【专题】化妆品生产工艺基础：气溶胶类化妆品

2011-4-18 15:38| 发布者: 海平| 查看: 428| 评论: 0

摘要: 【专题】化妆品生产工艺基础（07）第七部分气溶胶类化妆品生产工艺气溶胶类化妆品也称气压式化妆品。气溶胶是胶体化学中的一个专用名称，是指液体或固体微粒成胶体的状态悬浮于气体中。它的颗粒 ...

【专题】化妆品生产工艺基础（07）

第七部分气溶胶类化妆品生产工艺

      气溶胶类化妆品也称气压式化妆品。气溶胶是胶体化学中的一个专用名称，是指液体或固体微粒成胶体的状态悬浮于气体中。它的颗粒大小应该小于50μm，一般往往小于10μm。最初的气溶胶制品是指以液化的气体为推动力的能自动喷射出来的产品，这种产品当从容器内压出时，由于液化气体的突然膨胀，使产品成细雾状分布于空气中。随着科技的发展和产品的日新月异，目前，气溶胶已成为凡是利用气压容器的一般原理，当气阀开启时，内容物能自动压出的制品的商业名称。因此冠以这一名称的制品，并非都是真正的气溶胶。
      目前气压制品大致可以分为5大类。
      (1)空间喷雾制品
      能喷出成细雾，颗粒小于50μm，如香水、古龙水、空气清新剂等。
      (2)表面成膜制品
      喷射出来的物质颗粒较大，能附着在物质的表面上形成连续的薄膜，如亮发油、去臭剂、喷发胶等。
      (3)泡沫制品
      压出时立即膨胀，产生多量的泡沫，如剃须膏、摩丝、防晒膏等。
      (4)气压溢流制品
      单纯利用压缩气体的压力使产品自动的压出，而形状不变，如气压式冷霜、气压牙膏等。
      (5)粉末制品
      粉末悬浮在喷射剂内，和喷射剂一起喷出后，喷射剂立即挥发，留下粉末，如气压爽身粉等。
      气压式化妆品使用时只要用手指轻轻一按，内容物就会自动地喷出来，为此其包装形式与普通制品不同，需要有喷射剂、耐压容器和阀门。

      一、喷射剂

      气压制品依靠压缩或液化的气体压力将物质从容器内推压出来，这种供给动力的气体称为喷射剂，亦称推进剂。
      喷射剂可分为两大类。一类是压缩液化的气体，能在室温下迅速的气化。这类喷射剂除了供给动力之外，往往和有效成分混合在一起，成为溶剂或冲淡剂，和有效成分一起喷射出来后，由于迅速气化膨胀而使产品具有各种不同的性质和形状。另一类是一种单纯的压缩气体，这一类喷射剂仅仅供给动力，它几乎不溶或微溶于有效成分中，因此对产品的性状没什么影响。

      (一)液化气体
      常用的和能够满足产品性能要求的液化气体有氟氯烃类、低级烷烃类和醚类。
      1．氟氯烃类
      氟氯烃类由于其化学惰性、不易燃和溶剂性能优良等特性，是较为理想的喷射剂。
      (1)三氯一氟甲烷
      三氯一氟甲烷是一种低压液化喷射剂，常和其他液化喷射剂混用，特别是和二氯二氟甲烷混用。由于低压，因此适宜于玻璃容器的气压制品，但是因具有臭味使它不适宜作为香水或化妆水的喷射剂。也不适宜作含水制品的喷射剂，因其遇水会生成盐酸，腐蚀容器。
      (2)二氯二氟甲烷
      二氯二氟甲烷是一种高压液化喷射剂，它可以单独用于高压制品或泡沫制品。二氯二氟甲烷往往和三氯一氟甲烷或二氯四氟乙烷混用于气雾制品，能够得到所需的压力和喷雾的形式。二氯二氟甲烷对多数制品的溶解性不如三氯一氟甲烷良好，但不会引起腐蚀。因其本身几乎无臭味，因此可作为香水类制品的喷射剂。如果单独用于泡沫制品中，常加入少量矿物油，用以限制容器内压力最高在4×100000Pa左右。
      (3)二氯四氟乙烷
      二氯四氟乙烷是一种相对低压的喷射剂。适宜于玻璃容器的气压制品，但其价格较高，一般用于高档产品如香水等。其对芳香油的溶解性好，特别是对香料和酒精的混合物尤佳，且对香味无影响。和二氯二氟甲烷混用，可以配成较大压力范围的喷射剂，供低压和中等压力的制品使用。
      (4)一氯二氟甲烷
      一氯二氟甲烷有很高的压力，超过一般制品的需要，当在二氯四氟乙烷中加入部分混用，可以满足某些特殊配方的要求。但在碱性溶液中较上述几种喷射剂易水解。
      (5)一氯二氟乙烷
      一氯二氟乙烷是较新发展的一种氟氯烃，和二氯四氟乙烷混用可制成适合玻璃、塑料和铝制品的较低压力容器中。其液体密度较低，蒸气体积较大，因此可减少其用量。

