Kein Folientitel - Technische Universität Darmstadt

CHEMIE DER 

KÖRPERPFLEGEMITTEL 

Kosmetikchemie 1 

Teil 3 

Prof. Dr. G. Lang Kosmetikchemie I - Teil 3 1

Inhalt der Vorlesung 

� 3 Hautpflegepräparate: 

� Emulsionen 

� Bildung/Stabilität 

� Emulgatoren und Tenside 

� Inhaltsstoffe der Öl- und Wasserphase 

� Ölphase 

� Wasserphase 

� Produktbeispiele 






� Ölphase 




Cremes und Lotionen 


� Der Ausdruck "Emulsion" kommt aus dem Lateinischen 

"Emulsum = das Ausgemolkene" - geläufiger unter dem 

Namen Milch 

� disperses System, bei dem Dispersionsmittel und 

disperser Anteil zwei nicht miteinander mischbare 

Flüssigkeiten sind (z.B. Öl und Wasser). 

� In der Kosmetik haben sich daher auch die beiden 

Begriffe Ölphase oder ölige Phase und Wasserphase 

oder wäßrige Phase eingebürgert. 


Emulsionen 


� Die Wasserphase (polare Phase) enthält neben dem 

Wasser meist alle Inhaltsstoffe, die in Wasser löslich sind. 

Ausnahmen sind temperaturempfindliche, wäßrige 

Inhaltsstoffe wie z. B. Proteine. 

� Die Ölphase (unpolare Phase) enthält neben allen 

öllöslichen Inhaltsstoffen den oder die Emulgatoren 








Grenzflächenspannung 

� Um Grenzflächenspannung zu überwinden, muss eine 

Arbeit geleistet werden. 

� Diese Arbeit kommt zum Ausdruck beim Schütteln 

zweier nicht mischbarer Flüssigkeiten, wobei eine 

kurzfristige Verteilung eintritt. 

� Um eine stabile Verteilung von Öl und Wasser ineinander zu 

erreichen, ist ein Emulgator notwendig. 

� Emulgatoren sind grenzflächenaktive Substanzen die in der 

Lage sind, die Grenzflächenspannung zwischen polaren und 

unpolaren Flüssigkeiten herabzusetzen 


Emulsionen 

Öl + Wasser 

� instabil 

Öl + Wasser + Tensid 

� stabil 

Disperse Phase 

Kohärente Phase 

Abb. 7: Darstellung der W/Ö- und Ö/W-Emulsionen in der 

Anwesenheit von Tensiden als Emulgatoren 



Emulsionen 

� Wasser in Öl (W/O) oder 

� Öl in Wasser (O/W)-Emulsionen. 

� Mischemulsionen (W/O)W bzw. (O/W)O 

oder auch Doppelemulsionen 


Emulsionen 

� W/O- und O/W-Emulsionen lassen sich nach folgenden 

Kriterien unterscheiden: 

� Filterpapiermethode mit der Verfeinerung über CoCl2 (wfr. blau - wsr. rosa) 

� Verdünnungsmethode mit Wasser incl. Farbstoffe 

� Verdünnungsmethode mit Öl incl. Farbstoffe 

� Elektrische Leitfähigkeit 



Emulsionen 

Abb. 8: Schematische Darstellung des Aufrahmens und der 

Koaleszenz einer verdünnten Ö/W-Emulsion 

Stabilität gegen Aufrahmen: 

Dichtedifferenz 

Viskosität der kohärenten Phase 

Stabilität gegen Koaleszenz: 

Maragoni-Effekt 

Spaltdruck 

Ladung 

Suspensionen: 

ähnlich 

Hohe Tensidkonzentration: 

flüssig-kristalline Phase 

Stabilisierung 


Stabilitätskriterien 

� Stokessches Gesetz 

r = Radius 

d1 = Dichte des Tröpfchens 

d2 = Dichte des Mediums 

g = Erdbeschleunigung 

µ = innere Reibung = Viskosität des Mediums 

V = Sink- bzw. Steiggeschwindigkeit 


Stabilitätskriterien: 

� Volumenverhältnisse innere Phase zur äußerer Phase: 

� Wenn die innere Phase einer Emulsion weniger als 30 % 

ihres Volumens einnimmt, stören sich die individuellen 

Tröpfchen gegenseitig nur sehr gering. 

� Die Eigenschaften des Systems 

� hauptsächlich durch den Charakter der äußeren Phase 

gegeben. 

Enthält das System mehr als 30 % der inneren Phase, so 

kommt es zu gegenseitiger Beeinflussung der Tröpfchen. 


Verhinderung der Aggregation : 

� O/W-Emulsionen mit anionischem Emulgator: 

� Tendenz zum Aneinanderhaften, ist abhängig vom 

Wechselspiel der van der Waals'schen Anziehung und 

der elektrischen Abstoßung. Elektrische Abstoßung resultiert 

durch elektrische Doppelschicht, die das 

Öltröpfchen umhüllt 


Stabilität gegen Koaleszenz 

� Koaleszenz kann aus Aggregation nur hervorgehen, wenn 

die dünne Schicht der kontinuierlichen Flüssigkeit 

durchbrochen wird. 

� Stabilität einer Emulsion gegen Koaleszenz wird durch die 

Beständigkeit dieser Zwischenschicht bestimmt. 

� O/W = wäßrige Zwischenschicht 

� W/O = ölige Zwischenschicht 





� Marangoni-Effekt 

C = Emulgatorkonzentration 

� = Grenzflächenspannung; 

der Index Z bezieht sich auf die Zwischenschicht 


Weitere Faktoren zur Stabilisierung 

� Ladung: 

� Anionische Tenside vergrößern durch die Adsorption der 

langkettigen Anionen an den Öltröpfchen das negative 

elektrische Grenzflächenpotential. Dadurch wird die 

elektrische Doppelschicht verstärkt und das 

Potentialmaximum, welches vor der Koaleszenz der 

Tröpfchen überschritten werden muß, erhöht. Bei allen 

Tensiden kommt noch die Schutzwirkung der 

Hydrathülle hinzu. 

