التوصيف الحراري والريولوجي لمعالجة هلام الأظافر

مقدمة

من الشفاف إلى الأسود، بما في ذلك جميع ألوان قوس قزح، يقدم سوق جل الأظافر (تلك التي تعالج) وطلاء الأظافر (تلك التي تجف في الهواء) مجموعة واسعة من المنتجات. حتى لو كان المعيار الأول selectأيون غالبًا ما يكون معيارًا جماليًا، فإن المستهلك يريد أيضًا منتجًا عمليًا للتطبيق يعطي اللمسة النهائية والأداء المطلوب. لذلك، يجب أن يكون ملمس جل أو طلاء الأظافر المثالي سائلًا نسبيًا لسهولة وضعه بالفرشاة ولكن دون أن يتدفق خارج الظفر. يجب أن يكون وقت التجفيف أو المعالجة أقل وقت ممكن وأن يؤدي إلى سطح أملس للحصول على مظهر لا تشوبه شائبة. أخيرًا، من المستحسن أيضًا أن يكون المانيكير طويل الأمد، دون أن يكون من الصعب إزالته.

تتطلب بعض أنواع جل الأظافر استخدام مصباح الأشعة فوق البنفسجية للمعالجة. تحتوي هذه المنتجات على بادئ ضوئي يبدأ تفاعل المعالجة بمجرد أن يتلامس الجل مع الأطوال الموجية المناسبة المنبعثة من المصباح.

يعتبر وقت التعرض والطول الموجي وشدة المصباح ذات أهمية كبيرة لعلاج جل الأظافر بالطريقة الصحيحة.

تجريبي

تم توصيف المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية لثلاث مواد هلامية للأظافر بطريقتين مختلفتين:

• قياس السعرات الحرارية بالمسح التفاضلي (DSC): استُخدمت للحصول على معلومات حول سرعة ووقت المعالجة.
• قياس الانسيابية الدورانية لتوصيف تغير معامل تغير هلام الأظافر أثناء التعرض للأشعة فوق البنفسجية.

كانت ألوان العينة حمراء وسوداء وشفافة. احتوت العينة الشفافة على جليتر معلق.

يلخص الجدول 1 الظروف التي تم فيها اختبار العينات الثلاث المختلفة.

الجدول 1: شروط القياس

DSC - المبدأ الوظيفي

واستنادًا إلى المواصفة القياسية ISO 11357، فإن DSC للتدفق الحراري والتدفق الحراري هو تقنية يتم فيها تحديد الفرق بين معدل التدفق الحراري في بوتقة العينة ومعدل التدفق الحراري في بوتقة مرجعية كدالة لدرجة الحرارة و/أو الوقت. أثناء هذا القياس، تخضع العينة والمرجع لنفس برنامج درجة الحرارة/الوقت والجو المتحكم فيه.

قياس الانسيابية الدورانية (قياس التذبذب) - المبدأ الوظيفي

تتأرجح الصفيحة العلوية بتردد محدد f [هرتز] (أو ω [راد/ث]) وسعة [%] (أو إجهاد القص γ [%])، γ = γo + sin (ωt).

يُحدَّد إجهاد القص σ [باسكال] المطلوب لهذا التذبذب: σ = σ0 + sin(ωt+δ).

النتيجة: يتم تحديد خواص اللزوجة المرنة للعينة، ولا سيما صلابتها المعقدة G* (|G*| بال [باسكال]).

ويرتبط الجزء "داخل الطور" من G* بالخصائص المرنة (→ G'، معامل القص التخزيني)، ويرتبط الجزء "خارج الطور" بالخصائص اللزوجة (→ G'، معامل القص المفقود) للمادة اللزجة المرنة.

التحليل الحراري وسرعة المعالجة

يمكن ملاحظة تأثيرات المعالجة في منحنيات DSSC في شكل تأثيرات طاردة للحرارة. يمكن أن يبدأ تفاعل المعالجة إما بالحرارة أو بالأشعة فوق البنفسجية، عند استخدام DSC المجهز بمصباح الأشعة فوق البنفسجية (DSC الضوئي-DSC).

يصور الشكل 1 المنحنيات الضوئية-DSC التي تم الحصول عليها أثناء التعرض للأشعة فوق البنفسجية للمواد الهلامية الثلاثة للأظافر. تمثل منطقة الذروة إنثالبي المعالجة. كلما زادت القيمة، زادت الطاقة المنطلقة أثناء التفاعل.

تحتوي العينة الشفافة التي تحتوي على الجليتر على ذروة المعالجة بأعلى إنثالبي تفاعل (211 جول/غم). وهذا لا يعني أنها تحتاج إلى وقت أطول من العينتين الأخريين لإنهاء التفاعل. في الواقع، إنه أيضًا هو الذي يتفاعل بسرعة أكبر، كما يتضح من ميل المنحنى قبل الوصول إلى الذروة القصوى: وهو الأكثر انحدارًا لهذه المادة. يوضح الشكل 2، الذي يصور معدل التحويل لجميع العينات الثلاث، هذه النتيجة. كلما زادت القيمة القصوى للذروة القصوى وزاد انحدار الميل قبل الوصول إلى الحد الأقصى للذروة، كان معدل التحويل أسرع. وبالتالي، تكون المعالجة أسرع بالنسبة إلى العينة الشفافة ذات اللمعان (تم الوصول إلى الذروة القصوى بالفعل عند 11.5 ثانية بعد التعرض للأشعة فوق البنفسجية وترتبط بأعلى معدل تحويل يبلغ 7.0%/ثانية).

