Schmelzpunkte berechnen

Der Lippenstift SOFT COLOR aus meinen 2. Buch

Ich habe mir gestern zwei Lippenstifte gegossen, und als ich die beiden so vor mir stehen sah, weckte dies die Lust nach weiteren Varianten und ganz anderen Konzepten. Wie es so meine Art ist, begann ich zunächst zu recherchieren: In meinen Fachbüchern zuhause, in archivierten Zeitschriftenartikeln, online in englischsprachigen Magazinen. Ich entdeckte Interessantes – und stieß auf ein Rätsel.

In meinen recherchierten Informationen fand ich zunächst vor allem die Bestätigung meiner eigenen Beobachtungen. Bei der Rezepturentwicklung für meine Lippenstifte für das Buch »Naturkosmetische Rohstoffe« war nämlich ein wesentlicher Aspekt, den optimalen Zeitpunkt zu bestimmen, an dem ich die Masse in die Form gieße. Geschieht dies zu früh, besteht die Gefahr, dass sich Pigmente beim Abkühlen in der sehr flüssigen Masse absetzen oder inhomogen verteilen; geschieht dies zu spät, ist die Masse angedickt und lässt sich nur noch mit Verlusten gießen.

Ich hatte derzeit beim Rühren der Lippenstift-Fettmasse mit dem metallenen Sensor meines Bratenthermometers diesen spezifischen Temperaturpunkt jeweils abgepasst, und es erwies sich ein Temperaturbereich um die 65 °C als ideal. Sobald dieser erreicht ist, muss man schnell sein und gießen – dann wird der Stift wunderbar und die Pigmente sitzen, wo sie sollen (wobei ich die Form immer sofort für 30 Minuten ins Tiefkühlfach stelle). Diesen Temperaturbereich fand ich auch als ideal für den Schmelzbereich von Lippenstiftmassen angegeben – und stutzte.

Schmelzpunkt-Verwirrungen

Bei meinen Lippenpflegestiften war mir eine Berechung des mathematischen Durchschnitts aller Schmelzpunkte der verwendeten Fette seit längerer Zeit vertraut. Mein Jojoba-Lippbalm ist mit einem errechneten Wert von ca. 32 °C der härteste, der Rose Lip Balm und der Coffee Lip Balm weisen einen Wert von ca. 23,5 °C auf. Sie sind auch sehr fest, auch wenn ich die beiden aus verschiedenen Gründen in Töpfchen abgefüllt habe. Moment … 32 °C? Mein Jojoba Lip Balm wäre auch eine gute Grundlage für einen einfachen Lippi – diese 32 °C entsprächen ja nur der Hälfte des empfohlenen Temperaturbereichs. Bisher hatte ich mir nie darüber Gedanken gemacht. Was ist mit »Schmelzpunkt« exakt gemeint? Die Temperatur (oder der Temperaturbereich), wenn etwas zu schmelzen beginnt? Wenn eine Masse ganz aufgeschmolzen ist?

Unruhig geworden, berechnete ich die durchschnittlichen Schmelzpunkte meiner Lippis … und entdeckte, dass dieser mehrheitlich bei ca. 22 °C liegt und meine Lippenstifte subjektiv etwas härter wirken als der Jojoba Lip Balm, der einen durchschnittlichen Schmelzpunkt von 32 °C aufweist. Ich rechnete verschiedene Rahmenrezepturen diverser Firmen durch. Ein Lip Balm, der als sehr hart ausgezeichnet wird, kommt in einer der Rezepturen immerhin auf 38 °C.

Nur: Wie kann das sein? Wie können Stifte mit einem niedrigeren mathematischen Durchschnittswert aller Schmelzpunkte härter sein (oder wirken) als solche mit höheren Werten?

