Le shampooing 02. Cheveux sales et mousse
Le shampooing ne sert pas à se laver des cheveux « sales » mais à mettre en forme sa chevelure.
À force de recherche, le Formulateur a su créer un Shampooing qui soit en accord avec la demande du Consommateur.
Commençons dans cet articles par la production de mousse en qualité et en quantité souhaitées, et qu’elle soit facile à rincer
Les ingrédients utilisés pour ces fonctions sont traditionnellement classés en surfactifs primaires et secondaires.
Mention particulière pour le Sodium laureth sulfate (et des fake news) ; le Cocamide DEA, et le Cocamidopropyl betaine
Pourquoi nous lavons-nous les cheveux ? Sont-ils plus sales aujourd'hui qu'au 19ème siècle ? Sa Majesté le Consommateur nous donne les réponses.
Sales = « Ils sont gras ». Rappelons que ce défaut est une « invention » récente puisque avant on se huilait les cheveux.
Les cheveux sont graissés naturellement par la séborrhée (voir ce §). Une fine couche de cette graisse est lubrifiante pour le peignage et donne du lustre au cheveu ; mais en excès, il est vrai que le cheveu devient gras au toucher et surtout la chevelure devient difficile à coiffer.
Abandonnés sans shampooing, les cheveux s’alourdissent puis se collent,
ce sont les fameuses « carottes dans les cheveux » de Ces gens là, chantés par Jacques Brel !
Bien que « libres » (voir § Liberté de la chevelure) ces cheveux devaient avoir de la tenue. Celle-ci fut rendue possible grâce à l’invention en 1960 de la laque Elnett par la R&D de chez L’Oréal. Même s’il est indiqué qu’elle « S’élimine très facilement au premier coup de brosse. », un shampooing est souvent utilisé.
Sales = « Ils ne peuvent plus être coiffés », « La chevelure perd de son gonflant, de son volume, de son mouvement ». Depuis la moitié du XXème siècle les femmes ont quitté leur chapeau et/ou leurs nattes ... pour « être en cheveux ».
Five girls. Sam Haskins.
Si les cheveux ne peuvent plus être coiffés, c’est souvent aussi parce qu’ils sont endommagés (voir les shampooings conditionneurs )
Le shampooing n'est pas une solution lavante mais il doit permettre de se coiffer selon la mode du moment, de mettre en forme sa chevelure.
Quel est alors le shampooing idéal … pour le Consommateur ? Quel est le cahier des charges pour le Formulateur ?
Sam Haskins
Le shampooing génère de la mousse
- elle est obtenue rapidement.
- elle est abondante, crémeuse,
à petites bulles,
stable (ces dernières qualités sont pour l’essentiel celles du souvenir collectif des premiers shampooings qui étaient à base de savons de potasse.)
Une seule dose suffit (ou devrait suffire). Le test est la mousse : si elle n'est pas assez abondante, le cheveu est jugé encore "sale" et le Consommateur procède à une deuxième application.
Le rinçage est rapide, après, le peignage des cheveux même humides est facile (sans l’utilisation d’Après-shampoing)
Le peignage des cheveux secs est l'aspect fondamental, la chevelure, pour reprendre l’expression des coiffeurs, a « du corps » (c'est-à-dire que le cheveu n’est ni "mou", ni "flasque")
Ce « corps » permet une “mise en forme” de la chevelure.
Le shampooing, une fois rincé, doit confèrer du lustre, de la brillance aux cheveux, car a contrario le cheveu terne est plus ou moins inconsciemment synonyme de mauvaise santé (Voir § Histoire du shampooing)
Pour les 2-en-1, la coiffure est, en plus, maintenue, laquée.
Mais, rappel, un Shampooing n’est pas que l’addition d’ingrédients mais le résultat de l’art de la Formulation.
Bis :
Comme en pâtisserie, cet art n’est pas seulement d’additionner des ingrédients, mais de créer des synergies.
En partie de manière empirique, en partie avec l’aide de Chimistes de synthèse (par exemple pour la création des surfactifs amphotères, pour l’allongement de la distance entre la chaîne grasse et la « tête » ionique),
... les Chimistes de formulation ont sélectionné des surfactifs et autres ingrédients qui leur ont permis de créer les shampooings qui satisfassent le Consommateur.
Sans mousser, un shampooing pourrait être d'excellente qualité
(c’est sans doute le cas du JooMo, voir dans l’article Chosmo epidermis. Le gel-douche disculpé)
mais pour le Consommateur :
« bonne mousse = bon shampooing ».
