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Carla Gallina
Prodotti Gianni - www.prodottigianni.com - [email protected]
Tesi di laurea in Chimica e Tecnologia Farmaceutiche Facoltà di Farmacia - Università di Pavia
Rossetto in stick
Ad alto contenuto di acqua
Parole chiave
- Rossetti
- Acqua
- Freschezza
- Idratazione
- Emulsione
- Texture
Lipstick
With high water
content
Summary
To give a sense of freshness and hydration to the
lips by introducing a certain amount of water
into a typically anhydrous system such as a lipstick has always been a challenge to cosmetics
formulators. One possible way of incorporating high amounts of water is to formulate an
emulsion (W/O or W/S).
The purpose of this work was therefore to formulate a product of this type: stable, pleasant
to apply, high performing in terms of lip colouring and a sensation of freshness when applied
despite its solid form.
Once the formulation was developed the product was subjected to stability studies and its
texture and rheological properties were evaluated.
The results obtained demonstrate the possibility to formulate a lipstick with refreshing
properties and good cosmetic characteristics.
However, the packaging remains one of the
critical points of this type of formulation as it is
difficult to find an airtight packaging, and this
can affect the water content.
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Riassunto
Introduzione
L’introduzione di una certa quantità
di acqua in un sistema prettamente
anidro quale un rossetto, allo scopo di
conferire sensazione di idratazione e
di freschezza alle labbra, è sicuramente
una sfida per il formulatore. Una via
percorribile per incorporarne elevate
quantità è quella di formulare un’emulsione (A/O o A/S).
L’industria cosmetica riveste un ruolo
non secondario nell’economia dei paesi industrializzati. Il valore registrato
a fine 2012 dal mercato italiano dei
cosmetici raggiunge i 9.700 milioni di
euro, con una contrazione dell’1.4%
rispetto al 2011. Le proiezioni per il
2013 sono orientate a un’ulteriore,
anche se marginale, contrazione dei
consumi, che dovrebbero ripartire a
cavallo della seconda metà dell’anno.
Lo scopo del lavoro svolto è stato quello di formulare un prodotto con le caratteristiche descritte, che fosse stabile,
piacevole da applicare, con una buona
resa in termini di colorazione delle labbra e con una sensazione di freschezza
nonostante la sua natura solida. La formulazione sviluppata è stata poi sottoposta a valutazioni di stabilità in stufa
e di caratterizzazione del prodotto dal
punto di vista di texture e di proprietà
reologiche.
I risultati ottenuti hanno dimostrato
che è possibile formulare un rossetto
con proprietà rinfrescanti e gradevole
in applicazione.
Rimane tuttavia aperto uno
dei punti critici
di questo tipo
di formulazione, cioè il reperimento di un
contenitore realmente a tenuta,
che può quindi
inficiarne il contenuto d’acqua.
27
Resta evidente l’uso quotidiano e abitudinario dei cosmetici: i consumatori, infatti, non rinunciano al loro
acquisto, ma optano per soluzioni più
accattivanti nel rapporto qualità/prezzo. Fondamentalmente i consumi, in
quantità, restano inalterati, mentre si
fanno pesanti le minori frequentazioni
dei canali professionali.
In Figura 1 sono riportati i fatturati in
percentuale delle vendite del 2012 delle principali categorie di prodotti co-
Profumeria maschile
4.4%
Prodotti dermici
bambini 1.9%
Profumeria
femminile
7.0%
Prodotti
maschili 2.3%
Igiene orale
8.3%
Capelli
14.1%
Igiene
corpo
13.2%
Viso
15.1%
Corpo
16.15%
Figura 1 Fatturati delle principali categorie di prodotti cosmetici riferiti alle vendite del 2012
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smetici. I prodotti per labbra rappresentano il 3% delle vendite totali e di questa
percentuale circa il 75% è composto da
prodotti per make up (Fig 2) (1).
Sebbene le quote di mercato dei prodotti
per labbra rappresentino una percentuale apparentemente non elevata rispetto
ad altre categorie, si tratta comunque di
milioni di pezzi venduti, di cui rossetto
e lucidalabbra rappresentano il 64% del
totale venduto. Sembra infatti che, nonostante l’incertezza economica, le donne non rinuncino all’acquisto di questo
prodotto, che non viene utilizzato come
strumento di seduzione, ma piuttosto
per piacere a se stesse e sentirsi più sicure. Questo ‘fenomeno’ non è sfuggito
alle industrie cosmetiche che sfidano la
concorrenza sul piano dell’innovazione
formulativa e sulla scelta di packaging,
sempre più all’avanguardia per design e
tecnologia.
La ricerca della novità ha spinto i formulatori a cogliere diverse e stimolanti sfide
formulative. Una di queste è sicuramente
rappresentata dalla possibilità di introdurre l’acqua nel rossetto, cioè in un sistema tradizionalmente anidro. Un’elevata
quantità di acqua in un rossetto, infatti,
oltre a rappresentare in sé una novità per
il mercato, ha un duplice vantaggio: da
una parte consente di conferire al rossetto proprietà rinfrescanti in applicazione,
dall’altra apre la porta alla vasta gamma
di principi attivi idrofili, normalmente
incompatibili con una formulazione anidra, che invece possono essere incorporati nella fase acquosa.
