Le shampoing est un produit utilisé au quotidien pour éliminer les impuretés du cuir chevelu et des cheveux et les maintenir propres. Ses principaux ingrédients sont des tensioactifs (appelés tensioactifs), des épaississants, des revitalisants, des conservateurs, etc. L'ingrédient le plus important est le tensioactif. Ses fonctions incluent non seulement le nettoyage, la formation de mousse, le contrôle du comportement rhéologique et la douceur cutanée, mais aussi un rôle clé dans la floculation cationique. Le polymère cationique pouvant se déposer sur les cheveux, ce processus est étroitement lié à l'activité de surface, laquelle favorise également le dépôt d'autres composants bénéfiques (tels que les émulsions de silicone et les actifs antipelliculaires). Toute modification du système tensioactif ou des niveaux d'électrolytes entraîne systématiquement une réaction en chaîne des effets des polymères revitalisants dans le shampoing.
1. Activité de table SLES
Le SLS a un bon effet hydratant, permet de produire une mousse riche et a tendance à produire une mousse instantanée. Cependant, il interagit fortement avec les protéines et est très irritant pour la peau, c'est pourquoi il est rarement utilisé comme agent tensioactif principal. Actuellement, le principal ingrédient actif des shampooings est le SLES. Son effet d'adsorption sur la peau et les cheveux est nettement inférieur à celui du SLS correspondant. Les produits SLES présentant un degré d'éthoxylation plus élevé n'auront en réalité aucun effet d'adsorption. De plus, la mousse obtenue à partir du SLES présente une bonne stabilité et une forte résistance à l'eau dure. La peau, et notamment les muqueuses, est beaucoup plus tolérante au SLES qu'au SLS. Le laureth sulfate de sodium et le laureth sulfate d'ammonium sont les deux tensioactifs SLES les plus utilisés sur le marché. Des recherches menées par Long Zhike et al. ont montré que l'amine laureth sulfate présente une viscosité de mousse plus élevée, une bonne stabilité de la mousse, un volume de mousse modéré, une bonne détergence et des cheveux plus doux après lavage. Cependant, le sel d'ammonium laureth sulfate (sel d'ammonium) se dissocie de l'ammoniac gazeux en milieu alcalin. Le laureth sulfate de sodium, qui nécessite une plage de pH plus large, est donc plus largement utilisé, mais il est également plus irritant que les sels d'ammonium. Le nombre d'unités éthoxy du SLES est généralement compris entre 1 et 5 unités. L'ajout de groupes éthoxy réduit la concentration micellaire critique (CMC) des tensioactifs sulfatés. La diminution la plus importante de la CMC se produit après l'ajout d'un seul groupe éthoxy, tandis qu'après l'ajout de 2 à 4 groupes éthoxy, la diminution est beaucoup plus faible. À mesure que le nombre d'unités éthoxy augmente, la compatibilité de l'AES avec la peau s'améliore, et presque aucune irritation cutanée n'est observée avec le SLES contenant environ 10 unités éthoxy. Cependant, l'introduction de groupes éthoxy augmente la solubilité du tensioactif, ce qui entrave la formation de viscosité. Il est donc nécessaire de trouver un équilibre. De nombreux shampooings commerciaux utilisent du SLES contenant en moyenne 1 à 3 unités éthoxy.
En résumé, le SLES est un tensioactif économique pour les formulations de shampoings. Il offre une mousse riche, une forte résistance à l'eau dure, est facile à épaissir et possède une floculation cationique rapide, ce qui en fait le tensioactif le plus utilisé dans les shampoings actuels.
2. Tensioactifs à base d'acides aminés
Ces dernières années, comme le SLES contient du dioxane, les consommateurs se sont tournés vers des systèmes tensioactifs plus doux, tels que les systèmes tensioactifs d'acides aminés, les systèmes tensioactifs d'alkylglycosides, etc.
Les tensioactifs d'acides aminés sont principalement divisés en glutamate d'acyle, sarcosinate de N-acyle, taurate de N-méthylacyle, etc.