… und die logische Entwirrung

Ich tat dann das, was ich in solchen Fällen immer tue: Ich, chemischer Laie, rief bei KahlWax an und fragte einen Fachmann aus der Anwendungstechnik, einen, der selbst im Labor steht und Rezepte entwickelt. Ich trug ihm meinen Knoten im Kopf vor. Er bestätigte mir meine Erkenntnis, dass eine rein mathematische Berechnung des Schmelzpunkts nicht funktioniert. Man könne nicht mit mathematischen Mittelwerten arbeiten, weil sich Fette beim Schmelzen und Erstarren durch verschiedene Parameter beeinflussen. Ich recherchierte in diese Richtung ein wenig weiter und fand diese Aussage bestätigt: Schmelzpunkte werden u. a. durch die kristallinen Strukturen der Ingredienzien beeinflusst, von denen sich manche gegenseitig stören und instabilisieren, andere wiederum zusammen zu besonders stabilen Gittern aushärten. Einen weiteren Einfluss hat die sogenannte Schmelzenthalpie, also die Energie, die notwendig ist,  um eine spezifische Menge eines Stoffes bei einer bestimmten Temperatur zu verflüssigen, sprich Bindungskräfte zwischen Molekülen zu lösen.  Man kann nur eins machen, lautete das Fazit meines Anwendungstechnikers: Testen, testen, testen … und sich an die Rahmenrezepturen herantasten, die funktionieren. Ein klein wenig Carnaubawachs, und – wupps! – steige der Schmelzpunkt einer Masse unproportional. Daher gebe es keinen anderen Weg.

Mein Tipp lautet daher für alle, die eigene Rezepturen für Lippenpflegestifte und Lippenstifte konzipieren möchten: Beim Aufschmelzen der Fettmasse auf den Temperaturpunkt achten, an dem die Masse plötzlich in der Konsistenz anzieht – diese Temperatur zeigt dann den Schmelzbereich an, in dem sich die gesamte Masse befindet. Das geht ganz hervorragend mit diesem Bratenthermometer:

Bratenthermometer

Der metallene Sensor eignet sich hervorragend zum Dispergieren wachsiger Fettmassen, da nur wenig an ihm haften bleibt; gleichzeitig misst er gradgenau die aktuelle Temperatur. Die Masse sollte bei ca. 65 °C gerade spürbar dicklicher werden. Ist dies bereits bei 70 °C oder höher der Fall, ist der Stift später eventuell zu hart; stockt sie erst bei 50 °C, bleibt er möglicherweise zu weich. Lassen Sie die Masse abkühlen, ergänzen Sie etwas Öl oder Wachs (Gewicht bitte unbedingt notieren!) und schmelzen Sie die Masse erneut auf. So kann man die Mengen ermitteln, die die gewünschte Härte ergeben. Das bedeutet umgekehrt: Schmelzpunktberechnungen sind für eine Konzeption funktionierender Rezepte nicht geeignet, zumindest nicht die, die einen reinen Mittelwert aus den Schmelzpunkten aller Komponenten ermitteln.

Dieser Lippenstift ist einer der beiden, die ich gestern frisch gegossen habe, es ist der Soft Color in meinem Buch:

Ein Lippenstift auf Basis pflanzlicher Öle und Fette

Diese Rezeptur ergibt einen eher cremigen Lippenstift, der durch seinen leichten Film sehr schützend wirkt und sich ganz wunderbar als Winter-Lippi eignet. Die Farbabgabe ist absolut dezent; mir kommt das entgegen, da ich ein natürliches Make Up bevorzuge. Ich habe die Rezeptur leicht abgewandelt und meine Barriereschutzbasis eingesetzt. Damit die schnöde Theorie dieses Berichts einen sinnesfrohen und praktischen Abschluss bekommt, möchte ich Ihnen die Rezeptur nicht vorenthalten. Für stärkere Farbabgabe empfehle ich den Soft Plum aus meinen Buch, der zudem vegan ist, weil er kein Bienenwachs enthält. Auch hier lässt sich allerdings Bienenwachs mit Mimosenwachs ersetzen. Ich habe meinen Mimosenwachs von Aroma-Zone; er eignet sich gut – und dort gibt es auch diese grandiose Lippenstiftgießform aus Silikon.

Lippenstift Soft Color

Sie brauchen:

  • PHASE A
  • 2,0 g Rizinusöl
  • 0,75 g Pigmente*
  • _____________________
  • PHASE B
  • 0,3 g Barriereschutzbasis
  • 0,5 g Jojobaöl
  • _____________________
  • PHASE C
  • 0,5 g Bienenwachs (alternativ Mimosenwachs)
  • 0,4 g Candelillawachs
  • 0,3 g Carnaubawachs
  • _____________________
  • PHASE D
  • 0,3 g Sheabutter

* 0,3 g Pigment Color RY (Dichrona® RY), 0,45 g Ocre Rose d’Italie

So stellen Sie den Lippenstift her:

PHASE A: Dispergieren Sie die Pigmente in einem Becherglas im Rizinusöl, bis sie gut benetzt sind.

