Kosmetiikkatuotteen rakenne


Kosmetiikaksi määriteltyjen tuotteiden rakenne vaihtelee halutun käyttötarkoituksen mukaan. Rakenne voi olla täysin nestemäinen (kasvovedet), tahnamainen (hammastahnat), voidemainen (hiustenhoitoaineet), vahamainen (huulirasvat) tai puuterimainen (meikkituotteet). Sopivan rakenteen aikaansaamiseksi tarvitaan erilaisia apuaineita, kuten esimerkiksi viskositeettiä lisääviä aineita ja geelinmuodostajia.
Kosmetiikkatuotteet ovat kahden tai useamman nestemäisen, puolikiinteän tai kiinteän aineen seoksia. Nesteen ja puolikiinteän aineen välinen raja voi olla vaikea määrittää. Seos voi muodostua kolmella eri tavalla:
  • Positivinen seos syntyy spontaanisti ilman ulkoista energiaa, eikä palaudu itsestään. Esimerkkinä toisiinsa sekoittuvat nesteet ja kaasuseokset.
  • Negatiivinen seos tarvitsee energiaa sekä syntyyn että ylläpitoon. Esimerkkinä tuote, jossa on kaksi toisiinsa sekoittumatonta faasia.
  • Neutraali seos tarvitsee energiaa syntyäkseen. Seoksen osat eivät erotu toisistaan lepotilassa, vaan jäävät paikalleen. Esimerkkinä emulsiovoiteet.
Sekoitettavien aineiden luonne tai aineiden sekoitustapa ei vaikuta siihen, mihin ryhmään aine kuuluu. Viskositeetti, aineiden keskinäiden suhde, hiukkaskoko ja homogeenisuus vaikuttavat seosten muodostumiseen. 

Kosmetiikkatuotteen rakenteeseen vaikuttavat tekijät liittyvät reologiaan. Reologia tarkoittaa aineen muodonmuutosta ja virtausta, kun aineeseen vaikuttaa ulkoisia voimia.  Esimerkiksi nesteessä olevat osaset liikkuvat toisiinsa nähden ulkoisten voimien vaikutuksesta aiheuttaen virtauksen. Koska liikkuvat ainesosat vuorovaikuttavat toistensa kanssa, virtaus leviää nesteessä laajalle alueelle. Reologiaa voidaan soveltaa myös muiden aineiden, kuten emulsioiden tai jauheiden liikkuvuuteen.

Aineen taipumusta vastustaa virtausta sanotaan viskositeetiksi. Mitä suurempi voima tarvitaan aikaansaamaan virtaus, sitä suurempi on viskositeetti. Newtonin nesteeksi sanotaan ainetta, jonka viskositeettiin ei voi vaikuttaa ulkoisilla voimilla. Newtonin nesteitä ovat esimerkiksi vesi, glyseroli ja silikoniöljy. Newtonin lain mukaan  aineeseen kohdistuva leikkausvoima τ (yksikkö N/m²) on verrannollinen leikkausnopeuteen γ (yksikkö 1/s). Viskositeetti on siis leikkausvoiman suhde leikkausnopeuteen η = τ / γ. Viskositeetin yksikkö on Pascalsekunti (Pas).

Ei-Newtonin nesteiksi kutsutaan aineita, joilla on niinsanottu rakenneviskoosi virtaustyyppi. Rakenneviskooseja virtaustyyppejä ovat: plastinen, pseudoplastinen, dilatantti ja tiksotrooppinen virtaus. Jos aineen muoto muuttuu voiman vaikutuksesta pysyvästi, on kyseessä plastinen muutos eli virtaus. Plastisessa virtauksessa aineen verkkomainen molekyylirakenne rikkoutuu, kun ulkoinen voima saavuttaa aineelle ominaisen valumisrajan. Plastisia aineita ovat esimerkisi hammastahnat.

Kun viskositeetti pienenee  liukujännityksen kasvaessa, kyseessä on pseudoplastinen virtaus. Pseudoplastisen aineen satunnaisesti orientoitunut, pitkäketjuinen molekyylirakenne muuttuu liikkeen suuntaiseksi liukujännityksen kasvaessa ja tällöin viskositeetti pienenee. Esimerkiksi sampoot, emulsiot ja geelit ovat pseudoplastisia.

Kun viskositeetti kasvaa liukujännityksen kasvaessa, kyseessä on dilatantti virtaus. Molekyylit muodostavat nesteessä paakkumaisen koostumuksen, jota molekyylejä ympäröivä neste voitelee. Tällöin viskositeetti on pienempi. Kun liukujännitys kasvaa, molekyylit pakkautuvat toistensa lomiin ja viskositeetti kasvaa. Dilatantti virtaus on ominainen sellaisissa seoksissa, jossa nesteessä on paljon kiinteitä hiukkasia (esimerkiksi kermavaahto).


Tiksotrooppisilla aineilla on lepotilassa suurempi viskositeetti kuin ulkoisen voiman vaikuttaessa aineeseen. Tiksotrooppisen aineen viskositeetti riippuu liukujännityksen lisäksi myös ajasta. Jos aineeseen vaikuttava liukujännitys on vakio, viskositeetti laskee ajan funktiona (esimerkiksi maalin rakenne notkistuu sekoitettaessa). Voiteet ovat usein tiksotrooppisia. Jos aineen muoto palautuu palautuu ennalleen, muutos on elastinen. Esimerkiksi jousi tai vaahtokumi ovat elastisia.