パワー超音波によるワックス乳化
ワックスをナノ液滴として均一分散させると、安定したワックスエマルションが得られる。超音波ホモジナイザーは高い剪断力を発生し、安定したワックスナノエマルションを製造するための信頼性の高い堅牢なシステムです。Hielscher Ultrasonicsの高剪断ホモジナイザーは、様々な産業向けに優れたエマルジョンを提供します。
超音波ワックスエマルジョン
超音波で発生する高いせん断力は、ナノサイズのワックスエマルション、例えば安定したパラフィンワックスナノエマルションを製造するのに必要なエネルギーを供給する。
サブミクロンやナノのエマルションやディスパージョンは、非常に高い機能性（潤滑性、耐水性、耐スクラッチ性など）を持つ優れた製品を得るために、様々なワックスを組み合わせて配合することができる。
超音波ホモジナイザーの高いせん断力により、粒子が平衡状態にある安定した既製ワックス製剤を製造することができる。超音波乳化により、ナノサイズの粒子と均一な分布が得られます。
ワックスエマルション製造用の工業用超音波フロースルー装置。
- 100nm以下の極小液滴サイズ
- 安定したエマルション
- 保存期間の延長（機械的安定性）
- より高い有効性
- 精密なプロセス制御
超音波パラフィンワックスナノエマルジョン
安定したパラフィンワックスエマルジョンの調製方法
ナノサイズのワックスエマルションは、溶融パラフィンワックス（油相）、蒸留水、界面活性剤としてのアニオン性SDSから調合される。粗い予備混合物を形成するために、ワックス、水、界面活性剤をマグネチックスターラーを用いて1000rpmで均質化する。そこで、界面活性剤（エマルジョンの濃度10mg/ml）と水をビーカー中で混合し、約65～70℃に加熱する。その後、磁気攪拌下で油相体積分率を0.2にしてパラフィンワックスを滴下添加する。
パラフィンワックスを完全に添加した後、粗くプレミックスされたエマルジョンは、次のようになる。 超音波卓上ホモジナイザーUIP1000hdT（1000W、20kHz）で超音波処理。 を約15分間行う。超音波乳化プロセスにより、非常に安定性の高いナノワックスエマルジョンが得られる。
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Hielscher UP400Stで調製した超音波ナノエマルション
界面活性剤
ワックスエマルションは、立体的なメカニズム（非イオン性乳化剤を使用）または静電的なメカニズム（イオン性乳化剤、多くの場合アニオン性乳化剤を使用）のいずれかによって安定化させることができる。アニオン性乳化剤とノニオン性乳化剤を組み合わせることで、ワックス粒子が両方の安定化メカニズムによって保護されるため、エマルションは最適な安定性を得ることができます。これは静電安定化メカニズムと呼ばれています。
ワックスの乳化には、アニオン性、カチオン性、非イオン性の様々な乳化剤や界面活性剤を使用することができる。最も一般的に使用される界面活性剤は、非イオン性界面活性剤として脂肪アルコールエトキシレートである。その他の特定の材料特性に対しては、例えば疎水性を向上させるためのアニオン界面活性剤や、接着性を向上させるためのカチオン界面活性剤など、様々なものが使用される。
注：液滴が小さければ小さいほど、液滴表面を覆う界面活性剤の量は多くなる：S/V = 3/R。長さまたは半径がx*lまたはx*r増加した場合、表面積の増加はxの2乗(x2)、体積の増加xは3乗(x3).
