TECHNOLOGIA LAKIERÓW DO PAZNOKCI

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 Revolon wprowadziła pierwszy lakier kryjący. W latach 70-tych powstały tipsy i kleje, pojawił się system żelowy utwardzany światłem. Lakiery  i emalie do paznokci są roztworami substancji filmotwórczych (np. estrów celulozy) z  żywicami i  plastyfikatorami w rozpuszczalnikach organicznych z dodatkiem barwników, pigmentów i  brokatów. Lakier tworzy przezroczystą błonę (może być także barwna). Emalie tworzą film nieprzezroczysty. W porównaniu z nowoczesnymi kosmetykami pielęgnacyjnymi, zawierającymi często po kilkadziesiąt składników, lakiery i emalie do paznokci wydają się być preparatami o stosunkowo prostym składzie. Natomiast ze względu na sposób aplikacji i długotrwały (w porównaniu z większością kosmetyków) czas pozostawania lakieru i emalii na powierzchni paznokcia ta grupa produktów charakteryzuje się specyficznymi wymaganiami pod względem ich własności aplikacyjnych, a tym samym pod względem składu. Mimo licznych starań podstawowy skład lakierów i emalii do paznokci nie uległ w ostatnich 30 latach zasadniczym zmianom.

Podstawowe składniki lakierów i emalii do paznokci:

1. Nitroceluloza - jest to podstawowa substancja tworząca film o odpowiedniej trwałości, twardości, przyczepności i wysokim połysku. Niekiedy stosuje się dodatek polimerów: etylocelulozę, octan etylocelulozy, nitro skrobię, octan poliwinylu lub polimery kwasu metaakrylowego.

2. Żywice - komponenty lakierów i emalii zwiększające przyleganie do paznokcia i twardość filmu oraz podwyższające połysk powłoki lakierowej, np. damara, kopal, kalafonia ( żywice naturalne) oraz żywice syntetyczne, np. poliwinylowe, metaakrylowe.

3. Plastyfikatory - są ważnym składnikiem, ponieważ sama nitroceluloza tworzy film kurczliwy i łamliwy. Zapobiegają one marszczeniu się filmu po odparowaniu rozpuszczalnika oraz poprawiają połysk i właściwości płynięcia lakieru czy emalii.

Plastyfikatory można podzielić na ;

- rozpuszczalnikowe - rozpuszczalniki nitrocelulozy, głównie estry wysokocząsteczkowe

- nierozpuszczalnikowe - tzw. Zmiękczacze ( np. olej rycynowy) , które po odparowaniu rozpuszczalników nitrocelulozy zwiększają elastyczność filmu.

Udział plastyfikatora wynosi od 25% do 50% zastosowanej nitrocelulozy.

• Dyspergator - substancja powierzchniowo czynna wpływająca na jakość lakierów ( polepsza zwilżalność pigmentu, zwiększa przyczepność emalii do paznokcia, ułatwia rozprowadzenie emalii, ułatwia wymieszanie tworzących się osadów emalii).

• Rozpuszczalnik - stanowi ok. 80% ogólnej masy produktu. Stosuje się mieszaninę niskowrzących rozpuszczalników 9 temperatura wrzenie < 100 C), tj. aceton i octan etylu, które przyspieszają proces schnięcia lakieru; średniowrzących ( temperatura wrzenia 100 - 130 C ), tj. octan butylu i octan izobutylu ora wysokowrzących ( temperatura wrzenia >130 C ), tj. glikol etylenowy, octan i mleczan glikolu, które pełnią jednocześnie role plastyfikatorów nitrocelulozy i wpływają korzystnie na połysk filmu.

• Rozcieńczalniki - stosowany jest w połączeniu z rozpuszczalnikiem. Rolę rozcieńczalnika mogą pełnić związki organiczne ( alkohole alifatyczne i aromatyczne węglowodory ) mieszące się z rozpuszczalnikami nitrocelulozy, ale same nie będące dla niej rozpuszczalnikami. Rozcieńczalniki stosuje się dla obniżenia kosztów produkcji lakierów.

• Barwniki - do lakierów stosuje się barwniki rozpuszczalne w zastosowanym rozpuszczalniku. Do emalii stosuje się laki Lu pigmenty nieorganiczne, nierozpuszczalne w zastosowanej kompozycji pozpuszczalników, dodając substancje powierzchniowo czynne, przeciwdziałające sedymentacji ( tzn. opadaniu) substancji barwnej.

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

Schemat produkcji lakierów nitrocelulozowych

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

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. 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. 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. Emalie stanowią zawiesinę pigmentu w lakierze. Oczywiście zawiesina pigmentu nie powstaje przez zwykłe wymieszanie gotowego lakieru z pigmentem. Aby otrzymać emalię dającą równa, gładką błonę, konieczne jest równomierne rozdrobnienie grudek pigmentów i dokładne ich wymieszanie ze spoiwem.