في المقابل، تُظهر العينة السوداء سلوكًا معاكسًا. حيث يكون التفاعل هو الأبطأ (انحدار أكثر تدرجًا للمنحنى قبل الوصول إلى الحد الأقصى للذروة، مما يؤدي إلى منحنى معدل التحويل مع ذروة قصوى تبلغ 3.8%/ثانية عند 12.3 ثانية) ويرتبط بأقل إطلاق للطاقة (127 جول/غم).

يُظهر هلام الأظافر الأحمر سلوك المعالجة بين الاثنين الآخرين، سواء بالنسبة لسرعة التفاعل أو إنثالبي المعالجة.

يعرض الشكل 3 منحنيات المعامل المعقد لجميع العينات الثلاث. قبل المعالجة، تمتلك جميع العينات صلابة متشابهة تتراوح بين 70 و80 باسكال. تشير الزيادة الكبيرة في المعامل إلى بدء المعالجة. وعلى غرار DSC، يرتبط ميل المنحنى بسرعة التفاعل. ترتبط النتائج بالنتائج التي تم الحصول عليها باستخدام DSC: هلام الأظافر الشفاف مع اللمعان يعالج أسرع، وتظهر العينة السوداء أبطأ علاج من بين العينات الثلاث.

تختلف العينات أيضًا في معاملها النهائي. يزداد معامل الجل الشفاف مع اللمعان بمقدار 6 عقود أثناء المعالجة، مقابل أقل من 4 عقود للجل الأسود. وهذا يعني أن الجل الشفاف يكشف عن أعلى صلابة بعد المعالجة.

بالإضافة إلى ذلك، يوضح الشكل 4 منحنيات G' و G'' و δ أثناء عملية المعالجة تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية للعينة السوداء. في بداية القياس، يكون معامل القص اللزج (G"، أزرق) أعلى من معامل القص المرن (G'، أحمر). زاوية الطور عالية (أكثر من 80 درجة). وهذا يعني أنه في ظل ظروف القياس هذه، قبل المعالجة، يتصرف هلام الأظافر تقريبًا كسائل لزج مثالي مع خصائص مرونة ضعيفة جدًا.

يؤدي تفاعل المعالجة إلى زيادة كل من G' و G''. يتقاطعان بعد 7 ثوانٍ من التعرض للأشعة فوق البنفسجية. ومن الناحية العملية، يعني التقاطع أنه اعتبارًا من هذا الوقت، تكون الشبكة المبنية من خلال المعالجة قوية بما يكفي لمنع تدفق المادة على المقياس الزمني المقابل ل 1 هرتز. في نهاية القياس، لا يزال منحنى G' و G" يتزايد، حتى لو لم يكن هذا الارتفاع كبيرًا. أدى التعرض للأشعة فوق البنفسجية إلى بدء عملية المعالجة القادرة على الاستمرار على الرغم من إطفاء المصباح.

زاوية الطور

زاوية الطور δ (δ = G'/ G') هي مقياس نسبي للخصائص اللزوجة والمرونة للمادة. وهي تتراوح من 0 درجة لمادة مرنة بالكامل إلى 90 درجة لمادة لزجة بالكامل.

هل سرعة المعالجة العالية تجعل العينة أفضل؟

العلاج الأسرع مفيد للمستهلك. ومع ذلك، فإن الخصائص النهائية للمانيكير بعد التطبيق مهمة أيضًا بالطبع. يساعدنا مسح سعة ما بعد المعالجة على التنبؤ بسلوك المواد الهلامية بعد المعالجة من خلال توفير معلومات حول بنيتها الداخلية.

ولهذا الغرض، تتم مقارنة منطقة اللزوجة الخطية المرنة للعينتين المتطرفتين (الصافية مع اللمعان والسوداء) في الشكل 5.

تكون هضبة اللزوجة الخطية المرنة لجل الأظافر الأسود أوسع مع معامل أقل من العينة الشفافة، مما يشير إلى أن الجل الأسود المعالج من المرجح أن يكون أكثر مرونة.

حتى إذا كان جل الأظافر الشفاف يعالج أسرع من الأسود، فإنه سيظهر أيضًا خصائص أكثر هشاشة.

LVER - منطقة اللزوجة الخطية المرنة

• LVER هو نطاق السعة حيث يكون الإجهاد والإجهاد متناسبين.
• في المنطقة LVER، تكون الضغوط (أو الإجهادات) المطبقة غير كافية لإحداث انهيار هيكلي للهيكل، ومن ثم، تكون البنية المجهرية

الخاتمة

DSC وقياس الانسيابية الدورانية هما طريقتان متكاملتان لتوصيف معالجة المواد الهلامية للأظافر.

تسلط كلتا الطريقتين الضوء على سرعة المعالجة. ويوفر DSC 300 Caliris^® بالإضافة إلى ذلك معلومات عن الطاقة المنطلقة أثناء المعالجة، بينما تقارن القياسات باستخدام Kinexus خصائص المنتجات المختلفة أثناء المعالجة وبعدها.