� Sterische Schutzwirkung 

� Bei Tensiden, deren hydrophile Gruppen aus langen 

Ketten bestehen - z.B. Athylenoxid-Ketten -, Diese langen 

Ketten besitzen werden ihrer vielen Drehstellen eine 

recht große freie Beweglichkeit. Wenn sich zwei 

Tröpfchen nähern, so können sich die Ketten in ihrer 

freien Beweglichkeit hindern. 


Weitere Faktoren zur Stabilisierung 

� Stabilisierung von Wassertröpfchen in Öl 

keine elektrischen Abstoßung 

Solvatationen der lipophilen Gruppen in Öl und die sterische 

Schutzwirkung 


Temperaturabhängigkeit der Stabilität von 

Emulsionen 

� sehr komplexes Problem 

� Koaleszenzgeschwindigkeit nimmt mit steigender 

Temperatur zu, die Stabilität also verringert sich. 

� Viskositäten beider Flüssigkeiten ab mit steigender 

Temperatur 

Daraus resultiert eine Beschleunigung aller Fließvorgänge 

und damit eine weitere Beeinträchtigung der Stabilität. 

� größere Eigenbewegung der dispergierten Phase bei 

höherer Temperatur. 


Auswahl der Emulgatoren für eine Emulsion 

� Formel von Bancroft 

eine O/W-Emulsion einen Emulgator benötigt, der in Wasser 

löslich ist und stärkere hydrophile Eigenschaften als 

lipophile Eigenschaften besitzt. 

Das gleiche gilt umgekehrt für eine W/O-Emulsion. 

� Diese empirischen Befunde versucht das 

� H L B Konzept 

hydrophilic lipophilic balance 

quantitativ zu erfassen, das von Griffin um 1950 entwickelt 

wurde. 



� Jedem Tensid wird je nach Anteil des hydrophilen und 

hydrophoben Molekülteils ein Zahlenwert zwischen 1 - 20 

zugeordnet. Analog schreibt man der Ölphase einen erforderlichen 

HLB-Wert zu. Ein Optimum an Emulsionsstabilität 

soll erreicht werden, wenn der HLB-Wert des Emulgators 

dem für die betreffende Ölphase erforderlichen HLB-Wert 

entspricht. 

� Nach Griffin besteht zwischen dem HLB-Wert, der 

Wasserlöslichkeit und dem Emulsionstyp folgender 

Zusammenhang: 





� HLB erford. = a · HLB1 + b · HLB2 

(wobei a und b die Gewichtsbrüche der Emulgatoren sind), 

kann man dann den HLB-Wert errechnen. 

� chemischen Aufbau des Moleküls (sog. Gruppenzahlen) aus 

denen man nach der Formel 

HLB = 7 + � Gruppenzahlen der hydrophilen Gruppen 

+ � Gruppenzahlen der hydrophoben Gruppe 

� für oxäthylierte Fettsäuren 



Baumwollsamenöl 6 

Vaseline 7-8 

Bienenwachs 9 

Paraffinöl 10 

Butylstearat 11 

Lanolin 12 

Carnaubawachs 12 

Laurylalkohol 14 

Cetylalkohol 15 






� Ölphase 




Tenside Charakterisierung 

Was ist ein Tensid? 

� Eigenschaften in Lösung (1) 

� Molekülaufbau (2) 

(1) Schäumen, Netzen Waschen, Reinigen, Emulgieren etc. 

� Vorgänge an Grenzflächen 

schon bei kleinen Konzentrationen Anreicherung an Grenzflächen 

(2) Hydrophob Hydrophil 

laurat 

CH3�CH2�CH2�CH2�CH2�CH2�CH2�CH2�CH2�CH2�CH2� �COO � 

Prof. Dr. G. Lang Kosmetikchemie I - Teil 3 34 

Na + 

Na

Tenside 

Charakterisierung 

Abb. 1: Struktur der Tenside (schematisch) 

Tensidmolekül (schematisch) 

hydrophober bzw. 

lipophiler Rest 

hydrophiler bzw. 

lipophober Rest 

Luft bzw. Fett Wasser 


3.1 Tenside � Chemie und Physik 

3.1.1 Charakterisierung 




Abb. 2: Einteilung der Tenside 

Symbol Chem. Aufbau 

Chem. Bezeichnung 

Aniontensid CH3 � (CH2)16 �COO � Na + 

Kationtensid 

Natriumstearat (Seife) 

CH3 

� 

CH3 � (CH2)15 � N + � CH3 Cl � 


� 

CH3 

Cetyltrimethylammoniumchlorid 

Nonionic CH3 � (CH2)15 � (OCH2CH2)x � OH 

Amphotensid 

± 

Polyglykolpalmitylalkoholether 

CH3 

� 

CH3 � (CH2)11 � N + � CH2COO � 

Laurylbetain 

� 

CH3




Tenside 

Tensidtypen in kosmetischen Präparaten 

Anionische Tenside (R = Alkylrest C12�C18) 

Seifen R�COO � M + M + = Na, K 

Alkylsulfate R�OSO3 � M + M + = Na, Monoethanolamin 

NH4 + , Diethanolamin 

Alkylethersulfate R � (OCH2CH2)n � OSO3 � M + M + = Na, Mg, NH4 + 

Amidethersulfate 

R C 

O 

N 

H (CH2CH2O) n OSO - + + + 

3 M M =Na 

Sulfobernsteinsäure-ester R�O�C�CH2�CH�SO3 � Na + 

Eiweiß-Fettsäure- 

Kondensate 

¦ � 

O COO � Na + 

O O 

¦ ¦ 

R�NH�CH�C�(NHCH�C)n�NH�CH�COO � M + 

� � � 

R1 R2 R1 


Seifen 

� Salze höherer Fettsäuren 

� Rohstoffe: Öle und Fette pflanzlicher und tierischer Herkunft 

� Olivenöl, Erdnussöl, Kokosöl, Schweinefett, Rindertalg, 

Waltran, 

� Glycerinester verschiedener geradzahliger Fettsäuren 

� Gewinnung der Fettsäuren: Verseifung 


Seifen 

� Verseifung der Fette mit Natronlauge bei erhöhter 

Temperatur: 

Glycerin und die Natriumsalze der Fettsäuren 

� Durch überhitzten Wasserdampf im Autoklaven bei 170°C in 

Gegenwart von Ca0, Mg0 oder Zn0. Auf dem Glycerin 

schwimmen die unlöslichen Fettsäuren. 

