UV-Filter im Sonnenschutzmarkt

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Sonnenschutz, insbesondere Sonnenschutz, ist eines deram schnellsten wachsenden Segmenten des Marktes für Körperpflegeprodukte.Darüber hinaus wird der UV-Schutz mittlerweile auch in viele Kosmetikprodukte für den täglichen Gebrauch integriert (z. B. in Gesichtspflegeprodukte und dekorative Kosmetik), da den Verbrauchern immer bewusster wird, dass der Schutz vor der Sonne nicht nur für einen Strandurlaub gilt.

Der heutige Sonnenschutzformulierermüssen hohe Lichtschutzfaktoren und anspruchsvolle UVA-Schutzstandards erreichenund gleichzeitig Produkte zu entwickeln, die elegant genug sind, um die Akzeptanz der Verbraucher zu fördern, und kostengünstig genug, um auch in wirtschaftlich schwierigen Zeiten erschwinglich zu sein.

UV-Filter im Sonnenschutzmarkt

Wirksamkeit und Ästhetik bedingen einander: Durch die Maximierung der Wirksamkeit der verwendeten Wirkstoffe lassen sich Produkte mit hohem Lichtschutzfaktor (LSF) und minimalem Anteil an UV-Filtern herstellen. Dies gibt dem Entwickler mehr Freiheit bei der Optimierung des Hautgefühls. Umgekehrt animiert eine ansprechende Produktästhetik die Verbraucher dazu, mehr Produkt zu verwenden und somit den angegebenen LSF besser zu erreichen.

Leistungsmerkmale, die bei der Auswahl von UV-Filtern für kosmetische Formulierungen zu berücksichtigen sind
• Sicherheit für die vorgesehene Endbenutzergruppe- Alle UV-Filter wurden umfassend getestet, um sicherzustellen, dass sie grundsätzlich sicher für die äußerliche Anwendung sind; dennoch können bestimmte empfindliche Personen allergische Reaktionen auf bestimmte Arten von UV-Filtern zeigen.

• Wirksamkeit des LichtschutzfaktorsDies hängt von der Wellenlänge des Absorptionsmaximums, der Stärke der Absorption und der Breite des Absorptionsspektrums ab.

• Breitband-/UVA-SchutzwirkungModerne Sonnenschutzmittel müssen bestimmte UVA-Schutzstandards erfüllen, was aber oft nicht gut verstanden wird, ist, dass der UVA-Schutz auch einen Beitrag zum Lichtschutzfaktor (LSF) leistet.

• Einfluss auf das Hautgefühl- Unterschiedliche UV-Filter haben unterschiedliche Auswirkungen auf das Hautgefühl; beispielsweise können sich manche flüssigen UV-Filter „klebrig“ oder „schwer“ auf der Haut anfühlen, während wasserlösliche Filter zu einem trockeneren Hautgefühl beitragen.

• Erscheinungsbild auf der Haut- Anorganische Filter und organische Partikel können bei hoher Konzentration zu einer Aufhellung der Haut führen; dies ist in der Regel unerwünscht, kann aber in einigen Anwendungsbereichen (z. B. bei Sonnenschutzmitteln für Babys) als Vorteil angesehen werden.

• Fotostabilität- Einige organische UV-Filter zersetzen sich bei UV-Bestrahlung, wodurch ihre Wirksamkeit abnimmt; andere Filter können jedoch dazu beitragen, diese „photolabilen“ Filter zu stabilisieren und den Zerfall zu verringern oder zu verhindern.

• Wasserbeständigkeit- Die Einbeziehung wasserbasierter UV-Filter neben ölbasierten Filtern führt oft zu einer deutlichen Steigerung des Lichtschutzfaktors, kann aber die Erzielung von Wasserbeständigkeit erschweren.
» Alle kommerziell erhältlichen Sonnenschutzinhaltsstoffe und Lieferanten in der Kosmetikdatenbank anzeigen

Chemikalien für UV-Filter

Sonnenschutzmittel werden im Allgemeinen in organische und anorganische Sonnenschutzmittel unterteilt. Organische Sonnenschutzmittel absorbieren UV-Strahlung stark bei bestimmten Wellenlängen und sind für sichtbares Licht transparent. Anorganische Sonnenschutzmittel wirken durch Reflexion oder Streuung der UV-Strahlung.

Lasst uns sie genauer kennenlernen:

Bio-Sonnenschutzmittel

UV-Filter im Sonnenschutzmarkt1

Organische Sonnenschutzmittel sind auch bekannt alschemische SonnenschutzmittelDiese bestehen aus organischen (kohlenstoffbasierten) Molekülen, die als Sonnenschutzmittel wirken, indem sie UV-Strahlung absorbieren und in Wärmeenergie umwandeln.

