립스틱 제조 공정 — 립스틱·립밤 무수·유성 제품 (8장)

7장에서 우리는 물과 기름을 섞는 유화의 세계를 지나왔습니다. 이번 8장은 그 반대편, 물이 아예 없는 세계입니다. 립스틱과 립밤은 수상(水相)이 없습니다. 오직 왁스와 오일, 그리고 색소로만 이루어진 무수(無水)·유성(油性) 제형입니다. 그래서 만드는 방식도 유화와 전혀 다릅니다. 유화가 ‘섞어서 방울로 붙드는’ 공정이었다면, 무수·유성은 ‘녹여서 부어 굳히는’ 공정입니다. 초콜릿이나 양초를 떠올리면 감이 잡힙니다 — 고체 왁스를 열로 녹이고, 색을 고루 풀고, 기포를 빼고, 틀에 부어 식혀 굳힙니다.

8-1. 무수·유성 제형이란 — 물 없는 세계

립스틱 처방은 크게 왁스·오일·체질안료·색소·펄·향으로 구성됩니다. 이 가운데 제품의 성격을 가장 크게 좌우하는 것이 왁스입니다. 칸데릴라·카나우바·비즈왁스 같은 왁스가 굳어 스틱의 골격과 경도, 형태를 잡아 주는데, 왁스 함량에 따라 경도가 결정되므로 파우더(체질안료)와 오일 함량에 맞춰 왁스량을 회사·처방마다 다르게 잡습니다. 오일은 에스테르유·식물성 오일·실리콘 등으로 발림성과 광택, 촉촉함을 주고 색소를 풀어 담는 분산매 역할을 하며, 체질안료는 발림과 밀착·매트감을 조절합니다. 색소(유기 안료·레이크·산화철·이산화티탄)는 발색과 커버를, 펄은 광채를, 향은 사용감을 완성합니다(그림 8-1).

물이 없다는 사실이 이 제형의 성격을 규정합니다. 미생물이 살기 어려운 환경이라 방부 부담은 작지만, 대신 오일이 시간이 지나며 산화해 냄새가 변하는 산패(酸敗) 관리와, 오일이 표면으로 배어 나오는 발한(發汗, sweating)이 품질의 핵심 관심사가 됩니다. 립밤은 립스틱과 형제 같은 제형이지만, 색소가 적거나 없고 경도를 더 무르게 잡아 보습·보호에 무게를 둔다는 점이 다릅니다. 립스틱이 ‘색을 세우는’ 제품이라면, 립밤은 ‘입술을 감싸는’ 제품입니다.

8-2. 공정을 한눈에 — 녹이고, 풀고, 빼고, 붓고, 식힌다

무수·유성 공정의 큰 줄기는 다섯 걸음입니다. 가열용해 → 분산 → 탈포 → 성형(충전) → 냉각입니다(그림 8-2). 좀 더 현장의 순서로 풀면, 색을 내는 색소는 미리 롤밀로 갈아 색소 베이스를 만들어 둡니다. 그리고 본 배치에서는 왁스와 오일을 가열해 완전히 용해하고 체질안료를 투입한 뒤, 준비해 둔 색소 베이스를 넣어 조색을 맞춥니다. 그다음 펄을 넣는데, 펄은 깨지기 쉬워 취급에 요령이 필요합니다(뒤에서 따로 설명합니다). 마지막에 향을 넣습니다. 향은 열에 날아가기 쉬워 반드시 맨 나중에 넣고 바로 다음 공정으로 넘깁니다. 완성된 벌크는 분할 배출해 성형(충전) 공정으로 보내, 실리콘 러버 몰드에 주입하고 냉각·탈형해 케이스에 조립합니다.

여기서 한 가지 짚을 것이 있습니다. 예전에는 실리콘 러버 대시 금속몰드를 사용하는 공정이 많았지만, 몰드 비용, 외관품질 및 생산성 저하로 , 현재는 금속몰드 쓰지 않고 실리콘 러버 몰드로 생산합니다. 실리콘 러버 몰드는 표면이 매끄러워 탈형만으로도 광택 있는 면이 나오기 때문입니다.

