Prüfgeräte für Zugversuche an Haarfasern
Wie Hersteller von Shampoos und Conditionern die Produktleistung validieren
Der globale Haarpflegemarkt ist hart umkämpft. Shampoo- und Spülungshersteller investieren stark in Forschung & Entwicklung, um ihre Rezepturen zu differenzieren – aber Verbraucheraussagen wie „stärkt das Haar 2× im Vergleich zur führenden Marke“ müssen durch rigorose, reproduzierbare Labordaten untermauert werden.
Dieser Artikel erläutert zwei der wichtigsten mechanischen Prüfverfahren, die von Haarpflegeformulierern eingesetzt werden: Zugversuche an einzelnen Haarfasern und Kämmbarkeitsversuche. Beide Methoden verwenden Universalprüfmaschinen – wie die Instron-Systeme der Serien 6800 oder 3400 –, um die quantitativen Daten zu generieren, die zur Untermauerung von Marketingaussagen und zur Erfüllung regulatorischer Anforderungen erforderlich sind.
Warum mechanische Prüfungen für die Haarpflege wichtig sind
Haar ist eine biologische Faser mit messbaren mechanischen Eigenschaften. Wenn ein Shampoo oder Conditioner die Struktur der Faser verändert – durch Proteinablagerung, Glättung der Cuticula oder Feuchtigkeitsspeicherung –, zeigen sich diese Veränderungen als messbare Unterschiede bei:
- Zugfestigkeit bei Bruch (Faserintegrität)
- Reibungskraft beim Kämmen (Geschmeidigkeit und Hydratation)
Mechanische Prüfungen wandeln subjektive Aussagen wie „fühlt sich glatter an“ in objektive, publizierbare Daten um. Aufsichtsbehörden und Einzelhandelskäufer erwarten zunehmend dieses Maß an Nachweisbarkeit.
Prüfung 1: Zugversuche an einzelnen Haarfasern
Was gemessen wird
Ein Zugversuch misst die Kraft, die erforderlich ist, um eine einzelne Haarfaser zu brechen, nachdem sie mit einer bestimmten Shampoo-Conditioner-Kombination behandelt wurde. Das Ergebnis ist ein direkter Indikator dafür, wie eine Formulierung die Haarfestigkeit beeinflusst.
Standardprüfprotokoll
- Eine Charge von 10 oder mehr einzelnen Fasern wird unter identischen, kontrollierten Bedingungen mit der Zielformulierung gewaschen.
- Jede Faser wird zwischen den Einspannvorrichtungen einer Universalprüfmaschine (z. B. einem Instron-System) montiert.
- Der Querhaupt zieht die Faser mit konstanter Geschwindigkeit, bis sie bricht. Die Spitzenkraft beim Bruch wird aufgezeichnet.
- Optional: Der durchschnittliche Durchmesser jeder Faser wird gemessen, um ihre Querschnittsfläche zu berechnen. Die Division der Kraft durch die Fläche ergibt einen normalisierten Spannungswert – ausgedrückt in Megapascal (MPa) oder Pfund pro Quadratzoll (psi) –, der über Studien und Fasertypen hinweg vergleichbar ist.
Wie Ergebnisse kommerzielle Aussagen unterstützen
Durch den Vergleich der mittleren Bruchspannung von mit der Testformulierung behandeltem Haar mit einer unbehandelten Kontrolle oder einem Konkurrenzprodukt können Hersteller Aussagen wie „klinisch erwiesen, dass es das Haar um 40 % stärkt“ untermauern.
Prüfung 2: Kämmbarkeitsversuche
Was gemessen wird
Kämmbarkeitsversuche quantifizieren den Reibungswiderstand, der auftritt, wenn ein standardisierter Kamm durch eine Haarsträhne gezogen wird. Niedrigere Reibungswerte weisen auf bessere Feuchtigkeit und Geschmeidigkeit hin – die Leistungsmerkmale, die Verbraucher mit wirksamen Conditionern assoziieren.
Standardprüfprotokoll
- Eine Haarsträhne wird unter denselben kontrollierten Bedingungen wie beim Einzelfaserversuch gewaschen.
