실험실에서는 안정적이지만 생산에서는 응집이 발생합니다. 이 왁스 에멀젼 드럼이 정말 책임이 있습니까?

왁스 유제 드럼통이 6개월 동안 창고에 보관되어 있었습니다. 샘플을 채취하고 테스트를 실행하면 모든 지표가 필수 사양을 충족합니다.

외관이 균일하고 분리나 응집 현상이 없는 "안정적인 제품"으로 구입했습니다. 보관 기간이 지나도 테스트 결과는 변경되지 않습니다.

하지만 일단 생산 라인에 들어가면 모든 것이 달라집니다.

유제는 지정된 비율로 시스템에 추가되고 열과 압력 하에서 가공이 시작됩니다. 에멀젼 입자는 서로 더 가까워지기 시작하여 더 큰 응집체를 형성합니다. 분산이 고르지 않게 되고 결국 눈에 보이는 플록이 나타납니다. 표면 결함이 발생하여 전체 배치의 품질이 위험해집니다.

장비를 청소하고, 자재를 교체하고, 생산을 다시 시작해도 같은 문제가 다시 발생합니다.

당신은 다시 조사합니다. 에멀젼 자체는 검사를 통과했으며, 기존 제제는 오랫동안 문제 없이 작동해 왔습니다.

둘 다 그 자체로는 괜찮아 보이는데 왜 생산 라인에서 응집이 계속 발생합니까?

에멀젼 자체는 안정적이지만 시스템에서는 응집되는 이유는 무엇입니까?

왁스 에멀젼은 단순히 왁스를 물에 녹인 것이 아닙니다. 이는 수성 매체 전체에 분산된 작은 왁스 입자로 구성됩니다. 이러한 입자를 고르게 분포시키기 위해 유화제는 입자 주위에 보호 층을 제공하여 응집을 방지합니다.

그러나 에멀젼 안정성은 에멀젼 자체보다 더 많은 것에 달려 있습니다. 또한 입자가 서로 상호 작용하는 방식과 에멀젼이 다른 성분과 혼합된 후에도 분산 상태를 유지할 수 있는지 여부에 따라 달라집니다.

가장 먼저 이해해야 할 것은 왁스 에멀젼 응집에는 여러 가지 원인이 있을 수 있다는 것입니다.

전해질 농도의 변화, pH 변동, 유화제와 기타 첨가제 간의 비호환성, 온도 변화, 가공 전단 등이 모두 유제 안정성에 영향을 미칠 수 있습니다. 실제 원인을 확인하려면 시스템 분석과 제어된 비교 테스트가 필요합니다.

이번 고객 사례에서 Rallychem은 비교 테스트를 통해 다음과 같은 사실을 확인했습니다. 고객 제제의 전해질은 유제 안정성 손실의 주요 요인이었습니다. 그 이유를 이해하려면 먼저 에멀젼 입자가 어떻게 분산되어 있는지 살펴봐야 합니다.

1. 에멀젼 입자가 쉽게 뭉치지 않는 이유는 무엇입니까?

음이온 및 양이온 왁스 에멀젼의 경우 입자 간의 정전기적 반발력이 중요한 안정화 메커니즘인 경우가 많습니다.

음이온 에멀젼의 입자는 일반적으로 음의 표면 전하를 가지고 있는 반면, 양이온 에멀젼의 입자는 일반적으로 양의 표면 전하를 가지고 있습니다. 동일한 유형의 전하를 가진 입자들은 서로 밀어내므로 가까이 다가가서 응집하기가 더 어렵습니다.

이 반발력을 입자 사이의 보이지 않는 "장벽"으로 생각하십시오. 장벽이 유효한 한 입자는 일정한 거리를 유지하고 분산된 상태를 유지할 수 있습니다.

하지만 이 장벽은 고정되어 있지 않습니다. 고객 제제의 특정 성분은 입자 주변의 이온 환경을 변화시키고 입자를 분리시키는 정전기 반발력을 약화시킬 수 있습니다.