각 단계가 다음 단계의 품질을 물려받기 때문에, 앞에서 대충 넘어가면 뒤에서 반드시 대가를 치릅니다. 분산이 부실하면 성형해도 색이 얼룩지고, 탈포가 부족하면 성형 표면에 곰보가 생깁니다. 참고로 한 배치의 제조량은 설비 내부 공간의 10~90% 범위에서 잡는 것이 일반적이며(예: 50L 설비면 약 45L까지), 패들믹서·디스퍼·아지테이터 등 설비 구조에 따라 적정량이 달라지므로 회사 설비에 맞게 설정합니다.

8-3. 색소 베이스 분산과 가열용해 — 색을 만들고 녹인다

립스틱을 만들 때 실제 순서는 ‘색을 먼저 준비하고, 그다음 녹여 조색’입니다(그림 8-3). 먼저 색소를 오일 일부와 함께 갈아 색소 베이스(롤밀 베이스)로 만들어 두고, 이어 왁스·오일을 가열 용해한 뒤 이 베이스를 투입해 조색을 맞춥니다.

색소 베이스 분산부터 보겠습니다. 색소를 그냥 용융물에 털어 넣으면 뭉쳐서 얼룩이 지고 발색도 떨어집니다. 그래서 색소는 미리 3단 롤밀이나 비드밀로 갈아 베이스로 표준화해 둡니다. 7장에서 파운데이션의 컬러 페이스트를 만들던 그 설비가, 여기서는 립스틱의 색을 푸는 데 쓰입니다. 잘 만드는 요령은 두 가지입니다. 하나는 충분한 젖음(wetting) 시간으로, 색소가 오일에 충분히 젖도록 대략 24시간 정도 두었다가 갈면 분산이 잘 됩니다. 다른 하나는 입도 관리입니다. 롤밀 후 입도계로 크기를 재는데, 사람은 대체로 10㎛를 넘으면 이물감을 느끼고(입술 점막은 더 예민합니다) 그래서 색소는 6㎛ 미만으로 관리합니다. 입도계가 없다면 색소 베이스를 소량 덜어 A4 용지에 밀어 보아 줄(선)이 생기는지 확인하면 됩니다 — 줄이 생기면 아직 덜 갈린 것입니다.

다음은 가열 용해와 조색입니다. 왁스와 오일을 열로 녹여 균일한 액체로 만드는데, 왁스는 종류마다 융점이 달라(카나우바처럼 높은 것은 80℃를 넘고 낮은 것은 60℃대) 가장 높은 융점의 왁스까지 완전히 녹도록 보통 80~90℃에서 녹입니다. 융점이 높은 왁스부터 먼저 넣고 낮은 것을 뒤에 더하면 용해가 고르게 됩니다. 여기에 준비해 둔 색소 베이스를 넣어 조색을 맞춥니다. 경계할 것은 과열과 장시간 가열입니다. 필요 이상으로 높이거나 오래 끓이면 변색·변취(산패)가 생기므로 ‘완전히 녹되, 필요 최소한의 온도와 시간으로’가 원칙입니다.

8-4. 펄 — 원리와 취급

펄은 립스틱의 광채를 만드는 특별한 원료입니다. 그 원리를 알면 왜 그렇게 조심스럽게 다뤄야 하는지 이해가 됩니다(그림 8-4). 펄의 몸통은 얇은 판상의 마이카(운모)이고, 그 위에 이산화티탄(TiO₂)을 코팅한 구조입니다. 빛이 이 코팅층을 지날 때 간섭(interference)이 일어나, 코팅 두께에 따라 반사되는 빛의 색이 달라집니다. 프리즘의 원리와 동일합니다. 즉 코팅 두께가 펄의 색을 결정합니다.

펄은 기술 세대에 따라 진화해 왔습니다. 1세대는 자연에서 채취한 진주펄을 갈아 쓰던 것이고, 2세대는 마이카에 TiO₂를 코팅해 두께로 단일색을 낸 것이며, 3세대는 마이카 외에 알루미나(Al₂O₃)·실리카(SiO₂) 등에 코팅해 한 제품이 여러 색을 내는 조합펄과, 유리를 얇게 갈아 라운드 처리한 유리펄(홀로그램)까지 나왔습니다.

