増粘剤は、様々な化粧品処方の骨格構造と中核となる成分であり、製品の外観、レオロジー特性、安定性、肌触りに極めて重要な役割を果たします。一般的に使用されている代表的な増粘剤を選定し、異なる濃度の水溶液を調製し、粘度やpHなどの物理的・化学的性質を試験し、定量的記述分析を用いて、外観、透明性、使用中および使用後の多様な肌感覚を評価しました。指標となる官能検査を実施し、文献を検索して様々な増粘剤について概要をまとめ、化粧品処方設計に確かな参考資料を提供します。
1. 増粘剤の説明
増粘剤として使用できる物質は数多くあります。相対分子量の観点から見ると、低分子増粘剤と高分子増粘剤があり、官能基の観点から見ると、電解質、アルコール、アミド、カルボン酸、エステルなどがあります。待ってください。増粘剤は、化粧品原料の分類方法に従って分類されます。
1. 低分子量増粘剤
1.1.1 無機塩
無機塩を増粘剤として使用するシステムは、一般的に界面活性剤水溶液システムです。最も一般的に使用される無機塩増粘剤は塩化ナトリウムであり、明らかな増粘効果があります。界面活性剤は水溶液中でミセルを形成し、電解質の存在によりミセルの会合数が増加し、球状ミセルが棒状ミセルに変化し、運動抵抗が増加してシステムの粘度が増加します。しかし、電解質が過剰になると、ミセル構造に影響を与え、運動抵抗が減少し、システムの粘度が低下します。これはいわゆる「塩析」です。そのため、電解質の添加量は通常1％～2質量％であり、他の増粘剤と相乗効果を発揮してシステムの安定性を高めます。
1.1.2 脂肪アルコール、脂肪酸
脂肪アルコールと脂肪酸は極性有機物です。親油基と親水基の両方を持つため、非イオン界面活性剤とみなす論文もあります。このような有機物の少量の存在は、界面活性剤の表面張力、omcなどの特性に大きな影響を与え、その効果の大きさは炭素鎖の長さとともに大きくなり、通常は線形関係にあります。その作用原理は、脂肪アルコールと脂肪酸が界面活性剤ミセルに挿入（結合）してミセルの形成を促進することです。極性頭部間の水素結合の効果により、2つの分子が表面で密接に配列し、界面活性剤ミセルの特性が大きく変化し、増粘効果が得られます。
2. 増粘剤の分類
2.1 非イオン界面活性剤
2.1.1 無機塩
塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化アンモニウム、塩化モノエタノールアミン、塩化ジエタノールアミン、硫酸ナトリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウムなど。
2.1.2 脂肪アルコールと脂肪酸
ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、C12-15アルコール、C12-16アルコール、デシルアルコール、ヘキシルアルコール、オクチルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコール、ラウリン酸、C18-36酸、リノール酸、リノレン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸など。
2.1.3 アルカノールアミド
ココジエタノールアミド、ココモノエタノールアミド、ココモノイソプロパノールアミド、コカミド、ラウロイルリノレオイルジエタノールアミド、ラウロイルミリストイルジエタノールアミド、イソステアリルジエタノールアミド、リノール酸ジエタノールアミド、カルダモンジエタノールアミド、カルダモンモノエタノールアミド、オイルジエタノールアミド、パームモノエタノールアミド、ヒマシ油モノエタノールアミド、ゴマジエタノールアミド、大豆ジエタノールアミド、ステアリルジエタノールアミド、ステアリンモノエタノールアミド、ステアリルモノエタノールアミドステアレート、ステアラミド、牛脂モノエタノールアミド、小麦胚芽ジエタノールアミド、PEG（ポリエチレングリコール）-3ラウラミド、PEG-4オレアミド、PEG-50牛脂アミドなど。
2.1.4 エーテル