2. 전해질은 어디에서 나오며 왜 에멀젼 안정성에 영향을 줍니까?

전해질은 물에 용해되면 이온을 형성하는 물질입니다.

이는 반드시 제제에 직접 첨가된 소금에서 나오는 것은 아닙니다. 고객의 시스템에 이미 있을 수도 있습니다. 일반적인 소스는 다음과 같습니다.

공정수: 경수의 칼슘 및 마그네슘 이온은 에멀젼 안정성에 영향을 미칠 수 있습니다.

산, 알칼리 및 pH 조절제: 이는 이온 환경을 변화시킬 수 있습니다. 이온화 가능한 그룹에 의해 안정화된 에멀젼의 경우 pH 변화는 입자의 표면 전하를 변경할 수도 있습니다.

수지, 충전재 및 기타 첨가제: 특정 원료에는 용해성 염, 이온 성분 또는 유제 안정성에 영향을 미치는 기타 물질이 포함될 수 있습니다.

기타 성분의 불순물: 의도적으로 전해질을 첨가하지 않은 경우에도 전해질 또는 기타 불안정화 물질이 원재료와 함께 시스템에 유입될 수 있습니다.

이러한 물질은 자동으로 응집을 일으키지 않습니다. 그 효과는 유형과 농도뿐만 아니라 기존 유화제 시스템과 상호 작용하는 방식에 따라 달라집니다.

시스템의 이온 강도가 증가하면 이온은 입자 주변의 전하 분포에 영향을 미칩니다. 이는 표면 주위의 전기 이중층을 압축하여 정전기 반발의 유효 범위를 감소시킬 수 있습니다.

일부 시스템에서는 다가 이온이 입자 표면의 하전된 그룹과 상호 작용하여 안정성을 더욱 감소시킬 수도 있습니다.

결과적으로, 이전에는 떨어져 있던 입자들이 이제 서로 더 쉽게 접근할 수 있습니다. 반발력이 더 이상 응집을 방지하기에 충분하지 않으면 응집이 발생할 수 있습니다.

이것이 우리 고객 사례의 핵심 문제였습니다. 왁스 에멀젼은 그 자체로는 안정적이었지만 고객의 제제에 들어간 후 이온 환경이 바뀌었고 원래의 안정화 메커니즘은 더 이상 분산을 유지하기에 충분하지 않았습니다.

3. 비이온성, 음이온성, 양이온성 왁스 에멀젼은 어떻게 다릅니까?

다양한 유제 유형은 다양한 안정화 메커니즘에 의존합니다. 결과적으로 전해질 및 기타 제제 성분에 대한 반응이 달라질 수 있습니다.

음이온성 왁스 에멀젼

입자는 일반적으로 음의 표면 전하를 가지고 있으며 응집을 방지하기 위해 존재하는 다른 안정화 메커니즘과 함께 정전기적 반발력에 의존합니다. 이온 강도가 증가하면 정전기 반발력의 유효 범위가 감소할 수 있습니다. 칼슘 및 마그네슘과 같은 다가 이온도 특정 음이온 그룹과 상호 작용할 수 있습니다. 따라서 수질, 전해질 농도 및 pH는 조사해야 할 중요한 요소입니다.

양이온성 왁스 에멀젼

입자는 일반적으로 양의 표면 전하를 가지고 있으며 이온 강도와 pH의 영향을 받을 수도 있습니다. 음이온 첨가제가 제제에 존재하는 경우 전하 중화 또는 복합체 형성이 발생하여 잠재적으로 입자가 응집될 수 있습니다. 실제 효과는 성분의 특성과 비율, 첨가 순서에 따라 달라집니다.

비이온성 왁스 에멀젼

이들은 일반적으로 정전기 반발력에 덜 의존합니다. 대신, 유화제의 수화된 사슬은 입체적 안정화를 제공하여 입자가 직접 접촉하거나 응집되는 것을 방지할 수 있습니다.