여기서 생산의 급소가 나옵니다. 공정 중에 펄이 깨지면 펄감이 저하됩니다. 유리펄을 제외한 대부분의 펄은 깨지면 깨진면에벗겨져 백색 마이카가 드러나 펄감이 죽기 때문입니다. 펄 입자는 대략 10~200㎛로 큰 편인데, 호모믹서 같은 로터-스테이터의 고속 전단에 걸리면 쉽게 깨집니다. 그래서 두 가지 원칙을 지킵니다 — 펄은 되도록 마지막에 투입하고, 분산할 때도 호모믹서 고속은 피하고 중·저속으로 돌립니다. 펄은 kg당 수만 원에서 홀로그램펄처럼 수십만 원에 이르는 고가 원료입니다. 비싼 펄을 넣고도 공정에서 깨뜨려 펄감을 잃는 것만큼 아까운 일은 없습니다.

8-5. 향 — 구성과 투입

향은 시간에 따라 다르게 느껴지는 층 구조를 가집니다(그림 8-5). 처음 맡을 때 확 올라오는 탑노트(Top)는 도포 후 1~2시간 지속되고, 그 뒤 은은하게 향의 중심을 이루는 미들노트(Middle)는 1~8시간, 마지막까지 남는 베이스노트(Base)가 가장 오래 잔향으로 남습니다.

생산에서 향이 까다로운 이유는 탑노트가 열에 바로 휘발되기 때문입니다. 립스틱은 제조 내내 가열되므로, 향을 일찍 넣으면 가장 매력적인 탑노트가 날아가 버립니다. 그래서 향은 공정의 가장 마지막에 투입하고, 녹인 뒤 바로 충전으로 넘기는 것을 원칙으로 합니다. 날아간 향을 나중에 보정으로 메우려 하면 또 열을 가해야 하니 악순환입니다. 향은 ‘마지막에 넣고 즉시 충전’이 정답입니다.

8-6. 분할 배출 — 균일하게 내리는 법

완성된 벌크를 배출통에 받아 그대로 두면, 비중 차로 층이 집니다. 가벼운 왁스는 위로 뜨고, 무거운 펄은 아래로 가라앉습니다(그림 8-6). 그 결과 윗부분은 왁스 함량이 높고 아랫부분은 펄 함량이 높아집니다. 이 사실을 모르는 작업자가 위에서부터 퍼서 충전 설비에 넣으면, 왁스 많은 윗부분만 먼저 들어가 경도와 펄감이 달라지는 문제가 생깁니다.

그래서 배출·투입에는 요령이 있습니다. 가장 좋은 것은 벌크를 덩어리째 녹여 쓰는 것이지만, 여의치 않으면 내용물을 위에서 아래까지, 두부를 자르듯 직각으로 끝까지 떠서 균일하게 투입해야 합니다. 이를 위해 배출 자체를 10kg 미만으로 넓은 판에 분할 배출해, 나중에 직각으로 자르기 좋게 굳혀 둡니다. 이것이 ‘분할 배출’을 하는 이유입니다.

8-7. 탈포 — 갇힌 공기를 빼는 이유

녹이고 저으며 색소·펄을 푸는 동안, 내용물 속에는 미세한 기포가 말려 들어갑니다. 이 기포를 빼지 않고 성형하면, 굳은 립스틱 표면과 내부에 기포(기포공)가 남습니다. 표면이 얽으면 상품성이 떨어지고, 내부에 공동이 있으면 그 자리가 약해져 부러짐의 원인이 됩니다. 그래서 성형 전에 탈포(脫泡)로 기포를 제거합니다. 가장 확실한 방법은 진공 탈포로, 용융 상태의 내용물에 진공을 걸어 기포를 표면으로 끌어올려 터뜨립니다. 탈포는 눈에 잘 띄지 않는 공정이지만, 이걸 건너뛰면 아무리 성형을 잘해도 표면이 깨끗하게 나오지 않습니다.