セチルポリオキシエチレン（３）エーテル、イソセチルポリオキシエチレン（１０）エーテル、ラウリルポリオキシエチレン（３）エーテル、ラウリルポリオキシエチレン（１０）エーテル、ポロキサマー-n（エトキシル化ポリオキシプロピレンエーテル）（n＝105、124、185、237、238、338、407）など。
2.1.5 エステル
PEG-80グリセリルタローエステル、PEC-8PPG（ポリプロピレングリコール）-3ジイソステアレート、PEG-200水添グリセリルパルミテート、PEG-n（n=6、8、12）ミツロウ、PEG-4イソステアレート、PEG-n（n=3、4、8、150）ジステアレート、PEG-18グリセリルオレエート/ココエート、PEG-8ジオレエート、PEG-200グリセリルステアレート、PEG-n（n=28、200）グリセリルシアバター、PEG-7水添ヒマシ油、PEG-40ホホバ油、PEG-2ラウレート、PEG-120メチルグルコースジオレエート、PEG-150ペンタエリスリトールステアレート、PEG-55プロピレングリコールオレエートPEG-160ソルビタントリイソステアレート、PEG-n（n=8、75、100）ステアレート、PEG-150 /デシル/ SMDIコポリマー（ポリエチレングリコール-150 /デシル/メタクリレートコポリマー）、PEG-150 /ステアリル/ SMDIコポリマー、PEG-90イソステアレート、PEG-8PPG-3ジラウレート、ミリスチン酸セチル、パルミチン酸セチル、C18-36エチレングリコール酸、ペンタエリスリトールステアレート、ペンタエリスリトールベヘネート、プロピレングリコールステアレート、ベヘニルエステル、セチルエステル、グリセリルトリベヘネート、グリセリルトリヒドロキシステアレートなど。
2.1.6 アミンオキシド
ミリスチルアミンオキシド、イソステアリルアミノプロピルアミンオキシド、ヤシ油アミノプロピルアミンオキシド、小麦胚芽アミノプロピルアミンオキシド、大豆アミノプロピルアミンオキシド、PEG-3ラウリルアミンオキシドなど。
2.2 両性界面活性剤
セチルベタイン、ココアミノスルホベタインなど
2.3 陰イオン界面活性剤
オレイン酸カリウム、ステアリン酸カリウムなど
2.4 水溶性ポリマー
2.4.1 セルロース
セルロース、セルロースガム、カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロース、セチルヒドロキシエチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ホルマザンベースセルロース、カルボキシメチルセルロース等。
2.4.2 ポリオキシエチレン
ＰＥＧ−ｎ（ｎ＝５Ｍ、９Ｍ、２３Ｍ、４５Ｍ、９０Ｍ、１６０Ｍ）など；
2.4.3 ポリアクリル酸
アクリレーツ／C10-30アルキルアクリレートクロスポリマー、アクリレーツ／セチルエトキシ(20)イタコン酸エステルコポリマー、アクリレーツ／セチルエトキシ(20)メチルアクリレートコポリマー、アクリレーツ／テトラデシルエトキシ(25)アクリレートコポリマー、アクリレーツ／オクタデシルエトキシ(20)イタコン酸エステルコポリマー、アクリレーツ／オクタデカンエトキシ(20)メタクリレートコポリマー、アクリレーツ／オクタデカンエトキシ(50)アクリレートコポリマー、アクリレーツ／VAクロスポリマー、PAA（ポリアクリル酸）、アクリル酸ナトリウム／ビニルイソデカン酸架橋ポリマー、カルボマー（ポリアクリル酸）およびそのナトリウム塩など。
2.4.4 天然ゴムおよびその改質製品
アルギン酸およびその（アンモニウム、カルシウム、カリウム）塩、ペクチン、ヒアルロン酸ナトリウム、グアーガム、カチオングアーガム、ヒドロキシプロピルグアーガム、トラガントガム、カラギーナンおよびその（カルシウム、ナトリウム）塩、キサンタンガム、スクレロチンガムなど。
2.4.5 無機ポリマーおよびその変性製品
ケイ酸アルミニウムマグネシウム、シリカ、ケイ酸ナトリウムマグネシウム、含水シリカ、モンモリロナイト、ケイ酸ナトリウムリチウムマグネシウム、ヘクトライト、ステアリルアンモニウムモンモリロナイト、ステアリルアンモニウムヘクトライト、第四級アンモニウム塩-90モンモリロナイト、第四級アンモニウム-18モンモリロナイト、第四級アンモニウム-18ヘクトライトなど。
