PL227301B1 - Sposób okreslania optymalnego czasu utwardzania lakieru do paznokci - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób określania optymalnego czasu utwardzania lakieru do paznokci stosowanych do malowania paznokci. Sposób pozwala określić czas utwardzania optymalny pod względem elastyczności powłoki lakierniczej.

Elastyczność jest właściwością materiałów polimerowych do odwracalnej zmiany kształtu pod wpływem działania na polimer sił zewnętrznych. Materiały polimerowe charakteryzujące się zdolnościami do odkształceń elastycznych nazywane są elastomerami. Mechanizm elastyczności polega na rozprostowaniu skłębionych łańcuchów makrocząsteczek polimeru w elastomerze nie przemieszczających się między sobą, który zachodzi podczas odkształcenia elastycznego. Rozprostowane łańcuchy w elastomerze nie przemieszczają się między sobą, ponieważ są powiązane chemicznymi lub fizycznymi węzłami sieci polimerowej, inaczej obserwowane byłyby trwałe odkształcenia plastyczne (płynięcie materiału), które wcale nie wykluczają posiadania przez polimer pewnych właściwości elastycznych. Rozprostowywanie łańcuchów może odbywać się bez jakichkolwiek zmian odległości międzyatomowych i kątów walencyjnych w cząsteczkach, czyli bez zmiany energii wiązań chemicznych, ponieważ fragmenty makrocząsteczek mogą obracać się wokół pojedynczych wiązań, np. węgielwęgiel. Rozprostowywanie się łańcuchów podczas odkształceń elastycznych powoduje, że w materiale dochodzi do zmniejszenia entropii (ilość możliwych konformacji maleje, więc maleje entropia). Zmniejszenie entropii układu skutkuje wydzieleniem ciepła. Po usunięciu siły, która spowodowała odkształcenie elastyczne, materiał dąży do zwiększenia entropii, któremu towarzyszy pobieranie ciepła. Makrocząsteczki skłębiają się ponownie i materiał powraca do swoich poprzednich wymiarów przed odkształceniem. Podczas odkształcania elastycznego i rozprostowywania skłębionych łańcuchów, energia kinetyczna drgających cząsteczek jest oddawana w postaci ciepła, a podczas powrotu elastycznego oddane uprzednio ciepło jest pobierane i zamieniane na energię kinetyczną drgań skłębiających się ponownie łańcuchów.

Sprężystość czasem utożsamiana jest z elastycznością. Jednak między tymi właściwościami istnieją wyraźne różnice, zarówno ilościowe, jak i dotyczące natury odkształceń i działających sił wewnętrznych. W przypadku zwykłej „sprężystości” materiałów, energia powodująca odkształcenie zniekształca wiązania międzyatomowe. Kiedy siła jest przyłożona do materiału, wskutek czego materiał został odkształcony sprężyście, to wtedy pomiędzy atomami tego materiału zmienia się zarówno długość wiązań i/lub kąty pomiędzy wiązaniami, przez co odbiegają one od położenia równowagi charakteryzującej się minimalną energią. Zgromadzona energia potencjalna odkształconego ciała sprężystego ma, przede wszystkim, naturę elektrostatycznych oddziaływań pomiędzy atomami. Napędem powrotu sprężystego materiału jest zminimalizowanie energii atomów tego materiału poprzez zajmowanie przez nie równowagowych pozycji z jednoczesnym oddawaniem uprzednio pobranej energii związanej ze zniekształceniem wiązań pomiędzy nimi. Odkształcenia sprężyste muszą być na tyle małe, aby np. nie powodować niszczenia wiązań atomowych. Większe odkształcenia mogą np. powodować zniszczenie sieci krystalicznej, trwałe odkształcenia i/lub nieodwracalne pęknięcie materiału.

Względnie odwracalne odkształcenia elastyczne są dużo większe, dochodzące nawet do 1000% wymiarów początkowych odkształcanej próbki materiału (np. wyroby z lateksu), podczas gdy wielkość względnego odkształcenia sprężystego, np. stali, jest rzędu dziesiątych części procenta. Czasy rozchodzenia się odkształceń elastycznych są dużo większe niż odkształceń sprężystych. Czas powrotu do poprzednich wymiarów po odkształceniu sprężystym jest bardzo mały, tzn. jest parę tysięcy razy mniejszy od czasu powrotu do poprzednich wymiarów odkształconego elastomeru.

