骨针屈服应力
让骨针在配方中不沉降的基准与测试方法
屈服应力是配方开始流动前必须越过的最小应力（单位 Pa，帕斯卡）。凝胶、乳霜中的网络能承受单根骨针的重量时，骨针就停留在原位。本页整理了设计和确认骨针配方时使用的基准与测试方法。
本页数值的读法
每个数值都附有标识。「计算 · 估算」是可信到数量级的物理计算值；「计算 · 待按尺寸重算」将按骨针尺寸重新计算；「实测 · 检测报告」来自外部机构的检测报告；「文献范围 · 估算」是一般文献值的范围。我们自有凝胶、乳霜的屈服应力未测定，测定后将补充到本页。
屈服应力来自配方中的网络
凝胶和乳霜中都有网络。凝胶是中和后的卡波姆颗粒溶胀并相互咬合形成的网络；乳霜是脂肪醇与乳化剂在水之间层层堆叠形成的层状结构（层状凝胶网络）。
单根骨针因自身重量施加的力小于该网络能承受的力（屈服应力）时，骨针就停留在原位。
关键是屈服应力，而不是黏度
- 黏度只能减慢沉降速度，无法使其停住。即使在没有屈服应力的 10,000 mPa·s 液体中，较长的骨针也会以约 0.1~0.2 mm/h 的速度下沉（随方向而异）。计算 · 待按尺寸重算
- 只要有屈服应力，即使黏度低，骨针也会停住。
- 卡波姆等增稠原料在提高黏度的同时通常也形成屈服应力，因此「提高黏度就不会沉降」在现场看起来是对的。应使用的基准是屈服应力。
骨针对网络的作用力——由放置方向决定
骨针的真密度为 2.0417 g/cm³，比水重，因此没有网络时会下沉。骨针对网络的作用力随其放置方向而不同。实测 · 检测报告
按方向的计算是针对一种骨针长度进行的。正在按尺寸重新计算，得到数值后本表将按尺寸拆分。
- 骨针表面积大，比同体积的球体下沉得少。尤其是平躺的骨针，对网络的作用力非常小。
- 骨针是空心的，轴管充满配方时实际重量更轻。上述计算按实心处理，是偏安全一侧的数值。
设计基准
屈服应力 1 Pa 以上计算 · 待按尺寸重算
最不利值（竖立）× 安全系数 3
这是建立在计算上的设计目标，可通过实测下调。
计算依据：细长颗粒的阻力计算（细长体近似）＋ 以球形颗粒测得的文献停住基准 Y = σy/(Δρ·g·d) ≈ 0.1~0.15。对针状颗粒只可信到数量级，需以沉降试验确认。计算 · 估算
1 Pa 有多大？
1 Pa 是约 100 g 的重量压在 1 m² 面积上的力，是非常小的力。试验条件 · 换算
比喻：一张复印纸（80 g/m²）放在桌上的压力 ≈ 0.8 Pa。1 Pa 比一张纸稍重一点。
单根骨针非常轻，只要有能承受这种程度的网络就能停住。按计算，超过约 0.35 Pa 即可停住，1 Pa 是乘以安全系数 3 的安全线。计算 · 待按尺寸重算
各类产品的屈服应力
含义：制作良好的卡波姆凝胶、乳霜通常远高于 1 Pa（估算）。需要注意的情况：稀乳液、精华类型；加入骨针后高速搅拌导致网络断裂；卡波姆网络因酸而松开。
单位换算：原料商有时以「yield value, dyn/cm²」表示屈服应力。1 Pa = 10 dyn/cm²，因此基准 1 Pa = 10 dyn/cm²。试验条件 · 换算
我们自有凝胶、乳霜的实际值未测定。测定后将在本表旁增加实测栏。未测定
按剂型判定
测试方法
- 流变仪应力扫描
在 25 ℃ 下逐步提高施加应力，读取开始流动的点（屈服应力 τy）。结果单位 Pa。 - 桨式转子屈服试验
在布氏（Brookfield）类黏度计上安装桨式转子读取屈服值。结果单位 Pa。没有流变仪时的替补方法。 - 沉降试验（凝胶 · 乳霜必做 · 与流变仪结果一并）
装入透明瓶、密封并竖放。在室温和 45 ℃ 下分别于 24 h · 3 d · 7 d 记录瓶底沉降层 mm 与上部澄清层 mm。无沉降层即为合格。不能只凭 24 h 判定合格。试验条件 · 换算 - 安瓶 · 液体
完成同样的瓶装试验后，用手倒置摇晃（记录摇晃次数），观察是否重新均匀分散、瓶底是否结块。
生产时保护网络的方法
- 骨针最后加入，并在冷却到 40 ℃ 以下后加入。加入后不进行高速搅拌、均质（网络断裂会失去黏度和屈服应力）。
- 卡波姆凝胶中同时使用二价盐（例如吡咯烷酮羧酸锌）可能使网络崩塌。
- 卡波姆在低 pH 下网络会松开。酸性凝胶应使用在酸性下也能保持网络的增稠剂，例如聚丙烯酸酯交联聚合物-6。
- 胶类、纤维素类增稠剂（黄原胶 · 纤维素胶 · 羟乙基纤维素等）会减弱骨针的刺感，因此不用于骨针配方。
未测定——测定后补充
- 我们凝胶的屈服应力实测值未测定
- 我们乳霜的屈服应力实测值未测定
- 骨针轴管直径（计算按实心处理）未测定
将在首次沉降观察和流变仪测定后补充到本页。设计基准 1 Pa 是建立在计算上的目标，可通过实测下调。
参考
- 计算：UNIZ LAB R&D 物理计算（细长颗粒阻力计算 + 以球形颗粒测得的文献停住基准）· 可信到数量级的估算
- 真密度：Protech Korea Co., Ltd. ((주)프로테크코리아) · Test report 2022-07-04~05 — AccuPyc II 1340 gas pycnometer · density 2.0417 g/cm³ (5 cycles, σ ±0.0016)