Una via percorribile per ottenere questo
risultato è rappresentata dalla formulazione in emulsione, preferibilmente a fase
esterna grassa, A/O oppure A/S, che deve
però mantenere, come il rossetto anidro,
la possibilità di essere colata a caldo negli
appositi stampi e solidificare a temperatura ambiente, conservando le caratteristiche di stabilità e applicabilità di un
rossetto tradizionale.
Scopo del lavoro
L’obiettivo del lavoro è stato quello di
formulare un rossetto in emulsione a fase
esterna lipidica stabile da un punto di vista chimico-fisico e con buone proprietà
cosmetiche, quali freschezza e scorrevolezza in applicazione, giusta consistenza
dello stick e con effetto lucido sulle labbra.
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Emulsione A/S
E’ stato eseguito uno studio preliminare al fine di
valutare la compatibilità
tra cere e oli ed avere indicazioni su struttura,
aspetto ed applicabilità
Protettivi,
dello stick. Le combinaDelineatori
basi incolore
e matite
e stick solari
zioni cere-oli più promet10%
26%
tenti sono state poi testate in emulsione allo scopo
Figura 2 Consumi 2012 relativi ai prodotti per le labbra
di formulare un’emulsione A/S vera e propria.
Particolare attenzione è
stata dedicata alla ricerca dell’emulsioMateriali e Metodi
nante affinché fosse in grado di assicurare
la stabilità dell’emulsione nel tempo.
Un buon cosmetico deve essere piacevo- E’ stato selezionato un emulsionante sile da utilizzare e deve presentare preferi- liconico ramificato e alchilato, il Lauryl
bilmente un vantaggio funzionale. Tale PEG-9 Polydimethylsiloxyethyl dimethirisultato deriva dalla corretta scelta delle cone in grado di emulsionare anche oli
materie prime componenti e dal loro cor- non siliconici.
retto rapporto.
Tra le cere testate, quella in grado di conIl rossetto tradizionale è, in genere, una ferire allo stick la giusta consistenza e che
forma lipidica anidra ed è il risultato di allo stesso tempo non mostrava la tendenun’equilibrata miscela di diverse catego- za a rilasciare acqua, era la Synthetic wax
rie di materie prime, in cui si possono ri- (and) Cera microcristallina. Poiché nella
conoscere due parti:
formulazione di stick per labbra si ricorre
• pasta base costituita da cere (anima- generalmente alla combinazione di più
li, vegetali, minerali e sintetiche), che cere (in quanto ogni singolo ingrediente
conferiscono al prodotto rigidità, resi- dà un suo specifico apporto alle carattestenza e stabilità termica, e da oli (mi- ristiche fisiche e sensoriali del prodotto)
nerali, vegetali o sintetici), fondamen- la cera in questione è stata testata insieme
tali per la brillantezza, l’applicabilità, ad altre cere. Dalle prove è emersa una
la morbidezza e la distribuzione omo- buona compatibilità con Ceresin e Cera
genea dei pigmenti all’interno della microcristallina. La Ceresin conferisce
formula;
allo stick un grado di durezza che miglio• parte colorante che ne costituisce la ra le caratteristiche in scrittura, la Cera
parte funzionale, formata da pigmen- microcristallina invece ha un intervallo di
ti, di natura minerale (ossidi di ferro, fusione intermedio (68-82°C) e presenta
biossido di titanio) o sintetica (lacche), un’elevata lucentezza.
che danno il colore al rossetto (2).
L’associazione di queste coppie di cere è
stata testata in diversi rapporti percentuaInoltre può contenere conservanti per li fino ad ottenere uno stick della consiimpedire la proliferazione dei micror- stenza desiderata. Successivamente sono
ganismi, antiossidanti per prevenire l’ir- stati aggiunti i pigmenti. Tralasciando
rancidimento dei lipidi, profumi e aromi, momentaneamente la valutazione cromaper profumare il rossetto e conferirgli un tica, lo studio si è concentrato su possibili
sapore più gradevole, principi attivi (anti- cambiamenti strutturali dello stick doradicalici, filtri solari, vitamine ed emol- vuti all’introduzione di una certa quota
lienti) per garantire un effetto funzionale, solida rappresentata dai pigmenti. Dalle
texturizzanti per modificarne le caratteri- diverse prove è emerso che le formule 44
stiche sensoriali.
e 46 (Tab 2) presentavano un buon poIn Tabella 1 sono riportati gli ingredienti tere scrivente ma non raggiungevano una
utilizzati in questo lavoro.
consistenza adeguata. Si è scelto quindi di
introdurre dei modificatori reologici per
Formulazioni
migliorare le proprietà di scorrimento in
E’ stata inizialmente valutata un’emulsio- applicazione e di scrittura del rossetto.
ne A/S, proseguendo poi con un’emul- Sono stati aggiunti Dextrin palmitate e
sione A/O.
