Guida ai Tensioattivi

Volendone dare una definizione semplice potremmo dire che: “I tensioattivi sono un composto utilizzato in cosmetica, principalmente nei prodotti destinati alla detergenza”.

Il termine tensioattivo si applica a tutta una serie di molecole aventi una parte idrofila ed una parte idrofoba. Idrofila è un termine che indica l’affinità di una molecola per l’acqua, e la capacità dunque di legarsi ad essa, idrofobica indica invece l’esatto opposto.

Queste molecole, proprio per via della loro peculiare struttura, sono capaci di porsi nell’interfaccia tra due liquidi riuscendo a far miscelare sostanze altrimenti immiscibili.

 

Chiamati anche surfattanti, i tensioattivi sono ampiamente usati nella produzione di cosmetici per la loro capacità di abbassare la tensione superficiale di un liquido (diminuendo, quindi, la forza delle particelle che lo costituiscono), rendendo più semplice l’interazione tra liquidi diversi, liquido e solido o liquido e gas.  Praticamente, i tensioattivi permettono a sostanze acquose di miscelarsi con oli, cosa normalmente impossibile. Grazie a tale caratteristica i tensioattivi possono essere utilizzati per la realizzazione di numerose formulazione cosmetiche, tra cui emulsionanti, detergenti, solubilizzanti e condizionanti. I tensioattivi hanno anche altre proprietà: alcuni, ad esempio, hanno proprietà antisettiche e possono essere usati anche come conservanti.

Per capire meglio queste capacità appena enunciate, figlie di un’unica proprietà, dobbiamo prima capire come si comporta esattamente un tensioattivo e cosa è una molecola anfifilica.

La parola anfifilico è stata coniata 50 anni fa da Paul Wisor. Essa deriva dal greco: "Anfi" e "philos", dove "Anfi" sta per “due”, “entrambe le parti” e "philos" per “amicizia”. Questa parola sta appunto ad indicare la capacità di queste molecole di porsi all’interno di un ambiente con la parte idrofila rivolte verso l’acqua, e la parte idrofoba rivolta verso l’olio, o verso la superficie esterna se non è presente olio.

Proprio questa disposizione delle molecole permette l’abbassamento della tensione superificiale, e lo stesso termine “tensioattivo” sta ad indicare quest’ultima capacità. La parola evidenzia infatti che l’attività applicata sulla superficie è strettamente legata alla capacità di abbassare la tensione.

Dobbiamo ovviamente ricordare che queste capacità, vere per i tensioattivi, non sono comuni a tutte le molecole anfifiliche.

Ma come funziona esattamente un tensioattivo? Quando un tensioattivo è posto in una soluzione, raggiunta una specifica concentrazione, conosciuta come Concentrazione Micellare Critica, dà luogo a delle strutture sferiche chiamate micelle. Sulla parte esterna di tale struttura si troverà la parte idrofila della molecola del tensioattivo (solubile in acqua), mentre nella parte interna si troverà la parte lipofila (solubile nei grassi). Tale struttura è la base delle caratteristiche dei tensioattivi che possiamo sfruttare per i nostri cosmetici.

 

 

Ma vediamo uno per uno i principali utilizzi dei tensioattivi:

1. Come detergenti: grazie alla struttura micellare gli oli possono essere miscelati con l’acqua, poiché nel momento in cui una sostanza oleosa verrà a contatto con una soluzione acquosa in cui è presente un tensioattivo, migrerà al centro delle micelle che, come ricorderemo, hanno internamente la parte lipofila della molecola del tensioattivo. In tal modo, ad esempio, i grassi presenti sulla pelle saranno intrappolati nelle micelle e risciacquati via con l’acqua insieme al tensioattivo.
2. Come schiumogeni: la schiuma, in realtà, non è altro che aria intrappolata in un liquido. Il tensioattivo interviene tramite la diminuzione della tensione superficiale del liquido, diminuendo l’attrazione tra le molecole componenti la sostanza, rendendo la schiuma più stabile.
3. Come emulsionanti: creme e lozioni sono, solitamente, delle emulsioni di una fase liquida e di una fase oleosa, utili per applicare un olio alla pelle senza utilizzarlo puro. Il tensioattivo, tramite le micelle permette all’olio di formare una mistura semi-stabile con l’acqua, che verrà a rompersi al contatto con la pelle, permettendo all’olio di aderire alla pelle.
4. Come solubilizzanti: ci sono casi in cui si vuole che una soluzione sia trasparente e non opaca. In tal caso ci possiamo rivolgere ad alcuni tensioattivi che, grazie alla dimensione delle molecole risultanti dalla loro azione, ci permettono di ottenere proprio questo tipo di effetto.
5. Come condizionanti: la parte oleosa legata alle molecole di tensioattivo può avere una funzione condizionante e migliorare l’estetica di capelli e pelle. In questo caso il tensioattivo deve rimanere a contatto con pelle e capelli e, quindi, deve essere non irritante.

Per ogni obiettivo da raggiungere potrà essere più indicato un tensioattivo piuttosto che un altro. I tensioattivi si distinguono infatti per numerose caratteristiche, tra cui: la forza lavante (o SAL), le capacità mitiganti (nei confronti di altri tensioattivi), le capacità schiumogene e altre ancora che vedremo più avanti in questa stessa guida.

Di seguito un esempio pratico per rendere il tutto più chiaro.

Ammettiamo di aggiungere in un recipiente due liquidi immiscibili quali olio ed acqua.

Senza l’aggiunta del tensioattivo  andranno ad aumentare la propria superficie di contatto formando così un liquido bifasico, che non può essere miscelato senza un input energetico esterno (che sia esso di agitazione o di calore). L’input energetico richiesto per permettere una emulsione può risultare enorme.

Ed è qui che entrano in gioco i tensioattivi: aggiungendo un tensioattivo alla miscela dei due liquidi immiscibili, esso agirà riducendo la superficie di contatto e la tensione interfacciale, stabilizzando il sistema. Avremo quindi la formazione di piccole molecole disperse di un liquido all’interno dell’altro, una miscela “omogenea” di colore bianco/trasparente. La quantità di tensioattivo da aggiungere, per avere questo effetto, varia a seconda delle proporzioni delle parti idrofile e lipofile all’interno del tensioattivo stesso.  La quantità di tensioattivo necessario può essere calcolata tramite l’utilizzo del HLB (Hydrophylic-Lipophylic-Balance o Equilibrio Lipofilo Idrofilo). Per maggiori informazioni sull’HLB puoi consultate la parte 5 di questa guida.(LINK alla parte 5)  

La storia

I tensioattivi sono divenuti prodotti ormai essenziali per la nostra vita, facendo parte di una notevole quantità di prodotti utilizzati quotidianamente: detergenti sintetici, creme e prodotti cosmetici di vario genere.