ワックスエマルションとディスパージョンを使った処方
超音波ホモジナイザーは、ワックスエマルション/ディスパージョンを形成するために使用されるだけではありません。 – これらは、ワックスエマルジョンを最終製品（例えば、コーティング剤、ラッカー、塗料、化粧品など）に添加剤として組み込むために、さらなる工程でワックスエマルジョンを加工するために使用される。
安定したワックスエマルション用ヘビーデューティー超音波ホモジナイザー
Hielscher Ultrasonics社は、世界的に有名なハイパワー超音波ホモジナイザーのサプライヤーです。当社の超音波ホモジナイザーは、信頼性が高く、堅牢な装置として世界中で使用されています。 “ワークホース” 化学、製薬、化粧品、食品産業で使用されています。Hielscher社の工業用超音波発生装置は、最大200μm（必要に応じてそれ以上）の非常に高い振幅を連続的に発生させ、強力なキャビテーションと高いせん断力を発生させることができます。その結果、非常に狭い粒子分布の超微細ナノエマルションや分散液が製造されます。当社のハイパワー超音波システムは、お客様のワックス製剤の優れた品質を実現します。
Hielscher社のソニケーターは堅牢であるため、過酷な環境下でも24時間365日の稼働が可能です。
プローブ型ソニケーター UP400St 安定したワックスエマルションの調製に。
| バッチ量 | 流量 | 推奨デバイス |
|---|---|---|
| 1〜500mL | 10～200mL/分 | UP100H |
| 10〜2000mL | 20～400mL/分 | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1～20L | 0.2～4L/分 | UIP2000hdT |
| 10～100L | 2～10L/分 | UIP4000hdT |
| 15～150L | 3～15L/分 | UIP6000hdT |
| n.a. | 10～100L/分 | UIP16000hdT |
| n.a. | より大きい | クラスタ UIP16000hdT |
お問い合わせ/ お問い合わせ
強力1.5kW超音波ホモジナイザー UIP15000hdT インライン乳化用フローセル付き。
文献・参考文献
- Salla Puupponen, Ari Seppälä, Olli Vartia, Kari Saari, Tapio Ala-Nissilä (2015): Preparation of paraffin and fatty acid phase changing nanoemulsions for heat transfer. Thermochimica Acta, Volume 601, 2015. 33-38.
- Behrend, O.; Ax, K.; Schubert, H. (2000): Influence of continuous phase viscosity on emulsification by ultrasound. Ultrason Sonochem. 7(2), 2000. 77-85.
- Hosseini S.; Tarzi B. G.; Gharachorloo M.; Ghavami M.; Bakhoda H. (2015): Optimization on the Stability of Linseed Oil-in-Water Nanoemulsions Generated by Ultrasonic Emulsification Using Response Surface Methodology (RSM). Orient J Chem 31(2), 2015.
知っておくべき事実
ワックスとは？ワックスは何に使われるのか？
ワックスは、常温付近で疎水性の可鍛性固体である多様な有機化合物のクラスとして定義される。ワックスは、炭化水素（正規または分岐アルカンおよびアルケン）、ケトン、ジケトン、第一級および第二級アルコール、アルデヒド、ステロールエステル、アルカン酸、テルペン（スクアレン）およびモノエステル（ワックスエステル）を含む様々な成分から構成されている。ワックスの化学組成は複雑で様々であるが、一般的にワックスは比較的高い割合でアルカンを含み、炭化水素は長いまたは非常に長い炭素鎖（炭素原子数12から約38）を持つ。ワックスは広い温度範囲（融点60℃～100℃）で固体である。溶融すると低粘度の液体になる。