Hydroxystearic acid, in rapporto 1:2, che
Rossetti
lucidabbra
64%
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Tabella 1 Elenco degli ingredienti cosmetici utilizzati nel corso degli studi
Nome INCI
Nome commerciale
Caratteristiche e Funzioni
Synthetic Wax,
Cera Microcristallina
Microease 1132 (Micro Powders, USA)
Miscela di una cera idrocarburica e di una cera microcristallina, con p.f. 83-89°C.
Ceresin
Sasolwax 6403 (Sasol, Deutschland)
Solido ceroso bianco-giallo, con p.f. 63-66°C.
Cera Microcristallina
ABWAX Microcrystalline 215W (Brasca, Italia)
Solido in panetto, con p.f. 72-78°C.
Dimethicone
KF-96A 6cS (Shin Etsu Silicones, Japan)
Dimeticone di basso peso molecolare e bassa viscosità.
Emolliente.
Tridecyl Trimellitate
Liponate TDTM (Lipo Chemicals, USA)
Estere liquido ad alta viscosità, caratterizzato da elevata
emollienza. Eccellente disperdente per pigmenti.
Polyisobutene
Permethyl 104A (Presperse, USA)
Idrocarburo ramificato di alta viscosità, dal tocco morbido
e ricco.
Propylene Glycol Diricinoleate/
IPDI Copolymer
Polyderm PPI-PGR (Alzo, USA)
Copolimero uretanico ottenuto per reazione del Propilenglicole Diricinoleato con IPDI. Liquido viscoso, usato come
glossante e disperdente di pigmenti.
Triisostearyl Citrate
Dermol TISC (Alzo, USA)
Estere viscoso, agente bagnante e legante per pigmenti.
Conferisce lucentezza.
HDI/Trimethylol Hexyllactone
Crosspolymer, Silica
Plastic Powder D-400 (Toshiki Pigments, Japan)
Polvere poliuretanica e silice, di µ 10-15. E’ la più elastica
e morbida tra le polveri texturizzanti. Conferisce un tocco
vellutato con effetto soft focus.
Boron Nitride
PUHP1109 (Saint Gobain, USA)
Boro nitruro con particle size 12 µ. Migliora la texture dei
prodotti e garantisce un effetto soft focus.
PTFE
Microslip 519 (Micro Powders, USA)
Tetrafluoropolietilene micronizzato, con particle size 5-6
µ. Conferisce elevata scorrevolezza.
Polyglyceryl-6 Polyricinoleate
Hexaglyn PR-15 (Nikko International, Japan)
Emulsionante A/O non etossilato, disperdente di pigmenti.
Polyglyceryl-10
Pentahydroxystearate
Decaglyn 5-HS (Nikko International, Japan)
Emulsionante A/O non etossilato, disperdente di pigmenti.
Lauryl PEG-9 Polydimethylsiloxyethyl Dimethicone
KF-6038 (Shin Etsu Silicones, Japan)
Emulsionante siliconico ramificato e alchilato per sistemi
A/S e A/O con HLB 3. L’alchilazione conferisce un’elevata
compatibilità con oli non siliconici, la ramificazione una
maggior stabilità delle emulsioni.
Polyglyceryl-6 Polyricinoleate,
Polyglyceryl-2 Isostearate, Disteardimonium Hectorite
Nikkomulese WO-NS (Nikko International, Japan)
Emulsionante A/O non etossilato, utilizzabile anche a
freddo.
Octyldodecanol, Dibutyl
Lauroyl Glutamide, Dibutyl
Ethylhexanoyl Glutamide
AJK OD2046 (Ajinomoto, Japan)
Agente gelificante in pasta, in grado di gelificare oli di varia polarità. Permette la formulazione di stick trasparenti.
Dextrin Palmitate
Dextrin Palmitate (Nikko International, Japan)
Modificatore reologico in polvere, di origine naturale.
Hydroxystearic Acid
GP-100 (KF Trading, Japan)
Agente gelificante in scaglie
CI 16255
E124 Lacca Rosso Ponceau 4R 34 (Fiorio Colori,
Italia)
Polvere organica colorata
CI 45430
E127 Lacca di Eritrosina (Fiorio Colori, Italia)
Polvere organica colorata
CI 16035
E129 Allura Red Lake 35-42 (Fiorio Colori, Italia)
Polvere organica colorata, con 35-42% di colorante
CI 77491
E172 Ossido di Ferro Rosso (Fiorio Colori, Italia)
Polvere inorganica colorata
CI 77492
E172 Ossido di Ferro Giallo (Fiorio Colori, Italia)
Polvere inorganica colorata
CI 77891
E171 Biossido di Titanio (Fiorio Colori, Italia)
Polvere inorganica colorata
Diisostearyl Malate, CI 15850,
Isopropyl Titanium
Triisostearate
Lipsi Red 30R7C (Jigen, Japan)
Dispersione liquida al 30% circa in Diisostearyl Malate di
Red 7 Lake con trattamento di superficie idrofobico
CI 77891, Diisostearyl Malate,
Isopropyl Titanium
Triisostearate
Lipsi White 60U (Jigen, Japan)
Dispersione liquida al 60% circa in Diisostearyl Malate di
Titanium Dioxide con trattamento di superficie idrofobico
Diisostearyl Malate, CI 77492,
Isopropyl Titanium
Triisostearate
Lipsi Yellow 45EY (Jigen, Japan)
Dispersione liquida al 45% circa in Diisostearyl Malate di
ossido di ferro giallo con trattamento di superficie idrofobico
Cere
Oli
Texturizzanti
Emulsionanti
Modificatori reologici
Pigmenti
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Tabella 2 Formule A/S
Fase
Nome INCI
N° formula
A
B
C
44
Synthetic Wax.
