(57)【要約】【課題】毛髪のハリ及びコシをそれぞれ別個の特性として正確に評価し得る指標を特定し、これらの客観的、定量的な評価方法を確立することを課題とする。【解決手段】曲げた毛髪が元に戻るときの戻りやすさをコシの指標とし、毛髪を曲げる時の曲がりにくさをハリの指標とする毛髪のハリ及びコシの評価方法。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲げた毛髪が元に戻るときの戻りやすさを指標とすることを特徴とする毛髪のコシの評価方法。
【請求項２】
曲げた毛髪が元に戻るときの戻りやすさを、官能評価又は物理モデルに基づく物理量により評価するものである請求項１記載の毛髪のコシの評価方法。
【請求項３】
物理モデルに基づく物理量が、曲げた毛髪が戻りつつあるときの反力を表す物理量である請求項２記載の毛髪のコシの評価方法。
【請求項４】
毛髪が戻りつつあるときの反力を表す物理量が、所定時間毛髪に一定速度で曲率変化を与えた時の曲げモーメントにおける毛髪を完全弾性体と仮定した場合の値と実測値との差分積算値である請求項３記載の毛髪のコシの評価方法。
【請求項５】
毛髪のコシの指標として、曲げた毛髪が元に戻るときの戻りやすさを用いることを特徴とする毛髪のハリ及びコシの評価方法。
【請求項６】
曲げた毛髪が元に戻るときの戻りやすさを、官能評価又は物理モデルに基づく物理量により評価するものである請求項５記載の毛髪のハリ及びコシの評価方法。
【請求項７】
物理モデルに基づく物理量が、曲げた毛髪が戻りつつあるときの反力を表す物理量である請求項６記載の毛髪のハリ及びコシの評価方法。
【請求項８】
毛髪が戻りつつあるときの反力を表す物理量が、所定時間毛髪に一定速度で曲率変化を与えた時の曲げモーメントにおける毛髪を完全弾性体と仮定した場合の値と実測値との差分積算値である請求項７記載の毛髪のハリ及びコシの評価方法。
【請求項９】
さらに毛髪のハリの指標として、毛髪を曲げるときの曲がりにくさを用いるものである請求項５〜８のいずれかの項記載の毛髪のハリ及びコシの評価方法。
【請求項１０】
毛髪を曲げるときの曲がりにくさを、官能評価又は物理モデルに基づく物理量により評価するものである請求項９記載の毛髪のハリ及びコシの評価方法。
【請求項１１】
物理モデルに基づく物理量が、毛髪が曲がりつつあるときの反力を表す物理量である請求項１０記載の毛髪のハリ及びコシの評価方法。
【請求項１２】
毛髪が曲がりつつあるときの反力を表す物理量が、弾性率と断面二次モーメントの積、曲げモーメント、又は曲げ剛性である請求項１１記載の毛髪のハリ及びコシの評価方法。
【請求項１３】
毛髪が曲がりつつあるときの反力を表す物理量が、弾性率と断面二次モーメントの積、曲げモーメント、又は曲げ剛性を毛髪の長さの２乗で除した値である請求項１１記載の毛髪のハリ及びコシの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は毛髪の評価方法に関し、更に詳細には、毛髪のハリ及びコシの評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘアケア製品には様々な機能が求められるが、その中でも毛髪の触感改善は重要な機能の一つである。一般的に望ましいとされる毛髪の触感として、例えば、柔軟性やしなやかさ、ハリ、コシなどが挙げられる。このような毛髪の触感は、一般に専門パネル又は一般パネルによる官能評価に基づき評価されるが、機器を用いて毛髪の力学的特性を測定し、数値化することによって、客観的、定量的に評価する試みもなされている。例えば、微小な引張に対して生じるひずみ応力を測定することによって手触り柔軟性を評価する方法や（特許文献１）、毛髪を曲げた際の曲げ剛性と断面二次モーメントから算出した弾性率に基づき柔軟性を評価する方法（特許文献２）などが提案されている。
【０００３】
