Shampoo

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Shampoos sind Reinigungsformulierungen, die für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, einschließlich Körperpflege, Haustiergebrauch und Teppichen. Die meisten werden in etwa auf die gleiche Weise hergestellt. Sie bestehen hauptsächlich aus Chemikalien, den sogenannten Tensiden, die die besondere Fähigkeit haben, ölige Materialien auf Oberflächen zu umgeben und sie mit Wasser wegspülen zu lassen. Am häufigsten werden Shampoos für die Körperpflege verwendet, insbesondere zum Waschen der Haare.

Verlauf

Vor dem Aufkommen von Shampoos verwendeten die Menschen Seife in der Regel zur Körperpflege. Allerdings hatte Seife den deutlichen Nachteil, dass sie die Augen reizte und mit hartem Wasser nicht verträglich war, was dazu führte, dass sie einen stumpf aussehenden Film auf dem Haar hinterließ. In den frühen 1930er Jahren wurde das erste synthetische Waschmittelshampoo eingeführt, das jedoch noch einige Nachteile aufwies. Die 1960er Jahre brachten die Waschmitteltechnologie, die wir heute verwenden.

Im Laufe der Jahre wurden viele Verbesserungen an Shampooformulierungen vorgenommen. Neue Waschmittel reizen Augen und Haut weniger und haben verbesserte Gesundheits- und Umwelteigenschaften. Auch die Materialtechnologie hat sich weiterentwickelt und ermöglicht die Aufnahme von Tausenden von nützlichen Inhaltsstoffen in Shampoos, die das Haar sauberer und gepflegter anfühlen.

Rohstoffe

Neue Shampoos werden zunächst von Kosmetikchemikern im Labor hergestellt. Diese Wissenschaftler beginnen mit der Bestimmung der Eigenschaften der Shampoo-Formel. Sie müssen über ästhetische Merkmale entscheiden, wie z. B. wie dick es sein soll, welche Farbe es haben wird und wie es riecht. Sie berücksichtigen auch Leistungsmerkmale, wie etwa die Reinigungsleistung, das Aussehen des Schaums und die Reizwirkung. Verbrauchertests helfen oft bei der Bestimmung dieser Eigenschaften.

Sobald die Eigenschaften des Shampoos identifiziert sind, wird im Labor eine Formel erstellt. Diese ersten Chargen werden in kleinen Bechergläsern aus verschiedenen Zutaten hergestellt. In der Körperpflegeindustrie werden fast alle Inhaltsstoffe, die verwendet werden können, von der Cosmetic, Toiletry, and Fragrance Association (CTFA) in der staatlich anerkannten Sammlung, die als International Nomenclature of Cosmetic Ingredients (INCI) bekannt ist, klassifiziert. Die wichtigsten Inhaltsstoffe in Shampoo-Formulierungen sind Wasser, Waschmittel, Schaumverstärker, Verdicker, Pflegemittel, Konservierungsmittel, Modifikatoren und spezielle Additive.

Wasser

Der Hauptbestandteil aller Shampoos ist Wasser, das normalerweise etwa 70-80% der gesamten Formel ausmacht. In Shampoos wird entionisiertes Wasser verwendet, das speziell behandelt wird, um verschiedene Partikel und Ionen zu entfernen. Die Quelle des Wassers können unterirdische Brunnen, Seen oder Flüsse sein.

Reinigungsmittel

Die zweithäufigsten Inhaltsstoffe in Shampoos sind die Hauptwaschmittel. Diese Stoffe, auch Tenside genannt, sind die reinigenden Inhaltsstoffe von Shampoos. Tenside sind oberflächenaktive Bestandteile, dh sie können mit einer Oberfläche interagieren. Die chemische Natur eines Tensids ermöglicht es, ölige Materialien von Oberflächen zu umgeben und einzufangen. Ein Teil des Moleküls ist ölkompatibel (löslich), während der andere wasserlöslich ist. Wenn ein Shampoo auf Haare oder Textilien aufgetragen wird, richtet sich der öllösliche Teil mit den öligen Materialien aus, während sich der wasserlösliche Teil in der Wasserschicht ausrichtet. Wenn sich mehrere Tensidmoleküle auf diese Weise aneinanderreihen, bilden sie eine Struktur, die als Mizelle bekannt ist. Diese Mizelle hat in der Mitte Öleinschlüsse und kann mit Wasser abgewaschen werden, wodurch das Shampoo seine Reinigungskraft erhält.

