Optimalisering van de helderheid van vloeibare cosmetica

Sandra Vanoost
OPTIMALISERING VAN DE HELDERHEID VAN VLOEIBARE COSMETICA McBride is als internationaal bedrijf de belangrijkste leverancier in Europa van ‘Private Label household & personal care’ producten. Dit zijn producten die verkocht worden onder de naam van de winkelketens zelf, met andere woorden de huismerken. Shampoo vind je terug onder de algemene benaming van vloeibare cosmetica, de markt verwacht op vandaag een mooie viskeuze en heldere shampoo. Na toevoeging van een bepaalde concentratie zout, noodzakelijk om de gewenste viscositeit te bereiken, wordt heldere shampoo troebel.

Optimalisering van de helderheid van vloeibare cosmetica

OPTIMALISERING VAN DE HELDERHEID VAN VLOEIBARE COSMETICA 

McBride is als internationaal bedrijf de belangrijkste leverancier in Europa van ‘Private Label household & personal care’ producten. Dit zijn producten die verkocht worden onder de naam van de winkelketens zelf, met andere woorden de huismerken.

Shampoo vind je terug onder de algemene benaming van vloeibare cosmetica, de markt verwacht op vandaag een mooie viskeuze en heldere shampoo. Na toevoeging van een bepaalde concentratie zout, noodzakelijk om de gewenste viscositeit te bereiken, wordt heldere shampoo troebel. Er moet gezocht worden naar de meest economische oplossing om de shampoo voldoende viskeus te krijgen en tevens helder te houden.

Het doel van de masterproef is het optimaliseren van de productie van een economisch haalbare, heldere en viskeuze shampoo. Om tot een oplossing te komen moest er gezocht worden naar de ingrediënt(en) die de troebelheid veroorzaken. Het onderzoek bestond uit twee delen namelijk een experimenteel onderzoek en het opstellen van een experimenteel ontwerp. In het experimenteel onderzoek werd de maximale hoeveelheid zout die toegevoegd mag worden aan een formule afzonderlijk bepaald. De invloeden van andere ingrediënten, zoals oppervlakte-actieve stoffen, werden afzonderlijk bestudeerd. Bij het experimenteel ontwerp werd er een mathematisch model opgesteld voor het berekenen van de interacties van verschillende ingrediënten.

Ingrediënten en hun eigenschappenOm de viscositeit van een shampoo in te stellen wordt er gebruikt gemaakt van viscositeitsregelaars of verdikkingsmiddelen. Om de viscositeit op peil te brengen nadat de maximale concentratie zout bereikt wordt, kan er additioneel gebruik gemaakt worden van het duurdere laureth-2. De viscositeit stijgt heel snel bij lage concentraties van laureth-2. Verdikkingsmiddelen kunnen ook significant zijn voor de stabiliteit en textuur van de formule. De maximale hoeveelheid zout die toegevoegd kan worden is afhankelijk van de samenstelling van de shampoo.

Een shampoo bevat oppervlakte-actieve stoffen die zorgen voor de goede werking. Theoretisch onderscheiden we vier soorten, namelijk: anionisch, amfoterisch, kationisch en niet-ionische oppervlakte-actieve stoffen.

De belangrijkste eigenschappen van de anionische oppervlakte-actieve stoffen zijn de reinigende werking, het irriteren van de ogen en de schuimvorming (Tai, 2000). De concentratie wordt meestal vastgelegd in de klantenspecificaties. Het verhogen van de concentratie van anionische oppervlakte-actieve stoffen verhoogt de viscositeit, maar omwille van de opgegeven klantenspecificaties is dit effect beperkt.

Amfoterische oppervlakte-actieve stoffen versterken zowel het reinigend als het conditionerend effect. Het grote voordeel van deze groep is dat ze zowel compatibel zijn met anionische als kationische oppervlakte-actieve stoffen door de aanwezigheid van negatieve en positieve ladingen (Ghosh, 2009). In de bestudeerde shampoos werd er gebruik gemaakt van dinatrium-cocoamfodiacetaat (DSCADA) en cocamidopropylbetaïne (CAPB). Uit het onderzoek bleek dat amfoterische oppervlakte-actieve stoffen de viscositeit positief beïnvloeden.

