염색과 탈색모발에 열 펌 연결시술 시 중간 처리 방법에 따른 모발 손상에 관한 연구 = Research about Hair Damage due to Intermediate Treatment Method during Heat Perm Connection Procedure of Dyed and Bleached Hair

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Outward appearance is no longer optional requirement for people in contemporary society and has been recognized as part of individuals' competitive edge. People are making unsparing investment in managing their outward appearance to satisfy their individual's desire to present outward beauty to others. Hair is an important element in appearance enhancement, while chemical treatments which have been increasingly applied every day for improvement of external appearance cause damage to the hairs.
Under those circumstances, this study was intended to examine the measures that could minimize the damage to the hairs in case of heat permanent procedure after hair dyeing or bleaching.
To explore the measures that could mitigate hair damage based on comparative analysis of the extent of damage by varying intermediate processing methods in softening process during heat permanent procedure using the pH balance and pH shampoos which are widely used currently at beauty and cosmetology industrial sites, we performed the procedures as below:
The dyed hairs and bleached hairs were classified into D and B, respectively. We used 4 different washing methods such as lukewarm water wash(M), lukewarm water wash(PM) after pH balance coating, pH shampoo wash(PS), and pH shampoo wash(PPS) after pH balance coating, for digital perm procedure. The results were as follows:
We measured the thickness of hair. The results showed that thickness of virgin hair stood at 0.029 ± 0.001 ㎜. The group treated by pH shampoo wash(DPPS) after pH balance coating showed the thickest strands of dyed hairs in experiment group.
In the bleached hairs, the group that underwent pH shampoo wash(BPPS) after pH balance coating showed the thickest hair strands with 0.032 ± 0.001 ㎜ in experiment group. Based on the results of moisture retention measurement in hair, virgin hair had the moisture retention of 90.76%. In the dyed hairs, moisture content in DPPS group was found to be 82.53%.
The water content in bleached hairs treated by BPPS reached 78.65%, the highest level. Water content was high in experiment group that underwent pH shampoo wash after pH balance coating in both dyed hairs and bleached hairs.
Based on the tensile strength measurement of the hairs, virgin hair was found to have a tensile strength of 119.72 ± 11.37 gf/㎟. Tensile strength of hairs treated by DPPS and BPPS was 100.68 ± 15.32 gf/㎟ and 97.29 ± 12.56 gf/㎟, respectively, suggesting that the hairs in experiment group treated by pH shmpoo wash after pH balance coating exhibited a tensile strength closest to that of Virgin hair. The results of observation of hair cuticles showed that cuticle layers were reduced due to overlapping of cuticles because the cuticles became thinner after physical and chemical treatment of heat perm in dyed hairs, the control group treated by DM. By contrast, the cuticles of hairs treated by DPM, DPS, and DPPS showed regular clearance and the shape closest to that of virgin hair cuticles. However, scaling, exfoliation, and peeling of cuticles were observed. The thickness of cuticles in bleached hairs was found to be damaged further in overall way, compared to the dyed hairs. This was considered attributable to chemical damage caused primarily by bleaching and physical damage caused by heat of perm. Based on results of observation of fine structures in hairs, the cuticle lifting of virgin hair stood at 449.48 ± 18.90 ㎚. The cuticle lifting was found to have been reduced in overall way in the experiment group of dyed hairs treated by DPPS. The cuticle lifting was 430.97 ± 22.47 ㎚, the highest, which was the closest to the cuticle lifting of virgin hair.
The cuticle lifting in bleached hairs treated by BPPS was the closest to that of virgin hair in experiment group. Although relatively thick lifting was found during the measurement, cuticle surface became thinner in overall way and partially serious exfoliation was observed. Such damage was caused in the process of oxidation and decomposition in hairs as the concentration of hydrogen peroxide increased during the bleaching procedure. The repeated washing during the procedure is considered to have caused cracks and breaks on cuticle surface.
Based on the results of observation of surface roughness of the hairs, the roughness in dyed hairs of control group treated by DM stood at 132 ㎚, showing rough and irregular shapes in overall way.
The roughness of the hairs in experiment group treated by DPS stood at 122 ㎚, the lowest level in experiment group, which represented a reduction by 10 ㎚ compared to the control group treated by DM. Observed with topographic image, cuticle clearance became widened and grooved, but cuticles had clear scale contours. The 3D images and line graphs showed that there was some damage. However, the scales with relatively regular patterns were observed. The roughness of bleached hairs in the control group treated by BM stood at 164 ㎚ which was relatively high. 3D images and line graphs showed severe curvatures. The roughness in experiment group treated by BPS was 128 ㎚, the lowest in the experiment group, and was decreased by 36 ㎚ compared to the control group treated by BM. Based on observation with topographic image, cuticle clearance was found to have been widened, and furthermore, grooved cuticles were observed. The observation with 3D image and line graph showed that the end of cuticles was exfoliated partially, but had relatively regulars scales.
