Wskaż Lidera Polskiej Chemii













Logo Chemical Online

Silikony

22.04.2007 11:12:58

Wyraźną oznaką naszych czasów jest poszukiwanie surowców stabilnych, łatwych w recepturowaniu, zapewniających kosmetykom wielofunkcyjne korzyści. Ze względu na bardzo szeroką ofertę układów, o różnorodnych właściwościach szczególnie atrakcyjną grupę chętnie wykorzystywaną w kosmetykach stanowią silikony.

Historia silikonów sięga czasów II wojny światowej, kiedy to armia amerykańska zaczęła wykorzystywać je jako smary do mechanizmów w lotnictwie. Od tego czasu do dnia dzisiejszego coraz częściej znajdują one zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, w tym również w przemyśle kosmetycznym.
Po raz pierwszy oleje silikonowe pojawiły się w recepturach preparatów kosmetycznych firmy Revlon w 1950 roku. Początkowo były one stosowane jako środki zmniejszające efekt tzw. bielenia emulsji. W latach siedemdziesiątych ubiegłego wieku zaczęto je wykorzystywać w innych kosmetykach. I tak pojawiły się one w recepturach antyperspirantów, najpierw w postaci aerozoli, potem roll-onów. Dzięki właściwościom zmiękczającym i wygładzającym oraz dobremu znoszeniu przez skórę silikony znalazły także zastosowanie w środkach pielęgnacyjnych do skóry, preparatach kondycjonujących do włosów, make-upach, środkach promieniochronnych. W latach osiemdziesiątych opracowano pierwszą technologię produkcji emulsji silikonowej. Od 1990 roku zaczęły pojawiać się w recepturach szamponów kondycjonujących typu 2 w 1. Koniec XX wieku przyniósł ofertę całego szeregu nowych pochodnych silikonowych między innymi rozpuszczalnych w wodzie wosków, gum, żywic, elastomerów co w znaczący sposób rozszerzyło możliwość ich zastosowania.
Ogólnie rzecz biorąc termin „silikon” odnosi się do tzw. polisiloksanów, układów które jako podstawowy układ strukturalny zawierają powtarzające się jednostki krzemowo-tlenowe (-Si-O-Si -). Wprowadzane do szkieletu siloksanowego podstawniki metylowe, fenylowe, polieterowe lub inne grupy funkcyjne nadają określone właściwości użytkowe syntetyzowanym związkom. Układy te mogą przyjmować zarówno postać liniową lub cykliczną.
Właściwości użytkowe silikonów zależą zarówno od długości łańcuchów jak i rodzaju oraz ilości podstawników pojawiających się w układzie. W kosmetyce wykorzystywane są związki różniące się ciężarem cząsteczkowym, a zatem także wynikającym z tego stanem skupienia. W recepturach preparatów kosmetycznych można spotkać silikony zarówno o konsystencji cieczy o niskich lepkościach jak i substancji stałych, woskowatych.

Substancje przyjazne
Surowce te należą do układów przyjaznych człowiekowi i środowisku, nie powodują jego zanieczyszczenia, nie są akumulowane w organizmach żywych. I choć silikony, dzięki wyjątkowej odporności na działanie mikroorganizmów, nie są zaliczane do związków biodegradowalnych, jednak w drodze chemicznego utleniania ulegają rozkładowi do dwutlenku węgla, wody i kwasu krzemowego.
Niezależnie od postaci fizycznej układy te należą do surowców łatwych w recepturowaniu, co ściśle wiąże się z ich podstawowymi własnościami. Są to produkty bezbarwne, bezwonne, niereaktywne w stosunku do innych składników receptury. Związki te są odporne na działanie czynników atmosferycznych, światła, powietrza, temperatury. Mieszają się one z wieloma surowcami m in. substancjami tłuszczowymi powszechnie stosowanymi w kosmetyce - olejami roślinnymi i mineralnymi, estrami kwasów tłuszczowych, alkoholami tłuszczowymi, woskami. Ułatwiają one także wprowadzanie innych składników do receptury, stanowiąc dla nich swoisty układ nośnikowy.
Silikony są substantywne do skóry i włókna włosowego, stąd też przy ich pomocy można osiągnąć różnorodne efekty kosmetyczne, które z reguły są stosunkowo trwałe. Z wyjątkiem układów lotnych tworzą one na stosowanych powierzchniach trwały film zapewniający dobre właściwości ochronne. Nie zatykają porów, nie wykazują działania komedogenicznego, nie przyczyniają się powstawania trądziku.
Silikony są na ogół bardzo pozytywnie oceniane przez konsumentów. Odbierane są jako układy czyste, naturalne, nietłuste, nielepkie, zapewniające skórze po aplikacji wyrobu przyjemne odczucia sensoryczne.

