DE4337041A1 - Verfahren zur Herstellung in Öl-in-Wasser-Emulsionen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung in Öl-in-Wasser-EmulsionenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Öl-in-Wasser-Emul
sionen mit einem Gehalt an speziellen organischen kosmetischen Wirkstoffen
unter Bedingungen, die zu feindispersen und langzeitstabilen Emulsionen
führen.
Es ist bekannt, daß Öl-in-Wasser-Emulsionen, fortan O/W-Emulsionen ge
nannt, die mit nichtionischen Emulgatoren hergestellt und stabilisiert
sind, beim Erwärmen eine Phaseninversion erleiden. Unter diesem Vorgang
der Phaseninversion ist zu verstehen, daß bei höheren Temperaturen die
äußere, wäßrige Phase zur inneren Phase wird. Dieser Vorgang ist in der
Regel reversibel, das heißt, daß sich beim Abkühlen wieder der ursprüng
liche Emulsionstyp zurückbildet. Es ist auch bekannt, daß die Lage der
Phaseninversionstemperatur von vielen Faktoren abhängt, zum Beispiel von
der Art und dem Phasenvolumen der Ölkomponente, von der Hydrophilie und
der Struktur des Emulgators oder der Zusammensetzung des Emulgatorsystems.
Vergleiche zum Beispiel K. Shinoda und H. Kunieda in Encyclopedia of Emul
sion Technology, Volume I. P. Becher (Hrsg.), Verlag Marcel Decker, New
York 1983, S. 337 ff. Es ist ferner bekannt, daß O/W-Emulsionen, die bei
oder wenig oberhalb der Phaseninversionstemperatur hergestellt werden.
Besonders feindispers sind und sich durch Langzeit-Stabilität auszeichnen.
Demgegenüber sind solche Emulsionen, die unterhalb der Phaseninversions
temperatur hergestellt werden, weniger feinteilig (vergl. S. Friberg, C.
Solans, J. Colloid Interface Science 1978 [66] 367 f).
F. Schambil, F. Jost und M. J. Schwuger berichten in "Progress and Colloid
and Polymer Science" 1987 [73] 37 über die Eigenschaften kosmetischer Emul
sionen, die Fettalkohole und Fettalkoholpolyglykolether enthalten. Dabei
beschreiben sie, daß Emulsionen, die oberhalb der Phaseninversionstempera
tur hergestellt wurden, eine niedrige Viskosität und eine hohe Lagerstabi
lität aufweisen.
In den genannten Druckschriften wurden jedoch nur Emulsionen untersucht,
deren Ölphase ganz oder überwiegend aus unpolaren Kohlenwasserstoffen be
steht. Demgegenüber verhalten sich entsprechende Emulsionen, deren Ölkom
ponente ganz oder überwiegend aus polaren Estern oder Triglyceridölen be
steht, anders: entweder werden (a) trotz einer Phaseninversion keine fein
teiligen, blauen Emulsionen gebildet, sondern grobdisperse weiße Emulsio
nen oder aber es findet (b) im Temperaturbereich bis 100°C überhaupt
keine Phaseninversion statt.
Aus der DE-A-38 19 193 ist ein Verfahren zur Herstellung niedrigviskoser
O/W-Emulsionen mittels der Phaseninversionstechnik bekannt. Dabei wird
diese Technik auf Mischungen angewandt, die Ölkörper, einen nichtionischen
Emulgator und einen Coemulgator in wäßrigem Milieu enthalten.
Aus der DE-A-41 40 562 ist ein Verfahren zur Herstellung von O/W-Emulsio
nen mit besonders polaren Ölkörpern mittels der Phaseninversionstechnik
bekannt. Unter besonders polaren Ölkörpern sind dabei Öle mit einem Di
polmoment oberhalb 1,96 D zu verstehen. Dabei wird die Technik der Phasen
inversion auf Mischungen angewandt, die die genannten besonders polaren
Öle, einen nichtionischen Emulgator, ggf. einen Coemulgator, sowie einen
Grenzflächenmoderator, der aus der Gruppe der Tocopherole, der Guerbetalko
hole mit 16 bis 20 C-Atomen bzw. eines Steroids mit 1 bis 3 OH-Gruppen
ausgewählt ist, enthalten.
