Formulación de Shampoo & selección de tensoactivos
SHAMPOO (CHAMPÚ) El champú es un producto para el cuidado del cabello, usado para limpiarlo de suciedad, la grasa formada por las glándulas sebáceas, escamas de piel y en general partículas contaminantes que gradualmente se acumulan en el cabello.
Shampoo
Cabello dañado
Champú Champú El propósito del shampoo es limpiar el cabello. El usuario además espera una densa y abundante espuma. Los tensoactivos básicos o primarios son el constituyente principal de los productos de limpieza, son indispensables.
Shampoos Shampoos Pueden presentarse en varias formas físicas: • Líquidos, cremas, pasta y en aerosol • La mayoría son líquidos, tanto claros o aperlados
Los principales constituyentes de la mayoría de los champúes líquidos, pueden clasificarse como: • Detergentes primarios • Detergentes secundarios • Espesantes
Shampoos (con.) (con.) Shampoos – Espumantes – Estabilizadores de espuma – Perfumes – Conservadores – Diluentes (usualmente agua) – Acondicionadores
Shampoos (con.) (con.) Shampoos – Otros aditivos (funcionales) – Nacarantes / opalescentes – Colorante Aclaración : Muchos ingredientes son multifuncionales y por lo tanto, no caen claramente dentro de una categoría
Consideraciones de Formulación Acondicionador
Viscosidad
Suavidad Estabilizante Limpieza Personal Espuma
Claridad
Detergencia
Costo
Shampoos (con.) (con.) Shampoos Los tensoactivos usados en un shampoo necesitan ser seleccionados con base en un amplio intervalo de propiedades, que incluye: •Costos •Altura de espuma •Textura de espuma •Detergencia •Irritabilidad
•Facilidad de manejo y mezclado •Compatibilidad con otros ingredientes •Color •Olor •Pureza •Biodegradabilidad
Tensoactivos Aniónico Catiónico
Típico Hidrófilo
-
Sulfato/sulfonato/Carboxilato
+
Amina cuaternaria
Non-iónico Amfotérico Hidrófobo
EO (óxido poli-etileno)
+ Hidrófilo
-
Amina cuaternaria /carboxilo pH dependiente
Tensoactivos • Tensoactivos aniónicos básicos (Tensoactivos aniónicos primarios) • Tensoactivos aniónicos suaves (Tensoactivos aniónicos secundarios) Hidrofílico Hidrofóbico
Tensoactivos Primarios 1. Sulfatos éter Alquílicos (R- (OCHCH2)xSO4M) Son los tensoactivos más usados Exhiben propiedades bien balanceados Excelente espumante Bajo CMC (concentración micelar crítica) ideal para la limpieza Lauril éter sulfato / Lauril éter sulfato sódico
Tensoactivos primarios primarios (con.) (con.) Tensoactivos Comportamiento ideal considerando espuma y detergencia Es fácilmente espesado con sal Tiene buena solubilidad acuosa Su compatibilidad con la piel y ojos son aceptables
2. Alquil sulfatos (R-SO4m) El primer tensoactivo sintético Todavía el más popular Excelente espumante Produce espuma densa y cremosa Derivados de alcohol láurico y mirístico
3. Sulfonatos de α- Olefina CH3(CH2) n - CH = CH - CH2 - SO3 Na
• • •
Una mezcla de sulfonatos de alqueno y de sulfonatos de hidroxialcanos Más suave que el sulfonato de alquilo Similar irritación al sulfato de éter alquílico
•
Estable a valores de pH ácidos y alcalinos
Tensoactivos aniónicos aniónicos suaves suaves Tensoactivos (Tensoactivos secundarios) secundarios) (Tensoactivos El objetivo es mejorar la compatibilidad con la piel y los ojos. Los tensoactivos suaves usualmente reducen la espuma y limpieza comparado con los tensoactivos primarios.