このような毛髪の感触の中でも、発毛剤や育毛剤の使用者は、特にハリ及びコシの改善を強く求めていると考えられる（非特許文献１）。しかし、毛髪のハリ及びコシに関しては明確な定義がなく、例えば、「ハリ・コシ感」などと両者を渾然一体の触感として抽象的に評価されることも多い（特許文献３）。またハリやコシは、通常官能評価により評価されるが、専門パネル間においても評価用語として統一的に認識されているとはいえず、その評価は十分な客観性、再現性を有するとはいえなかった。したがって、使用者が志向する「ハリ」や「コシ」を正確に把握、評価した上で製剤設計が進められているとは言い難く、それらの力学的特性の測定による客観的評価方法も未だ確立されていないのが実情であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２７６５５８号公報
【特許文献２】特開２０１２−２２５６５２号公報
【特許文献３】特開２００５−１３４３４４号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】"最近の育毛研究の現状と課題"、FRAGRANCE JOURNAL 37(10):21-26、2009
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記実情に鑑みなされたものであり、毛髪のハリ及びコシをそれぞれ別個の特性として正確に評価し得る指標を特定し、さらに、これらの客観的、定量的な評価方法を確立することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、毛髪の触感に関する官能評価の結果を因子分析することにより、毛髪の「ハリ」及び「コシ」を構成する物理的因子を特定し、これからそれぞれの指標となり得る力学的特性を確定した。さらにこの力学的特性に対応した物理モデルの構築を試み、当該物理モデルに基づき測定した物理量と官能評価の結果との相関を確認しつつ、必要に応じて修正することによって、当該指標に基づく官能評価と高い相関が得られる物理モデルを確立し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち本発明は、曲げた毛髪が元に戻るときの戻りやすさを指標とすることを特徴とする毛髪のコシの評価方法である。
【０００９】
また本発明は、曲げた毛髪が元に戻るときの戻りやすさをコシの指標とし、毛髪を曲げるときの曲がりにくさをハリの指標とする毛髪のハリ及びコシの評価方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の評価方法によれば、従来一体として抽象的に評価されてきた「ハリ」及び「コシ」について、それぞれ別個の触感として正確に評価することができる。また当該指標に相当する物理量を測定することで、より客観的、定量的な評価が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】毛髪サンプルのEI値とハリの官能値の相関を示すグラフである。
【図２】毛髪サンプルの曲げ剛性とハリの官能値の相関を示すグラフである。
【図３】試験例３の曲げ試験における各毛髪サンプルの曲げモーメントの差分積算値を示すグラフである。
【図４】曲げモーメントの差分積算値とコシの官能値の相関を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、毛髪の「ハリ」と「コシ」を一体的に評価するのではなく、それぞれ異なる触感として区別して評価するものである。本発明では、このうち毛髪の「ハリ」の指標として、「毛髪を曲げるときの曲がりにくさ」を用いる。「毛髪を曲げるときの曲がりにくさ」は官能評価により評価してもよく、また対応する物理モデルに基づく物理量として評価してもよい。すなわち、「毛髪を曲げるときの曲がりにくさ」は、「毛髪が曲がりつつあるときの反力」として定義することができるから、対応する物理モデルにおいて、この「毛髪が曲がりつつあるときの反力」を表す物理量を測定することにより、「ハリ」を評価することができる。このような物理量として、例えば、弾性率と断面二次モーメントの積、曲げモーメント、曲げ剛性等が例示される。
【００１３】