8-8. 성형과 충전 — 실리콘 러버 몰드에 붓고 굳힌다

이제 완성된 용융 벌크를 립스틱 모양으로 굳힐 차례입니다. 현재 현장에서 쓰는 방식은 실리콘 러버 몰드 성형입니다. 립스틱 형상이 새겨진 실리콘 몰드에 벌크를 주입(충전)하고, 냉각해 굳힌 뒤 몰드에서 빼내(탈형) 케이스에 조립합니다(그림 8-7, 그림 8-8). 실리콘 러버 몰드에는 두 가지 큰 장점이 있습니다. 하나는 탈형이 쉽다는 점입니다. 몰드가 탄성이 있어 양음각이나 언더컷 같은 형상이 있어도 벌크를 상하지 않게 빼낼 수 있습니다. 다른 하나는 표면 품질입니다. 몰드 안쪽 면이 매끄러워 탈형만으로도 광택 있는 표면이 나오므로, 과거처럼 불꽃으로 표면을 지지는 화입(火入) 공정이 필요 없습니다.

현장의 충전 몰드는 여러 개의 실리콘 몰드를 금속 홀더에 물려 쓰는 다구(多口) 구조입니다(그림 8-8). 상판·스페이서·실리콘 몰드를 담은 하판으로 분리·결합되며, 한 번에 여러 자루를 동시에 성형해 생산성을 높입니다. 대량 양산에는 이런 다구 몰드를 여러 노즐로 동시에 채우는 자동 충전기가, 소량 다품종에는 회전 테이블형 충전기가 쓰이고, 심(코어)과 외피를 나눠 성형하는 코어 립스틱 자동 설비는 투톤·듀얼 제형을 만들어 냅니다(그림 8-9). 립밤처럼 색이 옅고 무른 제형은 몰드를 거치지 않고 용기(스틱·자·튜브)에 직접 충전하기도 합니다.

두 온도가 품질을 좌우합니다. 주입 온도가 너무 높으면 수축과 기포가 생기고 너무 낮으면 덜 채워지며, 냉각 속도가 너무 빠르면 겉만 굳고 속이 수축해 수축 공동·표면 주름·크랙이 생깁니다. 그래서 급랭보다는 적정 속도의 냉각이 안전합니다. 또 충전에서 반드시 지킬 것은 온도의 확인과 항상성입니다. 충전 전에 탱크 내용물이 완전히 녹았는지 확인하되, 탱크 벽면(끝) 온도만 재면 중앙 온도가 반영되지 않으므로 충전 베셀의 실제 온도를 확인하고 목표 온도에 도달한 뒤 시작합니다. 가온 충전은 예열·후열·냉각 등 모든 온도 조건의 항상성이 유지된 뒤 조건을 잡아야 하므로, 아침에 막 켠 설비라면 최소 10분 이상 시운전해 모든 열이 정상 온도에 오른 상태에서 조건을 잡습니다. 한 가지 더, 실리콘 러버 몰드는 실리콘 오일을 흡수해 부풀면(팽윤) 용량이 변하므로, 적정한 시기에 교채하여 사용해야 합니다.

8-9. 기포 불량과 트러블슈팅

립스틱 성형에서 가장 흔하고 골치 아픈 불량이 기포입니다. 기포는 주로 립스틱의 얼굴(끝의 뾰족한 부분)에 생기는데, 뜨거운 내용물을 몰드에 쏘아 넣을 때 접촉면 온도가 순간적으로 떨어지며 공기가 갇히기 때문입니다. 이를 줄이는 데는 노즐 조건과 온도·속도의 조합이 핵심입니다(그림 8-10). 노즐은 내경 2~2.5mm를 쓰고, 높이는 바닥에서 10mm 이내로 내리며, 몰드의 중앙점에서 2~5mm 옆으로 쏘아 와류(渦流)를 일으킵니다. 중앙에 곧장 쏘면 기포가 미처 빠져나오지 못하지만, 살짝 옆으로 쏘면 내용물이 회전하며 공기를 밀어냅니다. 그래도 기포가 남으면 예열 온도·시간을 늘리고(단, 220℃ 미만·3초 이내로 버너 수명과 생산성을 고려), 충전 속도를 낮추거나 내용물 온도를 높이도록합니다. 조건을 맞췄는데도 10분쯤 뒤 다시 기포가 생긴다면 항상성 문제이므로, 온도가 모두 안정될 때까지 시운전한 뒤 조건을 잡습니다.