水には溶けないが、有機の非極性溶媒には溶けるという特徴がある。ワックスは、天然ワックス（植物由来、動物由来）、半合成ワックス、合成ワックスに分けられる。
ワックスを商業的に生産する場合、原油が主な原料となる。
石油ワックスにはパラフィンとマイクロクリスタリンワックスがある：
パラフィンワックス 主な特徴は、白色、無臭、無味、ワックス状の固体で、融点は46℃～68℃（115°F～154°F）、密度は約900kg/mである。3.マクロ結晶構造を持ち、水には溶けないが、エーテル、ベンゼン、特定のエステルには溶ける。パラフィンワックスは原油に由来し、20から40の炭素原子を含む。
マイクロクリスタリンワックスペトロラタムとしても知られ、その匂い、色、油分、粘性、油結合性により、様々な用途に使用されている。
α-オレフィンワックス は、ジーグラー・ナッタ触媒を用いたフィッシャー・トロプシュ合成によりエチレンから合成されるか、エチレンのオリゴマー化により合成される。α-オレフィンワックスは、潤滑油添加剤、PVC潤滑剤、ろうそく、石油掘削用化学薬品、化粧品に最も一般的に使用されている。
ポリエチレン・ワックス (PE-WAX）は、エチレンモノマー鎖からなる超低分子量ポリエチレン（ULMWPE）である。 ポリプロピレン・ワックス (PP-WAX）は合成の結晶性低分子樹脂である。
オリエチレンワックスもポリプロピレンワックスもホモポリマーであり、主にプラスチック用着色剤の配合に使用される。
コポリマー・ワックス エチレン酢酸ビニル（EVA）やエチレンアクリル酸（EAA）などの誘導体は、メタリックベースコートなどのコーティング剤に広く使われている。
ワックスおよびワックス添加剤は、製品に潤滑性／滑り性、レオロジー、耐摩耗性、アンチブロッキング／バリア性、つや出し／つや消し、耐酸化性および／または撥水性を付与するために広く使用されている。
ワックスは、化学製品の製造など、多くの産業で広く使用されている成分である。 & 特殊化学）、コーティング、塗料 & インク、添加剤 & 改質剤、接着剤、プラスチック & PVC、タイヤ & ゴム、建築 & 建築、恒温制御機器、包装、食品、化粧品。
天然ワックス：
- 動物性ワックス：ミツロウ、ラノリン、獣脂、シェラック、スペルマセチ
- 植物性ワックス：カルナウバ、キャンデリラ、大豆、ひまし油、米ぬか、ベイベリー、ホホバなど。
ミネラルワックス：
- 化石ワックスセレシン、モンタン、オゾセライト、ピートワックス
- 石油ワックス：パラフィン、マイクロクリスタリンワックス、例：ペトロラタム
合成ワックス：
合成ワックス：ポリエチレンなどのエチレン系ポリマー & ポリオールエーテルエステル；ポリオレフィンワックス；脂肪酸アミドワックス；塩素化ナフタレン；炭化水素タイプ、例えばフィッシャー・トロプシュ。
ワックス・エマルジョンとは？
ワックスエマルジョン／ワックスディスパージョンは、水中に1種類または数種類のワックスを安定的に混合したものです。ワックスと水性液体は通常混和しないため、安定したワックスエマルジョンを形成するには界面活性剤と超音波などの高度な混合プロセスが必要となる。ワックスは室温で固体であるため、正しい用語ではワックスエマルションはワックスディスパージョンと呼ばれなければならない。しかし、ワックスエマルジョン/ディスパージョンは溶融ワックスで調製されるため、用語は次のようになります。 “乳化” そして “ワックスエマルジョン” という用語は、水性ワックス製剤に最も一般的に使用される。 “ワックス分散” 溶剤ベースのワックス製剤が主である。
エマルジョンとは
エマルションとは、2つ以上の混じり合わない液体の液中分散液のことである。
エマルションには様々なタイプがある：w/o、o/w、w/o/w、o/w/o
エマルジョンのタイプ（w/oまたはo/w）は希釈試験によって調べることができる。エマルションは連続相/外相でのみ希釈することができる。エマルジョンタイプを特定するもう一つの方法は、導電性試験である。イオン性o/w型エマルションは電流を流さないのに対し、o/w型エマルションは電流を流す。
CoClの使用について2 ろ紙テストでは、ろ紙にCoClを含浸させる。2 を加え、乾燥させた（青色）。CoClの色2 O/Wエマルジョンを加えると、ろ紙はピンク色に変わる。
