Profil du Mica

le Mica est un matériau inorganique présent dans une grande variété de produits cosmétiques et de soins personnels. Son utilisation a été signalée dans plus de 7 100 produits 1,ce qui en fait l’un des ingrédients minéraux les plus importants utilisés dans les cosmétiques. Le Mica est principalement associé à la formulation de cosmétiques de couleur, car il est un composant essentiel de centaines de pigments inorganiques à base d’oxyde métallique qui fournissent une palette diversifiée de couleurs et d’effets optiques.,2, 3 son utilité en tant que modificateur optique et modificateur tactile ont également conduit à son incorporation dans une grande variété de produits de soins de la peau et des cheveux.2

chimie et fabrication

le terme mica désigne largement un groupe de matériaux de silicate d’aluminium hydraté étroitement apparentés de composition chimique variable; le tableau 1 énumère les formules chimiques de certains des types de mica les plus courants.4, 5 Bien que le mica soit un minéral naturel, il convient de noter que des micas synthétiques ont été produits et sont utilisés dans les cosmétiques.,6 selon la convention INCI, le nom Mica ne s’applique qu’au minéral naturel, et les micas artificiels sont désignés comme minéraux synthétiques, par exemple la Fluorphlogopite synthétique. Le présent article se concentrera sur les micas naturels qui sont conformes à la définition INCI pour le mica. La formule chimique générale pour la plupart des micas est W(X, Y)2–3Z4O10(OH, F)2., Pour les types de mica les plus courants, W est généralement le potassium (K+), le sodium (Na+) ou le calcium (Ca+); le site X, Y est occupé par deux ions quelconques d’aluminium (Al3+), de magnésium (Mg2+), de fer (Fe2+, 3+) ou de lithium (Li+); Z est principalement le silicium (Si4+) ou Al3+; et les ions hydroxyde (OH-) peuvent être partiellement ou complètement remplacés par des ions fluorure (F -). Les types de mica les plus courants et les plus importants sur le plan commercial sont la muscovite et la phlogopite; les ingrédients cosmétiques à base de mica reposent principalement sur la forme muscovite.,

La formule chimique générale pour la plupart des micas est W(X, Y)2–3Z4O10(OH, F)2. Pour les types de mica les plus courants, W est généralement le potassium (K+), le sodium (Na+) ou le calcium (Ca+); le site X, Y est occupé par deux ions quelconques d’aluminium (Al3+), de magnésium (Mg2+), de fer (Fe2+, 3+) ou de lithium (Li+); Z est principalement le silicium (Si4+) ou Al3+; et les ions hydroxyde (OH-) peuvent être partiellement ou complètement remplacés par des ions fluorure (F -)., Les types de mica les plus courants et les plus importants sur le plan commercial sont la muscovite et la phlogopite; les ingrédients cosmétiques à base de mica reposent principalement sur la forme muscovite. Les Micas appartiennent à un groupe de minéraux appelés phyllosilicates, ou silicates en feuilles, qui sont caractérisés par des feuilles parallèles bien définies de tétraédriques de silice interconnectés avec une unité structurelle de base de Si2O5; cependant, dans le mica, un quart des atomes de Si sont remplacés par Al. Dans le mica, la structure de base de la feuille comprend deux couches de silice tétraédriques (t) séparées par une couche de silice octaédrique (o), comme illustré à la Figure 1.,

les cations X et Y sont situés dans la couche o, et les cations W occupent des sites entre les paires des feuilles de silicate anionique t-o-t. Ces unités lamellaires s’étendent indéfiniment dans les dimensions a et b et sont empilées dans la dimension C. Les lamelles empilées ne sont que faiblement attirées les unes aux autres au niveau moléculaire par les interactions de van der Waals entre les couches t adjacentes, ce qui permet au mica cristallin d’être facilement clivé dans le Plan a-b Pour donner des feuilles minces et parfaitement plates.,

le Mica est un minéral abondant présent dans une grande variété de formations géologiques et de types de roches, y compris les dépôts argileux, le granit, la pegmatite et le schiste.7 le Mica est extrait sous deux formes principales, le mica de feuille et le mica de flocon ou de rebut, c.-à-d., le matériel de rebut de la production de mica de feuille. Le mica en feuille est isolé des grandes poches de cristaux de mica sous forme de” livres  » qui peuvent être clivés en feuilles plates ayant des zones allant de 4,5 cm2 à 645 cm2 et des épaisseurs allant de 0,03 mm à 0,2 mm., Il est produit dans des volumes relativement plus petits et utilisé principalement dans la fabrication d’appareils électroniques et de composants optiques. Le mica de flocon de volume plus élevé est employé pour produire le mica moulu qui est utilisé dans une gamme diverse de produits comprenant les composés communs, les composites en plastique, les boues de perçage, les peintures et les revêtements, les colorants et les cosmétiques. Parmi les principaux producteurs de mica en flocons figurent la Chine, La Russie, la Finlande, les États-Unis et la Corée du Sud.

