What type of universal testing machine is best suited for hair testing applications?

Hair testing requires a system with excellent low-force measurement accuracy and precise speed control. A single-column tabletop universal testing machine is typically sufficient for both single fiber tensile testing and combability testing, as the forces involved are relatively low compared to many other materials testing applications. The more critical decision is selecting the right load cell and fixtures for your specific protocol.

How do I select the right load cell for hair fiber tensile testing?

Load cell selection comes down to the expected force range of your test. Single hair fiber tensile testing typically falls in the 1–10 N range, so using a load cell that is not rated for that force range will compromise measurement accuracy. It is important to match the load cell capacity as closely as possible to the forces your test generates. An applications engineer can help you make the right selection based on your protocol. To learn more about load cell accuracy and usable range, watch our video on Accuracy and Usable Range of Load Cells — a practical guide to understanding key load cell specifications and ensuring you have the right coverage for your full range of expected forces.

Can the same universal testing machine be used for both single fiber tensile testing and combability testing?

Yes. Both tests can be run on the same universal testing machine — the key difference is the fixtures and load cells used for each test type. This makes it straightforward to build a flexible lab setup that handles multiple hair testing protocols without investing in separate systems.

How do I ensure my hair testing results are repeatable?

Repeatability comes down to controlling as many variables as possible — consistent sample preparation and washing conditions, standardized grip pressure, precise crosshead speed, and properly calibrated load cells. Universal testing machines like Instron systems are designed with these requirements in mind, and working with an applications engineer to validate your protocol early in the process can save significant time down the line.

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| Instron Prova di trazione su singola fibra capillare e test di pettinabilità dei capelli

Apparecchiature per prove di trazione su fibre capillari

Come i produttori di shampoo e balsamo convalidano le prestazioni dei prodotti

Scritto da: Dan McClellan

A cura di: Nick Erickson

Il mercato globale della cura dei capelli è ferocemente competitivo. I produttori di shampoo e balsamo investono molto in R&S per differenziare le loro formulazioni, ma le promesse ai consumatori come "rinforza i capelli 2 volte di più rispetto alla marca leader" devono essere supportate da dati di laboratorio rigorosi e riproducibili.

Questo articolo spiega due dei principali test meccanici utilizzati dai formulatori di prodotti per capelli: la prova di trazione su singola fibra capillare e il test di pettinabilità. Entrambi i metodi utilizzano macchine di prova universali, come i sistemi Instron Serie 6800 o 3400, per generare i dati quantitativi necessari a sostenere le affermazioni di marketing e superare i controlli normativi.

Perché i test meccanici sono importanti per la cura dei capelli

Il capello è una fibra biologica con proprietà meccaniche misurabili. Quando uno shampoo o un balsamo altera la struttura della fibra — attraverso la deposizione di proteine, la levigatura delle cuticole o la ritenzione dell'umidità — tali cambiamenti si manifestano come differenze misurabili in:

Resistenza alla trazione a rottura (integrità della fibra)
Forza d'attrito durante la pettinatura (morbidezza e idratazione)

I test meccanici trasformano le affermazioni soggettive come "sembra più liscio" in dati oggettivi e pubblicabili. Gli organismi di regolamentazione e i buyer della vendita al dettaglio si aspettano sempre più questo livello di prova.

Test 1: Prova di trazione su singola fibra capillare

| Instron Singola fibra capillare montata in afferraggi di trazione a vite ad azione laterale su un sistema di prova Instron

Cosa misura

Una prova di trazione misura la forza necessaria per rompere una singola fibra capillare dopo che è stata trattata con una specifica combinazione di shampoo e balsamo. Il risultato è un indicatore diretto di come una formulazione influisce sulla forza dei capelli.

Protocollo di prova standard

Un lotto di 10 o più fibre individuali viene lavato in condizioni identiche e controllate utilizzando la formulazione target.
Ogni fibra viene montata tra gli afferraggi di una macchina di prova universale (ad esempio, un sistema Instron).
La traversa tira la fibra a una velocità costante fino alla rottura. Viene registrata la forza massima alla rottura.
Opzionale: il diametro medio di ogni fibra viene misurato per calcolare la sua area della sezione trasversale. Dividendo la forza per l'area si ottiene un valore di sollecitazione normalizzato — espresso in megapascal (MPa) o libbre per pollice quadrato (psi) — che è confrontabile tra diversi studi e tipi di fibre.

In che modo i risultati supportano le affermazioni commerciali

Confrontando la sollecitazione media alla rottura dei capelli trattati con la formulazione in esame rispetto a un controllo non trattato o a un prodotto della concorrenza, i produttori possono sostenere affermazioni come "clinicamente dimostrato per rinforzare i capelli del 40%".

Test 2: Test di pettinabilità dei capelli

Cosa misura

Il test di pettinabilità quantifica la resistenza all'attrito incontrata mentre un pettine standardizzato passa attraverso una ciocca di capelli. Valori di attrito più bassi indicano una migliore idratazione e morbidezza — gli attributi prestazionali che i consumatori associano a balsami efficaci.

