Additivi reologici


La reologia è una scienza della fisica che si occupa della capacità di scorrere delle sostanze. In poche parole, questa scienza studia come i materiali reagiscono in funzione delle sollecitazioni meccaniche subìte. In ambito cosmetico la reologia è molto importante, perché studia come una formulazione, ad esempio un gel o una crema, fuoriesce dal suo contenitore e come si comporta al momento dell'applicazione sul corpo. Alcune sostanze sono in grado di trasformare un olio o l'acqua in una sostanza gelatinosa, modificandone il comportamento reologico e facilitandone l'applicazione. Queste sostanze - che hanno la capacità di trasformare un liquido in un gel o in una sostanza semisolida - sono definite additivi reologici o modificatori reologici. Oltre a trasformare l'acqua in un gel, gli additivi reologici possono modificare sia la fase acquosa che la fase oleosa all'interno di un'emulsione. In un'emulsione A/O si può rendere la fase olio più solida, oppure si può rendere meno acquosa la fase continua in un'emulsione O/A. Nella maggior parte dei casi, i modificatori reologici servono per gelificare le soluzioni, per viscosizzare soluzioni di tensioliti oppure per viscosizzare e stabilizzare le emulsioni.
MECCANISMO D'AZIONE: Il meccanismo d'azione tramite cui un additivo reologico esplica la sua azione varia da sostanza a sostanza, ma in linea di massima si può affermare che esso, una volta disperso, tende a formare una rete in grado di strutturare il solvente. Ad esempio, gli additivi reologici idrofili, a contatto con l'acqua, tendono a rigonfiarsi, grazie alla notevole affinità che c'è tra i loro gruppi idrofili e l'acqua. L'azione viscosizzante è dovuta all'aumento dell'ingombro sterico della catena del polimero. Pertanto, in base alla quantità di modificatore reologico aggiunto al liquido, il prodotto finale risulterà più o meno consistente.

Le sostanze utilizzate come modificatori reologici vengono classificate seguendo diversi criteri; quello più comunemente adottato è secondo la loro origine:

Fonte Natura Prodotti
NATURALI
Ottenuti da piante e microrganismi
Piante Essudati Gomma arabica
Gomma adragante
Gomma karaya
Gomma ghatti
Estratti da semi Gomma guar
Gomma carruba
Estratti da alghe Alginati
Carragenine
Agar agar
Estratti da frutti Pectine
Da granaglie e radici Amidi
Microrganismi Da biofermentazione Gomma xanthan
Gomma gellana
NATURALI MODIFICATI
Derivati sintetici dei naturali
Piante Da cotone e polpa di legno Derivati della cellulosa
Estratti da semi Derivati del guar
Olio di ricino idrogenato
Estratti da alghe Derivati dell'acido alginico
Da granaglie e radici Derivati dell'amido
SINTETICI
Sintetizzati a partire da materie prime derivate dal petrolio
Petrolio Polimeri acrilici e derivati
Polietilene
Derivati degli acidi grassi
INORGANICI
Sostanze minerali e loro derivati modificati.
Argille Argille idrofile e organofile
Silice Silice idrata
Silice piogenica e precipitata

GLI ADDITIVI REOLOGICI NATURALI

PRINCIPALI ZUCCHERI CHE COMPONGONO I POLIMERI NATURALI
Monosaccaride Polimeri
Aldoesosi
Cellulosa e derivati, Xanthan Gum
D-mannosio Gomma guar, gomma carruba, Xanthan Gum
D-galattosio Carragenine, gomma guar, gomma carruba
3.6 anidro-galattosio Carragenine
Acidi uronici
Acido D-glucuronico Xanthan Gum
Acido D-mannuronico Alginati
Acido D-galatturonico Gomma karaya

Sono dei polimeri di natura polisaccaridica. I principali problemi connessi al loro impiego sono legati alla riproducibilità dei risultati e alla contaminazione microbiologica ed ambientale. Tra gli additivi naturali troviamo: polisaccaridi, gomma guar, carragenine, alginati, gomma xanthan e gomma gellana. La base di tutti i polimeri naturali polisaccaridici è rappresentata dai monosaccaridi.

I monosaccaridi possono essere aldoesosi o acidi uronici. Grazie all'unione di più unità monosaccaridiche si formano i vari polimeri citati in precedenza. Tra gli aldoesosi ritroviamo il D-glucosio, il D-mannosio, il D-galattosio e il 3,6-anidro-galattosio. Tra gli acidi uronici ritroviamo invece l'acido D-glucuronico, il D-mannuronico, il D-galatturonico e il D-guluronico.

Gomma guar (INCI EU: Cyamopsis Tetragonolobus Gum; INCI USA Cyamopsis Tetranoloba (Guar) Gum). Polisaccaride ramificato ricavato dai semi di Cyamopsis Tetragonolobus (famiglia delle leguminose) composto da d-mannosio in rapporto 2 a 1 con d-galattosio. Forma gel consistenti a basse concentrazioni caratterizzati da elevata stabilità in presenza di elettroliti e in un ampio range di pH (3,5-10). Compatibile con concentrazione di sali superiori al 10%.

Carragenine (INCI EU: Carrageenan; INCI USA Chondrus crispus (Carrageenan)). Polisaccaridi lineari ottenuti dalle alghe rosse, in modo particolare dalla specie Chondrus crispus nota anche come Irish Moss. Di carragenine ne esistono di diversi tipi a seconda della forma della catena polisaccaridica. I tre tipi fondamentali sono la kappa, la iota e la lambda, solubili a caldo e a freddo, compatibili con le altre gomme naturali e sintetiche e alcol etilico. Dal punto di vista formulativo, le tipologie di carragenine che destano maggior interesse sono la kappa e la iota, perché dotate di buone proprietà viscosizzanti.

Alginati (INCI: Alginic acid, Algin, Ammonium Alginate, Potassium Alginate, Calcium Alginate). Polisaccaridi ottenuti dalle alghe brune, la più comune delle quali è la Macrocystis pyrifera. L'acido alginico è composto da segmenti alternati di omopolimeri di acido mannuronico ed

acido glucuronico (in rapporto 60:40). Si impiegano principalmente i sali sodici dell'acido alginico, stabili a pH compreso tra 5 e 10. Gli alginati sono compatibili con sostanze anioniche e non ioniche, incompatibili con cationici e anfoteri. La viscosità di soluzioni di alginato aumenta in presenza di sali di calcio.

Gomma Xanthan (INCI: Xanthan Gum). Polisaccaride ramificato ottenuto per fermentazione batterica. La struttura comprende tre diversi monosaccaridi: mannosio, glucosio e acido glucuronico. Ha un peso molecolare molto elevato e un'elevata pseudoplasticità: per agitazione perde immediatamente la sua viscosità caratteristica che è in grado di riacquistare immediatamente dopo la sospensione dell'agitazione. E' compatibile con solventi polari fino al 50%, con sostanze anioniche e non ioniche ed è stabile in presenza di sali e in un ampio range di pH. Impiegata per stabilizzare emulsioni, sospensioni e nella viscosizzazione di shampoo.

Gomma gellana (INCI: Gellan Gum). Polisaccaride con peso molecolare elevato, ottenuto per fermentazione da colture di microrganismi di Pseudomonas elodea. La sua struttura molecolare è caratterizzata da unità tetrasaccaridiche ripetute. La viscosità delle soluzioni di gomma gellana aumenta in presenza di ioni mono e bivalenti. Stabile in un ampio range di pH.