Cera Microcristallina
8.50
Ceresin
2.50
Cera Microcristallina
--
Tridecyl Trimellitate
13.00
Polyisobutene
3.00
Triisostearyl Citrate
3.00
Dextrin Palmitate
1.00
Hydroxystearic Acid
2.00
Dimethicone
14.00
Lauryl PEG-9 Polydimethylsiloxyethyl Dimethicone
3.00
CI 77491
1.50
CI 77492
1.00
CI 77891
6.50
CI 16255
1.00
Butylene Glycol
5.00
Aqua
35.00
rappresenta un rapporto adeguato per garantire allo stick il giusto compromesso
tra consistenza e scorrevolezza in applicazione.
In seguito è stata introdotta una quantità
di acqua sufficientemente elevata (30%)
per permettere allo stick di dare alle labbra una sensazione di idratazione e di
freschezza ed è stata inserita una percentuale costante del 5% di un umettante, il
Butylene glycol, allo scopo di evitare l’evaporazione dell’acqua e quindi l’essiccamento del prodotto.
Il passaggio successivo è stato quello
di testare tre texturizzanti in polvere:
PTFE, HDI/Trimethylol Hexyllactone
Crosspolymer (and) Silica e Boron Nitride, sempre allo scopo di migliorare le
caratteristiche tattili del prodotto. Da
queste prove è emerso che l’HDI/Trimethylol Hexyllactone Crosspolymer
(and) Silica, usato all’1%, conferisce la
migliore scorrevolezza dello stick, senza
rilasciare un film troppo spesso e pesante.
A questo punto dello studio sono stati
quindi aggiunti i pigmenti in una percentuale tale da ottenere la colorazione e la
coprenza desiderate.
Le emulsioni A/S hanno permesso di ottenere prodotti con una buona texture,
con sensazione di idratazione e buona
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consistenza dello stick.
Tutte
le formulazioni
%
però non avevano un
46
55
effetto lucidante, caratteristica generalmente
8.50
9.50
ricercata in un prodotto
2.50
-labbra e comunque obiet-1.50
tivo di questo lavoro.
Per migliorare questo
17.00 16.00
aspetto, alla formula5.00
4.00
zione 55, ritenuta la mi4.00
4.00
gliore tra le emulsioni
-1.00
A/S, sono stati aggiunti
2.00
2.00
diversi tipi di glossanti,
tra cui i poliuretanici
14.00 13.00
(serie Polyderm, Alzo,
USA) e i copolimeri
2.00
3.00
silico-acrilici (serie KP,
Shin Etsu Silicones, Ja1.50
1.50
pan). Le formule otte1.00
1.00
nute non presentavano
6.50
6.50
tuttavia una lucentezza
1.00
1.00
significativamente mag5.00
5.00
giore rispetto a quella di
partenza e alcune risul30.00 30.00
tavano addirittura più
frenate in applicazione.
Quindi, nonostante il basso potere glossante, le formule 44, 46 e 55 (Tab 2) sono
state valutate le migliori per questo tipo
di emulsioni e potrebbero essere considerate interessanti basi di partenza per la
formulazione di rossetti matte.
Preparazione del rossetto
Le cere vengono fuse unitamente agli oli
e portate a 75°C. I modificatori reologici
vengono disciolti o dispersi nella massa
fusa, aggiungendo poi l’emulsionante e i
texturizzanti. In una frazione della massa
prelevata vengono dispersi i pigmenti. La
dispersione viene immediatamente raffinata nella tre cilindri e poi unita nuovamente alla fase grassa. A parte vengono
pesati gli ingredienti della fase acquosa e
il tutto portato a 75°C.
A questo punto la fase acquosa viene aggiunta lentamente alla fase grassa sotto
energica agitazione o tramite omogeneizzatore. L’emulsione ottenuta viene colata
negli appositi stampi e lasciata raffreddare a temperatura ambiente.
Emulsione A/O
Sulla base dei test condotti, a partire dalla
formula A/S 55 si è proceduto a sostituire
emulsionante ed emolliente siliconici: il
Lauryl PEG-9 Polydimethylsiloxyethyl
dimethicone è stato sostituito da un
emulsionante adatto per emulsioni A/O,
30
mentre il Dimethicone 6cS è stato eliminato in quanto presenta un basso indice di
rifrazione e quindi non contribuisce alla
lucentezza del film sulle labbra. Anche
in questo caso è stato condotto uno studio sistematico per determinare il tipo di
emulsionante più adatto. Sono stati testati il Polyglyceryl-6 Polyricinoleate (and)
Polyglyceryl-2 Isostearate (and) Disteardimonium Hectorite, il Polyglyceryl-6
Polyricinoleate e il Polyglyceryl-10 Pentahydroxystearate. Il primo è una miscela
emulsionante PEG-free che contiene già
il fattore di consistenza ed è utilizzabile
anche a freddo. Il secondo e il terzo, grazie alla presenza rispettivamente della
catena ricinoleica e idrossistearica, sono
anche degli ottimi bagnanti e disperdenti
dei pigmenti.
