Lernzettel: Introduction à la formulation et ses applications

📋 Plan du Cours

1. Formulation et fonction d’usage
2. Création des formulations et ingrédients
3. Histoire, risques et éco-conception
4. Applications industrielles
5. Cahier des charges d’une formulation
6. Matières premières et grandes familles
7. Cosmétiques et extrait sec
8. Formule d’un shampoing

📖 1. Formulation et fonction d’usage

🔑 Notions clés & Définitions

• Formulation : La formulation désigne l’ensemble des opérations de mélange ou de mise en forme d’ingrédients pour obtenir un produit fini correspondant à sa fonction d’usage.
• Fonction d’usage : La fonction d’usage correspond à l’utilisation spécifique visée par le produit commercialisé (exemples : laver, soigner, peindre).
• Cahier des charges : Le cahier des charges regroupe les exigences client qui orientent le choix des ingrédients, les proportions et les performances à atteindre.
• Ingrédients : Les ingrédients sont les matières premières sélectionnées pour répondre au cahier des charges et former le produit par mélange.

📝 Points essentiels

• Une formule sert à obtenir un produit commercialisable en suivant un cahier des charges et des proportions d’ingrédients.
• Le produit est ensuite fabriqué avec des techniques comme dispersion, broyage ou émulsion, selon la nature des ingrédients.
• Le produit fini est contrôlé pour vérifier la conformité aux exigences du cahier des charges.
• Les produits formulés sont destinés à une utilisation spécifique qui définit leur fonction d’usage.

📖 2. Création des formulations et ingrédients

🔑 Notions clés & Définitions

• Invention de formulation : L’invention de formulation est la création d’une nouvelle formule via un travail R&D pouvant nécessiter plusieurs mois.
• Amélioration d’une formule existante : L’amélioration d’une formule existante consiste à modifier une formule pour gagner en performances, réduire le coût ou adapter les contraintes externes.
• Adaptation de formule : L’adaptation de formule est une modification réalisée pour produire à l’étranger ou avec des contraintes différentes, entraînant un cahier des charges distinct.
• Matière active : La matière active est l’ingrédient qui apporte l’efficacité recherchée et remplit la fonction d’usage du produit.

📝 Points essentiels

• Les exigences du cahier des charges peuvent évoluer pendant l’étude et être renégociées avec le client.
• L’amélioration peut viser l’optimisation performances/prix, la substitution de matières premières indisponibles, ou l’adaptation à la législation.
• Dans le meilleur des cas, une dizaine d’essais suffit pour trouver le bon compromis entre critères.
• Une adaptation de formule peut être nécessaire si une matière première n’est pas autorisée ou si le matériel d’application diffère entre filiales.

📖 3. Histoire, risques et éco-conception

🔑 Notions clés & Définitions

• Empirisme : L’empirisme correspond à l’élaboration initiale de formules par association de matières naturelles sans démarche scientifique formalisée.
• Directive européenne REACH : REACH est la directive européenne citée pour encadrer l’enregistrement, l’évaluation, l’autorisation et la restriction de certaines substances chimiques.
• Eco-conception : L’éco-conception regroupe des démarches visant à réduire l’impact environnemental en orientant les formules vers des matières plus sûres et biodégradables.
• Parabènes : Les parabènes sont une famille de conservateurs citée via l’exemple des parahydroxybenzoates utilisés dans les cosmétiques.

📝 Points essentiels

• Les premières formules dites secrètes reposaient sur des associations empiriques de matières animales, végétales ou minérales.
• Le texte cite notamment l’Égypte antique (ex : conservation de la viande par le sel) et la Chine du 9e siècle (poudre à canon).
• L’histoire du 20e siècle met en avant des risques potentiels et la mise en évidence de produits toxiques pour l’homme.
• L’exemple des parabènes et du bisphénol montre des préoccupations de perturbation endocrinienne, encadrées par REACH.
• L’éco-conception est reliée au choc pétrolier de 1973 et vise des matières renouvelables et biodégradables plutôt que polluantes.

📖 4. Applications industrielles

🔑 Notions clés & Définitions

• Industries de formulation : Les industries de formulation sont des secteurs où l’on fabrique des produits comme peintures, cosmétiques, adhésifs ou détergents à partir de formules.
• Spécialités chimiques : Les spécialités chimiques sont des fabricants de matières premières qui approvisionnent les industries de formulation.
• Cosmétiques : Les cosmétiques constituent un secteur industriel lié directement à la formulation et à l’élaboration de produits finis destinés au corps.

