Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В РАЗРАБОТКЕ КАРАНДАШЕЙ

Веретенникова М.А. 1 Степанова Э.Ф. 2 Провоторова С.И. 1 Смирных А.А. 3
1 ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет»
2 ПМФИ — филиал ГБОУ ВПО ВолгГМУ Минздрава России
3 ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»
В ходе разработки карандашей как упруго-вязко-пластичной парфюмерно-косметической продукции были изучены структурно-механические свойства, оказывающие влияние как собственно на технологический процесс, так и на качество готового продукта. Пенетрационные испытания занимают особое место, так как получаемые результаты позволяют судить о консистенции изучаемых объектов, их способности к пластическому течению и возможному прогнозированию показателей качества разрабатываемого продукта. Пенетрационные испытания проведены на пластометре КП-3 коническим индентором (угол при вершине конуса α = 45°), определена глубина пенетрации. На основании полученных данных построены кривые кинетики погружения конуса при различных усилиях пенетрации (F = 2,133; 2,624; 3,605 и 4,586 H) и рассчитаны значения предельного напряжения сдвига для исследуемых карандашей. Изучена способность модельных образцов к пластическому течению и установлено, что карандаши проявляют себя как упруго-пластичные системы.
пенетрация
текучесть
консистенция
структурно-механические свойства
карандаши
1. Анализ текстуры промышленной продукции [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.simas.ru/netcat_files/358/585/h_1a3fd22fd870c7f241e8d8f3ced4b6d2 (дата обращения: 17.04.15).
2. Веретенникова М.А. Показатели оценки качества в разработке карандашей // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 1; URL: www.science-education.ru/125-20118 (дата обращения: 08.07.2015).
3. Крюкова Н.В., Пищиков Г.Б. Изучение влияния механической обработки на параметры приготовления и фасования массы бальзама для губ // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 5 (часть 3). – С. 485–488.
4. Крюкова Н.В., Пищиков Г.Б., Гаврилов А.С. Влияние состава структурообразующих компонентов на срок годности косметических изделий на жировосковой основе // Известия УрГЭУ. – 2013. — №6 (50). – С. 156–162. URL: http://izvestia.usue.ru/download/50/23.pdf (дата обращения 20.09.2014).
5. Муравьев И.А. Технология лекарств: [в 2 т.] : учебник для студ. фарм. фак. и ин-тов / И.А. Муравьев.— Изд. 3-е, перераб. и доп. — М.: Медицина, 1980. — Т. 2 .— 1980. — 703 с.
6. Патент РФ № 2001130359/15, 31.03.2000.
7. Реология сырья, полуфабрикатов и готовых изделий хлебопекарного, кондитерского и макаронного производств [Текст]: метод. указания к лабораторным работам № 5-6 / Воронеж. гос. ун-т инж. технол.; сост. А.А. Журавлёв, Т.А. Шевякова, И.А. Никитин – Воронеж : ВГУИТ, 2013, — 24 с.
8. Dweck A.C., Burnham C.A.M. Lipstick moulding techniques – comparison and statistical analysis // Cosmetics & Toiletries. – 1981. Vol.96, April. – P. 61–72.

Разработка средств парфюмерно-косметической и фармацевтической продукции упруго-вязко-пластичной консистенции затрагивает вопрос исследования структурно-механических свойств, которые оказывают влияние на потребительские показатели качества готовой продукции и собственно на технологический процесс производства [1, 3, 4, 8].

Предельное напряжение сдвига (ПНС) как одно из важнейших структурно-механических свойств дает возможность определять способность материалов (веществ) к пластическому течению и позволяет косвенно судить о степени его консистенции, что важно при проведении стадий технологического процесса сплавления основ, подаче полупродукта по трубопроводу к месту назначения и розлива в формы.

При разработке карандашей как парфюмерно-косметической продукции важным показателем является твердость продукта, что также подтверждается (определяется) изучением структурно-механических свойств, а конкретно — глубиной пенетрации.

Цель исследования

Изучение структурно-механических свойств разрабатываемых карандашей композитного состава для лечения воспалительных заболеваний губ и герпеса.