すなわち、毛髪の「ハリ」は、「毛髪が曲がりつつあるときの反力」であるから、ハリは力学モデルの１つである曲げモーメントMで表すことができると考えられる。曲げモーメントは、構造物の折れ曲がりに抵抗する力のことであり、下式のように断面二次モーメントや弾性率（ヤング率）によって決定され、EI値の大きさに比例する（曲率半径ρが一定の場合）。
M=E・I/ρ
(E：弾性率、I：断面二次モーメント、ρ：曲率半径）
EI値は引張試験によって算出される。弾性率Eは縦軸に試験力、横軸に変位をとった応力ひずみ曲線の直線部の傾きに相当する。一方、断面二次モーメントIはπd4/64(d：直径）で表され、毛髪サンプルの直径から算出される。引張試験は、EZテスター（株式会社島津製作所）などを用い、「JISR7606：炭素繊維−単繊維の引張り特性の試験方法」に準じて試験用台紙に毛髪サンプル１本を固定して、クロスヘッド速度1〜5mm/minの条件で行えばよい。弾性率と断面二次モーメントの積EI値は、ハリの官能値と高い相関を示す。またEI値は弾性率Eよりも断面二次モーメントIに大きく影響を受ける。したがって、毛髪のハリの物理量は、弾性率と断面二次モーメントの積EIの他、曲げモーメントで示すことが可能であり、これらは特に毛髪径に大きく影響を受ける。
【００１４】
曲げ剛性は、曲げ試験において、曲げる力に対する変形しにくさや曲がりにくさを反映した物理量であり、引張試験から算出されるEIに相当する。曲げ試験により測定した曲げ剛性の値は、引張試験から算出したEI値やハリの官能評価の結果と高い相関を示すため、曲げ剛性をハリの指標とすることができる。曲げ試験は、多目的純曲げ試験機KES-FB2(株式会社カトーテック)などを用いて、例えば、曲率速度0.2〜1.0cm-1/sec、曲率範囲1〜2.5cm-1の条件で行えばよい。毛髪サンプルは、所定間隔で10〜500本程度並べて板状とすればよいが、毛髪の径の大きさや性状によっては、毛髪同士が接触する間隔で配置すると毛髪相互の摩擦が生じ、曲げ試験の測定結果に影響を及ぼす場合がある。したがって、毛髪の間隔を広げて毛髪同士が接触しない状態で試験を行うことが好ましく、例えば、0.1〜1mm程度の間隔で10〜300本程度並べることが好適である。
【００１５】
また「ハリ」には毛髪の長さが影響し、毛髪の長さの2乗に反比例する。したがって、上記弾性率と断面二次モーメントの積、曲げモーメント、曲げ剛性について、毛髪の長さの2乗で除した値を用いることにより、毛髪の長さを反映させることができる。また、下記オイラーの式により求められる座屈荷重も毛髪の長さの影響を考慮したハリの物理量として使用できる。
P=nπ2EI/L2
(P：座屈荷重、E：弾性率、I：断面二次モーメント、L：長さ、n：端末条件による定数）
【００１６】
一方、「毛髪を曲げる時の曲がりにくさ」を官能評価により評価する場合は、評価用語として、「毛髪を曲げる時の曲がりにくさ」又はこれと類似する評価用語や関連性の高い評価用語を用いて、Semantic Differential(SD)法、一対比較法などによりパネルに評価してもらえばよい。
【００１７】
また本発明では、「コシ」については「曲げた毛髪が元に戻るときの戻りやすさ」を指標として用いる。「曲げた毛髪が元に戻るときの戻りやすさ」は官能評価によって評価してもよく、また対応する物理モデルに基づく物理量として評価してもよい。すなわち、「曲げた毛髪が元に戻るときの戻りやすさ」は、「曲げた毛髪が戻りつつあるときの反力」として定義することができるから、対応する物理モデルにおいて、この「曲げた毛髪が戻りつつあるときの反力」を表す物理量を測定することによりコシを評価することができる。このような物理量として、例えば、曲げ試験による曲げモーメントの差分積算値等が例示される。これは毛髪が完全弾性体であると仮定した場合に描く直線と実測値とのずれ幅（面積）として算出される値である。
【００１８】
具体的には、毛髪を曲げて戻した際に受ける経時的な反力変化について、マクスウェルモデルで考えた場合、弾性体はバネのみが存在するため、毛髪を手で曲げる際に与えた力（エネルギー）は失われず、曲がった毛髪が元の状態に戻るエネルギーとなる。したがって、元の状態に戻す動作において手への「追随性」がよいといえる。一方、毛髪が粘弾性体である場合は、毛髪を曲げる際に与えたエネルギーが粘性体により熱エネルギーとして吸収されるため、曲がった毛髪が元に戻る際の手への「追随性」が低下する。このような「追随性」の低下が「コシ」の低下として感じられると考えられる。
