Unternehmensnachrichten über Wissenschaftliche Popularisierung | | Wissenschaftliches Verständnis der Haarstruktur und der Färbeprinzipien

Wissenschaftliche Popularisierung | | Wissenschaftliches Verständnis von Haarstruktur und Färbeprinzipien

Das Streben des Menschen nach Schönheit hat die kontinuierliche Entwicklung der Haarfärbetechnologie vorangetrieben, die sich über Jahrtausende erstreckt, von den goldbraunen Locken der altägyptischen Pharaonen bis hin zu den vielfältigen Haarfarben der Moderne. Seit der Einführung des ersten synthetischen Farbstoffs, Anilin-Violett, im Jahr 1856 haben oxidative Haarfärbemittel über hundert Jahre der Entwicklung durchlaufen und bilden heute eine vollständige Industriekette, die Rohstofflieferanten, Produzenten, Marken und Verbraucher umfasst. Mit der rasanten Entwicklung des heimischen Kosmetikmarktes reift die Haarfärbeindustrie allmählich und das Regulierungssystem wird immer perfekter. Hochwertige Rohstoffe, ausgereifte Technologie und die Anerkennung der Verbraucher sind zum Kern der Produktwettbewerbsfähigkeit geworden.

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Die biologische Struktur und chemische Essenz des Haares: Die natürliche Grundlage des Haarfärbens

Die Farbveränderung des Haares ist im Wesentlichen das Ergebnis der Wechselwirkung zwischen Haarfärbesubstanzen, Haarstruktur und chemischer Zusammensetzung. Der Querschnitt des Haares (Haarschaft, der Teil, der sich von der Haarfollikel gelöst hat) ist von außen nach innen in drei Schichten unterteilt: Haarepidermis, Haarrinde und Haarmark, und besteht hauptsächlich aus Alpha-Keratin. Diese Struktur- und Zusammensetzungsmerkmale bestimmen direkt die Machbarkeit und Effizienz des Haarfärbens.

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Die dreischichtige Struktur des Haares: von der Barriere zum Kernfunktionsbereich

(1)Haarepidermis: die "erste Tür" der Haarfärbesubstanzen

Die Epidermis ist die äußerste Schicht des Haarschafts und besteht aus 6-10 Schichten flacher, transparenter Keratinozyten, die in einem "Fischschuppen"-Überlappungsmuster (ähnlich Dachziegeln) angeordnet sind. Ihre Kernfunktion ist es, die Haarrinde vor äußeren Reizen zu schützen und das Ein- und Austreten von Substanzen zu kontrollieren.

Für das Haarfärben ist die Epidermis die primäre Schnittstelle der Haarfärbesubstanzen: Tenside oder alkalische Inhaltsstoffe (wie Ammoniak) in Haarfärbemitteln benetzen zuerst die Epidermis, wodurch sich die "Fischschuppen"-Zellzwischenräume ausdehnen und Kanäle für das Eindringen nachfolgender Farbstoffmoleküle in die Rinde öffnen. Wenn die Haarepidermis beschädigt ist (z. B. durch häufiges Dauerwellen und Färben, wodurch Schuppen abfallen), kann dies dazu führen, dass der Farbstoff zu schnell eindringt, was zu trockenem Haar und ungleichmäßiger Farbe führen kann; Umgekehrt erfordert eine gesunde Haarepidermis die Optimierung der Milde der "Öffnungsbarriere" im Formeldesign, um übermäßige Schäden an der Haarstruktur zu vermeiden.

(2)Kortikal: der 'Kernbereich' der Farbveränderung

Die Haarrinde macht 80 % -90 % des Volumens des Haarschafts aus und besteht aus parallel angeordneten Keratinfaserbündeln. Die Faserbündel sind mit amorphem Keratinprotein und natürlichen Pigmentpartikeln gefüllt. Diese Schicht ist der Kernbereich, in dem Haarfärbesubstanzen ihre Wirkung entfalten.

Das Oxidationsmittel (wie Wasserstoffperoxid) in permanenten Haarfärbemitteln reagiert zuerst mit Melanin in der Haarrinde und zerstört die ursprüngliche Pigmentstruktur (d. h. "Entfärbung");

Anschließend dringen synthetische Farbstoffmoleküle (wie Phenylendiamin) in die Haarrinde ein und binden kovalent an Amino- und Thiolgruppen in Keratin, wodurch stabile neue Pigmente entstehen und eine "dauerhafte Färbung" erreicht wird. Die Effizienz dieses Prozesses hängt von der Größe der Farbstoffmoleküle und ihrer Reaktivität mit Keratin ab.

