TE
CH
NO
LO
GIA
LA
KIE
RÓ
W
DO
PA
ZN
OK
CI
Beata Turkowska
TE
CH
NO
LO
GIA
LA
KIE
RÓ
W
DO
PA
ZN
OK
CI
Beata Turkowska
Trochę historii...
Historia lakieru do paznokci zaczęła się w
Chinach 5000 lat temu, gdzie substancjami
bazowymi lakieru były guma arabska,
żelatyna, z białka jaj i wosk pszczeli.
W starożytnym Egipcie stosowano henne,
węgiel i tam zaczęto stosować pierwsze
sztuczne paznokcie zrobione z kości słoniowej.
Pierwszy lakier pojawił się w 1919 roku, w
1932 firma Revlon wprowadziła pierwszy lakier
kryjący.
W latach 70-tych powstały tipsy i kleje,
pojawił się system żelowy utwardzany
światłem.
Są roztworami substancji tworzących film z
dodatkiem żywic i plastyfikatorów w
łatwopalnych organicznych
rozpuszczalnikach.
Barwę otrzymuje się przez wprowadzenie
odpowiednich barwników rozpuszczalnych i
pigmentów.
Lakiery po naniesieniu na paznokieć i
wyschnięciu tworzą barwna przezroczysta
błonę natomiast emalie nie przezroczystą.
Na tę różnice w efekcie końcowym wpływa
głównie odmienność stosowanych substancji
barwnych.
Lakiery i emalie
Charakterystyczne cechy produktu
Powinien być łatwy w aplikacji;
Szybki czas schnięcia filmu 2-5 min;
Tworzenie filmu o dużym połysku, elastyczności nie
ulegającemu zniszczeniu pod wpływem wody lub
alkoholu;
Szeroki wybór kolorów transparentnych,
nieprzezroczystych i perłowych;
Kolor powinien zachowywać długą trwałość i być
odporny na odpryskiwanie;
Dzisiejsze lakiery powinny być bogate w witaminy A, E,
B5;
Nie mogą zawierać toluenu(metylobenzen C
6
H
5
CH
3)
i
formaaldechydu(H
2
CO);
Podstawowe składniki
lakierów i emalii
Substancja tworząca film –
nitroceluloza
Żywice
Plastyfikatory
Dyspergatory
Rozpuszczalniki
Barwniki
Nitroceluloza
Podstawowa substancja tworząca film o odpowiedniej
trwałości, twardości, przyczepności i wysokim
połysku.
Charakteryzuje się również dobrą rozpuszczalnością w
rozpuszczalnikach.
Film utworzony przez nitrocelulozę dobrze przylega
do powierzchni paznokcia, co zapewnia korzystny
wygląd na dłuższy czas.
Niekiedy stosuje się dodatek polimerów:
etylocelulozę, octan etylocelulozy, nitro skrobię,
octan poliwinylu lub polimery kwasu metaakrylowego.
Wadą nitrocelulozy jest tendencja do kruszenia i
łamania , powoduje niski połysk oraz
niewystarczające przyleganie do powierzchni, dlatego
też dodawane są do niej różnego rodzaju żywice.
Żywice
To komponenty lakierów zwiększające
przyleganie do paznokcia i twardość
filmu oraz podwyższające połysk
powłoki lakierowej.
Żywice dzielimy na naturalne jak i
syntetyczne.
NATURALNE
Damarowa
Jest
pozyskiwana z
drzew rosnących
w Indochinach.
Kopale
Są to żywice
kopalne będące
produktami
polimeryzacji
wydzieli drzew
egzotycznych .
Kalfonie
SYNTETYCZ
NE
Alkidowe schnące i
nieschnące
Poliwinylowe
Metaakrylowe
Plastyfikatory
To środki zmiękczające, emulgujące,
pozwalające na uzyskanie odpowiednich
parametrów mechanicznych obrabianej
substancji;
Zapobiegają one marszczeniu się filmu po
odparowaniu rozpuszczalnika oraz
poprawiają połysk i właściwości płynięcia
lakieru.
Wyróżnia się dwie grupy :
rozpuszczalnikowe i nie rozpuszczalnikowe.
Pierwsza grupę stanowią wysoko wrzące
rozpuszczalniki nitrocelulozy – głownie
wysokocząsteczkowe estry.
Plastyfikatory
Druga grupę określa się jako
zmiękczacze , nie są one kompatybilne
z nitrocelulozą .
Po odparowaniu rozpuszczalników
nirocelulozy, zmiękczacze te pozostają
w filmie w formie rozpuszczonych
kropelek. Zwiększają one elastyczność
filmu.
Do najbardziej popularnych
zmiękczaczy tego typu zaliczamy olej
rycynowy .
Plastyfikatory
Zależnie od składu receptury stosuje się
pojedyncze plastyfikatory lub ich
mieszaninę.
Jednym z najbardziej popularnych
plastyfikatorów jest dibutyloftalan.
Związek ten jest bezbarwną cieczą o dużej
zdolności rozpuszczania różnych
składników lakierów oraz łączy się z
większością stosowanych żywic .
Posiada słaba wodoodporność , tworzy film
zbyt miękki gdy zastosuje się go w
nadmiernej ilości.
Plastyfikatory
Difenyloftany dobrze łączą się z
nitrocelulozą i wieloma syntetycznymi
żywicami . Poprawiają wodoodporność
lakieru i zwiększają twardość.
Pochodne glikooftalowe posiadają duża
stabilność i podnoszą elastyczność
filmu.
Plastyfikatory stosowane w produkcji
lakierów nie powinny wywoływać
negatywnego oddziaływania na skórę ,
powinny być bezbarwne , nielotne i
charakteryzować się miłym zapachem.
Barwniki
W przypadku lakierów stosuje się
barwniki rozpuszczalne w
zastosowanym rozpuszczalniku.
Do emalii stosuje się laki lub pigmenty
nieorganiczne, nierozpuszczalne w
kompozycji rozpuszczalników.
Barwniki
Barwniki nierozpuszczalne mają
tendencje do sendymentacji, która
zależy od:
· lepkości lakieru - im większa lepkość,
tym wolniejsze osadzenie;
· od ciężaru właściwego pigmentu - im
lżejsze, tym dłużej utrzymują w
zawieszeniu;
· od mechanicznego mieszania
pigmentów przez metalowe kulki, które
znajdują się na dnie butelki;
W celu przeciwdziałania sedymentacji
dodaje się substancje powierzchniowo
czynne ,np. monostearynian glikolu lub
oksyetylenowane alkilofenole.
Barwniki
Lakiery transparentne zawierają 0, 1
do 1 % barwników rozpuszczalnych.
Lakiery kremowe zawierają 2 - 5 %
pigmentów nierozpuszczalnych - biel
tytanowa /TiO2/, tlenki żelaza, perła -
mika.
Pigmenty
Zadaniem pigmentów, stosowanych w
kosmetyce, jest upiększanie, tworzenie
efektu wizualnego.
Kosmetyka wykorzystuje jeszcze inną
istotną właściwość pigmentów - dzięki
temu, że odbijają one promienie światła
w wielu kierunkach, dają
natychmiastowy efekt korygujący.
Pigmenty
Stosowane w kosmetyce pigmenty
perłowe można podzielić na:
1.
srebrzyste
2.
interferencyjne
3.
barwne z połyskiem, tzw. kombinowane
Naturalne pigmenty
purynowe - guanina
Pierwsze pigmenty perłowe zostały
otrzymane przez ekstrakcję z rybich
łusek. Stąd pochodzi ich opisowa nazwa
- "naturalne rybie srebro".
Jest to mieszanina dwóch zasad
purynowych: guaniny występującej w
przewadze i hypoksantyny.
Posiadaja stosunkowo mały ciężar
właściwy. Dlatego stosowane są w
zawiesinach, które nie powinny ulegać
sedymentacji.
Guanina cd.
Otrzymywanie polega na ekstrakcji
rozpuszczalnikami organicznymi wodnej
zawiesiny rybich łusek.
Ze względu na wysoką cenę oraz trudny
do zamaskowania rybi zapach używany
jest głównie do wysokiej klasy lakierów.
Najczęściej stosowany jest on w postaci
10-20% roztworu w etanolu lub
nitrocelulozie.
Tlenochlorek bizmutu
Tlenochlorek bizmutu o wzorze BiOCl
był pierwszym syntetycznym,
nietoksycznym pigmentem perłowym.
Jest związkiem praktycznie
nierozpuszczalnym w składnikach
receptur kosmetycznych.
Ze względu na dużą gęstość łatwo
ulega sedymentacji.
Tlenochlorek bizmutu
Cechą charakterystyczną tego pigmentu
jest gładka budowa powierzchni
monokrystalicznych płytek, w związku z
czym nie zachodzi na nich prawie wcale
rozpraszanie padającego światła.
Wadą tlenochlorku bizmutu, poza
tendencją do sedymentacji i brakiem
odporności mechanicznej, jest brak
odporności na promieniowanie UV.
Tlenochlorek bizmutu wystawiony na
działanie światła słonecznego zmienia
barwę ze srebrzystobiałej na
metalicznoszarą.
Mika pokryta tlenkami metali
Poczynając od lat sześćdziesiątych w
kosmetyce stosuje się syntetyczne
pigmenty o połysku perłowym, będące
połączeniem miki i tlenków metali, tzw.
pigmenty interferencyjne.
Do grupy tej zaliczamy związki, w
których odpowiedni dobór warstewek
barwnika umożliwia takie odbijanie
(względnie pochłanianie) padającego
światła, które powoduje jego
rozszczepienie na poszczególne barwy.
Mika pokryta tlenkami metali
Dzięki transparentności pigmentu
widoczna jest zarówno część widma,
która została odbita, jak i jego część
dopełniająca, która normalnie ulega
pochłonięciu, np. czerwona - zielona,
błękitna - żółta, przy czym o tym,
która barwa będzie widoczna za
każdym razem decyduje kąt
obserwacji.
Mika pokryta ditlenkiem tytanu
Podstawowym przedstawicielem grupy
pigmentów interferencyjnych jest mika
pokryta ditlenkiem tytanu, który w znaczący
sposób podwyższa współczynnik załamania
światła wytworzonego pigmentu.
Tak otrzymana płytka działa jak filtr, w
którym jedna barwa jest odbijana, a druga
barwa uzupełniająca jest przepuszczana.
Która barwa jest odbijana, to zależy od
grubości płytki ditlenku tytanu. Jeżeli
grubość jego warstwy mieści się pomiędzy 40
a 60 nm otrzymuje się efekt perłowy,
srebrzysty. Jeżeli grubość ta rośnie,
obserwuje się efekt tęczy.
Pigmenty interferencyjne są barwnymi
pigmentami perłowymi o słabej
intensywności barwy.
Ciemne światło powoduje jednak
wyraźne jej pogłębienie.
Szczególną własnością pigmentów
interferencyjnych jest zdolność
wywoływania mieniących się efektów.
Pigmenty kombinowane
Kolejną grupę, czyli pigmenty
kombinowane, opracowano w celu
połączenia połysku perłowego z
efektami barwnymi.
Efekt ten możliwy był do osiągnięcia
dzięki powleczeniu mikowych
pigmentów z ditlenkiem tytanu
(barwnik interferencyjny) dodatkowo
jednym lub kilkoma barwnikami
absorpcyjnymi, takimi jak tlenki żelaza
czy chromu.
Pigmenty kombinowane
Pigmenty te nadają wyrobom perłowy
połysk, podnosząc jednocześnie
intensywność ich barwy.
Atrakcyjność tego typu układów polega
na tym, iż dobierając odpowiednio
nakładane na siebie barwniki można
otrzymać pigmenty o jednym lub
dwóch odcieniach barw.
Wszystkie omówione pigmenty
mogą być stosowane w kosmetyce,
gdyż nie drażnią, nie powodują
uczuleń i nie budzą zastrzeżeń pod
względem toksykologicznym.
Wyjątek może tu stanowić
tlenochlorek bizmutu, który
stosowany na skórę nieskaleczoną
nie budzi zastrzeżeń, jednak w
przypadku skóry uszkodzonej może
działać toksycznie.
Rozpuszczalniki
Rozpuszczalnik stanowi około 80%
ogólnej masy produktu.
Rozpuszczalniki powodują, że wszystkie
składniki są w płynnej formie.
Mają one bezpośredni wpływ na łatwość
nakładania lakieru, szybkość schnięcia i
twardnienie.
Rozpuszczalniki
Rozpuszczalnik powinien
charakteryzować się dużą siłą
rozpuszczania, nietoksycznością,
szybkim parowaniem i łagodnym, nie
drażniącym zapachem.
Im dłuższa jest temperatura wrzenia
rozpuszczalnika, tym niższa lepkość
uzyskanego lakieru i wyższa zdolność
krycia powierzchni paznokcia.
Zastosowana więc kompozycja wpływa
na jakość lakieru.
Rozpuszczalniki
Rozpuszczalniki nitrocelulozy są
rozpatrywane w trzech kategoriach:
1.
Aktywne rozpuszczalniki; prawdziwe
rozpuszczalniki nitrocelulozy, zawierające
estry, ketony, etery glikolu; są dzielone na
szybko, średnio i wolno schnące;
2.
Czynniki sprzęgające; są to zazwyczaj
alkohole, wzmacniają one działanie
aktywnych rozpuszczalników, nie są to
jednak rozpuszczalniki nitrocelulozy;
3.
Rozcieńczalniki; nie są to rozpuszczalniki
nitrocelulozy, stabilizują one lepkość
lakieru, redukują efekt ponownego
nakładania lakieru na lakier, są nośnikiem
(rozpuszczalnikiem) żywic.
Rozpuszczalniki
Zbyt lotny rozpuszczalnik powoduje
zmętnienie filmu na skutek gwałtownego
jego schnięcia i kondensacji wilgoci pod
powierzchnią lakieru. Powoduje szybkie
jego gęstnienie, co utrudnia nakładanie,
powoduje też uzyskanie lakieru o złym
rozlewie na powierzchni paznokcia i w
rezultacie otrzymanie nierównego filmu.
Zastosowanie rozpuszczalnika o wysokiej
temp. wrzenia powoduje długi czas
schnięcia i wiązania lakieru z
powierzchnią paznokcia oraz może się
przyczyniać do utrudnienia w nakładaniu
lakieru.
Rozpuszczalniki
Preferuje się mieszaninę
rozpuszczalników o niskiej (<100 st.C) i
średniej (100-130 st.C) temp. wrzenia.
Jako niskowrzące należy wymienić aceton
i octan etylenu. Natomiast średnia temp.
wrzenia charakteryzuje octan butylu lub
octan izobutylu.
Wysokowrzące rozpuszczalniki (>130
st.C), do których zaliczamy glikol
etylenowy oraz octan i mleczan glikolu,
spełniają rolę jednocześnie
rozpuszczalników i plastyfikatorów
nitrocelulozy. Wpływają one korzystnie na
połysk filmu.
Rozcieńczalniki
Są to organiczne związki, mieszające się z
nitrocelulozowymi rozpuszczalnikami, ale same
nie będące dla niej rozpuszczalnikami.
Rozcieńczalniki stosuje się dla obniżenia
kosztów produktu.
Pomagają one w obniżeniu i stabilizacji lepkości
lakieru i mogą spełniac rolę rozpuszczalników
dla zastosowanych żywic.
Ilość stosowanego rozcieńczalnika jest
uzależniona od tolerancji roztworu
nitrocelulozowego.
Dla danego układu określa się możliwość
rozcieńczenia bez spowodowania wytrącenia
nitrocelulozy.
Rozcieńczalniki
Jako rozcieńczalniki stosowane są alkohole
oraz aromatyczne i alifatyczne węglowodory.
Spośród alkoholi wymienić należy butylowy i
etylowy. Stosunek tolerancji dla nich wynosi
9:1, tzn. na jedna objętość roztworu
nitrocelulozy można zastosować
maksymalnie 9 objętości rozcieńczalnika.
Jako rozcieńczalnik spośród alifatycznych
węglowodorów stosuje się eter naftowy. Ma
on jednak bardzo niski współczynnik
tolerancji 1:1. Poza tym podobnie jak
węglowodory aromatyczne, podwyższa nieco
lepkość roztworu nitrocelulozy i poprawia
płynięcie filmu nanoszonego na
powierzchnię.
Technologia - lakier
Wyrób lakierów bezbarwnych w
zasadzie składa się z 4 operacji:
1.
Rozpuszczenie nitrocelulozy,
zmiękczaczy i żywic.
2.
Doprowadzenie produktu do stanu.
odpowiadającego warunkom
technicznym.
3.
Oczyszczenie.
4.
Rozlewanie gotowego produktu do
opakowania lub zlanie do zbiornika.
SCH
EMA
T
PRO
DUK
CJI
LAKI
ERÓ
W
NIT
ROC
ELU
LOZ
OW
YCH
A
– przygotowanie
porcji
rozcieńczalnika
B
– przygotowanie
nitrocelulozy
C
– przygotowanie
rozpuszczalnika
D
-przygotowanie
plastyfikatorów
E
– przygotowanie
żywicy
F
– przepuszczenie
przez prasę
filtrującą
G
– magazynowanie
lakieru w
zbiornikach
Technologia - lakier
W produkcji lakierów do zbiorników mieszających
najpierw załadowane są porcje rozcieńczalnika.
Po uruchomieniu mieszadła, dodawana jest
nitroceluloza, która zostaje całkowicie zanurzona w
rozpuszczalniku.
Następnie dodawane są w kolejności :
rozpuszczalniki, plastyfikatory i żywice.
Mieszanie jest kontynuowane przez kilka godzin
lub do czasu aż wszystkie składniki będą
kompletnie rozpuszczone.
Czas rozpuszczania nitrocelulozy zależy od
pojemności aparatu, konstrukcji i ilości obrotów
mieszadła, temperatury, w której prowadzi się
proces oraz od lepkości lakieru.
Technologia - lakier
Zakończenie procesu rozpuszczania
poznajemy na podstawie pobranej
próby: roztwór powinien być klarowny,
tzn. całkowicie przezroczysty, co
rozpoznajemy wprowadzając
kilkanaście kropel na szkło i patrząc
ukośnie pod światło.
Roztwór nie może być mleczny i nie
może wykazywać obecności cząstek
nierozpuszczalnych.
Technologia - lakier
Czysty lakier jest potem pompowany przez prasę
filtrującą lub przepuszczany przez wirówkę.
Lakier jest magazynowany w odpowiednich
zbiornikach dopóki nie będzie dalej
wykorzystany.
Filtracja lub wirowanie lakierów są konieczne,
aby usunąć wszystkie obce materiały lub
nierozpuszczalne drobiny.
Przez wirowanie można oddzielić tylko takie
mechaniczne zanieczyszczenia, które posiadają
większy ciężar właściwy niż pozostała masa
lakieru.
Wirowanie i filtracja poprawiają połysk i
klarowność roztworu.
Technologia - emalia
Na wyrób emalii składają się następujące
czynności:
1.
Przyrządzenie spoiwa lakierniczego, tzn.
rozpuszczenie nitrocelulozy i żywic w mieszaninie
składników lotnych i doprowadzenie roztworu do
właściwej konsystencji
2.
Utarcie pigmentów wraz ze zmiękczaczami na
pasty jednokolorowe
3.
Doprowadzenie past o kolorach podstawowych do
koloru właściwego
4.
Wymieszanie ze spoiwem past o kolorach
podstawowych lub też pasty mającej już kolor
właściwy
5.
Doprowadzenie emalii do odpowiedniej
konsystencji
6.
Oczyszczenie gotowego produktu
7.
Rozlew gotowego produktu
SCH
EMA
T
PRO
DUK
CJI
EM
ALII
NIT
ROC
ELU
LOZ
OW
YCH
A
– przygotowanie
spoiwa
lakierniczego
B
– odmierzenie
spoiwa
lakierniczego
C
– mieszanie
D
– przygotowanie
pasty / mieszanie
kolorowych past o
jednym pigmencie
E
– przygotowanie
zmiękczaczy
F
– mieszanie
suchych
pigmentów ze
zmiękczaczami
G
– ucieranie
Technologia - emalia
Przygotowanie spoiwa lakierniczego odbywa się
w taki sam sposób jak sporządzenie lakieru.
Spoiwo do emalii nitrocelulozowej podaje się z
odstojnika 1 do zbiornika mierniczego 2 . skąd
dalej kieruje się je do mieszalnika 3 w celu
zmieszania go z past.
Po załadowaniu całej ilości spoiwa z mieszalnika
4 podaje się wyliczona ilość pasty do
mieszalnika 3 , gdzie wprowadza się również w
miarę potrzeby zmiękczacze ze zbiornika
mierniczego 5 .
W mieszalniku 6 miesza się z grubsza
poszczególne suche pigmenty ze zmiękczaczami
wprowadzonymi ze zbiornika mierniczego 5 .
Technologia - emalia
Tak otrzymaną mieszaninę kieruje się do
ucierania. Najczęściej stosuje się do tego celu
dwu- lub trój walcarki.
Czas trwania ucierania zależy od rodzaju
pigmentu, z których jedne są bardziej trwałe,
inne znowu miękkie, i w pewnym stopniu od
konsystencji pasty i rodzaju spoiwa.
Mieszalnik służy do wymieszania kolorowych
past i jednym pigmencie.
Gotowe półfabrykaty ( pasty) doprowadza się
do oddziału, w którym dokonuje się
przygotowania emalii w kotłach umieszczonych
na wózeczkach.
Technologia - emalia
Kolorowe pasty wyładowuje się
łopatami drewnianymi do mieszalnika
3, do którego załadowano spoiwo.
Zawartość aparatu miesza się aż do
otrzymania jednorodnej pasty.
Rozlewanie gotowego produktu odbywa
się przez dolny kran mieszalnika.
Podczas wylewanie emalii ważne jest,
aby zawartość zbiornika, z którego
czerpie się towar, była stale mieszana,
gdyż wiele spośród pigmentów
wchodzących w skład emalii osadza się
łatwo na dnie zbiornika.
Technologia - emalia
Problemem podczas wytwarzanie
kolorowego lakieru może być
przedwczesne osadzanie się i
oddzielanie koloru.
Dlatego też w mieszaninie pigmentów
indywidualne ciężary właściwe powinny
być tak niskie, jak to tylko możliwe i
powinny różnić się minimalnie jeden od
drugiego. Powinny mieć drobne
rozmiary cząstek i powinny być
maksymalnie dobrze rozproszone.
Przepisy
Przepisy opracowane dla prawidłowego
przeprowadzenia procesu
technologicznego powinny zawierać dane
dotyczące:
1.
Kolejności poszczególnych etapów procesu
2.
Czasu trwania poszczególnych faz procesu
3.
Sposobu przeprowadzania poszczególnych
operacji
4.
Sposobu ważenia, mierzenia i konserwacji
aparatury
5.
Norm zużycia surowców z uwzględnieniem
normalnych strat
6.
Sposobu ważenia o pakowania produktu
7.
Bezpieczeństwa i higieny pracy
I
D
E
A
Ł
Idealny lakier do
paznokci
powinien
zapewniać
wysoki połysk,
dobre krycie,
wykazywać
zdolność do
równomiernego
nanoszenia,
wystarczającą
odporność
mechaniczną
( np. na środki
do prania i
utrzymywania
czystości ),
powinien być
jednak również
łatwy do
usunięcia, a po
długotrwałym i
intensywnym
stosowaniu nie
powinien trwale
barwić paznokci.
DZ
IĘK
UJĘ
ZA
UW
AG
Ę