Dei tre emulsionanti selezionati,
Polyglyceryl-6 Polyricinoleate (and)
Polyglyceryl-2 Isostearate (and) Disteardimonium Hectorite e Polyglyceryl-6
Polyricinoleate mostravano la tendenza a
rilasciare acqua in applicazione (caratteristica che comporta la formazione di un
film poco omogeneo sulle labbra).
Tramite il Polyglyceryl-10 Pentahydroxystearate non si osservava tale fenomeno
ma lo stick rimaneva morbido e troppo
scorrevole.
Le prove successive sono state quindi impostate modificando le quantità di cere
e di modificatori reologici per arrivare
ad ottenere la giusta consistenza: la Cera
microcristallina è stata eliminata perché
anche sostituendola in parte con la Synthetic wax, (cera a più alto punto di fusione), lo stick rimaneva comunque troppo
poco consistente. Dextrin palmitate e
Hydroxystearic acid sono stati sostituiti da un altro modificatore reologico,
Octyldodecanol (and) Dibutyl lauroyl
glutamide (and) Dibutyl ethylhexanoyl
glutamide, che ha migliorato la texture
del prodotto.
Messe a punto le caratteristiche chimicofisiche della pasta base, si è proseguito
con la parte colore, introducendo innovative pre-dispersioni di lacche organiche
e di pigmenti inorganici in Diisostearyl
malate. La particolarità di queste dispersioni consiste in un trattamento di superficie dei pigmenti con Isopropyl titanium
Triisostearate, che vengono poi dispersi
in Diisostearyl malate, un olio con alto
indice di rifrazione e quindi particolarmente indicato per prodotti labbra, per
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Rossetto in stick
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ottenere l’effetto gloss. La dispersione
ottenuta, stabile nel tempo, rende superfluo l’utilizzo della raffinatrice a tre
cilindri e garantisce colorazioni molto
intense e brillanti, grazie alla dimensione estremamente ridotta delle particelle
di pigmento. E’ stato introdotto un filmogeno, Propylene glycol diricinoleate/
IPDI Copolymer, che oltre all’elevato
potere ‘glossante’, assicura una maggiore
tenuta del prodotto sulle labbra e quindi un effetto long-lasting. Da ultimo,
sono stati aggiunti come preservanti
Phenoxyethanol, Methylparaben, Ethylparaben, Butylparaben, Propylparaben,
necessari nei prodotti contenenti acqua
per prevenire la formazione di microrganismi indesiderati.
Nella formula 115 si è passati dal 5 all’8%
di Synthetic wax, Cera microcristallina:
l’aggiunta di cera ha comportato un abbassamento del 3% di oli, il che ha reso lo
stick leggermente ‘duro’ e meno lucido,
ma comunque piacevole da applicare e in
grado di donare alle labbra una gradevole
sensazione di freschezza.
Tra i rossetti ottenuti, sulla base delle
emulsioni A/O testate, la formulazione
115 (Tab 3) risulta la migliore, ed è perciò stata selezionata per la valutazione di
parametri sperimentali come la stabilità
al calore e nel tempo, la durezza, la fragilità e la rigidità. Questi parametri sono
stati poi confrontati con i valori di altri
stick in emulsione, precedentemente formulati, e con quelli di stick anidri tradizionali reperiti in commercio o formulati
in laboratorio.
Preparazione
La preparazione di un rossetto in emulsione A/S è identica a quella di un rossetto in emulsione A/O con l’unica differenza che nel secondo tipo di emulsione
è stata inserita in formula la serie dei pigmenti pre-dispersi (Serie Lipsi) che evita
l’uso della raffinatrice tre cilindri. Questo
rappresenta un grande vantaggio in termini di risparmio di tempo a livello produttivo.