Stärken und Schwächen von Bio-Sonnenschutzmitteln

Stärken

Schwächen

Kosmetische Eleganz – die meisten organischen Filter, die entweder flüssig oder löslich sind, hinterlassen nach dem Auftragen aus einer Formulierung keine sichtbaren Rückstände auf der Hautoberfläche.

Schmale Spektralbreite – viele bieten nur Schutz über einen schmalen Wellenlängenbereich

Traditionelle organische Inhaltsstoffe sind Formulierern gut bekannt.

„Cocktails“ für hohen Lichtschutzfaktor erforderlich

Gute Wirksamkeit bei niedrigen Konzentrationen

Manche Feststoffe lassen sich nur schwer lösen und in Lösung halten.

Fragen hinsichtlich Sicherheit, Reizwirkung und Umweltauswirkungen

Manche organische Filter sind photostabil

Anwendungen von organischen Sonnenschutzmitteln
Organische Filter können grundsätzlich in allen Sonnenschutz- und UV-Schutzprodukten verwendet werden, sind aber aufgrund möglicher allergischer Reaktionen bei empfindlichen Personen möglicherweise nicht ideal für Produkte für Babys oder empfindliche Haut. Sie eignen sich auch nicht für Produkte, die mit „natürlich“ oder „biologisch“ werben, da es sich um synthetische Chemikalien handelt.
Organische UV-Filter: Chemische Typen

PABA (para-Aminobenzoesäure)-Derivate
• Beispiel: Ethylhexyldimethyl-PABA
• UVB-Filter
• Wird heutzutage aufgrund von Sicherheitsbedenken nur noch selten verwendet.

Salicylate
• Beispiele: Ethylhexylsalicylat, Homosalat
• UVB-Filter
• Niedrige Kosten
• Geringe Effizienz im Vergleich zu den meisten anderen Filtern

Zimtsäure
• Beispiele: Ethylhexylmethoxycinnamat, Isoamylmethoxycinnamat, Octocrylen
• Hochwirksame UVB-Filter
• Octocrylen ist photostabil und trägt zur Photostabilisierung anderer UV-Filter bei, andere Zimtsäurederivate weisen jedoch tendenziell eine geringe Photostabilität auf.

Benzophenone
• Beispiele: Benzophenon-3, Benzophenon-4
• Bietet sowohl UVB- als auch UVA-Absorption
• Relativ geringe Wirksamkeit, trägt aber in Kombination mit anderen Filtern zur Erhöhung des Lichtschutzfaktors bei.
• Benzophenon-3 wird heutzutage in Europa aufgrund von Sicherheitsbedenken nur noch selten verwendet.

Triazin- und Triazolderivate
• Beispiele: Ethylhexyltriazon, Bis-Ethylhexyloxyphenol-Methoxyphenyltriazin
• Hochwirksam
• Einige sind UVB-Filter, andere bieten Breitbandschutz gegen UVA/UVB-Strahlung.
• Sehr gute Photostabilität
• Teuer

Dibenzoylderivate
• Beispiele: Butylmethoxydibenzoylmethan (BMDM), Diethylaminohydroxybenzoylhexylbenzoat (DHHB)
• Hochwirksame UVA-Absorber
• BMDM weist eine geringe Photostabilität auf, DHHB hingegen ist deutlich photostabiler.

Benzimidazolsulfonsäurederivate
• Beispiele: Phenylbenzimidazolsulfonsäure (PBSA), Dinatriumphenyldibenzimidazoltetrasulfonat (DPDT)
• Wasserlöslich (nach Neutralisation mit einer geeigneten Base)
• PBSA ist ein UVB-Filter; DPDT ist ein UVA-Filter
• Zeigen häufig Synergien mit öllöslichen Filtern bei kombinierter Anwendung

Kampferderivate
• Beispiel: 4-Methylbenzylidencampher
• UVB-Filter
• Wird heutzutage aufgrund von Sicherheitsbedenken nur noch selten verwendet.

Anthranilate
• Beispiel: Menthylanthranilat
• UVA-Filter
• Relativ geringe Wirksamkeit
• In Europa nicht zugelassen

Polysilicon-15
• Silikonpolymer mit Chromophoren in den Seitenketten
• UVB-Filter

Anorganische Sonnenschutzmittel

Diese Sonnenschutzmittel werden auch als physikalische Sonnenschutzmittel bezeichnet. Sie bestehen aus anorganischen Partikeln, die UV-Strahlung absorbieren und streuen und so als Sonnenschutz wirken. Anorganische Sonnenschutzmittel sind als Trockenpulver oder Vordispersionen erhältlich.