Pour produire de la mousse trois paramètres sont nécessaires :
- une solution de surfactifs (les surfactifs "primaires") pour réduire la tension superficielle air/eau,
- de l'air (notamment celui présent entre les cheveux)
- de l'énergie mécanique (celle que produit le Consommateur en se frottant les cheveux) – les surfactifs « secondaires » permettent de minimiser cette énergie, tout en produisant rapidement une mousse onctueuse, à petites bulles.
… permettent de produire une mousse abondante, stable, insensible aux eaux dures et d'un rinçage facile.
Ces surfactifs sont anioniques.
Le plus utilisé est le Sodium laureth sulfate)
Selon les pays et les utilisations (domestique ou dans un salon de coiffure), on utilise/utilisait : l’Ammonium lauryl sulfate, le Sodium lauryl sulfate, le TEA lauryl sulfate (TEA : Triéthanolamine, base faible), seuls ou en mélanges.
Les surfactifs primaires sont d’un prix peu élevé.
La concentration généralement utilisée dans les shampooings est de 5-15% (en matière active. Les surfactifs étant généralement vendus en solution à 45% par le fournisseur de matières premières, il faut effectuer la dilution correspondante pour obtenir le pourcentage souhaité).
La concentration est choisie selon la quantité de mousse qui doit être produite (et de la … viscosité souhaitée).
À ces concentrations, ces surfactifs sont également détergents (le mouillage devrait suffire pour éliminer les poussières, etc.). Cette détergence n’est théoriquement pas nécessaire pour chevelure normalement « sale », mais elle est mise à contribution pour … éliminer le gel coiffant ou la laque … et/ou le conditionneur du shampooing précédent.
Formule chimique du Sodium laureth sulfate (selon la nomenclature INCI = (International Nomenclature of Cosmetic Ingredients).
« Sodium » est le "contre-ion"
La "tête sulfate" donne des propriétés anioniques.
"eth" indique que l'alcool gras est relié aux maillons d'éthylène glycol par une liaison ether (très énergétique, beaucoup plus résistante qu'une liaison ester)
« laur » pour alcool laurique (C12) de la queue lipidique, extraite à partir de l’huile de coco.
Selon la précision de la séparation, il peut rester un peu d’alcool myristique (C14)
et/ou également un peu d'alcool caprique (C10)
(Or ce dernier, s’il est présent en trop grande proportion donne, comme son nom l’indique, une odeur de chèvre/bouc au shampooing. Ce qui explique la nécessité du parfumage.
C’est du Sodium Myreth Sulfate qui est présent dans A.2 : Synthetic (Gel nettoyant fraîcheur de Nivea?)
"n" correspond au nombre de maillon d’oxyde d’éthylène (OCH2CH2) (aussi dénommé éthylène glycol, d’où l’abréviation : PEG pour Polyéthylène glycol). Ici, n est compris entre 0 et 4. Selon la fabrication, n est plus ou moins centré sur 2 maillons.
Selon la nomenclature INCI, quand n = en moyenne 2 (entre 0, 1, 2, 3 ou 4), "n" n’est pas spécifié.
Éloigner l’anion sulfate de la chaîne grasse (ici laurique) permet de diminuer « l’agressivité » du surfactif. n = 2 est déjà très « adoucissant ». L’optimum de « douceur » serait pour 8 maillons, (voir Douceur).
Comme les autres surfactifs primaires de la même famille, le Sodium laureth sulfate permet de produire une mousse abondante, stable, insensible aux eaux dures et d'un rinçage facile, il possède aussi – surtout - la propriété de devenir visqueux en présence de sels (chlorure de sodium, Sodium Choride) (voir viscosants),
Sur la figure, n = 2
Contrairement à ce qui est quelque fois écrit (par des ignorants en chimie), inclus dans une molécule le PEG n’est pas « potentiellement irritant ».
L’irritation peut provenir des sous-produits de fabrication à courtes chaînes. Un ingrédient bien purifié est rarement irritant.
Par ailleurs, c’est l’ensemble de la formulation qu’il faut considérer, car une irritation potentielle peut être supprimée par d’autres ingrédients de la formulation ( voir Douceur, la puissance de la formulation
Parmi les résidus de fabrication des premières productions industrielles de Sodium laureth sulfate, il y avait des traces de dioxane ....
Dioxane que les médias, plus catastrophistes qu’érudits en chimie, ont confondu avec la dioxine, tristement célèbre à Seveso.
Le nom n’existait pas encore mais le principe des fake news, existait bien !
