Как составить рецепт шампуня на мягких ПАВ

На первый взгляд, придумать свой идеальный шампунь - очень сложная задача. Но если разобраться, всё намного проще. Главное, что должен делать шампунь - мыть. Это основная его функция. И только потом всё остальное, кондиционирование, придание объёма, разглаживание, избавление от перхоти и тому подобные трюки. Так как моющие вещества сами по себе довольно агрессивные товарищи, следующим, после функции очищения, мы должны позаботиться о том, чтобы шампунь не вредил волосам и коже головы. Для этого мы должны смешать несколько разных ПАВ. Стоп, минуточку.. Что такое ПАВ?

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) - химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела термодинамических фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения. (Не пугаемся, читаем дальше)

ПАВ - это тот самый волшебный компонент шампуня, который, собственно, моет и пенится. ПАВ устроены следующим образом: они амфифильны (дифильны), то есть, с одной стороны, они воду любят, а с другой стороны, они её боятся. Такое неоднозначное отношение к воде обусловлено строением молекулы ПАВ, которая имеет два «хвоста», гидрофобный (фобос, как мы знаем, страх) и гидрофильный (собственно, любящий воду). Гидрофобный хвост молекулы хватает загрязнения с поверхности кожи головы и волос, заворачивает загрязнения в мицеллу* и стабилизирует в моющем растворе. После чего мицелла в обнимку с загрязнениями утекает в путешествие по канализации. Другими словами, ПАВ действуют там, где вода бессильна, поработав с жирорастворимыми (гидрофобными) загрязнениями, они утаскивают их в раствор, которым мы моем голову.

*ПАВ образуют мицеллы, чтобы защитить гидрофобный хвост от контакта с водой. При этом мицеллы отталкиваются друг от друга, предотвращая слияние в мицеллищи.

Конечно, придумать идеальный шампунь – нечто из разряда сферического примера в вакууме, ведь мы не одинаковые, у нас отличаются тип кожи головы, структура волос, да что там, даже отдушки всем нравятся разные. Кому-то подходят насыщенные силиконами составы, а у кого-то от них утяжеляются и становятся «сальными» волосы. А кто-то из нас мечтает о шампуне, который будет полностью биоразлагаемым и максимально мягким.

ТИПЫ ПАВ

ПАВ делятся на 4 типа: анионные, катионные, неионогенные и амфотерные. Все молекулы поверхностно-активных веществ длииииинные, вся их длина – это гидрофобный хвост, а отличаются они короткой частью, гидрофильной:

Анионные ПАВ - это соединения, которые, растворяясь в воде, образуют анионы (отрицательно (-) заряженные ионы). Обеспечивают высокое пенообразование даже в жесткой воде, хорошо совместимы с другими ПАВ. Как правило, анионное поверхностно-активное вещество – основное моющее вещество в шампуне, т.к. именно этот тип лучше других справляется с загрязнениями.

Представители этого типа ПАВ обычно идут первыми в списке ингредиентов моющего средства, это, например, всем известные сульфатные ПАВ, такие как Sodium Lauryl Sulfate, Sodium Laureth Sulfate, Sodium Coco Sulfate и другие. Многие не используют сульфаты, опасаясь их высокого раздражающего потенциала. На замену сульфатам пришли менее агрессивные изетионаты, сульфоацетаты и прочие *аты, например, Sodium Cocoyl Isethionate, Sodium Lauroyl Methyl Isethionate (наш Iselux™), Sodium Lauroyl Sarcosinate, Sodium Methyl Cocoyl Taurate (Tauril ST) и другие.

Катионные ПАВ - это соединения, которые, растворяясь в воде, образуют катионы (положительно (+) заряженные ионы), они используются в качестве кондиционирующих ингредиентов в продукции для ухода за волосами. Катионники предназначены для создания кондиционера, бальзама-ополаскивателя или маски для волос. В шампуни такие ПАВ добавляют редко, если и добавляют, чаще всего такой шампунь обладает свойствами кондиционера, то есть, является средством «2в1» или шампунем ко-вошинг (co-washing). Некоторые представители: Behentrimonium Methosulfate (в составе эмульгатора BTMS), Cetrimonium Chloride, Behentrimonium Chloride, Ceteartrimonium chloride. Являются наиболее агрессивными из всех ПАВ, оседают на отрицательно заряженных коже головы и волосах. Поэтому требуют особенно тщательного промывания водой!