Silikony lotne i ciekłe
W preparatach kosmetycznych ważny segment stanowią silikony o konsystencji cieczy, pośród których wyróżniamy dwie grupy tzw. silikony lotne i ciekłe.
Do pierwszej grupy zaliczamy przezroczyste, bezbarwne, bezwonne ciecze, charakteryzujące się dużą lotnością, która zależy od ich masy cząsteczkowej. Układy te charakteryzuje niskie napięcie powierzchniowe, mieszczące się w granicach 18-20
10-3 N/m, powodujące, że kosmetyki zawierające je w układzie recepturalnym mają wysoki współczynnik rozprzestrzeniania, nie tworzą jednak na nich warstw okluzyjnych. Stosowane w preparatach do pielęgnacji skóry zapewniają im lekką konsystencję, dobrą smarowność, szybkie rozprowadzanie. Zmniejszają one także kleistość i tłustość innych związków znajdujących się w ich recepturach. Cecha ta jest szczególnie przydatna w przypadku tzw. lekkich kosmetyków emulsyjnych. Polecane są także do preparatów do demakijażu, gdyż dokładnie oczyszczają skórę, nie zatykają porów, nie powodują uczucia tłustości.
Oleje te są także przydatne jako nośniki substancji biologicznie czynnych, które rozprowadzają równomiernie, w dużym rozdrobnieniu po stosowanych powierzchniach. Są one także doskonałymi nośnikami substancji zapachowych. Jako lotne nośniki dla czynnych soli coraz częściej wprowadzane są do receptur antyperspirantów i dezodorantów. W odróżnieniu od olejów organicznych nie plamią ubrań, są niekleiste, zmniejszają lepkość środków przeciwpotowych.
Lotne silikony wykazują wyjątkowo niską lepkość, na którą niewielki wpływ wywiera temperatura. Ich obecność w recepturze powoduje, że preparaty nie „płyną” pod działaniem czynnika termicznego. Z tego też powodu znalazły one zastosowanie do produkcji kosmetyków narażonych na działanie wysokich temperatur m.in. środków promieniochronnych czy też kosmetyków przeznaczonych do makijażu teatralnego, telewizyjnego, filmowego.
Ważnym parametrem charakteryzującym lotne silikony jest niskie ciepło parowania, przy czym podobnie jak w przypadku lotności jego wartość jest zależna od masy cząsteczkowej związku. Dzięki tej właściwości układy te odparowując nie powodują efektu nieprzyjemnego wychłodzenia skóry, oraz uczucia pieczenia, zapewniając konsumentom lepsze odczucia sensoryczne. Co istotne nie pozostawiają one plam w miejscu aplikacji. Dla niektórych silikonów ciepło parowania jest znacznie niższe niż w przypadku powszechnie stosowanych w kosmetyce rozpuszczalników. Coraz częściej zastępują one np. alkohol etylowy, który należy do układów łatwopalnych, a jego zamiana na silikon powoduje zwiększenie bezpieczeństwa. Może być ona również korzystna z powodów religijnych, gdyż w krajach muzułmańskich obowiązuje zakaz jego stosowania. Szybkość parowania cyklometikonów jest tylko nieco niższa od etanolu. W połączeniu z niskim ciepłem parowania właściwości te powodują, że odczucia po ich aplikacji na skórze odbierane są jako przyjemne, „suche”.
Silikony wykazują dużą zgodność z większością związków zapachowych. Z tego też powodu coraz częściej wykorzystywane są one w wysokiej jakości perfumach czy innych aplikacjach kosmetycznych jako alternatywne rozpuszczalniki dla etanolu.
Kolejny segment silikonów stanowią układy wyżej cząsteczkowe, nielotne ciecze o różnej gęstości. Są one dobrymi protektorami skóry, nie powodującymi uczucia lepkości czy tłustości. Charakteryzują się one bardzo dobrym rozprowadzaniem, ułatwiają przenikanie substancji biologicznie aktywnych przenoszonych za ich pomoc, nie wywołują podrażnień i uczuleń.
Silikony ciekłe, podobnie jak oleje mineralne, posiadają właściwości okluzyjne, dzięki którym tworzą na powierzchni skóry cienki, odporny na zmywanie wodą film. W odróżnieniu jednak od nich nie zakłóca on gospodarki cieplnej organizmu, nie utrudnia skórze oddychania. Film ten może pełnić wielorakie funkcje. Chroni on skórę przed działaniem czynników zewnętrznych a także zabezpiecza ją przed utratą wilgoci. Zwiększa zawartość wody w warstwie rogowej skóry ograniczając jej utratę w procesach fizjologicznego parowania.

