Tensioattivi eco-bio e formulazione di detergenti

I tensioattivi (anche detti surfactanti o surfattanti) sono composti organici che abbassano la tensione superficiale di un liquido facilitando la miscibilità tra liquidi diversi o bagnabilità delle superfici. 
In altre parole, facilitano la solubilità di sostanze a seguito del loro discioglimento in acqua.

Una molecola di tensioattivo viene schematizzata rappresentandola con una "testa" idrofila a cui è legata una "coda" idrofoba (vedi immagine sotto).
I tensioattivi non si usano solo in detergenti, ma alcuni di essi trovano impiego anche nelle emulsioni.

I tensioattivi possono essere anionici, cationici, non ionici ed anfoteri.

  • I tensioattivi
- anionici: hanno carica elettrica negativa (anione = ione con carica elettrica negativa). Hanno derivazione naturale e sono ben tollerati dalla cute. Non sono compatibili con i tensioattivi cationici.
Sono sali caratterizzati da lunghe catene di atomi di carbonio che terminano con un gruppo solfonato o carbossilato.

In generale, sono anionici i seguenti tensioattivi: achilsolfati (schiumogeni ed irritanti ad es SLS), sulfoccinati (i loro diesteri sono agenti bagnanti mentre i loro monoesteri sono poco schiumogeni), achileteresolfati (aggressivi, es SLES), achiletere carbossilati (basso potere schiumogeno e detergente), acil isetionati (alta tollerabilità cutanea).

Alcuni tensioattivi anionici eco-bio sono:

Sodium cocoyl glutamate: si usa dall`1% al 10% ed e` un tensioattivo secondario. Molto delicato e dunque indicato per la formulazione di detergenti intimi o nei prodotti da bagno destinati ai bambini. Non possiede un buon potere viscosizzante.

Sodium lauroyl sarcosinato: si usa entro il 20%, non e` particolarmente forte ed ha buon potere schiumogeno. Riduce l`aggressività di tensioattivi più aggressivi e si usa sia in detersivi che in prodotti per l`igiene personale, e` indicato anche per le pelli sensibili. 
Utile per ottenere un prodotto con schiuma morbida e piccole bolle.

Sodium cocopolyglucose tartrate e citrate: fanno una schiuma morbida e delicata, non irritano gli occhi. Tendono a render liquido il detergente.

- cationici: hanno carica positiva (catione = ione con carica positiva) e sono incompatibili con i tensioattivi anionici. Si usano generalmente in balsami per capelli o prodotti condizionanti e sostantivanti. Possono essere irritanti. 
Sono sali la cui parte positiva e` caratterizzata da lunghe catene di atomi di carbonio che terminano con un gruppo ammonico quaternario.

Alcuni tensioattivi cationici eco-bio sono:

Esterquat: si usa dal 4% al 8-10%, e` insolubile in acqua ed e` viscosizzante. Si usa nei balsami per capelli ma anche in creme, lozioni, shampoo condizionanti. Generalmente si trova sottoforma di palline da sciogliere durante la fase grassa, ma si può trovare in commercio anche in pasta. 

Vegequat (Cocodimonium Hydroxypropyl Hydrolyzed Wheat Protein): si usa fino al 5% a seconda del prodotto che vogliamo realizzare. Si usa in balsami, detergenti anche per il viso, shampoo, bagnoschiuma, lozioni. E` compatibile con tensioattivi anfoteri, non ionici ed anionici. Non e` irritante per occhi e cute.

- non ionici: sono ausiliari di detergenza e non possiedono carica. Sono poco irritanti e poco schiumogeni, migliorano l`effetto bagnante e lavante. Sono alcoli a lunga catena.

Alcuni tensioattivi non ionici eco-bio sono:

Coco glucosyde: si usa dall` 1% al 5%, e` un tensioattivo delicato con buon potere schiumogeno. Si può usare in shampoo, bagnoschiuma, detergenti viso.

Glyceril oleate: si usa dal 2% al 6%, e` solubile in alcool ed oli e si disperde in acqua. Non e` irritante.
Usato anche come emulsionante nelle emulsioni A/O (acqua in olio). 

