الكاولين في مستحضرات التجميل: من علم الروماتيزم إلى التطبيق

يعود أصل اسم الكاولين إلى قرية جاولينغ، بالقرب من جينغدتشن في مقاطعة جيانغشي، الصين. خلال عهد أسرتي مينغ وتشينغ، كانت جينغدتشن عاصمة الخزف الشهيرة في الصين. كان الطين الأبيض الأساسي المستخدم في إنتاج الخزف يُستخرج بشكل أساسي من منطقة جاولينغ، ومن هنا جاء اسم "جاولينغ تو"، الذي يعني "تراب جاولينغ"، لهذا المعدن. لاحقًا، ترجم المبشرون والعلماء الغربيون هذا الاسم إلى الكاولين. في شركة Epic Powder، صُمم جهاز التصنيف الهوائي HTS315 الخاص بنا لتوفير دقة لا مثيل لها في تصنيف الكاولين. تُعد دقة تصنيف الكاولين أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق الخصائص التجميلية المطلوبة. لقد حلت تقنيات تصنيف الكاولين الحديثة، وخاصةً التصنيف الهوائي المتقدم، محل الطرق التقليدية من حيث الكفاءة والدقة، مما أتاح إنتاج توزيعات دقيقة لحجم الجسيمات، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات عالية الأداء.

أولا: خصائص الكاولين

1. بنية الكاولين

الكاولين معدن طيني ممثل لمجموعة الكاولينيت، يتميز بتركيب بلوري طبقي واحد: واحد. تتكون كل طبقة من صفيحة رباعية السطوح من السيليكا (T) متصلة بصفيحة ثماني السطوح من الألومينا (O)، تُعرف بطبقة TO.

ترتبط طبقات البلورات الفردية بإحكام عبر صفائح السيليكا رباعية السطوح وثمانية السطوح من الألومينا. ترتبط هذه الطبقات بروابط هيدروجينية، مما يمنع دخول جزيئات الماء بسهولة بينها. ونتيجةً لذلك، يتميز الكاولين بعدم الانتفاخ وقلة قدرته على تبادل الكاتيونات (CEC).

بلورات الكاولين عادةً ما تكون رقيقة، صفائحية/سداسية، وتتميز بتباين واضح. فيما يتعلق بخصائص السطح: يحمل سطح السيليكا رباعي السطوح أنيونات الأكسجين، وعادةً ما تكون مشحونة سلبًا عند درجة حموضة أعلى من 4. أما سطح الألومينا ثماني السطوح، فيكشف عن مجموعات هيدروكسيل، مشحونة إيجابًا عند درجة حموضة أقل من 6، وتتحول إلى سالبة عند درجة حموضة أعلى من 8.

الكاولين مقابل المونتموريلونيت

نوع المعدن	خصائص الهيكل	ملكيات	سيناريوهات التطبيق
الكاولين (1:1، TO)	بنية طبقية، غير قابلة للتورم	CEC منخفض، ثيكسوتروبي خفيف	أقنعة الطين، والبودرة السائبة، وأحمر الشفاه غير اللامع
مونتموريلونيت (2:1، TOT)	يمكن للطبقات أن تسمح بمرور الماء والأيونات، وهي قادرة على الانتفاخ	ارتفاع CEC، تورم قوي، سماكة كبيرة	مكثفات قوية، وتطبيقات مضادة للترسيب الغرواني

صورة مجهر المسح الإلكتروني للكاولين

صورة مجهر المسح الإلكتروني لجزيئات الكاولين تُظهر الطبقات النموذجية مورفولوجيا تشبه الصفائحيمنح هذا الهيكل الطبقي تغطية ممتازة وخصائص امتصاص للكاولين، بينما يمنح أيضًا سلوكًا ثيكسوتروبيًا لمعلقاته المائية. ملاحظة: الهياكل الشبيهة باللوحات في الصورة ليست طبقات TO مفردة ولكنها مجموعات من العديد من طبقات TO المتوازية.

إن الوظائف المتنوعة للكاولين في مستحضرات التجميل - من امتصاص الزيت إلى تحسين الملمس - تُحكم أساسًا بتوزيع حجم جسيماته، والذي يُحدد بدقة من خلال عمليات تصنيف دقيقة للكاولين. وهذا يجعل التصنيف الفعال للكاولين الخطوة الأولى الحاسمة في تصميم الكاولين لتركيبات تجميلية محددة.

2. الخصائص الفيزيائية والكيميائية

محبة للماء/كارهة للماء

يتميز الكاولين الطبيعي بسطح شديد الالتصاق بالماء، يبتل بسهولة. تنبع هذه الالتصاقية للماء من مجموعات الهيدروكسيل المكشوفة على أسطح البلورات والشحنات السالبة داخل الطبقات. في المقابل، تميل المساحيق الكارهة للماء، مثل التلك، إلى الطفو ومقاومة البلل في الماء.

يمكن تعديل الكاولين عن طريق المعالجة السطحية. على سبيل المثال، يمكن للسيليكات (مثلاً، باستخدام ثلاثي إيثوكسي كابريليل سيلان) أن تُضفي عليه خاصية نفور الماء، مما يجعله مناسبًا للتشتيت في الأنظمة القائمة على الزيت. يُظهر الكاولين المُكلس، ذو مجموعات الهيدروكسيل السطحية المخفضة، زيادة طفيفة في نفور الماء، ولكنه يبقى محبًا للماء بشكل عام.

قيمة امتصاص الزيت وامتصاص الماء

الكاولين يمتلك خصائص ممتازة قدرة امتصاص الزيتالكاولين، وهو ذو قيمة عالية في مستحضرات التجميل الملونة للتحكم في الزيوت. تُقاس قيمة امتصاص الزيت عادةً بطريقة ASTM D281، والتي تُعبر عن كمية الزيت الممتصة لكل 100 غرام من المسحوق. عادةً ما يتراوح نطاق امتصاص الزيت في الكاولين الناعم بين 45 و60 غرامًا/100 غرام. أما الكاولين المُكلس، ذو البنية المسامية، فيمكن أن يُظهر قيم امتصاص زيت أعلى.