Die DE-A-38 19 193 sowie die DE-A-41 40 562 offenbaren über die genannten
Bestandteile hinaus keine weiteren Komponenten. Insbesondere enthalten
diese Druckschriften keinen Hinweis auf spezifische Probleme, die mit der
Anwesenheit weiterer Bestandteile verbunden sein könnten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein Verfahren zur Herstellung
feindisperser und langzeitstabiler O/W-Emulsionen mit einem Gehalt an ei
nem organischen kosmetischen Wirkstoff zu entwickeln. Insbesondere sollte
ein Verfahren bereitgestellt werden, bei dem es sich um einen Wirkstoff aus
der Gruppe der Deowirkstoffe, Parfümöle und Lichtschutzfaktoren handelt.
Es wurde nun überraschend gefunden, daß O/W-Emulsionen mit einem Gehalt an
einem organischen kosmetischen Wirkstoff dann besonders feinteilig und
langzeitstabil sind, wenn man eine Mischung aus Öl, nichtionischem Emulga
tor und einem organischen kosmetischen Wirkstoff, der ausgewählt ist aus
der Gruppe der Deowirkstoffe, Parfümöle und Lichtschutzfaktoren, innerhalb
oder oberhalb des Phaseninversions-Temperaturbereiches erhitzt - oder die
Emulsion bei dieser Temperatur herstellt - und dann die Emulsion auf eine
Temperatur unterhalb des Phaseninversion-Temperaturbereiches abkühlt und
gegebenenfalls mit Wasser weiterverdünnt. Dabei gilt die zusätzliche Bedin
gung, daß die Menge des organischen kosmetischen Wirkstoffs 5 bis 100 Gew.-%
der Menge des Öls beträgt.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von Öl-
in-Wasser-Emulsionen mit einem Gehalt an einem organischen kosmetischen
Wirkstoff, wobei man
- (A) einen Ölkörper mit
- (B) 0,5 bis 30 Gew.-% eines nichtionischen Emulgators mit einem HLB-Wert von 10 bis 18 und
- (C) 0 oder 0,1 bis 30 Gew.-% eines Co-Emulgators aus der Gruppe der Fett alkohole mit 12 bis 22 C-Atomen oder der Partialester von Polyolen mit 3 bis 6 C-Atomen mit Fettsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen und
- (D) einen organischen kosmetischen Wirkstoff, der ausgewählt ist aus der
Gruppe der Deowirkstoffe, Parfümöle und Lichtschutzfaktoren,
mit der Maßgabe, daß
- i) die Summe der Komponenten (A) und (D) 10 bis 90 Gew.-% beträgt und
- ii) der Anteil der Komponente (D) im Bereich von 5 bis 100 Gew.-% - bezo gen auf den Ölkörper (A) - beträgt,
in Gegenwart von 8 bis 85 Gew.-% Wasser bei einer Temperatur oberhalb des
Schmelzpunktes des Gemisches aus den Komponenten (A) bis (D) emulgiert und
die Emulsion auf eine Temperatur innerhalb oder oberhalb des Phaseninver
sions-Temperaturbereichs erhitzt - oder die Emulsion bei dieser Temperatur
herstellt - und dann die Emulsion auf eine Temperatur unterhalb des Pha
seninversionstemperaturbereichs abkühlt und gegebenenfalls mit Wasser wei
ter verdünnt. Sofern nicht anders angegeben beziehen sich die Gew.-%-An
gaben dabei jeweils auf die gesamte Mischung.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß besonders feinteilige,
Emulsionen erhalten werden, die eine ausgezeichnete Lagerstabilität auf
weisen. Im Vergleich zum bekannten Stand der Technik, z. B. der DE-OS-38 19 193,
wird darüber hinaus die Phaseninversionstemperatur gesenkt, was in
der Praxis wegen der damit verbundenen Energie-Einsparung besonders gün
stig ist. Darüber hinaus ist von Vorteil, daß die nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellten Emulsionen niedrigviskos sind.
Als Ölkörper (A) eignen sich sowohl polare Ölkomponenten mit ein oder
mehreren Estergruppen im Molekül, aber auch Mischungen solcher polarer
Ölkomponenten mit kleineren Mengen unpolarer Kohlenwasserstoffe.
Als polare Ölkomponenten eignen sich insbesondere Mono- und Diester der
allgemeinen Formel (I), (II) und (III)
R¹-COOR² (I)
R²-OOC-R³-COOR² (II)
R¹-COO-R³-OOC-R¹ (III)
worin R¹ eine Alkylgruppe mit 8 bis 22 C-Atomen und R² eine Alkylgruppe
mit 3 bis 22 C-Atomen und R³ Alkylengruppen mit 2 bis 16 C-Atomen bedeu
ten, mit der Maßgabe, daß die Gesamtzahl der C-Atome in den Verbindungen
(I) bis (III) mindestens 11 beträgt.
