Cosmetici ad azione detergente

Sotto questa definizione sono comprese quelle particolari sostanze ad azione di superficie dotate di proprietà schiumogene, bagnanti, detergenti, emulsionanti e solubilizzanti. Sono molecole di natura anfifilica, costituite da una parte idrofoba (coda apolare) e una idrofila (testa polare). La parte lipidica non possiede carica mentre la parte idrofila della molecola può possedere una o più cariche negative (tensioattivi anionici), positive (cationici), entrambe le cariche (anfoteri) o non possedere cariche ma solo gruppi idrofili quali ossidrili o catene POE (non ionici). I tensioattivi agiscono in quanto, grazie alla loro duplice natura, tendono a disporsi o ad adsorbirsi all'interfaccia tra le varie superfici, quali acqua-aria o acqua-olio. Questo posizionamento determina due meccanismi distinti: abbassamento della tensione superficiale e/o stabilizzazione delle interfacce grazie alla formazione di strati adsorbiti. L'effetto bagnante e schiumogeno dipendono principalmente dal primo meccanismo, mentre l'effetto emulsionante e solubilizzante dal secondo. L'effetto detergente è invece il risultato di entrambi.

TENSIONE SUPERFICIALE

La tensione superficiale è una proprietà dei fluidi dovuta alle interazioni che si instaurano tra le molecole che compongono il fluido stesso.
Le molecole situate all'interno del liquido sono soggette a forze di attrazione che agiscono in tutte le direzioni e che si annullano a vicenda, mentre quelle disposte sulla superficie sono attratte solo verso il centro della massa. L'azione di tali forze coesive fa si che lo strato delle molecole superficiali si comporti come una “membrana” che avvolge la sostanza stessa. Tale forza superficiale prende il nome di tensione superficiale, la cui intensità della dipende dal tipo di liquido considerato e dall'affinità che presenta con le sostanze da cui è circondato.

Un tensioattivo, posto in acqua in piccole quantità, tende a disporsi alla superficie dell'acqua con la parte apolare della molecola a contatto dell'aria: la tensione superficiale dell'acqua risulta fortemente diminuita.

Un esempio pratico dell'attività dei tensioattivi è la rimozione del sudiciume presente sulla superficie cutanea. La pelle del nostro corpo funge da solido, e il sudiciume è la parte liquida che vi si deposita sopra. Il sudiciume sopra la nostra pelle va a formare una sorta di lente la cui forma è generata proprio dall'esistenza della tensione superficiale.
In questa situazione si hanno diverse forze di superficie:

• tra pelle e sudiciume = γ S/P;
• tra sudiciume e aria = γ S/A.

Se si mette a contatto l'acqua con il sudiciume, questa vi si deposita semplicemente sopra creando un'ulteriore tensione interfacciale rappresentata con γ Sudiciume/Acqua.
Inoltre, l'acqua viene a contatto con l'aria generando a sua volta una tensione di superficie aria/acqua.

Il tensioattivo migliora decisamente la capacità lavante dell'acqua, perché orientandosi con la testa polare verso l'acqua e la coda apolare verso il sudiciume ne favorisce rimozione. Il tensioattivo forma delle micelle che inglobano il sudiciume grazie all'affinità della loro parte lipidica con il grasso presente nello sporco. Grazie all'azione meccanica del lavaggio le micelle vengono allontanate insieme all'acqua.

I detergenti sono fondamentali per l'igiene personale, ma và ricordato che se utilizzati in maniera eccessiva, possono risultare aggressivi perché rimuovono anche il  film idrolipidico della pelle .
Normalmente un detergente è costituito da una miscela di composti con diverse funzioni: tensioattivi con funzione lavante, umettanti e/o surgrassanti con il compito di idratare e di ricostituire lo strato lipidico protettivo della pelle. Nella formula sono presenti altri additivi con funzionalità accessorie: ad es. sali inorganici che aumentano la plasticità e la temperatura di fusione del sapone, sostanze opacizzanti e perlanti, coloranti e  profumi deputati a migliorare le caratteristiche organolettiche del prodotto, antiossidanti con funzione di protezione dalla formazione dei radicali liberi, agenti chelanti per impedire la formazione di precipitati insolubili in acqua, etc.

Equazione della detersione

Vediamo come agisce il sapone nel rimuovere lo sporco dalla pelle.
Si consideri l'angolo teta (θ) formato dalla lente di sporco posizionata sulla pelle, che rappresenta la bagnabilità dei solidi rispetto ai liquidi.
Se questo angolo è minore di 90° la pelle è “bagnata” dal sudiciume, quindi lo sporco è strettamente adeso alla pelle.
Man mano che si esplica il fenomeno della detergenza, l'angolo teta (θ) aumenta fino ad arrivare ad un'ampiezza tra 90° e 180° gradi. Al termine dell'atto detergente, l'angolo θ è uguale a 180°, situazione in cui lo sporco è completamente staccato dalla pelle.
L'equazione della detersione spiega i rapporti esistenti tra le tensioni di superficie e l'angolo di bagnabilità.  
Il coseno dell'angolo θ è uguale ad un rapporto: al numeratore si ha la γ Pelle/Detergente che sottrae la γ Pelle/Sporco. Al denominatore abbiamo la tensione superficiale tra Sporco/Water.
In altre parole, il coseno dell'angolo di contatto è uguale al rapporto che si crea tra la tensione detergente e pelle, meno la tensione pelle e sudiciume, e la tensione acqua  - sudiciume.
Il coseno di θ è -1 quando l'angolo misura 180°. Se il coseno di θ misura -1 la tensione tra pelle e sudiciume è uguale a zero, perché il sudiciume si stacca.
Infine, la tensione tra pelle e detergente è uguale a - γ Sporco/Water.
Questi ultimi passaggi spiegano un concetto fondamentale: man mano che la detersione aumenta, la tensione tra pelle e detergente aumenta, mentre diminuisce la tensione superficiale tra sudiciume ed acqua.