Tipps und Tricks aus der Praxis

Schmelzpunkte berechnen

Selbstgemachter Lippenstift mit Orchideen

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 einem 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.