The results of this study suggested that hair damage was mitigated when pH balance and pH shampoo were used together in case that the hairs underwent intermediate treatment during the softening process as part of heat perm link procedure after the dyeing and bleaching procedures. Such results are expected to provide good basic data for industrial sites in the period ahead. In addition, aforesaid results of this study will provide the basis for application that can minimize hair damage.

국문 초록 (Abstract)

오늘날의 현대인들에게 외모는 더 이상 옵션이 아니라 하나의 중요한 경쟁력으로 인식되고 있으며 외형적인 아름다움을 타인에게 제시하고자 하는 개인의 욕구를 충족시키기 위해 외모관리에 많은 투자를 하고 있다. 모발은 외모변화의 중요한 요소이며 이로 인한 화학적인 시술은 나날이 늘어가 모발 손상을 초래하게 된다. 이에 본 연구는 염색 또는 탈색 시술 후 열 펌 연결시술을 할 경우 모발 손상을 최소화 할 수 있는 방안을 검토하고자 하였다.
현재 미용 산업 현장에서 많이 사용되고 있는 pH발란스와 pH샴푸를 사용하여 열 펌 시술 시 연화과정에서 중간처리 방법을 달리하여 모발 손상도를 비교 분석하여 손상을 완화 할 수 있는 방안을 알아보고자 다음과 같이 진행하였다.
염색모발을 D, 탈색모발을 B로 구분하여, 세척방법은 미온수세척(M), pH발란스 도포 후 미온수세척(PM), pH샴푸 세척(PS), pH발란스 도포 후 pH샴푸 세척(PPS), 네가지 방법으로 디지털 펌을 시술하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
모발의 굵기 측정결과 Virgin hair는 0.029 ± 0.001 ㎜ 로 측정되었으며, 염색모발에서 pH발란스 도포 후 pH샴푸세척(DPPS)군이 0.034 ± 0.001 ㎜ 로 실험군 중 가장 굵은 것으로 나타났다. 탈색모발에서는 pH발란스 도포 후 pH샴푸 세척(BPPS)군이 0.032 ± 0.001 ㎜ 로 실험군 중 가장 굵은 것으로 나타났다.
모발의 보습력 측정 결과 Virgin hair 의 보습력은 90.76%로 나타났으며, 염색모발에서 DPPS의 수분 함유량은 82.53%로 나타났고 탈색모발에서 BPPS의 수분 함유량은 78.65%로 수분 함유량이 가장 높은 것으로 나타났다. 결과적으로 염색모발과 탈색모발에서 pH발란스 도포 후 pH샴푸로 세척한 실험군이 높은 수분 함유량을 나타냈다.
모발의 인장강도 측정 결과 Virgin hair의 인장강도는 119.72 ± 11.37 gf/㎟로 측정되었으며, DPPS는 100.68 ± 15.32 gf/㎟, BPPS는 97.29 ± 12.56 gf/㎟로 pH발란스 도포 후 pH샴푸로 세척한 실험군이 Virgin hair와 가장 가까운 인장강도를 나타냈다.
모발의 모표피 관찰 결과 염색모발에서 대조군인 DM은 열 펌의 물리적·화학적 시술로 큐티클이 얇아져 큐티클의 겹침 현상으로 모표피층이 감소된 것을 확인할 수 있다. 그에 비해 DPM과 DPS, DPPS는 큐티클의 간격이 일정하고 Virgin hair와 가장 가까운 안정적인 형태를 보였으나, 큐티클의 문리, 박리, 탈락 현상이 관찰되었으며 큐티클의 두께가 탈색모발에서는 염색모발에 비해 전체적으로 모표피의 손상이 더 진행 되었다는 것을 볼 수 있었다. 이는 탈색으로 인한 화학적인 1차 손상과 펌의 열로 인한 물리적 손상으로 사료된다.
모발의 미세구조 관찰 결과 Virgin hair의 모표피 들뜸 정도는 449.48 ± 18.90 ㎚ 로 나타났으며, 염색모발에서 DPPS군이 실험군 중 큐티클 표면의 들뜸 상태가 대체적으로 완화된 것으로 관찰되었다. 큐티클의 들뜸 정도 또한 430.97 ± 22.47 ㎚ 로 가장 높은 수치를 나타냈고 Virgin hair와 비교했을 시 가장 유사한 것으로 나타났다. 탈색모발에서는 BPPS는 큐티클 들뜸 정도는 410.51 ± 9.58 ㎚ 로 실험군 중 Virgin hair와 비교했을 시 가장 가까웠으며, 비교적 굵은 들뜸 정도가 측정 되었으나, 큐티클 표면은 전체적으로 두께도 얇아졌을 뿐만 아니라 부분적으로 심한 박리 현상이 관찰되었다. 이는 탈색 시술 시 과산화수소의 농도가 높아지면서 모발 내부에서 산화 분해되는 과정에서 일어난 손상이며, 시술 과정에서 일어나는 반복세정으로 큐티클 표면의 균열과 부스러져 깨지는 형상을 보이는 것 이라고 사료된다.
