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感圧接着剤(PSA)の配合性能の予測

はじめに

感圧接着剤(PSA)は複雑なコロイドシステムである。接着剤を粘着性にする粘着剤部分と、粘着剤の流動性を助けるラテックス部分です。多くの添加剤を使用することで、粘着剤の湿潤特性、保管時の安定性、基材表面との混合・被覆性を変えることができる。

粘着剤の配合では、多くの成分が一緒に混合されます。タッキファイヤー乳剤と水性ラテックスは他の成分と混合され、コーティングに適した粘着剤が作られます。各成分は、そのポンプ能力を決定するためにレオロジー的に特性評価されるべきである。また、PSA全体の特性評価も行い、ポンピング特性とフィルタリング特性の決定に役立てる。

処理中に発生するせん断速度を推定するには、以下の式を使用することができる。ここで、Qは体積流量、rはパイプ半径である。

体積流量の方程式: ɣ = 4Q/(πr³), 流体力学と工学計算に関連。
[1]

計算値をわずかに上回るせん断速度と下回るせん断速度で粘度を測定することにより、流動曲線の関連部分を生成することができます。その後、べき乗則モデルをデータに当てはめ、kとnの値を決定することで、流動挙動を記述することができます。べき乗則モデルは次のように書かれる。

材料特性を解析するための数式:σ = ky^n および η = ky^(n-1).
[2]

k はコンシステンシー
n はべき乗指数
η は粘度
σ はせん断応力
-γ はせん断速度。

コンシステンシーはPasの単位を持つが、数値的には1 s-1で測定した粘度に等しい。べき乗則指数は、せん断減粘度の高い材料の0からニュートン流体の1までの範囲です。

実験的

  • 本研究では、3種類の感圧接着剤を測定し、比較した。
  • 回転型レオメーターによる測定は、ペルチェプレートカートリッジと40 mm/1°コーンプレート測定システムを備えたKinexus回転型レオメーターを使用し、rSpace ソフトウェアにあらかじめ設定された標準シーケンスを用いて行いました。
  • 両試料が一貫して制御可能な負荷プロトコルに従うように、標準負荷シーケンスが使用された。
  • レオロジー測定はすべて25℃で行った。
  • パイプ内の流れに関連するせん断速度は、入力されたパイプ半径、長さ、および体積流量の値を使用して、試験シーケンスの一部として自動的に計算されました。
  • (計算せん断速度/2)の開始値と(計算せん断速度×2)の終了値を使用したせん断速度表が実行され、その結果得られた流動曲線にべき乗則モデルが当てはめられた。

結果と考察

図1より、粘着剤3が最も粘度が高いため、送液と混合が最も難しく、次いで粘着剤2、粘着剤1の順となる。接着剤3は、他の2つの試料よりもηの値が低く、せん断速度を上げると汲み上げやすくなります。ポンピングのせん断速度を上げると、試料の粘度を下げることができ、ポンピングの問題を最小限に抑えることができます。これは、せん断減粘指数(η)がsmall (<<1)の場合に最も効果的です。3 のような高粘度の試料は、せん断減粘指数がsmall でない限り、低粘度の試料よりもポンピングが難しくなります。

3種類の接着剤を比較した粘度とせん断速度のグラフで、明確なフローカーブとべき乗則指数を示している。
1) 3つのPSAのフロー曲線と対応するべき乗則指数

結論

製剤を分析し、ポンプ能力および混合能力をプラント試験前に評価することができる。同様の配合を試験して、ポンプと混合に最適な試料にするための添加剤の最適な組み合わせを決定することができる。

Literature

  1. [1]
    初等レオロジーハンドブック; HAバーンズ
  2. [2]
    プロセス産業における非ニュートン流体; RP Chaabra & JF
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