فيما يتعلق بامتصاص الماء، يمتص الكاولين ما يقارب 0.3 إلى 0.5 ضعف وزنه من الماء، مشكلاً عجينة بلاستيكية. هذه الخاصية تُسهّل استخدامه في أقنعة الطين دون أن يتساقط. بالمقارنة، يتمتع البنتونيت بقدرة امتصاص أعلى بكثير (قادر على الانتفاخ عدة مرات حجمه).

من المهم ملاحظة أن أداء امتصاص الكاولين يتأثر بشكل كبير بحجم الجسيمات ومساحة السطح النوعية، فالمساحيق الدقيقة تتطلب عادةً كمية أكبر من الزيت. لذلك، ينبغي أن يوازن اختيار المنتج بين متطلبات امتصاص الزيت وملمس البشرة (فالامتصاص المفرط قد يؤدي إلى شعور بالجفاف والسحب).

البياض والتغطية

الكاولين مسحوق أبيض بطبيعته، إلا أن بياضه يعتمد على نسبة الشوائب (مثل أكاسيد الحديد) ونقاء المعالجة. عادةً ما يُبيض الكاولين المُستخدم في مستحضرات التجميل ويُنقى، ليصل إلى بياض (درجة سطوع ISO) يتراوح بين 85 و95%. على سبيل المثال، يُشير أحد أنواع الكاولين الهندي إلى قيمة L تبلغ 95±0.5 ومؤشر بياض يبلغ 87±1.

الكاولين لديه معتدل نسبيا معامل الانكسارتبلغ معاملات الانكسار الرئيسية للبلورة أحادية الميل حوالي 1.56 (nα ≈ 1.553–1.565، nγ ≈ 1.569–1.570)، وهي قريبة من معامل الانكسار لطبقة الجلد القرنية (~1.55). وبالتالي، يُظهر مسحوق الكاولين المطبق على الجلد درجة من الشفافية. لكنه يفتقر إلى القوة التغطية يتم توفيرها بواسطة أصباغ ذات معامل انكسار مرتفع مثل TiO₂ (n ≈ 2.7).

ومع ذلك، فإن الشكل المسطح لجزيئات الكاولين يوفر حمايةً وتشتيتًا للضوء. ويمكن أن يُعزز دمج كمية معينة من الكاولين في الأساسات أو التراكيب. تغطية/مطفية تأثيرات بدون التبييض الواضح الذي يسببه ثاني أكسيد التيتانيوم.

علاوة على ذلك، يمكن للكاولين أيضًا أن يعمل كـعامل إضفاء مظهر غير لامع في التركيبات، يُقلل من لمعان المنتج. عند تقييم التغطية، يُمكن قياس فرق انعكاس المسحوق على بطاقات التباين السوداء والبيضاء. يقع الكاولين عادةً بين التلك (أكثر شفافية) وثاني أكسيد التيتانيوم (تغطية قوية).

الكثافة والثقل النوعي

تتراوح الكثافة الحقيقية للكاولين بين 2.6 و2.63 غ/سم³ تقريبًا. في مستحضرات التجميل، غالبًا ما تُميز كثافته الظاهرية رقة البودرة. الكاولين خفيف الوزن، والذي يُحصل عليه غالبًا من خلال عمليات تصنيف متقدمة للكاولين، مثل تصنيف الهواء. يتميز بكثافة ظاهرية أقل تتراوح بين 0.3 و0.5 غ/سم³ تقريبًا، بينما قد تزيد كثافة الكاولين الثقيل غير المعالج عن 0.8 غ/سم³. في تركيبات المساحيق السائبة، تؤثر الكثافة الظاهرية على تناثر البودرة وملمسها. عادةً ما تكون البودرة الأكثر رقة أخف وزنًا، ولكنها تتطلب قوة ضغط أعلى لضغطها في عبوات مضغوطة. أثناء التركيب التجريبي، يجب ملاحظة اختلافات الكثافة الظاهرية بين دفعات الكاولين المختلفة، مع تعديل نسب الحجم عند الضرورة لضمان ثبات الرقاقة.

قيمة الرقم الهيدروجيني (المعلق)

يُشكّل الكاولين مُعلّقاتٍ حمضيةً قليلاً في الماء. عادةً، يكون للكاولين الطبيعي غير المُكلس في مُعلّقٍ مائيٍّ نقيٍّ 20% وزن/حجم درجة حموضة تتراوح بين 4 و6. تنشأ هذه الحموضة من أيونات الهيدروجين (H⁺) المُنطلقة من سطح الكاولين إلى الطور المائي.

بسبب إزالة الهيدروكسيل، غالبًا ما يكون لمعلقات الكاولين المحروقة درجة حموضة أعلى قليلاً، أقرب إلى الحياد (6-7).

يؤثر الرقم الهيدروجيني (pH) لنظام التركيب بشكل حاسم على تشتت الكاولين واستقراره: فعند مستوى pH يتراوح بين 4 و6، يميل الكاولين إلى التكتل (تجاذب موجب بين الحافة والسطح)، مشكلاً هلاماً ثيكسوتروبياً. أما في الظروف القلوية (pH >9)، فجميع أسطح جسيمات الكاولين تحمل شحنات سالبة، وتتنافر، مما ينتج عنه معلقات أكثر استقراراً ولزوجة أقل. لذلك، في التركيبات ضعيفة الحموضة (مثل أقنعة الطين الحمضية)، يمكن أن يزداد الكاولين سماكةً بسهولة، ويجب تقييم درجة التكتل مسبقاً. أما في التركيبات القلوية (مثل المنظفات الصابونية)، فقد يترسب الكاولين بسهولة أكبر، مما يتطلب إضافة عوامل تعليق.

ملاحظة: يشير مصطلح "التكتل" هنا إلى شبكة الجسيمات القابلة للعكس والسائبة التي تتشكل من خلال الجذب الإيجابي للحافة ↔ السلبي للوجه في ظل ظروف درجة الحموضة والأيونات المحددة، مما يتسبب في زيادة سمك النظام في حالة السكون ورقيق القص.

