Hairsproy

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Contexte

Les laques pour cheveux appartiennent à une classe de produits de soins personnels qui aident les cheveux à conserver le style souhaité. Ces produits contiennent des ingrédients filmogènes qui sont appliqués sous forme de fine brume. Une fois secs, ces produits chimiques forment de minuscules taches ressemblant à de la colle qui maintiennent les tiges des cheveux ensemble. Les fixatifs pour cheveux sont formulés sous forme d'aérosols alimentés par des gaz sous pression ou des non-aérosols qui sont distribués en appuyant manuellement sur une pompe.

Historique

Les femmes utilisent des composés naturels (tels que les argiles et les gommes) pour maintenir leurs cheveux en place depuis l'antiquité. La laque moderne n'est née que lorsque les bombes aérosols ont été développées par l'armée des États-Unis pendant la Seconde Guerre mondiale. L'armée a créé cette technologie pour leur permettre de pulvériser des insecticides sur de grandes surfaces. Au cours de la décennie suivante, la technologie des aérosols s'est étendue à d'autres industries telles que les peintures et les revêtements et les soins personnels. Les premiers fixatifs commerciaux ont été commercialisés à la fin des années 1940. Ces premiers produits utilisaient de la gomme laque, une résine naturelle, pour maintenir les cheveux en place. Au cours des 50 dernières années, les chercheurs ont amélioré à la fois la qualité des ingrédients de la laque et l'emballage en aérosol utilisé pour les fournir. Les laques pour cheveux sont depuis devenues une partie importante du marché des soins capillaires.

Matières premières

Détenteurs

Les laques pour cheveux agissent en enduisant les cheveux de polymères, qui sont des composés chimiques à longue chaîne. Les polymères sont parfois appelés résines car des résines naturelles (comme la gomme laque) ont été utilisées dans les premières laques pour cheveux. La propriété clé qui rend les polymères utiles comme agents de maintien des cheveux est leur capacité à former des films lors du séchage. Une fois le fixatif appliqué sur les cheveux, les gouttes de liquide coulent le long de la tige capillaire jusqu'à ce qu'elles atteignent l'intersection de deux fibres capillaires. Lorsque les gouttes sèchent à cette intersection de fibres, elles créent un film invisible qui lie les cheveux entre eux.

Les chimistes peuvent choisir parmi de nombreux polymères différents lors du développement de produits coiffants. Par exemple, la polyvinylpyrrolidone (également connue sous le nom de PVP) est un polymère couramment utilisé dans les produits de coiffage. Cependant, il n'offre pas une forte adhérence et il a tendance à capter l'humidité de l'air. Pour remédier à cette situation, les chimistes associent le PVP à un autre polymère, l'acétate de vinyle. Le mélange résultant, le PVPVA, est un copolymère qui a une meilleure résistance à l'humidité et donc une meilleure tenue des boucles. Cependant, s'ils ne sont pas correctement formulés, les copolymères PVPVA peuvent être si imperméables qu'ils deviennent difficiles à éliminer des cheveux. Un autre copolymère courant est fabriqué à partir d'acétate de vinyle et d'acide crotonique. Cet ingrédient est populaire car il fournit le bon équilibre entre dureté, solubilité et sensibilité à l'humidité.

Solvants

Les solvants constituent la plus grande partie en poids d'une laque en aérosol. Ils sont utilisés comme support pour les principes actifs de la formulation et sont sélectionnés en fonction de leur compatibilité avec les actifs chimiques et le propulseur. L'eau est un solvant populaire en raison de son faible coût. Malheureusement, les formulations qui contiennent de l'eau prennent plus de temps à sécher et sont moins solubles dans de nombreux systèmes de propulsion. L'eau augmente également le risque de corrosion à l'intérieur de la boîte. L'éthanol, bien qu'un peu plus cher, est un autre solvant populaire. Cependant, l'éthanol appartient à la classe des composés organiques volatils (COV) dont l'utilisation dans les aérosols a été restreinte car ils contribuent à la pollution de l'air. À ce jour, aucun solvant de remplacement acceptable n'a été approuvé.