Kationische oppervlakte-actieve stoffen zorgen voor het conditionerend effect, ze werden niet gebruikt in de bestudeerde shampoos. Als conditioneermiddel werden goedkopere kationische polymeren gebruikt. Conditioneermiddelen verbeteren veel eigenschappen, bv. kambaarheid, zachtheid, gladheid, glans, weerstand tegen beschadiging en vermindering van gespleten haarpunten (Limbani, et al., 2009). Bij aanwezigheid van polyquaternium-7, een kationisch polymeer, werd er bij een bepaalde concentratie zout een troebele shampoo bekomen. Wanneer dit vervangen werd door het duurdere polyquaternium-10, ook een kationisch polymeer, werd er geen troebele shampoo bekomen. Het kationisch polymeer, in aanwezigheid van zout als verdikkingsmiddel, heeft duidelijk een grote invloed op de troebelheid van de shampoo.

Niet-ionische oppervlakte-actieve stoffen zijn de op één na meest gebruikte oppervlakte-actieve stoffen in de industrie. Ze worden veelal gebruikt wegens hun goed dispergerende, emulgerende en reinigende eigenschappen (Limbani, et al., 2009). Deze oppervlakte-actieve stoffen hebben geen lading en ze zijn stabiel in aanwezigheid van elektrolyten, zoals zout. De meeste niet-ionische oppervlakte-actieve stoffen komen voor onder de vorm van viskeuze vloeistoffen en produceren minder schuim dan de ionische oppervlakte-actieve stoffen (Ghosh, 2009). In het onderzoek werd er gebruik gemaakt van decylglucoside en laurylglucoside. Afhankelijk van de samenstelling van de shampoo werd in sommige gevallen een beter resultaat bekomen met decylglucoside in plaats van met laurylglucoside.

Een shampoo bevat eveneens pH-regelende ingrediënten om de huidneutrale pH van 5,5-5,7 te bekomen. Citroenzuur en melkzuur worden het meest toegepast om de pH te laten dalen tot de gewenste waarde. Natriumhydroxide wordt toegepast om de pH te verhogen (De Backer, 1989).

Het eindproduct moet afgewerkt worden met conserveermiddelen. De formule moet stabiel en veilig zijn tijdens opslag en consumentengebruik (Barel & Maibach, 2001).

Omwille van de appreciatie door de consument worden geurstoffen en kleurstoffen toegevoegd. Niet alle soorten parfums lossen op in water en hierdoor ontstaat er een troebele shampoo. Om dit probleem te verhelpen moet de parfum eerst opgelost worden in een vooroplossing.

De hardheid van het water waarmee de shampoo in contact komt heeft ook een invloed op de werking van de shampoo. Om dit te minimaliseren worden er sequestreermiddelen of chelatoren toegevoegd. Een veel gebruikt sequestreermiddel is ethyleendiaminetetraazijnzuur (EDTA). EDTA reageert met de hardheidsionen (Ca+2 en Mg+2) en vermijdt zo een doffe neerslag op de haren tijdens het wassen en spoelen van het haar (De Backer, 1989).

Tot slotUit de onderzoeken werd er besloten dat er niet één algemene oplossing mogelijk is. Dit komt omwille van de complexiteit van de verschillende shampoos. Uit het onderzoek werd het duidelijk dat er heel wat factoren invloed hebben op de viscositeit en helderheid. Het opgestelde mathematisch model helpt bij de optimalisatie en wordt nog verder uitgewerkt door het bedrijf.

Bibliografie

Barel, A. & Maibach, H. I., 2001. Handbook of cosmetic science and technology. New York: CRC Press.

De Backer, D., 1989. Verzorgende cosmetica. Sint-Martens-Latem: Aurelia Books.

Ghosh, P., 2009. Colloid And Interface Science. New Delhi: PHI Learning Pvt..

Limbani, M., Dabhi, M., Raval, M. & Sheth, N., 2009. Clear shampoo: An important formulation aspect with consideration of the toxicity of commonly used shampoo ingredients. In: Cosmetic science technology. Boxmoor: T4 International, pp. 143-149.

Tai, L. H. T., 2000. Formulating Detergents and Personal Care Products. English red. New York: AOCS Press.

 

Bibliografie

Bibliografie

Ambasta, D. B., 2006. Chemistry for Engineers. s.l.:Laxmi Publications. 

Ansari, A. A., Kamil, M. & Kabir‐ud‐Din, 2013. Interaction of Oppositely Charged Polymer– Surfactant System Based on Surface Tension Measurements. Journal of Petroleum Science Research, Januari, 2(1), pp. 35-40. 