À propos de Seveso, après une enquête approfondie, sereine et ultérieure de la catastrophe, il s’est révélé que la dose à laquelle les habitants ont été exposés était « seulement » irritante. Certes l’irritation était spectaculaire chez les enfants, mais ce n’était heureusement qu’une irritation.
Beaucoup plus grave, peu de temps après l’accident, des catastrophistes illuminés avaient été jusqu’à prédire aux femmes enceintes que leurs enfants naîtraient avec des malformations.
Légitimement affolées, plusieurs femmes ont avorté, quasiment contre leur gré, et ont donc perdu leur bébé.
Certaines ont préféré garder leur enfant, le rapport final montre qu’aucune d’entre-elles n’a mis au monde un enfant présentant des malformations.
Ce sont les « catastrophistes illuminés » qui ont provoqué la mort de plusieurs bébés, en ont-ils eu conscience ou au moins quelques regrets, vraisemblablement non !
Mais l’opinion avait commencé à avoir peur de la « Chimie ».
Calomnier, calomnier …. Il en restera toujours quelque chose !
Et qui s’est fait l’écho d’un rapport déposé dix ans après l’accident ?
Certes, le dioxane n’est pas une substance très sympathique, il est cancérigène chez l’animal et «raisonnablement susceptible d'être cancérogène pour l'homme», mais …
pas à l’état de traces.
Voir le Poison c’est la dose
Voir aussi le Conte cosmétologique
Sa DL50 du dioxane est de 5170 mg/kg chez le rat de laboratoire.
C'est-à-dire que la dose létale pour la moitié des rats qui ont ingéré du dioxane est de 5170 mg/kg. La DL50, ou Dose Létale pour 50% des rats. La DL50 est la base de la pharmacologie.
Disons 5g/kg, rapporté à un homme de 70 kg la dose serait 350 g, ou à une femme de 50 kg, 250 g.
Or le 1-4-dioxane contenu dans les solutions commerciales de Sodium laureth sulfate n’était qu’à l’état de traces, et encore dilué dans la fabrication du shampooing. Il faudrait boire plusieurs milliers de litres de shampooing pour risquer une intoxication par le dioxane
Rappel : un shampoing n’est pas destiné à être ingéré, de plus, il est rincé.
Il reste vrai, et le Professeur Henri Thiers, dermatologue à l’hôpital Édouard Herriot, l’a parfaitement démontré dès les années soixante-dix (Les cosmétiques; pharmacologie et biologie. Masson. 1962), que ce sont bien davantage les sous-produits des synthèses qui sont « toxiques » que les surfactifs eux-mêmes.
Il est vrai aussi que les anciennes solutions commerciales ressemblaient à une infusion de thé noir.
À l’odeur "normale" de bouc, se rajoutait une « odeur de chimie ».
Rapidement, les chimistes de synthèse, et notamment ceux de chez Kenkel, ont réussi à parfaitement maîtriser les procédés de fabrication et proposer aux Cosmétologues des solutions commerciales de Sodium laureth sulfate parfaitement claires, cristallines et quasiment sans odeur (à peine celle de "bouc" !) – et dont le nombre et la quantité de sous-produits avaient considérablement diminué ... et qui leur a permis de formuler des shampooings cristallins... et réduire l'irritation à son minimum.
Rappel : c’est l’ensemble de la formulation qu’il faut considérer, car une irritation potentielle peut être supprimée par d’autres ingrédients de la formulation voir Douceur, la puissance de la formulation
… sont utilisés pour améliorer les qualités du shampooing.
La première amélioration est de produire rapidement de la mousse, et la rendre d’une qualité la plus proche possible de celle attendue par le Consommateur.
S’ils agissent sur la qualité de la mousse, la plupart de ces ingrédients agissent sur plusieurs registres, ils peuvent aussi être des conditionneurs, et/ou des « adoucissants », et ou des viscosants etc …
Tirer profit des multifonctions des ingrédients fait partie de l’art de la Formulation
Ces surfactifs non ioniques sont des
Diethanolamides du totum des acides gras de l'huile de coprah
(Huile obtenue à partir de l'amande des graines de Cocos nucifera L.)
([DEA = Mono ethanolamine, MIPA = Mono Isopropanolamine]
Les Cocamide DEA, Cocamide MIPA, … ne sont plus guère utilisés, mais ils présentent un intérêt historique et sont aussi un exemple des aléas rencontrés par le Formulateur.