Additifs

Les laques pour cheveux contiennent un certain nombre d'additifs chimiques en plus des polymères et des solvants. Par exemple, des plastifiants sont ajoutés pour modifier les effets des polymères. Ceux-ci incluent des produits chimiques tels que le myristate d'isopropyle, le phtalate de diéthyle et les silicones qui peuvent rendre les films de laque plus flexibles et moins cassants. Des agents neutralisants et anti-corrosion, comme l'aminométhyl propanol (AMP), l'hydroxyde d'ammonium, la morpholine, la cyclohexylamine et les esters de borate sont ajoutés pour contrôler la solubilité de la résine et aider à empêcher l'intérieur de la boîte de rouiller.

Propulseurs

Les propulseurs, comme leur nom l'indique, sont chargés de propulser la laque hors de la boîte. Ce sont des gaz qui peuvent être stockés sous basse pression dans le bidon. À l'origine, les gaz chlorofluorocarbonés (CFC) étaient utilisés, mais ils ont été interdits en raison de leur complicité présumée dans l'appauvrissement de la couche d'ozone dans la haute atmosphère. Les propulseurs à base d'hydrocarbures comme le butane et le propane ont été utilisés pour remplacer les CFC. Ces gaz sont des mélanges de butane et de propane conçus pour délivrer une certaine pression dans le bidon. Par exemple, le propulseur Butane 40 est un mélange de butane et de propane qui a une pression de vapeur de 40 lb/in ² (18 kg/cm ² ). Les propulseurs à base d'hydrocarbures étaient extrêmement populaires jusqu'aux années 1980, lorsque la Californie et quelques autres États américains ont commencé à légiférer sur la quantité de ces gaz pouvant être utilisée dans les laques pour cheveux, car il a été démontré qu'ils contribuaient à la pollution de l'air. Cette législation a conduit à une diminution de l'utilisation des hydrocarbures.

Les scientifiques travaillant à Dupont ont développé une nouvelle classe de propulseurs. Ceux-ci sont connus sous le nom d'hydrofluorocarbures (HFC) et ils possèdent de nombreuses propriétés des CFC mais ne sont pas aussi polluants. Les HFC populaires sont le 1,1,-difluoroéthane (Propellant 152A) et le 1, 1, 1, 2,-tétrafluorométhane (Propellant 134A). Bien qu'ils soient relativement chers, ils sont utilisés pour formuler des laques à séchage rapide.

Emballage

Les laques en aérosol sont traditionnellement conditionnées dans des récipients en acier ou en aluminium étamé. L'emballage est équipé d'une valve qui à la fois scelle la boîte et distribue le contenu. La vanne est reliée à un tube plongeur en plastique qui transporte le produit liquide à travers la boîte jusqu'au sommet. La partie supérieure de la vanne est équipée d'un bouton, ou actionneur, qui est enfoncé pour ouvrir la vanne et libérer le produit.

La vanne elle-même est un équipement très compliqué. Il se compose d'une section de corps avec une pièce de queue qui se fixe au tube plongeur. La partie centrale du corps de valve sert de chambre de mélange où le propulseur et le concentré liquide se mélangent. Ce processus de mélange est très turbulent et aide à briser la laque en une brume très fine. Au sommet du corps de la vanne se trouve une tige qui alimente le produit de la chambre de mélange dans le bouton de distribution. L'ensemble de la vanne est logé dans une coupelle métallique qui est une pièce en forme d'anneau en aluminium ou en fer blanc.

Conception

Les chimistes doivent tenir compte de plusieurs paramètres clés lors de la conception de formulations de laque, notamment l'efficacité, la sécurité, le coût, l'attrait pour le consommateur et les considérations réglementaires. La fonctionnalité du produit est une considération clé. Les chimistes formulateurs ont le choix entre des centaines, voire des milliers d'ingrédients. Ils commencent par sélectionner une résine qui donnera les caractéristiques de tenue souhaitées et la combinent avec des plastifiants et d'autres ingrédients qui donnent la bonne sensation sur les cheveux.