Caratterizzazione dello stick
Punto goccia
Tenendo presente che un rossetto è costituito in buona parte da grassi, è essenziale calcolarne il punto goccia, cioè la
temperatura alla quale un lipide solido
passa allo stato semiliquido e inizia a gocciolare. Questo parametro è essenziale in
quanto permette di prevedere il compor-
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Tabella 3 Formula 115 A/O
Fase
A
Nome INCI
Funzione
%
Synthetic Wax, Cera Microcristallina
Corpo di consistenza
8.00
Tridecyl Trimellitate
Glossante,
Disperdente di pigmenti
8.80
Polyisobutene
Emolliente
2.70
Polyglyceryl-10 Pentahydroxystearate
Emulsionante
3.00
Isohexadecane
Emulsionante
11.00
Propylene Glycol Diricinoleate/IPDI
Copolymer
Filmogeno
4.00
Octyldodecanol, Dibutyl Lauroyl Glutamide,
Modificatore reologico
Dibutyl Ethylhexanoyl Glutamide
10.00
Diisostearyl Malate, CI 15850,
Isopropyl Titanium Triisostearate
Pigmento
9.00
Diisostearyl Malate, CI 77492,
Isopropyl Titanium Triisostearate
Pigmento
4.20
CI 77891, Diisostearyl Malate,
Isopropyl Titanium Triisostearate
Pigmento
2.20
C
HDI/Trimethylol Hexyllactone
Crosspolymer, Silica
Texturizzante,
Soft Focus
D
Aqua
B
Agente
1.00
30.00
Butylene Glycol
Umettante
5.00
E
Phenoxyethanol, Methylparaben, Ethylparaben, Butylparaben, Propylparaben
Preservante
0.90
F
Aroma
Aroma
0.20
tamento del rossetto nell’uso quotidiano:
infatti, nel momento in cui si supera questa temperatura soglia, il prodotto perde
buona parte delle sue caratteristiche, che
generalmente non vengono più riacquistate a seguito del suo raffreddamento.
Un rossetto è accettabile quando presenta un punto di gocciolamento compreso
almeno tra 55 e 65°C (3).
strumento, in modo che la sonda tocchi
esattamente il centro della superficie superiore. Una volta avvenuto il contatto, la
sonda scende ulteriormente per 10 mm di
profondità lungo il rossetto, per poi risalire alla stessa velocità con la quale è scesa.
Aspetti reologici di uno stick
Per valutare tali aspetti è stato utilizzato
il Texture Analyzer TA.XTplus (Stable
Micro Systems, UK), uno strumento in
grado di valutare tutte le caratteristiche
reologiche di uno stick, come spalmabilità, consistenza/durezza, resistenza alla
rottura e scrivenza dello stick. I risultati
ottenuti tramite il test di penetrazione e
di carico di rottura sono stati registrati da
un computer e valutati attraverso grafici,
tramite il software Exponent Stable Micro
Systems (Stable Micro Systems, UK).
Il test di penetrazione permette di determinare la durezza del rossetto: una sonda a
sezione cilindrica si muove dall’alto verso
il basso e viceversa (Fig 3). Durante la fase
di discesa la sonda arriva alla superficie del
rossetto, che deve essere stato precedentemente fissato al centro della piastra dello
31
Figura 3 Apparecchiatura per la determinazione della penetrazione
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Rossetto in stick
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Lo strumento determina la forza necessaria per mantenere costante la velocità di
discesa e di risalita della sonda. Quando la
sonda entra in contatto con particelle dure
o bolle d’aria, che possono derivare da una
dispersione incompleta dei pigmenti o dal
processo di lavorazione, colaggio e raffreddamento, le discontinuità vengono visualizzate come variazioni di forza durante la
penetrazione.
In una tipica curva di penetrazione (Fig 4)
si possono osservare diversi parametri:
• forza massima (g): massima forza esercitata dalla sonda per penetrare lo stick
(F1);
• lavoro di penetrazione (g/sec): lavoro
esercitato dalla sonda dal momento in
cui tocca la superficie del campione al
momento in cui raggiunge la massima
penetrazione (area positiva A sottesa
dalla curva);
• forza minima (g): forza che compie lo
stick per vincere il trascinamento da
parte della sonda durante la sua risalita; il valore è negativo (F2);
• adesività (g/sec): lavoro necessario per
vincere la forza attrattiva tra la superficie della sonda e quella del campione
(area negativa B sottesa dalla curva).
Il carico di rottura permette invece di determinare non solo la durezza ma anche
la rigidità del rossetto, misurando la forza
necessaria per spezzare il rossetto in due.
A questo scopo viene montata una son-
Forza (g)
80
F1
70
60
50
40
30
A
20
10
0
10
5
-10
B
-30
-40
F2
Figura 4 Curva di penetrazione
da, in grado di simulare il movimento di
piegamento durante l’applicazione, e posizionata perpendicolarmente alla superficie del rossetto, precedentemente fissato
al sostegno, che si muove verso il basso
con una velocità costante (Fig 5) (4).
La curva forza vs tempo (o forza vs distanza) (Fig 6) che si ottiene dal carico
di rottura consente di ricavare i seguenti
parametri:
• durezza (g): valore massimo della forza durante la compressione (H);
• rigidità (g/sec): resistenza del campione alla deformazione in base alla forza
applicata, che corrisponde al gradiente
di pendenza della curva prima del picco massimo di forza;
• fragilità (mm): indice della facilità con
cui il campione si spezza all’inizio della deformazione. E’ la distanza tra la
fine e l’inizio del primo picco e corrisponde all’area sottesa dalla curva A1;
• adesività (g/sec): lavoro necessario per
vincere la forza attrattiva tra la superficie della sonda e quella del campione
B
H
A1
Tempo (s)
A3
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25
30
Tempo (sec)
-20
Forza (Kg)
Figura 5 Apparecchiatura per la determinazione del carico di rottura
20
Figura 6 Curva del carico di rottura
32
(A3). Questo parametro è negativo in
quanto il valore viene acquisito durante la fase di risalita della sonda dal campione;
• fratturabilità (g): forza che determina
la prima rottura significativa (B). Rappresenta il primo picco nettamente
visibile che non corrisponde necessariamente alla durezza.
