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质构仪赋能化妆品研发:乳霜硬度、粘附性与涂抹性的科学量化路径

更新时间:2026-09-03      点击次数:23

引言:乳霜的“质感",需要一把科学的标尺

护肤品的“肤感"是消费者决定购买与复购的第一要素。一款面霜是“厚重"还是“轻薄"?是“顺滑"还是“粘腻"?这些看似主观的描述,实际上与乳霜的微观结构和宏观力学性能密切相关。对于化妆品研发与质控人员而言,仅靠感官评价已无法满足产品一致性和可重复性的要求——同一配方在不同批次之间的细微差异,往往难以通过“人手涂抹"精准识别。

质构仪(Texture Analyzer) ,作为一种通过模拟触觉力学行为来量化材料物性的精密仪器,正在成为化妆品行业研发与质控中的工具。在乳霜类化妆品领域,质构仪可将“厚重"“顺滑"“粘腻"等模糊的感官描述,转化为硬度、粘附性、内聚性、涂抹性等可量化、可追溯、可比较的客观数据

本文将从乳霜类化妆品质构分析的核心参数、测试方法、与感官评价的关联、典型应用场景等维度,系统介绍质构仪在乳霜类化妆品测试中的应用。

一、乳霜类化妆品为什么要测质构?

乳霜是一类具有护肤作用的乳化型产品,按外观状态可分为霜(质地软)和膏(质地硬);按乳化剂型可分为水包油(O/W)型、油包水(W/O)型及复合乳化型。膏霜产品的质构特点与产品的稳定性、质量及使用过程中的质感密切相关

质构特性影响涂抹效果。乳霜的硬度决定了产品在指尖的“挑起感"和在皮肤上的“推开感";粘附性决定了产品在皮肤表面的停留能力和“贴肤感";内聚性影响乳霜的流动能力、挂壁性和涂抹体验——合适的内聚性可使乳霜顺利涂抹且不易断裂

在化妆品研发中,质构仪的价值体现在三个层面:

研发层面——不同增稠剂、乳化剂、油脂配比对乳霜质地的影响,可通过质构仪精准量化。研究表明,随着增稠剂含量的增加,产品的硬度不断增大,而弹性、黏性、内聚性等特征呈现先增大后减小的趋势

质控层面——不同货架期和批次的乳霜,其硬度、粘性、内聚性等物性品质可能存在显著差异。通过质构仪建立标准曲线,可对每批次产品进行快速、客观的检测

合规层面——随着化妆品行业对功效宣称和品质一致性的要求日益严格,可量化、可追溯的仪器检测数据正在成为产品合规的重要支撑

二、乳霜质构测试的核心参数

质构仪通过探头与样品之间的相互作用,记录力-时间或力-位移曲线,进而计算出多项质构参数。对于乳霜类化妆品,以下参数最为关键:

2.1 硬度(Hardness / Firmness)

定义:乳霜抵抗压缩变形的能力,通常为压缩或穿刺过程中的峰值力

物理意义:硬度直接反映了乳霜的“浓稠度"和“厚重感"。硬度值越高,乳霜越浓稠、质地越厚重;硬度值越低,乳霜越稀薄、质地越轻盈。硬度影响着乳霜的挑起难易度和涂抹手感——硬度高的产品在指尖挑起时更具“堆叠感",硬度低的产品则更易流动

2.2 粘附性(Adhesiveness / Stickiness)

定义:乳霜与其他表面(如皮肤)分离时所需的力或功

物理意义:粘附性是评价乳霜“贴肤感"和“残留感"的核心指标。粘附性适中的乳霜能在皮肤表面形成均匀的膜层,提供良好的保湿效果;粘附性过强则会产生“粘腻"感,影响使用体验

2.3 内聚性(Cohesiveness)

定义:乳霜内部结构抵抗破坏的能力,反映材料内部的结合强度

物理意义:内聚性决定了乳霜在涂抹过程中的“连贯性"。内聚性高的乳霜在涂抹时不易断裂、分散均匀;内聚性低的乳霜则容易“散开"或“破裂"

2.4 涂抹性(Spreadability)

定义:乳霜在皮肤表面铺展所需的力或功

物理意义:涂抹性是消费者对乳霜最直接的感知之一。研究发现,膏霜的涂抹性与质构硬度具有显著负相关性——硬度越大,涂抹性越差。质构仪可通过专门的涂抹性测试装置,测量乳霜在模拟皮肤表面铺展时所需的力

2.5 粘弹性(Viscoelasticity)

