Hairsproy

背景

发胶属于一类有助于头发保持理想风格的个人护理产品。这些产品含有成膜成分，以细雾形式使用。干燥后，这些化学物质会形成微小的胶状斑点，将毛干固定在一起。发胶被配制成由加压气体提供动力的气雾剂或通过手动压下泵分配的非气雾剂。

历史

自古以来，女性就使用天然化合物（如粘土和树胶）来固定头发。直到二战期间美国陆军开发出气溶胶喷雾容器，现代发胶才诞生。军队创造了这项技术，使他们能够在大面积喷洒杀虫剂。在接下来的十年左右的时间里，气雾剂技术扩展到其他行业，如油漆和涂料以及个人护理。第一批商业发胶于 1940 年代后期上市。这些早期产品使用虫胶（一种天然树脂）来固定头发。在过去的 50 年里，研究人员改进了喷发胶成分的质量和用于输送它们的气雾剂包装。发胶从此成为护发市场的重要组成部分。

原材料

控股代理人

发胶通过在头发上涂上聚合物来发挥作用，聚合物是长链化合物。聚合物有时被称为树脂，因为在第一批发胶中使用了天然树脂材料（如虫胶）。使聚合物用作护发剂的关键特性是它们在干燥时形成薄膜的能力。一旦将发胶喷在头发上，液滴就会顺着毛干流下，直到它们到达两根头发纤维的交叉点。当液滴在这个纤维交叉处变干时，它们会形成一层无形的薄膜，将头发粘合在一起。

在开发头发造型产品时，化学家可能会从许多不同的聚合物中进行选择。例如，聚乙烯吡咯烷酮（也称为 PVP）是用于头发定型产品的常见聚合物。但是，它不能提供牢固的保持力，并且倾向于从空气中吸收水分。为了解决这种情况，化学家将 PVP 与另一种聚合物醋酸乙烯酯结合在一起。所得混合物 PVPVA 是一种共聚物，具有改进的耐湿性，因此可以更好地保持卷发。然而，如果配方不当，PVPVA 共聚物会防水，以至于难以从头发上洗掉。另一种常见的共聚物由醋酸乙烯酯和巴豆酸制成。这种成分很受欢迎，因为它提供了硬度、溶解性和水分敏感性的适当平衡。

溶剂

溶剂占气溶胶发胶重量的最大部分。它们用作制剂中活性成分的载体，并根据它们与化学活性物质和推进剂的相容性进行选择。由于其成本低，水是一种流行的溶剂。不幸的是，含水的配方需要更长的时间才能干燥，并且在许多推进剂系统中的溶解度较低。水还会增加罐内腐蚀的机会。乙醇虽然有点贵，但也是另一种流行的溶剂。然而，乙醇属于挥发性有机化合物 (VOC) 类别，其在气溶胶中的使用受到限制，因为它们会导致空气污染。迄今为止，尚未批准任何可接受的替代溶剂。

添加剂

除聚合物和溶剂外，发胶还含有多种化学添加剂。例如，添加增塑剂以改变聚合物的效果。其中包括肉豆蔻酸异丙酯、邻苯二甲酸二乙酯和有机硅等化学物质，它们可以使喷发胶膜更柔韧且不易碎。添加中和和防腐剂，如氨甲基丙醇 (AMP)、氢氧化铵、吗啉、环己胺和硼酸酯，以控制树脂溶解度并有助于防止罐内生锈。

推进剂

顾名思义，推进剂负责将发胶推出罐头。这些是可以在罐中在低压下储存的气体。最初使用的是含氯氟烃 (CFC)，但由于怀疑它们与高层大气中的臭氧层消耗有关联，因此已被禁止使用。丁烷和丙烷等烃类推进剂被用作 CFC 的替代品。这些气体是丁烷和丙烷的混合物，旨在在罐中提供一定量的压力。例如，推进剂丁烷 40 是丁烷和丙烷的混合物，蒸气压为 40 lb/in ² (18 公斤/厘米 ² ）。直到 1980 年代，碳氢化合物推进剂非常受欢迎，当时加利福尼亚和其他几个美国州开始立法规定有多少这些气体可以用于发胶，因为它们被证明会导致空气污染。该立法导致碳氢化合物的使用减少。

在杜邦工作的科学家开发了一类新的推进剂。这些被称为氢氟烃 (HFC)，它们具有 CFC 的许多特性，但没有那么严重的污染。流行的 HFC 是 1,1,-二氟乙烷（Propellant 152A）和 1,1,1,2,-四氟甲烷（Propellant 134A）。虽然它们相对昂贵，但它们用于配制快干发胶。

包装

气溶胶发胶传统上包装在由镀锡钢或铝制成的容器中。包装上装有一个阀门，可以密封罐子并分配内容物。该阀门连接到一个塑料汲取管，该汲取管将液体产品通过罐子带到顶部。阀门的上部装有按钮或执行器，按下按钮可打开阀门并释放产品。

阀门本身是一个非常复杂的设备。它由一个主体部分和一个连接到汲取管的尾部组成。阀体的中央部分用作混合室，推进剂和浓缩液在这里混合。这种混合过程非常湍急，有助于将发胶打散成非常细的雾。阀体顶部是一个阀杆，它将产品从混合室送入分配按钮。整个阀门组件装在一个金属杯中，该金属杯是铝制或马口铁制成的环形件。

设计

化学家在设计发胶配方时必须考虑几个关键参数，包括功效、安全性、成本、消费者吸引力和监管考虑。产品的功能是一个关键的考虑因素。配方化学家有数百种甚至数千种成分可供选择。他们首先选择一种能够提供所需保持特性的树脂，并将其与增塑剂和其他成分相结合，使头发具有适当的感觉。

