Jan Philip Plog, Thermo Fisher Scientific, Material Characterization, Karlsruhe, Germany

關鍵詞

流變學；洗發水；粘度；剪切稀釋特性；顧客感知

引言

       洗發水基于具頭發清洗功效的復雜表面活性劑體系。由于洗發水為日常用品，其占到整個個人護理用品市場的12%左右并不足為奇^[1]。該產品體系復雜，包含80%的水、10%的表面活性劑、5%的粘度調節劑、2%的防腐劑、香料和著色劑，及約3%的性能添加劑[^2]。顧客Z在意的是洗發產品的豐盈度（滋養度），而豐盈度直接與粘度值和濃度相關。一款洗發水不僅要方便使用，還要迎合顧客的感官標準。粘度是與濃度和流動特性相關的一大流變參數，不僅影響洗發產品的發泡性能、生產灌裝、包裝、儲存和長期穩定性，還影響清潔效率，甚至用戶感知，是一項極為重要的參數！如前所述，顧客感知也是一項重要參數，那么誰是顧客？顧客想要什么？由于女士、男士和兒童（嬰幼兒）在擠出或涂抹洗發水時所施加的力不同，這三類顧客群體對同類洗發水的感知不同。其原因在于，當顧客群體施加不同力度時，在不同壓力水平下會產生不同過程，使得剪切速率也不同。當實際使用洗發水時，沒有顧客想要體驗它在靜置時的粘度（豐盈滑膩），所以洗發水**采用非牛頓流體或較好的剪切稀釋流體。針對特定顧客群體，為形成非牛頓流體，進而改變流動特性，我們將水溶性聚合物用作改性劑。本文旨在描述針對上述不同顧客群體的產品在流變行為上的不同以及使用 Thermo Scientific?HAAKE?Viscotester?iQ 流變儀完全測定粘度參數的簡便性。

圖 1：Thermo Scientific HAAKE Viscotester iQ 流變儀

實驗結果和討論

       在室溫下，使用配35 mm平行板轉子的Thermo Scientific HAAKE Viscotester iQ 對三種市售洗發水進行測試（見圖1），這三種洗發水分別針對男士、女士和兒童（嬰幼兒）。

       如圖2所示，在下板上小心注入洗發水，手動調節測量頭，預設1 mm間隙，再執行測試程序。按照上述程序，在1-100 1/s 的剪切速率范圍內對洗發產品進行測試，測試結果見圖 3。由圖3可知，三種產品的流變特性完全不同。當剪切速率較低（約11/s）時，男士和兒童（嬰幼兒）洗發水具有幾乎相同的粘度（約12 Pas）；而女士洗發水的粘度則低很多（約7.5 Pas）。男性顧客往往傾向更“滋養”（粘度較高）的產品，而女性顧客往往青睞更“絲滑”（粘度較低）的產品。就兒童產品而言，由于他們通常不會根據粘度進行選擇，所以考慮功能因素更多。但是，父母在購買時會直覺地“認為”洗浴時高粘度產品會長時間殘留在兒童手部。

       當施加更高的剪切速率時，不同產品顯示不同的特性。由于配方中添加了分子量較高的聚合物添加劑，“男士”產品直接進入非牛頓流體，達到較高的基礎粘度；而“女士”和“兒童”產品則表現穩定牛頓。不過，“女士”產品在使用時，在約41/s的剪切速率下離開牛頓流體，達到更低的粘度；而“兒童”產品在較長時間內（直至 20 1/s 左右為止）保持恒定粘度，所以淋浴開始前的產品損耗更少。

圖 2：在 Thermo Scientific HAAKE Viscotester iQ 上測定粘

度（隨剪切速率變化）的HAAKE RheoWin 測量程序

圖 3：室溫下三種不同洗發水的粘度（隨剪切速率變化）。

圖 4：室溫下用同軸圓筒和平行板測量夾具測得的洗發水粘度（隨剪切速率變化）。

       現在，許多粘度計用戶，尤其是在工業QC/QA 環境中的用戶，都使用同軸圓筒轉子（“量杯和轉子”）進行測量。但是使用平行板測量系統會更有優勢，因為所需樣品量少，直接帶來兩大優勢：更易清潔且溫控更快。那么這兩種測量夾具產生的結果是否相同？為解答此問題，圖4顯示在室溫下分別采用同軸圓筒系統 CC25D 和35 mm平行板夾具測得的“柔和”洗發水的粘度對比。

       由圖 4 可知，無論使用何種測量夾具，測得粘度均相同。

結論

       要確定洗發水（或沐浴露等）是否受顧客歡迎，Z重要的就是測定配方粘度。在針對特定顧客群體配制產品時，需謹慎選擇添加劑。無論使用同軸圓筒還是平行板測量夾具，Thermo Scientific HAAKE Viscotester iQ 流變儀均可讓您輕松、可重現地執行上述測試。

參考文獻

[1] Drug Chain Review, 22, 2, 2000, 15-18

[2] H. Leidreiter, U. Maczkiewitz, Utilizing Synergistic Effects in Surfactant Mixtures, Th Goldschmidt AG, 1996, Essen