(3)Mark: Die 'Hilfspermeationszone' der Farbe

Das Haarmark befindet sich in der Mitte des Haarschafts und besteht aus locker angeordneten Keratinozyten. Es existiert nur in grobem Haar mit einem Durchmesser von mehr als 60 μm (feines Haar hat möglicherweise kein Mark). Seine Struktur ist locker und die Zwischenräume sind groß, wodurch sich der Haarfärbestoff weiter in diesen Bereich ausbreiten kann, was die Gleichmäßigkeit und Haltbarkeit der Farbe erhöht. Aufgrund seines geringen Anteils ist es jedoch nicht der Schlüsselbereich für das Haarfärben, daher besteht keine Notwendigkeit, sich übermäßig auf das Produktdesign zu konzentrieren. Es muss nur die Verträglichkeit der Formel für grobes und feines Haar berücksichtigt werden

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Alpha-Keratin:

Das "chemische Gerüst" des Haares und das "Ziel" der Färbereaktion

Der Hauptbestandteil des Haares ist Alpha-Keratin, und seine molekulare Struktur und chemischen Eigenschaften bestimmen direkt den Wirkmechanismus der Haarfärbesubstanzen.

Strukturelle Merkmale: Alpha-Keratin bildet eine Polypeptidkette in einer "Rechtshelix"-Struktur, und mehrere Polypeptidketten sind durch Disulfidbrücken (bereitgestellt durch Cystein, das einen hohen Anteil an Cystein in der Peptidkette ausmacht), Wasserstoffbrücken usw. verbunden, um stabile Faserbündel zu bilden. Diese Struktur verleiht dem Haar eine gute mechanische Festigkeit und Beständigkeit gegen Lösungsmittel und schwache Säuren und Basen.

Reaktionsmerkmale: Alpha-Keratin ist empfindlich gegenüber Oxidationsmitteln, Reduktionsmitteln und starken Basen. Disulfidbrücken können unter Einwirkung von Oxidationsmitteln oxidiert und aufgebrochen werden und können unter Einwirkung von Reduktionsmitteln reduziert und aufgebrochen werden; Gleichzeitig können Amino- (- NH ₂) und Carboxylgruppen (- COOH) in der Peptidkette kovalent binden oder elektrostatisch mit Farbstoffmolekülen adsorbiert werden.

Genau diese Eigenschaft macht das Haarfärben möglich. Während Oxidationsmittel Melanin zerstören, können sie auch die Disulfidbrücke von Keratin moderat öffnen, den Molekularspalt erweitern und das Eindringen von Farbstoffen erleichtern; Und Farbstoffmoleküle erreichen eine "stabile Färbung", indem sie an Keratingruppen binden, was auch die chemische Grundlage dafür ist, dass permanente Haarfärbemittel die Farbe lange erhalten.

(二)

Das wissenschaftliche Prinzip des Haarfärbens:

Von der Materialwirkung zur Prozesszerlegung

Basierend auf der Struktur und den chemischen Eigenschaften des Haares kann der Färbeprozess in vier Kernschritte unterteilt werden: Kontakt, Penetration, Reaktion und Färbung. Jeder Schritt muss mit den Haareigenschaften und dem Produktdesign der Formel übereinstimmen, wie folgt.

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Schritt 1:

Der "Kontakt und die Benetzung" zwischen Haarfärbesubstanzen und Haarepidermis

Nach dem Auftragen von Haarfärbemitteln besteht der erste Schritt darin, die Oberflächenspannung des Haares durch Tenside (wie Natriumdodecylsulfat) zu reduzieren, so dass die Haarfärbesubstanzen (Farbstoffe, Oxidationsmittel, alkalische Bestandteile usw.) gleichmäßig benetzt und auf der Oberfläche der Haarepidermis adsorbiert werden. Der Schlüssel zu diesem Schritt ist die "Benetzungsgleichmäßigkeit". Wenn das Tensid nicht richtig ausgewählt wird, kann dies zu einer unzureichenden lokalen Benetzung führen und eine nachfolgende Farbungleichmäßigkeit verursachen

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Schritt zwei:

Das "Öffnen und Eindringen von Farbstoffen" der Haarschutzbarriere

Die alkalischen Bestandteile in Haarfärbemitteln, wie Ammoniak und Ethanolamin, können den pH-Wert der Haaroberfläche erhöhen, wodurch die "Fischschuppen"-Zellen in der Haarepidermis anschwellen und sich die interzellulären Räume ausdehnen; Gleichzeitig oxidieren Oxidationsmittel (wie Wasserstoffperoxid) das Keratinprotein in der Epidermis leicht und stören die Barrierefunktion weiter. Beide arbeiten zusammen, um einen "Kanal" für Farbstoffmoleküle zu öffnen.

