シリコーンオイルは単純に水に混ざるわけではありません。浮遊したり、分離したり、大きな不均一な液滴を形成したりします。安定させるには、適切な乳化剤、混合順序、せん断力が必要です。この記事では、方法を学びます。 シリコーンオイルを 水中で乳化させ、最終的なエマルションをテストする
シリコーンオイルは本来水溶性ではありません。水に注ぐと別の層ができます。単純にかき混ぜるだけで短時間は液滴になることがありますが、通常はそれらの液滴が再び結合します。
これは、水とシリコンオイルの表面特性が異なるために起こります。水は極性です。シリコーンオイルは極性がはるかに低いです。彼らは助けなしに一緒にいることを望んでいません。
シリコーン オイルはさまざまな表面によく広がります。離型剤、コーティング、潤滑、表面仕上げに便利です。しかし、広がりが良いということは、水の分散が良いということを意味するわけではありません。
エマルションには、各油滴の周囲に保護層が必要です。その層は通常、乳化剤によって作られます。液滴が離れた状態に保たれるため、液滴が再び結合することはありません。
低粘度のシリコーンオイル は小さな液滴になりやすいです。高粘度のシリコーンオイルには、より強力な混合、ゆっくりとした添加、またはプレエマルションステップが必要です。
油が濃すぎると、大きな液滴が水相に残る可能性があります。これらの液滴は上昇し、クリーム状になるか、後に分離します。このため、処方をテストする前に粘度を選択する必要があります。
安定したエマルションには、液滴が小さく均一です。液滴が小さいほど動きが遅くなり、分離しにくくなります。
大きな飛沫は危険信号です。これらは、多くの場合、低剪断力、乳化剤の選択が不適切、オイルの添加が速い、または処理順序が間違っていることを意味します。
エンドアプリケーションから始めます。離型剤エマルションには、コーティング添加剤と同じ感触は必要ありません。潤滑剤には、より優れた膜強度が必要な場合があります。繊維処理には、より優れた希釈安定性が必要な場合があります。
策定する前に 3 つの質問をしてください。
● どのような面に接触しますか？
● シリコンオイルはどのくらい必要ですか？
● 希釈して使用しますか？
その答えは、オイルの粘度、乳化剤の種類、最終固形分レベルの選択に役立ちます。
粘度、純度、用途のニーズに基づいてシリコーン オイルを選択してください。水ベースのシステムの場合、低粘度または中粘度の方が乳化が容易なことがよくあります。粘度が高いほどフィルム効果が強くなる可能性がありますが、より適切な混合制御が必要です。
工業用途では、シリコーンオイルは潤滑、流動改善、離型、塗膜平滑性、電気絶縁、表面処理などに利用されています。これらの用途は、安定した分散と一貫したバッチ品質に依存します。
ほとんどの水性シリコーン オイル エマルジョンは水中油型システムです。これは、水が連続相であり、シリコーンオイルが小さな液滴として分散していることを意味します。
非イオン性乳化剤は、pH や塩の影響を受けにくいため、よく使用されます。シリコーン適合性乳化剤は、フォーミュラの長期安定性を向上させる必要がある場合にも役立ちます。
適切な乳化剤は界面張力を低下させ、油滴の周囲に安定した膜を形成する必要があります。
まず、混合容器に脱イオン水を加えます。次に、製品が必要に応じて、安定剤、増粘剤、pH 調整剤、防腐剤などの水溶性成分を追加します。
油相を加える前に、水相を清潔で均一な状態に保ちます。増粘剤や粉末の溶解度が低いと、塊や不均一な液滴形成が発生する可能性があります。
事前混合により、乳化剤が水に入る前にシリコーンオイルと接触することができます。これにより、液滴の形成が容易になります。
簡単な試行では、シリコーンオイルと乳化剤を均一になるまで混ぜ合わせます。乳化剤を溶解するために穏やかな加熱が必要な場合は、穏やかに温めてください。加熱しすぎると粘度が変化したり、敏感な添加剤に影響を与えたりする可能性があるため、過熱は避けてください。
油相を加える前にミキサーを始動します。次に、シリコーンオイルブレンドを水相にゆっくりと加えます。
オイルを一度に全量入れないでください。素早く添加すると大きな液滴が生成され、後で壊れにくくなります。ゆっくりと供給すると、乳化剤が新しい液滴をそれぞれ覆う時間が与えられます。
十分な剪断力を使用して液滴サイズを小さくします。標準的なスターラーは、オイルの負荷が低い場合には機能しますが、ローターステーターミキサーまたはホモジナイザーを使用すると、液滴の制御が向上します。
混合時間は、エマルションを均一にするのに十分な長さでなければなりませんが、空気が入り込みすぎるほど長すぎてはなりません。混合中のバッチの質感、泡のレベル、温度に注意してください。
ヒント：最初に小規模な試行を実行し、次にせん断、送り速度、混合時間を調整します。
