赢创--油包水系统与出水技术的探讨.ppt

W/O system and quick water breaking technology discussion油包水系统与出水技术的探讨 可编辑Page 2水分快速释放系统市场趋势 来源:日本市场 主要在美容沙龙使用 特別用于面部护理 应用领域:防晒,晒后修复和AHA霜应用效益 更节省成本 创新的概念 相对清爽的手感 水感强烈更有“保湿性”可编辑Page 3水分快速释放的方案水性凝胶体系W/O 乳化体系Lovely water droplet!W/O 乳剂在使用时，因为油相先行铺展，释放的水相因为界面张力而收缩，从而形成可爱的水珠。可编辑Page 4W/O 水分释放体系的可能问题讨论值得注意的两个方面，分别针对“水分释放效果”和“油包水体系”水分释放效果水分释放的影响因素 水相含量的影响 乳化剂用量的影响 其他影响因素稳定性情况油包水体系常见问题 耐寒条件下的出水问题 离心或者耐热条件下的出油问题 粘度降低即过度剪切的问题 可编辑Page 5水分释放效果的感官评价 出水效果可以用水珠形成的情況加以表述:施用0.5-1g的料体于手背，正常涂抹1分钟后用5分制对水珠的情況评价。5分:水珠很容易形成，且量很多，表示有很好的出水效果。1分:沒有水珠产生，表示没有出水效果。如果评价结果小于3分则其出水效果被视为不可接受 可编辑Page 6水分释放效果的影响因素水分释放或者“出水”的过程是：油包水体系的乳化颗粒在剪切（涂抹）作用下破乳。要达到水珠状的效果，可做如下推论：1.释放的水量要足够大 配方的含水量2.释放速度要足够快 配方的乳化剂用量可编辑Page 7水相含量的影响讨论组组分分配比配比(wt.%)F1F2F3F4F5F6AABIL EM 900.80.80.80.80.80.8ABIL Wax 9801 鲸鲸蜡基聚二甲基硅氧蜡基聚二甲基硅氧烷烷1.61.61.61.61.61.6TEGOSOFT DEC 碳酸二乙基己碳酸二乙基己酯酯2.13.54.956.357.810.65环环硅硅烷烷4.157.059.912.7515.621.3ABIL 350 聚二甲基硅氧聚二甲基硅氧烷烷1.051.752.453.23.95.35Magnesium Stearate 硬脂酸硬脂酸镁镁0.30.30.30.30.30.3BWater 水水83.9578.9573.9568.9563.9553.95Glycerin 甘油甘油555555Sodium Chloride 氯氯化化钠钠111111Bronopol(Preservative)防腐防腐剂剂0.050.050.050.050.050.05Water phase content(%)水相含量水相含量88.9583.9578.9573.9568.9563.95Breaking effect 出水效果出水效果评评分分532 111不同内相含量的出水效果比较可编辑Page 8水相含量影响的结论水相含量 出水效果 当前测试配方系统，水相含量必须 85%才能获得理想的出水效果 但是实际操作中，如果水相含量超过90%,可能导致加水的过程无比艰难，且超过越多，越困难。建议水相含量的上限为90%.注：水相含量含水量可编辑Page 9乳化剂ABIL EM90用量的影响组组成成配比配比(wt.%)F7F8F9F10F11AABIL EM 900.40.81.21.62ABIL Wax 9801 鲸鲸蜡基聚二甲基硅氧蜡基聚二甲基硅氧烷烷1.61.61.61.61.6TEGOSOFT DEC 碳酸二乙基己碳酸二乙基己酯酯22222环环硅硅烷烷44444ABIL 350 聚二甲基硅氧聚二甲基硅氧烷烷11111Magnesium Stearate 硬脂酸硬脂酸镁镁0.30.30.30.30.3BWater 水水84.784.383.983.583.1Glycerin 甘油甘油55555Sodium Chloride 氯氯化化钠钠11111Bronopol(Preservative)防腐防腐剂剂0.050.050.050.050.0524h Viscosity(mPas)SP93,4rpm,RT 98,000125,000149,000180,000189,000热稳热稳定性定性(50 1 month)passpasspasspasspass冷冷热热循循环环(-15-RT)breakpasspasspasspass冷冷稳稳定性定性-15(4 weeks)breakbreakpasspasspass出水效果出水效果55443可编辑Page 10ABIL EM 90 的简介EM90 在界面上的形态在界面上的形态经测试，使用 EM90允许乳化 超过90%的水相!