UV-Filter im Sonnenschutzmarkt2

Anorganische Sonnenschutzmittel: Stärken und Schwächen

Stärken

Schwächen

Sicher / reizfrei

Wahrnehmung eines unästhetischen Erscheinungsbildes (Hautgefühl und Aufhellung der Haut)

Breites Spektrum

Pulver können schwierig zu formulieren sein

Ein hoher Lichtschutzfaktor (30+) kann mit einem einzigen aktiven Material (TiO2) erreicht werden.

Anorganische Stoffe sind in die Nano-Debatte hineingezogen worden.

Dispersionen lassen sich leicht einarbeiten

Fotostable

Anwendungen anorganischer Sonnenschutzmittel
Anorganische Sonnenschutzmittel eignen sich für alle UV-Schutzanwendungen außer transparenten Formulierungen und Aerosolsprays. Sie sind besonders gut geeignet für Babysonnenschutz, Produkte für empfindliche Haut, Produkte mit dem Versprechen „natürlicher“ Inhaltsstoffe und dekorative Kosmetik.
Anorganische UV-Filter Chemische Typen

Titandioxid
• Hauptsächlich ein UVB-Filter, aber einige Sorten bieten auch einen guten UVA-Schutz
• Verschiedene Qualitäten mit unterschiedlichen Partikelgrößen, Beschichtungen usw. erhältlich.
• Die meisten dieser Partikelarten fallen in den Bereich der Nanopartikel.
• Die kleinsten Partikelgrößen sind auf der Haut sehr transparent, bieten aber nur geringen UVA-Schutz; größere Partikelgrößen bieten mehr UVA-Schutz, wirken aber auf der Haut stärker aufhellend.

Zinkoxid
• Hauptsächlich ein UVA-Filter; geringere Lichtschutzwirkung als TiO2, bietet aber im langwelligen UVA-I-Bereich einen besseren Schutz als TiO2.
• Verschiedene Qualitäten mit unterschiedlichen Partikelgrößen, Beschichtungen usw. erhältlich.
• Die meisten dieser Partikelarten fallen in den Bereich der Nanopartikel.

Leistungs-/Chemie-Matrix

Bewertung von -5 bis +5:
-5: signifikanter negativer Effekt | 0: kein Effekt | +5: signifikanter positiver Effekt
(Hinweis: Bei Kosten und Aufhellung bedeutet „negativer Effekt“, dass die Kosten oder die Aufhellung steigen.)

 

