Vorteile der transparenten Ölverdickung

Eine neue Lösung zur natürlichen Modifizierung der Rheologie von kalt verarbeiteten Ölgelen

Kristin Köhler, Sabrina Paltian – Berg+Schmidt

Zusammenfassung

Die Zeit, die für die Entwicklung neuer Formulierungen zur Verfügung steht, wird immer kürzer. Daher sind Formulierer ständig auf der Suche nach neuen Lösungen, die ihnen das Leben leichter machen, d. h. nach Inhaltsstoffen, die einfach einzuarbeiten sind und keine langen Verarbeitungszeiten erfordern. Bei transparenten Ölgelen spielen die Viskosität und das Fließverhalten eine wichtige Rolle dabei, wie angenehm das Produkt für den Verbraucher in der Anwendung ist. Es gibt Inhaltsstoffe wie Polymere oder organisch modifizierte Tonerden, die noch Raum für Verbesserungen lassen. Dieser Artikel befasst sich mit einer neuen Inhaltsstofflösung für natürliche und weltweit zugelassene Ölgele, die Texturen transformiert und neue spielerische Konzepte bietet.

Einleitung

Wie bei den meisten kosmetischen Produkten wird der tatsächliche Mehrwert durch die Erwartungen der Verbraucher und die Wahrnehmung der Formulierung bestimmt. Während der Anwendung wird das Produkt hinsichtlich seiner sensorischen Eigenschaften und seines allgemeinen Anwendungsverhaltens beurteilt. Insbesondere bei ölobasierten und anderen flüssigen, wasserfreien Systemen kommt es vor, dass das Produkt selbst zu flüssig ist, zu schnell verdunstet oder nicht auf der gewünschten Hautpartie verbleibt, z. B. bei Gesichtsölen mit Wirkstoffen. Darüber hinaus werden Formulierungen mit optimierter und veränderter Textur als pflegender und luxuriöser empfunden, was den Wert des Produkts zusätzlich steigert. Andere Schönheitsrituale und -routinen wie Ayurveda-Behandlungen erfreuen sich zunehmender Beliebtheit. Hier trägt eine längere Einwirkzeit z.B. von gelierten Massageprodukten dazu bei, das Wohlbefinden zu verlängern. Es gibt viele weitere Gründe, warum gelierte Öle eine wünschenswerte Form für Pflegekonzepte sind. Für den Formulierenden ist es jedoch am wichtigsten, geeignete funktionelle Inhaltsstoffe zu finden, um stabile und idealerweise transparente Systeme zu erhalten, ohne Ressourcen in Form von Prozesszeit und Energiekosten zu verschwenden.

Wahl des richtigen Verdickungssystems

Auf dem Markt sind verschiedene Systeme zur Ölverdickung erhältlich, z. B. Zink- oder Aluminiumstearate, Siliciumdioxid oder organisch modifizierte Tonerden. Die meisten haben eine begrenzte Löslichkeit, bilden dreidimensionale Netzwerkstrukturen und zeigen Wechselwirkungen zwischen den Partikeln. Auch Fettsäuren, Wachse oder Polymere können zur Ölverdickung eingesetzt werden. Allerdings funktionieren nicht alle gleich gut oder eignen sich nicht für reine, transparente Ölgele. Die verschiedenen Möglichkeiten unterscheiden sich in ihrer Herkunft und in ihrem Verhalten, d.h. in der Ausbildung stabilisierender und verdickender Strukturen. Organisch modifizierte Tonerden wie Hektorit und Bentonit gehören zur Klasse der Schichtsilikate. Sie bilden eine kristalline Struktur, die aus vielen Schichten besteht und zwischen diesen Schichten Öl einlagern kann. Dadurch entstehen dreidimensionale Netzwerkstrukturen, die die Viskosität des Öls erhöhen. Die Textur des reinen Öls ändert sich von flüssig zu pastös oder fest.^{[1] [2]}

Polymere hingegen sind langkettige Makromoleküle, die aus sich wiederholenden Monomeren aufgebaut sind^[3] und mit ihren langen Ketten ein dreidimensionales Netzwerk bilden. Das Öl ist darin wie in einem Gerüst eingeschlossen. Kieselsäure bildet ebenfalls stabile und transparente Ölgele. Die sensorischen Eigenschaften entsprechen jedoch oft nicht den Anforderungen der Verbraucher.