Ölkörper vom Typ der Mono- und Diester der Formeln (I), (II) und (III)
sind als kosmetische und pharmazeutische Ölkomponenten sowie als Gleit-
und Schmiermittelkomponenten bekannt. Unter den Mono- und Diestern dieser
Art kommt den bei Raumtemperatur (20°C) flüssigen Produkten die größte
Bedeutung zu. Als Ölkörper geeignete Monoester (I) sind z. B. die Isopro
pylester von Fettsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen, wie z. B. Isopropylmyri
stat, Isopropylpalmitat, Isopropylstearat, Isopropyloleat. Andere geeig
nete Monoester sind z. B. n-Butylstearat, n-Hexyllaurat, n-Decyloleat, Iso
octylstearat, Isononylpalmitat, Isononyl-isononanoat, 2-Ethylhexyl-pal
mitat, 2-Ethylhexyl-laurat, 2-Hexyldecyl-stearat, 2-Octyldodecyl-palmitat,
Oleyloleat, Oleylerucat, Erucyloleat sowie Ester, die aus technischen ali
phatischen Alkoholgemischen und technischen aliphatischen Carbonsäuren er
hältlich sind, z. B. Ester aus gesättigten und ungesättigten Fettalkoholen
mit 12 bis 22 C-Atomen und gesättigten und ungesättigten Fettsäuren mit 12
bis 22 C-Atomen, wie sie aus tierischen und pflanzlichen Fetten zugänglich
sind. Geeignet sind auch natürlich vorkommende Monoester- bzw. Wachsester-
Gemische, wie sie z. B. im Jojobaöl oder im Spermöl vorliegen.
Geeignete Dicarbonsäureester (II) sind z. B. Di-n-butyl-adipat, Di-n-butyl
sebacat, Di-(2-ethylhexyl)-adipat, Di-(2-hexyldecyl)-succinat und Di-iso
tridecyl-acelaat. Geeignete Diolester (III) sind z. B. Ethylenglykol-dio
leat, Ethylenglykol-di-isotridecanoat, Propylenglykol-di-(2-ethylhexa
noat), Propylenglykol-di-isostearat, Propylenglykol-di-pelargonat, Butan
diol-di-isostearat und Neopentylglykol-di-caprylat.
Als Ölkörper gut geeignet sind ferner Ester von drei- und mehrwertigen
Alkoholen, insbesondere pflanzliche Triglyceride, z. B. Olivenöl, Mandelöl,
Erdnußöl, Sonnenblumenöl oder auch die Ester des Pentaerythrits mit z. B.
Pelargonsäure oder Ölsäure.
Als Fettsäuretriglyceride können natürliche, pflanzliche Öle, z. B. Oli
venöl, Sonnenblumenöl, Sojaöl, Erdnußöl, Rapsöl, Mandelöl, Palmöl, aber
auch die flüssigen Anteile des Kokosöls oder des Palmkernöls sowie tie
rische Öle, wie z. B. Klauenöl, die flüssigen Anteile des Rindertalges
oder auch synthetische Triglyceride, wie sie durch Veresterung von
Glycerin mit Fettsäuren mit 8-22 C-Atomen erhalten werden, z. B. Trigly
ceride von Caprylsäure-Caprinsäure-Gemischen, Triglyceride aus technischer
Ölsäure oder aus Palmitinsäure-Ölsäure-Gemischen, zur Anwendung kommen.
Bevorzugt eignen sich solche Mono- und Diester und Triglyceride als Öl
komponenten für das erfindungsgemäße Verfahren, die bei Normaltemperatur
von 20°C flüssig sind, es können aber auch höherschmelzende Fette und
Ester, die den angegebenen Formeln entsprechen, in solchen Mengen mitver
wendet werden, daß die Mischung der Ölkomponenten bei Normaltemperatur
flüssig bleibt.
Die Ölkomponente kann auch Kohlenwasserstofföle in untergeordneten Mengen
bis zu maximal 25 Gew.-% - bezogen auf die Ölkomponente - enthalten. Ge
eignete Kohlenwasserstoffe sind vor allem Paraffinöle und synthetisch her
gestellte Kohlenwasserstoffe, z. B. flüssige Polyolefine oder definierte
Kohlenwasserstoffe, z. B. Alkylcyclohexane, wie z. B. das 1.3-Di-isooctyl
cyclohexan.