Anschließend dringen Farbstoffmoleküle (wie niedermolekulare Vorläuferfarbstoffe) durch "Konzentrationsdifferenzdiffusion" in die Haarrinde ein. Je kleiner das Molekül, desto höher die Löslichkeit und desto stärker die Diffusionseffizienz; Makromolekulare Farbstoffe (wie Flavonoide in natürlichen Pflanzenfarbstoffen) sind jedoch schwer einzudringen, was auch der Hauptgrund für die schlechte Farbbeständigkeit natürlicher Haarfärbemittel ist.

Schritt 3:

Entfärbung und Reaktion in der Haarrinde

Nach dem Eindringen in die Haarrinde reagieren Oxidationsmittel (wie Wasserstoffperoxid) zuerst mit natürlichem Melanin: Die Indolstruktur in Melanin wird oxidiert und aufgebrochen, und die ursprüngliche Farbe verschwindet (d. h. "Entfärbung"), wodurch Platz für neue Farben geschaffen wird. Gleichzeitig bricht das Oxidationsmittel moderat die Disulfidbrücken von Keratin auf, erweitert die Faserbündelspalten in der Haarrinde und fördert die Diffusion von Farbstoffmolekülen weiter.

Anschließend reagieren Farbstoffmoleküle mit Keratin: Wenn es sich um ein permanentes Haarfärbemittel handelt, polymerisieren niedermolekulare Vorläuferfarbstoffe (wie p-Phenylendiamin) unter Einwirkung von Oxidationsmitteln und bilden makromolekulare Pigmente, die kovalent an die Aminogruppen von Keratin binden (mit starker Bindungskraft und sind nicht leicht ablösbar); Wenn es sich um ein semipermanentes Haarfärbemittel handelt, haften Farbstoffmoleküle (wie Säurefarbstoffe) durch elektrostatische Adsorption (Bindung an die Carboxylgruppe von Keratin), mit schwacher Bindungskraft und leichter Ablösung durch Waschen.

Schritt 4:

Die Diffusion und Farbstabilität von Farbstoffen in Richtung des verlängerten Marks

Unreagierte Farbstoffmoleküle diffundieren weiter in das Mark und erzielen so eine Farbgleichmäßigkeit durch physikalische Füllung; Gleichzeitig schließen sich mit dem Ausspülen von Haarfärbemitteln und dem Trocknen der Haare die "Fischschuppen"-Zellen auf der Haarkutikula allmählich, und die Barrierefunktion wird wiederhergestellt, wodurch Farbstoffmoleküle in der Haarrinde und im Mark eingeschlossen werden.

Die Erhaltung der neuen Haarfarbe hängt eng mit der Wechselwirkung zwischen dem Haarmark und der Epidermis zusammen. Die Zellen schließen sich allmählich, die Barrierefunktion wird wiederhergestellt und Farbstoffmoleküle werden in der Haarrinde und im Mark "eingeschlossen". An diesem Punkt ist der Haarfärbeprozess abgeschlossen, und das Haar präsentiert eine neue Farbe, die bei der täglichen Reinigung nicht leicht abfällt (permanenter Typ) oder langsam abfällt (semipermanenter Typ).

Der Kern der Haarfärbetechnologie ist die wissenschaftliche Abstimmung von "Haarstruktur und chemischen Eigenschaften" mit "dem Wirkmechanismus von Haarfärbesubstanzen". Für Praktiker gilt: Nur durch ein tiefes Verständnis der Barrierefunktion der Haarepidermis, der Kernrolle der Haarrinde und der Reaktionseigenschaften von Alpha-Keratin können sie ein Gleichgewicht zwischen "Wirksamkeit, Milde und Haltbarkeit" finden und hochwertige Produkte entwickeln, die die Marktnachfrage befriedigen. Vom 19. Jahrhundert bis heute, im 21. Jahrhundert, beruht jeder Durchbruch in der Farbstoffforschung und Färbetechnologie auf einem tieferen Verständnis der Haarwissenschaft, was auch die Kernrichtung der zukünftigen Brancheninnovation ist.