Sprayable - Croda Personal Care

Sprayable / Sprayable
TECHNICAL ARTICLE
271
;XZIaIJTM;XZIaIJTM
Volarest™ FL : la rhéologie
au cœur du sprayable
Répondant à la recherche des consommateurs pour des produits pratiques et faciles
à utiliser, le marché des sprayables, en croissance depuis 2009, est un véritable
challenge pour les formulateurs, qui doivent jouer entre faibles viscosités pour assurer
la pulvérisation, et stabilité de l'émulsion. Volarest™ FL, fabriqué par Croda, est un
polymère conçu pour stabiliser les émulsions et permettre une fine pulvérisation des
crèmes les plus visqueuses, tout en évitant les coulures une fois la crème pulvérisée
sur la peau.
8QPDUFKpFRVPpWLTXHPRWLYp
SDUODIDFLOLWpG·XWLOLVDWLRQ
conscients des évolutions technologiques
qui leur offrent aujourd'hui des produits pra-
précieux. Ceci conduit l'industrie à proposer
des produits de plus en plus pratiques,
La facilité d'utilisation est un facteur clé dans
tiques et efficaces.
Le marché des cosmétiques évolue pour
multifonctionnels, faciles à utiliser. Les
produits nomades répondent à une forte
la motivation d'achat des consommateurs.
Des nettoyants pour la maison aux sprays ca-
s'adapter aux nouveaux comportements
d’achat. Les modes de vie sont de plus
demande des consommateurs, qui utilisent
maintenant leurs produits en dehors de chez
pillaires, les utilisateurs ne sont pas toujours
en plus chargés, le temps de plus en plus
eux, entraînant les fabricants à adapter leurs
Sp
Volarest™ FL: Rheology
at the heart of sprayable
Responding to consumer research for practical and easy to use products,
sprayable market growing since 2009, is a real challenge for formulators,
who must play between low viscosity for spraying, and emulsion stability.
Volarest ™ FL, manufactured by Croda, is a polymer designed to stabilize
the emulsions and provide a fine spray of the more viscous creams, with full
recovery onto the skin cream.
&RQYHQLHQFHGULYHQ
3HUVRQDO&DUHPDUNHW
Convenience and ease-of-use are essential factors which drive consumer purchases. From household cleaners to hair
sprays, consumers are largely unaware
how everyday products have evolved to
provide efficacy and ease of use.
The Personal Care market is evolving
to keep up with the ever-changing
behaviour of the consumer. As lifestyles
become busier, the personal time of the
consumer is becoming more precious.
This is shifting the industry towards
convenient, easy-to-use, multifunctional
products. On-the-go cosmetics are in high
demand with consumers now applying
products outside of the home, making
manufacturers adapt their formulations
to deliver easy-to-use solutions and
convenience. This has been recognised
through the popularity of sprayable
personal care products launched into
the marketplace, with sun and body care
applications leading the way.
&KDOOHQJHVZLWK6SUD\DEOH
7HFKQRORJ\
At the centre of the deliver y of
these effects is the rheology of the
for mulation. The rheology of a
The global information on cosmetics & fragrancesGuide of cosmetic ingredients - 2014
272
ARTICLE TECHNIQUE
formulations pour offrir des produits faciles
à utiliser partout. La popularité des produits
pulvérisables et sprays en tout genre en
est le témoin, les applications solaires et
hydratation pour le corps ouvrant la voie.
5KpRORJLHGHVSURGXLWV
VSUD\DEOHVXQGpÀ
SRXUOHVIRUPXODWHXUV
La rhéologie de la formulation est au cœur
de cette galénique sprayable. Elle intervient
dans la stabilité de la formulation, la facilité
avec laquelle elle sera pulvérisée et la façon
dont elle s'étalera sur la peau. Utiliser la
Sprayable
/ Sprayable
De nombreux produits sprayables sont aujourd’hui formulés sous forme d'émulsions
Volarest™ FL, provenant des deux mots « voler » et « rester » traduit parfaitement le com-
très fluides, de sorte qu’elles puissent passer
facilement au travers de la buse de pulvérisa-
portement unique de ce nouveau polymère
acrylique. Le polymère permet de formuler
tion sans la boucher. Ceci peut restreindre le
formulateur dans le choix des ingrédients et
des systèmes de viscosités variables, de la
suspension fluide à la crème épaisse. Son
compromettre la stabilité de l'émulsion. Bien
que les émulsions de faible viscosité soient
comportement rhéofluidifiant pseudo-plastique permet la pulvérisation, et sa nature
facilement pulvérisées, elles manquent de
capacité de restructuration sur la peau pour
non thixotrope évite les coulures une fois la
crème appliquée.