Als nichtionische Emulgatoren (B) geeignete Substanzen sind gekennzeichnet
durch eine lipophile, bevorzugt lineare Alkyl- oder Acylgruppe und eine
hydrophile, aus niedermolekularen Glycol-, Glucose- und Polyolethern ge
bildete Gruppe.
Die nichtionischen Emulgatoren (B) werden in den erfindungsgemäßen O/W-
Emulsionen in einer Menge von 0,5 bis 30 Gewichtsteilen, vorzugsweise von
3 bis 20 Gewichtsteilen eingesetzt.
Als nichtionische Emulgatoren (B) eignen sich insbesondere Ethylenoxidan
lagerungsprodukte an Fettalkohole mit 16 bis 22 C-Atomen. Derartige Pro
dukte sind handelsüblich. Die technischen Produkte stellen Gemische homo
loger Polyglycolether der Ausgangsfettalkohole dar, deren mittlerer Ox
ethylierungsgrad der angelagerten Molmenge an Ethylenoxid entspricht. Als
Emulgatoren können auch Ethylenoxidanlagerungsprodukte an Partialester aus
einem Polyol mit 3 bis 6 C-Atomen und Fettsäuren mit 14 bis 22 C-Atomen
verwendet werden. Solche Produkte werden z. B. durch Ethoxylierung von Fett
säurepartialglyceriden oder von Mono- und Di-Fettsäureestern des Sorbi
tans, z. B. von Sorbitanmonostearat oder Sorbitansesquioleat hergestellt.
Die für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Emulgatoren sollen einen
HLB-Wert von 10 bis 18 aufweisen. Unter dem HLB-Wert (Hydrophil-Lipophil-
Balance) soll ein Wert verstanden werden, der errechnet werden kann gemäß
worin L der Gewichtsanteil der lipophilen Gruppen, d. h. der Fettalkyl-
oder Fettacylgruppen in Prozent in den Ethylenoxidanlagerungsprodukten
ist.
Bevorzugt eignen sich als Emulgatoren (B) Fettalkoholpolyglykolether (B1)
der allgemeinen Formel (IV)
R⁴-(O-CH₂-CH₂)n-OH (IV)
in der R⁴ einen gesättigten oder ungesättigten, geradkettigen oder ver
zweigten Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 22 C-Atomen, vorzugsweise 12 bis
22 C-Atomen und n eine ganze Zahl von 10 bis 50, vorzugsweise von 10 bis
30, bedeutet, sowie Anlagerungsprodukte von 4 bis 20 Mol Ethylenoxid an
ein oder mehrere Fettsäurepartialglyceride (B2).
Unter Fettsäurepartialglyceriden (B2) von gesättigten oder ungesättigten
Fettsäuren mit 10 bis 20 C-Atomen sind dabei technische Gemische von Fett
säuremono-, di- und triglyceriden zu verstehen, die durch Veresterung von
1 Mol Glycerin mit 1 bis 2 Mol einer (C10-20)-Fettsäure oder durch Umeste
rung von 1 Mol eines (C10-20)-Fettsäuretriglycerids, z. B. von Rindertalg,
Schweineschmalz, Palmöl, Sonnenblumenöl oder Sojaöl mit 0,5 bis 2 Mol Gly
cerin erhalten werden. Handelsüblich sind zwei Typen von Partialglyceri
den. Partialglyceride des Typs I enthalten 35 bis 60% Monoglyceride, 35
bis 50% Diglyceride und 1 bis 20% Triglyceride. Partialglyceride des
Typs II werden durch Molekulardestillation aus solchen des Typs I herge
stellt und enthalten 90 bis 96% Monoglyceride, 1 bis 5% Diglyceride und
weniger als 1% Triglyceride (vergl. dazu: a) G. Schuster und W. Adams:
Zeitschrift für Lebensmitteltechnologie, 1979, Band 30(6), S. 256-264; b)
G. Schuster (Hrsg.) "Emulgatoren für Lebensmittel", Springer-Verlag, 1985).
Die erfindungsgemäß verwendeten Fettsäurepartialglyceride sollen 35 bis 96%
Monoglyceride, 1 bis 50% Diglyceride und 0,1 bis 20% Triglyceride ent
halten.