      2．低级烷烃和醚类
      虽然氟氯烃作为喷射剂具有许多优点，但从70年代中期，Rowland和Molina首次提出了这类化合物会破坏大气臭氧层的理论以后，其对大气臭氧层的破坏作用越辛越受到人们的重视，许多国家都已经或正在限用或禁止此类产品，中国已从1998年1月1日起在化妆品中不可使用氟氯烃。现在越来越多的气压制品是采用对环境无害的喷射剂替代产品如低级烷烃和醚类，这类推进剂在大气层中能够被氧化成二氧化碳和水，因而对环境不会造成危害。
      醚类中较有实用价值的是二甲醚(CH30CH3)。这种气体的气味很强，很难用于芳香制品。但和常用的高聚物相容性很好，可作为气压式定发制品的喷射剂。但由于是易燃易爆物质，在生产、贮存和使用过程中应注意安全。
      低级烷烃主要有丙烷、正丁烷和异丁烷。其优点是气味较少，价格低廉。它们是易燃易爆气体，生产、贮存和使用过程中需特别注意。
      低级烃类和二甲醚的密度比氟氯烃小很多。如用和氟氯烃相同重量的醚或烃作喷射剂，它们的体积将增加1倍以上，这就意味着有效物含量将会减少。使用时每按一次，喷出采的有效物约减少一半。因此要获得相同的使用效果，有效物的相对含量必须相应增加，或者减少喷射剂的量而增加溶剂的量，也可和氟氯烃混合使用以改进上述之不足。

      (二)压缩气体
      压缩气体如二氧化碳、氮气、氧化亚氮、氧气等，在压缩状态下注入容器中，与有效成分不相混合，而仅起对内容物施加压力的作用。这类喷射剂虽然是很稳定的气体，但由于其在乙醇等溶剂中的溶解度不够，加之使用时压力下降太快，使用时要求罐内始压太高而不安全，喷雾性能也不好，因而实际应用的不多。这类气体由于低毒、不易燃和对环境无污染，仍然有对它们进行研究、实验改进的必要。
      以氮气为例，它的临界温度是-147.1℃，临界压力是33.5X100000Pa，因此在临界温度以上和临界压力以下，氮呈气体状态。以氮气作喷射剂的气压制品一般压力控制在6X100000Pa左右。很明显，以氮作喷射剂的气压制品，容器内绝对没有液体氮的存在，因此这类气压制品在使用时随着容器内空间的增大，气体的压力就相应地减小。不像液体喷射剂的压力那样，当空间增大时可以汽化而使压力得到补充，使压力始终保持平衡状态。
      氮气是一种无色、无味和无臭的气体，它在空气中约占4/5。工业用氮气是从液体空气中分馏出来的，因此它来源丰富，价格便宜。氮是不活泼气体，溶解度很小，而且没有毒性，不会影响产品的质量，因此作为需要保持产品原来特性的一些化妆品，如气压牙膏等的喷射剂是比较理想的。