Doskonale elastyczny materiał powinien po rozciągnięciu zawsze wracać do stanu pierwotnego bez pochłaniania (strat) energii mechanicznej, podobnie jak ciało doskonale sprężyste. W praktyce jednak zachowanie wszystkich znanych elastomerów odbiega od tego ideału, ze względu na to, że podobnie jak w cieczach, część energii powodująca odkształcenia jest pochłaniana na skutek występowania tarcia wewnętrznego. Ponadto, elastomery rzeczywiste po każdym cyklu odkształcenia i relaksacji ulegają pewnej, minimalnej deformacji, która po wielu cyklach prowadzi do ich zmęczenia i utraty własności elastycznych. Stąd w fizyce polimerów stosuje się pojęcie własności lepkosprężystych i tworzy się różnego rodzaju modele matematyczne zachowań rzeczywistych elastomerów uwzględniających jednocześnie ich własności sprężyste i lepkościowe.

Wreszcie, w materiałach polimerowych mogą występować w różnych udziałach zarówno odkształcenia sprężyste, jak i elastyczne, a także plastyczne (trwałe). Udziały tych odkształceń zależą od wielu parametrów, np. prędkości odkształcania, temperatury, czy też zakresu odkształceń.

PL 227 301 B1

Sposób określania optymalnego czasu utwardzania lakieru do paznokci, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że na powłokę lakieru, o grubości co najmniej 1 mm, utwardzoną na podłożu keratynowym, w szklanej rurze opuszcza się z wysokości 60 cm swobodnie opadającą kulkę metalową o masie 50 gramów i średnicy 3 cm, a następnie mierzy się średnicę powstałego wgłębienia na powłoce lakieru. Opuszczanie kulki metalowej prowadzi się dla zmniejszających się lub zwiększających się czasów utwardzania, w zależności, czy zaczyna się pierwszy pomiar od krótkiego, czy od długiego czasu utwardzania i prowadzi się go do czasu, aż średnica, będąca wynikiem upadku kulki metalowej na powłokę lakieru przestanie się zmieniać. Oznacza to, że osiągnięto maksymalne utwardzenie lakieru i nie ma potrzeby prowadzić dalszych prób. Optymalnym czasem utwardzania będzie krótszy czas dający na powierzchni tą samą średnicę odcisku kulki w stosunku do czasu dłuższego. Jeżeli pomiar zaczyna się od krótkiego czasu utwardzania, to badanie prowadzi się do momentu, gdy średnica wgłębienia wykonana przez kulkę przestaje zmieniać wartość, czyli dla dwóch czasów utwardzania uzyskuje się ta samą średnicę. Jeżeli pomiar zaczyna się od długiego czasu utwardzania, to w kolejnych próbach czas utwardzania zmniejsza się do uzyskania stałego odczytu średnicy, przy zmniejszającym się czasie utwardzania. Pomiar prowadzi się dla tego samego składu kompozycji lakieru. Pomiar prowadzi się dla tego samego natężenia dawki UV dla każdego z czasów utwardzania. Korzystnie, kulkę opuszcza się w szklanej rurze o średnicy 10 cm.

Zmniejszając czas utwardzania tego samego lakieru zaobserwowano zwiększenie się średnicy powstałych w warstwie utwardzonego lakieru wgłębień. Zmniejszenie czasu utwardzania fotoreaktywnego lakieru pod lampą UV prowadzi wprawdzie do zwiększenia natężenia padającego na próbkę lakieru promieniowania UV, ale zbyt krótki czas utwardzania powłoki lakieru nie powoduje jego pełnego utwardzania, a tym samym wpływa negatywnie na jego elastyczność, co objawia się powstawaniem wgłębień o większej średnicy w trakcie wykonywania pomiarów.

Zaletą rozwiązania jest to, że pozwala w szybki i prosty sposób eksperymentalnie wyznaczyć czas utwardzania lakieru w kontekście jego właściwości elastycznych. Im większa jest wielkość wgłębienia w warstwie utwardzonego lakieru, tym jest ona mniej elastyczna. Zastosowane podłoże keratynowe najbliższe jest co do właściwości do paznokci naturalnych.

Wynalazek jest bliżej zilustrowany w poniższych przykładach wykonania i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przyrząd do określania czasu utwardzania w widoku ogólnym. Fig. 2 przedstawia warstwę lakieru z odciskiem o średnicy d pozostawiony po upadku kulki w przekroju. W tabeli zestawiono wyniki badania mającego na celu określenie optymalnego czasu utwardzania lakieru dla poszczególnych przykładów.

