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オルガノクレイによる粘度制御

オルガノクレイは、工業用配合物全体にわたってチキソトロピック粘度制御を提供します。つまり、静止時の高粘度 (沈降防止、垂れ防止) と塗布せん断時の低粘度です。 1 つの添加剤が、溶剤系のコーティング、掘削流体、潤滑グリース、接着剤における二重粘度の課題を解決します。

オルガノクレイの粘度制御 — 工業実験室の精密レオロジー測定装置

二重粘度問題

すべての工業用液体製剤は根本的な矛盾に直面しています。 静止時の高粘度 （沈下、垂れ、垂れを防止するため） せん断下での低粘度 (ポンピング、スプレー、ブラッシング、または押し出しを可能にするため)。従来の粘度調整剤はこの問題の片側のみを解決しますが、オルガノクレイはチキソトロピーゲルの挙動を通じて両方を同時に解決します。

状態必要な動作オルガノクレイの効果
保管時の保管高粘度 → 顔料が浮遊し、沈降せず、液垂れしない無傷の板状粒子ゲルネットワークが粒子を固定化します。降伏値 3 ～ 15 Pa により、すべての一般的な顔料の沈降を防止します
アンダーポンプ/シャー低粘度 → 転写、微粒化、塗布が容易せん断速度 > 1 s⁻¹ でネットワークが破壊されます。粘度が 5 ～ 15 倍に低下し、通常の流れが可能になります
フィルム貼付（垂直面）粘度回復が早い → タレがなくフィルム位置を保持ネットワークは 5 ～ 30 秒以内に再構築されます。硬化が始まる前にフィルムが滑らずに保持されます
掘削ポンプ圧力下ECD が十分に低い → 循環の損失なし。適切な切断搬送低せん断での降伏値が高いため、掘削くずが移動します。ポンプ圧力下で ECD を管理可能

チキソトロピーとは何ですか?

チキソトロピー性 せん断下での粘度の時間依存性の可逆的な減少です。チキソトロピー性材料は、静止状態では粘度が高く、剪断が続くと粘度が低くなり、剪断が除去されると高粘度に戻ります。回復には数秒から数分かかります。 チキソトロピー指数 (TI) = 6 rpm での粘度 ÷ 60 rpm での粘度 (ブルックフィールド)。オルガノクレイベースのシステムは、溶剤系の配合物で 3.0 ～ 8.0 の TI を達成します。

オルガノクレイ粘度制御機構

オルガノクレイプレートレット (厚さ 1 nm、幅 200 ～ 500 nm) は、有機溶媒および油系において、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。

  1. 安静時: 板状粒子の端（正電荷）が板状粒子の表面（負電荷）と相互作用 → 相互接続された 3D ネットワーク → 高降伏値 → 粒子が浮遊し、フィルムが所定の位置に保持
  2. せん断力下 (適用): せん断エネルギーが端面結合を克服 → ネットワークが崩壊 → 粘度が 5 ～ 15 倍に低下 → 流れやすく、レベリングが良好
  3. せん断除去 (フィルム適用): エッジ面の相互作用が改善 → 5 ～ 30 秒でネットワークが再構築 → たるみを防止 → フィルムが所定の位置に留まる

この挙動は熱的に安定しています。オルガノクレイは 0°C 未満から 150°C を超える温度までそのチキソトロピー プロファイルを維持し (継続的に暴露すると約 180°C を超えると若干の劣化が発生します)、高温ではワックスベースやポリマーの粘度調整剤よりも大幅に優れた性能を発揮します。

用途別の粘度制御

用途粘度チャレンジターゲットTI/レオロジーパラメータ推奨グレード添加量
溶剤系のコーティング 顔料の沈降、垂直面でのたわみ、スプレー微粒化 TI ≥ 4.0 (標準); TI 5–8 (厚膜、海洋) CP-34, CP-40, CP-180B, CP-APA 0.2～1.5重量％
油系の掘削流体 輸送の切断、偏った坑井での重晶石のたるみ、ECD 管理 YP 10–25 Pa; 10 分間のゲル 8 ～ 25 Pa。 YP/PV >1.0 CP-34, CP-40, CP-EL, CP-GL 5 ～ 20 kg/m3
潤滑グリース 増粘剤の粘稠度、NLGI グレード、熱安定性 NLGI 1 ～ 3 の一貫性。 180℃まで安定 CP-250A 基油に対して 8 ～ 15 wt%
接着剤およびシーラント たわみのない押出プロファイル、オープンタイム、表面スタンド TI ≧ 3.5; 0.1 s⁻¹ せん断で非流動 CP-APA, CP-EDS, CP-34 0.5～2.0重量％
印刷インキ ミスティング防止、インク転写、タックプロファイル TI 2 ～ 4 (印刷機の種類に応じて) CP-34, CP-MP, CP-10 0.5～2.0重量％