1. Sulfosuccinatos ROCOH-SO3CH2-CH2-CO2 2Na) Derivados del ácido sulfosuccínico ambos mono y diésteres El derivado más popular usado en Europa es el lauril éter sulfosucinato disódico Buen espumante y relativamente barato Inestabilidad tanto a bajos como a valores altos de pH Estable a pH 6-6.5
2. Cocoil isetionato (RCOOH-CH2-CH2-SO3Na) Principalmente usado como tensoactivo en barras “syndet” Mejora la compatibilidad con la piel Excelentes propiedades emolientes Usado en productos para bebes y lavados faciales Máxima estabilidad a pH 5-7
3.Carboxilatos éter alquílicos (R-(OCH2-CH2)x-OCH2-COOM) Tensoactivo suave, reductor de espuma y limpieza Compatible con la piel Estable a pH bajos
4. Tensoactivos de Mg Tienen mejor compatibilidad con la piel > Amm de Na, y amina neutralizada Forma mucha espuma y tiene excelentes propiedades de limpieza. El ion Mg incrementa la resistencia a los moos.
5. Alquil fosfato Mono alquil fosfato es un buen tensoactivo Espumante y con suavidad a la piel Disponible para shampoo suaves Di y tri son conocidos como emulsificantes
Tensoactivos Amfotéricos Amfotéricos Tensoactivos La carga cambia en función del pH de la formulación. Forma complejos con los tensoactivos aniónicos Tiene propiedades suaves
CH3
Alquil betaínas
N+ R
Puede ser catiónico o aniónico dependiendo del pH A pH 5-7 como en un shampoo, forman complejos iónicos con TA Mejora la compatibilidad con la piel de una formulación aniónica El tamaño de micela viscosidad Mejora la espuma de una formulación (espesante de la formulación), haciéndola fina y cremosa
O-
O CH3
Alquilamida betaínas Son más suaves que las betaínas alquílicas Bajo costo Mucho más usado en cosméticos
Acilamfoglicinatos y acilamfopropionatos Los productos más importantes son los derivados de coco Buena compatibilidad con la piel Muestra propiedades acondicionadoras en shampoo Excelente espumante pero no es estable en agua dura
Amino óxidos Los amino óxidos nunca son aniónicos Son catiónicos, no dependiente al pH, en combinación con los TA pueden actuar como un potenciador de la espuma al mejorar su estructura Buen espesante para tensoactivos iónicos Buen acondicionador en el enjuague del cabello
Tensoactivos no-iónicos no-iónicos Tensoactivos Productos Etoxilados Pobre formador de espuma en shampoos Usualmente adicionado como solubilizante para el perfume Extraordinaria suavidad, usado como el principal tensoactivo en shampoo para bebes
Alquil poliglicósido (APG) No tan bueno como los tensoactivos aniónicos Presenta buenas propiedades espumantes Excelente compatibilidad con la piel Normalmente usado como tensoactivo secundario
Shampoos (con.) Los shampoos de“uso frequente” contienen niveles altos de tensoactivos secundarios suaves • Muchos tensoactivos secundarios exhiben poca irritación a piel y ojos • Pequeña adición de tensoactivos secundarios provocan disminución significativa de la irritación
Evaluación de de detergentes detergentes Evaluación como bases bases en en Shampoo Shampoo como • • • •
Facilidad de extenderse Poder espumante Eficiencia en remover suciedad Facilidad de enjuagar
Evaluación de de las las Bases Bases Evaluación • • • • •
Facilidad de peinar en cabello húmedo Lustre del cabello Rapidez de secado Facilidad de peinar y arreglar el cabello seco Seguridad del shampoo
Detergencia Detergencia Detergencia : La remoción de suciedad, involucrando los siguientes procesos: • Capacidad de mojar tanto la mugre como al sustrato. • Reducir la tensión interfacial • Dispersar las partículas de mugre
Aditivos de de shampoos shampoos Aditivos Espesantes Es muy importante la viscosidad alta, esto para que: Estabilidad del producto Manejo El producto deberá tener una viscosidad entre 400 y 4000 m Pas
Espesantes (con.) Productos nacarantes deberán tener una viscosidad mínima de 2,000 mPas para evitar la precipitación. Éter sulfato + electrolitos (Cl-) viscosidad por el tamaño de la micela Alcanolamida el punto de enturbamiento de la formulación
Espesantes (con.) Usando un espesante de peso molecular adecuado; PEG 6,000, PEG 120 Es cualquier producto que permanece estable a la hidrólisis a temperaturas altas o pH extremos Espesante Polimérico Goma natural Derivados de Celulosa
Estabilizante de la espuma • En presencia de aceite, como la secreción sebácea. Monoetanolaminas son los más eficientes.