- Nach dem Waschen wird die Strähne in der Prüfvorrichtung einer Universalprüfmaschine montiert.
- Die Länge der Strähne wird mit konstanter Geschwindigkeit durch einen Kamm mit standardisierter Geometrie gezogen.
- Die Reibungskraft wird kontinuierlich über den gesamten Hub aufgezeichnet und anschließend gemittelt.
Strähnen sind von spezialisierten Lieferanten in standardisierten Gewichten und Längen sowie in einer breiten Palette von Haartypen erhältlich. Die Verwendung zertifizierter Strähnen stellt sicher, dass die Ergebnisse über verschiedene Labore und Prüftermine hinweg vergleichbar sind.
Interpretation der Kämmbarkeitsergebnisse
Eine geringere mittlere Reibungskraft bedeutet eine effektivere Spülung. Formulierer verwenden diese Werte, um Kandidatenformulierungen zu bewerten, Inhaltsstoffkonzentrationen zu optimieren und die quantitativen Nachweise für Kennzeichnungsansprüche wie „feuchtigkeitsspendend“, „hydrierend“ und „Frizz-Kontrolle“ zu liefern. Diese Technik wird sowohl von Herstellern von Fertigprodukten als auch von Lieferanten zur Validierung ihrer Wirkstoffe eingesetzt.
Auswahl der richtigen Prüfgeräte
Beide Prüfungen erfordern eine Universalprüfmaschine mit:
- Einer Kraftmessdose, die für Niedrigkraftmessungen ausgelegt ist – typischerweise 1–10 N für Einzelfaserversuche
- Präziser, konstanter Querhauptgeschwindigkeitsregelung
- Einspannvorrichtungen oder Kammvorrichtungen für Haarproben
- Software, die Spannungen berechnet, Reibungsprofile mittelt und Daten für statistische Analysen exportiert
Universalprüfsysteme von Herstellern wie Instron werden routinemäßig für beide Anwendungen eingesetzt und können mit den spezifischen Vorrichtungen konfiguriert werden, die für Haarversuche erforderlich sind. Sprechen Sie mit einem Instron-Spezialisten für Materialprüfungen über die Kompatibilität der Vorrichtungen für Ihr spezifisches Protokoll.
Häufig gestellte Fragen (FAQs)
Haarprüfungen erfordern ein System mit hervorragender Niedrigkraft-Messgenauigkeit und präziser Geschwindigkeitsregelung. Eine einsäulige Tisch-Universalprüfmaschine ist in der Regel sowohl für Zugversuche an einzelnen Fasern als auch für Kämmbarkeitsversuche ausreichend, da die beteiligten Kräfte im Vergleich zu vielen anderen Materialprüfanwendungen relativ gering sind. Die wichtigere Entscheidung besteht darin, die richtige Kraftmessdose und die richtigen Vorrichtungen für Ihr spezifisches Protokoll auszuwählen.
Sie sind sich nicht sicher, welches Prüfsetup für Ihre Formulierung geeignet ist?
Unser Team arbeitet mit F&E- und Qualitätslaboren in der gesamten Kosmetik- und Körperpflegebranche zusammen, um Prüfprotokolle zu entwickeln, die alles von der Identifizierung der richtigen Formulierung bis zur Substantiierung endgültiger Produktaussagen unterstützen. Teilen Sie uns Ihre Anwendung mit, und wir empfehlen Ihnen die richtige Gerätekonfiguration.
Über den Autor
Dan McClellan
Dan McClellan hat mehr als 30 Jahre bei Instron verbracht und eng mit F&E- und Qualitätslaboren in der gesamten Kosmetik- und Körperpflegebranche zusammengearbeitet. Sein tiefes Anwendungswissen und seine langjährigen Kundenbeziehungen machen ihn zu einer vertrauenswürdigen Ressource für Hersteller, die mechanische Prüfprotokolle entwickeln und validieren möchten. Dan hilft Laboren, den richtigen Prüfansatz für ihre spezifische Anwendung zu finden, von der frühen Formulierungsarbeit bis zur endgültigen Produktaussagen-Substantiierung.