Материал и методы исследования

Для изучения деформационного поведения упруго-вязко-пластичных материалов при различных видах их нагружения и определения величины пенетрации использовали лабораторный реометрический информационно-измерительный комплексе (РИИК), который состоит из реометра (выполнен на базе конического пластометра КП-3); модуля сопряжения реометра (выполнен на базе серийного USB модуля KE-USB24R, KernelChip), а также персонального компьютера. Для управления работой РИИК использовано специальное программное обеспечение, разработанное и скомпилированное в среде Visual Basic 6.2, которое осуществляет сбор информации с потенциометрического датчика (через модуль сопряжения), ее сглаживание и фильтрацию, вычисление необходимых реологических показателей и их запись во внешний файл с возможностью экспорта результатов измерений и расчетов в редактор MS Excel с последующим сохранением и построением необходимых графических зависимостей [7]. Программное обеспечение имеет удобный интерфейс, систему информационных справок и подсказок, средства проверки информации, вводимой пользователем с клавиатуры (пример на рис. 1).

Для исследования взяты ранее разработанные модельные образцы карандашей композитного состава под номерами 1, 4, 5, 7, 10, 11, 14, 17, 18, 19, 26, 28 [2].

Рис. 1. Главное окно программы (скриншот)

Пенетрационные исследования модельных образцов карандашей проводили на РИИК коническим индентором (угол при вершине конуса α = 45°) при различных усилиях пенетрации (F = 2,133; 2,624; 3,605 и 4,586 H). Для этого испытуемый образец помещали на столик прибора, который фиксировали до момента соприкосновения с вершиной конуса, устанавливали стрелку индикатора на нулевую отметку и укладывали нагрузку, после чего осуществляли пуск погружения индентора в испытуемый образец и отмечали время и текущее значение глубины пенетрации.

По полученным результатам были рассчитаны значения предельного напряжения сдвига для исследуемых образцов по формуле:

, (1)

где Kα – константа конуса, зависящая от угла при его вершине; F — действие приложенного усилия пенетрации; hпр — предельное погружение конуса.

Результаты исследования и их обсуждение

В ходе пенетрационных испытаний определена глубина пенетрации для модельных образцов, результаты представлены в таблице. Наиболее предпочтительным значением данного показателя для средств в виде карандаша является интервал от 5 мм до 20 мм [6], следовательно, образцы карандашей под номерами 11, 14 и 28, имеют оптимальное значение, что характеризуется хорошей намазывающей способностью при применении.

Результаты определения глубины пенетрации

№ образца

1

4

5

7

10

11

Глубина пенетрации, мм

2,20

3,70

1,80

4,00

4,25

5,20

№ образца

14

17

18

19

26

28

Глубина пенетрации, мм

12,00

2,65

4,80

1,75

2,75

5,5

На основании полученных данных построены кривых кинетики погружения конуса (индентора) (рис. 2), а также определена графическая зависимость квадрата предельной глубины пенетрации от усилия пенетрации (рис. 3).

Рис. 2. Кривые кинетики погружения индентора в модельные образцы при максимальной нагрузке 4,586 Н

Рис. 3. Диаграмма зависимости предельной глубины пенетрации от усилия пенетрации для разных образцов

При анализе полученных диаграмм можно сделать вывод о том, что присутствие масла касторового или миндального, особенно ПЭО 400, в составе делает карандаш более пластичным и легко размазывающимся, в отличие от составов, в которых преобладает воск.

По формуле (1) были рассчитаны значения предельного напряжения сдвига для исследуемых образцов и произведено их ранжирование (рис. 4).

Рис. 4. Ранжирование модельных образцов карандашей

Известно, что чем меньше значение предельного напряжения сдвига, тем лучше намазывается образец [5], поэтому в ходе проведенных исследований установлено, что образцы карандашей под номерами 11, 14 и 28 являются оптимальными: легко наносятся на кожу, сохраняют при этом свою форму.

Заключение

В результате проведенных исследований по изучению структурно-механических свойств разрабатываемых карандашей композитного состава для лечения воспалительных заболеваний губ и герпеса установлено, что образцы под номерами 11, 14, 28 наиболее удобны в применении на основании проведенных пенетрационных испытаний.

Рецензенты:

Антипова Л.В., д.т.н., профессор, профессор кафедры технологии производств животного происхождения ФГБОУ ВПО «ВГУИТ», г. Воронеж;

Шахов С.В., д.т.н., профессор, профессор кафедры «Машины и аппараты пищевых производств» ФГБОУ ВПО «ВГУИТ», г. Воронеж.


Библиографическая ссылка

Веретенникова М.А., Степанова Э.Ф., Провоторова С.И., Смирных А.А. СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В РАЗРАБОТКЕ КАРАНДАШЕЙ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 4. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=21279 (дата обращения: 21.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074