Guar Hydroxypropyltrimonium Chloride (CAS 65497-29-2) ist ein kationisches Polymer pflanzlichen Ursprungs. Es entsteht, indem quartäre Ammoniumgruppen auf Guarkernmehl aufgepfropft werden, das Galaktomannan aus dem Endosperm der Samen von Cyamopsis tetragonoloba. Es trägt dauerhaft positive Ladungen und bindet durch elektrostatische Anziehung an die anionische Haaroberfläche. Seine Besonderheit: Es wirkt bereits während der Haarwäsche. Beim Ausspülen bildet es mit den anionischen Tensiden eine Phase, das Koazervat, die sich auf der Faser ablagert und sie pflegt, noch bevor ein Conditioner aufgetragen wird.

Es gehört zu den am weitesten verbreiteten Konditionierern in professionellen Shampoos. Für Hairswiss zeigt es ein oft missverstandenes Formulierungsprinzip: In einem Shampoo zählt weniger die Polymermenge als der Moment, in dem das Polymer aus der Lösung austritt.

Wie ist kationisches Guar chemisch aufgebaut?

Guarkernmehl ist ein Polysaccharid aus einer linearen Kette β-(1→4)-verknüpfter Mannoseeinheiten, an die einzelne Galaktoseeinheiten α-(1→6) gebunden sind. Das Verhältnis Mannose zu Galaktose liegt bei etwa 2:1, gegenüber etwa 4:1 bei Johannisbrotkernmehl. Diese dichte Verzweigung erklärt die gute Löslichkeit von Guar in kaltem Wasser. Die Molmassen des nativen Gummis liegen oft über 2 Millionen g/mol.

Um es kationisch zu machen, werden die Hydroxylgruppen des Polymers mit 2,3-Epoxypropyltrimethylammoniumchlorid umgesetzt. Es entstehen 2-Hydroxy-3-(trimethylammonio)propylether mit Chlorid als Gegenion. Der Substitutionsgrad bleibt gering, weniger als ein Substituent pro Zuckereinheit, und bestimmt die Ladungsdichte des Polymers.

• Ladungsdichte kosmetischer Typen: etwa 0,5 bis 1,7 meq/g;
• mittlere Molmasse: je nach Typ von etwa 50’000 g/mol bis über 2 Millionen g/mol;
• positive Ladung unabhängig vom pH-Wert, weil der quartäre Stickstoff nicht deprotoniert wird.

Diese beiden Grössen, Ladung und Molekülgrösse, bestimmen das Verhalten des Polymers im Shampoo und auf der Faser.

Warum haftet ein kationisches Polymer am Haar?

Keratin hat einen isoelektrischen Punkt nahe pH 3,7. Beim pH-Wert eines Shampoos (meist 5 bis 6) trägt die Haaroberfläche daher eine negative Nettoladung. Auf blondiertem oder gefärbtem Haar nimmt diese Ladung zu, denn bei der Oxidation von Cystin entsteht Cysteinsäure mit Sulfonatgruppen (–SO3⁻). Der Mechanismus ist derselbe wie bei den Aminosilikonen und Amodimethicone: Die stärker geschädigten Bereiche ziehen kationische Moleküle stärker an.

Kationisches Guar dringt nicht in die Faser ein. Wegen seiner Grösse bleibt es an der Oberfläche und bildet dort einen dünnen Film, der die Reibung zwischen den Haaren senkt, statische Aufladung verringert und das Entwirren im nassen Zustand erleichtert.

Was ist ein Koazervat und warum entsteht es beim Ausspülen?

In der Flasche liegen kationisches Guar und anionische Tenside (Sodium Laureth Sulfate, Ammonium Lauryl Sulfate) in einer klaren Lösung nebeneinander vor: Die Mizellen sind in grossem Überschuss und halten die Polymer-Tensid-Komplexe gelöst. Verdünnt das Spülwasser das Shampoo, sinkt die Tensidkonzentration und das Gleichgewicht verschiebt sich. Polymer und Tenside lagern sich zu weniger löslichen Komplexen zusammen, die sich als polymerreiche Phase abtrennen: das Koazervat.

Dies geschieht nur in einem bestimmten Verdünnungsbereich, dem «Koazervationsfenster». Eine am IFSCC-Kongress 2022 vorgestellte Studie beobachtete es zwischen den Verdünnungen 1:3 und 1:8 bei einem Shampoo mit 0,25 % kationischem Guar, während das Fenster mit Polyquaternium-10 deutlich schmaler war. Andere Arbeiten im Journal of Cosmetic Science verwenden eine Verdünnung Wasser zu Shampoo von 10:1, um das Ausspülen zu simulieren, und zeigen unter dem Mikroskop, wie das Koazervat unter fliessendem Wasser an der Faser haftet.

