Факторы, формирующие качество шампуней

Приготовление шампуней относится к категории сравнительно простых производств. В общем случае единицей оборудования является аппарат из нержавеющей стали, снабженный рубашкой для нагревания и охлаждения и перемешивающим устройством (для жидких и кремообразных шампуней устройство мешалки несколько различается).

Важным является то, что все шампуни должны проходить обязательные испытания: сначала проводят оценку органолептических показателей — внешнего вида, консистенции, цвета, запаха, которые определяются путем сенсорной оценки. Затем исследуют физико-химические характеристики, в том числе показатели безопасности: значение рН, массовую долю сухого вещества, пенообразуюшую способность, реологические характеристики (вязкость), содержание тяжелых, а также определяют микробиологическую устойчивость. Потребительские свойства шампуня изучают на добровольцах (волонтерах).

Особое внимание уделяется изучению токсикологических свойств шампуней, причем в последние годы все больше находят применение методики in vitro, которые используются вместо тестирования на животных и на добровольцах.

Состав любого современного шампуня соответствует некоей устоявшейся принципиальной схеме: моющая субстанция (поверхностно-активные вещества, ПАВ), добавки в виде вспомогательных ПАВ (СоПАВ), способствующие получению дополнительных заданных свойств шампуня (пенообразование и пр.), кондиционирующие компоненты, функциональные добавки и модификаторы (регуляторы рН, консерванты и пр.), эстетические добавки, придающие шампуню товарный вид (отдушки, красители, замутнители, консерваторы, перламутровые вещества и пр.), биодобавки, вода.

Поверхностно-активные вещества используются для достижения следующих эффектов: снижать поверхностное натяжение между водой и частицами кожного сала, грязи, облегчая, таким образом, удаление этих частиц с поверхности кожи головы и волос; образования пены; образования взвеси частиц грязи в пене и препятствия повторному их оседанию на волосах; стабилизации раствора; увеличению вязкости шампуней и получения точки помутнения согласно заданным параметрам.

Классифицируются ПАВ следующим образом:

• — анионные ПАВ — в водном растворе распадаются с образованием отрицательно заряженных ионов;
• — катионные ПАВ — в водном растворе распадаются с образованием положительно заряженных ионов;
• — амфотерные ПАВ — в водном растворе, в зависимости от рН среды могут проявлять катионные (в кислой среде рН7); они в значительной степени нейтрализуют друг друга, образуя внутреннюю соль, называемую «цвиттерионом» ;
• — неионогенные ПАВ — в водном растворе не образуют ионов;
• — мыла.

Подавляющая часть всех современных шампуней содержит анионные ПАВ в качестве основного моющего компонента. Молекула анионактивных ПАВ содержит водорастворимую (гидрофильную) часть, заряженную отрицательно и жирорастворимую (гидрофобную), нейтральную. Жирорастворимая часть молекулы связывает и обволакивает частицы грязи и секрет сальных желез. Водорастворимая часть молекулы ориентируется в сторону от волоса, который несет отрицательный заряд, в результате чего частицы грязи, соединенные с поверхностно-активным веществом, отторгаются волосом, растворяются в воде и удаляются.

Самым частым представителем анионных ПАВ в современных шампунях являются соли алкилсульфатов, представляющих собой кислые эфиры серной кислоты, получающиеся сульфатированием жирных спиртов хлорсульфоновой кислотой или триоксидом серы. Чаще других используют оксиэтилированный натрийлаурилсульфат — натрий лаурет сульфат. Концентрация лаурилсульфата в шампунях обычно составляет 7−15% в пересчете на безводную соль.

Оксиэтилированный магний лаурилсульфат — магний лаурет сульфат используют преимущественно в детских шампунях. Он более мягкий, но дорогой. В последнее время все чаще применяют новые мягкие анионные ПАВ группы ацил пептидов, представляют собой продукты взаимодействия пептидов с жирными кислотами, например натриевая соль продукта конденсации гидролизата белка и жирных кислот кокосового масла. Такой продукт очень подходит для создания прозрачных шампуней. А, например, лауроилсаркозинат Na имеет высокую степень тропности к волосам и облегчает процесс расчесывания.