P r z y k ł a d 1

Fotoreaktywny lakier do paznokci na bazie monofunkcyjnego alifatycznego uretanoa krylanu Genomer 4267 naniesiono o grubości 1 mm warstwy lakieru na płytkę keratynową o wymiarach cm x 6 cm, a następnie utwardzono pod lampą UV, emitującą promieniowanie ultrafioletowe o natężeniu 40 mW/cm² (lampa UV emituje promieniowanie UV o dawce 1200 mJ/cm² w czasie 30 s). Tak utwardzoną próbkę lakieru na płytce keratynowej umieszczono na dnie rury szklanej, a z góry rury z wysokości 60 cm opuszczono na powierzchnię utwardzonego lakieru kulkę metalową o masie 50 g i średnicy 3 cm, mierząc średnicę d powstałego na utwardzonym podłożu lakieru wgłębienia. Zmierzoną średnicę d powstałego na utwardzonym podłożu lakieru wgłębienia zamieszczono w tabeli.

P r z y k ł a d 2

Fotoreaktywny lakier do paznokci na bazie monofunkcyjnego alifatycznego uretanoa krylanu Genomer 4267 naniesiono o grubości 1 mm warstwy lakieru na płytkę keratynową o wymiarach cm x 6 cm, a następnie utwardzono pod lampą UV, emitującą promieniowanie ultrafioletowe o natężeniu 20 mW/cm² (lampa UV emituje promieniowanie UV o dawce 1200 mJ/cm² w czasie 60 s). Tak utwardzoną próbkę lakieru na płytce keratynowej umieszczono na dnie rury szklanej, a z góry rury z wysokości 60 cm opuszczono na powierzchnię utwardzonego lakieru kulkę metalową o masie 50 g i średnicy 3 cm, mierząc średnicę d powstałego na utwardzonym podłożu lakieru wgłębienia. Zmierzoną średnicę d powstałego na utwardzonym podłożu lakieru wgłębienia zamieszczono w tabeli.

P r z y k ł a d 3

Fotoreaktywny lakier do paznokci na bazie monofunkcyjnego alifatycznego uretanoa krylanu Genomer 4267 naniesiono o grubości 1 mm warstwy lakieru na płytkę keratynową o wymiarach cm x 6 cm, a następnie utwardzono pod lampą UV, emitującą promieniowanie ultrafioletowe o natężeniu 13,3 mW/cm² (lampa UV emituje promieniowanie UV o dawce 1200 mJ/cm² w czasie 90 s). Tak utwardzoną próbkę lakieru na płytce keratynowej umieszczono na dnie rury szklanej, a z góry rury

PL 227 301 B1 z wysokości 60 cm opuszczono na powierzchnię utwardzonego lakieru kulkę metalową o masie 50 g i średnicy 3 cm, mierząc średnicę d powstałego na utwardzonym podłożu lakieru wgłębienia. Zmierzoną średnicę d powstałego na utwardzonym podłożu lakieru wgłębienia zamieszczono w tabeli.

P r z y k ł a d 4

Fotoreaktywny lakier do paznokci na bazie monofunkcyjnego alifatycznego uretanoa krylanu Genomer 4267 naniesiono o grubości 1 mm warstwy lakieru na płytkę keratynową o wymiarach cm x 6 cm, a następnie utwardzono pod lampą UV, emitującą promieniowanie ultrafioletowe o natężeniu 10 mW/cm² (lampa UV emituje promieniowanie UV o dawce 1200 mJ/cm² w czasie 120 s). Tak utwardzoną próbkę lakieru na płytce keratynowej umieszczono na dnie rury szklanej, a z góry rury z wysokości 60 cm opuszczono na powierzchnię utwardzonego lakieru kulkę metalową o masie 50 g i średnicy 3 cm, mierząc średnicę d powstałego na utwardzonym podłożu lakieru wgłębienia. Zmierzoną średnicę d powstałego na utwardzonym podłożu lakieru wgłębienia zamieszczono w tabeli.