Wszechstronne zastosowania
Ze względu na możliwość tworzenia wodoodpornych warstewek silikony są cennymi składnikami zarówno kosmetyków nawilżających jak i ochronnych. Często pojawiają się one w recepturach kremów pielęgnacyjnych do rąk. Szczególnie chętnie wykorzystuje się je do produkcji preparatów, chroniących skórę przy wykonywaniu tzw. „brudnych prac”. Można je także znaleźć pośród składników tuszów do rzęs, gdzie poprawiają ich właściwości użytkowe, podkładów do makijażu w których ułatwiają rozkład pigmentów, czy lakierów do paznokci, gdzie wpływają korzystnie na zdolność ich płynięcia.
Surowce te chętnie wykorzystuje się w kosmetykach profilowanych do pielęgnacji włosów. Ze względu na substantywność do włókna włosowego zapewniają im bowiem zarówno działanie ochronne jak i kondycjonujące. Znalazły one także zastosowanie w preparatach do trwałej ondulacji, w których zabezpieczają uszkodzone i osłabione włosy przed dalszym ich zniszczeniem. Ponieważ silniej osłaniane są włókna już uszkodzone zastosowanie preparatu silikonowego zapewnia podczas wykonywanego zabiegu bardziej równomierny skręt.
Ważnym układem, który pojawił się w ofercie tego segmentu surowców jest poliglicerol - modyfikowany silikonem. Przedstawiony wzór funkcjonalnego siloksanu jest przykładem substancji, która łączy w jednej strukturze kompatybilny profil polarny i niepolarny.