【００１９】
この「追随性」（＝「コシ」）は毛髪サンプルに一定速度で曲率変位を与えることができる曲げ試験により評価することができる。仮に毛髪が完全な弾性体であれば、変位曲線からの応力のずれ（差分積算値）は零になり、逆に、粘性が大きい毛髪の場合には、差分積算値が大きくなる。より具体的には、曲げ試験機を用いて毛髪サンプルの曲げ試験を実施し、所定時間一定速度で毛髪サンプルに曲率変位を与え、得られた曲げモーメントの実測値より、毛髪が完全な弾性体と仮定したときの回帰式を導き、実測値との差分を当該所定時間の間積算することにより、差分積算値を求めることができる。曲げ試験は、多目的純曲げ試験機KES-FB2(株式会社カトーテック)などを用いて、例えば、曲率速度0.2〜1.0cm-1/sec、曲率範囲1〜2.5cm-1の条件で実施し、200〜600秒程度毛髪サンプルを一方向に曲げている間の曲げモーメントの差分積算値を算出すればよい。このようにして得られた曲げモーメントの差分積算値は、コシの官能評価の結果と高い相関を示す。なお、毛髪サンプルによって曲げモーメントの最大値が異なり、曲げモーメントの最大値が大きい毛髪ほど差分積算値が大きくなる場合があることから、差分積算値を曲げモーメントの最大値で除した値を用いることが好ましい。
【００２０】
この現象は、マクスウェルモデルにより以下のように考えることができる。マクスウェルモデルは、バネ（弾性体）とダッシュポット（粘性体）が直列に並んだモデルで表される。マクスウェルモデルに応力σを加えた場合に起こるばねのひずみをε1、ダッシュポットのひずみをε2とすると、全体のひずみεは
ε=ε1+ε2・・・(i)
と表される。
フックの法則（バネの伸びと応力は比例する）より、ばねの弾性率をEとすると
σ=E・ε1・・・(ii)
となり、ニュートンの粘性法則（応力は速度のゆがみ率に比例する）より、ダッシュポットの粘性率をηとすると
σ=η・dε2/dt・・・(iii)
となる。なお、バネとダッシュポットは直列につながっているため、バネとダッシュポットに発生する応力は等しくなる。
(i)式を時間tで微分し、(ii)式及び(iii)式を代入すると、
dε／dt=dε1／dt+dε2／dt=1／E・dσ／dt＋σ／η・・・(iv)
となる。曲げ試験において一定速度の変化を与えているため、
dε／dt=1／E・dσ／dt＋σ／η=一定
となる。これをσについて解くと、
σ=S・exp(-E／η・t)+dε／dt・η       (S：定数）・・・(v)
t=Oの時、σ＝Oとなるため、
O=S・exp(0)+dε／dt・η
S=-dε/dt・η
よって、式(v)は下記の通り表され、これが一定速度で曲げた際の応力変化を表す式となる。
σ=−dε/dt・η〔1−exp(-E／η・t)〕   ・・・(vi)
（σ：応力、ε：変位、η:ダッシュポットの粘性率、E：ばねの弾性率、t：時間）
【００２１】
一方、「曲げた毛髪が元に戻るときの戻りやすさ」を官能評価で評価する場合は、評価用語として、「曲げた毛髪が元に戻るときの戻りやすさ」又はこれと類似する評価用語や関連性の高い評価用語を用いて、Semantic Differential(SD)法、一対比較法などによりパネルに評価してもらえばよい。
【００２２】
本発明の評価方法においては、「ハリ」、「コシ」をそれぞれ単独で評価してもよく、両者の評価結果を総合的に評価してもよい。また、双方を官能評価により評価しても、物理モデルに基づく物理量を用いて評価してもよく、いずれか一方を官能評価により評価し、他方を物理モデルに基づく物理量を用いて評価してもよい。
【００２３】
本発明の評価方法によれば、従来一体として抽象的に評価されてきた「ハリ」及び「コシ」について、適切な指標をもって評価することで、それぞれを区別して正確に評価することができる。また当該指標に相当する物理量を測定することで、より客観的、定量的な評価が可能となる。