السلوك الرومولوجي

تُظهر مُشتَّتات الكاولين المائية ترققًا بالقص وخواصًا لزجة. عند تركيزات أعلى من الكاولين (>10-15% وزن/وزن)، تُطوِّر العجينة إجهاد خضوع في حالة السكون، مما يتطلب تطبيق إجهاد مُعيَّن لبدء التدفق. ينبع هذا من بنية الشبكة الرخوة المُشكَّلة من التفاعلات الكهروستاتيكية بين جسيمات الكاولين بين الحواف والسطوح في ظل ظروف ساكنة.

• إجهاد الخضوع

◦ التعريف: الحد الأدنى من الإجهاد المطلوب لبدء التدفق في السائل أو العجينة.

◦ الفهم الحدسي: مثل معجون الأسنان الذي يقف على الفرشاة دون أن ينحني - وهذا بسبب إجهاد الخضوع؛ فهو يتدفق فقط عند الضغط عليه.

◦ الأهمية: يسمح الإجهاد العالي للمادة بالحفاظ على شكلها في حالة السكون، ومقاومة الاستقرار أو التدفق.

• اللزوجة

◦ التعريف: الخاصية التي تنخفض فيها لزوجة المادة تحت القص (التحريك، التطبيق) وتستعيدها تدريجيًا عند الركود.

◦ الفهم البديهي: مثل أقنعة العسل أو الطين - فهي تبدو أرق عند تحريكها ولكنها تصبح أكثر سمكًا مرة أخرى بعد تركها.

◦ الأهمية: تجعل المادة اللزوجة مستحضرات التجميل سهلة التطبيق ولكنها تسمح لها بالبقاء في مكانها بعد التطبيق دون الجريان الفوري.

• تظهر البيانات التجريبية أن إجهاد الخضوع يزداد بشكل كبير تقريبًا مع محتوى المواد الصلبة؛ على سبيل المثال، معجون الكاولين 30% له إجهاد خضوع أعلى بكثير من معجون 20%.

علاوة على ذلك، يؤثر الرقم الهيدروجيني (pH) والقوة الأيونية بشكل كبير على خصائص الروماتيزم: يبلغ إجهاد الخضوع ومنطقة الحلقة الثيكسوتروبية ذروتهما عند انخفاض الرقم الهيدروجيني (مثلاً، حوالي 4). يضعف التجلط وينخفض إجهاد الخضوع مع ارتفاع الرقم الهيدروجيني فوق 8.

في الوقت نفسه، تضغط الإلكتروليتات (وخاصةً الكاتيونات متعددة التكافؤ مثل Ca²⁺ وMg²⁺) على الطبقة الكهربائية المزدوجة، مما يُحفز تراكم الجسيمات بسرعة، ويزيد بشكل كبير من إجهاد الخضوع واللزوجة. لذلك، يجب توخي الحذر عند استخدام التركيبات التي تحتوي على تركيزات عالية من الأملاح (مثل الإلكتروليتات في المواد القابضة أو مُرطبات البشرة) نظرًا لاحتمالية تأثيرها على تكثيف معاجين الكاولين.

إضافة مكثفات أو مثبتات غروانية (على سبيل المثال، صمغ الزانثان، مشتقات السليلوز) يمكن أن تعدل بشكل أكبر إجهاد الخضوع ومعدل الاسترداد الثيكسوتروبي لمعلقات الكاولين لتلبية احتياجات التطبيقات المختلفة (على سبيل المثال، تتطلب الأقنعة تطبيقًا بدون تنقيط ولكن سهولة الانتشار. قد تتطلب الأساسات السائلة إجهاد خضوع أقل لسهولة التوزيع).

3. الأصل والتصنيف

يتطلب خام الكاولين الخام عادة طهارة و تصنيف لتلبية مواصفات مستحضرات التجميل. تشمل العمليات الشائعة ما يلي:

(1) غسل:استغلال الاختلافات في الجاذبية النوعية بين الكاولين والكوارتز / الفلسبار لإزالة المواد الرملية عن طريق الترسيب في الماء.

(2) الطحن/إزالة التكتل: استخدام المطاحن أو المفارم لتفتيت التجمعات الكبيرة إلى بلورات أولية.

(3) التصنيف بالطرد المركزي: فصل المنتجات إلى درجات مختلفة من حجم الجسيمات (مثل D50 2 ميكرومتر، 5 ميكرومتر، 10 ميكرومتر) بناءً على سرعة الترسيب. تُعد أنظمة التصنيف الهوائي الحديثة، مثل جهاز التصنيف الهوائي HTS315، فعالة للغاية في تحقيق دقة في تحديد حجم الجسيمات، وهو أمر ضروري لتطبيقات تجميلية محددة، مما يؤثر بشكل مباشر على خصائص مثل الملمس، والعتامة، وامتصاص الزيت. يُعد التصنيف الصحيح للكاولين خطوة أساسية في مراقبة الجودة.

(4) التبييض الكيميائي: استخدام عوامل الاختزال مثل الهيدرازين أو ثاني أكسيد الكبريت لإزالة شوائب أكسيد الحديد، مما يحسن البياض.

(5) التكليس: تسخين الكاولين إلى 500-800 درجة مئوية لإزالة ماء التبلور، مما ينتج عنه ميتاكاولين أو كاولين مكلس غير متبلور.

(6) معالجة السطح: كما ذكرنا، استخدام السيلانات أو الصابون المعدني لتعزيز كراهية الماء أو تحسين التوافق مع المراحل الزيتية.

تأثير اختلافات المعالجة: يحتفظ الكاولين المغسول (غير المُكلس) ببنيته البلورية، مما يوفر مرونةً أعلى، وهو مناسب لأقنعة الطين والأنظمة التي تتطلب قابلية الانتشار. أما الكاولين المُكلس، بسبب انهيار بنيته الشبكية، فيُشكل جزيئات هشة ومسامية ذات امتصاص أعلى للزيت، ولكن ثبات تعليقه أقل قليلاً (لأنه يفتقر إلى الشبكة الثيكسوتروبية). يُلخص الجدول أدناه المعايير الفيزيائية النموذجية للكاولين من مصادر ومعالجات مختلفة.