Амфотерные ПАВ. В зависимости от значения рН они проявляют свойства катионных (в кислой среде) или анионных (в щелочной среде) ПАВ (обозначим их +/-). Они хорошо совместимы с анионными и катионными поверхностно-активными веществами, обладают высоким пенообразованием, мягким действием на кожу, широко применяются в шампунях «без слез», в пеномоющих средствах для детей и людей с чувствительной кожей. Самый распространённые представители - Cocamidopropyl Betaine, Sodium Cocoamphoacetate. В сочетании с анионными ПАВ могут загущать систему (смесь) ПАВ, как правило, стоят на втором месте в списке ингредиентов.

К слову, кокамидопропил бетаин (КАПБ) проявляет катионные свойства только в кислой среде, при рН ближе к 3. При рН 5-6 КАПБ находится в своей цвиттер-ионной форме, то есть, количество положительно и отрицательно заряженных частиц в растворе одинаково и можно сказать, что при такой кислотности КАПБ имеет нейтральный заряд. Низкий уровень рН характерен для профессиональных шампуней, которыми моют голову после окрашивания, чтобы нейтрализовать щелочной краситель, и мало кому придёт в голову пользоваться таким шампунем ежедневно.

Неионные (неионогенные) ПАВ — это соединения, которые, растворяясь в воде, не образуют ионов. Имеют более слабую пенообразующую способность, чем анионоактивные ПАВ, но их действие на кожу значительно мягче. Часто используются в качестве диспергаторов, солюбилизаторов, стабилизаторов пены, в качестве со-ПАВ. Некоторые представители: Coco Glucoside, Decyl Glucoside, Decyl Polyglucose, Caprylyl/Capryl Glucoside, Lauryl Glucoside, Cocamide MEA, Cocamide DEA и другие.

Для создания идеального шампуня с хорошей моющей способностью, пенообразованием и мягким действием на кожу, нам потребуются три вида ПАВ: анионный (основной), амфотерный и неионный. Катионные ПАВ пока оставим для кондиционеров и бальзамов-ополаскивателей.

Что происходит, когда мы используем несколько видов ПАВ? Мицелла становится смешанной, более крупной и менее агрессивной по отношению к коже и волосам. Причём у каждого ПАВ есть такая штука как критическая концентрация мицеллообразования (ККМ): когда молекулы ПАВ перестают просто плавать в растворе и начинают собираться в мицеллы. Если концентрация ПАВ продолжает расти, мицеллы вырастают в мицеллищи, сперва становясь цилиндрическими, а затем превращаясь в длинные червеобразные мицеллы, которые могут «прорастать», образуя разветвлённую сетку. Длинные мицеллы, как волокна в комке ваты, переплетаются между собой и придают раствору, который мы называем шампунем, вязкоупругие свойства — шампунь густеет.

КАК РАССЧИТАТЬ ПРОЦЕНТ ПАВ ДЛЯ ШАМПУНЯ?

Сперва давайте запомним: в любом жидком, да и в сухом, ПАВ есть вода и/или другие примеси. А значит, и процент собственно ПАВ может отличаться, в том числе и у производителей один и тот же ПАВ может выпускаться в различной концентрации. Нас интересует конечное количество ПАВ в моющем средстве, т.к. от этого зависит и эффективность, и мягкость воздействия, и даже густота средства.

В зависимости от назначения моющего средства, может отличаться и общий процент активного (чистого) ПАВ в средстве:

• средства для умывания – менее 10%
• средства для интимной гигиены – менее 10% (лучше ближе к 5%)
• шампуни – 10-15%
• гели для душа 15-20%
• пена для ванны 20-25 (до 35)%

Прошу обратить внимание, что циферки выше даны в пересчёте на ЧИСТОЕ вещество. Которое мы сейчас научимся считать ;)

Например, у нас имеется:

А) Кокоил Изетионат сухой (Sodium Cocoyl Isethionate) с концентрацией 85% активного вещества (АВ),

В) Кокомидопропил бетаин жидкий (Cocamidopropyl betaine) в концентрации 40% АВ и

С) Коко глюкозид жидкий (Coco-Glucoside) 50% АВ.