기포 외에도 몇 가지 대표 불량이 있습니다. 냉각 핀홀은 라인이 잠시 멈췄다(휴식·트러블) 재가동될 때 내용물 안에 생기는 구멍으로, 이 제품은 소비자가 바를 때 부러지거나 풀어지므로 불량 처리해야 합니다. 역립 시 빠짐은 유통 중 내용물이 케이스에서 빠지는 문제로, 립스틱을 거꾸로 세워 낙하시켰을 때 빠지지 않는지 2시간마다(가능하면 1시간마다) 역립 테스트로 확인합니다(앞서 말한 실리콘 러버 몰드의 팽윤으로 용량이 늘면 다이얼을 내릴 때 옆면이 긁힐 수 있어, 러버교체타이밍을 적정하게 잡습니다). 슬림 타입은 특히 까다롭습니다. 용기의 보호관이 얇고 손잡이가 넓어 냉각 시 부위별 수축이 달라 중간이 갈라지기 쉬우므로, 수시로 올렸다 내렸다 하며 상태를 확인하고 경우에 따라 전수검사를 합니다.

8-10. 공장 관리 — 제조장과 충전실의 수칙

마지막으로, 립스틱 공장 관리의 수칙을 제조장과 충전실로 나눠 정리합니다.

제조장에서 첫째는 펄 설비와 무펄 설비의 구분입니다. 아무리 청소를 깨끗이 해도 펄은 판상이라 밀착력이 높아 설비 틈에 끼어 있다가, 펄이 없는 제품을 만들 때 반드시 섞여 나옵니다. 그래서 펄 설비와 무펄 설비를 나누고, 펄이 공기중에 떠 다니기 때문에 가능하면 작업장 자체를 구분하는 것이 가장 좋습니다. 둘째, 배출은 충전 설비에 한꺼번에 넣을 수 있는 양이나 직각으로 자르기 좋게 내립니다(앞의 분할 배출). 셋째, 펄이 들어가지 않는 내용물은 스테인리스(SUS)망으로 여과해 이물을 거릅니다. 넷째, 색을 정확히 보기 위해 표준광원인 데일라이트(D-light) 박스를 갖춥니다. 다섯째, 원료를 모두 투입할 때까지 집중해서 연속으로 작업합니다 — 중간에 전화를 받거나 자리를 뜨면 향을 잘못 넣는 것 같은 실수가 실제로 일어납니다(한 대차에 한 배치 분량만 실어 두고, 투입이 끝날 때까지 핸드폰도 받지 않는 것이 안전합니다). 여섯째, 색소 베이스는 앞서 말한 대로 충분한 젖음 시간(24시간)과 입도 검사(6㎛ 미만, 없으면 A4 줄 테스트)를 지킵니다.

충전실에서는, 내용물을 상부에서 하부까지 균일하게 잘라 투입하고, 탱크 내용물이 완전히 녹은 것을 확인한 뒤 생산에 들어가며, 충전 베셀의 실제 온도를 항상 확인합니다. 가온 충전은 모든 온도의 항상성이 유지된 뒤(10분 이상 시운전) 조건을 잡고, 노즐은 내경 2~2.5mm·바닥 10mm 이내·중앙점 2~5mm 옆으로 두어 기포를 줄입니다. 그리고 역립 낙하 테스트로 빠짐을 2시간마다 확인하고, 냉각 핀홀이 있는 제품은 불량 처리하며, 부러지기 쉬운 슬림 타입은 수시 확인·전수검사로 관리합니다.

정리하면 무수·유성 공정은 ‘녹여서, 색을 풀고, 기포를 빼고, 부어 굳히는’ 공정입니다. 물이 없어 방부 걱정은 덜지만, 대신 열과 결정(왁스)과 산화를 다루는 섬세함, 그리고 펄·향·기포처럼 눈에 잘 안 보이는 것들을 챙기는 습관이 필요합니다. 화입 같은 옛 공정이 실리콘 러버 몰드로 대체되었듯, 립스틱 생산기술도 계속 진화합니다. 그러나 변하지 않는 본질은 하나입니다 — 온도 한 끗과 냉각 한 박자, 그리고 항상성을 지키는 10분이 완성된 립스틱의 표면과 경도를 가릅니다.

다음 장에서는 액상·젤 제형 — 립글로스· 아이라이너·마스카라·젤 아이섀도처럼 흐르고 맺히는 제형의 세계로 넘어가 보겠습니다.

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8장. 무수·유성 공정 — 립스틱·립밤

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