Natürliche Mischung zur Ölverdickung im Kaltprozess

Neben den bereits beschriebenen, allgemein bekannten Möglichkeiten stehen dem Formulierer weitere Produkte zur Verfügung, die natürliche Polymere auf Rizinusölbasis enthalten. Die Kombination von Olivensqualan, hydriertem Ethylhexylolivat und dem Copolymer von hydriertem Rizinusöl mit Sebazinsäure (z. B. BergaCare FG Gel) hat sich als sehr geeignet für den Einsatz in kosmetischen Formulierungen erwiesen, d. h. von wasserfreien Ölgelen bis hin zu Reinigungsmilch und Lippenpflegeprodukten. Es ist eine Mischung aus natürlichen Emollients, Texturgebern und Strukturstabilisatoren mit filmbildenden und viskositätssteigernden Eigenschaften. Diese Mischung (INCI: Hydrogenated Ethylhexyl Olivate, Hydrogenated Castor Oil/Sebacic Acid Copolymer, Hydrogenated Olive Oil Unsaponifiables) ist ein transparentes, blassgelbes Gel, das im Gegensatz zu anderen Inhaltsstoffen in reinem Öl kalt verarbeitet werden kann und dabei eine ausreichende Scherkraft unter Verwendung eines Rotor-Stator- oder Propellerrührers erfordert. Das verwendete Gerät hat keinen Einfluss auf die endgültige Textur oder Viskosität. Versuche mit reinem Sonnenblumenöl haben gezeigt, dass die verdickte Mischung nach 24 Stunden bei Raumtemperatur ihre Endviskosität erreicht, was zu einem gelartigen Aussehen führt. Die Endviskosität hängt von der Einsatzkonzentration und dem verwendeten Öl ab. Aufgrund seines natürlichen thixotropen Verhaltens verflüssigt sich das Produkt wieder, sobald es geschüttelt oder gerührt wird. Diese rheologischen Eigenschaften machen es ideal für Sprüh- und Pumpverpackungen.

Abbildung 1. Verschiedene Öltypen, verdickt mit unterschiedlichen Einsatzkonzentrationen des Rheologiemodifikators im Vergleich zum reinen Öl.

Kompatibilität mit verschiedenen Öltypen

Wie Abbildung 1 zeigt, eignen sich pflanzliche Öle und natürliche Ester hervorragend zur Verdickung der puren Öle. Dabei verändert sich nicht nur die Viskosität, sondern auch die Textur, was zu einem völlig anderen Hautgefühl des Öls beim Auftragen auf die Haut führen kann. Jojobaöl erhält zum Beispiel eine deutlich erhöhte Viskosität und wird zu einem angenehmen Gel. Andere Pflanzenöle wie Oliven- oder Sesamöl werden eher gelartig. Im Vergleich dazu hat gemischtes und modifiziertes Rizinusöl eine honigartige Konsistenz. Der natürliche Ölverdicker ist nicht nur mit verschiedenen Öltypen kompatibel, sondern ermöglicht auch unterschiedliche Texturen und Konzepte, wie weiter unten gezeigt wird.

Formulierung häufig verwendeter Inhaltsstoffe

Insbesondere bei physikalischen UV-Filtern spielt die Anmutung der Produkte eine wichtige Rolle. Gesichtsfluide oder andere üblicherweise flüssige Sonnenschutzformulierungen, die auf schnell einziehenden Ölkomponenten basieren, können zu dünnflüssig sein. Eine einfache Basis aus Sonnenblumenöl, die mit dem Blend verdickt wurde, erwies sich als stabiles Ölgel, wenn es zudem mit Titandioxid oder Zinkoxid versetzt wurde. Dies ist eine Lösung, um die gezielte Applikation der für die Hautgesundheit so wichtigen Sonnenschutzmittel zu verbessern. Andere feste Partikel wie Pigmente können stabil in einem mit dem Verdicker kalt verarbeitetes Ölgel eingearbeitet werden, wodurch das Verdickungsmittel eine gute Wahl für dekorative Kosmetik ist. Wasser oder hydrophile Wirkstoffe können in einer Konzentration von bis zu 5 % eingearbeitet werden, was aufgrund der Lichtstreuung durch die dispergierten Tröpfchen zu einer gewissen Trübung führt. Eine leichte Reduktion der Ölmenge kann jedoch Kostenvorteile bringen.

