Структурная характеристика материала. Средства для ухода за кожей

Материаловедение 

Структурные характеристики материала. 

    Основные  структурные характеристики материала,  во многом определяющие его  свойства, - это плотность и пористость. Поры - воздушные ячейки в самом  веществе, из которого состоит  материал; пустоты - воздушные полости между отдельными частицами материала. Физические свойства материала характеризуют его поведение под воздействием физических факторов, моделирующих воздействие внешней среды и условия работы материала (действие воды, высоких и низких температур и т. п.). 
Средняя плотность pm материала (далее мы будем называть ее плотностью) - физическая величина, определяемая отношением массы m материала ко всему занимаемому им объему V, включая имеющиеся в них поры и пустоты: pm = m/V. Следовательно, плотность материала меняется в зависимости от его структуры. Поэтому искусственные материалы можно получать с заданной (требуемой) плотностью, изменяя их структуру. 
Истинная плотность p материала характеризуется массой единицы объема материала, причем имеется в виду объем только твердого вещества, из которого состоит материал Vтв без учета объема пор и пустот: р = m/Vтв. Иными словами, истинная плотность - это плотность вещества, из которого состоит материал. 
У непористых материалов (стекло, сталь, битум) средняя плотность равна истинной. 
Истинная плотность каждого вещества - постоянная характеристика (физическая константа), которая не может быть изменена, как средняя плотность материала, без изменения его химического состава или молекулярной структуры. Значения истинной плотности вещества зависят в основном от его химического состава, и у материалов с близким химическим составом они различаются незначительно. 
Пористость - степень заполнения объема материала порами: П = [(V - Vтв)/V] 100 %. Обычно пористость рассчитывают, исходя из средней и истинной плотности: 
П={p-pm) ·100%= (1 -pm/р) · 100%. 
Пористость материала характеризуется не только с количественной стороны, но и по характеру пор: замкнутые и открытые, мелкие (размером до сотых и тысячных долей миллиметра) и крупные (от десятых долей миллиметра до 2 ... 5 мм). Характер пор важен, например, при оценке способности материала поглощать воду. Так, материал с замкнутыми порами практически не поглощает воду, с открытыми (большинство пор представляет собой сообщающиеся капилляры) - активно поглощает воду. 
Пористость — основная структурная характеристика, определяющая такие свойства материала, как водопоглощение, теплопроводность, акустические свойства, морозостойкость, прочность.

Водопоглощение — способность материалов впитывать и удерживать в своих порах влагу — характеризуется максимальным количеством воды, которое может поглотить абсолютно сухой материал. Водопоглощение определяют по отношению к массе сухого материала (водопоглощение по массе Bm) или по отношению к естественному объему материала (объемное водопоглощение Bv): Bm = [(m₂ – m₁)/m₂] · 100 %; Bv =  [(m₂ – m₁)/Vест] · 100 %, где m1 - масса материала в сухом состоянии, г; m₂ — масса насыщенного водой материала, г. Из приведенных формул очевидно, что Bv/Вm = m₁ / V = рm т. е. Вv  = Bm·pm. 
 
Влажность - величина, показывающая, сколько воды в данный момент находится в материале по отношению к его сухой массе (реже по отношению к объему материала). Влажность материала выражается в процентах и может изменяться от 0 % (абсолютно сухой материал) до значения полного водопоглощения. Влажность материала зависит как от свойства самого материала (пористости, гигроскопичности), так и от окружающей его среды (влажность воздуха, наличие контакта с водой). 
Морозостойкость — способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения. Морозостойкость характеризуется числом циклов замораживания (при температуре не выше —17 ºС) и оттаивания (в воде), которое материал выдерживает без потери более 5 % своей массы или 15 % первоначальной прочности. Морозостойкость зависит от пористости и водопоглощения материала. 
Теплопроводность — способность материала передавать теплоту сквозь свою толщину от одной своей поверхности к другой в случае, если температура у этих поверхностей разная. Теплопроводность материала характеризуется количеством теплоты (в джоулях), которое способен пропустить материал через 1 м² поверхности при толщине 1 м и разности температур на поверхностях 1 К в течение 1 с. Теплопроводность твердого вещества зависит от его химического состава и молекулярного строения. 
Теплоемкость — способность материала поглощать теплоту при нагревании. Показателем теплоемкости служит удельная теплоемкость, равная количеству теплоты, необходимой для нагревания единицы массы материала на 1 К. 
Термостойкость - способность материала выдерживать без разрушения одно- или многократные резкие перепады температур. Мерой термостойкости стекла является температурный перепад, который оно выдерживает без разрушения. Для листового стекла и стеклотары он составляет около 80°С. 
Термическая стойкость огнеупорных изделий определяется числом теплосмен, т. е. числом попеременных нагреваний до 1300°С и охлаждений в проточной воде температурой 5 ... 25°С, которые выдерживает материал до потери им 20 % своей первоначальной массы. Например, термостойкость высокоогнеупорных хромомагнезитовых изделий составляет не менее двух, а магнезитохромитовых - пяти теплосмен. 
Тепловое расширение - свойство материала расширяться при нагревании и сжиматься при охлаждении - характеризуется температурными коэффициентами объемного и линейного расширения. Температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) показывает, на какую долю первоначальной длины увеличивается размер материала при повышении температуры на 1 К. Между коэффициентами линейного α и объемного β расширения существует зависимость β≈3α. 
Вязкость - свойство жидкостей и газов оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Различают динамическую вязкость η и кинематическую ν(ν=ηр, где р - плотность жидкости или газа). Единица динамической вязкости Па·с, кинематической - м²/с. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Средства  для ухода за кожей. 