Per capire però la loro importanza e lo sviluppo del loro utilizzo, che oggi ci sembra così scontato, dobbiamo andare molto indietro nel tempo.

In realtà i tensioattivi sono utilizzati, anche se probabilmente in modo inconsapevole, sin dall’antichità. In effetti la necessità di avere prodotti schiumogeni e detergenti, che permettessero di eliminare lo sporco con maggiore facilità, è sempre stata presente nella storia.

I primi tensioattivi erano di derivazione vegetale: foglie, bacche, corteccia, qualsiasi elemento che contenesse saponine (anche loro capaci di abbassare la tensione superficiale di un liquido), che miscelate in acqua hanno proprietà detergenti, schiumogene ed emulsionanti.

Successivamente a questi sistemi più rudimentali, aumentò la consapevolezza del fatto che determinate sostanze, o miscele di sostanze, potevano rendere più semplici operazioni come il lavaggio e l’eliminazione della sporcizia. Poco alla volta il sapone, nei fatti un tensioattivo anionico, fu utilizzato in modo più consapevole, ed iniziarono ad esserci delle vere e proprie ricette relative alla sua produzione.

È possibile trovare antiche testimonianze della produzione dell’utilizzo del sapone:  sono state, ad esempio, ritrovate ricette di epoca babilonese o sumera, così come ci sono giunti papiri di origine egizia dove viene descritto il procedimento da loro utilizzato per la realizzazione del sapone. Il  loro metodo di produzione generalmente prevedeva la miscelazione di grassi, animali o vegetali, con sali raccolti, ad esempio nella valle del Nilo, o con la cenere. Anche in Europa i Galli producevano il loro sapone in questo modo, utilizzando grasso e cenere. Lo stesso  procedimento era noto inoltre ai Romani, che però preferivano utilizzare sistemi di “pulizia” diversi: profumazione con olio o raschiamento per la pulizia delle pelli. Nondimeno il valore del sapone cominciò presto ad aumentare, e le sue capacità furono sempre più studiate, già Galeno consigliava l’utilizzo del sapone come metodo per prevenire il diffondersi di alcuni tipi di malattie.

Nonostante ciò il sapone era un elemento decisamente poco utilizzato, specie per la pulizia personale.

Furono gli Arabi a far sì che il sapone, ed il suo utilizzo, si diffondesse in tutta l’Europa. Essi producevano sapone a partire da olio di oliva e soda caustica, diventando di fatto i precursori del “sapone moderno”. Il sapone iniziò a così diffondersi e, nel XII secolo, nacquero i primi saponifici d’Europa (tra cui, in Francia, il famoso sapone di Marsiglia, derivato da quello di Aleppo). Ma la produzione, per quanto notevole, era sempre molto limitata e ad uso di una ristretta parte della popolazione, che comunque non lo utilizzava molto spesso (fatto curioso è che sia stato riportato che la regina Elisabetta facesse il bagno, utilizzando il sapone, ben una volta al mese, che ne avesse bisogno o meno). Le epidemie Medioevali furono aggravate proprio dalle enormi mancanze di igiene di questo periodo storico.

La limitazione principale dell’utilizzo del sapone era dovuto in realtà alla poca capacità di produzione dello stesso all’epoca, dovuta a sua volta alla incapacità di produrre soda caustica.

Fu solo nel XIX secolo che la manifattura del sapone incrementò drasticamente in quanto la produzione di soda caustica iniziò a diventare un processo semi-industriale. Di conseguenza iniziò la cura dell’igiene personale e il tasso di mortalità infantile diminuì drasticamente. Purtroppo questo processo semi-industriale iniziò a richiedere incredibili quantità di legno  per ricavarne ceneri (utili a produrre il sapone), e l’effetto ambientale iniziò ad essere devastante. Il processo LeBlanc si sviluppò solo pochi anni dopo: un processo chimico industriale, oggi considerato obsoleto, che permise di produrre notevoli quantità di carbonato di sodio. L’impatto ambientale fu notevolmente limitato. Quest’ultimo processo fu poi sostituito dal processo Solvay, processo altrettanto efficiente ma capace di evitare la produzione dei medesimi scarti chimici e danni ambientali.

Fino ad allora l’unico tensioattivo effettivamente disponibile erano proprio i saponi così prodotti, che come detto precedentemente sono in realtà dei tensioattivi anionici.

Fu solo nel 1920, dopo la prima Guerra Mondiale, che si sentì l’esigenza di trovare dei sostituti del sapone: dei detergenti che potessero essere realizzati senza oli o grassi, che in quel periodo risultavano piuttosto rari. E fu non prima della fine sella Seconda Guerra Mondiale che i nuovi detergenti, privi di sapone, ma basati sui tensioattivi, cominciarono effettivamente a diffondersi.

La produzione mondiale di sapone è poi poco alla volta aumentata da allora. Negli ultimi 50 anni infatti l’incremento delle quantità di produzione è stata incredibilmente significativa.

Nel 1940 la produzione era di circa 1,6 milioni di tonnellate. Ad oggi la produzione è ben oltre 40 milioni di tonnellate.

La produzione fu potenziata prima negli anni ’50-’60, anni in cui si diffuse un tensioattivo derivante dall’achilazione di un benzene, derivato economico del petrolio. Esso però non era naturale, né biodegradabile. I danni all’ambiente divennero sempre più evidenti fino a che alcune leggi limitarono l’utilizzo di questo prodotto, e poco alla volta fu sostituito da tensioattivi che non avevano lo stesso impatto ambientale, pur risultando altrettanto efficaci.

Le nuove formule arrivarono tra il ’70 ed il ’90, anni in cui i tensioattivi anionici e non ionici ebbero un’importanza sempre maggiore per la produzione dei saponi.

Curiosità

Il sapone, dal punto di vista chimico, è un sale ottenuto da due elementi: un acido grasso e una forte base (quali sono soda, potassa, calce, ecc.). I primi possono essere ottenuti da fonti animali o vegetali, mentre le liscive (soda e potassa) sono contenute nella cenere: ecco come gli antichi potevano produrre il sapone nonostante le limitate conoscenze. 

