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レオロジーを用いたネイルジェルの硬化挙動の研究

はじめに

ここ数年、ネイルポリッシュ業界はその美のトリックの箱を大きく開き、今日市場に出回っている。例を挙げれば、「マグネット、ジェル、マット、グリッター、クラックル、スタンピング、クイックドライ、キャビア、スポンジ、カラーチェンジ、レザー、サンド」効果のあるマニキュアがある。ケール、シルク、ナイロンのエキスを使ったマニキュアもある!本当に芸術の域に達している。

しかし、こうした魔法のようなネイルポリッシュのすばらしさを私たちが理解するためには、きっとその背後にエキサイティングな科学があるに違いない。なぜ「スタンプ」なのか、なぜクラックルポリッシュは「ひび割れ」するのか、なぜUVマニキュアは「硬化」するのか、などなど。

ジェルポリッシュの種類によって硬化が異なる

信じられないかもしれませんが、硬化ジェルポリッシュには様々な硬化度があります。お近くの小売店で "日光硬化 "ポリッシュとして陳列されているもの、お近くのショッピングセンターで購入できる "ハイブリッド "ジェル、そしてもちろん、お近くのビューティーサロンでしか見かけない "ソークオフ "ジェルです!ハイブリッドジェルもソークオフジェルも、硬化には "UVランプ "が必要です。ハイブリッド・ジェルは、通常のマニキュアと同様の溶剤や添加物が配合されているため、早く染み出し、粘度が低いため塗りやすいという違いがある。従来のジェルは架橋度が高いため、アセトンに対する耐性が高い[1]。

養生行動の研究方法

Kinexusレオメーターを使用して、ゴールドグリッター、レッド、ピンク、ブラックの色調の異なるUV硬化型ネイルジェル(ソークオフタイプ)を研究しました。ジェルに一定強度のUV光を30秒間照射することで、硬化プロファイルをモニターすることができ、その結果、これらの材料の弾性率(剛性)の経時変化をモニターすることができます。異なる顔料を使用したゲル間には、明確な違いが見られた(図1参照)。金ラメ粒子入りの透明ゲルは、4つのゲルの中で最も早く硬化し、はるかに高い弾性率(~7.5 - 107 Pa)を示しましたが、黒ゲルは硬化が遅く、せん断弾性率(~3.7 - 105 Pa)がかなり低くなりました。

異なる色のネイルジェルの硬化過程におけるせん断弾性率を示す複素弾性率対時間のグラフ。
1) 異なるカラーネイルジェルの硬化プロファイルの経時変化

この結果は、ゲルのポストキュア振幅スイープを実施することで確認された。この測定は、ひずみを増加させながら試料の線形粘弾性領域(LVER)をプローブし、材料中の構造が破壊される点、すなわち非線形性の開始点を決定するものである。図2にこの実験の結果を示すが、黒色ゲルの方が光輝ゲルよりもLVERが長いことがはっきりとわかる。

弾性率とせん断ひずみの関係を示すグラフ。直線領域と構造破壊点が強調されている。
2) ゴールドグリッター(イエロー)とブラックジェル(ブラック)の硬化後の振幅スイープ

概要

この結果から、ブラックジェルの方が爪に柔軟性があり、剥がれやすいと言える。グリッタージェルは、(ひずみの大きさの)線粘弾性領域が小さいため、よりもろい特性を示し、また除去しにくい。このような場合、レオロジーは、消費者にとって顕著で重要な差異を決定し、製品を特徴付ける有用なツールとして使用することができます。

このアプリケーションノートでは、マニキュアの硬化と顔料の影響に焦点を当ててきた。しかし、マニキュアのレオロジーは、その材料が使用時にどのような挙動を示すかを明らかにするものです。塗料と同様に、マニキュアもチキソトロピー特性を示します。この特性は、美しく滑らかで均一な表面仕上げをもたらす最も重要な特性です。

Literature

  1. [1]
    http://www.nailsmag.com/article/91808/the-science-of-gels?page=2
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