Związek ten zapewnia wysokie odczucia estetyczne połączone z dużą funkcjonalnością i łatwością recepturowania. Ten przezroczysty, bezbarwny surowiec nadaje produktowi charakter hydrofilowy i zapewnia dobre zwilżanie. Przy zachowaniu innych właściwości charakterystycznych dla silikonów stanowi on dobre spoiwo dla kosmetyków pudrowych. Preparaty z jego zawartością nie wymagają, użycia innych składników przeznaczonych wyłącznie do tego celu.
Ciekawą ofertę pośród silikonów stanowią surowce o konsystencji pudru lub elastomeru. Zapewniają one wyrobom gładkie, jedwabiste odczucia i bardzo dobre rozprowadzanie. Przy ich pomocy można osiągnąć różnorodne efekty. Wpływają one między innymi na absorbcję sebum, nadają skórze matowy wygląd. Stabilizują substancje aktywne, powodując ich efektywniejsze wykorzystanie. Z tego powodu znajdują zastosowanie w różnorodnych formulacjach: kremach, żelach, lotionach. Przy ich pomocy można modyfikować lepkość układu, gdyż wykazują własności zagęszczające, jednocześnie wywierając korzystny wpływ na stabilność produktu. W porównaniu do innych tego typu układów odbierane są one jako bardziej suche, mniej tłuste, lepiej kryjące.
W kosmetykach wykorzystuje się połączenia elastomerów silikonowych ze stabilizowanymi przez nie, rozdrobnionymi układami nieorganicznymi m.in. krzemionką, miką czy tlenkami żelaza, aluminium, tytanu, chromu. Układy te znajdują zastosowanie w preparatach przeciwzmarszczkowych, pielęgnacyjnych, fluidach, cieniach do powiek, różach.
Ostatnio w ofercie handlowej pojawiły się układy silikonowe, które w temperaturze pokojowej posiadają konsystencję żelatyny, a pod wpływem ciepła ciała przybierają płynną postać. Efekt ten ułatwia równomierne rozprowadzanie kosmetyków, w skład których wchodzą np. trudno dyspergowane oleje oraz niektóre filtry UV.
Coraz częściej w preparatach kosmetycznych pojawiają się także woski, które oprócz wymienionych już cech charakterystycznych dla silikonów ciekłych oferują dodatkowe właściwości. W segmencie tym można znaleźć układy twarde, nierozpuszczalne w wodzie, które stosowane w preparatach kosmetycznych pełnią analogiczną rolę jak ich naturalne odpowiedniki. Są one stabilizatorami i środkami zagęszczającymi układy emulsyjne. Coraz bardziej rozwijająca się technologia silikonów z jednej strony powiększa potencjał receptur emulsji woda w oleju a drugiej zaś strony zapewnia lepsze właściwości sensoryczne emulsjom odwrotnym. Podobnie jak naturalne woski stanowią one także bardzo dobre składniki recepturalne pełniące w wyrobach typu sztyftów rolę lepiszcza. Woski silikonowe polepszają także jakość piany stąd też chętnie używa się je w łagodnych preparatach do mycia oraz w szamponach.
Choć same nie są filtrami promieniochronnymi, podobnie jak inne silikony znajdują one także szerokie zastosowanie w preparatach promieniochronnych. Ze względu na zdolność tworzenia na stosowanej powierzchni trwałego filmu układy te są ważnymi składnikami wodoodpornych produktów słonecznych. W kosmetykach wspomagają pracę filtrów UV, które w ich obecności mogą działać dłużej i silniej. W tabeli 1 przedstawiono wpływ dodatku wosku silikonowego na efektywny wzrost współczynnika ochrony promieniochronnej (SPF – Sun Protection Factor), określany metodą in vivo.

Woski silikonowe znajdują również szerokie zastosowanie w przypadku kosmetyki kolorowej. Zapewniają one bowiem lepszą dyspersję oraz stabilizację pigmentu w fazie olejowej preparatu kosmetycznego, zapobiegając jego rozwarstwieniu. Powodują wzrost trwałości zabarwienia wyrobu, zwiększają jego jednolitość i intensywność. Znane są również surowce, powodujące efekt nabłyszczania wyrobu. Niezależnie od wymienionych cech wizualnych produkty z zawartością wosków silikonowych zabezpieczają skórę przed działaniem czynników zewnętrznych, nawilżają ją.
Silikony tej grupy zaliczane są także do środków kondycjonujących włosy. W preparatach do ich pielęgnacji nadają połysk i odczucie jedwabistości, ułatwiają rozczesywanie, zapobiegają uszkodzeniom mechanicznym, zamykają rozdwajające się końce, nie powodują przetłuszczania się włosów, nie obciążają ich. Oprócz funkcji ochronnych i kondycjonujących mogą one pełnić również inne zadania takie jak: nadawanie elastyczności ułożonej fryzurze (plastyfikatory), zmniejszanie napięcia powierzchniowego (środki powierzchniowo czynne w szamponach), nawilżanie, zmniejszanie działania drażniącego lub uczucia tłustości pochodzącego od innych składników preparatu. Polecane są do stosowania w takich wyrobach jak kosmetyki kolorowe, produkty pielęgnacyjne do skóry i włosów, środki promieniochronne, antyperspiranty i dezodoranty.