Tenside werden von Verbindungen abgeleitet, die als Fettsäuren bekannt sind. Fettsäuren sind natürlich vorkommende Stoffe, die in verschiedenen pflanzlichen und tierischen Quellen vorkommen. Die am häufigsten verwendeten Materialien zur Herstellung der Tenside in Shampoos werden aus Kokosöl, Palmkernöl und Sojabohnenöl gewonnen. Einige übliche primäre Detergenzien, die in Shampoos verwendet werden, sind Ammoniumlaurylsulfat, Natriumlaurylsulfat und Natriumlaurylethersulfat.

Schaumverstärker

Zusätzlich zu reinigenden Tensiden werden Shampoos andere Arten von Tensiden zugesetzt, um die Schaumeigenschaften der Formulierung zu verbessern. Diese Stoffe, die als Alkanolamide bezeichnet werden, tragen dazu bei, die Schaummenge und die Größe der Blasen zu erhöhen. Wie primäre Detergenzien werden sie auch von Fettsäuren abgeleitet und haben sowohl wasserlösliche als auch öllösliche Eigenschaften. Typische Materialien umfassen Lauramid-DEA oder Cocamid-DEA.

Verdickungsmittel

Die Alkanolamide, die Shampoos schäumen, machen die Formulierungen teilweise auch dicker. Es werden jedoch auch andere Materialien verwendet, um die Viskosität zu erhöhen. Zum Beispiel ist Methylcellulose, die aus pflanzlicher Cellulose gewonnen wird, in Shampoos enthalten, um sie dicker zu machen. Natriumchlorid (Salz) kann auch verwendet werden, um die Dicke des Shampoos zu erhöhen.

Konditionierungsmittel

Einige Materialien werden auch Shampoos zugesetzt, um die manchmal harsche Wirkung von Tensiden auf Haare und Stoffe auszugleichen. Typische Konditioniermittel umfassen Polymere, Silikone und quaternäre Mittel. Jede dieser Verbindungen lagert sich auf der Haaroberfläche ab und verbessert den Griff, die Weichheit und die Kämmbarkeit, während die statische Aufladung verringert wird. Shampoos, die speziell die Konditionierung als Vorteil aufweisen, werden als 2-in-1-Shampoos bezeichnet, da sie das Haar in einem Schritt reinigen und pflegen. Beispiele für Konditionierungsmittel umfassen Guarhydroxypropyltrimoniumchlorid, das ein Polymer ist, Dimethicon, das ein Silikon ist, und Quatemium 80, ein quaternäres Mittel.

Konservierungsstoffe

Da Shampoos aus Wasser und organischen Verbindungen hergestellt werden, ist eine Kontamination durch Bakterien und andere Mikroben möglich. Konservierungsmittel werden hinzugefügt, um ein solches Wachstum zu verhindern. Zwei der am häufigsten in Shampoos verwendeten Konservierungsmittel sind DMDM-Hydantoin und Methylparaben.

Modifikatoren

Andere Inhaltsstoffe werden Shampoo-Formeln zugesetzt, um spezifische Eigenschaften zu modifizieren. Trübungsmittel werden hinzugefügt, um die Formel opak zu machen und ihr ein perlmuttartiges Aussehen zu verleihen. Materialien, die als Sequestriermittel bekannt sind, werden hinzugefügt, um die mattierende Wirkung von hartem Wasser auszugleichen. Säuren oder Basen wie Zitronensäure oder Natriumhydroxid werden hinzugefügt, um den pH-Wert eines Shampoos einzustellen, damit die Reinigungsmittel eine optimale Reinigung gewährleisten.