� Twitchell-Verfahren: Saure Verseifung mit verdünnter 

Schwefelsäure mit einem Emul-gator bei 100°C/24 Std. 

� Enzymatische Fettspaltung bei 40°C mit Lipasen. Methode 

nur beschränkt anwendbar. 


Seifen 

� Die anfallenden Fettsäuren stellen Mischungen dar, bei 

denen folgende Fettsäuren - je nach Ausgangsmaterial - 

vorkommen: 

CH3- (CH2)4 - COOH Capronsäure 

CH3- (CH2)6 - COOH Caprylsäure 

CH3- (CH2)8 - COOH Caprinsäure 

CH3- (CH2)10 - COOH Laurinsäure 

CH3- (CH2)12 - COOH Myristinsäure 

CH3- (CH2)14 - COOH Palmitinsäure 

CH3- (CH2)16 - COOH Stearinsäure 

Allgemeine Summenformel: Cn H2n O2 


Seifen 

� Daneben erhält man je nach Öl- bzw. Fetttyp auch 

ungesättigte Fettsäuren: 

Cn H2n-2O2 

CH2 = CH -(CH2)8 – COOH Undecylensäure 

CH3 -(CH2)7 - CH = CH -(CH2)7 - COOH Ölsäure (9-Octadecensäure) 

� Linolsäure 

CH 3 - (CH 2 ) 4 - CH = CH - CH 2 - CH = CH - (CH 2 ) 7 - COOH 

(9, 12 - Octadecadiensäure) 

� Linolensäure 

CH 3 - CH 2 - CH = CH - CH 2 - CH = CH - CH 2 - CH = CH - (CH 2 ) 7 - COOH 

cis - cis - cis - Octadeca - 9, 12, 15, triensäure 


Seifen Fettsäurezusammensetzung: 

� Olivenöl: 

� 5 - 15 % Linolsäure, 1 % Myristin, 7 - 20 % Palmitin, 

3 % Stearin, 65- 86 % Ölsäure 

� Erdnußöl: 

� 8,6 % Palmitin, 4,4 % Stearin, 6 % C20 C22 C24, 

61,6 % Ölsäure, 21,8 % Linolsäure 

� Kokosöl: 

� 1 % Capron, 4 - 9 % Caprylsäure, 4,5 - 10 % Caprin, 

45 - 50 % Laurin, 18 % Myristin, 7,5 - 9,5 % Palmitin, 2 - 

3,5 % Stearin, 5 - 7,5 % Ölsäure 

� Rindertalg: 

� 0,5 % Laurin, 3 % Myristin, 25 - 30 % Palmitin, 

15 - 30 % Stearin, 35 - 47 % Ölsäure und verschiedene 

andere 


Analytische Kennzahlen für Fette 

� Verseifungszahl 

� mg KOH/g Fett 

Molekulargewicht. 

Mit steigendem MG 

nimmt die VZ ab. 

� Jodzahl 

� Menge Jod in g, 

die von 100 g Fett 

gebunden wird. 

Rückschluss auf die 

Anzahl c = c-Bindung 



Fettalkoholsulfate 

� Neben den Seifen spielen bei den anionaktiven Tensiden 

Fettalkoholsulfate eine wichtige Rolle. Für ihre Synthese 

benötigt man Fettalkohole. 

� Fettalkohole der allgemeinen Formel CH3 - (CH2)n - CH20H 

sind im niedermolekularen Bereich bis n-Decanol wichtige 

Riechstoffe. Die höheren Alkohole dagegen sind ge-ruchlos. 

� Die Darstellungen erfolgen auf folgenden Wegen: 

� Boulevard-Blanc-Reduktion 

� Hydrierung der Fettsäuren bei 250°C und 200 atü und 

Cu oder Co-Katalysator 

� Schrauth-Verfahren 

� Alfol-Verfahren (Ziegler-Verfahren 

� Oxosynthese 



� Boulevard-Blanc-Reduktion 



� Hydrierung der Fettsäuren bei 250°C und 200 atü und Cu 

oder Co-Katalysator 



� Schrauth-Verfahren 



� Alfol-Verfahren (Ziegler-Verfahren 



� Oxosynthese 



� Für die Kosmetik sind folgende Alkohole von Interesse: 

� Laurylalkohol CH3 -(CH2)10-CH20H flüssig 

� Myristylalkohol CH3 -(CH2)12- CH20H fest 

� Cetylalkohol CH3-(CH2)14- CH20H fest 

� Stearylalkohol CH3 -(CH2)16-CH20H fest 

� Konsistenzbildner : 

� Cetylalkohol oder Stearylalkohol als feste 

Wachskomponente in Kosmetika eingesetzt. 

� Weiterverarbeitung 

� Fettalkoholsulfat: 

mit Schwefelsäure verestert 

oder Umsetzung wird mit CIS03H oder S03 

Anschließende Neutralisation mit Natronlauge oder NH3, 

Triäthanolamin. 


Phosphorsäureester 

� Phosphorsäureester: dem Lecithin der Natur nachgebaut 

R = Palmitin, Stearin, öl, Linol oder Linolensäure; Gewinnung aus Ei oder Sojakernen 

� Lecithine : Überfettungsmittel und Hilfsemulgatoren 

Schaumverbesserer in Seifen, Shampoos, 

Lotionen, Lippenstiften etc. 

Baustein von Liposomen. 