2.4.6 その他
PVM/MAデカジエン架橋ポリマー（ポリビニルメチルエーテル/メチルアクリレートとデカジエンの架橋ポリマー）、PVP（ポリビニルピロリドン）など
2.5 界面活性剤
2.5.1 アルカノールアミド
最も一般的に使用されているのはココナッツジエタノールアミドです。アルカノールアミドは増粘剤として電解質と互換性があり、最良の結果をもたらします。アルカノールアミドの増粘メカニズムは、陰イオン界面活性剤ミセルと相互作用して非ニュートン流体を形成することです。さまざまなアルカノールアミドは性能が大きく異なり、単独で使用した場合と組み合わせた場合の効果も異なります。いくつかの記事では、さまざまなアルカノールアミドの増粘特性と起泡特性が報告されています。最近、アルカノールアミドは化粧品に加工された際に発がん性ニトロソアミンを生成する潜在的な危険性があることが報告されています。アルカノールアミドの不純物の中には、ニトロソアミンの潜在的な発生源となる遊離アミンがあります。現在、パーソナルケア業界から化粧品におけるアルカノールアミドの使用を禁止するかどうかについての公式見解はありません。
2.5.2 エーテル
脂肪アルコールポリオキシエチレンエーテル硫酸ナトリウム（AES）を主成分とする製剤では、一般的に無機塩のみを使用して適切な粘度を調整できます。研究によると、これはAESに含まれる硫酸化されていない脂肪アルコールエトキシレートの存在によるもので、これが界面活性剤溶液の増粘に大きく寄与しています。詳細な研究により、平均エトキシル化度は約3EOまたは10EOで最良の役割を果たすことがわかりました。また、脂肪アルコールエトキシレートの増粘効果は、製品中に含まれる未反応アルコールと同族体の分布幅に大きく関係しています。同族体の分布が広いほど、製品の増粘効果は乏しく、同族体の分布が狭いほど、より大きな増粘効果が得られます。
2.5.3 エステル
最も一般的に使用される増粘剤はエステルです。最近、海外ではPEG-8PPG-3ジイソステアレート、PEG-90ジイソステアレート、PEG-8PPG-3ジラウレートが報告されています。これらの増粘剤は非イオン性増粘剤に属し、主に界面活性剤水溶液系に使用されます。これらの増粘剤は加水分解されにくく、広いpH範囲と温度範囲で安定した粘度を示します。現在最も一般的に使用されているのはPEG-150ジステアレートです。増粘剤として使用されるエステルは一般に分子量が比較的大きいため、高分子化合物としての性質も持っています。増粘メカニズムは、水相中に三次元水和ネットワークが形成され、それによって界面活性剤ミセルが取り込まれることによるものです。このような化合物は、化粧品の増粘剤としての用途に加えて、エモリエント剤や保湿剤としても作用します。
2.5.4 アミンオキシド
アミンオキシドは極性非イオン界面活性剤の一種で、水溶液中では溶液のpH値の違いにより非イオン性を示し、強いイオン性を示すこともあります。中性またはアルカリ性、すなわちpHが7以上の場合、アミンオキシドは水溶液中で非イオン性水和物として存在し、非イオン性を示します。酸性溶液中では弱いカチオン性を示します。溶液のpHが3未満のとき、アミンオキシドのカチオン性は特に顕著になるため、様々な条件下でカチオン性、アニオン性、ノニオン性、両性イオン性界面活性剤と良好な相溶性を示し、相乗効果を発揮します。アミンオキシドは効果的な増粘剤です。 pHが6.4〜7.5の場合、アルキルジメチルアミンオキシドは化合物の粘度を13.5Pa.s〜18Pa.sに上げることができますが、アルキルアミドプロピルジメチルオキシドアミンは化合物の粘度を34Pa.s〜49Pa.sに上げることができ、後者に塩を加えても粘度は下がりません。
2.5.5 その他
いくつかのベタインや石鹸も増粘剤として使用できます。これらの増粘メカニズムは他の低分子化合物と同様で、いずれも界面活性ミセルとの相互作用によって増粘効果を発揮します。石鹸はスティック状化粧品の増粘剤として使用され、ベタインは主に界面活性剤水系に使用されます。