모발의 표면 거칠기 관찰 결과 염색모발에서 대조군 DM의 roughness는 132 ㎚ 로 전체적으로 거칠고 불규칙한 형태를 보였다. 실험군 DPS의 roughness는 122 ㎚ 로 실험군 중 가장 낮은 거칠기를 보였으며, 대조군 DM에 비해 10 ㎚ 가 감소하는 경향을 보였다. Topogrphy image에서 살펴보면 큐티클 간격이 벌어지고 흠이 패인 상태가 관찰되었지만, 모표피의 스케일 윤곽이 뚜렷하게 나타났다. 3D-Image와 Line graph 상으로도 약간의 손상은 관찰되나 비교적 규칙적인 스케일이 관찰되었다. 탈색모발에서는 대조군 BM의 roughness는 164 ㎚ 비교적 높은 거칠기를 보였으며 3D-Image와 Line graph 상으로도 심한 굴곡이 관찰되었다. 실험군 BPS의 roughness는 128 ㎚ 로 실험군 중 가장 낮은 거칠기를 보였으며, 대조군 BM에 비해 36 ㎚ 가 감소하는 경향을 보였다. Topogrphy image에서 살펴보면 큐티클 간격이 벌어지고 흠이 패인 상태가 관찰되었고, 3D-Image와 Line graph 상으로도 큐티클 끝의 부분적인 박리 현상이 관찰되나 비교적 규칙적인 스케일을 보였다.
이와 같은 연구결과를 종합 해 보면 전반적으로 염색과 탈색 시술 후 열 펌 연결시술 시 연화 과정에서 중간처리를 실시할 경우, pH발란스와 pH샴푸를 같이 사용했을 때 모발 손상 완화에 효과를 보였다. 이상과 같은 결과는 추후 산업현장에서 좋은 근거 자료가 될 것이라고 생각하며 위 연구결과를 토대로 모발 손상을 최소화 할 수 있는 활용 가능성을 제시하고자 하였다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 연구의 필요성 1
• 2. 연구의 목적 4
• Ⅱ. 이론적 배경 5
• 1. 모발의 구조 및 특성 5
• 2. 열 펌의 원리 7
• Ⅲ. 재료 및 방법 9
• 1. 재료 및 기기 9
• 1) 시료모발 9
• 2. 실험용액 10
• 1) 디지털 펌 용제 10
• 2) 중간처리 용제 11
• 3. 실험도구 및 기기 12
• 1) 염색 및 탈색 시술도구 12
• 2) 펌 시술도구 12
• 3) 모발 굵기 측정 12
• 4) 모발 보습력 측정 12
• 5) 인장강도 측정 13
• 6) SEM을 이용한 모표피와 미세구조 관찰 13
• 7) Atomic Force Microscope(AFM)을 이용한 모발 거칠기 관찰 13
• 4. 실험방법 14
• 1) 열 펌 시술방법 16
• 2) 모발 굵기 측정 18
• 3) 모발 보습력 측정 18
• 4) 인장강도 측정 18
• 5) SEM을 이용한 모표피 관찰 19
• 6) SEM을 이용한 모발 미세구조 관찰 19
• 7) AFM을 이용한 모발 거칠기 관찰 19
• 8) 통계처리 20
• Ⅳ. 결과 및 고찰 21
• 1. 모발 굵기 측정 21
• 1) 염색모발에 열 펌 후 굵기 측정 21
• 2) 탈색모발에 열 펌 후 굵기 측정 24
• 2. 모발 보습력 측정 26
• 1) 염색모발에 열 펌 후 보습력 측정 26
• 2) 탈색모발의 열 펌 후 보습력 측정 28
• 3. 인장강도 측정 30
• 1) 염색모발에 열 펌 후 인장강도 측정 30
• 2) 탈색모발의 열 펌 후 인장강도 측정 32
• 4. 모표피 관찰 34
• 1) 염색모발에 열 펌 후 모표피 관찰 34
• 2) 탈색모발에 열 펌 후 모표피 관찰 36
• 5. 미세구조 관찰 38
• 1) 염색모발에 열 펌 후 미세구조 관찰 38
• 2) 탈색모발에 열 펌 후 미세구조 관찰 43
• 6. AFM을 이용한 모발의 표면 거칠기 관찰 47
• 1) 염색모발에 열 펌 후 표면 Image 분석 48
• 2) 탈색모발에 열 펌 후 표면 Image 분석 53
• Ⅴ. 결론 58