Packaging cosmético: los aditivos que analizar en laboratorio
Estabilizantes, colorantes, agentes anti-UV, antioxidantes… Existen muchos aditivos diferentes que pueden añadirse a los plásticos poliméricos para mejorar sus propiedades y su rendimiento.
¿Cuáles son? ¿Cuáles son sus funciones y propiedades? ¿Y cómo se pueden identificar?
¿Qué se entiende por aditivos?
En primer lugar, conviene definir qué se entiende por aditivos. Los aditivos, que son sustancias químicas, pueden incorporarse a formulaciones poliméricas y plásticas.
Aportan beneficios al packaging de un producto cosmético, ya sea en términos físicos, químicos o mecánicos…
¿Por qué analizarlos?
Si estos aditivos son indispensables para obtener materiales de alto rendimiento y adaptados a las exigencias de las marcas, su uso también implica un control riguroso.
- Su naturaleza química puede influir en la compatibilidad con la fórmula del producto
- Su concentración debe controlarse para optimizar el rendimiento y la conformidad del packaging
- Su evolución con el tiempo puede dar lugar a fenómenos de migración hacia la fórmula cosmética
- Algunos aditivos pueden interactuar con los ingredientes del producto, modificando su estabilidad o su olor.
- También pueden afectar a la reciclabilidad o la durabilidad del packaging
- Su presencia y su dosificación deben responder a las exigencias reglamentarias específicas del sector cosmético.
Los aditivos más comunes en los polímeros plásticos:
Los plastificantes
se utilizan para hacer los envases más blandos y flexibles.
Ejemplos: ftalatos, DEHP, DBP, TOTM, etc.
Los agentes anti-UV
se emplean para proteger el packaging de los efectos nocivos de los rayos UV.
Ejemplos: Benzofenona-3, Tinuvin 770, Tinuvin 622, Chimassorb 944, Tinuvin 327, Tinuvin 328, Tinuvin P
Los estabilizantes térmicos y antioxidantes
ayudan a prevenir la degradación del material cuando se expone a altas temperaturas o a la oxidación. Ejemplos : Irganox® (Irganox 1010, Irganox 1076, Irganox 3114), Irgafos® (Irgafos 168), fosfito de trifenilo (TPP), BHT, etc.
Los agentes de refuerzo
sirven para mejorar la resistencia mecánica del plástico, como la resistencia a la tracción, la flexibilidad, la dureza, etc. Ejemplos: fibras de vidrio, cargas minerales, nanopartículas, etc.
Los colorantes
se añaden para dar un color específico al packaging cosmético.
Ejemplos: pigmentos orgánicos e inorgánicos, colorantes líquidos, etc.
Los agentes antiestáticos
evitan que la carga electrostática se acumule en la superficie del plástico. Ejemplos: amidas, ésteres, sales de amonio cuaternario, etc.
Los lubricantes y agentes desmoldeantes
se utilizan para mejorar las propiedades de procesado del plástico durante la producción (flujo, reducción de la fricción, etc.). Ejemplos: ácidos grasos, ácidos esteáricos, ceras, etc.
¿Cómo identificar y analizar los aditivos de sus materiales de packaging?
En primer lugar, existen diferentes técnicas de separación (cromatográficas) para analizar los aditivos en los plásticos, según el tipo de aditivo y la cantidad que se deba detectar.
De hecho, para los aditivos volátiles y semivolátiles, las técnicas que conviene priorizar son:
Cromatografías en fase gaseosa (GC) : HS-GC/MS, GC/MS, GC-MS/MS, Pirólisis-GC/MS
Este método permite separar los diferentes componentes de una muestra de plástico utilizando una columna de cromatografía y un disolvente. Los aditivos pueden detectarse y cuantificarse en función de su tiempo de retención.
No obstante, para los aditivos no volátiles, las técnicas que conviene priorizar son:
Cromatografías en fase líquida (LC): LC-UV, LC-ELSD, LC-RI, LC/MS, LC-MS/MS, LC-QTOF/MS, LC-ORBITRAP/MS
Este método permite, por su parte, separar los diferentes componentes de una muestra de packaging utilizando una columna de cromatografía y un disolvente. Los aditivos pueden detectarse y cuantificarse en función de su tiempo de retención.
QTOF, ORBITRAP… ¿Por qué recurrir a la alta resolución?
En primer lugar, la espectrometría de masas de alta resolución (HR-MS) es una técnica avanzada de análisis químico que permite medir con precisión las masas moleculares de los compuestos presentes en una muestra. Esta precisión se obtiene gracias a la presencia de un detector de alta resolución, como el ORBITRAP o el tiempo de vuelo QTOF (Quadrupole Time of Flight)).
A continuación, la HR-MS es muy útil para la identificación de compuestos desconocidos en una muestra y para la caracterización de mezclas complejas de compuestos… especialmente en un packaging cosmético.
Por último, las dos técnicas de espectrometría de masas de alta resolución (QTOF y Orbitrap) presentan ventajas e inconvenientes distintos.
Ventajas e inconvenientes
En efecto, la ventaja del QTOF es su capacidad para proporcionar resultados con una alta resolución de masa , una alta sensibilidad, una gran precisión de medida y una amplia linealidad. Además, es capaz de realizar análisis rápidos, lo que resulta muy útil en aplicaciones de rutina.
En cuanto al Orbitrap, a menudo se considera que ofrece una sensibilidad y una selectividad aún mejores que el QTOF. Además, es capaz de analizar muestras muy complejas y heterogéneas, como las mezclas de polímeros.
Estas dos técnicas son muy complementarias en la identificación de aditivos en materiales de packaging; la elección de una u otra técnica dependerá de la naturaleza de la muestra, de los compuestos buscados…
Por otra parte, existen bases de datos de aditivos para packaging que pueden utilizarse para identificar los aditivos presentes en los plásticos y obtener información sobre sus propiedades.
La solución: recurrir a un laboratorio especializado y experimentado
Para concluir, en función de las necesidades y las aplicaciones, pueden emplearse numerosos métodos y técnicas de análisis para caracterizar los aditivos en un material de packaging:
- Identificación de aditivos mediante GC/MS, LC-QTOF, LC-ORBITRAP…
- Determinación del contenido en aditivos de un packaging cosmético
- Análisis químico de barnices y resinas
- Análisis de polímeros
- Deformulación de productos para evaluar la presencia de aditivos
- Análisis químico a medida
- Extractables y lixiviables