الجدول 1: مقارنة المعلمات الفيزيائية للكاولين من أصول/طرق معالجة مختلفة

النوع / الأصل	الخصائص الرئيسية	D50 (ميكرومتر)	المساحة السطحية النوعية (م²/جم)	البياض (ISO %)	امتصاص الزيت (جم/100 جم)	الرقم الهيدروجيني (معجون 5%)
جيانغشي، الصين (مغسولة)	حجم الجسيمات الدقيقة الطبيعية، شوائب الحديد البسيطة	~2–4	15–25	85–90	45–55	4.0–5.5
جورجيا، الولايات المتحدة الأمريكية (ناعمة)	حجم الصفائح الدموية صغير، سطوع عالي	~1–3	20–26	90–93	50–60	5.0–6.0
جورجيا، الولايات المتحدة الأمريكية (مُكلس)	مسامية، سطوع عالي، صلابة متزايدة	~1–2	30–50	93–95	80–90	6.0–7.0
البرازيل، الأمازون	شوائب منخفضة جدًا، "طين الأمازون الأبيض"	~3–5	10–20	>93	40–50	5.0–6.0
الكاولين الخفيف من جامعة جنوب المحيط الهادئ	طحن فائق الدقة، قد يحتوي على مشتتات	~1	20–30	85–90	~60	4.5–7.5
المعالجة السطحية (على سبيل المثال، السيلان)	مُعدّل بالسيلان، كاره للماء، محب للدهون	تعتمد على القاعدة	مشابهة للمادة الأساسية	85–92	مشابهة للمادة الأساسية	-

ملاحظة: جُمعت البيانات من معلومات ومنشورات عامة متنوعة للموردين. البياض هو سطوع ISO أو قيمة Hunter L المُحوَّلة. للاطلاع على الدرجات المحددة، يُرجى مراجعة أوراق بيانات المورد.

تحسين أداء الكاولين من خلال التصنيف الدقيق للكاولين

يعتمد اختيار درجة الكاولين المناسبة على فهم خصائصها، التي تتأثر بشكل كبير بتوزيع حجم الجسيمات. يضمن تطبيق بروتوكولات تصنيف دقيقة للكاولين، مع إمكانية استخدام معدات مثل جهاز التصنيف الهوائي HTS315، اتساقًا بين الدفعات، ويتيح لصانعي التركيبات التركيز على خصائص أداء محددة، سواءً للتحكم في الزيت، أو الملمس، أو التغطية في المنتج التجميلي النهائي.

ثانيًا: استخدام الكاولين في مستحضرات التجميل

يُستخدم الكاولين على نطاق واسع في مستحضرات التجميل، بما في ذلك مستحضرات التجميل الملونة، والعناية بالبشرة، والعناية الشخصية. وتشمل وظائفه الأساسية: امتصاص الزيت/العرق، وتحسين الملمس والشعور بالبشرة، وتعزيز التغطية والتأثيرات غير اللامعة، وتثبيت المعلقات.

1. التطبيق في منتجات مختلفة

مستحضرات التجميل الملونة

في البودرة السائبة وبودرة التثبيت، يُستخدم الكاولين غالبًا عند درجة حرارة 5-15% كمادة مالئة تمتص الزيوت، مما يُوفر تحكمًا في الزيوت، وثباتًا طويل الأمد، وتأثيرات مطفية ناعمة التركيز. تمتص جزيئاته الدقيقة الزهم الزائد من سطح البشرة، مما يُقلل من لمعانها. ولأن معامل انكساره قريب من معامل انكسار البشرة، فإنه يُجنبها اللون الأبيض الطباشيري.

يُستخدم الكاولين أيضًا في بودرة الأساس المضغوطة، ويُضاف عادةً بنسبة 10-30%، ليعمل كحشوة كثيفة ومساعد على التغطية. مقارنةً بالتلك، يتميز الكاولين بامتصاص أعلى للزيوت، مما يُحسّن من التحكم في إفرازها للبشرة الدهنية، إلا أن الكميات الزائدة قد تجعل البودرة جافة جدًا وأقل نعومة. لذلك، غالبًا ما يُمزج مع الميكا أو السيليكا.

تحتوي مستحضرات التجميل ذات الألوان الكريمية مثل الكونسيلر ومنتجات تحديد الوجه في بعض الأحيان على الكاولين 3–10%، حيث تستخدم خصائصها في امتصاص الزيت لمنع انتقال الزيت وزيادة قوام المعجون لمنع الاستقرار.

ملاحظة: في مكياج العيون مثل ظلال العيون، يتم الاحتفاظ بمحتوى الكاولين بشكل عام أقل من 5–8% لتجنب التأثير على لون البشرة وتماسكها، على الرغم من أن امتصاص الزيت يمكن أن يساعد في منع التجاعيد على الجفون الدهنية.

منتجات التنظيف

تُعد أقنعة التنظيف/أقنعة الطين من أكثر استخدامات الكاولين شيوعًا. في تركيباته التقليدية، يُمزج الكاولين مع أنواع أخرى من الطين (مثل البنتونيت والمونتموريلونيت)، بمحتويات قد تصل إلى 20-40% (في شكل معجون مائي). يعمل الكاولين كمادة ماصة أساسية في أقنعة الطين، حيث يخترق المسام لامتصاص الزيوت والأوساخ والشوائب، مما يُساعد على تنظيف المسام وإزالة الشحوم منها.

في المقشرات، يمكن أن يعمل مسحوق الكاولين الناعم كعامل كاشط خفيف، مما يساعد على إزالة خلايا الجلد الميتة مع امتصاص الدهون، دون التسبب في خدوش صغيرة مثل بعض قشور الجوز.

في منظفات الوجه اليومية، يضاف أحيانًا الكاولين 1–5% لتعزيز قوة التنظيف والملمس: يمكن للكاولين أن يتعاون مع المواد الخافضة للتوتر السطحي لإزالة الزيوت والشحوم، وإضفاء ملمس ناعم وغني على الكريم.