Косметические крема.

Крем (англ. creme — сливки) — косметическое средство для ухода за кожей в виде эмульсии типа масло в воде или вода в масле. Особую категорию составляют лечебные кремы.От гелей кремы отличаются содержанием масел и (обычно) непрозрачностью.

Производство 
 
Процесс изготовления косметических изделий довольно сложен. Обычно в их состав входит более 10 различных компонентов, которые должны быть совместимыми. Количество их строго сбалансировано, так как готовое изделие должно быть устойчивым в широком интервале температур при хранении. 
В процессе косметического производства сырье подвергают самым различным воздействиям в зависимости от вида косметики: измельчают, нагревают, расплавляют, фильтруют, эмульгируют, охлаждают, кристаллизуют и т. д. Все это часто сопровождается процессами, связанными с переходом веществ из одной фазы в другую или с образованием новых продуктов. 
Для создания эмульсий высокого качества используются гомогенизаторы, позволяющие смешивать компоненты в однородную массу для создания устойчивой эмульсии. Наиболее прогрессивным методом получения эмульсий является ультразвуковой, позволяющий получить тонкие взвеси. 
Тепловые - нагревание, плавление, испарение, охлаждение, затвердевание. 
Массообменные - заключается в переходе вещества из одной фазы в другую в процессе диффузии, растворения твердых веществ, кристаллизации, экстракции. 
Все эти процессы проводятся периодически или непрерывно. 
Технология производства косметических средств включает совокупность операций, направленных на формирование основных потребительских свойств готовой продукции, обусловленных рецептурой. Перечень и последовательность технологических операций определяется консистенцией и типом гетерогенной системы косметических средств. Основную массу косметических средств вырабатывают в виде жидких консистенций: растворов и гетерогенных (неоднородных) систем. Наиболее распространены гетерогенные системы. 
 
Различают три их типа: 
· суспензии; 
· эмульсии; 
· пены. 
 
Суспензии - состоят из жидкой дисперсионной среды и взвешенных в ней твердых частиц дисперсной фазы (кремы, скрабы, зубные пасты и др.). Суспензии готовят обычным способом перемешивания, часто предварительно получают пасты. 
 
Эмульсии - однородные по внешнему виду системы, состоящие из двух или более практически взаимно нерастворимых жидкостей, одну из которых называют дисперсионной средой, частицы второй, распределенные в ней, - дисперсной фазой. Чаще всего одна жидкость является водой, а другая - органической жидкостью, условно называемой маслом.  
Известны три типа эмульсии: 
* Масло-вода, масло является дисперсной фазой, вода - дисперсионной средой (легкие кремы, молочко и др.). 
* Вода-масло, вода является дисперсной фазой, масло - дисперсионной средой (кремы жирного типа). 
* Эмульсии смешанного типа - одновременно представлены оба типа эмульсии: масло-вода и вода-масло. 
Типовая технологическая схема получения эмульсионных кремов предусматривает выполнение следующих операций: приготовление водных растворов водорастворимых компонентов; плавление и разогревание твердых и застывших компонентов крема; приготовление жировой основы, перемешивание водной и жировой фаз, варка и эмульгирование крема; охлаждение и парфюмирование; введение биологически активных веществ и других термонеустойчивых полезных компонентов крема; фасовка и упаковка. Наиболее важными из перечисленных операций являются приготовление жировой основы и приготовление эмульсии (перемешивание двух фаз компонентов и эмульгирование) . 
 
Биотехнология в косметическом производстве стала применяться недавно, и только несколько фирм в мире производят свою продукцию с помощью биотехнологий. Один из самых распространенных методов биотехнологии - ферментация. 
Микроорганизмы растут и размножаются в больших котлах - ферментаторах в специальной питательной среде. Они производят разнообразные продукты обмена, в том числе и ценные, например, гиалуроновую кислоту, без неё кожа человека становится сухой и вялой. Добывают её сложным способом в ограниченном количестве из соединительной ткани животных и из человеческой пуповины.  
Другие продукты ферментации - гамма-линолевая кислота и полисахарид, состоящий из галактозы и галактуроновой кислоты, также являются хорошими увлажнителями кожи. 
Ещё один метод биотехнологии - использование клеточных культур. Вместо микроорганизмов применяют клеточный растительный, животный, человеческий материал. Таким способом производят терминальный планктон, в косметике ценится его способность питать, увлажнять, регенерировать кожу.