Spezielle Zusatzstoffe

Einer der wichtigsten Faktoren, die den Kauf eines Shampoos beeinflussen, ist seine Farbe und sein Geruch. Um diese Eigenschaften zu modifizieren, fügen die Hersteller Duftöle und staatlich zugelassene und zertifizierte FD&C-Farbstoffe hinzu. Auch andere spezielle Additive können einen ähnlichen Effekt haben. Natürliche Materialien wie Pflanzenextrakte, natürliche Öle, Proteine ​​und Vitamine verleihen besondere Qualitäten und helfen beim Verkauf von Shampoos. Zusätze wie Zinkpyrithion sind enthalten, um das Problem der Schuppen anzugehen. Andere Zusatzstoffe sind Farbstoffe, die das Haar färben können.

Der Herstellungsprozess
Prozess

Nachdem eine Shampoo-Formel entwickelt wurde, wird sie getestet, um sicherzustellen, dass sich ihre Eigenschaften im Laufe der Zeit nur minimal ändern. Diese Art der Prüfung, die als Stabilitätsprüfung bezeichnet wird, wird hauptsächlich verwendet, um physikalische Veränderungen wie Farbe, Geruch und Dicke zu erkennen. Es kann bietet auch Informationen über andere Änderungen, wie mikrobielle Kontamination und Leistungsunterschiede. Diese Tests werden durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Shampoo-Flasche, die sich in den Verkaufsregalen befindet, genauso funktioniert wie die im Labor hergestellte Flasche.

Der Herstellungsprozess lässt sich in zwei Schritte unterteilen. Zuerst wird eine große Menge Shampoo hergestellt, und dann wird die Charge in einzelne Flaschen verpackt.

Zusammensetzen

• 1 Große Mengen Shampoo werden in einem dafür vorgesehenen Bereich der Produktionsstätte hergestellt. Hier befolgen Arbeiter, sogenannte Compounder, die Formelanweisungen, um Chargen herzustellen, die 3.000 gal (11.000 1) oder mehr umfassen können. Rohstoffe, die typischerweise in Fässern mit einer Größe von bis zu 55 gal (200 1) oder in 50-lb (23-kg)-Säcken bereitgestellt werden, werden mit Gabelstaplern in den Compoundierbereich geliefert. Sie werden in den Batch-Tank gefüllt und gründlich gemischt.
• 2 Je nach Rezeptur können diese Chargen je nach Bedarf erhitzt und gekühlt werden, damit sich die Rohstoffe schneller verbinden. Einige Rohstoffe wie Wasser oder die Primärwaschmittel werden gepumpt und direkt in den Batchtank dosiert. Diese Materialien werden einfach per Knopfdruck auf computergesteuerten Steuerungen hinzugefügt. Diese Steuerungen regeln auch die Mischgeschwindigkeiten sowie die Heiz- und Kühlraten. Abhängig von der Größe und Art des Shampoos kann die Herstellung einer 3.000-Gal.-Charge (11.000-1) zwischen einer und vier Stunden dauern.

Qualitätskontrolle

• 3 Nachdem alle Zutaten zur Charge hinzugefügt wurden, wird eine Probe zum Testen in das Qualitätskontrolllabor (QC) gebracht. Die physikalischen Eigenschaften werden überprüft, um sicherzustellen, dass die Charge den Spezifikationen entspricht, die in der Rezepturanleitung angegeben sind. Die QC-Gruppe führt Tests wie pH-Bestimmungen, Viskositätsprüfungen sowie Erscheinungsbild- und Geruchsbewertungen durch. Sie können auch überprüfen, wie viel Waschmittel in der Formel enthalten ist und ob genügend Konservierungsmittel enthalten ist. Wenn festgestellt wird, dass die Charge "außerhalb der Spezifikation" liegt, können Anpassungen vorgenommen werden. So können beispielsweise Säuren oder Basen zur Einstellung des pH-Wertes oder Salz zur Veränderung der Viskosität zugegeben werden. Farben können auch durch Hinzufügen von mehr Farbstoff angepasst werden.
• 4 Nachdem eine Charge von QC freigegeben wurde, wird sie aus dem Hauptchargentank in einen Vorratstank gepumpt, wo sie gelagert werden kann, bis die Abfülllinien fertig sind. Aus dem Vorratstank wird es in den Füller gepumpt, der aus einem Karussell von Kolbenfüllköpfen besteht.