AWWA Research Foundation, 2002. A Study of Low-Level Turbidity Measurements. USA: American Water Works Association. 

Barel, A. & Maibach, H. I., 2001. Handbook of cosmetic science and technology. New York: CRC Press. 

Bika lab systems, 2000-2013. Bikalabs. [Online] Available at: http://www.bikalabs.com/helpcentre/glossary/ntu-nephelometric-turbidity… [Accessed 29 November 2013]. 

Brezonik, P. & Arnold, W., 2011. Water Chemistry: An Introduction to the Chemistry of Natural and Engineered Aquatic Systems. New york: Oxford University Press. 

Brookfield Engineering Laboratories, Inc., 2013. Brookfield. [Online] Available at: http://www.brookfieldengineering.com/ [Accessed 25 December 2013]. 

Brostrom, S., 2001. Stat-Ease. [Online] Available at: http://www.statease.com/dx8_man.html [Accessed 10 November 2013]. 

Brown, A. M., 2001. A step-by-step guide to non-linear regression analysis of experimental data using a Microsoft Excel spreadsheet. Computer Methods and Programs in Biomedicine, Juni, Issue 3, pp. 191-200. 

Cameron, A. C., 2009. Excel 2007: Multiple Regression. [Online] Available at: http://cameron.econ.ucdavis.edu/excel/ex61multipleregression.html [Accessed 25 Mei 2014]. 

Cosgrove , T., 2010. Colloid Science: Principles, Methods and Applications. chichester: John Wiley & Sons Ltd. 

Dabir, V. S. et al., 2007. Viscosity of Liquids: Theory, Estimation, Experiment, and Data. Dordrecht: Springer. 

De Backer, D., 1989. Verzorgende cosmetica. Sint-Martens-Latem: Aurelia Books. 

Eriksson, L. et al., 2008. Design of Experiments: Principles and Applications. Sweden: MKS Umetrics AB. II 

 

Fluka, 2013. Sigma aldrich. [Online] Available at: http://www.sigmaaldrich.com/ [Accessed 6 Januari 2013]. 

Ghosh, P., 2009. Colloid And Interface Science. New Delhi: PHI Learning Pvt.. 

Goddard, E., 1990. Polymer/Surfactant interaction. Journal of the society of cosmetic chemists, Issue 41, pp. 23-49. 

Goldraich, M., Schwartz, . J., Burns , J. & Talmon, Y., 1996. Microstructures formed in a mixed system of a cationic polymer and an anionic surfactant. In: Colloids and surfaces. s.l.:s.n., pp. 231-244. 

Halloran, D. J. & Vincent, J. M., 1993. Method of making clear shampoo products. US, Patent No. US5326483 A. 

Hanna Instruments, 2012. Turbidity Meter. [Online] Available at: http://www.hannainst.com [Accessed 10 November 2013]. 

Hughes, L. A., 2001. Oral compositions containing dimethicone copolyols. VS, Patent No. US 6294154 B1. 

Johansson, I. & Somasundaran, P., 2007. Handbook for cleaning/decontamination of surfaces. 1e ed. Oxford : Elsevier. 

Khan, M. Y., Samanta, A., Ojha, K. & Mandal, A., 2008. Interaction between aqueous solutions of polymer and surfactant and its effect on physicochemical properties. ASIA-PACIFIC JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING, Volume 3, p. 579–585. 

Kirk-Othmer, 2012. Kirk-Othmer Chemical Technology of Cosmetics. New Jersey: John Wiley & Sons. 

Kortemeier, U. et al., 2010. Thickening Agents for Surfactant Systems. SOFW Journal, Issue 3, pp. 30-38. 

Limbani, M., Dabhi, M., Raval, M. & Sheth, N., 2009. Clear shampoo: An important formulation aspect with consideration of the toxicity of commonly used shampoo ingredients. In: Cosmetic science technology. Boxmoor: T4 International, pp. 143-149. 

Lomax, E. G., 1996. Surfactant science series. In: Amphoteric Surfactants. 2 ed. s.l.:CRC Press, p. 440. 

Lubrizol Advanced Materials, 2012. Lubrizol. [Online] Available at: http://www.lubrizol.com/personalcare/ [Accessed 12 Februari 2014]. III 

 

Lubrizol Advanced Materials, 2012. Merquat™ 3330PR Polymer. [Online] Available at: www.lubrizol.com/personalcare [Accessed 19 September 2013]. 

