일반적인 소포제란 무엇입니까? 유형, 선택 규칙 및 결함 수정

코일 코팅 라인은 지난 봄에 새로운 수성 아크릴 프라이머로 전환되었습니다. 2교대 이내에 어플리케이터 롤러는 눈에 보이는 폼 블랭킷을 운반하고 경화된 필름에 핀홀이 나타나 배치가 거부되었습니다. 배합자는 기존 유성 시스템에서 완벽하게 작동했던 동일한 제품인 표준 디메틸 실리콘 소포제 0.10%를 첨가했습니다. 폼 컨트롤 패키지 자체에는 문제가 없었습니다. 이는 단순히 계면활성제 부하, pH 및 새로운 제형의 전단 프로파일과 일치하지 않았습니다.

일반적인 소포제가 실제로 무엇인지 묻는다면 먼저 짧은 대답을 하고 자세한 내용은 아래에서 설명합니다.

시중에서 판매되는 거의 모든 소포제는 다음 네 가지 화학 계열 중 하나에 속합니다.

• 미네랄 오일 및 왁스 분산액
• 디메틸 실리콘 및 유기변형 변종을 포함한 실리콘 소포제
• 무실리콘 폴리머 소포제, 일반적으로 EO/PO 블록 코폴리머, 아크릴 폴리머 및 폴리에테르 에스테르
• UV, 고pH 또는 식품 접촉 제형과 같은 단일 시스템용으로 제작된 특수 및 혼합 제품

둘 중 하나를 고르는 것은 가장 강력한 폼 킬러를 선택하는 문제가 아닙니다. 올바른 소포제는 거품 라멜라를 깨뜨릴 만큼 호환성이 없고 필름에 결함이 없을 만큼 충분히 상용성이어야 합니다. 아래의 모든 것은 좁은 창을 찾는 것에 관한 것입니다.

폼 필름이 파손되는 방식과 이것이 소포제 선택에 미치는 영향

거품은 그냥 거품이 아닙니다. 이는 공기-액체 경계면에 배열된 계면활성제 분자에 의해 안정화된 얇은 액체 필름의 네트워크입니다. 세 가지 힘이 이 영화를 살아있게 합니다.

1. 표면탄성. 필름이 늘어나면 계면활성제가 새로 생성된 표면으로 이동하여 국부적인 표면 장력을 복원합니다. 이것이 바로 마랑고니 효과이며, 대부분의 코팅, 잉크, 접착제 시스템에서 가장 강력한 안정제입니다.
2. 표면 점도. 수용성 고분자, 증점제, 결합 유변성 조절제는 필름 표면의 점도를 높이고 배수 속도를 늦춥니다.
3. 특히 높은 pH나 미세한 안료 입자가 있는 경우 필름의 두 경계면 사이의 정전기적 및 입체적 반발력입니다.

소포제는 이러한 메커니즘 중 하나 이상을 방해하는 경우에만 작동합니다. 실제로 작동하는 소포제는 4가지 작업을 순차적으로 수행합니다. 폼 필름에 들어가고, 경계면을 따라 퍼지고, 계면활성제 층을 국부적으로 불안정하게 하고, 필름이 파열될 때까지 필름을 배출합니다.

침투 및 확산이 일어나려면 소포제의 표면 장력이 거품 발생 액체의 표면 장력보다 낮아야 합니다. 이것이 바로 거의 모든 소포제 농축물에 실리콘 오일, 변성 실록산 또는 소수성 왁스 입자 등 표면 에너지가 낮은 성분이 포함되어 있는 이유입니다. 캐리어 오일, 유화제, 소수성 필러가 함께 제품이 퍼질지 아니면 가라앉는지 결정합니다.

두 번째 조건은 이야기하기가 더 어렵고 실제로 더 중요합니다. 소포제는 매체에 불용성이어야 합니다. 용해되면 소포제 역할을 멈추고 또 다른 계면활성제가 됩니다. 그러나 불용성에는 비용이 따릅니다. 너무 비호환적인 소포제는 충분히 미세하게 분산되지 않으며 표면에서 거품을 터뜨리는 동일한 물방울로 인해 건조 필름에 분화구, 어안렌즈 및 핀홀이 생성됩니다. 모든 실질적인 선택 결정은 그 시소에 달려 있습니다.