Stabilità
Il test condotto ha avuto una durata di
90 giorni in stufa termostatata a 40°C:
sono stati eseguiti controlli visivi fin dalle
prime ore allo scopo di verificare immediatamente eventuali fenomeni di trasudamento.
Risultati e Discussione
Punto goccia
In Tabella 4 sono elencati i valori del
punto goccia delle emulsioni A/S e A/O
riportate nelle Tabelle 2,3 risultate le
migliori sulla base dei risultati analitici
(Texture Analyzer e punto goccia) e per le
loro caratteristiche in applicazione. Ogni
valore è il risultato della media di tre misurazioni ripetute sullo stesso stick nelle
stesse condizioni operative.
Il confronto dei punti goccia dei formulati che contengono lo stesso tipo e la stessa
quantità di cera non ha mostrato nessuna
relazione significativa. Questo significa
che anche gli altri componenti del rossetto giocano un ruolo fondamentale nella
determinazione del parametro.
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Rossetto in stick
C Gallina
Tabella 4 Risultati punto goccia
N° Prova
Punto goccia (C°)
44 (A/O)
69
46 (A/O)
Formulazioni
Forza Max
(g)
Lavoro di
penetrazione (g/sec)
Forza minima
(g)
Adesività
(g/sec)
44
72.570
610.558
-27.534
-62.766
66
46
118.229
857.294
-41.024
-100.243
55 (A/O)
69
55
44.068
386.941
-21.515
-150.355
115 (A/S)
79
115
162.190
1147.410
-52.671
-270.460
Gloss Stick
150.744
874.079
-52.715
-124.240
Gloss Stick
Trasparente
156.901
1329.571
-33.691
-198.895
Lip Balm
66.482
528.452
-28.364
-184.338
Prodotto in
commercio 1
262.193
1971.820
-72.778
-402.593
Prodotto in
commercio 2
211.761
1173.390
-72.916
-221.185
Aspetti reologici
Anche in questo caso il test per valutare gli
aspetti reologici di un rossetto è stato condotto sulle formulazioni ritenute migliori
tra le emulsioni A/S e A/O. I risultati ottenuti derivano dalla media di tre misurazioni ripetute sulla stessa formulazione. Le
misure sono state condotte a temperatura
ambiente a causa dell’assenza di una camera termostatata. Per quanto riguarda il test
di penetrazione, maggiore è il valore di forza massima e maggiore è la durezza dello
stick. Partendo dalle emulsioni A/O, dai
dati ottenuti si può osservare che la prova
115 presenta valori di forza massima più
elevati: ciò significa che la sonda penetra
con più difficoltà lo stick rispetto agli altri in quanto presenta maggiore durezza.
Questo può essere spiegato dal fatto che la
formula contiene il valore di cera più elevato (8%) rispetto a tutte le altre.
Il lavoro di penetrazione, invece, è rappresentato dall’area positiva sottesa dalla
prima curva. Maggiore è l’area, maggiore
sarà la forza esercitata per la penetrazione
dello stick a parità di tempo e quindi maggiore sarà la sua durezza. I valori ottenuti
nelle prove effettuate (Tab 5), confermano che la formulazione 115 (1147, 410
g/sec) ha un valore di durezza maggiore.
Quindi, forza massima e lavoro di penetrazione dovrebbero andare di pari passo.
Invece sono state osservate alcune discordanze, su altre formule non riportate, che
potrebbero essere dovute ad una miscelazione poco omogenea degli ingredienti o
alla presenza di bolle d’aria.
Per quanto riguarda le emulsioni A/S, la
prova che presenta la maggiore forza massima è la numero 46 (118, 229 g), seguita
dalla 44 (72, 570 g) e dalla 55 (44, 068 g)
(Tab 5).
I valori del lavoro di penetrazione sono
in linea con quelli di forza massima riportati. La formula 55, a differenza delle
altre, contiene l’1% di HDI/Trimethylol
hexyllactone crosspolymer (and) silica,
un texturizzante che può ‘ammorbidire’
lo stick, ma che allo stesso tempo può
migliorare significativamente le caratteri-
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Tabella 5 Risultati test di penetrazione ottenuti con differenti formulazioni
Tabella 6 Risultati test di carico di rottura ottenuti con differenti formulazioni
Formulazioni
Durezza (g)
Fragilità (mm)
Rigidità (g/sec)
44
168.050
-16.770
119.540
46
237.288
-18.350
45.900
115
204.428
-19.841
63.970
Gloss Stick
543.065
-15.708
92.899
Gloss Trasparente
639.269
-13.995
180.947
Lip Balm
260.221
-13.475
120.558
Prodotto
in commercio 1
444.206
-19.163
76.353
Prodotto
in commercio 2
250.640
-14.663
389.374
stiche del rossetto in applicazione; questo
spiega i valori di forza massima e di lavoro
di penetrazione più bassi rispetto agli altri
due stick. Anche il confronto tra le emulsioni A/O e gli stick anidri in commercio
ha mostrato come questi ultimi siano più
‘duri’ rispetto a quelli in emulsione.