📝 Points essentiels

• Deux grands types de secteurs sont liés à la formulation : industries de formulation et spécialités chimiques.
• Le texte cite des entreprises dans plusieurs familles, dont Peintures, Adhésifs, Cosmétiques et Spécialités chimiques.
• Dans la liste, des exemples d’industriels incluent PPG, Sherwin Williams et AkzoNobel pour les peintures, et 3M, Bostik et Henkel pour les adhésifs.
• Pour les cosmétiques, des noms cités incluent L’ORÉAL, ESTÉE LAUDER et Procter & Gamble.
• Pour les spécialités chimiques, des noms cités incluent BASF, DOW et EVONIK.

📖 5. Cahier des charges d’une formulation

🔑 Notions clés & Définitions

• Performances techniques : Les performances techniques sont les critères mesurant le comportement du produit livré (stockage, préparation, mise en œuvre) et du produit en usage.
• Contraintes réglementaires : Les contraintes réglementaires regroupent les exigences de protection de l’utilisateur et de conformité environnementale imposées à la formulation.
• Contraintes économiques : Les contraintes économiques rassemblent les limites de prix matière, de coûts de fabrication et de prix de revient intégrant l’utilisation.
• Produit en usage : Le produit en usage désigne la performance attendue une fois le produit appliqué ou utilisé dans sa fonction.

📝 Points essentiels

• Le cahier des charges est construit avec le client et comprend trois volets : performances, contraintes réglementaires et contraintes économiques.
• Les performances techniques couvrent à la fois le produit livré (stockage, préparation, mise en œuvre) et le produit en usage.
• La protection de l’utilisateur et l’environnement sont explicitement traitées dans les contraintes réglementaires.
• Les contraintes économiques distinguent prix du produit et prix de revient en incluant les coûts liés à l’utilisation.
• L’exemple de peinture pour marquage routier fixe des critères comme absence de sédimentation, applicabilité airless et conformité COV.

📖 6. Matières premières et grandes familles

🔑 Notions clés & Définitions

• Produit cosmétique : Un produit cosmétique est une substance ou un mélange destiné à être en contact avec des parties superficielles du corps pour nettoyer, protéger, parfumer ou modifier l’aspect.
• Détergence : La détergence est le fait d’enlever les salissures de la surface et de les maintenir en suspension afin d’éviter leur redéposition.
• Pharmacie galénique : La pharmacie galénique correspond aux procédés visant à préparer un principe actif en forme administrable, comme comprimé, gélule ou solution injectable.
• Extrait sec : L’extrait sec indique la teneur en matière sèche d’une formule ou d’une matière première, utile car le prix est calculé en masse.

📝 Points essentiels

• La nature et la qualité des matières premières dépendent du type de produit (cosmétiques, filmogènes, détergents, pharmacie, agroalimentaire, matériaux).
• Pour les cosmétiques, le texte distingue des classes de produits : capillaires, hygiène et soins, maquillage, parfumerie alcoolique.
• L’extrait sec peut être massique ou volumique et sert à comparer les teneurs en matière sèche pour le calcul des coûts.
• Le texte fournit les relations ES_m en% = m_sèche / m_totale et ES_v en% = V_sec / V_total.

📖 7. Cosmétiques et extrait sec

🔑 Notions clés & Définitions

• Produit actif : Le produit actif ou principe actif est l’ingrédient qui apporte l’efficacité d’un cosmétique et détermine sa cible.
• Véhicule ou excipient : Le véhicule ou excipient est le support du principe actif qui peut moduler sa pénétration et contribuer à la protection.
• Additifs ou adjuvants : Les additifs ou adjuvants sont des substances ajoutées en petite quantité pour améliorer des propriétés du produit.

📝 Points essentiels

• En cosmétique, les constituants se regroupent en produit actif, véhicule/excipient et additifs/adjuvants.
• Le texte donne des exemples d’actifs : agents hydratants, absorbants UV ou pigments.
• Le véhicule/excipient peut être un mélange résine-solvants, utile pour moduler la pénétration d’un actif sur la peau.
• Les additifs/adjuvants cités incluent conservateurs, stabilisants, parfums et colorants.
• Les conservateurs cités dans le contexte cosmétique appartiennent à la famille des parabènes, souvent utilisés en combinaison.