Phosphorsäureester 

Hostaphat KL 240 

Amphisol: 


Amphotenside 

Amphotenside 

R 

N + 

R1 R 2 

(CH 2 ) n 

n = 1 : Glycinate 

n = 2 : Propionate 

COO - 

R1 = H „echte Ampholyte“ 

R1, R2 = Betaine 

�CH3 

�CH2CH2OH 

�CH2�COOH 

�CH2CH2COOH 

R = CH3�(CH2)m� Alkyl 

O 

¦ 

R = CH3(CH2)n�C�N�(CH2)p� Acylamide 

H 


Nichtionogene Tenside 

� Fettsäuremono- und -diglyceride 

� Die Veresterung des dreiwertigen Alkohols Glycerin 

� mit einer Fettsäure liefert immer Gemische. 



� technische Herstellung der Mono-diglyceride 

� Direktveresterung von Glycerin mit Fettsäuren 

� Glycerin im stöchiometrischen Überschuß 

� durch Entzug des Reaktionswassers im Vakuum. 

� Glycerinolyse von Fetten 

� Spezialfall der Alkoholyse von Estern 

� basisch oder sauer katalysiert 

� In der Praxis hat sich die basische Katalyse durchgesetzt 



� Herstellung von sehr reinen, einheitlichen 

Glycerinmonoestern : 

� Molekulardestillation 

� Synthese wird mit reinen Fettsäuren durchgeführt. 



� Reine Glycerinmonostearate: 

� W/O-Emulgatoren; 

� Zusatz von Seifen oder Fettalkoholsulfaten oder anderen 

nichtionogenen Tensiden : O/W-Emulgatoren mit der 

Bezeichnung "selbstemulgierend". 

� Anstelle des Glycerins können andere alkoholgruppenhaltige 

Substanzen wie 

� Propylenglykol oder Diäthylenglykol 

� -> Emulgatoren: Propylenglykolstearat (z.B. Tegin P) 

oder Diäthylenglykolstearat 

� Sorbit/ Sorbitan 

� Glucose 

� Sterole/Phythosterole 

� Hydrophilierung durch Ethoxilierung 



Niotenside 

R-O-(CH 2 CH 2 -O) n H oxethylierte Fettalkohole 

OH OH 

CH 2 OH 

O 

HO(CH 2 CH 2 O) w 

OH 

O 

O 

CH 2 OH 

OH 

(O-CH 2 CH 2 ) x OH 

O 

CH-(O-CH 2 CH 2 ) y OH 

CH 2 -(O-CH 2 CH 2 ) z 

OH 

n 

OR 

O C (CH 2 ) 10 CH 3 

O 

Alkylglucosid (APG‘s) 

R = C 10 /C 12 /C 14 

n = 1 to 3 

Polyoxiethylensorbitanester 

(TWEENS) 






�Ölphase 




Ölphase 

� Hier kommen folgende Stoffgruppen vor: 

� a) Lanolin und Lanolinderivate 

� b) Wachse und Konsistenzbildner 

� c) Öle 

� d) öllösliche Wirkstoffe 


Lanolin und Lanolinderivate 

� Gewinnung: 

aus dem Wollfett der Schafe 

braunschwarz; unangenehmer Geruch; 

Bleichung; Desodorierung 

� Zusammensetzung: 

� 96,0% neutrale Ester 

� 0,4% Fettsäuren 

� 2,6% Fettalkohole 

� 0,9% Kohlenwasserstoffe 



� Alkoholfraktion: 3 Untergruppen 

� Cholesterin



Lanolin und Lanolinderivate: 


Wachse und Konsistenzbildner 

� I. Paraffinkörper 

� Mischung fester gesättigter KW, die aus Erdöl erhalten 

werden: CnH2n+2 bis C60 

� Vaseline - Tropfpunkt 44 - 49°C 

seit über 100 Jahren im Handel 

von C24 - C35 

� Hartparaffin - Schmelzpunkt 50 - 62°C 

� Ceresin - Schmelzpunkt 68 - 75°C 

� Ozokerit - Schmelzpunkt ca. 76°C 

� Mikrokristalline Wachse 

- Schmelzpunkt bis 93°C 

C34 - C60, z.T. verzweigtkettige KW 



� Pflanzliche Wachse 

� 1. Carnaubawachs 

� aus Blättern Copernicia cerifera; 85 % Alkylester von 

Wachssäuren. z.T. Hvdroxv säuren, 

Erhöhung des Schmelzpunktes von Paraffin,2,5% ---> 

+20°C 

� 2. Candellilawachs 

� 50 % Kohlenwasserstoffe 

� 28 % Wachsester 

� 14 % freie Alkohole, Sterine 

� 8 % geradhaltige Säuren 



� Tierische Wachse 

� 1. Wollwachs - bereits besprochen 

� 2. Bienenwachs 

� Erweichungspunkt 63 - 64°C; aromatischer Geruch; 

Zusammensetzung: 

� 60 % Wachse in Esterform 

� 25 % freie Fettsäuren 

� 13 % KW 

� Bienenwachs dient einerseits als Konsistenzbildner, zum 

anderen mit Borax neutralisiert als Emulgator (freie 

Fettsäuren). 

