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有機変性フィロケイ酸と混合ミネラル

フィロケイ酸塩は、適切な処理により、非水系用途のレオロジー添加剤として使用される有機変性フィロケイ酸塩を作ることができます。100%粉末の製品は、溶媒媒体と無溶媒系での使用が可能で、幅広い極性範囲での普遍的な適合性と優れた価格性能比が特長です。

製造工程

親水性のため、天然フィロケイ酸塩は水系での使用にのみ適しています。異なる極性(中極性から無極性まで)の第4級アンモニウム化合物で変性することで、溶媒系での使用も可能になります。アンモニウム化合物の極性が相溶性に与える影響に加え、その添加量が有機変性フィロケイ酸塩の分散性と活性化に決定的な役割を果たします。有機物の含有量により、通常のグレードと自己活性化グレードがあります。

効果の範囲/特性/利点

また、有機変性フィロケイ酸塩の場合、フィロケイ酸塩小板は粉末製品中に凝集した形態(小板積層体)で存在します。粉末が配合されると、液体成分(例えば溶剤)が毛細管現象により小板の間に浸透し、膨潤を引き起こします。同時に、小板は作用するせん断力によって互いに分離されます。使用される溶剤の極性が、使用される4級アンモニウム塩の極性と類似しているほど、小板積層体の膨潤挙動が強くなり、小板積層体の剥離性が向上します。有機変性物の含有量が多いほど、板状体の剥離は容易です。しかし、有機物の含有率を上げすぎると、レオロジー的に活性なフィロケイ酸塩小板の割合が減少し、レオロジー効果に悪影響を及ぼすため、有機物の含有率を上げすぎることはできません。最良の効果が得られるのは、フィロケイ酸塩を基準として有機物の含有量を最大25~30%にした場合ですが、粒子の完全な剥離には比較的高いせん断力が必要です。自己活性化有機変性フィロケイ酸塩の有機含有率は最大40%ですが、フィロケイ酸塩の含有率が低いため、レオロジー効果も低くなります。

レオロジー

この添加剤群のレオロジー効果は、個々のフィロケイ酸塩小板間の水素結合による三次元構造の形成(カードハウス効果)に基づいています。この目的のためには、配合物中に十分なOH基が存在することが必要であり、極性活性剤(例えば、アルコール/水またはプロピレンカーボネート/水を95:5の割合で)を添加することによっても達成できます。極性活性剤の添加量は30%(有機親水性フィロケイ酸塩の含有量に対して)が標準的な製品に有効であることが確認されています。自己活性型有機変性フィロケイ酸塩の場合、一般的に活性剤を使用する必要はありません。例外は、非常に極性の低い純粋な脂肪族溶媒を使用した配合です。

有機変性フィロケイ酸塩の添加は、混合工程で直接添加することも、半製品(溶媒中10%ペーストなど)を介して添加することもできます。半製品は、その後の粘度調整(後添加)のために添加することも可能です。

典型的なチキソトロピー流動性は、充填量の少ない系で最も顕著で、充填量が多いほど擬塑性が増します。いわゆるレオロジーシナジストを使用することで、水素結合を追加して効果を強化することができます。

有機変性フィロケイ酸塩の利点は、考えうる制約を上回るものであるため、この製品は市場で非常に幅広く使用されています。

混合ミネラル

混合ミネラルは、板状粒子と棒状粒子を特別に組み合わせた有機変性フィロケイ酸塩です。異なる粒子が不均一に混合されているため、従来の有機変性フィロケイ酸塩と比較して、適用上の利点があります。有機的に変性されたフィロケイ酸塩では、板状粒子は互いに平坦に重なり合っていますが、混合鉱物では、板状粒子は棒状粒子によって互いに分離されているため、付着力が低く、剥離が容易です。実際には、これは粒子間の溶剤の浸透がはるかに容易であることを意味し、その結果、膨潤が顕著に速くなります。さらに、分散はより速く、より低いせん断力で行われます。その上、混合ミネラルは追加の極性活性剤を必要としません。混合ミネラルの利点は、主に、高い膜厚を達成する必要があり、高い光沢保持性を重視しない高固形分系の配合において発揮されます(厚膜塗料、重防食、シーラントおよび接着剤など)。異なる粒子形状の組み合わせにより、より擬塑性の流動挙動を示します。さらに、より汎用的な用途に適した混合ミネラルペーストは、かなり高い固形分含量で製造することができます。

レオロジー
レオロジー

フュームドシリカと比較して、混合ミネラルは体積が著しく小さく、それに伴う粉じん負荷が低いため、取り扱いにさらなる利点があります。

有機変性フィロケイ酸塩と同様に、混合ミネラルの主成分は、可能な限り広い極性範囲に適するように、異なる第4級アンモニウム化合物で変性されています。混合ミネラルのレオロジー効果は、レオロジーシナジストと組み合わせることによっても強化することができます。添加は、混合ミネラルを完成系に分散させた後に行われ (後添加)、既存の構造を強化します。

有機変性フィロケイ酸塩の製品情報

tabelle104

混合ミネラルの製品情報

tabelle105