定义:乳霜在外力作用下同时表现出的黏性行为和弹性行为的综合特性

物理意义:乳霜的粘弹性决定了其“回弹"能力和“流平"能力。通过蠕变-恢复测试或保持测试,可以评估乳霜在一定时间内的稳定性或持续变化

三、乳霜质构测试的主要方法

针对乳霜类化妆品不同的质构特性,质构仪提供了多种测试模式。

3.1 压缩测试(Compression Test)

压缩测试是乳霜质构分析中最基础的测试模式。将乳霜样品置于测试平台上,探头以恒定速度垂直下压,记录力-位移曲线。

典型应用:测定乳霜的硬度、坚实度和压缩功。研究表明,质构仪测试参数峰值压力与感官评估过程中产品的挑起性、膏体厚薄程度、涂抹性等肤感指标具有强相关性,相关系数可达0.860~0.942

探头选择:常用的探头包括圆柱形探头(如直径12.7mm探头)锥形探头(用于评估柔软度和粘着性)以及凝胶探头(用于评估强度表面弹性)

3.2 TPA全质构分析

TPA(Texture Profile Analysis)通过两次连续的压缩循环模拟人类手指按压或涂抹的动作。一次测试可同时获得硬度、弹性、粘附性、内聚性、咀嚼性等多个参数

典型应用:全面评价乳霜的质地特性。上海保圣质构仪对不同货架期和批次乳霜进行TPA测试,详细记录了硬度、粘性、弹性、胶着性和内聚性等质构数值。研究显示,市售乳霜在硬度、粘性、弹性、胶着性和内聚性方面均高于实验室乳霜,表明市售乳霜流动性低、更浓稠密实,被压后恢复形状能力强

3.3 穿刺测试(Penetration Test)

穿刺测试使用针状或锥形探头评估乳霜的局部硬度和坚实度。探头以设定速度刺入样品,记录穿刺过程中的力值变化

典型应用:评估乳霜的“挑起性"和“膏体厚薄程度"。质构仪测试参数峰值压力与感官评估过程中产品部分肤感如挑起性、膏体厚薄程度均有强相关性

3.4 挤出测试(Extrusion Test)

挤出测试通过将乳霜从容器(如软管)中挤出,测量所需的力或能量

典型应用:评估护手霜、洗发水、牙膏等的坚实度和挤出能量。这一测试模拟了消费者从包装中取用产品的实际过程,对包装设计和产品配方优化具有直接指导意义。

3.5 涂抹性测试(Spreadability Test)

涂抹性测试使用专门的延展装置,测量乳霜在模拟皮肤表面铺展时所需的力

典型应用:评估乳液、BB霜、护手霜等的柔软度、粘着性、延展性和涂抹性。通过测定延展长度和摩擦力系数,可以量化产品的“顺滑度"

3.6 保持测试/蠕变测试(Hold Test / Creep Test)