Pour qu'un polymère fasse une bonne résine coiffante, il doit avoir certaines caractéristiques. Il doit déposer un film substantiel sur les cheveux tout en restant facilement lavable; il doit retenir les cheveux avec souplesse pour que les cheveux puissent bouger sans casser le film; il doit être transparent pour ne pas réduire la brillance naturelle des cheveux; il ne doit pas s'écailler lorsque les cheveux sont brossés; et il ne doit pas absorber l'humidité de l'atmosphère et devenir collant.

Étant donné que les ingrédients utilisés dans les laques pour cheveux peuvent être en contact avec la peau pendant une période prolongée, ils doivent être conçus pour être non irritants et non sensibilisants. Pour s'assurer qu'ils ne sont pas dangereux lorsqu'ils sont inhalés, A. Souffleur d'air comprimé. B. Testeur de pression. C. Produit de remplissage. D. Évacuateur d'air. E. Boucheuse rotative. F. Valve de remplissage de pression de propulseur. leur sécurité médicale peut être déterminée par des tests d'inhalation sur les animaux, bien qu'un nombre croissant de tests alternatifs non animaux deviennent disponibles. C'est moins un problème pour les produits non aérosols car les particules produites par le distributeur à pompe sont beaucoup plus grosses que celles produites par les gaz sous pression et sont donc moins susceptibles de pénétrer dans les poumons. Pour cette même raison, les non-aérosols peuvent être plus humides et plus collants que leurs homologues en aérosol.

Les chimistes conçoivent des laques pour être plus attrayantes pour le consommateur en utilisant des parfums agréables et des emballages faciles à utiliser. Certains parfums sont conçus pour simplement couvrir l'odeur des produits chimiques dans la formulation; d'autres sont conçus pour être très parfumés. Les options de conception d'emballage contribuent également à augmenter l'attrait esthétique du produit. Ceux-ci incluent des distributeurs faciles à utiliser comme des vannes à bascule et de gros boutons d'actionnement.

Généralement, les laques pour cheveux sont conçues pour fournir 8 oz (237 ml) de produit, mais des tailles plus petites et plus grandes sont disponibles. La pression dans le bidon est généralement comprise entre 40 et 80 lb/in ² (18 et 36 kg/cm ² ) selon le type de propulseur utilisé. Il est également important de noter que les laques pour cheveux sont conçues pour avoir une durée de conservation minimale de trois ans, mais sont connues pour durer cinq ans et plus.

Le processus de fabrication

La fabrication de laque en aérosol nécessite un équipement hautement automatisé. En raison du coût d'exploitation de cet équipement, la plupart des commerçants de laques pour cheveux choisissent de faire fabriquer leurs produits par des fournisseurs spécialisés connus sous le nom de fabricants sous contrat.

Mise en lots

• 1 Au cours du processus de fabrication, la formule est préparée sous forme de concentré liquide dans de grands réservoirs de lots composés d'acier inoxydable, d'aluminium revêtu ou de polyester renforcé de fibre de verre. Ces lots peuvent atteindre 2 000 gal (7 5701). Les réservoirs sont équipés d'un grand mélangeur à turbine avec des pales de plusieurs pieds de diamètre. Le solvant est d'abord chargé dans le réservoir, puis suivi des autres ingrédients. Le solvant constitue la plus grande proportion de la formule et peut être présent à 80 % en poids ou plus. D'autres ingrédients varient en concentration de quelques dixièmes de pour cent pour certains des agents de contrôle du pH, à quelques pour cent pour le parfum, à environ 10 % pour la résine. Selon la solubilité des ingrédients dans la formule donnée, cette étape de mélange peut prendre aussi peu que 30 minutes ou aussi longtemps que plusieurs heures. Étant donné que certains des ingrédients se présentent sous forme de poudres, le mélange doit être soigneusement surveillé pendant le processus de dosage pour s'assurer qu'ils se dissolvent correctement. Une fois le mélange terminé, le concentré est testé pour s'assurer qu'il est conforme aux spécifications et est ensuite transféré dans un réservoir de stockage avant le remplissage.