le mica en flocons est généralement obtenu par des méthodes d’extraction à ciel ouvert, qui donnent du minerai de roche brut., Le Mica est récupéré à partir de ce minerai brut avec d’autres minéraux tels que le kaolin, le quartz et le feldspath.5 Le minerai subit un certain nombre d’étapes de traitement appelées collectivement enrichissement pour isoler et purifier la fraction mica.8 Les schémas de traitement exacts utilisés varient en fonction de la source du minerai mica et des propriétés mica souhaitées, mais impliquent généralement les étapes suivantes.

initialement, le minerai est broyé en une poudre fine pour libérer les différents composants minéraux du minerai, puis il est mis en suspension pour former une dispersion minérale aqueuse., Cette dispersion brute est désolidarisée et séparée en fonction de la taille des particules des solides dispersés à l’aide d’une variété de classificateurs mécaniques. Le déslimage implique l’ajout de produits chimiques de traitement tels que le silicate de sodium pour disperser les boues d’argiles hydratées, par exemple le kaolin, qui interfèrent avec les opérations de traitement.

Les fractions séparées sont ensuite soumises à une flottation de mousse pour isoler les flocons de mica des sous-produits kaolin, quartz et feldspath. La flottation de la mousse consiste à diluer et à agiter les boues minérales dans des solutions de tensioactifs sous acide, pH = 2,5–4.,0, ou alcalin, pH = 7,5-9,0, conditions pour entraîner les fractions de mica souhaitables dans la mousse ou la mousse résultante. La mousse chargée de mica est ensuite séparée, concentrée et séchée pour récupérer les flocons de mica, tandis que les sous-produits peuvent subir d’autres étapes de traitement et d’isolement pour être utilisés dans d’autres applications.

paillettes de mica peut être converti en rez de mica à sec ou humide de broyage.4, 5 broyage humide est généralement utilisé pour obtenir le mica moulu de meilleure qualité utilisé dans les cosmétiques., Le processus humide donne des flocons de mica extrêmement plats avec de petites tailles de particules, des rapports d’aspect élevés et des bords lisses. Dans les opérations de broyage humide, les flocons de mica sont broyés en présence de 20 à 35% d’eau, asséchés, séchés puis tamisés sur des tamis pour séparer les différentes fractions granulométriques avant l’ensachage. Des techniques de micronisation peuvent être utilisées pour produire des particules de mica encore plus finement broyées., Dans ce processus de fraisage, les particules de mica sont propulsées les unes dans les autres à grande vitesse à l’aide de jets de vapeur surchauffée ou d’air comprimé, provoquant une action de broyage qui réduit efficacement la taille et l’épaisseur des particules.

propriétés

Le mica9-11 de qualité cosmétique est généralement fourni sous forme de poudre sèche, fluide, blanche à blanc cassé. Ces micas existent sous forme de plaquettes minces avec des surfaces exceptionnellement lisses et planes. Les plaquettes présentent généralement des distributions granulométriques allant de 2 à 50 µm de diamètre, avec des valeurs moyennes maximales de 15 à 25 µm et des épaisseurs de 100 à 300 nm., La densité du mica muscovite est de 2,8 à 2,9 g/cm3; cependant, les densités en vrac des poudres de mica broyées ont tendance à être significativement plus faibles après broyage, allant de 0,1 à 0,3 g/cm3. Les particules de Mica sont hydrophiles et facilement dispersées en milieu aqueux. Le Mica est généralement résistant à la dégradation chimique, sauf en présence d’acides forts ou à des températures extrêmement élevées; par exemple, le mica muscovite serait stable à des températures allant jusqu’à 500°C. 4

le Mica est considéré comme non toxique en raison de sa nature chimiquement inerte., La Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis répertorie le mica comme un additif alimentaire indirect généralement reconnu comme sûr (GRAS), tel qu’un colorant ou une charge pour les polymères utilisés dans les applications au contact des aliments.12 le Mica est également exempté de la certification par lots par la FDA lorsqu’il est utilisé comme colorant pour les médicaments et les cosmétiques, à condition qu’il réponde aux exigences énumérées dans 21 CFR 73.1496.,13

technologie et Applications

Le rôle le plus important du mica dans les cosmétiques est peut-être son utilisation comme substrat dans les pigments d’oxyde métallique sur mica, qui sont utilisés pour fournir une couleur brillante et un attrait visuel aux produits à la fois dans l’emballage et lors de l’application. L’utilisation principale de ces pigments est dans les applications cosmétiques de couleur; cependant, des pigments à base de mica peuvent être ajoutés à une variété de formulations à rincer et à laisser pour donner aux produits un aspect nacré chatoyant.,

l’utilité du mica dans la fabrication de tels pigments est assez évidente sur la base des centaines de colorants à base de mica répertoriés comme mélanges de noms commerciaux dans L’INFOBASE en ligne du Personal Care Product Council.14 en faisant varier le type, l’épaisseur et le nombre de couches de dioxyde de titane ou d’oxyde de fer à l’échelle nm déposées sur les surfaces des plaquettes de mica, les fabricants de pigments sont en mesure d’obtenir des couleurs distinctes et des effets optiques uniques, tels que la perlescence et le déplacement des couleurs.,3, 15 le mica moulu est un substrat idéal en raison de sa morphologie plaquettaire, de son manque de couleur et de son indice de réfraction (RI) relativement faible—pour la muscovite, RI = 1,5–1,6—car la performance optique de ces pigments dits interférents dépend fortement de la différence de RI entre le mica et l’oxyde métallique.