HLB は、水中油型システム用の乳化剤の選択に役立ちます。より高い HLB 値は、多くの場合、水連続エマルジョンをサポートします。
とはいえ、HLBはあくまでも目安です。シリコーン オイルは、多くの有機オイルとは異なる挙動をします。ミネラルオイルに適した配合でも、シリコーンオイルには適さない場合があります。
単一の乳化剤でも機能しますが、ブレンドするとより良い結果が得られることがよくあります。 1 つの乳化剤が、迅速な液滴形成に役立つ場合があります。別の方法では、保存安定性が向上する可能性があります。
良好なブレンドにより、分離が減少し、希釈が改善され、より滑らかな最終製品が作成されます。暑さ寒さの変化にも役立ちます。
処方に顔料、シリコーン添加剤、増粘剤、塩、またはその他の樹脂が含まれている場合、相溶性がより重要になります。一部の添加剤は乳化剤の膜を弱める可能性があります。
ベースエマルジョンだけでなく、処方全体をテストしてください。安定した塩基は、顔料または有効成分を添加した後でも機能しない可能性があります。
乳化剤が多ければ多いほど良いとは限りません。多すぎると、泡が発生したり、粘着性が生じたり、耐水性が低下したり、コストが高くなったりする可能性があります。最終的な表面の感触にも影響を与える可能性があります。
実用的な範囲から始めて、テストを通じて調整してください。最良のレベルは、安定したパフォーマンスが得られる最小の量です。
単純なシリコーンオイルエマルジョンは通常、水相、油相、安定化系の 3 つの部分で構成されます。正確な比率は対象の用途によって異なります。
成分 | 主な役割 | 実践的なメモ |
脱イオン水 | 連続相 | 塩分による不安定性の軽減に役立ちます |
シリコーンオイル | 活性油相 | 粘度は液滴のサイズと膜効果に影響します |
乳化剤 | 液滴の安定化 | 非イオン性またはシリコーン適合性タイプが一般的です |
増粘剤 | 粘度制御 | クリーミングを軽減し、懸濁液を改善します。 |
pH調整剤 | フォーミュラ制御 | pHが安定性に影響を与える場合にのみ必要 |
防腐剤 | 微生物制御 | 水分の多い保存品に便利 |
機能性添加剤 | 最終関数 | 表面、コーティング、または顔料サポートが含まれる場合があります |
水相はきれいで均一でなければなりません。ミネラルは安定性に影響を与える可能性があるため、多くの場合、脱イオン水が好まれます。
増粘剤を使用する場合は、乳化前に十分に水和させてください。水分補給が不十分だと、ザラザラした質感や粘度が不安定になることがあります。
油相には、シリコーンオイルおよび油相溶性乳化剤が使用される場合に含まれる。均一になるまで混合する必要があります。
より強い皮膜効果を得るには、油含有量を多くすることができます。希釈を容易にするために、油含有量を低くすることもできます。それぞれの選択により、処理のニーズが変わります。
安定化系には、乳化剤、増粘剤、保護コロイド、または他の安定剤が含まれてもよい。その役割は、保管中および使用中に飛沫を分散させることです。
より強力な安定化システムにより、保存期間が向上する可能性があります。ただし、粘度、塗布感、乾燥挙動も変化する可能性があります。
注：公式を見た目だけで承認しないでください。保管および希釈後にテストしてください。
小規模な試行の場合は、ビーカー、オーバーヘッドスターラー、またはローターステーターミキサーを使用します。目的は、乳化剤の種類、油の配合量、混合順序をスクリーニングすることです。
各トライアルを注意深く記録してください。オイルの粘度、乳化剤のレベル、水の温度、混合速度、添加時間、最終 pH に注意してください。これらのメモにより、スケールアップが容易になります。
スケールアップとは単にビーカーを大きくすることではありません。より大きなバッチには、制御された送り速度、適切なブレード設計、および十分な循環が必要です。
タンクにデッドゾーンがある場合、一部のオイルはうまく分散しない可能性があります。これにより、バッチのばらつきが生じる可能性があります。生産混合を適切に行うと、材料が上部、中央、下部から引き出されるはずです。
一部の乳化剤は、穏やかに加熱すると溶解しやすくなります。混合中のオイルの粘度を下げることもできます。しかし、高熱は泡を増加させたり、水分損失を変化させたり、エマルションにストレスを与えたりする可能性があります。
使用可能な最低温度を使用してください。バッチ間で一貫性を保ちます。
ほとんどの水中油型シリコーンオイルエマルションでは、油相を水相に加えます。これは水を連続相として保つのに役立ちます。
油に水をあまりにも早く加えると、システムが最初に間違った構造を形成する可能性があります。後で反転または分離する可能性があります。
ヒント：スケールアップ中は同じ添加順序を維持してください。そうしないと、最終的なエマルジョンの挙動が異なる場合があります。