Kosten

Lichtschutzfaktor

UVA
Schutz

Hautgefühl

Aufhellung

Photostabilität

Wasser
Widerstand

Benzophenon-3

-2

+4

+2

0

0

+3

0

Benzophenon-4

-2

+2

+2

0

0

+3

0

Bis-ethylhexyloxyphenol Methoxyphenyl Triazin

-4

+5

+5

0

0

+4

0

Butylmethoxydibenzoylmethan

-2

+2

+5

0

0

-5

0

Diethylamino Hydroxy Benzoyl Hexyl Benzoat

-4

+1

+5

0

0

+4

0

Diethylhexylbutamidotriazon

-4

+4

0

0

0

+4

0

Dinatriumphenyldibenzimiazoltetrasulfonat

-4

+3

+5

0

0

+3

-2

Ethylhexyldimethyl-PABA

-1

+4

0

0

0

+2

0

Ethylhexylmethoxycinnamat

-2

+4

+1

-1

0

-3

+1

Ethylhexylsalicylat

-1

+1

0

0

0

+2

0

Ethylhexyltriazon

-3

+4

0

0

0

+4

0

Homosalat

-1

+1

0

0

0

+2

0

Isoamyl-p-Methoxycinnamat

-3

+4

+1

-1

0

-2

+1

Menthylanthranilat

-3

+1

+2

0

0

-1

0

4-Methylbenzylidencampher

-3

+3

0

0

0

-1

0

Methylen-Bis-Benzotriazolyl-Tetramethylbutylphenol

-5

+4

+5

-1

-2

+4

-1

Octocrylen

-3

+3

+1

-2

0

+5

0

Phenylbenzimidazolsulfonsäure

-2

+4

0

0

0

+3

-2

Polysilicon-15

-4

+1

0

+1

0

+3

+2

Tris-Biphenyl-Triazin

-5

+5

+3

-1

-2

+3

-1

Titandioxid – transparente Qualität

-3

+5

+2

-1

0

+4

0

Titandioxid – Breitbandqualität

-3

+5

+4

-2

-3

+4

0

Zinkoxid

-3

+2

+4

-2

-1

+4

0

Faktoren, die die Leistung von UV-Filtern beeinflussen

Die Leistungsmerkmale von Titandioxid und Zinkoxid variieren erheblich je nach den individuellen Eigenschaften der verwendeten Sorte, z. B. Beschichtung, physikalische Form (Pulver, Dispersion auf Ölbasis, Dispersion auf Wasserbasis).Anwender sollten sich vor der Auswahl der am besten geeigneten Sorte, um ihre Leistungsziele in ihrem Formulierungssystem zu erreichen, mit den Lieferanten beraten.

Die Wirksamkeit öllöslicher organischer UV-Filter wird durch ihre Löslichkeit in den in der Formulierung verwendeten Emollientien beeinflusst. Im Allgemeinen sind polare Emollientien die besten Lösungsmittel für organische Filter.

Die Wirksamkeit aller UV-Filter wird entscheidend durch das rheologische Verhalten der Formulierung und ihre Fähigkeit, einen gleichmäßigen, zusammenhängenden Film auf der Haut zu bilden, beeinflusst. Der Einsatz geeigneter Filmbildner und rheologischer Additive trägt häufig zur Verbesserung der Filterwirkung bei.
Interessante Kombination von UV-Filtern (Synergien)

Es gibt viele Kombinationen von UV-Filtern, die Synergien aufweisen. Die besten Synergieeffekte werden in der Regel durch die Kombination von Filtern erzielt, die sich in gewisser Weise ergänzen, zum Beispiel:
• Kombination von öllöslichen (oder öldispergierten) Filtern mit wasserlöslichen (oder wasserdispergierten) Filtern
• Kombination von UVA-Filtern mit UVB-Filtern
• Kombination anorganischer Filter mit organischen Filtern

Es gibt auch bestimmte Kombinationen, die andere Vorteile bringen können; beispielsweise ist bekannt, dass Octocrylen zur Photostabilisierung bestimmter photolabiler Filter wie Butylmethoxydibenzoylmethan beiträgt.

Man muss jedoch in diesem Bereich stets die Rechte an geistigem Eigentum beachten. Es gibt zahlreiche Patente, die bestimmte Kombinationen von UV-Filtern abdecken, und Herstellern wird empfohlen, stets zu prüfen, ob die von ihnen beabsichtigte Kombination keine Patente Dritter verletzt.

Wählen Sie den richtigen UV-Filter für Ihre Kosmetikformulierung.

Die folgenden Schritte helfen Ihnen bei der Auswahl des/der richtigen UV-Filter(s) für Ihre Kosmetikformulierung:
1. Legen Sie klare Ziele für die Leistungsfähigkeit, die ästhetischen Eigenschaften und die beabsichtigten Ansprüche der Formulierung fest.
2. Prüfen Sie, welche Filter für den Zielmarkt zugelassen sind.
3. Wenn Sie eine bestimmte Formulierungsgrundlage verwenden möchten, überlegen Sie, welche Filter dazu passen. Idealerweise wählen Sie jedoch zuerst die Filter aus und entwickeln die Formulierung darauf abgestimmt. Dies gilt insbesondere für anorganische oder partikelförmige organische Filter.
4. Nutzen Sie die Empfehlungen von Lieferanten und/oder Prognoseinstrumente wie den BASF Sonnenschutzsimulator, um Kombinationen zu ermitteln, die geeignet sind.den angestrebten Lichtschutzfaktor erreichenund UVA-Zielstrukturen.

Diese Kombinationen können dann in Formulierungen getestet werden. In-vitro-SPF- und UVA-Testmethoden sind in dieser Phase hilfreich, um festzustellen, welche Kombinationen die besten Ergebnisse hinsichtlich der Leistung liefern – weitere Informationen zur Anwendung, Interpretation und den Grenzen dieser Tests erhalten Sie im SpecialChem-E-Training-Kurs.UVA/SPF: Optimierung Ihrer Testprotokolle

Die Testergebnisse ermöglichen es dem Formulierer, zusammen mit den Ergebnissen anderer Tests und Bewertungen (z. B. Stabilität, Wirksamkeit der Konservierungsmittel, Hautgefühl), die beste(n) Option(en) auszuwählen und die Weiterentwicklung der Formulierung(en) zu steuern.


Veröffentlichungsdatum: 03.01.2021