В зависимости от назначения различают кремы:

• Увлажняющий
• Питательный
• Матирующий
• Омолаживающий (крем от морщин)
• Антицеллюлитный — не является лекарством от целлюлита, а только помогает справиться с ним, вместе с диетой и специальными упражнениями
• Очищающий (скраб) — крем с твердыми частицами, предназначен для легкого массажа кожи, при котором частицы очищают кожу от слоя мертвых клеток.
• Солнцезащитный — в состав входят алоэ, эфиры гидрохинона, персоли, окиси цинка и титана, охра и другие. Все они играют роль светофильтров.
• Защитный (крем от непогоды, зимний крем) — отличается повышенной жирностью и содержит вещества, создающие защитную пленку на поверхности кожи. Защищает от низких температур, низкой влажности, ветра и других тяжелых для кожи погодных условий.
• Автозагар/автобронзант — крем, создающий эффект загорелой кожи. Автозагар содержит компоненты, стимулирующие выработку меланина кожей, что создает настоящий загар, который держится от трех дней до недели. Автобронзант лишь окрашивает кожу в более темный цвет. Часто эти функции бывают совмещены для удобства нанесения крема.
• Тональный крем и другие тональные средства (спрей, крем-пудра).
• Лечебный крем
• Детский крем (крем под подгузник) — специальный крем для защиты кожи младенца от мочи и фекалий под подгузником. Кроме защитных компонентов такой крем содержит компоненты, уменьшающие влажность (тальк, оксид цинка).

Один и тот же крем может совмещать несколько функций.

Крем жидкой консистенции называют молочком или  сливками (иногда — лосьоном, например «лосьон после загара»). Некоторые лечебные, тональные, солнцезащитные и кремы-автозагары выпускают также в виде спрея. 

Косметические лосьоны.

Лосьо́н (фр. lotion, от лат. lotio — орошать, смачивать)

Это водно-спиртовые  растворы различных веществ органического  и неорганического происхождения, отдушенные парфюмерными композициями.  
 
Лосьоны предназначены чтобы ухода за кожей тела, лица и рук (очистка, освежение и смягчение кожи); волосами (крепость волос, укладка и сохранение прически); уменьшения потливости кожи (как лечебно-профилактическое лекарство и дезодорант) ; для облегчения при бритье электробритвой, а также подобно средство после бритья (электрической и другими видами бритв), способствующее заживлению порезов, дезинфекции и уменьшению раздражения потом бритья.  
 
Лосьоны применяются и в качестве отпугивающих и предохраняющих средств от комаров и мошкары, а также как тонизирующие и отбеливающие препараты и чтобы других целей. Лосьоны могут быть разделены на две большие группы: гигиенические и лечебно-профилактического назначения.  
 
Группа лосьонов гигиенического назначения представлена меньшим ассортиментом и объемом выпускаемой продукции. В состав лосьонов гигиенического назначения в основном входят глицерин, органическая кислота, бура, спирт (30—70 %), вода и парфюмерная сочинение. В качестве примера лосьона гигиенического назначения может быть приведен Кристалл, применяемый для очистки ногтей и кожи рук.

Лосьоны, как  правило, имеют кислую реакцию (рН 4,5—5,5), они служат ради восстановления естественной реакции кожи человека. Кожа человека обычно имеет кислую реакцию, что  отчасти защищает ее через различных  бактерий, однако при частом пользовании мылом, шампунями и преимущественно моющими средствами (стирка белья, уборка помещений с использованием моющих средств и др.) кислая реакция кожи нарушается и создаются благоприятные условия для воздействия бактерий для кожу человека.

Лосьоны могут  быть использованы для доставки на кожу лекарств, таких как:

• Антибиотики
• Антисептики
• Противогрибковые
• Анти-акне агентов
• Успокаивающий, сглаживание, увлажняющий или защитными средствами (например, от солнца)

Помимо медицинского применения и использования в уходе за кожей, лосьоны часто используются в качестве аксессуаров для массажа. Из одних и тех же ингредиентов могут быть созданы и лосьоны, и крема, и мази. Кремы являются наиболее удобными из трех, но не подходят для применения кожи головы, а лосьон менее вязкий и может быть использован в таких областях (многие лекарственные шампуни на самом деле лосьоны). Лосьоны могут распыляться по поверхности кожи, в отличие от крема или мази, и могут обрабатывать большие участки кожи.

Технологический процесс приготовления  лосьонов состоит  из следующих стадий: 

1.  Подготовка сырья.

2.  Приготовление лосьона: 

—   введение спирторастворимых веществ;

—   введение водорастворимых веществ;

—   приготовление спирто-водного раствора;

—   введение биологически активных добавок;

—   отстаивание;

—   фильтрация.