Agentes Agentes nacarantes nacarantes Mono Etilenglicol y ditearato (EGMS,EGDS) son los más utilizados. Tienen que ser incorporados a temperaturas altas (70 -75) Bases nacarantes líquidos (Ready – made) son actualmente los más populares
Acondicionadores Shampoo con TA dejan el cabello difícil de peinar aún mojado, y deja el cabello suelto cuando se peina después de secarse. Adición de los acondicionadores Húmedo – peinabilidad Carga estática
Acondicionadores (con.) Los TC muestran buenas propiedades pero incompatibles con los TA Usando polímeros cuaternizados : Hidroxietil celulosa cuaternizado (Poli cuaternizado 10) compatible con la mayoría de los TA Muestra excelentes propiedades acondicionantes
Acondicionadores (con.) Imparte manejabilidad y cuerpo al cabello, muy bajas concentraciones son suficientes (0.5%). Concentraciones altas pueden llevar a un sobreacondicionado y un aumento en el cabello
Acondicionadores (con.) Pequeñas cantidades de componentes grasos: alcohol graso, monoglicérido pueden aumentar el efecto acondicionante del shampoo Silicones pueden ser acondicionadores muy efectivos, pero difíciles de incorporar y pueden actuar como antiespumantes.
Espesantes yy estabilizadores estabilizadores Espesantes de espuma espuma de Alcanonamidas o sus derivados Materiales Poliméricos Electrolitos Mucho de estos ingredientes son multifuncionales, y la mayoría de los productos usan más de uno.
Espesantes (con.) (con.) Espesantes Algunos tensoactivos son difíciles de espesar, no responden adecuadamente a la adición de electrolitos La mayoría de los tensoactivos son noNewtonianos, exhiben: Adelgazamiento al corte Espesamiento al corte Tiempo – dependientes Tiempo – independientes Punto de cedencia etc.
Espesantes (con.) (con.) Espesantes La prueba de viscosidad debe ser considerada cuidadosamente Varias materias primas han sido desarrolladas Derivados de PEG Material Polimérico : Gomas naturales Un producto goma-espesante tiene una Reología diferente a un producto similar electrolitoespesante
Espesante (con.) (con.) Espesante El efecto de la temperatura es menor para las gomas que para un sistema electrolito-espesante Esto puede ser útil cuando se formula en climas donde el producto deberá estar sujeto a variaciones altas de temperatura en el almacenamiento, distribución y uso.
Espesantes (con.) (con.) Espesantes La goma estabilizará a menudo la espuma, fortaleciendo la película en la interfase aire/líquido en la matriz de las burbujas Haciendo sentir la espuma más densa (cremoso) en el uso A veces es evidente tan pronto como el shampoo esta en las manos
Algunas Algunas desventajas desventajas Costo alto El proceso es prolongado (con alto consumo de energía, si el proceso utiliza calor) Dificultad para ajustar la viscosidad Este problema a menudo puede superarse usando una pequeña cantidad de electrolito para ajustar la viscosidad.