Remplissage

• 2 Les composants de conditionnement sont mis en scène sur les machines de remplissage. Au fur et à mesure que les bidons vides descendent sur le tapis roulant, un jet d'air comprimé élimine la saleté et la poussière.
• 3 À l'étape suivante de la ligne de remplissage, il y a une série de buses, appelées têtes de remplissage, qui sont connectées à des tubes qui transfèrent le concentré liquide du réservoir où il est stocké. Un mécanisme à piston injecte une quantité précise de liquide dans le bidon.
• 4 Les bidons descendent la ligne jusqu'à la station suivante où deux actions se produisent à la fois. Le propulseur gazeux est injecté dans les bidons et la coupelle de valve est immédiatement sertie en place. La coupelle métallique est sertie sur le rebord de l'ouverture de la canette. Ce joint étanche empêche le gaz et le liquide de s'échapper.
• 5 Après l'opération de gazage, les bidons sont introduits dans une longue auge remplie d'eau chaude. Au fur et à mesure que les canettes se déplacent lentement sous l'eau, elles sont vérifiées visuellement pour détecter les bulles qui s'échappent, ce qui indiquerait un mauvais joint de valve ou une canette qui fuit. Les bidons qui fuient sont retirés au cours de cette étape de l'opération.
• 6 A la sortie du bain-marie, les bidons sont séchés par jets d'air comprimé. Un bouchon est placé sur la valve à la fin de la ligne de remplissage; cela empêche l'aérosol d'être activé accidentellement pendant le transport.
• 7 Enfin, les unités finies sont emballées dans des boîtes et empilées sur des palettes pour l'expédition.

Sous-produits/Déchets

Les sous-produits les plus évidents de la laque en aérosol sont les COV nocifs pour l'environnement émis dans l'atmosphère. En plus d'appauvrir la couche d'ozone, ces sous-produits chimiques sont également utilisés dans l'abus de substances inhalées. Bien que les entreprises aient développé des alternatives (telles que les vaporisateurs manuels à pompe), de nombreux consommateurs préfèrent et continuent d'utiliser la bombe aérosol.

Contrôle qualité

Pendant le processus de fabrication, des échantillons sont retirés de la ligne de convoyage et vérifiés pour s'assurer qu'ils répondent à toutes les spécifications. Les propriétés clés qui sont surveillées comprennent le poids de remplissage, la concentration d'ingrédients actifs et la pression de la boîte. Les caractéristiques de pulvérisation telles que la vitesse de pulvérisation (la quantité de produit délivrée par seconde) et le motif de pulvérisation (la taille et la forme physiques de la pulvérisation) sont également surveillées. Des tests de stabilité à long terme sont effectués pour s'assurer que les bidons ne se bouchent pas lorsqu'ils sont pulvérisés et qu'ils restent exempts de corrosion interne.

Le futur

L'avenir des laques pour cheveux dépend non seulement des considérations de marché, mais aussi des actions réglementaires des agences étatiques et fédérales. Depuis les années 1970, l'industrie est aux prises avec les sévères limitations imposées par le gouvernement. Pour contourner ces limitations, les chercheurs continuent d'expérimenter des polymères pouvant être incorporés dans des formules à base d'eau non polluantes. De plus, ils évaluent plusieurs systèmes de livraison d'aérosols non traditionnels qui libèrent moins de contaminants dans l'atmosphère. Les vaporisateurs à pompe sont l'alternative la plus connue aux aérosols et ils fonctionnent grâce à la force physique générée lorsqu'un ressort à l'intérieur de la pompe est comprimé. D'autres alternatives aux aérosols incluent le système bag-in-the-can qui utilise la force physique d'une vessie en caoutchouc étirée pour pulvériser le contenu. Les spécialistes du marketing de laques pour cheveux devront continuer à trouver une technologie de pointe comme celle-ci pour suivre le rythme d'un environnement réglementaire en constante évolution.

Où en savoir plus

Livres

Dallal, Joseph et Colleen Rocafort. Produits coiffants/fixatifs, dans les cheveux et les soins capillaires. Marcel Dekker, 1997.

Schueller, Randy et Perry Romanowski. Début de la chimie cosmétique. Éditions séduisantes, 1999.

Randy Schueller