Из других сульфосоединений, применяющихся в шампунях, следует назвать эфиры сульфоянтарной кислоты и натриевые соли сульфонатов альфа-олефинов, которые очень мягко действуют на кожу и глаза и обладают хорошими моющими и пенящимися свойствами.

Катионные ПАВ гораздо реже применяются в качестве основного ПАВ, но часто используются как добавки. В водном растворе они распадаются с образованием положительно заряженных ионов, обладают слабым моющим эффектом, однако хорошо «притягиваются» к отрицательно заряженным волосам и осуществляют фиксацию биодобавки на волосах. К ним относятся соли четвертичных аммониевых соединений, катионные полимеры, кватернизованные гидролизаты белка, производные растительных полисахаридов и другие.

Группу амфотерных (амфолитических) ПАВ представляют алкиламидопропил бетаины и алкилзамещенные аминокислоты с длинной цепью, которые используются в комбинации с анионными ПАВ для получения мягкой моющей субстанции. В последнее время все чаще в рецептурах используют амфотерные имидазол производные ПАВ (кокоамфоацетат), которые в сочетании с анионными ПАВ улучшают пенообразующую способность и повышают безвредность рецептур, а в сочетании с катионными полимерами усиливают положительное воздействие силиконов и полимеров на волосы и кожу.

Неионные ПАВ используют в составе шампуней для улучшения консистенции, реологических характеристик, придания волосам шелковистости и мягкости. Чаще других применяют оксиэтилированные спирты, оксиэтилированное касторовое масло, эфиры пропиленгликоля высокомолекулярных жирных кислот. Типичным представителем оксиалкиламидов является нередко встречающийся в шампунях диэтаноламид лауриновой кислоты. Неионные ПАВ вызывают менее выраженный денатурирующий эффект, чем анионные, однако обладают большей проникающей способностью в кожу.

СоПАВ — это вспомогательные ПАВ, которые способствуют созданию оптимальных сбалансированных рецептур. Такие соПАВ как кокогликозиды, алкил-эфир-карбоксилаты и другие, позволяют получить дерматологически мягкие шампуни с устойчивой интенсивной пеной, которые можно рекомендовать не только для мытья волос, но и тела.

Криптоанионные ПАВ — сочетают свойства анионных и неионногенных ПАВ. Представитель этой группы ПАВ — алкил-эфир-карбоксилат — обеспечивает повышенную эффективность катионных кондиционирующих агентов, снижает раздражающее действие, увеличивает пенообразование. Фосфаты и эфиркарбоксилаты, используют в косметических изделиях в качестве диспергаторов, эмульгаторов, солюбилизаторов.

Мыла (соли высших жирных кислот) в значительной степени утратили свое значение в производстве шампуней. Тем не менее, в ряде случаев они остаются компонентом для приготовления некоторых шампуней. Обычные мыла — это натриевые, калиевые, аммониевые или алканоламмониевые соли лауриловой, миристиновой, пальмитиновой, олеиновой и других кислот растительного или животного происхождения. Ранее шампуни готовили исключительно на основе мыл, получаемых из кокосового масла. В настоящее время кокосовое масло смешивают с ненасыщенными мылами, получаемыми из оливкового или касторового масла — такие смеси обладают более мягким моющим и меньшим раздражающим действием и лучше вспениваются. Лучшие результаты по моющему действию, мягкости и пенящей способности имеют мыла, приготовленные из смеси монои триэтаноламинов.