� 3. Walrat 

aus den Schädelhöhlen des Pottwals gewonnen, - Tierschutz 

� Hauptbestandteil: Palmitinsäurecetylester, neben 

Cetylmyristat und Estern 

� Künstliches Walrat: Cetylpalmitat 



� III. Fettsäuren, Fettalkohole und deren Ester 

� Cetylalkohol C16 

� Stearylalkohol C18 

� Palmitinsäure 

� Stearinsäure 

� Glycerinmonostearat n.s.e. Eumulsan GMS (Cutina GMS) 

� Ester der Milchsäure mit Fettalkoholen halbfeste 

Substanzen 

� Cetyllactat (Ceraphyl 28, weiches Wachs) 


Öle 

� Pflanzlicher Herkunft 

� Allgemeine Fettsäureester des Glycerins 

� Avocadöl 

� aus Avocado-Birne 

� Ester der Palmitinsäure 24 % 

� Ester der Ölsäure 46 % 

� Ester der Linolsäure 16 % 

� zusätzlich Vitamine A, B, D, E, Lecithin, Phytosterine; sehr gute 

Penetration 

� Erdnussöl 

� Öl aus Samen der arachis hyprogaea 

� Ester der Palmitinsäure 9 % 

� Ester der Stearinsäure 5 % 

� Ester der Ölsäure 61 % 


� enthält auch Phytosterin; 

� auch als hydriertes Öl im Einsatz 


Öle 

� Mandelöl 

� Öl aus den Samenkernen des Mandelsbaums Ester der 

Ölsäure 77 % 


� wird leicht ranzig 

� Rizinusöl 

� Öl aus den Samen von Ricinus commnis 

� 87 - 94 % Ricinolsäure 

� Weizenkeimöl 

� kaltgepresstes ÖI der Weizenkeime 

� Weizenkörper ---> 1 %, Weizenkeime ---> 6-10% Öl Ester 

der Palmitinsäure 11-17% 

� Ester der Ölsäure 12-39% 

� Ester der Linolsäure 30-57% 

� Ester der Linolensäure 6-15% 

� Vitamin E, E, Phosphatide, Phytosterine 


Öle 

� Jojobaöl 

� kaltgepresstes Öl aus der Jojobanuss 


Öle 

� Tierischer Herkunft 

� Perhydrosqualen - Cosbiol 

� Hexamethyl, 2, 6, 10, 15, 19, 23-tetracosan; 

� aus Haileber 


Öle 

� 4. Sonstige 

� Paraffinöl 

- subliquidum, perliquidum 

� Silikonöle 


Silicone Herstellung 

� Der erste Schritt zum Silicon - 

Silicium aus Sand 

� großtechnische Herstellung von 

Silicium aus Sand : 

Kohlenstoff (Koks). 

„elektrothermisches Verfahren“ 

SiO 2 (s) + 2 C (s) ® Si (s) + 2 CO 

(g) DH°R = + 695 kJ/mol 



� Chlormethylsilane 

(Müller-Rochow Synthese) 

� Dabei wird Silicium mit 

Chlormethan umgesetzt. Die 

Reaktion läuft unter dem 

katalytischen Einfluss von Kupfer 

bei Temperaturen zwischen 250 - 

300 °C ab. 

� Die wichtigsten Rohstoffe für die 

Siliconherstellung sind also Sand, 

Erdöl und Salz. 



� Hydrolyse und 

Polykondensation 

Hydrolyse, die von 

anschließender 

Polykondensation begleitet 

ist. 



� Copolymere Siliconöle 

� statt der Methylgruppen 

längere Alkylketten 

angeknüpft oder es wird 

� eine Copolymerisation mit 

organischen Polymeren 

durchgeführt. 

� Auf diese Weise lassen sich 

die sonst hydrophoben 

Siliconöle in mehr oder 

weniger hydrophile Moleküle 

umwandeln. 



� Siliconöle mit funktionellen Gruppen 

� OH-Polymere (Hydrolysat), 

� H-Siloxan, 

� Siliconöle mit Amino- oder Epoxygruppen. 

Man erhält sie durch Hydrolyse der entsprechenden funktionellen 

Chlorsilane. 

� Siliconöl-Emulsionen 


Öle 

� 4. Ölige Pflanzenauszüge 

� Arnicaöl 

Sojaölextrakt aus Arnikablüten, Thymol und Thymoläther, 

Sterine; durchblutungsfördernd. Entzündungshemmend 

epithelisierend 

� Calendulaöl 

beschleunigt die Heiltendenz bei offenen Stellen, 

Verbrennungen (Sonnenbrand) 

� Johanniskrautöl 

gegen Entzündungen, für empfindliche Haut 

� Karottenöl 

Ölextrakt aus Karotten, der Provitamin A, Carotin, Tocopherol 

enthält und bei schuppiger, trockener Haut eingesetzt wird. 


Öle 

� Synthetischer Herkunft 

� chemisch allgemein Ester 

� Oleyloleat - Cetiol 

� Decyloleat - Cetiol V 

� Hexadecylalkohol 

� Pur-Cellinöl - Ester verzweigtkettiger Alkohole mit 

verzweigtkettigen Säuren 

� Alkylmyristat - ) 

� Alkylpalmitat - ) Isopropyl, Octyl 

� Alkylstearat - ) 

� Triglyceride kurzkettiger Fettsäuren (C8-C12) - 

Miglyol 


2. Vitamine 

� Vitamin A 

Vitamin E 

� Vitamin A 

wird auch als Epithelschutzvitamin bezeichnet und hat die 

Eigenschaft, eine übermäßige Austrocknung der Epidermis zu 

verhindern. Ein Mangel führt zur Dehydratation und Hyperkeratose 

(zu starke Keratinbildung), was sich auch klinisch bemerkbar 

macht. Wenn es den Follikel befällt, so können Aknesymptome 

auftreten 

Aus diesem Grunde wird Vitamin A oft bei Produkten gegen 

unreine Haut eingesetzt. Da es sehr empfindlich gegen Sauerstoff 

und Licht ist, wird meist der stabilere Palmitinsäureester eingesetzt. 


3. Antioxidantien 

� Um ungesättigte Öl- bzw. Fettkomponenten vor Ranzidität 

(Geruch, Hautverträglichkeit) zu schützen, werden 

Antioxidantien zugesetzt. 

� Folgende Substanzen finden Einsatz: 

� Butylhydroxytoluol (BHT) 

� Butylhydroxyanisol (BHA) 

� Vitamin E/Vitamin C 

� Propylgallat 


2. Vitamine 

� Vitamin E a-Tocopherol 

� Antioxidanz (Vit. A-Schutz) 

� verhindert bzw. verzögert die Lipoperoxidbildung von 

polyungesättigten Fettsäuren. Abbau zu hautreizenden und 

geruchlich unangenehmen Carbonsäuren ist verzögert. Verfärbt 

sich am Licht schnell dunkel. Deshalb wird überwiegend 

Vitamin E-Acetat eingesetzt. 