📖 8. Formule d’un shampoing

🔑 Notions clés & Définitions

• Tensioactif anionique : Un tensioactif anionique est un tensioactif dont la charge contribue au nettoyage et est représenté dans la formule par Sodium laureth sulfate et Sodium lauryl sulfate.
• Tensioactif amphotère : Un tensioactif amphotère peut être plus doux, et le texte l’illustre avec le CAPB (cocoamidopropyl bétaïne).
• Agent séquestrant : Un agent séquestrant est un ingrédient qui complexifie des cations susceptibles d’oxyder les matières grasses et peut jouer un rôle de conservation.
• Conditionneur : Un conditionneur est une substance filmogène qui aide à redonner au cheveu un état normal et facilite le démêlage via des forces électrostatiques.

📝 Points essentiels

• La formule du shampoing contient notamment 26% de Sodium laureth sulfate (ES 28%), 10% de Sodium lauryl sulfate (ES 30%) et 8% de CAPB (ES 100%).
• Les conservateurs cités sont le methylparaben à 0,1% et le propylparaben à 0,1% dans la formule donnée.
• Le texte indique que le CAPB est souvent utilisé pour réduire l’effet décapant des tensioactifs anioniques et qu’il est utile pour usage fréquent et bébés.
• Le conditionneur mentionné est le Polyquaternium-10 à 0,5% et agit en formant un film protecteur et en favorisant le démêlage.
• L’ajustement du pH est QSP à pH 6 avec l’acide citrique, tandis que l’eau purifiée est à QS pour compléter à 100%.

📅 Repères chronologiques

Date	Événement
1843	Invention des comprimés (William Brockedon, Angleterre, 1843).
1839	Charles GOODYEAR (USA) cité dans la chronologie de la formulation.
1887	John Boyd Dunlop (Ir) cité dans la chronologie de la formulation.
1891	André et Edouard MICHELIN (Fr) cités dans la chronologie de la formulation.
1973	Premier choc pétrolier et lancement de l’idée d’éco-conception dans le texte.

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre la fonction d’usage avec le cahier des charges : la fonction décrit l’utilisation, alors que le cahier fixe les exigences à respecter.
2. Oublier que la formulation inclut aussi des opérations de fabrication (dispersion, broyage, émulsion) et pas seulement le choix d’ingrédients.
3. S’interroger sur l’origine de la performance : la matière active porte l’efficacité, tandis que les auxiliaires servent surtout à rendre compatibles ou améliorer des propriétés.
4. Confondre extrait sec et quantité totale : l’extrait sec correspond à la fraction matière sèche (massique ou volumique), utilisée pour les calculs de prix.
5. Mélanger tensioactif anionique et amphotère : le texte relie l’amphotère (CAPB) à une douceur accrue et une action de réduction du décapage.
6. Croire que l’agent séquestrant est uniquement un “anti-corrosion” : le texte précise son rôle de complexation et son lien avec la conservation via la limitation d’oxydation.

✅ Checklist Examen

1. Définir la formulation et expliquer le lien avec le cahier des charges et la fonction d’usage.
2. Décrire le déroulement général : choix des ingrédients, proportions, techniques de fabrication et contrôle de conformité.
3. Citer trois raisons possibles d’améliorer une formule existante et reconnaître l’objectif d’optimisation performances/prix.
4. Expliquer ce qu’implique une adaptation de formule en production à l’étranger (matière première autorisée ou matériel différent).
5. Connaître la distinction entre matière active, auxiliaire de formulation et synergie et donner au moins un effet attendu pour chaque catégorie.
6. Rappeler l’idée d’élaboration empirique des premières formules et au moins un exemple chronologique cité.
7. Expliquer les risques évoqués (toxicité, substances comme parabènes/bisphénol) et le rôle de la directive REACH tel que présenté.
8. Décrire l’éco-conception et relier l’orientation vers des matières renouvelables et biodégradables au choc pétrolier de 1973.
9. Identifier les deux grands types de secteurs liés à la formulation et donner au moins deux exemples d’entreprises cités.
10. Lister les trois volets du cahier des charges et distinguer performances techniques produit livré vs produit en usage.
11. Donner les types de contraintes réglementaires et économiques évoquées, y compris la notion de prix de revient intégrant l’utilisation.
12. Définir les notions produit cosmétique, détergence et pharmacie galénique telles qu’enseignées.
13. Définir produit actif, véhicule/excipient et additifs/adjuvants et savoir donner un exemple pour chacun parmi ceux du texte.
14. Calculer ou rappeler les formules de l’extrait sec massique et volumique : ES_m et ES_v.