تحتوي بعض المستحضرات/البرايمر للتحكم في الزيوت على كميات ضئيلة من الكاولين (1–3%) لامتصاص الدهون لفترة طويلة للحفاظ على لمسة نهائية غير لامعة، مع توفير بعض الانزلاق لسهولة التطبيق.

العناية بالشعر والجسم

يُستخدم الكاولين بشكل متزايد في بخاخات/مساحيق الشامبو الجاف. يمكن إضافته بنسبة 10-30%، وخلطه مع نشا الذرة والسيليكا، إلخ. كمسحوق أساسي للشامبو الجاف، يمتص الزيت بفعالية من خصلات الشعر وفروة الرأس، مما يمنح الشعر كثافة ونضارة. جزيئات الكاولين أصغر من بودرة التلك، مما يترك رواسب بيضاء أقل، ويسهل إزالته بالتمشيط. هذا ما يجعله شائع الاستخدام في العديد من منتجات الشامبو الخالية من الماء.

في منتجات مزيلات التعرق/مزيلات الروائح (مثل بودرة الجسم، بودرة القدمين/مزيلات الروائح)، يساعد الكاولين على تقليل رائحة الجسم عن طريق امتصاص الرطوبة من العرق وامتصاص جزيئات الرائحة (مثل الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة). يُستخدم عادةً 15-30%، مع بيكربونات الصوديوم، وأكسيد الزنك، وغيرها، لتحقيق امتصاص فيزيائي مزدوج ومضاد للبكتيريا.

تجدر الإشارة إلى أن الكاولين، بفضل قدرته على امتصاص الأمونيا والأمينات العضوية، يُساعد على تخفيف رائحة العرق والقدمين. وبالمقارنة مع مواد امتصاص الروائح مثل التراب الدياتومي، يتميز الكاولين بتأثيره المعتدل وقدرته المنخفضة على تهيج الجلد.

العناية بالشمس

الكاولين بحد ذاته ليس مُرشِّحًا أساسيًا للأشعة فوق البنفسجية، ولكنه يُمكِن أن يكون مُساعدًا فيزيائيًا مُعتِمًا. تُشير الدراسات إلى أن إضافة الكاولين الناعم إلى تركيبات واقيات الشمس يُمكن أن يُزيد من تشتيت الأشعة فوق البنفسجية وامتصاصها. في الوقت نفسه، يُضفي الكاولين شعورًا بجفاف البشرة، مُقلِّلًا من دهنية تركيبات واقيات الشمس ذات عامل الحماية العالي.

ومع ذلك، فإن التأثير الوقائي للكاولين أقل بكثير من تأثير أصباغ الأشعة فوق البنفسجية المتخصصة (TiO₂، ZnO)، وإدراجه يهدف أكثر إلى الدور المساعد واعتبارات الملمس

أحمر الشفاه

في أحمر الشفاه غير اللامع، وأحمر الشفاه، وغيرها من أنظمة المعجون عالية الزيت، يُستخدم الكاولين غالبًا كمُقوّي وبودرة مطفية. يتراوح استخدامه عادةً بين 3 و10%. يمتص الكاولين بعض الزيت داخل المعجون، مما يمنع التعرق (إفراز الزيت)، ويزيد من صلابة المعجون لمنع تشوهه. كما يُضفي الكاولين لمسة نهائية غير لامعة، مما يُقلل من لمعان أحمر الشفاه. ولأن جزيئات الكاولين ناعمة، فإنها قد تُضفي ملمسًا خشنًا بعض الشيء؛ لذلك، يُنصح باستخدامه مع مساحيق ناعمة مثل التلك والميكا لضمان سلاسة الاستخدام.

الكريمات والمستحضرات

في تركيبات العناية بالبشرة، مثل الكريمات واللوشن، يُستخدم الكاولين بمستويات منخفضة (عادةً أقل من 2%)، وذلك أساسًا لتحسين ملمس البشرة وزيادة سماكتها. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام خصائصه الامتصاصية في كريمات حب الشباب لامتصاص الإفرازات الالتهابية من سطح الجلد، مما يساعد على تجفيف البثور وشفائها (تعتمد بعض بقع حب الشباب على مبدأ امتصاص الطين للسوائل).

2. [الأساسية] اعتبارات الصياغة والعملية

ترتيب التشتت والترطيب المسبق

الكاولين مسحوق ناعم قابل للتكتل والتجمع عند إضافته مباشرةً إلى الماء. يُعدّ تصنيف الكاولين وتسلسل وطريقة التشتت الصحيحين أمرًا بالغ الأهمية.

ومن المستحسن عموما أن مبلل مسبقًا يُخلط الكاولين مع كمية صغيرة من السائل لتكوين عجينة قبل إضافتها إلى الخلطة الرئيسية. في الأنظمة المائية، يمكن استخدام الجلسرين أو البروبيلين جليكول بنسبة 1:1 إلى 1:2 مع الكاولين في الخلطة المسبقة، مع التأكد من ترطيب سطح كل جسيم أولًا، وتجنب التلامس المباشر مع الماء الذي قد يسبب التكتل.

إذا لم يكن التشتيت المسبق ممكنًا، يُمكن نخل الكاولين ببطء إلى الطور المائي مع التحريك بسرعة متوسطة إلى عالية، مع الحفاظ على تحريك كافٍ لتفتيت التكتلات الأولية. لتقليل الغبار، يُنصح بإضافة الكاولين كخليط مُجهز (مثل معجون المواد الصلبة 50%).

علاوة على ذلك، من حيث التسلسل، يجب تشتيت الكاولين قبل إضافة المكثفات الأولية والإلكتروليتات، حيث أن اللزوجة العالية أو القوة الأيونية العالية يمكن أن تعيق تكتل الطين.

ظروف القص

قد توجد جزيئات الكاولين في البداية على شكل مجموعات ضعيفة، مما يتطلب قصًا ميكانيكيًا كافيًا للتحلل.