Bevorzugt geeignet als Emulgatoren sind Anlagerungsprodukte von 8 bis 12 Mol
Ethylenoxid an gesättigte Fettalkohole mit 16 bis 22 C-Atomen. Zur
erfindungsgemäßen Emulgierung von Ölkomponenten, die keine unpolaren Koh
lenwasserstofföle enthalten, die also aus 50 bis 100 Gew.-% Mono- und Di
estern der Formeln I, II und III und 0 bis 50 Gew.-% Fettsäuretriglyceri
den bestehen, eignen sich als Emulgatoren insbesondere Anlagerungsprodukte
von 8 bis 12 Mol Ethylenoxid an einen gesättigten Fettalkohol mit 18 bis
22 C-Atomen.
Zusätzlich zum Emulgator kann in vielen Fällen ein Co-Emulgator (C) zur
Herstellung der Öl-in-Wasser-Emulsionen nach dem erfindungsgemäßen Verfah
ren nützlich sein. Als Coemulgatoren sind erfindungsgemäß solche vom Typ
der Fettalkohole mit 16 bis 22 C-Atomen, z. B. Cetylalkohol, Stearylalko
hol, Arachidylalkohol oder Behenylalkohol oder Gemische dieser Alkohole
geeignet, wie sie bei der technischen Hydrierung von pflanzlichen und
tierischen Fettsäuren mit 16 bis 22 C-Atomen oder der entsprechenden Fett
säuremethylester erhalten werden. Weiterhin eignen sich als Coemulgatoren
Partialester aus einem Polyol mit 3 bis 6 C-Atomen und Fettsäuren mit 14
bis 22 C-Atomen. Solche Partialester sind z. B. die Monoglyceride von Pal
mitin- und/oder Stearinsäure, die Sorbitanmono-und/oder -diester von Myri
stinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure oder von Mischungen dieser Fettsäu
ren, die Monoester aus Trimethylolpropan, Erythrit oder Pentaerythrit und
gesättigten Fettsäuren mit 14 bis 22 C-Atomen. Als Monoester werden auch
die technischen Monoester verstanden, die durch Veresterung von 1 Mol Poly
ol mit 1 Mol Fettsäure erhalten werden und die ein Gemisch aus Monoester,
Diester und unverestertem Polyol darstellen.
Besonders gut eignen sich für das erfindungsgemäße Verfahren als Co-Emul
gatoren Cetylalkohol, Stearylalkohol oder ein Glycerin-, Sorbitan- oder
Trimethylolpropan-Monoester einer Fettsäure mit 14 bis 22 C-Atomen oder
Gemische dieser Stoffe.
Die Co-Emulgatoren (C) werden in den erfindungsgemäßen O/W-Emulsionen in
einer Menge von 0 oder 0,1 bis 30 Gew.-% eingesetzt. Bevorzugt ist der
Bereich von 2 bis 20 Gew.-%.
Der organische kosmetische Wirkstoff (D) wird ausgewählt aus der Gruppe
der Deowirkstoffe, Parfümöle und Lichtschutzfaktoren. Unter Parfümölen
sind dabei wie in der Fachwelt üblich Substanzen mit geruchsaktiven Ei
genschaften zu verstehen. Dies können z. B. natürliche Riechstoffe sein,
wie sie etwa durch Destillation, Extraktion oder Pressung aus Pflanzen
gewonnen werden oder synthetisch hergestellte Riechstoffe. Unter Deowirk
stoffen sind Substanzen zu verstehen, die das Bakterienwachstum und/oder
die Geruchsbildung verhindern bzw. weitgehend unterdrücken. Unter Licht
schutzfaktoren sind organische Substanzen zu verstehen, die in der Lage
sind, ultraviolette Strahlen zu absorbieren und die aufgenommene Energie
in Form längerwelliger Strahlung, z. B. Wärme, wieder abzugeben (vergl. z. B.
Parfümerie und Kosmetik, 1993 (74), S. 485-490).
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß
die Wirkstoffe (D) unabhängig davon, ob sie wasser- oder öllöslich sind,
gleichermaßen gut emulgierbar und die so erhaltenen Dispersionen feintei
lig und lagerstabil sind.
Wie bereits erwähnt gilt für die Komponenten (A) und (D) die Bedingung,
daß
- i) die Summe der Komponenten (A) und (D) 10 bis 90 Gew.-% - bezogen auf die gesamte Mischung - beträgt und
- ii) der Anteil der Komponente (D) im Bereich von 5 bis 100 Gew.-% - be zogen auf den Ölkörper (A) - beträgt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
beträgt die Summe der Komponenten (A) und (D) 20 bis 60 Gew.-%.
