플에서 b*값이 낮아지는 경향이 보이는 반면, yellow와 green 색상은 슬라이드글라스에서 발색한 샘플은 b*값이 올라갔고, 메이크업스폰지에서는 표준물질보다 b*값이 내려가는 경향이 보였다. 넷째, anatase의 결정구조가 rutile결정구조보다 단파장에서 더욱 큰 반사율을 보이지만 장파장으로 변화할수록 rutile구조의 반사율이 훨씬 커진다는 것을 보여주어 가시광선 영역에서는 대체적으로 rutile 결정구조를 함유한 샘플이 더욱 큰 반사율이 나타났다. 다섯째, 변곡점에 따른 광자에너지의 값이 red rutile 10g < red anatase 10g < yellow rutile 10g < yellow anatase 10g < green rutile 4g < green anatase 4g 값으로 나타났으며 이에 따라서 Red, yellow, green 모든 색상에서 rutile구조를 넣은 샘플이 더욱 노란 기미를 띄게 될 것이라 예측할 수 있지만 CIELab 값과는 상반된 결과가 도출되었다. 이는 rutile구조의 더 큰 반사율이 영향을 주었을 것이라 사료된다. 본 연구에서는 색조화장품 파운데이션과 립스틱제품에서 tio2결정구조와 함유량에 따른 색채와 광학적 특성 차이에 대하여 기술, 분석하였다. 색조화장품의 색채계발에 있어서 체계적인 수치를 만들고 시스템을 구축하는데 도움이 되길 바란다.;As the cosmetics industry grows rapidly, the importance of color cosmetics as well as basic cosmetics is now being highlighted in order to meet various consumer needs. Most especially, the necessity of research on color cosmetics considering various races is getting more complicated and an organized system is needed. The purchase of color cosmetics such as foundation and lipstick has a great impact on color and has been proven through several studies. White and colored pigments play a significant role in cosmetics wherein the color of the product would vary depending on the addition of white pigments. Therefore, white pigments play a vital role in the study of color cosmetics. Titanium Dioxide or Tio2, which is the most widely used in industry, has various crystal structures. Therefore, color and optical change according to crystal structure should be considered. However, studies on color and optical change according to tio2 crystal structure and content are insufficient and need to be actively studied. In addition, the change in color according to the content of white pigment is not based on objective numerical values and organized system. The progress of the current study are as follows: Firstly, I have cultivated understanding of the theoretical studies on the structure and optical properties of TiO2 through the understanding of color pigments and white pigments affecting the color of cosmetics, optical theory, and color perception process through research report, related books and existing research papers. Based on previous studies, we examined the effect of tio2 on color. Secondly, the structure of tio2 was classified into rutile and anatase. The changes depending on the structure, optical power and content were investigated. The structure and content of white pigment were important for color and optical properties. Findings of the study are as follows: First, the rutile crystal structure of tio2 has a large effect on the L * value. Foundation and lipstick products showed the same results, and the △ L * value was larger than the anatase crystal structure. Second, when the background color was measured differently with (1)the slide glass and (2)the makeup sponge, the variation was different in comparison with the standard sample related to the color. The effect of the background color was also important. Third, the tendency of the changes in b * value varies according to the color of lipstick. In the case of red lipstick, the b * value of the sample with the slide glass or the makeup sponge, the tio2 tend to be lower than that of the standard sample. Whereas the sample with the yellow and green colors showed lower b * value than standard in the makeup sponge. Fourth, the anatase crystal structure shows a larger reflectance at a shorter wavelength than the rutile crystal structure. But the reflectance of the rutile structure becomes much larger as the wavelength changes to longer ones. As a result, in the visible light region. Lastly, the value of photon energy according to the inflection point was 10 g < red anatase 10 g < yellow rutile 10 g < yellow anatase 10 g < green rutile 4 g < green anatase 4 g value. It can be predicted to have a more yellowish appearance, but in contrast to the CIELab value. This may be due to the larger reflection of the rutile structure. In this study, the color and optical characteristics of tio2 crystal structure and the content of color cosmetic foundation and lipstick products were analyzed. I hope that it will be the beginning of a organized construction in color development in cosmetics.