保持测试对样品施加长期保持力,考察样品在一定时间内的稳定性或持续变化

典型应用:评估乳霜的粘聚性、屈服力和保持残余力。市售乳霜的负面积、屈服力和保持残余力均大于实验室乳霜,说明市售乳霜在受力过程中塑性或变形特性更强,粘聚性更大

四、测试条件对结果的影响

乳霜的质构特性测定结果与测试条件密切相关。相同的样品,不同的测试条件可能得出截然不同的结果。因此,在报告乳霜质构数据时,必须完整记录测试条件

探头选型——不同探头对同一指标的测定结果可能存在显著差异。锥形探头适用于评估柔软度和粘着性;圆柱形探头适用于硬度测试;凝胶探头适用于强度表面弹性测试

测试速度——测试速度影响乳霜的黏弹性响应。较快的速度可能捕捉到更多的弹性响应,较慢的速度则可能反映更多的黏性行为

穿刺深度——穿刺深度决定了测试所涉及的样品区域。穿透深度10mm的测试可反映乳霜整体的质地特性

样品准备——样品的量和涂抹方式直接影响测试结果。通常需取适量乳霜在测试平台上抹平后进行测试。样品的温度也需控制在室温下,并在测定前半小时左右进行适应

五、质构参数与感官评价的关联性

质构仪的价值不仅在于“给出数据",更在于这些数据与消费者感官体验之间的强相关性。多项研究证实了质构仪参数与感官评价之间的高度关联。

硬度与柔软性——产品涂抹时肤感的柔软性与质构硬度具有强相关性,相关系数可达0.909。硬度越大,产品的柔软感越差。

硬度与涂抹性——膏霜的涂抹性与质构硬度具有显著负相关性,相关系数为-0.512。硬度越大,涂抹性越差。

内聚性与肤感——产品涂抹时肤感的柔软性与质构内聚性同样具有强相关性,相关系数为0.745

弹性参数——感官弹性参数与质构参数具有较强的相关性,相关系数为0.774

峰值压力与肤感——质构仪测试参数峰值压力与感官评估过程中产品的挑起性、膏体厚薄程度、涂抹性均有强相关性,相关系数范围为0.860~0.942

这些研究结果充分说明:质构仪数据可以有效地预测和替代部分感官评价,为化妆品研发提供更高效、更客观的评价手段

六、乳霜质构测试的典型应用场景

6.1 配方筛选与优化

在乳霜配方开发中,质构仪可用于量化不同原料对质地的影响。研究显示,不同增稠剂含量的Q弹粉底霜,其硬度、弹性、黏性、内聚性等质构参数存在显著差异。不同阴离子乳化体系制备的膏霜,其质构参数与感官评价结果存在强相关性。通过质构仪数据,研发人员可以快速筛选*优配方,避免仅凭感官评价的盲目性。

6.2 批次一致性评价

不同货架期和批次的乳霜,其硬度、粘性、内聚性等物性品质可能存在显著差异。通过质构仪建立标准质构曲线,可以对每批次产品进行快速检测,确保批次间的一致性

6.3 竞品对标分析

通过质构仪测试对比不同品牌乳霜的硬度、粘性、内聚性等参数,有助于客户挑选产品,也为商家技术改良提供参考。在市场竞争中,质构数据成为产品差异化定位的有力证据。

6.4 货架期稳定性研究

货架期会对乳霜粘性等指标产生影响。通过在不同时间点对同一配方进行质构测试,可以监控产品在储存过程中的质地变化,科学确定产品的保质期。

6.5 消费者肤感预测

基于质构参数与感官评价之间的强相关性,企业可以通过质构仪数据预测产品的消费者接受度。这不仅降低了感官评价的成本和个体差异性,还为产品宣称提供了可量化的数据支撑。

七、结语:让每一款乳霜的“肤感"经得起数据的检验

乳霜类化妆品的“肤感",曾经只能依靠人的手指和皮肤来评判。如今,质构仪通过压缩测试、TPA全质构分析、穿刺测试、挤出测试、涂抹性测试等多种模式,将“厚重"“顺滑"“粘腻"等模糊的感官描述,转化为硬度、粘附性、内聚性、涂抹性等一组可量化、可追溯、可比较的客观数据。

对于化妆品研发人员而言,这些数据的价值远不止于“知道产品有多硬"——它们是配方筛选的导航仪、是批次一致性验证的试金石、是货架期稳定性评估的风向标、是消费者肤感预测的科学依据。从增稠剂含量的微量调整到乳化体系的全面优化,从新品研发到竞品对标——每一次配方决策的背后,都应有质构仪数据的支撑

当每一款乳霜的硬度、粘附性、内聚性数据都被精准记录、系统分析、持续改进,化妆品的产品品质控制才算真正进入了“精准量化"的时代。

关于济南西奥机电有限公司

济南西奥机电有限公司是一家专业从事各类材料测试仪器研发、制造、销售与服务的综合性企业。公司产品涵盖包装材料测试、医疗器械材料及包装、药品测试、胶粘剂、纺织品、纸张和纸板容器测试以及质构分析等领域,并提供定制特殊测试需求、自动化改造等服务。产品应用覆盖包装、食品、医疗、制药、胶粘剂、饮料、日化、纺织、塑料、电子、质检机构等行业

在化妆品质构分析领域,公司推出的质构分析仪系列产品,支持压缩测试、TPA全质构分析、穿刺测试、挤出测试、涂抹性测试等多种测试模式,可精准测定乳霜类化妆品的硬度、粘附性、内聚性、涂抹性、粘弹性等全维度质构参数。仪器配备高精度力值传感器(分辨率可达0.01N,精度优于±0.5%)与伺服电机驱动系统,支持测试速度、穿刺深度、触发力等参数的精细化设置。可搭配锥形探头、圆柱形探头、凝胶探头、延展装置、挤出装置等多种探头与附件,全面覆盖乳霜、乳液、BB霜、护手霜、洗发水等日化产品的物性测试需求。7英寸HMI触摸屏实时显示力-时间或力-位移曲线,内置数据存储与追溯功能。产品适用于化妆品生产企业、日化研发机构及质检单位的配方研发、批次质控、竞品对标与货架期稳定性研究,为用户提供从测试方案设计到数据深度分析的全流程解决方案。

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