Neben den Komponenten (A) bis (D) können noch weitere Komponenten in der
Emulsion enthalten sein. Insbesondere seien in diesem Zusammenhang Grenz
flächenmoderatoren aus der Gruppe der Tocopherole, Guerbetalkohole mit 16
bis 20 C-Atomen und der Steroide mit 1 bis 3 OH-Gruppen genant, die - im
Sinne der Lehre der DE-A-41 40 562 - dann vorteilhaft als weitere Kompo
nenten gewählt werden, wenn es sich bei dem Ölkörper (A) um ein Öl mit
besonders hohem Dipolmoment handelt.
Unter Tocopherolen sind Naturstoffe mit Vitamin E-Charakter zu verstehen,
die sich vom 2-Methyl-2-(4′.8′.12′-trimethyltridecyl)-chroman-6-ol, dem
sogenannten Tocol, ableiten. Die Kennzeichnung erfolgt mit griechischen
Buchstaben (vergl. "Römpps Chemie-Lexikon", O.-A.Neumüller (Hrsg.), 7.
Aufl., Stuttgart 1977, S. 3615f). Besonders bevorzugt ist α-Tocopherol,
das am häufigsten vorkommende und technisch bedeutendste Tocopherol, das
vielfach auch als das eigentliche Vitamin E bezeichnet wird. Unter Guerbet
alkoholen sind spezielle verzweigte Alkohole zu verstehen (vergl. z. B.
A.J. O′Lenick Jr., R.E. Bilbo, Soap Cosm. Chem. Spec. 1987 (4) 52). Die
erfindungsgemäß einzusetzenden Guerbetalkohole sollen 16 bis 20 C-Atome
aufweisen, wie z. B. 2-Hexyldecanol oder 2-Octyldodecanol. Besonders geeig
net ist dabei 2-Octyldodecanol. Unter Steroiden ist eine Gruppe von natür
lich auftretenden oder synthetisch gewonnenen Verbindungen zu verstehen
denen das Gerüst des (partiell) hydrierten Cyclopenta[a]phenanthrens zu
grunde liegt, vergl. z. B. O.A. Neumüller, Römpps Chemie-Lexikon, 7. Aufl.,
Stuttgart 1975, S. 3336 ff. Die Steroide sollen 1 bis 3 OH-Gruppen aufwei
sen. Besonders geeignet sind die Sterine, bei denen sich am dritten C-Atom
des Steroidgerüstes eine OH-Gruppe befindet. Die Sterine treten in allen
tierischen und pflanzlichen Zellen auf. Nach ihrem Vorkommen teilt man sie
in Zoosterine, z. B. Cholesterin, und Phytosterine, die vorwiegend in hö
heren Pflanzen vorkommen, auf. Ein besonders geeignetes Steroid ist Cho
lesterin.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in der Weise durchgeführt werden, daß
zunächst die Phaseninversionstemperatur bestimmt wird, indem man eine Pro
be der auf übliche Weise hergestellten Emulsion unter Verwendung eines
Leitfähigkeitsmeßgerätes erhitzt und die Temperatur bestimmt, bei der die
Leitfähigkeit stark abnimmt. Die Abnahme der spezifischen Leitfähigkeit
der zunächst vorhandenen Öl-in-Wasser-Emulsion nimmt dabei üblicherweise
über ein Temperaturintervall von 5 bis 15°C von anfänglich ca. 50 Mikro
siemens pro cm auf Werte unter ca. 5 Mikrosiemens pro cm ab. Der entspre
chende Temperaturbereich wird als Phaseninversions-Temperaturbereich (PIT-
Bereich) bezeichnet.
Nachdem der PIT-Bereich bekannt ist, kann man das erfindungsgemäße Ver
fahren entweder in der Weise durchführen, daß man die zunächst wie üblich
hergestellte Emulsion nachträglich auf eine Temperatur erhitzt, die in
nerhalb oder oberhalb des Phaseninversions-Temperaturbereichs liegt, oder
in der Weise, daß man bereits bei der Herstellung der Emulsion eine Tem
peratur wählt, die innerhalb oder oberhalb des Phaseninversions-Tempera
turbereichs liegt. Es ist auch möglich, ein wasserfreies oder wasserarmes
Konzentrat bei der Phaseninversions-Temperatur mit heißem oder kaltem
Wasser zu verdünnen (Heiß-Heiß- oder Heiß-Kalt-Verfahren).
