Cosmetische emulsiepreparaten

De oplosbaarheid van relatief kleine hoeveelheden oliecomponenten in spoel- en shampooformuleringen toont de fundamentele emulgerende eigenschappen aan die alkylpolyglycosiden als niet-ionogene oppervlakteactieve stoffen zouden moeten vertonen. Een goed begrip van het fasegedrag in multicomponentsystemen is echter noodzakelijk om alkylpolyglycosiden te beoordelen als krachtige emulgatoren in combinatie met geschikte hydrofobe co-emulgatoren. Over het algemeen wordt de grensvlakactiviteit van alkylpolyglycosiden bepaald door de koolstofketenlengte en, in mindere mate, door de polymerisatiegraad (DP). De grensvlakactiviteit neemt toe met de alkylketenlengte en is het hoogst nabij of boven de CMC met een waarde lager dan 1 mN/m. Aan het grensvlak tussen water en minerale olie vertoont C12-14 APG een lagere oppervlaktespanning dan C12-14 alkylsulfaat. De grensvlakspanningen van n-decaan, isopropylmyristaat en 2-octyldodecanol zijn gemeten voor zuivere alkylmonoglucosiden (C8, C10, C12) en hun afhankelijkheid van de oplosbaarheid van alkylpolyglycosiden in de oliefase is beschreven. Middellangeketenalkylpolyglycosiden kunnen worden gebruikt als emulgatoren voor o/w-emulsies in combinatie met hydrofobe co-emulgatoren.

Alkylpolyglycosiden verschillen van geëthoxyleerde niet-ionogene oppervlakteactieve stoffen doordat ze geen temperatuurgeïnduceerde faseconversie ondergaan van olie-in-water (O/W) naar olie-in-water (W/O) emulsies. In plaats daarvan kunnen de hydrofiele/lipofiele eigenschappen in evenwicht worden gebracht door te mengen met een hydrofobe emulgator zoals glycerinemono-oleaat (GMO) of gedehydrateerd sorbitolmono-lauraat (SML). In feite lijken het fasegedrag en de grensvlakspanning van het alkylpolyglycoside-emulgatorsysteem sterk op die van het conventionele vetalcoholethoxylaatsysteem als de mengverhouding van hydrofiele/lipofiele emulgator in het niet-geëthoxyleerde systeem in plaats van temperatuur als de belangrijkste parameter voor fasegedrag wordt gebruikt.

Het systeem met dodecaan, water, laurylglucoside en sorbitanlauraat als hydrofobe co-emulgator vormt micro-emulsies bij een bepaalde mengverhouding van C12-14 APG tot SML van 4:6 tot 6:4 (Figuur 1). Hogere SML-gehaltes leiden tot w/o-emulsies, terwijl hogere alkylpolyglycosidegehaltes o/w-emulsies opleveren. Variatie van de totale emulgatorconcentratie resulteert in een zogenaamde "Kahlweit-vis" in het fasediagram, waarbij het lichaam driefasen-micro-emulsies bevat en de staart eenfasen-micro-emulsies, zoals waargenomen bij geëthoxyleerde emulgatoren als functie van de temperatuur. Het hoge emulgerende vermogen van het C12-14 APG/SML-mengsel in vergelijking met een vetalcoholethoxylaatsysteem wordt weerspiegeld in het feit dat zelfs 10% van het emulgatormengsel voldoende is om een eenfasen-micro-emulsie te vormen.

De gelijkenis van de fase-inversiepatronen van de twee typen oppervlakteactieve stoffen beperkt zich niet alleen tot het fasegedrag, maar is ook terug te vinden in de grensvlakspanning van het emulgatorsysteem. De hydrofiele-lipofiele eigenschappen van het emulgatormengsel bereikten een evenwicht toen de verhouding C12-14 APG/SML 4:6 bedroeg en de grensvlakspanning het laagst was. Met name een zeer lage minimale grensvlakspanning (ca. 10^-3mN/m) werd waargenomen met behulp van het C12-14 APG/SML-mengsel.

De hoge grensvlakactiviteit van alkylglycosiden met micro-emulsies is te danken aan het feit dat hydrofiele alkylglycosiden met grotere glucoside-kopgroepen en hydrofobe co-emulgatoren met kleinere groepen in een ideale verhouding aan het olie-watergrensvlak worden gemengd. Hydratatie (en de effectieve grootte van de hydratatiekop) is minder temperatuurafhankelijk dan bij geëthoxyleerde niet-ionogene oppervlakteactieve stoffen. Parallelle grensvlakspanning wordt dus alleen waargenomen voor het licht temperatuurafhankelijke fasegedrag van het niet-geëthoxyleerde emulgatormengsel.

Dit biedt interessante toepassingen omdat alkylglycosiden, in tegenstelling tot vetalcoholethoxylaten, temperatuurstabiele micro-emulsies kunnen vormen. Door het gehalte aan oppervlakteactieve stoffen, het type oppervlakteactieve stof en de olie/waterverhouding te variëren, kunnen micro-emulsies worden geproduceerd met specifieke eigenschappen, zoals transparantie, viscositeit, modificatie-effecten en schuimvorming. Co-emulgator in het gemengde systeem van alkylethersulfaat en non-ion, waarbij het uitgebreide micro-emulsieoppervlak wordt waargenomen, kan worden gebruikt om concentraat of fijne olie-wateremulsies te formuleren.

Er is een evaluatie uitgevoerd van pseudoternaire fasedriehoeken van multicomponentsystemen die alkylpolyglycoside/SLES en SML met een koolwaterstof (dioctylcyclohexaan) en alkylpolyglycoside/SLES en GMO met polaire oliën (dicaprylylether/octyldodecanol) bevatten. Deze tonen de variabiliteit en omvang van de gebieden aan voor o/w, w/o of micro-emulsies voor hexagonale fasen en voor lamellaire fasen, afhankelijk van de chemische structuur en mengverhouding van de componenten. Wanneer deze fasedriehoeken worden gesuperponeerd op congruente prestatiedriehoeken die bijvoorbeeld het schuimgedrag en de viscositeitseigenschappen van de overeenkomstige mengsels aangeven, vormen ze een waardevolle hulp voor de formuleerder bij het vinden van specifieke en goed ontworpen micro-emulsieformuleringen voor bijvoorbeeld gezichtsreinigers of hervette schuimbaden. Zo kan een geschikte micro-emulsieformulering voor hervette schuimbaden worden afgeleid uit de fasedriehoek.