Lauryl glucoside: si usa dal 2% fino al 35%, e` un tensioattivo secondario viscosizzante e schiumogeno. E` delicato e riduce l`aggressività di tensioattivi primari. Non e` ne` irritante ne` sensibilizzante ed e` perfetto anche nella formulazione di prodotti destinati ai più piccoli.

Decyl glucoside: si usa dal 2% al 15% e può essere usato come tensioattivo primario o secondario. E` un ottimo schiumogeno ed e` compatibile con tutti i tipi di tensioattivi. E` indicato per le pelli sensibili e per i prodotti per bambini, ma attenzione: sebbene abbia buona tollerabilità sia cutanea che oculare potrebbe dare allergia.

Coco glucosyde e glyceril oleate: usare da 1% a 5%, co-tensioattivo delicato, viscosizzante ed addolcente.
Riduce l`aggressività di tensioattivi anionici. Non e` irritante e non e` sensibilizzante, adatto per formulare prodotti destinati ai bambini. Si usa in bagnodoccia, shampoo, ecc.

Caprylyl capryl glucoside: si usa dal 5% al 10% ed e` un tensioattivo secondario, riduce l`aggressività dei tensioattivi primari. E` stabile a pH basico dunque va utilizzato in prodotti alcalini. 
Usato anche come emulsionante idrofilo nelle emulsioni O/A (olio in acqua).

- anfoteri: i tensioattivi anfoteri si comportano da anioni in ambiente basico e da cationi in ambiente acido (dunque sono zwitterioni), hanno quindi sia carica positiva che negativa. Si usano spesso insieme a tensioattivi anionici. 
Sono delicati e sono adatti anche per la formulazione di prodotti per bambini. 

Alcuni tensioattivi anfoteri eco-bio sono:

Coco betaina: si usa dal 3% al 10%, e` un tensioattivo secondario che riduce l`aggressività dei tensioattivi anionici primari. E` viscosizzante, e` solubile in acqua ed e` compatibile con tutti gli altri tensioattivi (anionici, cationici, non ionici).

Babassuamidopropyl betaina: si usa dal 2% fino al 10%, dona una consistenza più cremosa alla schiuma. Riduce l`aggressività di achilsolfati ed achileteresolfati.


TENSIOATTIVI ANIONICI


Sodium cocoyl glutamate
Dosaggio 1-10%
molto delicato
ideale per prodotti per bambini e detergenti intimi
no buon potere viscosizzante


Sodium lauroyl sarcosinate
Dosaggio 0-20%
primario o secondario
buon potere schiumogeno
riduce aggressività di tensioattivi aggressivi
ideale per pelli sensibili


Sodium lauroyl glutamate
Dosaggio 5%
nella fase acquosa necessita di gelificante
aumenta tollerabilità cutanea di tensioattivi aggressivi
ideale per pelli sensibili
miglior effetto viscosizzante a pH 5 – 5.5

Sodium cocopolyglucose e citrate
Non irritanti per cute ed occhi
tendono a rendere liquido il detergente
schiuma morbida

TENSIOATTIVI CATIONICI

Esterquat
Dosaggio da 4% a 8-10% 
insolubile in acqua 
viscosizzante

Vegequat
Dosaggio fino al 5%
compatibile con tensioattivi anfoteri, non ionici ed anionici
non irrita cute ed occhi

TENSIOATTIVI ANFOTERI


Coco betaina
Dosaggio 3-10%
può dare sensibilizzazione
tensioattivo secondario
riduce aggressività di tensioattivi anionici primari

Babassuamidopropyl betaina
Dosaggio 2-10%
rende la schiuma cremosa
riduce aggressività di achilsolfati ed achileteresolfati

TENSIOATTIVI NON IONICI


Glyceril oleate
Dosaggio 2-6%
solubile in oli ed alcool
si disperde in acqua
rallenta la disidratazione cutanea

Coco glucosyde
Dosaggio 1-5%
buon schiumogeno
delicato
riduce aggressivita tensioattivi primari