Non seulement, ils sont des «boosters » de la formation de la mousse mais aussi
- ils la stabilisent
- ont un effet surgraissant (voir conditionneurs ),
- ils augmentent (un peu) la viscosité du shampooing (Voir Viscosité adaptée).
- ils peuvent permettre de solubiliser une composition parfumante « problématique » (Voir Parfumage)
Un Cocamide DEA, etc. ajouté à un surfactif primaire suffit pour formuler la base d'un shampooing bon marché, mais nécessitant généralement un après-shampooing (voir Évolution des shampooings : 1984).
La promotion de ces shampooings était, au moins aux États-Unis, basée non pas sur la qualité du shampooing mais sur des tickets de réduction, des concours, etc.
Le Cocamide DEA donne encore la possibilité de réaliser des « crèmes » très bon marché. Comme celle utilisée aujourd’hui dans une « Crème lavante pour les mains » des toilettes de magasins.
La formule est très simple :
Aqua, Sodium laureth Sulfate, Sodium Chloride, Cocoamide Dea, Parfum, Glycol Distearate, 2-bromo-2-nitropropane 1-3 diol, Stearamide Mea, Citric Acid, CI 14720
(le Stearamide MEA, proche chimiquement du "Cocoamide" DEA, est utilisé ici pour ses propriétés d’opacifiant, pour donner un aspect « crème » à la formule, conjointement avec le Glycol Distéarate)
Voici pour le côté historique, passons maintenant aux aléas dans l’art du Formulateur
D’abord, le Cocamide DEA, etc. pourrait former, en présence d’autres ingrédients du shampooing, des traces de nitrosamines, certes mais 1 000 fois moins que dans le camembert !
… mais l’art du Formulateur est aussi d’être vigilant
Ensuite, et surtout, …
… seul, le Cocamide DEA n’est pas irritant,
…mais, aux concentrations où il est utilisé,
… associé à d’autres surfactifs,
l’ensemble « surfactif + Cocamide DEA » peut être plus irritant que le surfactif seul.
C’est un exemple de synergie négative (Voir Douceur )
Si le Cocamide DEA se rencontre encore dans certaines formules de shampoing, je soupçonne que c’est pour ses qualités de tiers solvant des compositions parfumantes.
L’idée directrice de la conception des surfactifs amphotères (ou zwitterionique, de l'allemand Zwitter « hermaphrodite ») a été de créer des surfactifs possédant à la fois une charge électrique négative et une charge positive.
Par exemple le Cocamidopropyl betaine.
La chaîne grasse (ici le totum des acides gras de l’huile de coco), rallongée d’un motif amidopropyl, remplace un groupement méthyle d’un zwitterion, ici la bétaïne
Les ions Na+ et Cl- équilibrent électriquement l’ensemble, et sont, plus ou moins, en « solution » et plus ou moins « accrochés » à la bétaïne
Les surfactifs amphotères sont compatibles avec les tous les surfactifs, anioniques, cationiques ou non ioniques.
Leur caractère amphotère leur confère un point isoélectrique (pHi), c'est-à-dire un pH auquel ils sont électriquement neutres.
À un pH supérieur au pHi, la charge anionique prédomine.
À un pH inférieur au pHi, la charge cationique prédomine.
En jouant sur le pH de la formule, le Formulateur peut rendre la surfactif amphotère davantage cationique et substantif vis-à-vis du cheveu endommagé (et chargé négativement ).
Ils sont surtout formulés dans les shampooings pour leur capacité d’apporter du « doux ».
On leur attribue également une certaine amplification de la mousse.
Le Cocamidopropyl betaine est dans le peloton de tête des surfactifs les plus vendus au monde pour formuler de la Cosmétique moussante.
(il est vendu non pas en poudre, mais en solution à 30%mass)
Lui-même, ou d’autres surfactifs amphotères, sont présents dans toutes les formules données en exemple dans cet article
- Bain de Terre Coconut Papaya Shampooing Ultra Hydratant. (voir « Monomères » cationiques)
- Elseve Total Repair 5 Shampoing Reconstituant (voir § Silicones)
- Ultra doux kids Shampooing à la cerise et amande douce (Disodium cocoamphodiacetate, voir « Douceur »
- Shampooing Nourrissant L'Occitane en Provence
(Voir « Douceur »)
Le Cocamidopropyl betaine entre également dans la formule de gels-douches étudiés pour leurs effets sur le microbiote de Chosmo epidermis
(par exemple, A.2 : Synthetic (Gel nettoyant fraîcheur de Nivea?) et
A.3 : « Natural » (All Bright Cleansing Foam Wash de Botanics ?)