따라서 비이온성 에멀젼은 특정 전해질 변화에 덜 민감할 수 있지만 이것이 보편적으로 안정하지는 않습니다. 염분, 온도, 유화제 수화 및 기타 첨가제와의 호환성은 여전히 ​​안정성에 영향을 미칠 수 있습니다.

하나의 이온 유형이 항상 다른 이온 유형보다 더 안정적이라는 간단한 규칙은 없습니다. 중요한 것은 특정 유화제 구조, 왁스의 특성, 에멀젼과 고객 제제 간의 호환성입니다.

4. 가열 처리 중에 응집이 더 두드러지게 나타나는 이유는 무엇입니까?

실험실 테스트 중에 에멀젼은 일반적으로 비교적 온화한 조건에서 보관됩니다. 그러나 생산 라인에서는 원자재와 가공 조건의 다양한 조합에 직면하게 됩니다.

가열하면 입자 이동과 충돌 빈도가 증가합니다. 또한 유화제의 수화 상태, 입자 경계면을 보호하는 능력, 유화제 자체의 특성을 변경할 수도 있습니다. 실제 효과는 유화제 유형, 제제 및 온도 범위에 따라 다릅니다.

압력만으로는 유제를 반드시 불안정하게 만드는 것은 아닙니다. 그러나 가압 생산 공정에는 흐름, 전단 및 국지적 온도 변화가 수반되는 경우가 많습니다. 이러한 조건은 입자 상호 작용과 시스템의 분산 상태에 영향을 미칠 수 있습니다.

전해질이 원래의 안정화 메커니즘을 이미 약화시킨 경우, 가열 및 처리는 입자 응집에 추가로 영향을 미쳐 응집 가능성이 더 높거나 더 뚜렷해질 수 있습니다.

그렇기 때문에 보관 중인 에멀젼의 외관만으로는 생산에 적합한지 여부를 판단하기에 충분하지 않습니다.

저장 안정성은 지정된 저장 조건에서 에멀젼이 안정적으로 유지된다는 것을 의미합니다. 적용 안정성은 고객의 제제에 들어가 실제 처리 조건을 거친 후에도 적절한 분산을 유지할 수 있음을 의미합니다. 이것들은 같은 것이 아닙니다.

잠재적인 응집 과정은 다음과 같이 요약될 수 있습니다.

고객이 제조한 전해질이 유제에 들어갑니다.

↓

입자 주변의 이온 환경이 변합니다.

↓

정전기 반발력의 유효 범위가 감소하여 입자 안정성이 감소합니다.

↓

가열 및 실제 처리 조건은 입자 응집에 더욱 영향을 미칩니다.

↓

입자가 응집되어 플록을 형성하여 잠재적으로 완제품의 표면 결함을 일으킬 수 있습니다.

이 경우, 왁스 에멀젼은 보관 중에 반드시 열화되지는 않았습니다. 오히려, 자체적으로 안정성을 유지하는 안정화 시스템은 고객 제제의 전해질 환경을 적절하게 견딜 수 없었습니다.

그렇다면 이러한 유형의 응집을 어떻게 해결할 수 있습니까?

Rallychem이 고객의 문제를 해결하는 데 어떻게 도움이 되었습니까?

1. 유제를 먼저 확인하여 가능한 원인을 좁혀보세요.

Rallychem은 왁스 에멀젼 자체를 테스트하는 것부터 시작했습니다. 레이저 입자 크기 분석기는 입자 크기 분포를 측정하는 데 사용되었으며 Zeta 전위 분석기는 입자의 표면 전하 특성을 평가했습니다. pH 측정기와 전도도 측정기를 사용하여 시스템의 산도 또는 알칼리도와 이온 환경을 평가했습니다. 저장 안정성도 평가되었습니다.

그 결과, 원래의 샘플은 실험실 테스트 조건에서 안정적으로 유지되었으며 뚜렷한 이상이 발견되지 않은 것으로 나타났습니다.

다음으로, 고객의 제제에 왁스 에멀젼을 추가하고 후속 측정을 위해 동일한 입자 크기 분석기를 사용하여 혼합 및 가열 전과 후의 샘플을 비교했습니다.