Sofern Mischungen von Öl löslichen und wasserlöslichen Wirkstoffen (D) ein
gesetzt werden sollen, kann das erfindungsgemäße Verfahren auf die gerade
geschilderte Weise durchgeführt werden, wobei die Gesamtmenge der Wirk
stoffe (D) eingesetzt wird. Es ist jedoch auch möglich, auf die geschil
derte Weise zu verfahren, und dabei zunächst ausschließlich die öllös
lichen Wirkstoffe (D) einzusetzen, während die wasserlöslichen Wirkstoffe
(D) dem so erhaltenen Öl-in-Wasser-Emulsionen erst nachträglich zudosiert
werden. Daraus ergibt, daß die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens
insbesondere bei der Herstellung von Öl-in-Wasser-Emulsionen mit einem
Gehalt an Öl löslichen Wirkstoffen (D) zum Tragen kommen.
Öl-in-Wasser-Emulsionen, wie sie nach dem erfindungsgemäßen Verfahren er
halten werden, finden Anwendung in der Kosmetik z. B. als Haut- und Kör
perpflegemittel. Besonders bevorzugt ist das erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung emulsionsförmiger Zubereitungen für die Haut- und Haarbe
handlung geeignet.
Die folgenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und sind
nicht einschränkend zu verstehen.
- a) Ölkörper (A)
IPM: Isopropylmyristat ("Rilanit IPM"; Fa. Henkel/Düsseldorf)
Ocylether: Di-n-Octylether ("Cetiol OE"; Fa. Henkel/Düsseldorf)
Paraffin: Paraffin, dickflüssig (Type DAB 9, Fa. Wasserfuhr/Bonn) - b) nichtionische Emulgatoren (B)
Eumulgin: Anlagerungsprodukt von 12 mol Ethylenoxid an 1 mol Cetostearyl alkohol; CTFA-Bezeichnung: Ceteareth-12 ("Eumulgin B1"; Fa. Henkel/Düssel dorf) - c) Co-Emulgatoren (C)
GMS: Glycerinmonostearat ("Cutina GMS"; Fa. Henkel/Düsseldorf) - d) organische kosmetische Wirkstoffe (D):
W-1: Triethylcitrat ("Hydagen CAT", Fa. Henkel/Düsseldorf)
W-2: Parfümöl (Type "HC-50-2457"; Fa. Henkel/Düsseldorf)
W-3: Octyl-Methoxycinnamat ("Parsol MCX", Fa. Givaudan-Roure GmbH/Norder stedt)
Die Komponenten (A) bis (D) wurden gemischt und auf eine Temperatur leicht
oberhalb des Schmelzpunktes der Mischung erwärmt und homogenisiert. Dann
wurde in die Schmelze unter Rühren das Wasser, welches auf etwa die
gleiche Temperatur erhitzt war, einemulgiert. Die Zusammensetzung der Emul
sionen ist der Tabelle 1 zu entnehmen. Die Angaben sind in Gew.-% - bezo
gen auf die gesamte Mischung - zu verstehen.
Die Emulsionen wurden, wie unter 2.1. beschrieben hergestellt und dann
kurzzeitig (ca. 1 Minute) auf 95 °C erhitzt. Dann wurden die Emulsionen
rasch, d. h. mit einer Abkühlrate von ca. 2°C pro Minute, unter Rühren
auf Raumtemperatur abgekühlt.
Unter Verwendung einer Leitfähigkeitsmeßbrücke (Fa. Radlometer, Kopenha
gen) wurde die elektrische Leitfähigkeit der Emulsionen in Abhängigkeit
von der Temperatur ermittelt. Zu diesem Zweck wurde die Emulsion zunächst
auf +20°C abgekühlt. Bei dieser Temperatur zeigten die Emulsionen eine
Leitfähigkeit von über 50 Mikrosiemens pro cm, d. h. sie lagen als Öl-in-
Wasser-Emulsionen vor. Durch langsames Erwärmen mit einer Heizrate von ca.
0,5°C/min, die mit Hilfe eines Temperatur-Programmgebers in Verbindung
mit einem Kryostaten gesteuert wurde, wurde ein Leitfähigkeitsdiagramm er
stellt. Der Temperaturbereich, innerhalb welchem die Leitfähigkeit auf
Werte unterhalb 5 Mikrosiemens pro cm abfiel, wurde als Phaseninversions-
Temperaturbereich notiert.