éviter les coulures.
6WUXFWXUHHWUKpRORJLH
GX9RODUHVWŒ)/
9RODUHVWŒ)/ODVROXWLRQ
&URGDSRXUOHVSURGXLWV
VSUD\DEOHV
Volarest™ FL est un polymère aqueux composé
bonne combinaison de modificateur rhéologique et d'émulsionnant est primordial
Volarest™ FL est un polymère hautes per-
de monomères acryliques qui ont été choisis
et optimisés pour offrir un contrôle ciblé
pour obtenir les effets recherchés par les
consommateurs.
formances conçu pour offrir une nouvelle
rhéologie aux produits sprayables. Le nom
de la rhéologie des formulations. Présenté
sous forme acide, le réseau de polymère se
Reprise élastique / Elastic recover
% DE REPRISE ÉLASTIQUE DE GELS AQUEUX STRUCTURÉS
% ELASTIC RECOVERY OF STUCTURED AQUEOUS GELS
Sp
FIGURE 1 :
STRUCTURE DU VOLAREST™ FL.
THE STRUCTURE OF VOLAREST™ FL.
formulation determines the stability of
the formulation, how easily it can be
sprayed and how it spreads on the skin
or hair. Using the right combination of
rheology modifier and emulsifier system
is important to deliver the required
effects to the consumer.
Many sprayable products are formulated
as low viscosity emulsions so that they
can pass effectively through the spray
nozzle without clogging. This can
restrict formulators on the number of
ingredients that can be incorporated
and the stability of the formulation can
be compromised. Though low viscosity
emulsions spray effectively, they lack the
“Fly-Stay” behaviour required to prevent
drip. Volarest FL has been developed to
give deliver “Fly-Stay” technology that
2014 - Guide des ingrédients cosmétiques4,.!//%+*Cosmétique
FIGURE 2 :
REPRISE ELASTIQUE DE GELS AQUEUX STRUCTURÉS.
ELASTIC RECOVERY OF STRUCTURED AQUEOUS GEL.
stabilises emulsion systems and helps to
provide fine sprays from even the most
viscous of creams.
9RODUHVWŒ)/&URGD·V
6ROXWLRQIRU7DUJHWHG
'HOLYHU\RI$FWLYHV
Volarest ™ FL is a high-performance
polymer designed to give new rheology
effect to sprayable products. Originating
from two words, Volar (to fly) and Rest
(to stay), the Volarest™ FL name is a
perfect descriptor for its unique acrylic
polymer behaviour. Volarest™ FL is able
to create different viscosity systems,
from low viscosity flowable suspensions
through to sprayable thick creams. It’s
pseudoplastic shear-thinning properties
allow the product to be easily sprayed
through even the most basic pump spray,
and it’s thixotropic nature and immediate
recovery of structure prevent drip.
6WUXFWXUHDQG5KHRORJ\
RI9RODUHVWŒ)/
Volarest™ FL is an aqueous polymer composed of acrylic monomers that have
been chosen and optimised to provide
targeted rheological control of formulations. Supplied in acid form, the polymer
network structure with the neutralization
of the system. Volarest™ FL is a polymer
with a backbone of acid groups and
acrylate groups, with pendant long
associative groups. Thickening occurs
as the acid groups in the polymer are
Sprayable / Sprayable
structure avec la neutralisation du système.
Volarest™ FL est un polymère avec un
squelette de groupes acides et acrylates et
de longs groupes associatifs en suspension.
L'épaississement se produit lorsque les
groupes acides sont neutralisés et que les
groupes ioniques créés se repoussent l'un
l'autre entre les chaînes de polymères. Cette
répulsion est combinée avec la structure
réticulée entre les chaînes de polymère
pour donner un réseau tridimensionnel. Les
groupements hydrophobes permettent la
formation de micelles dans les solutions
aqueuses ou ioniques, ceci ajoutant de la
structure au réseau, et offrant aux solutions
aqueuses une haute viscosité seuil au repos.
La formation de ces micelles est un procédé
dynamique qui permet aux chaînes de
polymère réticulées de se déplacer offrant
un gel aux bonnes propriétés d'écoulement.
La structure du Volarest™ FL est schématisée
dans la Figure 1.