I tipi di tensioattivi

I tensioattivi possiedono una porzione polare idrofila ed una porzione apolare lipofila. La parte idrofila, quella che solubilizza in acqua, può essere di varia natura, a seconda della quale i tensioattivi vengono classificati come: anionici, non ionici, cationici ed anfoteri.  Questa natura, come la classificazione può suggerire, dipende dalla carica che i tensioattivi presentano al livello più esterno: nella porzione polare idrofila.

Tensioattivi Anionici: con carica negativa

Spesso utilizzati come tensioattivi primari, i tensioattivi anionici sono quelli dal più elevato potere lavante ed anche i più aggressivi sulla pelle. La carica presente è negativa nella parte più esterna della molecola. Sono stati i primi ad essere utilizzati per la produzione dei detergenti ed ancora oggi sono i più utilizzati ed economici.

I gruppi principali di tensioattivi anionici utilizzati in cosmesi sono: acidi carbossilici, solfati e acidi sulfonici. Risultano utili soprattutto in applicazioni che richiedono un buon potere lavante e una buona capacità schiumogena. Tra i solfati ricordiamo principalmente il sodium laureth sulfate (comunemente conosciuto come SLES) ed il sodium lauryl sulfate (SLS): hanno il vantaggio di avere un basso costo, avere buone capacità detergenti ed essere buoni schiumogeni, ma possono risultare irritanti, soprattutto per le pelli sensibili. Sono, invece, meno aggressivi i tensioattivi derivati da acidi sulfonici, risultano però generalmente più costosi senza offrire vantaggi consistenti.

Purtroppo proprio il loro potere lavante li rende molto aggressivi per la pelle ed utilizzati da soli possono avere effetti negativi: sarà sempre utile, quindi, mitigarli con almeno un tensioattivo secondario per usarli in tranquillità sul corpo.

 Il loro elevato potere pulente è dovuto, oltre alla SAL elevata, alle cariche negative. Le  cariche negative, infatti, risultano più adatte ad eliminare lo sporco che ha generalmente una carica positiva. Sono quindi spesso associati ad altri tensioattivi, non ionici o anfoterici, che aiutano a migliorarne non solo la tollerabilità cutanea, ma anche le capacità schiumogene o la viscosità.

Tensioattivi Cationici: con carica positiva

I tensioattivi cationici sono quelli con carica terminale positiva. I più famosi e utilizzati sono: il centimonium chloride, il behentrimonium chloride e l’esterquat.

Sono utilizzati principalmente come tensioattivi primari in balsami e condizionanti. Hanno, in generale, un potere lavante piuttosto basso e bassa risulta essere anche la loro capacità schiumogena. Non sono aggressivi, ma non possono essere utilizzati nei detergenti come mitiganti dei tensioattivi anionici poiché i loro effetti si annullano a vicenda.

Hanno però la capacità, dovuta proprio alla loro carica positiva, di attaccarsi alla pelle ed ai capelli che hanno, come già detto,carica negativa (opposta allo sporco con carica positiva). Per tale motivo i tensioattivi cationici risultano particolarmente efficaci come condizionanti, risultando ideali nella formulazione di balsamo per capelli. Risultano, inoltre, avere buone capacità emulsionanti e risultano molto utilizzati nella cura dei capelli come agenti antistatici.

Essi sono inoltre dei potenti battericidi e vengono per questo utilizzati per vari prodotti di pulizia e sterilizzazione degli ambienti.

Ottenere tensioattivi cationici è più complesso rispetto all’ottenimento di quelli anionici, ed è per questo che i primi sono spesso più costosi.

Questi prodotti possono essere aggiunti senza alcun problema a preparazioni contenenti tensioattivi non ionici.

Tensioattivi Cationici ed Anionici non devono essere utilizzati assieme. L’annullamento delle cariche ne preclude infatti le capacità.

 

Tensioattivi anfoteri: con ambedue le cariche in equilibrio tra loro

Questo tipo di tensioattivo, essendo in equilibrio, può comportarsi sia da catione che da anione.

Il suo comportamento dipende molto dal pH della soluzione in cui si trovano: in ambiente basico si accompagnano bene ai tensioattivi anionici, in ambiente acido a quelli cationici.

I tensioattivi anfoteri sono caratterizzati dalla presenza, sulla parte più superficiale della molecola, sia di cariche positive che di cariche negative. Vengono per lo più utilizzati in compagnia dei tensioattivi anionici poiché consentono di migliorarne l’usabilità, ad esempio rendendoli meno aggressivi o per la loro capacità di stabilizzazione della schiuma. In dettaglio, vanno ad agire: riducendone l’aggressività (aumentando quindi la tollerabilità cutanea), aumentando la viscosità, incentivandone l’attività antimicrobica e permettendo piccole aggiunte di tensioattivi cationici alla preparazione (fino al 5%) nonostante la presenza del tensioattivo anionico.

Le betaine e gli anfoacetati sono gli anfoteri più utilizzati, tra cui: cocamidopropyl betaina e sodium cocoanphodiacetate.

• Le betaine: utilizzate da sole presentano buone capacità lavanti e schiumogene, ma sono anche molto aggressive. Esse si accompagnano però bene ai tensioattivi anionici (quindi a pH neutro/basico) poiché capace di mitigarne l’aggressività (specie degli alchiletossisolfati).
• Gli anfocetati: sono prodotti meglio tollerati dalla pelle, spesso ideali se utilizzati accompagnati ad un tensioattivo cationico (a pH neutro-acido).

A volte vengono utilizzati per migliorare le caratteristiche schiumogene e lavanti degli anionici (specie le betaine) rispetto ai quali risultano meno aggressivi. Ideali per le miscele di tensioattivi per i detergenti più delicati, specie come tensioattivo secondario o terziario. Raramente, in alcuni prodotti per bambini o detergenti intimi, vengono utilizzati come tensioattivo primario. Anche in questi casi sarà necessario mitigare la loro azione con altri tensioattivi secondari (a seconda del pH a cui si sta lavorando).

