Johdanto
Läpinäkyvästä mustaan, mukaan lukien kaikki sateenkaaren värit, kynsigeelien (jotka kovettuvat) ja kynsilakkojen (jotka kuivuvat ilmakuivina) markkinoilla on laaja valikoima tuotteita. Vaikka ensimmäinen valintakriteeri on usein esteettinen, kuluttaja haluaa myös tuotteen, jota on käytännöllinen käyttää ja joka antaa halutun lopputuloksen ja suorituskyvyn. Täydellisen kynsigeelin tai -lakan pitäisi tuntua suhteellisen nestemäiseltä, jotta sitä olisi helppo levittää siveltimellä, mutta se ei saisi valua kynnen ulkopuolelle. Kuivumis- tai kovettumisaika on oltava mahdollisimman lyhyt, ja sen on johdettava sileään pintaan virheettömän ulkonäön aikaansaamiseksi. Lopuksi on myös toivottavaa, että manikyyri on pitkäkestoinen ilman, että sitä on liian vaikea poistaa.
Jotkin kynsigeelit vaativat UV-lamppua kovettumiseen. Nämä tuotteet sisältävät valoinitiaattoria, joka käynnistää kovettumisreaktion heti, kun geeli on kosketuksissa lampun lähettämien sopivien aallonpituuksien kanssa.
Valotusaika, lampun aallonpituus ja voimakkuus ovat erittäin tärkeitä, jotta kynsigeeli kovettuu oikealla tavalla.
Kokeellinen
Kolmen kynsigeelin UV-kovettumista luonnehdittiin kahdella eri menetelmällä:
- Sitä käytettiin, jotta saatiin tietoa kovettumisnopeudesta ja -ajasta.
- Pyörimisreometria, jolla luonnehdittiin kynsigeelin moduulin muutosta UV-altistuksen aikana.
Näytteiden värit olivat punainen, musta ja kirkas. Kirkas näyte sisälsi suspendoituja kiiltokiviä.
Taulukossa 1 on yhteenveto olosuhteista, joissa kolmea eri näytettä testattiin.
Taulukko 1: Mittausolosuhteet
| DSC | Laite | DSC 300 Caliris® ja H-moduuli |
|---|---|---|
| Näytteen massa | 3.0 mg | |
| Upokas | Concavus®® (alumiini, avoin) | |
| Lämpötila | 30 °C (IsoterminenKontrolloidussa ja vakiolämpötilassa tehtäviä testejä kutsutaan isotermisiksi.isoterminen) | |
| Ilmakehä | Typpi (20 ml/min) | |
| Lamppu | Omnicure® S 2000 (aallonpituusalue: 320-500 nm) | |
| Valotuksen kesto | 180 s | |
| Pyörivä reometria | Laite | Kinexus |
| Geometria | PP8 (levy/levy, halkaisija: 8 mm) | |
| Aukko | 250 μm | |
| Lämpötila | 25°C | |
| Ilmakehä | Ympäristö (ilma) | |
| Lamppu | Omnicure® S 2000 (aallonpituusalue: 320-500 nm) | |
| Valotuksen kesto | 30 s |
DSC - Toimintaperiaate
ISO 11357 -standardiin perustuva lämpövirtaus-DSC on tekniikka, jossa näytteen upokkaaseen ja vertailupuristimeen kulkevan lämpövirtauksen välinen ero määritetään lämpötilan ja/tai ajan funktiona. Tällaisen mittauksen aikana näyte ja vertailukappale altistetaan samalle kontrolloidulle lämpötila-aika-ohjelmalle ja ilmakehälle.
Pyörimisreometria (värähtelymittaus) - toimintaperiaate
Ylempi levy värähtelee määritellyllä taajuudella f [Hz] (tai ω [rad/s]) ja amplitudilla [%] (tai leikkausjännityksellä γ [%]), γ = γo + sin (ωt).
Tämän värähtelyn edellyttämä leikkausjännitys σ [Pa] määritetään: σ = σ0 + sin(ωt+δ).
Tulos: Näytteen viskoelastiset ominaisuudet määritetään, erityisesti sen kompleksinen jäykkyys G* (|G*| [Pa]).