La reprise élastique de la structure dans une
solution aqueuse est comparée à une solution de gomme xanthane et de carbomer (à
concentration équivalente en polymère solide) dans la Figure 2. Les résultats obtenus
montrent que le gel contenant Volarest™ FL
retrouve immédiatement sa structure après
arrêt du cisaillement. Ces propriétés sont
également visibles dans les formulations finies. Volarest™ FL stabilise et suspend les
gouttelettes d'huiles émulsionnées dans son
réseau gélifié complexe. Lorsque la crème est
pulvérisée à travers la buse, le réseau gélifié
pseudo plastique se déforme et la viscosité apparente diminue offrant ainsi une fine brume de
crème, sans l'ajout de solvants volatiles ou de
TECHNICAL ARTICLE
273
systèmes à gaz comprimés, comme le montre
la Figure 3. La reprise en viscosité immédiate
de la structure, aide à stabiliser les gouttelettes
d'émulsion durant la pulvérisation et à reformer
la crème sur la peau, pour éviter les coulures.
Les propriétés rhéologiques optimales du
Volarest™ FL peuvent être utilisées dans de
nombreuses applications pour permettre une
facilité d'utilisation et une application sprayable
ciblée des émollients et actifs sur la peau et
les cheveux. Volarest™ FL peut être utilisé dans
un spray hydratant pour le corps pour offrir
la rhéologie optimale pour des formulations
stables et sprayables.
L'étude rhéologique de cette formule de Crème
Hydratante Sprayable par rapport à la même
formule contenant du carbomer à pourcentage
de polymère solide équivalent, a montré que
les deux polymères ont un pouvoir viscosant
Sp
FIGURE 3 :
RHÉOLOGIE SPRAYABLE DU
VOLAREST™ FL.
SPRAYABLE RHEOLOGY
OF VOLAREST™ FL.
neutralised and the ionic groups repel
each other within and between polymer
chains. This repulsion is combined with
the cross-linked structure between polymer chains to give a three-dimensional
net of polymer. The hydrophobic groups
in Volarest™ FL allow for the formation
of micelles within aqueous or ionic solutions. This adds additional structure to the
polymer network, meaning the aqueous
solution will have a very high viscosity at
rest (zero shear). The formation of these
micelles is a dynamic process allowing
the cross-linked polymer chains to move
over each other resulting in a gel which
has characteristic pour properties. The
structure of Volarest™ FL can be displayed
in Figure 1.
The recovery of the structure in an aque-
FIGURE 4 :
CARACTERISTIQUES DE PULVÉRISATION DU VOLAREST™ FL (À GAUCHE) PAR
RAPPORT AU CARBOMER (À DROITE).
SPRAYABLE CHARACTERISTICS OF VOLAREST™ FL (LEFT) COMPARED TO CARBOMER (RIGHT).
ous solution can be compared against
that for aqueous solutions of Xanthan
Gum and Carbomer (at equivalent polymer solids) in Figure 2.
These results show that the structure
of the aqueous gel containing Volarest™ FL recovers immediately after the
removal of an external force. These
properties are also seen in finished
formulations. The Volarest™ FL network
stabilises the emulsified oil droplets
providing weightless suspension within
the complex viscous network. As the
cream is sprayed through the nozzle,
the pseudoplastic gel network deforms
and the apparent viscosity decreases
as shown in Figure 3. The immediate
elastic recovery of the structure helps
to stabilise the cream droplets, result-
ing in a fine mist that can be sprayed
from a simple pump nozzle without
any volatile solvents or compressed
gas systems. The cream will reform
on the skin and the increasing elastic
structure means it will not drip or run,
whilst still remaining easily spreadable.
The optimised rheological properties of
Volarest™ FL can be used in a variety of
different formulations to provide ease
of use and sprayable targeted delivery
of emollients and active ingredients
onto the skin and hair. Volarest™ FL
can be used in a Sprayable Body
Moisturising Cream to deliver the
correct rheology for stabilisation and
sprayability of the formulation.
The flow characteristics of this formu-
The global information on cosmetics & fragrancesGuide of cosmetic ingredients - 2014
274
ARTICLE TECHNIQUE
Sprayable
/ Sprayable
au repos équivalent assurant la stabilité des
formules. Volarest™ FL présente également
typiquement des viscosités très faibles. Bien
textures crèmes sprayables offrant une bonne
que ces produits se pulvérisent efficacement,
distribution des actifs solaires sur la peau. La
un comportement plus rhéofluidifiant que
le carbomer permettant ainsi la formation
d'une fine brume lors de la pulvérisation. Les
caractéristiques des sprays obtenus sont
montrées dans la Figure 4. La photographie
montre clairement que Volarest™ FL permet
leur rhéologie ne permet pas de prévenir les
coulures. La formulation Into the Sun, Protect
formule contenant la gomme xanthane a une
structure plus épaisse, moins élastique et qui
with Ease Sun Spray SPF 30, démontre la
flexibilité et la capacité du Volarest™ FL à créer
des produits solaires quotidiens nomades et
faciles à utiliser, au sensoriel agréable et non
coule une fois pulvérisée sur la peau.
d'obtenir une brume de crème très fine et sans
éclaboussure.
collant.