미네랄 오일 및 왁스 소포제

미네랄 오일 소포제는 가장 오래된 제품군이며 용량 면에서 여전히 가장 널리 사용됩니다. 일반적인 제품은 1개 또는 2개의 비이온성 유화제로 ​​안정화된 파라핀계 또는 나프텐계 오일 캐리어에 소수성 입자(연기 실리카, 지방산 아미드 또는 변형 왁스)를 분산시킨 것입니다. 수성 시스템에서는 수중유 에멀젼 또는 포뮬레이터가 제자리에 유화하는 100% 활성 오일로 도착합니다.

미네랄 오일 유형이 잘 작동하는 경우

• 알칼리성 수성 시스템: pH가 8 이상인 건축용 페인트, 종이 코팅 및 섬유 제제.
• 거품이 터지지 않고 지속적으로 생성되는 유화 중합 및 라텍스 처리.
• 특정 자동차 보수 라인 및 전자 코팅과 같이 실리콘 오염이 엄격히 금지되는 공정.
• 0.2% ~ 0.5%의 광범위한 스펙트럼 소포제로 충분한 비용에 민감한 제제입니다.

부족한 부분

미네랄 오일 소포제는 고광택 및 투명 시스템에 약합니다. 기름 방울은 결합제와 굴절률이 약간 다르며, 농도가 높을수록 흐릿하거나 측정 가능한 광택 손실로 나타납니다. 또한 기계적 작용으로 인해 오일 방울이 다시 유화되고 폼 표면에 퍼지는 능력이 떨어지기 때문에 고전단력 하에서 효율성이 떨어지는 경향이 있습니다.

저장 안정성은 또 다른 고려 사항입니다. 온도가 상승하면 오일이 분리되어 표면으로 떠오를 수 있으며, 페인트나 인쇄된 잉크에 눈에 보이는 필름이 생성됩니다. 공정이 높은 교반에서 실행되고 장기적인 억제보다는 신속한 녹다운이 필요한 경우, 일반 미네랄 오일 제품은 일반적으로 첫 번째 시도가 잘못된 것입니다.

유기실리콘 소포제

실리콘 소포제는 한 가지 이유로 코팅 및 잉크 산업을 지배하고 있습니다. 즉, 가장 낮은 표면 장력과 뛰어난 열 안정성을 결합합니다. 폴리디메틸실록산 주쇄는 약 20~21mN/m의 표면 장력을 가지며, 이는 약 72mN/m로 물보다 훨씬 낮고 대부분의 유기 결합제 및 용매보다 낮습니다. 낮은 표면 에너지가 바로 확산을 매우 효율적으로 만들고 녹다운을 빠르게 만드는 이유입니다.

소수성 입자로 채워진 실리콘

주력 유형은 소수성 흄드 실리카가 함유된 디메틸 실리콘 캐리어로 구성됩니다. 실리카 입자는 거품 라멜라에 기계적으로 구멍을 뚫는 거친 소수성 표면을 물방울에 제공합니다. 이는 단독으로 퍼지는 것보다 훨씬 효과적인 연결 메커니즘입니다. 이들 제품은 일반적으로 100% 활성 액체 또는 10%~30% 에멀젼으로 공급되며, 전체 제형의 0.05%~0.3% 사이로 투여됩니다.

주요 위험은 표면 결함입니다. 완전히 분산되지 않는 유리 실리콘 오일은 첨가 지점에서 멀리 이동할 수 있으며 분화구, 오렌지 껍질 및 재도장성 문제를 일으킬 수 있습니다. 탑코트나 두 번째 코팅을 받아야 하는 모든 시스템에서 충전되지 않은 디메틸 실리콘은 주의해서 처리해야 합니다.

폴리에테르 변성 실록산

실록산 골격에 폴리에테르 사슬을 접목하면 거동이 크게 변화됩니다. 폴리에테르 그룹은 유기 결합제 및 물과의 상용성을 높여 분산 품질을 향상시키고 표면 결함 형성 경향을 줄입니다. 그러나 원시 소포제 효율성도 감소시킵니다. 따라서 폴리에테르 변성 실록산은 시스템이 민감하고, 결함 위험이 높으며, 중간 수준의 거품 제어가 허용될 때 선택되는 유형입니다.