G*:n "vaiheen sisäinen" osa liittyy viskoelastisen materiaalin elastisiin ominaisuuksiin (→ G', varastointiliukumoduuli) ja "vaiheen ulkopuolinen" osa viskoosisiin ominaisuuksiin (→ G'', häviöliukumoduuli).
Lämpöanalyysi ja kovettumisnopeus
Kovettumisen vaikutukset voidaan havaita DSC-käyrissä eksotermisten vaikutusten muodossa. Kovettumisreaktio voidaan käynnistää joko lämmöllä tai UV-valolla, kun käytetään UV-lampulla varustettua DSC:tä (foto-DSC).
Kuvassa 1 esitetään valo- DSC-käyrät, jotka on saatu kolmen kynsigeelin UV-valotuksen aikana. Huipun pinta-ala kuvaa kovettumisen entalpiaa. Mitä suurempi arvo on, sitä enemmän energiaa vapautuu reaktion aikana.
Kirkkaan, kiiltoa sisältävän näytteen kovettumishuippu on korkein reaktioentalpia (211 J/g). Tämä ei tarkoita, että se tarvitsee enemmän aikaa kuin kaksi muuta näytettä reaktion loppuun saattamiseen. Itse asiassa se on myös se, joka reagoi nopeimmin, kuten käyrän kaltevuus osoittaa ennen piikin maksimin saavuttamista: Se on jyrkin tälle materiaalille. Kuva 2, jossa esitetään kaikkien kolmen näytteen muuntumisnopeus, havainnollistaa tätä tulosta. Mitä korkeampi huippuarvon maksimiarvo ja mitä jyrkempi kaltevuus ennen huippumaksimia on, sitä nopeampi muuntumisnopeus on. Kovettuminen on siis nopeinta kirkkaassa näytteessä, jossa on glitteriä (huippumaksimi saavutetaan jo 11,5 sekunnin kuluttua UV-valolle altistumisesta, ja siihen liittyy korkein muuntumisnopeus 7,0 %/s).
Sen sijaan mustassa näytteessä käyttäytyminen on päinvastainen. Reaktio on hitain (käyrän kaltevuus on asteittaisempi ennen maksimihuippua, mikä johtaa muuntonopeuskäyrään, jonka maksimi on 3,8 %/s 12,3 s:n kohdalla), ja siihen liittyy pienin energian vapautuminen (127 J/g).
Punaisen kynsigeelin kovettumiskäyttäytyminen on kahden muun välillä sekä reaktionopeuden että kovettumisentalpiankin osalta.
Kuvassa 3 esitetään kaikkien kolmen näytteen kompleksimoduulikäyrät. Ennen kovettumista kaikkien näytteiden jäykkyys on 70-80 Pa. Moduulin merkittävä kasvu osoittaa, että Kovettuminen (ristisilloitusreaktiot)Kirjaimellisesti käännettynä termi "crosslinking" tarkoittaa "ristiverkostoitumista". Kemiallisessa yhteydessä sitä käytetään reaktioista, joissa molekyylit yhdistetään toisiinsa kovalenttisilla sidoksilla ja muodostetaan kolmiulotteisia verkkoja.kovettuminen on alkanut. DSC:n tavoin käyrän kaltevuus liittyy reaktionopeuteen. Tulokset vastaavat DSC:llä saatuja tuloksia: kirkas kynsigeeli, jossa on glitteriä, kovettuu nopeimmin ja musta näyte kovettuu kolmesta näytteestä hitaimmin.
Näytteet eroavat toisistaan myös lopullisen moduulinsa osalta. Kirkkaan, glitteriä sisältävän geelin moduuli kasvaa kovettumisen aikana 6 vuosikymmentä, kun taas mustan geelin moduuli on alle 4 vuosikymmentä. Tämä tarkoittaa, että kirkas geeli osoittaa kovettumisen jälkeen suurinta jäykkyyttä.