مزيج من تحريك المروحة والتجانس يُستخدم عادةً: أولاً، استخدم شفرة مجداف للتحريك بسرعة منخفضة لترطيب المسحوق وتشتيته، ثم انتقل إلى سرعة تحريك متوسطة إلى عالية (مثلاً، 300-800 دورة في الدقيقة، حسب الحجم) لأكثر من 5 دقائق لتوحيد المُعلق. إن أمكن، يُمكن أن تُقلل المعالجة اللاحقة بالقص العالي (مثلاً، باستخدام مُجانس دوار-ثابت بسرعة 3000-5000 دورة في الدقيقة) لمدة 1-3 دقائق بشكل ملحوظ من التكتلات الدقيقة وتُحسّن استقرار الملاط.

إذا كانت لزوجة النظام مرتفعة للغاية بحيث لا يمكن تحقيق التجانس الفعال، فإن التسخين الخفيف (على سبيل المثال، 40 درجة مئوية) أو الإضافة المسبقة لبعض المواد الخافضة للتوتر السطحي يمكن أن يساعد في الترطيب والتشتت.

لا تُستخدم عادةً معدات الطحن (مثل مطحنة الكرات ومطحنة الغرويات) في تشتيت الكاولين في مستحضرات التجميل، لأن القص المفرط قد يُقلل حجم الجسيمات ويزيد اللزوجة. بشكل عام، يُعدّ الترطيب والانتفاخ الكاملين عبر التحريك بسرعات متوسطة إلى عالية، بالإضافة إلى التجانس عالي القص لفترات قصيرة، إجراءً تشغيليًا قياسيًا فعالًا لتشتيت الكاولين.

3. التوافق مع مكونات التركيبة

التوافق مع المواد الخافضة للتوتر السطحي

يتفاعل الكاولين بشكل مختلف مع المواد الخافضة للتوتر السطحي ذات الشحنات المختلفة، مما يتطلب أخذه في الاعتبار أثناء تصميم التركيبة.

المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية (مثل SLS وقواعد الصابون): توافق جيد عمومًا. قد تُمتص الأيونات السالبة من المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية في الماء على حواف الكاولين المشحونة إيجابيًا، ولكن بما أن الكاولين مشحون سالبًا بشكل عام عند درجة الحموضة القلوية النموذجية، ولأن المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية نفسها توفر ثباتًا تشتتيًا، فإن الكاولين عادةً ما يبقى معلقًا جيدًا في أنظمة المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية.

المواد الخافضة للتوتر السطحي الأمفوتيرية/غير الأيونية (مثل أكسيد كوكاميدوبروبيل أمين، APG): عادةً لا تؤثر هذه المواد بشدة على تشتت الكاولين. قد تحمل المواد الخافضة للتوتر السطحي الأمفوتيرية شحنات مختلفة حسب الرقم الهيدروجيني (pH)، ولكن تأثيرها على شبكة الطين محدود عادةً عند التركيزات المنخفضة، ويمكن استخدامها كعوامل ترطيب مساعدة. تعمل المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية بشكل أساسي على تقليل التوتر السطحي للماء للمساعدة في الترطيب، ولا تسبب التكتل؛ بل يمكنها المساعدة في تثبيت المعلق.

المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية (مثل عوامل التكييف الرباعية الأمونيومية): تتطلب عناية خاصة. تمتص الكاولين المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية بقوة (بسبب الشحنة السالبة عمومًا على أسطح الكاولين والطبقات البينية). يؤدي هذا إلى مشكلتين محتملتين: 1) ينخفض التركيز الفعال للمادة الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية في التركيبة (يمتصها الطين/يتآكلها)، مما قد يؤثر على فعاليتها. 2) يمكن للكاتيونات أن تربط جزيئات الطين ببعضها، مما يسبب التكتل وزيادة حادة في اللزوجة. تشير الدراسات إلى أنه في أنظمة الكاولين-المادة الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية، تتشكل شبكة مركبة من الطين-المادة الخافضة للتوتر السطحي، مما يزيد من إجهاد الخضوع.

لذلك، في التركيبات التي تتطلب كل من المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية (على سبيل المثال، المستحلبات الكاتيونية، ومرطبات الشعر) والكاولين، قد يصبح النظام أكثر سمكًا وقد تتأثر استقراره. إذا كان التعايش ضروريًا، فمن المستحسن: (1) تقليل الاتصال المباشر، على سبيل المثال، تشتيت الكاولين في الطور المائي وإضافة المادة الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية المستحلبة مسبقًا مع الطور الزيتي عند درجة حرارة منخفضة. (2) اختبار تأثير تسلسلات الإضافة المختلفة على لزوجة النظام مسبقًا. (3) إذا لزم الأمر، استخدم عوامل العزل (على سبيل المثال، البوليفوسفات) لمعالجة سطح الكاولين مسبقًا، واحتلال المواقع لمنع الامتصاص الكاتيوني.

تأثير الإلكتروليتات والأيونات متعددة التكافؤ

تحتوي العديد من التركيبات على إلكتروليتات، يمكن لأيوناتها أن تضعف التنافر بين جزيئات الكاولين، مما يتسبب في التكتل. الكاتيونات ثنائية التكافؤ مثل Ca²⁺ وMg²⁺، تُعدّ هذه الأملاح فعّالة بشكل خاص، إذ يُمكنها ربط جزيئات الكاولين، وتحييد الشحنات السالبة على أسطح السيليكات والمواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية، مما يُحوّل المُعلّق إلى هلام. تُظهر التجربة أن تركيز الأملاح ثنائية التكافؤ >0.1% يُمكن أن يزيد بشكل كبير من اللزوجة وإجهاد الخضوع لمعاجين الكاولين.

للأيونات أحادية التكافؤ مثل Na⁺ تأثير أقل نسبيًا، ولكن تركيزات كلوريد الصوديوم العالية (>1%) قد تضغط أيضًا على الطبقة المزدوجة، مما يُسبب تكتلًا خفيفًا. لذلك، عند استخدام الكاولين في تركيبات تحتوي على أملاح (مثل MgCl₂ في أقنعة طين البحر الميت)، يُنصح بتقليل المُكثِّفات الأخرى لتجنب اللزوجة الزائدة، أو استخدام الكاولين المُعالج بمضادات الماء (الأقل حساسية للأيونات) كبديل جزئي.

