ヘアスプロイ
背景
ヘアスプレーは、髪が希望のスタイルを保つのに役立つパーソナルケア製品のクラスに属しています。これらの製品には、細かいミストとして塗布されるフィルム形成成分が含まれています。乾燥すると、これらの化学物質は、毛幹を一緒に保持する小さな接着剤のようなスポットを形成します。ヘアスプレーは、加圧ガスを動力源とするエアロゾル、またはポンプを手動で押し下げることによってディスペンスされる非エアロゾルとして処方されます。
歴史
女性は古くから髪を固定するために天然化合物（粘土や歯茎など）を使用してきました。現代のヘアスプレーは、第二次世界大戦中に米国陸軍によってエアゾールスプレー容器が開発されるまで生まれませんでした。陸軍は、彼らが広範囲に殺虫剤を噴霧できるようにするためにこの技術を作成しました。次の10年ほどで、エアロゾル技術は塗料やコーティング、パーソナルケアなどの他の産業に広がりました。最初の市販のヘアスプレーは1940年代後半に販売されました。これらの初期の製品は、髪を所定の位置に保持するために天然樹脂であるシェラックを使用していました。過去50年間で、研究者はヘアスプレー成分の品質とそれらを提供するために使用されるエアゾールパッケージの両方を改善してきました。それ以来、ヘアスプレーはヘアケア市場の重要な部分になりました。
原材料
保持エージェント
ヘアスプレーは、長鎖の化合物であるポリマーで髪をコーティングすることによって機能します。最初のヘアスプレーで天然樹脂材料（シェラックなど）が使用されたため、ポリマーは樹脂と呼ばれることもあります。ポリマーを毛髪保持剤として有用にする重要な特性は、乾燥時にフィルムを形成する能力です。ヘアスプレーが髪に適用されると、液滴は2本の髪の繊維の交差点に到達するまで毛幹を流れ落ちます。この繊維の交差点で滴が乾くと、髪の毛をつなぐ目に見えないフィルムができます。
化学者は、ヘアスタイリング製品を開発する際に、さまざまなポリマーから選択することができます。たとえば、ポリビニルピロリドン（PVPとも呼ばれます）は、ヘアスタイリング製品で使用される一般的なポリマーです。しかし、それは強いホールドを提供せず、それは空気から湿気を拾う傾向があります。この状況を改善するために、化学者はPVPを別のポリマーである酢酸ビニルと組み合わせます。得られた混合物PVPVAは、耐湿性が向上しているため、カールをよりよく保持するコポリマーです。ただし、適切に配合されていない場合、PVPVAコポリマーは非常に防水性が高く、髪の毛から洗い流すのが困難になる可能性があります。別の一般的な共重合体は、酢酸ビニルとクロトン酸から作られています。この成分は、硬度、溶解性、および水分感受性の適切なバランスを提供するため、人気があります。
溶剤
溶剤は、エアゾールヘアスプレーの重量で最大の部分を占めています。それらは、製剤中の有効成分の担体として使用され、化学活性物質および推進剤との適合性に基づいて選択されます。水は低コストであるため、人気のある溶媒です。残念ながら、水を含む製剤は乾燥に時間がかかり、多くの推進剤システムでは溶解性が低くなります。水はまた、缶内の腐食の可能性を高めます。エタノールはやや高価ですが、もう1つの一般的な溶媒です。ただし、エタノールは、大気汚染の一因となるためエアロゾルでの使用が制限されている揮発性有機化合物（VOC）のクラスに属しています。現在まで、許容できる代替溶媒は承認されていません。
添加剤
ヘアスプレーには、ポリマーや溶剤に加えて、多くの化学添加物が含まれています。たとえば、ポリマーの効果を変更するために可塑剤が追加されます。これらには、ミリスチン酸イソプロピル、フタル酸ジエチル、ヘアスプレーフィルムの柔軟性と脆性を低下させるシリコーンなどの化学物質が含まれます。アミノメチルプロパノール（AMP）、水酸化アンモニウム、モルホリン、シクロヘキシルアミン、ホウ酸エステルなどの中和剤と防食剤を添加して、樹脂の溶解性を制御し、缶の内部が錆びないようにします。
推進剤
推進剤は、その名前が示すように、ヘアスプレーを缶から推進する役割を果たします。これらは、缶内に低圧で貯蔵できるガスです。もともとはフロンガス（CFC）が使用されていましたが、上層大気のオゾン層破壊に加担している疑いがあるため禁止されています。ブタンやプロパンなどの炭化水素推進剤がCFCの代替品として使用されました。これらのガスは、缶内に一定量の圧力を供給するように設計されたブタンとプロパンの混合物です。たとえば、推進剤のブタン40は、蒸気圧が40 lb / in 2 のブタンとプロパンの混合物です。 （18 kg / cm 2 ）。炭化水素推進剤は、カリフォルニアや他のいくつかのアメリカの州が、大気汚染に寄与することが示されたため、ヘアスプレーで使用できるガスの量を法制化し始めた1980年代まで非常に人気がありました。この法律により、炭化水素の使用が減少しました。
