最近のIHS Markitレポートによると、塗料とコーティング剤の業界は、2019年に1500億ドル相当の売上高を得た世界的な主要産業です。 毎年生産されているコーティング剤の55%は、住宅や商業用建造物の保護と既存の構造物の維持のために使用され、35%は工業用製品の装飾や保護のために使用されています。 残りの10%は主に航空宇宙、自動車、船舶、軍事などの用途に使用される高性能コーティング剤です。 塗料やコーティング剤がなければ、多くの製品や構造物の寿命が大幅に短くなり、建造環境や産業景観はかなり味気ないものになるでしょう。

幅広いコーティング剤の用途が広がることで、粉体塗料、水性塗料、溶剤性塗料、放射線硬化性塗料などの特殊製品を含むさまざまなコーティング製品や配合剤が生まれました。 塗料やコーティング剤は、複数の機能成分を組み合わせて目的の特性や性能を実現する複雑な製品です。 これらの製品には、ポリマー結合剤やフィルム形成剤、顔料、増量剤、溶剤、界面活性剤、添加剤が含まれます。

なぜ特性評価は重要なのですか?

特性評価は、塗料やコーティング剤のサプライチェーン全体で重要です。コーティング製剤に使用する原料の開発、製造、限定や、適切な性能特性と品質特性を備えた堅牢な製品を製造するために必要です。 たとえば、表面保護を強化するための新しいポリマー結合剤の開発、目的の用途に合わせた粒子径分布の最適化、適切な条件下でのコーティング剤分散の安定性の確保などが挙げられます。

Malvern Panalyticalには、どのようなソリューションがありますか?

粒子径

分散液、懸濁液、粉末、噴霧のいずれの形態でも、粒子物質を含む製品の性能にとって粒子径測定は重要です。 主要な粒子径測定ツールはレーザ回折です。マスターサイザー 3000は、さまざまな用途における業界標準と考えられており、乾式と湿式の分散機能と広いダイナミックレンジを備えています。 これは、粉末粉砕加工プロセスの監視、最終製品での粒度分布のチェック、または新製品の開発と研究のための配合ツールとして使用できます。 Malvern Panalyticalでは、噴霧分析に特化したSpraytecと呼ばれるレーザ回折装置や、リアルタイムの粒子径測定と自動制御のプロセスに統合できるオンライン分析装置であるInsitecも提供しています。 ナノ粒子の分散(< 1 µm)を正確に分析するには、ゼータサイザー Advanceシリーズがより適しています。 このシリーズには、直径1 nm未満の分散粒子を測定するために動的光散乱を使用します。また、界面活性剤の凝集や小さなラテックス粒子を測定するためにも使用できます。

分散の安定性

Zetasizer Advanceシリーズは、分散した粒子の粒子径分布を測定するだけでなく、製品の安定性に影響を与える分散した粒子のゼータ電位を測定します。 ゼータ電位は、製剤内での相互作用を調査するためにも使用でき、板状サンプルを測定することもできます。

粒子形状

Malvern Panalyticalでは、粒子径に加えて、粒子形状分析用のソリューションも提供しています。 モフォロギ 4自動画像処理システムは、サンプル中の何万もの粒子を分析し、各粒子を分類することで、不規則な粒子の粒径と形状を判別します。 Morphologi 4-IDは、自動画像処理とラマン分光法を組み合わせて、粒子固有の化学情報も提供します。

元素分析

元素分析用のMalvern Panalyticalの主要ツールは蛍光X線(XRF)です。塗料やコーティング剤用の顔料や添加剤の分析と製造に使用されます。 また、酸化チタンや鉛などのコーティング剤に含まれる特定の元素または化合物の濃度を判別するためにも使用できます。 XRFソリューションには、ZetiumEpsilon 4があります。 

ポリマー分析

多くのコーティング剤にはポリマー成分が含まれており、この成分は、製剤中のフィルム形成剤または結合剤として機能します。 ポリマーの構造は、フィルムの特性、性能、及びレオロジー的挙動に直接影響します。 ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)は、ポリマーの分子量を判別するための一般的なツールであり、高度な検出と組み合わせることで、分岐などの分子サイズや構造に関する追加情報を提供できます。 GPCと高度な検出機能を組み合わせたOMNISEC GPCシステムは、オリゴマー、光硬化性樹脂、エポキシ樹脂などの低分子量材料や高分子量ポリマーの分析に使用できます。

バルクと表面のミクロ構造

コーティング剤に使用される多くの顔料は、多相結晶性または半結晶性材料であり、製造時にはこれらの粉末が正しい構造と相を持っていることが重要です。 たとえば、TiO2の特性は、ルチルとアナターゼの相対量と、それらの結晶子径によって異なります。 AerisEmpyreanなどの多目的X線回折装置(XRD)システムを使用して、塗料で一般的に使用される金属や無機材料の相組成や結晶サイズなどの主要なミクロ構造特性を測定できます。 また、Empyrean多目的回折装置を使用して、薄膜の構造や残留応力を調べることもでき、コーティング剤自体の特性を確認するのに最適です。

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