P r z y k ł a d 5

Fotoreaktywny lakier do paznokci na bazie monofunkcyjnego alifatycznego uretanoa krylanu Genomer 4267 naniesiono o grubości 1 mm warstwy lakieru na płytkę keratynową o wymiarach cm x 6 cm, a następnie utwardzono pod lampą UV. emitującą promieniowanie ultrafioletowe o natężeniu 8 mW/cm² (lampa UV emituje promieniowanie UV o dawce 1200 mJ/cm² w czasie 150 s). Tak utwardzoną próbkę lakieru na płytce keratynowej umieszczono na dnie rury szklanej, a z góry rury z wysokości 60 cm opuszczono na powierzchnię utwardzonego lakieru kulkę metalową o masie 50 g i średnicy 3 cm, mierząc średnicę d powstałego na utwardzonym podłożu lakieru wgłębienia. Zmierzoną średnicę d powstałego na utwardzonym podłożu lakieru wgłębienia zamieszczono w tabeli.

P r z y k ł a d 6

Fotoreaktywny lakier do paznokci na bazie monofunkcyjnego alifatycznego uretanoa krylanu Genomer 4267 naniesiono o grubości 1 mm warstwy lakieru na płytkę keratynową o wymiarach 6 cm x 6 cm, a następnie utwardzono pod lampą UV, emitującą promieniowanie ultrafioletowe o natężeniu 6,7 mW/cm² (lampa UV emituje promieniowanie UV o dawce 1200 mJ/cm² w czasie 180 s). Tak utwardzoną próbkę lakieru na płytce keratynowej umieszczono na dnie rury szklanej, a z góry rury z wysokości 60 cm opuszczono na powierzchnię utwardzonego lakieru kulkę metalową o masie 50 g i średnicy 3 cm, mierząc średnicę d powstałego na utwardzonym podłożu lakieru wgłębienia. Zmierzoną średnicę d powstałego na utwardzonym podłożu lakieru wgłębienia zamieszczono w tabeli.

P r z y k ł a d 7

Fotoreaktywny lakier do paznokci na bazie monofunkcyjnego alifatycznego uretanoa krylanu Genomer 1122 naniesiono o grubości 1 mm warstwy lakieru na płytkę keratynową o wymiarach 6 cm x 6 cm, a następnie utwardzono pod lampą UV, emitującą promieniowanie ultrafioletowe o natężeniu 5,7 mW/cm² (lampa UV emituje promieniowanie UV o dawce 1200 mJ/cm² w czasie 210 s). Tak utwardzoną próbkę lakieru na płytce keratynowej umieszczono na dnie rury szklanej, a z góry rury z wysokości 60 cm opuszczono na powierzchnię utwardzonego lakieru kulkę metalową o masie 50 g i średnicy 3 cm, mierząc średnicę d powstałego na utwardzonym podłożu lakieru wgłębienia. Zmierzoną średnicę d powstałego na utwardzonym podłożu lakieru wgłębienia zamieszczono w tabeli.

Za optymalny czas utwardzania przyjmuje się czas 180 sekund, jako czas najkrótszy dla nie zmieniającej się średnicy.

T a b e l a

Lakier wg przykładu	Dawka UV	Czas utwardzania	Natężenie UV	Średnica wgłębienia, d
1	1200 mJ/cm2	30 s	40 mW/cm2	2,12 cm
2	1200 mJ/cm2	60 s	20 mW/cm2	1,56 cm
3	1200 mJ/cm2	90 s	13,3 mW/cm2	1,21 cm
4	1200 mJ/cm2	120 s	10 mW/cm2	1,05 cm
5	1200 mJ/cm2	150 s	8 mW/cm2	0,96 cm
6	1200 mJ crrr	180 s	6,7 mW/cm2	0,45 cm
7	1200 mJ/cm2	210 s	5,7 mW/cm2	0,45 cm

PL 227 301 B1

Claims (1)

1. Sposób określania optymalnego czasu utwardzania lakieru do paznokci, znamienny tym, że na powłokę lakieru, o grubości co najmniej 1 mm utwardzoną na podłożu keratynowym w szklanej rurze opuszcza sie z wysokości 60 cm swobodnie opadająca kulkę metalową o masie 50 gramów i średnicy 3 cm, a następnie mierzy sie średnicę powstałego wgłębienia na powłoce lakieru, przy czym opuszczanie metalowej kulki prowadzi się dla zmniejszających sie lub zwiększających się czasów utwardzania i jeżeli przy zmianie czasu utwardzania nie zmienia sie średnica jaką pozostawia opadająca kulka metalowa, to uznaje się za optymalny do utwardzania lakieru do paznokci najkrótszy czas utwardzania.