� Ölphase 

�Wasserphase 



VIII. Inhaltsstoffe der Wasserphase 

� 1. Konservierungsmittel 

� sind in jeder wasserhaltigen Zubereitung enthalten und 

wurden bereits früher besprochen 

� 2. Pantothensäure/Panthenol 

� Bestandteil des Coenzyms A, welches den Abbau von 

Fettsäuren durch ß-Oxidation ermöglicht. Es gibt Hinweise, daß 

Hautschädigungen oder Funktionsstörungen den Pantothensäureverbrauch 

steigern. 

� Pantothensäure/Panthenol steigert die Mitoserate (Zellteilung). 

Das entstandene Epithel soll widerstandsfähiger sein. 

� Einsatz: Sonnenschutz, After Sun, empfindliche und rauhe Haut 



� 3. Vitamin C 

� 4. Biotin 



� 6. Pflanzenextrakte 

� Mit Pflanzenextrakten werden viele Werbeargumente 

geliefert, die aber nicht immer gerechtfertigt sind. 

Produkttrend: Zurück zur Natur. 

� Herstellung: 

� wäßrige oder 

� alkoholisch-wäßrige oder 

� Äthylenglykol/Propylenglykol-Extraktion. 

� Ausgangssubstanzen: Blätter, Blüten, Wurzeln, Rinden, 

Früchte, Samen, Säfte. 



� Die Wirkung der Auszüge, die oftmals seit Jahrhunderten in 

Benutzung sind und auch in verschiedene Arzneibücher 

Eingang gefunden haben, beruht auf 

� verschiedenen Gerbstoffen, 

� auf ätherischen Ölen. 

� Die wichtigsten Produkte: 

� a) Extrakte aus Roßkastanien-Samen: 

� Wirkstoff Aescin-Triterpenverbindung; Durchblutung 

der Kapillargefäße (meist Badeprodukte) 

� b) Arnika DAB 7 

� Behandlung von Blutergüssen, Ödemen, 

Schnittverletzungen 





� e) Gurke (Saft) 

� soll bei Granulierung von Epidermisdefekten wirksam sein; Apfelsäure, Tannine, 

zahlreiche Mineralsalze 



� Eine große Gruppe von Hautpflegeprodukten wird als 

Feuchtigkeitspräparate oder Moisturizer angeboten. 

� Bei diesen Produkten werden in der Wasserphase 

Substanzen eingesetzt, die in der Hornschicht Wasser 

binden sollen. 

� Die Hornschicht verliert durch das Waschen die 

wasserlöslichen Substanzen. Es kommt zur Austrocknung 

und Sprödigkeit. Wir haben bereits früher über die 

Theorie des NMF gesprochen. 



� 1. Produkte aus dem NMF 

� a) Natriumsalz der 

Pyrollidoncarbonsäure 

� b) Natriumlactat/Milchsäure 

� c) Harnstoff 

� d) Mischungen dieser Stoffe 

mit Aminosäuren (analytisch 

NMF), Hydroviton, Hygroplex 



� 2.Andere meist 

hydrogroskopische Substanzen 

� a) Glvcerin 

� b) Sorbit 

� c) Propylenglykol/ 

Äthylenglykol 

� e) Hydroxycarbonsäuren 

� f) Hyaluronsäure 



� Proteinhydrolysate 

� bei der Wasserretension ebenfalls eine gewisse Wirkung. 

� Allerdings mehr unter dem Gesichtspunkt der 

Hautglättung und des Hautschutzes eingesetzt. 

� Gewinnung: 

� saure, alkalische oder enzymatische Spaltung von 

Haut, Leder, Knochen etc. 

� meist mit einem Molgewicht von ca. 10.000 angeboten 

und sind wasserlöslich. Gute Konservierung nötig. 

� Aufgrund der gleichen chemischen Klasse haben sie 

große Affinität auf Haut und Haar und können so die 

Haut schützen. Anwendung auf und bei Haar 

� Handelsnamen: Nutrilan, Crotein 

� Problematik: tier. Produkt , BSE 



� Collagen 

� wird aus den collagenen Fasern (Bindegewebe) der 

Tierhaut - meist Kalbshaut - durch Extraktion gewonnen. 

� Tierhäute werden bei Temperaturen unter 37 Grad in 

eine Pufferlösung von pH 3,8 gelegt. 

� Hierbei löst sich ein Teil des Proteins, bleibt aber in 

seiner natürlichen Formv (Tripelhelix, 280 nm) 

� bei den abgebauten Proteinen (Temp. > 37Grad) 

eine Denaturierung (-> Gelatine) eintritt. 

� Molekulargewicht nativ: 300 000 

� 33% Glycin , 20 % Hydroxiprolin (Charakteristische 

Aminosäure) , ....... 



� Organextrakte: 

� Es werden verwendet: Milz, Thymus, Blut, Placenta, 

Gehirn. 

� Qualitätsmerkmal: das Ferment Phospatase 

herangezogen, das in fast allen lebenden Zellen 

vorkommt. 

� ausgelobte Wirkung: 

� stärkere Durchblutung der Gefäße, Stimulierung des 

Hautstoffwechsels, Verbesserung der Faserelastizität 

� Problematik : BSE , ... 



� Fruchtsäuren 

(AHA-Säuren) 

� Apfelsäure 

� Glykolsäure 

� Brenztraubensäure 

� Milchsäure 

� Weinsäure 

� Zitronensäure 

� Salicylsäure 



� Bei O/W-Emulsionen wird praktisch immer zur Stabilisierung 

(Viskositätserhöhung der äußeren Phase) ein 

Verdickungsmittel eingesetzt. 

� I. Anorganische Verdickungsmittel 

� Mg-AI-Silikate, die unter den Handelsnamen wie 

Bentonite, Veegum im Handel sind. 