Füllung

• 5 Am Anfang der Abfülllinie werden leere Flaschen in einen großen Behälter, den sogenannten Trichter, gegeben. Hier werden die Flaschen physisch manipuliert, bis sie richtig ausgerichtet sind und aufrecht stehen. Über ein Förderband gelangen sie dann zum Füllkarussell, das das Shampoo enthält.
• 6 Das Füllkarussell besteht aus einer Reihe von Kolbenfüllköpfen, die kalibriert sind, um genau die richtige Menge Shampoo in die Flaschen zu geben. Während die Flaschen diesen Abschnitt der Abfülllinie durchlaufen, werden sie mit Shampoo gefüllt.
• 7 Von hier aus gelangen die Flaschen zur Verschließmaschine. Ähnlich wie der Behälter für die leeren Flaschen werden auch die Verschlüsse in einen Trichter gesteckt und dann richtig ausgerichtet. Beim Vorbeibewegen der Flaschen werden die Verschlusskappen aufgesetzt und festgedreht.
• 8 Nach dem Aufsetzen der Verschlüsse gelangen die Flaschen zu den Etikettiermaschinen (falls erforderlich). Je nach Art der Etiketten können diese entweder mit Klebstoff aufgeklebt oder heißgepresst werden. Etiketten werden im Vorbeifahren auf die Flaschen geklebt.
• 9 Vom Etikettierbereich gelangen die Flaschen in den Kartonbereich, wo sie in Kartons verpackt werden, typischerweise zu Dutzenden gleichzeitig. Diese Kartons werden dann auf Paletten gestapelt und in großen LKWs zu den Händlern transportiert. Produktionslinien wie diese können sich mit Geschwindigkeiten von etwa 200 Flaschen pro Minute oder mehr bewegen.

Qualitätskontrolle

Zusätzlich zu den anfänglichen Kontrollen, um sicherzustellen, dass das Produkt den Spezifikationen entspricht, werden weitere Qualitätskontrollen durchgeführt. Linieninspektoren kontrollieren beispielsweise die Flaschen an bestimmten Stellen der Abfülllinie, um sicherzustellen, dass alles richtig aussieht. Sie bemerken Dinge wie Füllstände, Etikettenplatzierung und ob die Kappe richtig aufgesetzt ist. Das Produkt wird auch routinemäßig auf mikrobielle Kontamination überprüft. Dies geschieht, indem eine Flasche von der Abfülllinie genommen und an das QC-Labor gesendet wird. Hier wird eine kleine Menge des Shampooprodukts auf einen Teller geschmiert und mit Bakterien und anderen Organismen geimpft, um zu sehen, ob sie wachsen. Zusätzlich wird auch die Verpackung auf Einhaltung der Spezifikationen geprüft. Dinge wie Flaschendicke, Aussehen und Flaschengewicht werden alle überprüft.

Die Zukunft

Konsumgüterkonzerne werden weiterhin neue Arten von Shampoos herstellen. Diese neuen Formeln werden von den sich ständig ändernden Verbraucherwünschen und der Entwicklung chemischer Technologien angetrieben. Derzeit bevorzugen Verbraucher multifunktionale Shampoos wie 2-in-I-Shampoos, die in einem Schritt reinigen und pflegen, oder Shampoos, die beim Styling helfen. Neue Shampoos bieten wahrscheinlich eine verbesserte Konditionierung, Styling und Färbung beim Reinigen des Haares.

Auch die Shampoo-Technologie wird sich verbessern, da neue Inhaltsstoffe von Rohstofflieferanten entwickelt werden. Bei der Entwicklung von Verbindungen wie Polymeren, Silikonen und Tensiden werden einige wichtige Fortschritte erzielt. Diese Materialien sind weniger irritierend, kostengünstiger, umweltfreundlicher und bieten auch mehr Funktionalität und Leistung.