Do głównych zadań pigmentów stosowanych w kosmetyce należy tworzenie odpowiedniego efektu wizualnego oraz upiększenie. Dzięki temu, że pigmenty odbijają światło w wielu kierunkach dają efekt korygujący, dlatego są tak powszechnie stosowane w kosmetykach kolorowych. Ze względu na uzyskiwany błyszczący efekt kosmetyków, pigmenty są stosowane również w szamponach oraz płynach do kąpieli, nadając włosom i skórze lśniący wygląd.

W kosmetykach ozdobnych stosuje się kolorowe substancje barwiące pochodzenia organicznego i nieorganicznego. Ich kategoryzacja przedstawia się następująco:

- barwniki (rozpuszczalne, przepuszczają światło i zabarwiają sobą ośrodek, w którym są rozpuszczane):

• barwniki organiczne.

- pigmenty kolorowe (nierozpuszczalne w wodzie, drobno zmielone substancje stałe, zazwyczaj są to rozdrobnione minerały, nieprzezroczyste, barwią sobą powierzchnię pokrywanej substancji):

• kolorowe pigmenty organiczne (kolorowe lakiery);
• kolorowe pigmenty nieorganiczne;
• pigmenty perłowe.

Organiczne pigmenty barwne nazywane są kolorowymi lakierami, jednak nie mają z nimi nic wspólnego. Ich produkcja odbywa się na drodze syntetycznej. Pigmenty nieorganiczne występują w postaci naturalnej, jednak ze względu na ich wysoką cenę w tej postaci, otrzymuje się je głównie syntetycznie.

Wśród najważniejszych nieorganicznych pigmentów kolorowych wyróżnia się:

-        CI 77897 – dwutlenek tytanu;

-        CI 77492 – tlenek żelaza, żółcień;

-        CI 77491 – tlenek żelaza, czerwień;

-        CI 77499 – tlenek żelaza, czerń;

-        CI 77288 – tlenek chromu, zieleń;

-        CI 77289 – wodorotlenek chromu, zieleń;

-        CI 77742 – fiolet manganowy;

-        CI 77510 – błękit pruski;

-        CI 77007 – ultramaryna.              

Ultramaryna (od łac. ultramarinusco oznacza „zza morza", gdyż pigment ten trafiał do Europy z Azji drogą morską). Jest pigmentem otrzymywanym syntetycznie o mocno błękitnej barwie. To jeden z najpiękniejszych i najatrakcyjniejszych niebieskich odcieni. Jego naturalnym odpowiednikiem jest lapis-lazuli (nazywany również lazurytem). Jest to kamień półszlachetny, z którego otrzymywanie naturalnego barwnika jest zbyt drogie. Dawniej był otrzymywany przez szlifowanie tego naturalnego minerału. Obecnie ultramaryna stosowana do celów kosmetycznych jest otrzymywana syntetycznie w warunkach laboratoryjnych i dzięki temu pozbawiona jest niebezpiecznych zanieczyszczeń. Ogólny wzór ultramaryny to Al₆Na₈O₂₄S₂Si₆, jednak jej dokładny skład jest uzależniony od odcienia kolorystycznego, ponieważ pod pojęciem ultramaryna poza intensywnie niebieską barwą kryją się również odcienie w kolorze od liliowego do różowego. Ultramaryna to glino-krzemianowa sieć z dodatkiem jonów sodu i jonowych grup siarkowych. Jest ona jedynym pigmentem z tej grupy produkowanym w skali przemysłowej. Produkcja jest prowadzona od ponad 160 lat według niezmienionej metody. W związku z wymogami ochrony środowiska niezbędne jest poszukiwanie nowych metod syntezy ultramaryny eliminujących emisję tlenków siarki do atmosfery. Tradycyjna synteza oparta jest na kaolinie, sodzie oraz siarce. W tej metodzie niemal połowa użytej siarki utlenia się do lotnych tlenków, natomiast oczyszczenie gazów odlotowych zawierających niskie stężenie SOx jest stosunkowo trudne. Stabilność świetlna tego pigmentu jest bardzo dobra, natomiast termostabilność jest znacznie lepsza w przypadku odcieni niebieskich niż odcieni różowych czy liliowych.                

Pigmenty perłowe to nazwa ogólna dla płytkokształnych, lśniących pigmentów. Charakteryzują się szczególnym efektem optycznym, stąd możliwe jest uzyskanie różnych efektów kolorystycznych. Paleta barw zawiera mocno połyskujące, metalicznie lśniące, jedwabiście świecące oraz tęczowe odcienie kolorystyczne. Efekty szczególnie interesujące wywołują pigmenty perłowe, które w zależności od kąta patrzenia dają zmienne wrażenia kolorystyczne.