      二、气压容器

      气压容器与一般化妆品的包装容器相比，其结构较为复杂，可分为容器的器身和气阀两个部件。器身一般采用金属、玻璃和塑料制成。较常采用的是以镀锡铁皮制成的气压容器。玻璃容器适宜于压力较低的场合。用塑料作为气压容器的材料很有发展前途，它既具有玻璃容器耐腐蚀等优点，又没有炸碎的危险，但其应用还有待进一步研究。
      气阀系统除阀门内的弹簧和橡皮垫外，全部可以用塑料制成。其工作原理是：有效成分放人容器内，然后充入液化的气体，部分为气相，部分仍为液体，达到平衡状态。气相在顶部，而液相在底部，有效成分溶解或分散在下面的液层。当气阀开启时，气体压缩含有效成分的液体通过导管压向气阀的出口而到容器的外面。由于液化气体的沸点远较室温为低，能立即汽化使有效成分喷向空气中形成雾状。如要使产品压出时成泡沫状，其主要的不同在于泡沫状制品不是溶液而是以乳化体的形式存在，当阀门开启时，由于液化气体的汽化膨胀，使乳化体产生许多小气泡。
      气压制品和一般化妆品在生产工艺中最大的差别是压气的操作。不正确的操作会造成很大的损失，且喷射剂压人不足影响制品的使用性能，压人过多(压力过大)会产生爆炸的危险，特别是在空气未排除干争的情况下更易发生，因此必须仔细地进行操作。
      气压制品的生产工艺包括：主成分的配制和灌转，喷射剂的灌装，器盖的接轧，漏气检查，重量和压力的检查和最后包装。不同的产品，其各自的设计方案也应有所不同，而且还必须充分考虑处于高压气体状态下的稳定性，以及长时间正常喷射的可能性。
      气压制品的灌装基本上可分为2种方法，即冷却灌装和压力灌装。

      三、冷却灌装

      冷却灌装是将主成分和喷射剂经冷却后，灌于容器内的方法。采用冷却灌装的方法，主成分的配制方法和其他化妆品一样，所不同的是它的配方必须适应气压制品的要求，在冷却灌装过程中保持流体和不产生沉淀。在某些产品中，可加人高沸点的喷射剂，作为主成分的溶剂或冲淡剂以免在冷冻时产生沉淀。如果喷射剂在冷冻之前加人主成分中，那么就必须和对待液化气体一样，贮藏在压力容器中，以防止喷射剂的逃逸和保证安全。
      喷射剂一般被冷却到压力只有6.87X10000Pa时的温度。主成分一般冷却至较加入喷射剂时的温度高10-20℃，冷却后应该测定它的粘度，最低温度的限制是保持主成分在灌装过程中呈流体，各种成分不能沉淀出来。如果主成分由于粘度和沉淀的关系温度不宜太低，那么可将喷射剂的温度控制得较二般情况低一些，以免影响灌装。
      冷却灌装主成分可以和喷射剂同时灌人容器内，或者先灌入主成分然后灌人喷射剂。喷射剂产生的蒸气可将容器内的大部分空气逐出。
      如果产品是无水的，灌装系统应该有除水的装置，以防止冷凝的，水分进入产品中，影响产品质量，引起腐蚀及其他不良的影响。
      将主成分及喷射剂装人容器后·，立即加上带有气阀系统的盖，并且接轧好。此操作必须极为快速，以免喷射剂吸收热量，挥发而受到损失。同时要注意漏气和阀的阻塞。
      接轧好的容器在55℃的水浴内检漏，然后再经过喷射试验以检查压力与气阀是否正常，最后在按钮上盖好防护帽盖。
      冷却灌装具有操作快速、易于排除空气等优点，但对无水的产品容易进入冷凝水，需要较大的设备投资和熟练的操作工人，且必须是主成分经冷却后不受影响的制品，因此使应用受到很大限制，现在不大
使用。