يؤثر الرقم الهيدروجيني (pH) أيضًا على الحالات الأيونية: فعند ارتفاع الرقم الهيدروجيني (>8)، تُكوّن معظم أيونات المعادن رواسب أو مُركّبات هيدروكسيد، ويكون الكاولين المشحون سلبًا أكثر استقرارًا؛ أما عند درجة حموضة تتراوح بين المتعادلة والقلوية، فتوجد أيونات معدنية وتُعزّز التكتّل. لذلك، يُنصح عند ضبط الرقم الهيدروجيني (pH) بالوصول إلى درجة حموضة تتراوح بين المتعادلة والقلوية للحصول على تشتت مستقر للكاولين (إلا إذا اشترطت مواصفات المنتج الحموضة).

غرويات البوليمر

غالبًا ما يتواجد الكاولين مع البوليمرات السميكة لتحقيق الملمس المطلوب، ولكن يمكن أن يتفاعلا بشكل تآزري أو تنافسي، مما يتطلب تحليلًا محددًا.

صمغ الغوار، صمغ الزانثان (السكريات الأنيونية المتعددة): يمكن لهذه الصمغات أن تتشابك مع جزيئات الكاولين، مما يزيد من قوة الشبكة، ويتجلى ذلك في زيادة اللزوجة والثيكسوتروبيا (تأثير تكثيف تآزري). محاليل صمغ الزانثان ثيكسوتروبيا بطبيعتها؛ وإضافة الكاولين تتداخل مع الشبكات، مكونةً هلامًا أقوى في حالة السكون. هذا التآزر مفيد في الأقنعة: كمية صغيرة من صمغ الزانثان (0.2-0.5%) تمنع تقطر أقنعة طين الكاولين وتُحسّن قابلية فردها. مع ذلك، يجب التحكم في كمية الصمغ، لأن الإفراط في استخدامه قد يُقلل من تأثير شد القناع بعد الجفاف.

مشتقات السليلوز (HEC، CMC، إلخ): تعمل بوليمرات السليلوز غير الأيونية أو الأنيونية بشكل أساسي على تثبيت معلقات الكاولين عن طريق زيادة لزوجة الطور المستمر. لا يوجد أي تعارض محدد، ولكن قد تُغلّف التركيزات العالية من السليلوز جزيئات الطين، مما يُؤخر الترسيب ويُضعف أيضًا خاصية اللزوجة الطبيعية للطين. يُنصح بإضافة محاليل السليلوز بعد تشتت الكاولين بالكامل؛ وإلا، فإن بيئة اللزوجة العالية تُعيق عملية إزالة التكتل.

مُعدّلات ريولوجيا الأكريليك (مثل الكاربومير، الأنيوني): في حالته غير المُعادلة، يكون الكاربومير هلامًا ضعيفًا، وإضافة الكاولين تُكثّفه قليلًا. ومع ذلك، بمجرد معادلة الكاربومير (درجة الحموضة ~7)، تتمدد سلاسل الكاربومير، مُطلقةً أنيونات قد تتفاعل كهروستاتيكيًا مع حواف الكاولين المشحونة موجبًا، مما قد يُسبب بعض التكتل أو فصل الطور. لذلك، تتطلب إضافة الكاولين إلى الكريمات القائمة على الكاربومير الحذر؛ إذ يلزم إجراء اختبار مسبق لضبط مستويات الكاربومير أو البحث عن مُكثّفات بديلة (مثل أكريلات/ستيريث-20 ميثاكريلات كوبوليمر، وهو أكثر تحملًا للأيونات).

طين المونتموريلونيت/البنتونيت: يُمزج الكاولين أحيانًا مع كمية صغيرة من البنتونيت (5-10%) في أقنعة الطين، مستفيدًا من قدرة البنتونيت العالية على التمدد لبناء البنية وتعزيز لزوجة النظام واستقراره. تُشكل أنظمة الكاولين-البنتونيت المختلطة بنية هرمية: يوفر البنتونيت اللزوجة المرنة للهيكل، بينما يملأ الكاولين ويعزز الإطار.

الجسيمات الغروانية العضوية (على سبيل المثال، الكرات الدقيقة المستحلبة، الكبسولات الدقيقة): لا يتفاعل الكاولين بشكل مباشر بشكل عام، ولكن لاحظ أن الكاولين قد يمتص المواد الخافضة للتوتر السطحي أو الجزيئات المشحونة من مادة جدار الكبسولة الدقيقة، مما قد يتسبب في تجمع الكبسولة الدقيقة.

مزيج مع أصباغ/مساحيق فلتر الأشعة فوق البنفسجية

يُستخدم الكاولين عادةً مع مساحيق أخرى في مستحضرات التجميل الملونة ومستحضرات الوقاية من الشمس. ويمكن للتركيبات المدروسة أن تُنتج تأثيرات تآزرية.

مع ثاني أكسيد التيتانيوم/أكسيد الزنكتميل واقيات الشمس الفيزيائية إلى التكتل والترسب عند تركيزات عالية. تساعد إضافة الكاولين على فصل هذه الجسيمات عالية معامل الانكسار، مما يعزز التشتت المنتظم ويقلل من فروق الكثافة لمنع الترسب. كما يمكن للكاولين امتصاص بعض الطور الزيتي، مما يقلل من ميل أكسيد الزنك (ZnO) وغيره إلى التكتل في الزيوت.