【実施例】
【００２４】
以下、試験例等を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに何ら制約されるものではない。
【００２５】
試  験  例  １
「ハリ」及び「コシ」の因子の決定：
【００２６】
（１）官能評価（SD法：毛髪の触感）
毛髪のハリ・コシがどのような毛髪の触感と関連があるかを調べるため、選定した官能評価用語に基づき、各種毛髪及び繊維の毛束を用いて一般パネルにて官能評価を実施した。官能評価は、Semantic Differential(SD）法により行い、一般パネル15名で実施した。評価サンプルとして、人毛2種、合成繊維3種を用い、毛髪本数を約3000本に揃えて毛束を作製した。評価スコアは7段階とした。
【００２７】
（２）因子分析
官能評価の結果を基に、統計解析ソフト「エクセル統計」（(株)会社情報サービス）を用いて下記解析条件による因子分析を実施した。分析の結果得られた因子を、固有値を基準に降順で並べて折れ線グラフ（固有値スクリープロット）にし、その傾斜がゆるやかになる手前（第1因子〜第4因子）までの因子を採用した（累積寄与率約65%）。その因子パターン行列（各因子に与える影響の強さ）を求め、その結果から、各因子に寄与が大きい用語を基に毛髪の触感に影響する潜在的な因子を命名した（表1）。
（解析条件）
共通性の初期値：SMC(Joreskogの方法)
因子の推定方法：最尤法
因子の回転：斜交回転  プロマックス法
【００２８】
【表１】
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【００２９】
変数（評価用語）の各因子への関与は、因子パターンの絶対値が0.3以上であることが判断の目安となる。触感の因子について、「ハリ」には「硬さ」が最も寄与しており、「コシ」には「弾力」が最も寄与し、硬さも若干寄与しており、「ハリ・コシ」には「硬さと弾力」が最も寄与していることが明らかとなった。したがって、「ハリ」は「硬さ」、コシは「弾力」及び「硬さ」で構成されることが示された。すなわち、ハリとコシは異なる物理量で表される一方、共通した因子（硬さ）を持ち合わせていることが明らかとなった。
【００３０】
以上の因子分析の結果から、ハリは「まっすぐな状態の毛髪を曲げるときに感じる『曲がりにくさ』」であり、これは「毛髪が曲がりつつあるときの反力」と定義することができた。一方、コシは「曲げた状態の毛髪が元に戻るときに感じる『戻りやすさ』」であり、これは「曲げた毛髪が戻りつつあるときの反力」と定義することができた。
【００３１】
（３）官能評価（一対比較法：毛髪のハリ、コシ）
物理量の測定に用いる毛髪サンプルの「ハリ」と「コシ」の官能値を上記にて設定した定義にて、3名の専門パネルにて評価し、スコア化した（表2）。官能評価は一対比較法で行い、最もスコアが低いサンプルをスコア1（基準）とし、わずかに違いが分かるサンプル間の距離を1としてスコア化した。評価サンプルとして、中国人毛、インド人毛、スペイン人毛（頭髪模型；株式会社ビューラックス）を用いた。
【００３２】
【表２】
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【００３３】
毛髪サンプルのハリは、スペイン人毛が最も小さく（スコア1）、インド人毛、中国人毛の順に大きくなった。一方、毛髪のコシは、インド人毛が最も小さく（スコア1)、スペイン人毛、中国人毛の順に大きくなった。
【００３４】
試  験  例  ２
ハリの物理モデルの構築：
（１）引張試験(El)
EZテスタ（岡島製作所）用いて下記条件により毛髪の引張試験を実施し、弾性率E(N/mm2）を測定した。
（測定条件）
温度：約22〜28℃
湿度：成り行き（15〜70%RH）
ロードセル：50N
クロスヘッド速度：1mm/min
測定サンプル：
人毛：中国人毛、インド人毛、スペイン人毛（N=5；株式会社ビューラックス)
毛髪選定：マイクロメーター（ミツトヨ株式会社）を用いて毛髪の直径を測定し