Lubrizol Advanced Materials, 2012. Merquat™ 550 Polymer. [Online] Available at: www.lubrizol.com/personalcare [Accessed 15 September 2013]. 

Lubrizol Advanced Materials, 2012. Sensomer™ 10M Polymer. [Online] Available at: http://www.lubrizol.com/personalcare [Accessed 19 September 2013]. 

MACHEREY NAGEL GmbH & Co. KG, 2013. Aquadur. [Online] Available at: ftp://ftp.mn-net.com/english/Instruction_leaflets/Testpapers/91210en.pdf [Accessed 18 April 2014]. 

McBride, 2014. McBride: Passionate about Private Label. [Online] Available at: http://www.mcbride.co.uk/media-centre/heritage [Accessed 2 Maart 2014]. 

Mettler-Toledo, 2010. Surfactant titration. [Online] Available at: http://be.mt.com/be/nl/home.html [Accessed 23 November 2013]. 

Moerman, C., 2000. Infobrochure grondstoffen cosmetica. Ieper: s.n. 

National Library of Medicine, 2013. PubChem. [Online] Available at: http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/ [Accessed 23 April 2014]. 

Natrella, M. et al., 2012. Nist sematech. [Online] Available at: http://www.itl.nist.gov/div898/handbook/ [Accessed 1 December 2013]. 

O'Lenick, T., Anderson, L. & O'Lenick, T., 2008. Surfa Tech Corporation. [Online] Available at: www.surfaTech.com [Accessed 3 Maart 2014]. 

Patel, A. & Chopra , S., 2002. Low static conditioning shampoo. US, Patent No. EP0874620. 

Piculell, L. & Lindman, B., 1992. Association and segregation in aqueous polymer/polymer, polymer/surfactant, and surfactant/surfactant mixtures: similarities and differences. Advances in Colloid and Interface Science, Issue 41, pp. 149-178. 

Preston, J. C., 1984. Pearlescent shampoo. United States, Patent No. 4.438.096. IV 

 

Robbins, C., 2012. Chemical and Physical Behavior of Human Hair. Berlin Heidelberg : Springer-Verlag . 

Rosen, M. J. & Kunjappu, J. T., 2012. Surfactants and Interfacial Phenomena. 4e ed. New Jersey: John Wiley & Sons. 

Ruppert, D., 2004. Statistics and Finance: An Introduction. USA: Springer. 

Scali-Snipes, M. T., 1998. Milady's Standard Textbook of Professional Barber-Styling. s.l.:Cengage Learning. 

Schlotzhauer, S. D., 2007. Elementary Statistics Using JMP. USA: SAS Institute. 

Schülke&Mayr GmbH, 2014. Schülke. [Online] Available at: http://www.schulke.co.uk/ [Accessed 23 April 2014]. 

Somasundaran, P., 2006. Encyclopedia of Surface and Colloid Science. 2 ed. New York: CRC Press. 

Tai, L. H. T., 2000. Formulating Detergents and Personal Care Products. English ed. New York: AOCS Press. 

te Grotenhuis, M. & van der Weegen, T., 2008. Statistiek als hulpmiddel. Assen: Uitgeverij Van Gorcum. 

USGS, 2013. Turbidity--Units of Measurement. [Online] Available at: http://or.water.usgs.gov/grapher/fnu.html [Accessed 21 Februari 2014]. 

UTwente, 2005. Regressie. [Online] Available at: http://wwwhome.math.utwente.nl/~albersw/MedStatEpRegression.pdf [Accessed 24 Februari 2014]. 

Van Dale, 2011. Van Dale Elektronische woordenboeken Universiteit Gent, s.l.: s.n. 

Wenninger, J. A. et al., 2000. International cosmetic ingredient Dictionary and Handbook. 8ste ed. Washington: The Cosmetic, Toiletry, and Fragrance Association. 

Wenninger, J. A. et al., 2000. International cosmetic ingredient dictionary and handbook. 8e ed. Washington: The cosmetic, toiletry and fragrance Association. 

Wong, M., 2001. Multifunctional Cosmetics. New York: Marcel Dekker, Inc.. 

 

Universiteit of Hogeschool
Master of Science in de industriële wetenschappen: chemie
Publicatiejaar
2014
Kernwoorden
Share this on: