20.05.2021 by Dr. Shona Marsh, Milena Riedl
Rheology: The Reason for Beautiful Nails
In the last few years, the nail polish industry has really opened up its beauty box of tricks and on the market today. Surely there must be some exciting science behind it all? Learn about curing and the influence of pigment – all measured with a Kinexus Rotational Rheometer!
Om er maar een paar te noemen, zien we nagellakken met "magnetische, gel-, matte, glitter-, crackle-, stempel-, sneldrogende, kaviaar-, spons-, kleurveranderende, leer- en zandkleurige" effecten. Er zijn ook nagellakken met boerenkool-, zijde- en nylonextracten! Het is echt een kunstvorm geworden.
Maar om de wonderen van deze magische nagellakken te kunnen waarderen, moet er toch een spannende wetenschap achter zitten? Velen hebben zich misschien afgevraagd en waren gefascineerd door deze verschillende effecten en dachten dat het een goed idee zou zijn om eindelijk eens te kijken waarom stempellak "stempelt", waarom crackle nagellak "knispert" en waarom UV nagellak "uithardt"..
Verschillende soorten gelpolish harden verschillend uit
Geloof het of niet, maar er zijn verschillende gradaties van uithardende gelpolish; de gel die in je plaatselijke winkel staat aangegeven als 'daylight curing' polish, de 'hybride' gels die je in je plaatselijke winkelcentrum kunt kopen en natuurlijk de 'soak-off' gels in potjes die alleen bij je plaatselijke schoonheidsspecialist te vinden zijn! Zowel de hybride als de soak-off gels hebben een "UV-lamp" nodig om uit te harden. Het verschil is dat de hybride gels dezelfde oplosmiddelen en additieven bevatten als gewone nagellak, waardoor ze sneller intrekken en een lagere viscositeit hebben voor gemakkelijker aanbrengen. Traditionele gels hebben een hogere mate van cross-linking, waardoor ze beter bestand zijn tegen aceton [1].
Hoe uithardingsgedrag bestuderen
De Kinexus reometer werd gebruikt om verschillende kleuren UV-uithardende nagelgels (in pot, soak-off variant) in de kleuren goud glitter, rood, roze en zwart te bestuderen. Door gedurende 30 seconden een vaste intensiteit UV-licht op de gels aan te brengen, is het mogelijk om het uithardingsprofiel en daarmee de verandering in modulus (stijfheid) in deze materialen in de loop van de tijd te volgen. Er werden duidelijke verschillen gezien tussen gels met verschillende pigmenten (zie figuur 1). De heldere gel met gouden glitterdeeltjes hardde het snelst uit van alle vier de gels en vertoonde een veel hogere modulus (~7,5 x107 Pa ) in vergelijking met de zwarte gel, die langzamer uithardde wat resulteerde in een veel lagere afschuifmodulus (~3,7 x105 Pa ).
Dit resultaat werd bevestigd door een post-cure amplitude sweep uit te voeren op de gels. Deze meting tastte het lineaire visco-elastische gebied (Lineair visco-elastisch gebied (LVER)In de LVER zijn de toegepaste spanningen onvoldoende om structurele breuk (bezwijken) van de structuur te veroorzaken en daarom worden belangrijke microstructurele eigenschappen gemeten.LVER) van de monsters af door een toenemende spanning toe te passen en het punt te bepalen waarop de structuur in het materiaal werd afgebroken - het begin van niet-lineariteit. Figuur 2 toont de resultaten van dit experiment en het is duidelijk te zien dat de zwarte gel een langere Lineair visco-elastisch gebied (LVER)In de LVER zijn de toegepaste spanningen onvoldoende om structurele breuk (bezwijken) van de structuur te veroorzaken en daarom worden belangrijke microstructurele eigenschappen gemeten.LVER heeft dan de glittergel.
De resultaten interpreteren
Op basis van de resultaten kan worden gezegd dat de zwarte gel flexibeler is op de nagel en waarschijnlijk gemakkelijker te verwijderen is. Door het kleinere (in rekmagnitude) lineaire visco-elastische gebied zal de glittergel brozere eigenschappen vertonen en mogelijk ook moeilijker te verwijderen zijn. In dit soort gevallen kan reologie een nuttig hulpmiddel zijn bij het bepalen van verschillen en het karakteriseren van producten die merkbaar en belangrijk zijn voor consumenten.
Deze blog heeft zich gericht op het uitharden van nagellak en de invloed van pigment. De reologie van nagellak geeft echter een beeld van hoe het materiaal zich gedraagt tijdens gebruik. Net als lakken vertonen nagellakken thixotrope eigenschappen - de eigenschappen die vooral zorgen voor die mooie gladde en gelijkmatige afwerking van het oppervlak.