鲸蜡基 PEG/PPG-10/1聚二甲基硅氧烷ABIL EM 90是油包水体系优良的乳化剂聚醚鲸蜡基硅酮链可编辑Page 11乳化剂添加量的影响 增加乳化剂用量:体系粘度耐寒稳定性出水效果为了兼顾实际使用粘度和出水效果，类似系统的乳化剂推荐用量为 0.8%.可编辑Page 12乳化剂用量对体系粘度的影响分析 0.4%EM901.2%EM902.0%EM90不同乳化剂用量下的显微结构照片(10 x10)乳化顆粒变小相界面积增加体系内摩擦增加体系粘度增加可编辑Page 13W/O 高含水量体系的稳定性讨论 耐寒条件下的出水问题 这个问题将随水相含量增加变得突出 离心或者耐热条件下的出油问题 粘度降低即过度剪切的问题 可编辑Page 14W/O 体系耐寒出水的原理分析温度降低导致内相结晶，乳化颗粒也从球形向规则的六面体转变，这种形变作用会破坏界面膜。增加乳化剂用量 巩固界面膜减小乳化颗粒直径 受形变影响小亲水性成分或者电解质可以扒附水分子（通过氢键作用或者静电引力），使水分子不能自由迁徙，从而降低了水的活度，结晶变得困难，宏观表现就是冰点降低。可编辑Page 15改善耐寒稳定性的手段 方法 I增强界面膜方法 II降低水相冰点增加乳化剂用量减小乳化颗粒使用稳定剂电解质亲水性成分提高冷稳定性根据之前的分析，至少有两个方法用以改善耐寒特性：可编辑Page 16以甘油为例的亲水性物质对冷稳定性的影响 组组分分配比配比(wt.%)F12F13F14F15AABIL EM 900.40.40.4 0.4 ABIL Wax 9801 鲸鲸蜡基聚二甲基硅氧蜡基聚二甲基硅氧烷烷2.5 2.52.5 2.5TEGOSOFTDEC 碳酸二乙基己碳酸二乙基己酯酯2.0 2.02.02.0环环硅硅烷烷4.0 4.04.04.0Magnesium Stearate 硬脂酸硬脂酸镁镁0.6 0.60.60.6BWater 水水81.0 71.0 61.0 51.0 Glyerin 甘油甘油8.0 18.0 28.0 38.0 Sodium Chloride 氯氯化化钠钠1.51.51.51.5循循环试验环试验(-15-RT)3 次次breakbreakpasspass循循环试验环试验(-25-RT)2 次次breakbreakbreakpass不同含量甘油的影响研究甘油含量增加可以显著改善耐寒特性，同时发现：甘油含量越高则水珠颗粒越细可编辑Page 17亲水性组合物的正交设计研究v丙二醇v聚乙二醇v酒精v糖类v聚糖v其他v3 因子,2 水平v4 因子,3 水平范例(34)tests:甘油(10,20,30%)PEG-400(3,6,9%)汉生胶(0.1,0.3,0.5%)酒精(3,6,9)1%NaCl 水溶液分別经-15 和-25 测试-15 甘油 20%,PEG400 3%汉生胶 0.3%,酒精 6%-25 甘油 30%,PEG400 9%汉生胶 0.1%,酒精 3%正交设计正交设计最佳组合最佳组合亲水性成分亲水性成分配方运用配方运用可编辑Page 18W/O 高含水量体系的稳定性 耐寒条件下的出水问题 离心或者耐热条件下的出油问题 粘度降低即过度剪切的问题 可编辑Page 19离心或耐热条件下的出油讨论油包水配方出油的本质是密度差造成的沉降現象，其可能的原因是：1.由于内外相的密度差造成的乳化体和外相之间的分离2.由于外相油脂之间的相容性不好而产生彼此分离的现象因此，可以根据Stocks沉降公式推导出相关因素粒径粘度体系粘度乳化颗粒的直径但是，右边得沉降公式忽略了：油相的相容性单一外相悬浮稳定剂的使用屈服值乳化剂的选择性颗粒稳定性沉降速度颗粒稳定悬浮所需屈服值的近似公式：可编辑Page 20有关粘度及颗粒直径的讨论根据沉降公式以及粘度和屈服值的关系，粘度越高则沉降越慢，粘度越高屈服值可能越大，因此高的粘度总是利于稳定的。哪些因素会影响体系粘度呢？外相的粘度：外相的粘度越大则配方最终的粘度越大 提高外相粘度可以使用高粘度的油酯甚至蜡质或者增稠剂内外相的比例：内相的比例越高则粘度相应的越高 对于高含水量的W/O体系该特性尤为显著乳化颗粒的大小：当内相的量超过20，乳化颗粒越细则粘度越大 对于高含水量的W/O体系该特性尤为显著较小的乳化颗粒不仅沉降速度慢，同时对体系屈服值的要求也低，往往有利于稳定，那么如何获得较小的乳化颗粒呢？