결과는 입자 응집의 증거와 함께 가열 후 입자 크기 분포가 눈에 띄게 넓어지는 것으로 나타났습니다.

이는 문제가 에멀젼의 초기 조건만으로는 설명될 수 없음을 나타냅니다. 고객의 시스템에 진입한 후 무슨 일이 일어났는지 이해하려면 추가 조사가 필요했습니다.

2. 비교 테스트를 사용하여 핵심 요소 식별

그런 다음 Rallychem은 전해질 환경과 처리 온도를 변화시켜 통제된 테스트를 수행했습니다.

결과는 다음과 같습니다. 고객의 제제에 포함된 전해질은 에멀젼 안정성을 감소시키는 핵심 요소였으며, 가열은 입자 응집에 더욱 영향을 미쳤습니다.

원래의 유화제 시스템은 자체적으로 왁스 에멀젼의 안정성을 유지할 수 있었지만 고객 제제의 전해질 환경과 충분히 호환되지 않았습니다. 그 결과, 입자가 응집되고 응집이 발생하였다.

이는 에멀젼이 독립형 테스트를 통과했지만 혼합 후 불안정해진 이유를 설명합니다. 에멀젼 자체는 뚜렷한 초기 이상을 나타내지 않았지만 원래의 안정화 시스템은 고객 제제의 이온 환경에 적절하게 적응할 수 없었습니다.

3. 실제 문제를 해결하기 위해 유화제 시스템을 조정합니다.

핵심 요소가 파악된 후 Rallychem은 왁스의 특성, 고객 제제의 전해질 환경 및 가공 온도를 기반으로 유화제 조합과 비율을 조정했습니다.

단순히 유화제의 양을 늘리는 것이 아닌, 실제 적용 조건에 대한 에멀젼의 호환성을 향상시키는 것이 목표였습니다.

에멀젼 준비, 입자 크기 분석 및 제타 전위 측정을 위한 실험실 기능을 사용하여 다양한 제형을 준비하고 비교하여 고객의 응용 분야에 더 적합한 유화제 시스템을 식별했습니다.

4. 처리 조건을 시뮬레이션하고 개선 사항을 확인합니다.

그런 다음 최적화된 왁스 에멀젼을 고객의 제제에 다시 추가하고 목표 온도 및 관련 처리 조건에서 테스트했습니다.

후속 측정에서는 입자 응집이 개선되었고, 입자 크기 분포의 변화가 더 잘 제어되었으며, 분산 상태가 원래 제제보다 더 안정적인 것으로 나타났습니다.

Rallychem은 입자 크기 분석, 비교 시스템 테스트 및 시뮬레이션 처리를 결합하여 에멀젼의 안정성만 확인하는 것을 넘어 전체 제형과의 호환성을 평가하는 단계로 나아갔습니다.

이 접근 방식은 고객이 반복적인 재료 시험과 비용이 많이 드는 생산 테스트를 줄이는 데 도움이 되었습니다.

왁스 에멀젼은 그 자체로는 안정적이지만 시스템에 추가하자마자 응집됩니까?

혼합 탱크에서 다른 배치가 응집될 때까지 기다리지 마십시오.

현재 사용하고 있는 왁스 유형이나 에멀젼, 제제 시스템, 처리 조건(온도, 압력 및 시간), 응집이 발생하는 위치와 방법에 대한 세부 정보를 Rallychem에 보내십시오.

원인을 조사하고, 유화 안정성에 영향을 미치는 주요 요인을 식별하고, 필요한 경우 유화제 시스템을 조정하고, 테스트를 통해 결과를 확인하도록 도와드립니다.

반복적인 시험 및 생산 테스트 비용을 줄이고 왁스 에멀젼이 실제 생산 시스템에서 안정적으로 작동하도록 돕습니다.

응집 문제에 직면하고 계십니까? Rallychem 기술팀에 연락하셔서 함께 협력하여 해결책을 찾아보세요.

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