デュポンで働いている科学者たちは、新しいクラスの推進剤を開発しました。これらはハイドロフルオロカーボン（HFC）として知られており、CFCの多くの特性を備えていますが、汚染はありません。人気のあるHFCは、1,1、-ジフルオロエタン（推進剤152A）と1、1、1、2、-テトラフルオロメタン（推進剤134A）です。それらは比較的高価ですが、速乾性のヘアスプレーを処方するために使用されます。
パッケージング
エアロゾルヘアスプレーは、伝統的にスズメッキ鋼またはアルミニウムで作られた容器に包装されてきました。パッケージには、缶を密閉し、中身を分配するバルブが取り付けられています。バルブはプラスチック製のディップチューブに接続されており、液体製品を缶から上部に運びます。バルブの上部には、バルブを開いて製品をリリースするために押されるボタンまたはアクチュエータが取り付けられています。
バルブ自体は非常に複雑な機器です。それは、ディップチューブに取り付けられるテールピースを備えたボディセクションで構成されています。バルブ本体の中央部分は、推進剤と濃縮液が混ざり合う混合チャンバーとして機能します。この混合プロセスは非常に乱流であり、ヘアスプレーを非常に細かいミストに分解するのに役立ちます。バルブ本体の上部には、混合チャンバーからディスペンシングボタンに製品を供給するステムがあります。バルブアセンブリ全体は、アルミニウムまたはブリキ鋼のリング状の部品である金属製のカップに収納されています。
デザイン
化学者は、有効性、安全性、コスト、消費者へのアピール、規制上の考慮事項など、ヘアスプレー製剤を設計する際にいくつかの重要なパラメーターを考慮する必要があります。製品の機能は重要な考慮事項です。処方化学者は、数千とまではいかなくても数百の成分から選択することができます。彼らは、望ましいホールド特性を与える樹脂を選択することから始め、それを可塑剤や髪に適切な感触を与える他の成分と組み合わせます。
ポリマーが優れたスタイリング樹脂を作るためには、特定の特性が必要です。それは、髪に実質的でありながら、それでも簡単に洗い流すことができるフィルムを堆積させる必要があります。フィルムを壊さずに髪を動かすことができるように、髪を柔軟に保持する必要があります。髪の自然な光沢を損なわないように、透明でなければなりません。髪をブラッシングしたときに剥がれてはいけません。また、大気中の水分を吸収してべたつくことはありません。
ヘアスプレーに使用される成分は、長期間皮膚に接触する可能性があるため、刺激性や感作性がないように設計する必要があります。吸入したときに危険がないことを確認するために、 
A。圧縮空気ブロワー。 B.圧力テスター。 C.製品フィラー。 D.エアエバケーター。 E.ロータリーキャッパー。 F.推進剤圧力フィラーバルブ。動物以外の代替検査がますます利用できるようになっていますが、それらの医学的安全性は動物吸入検査によって決定することができます。ポンプディスペンサーによって生成された粒子は加圧ガスによって生成された粒子よりもはるかに大きく、したがって肺に移動する可能性が低いため、これは非エアゾール製品ではそれほど問題にはなりません。これと同じ理由で、非エアロゾルは、対応するエアロゾルよりも湿って粘着性がある可能性があります。
化学者は、心地よい香りと使いやすいパッケージを採用することで、より消費者にアピールするヘアスプレーを設計しています。一部のフレグランスは、配合中の化学物質の匂いを単にカバーするように設計されています。他のものは非常に香りがよいように設計されています。パッケージデザインオプションは、製品の美的魅力を高めるのにも役立ちます。これらには、トグルバルブや大きなアクチュエータボタンなどの使いやすいディスペンサーが含まれます。
通常、ヘアスプレーは8オンス（237 ml）の製品を提供するように設計されていますが、小さいサイズと大きいサイズの両方が利用可能です。缶内の圧力は、通常40〜80 lb / in 2 です。 （18および36 kg / cm 2 ）使用する推進剤の種類によって異なります。ヘアスプレーは最低3年の貯蔵寿命を持つように設計されていますが、5年以上続くことが知られていることに注意することも重要です。
製造
プロセス
エアロゾルヘアスプレーの製造には、高度に自動化された機器が必要です。この機器の操作にはコストがかかるため、ほとんどのヘアスプレーマーケターは、契約製造業者として知られる専門ベンダーによって製品を製造することを選択します。