이들 제품은 온도에 따라 다르게 반응합니다. 폴리에테르 변성 실록산에는 운점이 있습니다. 그 이상에서는 불용성이 되어 갑자기 소포제로서 훨씬 더 효과적이게 되지만, 용액에서 빠져나와 클리어 코트에 안개를 일으킬 수도 있습니다. 적용 온도가 라인 전체에서 15°C 이상 변하는 경우 범위의 양쪽 끝에서 테스트하십시오.

수성 시스템의 경우 에멀젼 기반 실리콘 소포제는 간단한 교반으로 분산되고 고전단 사전 혼합이 필요하지 않기 때문에 가장 실용적인 출발점이 되는 경우가 많습니다.

무실리콘 폴리머 소포제

시장의 상당 부분이 실리콘을 전혀 견딜 수 없기 때문에 무실리콘 소포제가 존재합니다. 자동차 OEM 및 재도장 라인, 일부 전자 제품 및 디스플레이 코팅, 재코팅이 가능해야 하는 오버프린트 바니시, 다수의 산업용 접착제는 실록산 오염을 명시적으로 금지합니다. 이 제품군은 또한 표면 장력으로 인한 결함 메커니즘을 완전히 방지합니다.

화학은 대부분의 사람들이 기대하는 것보다 더 다양합니다. 일반적인 빌딩 블록은 다음과 같습니다:

• 비율과 말단 캡핑에 따라 습윤제 또는 소포제 역할을 하는 EO/PO 블록 공중합체
• 극성이 조절된 아크릴 폴리머로 수성 잉크와 UV 시스템에 자주 사용됩니다.
• 폴리에테르 에스테르, 지방 알코올 알콕실레이트 및 변형 천연 오일
• 실리콘이 존재하지 않는 유기 캐리어에 분산된 소수성 실리카

녹다운 속도는 일반적으로 충전된 실리콘 제품보다 느립니다. 무실리콘 타입이 잘하는 것은 장기적인 억제력과 피막 품질입니다. 상용성 한계에 가깝게 제조되었기 때문에 권장 복용량에서 더 미세하게 분산되고 더 오랫동안 부유 상태를 유지하며 표면 흔적이 거의 남지 않습니다.

투여량은 일반적으로 실리콘보다 높습니다. 총 제제의 0.2% ~ 1.0%가 일반적이며 일부 잉크 시스템은 1.5%까지 실행됩니다. 특정 농도 이상에서는 이러한 제품이 습윤제로 작용하기 시작하여 거품이 깨지는 대신 안정화될 수 있으므로 항상 감소를 통해 상한선을 확인하세요. 그 반전 지점은 실제이며 우리가 벤치에서 볼 수 있는 가장 일반적인 공식화 실수 중 하나입니다.

시스템별 선택: 비교표

아래 표에는 일반적인 투여량 범위 및 주의해야 할 결함과 함께 일반적으로 각 시스템에서 가장 잘 작동하는 화학 유형이 요약되어 있습니다. 복용량 범위를 고정된 권장 사항이 아닌 사다리 연구의 시작점으로 취급하십시오.

실제로 결과를 결정하는 기술적 매개변수

두 개의 소포제는 라벨에 동일한 화학 계열을 가질 수 있으며 제제에서 완전히 다르게 작용할 수 있습니다. 이는 시험을 시작하기 전에 공급업체에 요청할 가치가 있는 매개변수입니다.

또 하나의 매개변수인 호환성을 언급할 가치가 있습니다. 간단한 호환성 검사는 작은 샘플에 의도한 용량의 두 배로 소포제를 추가하고 유리 위에 끌어낸 다음 완전히 경화된 후 긁어 모으는 빛 아래에서 검사하는 것입니다. 두 배 선량에서 안개, 반점 또는 분화구가 보이면 다른 기판이나 다른 필름 두께에서 정상 선량으로 볼 수 있습니다.

소포와 거품 억제는 서로 다른 작업입니다.

포뮬러는 종종 두 단어를 같은 의미로 사용하지만, 테스트에서는 서로 다른 것을 측정하고 제품 프로필도 다릅니다.

