エマルジョン・ラテックスとは?What is emulsion?
●ラテックス・エマルジョンとは
■ エマルジョン:
水と油のように本来混ざり合わないもの同士を準安定的に混ぜ合わせた分散液。
多くの化粧品や塗料のバインダー、さらに身近なものではマヨネーズや牛乳なども該当。
■ ラテックス:
基本的にはエマルジョンと同じ。その中でも液体の中にゴム系のものが分散しているものを特にラテックスと呼ぶ。
ゴム手袋の原料がその代表例であり、化学業界では合成樹脂を水の中に分散させたものなどがよく使われる。
●ポンプで移送する際の主な課題
| 課題 | 原因 | 影響 |
|---|---|---|
| 分散状態の不安定化 | 移送中に液に加わるせん断 | 液の性質変化(粘度、分散粒子径 etc.) |
| 泡立ち | 移送中に液に加わる撹拌 | 充填不良、気泡混入による成型・塗工不良 |
| 軸封部からの液漏れ | 軸封部での粒子の固化 | 放置した場合のポンプの故障、ポンプ周辺への液飛散 |
ポンプでの安定的な移送のために必要なことChallenges in stable transfer
■ 液にせん断を加えない移送原理:
エマルジョンは準安定状態であり、せん断などでエネルギーを加えられると分散状態が崩れて凝集を起こしやすい
■ 液を撹拌しづらい移送原理:
特に合成樹脂を水中に分散させているものは界面活性剤を使用していることが多く、かき混ぜると泡立ちやすいため、後工程に影響が出がちに
■ 軸封部に粒子が固着しない機構:
軸封部には熱やせん断が加わりやすく、エマルジョンやラテックスが不安定化しやすい条件が整っているため注意が必要
エマルジョン・ラテックス移送に適したポンプRecommendation
以下の2つのタイプが適しています。
1.二軸スクリューポンプ
■ 特徴:
せん断、撹拌を抑えて移送できるサニタリーポンプ
■ 得られる効果:
○ 移送中に液を撹拌しないため、界面活性剤入りのエマルジョンでも泡立てずに次工程へ供給
○ せん断を加えない移送原理のため、乳化状態の破壊を抑制して次工程へ液を供給
○ クエンチング仕様にすることなどにより軸封部への液の固着を抑制
2.ラジアルベーンポンプ
■ 特徴:
特にバインダー(合成樹脂)入りの水系塗料で効果を発揮。多少ドロっとした液体でも自吸できる強い吸引力。
■ 得られる効果:
○ 複数の一斗缶から液を吸い出す際、容器の切替時には都度の呼び水が不要
○ 塗料に含まれる顔料など、多少のスラリー性を有する液体でもポンプの摩耗を抑制できる構造
○ 培ったノウハウにより、塗料に含まれるバインダーの固着による軸封部からの液漏れを抑制
導入事例Case study
樹脂エマルジョン
既設のポンプでエマルジョンを移送すると、その液質のために凝集物が発生してポンプに噛み込んでしまい急停止するということが何度もあった。また、軸封部にも凝集物が発生してしまい、メカニカルシールが動作不良を起こして液漏れにつながっていた。
このため、年に2回ほどの定期メンテナンス(約60万円/回)を必要としていたが、不必要に時間も費用もかかってしまうため改善したいと考えていた。
この移送工程にクエンチング仕様の二軸スクリューポンプSQ型を導入。せん断や撹拌を加えずに液を移送できる構造により凝集物の発生が抑えられ、定期メンテナンスを行う必要がなくなった。
水性塗料
ラジアルベーンポンプを使用し、バインダー入りの水性塗料を移送。
従来使用していたポンプでは顔料による部品摩耗に伴い頻繁に能力が低下したり、軸封部でのバインダーの固着によって液漏れが発生しやすかったりで、高頻度のメンテナンスを必要とするという課題があった。
この工程にラジアルベーンポンプを導入することで部品摩耗摩耗が抑えられるとともに、軸封部に工夫を加えることで液漏れを防げるようになった。
まとめSummary
乳化液の移送では「せん断をかけずに、乱さず送る」ことがカギとなります。
ひるがえって、エマルジョンやラテックスのように性質が変化しやすい液体の移送では、「ポンプによる影響をいかに抑えながら送るか」が重要な課題となってきます。
脈動・せん断・撹拌を抑えながら移送できる二軸スクリューポンプの活用は、泡立ち・乳化物の凝集(・軸封部からの液漏れ)といったトラブルを未然に防ぐことで液体の安定的な移送に力を発揮します。
また、バインダー入りの水性塗料の移送、特に一斗缶からの抜き出しではラジアルベーンポンプも視野に入ります。このポンプでは、顔料による摩耗にも耐性があり、軸封部からの液漏れを抑えるためのノウハウがあります。
移送する液体の特性に合わせたポンプを選定することで、液体にも作業環境にもストレスを加えずに移送工程を実現することにつながります。
ご紹介した製品Recommendation
二軸スクリューポンプSQ型
低せん断・低撹拌で液を移送
ラジアルベーンポンプ
強い自吸力でドラム缶の底の底まで液を回収
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