Efecto Efecto del del electrolito electrolito en en la la viscosidad viscosidad de de los los tensoactivos tensoactivos Densidad iónica de la solución El efecto consecuente en el tamaño y forma de la micela Adicionando un electrolito con el mismo catión que el TA primario en el sistema e.g:
cloruro.amm
Ö lauril sulfato amm.
cloruro Na. Ö lauril éter sulfato Na.
Efecto del electrolito (con.) Adición del electrolito más allá de un cierto punto causará adelgazamiento, muy rápido y ↑ El máximo en la viscosidad depende de: Concentración Presencia de alcalonamidas Nivel de alcohol graso libre Efecto de los perfumes
Efecto del electrolito (con.) La máxima viscosidad ocurre a baja concentración de electrolito cuando están presentes éter graso libre y alcalonamidas Debido a la formación de micelas mezcladas Deberá haber experimentos para la relación de viscosidad y la concentración de electrolito
Conservadores Conservadores Asegurar que los productos no contengan patógenos … Existen varios conservadores: Parabenos Imidazolidinil ureas 2-Bromo-2-nitropropano-,1,3-diol 5-Bromo-5-nitro-1,3-dioxano Dimetil dimetilol (DMDM) hidantoina
Conservadores (con.) Ö Metil cloroisotiazodliona y metilisotiazodliona Ö Pohenoxetanol Ö Drazolidinil urea Ö Meti dibromoglutatonitrilo Ö Questernium – 15 Ö Iodato sódico Ö Glutaraldehido
Conservadores (con.) Muchos tensoactivos usados en champúes ya tienen propiedades antimicrobianas La adición de conservadores deberá tomarse en cuenta Deberán realizarse pruebas al producto terminado
Opalescentes yy nacarantes nacarantes Opalescentes Opacificación de champúes usualmente es por una razón estética Es una técnica útil para cuando no se puede tener un producto claro.
Opacificantes (con.) Opacificación puede lograrse simplemente por Adición de pequeños finos, dispersión de polímero intensamente blanco Para facilitar la dispersión y subsiguiente estabilidad del producto, diluir el opacificante al 10% con agua antes de agregarlo a la mezcla principal.
Tres Tres maneras maneras habituales habituales para para lograr lograr el el nacarado nacarado usando usando estearato estearato Comprar una base nacarante listo para usarse (necesario diluir antes de adicionar) Agregando los agentes comúnmente etilenglicol mono-disperso) Nacarantes elegidos a la mezcla caliente (Comprando un agente nacarante altamente concentrado en forma líquida o semilíquida que pueda agregarse como mezcla fría
Factores Factores que que afectan afectan la la apariencia apariencia del del nacarado nacarado 1. 2. 3. 4.
Composición del estearato Presencia de alcanolamidas y otros materiales Velocidad de enfriamiento Velocidad de corte de la agitación
5. Composición de la base
Acondicionadores Acondicionadores La mayoría de los acondicionadores activos son tensoactivos catiónicos, incompatible con tensoactivos aniónico que son la base de casi todos los champús Las propiedades de ambos catiónico y aniónico pueden modificarse
Materiales que han sido usados como acondicionadores en shampoos Aceites vegetales Vitaminas Lanolina y sus derivados Extractos de plantas Algunas silicones especiales
Color Color • Usar colorantes que cumplen con las característica técnicas requeridas para CEE y de EE.UU. siempre que sea posible • Colorantes de alta purezas son más caros que los de calidades técnicas • La estabilidad del color debe ser considerada • La oxidación del colorante puede disminuirse agregando un absorbente de UV adecuado
Agua • Los absorbentes solubles normalmente funcionan mejor en los champúes • La Benzofenona-4 y 2 (0.05-0.1%) • El color debe agregarse en la solución, no en el material sólido • La solución del colorante acuosa requiere de conservador
Quelantes Quelantes • Como las sales de EDTA (ácido etilendiaminotetraacético) se adicionan en baja concentración • Para ayudar al enjuague en agua dura • Para incrementar la eficacia del conservador