Кондиционирующие добавки вводятся в шампуни для достижения следующих целей:

• — снятие статического электричества, уменьшение «разлетаемости» волос;
• — приглаживание и выравнивание поврежденных участков стержней волос;
• — легкое расчесывание мокрых и сухих волос;
• — минимизация пористости;
• — придание волосам блеска и шелковистости;
• — обеспечение защиты от теплового и механического повреждения;
• — увлажнение;
• — увеличение объема и массы;
• — рекондиционирование поврежденных волос.

К кондиционирующим агентам относятся различные масла, жирные спирты, сложные эфиры гликоля, смачивающие вещества и белковые производные. Для шампуней, имеющих консистенцию обычного или жидкого крема, общепризнанным кондиционирующим агентом считается ланолин, растворимое ланолиновое масло и растворимые производные ланолина. Ценными кондиционирующими качествами обладает катионный акриловый сополимер, добавка которого к шампуню облегчает расчесывание волос даже во влажном состоянии и придает им антистатические свойства.

Механизм действия кондиционеров следующий: катионные субстанции, преимущественно, четвертичные соединения аммония, способны удерживаться на отрицательно заряженной поверхности волос путем связывания с кератином. Это свойство называется субстантивностью. Именно за счет субстантивности кондиционеры не только фиксируются на поверхности волос, но и удерживают полезную добавку. Поскольку поврежденные участки волос обладают большим отрицательным зарядом, на них фиксируется больше катионных частиц и косметический эффект усиливается.

Оборотной стороной этого процесса является утяжеление волос и потеря пышности. Поэтому при создании шампуня-кондиционера важно соблюсти баланс между моющими и кондиционирующими составляющими. Необоснованное увеличение в рецептуре кондиционирующих ингредиентов может привести не только к утяжелению волос, потере пышности, но и к ухудшению таких свойств шампуня как очищение и смываемость. Важен и выбор кондиционера. Например, силиконовые масла накапливаются на волосах. Поэтому в средствах для волос используют легколетучие силиконы.

Среди прочих достоинств кондиционеров следует отметить придание волосам красивого блеска. Это достигается тем, что кондиционеры склеивают чешуйки волоса, делают поверхность более ровной, изменяют показатель отражения волос, усиливая, таким, образом, интенсивность цвета и естественный блеск. Наличие кондиционирующих компонентов в шампуне не исключает необходимости дополнительного применения бальзама. Это обязательно для поврежденных волос, а также для длинных волос с секущимися концами, поскольку такие участки содержат большую поверхность с отрицательным зарядом, и действие катионных компонентов шампуня является недостаточным. При дополнительном использовании бальзама содержание катионных фрагментов возрастает, адсорбция на волосах и соответственно кондиционирующий эффект увеличиваются.

Силиконы придают волосам в первую очередь блеск и шелковистость, мягкость, снимают электростатический заряд, облегчают расчесывание мокрых и сухих волос, не допуская их повреждения; снижают липкость в средствах для укладки. Обладая свойством «заклеивать» чешуйки поврежденных волос, выполняют оздоравливающую функцию; образуя на волосах пленку, они выполняют также и защитную функцию.

К силиконам относятся следующие вещества:

• — диметиконы (силиконовые масла) — обладают регенерирующим действием, повышают блеск, облегчают расчесывание и укладку, образуют защитную пленку. В больших количествах могут давать эффект утяжеления волос;
• — полиолдиметиконы (сополимеры — водорастворимые силиконы) — обладают поверхностно-активными свойствами, совместимы с различными функциональными добавками, улучшают укладку;
• — аминофункциональные силиконы (амодиметикон) — обладают кондиционирующими и регенерирующими свойствами, сохраняют цвет на окрашенных волосах;
• — инкапсулированные силиконы — обеспечивают дополнительное кондиционирование и улучшают укладку волос;
• — диметикон лаурат сукциногликан (водная эмульсия высокомолекулярного силикона) — обладает регенерирующим действием, придает шелковистость, склеивает секущиеся кончики волос.

