Profil von Glimmer

Glimmer ist ein anorganisches Material, das in einer Vielzahl von kosmetischen und Körperpflegeprodukten vorkommt. Seine Verwendung wurde in mehr als 7,100 Produkten berichtet, 1 was es zu einem der wichtigsten mineralischen Inhaltsstoffe in Kosmetika macht. Glimmer ist in erster Linie mit der Formulierung von Farbkosmetik verbunden, da es ein kritischer Bestandteil von Hunderten von anorganischen Pigmenten auf Metalloxidbasis ist, die eine vielfältige Palette von Farben und optischen Effekten bieten.,2, 3 Seine Nützlichkeit als optischer Modifikator und taktiler Modifikator haben auch zu seiner Aufnahme in eine Vielzahl von Haut-und Haarpflegeprodukten geführt.2

Chemie und Herstellung

Der Begriff Glimmer bezieht sich weitgehend auf eine Gruppe eng verwandter Hydrousaluminiumsilikatmaterialien unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung; Tabelle 1 listet die chemischen Formeln einiger der häufigsten Glimmerarten auf.4, 5 Obwohl Glimmer ein natürlich vorkommendes Mineral ist, sollte beachtet werden, dass synthetische Glimmer hergestellt wurden und in Kosmetika verwendet werden.,6 Gemäß INCI-Übereinkommen gilt die Bezeichnung Glimmer nur für das natürlich vorkommende Mineral, und künstliche Glimmer werden als synthetische Mineralien bezeichnet, z. B. synthetischer Fluorphlogopit. Der vorliegende Artikel konzentriert sich auf natürlich vorkommende Glimmer, die der INCI-Definition für Glimmer entsprechen. Die Allgemeine Chemische Formel für die meisten micas ist W(X, Y)2–3Z4O10(OH, F)2., Für die häufigsten Glimmerarten ist W typischerweise Kalium (K+), Natrium (Na+) oder Calcium (Ca+); Die X, Y-Stelle ist von zwei beliebigen Ionen aus Aluminium (Al3+), Magnesium (Mg2+), Eisen (Fe2+, 3+) oder Lithium (Li+) besetzt; Z ist hauptsächlich Silizium (Si4+) oder Al3+; und die Hydroxid (OH -) – Ionen können teilweise oder vollständig durch Fluorid (F -) – Ionen ersetzt werden. Die am häufigsten vorkommenden und kommerziell wichtigen Glimmerarten sind Moskauer und Phlogopit; Kosmetische Inhaltsstoffe auf Glimmerbasis basieren hauptsächlich auf der moskauer Form.,

Die Allgemeine Chemische Formel für die meisten micas ist W(X, Y)2–3Z4O10(OH, F)2. Für die häufigsten Glimmerarten ist W typischerweise Kalium (K+), Natrium (Na+) oder Calcium (Ca+); Die X, Y-Stelle ist von zwei beliebigen Ionen aus Aluminium (Al3+), Magnesium (Mg2+), Eisen (Fe2+, 3+) oder Lithium (Li+) besetzt; Z ist hauptsächlich Silizium (Si4+) oder Al3+; und die Hydroxid (OH -) – Ionen können teilweise oder vollständig durch Fluorid (F -) – Ionen ersetzt werden., Die am häufigsten vorkommenden und kommerziell wichtigen Glimmerarten sind Moskauer und Phlogopit; Kosmetische Inhaltsstoffe auf Glimmerbasis basieren hauptsächlich auf der moskauer Form. Glimmer gehören zu einer Gruppe von Mineralien, die als Phyllosilikate oder Blattsilikate bekannt sind, die durch gut definierte parallele Blätter miteinander verbundener Kieselsäure-Tetraeder mit einer grundlegenden Struktureinheit von Si2O5 gekennzeichnet sind; In Glimmer wird jedoch ein Viertel der Si-Atome durch Al ersetzt. In Glimmer besteht die Grundblechstruktur aus zwei tetraedrischen (t) Silica-Schichten, die durch eine oktaedrische (o) Silica-Schicht getrennt sind, wie in Abbildung 1 gezeigt.,

Die X – und Y-Kationen befinden sich in der o-Schicht, und die W-Kationen belegen Stellen zwischen Paaren der anionischen t-o-t-Silikatplatten. Diese Lamelleneinheiten erstrecken sich unbegrenzt in den Dimensionen a und b und sind in der Dimension c gestapelt. Die gestapelten Lamellen werden auf molekularer Ebene durch Van-der-Waals-Wechselwirkungen zwischen benachbarten t-Schichten nur schwach voneinander angezogen, so dass kristalliner Glimmer leicht in der a-b-Ebene gespalten werden kann, um dünne, perfekt flache Platten zu erhalten.,