때로 녹다운이라고도 불리는 소포는 이미 존재하는 거품을 파괴하는 것입니다. 이는 퍼짐 계수와 소포제 방울이 폼 표면에 도달하는 속도에 따라 결정됩니다. 소수성 필러가 포함된 실리콘 제품이 가장 강력한 성능을 발휘합니다.

엄밀한 의미에서 억제 또는 소포제는 먼저 거품이 형성되는 것을 방지하는 것입니다. 이는 활성이 대량으로 분산되어 있는 기간과 새 인터페이스로 얼마나 잘 마이그레이션되는지에 따라 달라집니다. 무실리콘 폴리머와 미세하게 분산된 에멀젼이 이러한 역할을 더 잘 수행하는 경향이 있습니다.

위의 순위는 깨끗한 모델 시스템에서 유지됩니다. 실제 페인트나 잉크에 소포제를 넣으면 소포제가 차지하는 동일한 인터페이스를 위해 결합제, 안료 및 유변학 개질제가 모두 경쟁하기 때문에 변경됩니다. 그렇기 때문에 모델 테스트에서는 어떤 화학 물질을 최종 후보로 선정해야 하는지 알려주고, 적용 테스트에서는 어떤 등급을 유지해야 하는지 알려줍니다.

거품 테스트: 비커에서 생산 탱크까지

거품 제어는 코팅 실험실에서 벤치 규모에서 거의 항상 과소평가되는 몇 안 되는 특성 중 하나입니다. 800rpm의 200mL 비커는 동일한 팁 속도로 작동하는 고전단 분산기를 갖춘 2,000L 탱크보다 공기 혼입이 훨씬 적습니다. 이에 따라 테스트 사다리를 계획하십시오.

1단계: 호환성 검사

0.1%, 0.3%, 1.0%에 후보를 렛다운 단계에 추가합니다. 유리와 원하는 기판에 필름을 캐스팅합니다. 24시간 후에 크레이터, 어안, 안개, 광택 또는 접착력 손실을 검사하십시오.

2단계: 흔들림 및 교반 테스트

단계별 실린더 흔들림 테스트를 통해 녹다운 속도의 빠른 순위를 얻을 수 있습니다. 5분 동안 2,000~3,000rpm의 고속 교반 테스트는 테스트 기간 동안 새로운 인터페이스를 계속 생성하므로 억제 순위를 제공합니다.

3단계: 애플리케이션 시뮬레이션

감소, 롤러 도포 및 스프레이 아웃은 비커 테스트에서는 결코 나타나지 않는 결함을 드러냅니다. 특히 스프레이 도포는 불안정한 소포제 방울이 매번 핀홀을 생성하는 얇은 필름을 생성합니다.

4단계: 보류 샘플을 사용한 생산 시험

방치 직후 탱크에서 샘플을 채취하고 24시간 보관 후 다시 샘플을 채취합니다. 폼 높이와 필름 품질을 두 제품 모두에서 측정해야 합니다. 첫날에는 효과가 있었지만 첫날에는 분산력이 떨어지는 제품은 귀하의 라인이 아닌 고객의 라인에서 실패하게 됩니다.

시험 배치를 생산과 동일한 보관 조건에서 유지하십시오. 소포제 에멀젼은 물리적 분산이므로 냉동, 40°C 이상에서 장기간 보관 또는 반복적인 펌핑 주기로 인해 불안정해질 수 있습니다.

특정 용도의 일반적인 소포제

수성 산업용 코팅

이러한 시스템은 습윤제, 분산제, 기질 및 결합 증점제 모두가 거품에 기여하기 때문에 모든 코팅 범주 중 가장 무거운 계면활성제 부하를 전달합니다. 두 가지 구성 요소 접근 방식이 가장 잘 작동하는 경우가 많습니다. 즉, 생산 중 녹다운을 위한 충전 실리콘과 도포 중 억제를 위한 소량의 무실리콘 폴리머입니다.

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인쇄 잉크

수성 잉크는 펌핑 중, 닥터링 단계 및 잉크 팬 내부에서 거품이 발생합니다. 실리콘 오염은 추적하기 어려운 인쇄 결함을 유발하므로 대부분의 잉크 하우스는 실리콘이 없는 화학 물질로 표준화합니다. 코팅보다 용량 조절이 더 중요합니다. 거품을 제거하는 동일한 제품이 표면 장력에도 영향을 미쳐 도트 게인, 반점 및 기판 접착력에 영향을 미칠 수 있기 때문입니다.