Tensioattivi non ionici: senza alcuna carica

I tensioattivi non ionici più comuni sono i glucosidi, tra cui il: lauryl glucoside, cetearyl glucoside ed il coco glucoside, ma ne esistono comunque anche molti altri. Sono generalmente utilizzati come tensioattivi secondari: tensioattivi che accompagnano quelli con elevata capacità detergente andando a mitigarne l’aggressività, ideali per questo compito grazie alla delicatezza e alla carica neutra.

Alcuni possono essere utilizzati anche come primari (tensioattivi con il compito di detergere) in particolari tipi di preparazioni avanzate, ma si distinguono dai classici tensioattivi primari per la minore solubilizzazione, minore SAL e, generalmente, la minore capacità viscosizzante.

La loro capacità non viene influenzata dal pH e possono essere accompagnati a tutti gli altri tipi di tensioattivi. Inoltre, si prestano all’utilizzo in acque particolarmente dure.

I tensioattivi non ionici sono ben tollerati dal corpo e dalla pelle ed è difficile che diano luogo a fenomeni di irritazione, a meno che non vi siano specifiche ipersensibilità. Grazie a queste loro caratteristiche sono fra i tensioattivi più utilizzati per le formulazioni atte ad agire sulle parti più sensibili. Possono essere inoltre aggiunti a creme e a lozioni per migliorare le sensazioni restituite, oltre che aiutare a stabilizzare le emulsione.

Sono infine utilizzati per aumentare la capacità schiumogena dei prodotti e come condizionanti.

Come si usano i tensioattivi

Un buon detergente non è mai composto da un solo tensioattivo.

Esso ha infatti bisogno di più tensioattivi che svolgano i diversi ruoli: lavante, mitigante, addensante, schiumogeno e così via.

La scelta di questi tensioattivi va effettuata prima di iniziare la produzione del cosmetico/detergente. Si deve infatti scegliere quale sarà il tensioattivo primario (quello che agirà appunto da lavante), quale il secondario (che dovrà agire da mitigante), ed infine i terziari (che andranno a ricoprire tutti gli altri ruoli utili).

• Il tensioattivo primario: Di solito, come tensioattivo principale, viene utilizzato un prodotto con elevata capacità lavante ed addensante, preferibilmente di tipo anionico. Possiamo in alcuni casi utilizzare un anfotero (come la betaina) per detergenti leggermente meno aggressivi. Anche in questo caso sarà necessario però mitigarne l’aggressività. In alcuni prodotti, quali i balsami ed i prodotti condizionanti, il tensioattivo primario può essere un cationico.
• Il tensioattivo secondario:  Spesso con capacità mitiganti rispetto al primario. Meglio se anfotero o non ionico. I tensioattivi secondari permettono di mitigare l’eccessiva aggressività tipica dei primari, inoltre spesso i tensioattivi si mitigano l’un l’altro, quindi a parità di SAL è preferibile utilizzare un cosmetico che presenti più tensioattivi.  
• I tensioattivi terziari: Sono quelli che possono essere utilizzati per andare a compensare gli svantaggi dei primi due. Possono essere utilizzati per rendere il prodotto più o meno schiumogeno, o più o meno aggressivi, o ancora più o meno denso. Ovviamente le percentuale di utilizzo devono essere di molto inferiori rispetto ai primi due. Si consiglia inoltre di aggiungere emulsionanti ed addensanti che rendano il prodotto più facile da utilizzare e più coeso. Evitare l’utilizzo di un tensioattivo cationico che andrebbe ad interagire negativamente con l’anionico primario.

Ogni tensioattivo ha una SAL (potere lavante) ed altre caratteristiche che lo rendono più adatto ad un ruolo più che per un altro.

Nell’ultima sezione di questa guida troverete una breve tabella riassuntiva (LINK alla sezione) che vi aiuterà nella scelta dei tensioattivi, ma per ora andiamo ad analizzare una per una ogni peculiarità che un tensioattivo può presentare, e come fare di conseguenze le nostre scelte.

SAL: Sostanza Attivante Lavante

La Sostanza Attiva Lavante indica il potere detergente di un tensioattivo.

È  necessario, prima di procedere alla formulazione di un detergente, decidere quale dovrà essere la SAL finale.  Di seguito vi proponiamo alcune percentuali di SAL tipiche, che potrete poi variare a seconda delle vostre necessità:

• Detergenti intimi: 2-10%
• Sapone per le mani: 20-30%
• Bagnodoccia: 15-20%
• Shampoo: 10-15%
• Bagnoschiuma: 15-30%

La SAL risultante ovviamente non dipenderà soltanto dal tensioattivo primario ma da tutti i tensioattivi utilizzati, ecco perché risulta importante conoscere bene i tensioattivi che state utilizzando.

La SAL varia da tensioattivo a tensioattivo e corrisponde ad una formula semplice.

SAL = Quantità (in grammi) di tensioattivo utilizzato * x

La x all’interno della formula è un numero che varia da tensioattivo a tensioattivo ed è necessario per calcolare la SAL del detergente una volta aggiunto quel determinato tensioattivo. Potete trovare le varie x dei tensioattivi presenti sul sito nella loro scheda prodotto. Per una lista veloce fate riferimento a quella che trovate in fondo alla pagina.

Esempio pratico

Abbiamo due tensioattivo con x diverse. In uno la x vale 0,3 (x= 30%) in un altro la x vale 0,2 (x= 20%).

Aggiungiamo ad un prodotto 20 grammi del primo tensioattivo e 10 grammi del secondo.

La percentuale di SAL totale del prodotto sarà uguale alla somma delle due SAL risultanti.

Dove: SAL1= 20*0,3=6%  e SAL2=10*0,2= 2%.

La Sal risultante sarà ovviamente dell’8%.

Una SAL del genere potrebbe risultare ottimale per un detergente intimo, risulta invece chiaramente insufficiente per un bagnoschiuma. Consigliamo ancora una volta di calcolare tutte le SAL prima di procedere con la realizzazione del prodotto.

L’aggressività del prodotto

L’aggressività del prodotto dipende, almeno in parte, dalla SAL dello stesso. Detto questo però ci sono molti altri fattori da considerare.

Alcuni tensioattivi, anche a parità di SAL, risultano più aggressivi di altri, sarà quindi meglio valutare attentamente il tensioattivo da utilizzare a seconda dello scopo del detergente che stiamo andando a preparare. In generale un prodotto più aggressivo sarà ideale per i prodotti per la casa, mentre uno meno aggressivo risulterà più ideale per quelli per il corpo, e quelli per nulla aggressivi sono ideali per l’igiene intima e dei bambini. Ma ciò che rende più o meno aggressivo, o se volete sgrassante, un detergente sono principalmente tre fattori: la SAL totale, il tensioattivo utilizzato e i mitiganti/tensioattivi secondari aggiunti.