分離が速いということは、多くの場合、乳化剤の適合性が悪い、用量が少ない、せん断力が弱い、または添加順序が間違っていることを意味します。シリコーンオイルの配合量が多すぎる場合にも発生する可能性があります。
より良い乳化剤ブレンド、より遅いオイル添加、またはより高いせん断力を試してください。それでも分離が発生する場合は、オイルの負荷を減らし、配合を再構築してください。
大きな液滴は、油っぽい斑点、不均一な曇り、または目に見えるビーズのように見える場合があります。それらは通常、弱い混合または急速なオイル添加によって発生します。
せん断力を大きくするか、混合時間を延長するか、油相をよりよく事前混合してください。オイルの粘度が高い場合は、乳化する前に軽く温めてください。
高速混合中に泡が混入する可能性があります。乳化剤に由来する場合もあります。
ブレードの深さと速度を調整して、渦の形成を減らします。必要に応じて、低発泡乳化剤を使用してください。処方がテストされていない限り、消泡剤を早すぎるタイミングで添加しないようにしてください。
薄すぎると、液滴が早くクリーム化する可能性があります。適切な増粘剤を追加するか、慎重に粘度を上げてください。
濃すぎると、ポンプで汲み上げたり、スプレーしたり、希釈したりすることが困難になる場合があります。増粘剤のレベルを減らすか、固形分含有量を調整します。
エマルジョンを透明な容器に入れます。 1 日、1 週間、またはそれ以上の保管後に確認してください。油の浮遊、クリーミング、沈殿物、色の変化、または層の形成を確認します。
このテストは単純ですが役に立ちます。ここで式が失敗した場合、その式は運用の準備ができていません。
遠心分離試験により分離が迅速化されます。数式をすばやく比較するのに役立ちます。
あるトライアルが別のトライアルよりも早く分離する場合、安定性が低下する可能性があります。実際のストレージに代わるものではありませんが、弱い式を選別するのに役立ちます。
サンプルは暖かい場所と冷たい場所で保管してください。その後、室温に戻します。
エマルジョンが均一に保たれているかどうかを確認します。粘度が変化するかどうかも確認してください。これは、製品が異なる気候を経由して出荷される場合に重要です。
安定性が十分ではありません。エマルジョンは最終工程で機能する必要があります。
対象面でテストしてください。離型効果、潤滑性、塗膜平滑性、希釈、乾燥、残留性、耐水性を確認してください。ビーカーの外観よりも最終結果が重要です。
注：安定したエマルジョンであっても、実際の表面で機能しない場合は失敗する可能性があります。
剥離に使用するシリコーン オイル エマルジョンは、均一に広がり、制御された膜を残す必要があります。油が多すぎると残留物が発生する可能性があります。少なすぎるとリリース効果が低下する可能性があります。
正確な金型または表面でテストします。表面エネルギー、温度、塗布方法によって結果が変わる場合があります。
潤滑のためには、油膜が摩擦を軽減し、一貫性を保つ必要があります。液滴のサイズと油分は両方とも膜の形成に影響します。
安定したエマルジョンは、オイルを均一に供給するのに役立ちます。これにより、よりスムーズな処理と表面欠陥の低減がサポートされます。
コーティングでは、シリコーン オイルは平滑性、滑り性、流れ性、耐水性の向上に役立ちます。ただし、フルコーティングシステムに対応している必要があります。
シリコーンオイルが多すぎるとクレーターや密着不良、仕上がりムラの原因になります。本格的な運用の前に、小規模な試用版を使用してください。
顔料はエマルジョンの安定性を変える可能性があります。乳化剤を吸収したり、飛沫保護を妨げたりする可能性があります。
プロセスに別の順序が必要でない限り、ベースエマルションが安定してから顔料を追加します。色、沈降、粘度、表面仕上げを必ず一緒にテストしてください。
シリコーンオイルを水に乳化するには、適切なオイルグレード、乳化剤、せん断力、およびテストが必要です。優れた処方は均一性を保ち、実際の使用でも機能する必要があります。 Dongguan Gangtian Polymer Materials Co., Ltd。 は、潤滑、離型、コーティング、絶縁、表面処理用のシリコーン オイル ソリューションを提供し、ユーザーの加工安定性と材料性能の向上を支援します。
A: いいえ。シリコーン オイルを水に分散するには乳化剤が必要です。
A: シリコーンオイルと乳化剤をあらかじめ混合し、水にゆっくり加えます。
A: 剪断力を高めるか、乳化剤の適合性を高めるか、オイルの添加を遅くする必要があるかもしれません。
A: コストは、オイルの配合量、乳化剤の種類、安定性のニーズによって異なります。
A: ブレンドすると、多くの場合、シリコーン オイル エマルションの安定性が向上します。