접착제 및 실런트

접착제의 거품은 가공 문제만이 아닙니다. 연행된 공기는 접착 라인의 유효 접촉 면적을 감소시키며, 이는 감소된 박리 강도 및 경화된 접착제의 공극으로 나타납니다. 미네랄 오일과 EO/PO 공중합체 유형은 점착성과 최종 기계적 특성에 대한 간섭을 최소화하기 때문에 여기서는 일반적인 선택입니다.

유성 시스템

유기 용제는 표면 장력이 낮고 배수가 더 빠르기 때문에 유성 코팅에서 폼의 지속성이 떨어집니다. 거품이 발생하는 경우 일반적으로 높은 안료 함유량과 분산제 시스템으로 인해 발생합니다. 일반적으로 0.05%~0.2%의 낮은 용량의 무용제 충전 실리콘이면 충분합니다.

UV 및 고형분 시스템

이러한 제제에는 배수할 물이나 용매가 없으므로 형성되는 거품이 그대로 유지됩니다. 실리콘은 표면의 UV 경화를 방해할 수 있으므로 실리콘이 없는 아크릴 및 폴리에테르 유형이 선호됩니다. 일반적인 증상은 완전 경화 후 약간 끈적거리거나 흐릿한 필름으로, 이는 광개시제 문제로 오인되기 쉽습니다.

거품 문제가 바인더가 아닌 안료 습윤으로 인해 발생하는 경우 해결 방법은 분산 단계에 속할 수 있습니다. 우리의 가이드 코팅에 적합한 분산제 등급을 선택하는 방법 공식의 해당 부분에 대한 선택 논리를 다룹니다.

실리콘 화학은 또한 표면 제어와 직접적으로 상호 작용합니다. 실리콘 함유 시스템을 실행 중이고 폼 문제와 함께 흐름 또는 미끄러짐 문제가 발견되는 경우 다음 페이지에 대한 동반 기사를 참조하십시오. 산업용 코팅의 아크릴레이트 레벨링제 두 첨가제 패키지의 균형을 맞추는 방법을 설명합니다.

폼 관련 결함 문제 해결

필름 결함이 나타나면 소포제가 가장 먼저 의심되는 경우가 많으며 때로는 잘못된 소포제인 경우도 있습니다. 이 표는 눈에 보이는 증상을 가능한 원인 및 해결 조치에 매핑합니다.

조달, 보관 및 취급 참고 사항

소포제는 일반적으로 제형의 작은 품목이므로 생산에 적용되는지 여부를 결정하는 실제 세부 사항을 쉽게 간과할 수 있습니다.

• 추가점. 실리콘 소포제는 안료 분산 후 전단력이 중간 정도인 렛다운 단계에 첨가할 때 가장 잘 작동합니다. 분쇄하는 동안 첨가하면 에멀젼이 파괴되고 활성 성분이 안료 덩어리 안에 묻힐 수 있습니다.
• 노동 희석. 많은 유제 제품은 유통을 개선하기 위해 물로 미리 희석할 수 있지만, 희석하면 유통기한이 상당히 단축됩니다. 교대 근무 내에서 사용할 만큼만 희석하십시오.
• 저장. 용기를 섭씨 5~35도 사이에 보관하세요. 냉동하면 대부분의 에멀젼이 영구적으로 부서지며, 아무리 저어도 다시 돌아오지 않습니다.
• 혼입. 사용하기 전에 드럼을 천천히 굴리십시오. 소수성 필러의 침전은 정상적인 현상이며 품질 불량이 아닙니다.
• 선적 서류 비치. 기술 데이터 시트, 안전 데이터 시트 및 배치별 분석 인증서를 요청하세요. 수출 시장의 경우 첫 번째 주문 이후가 아닌 시험 이전에 대상 국가에 대한 규제 성명을 요청하세요.

많은 시간을 절약하는 한 가지 구매 습관: 서로 다른 화학 계열의 두 제품을 동시에 인증하는 것입니다. 규제 변경이나 원자재 부족으로 인해 하나가 제거되면 두 번째는 이미 승인되었으며 작업을 처음부터 다시 시작하지 않습니다.