要使聚合物制成良好的定型树脂，它必须具有某些特性。它必须在头发上沉积一层实质性的薄膜，但仍然可以很容易地洗掉；它必须柔韧地固定头发，以便头发可以移动而不会破坏薄膜；它必须是透明的，这样才不会降低头发的自然光泽；梳理头发时不应剥落；不得吸收大气中的水分而变粘。

由于发胶中使用的成分可能会长时间与皮肤接触，因此必须将它们设计为无刺激性和无致敏性。为确保吸入它们时不会造成危害， A. 压缩空气鼓风机。 B. 压力测试仪。 C. 产品填料。 D. 空气疏散器。 E. 旋转式封盖机。 F. 推进剂压力填充阀。它们的医疗安全性可以通过动物吸入试验来确定，尽管越来越多的非动物替代试验变得可用。这对于非气溶胶产品来说不是问题，因为泵分配器产生的颗粒比加压气体产生的颗粒大得多，因此不太可能进入肺部。出于同样的原因，非气溶胶可能比气溶胶对应物更湿、更粘。

化学家通过采用令人愉悦的香味和易于使用的包装设计发胶，以提高对消费者的吸引力。一些香水旨在简单地掩盖配方中化学品的气味；其他的则设计得非常香。包装设计选项还有助于提高产品的美感。其中包括易于使用的分配器，如肘节阀和大型执行器按钮。

通常，发胶旨在提供 8 盎司（237 毫升）的产品，但也有更小和更大的尺寸可供选择。罐内压力一般在40~80 lb/in ² (18 和 36 公斤/厘米 ² ) 取决于使用的推进剂类型。同样重要的是要注意，发胶的设计保质期最短为三年，但已知可以使用五年或更长时间。

制造
过程

气溶胶发胶的制造需要高度自动化的设备。由于操作该设备涉及成本，大多数发胶营销商选择让称为合同制造商的专业供应商生产他们的产品。

批处理

• 1 在制造过程中，配方在由不锈钢、涂层铝或玻璃纤维增​​强聚酯组成的大批量罐中制备为浓缩液。这些批次可能高达 2,000 加仑（7,5701）。这些罐配备有直径几英尺的叶片的大型涡轮混合器。先将溶剂装入罐中，然后再装入其他成分。溶剂占配方的最大比例，可以按重量计 80% 或更多。其他成分的浓度范围从一些 pH 控制剂的百分之几，到香料的百分之几，到树脂的大约 10%。根据给定配方中成分的溶解度，此混合步骤可能需要少至 30 分钟或多至几个小时。由于某些成分是粉末形式，因此在配料过程中必须仔细监测混合物以确保它们正确溶解。混合完成后，对浓缩物进行测试以确保其符合规格，然后在填充前转移到储罐中。

填充

• 2 包装组件在灌装机械上上演。当空罐沿着传送带向下移动时，一股压缩空气会清除所有污垢和灰尘。
• 3 在灌装线的下一阶段，有一系列喷嘴，称为灌装头，它们连接到管道，将浓缩液从储存罐中转移出来。活塞机构将精确量的液体注入罐中。
• 4 罐子沿着生产线前进到下一个站，在那里同时发生两个动作。气体推进剂被射入罐中，阀杯立即卷曲到位。金属杯压在罐子开口的边缘上。这种紧密密封可防止气体和液体泄漏。
• 5 充气操作后，罐头被送入装满热水的长槽。当罐子在水下缓慢移动时，它们会被目视检查是否有气泡逸出，这表明阀门密封不良或罐头泄漏。在此操作阶段，会移除泄漏的罐子。
• 6 离开水浴槽后，罐头被压缩空气喷射干燥。在灌装线末端的阀门上放一个盖子；这可以防止气溶胶在运输过程中被意外激活。
• 7 最后，将成品装箱并堆放在托盘上以便运输。

副产品/废物

气溶胶发胶最明显的副产品是排放到大气中的对环境不友好的 VOC。除了消耗臭氧层外，这些化学副产品还用于吸入滥用。虽然公司已经开发出替代品（例如手动泵喷雾），但许多消费者更喜欢并继续使用气雾罐。

质量控制

在制造过程中，样品从输送线中取出并检查以确保它们符合所有规格。被监控的关键属性包括填充重量、活性成分的浓度和罐的压力。喷雾特性，例如喷雾速率（每秒输送的产品量）和喷雾模式（喷雾的物理尺寸和形状）也受到监控。进行了长期稳定性测试，以确保罐子在喷涂时不会堵塞，并且不会发生内部腐蚀。

未来

发胶的未来不仅取决于市场考虑，还取决于州和联邦机构的监管行动。自 1970 年代以来，该行业一直在努力应对政府施加的严格限制。为了规避这些限制，研究人员继续尝试将聚合物加入到无污染的水性配方中。此外，他们正在评估几种向大气中释放更少污染物的非传统气溶胶输送系统。泵式喷雾剂是最著名的气溶胶替代品，它们通过泵内弹簧被压缩时产生的物理力起作用。其他气雾剂替代品包括罐中袋系统，该系统使用拉伸橡胶气囊的物理力来喷洒内容物。发胶营销人员将不得不继续寻找这样的尖端技术，以跟上不断变化的监管环境。

哪里可以了解更多

书籍

达拉尔、约瑟夫和科琳·罗卡福特。 头发造型/定型产品，用于头发和头发护理。 马塞尔·德克尔，1997 年。

舒勒、兰迪和佩里·罗曼诺夫斯基。 开始化妆品化学。 诱惑出版社，1999 年。

兰迪 舒勒