Lisäksi kuvassa 4 esitetään mustan näytteen G', G'' ja δ-käyrät UV-valossa tapahtuvan kovettumisprosessin aikana. Mittauksen alussa viskoosinen leikkausmoduuli (G", sininen) on suurempi kuin elastinen leikkausmoduuli (G', punainen). Vaihekulma on suuri (yli 80°). Tämä tarkoittaa, että näissä mittausolosuhteissa ennen kovettumista kynsigeeli käyttäytyy lähes täydellisen viskoosin nesteen tavoin, jolla on vain hyvin heikot elastiset ominaisuudet.
Kovettumisreaktio johtaa sekä G':n että G'':n kasvuun. Ne ylittyvät 7 sekunnin kuluttua UV-altistuksesta. Käytännössä ylitys tarkoittaa, että tästä hetkestä alkaen kovettumisen kautta muodostunut verkosto on riittävän vahva estämään materiaalin virtauksen 1 Hz:n aikaskaalalla. Mittauksen lopussa G':n ja G":n käyrät kasvavat edelleen, vaikka tämä nousu ei olekaan merkittävä. UV-valolle altistuminen käynnisti kovettumisprosessin, joka voi jatkua lampun sammuttamisesta huolimatta.
Vaihekulma
Vaihekulma δ (δ = G''/G') on materiaalin viskoosisten ja elastisten ominaisuuksien suhteellinen mitta. Se vaihtelee 0°:sta täysin elastisen materiaalin ja 90°:sta täysin viskoosin materiaalin välillä.
Tekeekö korkea kovettumisnopeus näytteestä paremman?
Nopeampi parantuminen on kuluttajan kannalta edullista. Kuitenkin myös manikyyrin lopulliset ominaisuudet levityksen jälkeen ovat tietenkin tärkeitä. Kovettumisen jälkeinen amplitudipyyhkäisy auttaa meitä ennustamaan geelien käyttäytymistä kovettumisen jälkeen antamalla tietoa niiden sisäisestä rakenteesta.
Tätä varten kahden äärinäytteen (kirkas glitterillä ja musta) lineaaris-viskoelastista aluetta verrataan kuvassa 5.
Mustan kynsigeelin Lineaarinen viskoelastinen alue (LVER)LVER:ssä käytetyt jännitykset eivät riitä aiheuttamaan rakenteen hajoamista (myötäämistä), ja näin ollen mitataan tärkeitä mikrorakenteellisia ominaisuuksia.LVER-platea on leveämpi ja sen moduuli on pienempi kuin kirkkaan näytteen, mikä osoittaa, että kovettunut musta geeli on todennäköisesti joustavampi.
Vaikka kirkas kynsigeeli kovettuu mustaa nopeammin, sillä on myös hauraammat ominaisuudet.
Lineaarinen viskoelastinen alue (LVER)LVER:ssä käytetyt jännitykset eivät riitä aiheuttamaan rakenteen hajoamista (myötäämistä), ja näin ollen mitataan tärkeitä mikrorakenteellisia ominaisuuksia.LVER - Lineaarinen viskoelastinen alue
- Lineaarinen viskoelastinen alue (LVER)LVER:ssä käytetyt jännitykset eivät riitä aiheuttamaan rakenteen hajoamista (myötäämistä), ja näin ollen mitataan tärkeitä mikrorakenteellisia ominaisuuksia.LVER on amplitudialue, jolla venymä ja jännitys ovat verrannollisia.
- Lineaarinen viskoelastinen alue (LVER)LVER:ssä käytetyt jännitykset eivät riitä aiheuttamaan rakenteen hajoamista (myötäämistä), ja näin ollen mitataan tärkeitä mikrorakenteellisia ominaisuuksia.LVER-alueella käytetyt jännitykset (tai rasitukset) eivät riitä aiheuttamaan rakenteen rakenteellista hajoamista ja näin ollen mikrorakenteiden hajoamista
Päätelmä
DSC ja rotaatioreometria ovat kaksi toisiaan täydentävää menetelmää kynsigeelien kovettumisen karakterisoimiseksi.
Molemmat menetelmät tuovat esiin kovettumisnopeuden. DSC 300 Caliris® antaa lisäksi tietoa kovettumisen aikana vapautuvasta energiasta, kun taas Kinexuksella tehdyissä mittauksissa verrataan eri tuotteiden ominaisuuksia kovettumisen aikana ja sen jälkeen.