Protocollo di prova standard

Una ciocca di capelli viene lavata nelle stesse condizioni controllate della prova su singola fibra.
Dopo il lavaggio, la ciocca viene montata nel dispositivo di prova di una macchina di prova universale.
La lunghezza della ciocca viene fatta passare attraverso un pettine con geometria standardizzata a velocità costante.
La forza d'attrito viene registrata continuamente sull'intera corsa e poi mediata.

Le ciocche sono disponibili presso fornitori specializzati in pesi e lunghezze standardizzati e in un'ampia gamma di tipi di capelli. L'uso di ciocche certificate garantisce che i risultati siano confrontabili tra diversi laboratori e date di prova.

Interpretazione dei risultati di pettinabilità

Una forza d'attrito media inferiore equivale a un balsamo più efficace. I formulatori utilizzano questi valori per classificare le formulazioni candidate, ottimizzare le concentrazioni degli ingredienti e fornire le prove quantitative richieste per le diciture in etichetta come "idratante" e "controllo del crespo". Questa tecnica è utilizzata sia dai produttori di prodotti finiti che dai fornitori che convalidano i loro principi attivi.

Scegliere l'apparecchiatura di prova corretta

Entrambi i test richiedono una macchina di prova universale dotata di:

Una cella di carico tarata per misurazioni a bassa forza — tipicamente 1–10 N per la prova su singola fibra
Controllo preciso e costante della velocità della traversa
Afferraggi o dispositivi a pettine per campioni di capelli
Software che calcola la sollecitazione, calcola la media dei profili di attrito ed esporta i dati per l'analisi statistica

I sistemi di prova universali di produttori come Instron sono abitualmente utilizzati per entrambe le applicazioni e possono essere configurati con i dispositivi specifici richiesti per i test sui capelli. Parla con uno specialista delle prove sui materiali Instron per la compatibilità dei dispositivi per il tuo protocollo specifico.

Domande frequenti (FAQ)

Quale tipo di macchina di prova universale è più adatta per le applicazioni di prova sui capelli?

I test sui capelli richiedono un sistema con un'eccellente precisione di misurazione a bassa forza e un controllo preciso della velocità. Una macchina di prova universale da banco a colonna singola è solitamente sufficiente sia per le prove di trazione su singola fibra che per i test di pettinabilità, poiché le forze in gioco sono relativamente basse rispetto a molte altre applicazioni di prova sui materiali. La decisione più critica è la selezione della cella di carico e dei dispositivi corretti per il tuo protocollo specifico.

Come scelgo la cella di carico corretta per la prova di trazione delle fibre capillari?

La scelta della cella di carico dipende dall'intervallo di forza previsto per il test. La prova di trazione su singola fibra capillare rientra tipicamente nell'intervallo 1–10 N, quindi l'uso di una cella di carico non tarata per tale intervallo di forza comprometterà la precisione della misurazione. È importante abbinare la capacità della cella di carico il più fedelmente possibile alle forze generate dal test. Un ingegnere applicativo può aiutarti a fare la scelta giusta in base al tuo protocollo.

Per saperne di più sulla precisione della cella di carico e sull'intervallo utilizzabile, guarda il nostro video su Precisione e intervallo utilizzabile delle celle di carico — una guida pratica per comprendere le specifiche chiave delle celle di carico e assicurarti di avere la copertura corretta per l'intera gamma di forze previste.

È possibile utilizzare la stessa macchina di prova universale sia per la prova di trazione su singola fibra che per il test di pettinabilità?

Come posso assicurarmi che i risultati dei miei test sui capelli siano ripetibili?

La ripetibilità dipende dal controllo del maggior numero possibile di variabili: preparazione dei campioni e condizioni di lavaggio costanti, pressione degli afferraggi standardizzata, velocità della traversa precisa e celle di carico correttamente calibrate. Le macchine di prova universali come i sistemi Instron sono progettate tenendo conto di questi requisiti, e collaborare con un ingegnere applicativo per convalidare il protocollo all'inizio del processo può far risparmiare molto tempo in seguito.

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| Instron Dispositivo per prove di compressione su un sistema Instron che testa un campione di crema cosmetica

Non sai quale configurazione di prova sia quella giusta per la tua formulazione?

Il nostro team collabora con i laboratori di R&S e qualità in tutto il settore dei cosmetici e della cura della persona per aiutare a costruire protocolli di prova che supportino tutto, dall'identificazione della formulazione corretta alla convalida delle promesse del prodotto finale. Raccontaci la tua applicazione e ti consiglieremo la configurazione dell'apparecchiatura corretta.

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Informazioni sull'autore

Dan McClellan

Dan McClellan ha trascorso più di 30 anni in Instron lavorando a stretto contatto con i laboratori di R&S e qualità in tutto il settore dei cosmetici e della cura della persona. La sua profonda conoscenza delle applicazioni e le relazioni di lunga data con i clienti lo rendono una risorsa fidata per i produttori che desiderano sviluppare e convalidare protocolli di test meccanici. Dan aiuta i laboratori a trovare l'approccio di prova corretto per la loro specifica applicazione, dal lavoro di formulazione nelle fasi iniziali fino alla convalida delle promesse del prodotto finale.