Étude de la texture de 4 shampoings

L’expérience utilisateur d’un shampoing est notamment associée de sa texture. Celle-ci est largement héritée de sa formulation et peut être explicitée grâce à ses propriétés rhéologiques. Les textures posent également des difficultés de mise en œuvre industrielle, notamment lors du conditionnement. Cette étude de cas propose d’analyser et de comparer 4 shampoings par des tests rhéométriques pour mettre en avant leurs différences de comportement.

Pour cette étude, 2 types de courbes de viscosité sont obtenues, chacune correspondant à un mode différent de sollicitation, c’est-à-dire de cisaillement :

• La 1re, la plus courante, permet d’obtenir la viscosité dynamique en cisaillement. Elle permet d’évaluer la capacité du produit à s’écouler plus ou moins rapidement. Les essais ont été réalisés sur un easyRheo ® (Rheonova).
• La 2de permet d’obtenir la viscosité élongationnelle. Ici, l’objectif est d’évaluer les propriétés filantes. Fortement associées à la présence de polymères dans les formulations, elles ne sont souvent pas désirées tant d’un point de vue du procédé que de l’application par l’utilisateur. Les essais ont été réalisés sur un FV-30 ® (EKO instruments).

En écoulement classique, les 4 produits sont non-newtoniennes : leur viscosité diminue avec le gradient de cisaillement, ils sont donc rhéofluidifiants. (Figure A)

2 catégories peuvent cependant être distinguées :

• Le shampoing bébé est un fluide à seuil d’écoulement : aux faibles taux de cisaillement, il faut exercer une certaine force avant de pouvoir les mettre en écoulement. Ce seuil de contrainte est dû à la présence d’un additif gélifiant, la gomme de xanthane.
• Les 3 autres shampoings sont eux de purs rhéofluidifiants : ils s’écouleront, quelle que soit la sollicitation. Cependant, ils présentent 3 niveaux de viscosité distinguables par les utilisateurs.

Comme précédemment, en écoulement élongationnel, 2 comportements différents sont observés (Figure B) :

• 3 produits sur 4 voient leur viscosité élongationnelle diminuer : ils sont donc rhéofluidifiants en extension.
• Le savon pour le corps et les cheveux présente un signal plus bruité, mais la conclusion est qu’iI semble être newtonien.

En revanche, tous les shampoings ont des propriétés filantes plus ou moins marquées. Pour les étudier, le rapport entre viscosité élongationnelle et dynamique, ou coefficient de Trouton Tr, est calculé pour différents gradients. Il permet de prédire si un fluide va s’étirer en un film ou former des filaments. Ce coefficient est directement lié à la perception sensorielle par des descripteurs organoleptiques comme le filant, « l’étirabilité ». Plus celui-ci est élevé, plus il y aura de fils. La référence est le Trouton de l’eau, qui est de 3 et reste constant en fonction du gradient (newtonien).

La figure C nous permet de classer les produits selon les sollicitations :

• Aux basses sollicitations, comme lors du pick up du produit, c’est le shampoing enfant qui apparaîtra le plus filant.
• Pour des sollicitations plus importantes, comme la friction du produit dans les doigts, c’est le savon qui apparaîtra plus « gluant » et donc peu agréable à utiliser au contraire des autres.

Pour compléter cette analyse, les temps de rupture des fils, créés généralement par les polymères, sont inférieurs à une seconde à part pour le shampoing pour enfant (Figure D).

On est ici en présence de 4 produits capillaires ciblant des utilisateurs différents. Pour chacun d’entre eux, les attentes sont différentes. Par exemple, si le shampoing bébé est à un seuil, c’est-à-dire gélifié, c’est probablement pour éviter de le faire trop couler lors de l’application et pour limiter que le produit ne coule dans ses yeux. Un besoin qui est bien moins présent à partir du shampoing destiné aux enfants. Là, seule la facilité de dispense compte, il n’y a donc pas besoin de gélifier la formulation.

De même les différences de viscosité peuvent s’expliquer par des attentes différentes quant à la texture qu’on espère d’un tel produit : par exemple, un produit plus épais pourra être perçu par un adulte comme plus efficace. On est ici dans des propriétés choisies : elles répondent à un cahier des charges sur la base de ce que le produit doit faire et des attentes du consommateur.

D’un autre côté, les propriétés élongationnelles sont généralement des propriétés subies. En effet, incorporer dans les formulations des polymères qui participeront aux fonctions lavantes des produits est nécessaire, mais s’accompagne de désavantages comme le côté filant peu apprécié en organoleptique, mais aussi avec un fort risque de génération de fil sur les lignes de remplissage, ce qui impactera la cadence de production. Sur les produits de cette étude, ces effets sont réduits hormis pour le produit pour enfant. Il s’agit ici peut-être d’une question de concentration ou de poids moléculaire des polymères.

Quelques autres conclusions peuvent être tirées des tests élongationnels : la similarité de comportement entre les shampoings pour bébé, enfant et adulte traduit elle-même une similarité dans la chimie des polymères employés. Pour ce qui est du savon pour le corps et les cheveux, d’autres polymères sont employés probablement à cause du double usage de l’échantillon.

En conclusion, avec ces analyses, il est possible de distinguer les produits en fonction de leurs usages, du public cible, de qualifier leur adéquation au cahier des charges et d’anticiper les problématiques de production. On peut également comparer des formulations et voir toute la difficulté à équilibrer les propriétés choisies et subies.