チキソトロピー指数ターゲットガイド

コーティングの種類ターゲット TI (6/60 rpm)オルガノクレイの添加量 (CP-34 キシレン溶液)
クリアラッカー、木製仕上げ2.5–3.50.2～0.4重量%
建築用塗料（内装・外装）3.5–4.50.3～0.6重量％
工業用保護コーティング4.0–5.50.5～1.0重量％
船舶用コーティング、防汚5.0–7.00.8～1.5重量％
厚膜防食プライマー6.0–8.01.0～2.0重量％
重要なポイント: 標準的なキシレン-アルキド系でチキソトロピー指数 ≥ 4.0 を達成するには、0.5 wt% の CP-34 とオルガノクレイ重量の 30% のエタノール活性化剤を 2,000 rpm で 20 分間混合すると、200 以上の配合物にわたる社内適用テストに基づいて、一貫して 4.5 ～ 5.5 の TI が得られます。

コーティングにおけるチキソトロピー剤の比較

添加剤達成可能な最大 TI耐ヘタリ性タレ防止熱安定性透明性
オルガノクレイ6–8素晴らしい素晴らしい優れた (180 °C まで)良い – 優れた (良い評価)
ヒュームドシリカ4–6良い良い良い悪い（かすんでいる）
ポリアミドワックス3–5良い中等度悪い (溶ける温度が 85°C 未満)貧しい
ヒマシ油誘導体2–4中等度中等度貧しい貧しい
HEUR（水性）2–3中等度中等度良い良い

よくあるご質問

チキソトロピー剤とは何ですか?
チキソトロピー剤は、静止状態で構造化された粘度ネットワークを構築し、せん断下で可逆的に粘度を低下させるレオロジー添加剤です。溶剤系の工業用配合物では、オルガノクレイが最も広く使用されているチキソトロピー剤です。オルガノクレイは、顔料を懸濁して静止時の垂れ下がりを防止する板状粒子ゲルのネットワークを形成し、塗布時のせん断力によって崩壊して、簡単にブラッシング、ローリング、またはスプレーできるようにします。 チキソトロピー剤とは何ですか? →
チキソトロピー剤の目的は何ですか?
チキソトロピー剤は 3 つの機能を同時に果たします。(1) 沈降防止 - 高密度粒子を静止状態で懸濁します。 (2) タレ防止 — 濡れたフィルムが垂直面に流れるのを防ぎます。 (3) 塗布の容易さ — せん断下での粘度が低いため、ポンプで注入、スプレー、レベリングが可能です。オルガノクレイは、溶剤系の配合で 0.2 ～ 2.0 wt% で 3 つすべてを実現します。他の単一の添加剤クラスでは、同等の添加量とコストでこの組み合わせを実現できません。
チキソトロピーとはどういう意味ですか?
チキソトロピーとは、材料が剪断されると粘度が低下し、剪断が停止すると徐々に高粘度に戻ることを意味します。これは可逆的な時間依存のプロセスです。チキソトロピー指数 (TI = 6 rpm での粘度 ÷ 60 rpm での粘度) は、この挙動を定量化します。コーティング中のオルガノクレイベースの配合物は通常、グレードと添加量に応じて 3.0 ～ 8.0 の TI を達成します。
オルガノクレイはどのようにして粘度を制御するのでしょうか?
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、三次元の小板ゲルネットワークを形成します。静止状態では、無傷のネットワークにより、高い降伏値と高い低せん断粘度が得られます。塗布時のせん断力によりネットワークが破壊され、粘度が低下します。せん断後、ネットワークは 5 ～ 30 秒で再構築されます。このメカニズムは、コーティングの保管（沈降防止）、塗布されたフィルム（垂れ防止）、および掘削流体（切削液の懸濁液）においても同様に機能します。 詳しい仕組み→
コーティングのチキソトロピー指数はどのように測定すればよいですか?
ブルックフィールド回転粘度計を使用します。TI = 6 rpm での粘度 ÷ 60 rpm での粘度、同じスピンドルを使用して 25°C で測定。目標: 淡顔料の建築用コーティングの場合は TI ≥ 3.5。工業用保護コーティングの場合は TI ≥ 4.0。厚膜船舶用または防食コーティング用の TI 5–8。 TI が目標値を下回っている場合は、オルガノクレイを 10 ～ 15% 増やし、5 分間再混合してから再測定します。
チキソトロピーと擬似塑性の違いは何ですか?
擬似塑性は即時にせん断減粘します (タイムラグなし)。せん断速度が増加すると粘度は低下し、せん断が停止すると即座に回復します。チキソトロピーは時間に依存します。粘度はせん断を受けると徐々に低下し、せん断が停止すると徐々に回復します。オルガノクレイは、擬似塑性 (せん断下で粘度が急速に低下する) とチキソトロピー (完全なゲル構造が 5 ～ 30 秒かけて再構築される) の両方の挙動を提供します。両方の特性により、沈降防止、タレ防止、および良好な塗布動作が可能になります。
コーティングの粘度制御に最適なオルガノクレイグレードはどれですか?
芳香族溶媒 (キシレン、トルエン) 中でのゲル強度を最大にするには: 極性活性化剤を含む CP-34 または CP-40。自己活性型の場合 (活性化剤は必要ありません): CP-180B または CP-APA。最も広い極性範囲 (ケトン/エステル/芳香族) の場合: CP-388、CP-MPS、または CP-MP10。透明コーティングの場合 (細かさ 10 μm 以下): CP-MP または CP-MPS。具体的な推奨事項については、溶媒システムおよびターゲット TI について当社の技術チームにお問い合わせください。

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