Das Koazervat hat eine zweite Aufgabe: Es schliesst unlösliche Wirkstoffe ein, die im Shampoo dispergiert sind, etwa Tröpfchen von Dimethicone, und trägt sie auf das Haar. So kann ein «2-in-1»-Shampoo ein Silikon ablagern, obwohl es zum Waschen gedacht ist.

Welche Formulierungsfaktoren beeinflussen die Wirkung?

• Ladungsdichte. Eine hohe Ladung ergibt ein kompakteres, substantiveres Koazervat; eine niedrige Ladung ein flüssigeres Koazervat und ein leichteres Gefühl am Haar.
• Molmasse. Hochmolekulare Typen pflegen stärker; kürzere Typen werden für feines Haar gewählt, weil sie es weniger beschweren.
• Tensidsystem. Art und Menge der Tenside legen die Lage des Koazervationsfensters fest. Amphotere Co-Tenside wie Cocamidopropyl Betaine und Salz verändern die Ladung der Mizellen und damit die Ablagerung.
• Konzentration. In Shampoos wird kationisches Guar im Bereich von Bruchteilen eines Prozents eingesetzt: Es wirkt durch gezielte Ablagerung, nicht durch Menge.

Wie jedes kationische Polymer kann es sich auf feinem oder wenig porösem Haar anreichern, wenn immer dieselbe stark pflegende Formel verwendet wird. Ein gelegentliches Tiefenreinigungsshampoo entfernt diese Ablagerungen.

Worin unterscheidet es sich von Polyquaternium?

Polyquaternium-Typen sind entweder synthetische Polymere (Polyquaternium-6, -7, -22) oder kationische Cellulosederivate (Polyquaternium-10). Kationisches Guar gehört zur selben funktionellen Familie, sein Grundgerüst ist jedoch ein natürliches Galaktomannan. Sein breites Koazervationsfenster macht es zu einem robusten Polymer: Es lagert sich über einen grösseren Verdünnungsbereich ab und reagiert daher weniger empfindlich auf die Wassermenge am Waschbecken. Viele Formeln kombinieren beide Typen, um Entwirrbarkeit und Leichtigkeit auszubalancieren.

Ist Guar Hydroxypropyltrimonium Chloride sicher?

Das Cosmetic Ingredient Review (CIR) hat sechzehn Galaktomannane bewertet, darunter Guar Hydroxypropyltrimonium Chloride, und 2012 festgestellt, dass sie unter den aktuellen Anwendungsbedingungen und Konzentrationen sicher sind. Ihre Molekülgrösse macht eine nennenswerte Hautpenetration unwahrscheinlich. Für den Inhaltsstoff gelten in der Verordnung (EG) Nr. 1223/2009 keine besonderen Einschränkungen.

Welche professionellen Shampoos enthalten kationisches Guar?

Kationisches Guar findet sich in vielen professionellen Formeln, die in der Schweiz vertrieben werden. Das INEJ Remedy Shampoo von Code Zero, erhältlich auf cliCHair.ch, ist ein klassisches Beispiel: Sodium Laureth Sulfate, Cocamidopropyl Betaine und Guar Hydroxypropyltrimonium Chloride stehen weit vorne in der Liste, ein System, das beim Ausspülen ein Koazervat bildet und die Ansätze bei fettigem Haar dennoch leicht lässt.

Für gefärbtes Haar, das anionischer und damit empfänglicher für kationische Ablagerungen ist, kombiniert das INEJ Color Protect Shampoo, ebenfalls auf cliCHair.ch erhältlich, Ammonium Lauryl Sulfate mit kationischem Guar sowie Kamelien- und Hanfsamenöl.

Das Wichtigste in Kürze

Guar Hydroxypropyltrimonium Chloride ist ein natürliches, kationisch modifiziertes Galaktomannan. Im Shampoo bleibt es gelöst; beim Ausspülen trennt es sich als Koazervat ab, das sich auf den negativ geladenen Bereichen der Faser ablagert und weitere pflegende Wirkstoffe mitnimmt. Ladungsdichte, Molmasse und Tensidsystem bestimmen, wie stark die Pflege ausfällt. Für Profis erklärt das, warum sich dasselbe Shampoo je nach Porosität des Haares und Art des Ausspülens unterschiedlich verhält.