مع أصباغ ملونة (أكاسيد الحديد، اللازوردية، إلخ): الكاولين مادة غير عضوية ومستقرة، ومن غير المرجح أن يتفاعل كيميائيًا مع أصباغ الألوان. ومع ذلك، فإن قدرته على الامتزاز قد تجذب عوامل المعالجة السطحية العضوية. على سبيل المثال، قد تفقد الأصباغ المعالجة (مثل أكسيد الحديد الأسود المعالج بالسيلان) عوامل المعالجة الخاصة بها للطين عند ملامسته، مما يقلل من تقارب الصبغة السطحي ويصعّب تشتتها. لذلك، في حال استخدام كمية كبيرة من الكاولين، يُفضّل اختيار أصباغ الألوان. غير معالج أو مطلية مسبقًا بأنواع الراتنج لتجنب التأثيرات المتبادلة على قوة اللون.

مع أصباغ لؤلؤية: تُستخدم أصباغ لؤلؤية (ميكا/زجاج مطلي بثاني أكسيد التيتانيوم) بكثرة في أقلام الهايلايتر. يتطلب استخدام الكاولين الحذر، إذ قد يُقلل من لمعانه اللؤلؤي. لذلك، يُتجنب الكاولين عادةً في منتجات الهايلايتر، أو يُستخدم بكميات قليلة لضبط ملمسه. إذا رغبتَ في تحكم بسيط في الاستخدام، يُمكن استخدام كاولين ذي حجم جسيمات أكبر لتقليل تأثيره على اللمعان.

مع مساحيق حشو كروية (مسحوق PMMA/النايلون، إلخ): يمكن استخدام الكاولين مع الكريات الدقيقة العضوية لتعزيز كثافة المسحوق والتحكم في الزيت. مع ذلك، يتميز الكاولين بكثافة أعلى ويميل إلى الثبات في الزجاجة، بينما الكريات الدقيقة العضوية أخف وزنًا وقد تطفو. قد يلزم استخدام عوامل تعليق أو معالجة سطحية لمعادلة الكثافة.

تحسين تصنيف الكاولين للأداء

تعتمد فعالية الكاولين في هذه التطبيقات المتنوعة على توزيع حجم جسيماته. ويضمن تطبيق تصنيف دقيق للكاولين أثناء المعالجة، مع إمكانية استخدام أنظمة متطورة مثل جهاز التصنيف الهوائي HTS315، أداءً ثابتًا. يؤثر التصنيف الصحيح للكاولين بشكل مباشر على خصائصه الرئيسية، مثل امتصاص الزيت، والملمس، والتغطية، وثبات التعليق، مما يسمح لصانعي التركيبات باختيار الدرجة المثالية لكل تطبيق تجميلي محدد، من المساحيق الخفيفة إلى أقنعة الطين الغنية.

ثالثًا: قائمة مراجعة الجودة والسلامة

لضمان جودة وسلامة المواد الخام الكاولين والمنتجات النهائية التي تحتوي على الكاولين، يتم سرد نقاط التفتيش الرئيسية أدناه:

مراقبة نقاء المواد الخاميجب أن تُرفق بكل دفعة من الكاولين شهادة تحليل تؤكد خلوها من الشوائب التي تتجاوز الحدود المسموح بها. وعلى وجه الخصوص، السيليكا البلورية الحرة يجب أن يكون محتوى الكوارتز منخفضًا جدًا (يكاد يكون غائبًا في الأصناف المغسولة) لتجنب مخاطر غبار السيليكا القابل للاستنشاق. يجب أن تتوافق شوائب المعادن الثقيلة (الرصاص، الزرنيخ، الكادميوم، الزئبق، إلخ) مع اللوائح.

المخاطر الميكروبيولوجية والسيطرة عليهاعلى الرغم من أن الكاولين معدن غير عضوي، إلا أنه يحمل جراثيم بكتيرية مقاومة للمجففات. يشترط أن يكون إجمالي عدد البكتيريا الحية أقل من ١٠٠٠ وحدة تشكيل مستعمرة/غرام، وأن يكون عدد العفن والخميرة أقل من ١٠٠ وحدة تشكيل مستعمرة/غرام، وأن يكون خاليًا من مسببات الأمراض المحددة عند الشراء. الكاولين المعالج بـ غاما إشعاع (جاما) أو يمكن اختيار التكليس عالي الحرارة. في التركيبات النهائية، يُراعى احتمالية امتصاص المواد الحافظة بواسطة الكاولين (يمكن امتصاص بعض المواد الحافظة، مثل مركبات الأمونيوم الرباعية، وتعطيلها بواسطة الطين).

اتساق فعالية المنتجبما أن الكاولين معدن طبيعي، فقد يختلف حجم الجسيمات وبياضها ونسبة امتصاص الزيت اختلافًا طفيفًا بين الدفعات. يُرجى وضع معايير جودة داخلية، مثل نطاق تباين D50 ±X ميكرومتر، وبياض ±Y، لضمان ثبات أداء المنتج في جميع الدفعات.

ومن خلال اتباع قائمة التحقق المذكورة أعلاه، يمكن ضمان مراقبة الجودة بشكل منهجي من شراء المواد الخام، وعمليات الإنتاج، إلى سلامة المنتج النهائي، مما يجعل مستحضرات التجميل التي تحتوي على الكاولين آمنة وفعالة ومتوافقة مع المتطلبات التنظيمية.

الشراكة مع Epic Powder

يتطلب تحقيق توزيع دقيق لحجم الجسيمات، وهو أمر بالغ الأهمية للكاولين التجميلي عالي الأداء، تقنية متطورة. مسحوق ملحميصُمم جهاز التصنيف الهوائي HTS315 لدينا لتوفير دقة لا مثيل لها في تصنيف الكاولين. يمكننا معالجة الكاولين بشبكة 400 بكفاءة وتحويله إلى مسحوق فائق النعومة D97 بسمك 5.80 ميكرومتر وD50 بسمك 15.20 ميكرومتر. يُحسّن هذا التحكم الدقيق خصائص رئيسية، مثل ملمس البشرة، والشفافية، وامتصاص الزيوت، مما يُمكّنك من تطوير منتجات تجميلية فائقة الجودة.
أطلق العنان لإمكانيات تركيبات الكاولين الخاصة بك. تواصل معنا اليوم لمعرفة كيف يُمكن لجهاز التصنيف الهوائي HTS315 وخبرتنا في تصنيف الكاولين أن يُفيدا عملية إنتاجك.