Rys.1. Pigmenty perłowe charakteryzujące się jednorodną powierzchnią i określoną przezroczystością. Światło jest częściowo od nich odbijane i częściowo przepuszczane. Dzięki odbijaniu światła w wielu miejscach powstaje efekt perłowego blasku.

Czyste pigmenty kolorowe wykazują znaczną siłę barwienia, ale są matowe zarówno w samym produkcie jak i po jego aplikacji. Cząsteczki pigmentów kolorowych są nieregularnie uformowane, natomiast pigmenty perłowe mają płatkowatą strukturę, która jest odpowiedzialna za połysk. Gładka, a zarazem lustrzana powierzchnia syntetycznych pigmentów perłowych odbija padające na nie światło, co dla ludzkiego oka widoczne jest jako efekt połysku.

Rys. 2. Pigmenty absorpcyjne (czyste barwne pigmenty) charakteryzujące się nieregularną strukturą powierzchni. Pigmenty odbijają padające światło w różnych kierunkach. Dają matowy efekt barwny, bez połysku.

Wielkość cząsteczek pigmentów ma wpływ na intensywność i perłowy efekt. Im mniejsze są lśniące cząsteczki tym lepszy uzyskuje się jedwabisty i kryjący efekt. Natomiast im większe cząsteczki pigmentu tym połysk jest wyraźniejszy i bardziej metaliczny, ale uzyskuje się mniejsze zdolności kryjące.

Rys. 3. Schemat budowy pigmentu perłowego na bazie glimeru.

Wśród pigmentów perłowych stosowanych w kosmetyce wyróżnia się:

• pigmenty srebrzyste – pierwszymi pigmentami perłowymi były pigmenty otrzymane przez ekstrakcję rybich łusek (tzw. rybie srebro). Pigmenty te są mieszaniną dwóch zasad purynowych guaniny oraz hypoksantyny.
• pigmenty interferencyjne – do tej grupy pigmentów należą związki, w których odpowiedni dobór warstw barwnika umożliwia takie odbijanie (względnie pochłanianie) padającego światła, które powoduje jego rozszczepienie na poszczególne barwy.Główny przedstawicielem tej grupy pigmentów jest mika (krzemian warstwowy Kal₂[(OH,F)₂/AlSi₃O₁₀]) pokryta ditlenkiem tytanu, który podwyższa współczynnik załamania światła wytworzonego pigmentu. Barwa interferencyjna pigmentu zależy od grubości warstwy dwutlenku tytanu na substracie.

Tab. 1. Zależność barwy interferencyjnej od grubości warstwy dwutlenku tytanu na substracie.

           Rys. 4.Srebrny pigment perłowy, pokrycie warstwą dwutlenku tytanu (40 – 60nm).

Rys. 5. Pigment perłowy z czerwona interferencją, pokrycie warstwą dwutlenku tytanu (80 – 100nm).

Rys. 6. Pigment perłowy z zielona interferencją, pokrycie dwutlenkiem tytanu (120 – 160nm).

• pigmenty barwne z połyskiem tzw. pigmenty kombinowane – stanowią grupę pigmentów łączących perłowy połysk z efektem barwnym. Jest to możliwe dzięki powleczeniu mikowych pigmentów z ditlenkiem tytanu, który jest barwnikiem interferencyjnym, dodatkowo jednym lub kilkoma barwnikami absorpcyjnymi, tj. tlenki żelaza o różnej wartościowości czy tlenkiem chromu. Ten rodzaj pigmentów nadaje wyrobom kolorowym perłowy połysk, podnosząc jednocześnie intensywność ich barwy.

Wszystkie kolorowe pigmenty organiczne i nieorganiczne mają mocne właściwości barwiące. Wystarcza 2-3% pigmentu, aby intensywnie zabarwić nieprzezroczysty produkt. Natomiast chcąc uzyskać widoczny oraz kryjący efekt makijażu należy zastosować stężenie pigmentu do 10% lub więcej.

W wielu przypadkach chemiczna struktura pigmentów i barwników jest bardzo podobna. Pigmenty są zazwyczaj nierozpuszczalne w rozpuszczalnikach, jednak czasami (np. w warunkach podwyższonej temperatury) możliwy jest wzrost ich rozpuszczalności i ewentualne wymywanie go z barwionego materiału. Ważnymi własnościami pigmentów jest stabilność termiczna. Często nieorganiczne pigmenty stosowane są w połączeniach z organicznymi pigmentami.

Przeczytaj również:

Kosmetyki kolorowe adresowane do celów upiększania oczu ze szczególnym uwzględnieniem wpływu ich składu na barwę

Właściwości i zastosowanie tlenków w kosmetyce

Opracowała: mgr inż. Dominika Andrys (fragment pracy dyplomowej pt. „Kosmetyki kolorowe adresowane do celów upiększania oczu ze szczególnym uwzględnieniem wpływu ich składu na barwę.”)