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

Schemat produkcji emalii nitrocelulozowych

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

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 . 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. 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. 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. Dlatego też ogromne znaczenie ma wykształcony i doświadczony personel techniczny oraz dobrze wyposażony i wyspecjalizowany zakład przemysłowy. Powinien on zawierać osłonięte mieszadła zaprojektowane tak, aby zapobiec nadmiernej utracie rozpuszczalnika; przykryte mieszalniki turbinowe; specjalne typy młynów; oczyszczające urządzenia dla czystych lakierów; i specjalnie zaprojektowane maszyny do nalewania lepkiego gotowego produktu do buteleczek. Zbiorniki mieszające i naczynia do magazynowania powinny być skonstruowane z aluminium lub nierdzewnej stali, aby zapowiedz przebarwieniu lakieru. Naczynia mieszczące się zależnie od pojemności powinny być wyposażone w stacjonarne lub przenośne urządzenia z turbiną lub mieszalniki śmigłowe.

Przepisy opracowane dla prawidłowego przeprowadzenia procesu technologicznego powinny zawierać dane dotyczące;

• Kolejności poszczególnych etapów procesu

• Czasu trwania poszczególnych faz procesu

• Sposobu przeprowadzania poszczególnych operacji

• Sposobu ważenia, mierzenia i konserwacji aparatury

• Norm zużycia surowców z uwzględnieniem normalnych strat

• Sposobu ważenia o pakowania produktu

• Bezpieczeństwa i higieny pracy

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.

W celu oceny jakości do paznokci należy ściśle kontrolować lepkość, odcień koloru, zmętnienie, czas wysychania i inne wymagania standardowe.

• Kolor - powinien być porównany ze standardami. Lakier musi być dokładnie wzburzony przez mechaniczne potrząsanie, bębnowanie, wałkowany dopóki nie będzie pewne, że cały pigment został rozproszony. Próbki emalii wyprodukowanej i standardowej powinny zostać wylane na talerz z mlecznego szkła, tak żeby gdy talerz zostanie ustawiony pionowo emalie spłynęły zostawiając plamy z przylegającymi do siebie krawędziami prawie się stykającymi. Niewielkie różnice w kolorze mogą poprawione przy użyciu koncentratu kolorów. Jeśli konieczna jest korekcja koloru, odpowiednia ilość czystego lakieru powinna być dodana aby dostosować stężenie pigmentu do określonego poziomy.

• Szybkość wysychania - emalie wylewa się na szkło. W rosnących krótkich odstępach czasu emalie są delikatnie dotykane palcami dopóki nie uzyska się uczucie kleistości lub lepkości. Kiedy tafla jest sucha na całej długości, nakłada się drugą warstwę i powtarza procedurę.

• Gładkość - ten sam panel, który został użyty do porównania szybkości wysychania może być użyty w celu przetestowania czy suchy film nie zawiera obcych substancji i chropowatych cząsteczek.

• Połysk - Może być on zmierzony przez specjalne przyrządu do jego pomiaru lub wzrokowe porównanie ze standardem

• Twardość - Twardość filmu jest również porównywana na szkle ze Standarem w różnych odstępach czasu, po tym, jak emalia wyschnie, a także na drugi dzień.

• Nie ulatniająca się zawartość - ogólnie akceptowana metoda składa się z ważenia próbki ok. 1 g na płaskim ważonym talerzu i umieszczeniu zważonej próbki w piecu w temp. 105 - 110 C oraz suszeniu do otrzymanej stałej wago.

• Cechy aplikacji - cechy produktu są spr. przez rzeczywistą aplikację na paznokcie. Szczególna uwagę należy zwrócić na spływanie, równość, ciągnięcie się lakieru i powstawanie bąbelków powietrza w filmie.

• Odporność na ścieranie - jest ona określana przez szlifierki lub inne urządzenia, z których większość jest zaprojektowana, aby zarysować film. Urata wagi powłoki lakieru w określonej liczbie obrotów urządzenia jest uznawana jako pomiar odporności na ścieranie.

• Odporność na wodę - Zanurzanie w wodzie jest najprostszym z testów. Emalia jest wlewana na jasne panele z cyny, pozwala się jej schnąć przez 14h a następnie są ważone na wadze analitycznej. Potem panele zanurzane są w wodzie o temp ok. 37 C na 24 h . Kiedy zostaną wyjęte z wody osusza się je bibuła i waży ponownie. Procentowy wzrost wagi filmu jest pomiarem odporności na wodę.

• Lepkość - Możliwe są różne sposoby mierzenia lepkości. Wśród nich są narzędzia typu odcieczenia, takie jak kubek Parlina.

• Przyleganie - generalnie lakier, który wykazuje dobre przyleganie do szkła, będzie równie dobrze przylegał do paznokcia. Stopień przylegania wykazywany przez emalie może być szacowany przez próby podniesienia suchego filmu ze szklanego panelu przy pomocy ostrej krawędzi na żyletką.

---