Les caractéristiques de pulvérisation de cette
Volarest™ FL a été développé pour offrir de
nouveaux effets rhéologiques qui stabili-
7HFKQRORJLHGX9RODUHVWŒ)/
DSSOLTXpHDX[SURGXLWV
VRODLUHV
formule ont été comparées à une formule
contenant de la gomme xanthane à pourcen-
sent les systèmes émulsionnants et permettent de former des crèmes épaisses
tage de polymère solide équivalent (Figure 5).
Les photographies montrent bien que la
pulvérisables sans coulures. Volarest™ FL
offre aux formulateurs la possibilité de créer
&RQFOXVLRQ
gomme xanthane ne prévient pas du tout
des produits pour la peau, les cheveux et la
Le profil rhéologique du Volarest™ FL en fait
l'ingrédient idéal pour les applications so-
les coulures contrairement au Volarest™ FL.
Utiliser le Volarest™ FL pour les applications
protection solaire qui satisferont le besoin
des consommateurs de produits pratiques
laires. Les sprays solaires du commerce ont
solaires pulvérisables permet d'offrir des
aux profils sensoriels agréables. ■
Bernice Ridley
Spécialiste marché applications
Market Applications Specialist
Haris Khan
Ingénieur applications
Applications Scientist
Katie Landon
Coordinateur
Sp
Marketing Coordinator
CRODA EUROPE LTD
Julie Saintecatherine
Coordinateur marketing technique
FIGURE 5 :
CARACTÉRISTIQUES DE PULVÉRISATION DU VOLAREST™ FL (À GAUCHE) PAR RAPPORT À
LA GOMME XANTHANE (À DROITE).
SPRAY PATTERN COMPARISON AGAINST VOLAREST™ FL (LEFT) AND XANTHAN GUM (RIGHT).
lation containing either Volarest™ FL or
Carbomer have shown that both formulations have a high zero shear viscosity,
and will have similar stability to creaming
and coalescence at low shear rates. The
sprayable moisturising cream containing
Volarest™ FL has a longer initial plateau
associated with increased stability of the
formulation on application, and a higher
level of shear-thinning behaviour compared to the same formulation containing Carbomer. It is this characteristic of
Volarest™ FL which helps to contribute to
the formation of fine mist upon spraying.
A comparison of the spray pattern from
this formulation compared to the formulation containing Carbomer, at equivalent
polymer solids, is shown in Figure 4. The
photograph clearly shows the fine mist
of viscous cream with minimal splatter
from Volarest™ FL.
2014 - Guide des ingrédients cosmétiques4,.!//%+*Cosmétique
´)O\6SUD\µWHFKQRORJ\
RI9RODUHVWŒ)/DSSOLHGWR
6XQVFUHHQV
The “Fly-Stay” rheology of Volarest™ FL
makes this ingredient ideal for use in sprayable sunscreen formulations. Commercial
sunscreen sprays are typically thin liquids.
Though low viscosity emulsions spray effectively, they lack the “Fly-Stay” behaviour
which prevents drip. The Into the Sun, Protect
with Ease Sun Spray SPF 30 formulation,
demonstrates the versatility and capability
of Volarest™ FL in creating more wearable
sprayable sunscreens for daily use, with a
desirable non-tacky sensory.
This sunscreen formulation was compared to
one containing Xanthan Gum at equivalent
polymer solids (Figure 5).
As can be seen, the Xanthan Gum-containing formulation displays minimal “Fly-Stay”
Technical Marketing Coordinator
CRODA FRANCE
behaviour unlike the formulation containing Volarest™ FL. Sunscreen products containing Volarest™ FL boast excellent spray
patterns that deliver a spreadable creamy
texture to the skin with even distribution of
actives. The formulation containing Xanthan
Gum creates a thicker cohesive stream with
little elastic structure that continues to flow
down the surface.
&RQFOXVLRQ
In conclusion, Volarest™ FL has been developed to deliver novel rheological effects
that stabilises emulsion systems to provide
fine sprays from viscous creams without
dripping. This allows for the creation of
sprayable products for skin, hair and sun
care applications that satisfy the consumer
need for convenience with good sensory
profiles. ■