      四、压力灌装

      压力灌装是在室温下先灌入主成分，将带有气阀系统的盖加上并接轧好，然后用抽气机将容器内的空气抽去，再从阀门灌人定量的喷射剂。接轧灌装好后，和冷却灌装相同，要经过55℃水浴的漏气检查
和喷射试验。
     该法的主要缺点是操作的速度较慢，，但随着灌装方法的逐步改进，这一缺点已逐步得到克服。另一缺点是容器内的空气不易排净，有产生过大的内压和发生爆炸的危险，或者促进腐蚀作用，头部空气可在接轧之前采取加入少量液化。喷射剂的方法加以排净。压力灌装的优点是，对配方和生产提供较大的伸缩性，在调换品种时设备的清洁工作极．为简单，产品中不会有冷凝水混入，灌装设备投资少。
      许多以水为溶剂的产品必须采用压力灌装，以避免将原液冷却至水的冰点以下，特别是乳化型的配方经过冷冻会使乳化体受到破坏。
      以压缩气体作喷射剂，也是采用压力灌装的方法。灌装压缩气体时并不计量，而是控制容器内的压力。在漏气检查和喷射试验之前，还需经压力测定。
      五、气压式化妆品的质量控制
      气压式化妆品不同于一般的化妆品，这不仅反映在包装容器、生产工艺上，而且在配方上也有不同的要求。化妆品的一般配方不能用于气压制品，必须根据其特点探索新的途径。例如一般的剃须膏配方用于气压制品就太粘稠了，和常用的喷射剂不相和谐，从气压容器内压出后也没有足够的柔软须毛的功效，必须根据气压制品的特点，研究新的配方。又如定发制品中常用的高聚物在氟氯烃中的溶解性均佳，故在选用时只考虑其成膜性能(如坚牢度、弹性和水洗性等)即可。如选用丙烷、丁烷等作喷射剂，还必须考虑其在喷射剂中的溶解度。

      气压式化妆品在生产和使用过程中应注意以下问题。
      1．喷雾状态
      喷雾的性质(干燥的或潮湿的)受不同性质和不同比例的喷射剂、气阀的结构及其他成分(特别是酒精)的存在所制约。低沸点的喷射剂形成干燥的喷雾，因此如要产品形成干燥的喷雾可以在配方中增加喷射剂的比例，减少其他成分(即酒精)。当然，这样会使压力改变，但应该和气压容器的耐压情况相适应。
      2．泡沫形态
      泡沫形态由喷射剂、有效成分和气阀系统所决定，可以产生干燥坚韧的泡沫，也可以产生潮湿柔软的泡沫。当其他的成分相同，时，高压的喷射剂较低压的喷射剂所产生的泡沫坚韧而有弹性。泡沫一般有3种主要类型，稳定的泡沫(剃须膏)，易消散的泡沫(亮发油、摩丝)和喷沫(香波)。
      3．化学反应
      配方中的各种成分之间要注意不起化学反应，同时要注意组分与喷射剂或包装容器之间不起化学反应。
      4．溶解度
      各种化妆品成分对各种不同的喷射剂的溶解度是不同的，配方时应尽量避免溶解度不好的物质，以免在溶液中析出，阻塞气阀，影响使用性能。
      5．腐蚀作用
      化妆品的成分和喷射剂都有可能对包装容器产生腐蚀，配方时应加以注意，对金属容器进行，内壁涂覆和注意选择合适的洗涤剂可以减少腐蚀的产生。
      6．变色
      酒精溶液的香水和古龙水，在灌装前的运送及贮存过程中容易受到金属杂质的污染，灌装后即使在玻璃容器中，色泽也会变深，应注意避免。泡沫制品较易变色，．这可能是香料的原因。
      7．香气
      香味变化的影响因素较多。制品变质、香精中香料的氧化以及和其他原料发生化学反应，喷射剂本身气味较大等都会导致制品香味变化。从香气角度选择喷射剂，以二氯四氟乙烷和一氯二氟乙烷的气味最小，对大多数的芳香油几乎无影响。
      8．低温考验
      采用冷却灌装的制品应注意主成分在低温时不会出现沉淀等不良现象。
      9．注意环保和安全生产
      由于氟氯烃对大气臭氧层有破坏作用，应尽量避免选其作喷射剂，可选用对环境无害的低级烷烃和醚类作推进剂。但低级烷烃和醚类是易燃易爆物质，在生产和使用过程中应注意安全。

－待续－

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