PHASE B: Schmelzen Sie die Barriereschutzbasis zusammen mit Phase A auf – sie braucht bisweilen 90–95 °C – und geben Sie dann das Jojobaöl hinzu. Alles muss glatt aufgeschmolzen sein. Vorsicht, das Merck-Pigment Dichrona® RY sollte nicht über 100 °C erhitzt werden (siehe unten).

PHASE C: Wachse zur Fettmasse geben, gut aufschmelzen.

PHASE D: Sheabutter zur Fettmasse geben, gut aufschmelzen.

Nun wird die Masse von der Herdplatte genommen und gerührt, bis die Temperatur ca. 65 °C beträgt. Gut aufpassen: Sobald die Masse leicht (gerade zu ahnen) anzieht, muss gegossen werden! Dann stellen Sie die Form am besten in das Tiefkühlfach (alternativ den Kühlschrank) und lassen Sie 30–45 Minuten aushärten. Anschließend kann der Stift aus der Form genommen und in eine Hülse gesteckt werden. Kondenswasser sollte verdunsten können, daher empfehle ich, den Stift offen stehen zu lassen, bis die Oberfläche so aussieht wie auf dem Foto.

Kurzinfo zu den Pigmenten:

Dichrona® RY

  • keine Ecozertifizierung (Carmine ist ein tierischer Rohstoff aus der Cochenille-Laus)
  • INCI/CI (Color Index): Mica, 77891, 77491, Iron Oxides
  • Beschreibung: gehört zu den Two-Tone-Pigmenten von Merck, bestehend aus Mica, Titandioxid, Carmine
  • Partikelgröße: 10–60 µm (mittlere Korngröße: 18–25 µm)
  • Einsatz: Colorpigment (rosa, mit goldenem Schimmer), changierend, für dekorative Kosmetik (Lippenstifte, Rouge, Lidschatten usw.)
  • Wichtig: Pigmente mit Karmin sind bei pH-Werten über 7 teilweise löslich und sollten nicht über 100 °C erhitzt werden.

Ocre Rose d’Italie

  • wird auch »gebranntes Sienna« genannt
  • INCI/CI (Color Index): Kaolin and iron oxides, CI R 102
  • Chemische Formel: SiO2 + Al2O3 + Fe2O3
Filed under Tipps aus der Rührpraxis

Ich bin »die Frau hinter Olionatura« und der Rührküche. Seit mehreren Jahren begeistere ich mich für das Herstellen von naturkosmetischen Pflegeprodukten, bemühe mich um neue interessante und sinnvolle Rohstoffe für uns Selbstrührer, entwickle Rezepturen und schreibe – neben Büchern – u. a. in diesem Magazin.

2 Comments

  1. Wow, Heike, das ist ja wieder sehr spannend!
    Was mich noch beschäftigt, ist, welche Rolle die Außentemperatur bei der Haltbarkeit der Lippenstifte spielt, also ob bei über 30°C die Masse anfängt zu schmelzen oder ob bei 0°C der Stift viel zu hart zum Auftragen ist…

    Viele Grüße,
    Judy

    • Hallo, liebe Judy,

      es scheint tatsächlich so zu sein, dass zwei Stiftmassen mit gleichem errechneten Schmelzpunkt unterschiedlich hart sein können – und unterschiedlich schnell zu schmelzen beginnen. Ich bin immer davon ausgegangen, dass gleiche Werte eine vergleichbare Härte bedeuten. Für Temperaturbeständigkeit kommt man an Carnaubawachs wohl nicht vorbei.

      Ich finde es sowieso interessant, wie verschieden die einzelnen Formulierungen sind. Der oben beschriebene Soft Color ist nicht mein Favorit, obwohl er sehr schützend ist; ich mag den weicheren Soft Plum lieber (obwohl der aufgrund seiner Softheit nicht lange hält, aber er hat einen sehr schönen natürlichen Schimmer).

      Die Lippenstift-Manufaktur hat Suchtcharakter. ;-)

      Liebe Grüße ans andere Ende der Welt, :-*
      Heike

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