Glimmer ist ein reichliches Mineral, das in einer Vielzahl von geologischen Formationen und Gesteinsarten wie Tonablagerungen, Granit, Pegmatit und Schiefer vorkommt.7 Glimmer wird in zwei prinzipiellen Formen abgebaut, Blatt Glimmer und Flocke oder Schrott Glimmer, d. H. das Schrottmaterial aus Blatt Glimmer Produktion. Blattglimmer wird aus großen Taschen von Glimmerkristallen als „Bücher“ isoliert, die in flache Blätter mit Bereichen von 4,5 cm2 bis 645 cm2 und Dicken von 0,03 mm bis 0,2 mm gespalten werden können., Es wird in relativ kleineren Mengen hergestellt und hauptsächlich zur Herstellung elektronischer Geräte und optischer Komponenten eingesetzt. Der Flockenglimmer mit höherem Volumen wird zur Herstellung des gemahlenen Glimmers verwendet, der in einer Vielzahl von Produkten verwendet wird, darunter Verbindungsverbindungen, Kunststoffkomposite, Bohrschlämme, Farben und Beschichtungen, Pigmente und Kosmetika. Zu den führenden Herstellern von Flockenglimmer gehören China, Russland, Finnland, die Vereinigten Staaten und Südkorea.

Flockenglimmer wird typischerweise durch Tagebaumethoden erhalten, die rohes Gesteinserz ergeben., Glimmer wird aus diesem Roherz zusammen mit anderen Mineralien wie Kaolin, Quarz und Feldspat gewonnen.5 Das Erz durchläuft eine Reihe von Verarbeitungsschritten, die gemeinsam als Aufbereitung bezeichnet werden, um die Glimmerfraktion zu isolieren und zu reinigen.8 Die genauen Verarbeitungsschemata variieren je nach Quelle des glimmertragenden Erzes und den gewünschten Glimmereigenschaften, beinhalten jedoch im Allgemeinen die folgenden Schritte.

Zunächst wird Erz zu einem feinen Pulver zerkleinert, um die verschiedenen mineralischen Bestandteile des Erzes freizusetzen, und dann wird es zu einer wässrigen Mineraldispersion geschlummert., Diese Rohdispersion wird entsprechend den Partikelgrößen der dispergierten Feststoffe unter Verwendung einer Vielzahl von mechanischen Klassifikatoren deslimiert und getrennt. Das Desliming beinhaltet die Zugabe von Prozesschemikalien wie Natriumsilikat, um Schleime von hydratisierten Tonen, z. B. Kaolin, zu dispergieren, die die Verarbeitungsvorgänge stören.

Die abgetrennten Fraktionen werden dann einer Schaumflotation unterzogen, um die Glimmerflocken von den Kaolin -, Quarz-und Feldspat-Nebenprodukten zu isolieren. Schaumflotation beinhaltet das Verdünnen und Rühren der Mineralschlämme in Lösungen von Tensiden unter saurem, pH = 2,5–4.,0, oder alkalisch, pH = 7,5-9,0, Bedingungen, um die erwünschten Glimmerfraktionen in den resultierenden Schaum oder Schaum einzubringen. Der mit Glimmer beladene Schaum wird dann abgetrennt, konzentriert und getrocknet, um die Glimmerflocken zurückzugewinnen, während die Nebenprodukte weiteren Behandlungs-und Isolationsschritten für die Verwendung in anderen Anwendungen unterzogen werden können.

Flockenglimmer können durch Trocken-oder Nassschleifen in gemahlenen Glimmer umgewandelt werden.4, 5 Nassschleifen wird typischerweise verwendet, um den hochwertigeren gemahlenen Glimmer zu erhalten, der in Kosmetika verwendet wird., Der Nassprozess ergibt überaus flache Glimmerflocken mit kleinen Partikelgrößen, hohen Seitenverhältnissen und glatten Kanten. Bei Nassmahlvorgängen wird Glimmerflocke in Gegenwart von 20-35% Wasser gemahlen, entwässert, getrocknet und dann auf Sieben gesiebt, um die verschiedenen Partikelgrößenanteile vor dem Absacken zu trennen. Mikronisationstechniken können verwendet werden, um noch fein gemahlene Glimmerpartikel zu erzeugen., Bei diesem Fräsprozess werden Glimmerpartikel mit hohen Geschwindigkeiten unter Verwendung von überhitzten Dampfstrahlen oder Druckluft ineinander getrieben, was zu einer Schleifwirkung führt, die die Partikelgröße und-dicke effektiv verringert.

