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Investigation on the thermal stability of technical and cosmetic emulsions
2005
Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2005
Zsfassung in dt. und engl. Sprache
Genehmigende Fakultät
Fak01
Hauptberichter/Gutachter
Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2005-03-01
Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-20050520
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/62083/files/Iliescu_Cristina-Alina.pdf
Einrichtungen
Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Emulsion (Genormte SW) ; Temperaturbeständigkeit (Genormte SW) ; Physik (frei) ; fabric softeners (frei) ; cosmetic creams and lotions (frei) ; therm al stability (frei) ; differential scanning calorimetry (frei) ; non-isothermal reaction kinetics (frei)
Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 530
Kurzfassung
Eines der größten Probleme dem sich die Kosmetikindustrie gegenübersieht ist die Prognose des thermischen Verhaltens ihrer emulsionsartigen Produkte. Die hier vorliegende Arbeit stellt eine Methode vor, die es durch Interpretation thermisch analytischer Daten erlaubt, Aussagen über die thermische Stabilität sowohl einfacher Emulsionsrezepturen als auch komplexer Mehrkomponentensysteme zu treffen. Die experimentelle Basis dieser Arbeit stellen Dynamische-Differenz-Kalorimetrie (DSC) Messungen ausgewählter Emulsionsrezepturen – Weichspüler als einfache Emulsionssysteme, sowie kommerzielle kosmetische Cremes und Lotionen als Vertreter komplexer Mehrkomponentensysteme - dar, deren Messdaten mit den Methoden der nicht-isothermen Reaktionskinetik interpretiert wurden. Zusätzliche strukturelle Informationen über die Emulsionsproben wurden sowohl durch optische Durchlichtmikroskopie, als auch durch Polarisationsmikroskopie erhalten, welche durch thermisch mikroskopischen Untersuchungen unter nicht-isothermen Bedingungen ergänzt wurden. Für die in der hier vorliegenden Stabilitätsstudie ausgewählte Gruppe von Weichspülerbasen wurde der Einfluss der Parfümölzugabe, der Lagerung sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Temperaturen sowie der Einfluß der Lagerungszeit auf unparfümierte Proben untersucht. Zyklische Temperaturprogramme mit unterschiedlichen Aufheizraten und konstanten Abkühlraten wurden durchgeführt und die kinetischen Parameter aus den endothermen Prozessen, die während des Aufheizvorgangs auftreten, berechnet. Die komplexen Kurvenprofile erfordern die Extraktion der individuellen Prozesse vom gesamten endothermen Signal durch lineare Dekonvolution mittels Gauss-Kurven. Die Einführung zusätzlichen Bedingungen, um zu besseren Übereinstimmungen mit der physikalischen Realität zu gelangen, führt zu verbesserten Anpassungen. Die Werte der kinetischen Parameter (in komprimierter Form als Reaktionsgeschwindigkeitskonstante) wurden mit Hilfe von modellfreien und modellbezogenen kinetischen Analysenmethoden berechnet. Es konnte gezeigt werden, dass es mit Hilfe der in dieser Arbeit vorgestellten Methode gelingt, unterschiedliche thermische Stabilitäten der untersuchten Weichspülerformulierungen zu identifizieren. Ein Lagerungsversuch über 2,5 Jahre bestätigt die Ergebnisse der kinetischen Auswertung und der Kurvenprofildekonvolution. Eine Erweiterung der Analysezielsetzung fand anschließend durch die Untersuchung ausgewählter kommerzieller kosmetischer Cremes und Lotionen mittels DSC statt. Die aus DSC Kurvenprofilen und deren kinetischer Analyse erhaltenen Informationen wurden mit optisch mikroskopischen Untersuchungen korreliert. Die stabilste und die am wenigsten stabilste kosmetische Emulsion der untersuchten Gruppe konnten identifiziert werden.One of the major problems, which cosmetic industry is confronted with, is the thermal stability of the products in emulsion form. This work proposes an evaluation of the thermal stability of selected emulsion formulations – fabric softeners, as simple emulsion systems, and cosmetic creams and lotions, as complex multicomponent systems – by interpreting thermal analysis data, obtained from differential scanning calorimetry (DSC) experiments with the tool of nonisothermal reaction kinetics. This approach is supplemented with structural information about the emulsion samples from optical microscopy observations in bright and polarised light and thermo-microscopy examination under non-isothermal conditions. For a selected group of fabric softener bases, chosen for the stability studies, the influence of fragrance addition, as well as of storage at high and low temperatures and of time of storage on unperfumed samples is investigated. Cyclic temperature programmes with different heating rates and constant cooling rate were performed and the kinetic parameters were calculated from the endothermic processes occurring during heating. Complex curve profiles demand the separation of the overall endothermic effect into individual processes by means of linear deconvolution procedure using Gaussian curves. Imposing additional restrictions to arrive at a better agreement with the physical reality, lead to improved fits. The kinetic parameters values (in the compact form of the rate constant) were derived using model-free (isoconversional) and model-based approaches. Nonisothermal reaction kinetical methods applied to fabric softener samples proved to be able to differentiate the thermal stability of the different groups of bases. Practical experience confirmed the results of DSC profile deconvolution and of the kinetic evaluation. Extending the scope of the investigation, selected commercial cosmetic creams and lotions were investigated by DSC and the information obtained from the DSC profiles and their kinetic analysis were correlated with thermo-microscopy examinations. The most stable and the least stable cosmetic emulsion in the chosen set were identified.
Fulltext: 
PDF
(additional files)
Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis
Format
online, print
Sprache
English
Externe Identnummern
HBZ: HT014337995
Interne Identnummern
RWTH-CONV-123677
Datensatz-ID: 62083
Beteiligte Länder
Germany
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