Мы хотим получить шампунь с 15% ПАВ, из них:

А) Кокоил Изетионат 8%,

В) Коко бетаин 5% ,

С) Коко глюкозид 2%.

Хватаемся за голову, закрываем браузер, идём варить кофе))) Неа. Считаем по формуле:

Х=АВжелаемый/АВконцентрата*100

Где:

х - % концентрата ПАВ

АВжелаемый - % чистого вещества (ПАВ), который мы хотели бы получить

АВконцентрата - % чистого вещества (ПАВ) в концентрате, который мы приобрели.

Получаем:

А (кокоил изетионат) = 8%желаемого/85%активного*100=8/0,85=9,4% сухого изетионата

В (Коко бетаин) = 5%желаемого/40%активного*100=5/0,4=12,5% жидкого Коко бетаина

С (Коко глюкозид) = 2%желаемого/50%активного*100=2/0,5=4% жидкого глюкозида.

Ещё один пример:

А) Саркозинат натрия жидкий, концентрация 30%, хотим 5% в шампуне: 5/30*100=5/0,3=16% концентрата по рецепту.

В) Метил кокоил таурат натрия, концентрация 30%, хотим 3% в шампуне: 3/30*100=3/0,3=10% концентрата по рецепту.

С) Коко бетаин, 40% вещества, хотим 5% в шампуне: 5/40*100=5/0,4=12,5% концентрата по рецепту

D) Децил глюкозид, 50-60% концентрация, хотим 2% в шампуне: 2/55*100=2/0,55=3,6% концентрата по рецепту. Можем округлить до 3,5%.*

*Если в паспорте ПАВ указана неточная концентрация , например 50-60% активного вещества, берём среднее значение.

Ссылка на калькулятор появится позже. С концентрацией ПАВ вроде бы разобрались, переходим к следующему этапу.
 

АКТИВНЫЕ ДОБАВКИ.

В зависимости от назначения, подбираем активную фазу шампуня. Подумайте, что должен делать идеальный для вас шампунь, и, отталкиваясь от этих хотелок, выбирайте активы и добавки. При этом главный принцип подбора активов, как при изготовлении шампуней, так и при изготовлении косметики своими руками вообще – «не навреди». Как мы знаем, примерный состав здорового волоса таков: 3–15% воды, 6% липидов, 1% пигмента, 78–90% белка (кератина). Лучшее, что мы можем сделать – это сохранение здоровья волос, его увлажнённости, гладкости, содержания липидов в кутикуле, в противном случае, нам придётся постоянно придавать им лишь вид здоровой, блестящей шевелюры, ведь сам видимый волосок – это мёртвая часть, не способная к восстановлению ресурсами организма. Живая часть – это луковица, придаток кожи головы. От того, насколько здорова кожа головы, будет зависеть красота и здоровье волос. Поехали!)
 

МАСЛА. Масла называют пережиривающими добавками. Встраиваясь в волосы и межклеточные липидные пласты кожи, масла мгновенно улучшают внешний вид, придают мягкость и блеск. Одновременно масла снижают агрессивное действие ПАВ, кондиционируют. Выбор масел огромен, чаще всего используют касторовое масло, кокосовое, жожоба. Можно выбрать и другие масла, например, популярное сейчас аргановое или конопляное. Сюда же, к маслам, отнесём комплекс Amisol Trio, один из самых популярных активов по уходу за волосами среди кремоваров. Оптимальный ввод масел в шампунь 0,5-4%, в среднем, 2%. При вводе большего количества масла, может потребоваться загуститель, мицеллы будут заняты изоляцией масла и им будет не до загущения.
 

СИЛИКОНЫ. Силиконы являются отличными кондиционирующими добавками. Обволакивая каждый волосок, придают блеск, облегчают расчёсывание. Для шампуней особенно популярен амодиметикон, циклометикон и диметикон используются пореже.

