Propriétés de séchage de textures complexes appliquées à la cosmétologie

par Julie Fichot

Thèse de doctorat en Science des matériaux. Surface et interfaces

Sous la direction de Marie-Louise Saboungi et de Christophe Josserand.

Le président du jury était Bernard Cabane.

Le jury était composé de Marie-Louise Saboungi, Christophe Josserand, Bernard Cabane, Ludovic Pauchard, Patrick Kekicheff, Jacques Cousty, Jean-François Tranchant, Rodolphe Heyd.

Les rapporteurs étaient Ludovic Pauchard, Patrick Kekicheff.


  • Résumé

    Cette thèse porte sur le comportement et l’évolution des textures cosmétiques complexes durant la phase de séchage par voie naturelle. La stabilité de ces films sur des temps longs présente en effet un enjeu essentiel en cosmétologie. Nous étudions le séchage de films minces cosmétiques d'épaisseur initiale comprise entre 20 et 100 μm formulés à partir de polymères organiques solubles dans l’eau et d’un conservateur antimicrobien. Les propriétés viscoélastiques initiales de ces formulations sont analysées, avant étalement, à l’aide d’un rhéomètre à température contrôlée. Les films sont déposés sur divers supports en atmosphère contrôlée, le séchage est suivi in-situ à l’aide d’une balance gravimétrique de précision. Nous avons ainsi caractérisé l’influence des divers paramètres physico-chimiques qui gouvernent l’interface film/peau durant le séchage tels que : hygrométrie, température, composition du film, nature du support, etc. Lors du séchage du film, nous avons observé le regonflement du film aux temps longs que nous avons interprété comme une relaxation lente de la matrice polymérique résultante. Une structuration de la surface du film, provenant de la formation de gouttes laissant la place à des cratères, a également été observée. Nous avons pu montrer à l’aide d’un modèle simple que cette structuration provenait d’une démixtion liée à la présence de l’agent conservatif dans la solution. Finalement, un modèle plus complexe de séchage de films minces a été élaboré, prenant en compte les différents mécanismes physiques entrant en jeu dans la dynamique.

  • Titre traduit

    Drying properties of complex textures applied to cosmetology


  • Résumé

    This thesis concerns the drying of thin aqueous solution in a cosmetic context, the stability and texture of such film being crucial for cosmetic applications. We study the drying of cosmetic thin films of initial thickness between 20 and 100 microns, mainly made from organic polymers soluble in water and an anti-microbial preservative. The initial viscoelastic properties of these formulations are analyzed before plating, using a temperature-controlled rheometer. Films are deposited on various substrates in a controlled atmosphere, drying is followed in situ by means of a gravimetric analytical balance. We examine the influence of various physico-chemical parameters that govern the film/skin interface during drying such as humidity, temperature, film composition, nature of the support, etc. During the drying, we have observed the swelling of the films at large times that we have interpreted as a slow evolution of the residual polymeric matrix. We have also observed the formation of craters while drying leading to a texturation of the surface. We have shown using a simple diffusion model that such structure was caused by a demixtion transition governed by the preservative agent. Finally it lead to the development of a more complete model of drying for thin films that accounts for the different physical mechanism at the heart of the dynamics.


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