Eigenschaften

Kosmetik-grade mica9–11 ist in der regel geliefert als trocken, frei fließende, weiß zu off-weiß pulver. Diese Glimmer existieren als dünne Blutplättchen mit außergewöhnlich glatten, flachen Oberflächen. Die Thrombozyten weisen typischerweise Partikelgrößenverteilungen im Bereich von 2-50 µm Durchmesser auf, mit Spitzenmittelwerten von 15-25 µm und Dicken von 100-300 nm., Die Dichte von Moskowitglimmer beträgt 2,8-2,9 g/cm3; Die Schüttdichten von gemahlenen Glimmerpulvern sind jedoch nach dem Mahlen signifikant niedriger und reichen von 0,1–0,3 g / cm3. Glimmerpartikel sind hydrophil und leicht in wässrigen Medien dispergiert. Glimmer ist im Allgemeinen resistent gegen chemischen Abbau, außer in Gegenwart starker Säuren oder bei extrem hohen Temperaturen; Beispielsweise wird berichtet, dass Moskowitglimmer bei Temperaturen bis zu 500°C stabil ist. 4

Glimmer gilt aufgrund seiner chemisch inerten Natur als ungiftig., Die US Food and Drug Administration (FDA) listet Glimmer als einen allgemein als sicher anerkannten indirekten Lebensmittelzusatzstoff (GRAS) auf, z. B. als Farbstoff oder Füllstoff für Polymere, die in Lebensmittelkontaktanwendungen verwendet werden.12 Glimmer ist auch von der Chargenzertifizierung durch die FDA ausgenommen, wenn er als Farbstoff für Arzneimittel und Kosmetika verwendet wird, sofern er die in 21 CFR 73.1496 aufgeführten Anforderungen erfüllt.,13

Technologie und Anwendungen

Die vielleicht wichtigste Rolle von Glimmer in Kosmetika ist seine Verwendung als Substrat in Metalloxid-auf-Glimmer-Pigmenten, die verwendet werden, um Produkte sowohl in der Verpackung als auch bei der Anwendung brillant zu färben und optisch ansprechend zu machen. Die primäre Verwendung dieser Pigmente ist in der Farbkosmetik; Jedoch können Glimmer-basierte Pigmente zu einer Vielzahl von Spülungen und Leave-on-Formulierungen hinzugefügt werden, um den Produkten ein schimmerndes perlmuttartiges Aussehen zu verleihen.,

Der Nutzen von Glimmer bei der Herstellung solcher Pigmente ist anhand der Hunderte von Farbstoffen auf Glimmerbasis, die als Handelsnamenmischungen in der Online-INFOBASE des Personal Care Product Council aufgeführt sind, ziemlich offensichtlich.14 Durch Variation der Art, Dicke und Anzahl von Titandioxid-oder Eisenoxidschichten im nm-Maßstab, die auf den Oberflächen von Glimmerplättchen abgelagert sind, können Pigmenthersteller unterschiedliche Farben und einzigartige optische Effekte wie Perlglanz und Farbweg erzielen.,3, 15 Gemahlener Glimmer ist aufgrund seiner Thrombozytenmorphologie, seines Farbmangels und seines relativ niedrigen Brechungsindex (RI)—für Moskowiter RI = 1,5–1,6—ein ideales Substrat, da die optische Leistung dieser sogenannten Interferenzpigmente stark vom Unterschied in RI zwischen Glimmer und Metalloxid abhängt.

Neben seiner Funktion als Farbstoff bietet Glimmer eine Vielzahl weiterer Vorteile in Farbkosmetikprodukten.9-11 Die Thrombozytenmorphologie von Glimmerpartikeln verleiht Leave-on-Produkten, von Emulsionen bis hin zu Pulvern, ein seidiges Gefühl und kann als Texturverstärker wirken., Glimmer kann als optisch neutraler Füllstoff in losen und gepressten Pudern verwendet werden, wo er auch die Auszahlung verbessert, die Hauthaftung verbessert und das Zusammenbacken minimiert. Aufgrund seiner geringen Partikelgröße soll Glimmer auch das Auftreten von Falten reduzieren, indem feine Linien auf der Haut ausgefüllt werden.