ПОЛИКВАТЕРНИУМЫ. Ещё одна кондиционирующая добавка, катионной природы, без которой не обходится практически ни один промышленный состав. В зависимости от того, из какого вещества получен полимер, могут сообщать бонусные свойства шампуню, например, катионный гуар загущает и кондиционирует, катионный хитозан увлажняет и восстанавливает волосы. Благодаря этим позитивно заряженным штуковинам даже сильно повреждённые волосы легко расчёсываются, снимается статический заряд, волосы становятся более послушными. Самые популярные Polyquaternium-7, Polyquaternium-10. Не менее популярен у кремоваров катионный мёд, Honeyquat, который, помимо свойств кватерниумов, обладает увлажняющими свойствами мёда, из которого получен.
 

УВЛАЖНИТЕЛИ. К ним отнесём глицерин, сорбитол, фукогель и другие водорослевые активы, гиалуроновую кислоту, алоэ, инулин и прочие. Такие добавки поддерживают оптимальный уровень гидратации кожи головы и волос, придавая им эластичность, предупреждая пересыхание. Глицерин, например, может гасить пенообразование, поэтому вводим его немного, до 3%. Подробнее про полисахариды, которые часто используются в качестве увлажняющих компонентов, здесь
 

ПРОТЕИНЫ И АМИНОКИСЛОТЫ. Образуют защитную плёночку на волосах, предупреждают пересыхание, повышают барьерные функции. Белки могут быть как растительного, так и животного происхождения. В зависимости от размера молекулы могут либо выступать в роли плёнкообразователя, либо восстанавливать волос, проникая в глубокие слои (например, низкомолекулярный кератин). Аминокислоты поддерживают уровень увлажнённости волос, связывая влагу, благодаря меньшему размеру молекулы, могут проникать вглубь волосков. Считается, что белки и аминокислоты сильно разжижают шампунь, но не всегда так происходит, зависит от многих переменных, нужно пробовать.

ВИТАМИНЫ. Наиболее популярный и востребованный, и, пожалуй единственный, способный подействовать на кожу головы и волосы за время мытья – пантенол. Успокаивает кожу, увлажняет и кожу, и волосы, улучшает структуру волос. Витамин Е – антиоксидант, чаще всего добавляется в качестве добавки, предупреждающей окисление масел в составе шампуня. Как и другие витамины, попросту не успеет подействовать за короткое время применения шампуня, поэтому витамины обычно не используют в средствах для мытья.

ЭКСТРАКТЫ. Подбираем по проблеме, экстрактов великое множество и кратко описать их попросту не представляется возможным. В зависимости от метода получения, бывают СО2-экстракты, глицериновые, гликолевые. Все их можно использовать, зависит от того, какие свойства вы хотите сообщить шампуню. Жирорастворимые экстракты предварительно солюбилизируем в неионном ПАВ, водорастворимые (глицериновые, гликолевые, вводим в шампунь как обычный актив. Экстракты действуют на кожу головы, волосам экстракты отдают свои антиоксидантные свойства, предотвращая окисление липидов кутикулы.
 

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ДОБАВКИ. К этой группе отнесём те активы, которые обладают лечебными свойствами. Это добавки против перхоти, успокаивающие, действующие на кожу головы как лечебные компоненты. Сюда можно отнести экстракты, активы на основе цинка и серы, бисаболол, аллантоин, активы, предотвращающие потерю волос и многие другие.

ЗАГУСТИТЕЛИ. КОНСЕРВАНТЫ.
 

Шампунь с оптимально подобранной связкой ПАВ сам по себе получится достаточно густым. Часто в качестве модификатора вязкости добавляют соль. Да, обычную соль, NaCl. Если хочется, можно использовать морскую, розовую и даже чёрную (если вас не останавливает чудесный сероводородный запах чёрной соли). Соль обычно используется в количестве 0,5-2%. Помните, что ПАВ сливаются в мицеллищи при увеличении концентрации? Так вот, при добавлении соли к системе ПАВ, происходит то же самое: мицеллы начинают расти и происходит загущение системы. При этом, если добавить слишком много соли, шампунь разжижится, для каждого ПАВ и их связки процент соли подбирается индивидуально опытным путём, тут «правильных» цифр нет.