Консерванты. Они применяются в косметической промышленности для остановки роста или уничтожения микроорганизмов, поскольку косметические средства представляют собой благодатную среду для роста и размножения микробов. Микроорганизмы не только портят продукт, но и выделяют токсины, которые могут спровоцировать развитие воспалительных и аллергических реакций на коже. От микробиологической чистоты во многом зависят не только потребительские свойства продукта, но и его эффективность и безопасность.

Основная задача консервантов — сохранить косметический продукт в течение всего срока годности. Современный консервант должен отвечать следующим требованиям: быть эффективным против широкого спектра микроорганизмов; иметь бактерицидный и/или бактериостатический эффект; обладать хорошей растворимостью; сохранять стабильность в широких пределах температур; иметь полную совместимость с сырьем и упаковочными материалами; сохранять стабильность в широком диапазоне рН; обладать низкой токсичностью для человека и окружающей среды. Считается, что в настоящее время не существует консерванта, удовлетворяющего сразу всем критериям. Поэтому консерванты чаще всего, комбинируют между собой, создавая мультикомпонентные системы. Преимуществом этих систем является:

• — расширение антимикробного спектра действия;
• — синергетический антимикробный эффект;
• — снижение токсичности;
• — уменьшение риска возникновения резистентности микроорганизмов;
• — возможная экономическая выгода.

Подбор консерванта осуществляется индивидуально к каждому изделию. Это трудная задача, поскольку необходимо учесть совместимость консерванта со всеми ингредиентами шампуня. Существует перечень консервантов разрешенных для применения в парфюмерно-косметических средствах, утвержденный Директивой 76/768 ЕС. В список входит 56 консервантов, имеются ограничения по вводимой концентрации. Отдельные ограничения касаются детской косметики.

Установлено, например, что неприятным загрязнителем шампуней является Pseudomonas aeruginosa, способная ассимилировать лаурилсульфат натрия. В то же время установлено, что бактериостат Vancide 89 RE [N-(трихлорметилтио)-4-циклогексен-1,2-дикарбоксимид] дает в данном случае хороший консервирующий эффект.

Наиболее часто используемыми консервантами являются: производные бензойной кислоты; различные парабены; Катон CG — метилхлороизотиазолинон (и) метилизотиазо-линон; Гермаль 115 — имидазолидинил мочевины; йрмабен 2 — пропиленгликоль, метилпарабен, пропилпарабен; Гермаль 2 -диазолидинил мочевины; Фенохем — фе-ноксиэтанол, метилпарабен, этилпарабен, пропилпарабен, бутилпарабен; Nipaguard DMDMH (нипагард ДМДМН) — диметил демитилол гидантоин бронопол и др.

В Великобритании, например, в качестве консерванта нередко используют «бронопол» (2-бром-2-нитро-1,3-пропандиол) и соединения ртути в количествеменее 0,01%.

Загустители (регуляторы вязкости). Их добавляют в шампуни для придания нужной консистенции — как правило, повышения вязкости. В то же время, известно, что при правильном подборе комбинации ПАВ можно получить необходимую вязкость при меньшем содержании загустителей. В качестве загустителей используются полимеры: поливинилпирролидон, структурированные сополимеры акрилатов и т. д. Роль загустителей могут выполнять модифицированные глицериловые эфиры жирных кислот, производные полисахаридов растительного происхождения, а также некоторые катионные полимеры. Часто, для шампуней на основе лаурилсульфата натрия в качестве загустителя применяют NaCl. Однако, NaCI может понижать адсорбцию катионного полимера на волосах и тем самым препятствовать проявлению кондиционирующего эффекта. Для кремообразных шампуней очень хорошими загустителями являются стеарат натрия и амиды стеариновой кислоты.