en plus de sa fonction de colorant, le mica offre une foule d’autres avantages dans les produits cosmétiques de couleur.9-11 la morphologie plaquettaire des particules de mica confère une sensation soyeuse aux produits sans rinçage, des émulsions aux poudres, et elle peut agir comme un rehausseur de texture., Le Mica peut être utilisé comme charge optiquement neutre dans les poudres lâches et pressées, où il fonctionne également pour améliorer le gain, améliorer l’adhérence de la peau et minimiser l’accumulation. En raison de sa petite taille de particules, le mica réduirait également l’apparence des rides en comblant les ridules de la peau.

Il peut être difficile d’obtenir des dispersions uniformes de mica dans des milieux non aqueux, tels que les huiles d’hydrocarbures ou de triglycérides, les esters et les fluides silicones, en raison de la nature hydrophile de la surface du mica., Pour surmonter ce problème, des micas traités en surface ont été développés pour offrir une meilleure compatibilité avec ces liquides hydrophobes.10-11, 16-17 des exemples d’agents utilisés pour traiter le mica comprennent la cire de carnauba, la lysine de lauroyl, les esters de jojoba, le myristate de magnésium, la méthicone, les éthylphosphates de perfluorohexyle et des combinaisons de triisostéarate de titane d’isopropyle et de triéthoxyoctylsilane.

Les traitements de Surface rendent la surface du mica hydrophobe et permettent la dispersion dans une large gamme de fluides non polaires., Cette variété de micas modifiés en surface offre aux formulateurs une grande flexibilité pour l’utilisation du mica et offre la possibilité de fournir des changements subtils dans la sensation de la peau en fonction de la manipulation de la chimie de la surface du mica et de sa dispersion dans la matrice du produit.,

1. Compilation of Ingredients Used in Cosmetics in the United States, 1st edn, Je Bailey, ed, Personal Care Products Council, Washington, DC (2011)
2. Mica, monograph ID 1634, in the International Cosmetic Ingredient Dictionary and Handbook, 14th edn, Personal Care Products Council, Washington DC (2012)
3. n Horiishi et al, specialty pigments, ch 5 in Industrial Inorganic Pigments, 3rd ed, g Buxbaum la société Pfaff, eds, Wiley-VCH Verlag GmbH and Co., Il s’agit d’un ouvrage de référence sur la chimie industrielle, publié en 2005 sous la direction de J. J. De Jong et de J. J. Adams, dans Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, vol 23, B Elvers, ed, publié en ligne: Wiley-VCH Verlag GmbH and Co. KGaA, Weinheim, Allemagne (15 juin 2000) pp 131-143
4. JT Tanner, Mica, dans Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, publié en ligne: Wiley-VCH Verlag GmbH and Co.,en ligne à http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/mcs/2012/mcs2012.pdf (janv.2012)
5. js Browning, mica beneficiation, Bulletin 662, US Bureau of Mines, Washington, DC (1973)
6. RonaFlair Functional Fillers, Rona product Brochure US W503171, EMD Chemicals Inc, Gibbstown, NJ (juin 2009)
7. KoboMica S-25, Technical Bulletin kms25-001, Kobo Products Inc, South Plainfield, NJ (29 janvier 2010)
8. mearlmica mica-based performance minerals, in BASF Beautycare ingredients, product portfolio 2009, BASF Corp, Florham Park, NJ (2009)
9. additifs alimentaires indirects, Code of Federal Regulations, 21 CFR 176.,170, 177.2600 et 178.3297, (1er avril 2011)
10. liste des additifs colorants exemptés de certification: Mica, Code of Federal Regulations, 21 CFR 73.1496 et 73.,http://online.personalcarecouncil.org/jsp/IngredientDetail.jsp?monoid=1634(consulté le 2 juillet 2012)
11. P Linz et Q Peng, color-travel cosmetic pigments: Interference to the max, cosm labouring 118(12) 63-66, 68, 70 (2003)
12. US 20100136065A1, ester naturel, pigment traité à la cire ou à l’huile, procédé de production de celui-ci, et cosmétique fabriqué avec celui-ci, D Schlossman et y Shao, assignés à Kobo Products Inc (3 juin 2010)
13. US 20100003290A1, poudre cosmétique hydrofuge et huile et procédés de fabrication et d’utilisation de la même poudre, D Schlossman et Y Shao, assignés à Kobo Products Inc (7 janvier 2010)