� Sie sind in der Lage, die fünf- bis sechsfache Menge 

Wasser aufzunehmen und erhöhen ihr Volumen um 

das 15-fache unter Bildung kolloidaler, trüber 

Dispersionen. Synergistische Wirkung in der 

Verdickung zusammen mit Cellulosederivaten. 

� II.Organische Verdickungsmittel 



� II.Organische Verdickungsmittel 

� 1.Natürlichen Ursprungs 

� a) Alginate 

�Polymere der Mannuronsäure mit Molgewicht 

von ca. 240.000. Vorliegend als Na, NH4 , Mg 

�Gewinnung durch alkal. Extraktion von 

(Braun-)Algen 



� b) Carrageenate 

�Gewinnung durch heiße alkalische Extraktion von 

Rotalgen. Hierbei handelt es sich um 

Galactopyranose, die mit Galactopyranose-Sulfat 

glycosidisch verbunden ist. MG zwischen 

100.000 und 800.000; 

�mit K, Ca, NH4 erfolgt Gelbildung 



� c) Cellulosederivate 

�Aus dem Grundstoff Cellulose (wasserunlöslich) 

Veresterung oder Verätherung teilweise 

Wasserlöslichkeit, teils Organolöslichkeit. 

�Die wichtigsten Typen sind 

� Methylcellulose 

� Hydroxyethylcellulose (gute Salzverträglichkeit) 

� Hydroxipropylcellulose 

� Methylhydroxipropylcellulose 

� Carboxymethylcellulose (säureempfindlich) 



� c) Cellulosederivate 

�Aus dem Grundstoff Cellulose (wasserunlöslich) 

Veresterung oder Verätherung teilweise 

Wasserlöslichkeit, teils Organolöslichkeit. 

�Die wichtigsten Typen sind 

� Methylcellulose 

� Hydroxyethylcellulose (gute Salzverträglichkeit) 

� Hydroxipropylcellulose 

� Methylhydroxipropylcellulose 

� Carboxymethylcellulose (säureempfindlich) 



� d) Xanthan Gum 

�Gewinnung biotechnologisch (Fermentation) 

�Molekulargewicht ca. 2 Mio und höher 



� 2. Synthetischen Ursprungs 

� a) Carbopole 

�Chemisch stellen sie ein Acrylsäurepolymerisat 

dar. 

�Nach Neutralisation mit Alkalien oder 

organischen Basen bilden sie klare Gele. 

�hydrolysestabil und leicht zu konservieren. 

�Im sauren Bereich evtl. besteht 

Lichtempfindlichkeit (UV-Absorber). 



� b) Acrylamide / Sodium Acrylate Copolymer 

� c) Acrylic / Acrylate Copolymer 






� Ölphase 


�Produktbeispiele 


� Rahmenrezepturen aus „W. Umbach, Kosmetik“ 


Inhaltsstoffe 

Rahmenrezeptur: O/W-Creme 

Glycerinmonostearat 

Cetylalkohol 

Paraffinöl, subliquidum 

Vaseline 

Caprylcaprinsäuretriglycerid 

Octyldodecanol 

hydriertes Kokosfett 

Cetylphosphat 

Glycerin 

Natriumhydroxid 

Parfümöl 

Konservierungsmittel 

Wasser, demineralisiert 

Massengehalt (% 


2,0 

3,0 

15,0 

3,0 

4,0 

2,0 

2,0 

0,4 

3,0 

q. s 

q. 

q. s 

ad 100,

Rahmenrezeptur: O/W-Creme 

Inhaltsstoffe 

Massengehalt (%) 

Glycerinmonostearat 2,0 

Cetylalkohol 3,0 

Paraffinöl, subliquidum 15,0 

Vaseline 3,0 

Caprylcaprinsäuretriglycerid 4,0 

Octyldodecanol 2,0 

hydriertes Kokosfett 2,0 

Cetylphosphat 0,4 

Glycerin 3,0 

Natriumhydroxid q. s. 

Parfümöl q. s 

Konservierungsmittel q. s. 

Wasser, demineralisiert ad 100,0 


Rahmenrezeptur: W/O-Lotion 

Inhaltsstoffe 


Glycerinsorbitan-Fettsäureester 2,0 

Polyethoxy-Fettsäureester 2,0 

Isopropylisostearat 5,0 


Isopropylpalmitat 4,0 

Triglycerid, flüssig 3,0 

Glycerin 4,0 

Magnesiumsulfat - 7 H 0 

2 

0,7 

Parfümöl q.s. 




Rahmenrezeptur: W/O-Creme 

Inhaltsstoffe 


PEG-7-hydriertes Ricinusöl 4,0 

Wollwachsalkohol 1,5 

Bienenwachs 3,0 


Vaseline 9,0 

Ozokerit 4,0 


Glycerin 2,0 

Magnesiumsulfat 

. 7 H20 

Konservierungsmittel 

0,7 

q. s. 

Parfümöl q. s. 



Rahmenrezeptur: Hautpflegeöl 

Inhaltsstoffe Massengehalt (%) 


Mandelöl 25,0 

Avocadoöl 25,0 

a-Bisabolol 0,2 

Antioxidans q. s. 