I risultati del carico di rottura sono riportati in Tabella 6.
Per questo tipo di test le uniche formulazioni che presentano valori accettabili tra le
tre emulsioni A/S sono la 44 e la 46. Confrontando i risultati di durezza ottenuti dal
carico di rottura per gli stick in emulsione
si può osservare che la prova 46 presenta il
valore più alto (237, 288 g), seguita dalla
115 (204, 428 g) e dalla 44 (168, 050 g).
La fragilità (brittleness), rappresentata dalla distanza tra l’inizio della curva e il picco
massimo di forza, indica la facilità con cui
il campione si spezza all’inizio della deformazione. Considerando i valori assoluti dei
dati ottenuti si può affermare che lo stick
44 è il più fragile, in quanto ad un più basso
valore di brittleness corrisponde una maggiore fragilità dello stick.
33
La rigidità (stiffness) è rappresentata graficamente dal gradiente di pendenza della
curva prima del picco massimo di forza.
Maggiore è il valore di questo parametro,
maggiore è la rigidità del rossetto, che si
deforma in misura limitata fino al raggiungimento della massima forza di carico. I dati ottenuti mostrano che la prova
44 è la più rigida: questo vuol dire che il
campione raggiunge un gradiente di pendenza elevato in pochi secondi; viceversa
la prova 46 presenta un valore di stiffness
molto basso e quindi è altamente deformabile (si comporta in modo elastico in
quanto raggiunge il carico massimo in
tempi più lunghi).
Se si considera la prova 115, quella con
le migliori caratteristiche cosmetiche in
applicazione, si nota che lo stick ha una
fragilità limitata (19, 841 g) e una deformabilità accettabile (63, 970 g).
Anche in questo caso si può osservare che
gli stick anidri, sia formulazioni interne
che prodotti reperiti sul mercato, presentano generalmente una durezza più elevata rispetto a quelli in emulsione.
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Rossetto in stick
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Stabilità
Il test è stato condotto solo sulle formulazioni A/S e A/O ritenute migliori.
I risultati ottenuti per entrambe le tipologie di emulsione hanno mostrato assenza
di reazioni chimico-fisiche da parte degli
stick: non si sono osservati cambiamenti
di colore significativi, fenomeni di trasudazione o di fat-blooming.
Si è notata una leggera perdita di peso,
attribuita al packaging non a perfetta tenuta.
Conclusioni
I risultati ottenuti hanno dimostrato che
è possibile formulare un rossetto in emulsione con caratteristiche apprezzabili sia
per l’applicazione che per la sua stabilità.
I dati di caratterizzazione della formulazione ritenuta migliore hanno mostrato che il rossetto si mantiene stabile per
tutto il periodo di permanenza in stufa,
senza modificazione delle caratteristiche
chimico-fisiche.
dati in letteratura, non è stato possibile
trovare una correlazione tra le proprietà
cosmetiche del rossetto e i parametri fisici
misurati dallo strumento.
La valutazione in vivo, ovvero un panel
test, risulta ancora essere un metodo di
valutazione insostituibile per le proprietà
cosmetiche di un cosmetico.
può inficiare le caratteristiche chimicofisiche dello stick nonché le sue proprietà
idratanti e rinfrescanti.
Il packaging rimane tuttora un aspetto
critico per questo tipo di formulazioni in
quanto risulta estremamente difficile reperire in commercio un contenitore che
sia realmente a tenuta.
La perdita di acqua durante lo stoccaggio
Ringraziamenti
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Ringrazio Alverio Malpede, che ha coordinato il mio
lavoro di tesi e la Prodotti Gianni che mi ha ospitato
presso i suoi laboratori. Ringrazio inoltre Paola Perugini e l’Università degli Studi di Pavia per aver
permesso la realizzazione di questo studio.
Bibliografia
1 Unipro (2012)
I numeri della cosmetica
http://www.unipro.org/home/it/aree_professionali/centro_studi/consumi/2012/index.html
2 Malpede A (2007)
Per quanto riguarda i risultati ottenuti
tramite il Texture Analyzer invece, a causa
del livello di conoscenza dello strumento
a tutt’oggi limitato, e della mancanza di
I contenitori testati in questo lavoro, in
quanto dichiarati airtight dal produttore,
hanno invece denotato una perdita peso
in stufa a 40°C non accettabile.
Ingredienti cosmetici. In: Manuale del cosmetologo Tecniche Nuove, Milano, p 309-312
3 Sandewicz R, Finkenaur G (2008)
The Chemistry and Manufacture of Cosmetics. In: Lipstick IV Edizione, Carol Stream, IL-USA, p 467-468
4 Sweming J (1998)
Analysing the textural properties of cosmetics Cosmet Toil Manufacture Worldwide p 249-253
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