Della SAL abbiamo già abbondantemente parlato precedentemente, mentre per una lista dei tensioattivi più o meno aggressivi fate riferimento alla nostre tabella a piè di pagina.

Ancora una volta suggeriamo di evitare l’utilizzo di  quelli più aggressivi nella preparazione di detergenti utilizzati per le parti più delicati:il viso, parti intime o  contorno occhi.

Cercate inoltre di utilizzare sempre più tensioattivi: uno primario con capacità detergenti elevate ed uno secondario che lo mitighi. Se sono più di due è anche meglio. A parità di SAL il prodotto con più tensioattivi risulterà generalmente meno aggressivo. Questo perché, come già detto, i tensioattivi tendono a ridurre l’uno l’aggressività degli altri, portando quindi alla formazione di un detergente più facilmente utilizzabile. Betaine e glucosidi dei vari tensioattivi hanno infatti la capacità di tamponarsi l’un l’altro, riducendo quindi l’irritabilità provocata.

Si consiglia inoltre di aggiungere altri principi attivi (che fungano da addolcenti) quali: cere, vitamine, perlanti ecc. Tutti questi prodotti sono infatti capaci di proteggere la pelle e permettono di evitare un effetto sgrassante esagerato, che potrebbe altrimenti danneggiare la pelle.

Dovrete quindi sempre valutare questi tre fattori (SAL, tensioattivi utilizzati, principi attivi mitiganti) prima di procedere alla creazione di un detergente.

Caratteristiche di un tensioattivo

I tensioattivi hanno in realtà svariate altre capacità. La SAL, di cui abbiamo parlato per ora, si riferisce in effetti alla sola capacità detergente, ma non è l’unica da tener conto quanto utilizziamo un tensioattivo. Per una lista dei tensioattivi e delle loro capacità fate riferimento alla tabella in fondo alla guida.

• Capacità detergente: il tensioattivo dona ai tuoi prodotti la capacità di eliminare il grasso. La sua azione sgrassante è in realtà compiuta dalle teste idrofile che avvolgono il grasso, lo rivestono completamente e, poco alla volta, lo staccano dalla sua posizione di origine. Una volta staccato sarà possibile trasportarlo via con semplice acqua, o con l’utilizzo di un tonico. Quindi è ora evidente perché è necessario un tensioattivo anionico come primario per un detergente: esso sarà l’unico capace di disporsi in modo tale da favorire tutto questo processo. La forza sgrassante, o lavante, è direttamente proporzionale alla SAL e alla aggressività del tensioattivo.

• Capacità di schiumogenesi: Che implica la capacità di produrre schiuma, proprietà tipica di alcuni tensioattivi. Questa capacità è in effetti dovuta sempre alla particolare struttura della molecola del tensioattivo, in questo caso la testa idrofila si pone verso la miscela mentre la coda, lipofila, si pone rivolta verso l’aria, il che porta ad una emulsione di tipo liquido-gas.  Il liquido cui sia stato aggiunto tensioattivo, a contatto con l’aria creerà un’emulsione tra i due elementi, portando quindi alla presenza di bolle di gas nel liquido: così si forma la schiuma. La schiuma, nei dergenti, svolge il ruolo di facilitare l’asportazione delle particelle di sporco e di evitare che esse si depositino sulla superficie lavata. Questo, spesso, conferisce ad un detergente schiumogeno anche  una maggiore capacità lavante. Ma la quantità di schiuma prodotta porta anche ad un elevato potere sgrassante, che va però ad agire anche sul grasso naturale della pelle. Questo effetto può provocare secchezza e desquamazione della pelle. La schiuma è quindi solitamente un ottimo indicatore di aggressività e di potere lavante. E, nonostante l’elevato potere lavante che ne deriva, un prodotto schiumogeno non è automaticamente un buon detergente. La schiuma è spesso “necessaria” più per scopi commerciali che per una vera e propria utilità.

Ricapitolando, un buon detergente non ha necessariamente bisogno di schiuma, anzi: più esso deve agire su parti delicate, più è ideale se la sua schiumogenesi è bassa (prodotto poco aggressivo). Inoltre ricordiamo che una schiuma particolarmente “instabile” è indice di un prodotto particolarmente aggressivo. Se si va invece a creare un prodotto che va ad agire su parti poco sensibili (come un bagnoschiuma) un prodotto schiumogeno può invece risultare utile, in questo caso è bene cercare sempre di mantenere la schiuma il più stabile possibile.  

• Capacità protettiva e delicatezza:  come già detto precedentemente l’aggressività, e quindi l’irritabilità, di un cosmetico non dipende solo dalla SAL dei tensioattivi utilizzati, ma anche dai tipi di tensioattivi utilizzati e se ne è stato utilizzato solo uno o più. Ricordiamo che per una lista completa dei tensioattivi e della loro aggressività potete fare riferimento alla lista che trovate alla fine di questa guida. La combinazione di più tensioattivi, come già detto, sembra diminuire l’aggressività del prodotto finito. I tensioattivi sembrano infatti agire l’uno sull’altro limitando la loro aggressività. Ecco perché all’inizio del paragrafo era consigliato, all’interno di una preparazione, di aggiungere sempre un tensioattivo secondario con capacità di mitigazioni verso il primo, più precisamente un tensioattivo anfotero. Viene inoltre consigliato l’utilizzo di tensioattivi non ionici, specie come tensioattivi terziari. Questi tensioattivi avranno due funzioni: mitigare ancora di più l’aggressività del tensioattivo principale e creare un film protettivo sulla pelle e sui capelli.  Se ponete un tensioattivo anfotero sarà inoltre possibile utilizzare un tensioattivo cationico (anche se in percentuali molto basse, specie se presente anche un anionico), l’utilizzo di un tensioattivo cationico darà quella sensazione di soffice e morbido tipica dell’utilizzo di un detergente poco aggressivo e ben fatto.