Die Zusammensetzung gemäß Tabelle 1, Spalte B2, wurde auf 65°C, d. h. eine
Temperatur unterhalb der PIT, erhitzt. Die resultierende Emulsion war grob
teilig.
In Tabelle 2 wurde die Phaseninversionstemperatur (PIT) der Zusammenset
zungen der Beispiele B1 bis B5 angegeben. Der Wert der PIT ergab sich da
bei aus dem unter 2.3 genannten experimentell bestimmten Phaseninversi
ons-Temperaturbereich durch Mittelwertbildung.
Die erhaltenen O/W-Emulsionen der Beispiele B1 bis B5 sowie des Vergleichs
beispiels V1 wurden ferner bei 400facher Vergrößerung im Mikroskop unter
sucht. Sofern Öltröpfchen erkennbar waren, wurde die Emulsion als "grob"
eingestuft; waren dagegen keine Öltröpfchen zu erkennen, so wurde die Emul
sion als "fein" bezeichnet. Bei feinteiligen Emulsionen kann dementspre
chend von einer Tröpfchengröße unterhalb von 1 µm ausgegangen werden. Es
zeigte sich, daß bei allen Beispielen B1 bis B5, die wie oben unter 2.2.
beschrieben hergestellt worden waren, feine Emulsionen resultierten. Im
Gegensatz dazu waren die Emulsion, die lediglich in konventioneller Weise
(d. h. nach der unter 2.1. beschriebenen Methode, vergl. Versuch V1) und
nicht nach dem Phaseninversionsverfahren hergestellt war, grobteilig.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Emulsionen B1 bis
B5 wurden mit Wasser weiter verdünnt (Verdünnungsfaktor: 2,26). Die Zu
sammensetzung der dabei erhaltenen Emulsionen ist den Spalten B1* bis B5*
der Tabelle 3 zu entnehmen. Es wurde festgestellt, daß die Emulsionen B1*
bis B5* in Bezug auf Feinteiligkeit (gemessen durch quasielastische Licht
streuung) und Lagerstabilität (keine Entmischungserscheinungen bei mehrmo
natiger Lagerung) der Zusammensetzung V1*, die durch Verdünnung der gemäß
2.4. erhaltenen Zusammensetzung V1 erhalten wurde, überlegen war (vergl.
Tabelle 4).
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung von Öl-in-Wasser-Emulsionen mit einem Gehalt
an einem organischen kosmetischen Wirkstoff, dadurch gekennzeichnet,
daß man
- A) einen Ölkörper mit
- B) 0,5 bis 30 Gew.-% eines nichtionischen Emulgators mit einem HLB- Wert von 10 bis 18 und
- C) 0 oder 0,1 bis 30 Gew.-% eines Co-Emulgators aus der Gruppe der Fettalkohole mit 12 bis 22 C-Atomen oder der Partialester von Poly olen mit 3 bis 6 C-Atomen mit Fettsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen und
- D) einen organischen kosmetischen Wirkstoff, der ausgewählt ist aus der Gruppe der Deowirkstoffe, Parfümöle und Lichtschutzfaktoren, mit der Maßgabe, daß
- i) die Summe der Komponenten (A) und (D) 10 bis 90 Gew.-% beträgt und
- ii) der Anteil der Komponente (D) im Bereich von 5 bis 100 Gew.-% - bezogen auf den Ölkörper (A) - beträgt,
in Gegenwart von 8 bis 85 Gew.-% Wasser bei einer Temperatur oberhalb
des Schmelzpunktes des Gemisches aus den Komponenten (A) bis (D) emul
giert und die Emulsion auf eine Temperatur innerhalb oder oberhalb des
Phaseninversions-Temperaturbereichs erhitzt - oder die Emulsion bei
dieser Temperatur herstellt - und dann die Emulsion auf eine Tempera
tur unterhalb des Phaseninversionstemperaturbereichs abkühlt und gege
benenfalls mit Wasser weiter verdünnt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei man die Komponente (B) in einer Menge
einsetzt, die 3 bis 20 Gew.-% entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei man die Komponente (C) in ei
ner Menge einsetzt, die 2 bis 20 Gew.-% entspricht.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Summe der Kompo
nenten (A) und (D) 20 bis 60 Gew.-% beträgt.
5. Verwendung der Öl-in-Wasser-Emulsion nach einem der Ansprüche 1 bis 4
in der Kosmetik, z. B. als Haut- und Körperpflegemittel.
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