简单的办法是：增加乳化剂用量：之前已有讨论 增加搅拌的速度：之后将要讨论对于高含水量的W/O体系而言，要获得较高的粘度轻而易举，因此一般不需额外使用增稠剂。可编辑Page 21油相相容性的影响油相的相容性体现在油酯混合后的澄清度上，越透明相容性越好。对于一般油包水而言，油酯相容性主要影响渗油现象,相容性越差越容易渗油 而对于高内相含量的出水霜，因为油相的量超低，相容性还体现在对操作性的影响上。低的油相相容性导致低的操作性：分別以碳酸二乙基己酯(TEGOSOFT DEC，与硅油体系相容性好)和甲氧基肉桂酸辛酯(UvinulMC80，与硅油体系相容性不好)为例讨论其将会产生的影响可编辑Page 22油相相容性的影响组组分分配比配比(wt.%)碳酸二乙基己酯碳酸二乙基己酯 甲氧基肉桂酸辛甲氧基肉桂酸辛酯酯F28F29F30F31F32F33AABIL EM 900.80.80.80.80.80.8鯨蜡基聚二甲基硅氧鯨蜡基聚二甲基硅氧烷烷1.61.61.61.61.61.6碳酸二乙基己碳酸二乙基己酯酯246UvinulMC80246环环硅硅烷烷420420ABIL 350 聚二甲基硅氧聚二甲基硅氧烷烷111111硬脂酸硬脂酸镁镁0.30.30.30.30.30.3B水相水相90.3590.3590.3590.3590.3590.35外外观观霜状霜状霜状霜状霜状霜状霜状霜状失失败败失失败败热稳热稳定性定性(50,1个月个月)passpasspasspass循循环测试环测试(-15-RT,3次次)passpasspasspass可编辑Page 23油相相容性的讨论 过多的OMC导致油相的相容性极差，并进一步导致体系的崩溃这就使当前配方扩展到防晒产品变得很困难那么，低的油相相容性为什么会产生这样的后果呢？Formula 28的油相的油相Formula 30的油相的油相 Formula 33的油相的油相 可编辑Page 24乳化剂的选择性乳化剂通过其疏水基和油酯结合从而降低了油水两相的界面张力。由于油酯种类繁多，结构不同，因此它们和给定的乳化剂的结合能力是不同的。当配方中使用多种油酯而这些油酯的相容性又不佳时，必然出现某些油酯参与乳化少，甚至无法参与乳化的情況。那些与乳化剂疏水基作用弱的油酯就容易游离出來，并进一步引起两种风险：出现渗油现象 改变了实际水油比，导致体系崩溃 因此，建议设计此类配方，乃至整个油包水配方时，尽可能将油相调整至透明，并选择与此油相匹配的乳化剂。可编辑Page 25W/O 高含水量体系的稳定性 耐寒条件下的出水问题 离心或者耐热条件下的出油问题 粘度降低即过度剪切的问题 可编辑Page 26W/O 体系粘度损失问题的研究油包水体系长期放置粘度随时间下降也是一个常见的问題，高水含量的油包水体系更不能例外。这个问题的原因是什么？是否由操作工艺引起，如果是，操作工艺还有哪些影响？如何解決这一问题呢？可编辑Page 27操作工艺水相加入方法 I1.将硬脂酸镁在强力搅拌下分散进油相2.常温下将水相逐渐加入，边加边提速 WO550 rpm(6min)650 rpm(9min)W+O均质方法 II1.将硬脂酸镁在强力搅拌下分散进油相2.常温下将水相逐渐加入，保持低速搅拌 WO200 rpm(16min)W+O200 rpm(6min)21100 mPasSP3 10rpm61000 mPasSP3 10rpm方法II 更为推荐均质可编辑Page 28操作工艺 均质速度F34F35F36F37F38F39搅搅拌速度拌速度(rpm)7009001,100 1,300 1,500 1,800 粘度粘度 mPas,(SP93,10rpm)63,00096,000118,000139000183,000228,000离心情況离心情況passpasspasspasspasspass热热穩定性穩定性50,1月月passpasspasspasspasslittlebreak循循环测试环测试(-15-RT)3次次passpasspasspasspasspass冷冷稳稳定性定性(-15)Failed after 1 weekFailed after 1 weekPass1 weekPass3 weeksPass3 weeksPass3 weeksBreaking effect555555AABIL EM 900.8ABIL Wax 98011.6TEGOSOFT DEC2Cyclopentasiloxane&Cyclohexasiloxane4ABIL 3501Magnesium Stearate0.3BWater84.3Glycerin5Sodium Chloride1Preservative0.05配方 PW-WO90-2出水效果并不单纯随乳化颗粒的大小而变化！