• Il pH : partiamo col dire che il pH, per quanto importante, non è l’elemento essenziale nella produzione di un cosmetico. Tenere sotto controllo la sua SAL, la sua aggressività e la sua schiumogenesi sono infatti molto più importanti per un prodotto adatto al suo scopo. Ad ogni modo la maggior parte degli addensanti presentano range di pH entro cui sono più funzionali per cui ci si dovrà tenere entro questo range per evitare che il prodotto risulti poco funzionale. Altri invece permettono di scegliere il pH del proprio prodotto, in questo caso si consiglia di rimanere sempre tra un pH di 6. Leggermente più bassi per i detergenti intimi e gli shampoo, leggermente più alti per i prodotti per la pelle. Per i prodotti per bambini il pH consigliato è solitamente più alto (6-7). Il pH comunque, per quanto possa essere un elemento secondario per l’aggressività, resta un fattore importante da tenere sotto controllo. E’ importante far sì che esso non sia mai inferiore a 4 o superiore ad 8, questi valori di pH risultano infatti particolarmente pericolosi.

• Proprietà di contorno: di seguito parliamo di tutti quegli elementi che non sono direttamente indispensabili per la funzionalità del prodotto, ma che comunque possono interessare a chiunque abbia scelto di produrre un prodotto, specie se vuole regalarlo e fare bella figura.  Si deve quindi tener presente che anche “l’occhio vuole la sua parte” e si dovrà andare a lavorare anche su tre aspetti fondamentali che finora non sono stati discussi: la densità, l’odore ed il colore.
  1. Il colore: quelli con colori nel bianco e nel trasparente possono essere utilizzati praticamente in qualsiasi preparazione senza problemi. Alcuni tensioattivi hanno invece un colore forte che rilasciano poi nel preparato. In questi casi è consigliabile utilizzare coloranti naturali per ottenere il colore voluto. Si ricorda che è importante tenere sempre presente il colore di base, perché il risultato sarà ovviamente un miscuglio tra i due.
  2. L’odore: i tensioattivi, in generale, non hanno un buon profumo. Presentano in effetti il classico odore dei detersivi. Se vogliamo coprire questi odori è consigliabile aggiungere oli essenziali o fragranze al preparato, attenzione però a non aggiungerne quantità esagerate che potrebbero limitare le funzionalità del preparato. Inoltre l’olio essenziale aggiunto dovrà essere retto dal tensioattivo come una “ulteriore parte della fase grassa”.  
  3. La densità: è una caratteristica che in realtà non è indicativa delle capacità del preparato, ma può essere molto importante per la presentazione e l’usabilità del prodotto. Per addensare il prodotto si possono utilizzare alcuni tensioattivi specifici come Sles e Betaina. Oppure si possono utilizzare addensanti esterni come la xantana. Si ricorda che la densità del prodotto dipende, in modo direttamente proporzionale, dalla concentrazione della fase interna (o dispersa) rispetto a quella disperdente. Più questa concentrazione è elevata maggiore sarà la densità del prodotto risultante.

Consigli pratici sull’utilizzo dei tensioattivi

Per creare un prodotto pratico e completo dovrete tener conto di tutte le caratteristiche di cui abbiamo parlato sin ora.

Il consiglio principale è quello di pensare principalmente alla SAL voluta e a mitigare l’aggressività del tensioattivo principale tramite il secondario ed il terziario che andranno inoltre ad aggiungere altre proprietà alla formula. Si ricorda ancora una volta che il prodotto non deve essere per forza schiumogeno, e che una schiumogenesi troppo elevata è da evitare, specie per i prodotti indicati per le parti più sensibili o intime.

Potreste fare degli esperimenti all’interno di  un becher: agitando il becher coi tensioattivi scelti ed acqua potrete vedere quanta schiuma viene a crearsi. In genere il sodium lauroyl sarcosinate viene considerato un buon schiumogeno.

Ricordate sempre di utilizzare più tensioattivi per i vostri detergenti. Ad esempio, per uno shampoo, potreste utilizzare un tensioattivo come detergente, uno come mitigante ed uno come emulsionante.

Dovrete quindi procurarvi più di un tensioattivo, tutti con una loro funzione, scegliere quale sarà il principale, e solo dopo sperimentate con la vostra creazione.

I tensioattivi scelti dovranno essere specifici a seconda del risultato che volete ottenere.

Per prodotti molto delicati si può puntare anche su tensioattivi tutti leggeri (come il glucoside), ovviamente in questo caso il potere lavante sarà molto basso, ma per alcuni tipi di prodotti può essere ideale.  

Se invece volete prodotti dall’elevato potere lavante lo SLSA è uno dei più usati, ovviamente in questi casi dovrete mitigarne l’aggressività con vari tensioattivi secondari addolcenti (per quanto quest’utlimo sia già di per se meno irritante di altri spesso utilizzati come lo SLES).

Inoltre alcuni tipi di tensioattivo, come il lauryl glucoside, sono particolarmente indicati per aumentare la densità del prodotto.

 Conclusioni ed esempi

In questo capitolo riassumiamo in breve il funzionamento dei tensioattivi, come questi permettono ai saponi ricavati di eliminare “lo sporco” presente sulla nostra pelle, e andremo ancor più nei particolari nei processi da seguire per formare un sapone.

Funzionamento dei saponi

Un sapone è composto, come già detto, da più di un tensioattivo, di cui il primario, quello anionico, è quello deputato all’eliminazione dello sporco, grazie al suo elevato potere lavante.

Il suo potere lavante così elevato, e la sua efficacia contro lo sporco, è dovuto alla carica negativa della porzione idrofila.

Ma vediamo meglio il suo funzionamento:

 

  

Come possiamo vedere la parte idrofila della molecola è, ovviamente, rivolta verso l’acqua (o il liquido). Mentre la parte lipofila è rivolta verso lo sporco (il grasso), e ad esso si attacca. Ora, l'affinità di cariche opposte tra lo sporco e la parte idrofila, assieme alla repulsione di cariche simili da parte delle teste idrofile porterà alla scomposizione e alla diluizione di questo “sporco” all’interno dell’acqua.

A questo punto, risciacquando, avremo finalmente l'eliminazione dello sporco presente sulla pelle, assieme al suo effetto sgrassante.

Ora possiamo vedere perché un maggiore potere lavante potrà risultare più irritante: anche il grasso naturale della pelle sarà infatti attaccato, andando a seccarla e quindi ad irritarla.

Per evitare di privare la pelle di tutte le sostanze funzionali (grasso compreso), vi congliamo di seguire tutti gli accorgimenti di cui sopra durante la preparazione di un sapone.