Caprylcaprinsäuretriglycerid ad 100,0 


Rahmenrezeptur: Hautpflegehydrogel 

Inhaltsstoffe 


Polyacrylsäure 0,7 

Sorbit 2,0 

Glycerin 3,0 

Polyethylenglykol 400 5,0 

Ethanol 1,0 






Rahmenrezeptur: Hydrodispersionsgel 

Inhaltsstoffe 


Polyacrylsäure 0,7 

Sorbit 2,0 

Glycerin 3,0 

Polyethylenglykol 400 5,0 


Ethanol 1,0 






Rezepturbeispiel: Oleogel 

Inhaltsstoffe Massengehalt (%) 

Silica 10,0 

Olivenöl 60,0 

Avocadoöl 10,0 

2-Octyldodecanol 20,0 


� Aktuelle Neueinführungen 


Produktbeispiele 

� Firma Beiersdorf 

� Marke Nivea Visage 

� Produkt Creme d'Energie Energy Cream 

� Water, glycerin, octyldodecyl myristate, stearic 

acid, cetearyl isononanoate, cyclomethicone, 

octocrylene, octyldodecanol, stearyl alcohol, 

cetyl alcohol, glycerol stearate, titanium dioxide, 

sodium ascorbyl phosphate, tocopheryl acetate, 

calcium panthotenate, magnesium sulphate, 

prunus armeniaca, mica, silica, sodium 

carbomer, sodium polyacrylate, trisodium EDTA, 

alumina, BHT, phenoxyethanol, DMDM 

hydantoin, CI 77891 



� Marke L'Oréal Age Perfect 

� Produkt Anti-Sagging & Ultra-Hydrating Night 

Cream 

Water, cyclopentasiloxane, glycerin, mineral oil, 

myristyl myristate, shorea robusta seed butter, 

stearic acid, palmitic acid, PEG-100 stearate, 

glyceryl stearate, beeswax, ethylhexyl palmitate, 

PEG-20 stearate, ammonium 

polyacryloyldimethyl taurate, stearyl alcohol, 

tocopheryl acetate, panthenol, cetyl alcohol, 

acrylates copolymer, triethanolamine, butylene 

glycol, hydrolyzed soy protein, soluble collagen, 

scutellara baicalensis root extract, morus 

bombycis root extract, diazolidinyl urea, 

methylparaben, butylparaben, yellow 6, fragrance 




� Marke Nivea Body 

� Produkt Loção Hidratante Efeito 

Luminoso Moisturiser 

� Water, glycerin, octyldodecanol, 

paraffinum liquidum, glycerol stearate 

SE, alcohol denat., cyclomethicone, 

dimethicone, microcristalline wax, stearic 

acid, mica, dicaprylyl ether, myristyl 

alcohol, sodium carbomer, 

methylparaben, ethylparaben, 

propylparabren, parfum, tin oxide, CI 

77891, CI 77491 



� Firma Clinique 

� Mutterunternehmen Estée Lauder 

� Marke Clinique 

� Produkt Deep Comfort Body Butter 

� Water purified, butyrospermum parkii (shea 

butter), glycerin, octyldodecyl myristate, 

cetearyl alcohol, butylene glycol, 

cyclomethicone, myristyl myristate, cetyl 

alcohol, cetyl esters, isostearyl neopentanoate, 

polymethyl methacrylate, cetearyl glucoside, 

sodium hyaluronate, cholesterol, tocopheryl 

acetate, methyl glucose sesquistearate, 

dimethicone, phenyl trimethicone, stearic acid, 

aminomethyl propanol, acrylates/C10-30 alkyl 

acrylate crosspolymer, 

methyldihydrojasmonate, methyl 

phenylbutanol, floralozone, xanthan gum, 

disodium EDTA, sodium dehydroacetate, 

phenoxyethanol, methylparaben, 

propylparaben, yellow 5 (CI 19140), yellow 6 

(CI 15985) 



� Firma Helena Rubinstein 

� Mutterunternehmen L'Oréal 

� Marke Helena Rubinstein 

� Produkt Expressionist Anti-Wrinkle Skin 

Refining Treatment 

� Water, glycerin, cyclohexasiloxane, 

hydrogenated polyisobutene, polysilicone-8, 

PEG-100 stearate, glyceryl stearate ammonium 

polycryloyldimethyl taurate, polymethyl 

methacrylate stearyl alcohol, soybean protein, 

caffeine, isohexadecane, sodium chandrotin 

sulfate, sodium hydraoxide, cyclodextrin, 

collagen, aluminium starch octenylsuccinate, 

magnesium gluconate, mannitol, tocopheryl 

acetate, disodium EDTA, disodium succinate, 

macrocystis pyrifera extract, hydrolysed soy 

protein, citric acid, acetyl hexapeptide-3, 

chitosan, fagus silvatica extract, yeast extract, 

polysorbate-80, acrylamide/sodium 

acryloyldimethyltaurate copolymer, cetyl 

alcohol, fragrance, methylparaben, capryl 

glycol/caprylyl glycol, butylparaben, 

isobutylparaben, phenoxyethanol 




� Marke Eucerin 

� Produkt Extremely Dry Skin Treatment 

Lotion 

� Urea EP 10% w/w benzyl alcohol EP, 

elfacos STY 9, elfacos E 200, arlacel 582, 

cremaphor WO7, light liquid paraffin EP, 

isopropyl palmitate EP, medium-chain 

triglycerides EP, octyldodecanol EP, 

glycerol EP, sodium lactate solution EP, 

lactic acid EP, magnesium sulfate EP, 

dimethicone EP, purified water 



� Firma Eucerin 

� Marke Eucerin 

� Produkt Q10 Active Night Anti-Wrinkle 

Cream 

� Aqua, glycerin, octyl cocoate, stearyl 

alcohol, hydrogenated coco-glycerides, 

butylene glycol, cetyl alcohol, 

caprylic/capric triglyceride, glyceryl 

stearate citrate, butyrospermum parkii, 

macadamia ternifolia, ubiquinone, retinyl 

palmitate, zea mays, lanolin alcohol, 

tridecyl stearate, tridecyl trimellitate, 

sodium carbomer, dipentaerythrityl 

hexacaprylate/hexacaprate, 

phenoxyethanol, DMDM hydantoin 



� 4 Sonnenschutzmittel / 

Hautbräunungsmittel 



� 5 Spezielle Hautpflegeprodukte 

� Reinigungspräparate 

� Dekorative Kosmetika 

� Aerosole 

� Desodorantien / Antitranspirantien 



� 6 Sonstiges 

� Zahnpflegeprodukte 

� Parfümierung kosmetischer Mittel 

� Naturkosmetik

Kein Folientitel - Technische Universität Darmstadt

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