可编辑Page 29操作工艺 均质速度的影响均质速度粘度粒子尺寸耐寒稳定性稳定性风险可编辑Page 30过度剪切引起的粘度降低现象该体系适合的均质速度在1000-1500rpm之间 可编辑Page 31粘度降低的原因及解決方法分析 油包水体系中的内相量通常在70%以上，是一般水包油体系的2-3倍。如果采用和水包油体系一样的均质条件，那么将产生类似大小的乳液颗粒，于是产生的相界面也就是普通水包油体系的2-3倍。但是，在二者乳化剂用量基本一致的前提下，油包水体系的乳化剂有可能会产生“捉襟见肘”，即未必足够铺展在这样大的相界面上。于是，有些颗粒因为没有足够的保护而慢慢并聚，颗粒数量减小，宏观上则表现为粘度的降低。这种因为均质速度过高引起的粘度长期下降的现象被称为过度均质。解決方法：增加乳化剂用量，效率不高 降低均质速度（用别的方法来增加稠度）提高水相含量使用增稠剂可编辑Page 32小结所获得的出水效果依赖于超高的含水量要获得良好的出水效果并结合实际操作推荐水相含量 90%，乳化剂ABIL EM90的使用量为0.8%推荐工艺为:在200rpm的搅拌速度下用缓慢的速度（15分钟左右）将水相加完。然后进行1000rpm-1,500rpm的均质.配合高含量的甘油等亲水性组分可以提高耐寒特性高水相含量体系存在的问題 ：加水过程太慢，对操作敏感，不利于工业控制 均质速度较低导致乳化颗粒大，于是外观不够光亮 配方中油相含量低，难以向防晒或者粉底配方转变有没有克服上述缺点方法？可编辑Page 33创新发现疏水改性的气相二氧化硅在油包水体系中加到一定的比例就会引起体系产生出水的效果！上述的出水效果受油水相比例影响小（实际测试50-80%的水相比例都可以产生良好的出水效果）气硅对乳化剂的比例越高，出水效果越好这一新技术的应用会对体系产生何种影响 操作性如何？稳定性如何？扩展性如何？可编辑Page 34新技术的操作性研究工艺:将水相在500rpm搅拌速度下加入油相中，完成后1300rpm下均质3分钟AABIL EM 90 鲸蜡基PEG/PPG-10/1聚二甲基硅氧烷0.5TEGOSOFT DEC 碳酸二乙基己酯10.0TEGOSOFT PBE PPG-14 丁基醚10.0ABIL Wax 9814鲸蜡基聚二甲基硅氧烷2.0AEROSIL R 812 甲硅烷基化硅烷1.5BGlycerin 甘油25.0NaCl 氯化钠0.5Water 水50.5Preservative 防腐剂q.s新出水霜配方示例WO500rpm(小于5分钟)W+O均质（1300rpm）稳定性情況：45，3个月通过循环测试(-15-RT,3次)通过常温 6个月 正常加水时间大大缩短可编辑Page 35原理探讨而乳化剂也会在界面上吸附，二者形成竞争关系，且气硅抢夺界面的能力还高于测试乳化剂由于较低的柔韧性，在涂抹作用下，水易于从气硅包覆的地方释放出來。因此通过调整气硅和乳化剂的比例，很容易调整出水的效果和配方的功能，操作工艺也得到简化。乳化剂乳化剂气硅颗粒气硅颗粒疏水气硅因为是做不完全表面处理，颗粒表面仍然存在亲水位点，因此很容易吸附在油水界面。可编辑Page 36新出水技术的总结 1.低内相含量(甚至50%)仍然能够获得理想的出水效果2.可以轻松配制防晒和粉底配方3.操作简单，耗时少 4.允许较高速度的均质，所以外观更光亮5.可以配置低粘度的稳定体系 出水慕丝粉底(70%水相)可编辑Page 37参考配方-防晒出水霜SC004-0066 AABIL WE 09 聚甘油-4 异硬脂酸酯;鲸蜡基PEG/PPG-10/1聚二甲基硅氧烷;月桂酸己酯1.0TEGOSOFT DEC 碳酸二乙基己酯 8.0AEROSIL R 812 S甲硅烷基化硅石 1.6DC 345 环甲基硅氧烷3.04-Methyl Benzylidene Camphor4-甲基亚卞基樟脑3.0Ethylhexyl Methoxycinnamate甲氧基肉桂酸辛酯6.0Benzophenone-3 二苯酮3 2.0BTEGO Sun T 805硅处理超细钛白粉3.0DC 345 环甲基硅氧烷5.0TEGOSOFT DEC 碳酸二乙基己酯3.0CGlycerin甘油15.0NaCl 氯化钠 0.5Xanthan Gum汉生胶0.05Water水To 100Preservative防腐剂q.s.Consumer SpecialitiesPage|38