バッチ処理
- 1製造プロセス中に、フォーミュラは、ステンレス鋼、コーティングされたアルミニウム、またはガラス繊維強化ポリエステルで構成される大きなバッチタンクで液体濃縮物として調製されます。これらのバッチは、2,000ガロン（7,5701）にもなる場合があります。タンクには、直径数フィートのブレードを備えた大型タービンミキサーが装備されています。溶媒は最初にタンクに充填され、次に他の成分が充填されます。溶媒は式の最大の割合を占め、80重量％以上で存在する可能性があります。他の成分の濃度は、一部のpH制御剤の10分の数パーセントから、香料の数パーセント、樹脂の約10パーセントまでの範囲です。与えられた処方の成分の溶解度に応じて、この混合ステップは、最短で30分、最長で数時間かかる場合があります。一部の成分は粉末状であるため、バッチ処理中に混合物を注意深く監視して、適切に溶解することを確認する必要があります。混合が完了した後、濃縮物は仕様に適合していることを確認するためにテストされ、充填前に貯蔵タンクに移されます。
充填
- 2パッケージングコンポーネントは、充填機械でステージングされます。空の缶がコンベヤーベルトを下って移動すると、圧縮空気のジェットが汚れやほこりを取り除きます。
- 3充填ラインの次の段階では、充填ヘッドと呼ばれる一連のノズルがあります。これらのノズルは、液体濃縮物を貯蔵されるタンクから移送するチューブに接続されています。ピストン機構が正確な量の液体を缶に注入します。
- 4缶はラインを下って次のステーションに進み、そこで2つのアクションが同時に発生します。ガス状の推進剤が缶に撃ち込まれ、バルブカップはすぐに所定の位置に圧着されます。金属製のカップは、缶の開口部の縁に圧着されています。この密閉により、ガスや液体の漏れを防ぎます。
- 5ガス処理後、缶はお湯で満たされた長いトラフに供給されます。缶がゆっくりと水中を移動するとき、気泡が漏れていないか視覚的にチェックされます。これは、バルブシールの不良または缶の漏れを示しています。漏れている缶は、操作のこの段階で除去されます。
- 6水浴を出た後、缶は圧縮空気ジェットによって乾燥されます。充填ラインの端にあるバルブの上にキャップが配置されています。これにより、輸送中にエアロゾルが誤って活性化されるのを防ぎます。
- 7最後に、完成したユニットは箱に詰められ、輸送のためにパレットに積み重ねられます。
副産物/廃棄物
エアロゾルヘアスプレーの最も明白な副産物は、大気中に放出される環境に優しいVOCです。これらの化学副産物は、オゾン層を破壊するだけでなく、吸入剤の乱用にも使用されます。企業は代替品（手動ポンプスプレーなど）を開発しましたが、多くの消費者はエアゾール缶を好み、使用し続けています。
品質管理
製造プロセス中に、サンプルはコンベアラインから引き出され、すべての仕様を満たしていることを確認するためにチェックされます。監視される主要な特性には、充填重量、有効成分の濃度、および缶の圧力が含まれます。スプレー速度（1秒あたりに供給される製品の量）やスプレーパターン（スプレーの物理的なサイズと形状）などのスプレー特性も監視されます。缶がスプレーされたときに詰まらないこと、および缶が内部腐食を受けないことを確認するために、長期安定性試験が実施されます。
未来
ヘアスプレーの将来は、市場の考慮事項だけでなく、州および連邦政府機関の規制措置にも依存します。 1970年代以降、業界は政府による厳しい制限に苦しんでいます。これらの制限を回避するために、研究者は、汚染のない水ベースの調合乳に組み込むことができるポリマーの実験を続けています。さらに、彼らは、大気中に放出される汚染物質が少ない、いくつかの非伝統的なエアロゾル供給システムを評価しています。ポンプスプレーはエアロゾルの最もよく知られた代替品であり、ポンプ内部のスプリングが圧縮されたときに発生する物理的な力によって作動します。他のエアロゾルの代替品には、引き伸ばされたゴム製ブラダーの物理的な力を使用して内容物を噴霧するバッグインザカンシステムが含まれます。ヘアスプレーマーケターは、絶えず変化する規制環境に対応するために、このような最先端のテクノロジーを見つけ続ける必要があります。
詳細情報
本
ダラル、ジョセフ、コリーン・ロカフォート。 ヘアスタイリング/固定製品、ヘアおよびヘアケア。 マルセルデッカー、1997年。
シューラー、ランディ、ペリーロマノフスキー。 化粧品化学の始まり。 Allured Publishing、1999年。
ランディ シューラー
製造プロセス