2.6 水溶性ポリマー増粘剤
多くのポリマー増粘剤で増粘されたシステムは、溶液のpHや電解質濃度の影響を受けません。さらに、ポリマー増粘剤は必要な粘度を達成するために必要な量が少なくて済みます。例えば、ある製品では、質量分率3.0%のココナッツオイルジエタノールアミドなどの界面活性剤増粘剤が必要です。同じ効果を得るには、わずか0.5%のプレーンポリマーで十分です。ほとんどの水溶性ポリマー化合物は、化粧品業界で増粘剤としてだけでなく、懸濁剤、分散剤、スタイリング剤としても使用されています。
2.6.1 セルロース
セルロースは水系システムにおいて非常に効果的な増粘剤であり、化粧品の様々な分野で広く使用されています。セルロースは天然有機物であり、グルコシド単位の繰り返し構造を有し、各グルコシド単位は3つのヒドロキシル基を有し、様々な誘導体を形成します。セルロース系増粘剤は、長鎖の水和膨潤によって増粘し、セルロース増粘システムは明らかな擬塑性レオロジー形態を示します。一般的な使用量は約1%です。
2.6.2 ポリアクリル酸
ポリアクリル酸系増粘剤には、中和増粘と水素結合増粘の2つの増粘機構があります。中和増粘は、酸性ポリアクリル酸増粘剤を中和して分子をイオン化し、ポリマーの主鎖に沿って負電荷を発生させます。同性電荷間の反発により、分子がまっすぐになり、開いてネットワーク構造を形成します。この構造によって増粘効果が得られます。水素結合増粘は、ポリアクリル酸増粘剤が最初に水と結合して水和分子を形成し、次に質量分率10％～20％のヒドロキシル供与体（例えば、5個以上のエトキシ基を持つ非イオン界面活性剤）と結合して、水系中の縮れた分子を解きほぐし、ネットワーク構造を形成することで増粘効果を実現します。pH値の違い、中和剤の違い、および可溶性塩の存在は、増粘システムの粘度に大きな影響を与えます。pH値が5未満の場合、pH値の上昇に伴って粘度が増加します。 pH値が5～10の場合、粘度はほとんど変化しませんが、pH値がさらに上昇すると、増粘効率は再び低下します。一価イオンは系の増粘効率を低下させるだけですが、二価イオンや三価イオンは系を薄めるだけでなく、含有量が十分である場合は不溶性の沈殿物を生成する可能性があります。
2.6.3 天然ゴムおよびその改質製品
天然ガムは主にコラーゲンと多糖類を含みますが、増粘剤として使用される天然ガムは主に多糖類です。増粘機構は、多糖類ユニット中の3つの水酸基と水分子との相互作用を通じて三次元水和ネットワーク構造を形成し、増粘効果を発揮します。これらの水溶液のレオロジー特性は、主に非ニュートン流体ですが、一部の希薄溶液のレオロジー特性はニュートン流体に近いものがあります。これらの増粘効果は、一般的にpH値、温度、濃度、およびシステムの他の溶質と関連しています。これは非常に効果的な増粘剤であり、一般的な使用量は0.1％～1.0％です。
2.6.4 無機ポリマーおよびその変性製品
無機ポリマー増粘剤は、一般に三層の層状構造または拡張格子構造を有する。最も商業的に有用な2つのタイプは、モンモリロナイトとヘクトライトである。増粘機構は、無機ポリマーが水中に分散されると、その中の金属イオンがウェハから拡散し、水和が進むにつれて膨潤し、最終的に層状結晶が完全に分離して、陰イオン性層状構造の層状結晶が形成されることである。透明なコロイド懸濁液中の金属イオン。この場合、ラメラは格子破壊により、負の表面電荷と角に少量の正電荷を有する。希薄溶液では、表面の負電荷が角の正電荷よりも大きく、粒子は互いに反発するため、増粘効果はない。電解質の添加と濃縮により、溶液中のイオン濃度が増加し、ラメラの表面電荷は減少する。このとき、主な相互作用はラメラ間の斥力からラメラ表面の負電荷と端角の正電荷間の引力に変化し、平行なラメラは互いに垂直に架橋し、いわゆる「カートンのような」隙間の構造を形成します。この隙間が膨潤とゲル化を引き起こし、増粘効果を実現します。イオン濃度がさらに増加すると、この構造は破壊されます。
投稿日時: 2022年12月28日