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[페인트] 항복응력과 anti-settling 2019-11-27 14:48:12

페인트를 저장 기간 중에 침전 및 침강 (setting, sediment) 과 같은 현상은 자주 발생합니다. 이런 문제는 재분산을 필요로 하며 추가 비용이 들기도 합니다. 이 침강, 침전 문제는 고형분 함량이 높을 때 더욱 두드러 질 수 있으므로 이러한 시스템의 안정성을 확보하는 것은 매우 중요합니다.

 

이러한 문제를 피하기 위해 페인트 배합물에 레올로지 조절제 (rheology modifier) 를 첨가 합니다. 오늘은, 여기에 필요한 정보를 준비했고 레올로지 첨가제로서의 나노 셀룰로오스로 몇 가지 테스트를 수행하여 항복응력에 중점을 두고 침전과 침강을 줄이는 방법을 말씀 드리겠습니다.


이전의 항복응력과 침강/ 침전 (setting, sediment) 에 대한 블로그 게시물을 통해, 침강이 왜 생기는지, 그리고 그것을 어떻게 예측할 수 있는지에 대해 설명을 드렸었습니다. 또한 안정성을 예측하는 데 필요한 두 가지 유동학적 매개 변수인 (rheological parameters) 저장 모듈러스 (storage modulus)및 항복응력 (yield stress) 의 개념을 설명 했었습니다.

 

다시 말해, 항복응력 (yield stress) 은 네트워크가 끊어지기 (break down) 전에 시스템에 적용되는 전단응력 (shear stress) 의 임계값 입니다. 저장 모듈러스 (storage modulus) 는 시스템 내에 존재하는 물리적 네트워크의 강도 (strength of physical network) 를 정량화한 것입니다. 높은 G '값은 물리적 네트워크가 세다는 것을 의미합니다.

 

자, 그래서 우리는 이산화 티타늄 분산액 (titanium dioxide dispersion) 에서 나노 셀룰로오스 기술의 기본 특성을 보여 드리고자 합니다. 그런 다음 이것을 레올로지 개질제가 첨가되어 있지 않은 기본 분산액 (reference dispersion with no modifier) 과 비교해 보고, Exilva가 항복응력을 생성해서 침강전 및 침전 (setting, sediment) 을 방지하는 데에 도움이 될 수 있다는 것을 보여 드리겠습니다.

 

The Test

Exilva 의 활성 함량 0.05 %, 0.25 %, 0.5 % 으로 각각 달리 하여, 수성 백색 이산화 티타늄 안료 (a water-based white titanium dioxide pigment) 크로노스 2310 의 60% 의 분산액을 테스트를 테스트 하였습니다. 이들 샘플을 레올로지 개질제 (rheology modifier) 가 없는 기준 분산액과 비교 하였습니다. 분산액의 유동학적 특성과 시각적 안정성을 살펴 보겠습니다.

 

제조 후 24시간, 7일 및 28일 후에 안료 분산액에 대해 침강 (Settling) 시험을 수행 하였습니다. 이것은 참조 분산액 (그림 1, Exilva MFC 없음) 과 0.5% Exilva 분산액 (그림 2) 둘 다 수행 하였습니다.

 

The Result

24시간 후, Exilva 나노 셀룰로스 분산액이 안정된 상태를 보여준 반면, 대조군 샘플은 표면에서 안료의 분리에 의한 분해의 징후가 보였습니다. 시간이 지남에 따라, 대조군 및 Exilva를 갖는 분산액은 모두 저하되었지만, Exilva를 사용한 분산액은 불안 정도가 덜 하여, 침강 방지 특성이 개선됨을 보였습니다.  또한, 제조 후 24시간 및 7일 후에, Exilva를 사용한 분산액은 기준 샘플보다 현저히 낮은 시네레시스 (lower degree of syneresis)를 나타냈습니다. 안료 분산액에 Exilva를 첨가하면 우수한 침강/ 침전 방지 및 항-시네레시스 특성 (excellent anti-sedimentation/anti-settling and anti-syneresis)을 제공함을 알 수 있습니다.

 

pigment dispersion

pigment dispersion 2

 

유변한적 특성은 시각 테스트에서와 비슷함

그림3은 Exilva의 농도에 따른 샘플의 항복응력과 저장 모듈러스 (yield stress and the storage modulus)를 보여줍니다.

 

Exilva 농도에 따라 저장 탄성률과 항복응력 (yield stress and the storage modulus) 이 증가했습니다. 포뮬레이션에서 나노 셀룰로스의 농도가 높을수록 안료와 나노 셀룰로스 사이에 더 많은 상호 작용이 형성되어 네트워크가 더욱 강해지고 안료를 서스펜션 (suspension) 상태로 유지하는 능력도 향상됩니다.

 

pigment dispersion 3 graph replacement

 

3D 네트워크 때문에 나노 셀룰로오스는 포뮬레이션에 강도를 제공하게 됩니다. 높은 항복응력 및 저장 모듈러스 값으로 피브릴의 탄성 거동 (elastic behavior)은 네트워크가 안료를 서스펜션 (suspension) 상태로 유지할 수 있게 합니다. 이는 우수한 안정화 특성을 초래하고, 특히 고부하 안료 분산액에서 침강 및 항-시네레시스를 개선시킬 수 있게 됩니다.

 

엑실바 MFC의 샘플이 필요하시거나 상담이 필요하시면 태왕교역(02-459-8333)으로 언제든지 문의주시기 바랍니다.

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