2.1 Acyl glutamate
Les acyl glutamates sont divisés en sels monosodiques et sels disodiques. La solution aqueuse de sels monosodiques est acide, tandis que la solution aqueuse de sels disodiques est alcaline. Le système tensioactif acyl glutamate présente un pouvoir moussant, des propriétés hydratantes et lavantes appropriées, ainsi qu'une résistance à l'eau dure, supérieures ou similaires à celles du SLES. Il est très sûr, ne provoque pas d'irritation cutanée aiguë ni de sensibilisation, et présente une faible phototoxicité. L'irritation ponctuelle de la muqueuse oculaire est légère, et l'irritation de la peau lésée (fraction massique d'une solution à 5 %) est proche de celle de l'eau. Le glutamate d'acyle le plus représentatif est le cocoyl glutamate disodique. Le cocoyl glutamate disodique est fabriqué à partir d'acide de coco naturel extrêmement sûr et d'acide glutamique après chlorure d'acyle. Li Qiang et al. Une étude menée dans le cadre de la recherche sur l'application du glutamate de cocoyle disodique dans les shampooings sans silicone a montré que l'ajout de glutamate de cocoyle disodique au système SLES pouvait améliorer sa capacité moussante et réduire les symptômes associés. Irritation due au shampooing. Avec un facteur de dilution de 10, 20, 30 et 50, le glutamate de cocoyle disodique n'a pas affecté la vitesse et l'intensité de la floculation du système. Avec un facteur de dilution de 70 ou 100, l'effet de floculation est meilleur, mais l'épaississement est plus difficile. La molécule de glutamate de cocoyle disodique contient deux groupes carboxyles et le groupe de tête hydrophile est intercepté à l'interface. La surface plus grande réduit le paramètre critique de compactage, et le tensioactif s'agrège facilement en une forme sphérique, ce qui rend difficile la formation de micelles en forme de vers et donc son épaississement.
2,2 N-acyl sarcosinate
Le N-acyl sarcosinate possède un effet mouillant dans la plage neutre à faiblement acide, possède de puissants effets moussants et stabilisants, et présente une grande tolérance à l'eau dure et aux électrolytes. Le plus représentatif est le lauroyl sarcosinate de sodium. Ce dernier possède un excellent pouvoir nettoyant. C'est un tensioactif anionique de type acide aminé, préparé à partir de sources naturelles d'acide laurique et de sarcosinate de sodium par une réaction en quatre étapes : phtalisation, condensation, acidification et formation de sel. Les performances du lauroyl sarcosinate de sodium en termes de pouvoir moussant, de volume de mousse et de pouvoir démoussant sont proches de celles du laureth sulfate de sodium. Cependant, dans le système de shampoing contenant le même polymère cationique, les courbes de floculation des deux existent. Une différence évidente existe. Lors des phases de moussage et de frottement, le shampoing à base d'acides aminés présente une glissance au frottement inférieure à celle du système au sulfate ; Lors de la phase de rinçage, non seulement la glissance est légèrement inférieure, mais la vitesse de rinçage du shampooing aux acides aminés est également inférieure à celle du shampooing au sulfate. Wang Kuan et al. ont découvert que le système composé de lauroyl sarcosinate de sodium et de tensioactifs non ioniques, anioniques et zwitterioniques. En modifiant des paramètres tels que le dosage et le rapport des tensioactifs, il a été constaté que pour les systèmes de composés binaires, une petite quantité d'alkyl glycosides peut obtenir un épaississement synergique ; tandis que pour les systèmes de composés ternaires, le rapport a un impact important sur la viscosité du système, parmi lesquels la combinaison de lauroyl sarcosinate de sodium, de cocamidopropyl bétaïne et d'alkyl glycosides peut obtenir de meilleurs effets auto-épaississants. Les systèmes de tensioactifs aux acides aminés peuvent s'inspirer de ce type de schéma d'épaississement.
2,3 N-méthylacyltaurine
Les propriétés physiques et chimiques du N-méthylacyl taurate sont similaires à celles de l'alkyl sulfate de sodium, avec la même longueur de chaîne. Il possède également de bonnes propriétés moussantes et est peu sensible au pH et à la dureté de l'eau. Il présente de bonnes propriétés moussantes dans la plage faiblement acide, même en eau dure. Son champ d'application est donc plus large que celui des alkyl sulfates et il est moins irritant pour la peau que le N-lauroyl glutamate de sodium et le lauryl phosphate de sodium. Proche, voire bien inférieur, au SLES, c'est un tensioactif doux et peu irritant. Le plus représentatif est le méthyl cocoyl taurate de sodium. Le méthyl cocoyl taurate de sodium est formé par condensation d'acides gras d'origine naturelle et de méthyl taurate de sodium. C'est un tensioactif acide aminé généralisé, offrant une mousse riche et une bonne stabilité. Il est pratiquement insensible au pH et à la dureté de l'eau. Le méthyl cocoyl taurate de sodium a un effet épaississant synergique avec les tensioactifs amphotères, notamment ceux de type bétaïne. Dans « Recherche sur les performances d'application de quatre tensioactifs d'acides aminés dans les shampooings », Zheng Xiaomei et al. se sont intéressés au cocoyl glutamate de sodium, au cocoyl alanate de sodium, au lauroyl sarcosinate de sodium et au lauroyl aspartate de sodium. Une étude comparative a été menée sur les performances d'application dans les shampooings. En prenant le laureth sulfate de sodium (SLES) comme référence, les performances de moussage, de nettoyage, d'épaississement et de floculation ont été examinées. Des expériences ont conclu que les performances de moussage de la cocoyl alanine de sodium et du lauroyl sarcosinate de sodium sont légèrement supérieures à celles du SLES ; les performances de nettoyage des quatre tensioactifs d'acides aminés présentent peu de différences et sont tous légèrement supérieures à celles du SLES ; les performances d'épaississement sont généralement inférieures à celles du SLES. L'ajout d'un épaississant pour ajuster la viscosité du système permet d'augmenter la viscosité du système cocoyl alanine de sodium jusqu'à 1 500 Pa·s, tandis que celle des trois autres systèmes d'acides aminés reste inférieure à 1 000 Pa·s. Les courbes de floculation des quatre tensioactifs à base d'acides aminés sont plus douces que celles du SLES, ce qui indique que le shampoing aux acides aminés se rince plus lentement, tandis que le système au sulfate se rince légèrement plus rapidement. En résumé, pour épaissir la formule du shampoing aux acides aminés, vous pouvez envisager d'ajouter des tensioactifs non ioniques afin d'augmenter la concentration micellaire. Vous pouvez également ajouter des épaississants polymères tels que le dioléate de méthylglucose PEG-120. De plus, la composition d'après-shampoings cationiques appropriés pour améliorer la maniabilité reste difficile dans ce type de formulation.