Aufgrund der hydrophilen Beschaffenheit der Glimmeroberfläche kann es schwierig sein, gleichmäßige Dispersionen von Glimmer in nicht wässrigen Medien wie Kohlenwasserstoff-oder Triglyceridölen, Estern und Silikonflüssigkeiten zu erhalten., Um dieses Problem zu überwinden, wurden oberflächenbehandelte Glimmer entwickelt, um eine verbesserte Kompatibilität mit diesen hydrophoben Flüssigkeiten zu bieten.10-11, 16-17 Beispiele für Mittel, die zur Behandlung von Glimmer verwendet werden, umfassen Carnaubawachs, Lauroyllysin, Jojobaester, Magnesiummyristat, Methicon, Perfluorhexylethylphosphate und Kombinationen von Isopropyltitantriisostearat und Triethoxyoctylsilan.

Oberflächenbehandlungen machen die Glimmeroberfläche hydrophob und ermöglichen eine Dispersion in einer Vielzahl unpolarer Flüssigkeiten., Diese Vielzahl von oberflächenmodifizierten Glimmern bietet Formulierern eine große Flexibilität bei der Verwendung von Glimmer und bietet die Möglichkeit, subtile Veränderungen des Hautgefühls basierend auf der Manipulation der Glimmeroberflächenchemie und ihrer Dispersion in der Produktmatrix bereitzustellen.,

1. Zusammenstellung der Inhaltsstoffe in der Kosmetik in den Vereinigten Staaten, 1st edn, JE Bailey, ed, Personal Care Products Council, Washington, DC (2011)
2. Mica, Monographie ID 1634, die im International Cosmetic Ingredient Dictionary und Handbuch, 14th edn, Personal Care Products Council, Washington DC (2012)
3. N Horiishi et al, Spezial Pigmente, ch 5 in Industrial Inorganic Pigments, 3. ed, G Buxbaum und G Pfaff, eds, Wiley-VCH Verlag GmbH und Co., KGaA, Weinheim (2005) pp 195-295
4. RJ Benbow, BHWS De Jong und JW Adams, Glimmer, in Ullmann ‚ s Encyclopedia of Industrial Chemistry, vol 23, B Elvers, ed, online veröffentlicht: Wiley-VCH Verlag GmbH und Co. KGaA, Weinheim, Germany (Jun 15, 2000) pp. 131-143
5. JT Tanner, Glimmer, in Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, published online: Wiley-VCH Verlag GmbH und Co.,leistet, die online unter http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/mcs/2012/mcs2012.pdf (Jan 2012)
6. JS Browning, Mica beneficiation, Bulletin 662, US Bureau of Mines, Washington, DC (1973)
7. RonaFlair Funktionelle Füllstoffe, Rona Produktbroschüre UNS W503171, EMD Chemicals Inc., Gibbstown, New Jersey (Jun 2009)
8. KoboMica S-25, Technical Bulletin KMS25-001, Kobo Products Inc, South Plainfield, New Jersey (Jan 29, 2010)
9. Mearlmica Glimmer-Basierte Performance-Mineralien, BASF Sachen schöhneitspflege Zutaten, Produkt-Portfolio 2009, BASF Corp, Florham Park, NJ (2009)
10. Indirekte Lebensmittelzusatzstoffe, Code of Federal Regulations, 21 CFR 176.,170, 177.2600 und 178.3297, (1.April 2011)
11. Auflistung der von der Zertifizierung befreiten Farbadditive: Glimmer, Code of Federal Regulations, 21 CFR 73.1496 und 73.,roducts Council On-Line INFOBASE, http://online.personalcarecouncil.org/jsp/IngredientDetail.jsp?monoid=1634 (Accessed Jul 2, 2012)
12. P > and Q Peng, Color-travel cosmetic pigments: Interference to the max, Cosm Toil 118(12) 63-66, 68, 70 (2003)
13. US 20100136065A1, natürlicher Ester, mit Wachs oder Öl behandeltes Pigment, Verfahren zu dessen Herstellung und damit hergestellte Kosmetik, D Schlossman und Y Shao, zugeordnet Kobo Products Inc (3. Juni 2010)
14. US 20100003290A1, Öl – und wasserabweisendes kosmetisches Pulver und Methoden zur Herstellung und Verwendung desselben, D Schlossman und Y Shao, zugeordnet Kobo Products Inc (7. Januar 2010)