Come fare un sapone

Un sapone è decisamente semplice da fare una volta scelti i tensioattivi. Per la scelta dei tensioattivi, e per una lista delle priorità da tenere in considerazione durante queste scelta, fate pure riferimento alla sezione 4 di questa guida (link alla sezione).

Il procedimento quindi sarà il seguente una volta scelti i tensioattivi si continua seguendo le solite tre fasi per la creazione di ogni cosmetico.

1. FASE A
   • Acqua 100 grammi
   • Glicerina 4-6 grammi
   • Altro addensante/Gelificante (come la Xantano o il gel d’aloe, quello che preferite insomma)
2. FASE B
   • Tensioattivi vari scelti nelle quantità ideali per ottenere il SAL e la corposità necessarie alla preparazione.
3. FASE C
   • Conservante (come prima a scelta, il sodio benzoato, il potassio sorbato o altri sono tutti ben accetti) – 0,5/3 grammi
   • Coloranti.
   • Acido Lattico o Soda (a seconda che il pH misurato sia troppo alto o troppo basso aggiungerete il primo per acidificare ed il secondo per rendere il composto più basico) – Q.B.
   • Piccole quantità di oli essenziali o fragranze varie.

Procedimento:

• FASE A: procedete preparando il gel con acqua, gelificanti e glicerina. E lasciate che riposi.
• FASE B: mescolate assieme i tensioattivi scelti e nelle quantità scelte di modo da raggiungere il SAL voluto per il preparato.

Aggiungete ora quanto ottenuto dalla fase B nella fase A, e mescolate fino ad ottenere un composto cremoso

A questo punto aggiungete il Conservante ed il colorante scelti, e procedete aggiungendo poche gocce di oli essenziali o fragranze.

Non vi resterà che misurare il pH e aggiungere, se necessario, l’acido lattico o la soda a seconda che il prodotto sia troppo acido o troppo basico.

Le quantità indicate sono ovviamente indicative, e possono variare a seconda dei prodotti scelti e del tipo di preparazione che state seguendo.

Utilizzare un tensioattivo per le sue capacità emulsionanti

Le emulsioni sono formati da due fasi: una dispersa ed una disperdente. Di solito quella dispersa è presente in quantità minore rispetto a quella disperdente (in rari casi può essere che la fase dispersa sia presente in percentuali maggiori senza per questo inversione di ruoli).

Queste emulsioni sono conosciute come “acqua in olio” oppure “olio in acqua” a seconda che sia l’acqua ad essere dispersa nell’olio oppure l’opposto. Queste due forme vengono generalmente abbreviate come: emulsioni A/O (per la prima) ed O/A (per la seconda), oppure potreste trovarle come O/W e W/O, in questo caso l’acronimo è inglese.

Ovviamente, per avere un’emulsione, vi è necessità che le due fasi siano immiscibili a condizioni normali e che non possano essere miscelate se non tramite una energia cinetica molto elevata o, per l’appunto, tramite un emulsionante.

In questi casi interviene il tensioattivo: esso presenta molecole con una struttura formata da una fase idrofila ed una fase lipofila. Le molecole del tensioattivo si disporranno quindi tra le due sostanze facendo sì che si miscelino, permettendo che una si "disperda" nell’altra. Questo effetto è dovuto alla sua concentrazione critica micellare (di cui si parla all’inizio della guida). Questa stessa azione porta inoltre all’abbassamento della tensione superficiale e della superficie di contatto tra i due liquidi (come spiegato nell’introduzione).

Utilizzando un tensioattivo potranno essere solubilizzati in acqua (oltre agli oli vegetali) altre sostanze quali: oli essenziali, vitamine liposolubili, alcuni coloranti, ecc.

Le emulsioni, a seconda che siano di olio in acqua o di acqua in olio, vengono dette, rispettivamente: magre e grasse.

Un tensioattivo, per avere buone capacità emulsionanti, non deve essere molto solubile in nessuna delle due fasi (né in olio, né in acqua).

Sono inoltre spesso preferiti quelli non ionici in quanto hanno una concentrazione critica micellare minore, ne basta quindi meno per permettere l’effetto emulsionante.

Per scegliere il tensioattivo giusto dovrete scegliere il giusto HLB. Ogni tensioattivo ha un suo HLB schedulato (che potrete trovare in fondo alla guida). 

A livello teorico i valori di HLB variano tra 0 e 20. Questo limite è in realtà del tutto convenzionale infatti, a livello pratico, esistono alcuni tensioattivi ionici capaci di fuoriuscire dai dati sperimentali proposti. Il Lauril solfato ad esempio, grazie alla sua ionizzazione, mostra un HLB di circa 40.

La vera importanza di questo valore sta nel permettere di scegliere il tensioattivo più adeguato per ottenere un particolare tipo di emulsione. Quelli con HLB dal valore basso sono capaci di lasciare in dispersione le goccioline d’acqua formando emulsioni A/O (acqua in olio), mentre se l’HLB ha un valore elevato avrà effetto opposto, agendo quindi sull’olio rispetto all’acqua, e creando emulsioni O/A (olio in acqua). A seconda del tensioattivo utilizzato, e delle proporzioni tra olio ed acqua, potremo avere l’acqua come solvente e l’olio come soluzione o l’inverso.

Per i tensioattivi non ionici esistono formule che permettono di calcolare l’HLB:

• HLB= % di molecole idrofile * 1/5.

Da qui se il tensioattivo è esclusivamente idrofilo ha un limite teorico di 20 (100%*1/5), anche se la  ionizzazione del tensioattivo permette di superare questo limite.

Stabilire l’HLB adatto ad una emulsione può risultare molto difficile. In realtà gli HLB delle sostanze grasse specifiche sono tabulati, la tabella sottostante riporta quelli ufficiali.

Tensioattivo	HLB
Glyceryl Stearate	3,8
Lecithin	4
Glyceryl Stearate SE	5,8
Tego Care ps - Methyl Glucose Sesquistearate	6,6
PEG-25 Hydrogenated Castor Oil	10,8
Cetearyl Glucoside	11
Polysorbate 20	16,7
Cetearyl Glucoside	11

Seguendo questa logica se vogliamo preparare un emulsione di acido oleico in Acqua l’HLB richiesto sarà di 17.

Esempio pratico

Abbiamo un liquido in cui sono disciolte 3 fasi grasse che chiameremo per comodità: Grasso A, Grasso B e Grasso C.

