크리프 시험을 이용한 개인 목욕 용품의 부유안정성 평가-1







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크리프 시험을 이용한 개인 목욕 용품의 부유안정성 평가

– Body_Wash_0001-1

 

 

 

산업 개요  

 

 개인 미용 및 위생 부문은 얼굴 화장 크림, 바디 로션, 계면 활성제 기반 목욕 제품 등 서로 다른 유동학적 특성을 가진 다양한 피부 미용 제품들을 포괄한다. 

 

  이러한 제품들은 계면활성제, 왁스, 오일, 폴리머, 향수 등 다양한 제형 성분 들을 포함하는 복잡한 유변학적 유체들이다.

 

  이 제품들은 요구되는 기능 및 미용 효과와 함께 안정성이 확보되도록 만들어져야 한다. 



 

 

요약  

 

  많은 개인용 목욕 용품들은 피부의 투명함, 시각적 자극, 보습효과, 항균성 등을 위해 미립자 연마제 또는 불용성 고체/액체를 함유해야 한다.

  이러한 제품들 내에서 침전이 빠르게 발생하는 것을 방지하려면, 필요한 시간 동안 입자들이 부유할 수 있을 만큼 제품의 점도를 충분하게 하거나 적합한 첨가제를 사용하여 제품의 항복응력을 강화해야 한다.

 







  샴푸나 샤워 젤을 걸쭉하게 하기 위해 흔히 사용되는 Worm like micellar 시스템은 항복응력 거동을 보이지 않는 경향이 있다. 그러므로 그러한 시스템의 잠재적 안정을 평가하려면 연속상의 제로 전단 점도를 평가해야 한다.





 

  분산상의 평균 크기와 밀도가 알려진 경우, 다음과 같이 스톡스 법칙의 수정식을 사용하여 침전율(V)을 수량화할 수 있다.

 

 

a는 입자 반지름(구)
Δρ는 입자와 액체 간의 밀도 편차
η는 액체의 점도(제로 전단 점도)
g는 중력으로 인한 가속도
Φ 는 상 부피







 

  일반적으로 지수의 값은 반지름이 1μm 이상에 대해서는 4.75이고 1μm 이하에 대해서는 5.25이다. 제품은 필요한 시간 동안 입자들을 충분히 부유상태에 있게 할 만큼 점도가 충분하게 제조되거나 적합한 첨가제를 사용하여 제품의 항복응력을 강화해야 한다.

 

  ‘제로 전단 점도’ 증가를 위해 흔히 사용되는 물질들은 Xanthane gum과 소수성 변경 복합 폴리머와 같은 폴리머 물질들이다. 이러한 물질들도 높은 농도에서는 계면활성 시스템에 항복응력이 생기게 한다.  

 







  복합 폴리머는 영구적이거나 일시적일 수 있는 망구조를 형성하기 위해 서로 회합하거나 계면활성제와 회합함으로써 작용한다. 전자의 경우 안정성은 항복응력에 의해 결정되는 한편, 후자의 경우 안정성은 제로 전단 점도값에 의해서 결정된다. 두 경우 모두, 이러한 값들이 높을수록 시료의 안정성이 강화된다.

 

 

     그림 1 제로 전단 점성을 갖는 점탄성 액체에 대한 크리프 응답











 

  제로 전단 점도를 파악하는 간단한 방법은 크리프 시험을 실행하는 것이다. 이것은 순간응력을 시료에 가하고 그림 1에 제시된 것처럼 시간에 따른 변형률의 변화 또는 compliance(변형률/응력)를 모니터링 하는것이다.



 

  제로 전단를 갖는 물질들은 시간에 따라 compliance가 일정한 증가를 보여 유동, 즉, 정상상태 점도 응답을 보일 것이다. 이와 대조적으로 항복응력 물질은 0의 기울기를 보이는데, 이는 점성 응답이 없음을 가리킨다.

 









  제로 전단 점도는 compliance 대 시간 도식(소프트웨어에 의해 보고되는 도식)으로 간단히 주어진다. 이러한 시험을 실행할 때는 정상상태에 도달하기에 충분한 시간을 허용하는 것이 중요하다. 그렇지 않으면 너무 낮은 제로 전단 점도의 값이 보고된다.

 

실험







 

  rSolution sequence Body_Wash_0001-1 은 equilibrium-ending application통한 제로 전단 점도의 측정을 위해 만들어졌다. Sequence는 먼저 응력 제어 진폭 sweep를 수행하고, 이후에 실시되는 크리프 시험에서 활용될 적합한 응력값을 결정한다. 이 실험에서는 2개의 샤워 젤 제품들이 평가되었다. 하나는 계면활성제만 함유하고, 다른 하나는 계면활성제와 소량의 결합 증점제를 함유한다.

 

 

 

 

 

 

 

 


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