FR DE TH VI IT KO EN Türkçe 見積もりを依頼

オルガノクレイの作用機構

板状粒子ゲルのネットワーク機構、極性活性剤の役割、分散手順、およびチキソトロピー挙動 - 配合者およびエンジニア向けの技術的な説明。

オルガノクレイレオロジー試験 - 親油性クレイ分散液の粘度とゲル強度を測定する科学者

ゲルネットワークのメカニズム

オルガノクレイの仕組み: 有機溶媒または油中に高せん断下で分散されたオルガノクレイプレートレット（厚さ約 1 nm、幅 200 ～ 500 nm）は、端と面の静電相互作用を通じて 3 次元の「砂上の楼閣」ネットワークを形成します。静止時: 無傷のネットワーク → 高降伏値 → 顔料が懸濁し、フィルムは保持されます。せん断力下: ネットワークが崩壊 → 低粘度 → 容易に流れます。せん断後: 5 ～ 30 秒でネットワークが再構築され、粘度が戻ります。

このメカニズムは 4 つの連続したステップで構成されます。

  1. 濡れ: 溶媒と極性活性化剤分子が板状粒子のスタックの間に侵入し、層間のファンデルワールス引力を減少させます。
  2. 角質除去： 高せん断力 (1,500 ～ 3,000 rpm) により、積み重ねられた板状粒子凝集体を個々のシートに機械的に分離します
  3. ネットワーク形成: 静止状態では、エッジ表面 (わずかにプラス) が隣接する板状粒子の表面 (マイナス) と静電気的に相互作用し、連動した 3 次元の「砂上の楼閣」足場を形成します。
  4. チキソトロピー応答: せん断力を加えると静電結合が打ち破られ、ネットワークが崩壊し、粘度が低下します。剪断が止まる → 結合が再形成される → ゲル構造が再構築される (5 ～ 30 秒)

極性アクティベーターの役割

低極性から中極性の溶媒系では、有機溶媒だけではオルガノクレイ小板スタック間に効率的に浸透することができません。極性活性化剤がこのギャップを橋渡しします。

アクティベータ添加量 (OC 重量の%)最適な用途
95% エタノール30–50%芳香族および中極性システム (汎用)
プロピレンカーボネート(PC)20–30%低極性システム。不揮発性 (OBM に推奨)
95% メタノール30–50%極性が非常に低い脂肪族基油
アセトン30–50%広範囲。揮発性が高い - 換気された装置で使用
なし (自己活性型グレード)—CP-180B、CP-APA、CP-MP10 — 製造時に PC をプレコート
活性化剤の添加量に関する警告:
  • 少なすぎる (OC 重量の 20% 未満): 板状粒子剥離が不完全 → TI が最大より 40 ～ 60% 低い
  • 最適 (30 ～ 50% エタノール、20 ～ 30% PC): 最大ゲルネットワーク → 最高の TI
  • 多すぎる（60％以上）：「活性化因子中毒」→板状粒子の過剰湿潤→ネットワークが形成できない→TIが崩壊する

オルガノクレイを分散させる方法 — ステップバイステップ

従来グレード（CP-34、CP-40、CP-24B、CP-EL、CP-GL）

  1. 最初にオルガノクレイを溶媒相に加えます — 樹脂、バインダー、または顔料の前に。樹脂ポリマーが板状粒子の湿潤を妨げる前に、粘土は溶媒と接触する必要があります。
  2. 極性活性化剤を追加する — オルガノクレイ重量の 30 ～ 50% の 95% エタノール、または 20 ～ 30% のプロピレンカーボネート
  3. 1,500 ～ 3,000 rpm で 15 ～ 20 分間の高せん断混合 — 高速分散機またはカウルズブレードを使用します。低速混合は、ゲルの性能低下の最も一般的な原因です。
  4. 10 ～ 15 分の休憩 粘度を測定する前、または他の成分を追加する前に
  5. チキソトロピー指数の検証 — ほとんどのコーティングで目標 ≥ 4.0 (6 rpm での粘度 ÷ 60 rpm での粘度として測定)

自己活性グレード（CP-180B、CP-APA、CP-MP10）

  1. オルガノクレイを溶媒または油相に直接添加します - 活性化剤は必要ありません
  2. 1,500 ～ 2,500 rpm で 15 ～ 20 分間混合します
  3. 自己活性型グレードは、粘度補正のために粉砕後に後添加することもできます。