Une mousse onctueuse, fine et stable (celle recherchée par sa Majesté le Consommateur) est aussi obtenue par addition de
- Potassium cocoyl hydrolyzed collagen,
- Di Sodium lauroyl sarcosinate (celui-ci rend également le shampooing plus doux),
- etc.
Et bien d’autres, la liste serait très longue, et est consultable sur le site de l’INCI
Avant que la liste ne soit verrouillée par la législation, de nouveaux surfactifs étaient régulièrement proposés aux Formulateurs. Si certains n’étaient pas très heureux (comme le Varonic), d’autres permettaient de réelles avancées dans la qualité de la Cosmétique moussante, notamment
- les amphotères,
- « l’éloignement » entre la chaîne grasse et la partie anionique,
- des surfactifs très élaborés comme le Disodium ricinoleamido MEA sulfosuccinate,
etc.
La présentation exhaustive d’une liste des ingrédients et de leurs qualités res-pectives serait vaine (même si les principaux acteurs doivent être présentés !).
Seul l’ensemble de la formulation est à considérer
Une pièce de théâtre n’est pas seulement la somme des textes récités par les acteurs !
(j’y reviendrais plusieurs fois).
La puissance de l’art de la formulation
… pourrait être le sous-titre de cette série d’articles.
Plus qu’une description du shampooing, j’ai voulu montrer que les Formulateurs ont réussi, en quelques décennies, à satisfaire les attentes du Consommateur
Le shampooing ne sert pas à se laver des cheveux « sales » mais à mettre en forme sa chevelure.
Les ingrédients utilisés par la Formulateur pour créer un shampooing sont en accord avec la demande du Consommateur, à savoir :
- Produire rapidement de la mousse en qualité et en quantité souhaitées (surfactifs primaires et secondaires), être facile à rincer, ...
- Apporter des qualités cosmétiques : faciliter le peignage, donner du lustre aux cheveux, et. (conditionneurs), être non irritant.
- Embellir la formulation (viscosants ; nacrants et opacifiants ; colorants ; composition parfumante ; "principes actifs").
- Protéger le shampooing (conservateurs, etc.)
Mention particulière pour le Sodium laureth sulfate (et des fake news) ; le Cocamide DEA, et le Cocamidopropyl betaine
L’obtention d’une mousse onctueuse, fine et stable donne un premier exemple de la complexité et de la puissance de la formulation.
Issu d'un aller et retour linguistique entre le français et l'anglais (Conditionneur, Conditioning agent), la définition de conditionneur pourrait être : remettre dans sa condition d'origine, sa forme native, le cheveu « endommagé ». Le marketing français donne la traduction de « revitalisant », « restructurant », « réparateur »…
Si les cheveux ont besoin d’être réparés, remis dans leurs conditions d’origine, c’est qu’ils ont été endommagés par différents facteurs extérieurs.
Chargé électriquement, le cheveu endommagé voit ses écailles se souleve, ses pointes devenir fourchue, etc. et la chevelure ébouriffée et impossible à peigner et à mettre en forme.
Le conditionneur doit rester sur le cheveu après le rinçage, mais pas trop, le juste équilibre est la force de la Formulation.
Plusieurs ingrédients sont utilisés par le Formulateur pour réparer le cheveu endommagé : des surgraissants, des surfactifs cationiques, des polymères cationiques, des hydrolysats de protéines, des silicones, etc.
La « douceur » d’un shampooing est une attente du Consommateur.
Pour y répondre la Formulateur utilise de nombreux ingrédients : des dérivés protéiques, quelques surfactifs non ioniques, des « huiles hydrophiles », des hauts polymères, le Disodium ricinoleamido MEA sulfosuccinate, le Magnesium laureth-8 sulfate, etc.
La puissance de la formulation apparaît dans le mélange synergique du Sodium laureth sulfate avec des surfactifs « secondaires » comme le Sodium lauroyl sarcosinate ou mieux encore le Disodium cocoamphodiacetate.
Un surfactif même fortement irritant, s'il était utilisé seul, peut être non irritant dans une formulation, pas un peu irritant, pas du tout irritant.
Par ailleurs, le principe :« Le poison, c’est la dose » est la base la pharmacologie.
Il existe toujours une Zone de concentration où la substance « poison » n’a aucun effet.
Maintenant que le cheveu a été embelli, c’est au tour du shampooing d’être embelli par
des parfums et
Tout doit être mis en œuvre pour satisfaire sa Majesté le Consommateur