자주 묻는 질문

소포제의 일반적인 복용량은 얼마입니까?

대부분의 실리콘 소포제는 전체 제제에서 0.05%~0.3% 사이로 사용됩니다. 미네랄 오일과 실리콘이 없는 폴리머 유형은 일반적으로 0.2%에서 1.0% 사이입니다. 범위의 낮은 끝에서 시작하여 사다리를 실행하고 사다리의 상단에서 표면 결함이 발생하지 않는지 확인합니다.

실망시키는 동안 대신 생산이 끝날 때 소포제를 추가할 수 있습니까?

후첨가가 가능하며 때로는 이미 발포된 탱크에 대한 유일한 실용적인 옵션이기도 합니다. 에멀전 제품과 적당히 흔들면 더 잘 작동합니다. 균형은 분포입니다. 늦게 추가된 제품은 분산되는 데 걸리는 시간과 전단력이 낮기 때문에 탱크의 거품을 제어할 수 있지만 적용 중에는 여전히 실패합니다.

소포제를 첨가하면 거품이 더 심해지는 이유는 무엇입니까?

두 가지 일반적인 이유가 있습니다. 첫 번째는 과다 복용입니다. 특정 농도 이상에서는 일부 계면활성제가 거품 차단제가 아닌 거품 안정제 역할을 합니다. 두 번째는 유화 불량으로, 분산이 불량한 소포제가 큰 방울을 형성하여 결함을 생성하고 동시에 폼 표면에 도달하지 못하는 현상입니다. 복용량을 줄이고 혼합을 개선하면 둘 다 해결됩니다.

실리콘과 무실리콘 소포제 중에서 어떻게 선택합니까?

가장 빠른 녹다운과 최저 복용량이 필요할 때, 그리고 시스템이 실리콘을 견딜 수 있을 때 실리콘을 선택하십시오. 필름이 투명하거나 고광택인 경우, 코팅이 두 번째 코팅을 받아야 하는 경우, 후속 공정 단계가 실록산에 민감한 경우 또는 최종 적용 분야에서 규정 준수를 위해 실리콘을 금지하는 경우 무실리콘을 선택하십시오.

소포제가 접착력이나 재도장성에 영향을 줍니까?

그럴 수 있으며, 실리콘 함유 제품이 일반적인 원인입니다. 유리 실리콘 오일은 필름이 형성되는 동안 표면으로 이동하여 표면 에너지를 감소시킵니다. 이것이 바로 다음 코팅이 젖지 않게 만드는 원인입니다. 시스템에 재도장성이 필요한 경우 실리콘 용량을 줄이거나 동일한 효율성 수준에서 실리콘이 없는 대체 제품을 테스트하십시오.

소포제를 얼마나 오래 보관할 수 있나요?

일반적인 유통기한은 미개봉 용기에 담아 5~35°C에서 보관한 경우 제조일로부터 12개월입니다. 에멀젼은 약간 침전될 수 있으며 이는 정상적인 현상입니다. 두 개의 투명한 층으로 분리되거나 강한 냄새가 난다면 새로운 호환성 테스트 없이 제품을 사용해서는 안 된다는 의미입니다.

두 가지 다른 소포제를 혼합할 수 있나요?

그렇습니다. 단일 제품이 녹다운과 억제를 모두 제공할 수 없는 경우 블렌딩이 가장 좋은 대답인 경우가 많습니다. 빠른 녹다운을 위한 충전된 실리콘과 장기적인 억제를 위한 무실리콘 폴리머를 사다리 연구에서 결정한 비율로 혼합하세요. 사전 테스트 없이 반대 이온 전하를 지닌 두 개의 에멀젼을 혼합하지 마십시오. 혼합물이 드럼에서 깨질 수 있습니다.

전체 평가판을 사용하기 전에 소포제가 호환되는지 어떻게 알 수 있나요?

3점 스크린을 실행합니다. 별도의 샘플에 의도한 용량의 절반, 의도한 용량, 의도한 용량의 두 배로 제품을 추가한 다음 유리 위에 필름을 캐스팅합니다. 완전히 경화된 후 긁어 모으는 빛 아래에서 검사합니다. 이중 투여 샘플이 깨끗한 경우 제품은 일반적인 생산 변형에 대해 충분한 호환성 헤드룸을 갖습니다.