Ważną grupę wosków stanowią także układy miękkie, dyspergujące w wodzie, charakteryzujące się niską temperaturą topnienia. Wykazują one działanie zmiękczające, kondycjonujące skórę, dzięki któremu znajdują zastosowanie w tonikach, żelach pod prysznic, oraz niektórych wyrobach transparentnych.
Silikony znajdują także zastosowanie w aromaterapii, gdzie wykorzystuje się naturalne olejki eteryczne, które są zamykane przy ich użyciu.
W ofercie handlowej pojawiają się także emulgatory silikonowe umożliwiające recepturowanie emulsji „woda w silikonie” - W/Si. Emulsje te pod wieloma względami przewyższają tradycyjne układy W/O. Są one bardziej stabilne, dają przyjemne aksamitne uczucie nie pozostawiając uczucia tłustości. Emulsje silikonowe zapewniają maksymalny komfort stosowania pozostawiając na niej cienki film okluzyjny. Cechuje je znacznie lepsza substantywność do skóry, powstająca błonka dobrze ją zabezpiecza. Nie jest przy tym lepka, nie zatyka porów, jest przepuszczalna dla gazów i pary wodnej. Związki te mogą być również stosowane jako środki myjące, zwilżające i pieniące. Układy W/Si tworzą doskonały system oczyszczający zapewniający bezpośredni kontakt fazy myjącej ze skórą, zabezpieczający wysoką skuteczność działania bez pozostawiania tłustej pozostałości.

W bogatej ofercie związków silikonowych obok rozpuszczalnych w wodzie wosków można znaleźć inne związki o podobnych właściwościach. Stosuje się je w lakierach do włosów, szamponach, płynach przed goleniem i do golenia, lotionach, perfumach i wodach kolońskich. Używane w ilości od 0,1 do kilku procent zapewniają skórze zmiękczenie, nawilżenie, uelastycznienie. Stosowane w środkach do pielęgnacji włosów wykazują właściwości kondycjonujące. Ułatwiają ich rozczesywanie, nadają im delikatny połysk. W preparatach do golenia, nadają skórze dodatkowo dobry poślizg. W szamponach poprawiają właściwości tworzonej piany, oraz obniżają działanie drażniące stosowanych tam ZPC.
Silikony w produktach do pielęgnacji skóry i w środkach promieniochronnych konkurują one w widoczny sposób z olejami, woskami i innymi tłuszczami. Są znakomitymi składnikami nadającymi preparatowi wodoodporność, działanie ochronne i nawilżające, nie powodujące jednak uczucia lepkości czy też zatykania się porów. W perfumach, dezodorantach, sprayach i piankach do włosów mogą zastępować alkohol, a w antyperspirantach – estry tłuszczowe. W szamponach i mydłach eliminując tradycyjne detergenty, zmniejszają ich drażniące działanie, pełniąc w nich jednocześnie funkcję środków nawilżających. Jak wynika z tego krótkiego przeglądu związki te mogą, częściowo lub całkowicie, wyeliminować z receptur wiele dotychczas stosowanych surowców kosmetycznych.
drukuj ten artykuł drukuj ten artykuł  |   poleć artykuł znajomemu poleć artykuł znajomemu
Najświeższe informacje w kanale RSS Najświeższe informacje w kanale RSS (jak używać)