Lauryl glucoside
Dosaggio 2-35%
tensioattivo secondario
viscosizzante
delicato
schiumogeno
non e` irritante e non e` sensibilizzante
perfetto per prodotti destinati ai bambini


Coco glucosyde e glyceril oleate
Dosaggio 1-5%
co-tensioattivo
viscosizzante
delicato
addolcente
non e` irritante e non e` sensibilizzante
perfetto nei prodotti destinati ai bambini

Decyl glucoside
Dosaggio 2-15%
primario o secondario
ottimo schiumogeno
buona tollerabilita oculare e cutanea
va bene nei prodotti per bambini
potrebbe dare allergia
compatibile con tutti I tipi di tensioattivo
Caprylyl capryl glucoside
Dosaggio 5-10%
tensioattivo secondario
stabile a pH basico
riduce aggressivita tensioattivi primari


  • La creazione di un detergente:
Il detergente e` composto da un tensioattivo primario, un tensioattivo di contrasto ed un tensioattivo di contorno.
Il tensioattivo primario e` quello con il potere lavante. Generalmente e` anionico o non ionico.
Il tensioattivo di contrasto e` quello che va ad attenuare l`aggressività del tensioattivo primario. Ha anch`esso azione lavante.
Il tensioattivo di contorno addolcisce la formula cosmetica.
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Quando formuliamo un prodotto detergente dobbiamo tenere conto di delicatezza, densità, schiuma e forza lavante:

La delicatezza sulla pelle e` garantita usando non solo un tipo di tensioattivo ma unendo più tensioattivi compatibili tra loro.

La delicatezza sugli occhi e` importante soprattutto quando facciamo detergenti viso e prodotti per i capelli, dobbiamo usare tensioattivi poco irritanti e formulare il cosmetico a pH 7 (neutro). 

La densità non e` un elemento obbligatorio, tuttavia se vogliamo addensare possiamo usare poca gomma xanthana o sarcosinato con acidificazione a pH 5, ad esempio. 

La schiuma e` proporzionale alla SAL (sostanza attiva lavante), maggiore e` la schiuma e maggiore e` il potere lavante.

La forza lavante e` determinata dalla SAL. La SAL, come vedremo a breve, varia da prodotto a prodotto (ad esempio un prodotto per pelli sensibili e zone intime deve essere delicato, mentre un prodotto per capelli grassi necessita di un buon potere sgrassante).

La SAL varia, come accennato poco fa, a seconda del prodotto che vogliamo realizzare.
La singola SAL del tensioattivo la leggiamo sulla scheda tecnica che troviamo sulla confezione del tensioattivo acquistato. 
Scegliamo i tensioattivi da usare e formuliamo una ricetta scrivendo le dosi. Moltiplichiamo la dose scelta per la SAL del tensioattivo e poi facciamo la somma di tutti i risultati ottenuti. 
Esempio: 20 gr di decyl glucoside (SAL 53) e 10 gr di coco glucoside (SAL 52).
20 x 53 = 1.060 → 10
10 x 52 = 520 → 5 
10 + 5 = 15 % SAL

La percentuale di SAL a cui attenersi nei prodotti e`: 

Detergenti intimi: 10%
Bagnoschiuma: 20% - 25% 
Bagnodoccia: 18% - 20% 
Shampoo: 10% - 15% 

Nella formulazione del detergente avremo fase A, fase B e fase C.
Nella fase A iniziamo con idrolato o acqua, sodio lattato o glicerina e, facoltativa, una gomma.
Nella fase B uniamo un 15% circa di tensioattivi miscelati.
Nella fase C uniamo gli attivi cosmetici all`1-5% circa, il conservante, poco acido lattico ed eventualmente fragranza e colore.

Se uniamo tra loro tensioattivi delicati otteniamo un prodotto liquido e delicato.
Al detergente vanno sempre aggiunti degli addolcenti, ad esempio glicerina.

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Link utili:

Il glossario della chimica e biologia di base lo trovi qui.
Le informazioni sul pH le trovi qui.
Alcune delle informazioni qui presenti sono state apprese dalla lettura di questo post del Calderone Alchemico
Ulteriori info su esterquat e vegequat le trovi qui e qui.

Silvia

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