（N=10)、平均値に近い毛髪を選定した。
サンプル前処理：「JISR7606：炭素繊維単繊維の引張り特性の試験方法」に準じて、試
験片台紙に毛髪サンプル（1本）を固定したものを使用した。
【００３５】
弾性率（E）は、スペイン人毛が最も大きく、インド人毛、中国人毛の順に小さくなった。また、測定した毛髪径の平均値から算出した断面二次モーメント（Ｉ）は、中国人毛が最も大きく、インド人毛、スペイン人毛の順に小さくなった（断面二次モーメントI =πd4/64  dは直径）。また、弾性率と断面二次モーメントの積であるEI(N・mm2)は、中国人毛が最も大きく、インド人毛、スペイン人毛の順に小さくなった。算出したEI(N・mm2)とハリの官能値（試験例1、表2）との相関性を評価した結果，高い相関性を示した（図1）。したがって、毛髪のハリの物理量は弾性率と断面二次モーメントの積であるEIで示すことが可能であることが示された。
【００３６】
（２）曲げ試験（曲げ剛性）
多目的純曲げ試験機KES-FB2（株式会社カトーテック）を用いて下記条件により曲げ試験を実施し、曲げ剛性(gf・cm2/cm）を測定した。
（測定条件）
温度：約20℃
湿度：約65%RH
曲率速度：O.5cm-1/sec
曲率範囲：±2.5cm-1
クランプ間隔：1cm
測定サンプル：
人毛：中国人毛、インド人毛、スペイン人毛（N=3；株式会社ビューラックス)
毛髪サンプルの作製：
毛髪（200本）を1mm間隔に10本（2cm）並べて板状にした。
【００３７】
曲げ剛性は、中国人毛が最も大きく、インド人毛、スペイン人毛の順に小さくなった。曲げ剛性の値は、引張試験から算出したEI値やハリの官能評価の結果と高い相関を示した（図2）。したがって、毛髪のハリの物理量は曲げ剛性値で示すことも可能であることが示された。
【００３８】
試  験  例  ３
「コシ」の物理モデルの構築：曲げ試験（差分積算値）
多目的純曲げ試験機KES-FB2を用いて試験例２と同様にして曲げ試験を実施し、測定開始5秒後から15秒後（毛髪サンプルを一方向に曲げている間）に得られた曲げモーメントの値より、毛髪が完全な弾性体と仮定したときの回帰式を導き、実測値とのずれ（差分積算値）を算出した。ただし、曲げモーメントの最大値が各毛髪サンプルで異なることから、差分積算値は曲げモーメントの最大値で除して比較した。
（測定条件）
温度：約20℃
湿度：約65%RH
曲率速度：O.5cm-1/sec
曲率範囲：±2.5cm-1
クランプ間隔：1cm
測定サンプル：
人毛：中国人毛、インド人毛、スペイン人毛（N=3；株式会社ビューラックス)
毛髪サンプルの作製：
毛髪（200本）を1mm間隔に10本（2cm）並べて板状にした。
【００３９】
曲げモーメントの差分積算値は、インド人毛が最も大きく、スペイン人毛、中国人毛の順に小さくなり、コシの官能値との逆相関が認められた（図3、4)。したがって、毛髪のコシの物理量は曲げモーメントの差分積算値で示すことが可能であることが示された。
【００４０】
上述のとおり、この現象はマクスウェルモデルで表せることができる。一定速度で曲げた際の応力変化を表す式である以下の式(vi)がコシを表す物理モデル式となる。
σ=−dε/dt・η〔1−exp(-E／η・t)〕 ・・・(vi)
（σ：応力、ε：変位、η:ダッシュポットの粘性率、E：ばねの弾性率、t：時間）  
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の方法は、毛髪の触感評価において重要な「ハリ」及び「コシ」について、適切な指標をもって評価することで、それぞれを別個の触感として正確に評価することができ、また当該指標に対応した物理量を測定することで、より客観的、定量的な評価が可能となる。したがって、ハリ・コシ改善を志向する発毛剤や育毛剤などのヘアケア製品の製剤設計にあたって、有効に利用できるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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