毛髪用熱保護スプレーとその最高使用温度におけるガス放出量

はじめに

ヒートプロテクトスプレーは、220℃や230℃にも達するフラットアイロンやカールアイロンなどのスタイリングツールから発生する高温によるダメージの影響から髪を守るために広く使われている。これらのスプレーは、熱によるケラチンの劣化や水分の損失を抑える保護バリアを作るが、このような極端な熱の下では、これらのスプレーに含まれる特定の成分の蒸発や熱分解によって、VOC（揮発性有機化合物）のような潜在的に有害なガスが放出される可能性があることが研究で示唆されている。ある種のポリマーベースおよびシリコーン含有スプレーは、構造破壊を起こし、small 、使用者個人と美容師の双方に健康リスクをもたらす可能性のある熱分解生成物を放出する可能性がある。

スタイリングの結果に関係なく、最高使用温度220℃におけるガス放出について、多くの異なる市販製品を試験した。温度依存性質量損失は、STAJupiter シリーズの装置を用いて測定した。放出されたガスは、STAに連結されたGC-MS システムによって分析された。

この研究では、2種類のシリコン含有スプレーと2種類のポリマーベーススプレーを例として使用した。

試料調製と測定条件

スプレーを手で振り、エマルジョンを容器にピペッティングした。発生した化合物は、-50℃のGCクライオトラップに集められ、TGA実行後に分離・同定された。TGA測定パラメータの詳細を表1に、GC-MS パラメータの詳細を表2に示す。

表1：TGA測定パラメータ

表2：GC-MS パラメーター

結果と考察

4つの試料は、それぞれ全く異なるサーモグラムを示している（図1）。試料1と4は、室温ですでに質量減少が始まっており、水ベースの蒸発に加えて、アルコールなどの揮発性の高い溶媒が放出されたことを示唆している。試料1、3、4では、質量減少は約140℃で完了した。試料2のみ、等温温度220℃まで3段階の質量減少が見られた。この場合、より多量の高沸点物質が使用されたと考えられる。合計すると、4つの試料はすべて、熱処理中に初期質量の90％以上を放出した。

得られたGC-MS データの評価を、それぞれポリマーベースとシリコン含有の熱保護スプレーを表す試料2と4で説明します。図2は、TGA実行の最後にクライオトラップを加熱した後の試料2の全イオン電流（TIC）の結果を示しています。複数のピークの分離が達成され、得られた化合物の同定はNIST MSライブラリとの比較によって行われました。

最もヒットした化合物を表3に示す。成分リストに明記されている通り、シリコーン化合物は確認されなかった。主にいくつかのカルボン酸エステル化合物が220℃まで放出された。

これに対し、試料4は同じ温度処理で全く異なる化合物を放出した。図3は、その結果の総イオン電流を示している。

表3：試料2のライブラリー検索レポート

表4は、同定された化合物のリストである。ここでは主にアルカンとシロキサン化合物が放出されており、これも成分リストと一致している。異なるシロキサンのマススペクトルが非常に似ていることから、わずかに異なる誘導体の放出も起こっている可能性がある。

表4：試料4のライブラリー検索レポート

結論

STAとGC-MS を組み合わせることで、熱保護ヘアスプレーを最高使用温度まで適用するシミュレーションが可能になる。ガスクロマトグラフィー質量分析法(GC-MS)は、発生する一次ガスの組成の同定を容易にすることが証明されている。さらに、ガスクロマトグラフ質量分析法は、製品中のケイ素化合物の存在を確認するのにも利用できる。この情報は、環境適合性、生分解性、美容師や個人顧客の健康リスクに関して、化粧品の最適化に役立つ可能性がある。