Öl-Rheologie-Modifikator in Emulsionsprodukten

Formulierer und Verbraucher wissen gleichermaßen um die Bedeutung der sensorischen Eigenschaften von Hautpflegeprodukten. Wie oben erwähnt, ist die Art der Applikation wichtig, aber es gibt noch andere sensorische Parameter, die entscheidend sind, nämlich der „Body“ eines Produkts. Mit dem Begriff „Body“ bezeichnen wir die Menge des Produkts, die nach dem Eintauchen in den Tiegel zwischen den Fingern verbleibt und ein weiches Polster bildet. Die unten abgebildete O/W-Emulsion wurde mit 3 % hydriertem Lecithin als natürlichem, alleinigem Emulgator und 3 % des Ölverdickers in einer Gesamtölphase von etwa 28 % formuliert. Die Zugabe des Verdickers ist hier für die Gelierung der Ölphase und die Konsistenz der Gesamtformulierung verantwortlich. Weitere sensorische Aspekte wie das Hautgefühl werden verbessert, z. B. reichhaltig, aber nicht klebrig.

Tabelle 1. Elegant Gel-Cream for mature skin (RFGG-04.01-1223), natürliche O/W-Emulsion mit besonders luxuriösem Hautgefühl.

Herstellungsverfahren:

• Phase A einwiegen und auf 65 °C erhitzen.
• Phase B einwiegen und auf 75 °C erhitzen.
• Phase A zu Phase B zugeben und währenddessen homogenisieren, 1 Minute bei 9000 U/min homogenisieren.
• Unter Rühren auf Raumtemperatur abkühlen lassen.
• Phase C bei 40 °C zugeben.
• Phase D bei Raumtemperatur zugeben.
• pH = 5,0-5,5

Auf der Suche nach neuen Formulierungskonzepten

Die Verdickermischung auf Basis von Oliven- und Rizinusöl hat sich bereits als sehr kompatibel mit gängigen kosmetischen Rohstoffen erwiesen und hilft, einige Herausforderungen bei der Herstellung zu überwinden, da sie kalt verarbeitet werden kann und auch bei höheren Temperaturen verdickungsstabil bleibt. Aber es gibt noch mehr Möglichkeiten, neue, natürliche Formulierungskonzepte zu kreieren. Da das Verdickungsmittel auch mit Natriumcocoylisethionat kombiniert werden kann und somit in der Lage ist, Tenside in eine Ölphase einzuarbeiten, sind sogar Oil-to-Milk--Reinigungsprodukte herstellbar. Eine verdickte Ölbasis mit 5 % des Verdickers eignet sich für die Konzipierung von Haarspitzenpflegeprodukten oder Körperöle mit längerer Einwirkzeit.

Ein kreativeres und spielerischeres Konzept ist der Bouncing Lip Balm, der auf trockene Lippen aufgetragen werden kann oder die Lippen auf das Auftragen von Lippenstift vorbereitet. Der Lippenbalsam verwendet eine höhere Konzentration des Verdickungsmittels in Kombination mit anderen Pflanzenölen und Antioxidantien, was zu der federnden Textur führt.

Tabelle 2. Bouncing Lip Balm (Internal Ref.: RFGG-02.01-1223), ein kalt verarbeiteter, gelartiger Balsam für trockene Lippen.

Herstellungsverfahren:

• Alle Zutaten abwiegen.
• 9 Minuten bei 11000 U/min mischen.

Fazit

In diesem Artikel wurden die verschiedenen Möglichkeiten der Kaltverdickung von Ölen diskutiert. Formulierer können bereits aus einer Reihe von Inhaltsstoffen wählen, die auf dem Markt für kosmetische Inhaltsstoffe erhältlich sind und ähnliche Ergebnisse erzielen, aber auf unterschiedliche Weise wirken. Die Verwendung einer Mischung aus Olivensqualan, hydriertem Ethylhexylolivat sowie einem Copolymer aus hydriertem Rizinusöl und Sebacinsäure führt zu einem gut gelierten, transparenten Ölgel als Endprodukt, das neue Trendprodukte ermöglicht.

[1] Steffen Praetorius, Britta Schößer: Bentonithandbuch, Ringspaltschmierung für den Rohrvortrieb, 9.

[2] Jürgen Falbe und Manfred Regitz: RÖMPP Chemie Lexikon , H-L, 1750.

[3] Fraunhofer Institut: www.umsicht.frauenhofer.de, Grundlagen zu Polymeren und Kunststoff.