All’interno del liquido abbiamo disciolto un 20% del Grasso A, un 4% del Grasso B ed un 2% del Grasso C, per un totale del 26% di fase oleosa in fase liquida.

Sappiamo inoltre gli HLB necessarri per emulsionare ognuno di loro (avendo consultato la tabella in cui sono schedulati) sono i seguenti: 12 per il Grasso A, 15 per il Grasso B e 5 per il Grasso C.

A questo punto basterà procedere per proporzioni:

HLB richiesto = (% di grasso A/% di grasso totale * HLB Grasso A) +(% di grasso B/%di grasso totale * HLB Grasso B) +(% di grasso C/%di grasso totale * HLB Grasso C)

In questo caso quindi l’HLB richiesto sarà di 11,93, circa 12.

Si ricorda inoltre che miscelando due (o più) tensioattivi, con HLB diversi, l’HLB risultante sarà semplicemente la media aritmetica tra tutti i tensioattivi. Quindi:

HLBrisultante= (Hlb1 + Hlb2 +... +HLBn)/n

Dove n è il numero dei tensioattivi miscelati.

L’HLB necessario dipende inoltre spesso dal tipo di emulsioni che vogliamo ottenere, di solito quando disperdiamo l’olio in acqua (emulsioni magre) sarà preferibile utilizzare tensioattivi con HLB alti (superiori ad 8), mentre per quelle grasse (acqua in olio) è spesso consigliabile utilizzare tensioattivi con HLB più bassi.

Inoltre le emulsioni (sia magre che grasse) vengono distinte in un altra sottocategoria: a bassa fase interna e ad alta fase interna, dove per fase interna si intende la quantità di fase dispersa in proporzione a quella disperdente. Quindi quando avremo un alta fase interna per una O/A  l’emulsione sarà più viscosa e con proprietà più vicine all’olio disperso, mentre per quelle a bassa fase interna l’emulsione sarà molto fluida, simile all’acqua.

• emulsioni magre: sono di solito utili per la detergenza, specie quelle a bassa fase interne. Esse saranno molto simili all’acqua con un potere solvente modificato che permette di solubilizzare anche il materiale lipofilo. Questo tipo di emulsione è ideale per la creazione di cosmetici che non siano puntati ad avere una viscosità troppo elevata, e per agire su tutte quelle sostanze altrimenti immiscibili nell’ambiente acquoso.  Ovviamente aumentando la fase interna la viscosità aumenterà, così come le proprietà che la soluzione capterà dal soluto ed il suo potere lipofilo.

• emulsioni grasse: a differenza delle precedenti qui l’acqua è solo il soluto mentre il solvente è una sostanza lipolifa. Anche in questo caso è la fase interna ad aumentare la cremosità del prodotto. Pertanto, composti a bassa fase interna risulteranno liquidi, mentre quelli ad alta fase interna più viscosi. Le emulsioni grasse sono particolarmente indicate per solubilizzare l’acqua in sostanze immiscibili o anche in alcool. Spesso infatti l’acqua contenuta nell’alcool non permette una perfetta miscelazione tra i due liquidi. In questo caso si può procedere in due modi: con un solo tensioattivo (ovviamente lipofilo) con basso HLB. Essi sono infatti generalmente ideali per questi tipi di emulsione. Oppure unendo due tensioattivi, uno con HLB basso ed uno con HLB alto. Quest’ultimo metodo sembra ancora più efficace nel creare l’emulsione grasse, permettendo inoltre un composto più compatto. Questo metodo è inoltre più semplice per coloro che non possano utilizzare strumenti specifici. Il funzionamento sarà il seguente: il primo tensioattivo (lipofilo) emulsionerà il secondo (idrofilo) e questo, a sua volta, emulsionerà la piccola quantità di acqua nella fase disperdente. Dobbiamo solo fare attenzione: miscelando i due tensioattivi (uno con HLB elevato e l’altro con HLB basso) per media aritmetica otteremo un HLB con valore maggiore di 8, ideale per le emulsioni grasse. Questo tipo di emulsioni, specie quelle a bassa fase interna, sono molto utili per solubilizzare materiali idrosolubili che si trovano però su superfici su cui non possiamo porre acqua. L’acqua presente all’interno dell’emulsione sarà sufficiente a solubilizzare il composto senza però contaminare la superficie.

 

Tensioattivo	Inci	SAL %	Carica	Tipo
Tego Glucoside L55	Lauryl Glucoside, Cocamidopropyl Betaine	43%	Anfotero	Secondario, mitigante
Sulfetal L.A.	Ammonium Lauryl Sulfate	28%	Anionico	Primario, aggressivo
Tego SML 20	Polysorbate 20	N/A	Non ionico	Terziario: con effetto stabilizzante.
Protelan VE/K	Sodium Cocoyl Wheat Amino Acids	30%	Anionico	Secondario., mitigante
Maprosyl 30/Sarcosyl	Sodium Lauroyl Sarcosinate	30%	Anionico	Primario/Secondario, aggressività media
Lamesoft PO65	Coco-Glucoside & Glyceryl Oleate	34%	Non ionico	Secondario/surgrassante poco aggressivo
Coco Glucoside	Coco Glucoside	50/55%	Non Ionico	Primario/Secondario, aggressività media,
Sodio Cocoyl	Sodium Cocoyl Isethionate Prill	82-86%	Anionico.	Primario., aggressività media
Pantapon SF	Sodium Cocoamphoacetate (and) Glycerin (and) Lauryl Glucoside (and) Sodium Cocoyl Glutamate (and) Sodium Lauryl Glucose Carboxylate	34-40%	Anionico.	Primario. ., aggressività media
Cocamidopropyl betaina	Cocamidopropyl betaina	36%	Anfotero.	Secondario.mitigante
Olio di Ricino Rosso	Castor (Turkey Red) Oil Sulf	N/A	Anionico.	Terziario: schiumogeno., ., aggressività media
Varisoft EQ 65/ESTERQUAT	Distearoylethyl Dimonium Chloride (75%) e Cetearyl Alcohol(25%)	28%	Cationico	Primario, aggressività bassa
SLSA	Sodium lauryl sulfoacetate	65/70%	Anionico	Primario o Secondario, aggressività media
Sulfetal L.A.	Ammonium Lauryl Sulfate	28%	Anionico	Primario