Не все ПАВ способны создавать самозагущающуюся систему, или, иногда мы вводим разжижающие добавки, например, протеины или масла. В таком случае потребуются специальные загустители и/или гелеобразователи. Для шампуней часто используют катионный гуар, например, или акрилаты. Хорошо показал себя ксантан. Можно попробовать полимерные загустители, предназначенные специально для шампуней и моющих средств.

Помимо вышеперечисленных веществ, нам понадобится консервант (обязательно) и отдушка по желанию. Консервант выбираем такой, чтобы он проходил по диапазону рН, был надёжным и устраивал вас лично (у всех разные предпочтения, кто-то верит в парабены, кто-то старается, чтобы средство было полностью «зелёным»).

ПРИМЕР.

Попробуем сделать универсальный базовый шампунь, который, при желании, можно модернизировать, заменив или добавив активные компоненты по проблеме, которую хочется решить. Мне больше всего нравится использовать 5 разных ПАВ, 2 анионника, 2 неионных ПАВ и один амфотерный, на данный момент эта связка наиболее мягкая из всех, что я опробовала. Отлично промывает и даёт мелкую кремообразную пену.

РЕЦЕПТ:

1. Отмерим всю воду по рецепту. Введём глицерин, нагреем воду до 80-90^оС. В горячей воде растворим соль, аллантоин и ЭДТА. ЭДТА позволяет сохранить пенообразующую способность в жёсткой воде.
2. Добавим в стакан анионные ПАВ — изетионат натрия и таурат натрия, полностью растворим их, помешивая. К раствору добавим лаурил глюкозид. Остудим смесь до 40^оС.
3. Отмерим децил глюкозид, введём в него СО2-экстракты, тщательно размешаем до получения однородной пасты. Пасту отправим в основной стакан, размешаем до однородности.
4. В отдельный стакан отмерим кокамидопропил бетаин, начинаем вводить его в шампунь порциями. Немного добавили, размешали и так далее, пока весь КАПБ не кончится. После добавления последней порции КАПБ шампунь заметно густеет.
5. Добавим оставшиеся активы, консервант и отдушку.
6. Замерим рН. Оптимален рН 5-6, при таком значении получается максимально густой шампунь. Если рН получился выше, откорректируем раствором лимонной кислоты. Просто взять лимонку и воду в соотношении 1:2 и ввести по капле, каждый раз премешивая и замеряя рН. Действуем аккуратно, шампуни не любят, когда рН гоняют туда-сюда.

Этот рецепт легко изменить, добавив протеины и/или увлажняющие компоненты, например. Можно заменить консервант и кондиционирующее вещество. Экстракты так же заменяемы. Единственное, что не нравится этой базе — добавление более 1% масел. СО2-экстракты — это тоже масло, кстати, поэтому с жирорастворимыми добавками аккуратнее, шампунь может разжижиться. Но и это поправимо добавлением специальных загустителей.
 

Общие правила для создания шампуня без сульфатов:

1. Сперва посолить воду, растворить в воде всё, что в ней растворяется и выдерживает нагрев. Нагреть воду*
2. Ввести анионные ПАВ.
3. Ввести неионники. Если есть жирорастворимые добавки, предварительно соединить их с неионым ПАВ.
4. Порциями ввести амфотерный ПАВ.
5. Добавить активы, консервант и отдушку, отрегулировать рН.

*Можно обойтись без нагревания, но это долго, поэтому, как вариант, можно с вечера заложить анионные ПАВ в воду и утром провести остальные манипуляции.

Большая удача, если сразу удастся подобрать такой %% ПАВ и соли, чтобы шампунь был стабилен в течение длительного времени, для пробника можно сделать грамм 100 шампуня и забыть его на полке хотя бы на пару недель, наблюдая, как меняется густота и рН, не расслаивается ли он. Все изменения желательно записывать.

Для новичков и для тех, кто пока только учится собирается делать шампуни и не уверен, что хочет тратить бюджет на кучу компонентов, есть связка ПАВ попроще, ещё один видеоурок, где используется 3 ПАВ.