Kosmetische Emulsionspräparate

Die Solubilisierung vergleichsweise geringer Mengen von Ölkomponenten in Spülungen und Shampoos demonstriert die grundlegenden Emulgiereigenschaften, die Alkylpolyglycoside als nichtionische Tenside erwarten lassen. Um Alkylpolyglycoside in Kombination mit geeigneten hydrophoben Coemulgatoren als leistungsstarke Emulgatoren bewerten zu können, ist jedoch ein genaues Verständnis des Phasenverhaltens in Mehrkomponentensystemen erforderlich. Im Allgemeinen wird die Grenzflächenaktivität von Alkylpolyglycosiden durch die Kohlenstoffkettenlänge und in geringerem Maße durch den Polymerisationsgrad (DP) bestimmt. Die Grenzflächenaktivität steigt mit der Alkylkettenlänge und ist nahe oder oberhalb der CMC mit einem Wert unter 1 mN/m am höchsten. An der Wasser-Mineralöl-Grenzfläche weist C12-14 APG eine geringere Oberflächenspannung auf als C12-14 Alkylsulfat. Die Grenzflächenspannungen von n-Decan, Isopropylmyristat und 2-Octyldodecanol wurden für reine Alkylmonoglucoside (C8, C10, C12) gemessen und ihre Abhängigkeit von der Löslichkeit der Alkylpolyglycoside in der Ölphase beschrieben. Mittelkettige Alkylpolyglycoside können in Kombination mit hydrophoben Co-Emulgatoren als Emulgatoren für O/W-Emulsionen eingesetzt werden.

Alkylpolyglycoside unterscheiden sich von ethoxylierten nichtionischen Tensiden dadurch, dass sie keine temperaturinduzierte Phasenumwandlung von Öl-in-Wasser-Emulsionen (O/W) zu Öl-in-Wasser-Emulsionen (W/O) durchlaufen. Stattdessen können die hydrophilen/lipophilen Eigenschaften durch Mischen mit einem hydrophoben Emulgator wie Glycerinmonooleat (GMO) oder dehydratisiertem Sorbitolmonolaurat (SML) ausgeglichen werden. Tatsächlich sind das Phasenverhalten und die Grenzflächenspannung des Alkylpolyglycosid-Emulgatorsystems denen des herkömmlichen Fettalkoholethoxylatsystems sehr ähnlich, wenn das Mischungsverhältnis des hydrophilen/lipophilen Emulgators im nicht-ethoxylierten System anstelle der Temperatur als entscheidender Parameter des Phasenverhaltens verwendet wird.

Das System aus Dodecan, Wasser, Laurylglucosid und Sorbitanlaurat als hydrophobem Coemulgator bildet bei einem bestimmten Mischungsverhältnis von C12-14 APG zu SML von 4:6 bis 6:4 Mikroemulsionen (Abbildung 1). Höhere SML-Gehalte führen zu W/O-Emulsionen, während höhere Alkylpolyglycosid-Gehalte O/W-Emulsionen erzeugen. Durch Variation der Gesamtemulgatorkonzentration entsteht im Phasendiagramm ein sogenannter „Kahlweit-Fisch“, wobei der Körper dreiphasige Mikroemulsionen und der Schwanz einphasige Mikroemulsionen enthält, wie sie bei ethoxylierten Emulgatoren in Abhängigkeit von der Temperatur beobachtet werden. Die hohe Emulgierkapazität der C12-14 APG/SML-Mischung im Vergleich zu einem Fettalkoholethoxylat-System spiegelt sich darin wider, dass bereits 10 % der Emulgatormischung ausreichen, um eine einphasige Mikroemulsion zu bilden.

Die Ähnlichkeit der Phaseninversionsmuster der beiden Tensidtypen beschränkt sich nicht nur auf das Phasenverhalten, sondern zeigt sich auch in der Grenzflächenspannung des Emulgatorsystems. Die hydrophilen – lipophilen Eigenschaften der Emulgatormischung erreichten ein Gleichgewicht, wenn das Verhältnis C12-14 APG/SML 4:6 betrug und die Grenzflächenspannung am niedrigsten war. Bemerkenswert ist eine sehr niedrige minimale Grenzflächenspannung (ca. 10^-3mN/m) wurde unter Verwendung der C12-14 APG/SML-Mischung beobachtet.

Bei alkylglycosidhaltigen Mikroemulsionen liegt die hohe Grenzflächenaktivität darin begründet, dass hydrophile Alkylglycoside mit größeren Glucosidkopfgruppen und hydrophobe Coemulgatoren mit kleineren Gruppen an der Öl-Wasser-Grenzfläche in einem idealen Verhältnis gemischt werden. Die Hydratisierung (und die effektive Größe des Hydratkopfes) ist weniger temperaturabhängig als bei ethoxylierten nichtionischen Tensiden. Daher wird eine parallele Grenzflächenspannung nur für das leicht temperaturabhängige Phasenverhalten der nicht-ethoxylierten Emulgatormischung beobachtet.

Dies bietet interessante Anwendungsmöglichkeiten, da Alkylglycoside im Gegensatz zu Fettalkoholethoxylaten temperaturstabile Mikroemulsionen bilden können. Durch Variation des Tensidgehalts, der verwendeten Tensidart und des Öl-Wasser-Verhältnisses lassen sich Mikroemulsionen mit spezifischen Eigenschaften wie Transparenz, Viskosität, Modifizierungseffekten und Schaumbildung herstellen. Durch die Verwendung von Co-Emulgatoren im Mischsystem aus Alkylethersulfat und Nichtion wird der erweiterte Mikroemulsionsbereich beobachtet und kann zur Formulierung konzentrierter oder feinteiliger Öl-Wasser-Emulsionen verwendet werden.

Es wurden pseudoternäre Phasendreiecke von Mehrkomponentensystemen aus Alkylpolyglycosid/SLES und SML mit einem Kohlenwasserstoff (Dioctylcyclohexan) sowie Alkylpolyglycosid/SLES und GMO mit polaren Ölen (Dicaprylylether/Octyldodecanol) ausgewertet. Sie veranschaulichen die Variabilität und Ausdehnung der Bereiche für O/W-, W/O- oder Mikroemulsionen für hexagonale Phasen und für lamellare Phasen in Abhängigkeit von der chemischen Struktur und dem Mischungsverhältnis der Komponenten. Überlagert man diese Phasendreiecke mit kongruenten Leistungsdreiecken, die beispielsweise das Schaumverhalten und die Viskositätseigenschaften der entsprechenden Mischungen anzeigen, liefern sie dem Formulierer eine wertvolle Hilfe bei der Entwicklung spezifischer und gut konzipierter Mikroemulsionsformulierungen, z. B. für Gesichtsreiniger oder rückfettende Schaumbäder. Beispielsweise lässt sich aus dem Phasendreieck eine geeignete Mikroemulsionsformulierung für rückfettende Schaumbäder ableiten.