Солюбилизаторы. Это специальные вещества, в присутствии которых повышается растворимость труднорастворимых ингредиентов (отдушек, консервантов, бактериостатических добавок). Они хорошо растворяются в воде, могут растворяться в жирах, маслах и некоторых органических растворителях. Часто используют для растворения отдушки. Некоторые биодобавки перед введением в шампунь также растворяют в солюбилизаторах, например, масло жожоба, зародышей пшеницы, жирорастворимые витамины. В качестве солюбилизаторов обычно используют этиловый спирт, глицерин, пропиленгликоль, моноэтиловый эфир диэтиленгликоля.

Регуляторы рН. Для коррекции водородного показателя добавляют мягкие кислоты (лимонную, молочную, ортофосфорную) или щелочи (гидроокись натрия, моноили триэтаноламин). рН шампуня должен быть таким, чтобы обеспечивать эффективность всех компонентов, входящих в его состав. Регуляция уровеня рН важна с точки зрения снижения возможности раздражения кожи при использовании шампуней.

Опалесцирующие добавки и замутнители. Опалесцирующие добавки используются для придания опалесценции («перламутровости») прозрачным шампуням. Обычно они представляют собой воскообразные продукты, мало растворимые, но легко диспергирующиеся в шампунях. При их подборе основное внимание обращается на то, чтобы их применение не ухудшало других важных свойств шампуня, в частности пенообразования.

Замутнители позволяют придать шампуням однородно замутненный внешний вид. Замутнители маскируют визуальные неоднородности продукта, позволяя, практически не меняя рецептуру, придать продукту новые потребительские свойства. Замутнители совместимы с анионными и неионогенными типами ПАВ. Разработаны замутнители для кондиционеров, содержащих катионные ПАВ. Они представляют собой водные дисперсии полимеров, легко смешиваются с водой и экономичны в использовании. В отличие от опалесцирующих и перламутровых добавок, замутненные косметические изделия не похожи на традиционные моющие средства, а напоминают крем, лосьон или косметическое молочко, питающее и смягчающее кожу. Это соответствует мировым тенденциям в производстве косметических изделий. В последние годы покупатели в Европе и Америке отдают предпочтение кремообразным моющим композициям.

Красители. Красители вводят с целью создания законченного «образа продукта» или для маскировки нежелательных оттенков. Красители дложны быть безопасны для потребителей, поэтому для косметических изделий используют вещества, разрешенные директивой ЕЭС. Кроме того, они должны быть светоустойчивыми и не должны взаимодействовать с компонентами шампуня и упаковкой.

Отдушки. Известно, что удачно подобранная отдушка в немалой степени обеспечивает успех шампуню. Однако отдушка не только «украшает» продукт, создавая его неповторимый образ, но и нивелирует запах сырья. Отдушка должна быть совместима с ПАВ и другими активными веществами, входящими в состав шампуня. В последнее время разработана технология инкапсуляции отдушек. Инкапсулирование дает возможность сохранить отдушку от воздействия воды, кислорода, активных ингредиентов, входящих в косметическое изделие. Оценка стойкости отдушки проводится в той упаковке в которой шампунь будет выпускаться, путем длительной выдержки (1−2 года) при комнатной температуре. Проверка экспресс-методом осуществляется в условиях климатической камеры до 3-х месяцев.

Важно отметить, что наряду с консервантами и красителями, отдушки могут быть наиболее частой причиной сенсибилизирующего действия шампуней и возникновения контактных дерматитов.

Вода в шампуне может достигать 80% и более, поэтому качество воды имеет большое значение при производстве шампуней. Прежде всего, вода должна быть микробиологически чистой, в противном случае она станет источником загрязнения продукта. Необходимо, чтобы в ней отсутствовали соли железа и жесткости (кальция, магния). Соли жесткости уменьшают пенообразование в шампуне, железо может разрушать активную добавку и изменять цвет. Для связывания солей жесткости в шампуни добавляют хелатные соединения, например Трилон Б. Содержание тяжелых металлов в воде не должно превышать допустимые нормы. При производстве шампуней, обязательно проведение специальной водоподготовки с целью получения умягченной, микробиологически чистой воды.