分散の問題のトラブルシューティング

問題考えられる原因解決策
低TI/混合後の弱いゲル不十分なせん断。溶剤の前に樹脂に添加します。間違った活性化剤の添加量2,000 rpm 以上で混合を 20 分間延長します。まずオルガノクレイを溶媒に加えます。活性化剤がOC重量の30～50%であることを確認する
ジェルは形成されるがその後弱くなる過剰な活性剤（「活性剤中毒」）活性化剤をOC重量の30〜40%に減らします。新鮮なバッチを準備する
低極性（脂肪族）系ではゲルなしグレードが極性と一致していません。アクティベーターがないか、アクティベーターが間違っていますCP-EL または CP-GL に切り替えます。活性化剤として炭酸プロピレン/水 (95:5) を使用します。
ジェルは形成されるが、クリアコーティングで曇る粗大粒子グレード;不完全分散≤10 μm グレード (CP-MP、CP-MPS) に切り替えます。 2,500 rpm で 25 分間混合を延長します。
ジェルは高温で劣化します180℃を超えると改質剤が分解します。界面活性剤の干渉HPHT の場合は添加量を 20 ～ 30% 増加します。オルガノクレイの活性化後に界面活性剤を添加する

よくあるご質問

オルガノクレイはレオロジー調整剤としてどのように機能しますか?
オルガノクレイは、剥離した粘土小板間の端と面の静電相互作用を通じて、チキソトロピックな「砂上の楼閣」ゲル ネットワークを形成します。静止時: ネットワークは無傷 → 高降伏値 → 粒子は浮遊し、フィルムは保持されます。せん断力下: ネットワークの破壊 → 低粘度 → 容易な流動。せん断後: ネットワークは 5 ～ 30 秒で再構築されます。この可逆的なゲル機構により、オルガノクレイは溶剤系のコーティング、油系の掘削流体、および潤滑グリースの標準的なレオロジー調整剤となります。 オルガノクレイとは何ですか? →
オルガノクレイ分散液における極性活性化剤の役割は何ですか?
低〜中極性の溶媒では、極性活性化剤（オルガノクレイ重量の 30 ～ 50% のエタノール、または 20 ～ 30% のプロピレンカーボネート）が板状粒子のスタック間に挿入され、層間のファンデルワールス力を弱め、高せん断により板状粒子を個々の板状粒子に剥離します。低極性システムでアクティベータを使用しない場合: 最大パフォーマンスの約 40 ～ 60%。過剰な活性化剤 (>60%): 「活性化剤中毒」 - ゲルが崩壊します。高極性溶媒 (ケトン、エステル) では、多くの場合、活性化剤は必要ありません。
オルガノクレイに高せん断混合が必要なのはなぜですか?
オルガノクレイ粉末は、何千もの結合した小板の積み重ねとして存在します。ゲルネットワークが形成される前に、これらのスタックを機械的に剥離して個々のシートにする必要があります。これには、1,500 ～ 3,000 rpm、15 ～ 20 分間の持続的な高せん断が必要です。低速混合では粒子は湿潤しますが、完全な層間剥離は達成されません。その結果、チキソトロピー指数は、適切な高せん断分散で達成できるものより 50 ～ 70% 低くなります。 Cowles 分散機または同等の高速ミキサーが必要です。
オルガノクレイゲルが混合してから形成されるまでどのくらい時間がかかりますか?
混合停止後 2 ～ 5 分以内に初期ゲルが形成されます。最大のゲル強度 (チキソトロピー指数) は、10 ～ 15 分の休息後に達します。粘度を測定したり、他の成分を追加したりする前に、必ず少なくとも 10 分間待ってください。低温条件 (<15°C) では、測定前にゲルが完全に発達するまで 20 ～ 30 分間待ちます。
極性活性化剤を過剰に添加するとどうなりますか?
「活性化剤中毒」 - 過剰な活性化剤（エタノールのオルガノクレイ重量の >60%）が板状粒子表面を過剰に濡らし、ネットワーク形成に必要な端面の静電相互作用を破壊します。その結果、粘度とチキソトロピー指数が劇的に低下します。ゲルは形成されているように見えますが、強度は非常に低くなります。これが発生した場合、オルガノクレイをさらに追加してもバッチを修正することはできません。修正した活性化剤の添加量で新しい分散液を調製します。
オルガノクレイはなぜ水中では機能しないのでしょうか?
標準的な溶剤系のオルガノクレイは、粘土表面を疎水性および親油性にする長鎖第四級アンモニウム カチオン (DMDA) で修飾されています。これらの有機的に修飾された板状層の間に水が侵入することはできません。粘土は水系では分散したり膨潤したりしません。水系の配合の場合は、水分散性オルガノクレイグレードを使用する必要があります。 水性オルガノクレイ →

関連ページ： オルガノクレイとは · チキソトロピー剤とは何ですか? · ステップバイステップの分散ガイド · 粘度制御ソリューション · 製品選定ガイド

当社の用途 エンジニアから分散に関するガイダンスを得る

貴社の溶媒システムとターゲットレオロジーをお知らせください。適切なグレードを推奨し、段階的な分散プロトコルを備えたサンプルを提供します。

技術チームに連絡する 技術サポート