3. Tensioactifs alkylglycosides non ioniques
Outre les tensioactifs acides aminés, les tensioactifs alkylglycosides non ioniques (APG) ont suscité un vif intérêt ces dernières années en raison de leur faible irritation, de leur respect de l'environnement et de leur bonne compatibilité cutanée. Associés à des tensioactifs tels que les polyéthersulfates d'alcool gras (SLES), les APG non ioniques réduisent la répulsion électrostatique des groupes anioniques des SLES, formant ainsi de grandes micelles en forme de bâtonnet. Ces micelles sont moins susceptibles de pénétrer la peau, ce qui réduit l'interaction avec les protéines cutanées et l'irritation qui en résulte. Fu Yanling et al. ont constaté que le SLES était utilisé comme tensioactif anionique, la cocamidopropylbétaïne et le lauroamphoacétate de sodium comme tensioactifs zwitterioniques, et le décylglucoside et le cocoylglucoside comme tensioactifs non ioniques. Après des tests, les tensioactifs anioniques présentent les meilleures propriétés moussantes, suivis des tensioactifs zwitterioniques, et les APG présentent les moins bonnes propriétés moussantes. Les shampooings contenant des tensioactifs anioniques comme tensioactifs principaux présentent une floculation évidente, tandis que les tensioactifs zwitterioniques et les APG présentent les pires propriétés moussantes. Aucune floculation n'a été observée ; en termes de propriétés de rinçage et de peignage sur cheveux mouillés, l'ordre des meilleures aux pires est : APG > anions > zwitterioniques, tandis que sur cheveux secs, les propriétés de peignage des shampooings contenant des anions et des zwitterions comme tensioactifs principaux sont équivalentes. Le shampooing contenant des APG comme tensioactif principal présente les pires propriétés de peignage ; le test de la membrane chorioallantoïdienne sur embryon de poulet montre que le shampooing contenant des APG comme tensioactifs principaux est le plus doux, tandis que celui contenant des anions et des zwitterions est le plus doux. Les APG ont une faible CMC et sont des détergents très efficaces pour la peau et les lipides du sébum. Par conséquent, les APG agissent comme tensioactif principal et ont tendance à donner aux cheveux une sensation de cheveux secs et abîmés. Bien qu'ils soient doux pour la peau, ils peuvent également extraire les lipides et aggraver la sécheresse cutanée. Par conséquent, lorsqu'on utilise des APG comme tensioactif principal, il faut tenir compte de leur capacité à éliminer les lipides cutanés. Des hydratants appropriés peuvent être ajoutés à la formule pour prévenir les pellicules. En cas de sécheresse cutanée, l'auteur estime également qu'il peut être utilisé comme shampooing anti-sébum, à titre indicatif.
En résumé, le principal système actuel d'activité de surface des formules de shampoings reste l'activité de surface anionique, divisée en deux systèmes principaux. Premièrement, le SLES est associé à des tensioactifs zwitterioniques ou non ioniques pour réduire l'irritation. Ce système de formule offre une mousse abondante, est facile à épaissir et permet une floculation rapide des agents conditionneurs cationiques et à base d'huile de silicone, tout en étant peu coûteux. Il reste donc le système de tensioactifs le plus répandu sur le marché. Deuxièmement, les sels d'acides aminés anioniques sont associés à des tensioactifs zwitterioniques pour augmenter la capacité moussante, un domaine en plein essor sur le marché. Ce type de formule est doux et offre une mousse abondante. Cependant, la floculation et le rinçage lents de la formule à base de sels d'acides aminés rendent les cheveux relativement secs. Les APG non ioniques ont ouvert une nouvelle voie dans le développement des shampoings grâce à leur bonne compatibilité cutanée. La difficulté du développement de ce type de formule réside dans la recherche de tensioactifs plus performants pour augmenter la richesse de la mousse et l'ajout d'hydratants adaptés pour atténuer l'impact des APG sur le cuir chevelu. Conditions sèches.
Date de publication : 21 décembre 2023