Tensioattivi
Ultimo aggiornamento 14/01/2024
Classi di tensioattivi e usi
Classificare i tensioattivi non è facile, ma ci sono alcuni metodi universalmente riconosciuti e utilizzati dai cosmetologi e dai chimici formulatori per scegliere un tensioattivo. Alcuni di questi metodi sono utili, altri meno utili, ma tutti ci danno informazioni importanti per capire cosa fare.
Come prima cosa, dobbiamo distinguere lo scopo per cui usiamo un tensioattivo in un prodotto cosmetico. Queste sostanze possono agire tra due fasi di un prodotto (es. olio e acqua all’interno di una crema) oppure tra una fase del prodotto e una del consumatore (es. acqua e pelle, olio e pelle). Nel primo caso il tensioattivo agisce da emulsionante, nel secondo da detergente.
- Tensioattivi emulsionanti: funzione tecnica per strutturare il cosmetico
- Tensioattivi detergenti: funzione pratica, per la detersione della persona
Gli usi dei tensioattivi non si limitano però a queste due categorie:
| Azione | Tipo di tensioattivo | Interfase | Impiego |
|---|---|---|---|
| antischiuma | molto lipofilo (es. alcoli grassi, oli, siliconi) | liquido/gas | per ridurre il potere schiumogeno di tensioattivi detergenti, alzando la tensione superficiale aria/acqua |
| bagnante | mediamente lipofilo (es. polisorbati, esteri del sorbitano) | solido/liquido | per rendere bagnabili polveri altrimenti molto idrofobiche, abbassando la tensione superficiale polvere/liquido |
| solubilizzante | mediamente idrofilo (es. eteri del poliossietilene, PEG) | liquido/liquido | per sciogliere in acqua piccoli quantità di olio, come ad esempio oli essenziali o vitamine lipofile (l’olio viene racchiuso nelle micelle di tensioattivo) |
| detergente | idrofilo (es. saponi, alchiletere solfati) | solido/liquido liquido/liquido | per sciogliere il sebo e la sporcizia presenti sulla pelle, riducendo la tensione superficiale tra pelle e acqua e tra acqua e sudiciume |
| emulsionante | idrofilo/lipofilo a seconda del tipo di emulsione | liquido/liquido | per miscelare liquidi altrimenti immiscibili, abbassando la tensione superficiale tra di essi |
L’HLB | Bilancio idro-lipofilico
L’idrofobicità/idrofilicità di un tensioattivo viene spesso indicata utilizzando l’HLB (Hydrophilic-Lipophilic Balance o bilancio idro-lipofilico). Questo valore è relativamente importante perché è uno dei pochi valori numerici tecnici che i fornitori di materie prime comunicano ai clienti.
L’HLB è un numero che ci dice che rapporto esiste tra la porzione idrofila e lipofila di un tensioattivo. Detto in modo molto semplicistico:
- HLB alto = tensioattivo polare = fase preferita acquosa
- HLB basso = tensioattivo apolare = fase preferita oleosa
Il tensioattivo agisce sulla fase in cui si solubilizza. Questo vuol dire che, se il tensioattivo è più solubile in acqua, ridurrà la tensione interfacciale dell’acqua, mentre se è più solubile in olio, ridurrà quella dell’olio. La solubilità di un tensioattivo, quindi, ne determina l’utilizzo in ambito cosmetico.
A seconda del valore di HLB, quindi, i tensioattivi vengono scelti per ottenere una particolare funzione cosmetica, che può essere generalmente riassunta come segue.
L’HLB ha tantissimi problemi e limitazioni. Come prima cosa, è un numero calcolato matematicamente, e non sperimentalmente, sulla base dei gruppi chimici che compongono il tensioattivo. Inoltre, ci sono diversi metodi per calcolarlo (Griffin HLB vs Davies HLB), ma non viene quasi mai specificato quale dei due HLB è quello indicato. Questo che vuol dire che non tutti i valori di HLB sono tra loro comparabili.
Altro punto è che spesso la solubilità dei tensioattivi varia a seconda del pH, della temperatura e della presenza di sali o polioli, mentre il valore di HLB non tiene in considerazione questi parametri. Oltre tutto, non tutti i tensioattivi sono influenzati da tutti questi parametri:
- tensioattivi ionici: la concentrazione di sale influenza di molto la solubilità
- tensioattivi non ionici: temperature maggiori ne aumentano la solubilità in acqua
- tensioattivi etossilati: temperature maggiori ne riducono la solubilità in acqua
Quindi, l’HLB è un valore assegnato al tensioattivo, ma quando noi misceliamo il tensioattivo con un sistema complesso e non con semplice acqua, la sua solubilità non può essere spiegata solo dal suo HLB. Purtroppo, l’HLB ha poca utilità pratica comparato all’HLD (Hydrophilic-Lipophilic Distance), ma quest’ultimo non è un concetto ancora molto diffuso.
Per cosa dovremmo utilizzare quindi l’HLB? Solo e unicamente per farci un’idea generica della struttura delle molecole che lo compongono: questo valore è in grado di dirci se il nostro tensioattivo ha una testa idrofila molto grande comparata alla lunghezza della catena, o viceversa.
Classificazione secondo carica
La porzione polare di un tensioattivo può essere di diversa natura. A seconda del tipo di testa, quindi, i tensioattivi possono essere suddivisi in quattro macro-categorie:
| 1. | Tensioattivi anionici | con carica (-) | detergenti schiumogeni |
| 2. | Tensioattivi anfoteri | con cariche (+) e (-) | detergenti schiumogeni “mild” |
| 3. | Tensioattivi cationici | con carica (+) | condizionanti, conservanti |
| 4. | Tensioattivi non ionici | privi di carica | detergenti “mild” |
Questa distinzione è importante perché a seconda della carica il tensioattivo risulta più o meno sgrassante sulla pelle e sui capelli, e quindi più o meno aggressivo. La carica determina la loro applicazione cosmetica, come indicato in tabella, e la loro compatibilità con diversi tipi di formulazioni.
Tutte le classi di tensioattivi, ad eccezione dei cationici, trovano impiego come detergenti, a patto che siano abbastanza idrofili da sciogliersi in acqua. Si trovano in grande quantità nei prodotti shampoo, detergenti e docciaschiuma. I tensioattivi cationici, al contrario, vengono utilizzati come condizionanti, ad esempio all’interno dei balsami per capelli.
È importantissimo non mescolare nella stessa formulazione tensioattivi con cariche opposte!! Tensioattivi anionici e cationici quindi non andranno mai mescolati, pena la separazione del prodotto. I tensioattivi non ionici e quelli anfoteri invece non hanno di questi problemi, in quanto compatibili con entrambe le cariche.
I tensioattivi possono essere usati per diverse funzioni cosmetiche. A seconda delle loro caratteristiche chimico-fisiche possono fungere da emulsionanti, solubilizzanti, bagnanti, antischiuma, detergenti oppure condizionanti.
A seconda della carica possono essere distinti in anionici, cationici, anfionici oppure non ionici.
La carica del tensioattivo determina inoltre anche la sua sostantività, ovvero la caratteristica di rimanere o meno attaccata a pelle e capelli, e resistere al risciacquo. Vediamo di seguito cosa vuol dire.