化粧品製剤の安定性を制御する方法

エマルジョンは熱力学的に不安定なシステムであり、その寿命は限られています。このことは、エマルジョンの安定性が化粧品用配合用の重要な課題であることを示している。商業化粧品は2〜3年の賞味期限を持っている必要があります。エマルジョンの貯蔵寿命は、エマルジョンが消費者にとって許容できないレベルまで悪化するのにかかる時間の長さとして定義することができます。市販の化粧品を消費者に配布して保存するには、長い時間がかかります。一般的に、化粧品の保存期間は2〜3年です。一部の国では、日焼け止め剤を含む市販(OTC)エマルジョンが5年以上の安定性を有する必要があります。リアルタイムの賞味期限測定は時間がかかるため、一般に化粧品会社は、リアルタイムの賞味期限調査を行うことはほとんどなく、エマルジョンの保存期間を正確に予測するテストを設計することが重要です。現在、そのようなプログラムは多くあるが、現実から一定の距離が残っているが、エマルジョンの安定性が単純な問題ではないことを示している。

(1) エマルジョン不安定性のメカニズム

エマルジョンが老化すると、エマルジョンを不安定にするために物理的な変化を受ける。重力層、凝集、不均化の影響を含む。

重力分離の可能性のある結果は凝集です。凝集は堆積または階層化の現象である。凝集中、それはまだ乳化されているが、豊富な分散相層は、上層(O/Wエマルジョン)、または下層(O/Wエマルション)に集中している。W/O エマルジョン)。この2種類の重力による変化は可逆的であり、揺れは凝集した材料を再分散させることができる。これらの条件はストークスの法則に従い、すなわち分離速度は油相と水相の密度差に比例し、連続相の粘度は分散相の粒径に比例する。従って、連続相の粘度を上げる、またはコロイドミルまたは均質化を用いて粒径を小さくしたり、エマルジョンの安定性を高めることができる。

分散した相滴が一緒に持ち込まれ、結合して大きな液滴を形成すると、合体が生じる。最終的に相分離が起こります。乳化剤の量が小さい液滴を保つには十分ではないが、凝集を防ぐのに十分でない場合、あるいはさらに大きな粒子分布を有するエマルジョンに合体する場合、この状況は限定合体と呼ばれる。

不均化効果は、液滴の内圧が液滴の外圧よりも高くなることによって引き起こされる。この駆動力は、化学成分が小さな液滴からより大きな液滴、またはおそらく連続相に拡散する原因となります。界面活性剤系の異なる成分が小さな液滴から大きな液滴に異なる速度で拡散することがあるため、その結果、小さな液滴は小さくなり、大きな液滴は大きくなる。

(2)乳化安定性試験

この文献では、乳化安定性を予測する多くの実験方法が報告されている。それは主に加速テスト、リアルタイムテストおよびレオロジー測定を含んでいる。

1. 加速試験

加速試験は、温度上昇や遠心力などのシステムに負荷を加える方法です。加速試験の固有の危険は、実際に経験されているものをはるかに超えた条件にエマルジョンを施すものです。したがって、加速試験結果は注意して使用する必要があり、結論は通常の保管条件下で結果によって比較および確認されるべきです。

温度ベースの加速試験は一定の高温を使用し、

(例えば、40°Cまたは48°C)または凍結溶融サイクル(室温に-15〜5°C)。高温加速試験の理論的根拠は、化学反応速度定数と温度の関係を記述するアレニウス方程式、すなわち温度が10°C上昇した場合、ほとんどの化学反応の速度が2倍になるということです。したがって、20°Cでの3年間は、50°Cで4.5ヶ月に相当する必要があります。 しかし、温度が上昇するにつれて、乳化の粘度が低下し、界面活性剤の溶解性のバランスが変化する。コロイド固体とポリマーの水和、2つの相間の分子の分割、ワックスまたは他の物質の融解など、他の変化も起こり得る。エマルジョンを安定させる主な要因のいくつかは、高温で突然消失し、エマルジョンが不安定になる。

加速テストでは、誤解を招く情報が生成される場合があります。また高温で分離されるエマルジョンの中には、室温での貯蔵寿命が異なるものもあります。非イオン性乳化剤は、ポリオキシエチレン基の水分補給を利用してエマルションを安定化させ、その選択は室温での界面特性に基づいています。高温では、乳化剤の水和が小さくなり、HLB値が全く異なります。それらは異なる特性の分子と考えることができる。場合によっては、エマルジョンは低温時よりも高温でより安定しています。この場合、高温加速試験のみに基づいて結論が出された場合、それは間違っているだけでなく、誤解を招くこともあります。

凍結融解サイクルはまた、エマルジョンの負荷を増加させ、いくつかの固有の問題があります。氷点下の温度では、O/Wエマルジョン中の氷の結晶の形成が、油粒子を伸ばして平坦化する可能性があります。さらに、乳化剤の親油性部分は流動性を失い、水の凍結と沈殿により親水性部分は自発的に「脱水」する。合体が発生する前にエマルジョン「治癒」が発生した場合、エマルジョンは試験に耐えます。成分の再溶解速度が遅い場合、エマルジョンは不安定であり、室温で発生するプロセスとは異なる。

遠心作用は、加速重力を使用してエマルションに荷重を加えるもう一つの方法です。半径は10cmで、5hの3750r/分の速度は重力の1年に相当します。したがって、この方法は、凝集および階層化のために速度が決定的であるプロセスに適用することができる。一部の人々は、エマルジョンの安定性を定量的に決定するために、超遠心化法を使用しています。必要な時間は従来の方法よりも短いですが、結果とリアルタイムテストの相関関係を調べ、その相関関係を使用してエマルジョンの安定性を予測するには、より多くの作業が必要です。超遠心分離の速度は25000r/分までである。このような高速条件下では、エマルジョンの安定性と正常な条件下での安定性との間に差があります。このような高速遠心分離の下では、合体だけがスピードの決定的な段階であるため、液滴や粒子はすぐに積み重なり、水媒体を迅速に分離させます。通常の貯蔵条件下では、可逆凝集および不可逆的な凝集が起こり、どちらもプロセス速度の決定的な段階であり得る。また、このような強い力を加えて液滴間の水相液の液膜の漏出を引き起こし、乳化剤膜の破壊を引き起こす。

加速試験の結果と一般的な貯蔵条件下での結果との間の相関をさらに検討することによってのみ、加速試験を正しく使用してエマルジョンの安定性を予測することができる。