金属加工液中の硬水耐性添加剤の性能試験方法

金属加工液業界において、界面活性剤の「カルシウム/マグネシウム石鹸の分散力」を研究する最初の動機は、現場での応用における共通の問題点から来ています。金属加工液中の脂肪酸成分は、カルシウム、マグネシウム、その他の硬水イオンと容易に反応します。この反応により、水に不溶な金属石鹸が生成されます。

家庭で水を沸騰させると、これらのカルシウムイオンとマグネシウムイオンが水垢を形成します。金属加工液の循環系では脂肪酸カルシウム・マグネシウム石鹸として現れます。これらの不溶性物質は「カード状のスカム」のように作用します。これらは浮遊して、工作機械、工作物、フィルターなどの接触するあらゆる固体表面に付着し、深刻な汚染や詰まりを引き起こします。

これらは水に不溶であるため、配合設計では凝集させるか 分散させるかの 2 つの選択肢しかありません。私たちの期待は、これらのカルシウムとマグネシウムの石鹸を十分に細かい粒子に分解し、それらをシステム全体に均一かつ安定して懸濁させることです。

この目標を達成するには、配合者は硬水環境における配合添加剤の安定性を深く研究する必要があります。液体に浸された固体粒子は容易に凝集し、沈んだり浮いたりします。しかし、優れた界面活性剤は、これらの凝集した固体粒子を小さなスポットに分散させ、再凝集を防ぐことができます。この能力を 分散力といいます.

業界内では、「カルシウム石鹸」に対する分散力を測定することで評価されることが一般的です。一般に、カルシウム石鹸の分散力に優れた物質は、他の固体粒子に対しても優れた分散効果を発揮すると考えられています。

この能力を科学的に評価するにはどうすればよいでしょうか?現在、業界では主に次の 2 つの主流のテスト方法が使用されています。

方法 1: カルシウム石鹸の分散力の測定 (酸比滴定法)

この方法は主に中国の国家規格 GB/T 7463-2008 を参照しています: 界面活性剤 - カルシウム石鹸を分散させる力の測定 - 酸比滴定法 (修正シェーンフェルト法).

• 定義: カルシウム石鹸の分散力とは、 添加 剤 1g で完全に分散できる石鹸の質量 (グラム) を指します。この値が大きいほど分散力が強いことを表します。

• 方法の概要:
  0.5% (質量分率) の石鹸水溶液を準備します。試験温度で 24 時間放置し、その後、この溶液のアリコートを採取します。この溶液を、特定量の分散剤を含む希釈溶液と混合します。次に、カルシウム硬度が既知の標準硬水を指定量加えます。混合物を試験温度で 1 時間放置します (分散していないカルシウム石鹸が凝集して表面に浮き上がります)。最後に、ブロモクレゾールグリーンを指示薬として使用し、標準塩酸滴定溶液を使用して、下層の透明な液体層に分散したカルシウム石鹸を滴定します。

方法 2: 石灰石鹸の分散力の測定 (LSDP 法)

• 方法の概要:
  LSDP (ライム石鹸分散力) は、試験条件下で不溶性金属石鹸 (カルシウムおよびマグネシウム石鹸) を完全に分散させるのに必要な分散剤の最小量を指します。通常、特定の硬水中のオレイン酸ナトリウムに必要な分散剤（界面活性剤）の質量分率として表されます。 この値が低いほど、分散に必要な薬品の量が少なくなり、分散力が強いことを示します。

• 試薬と装置:

  1. 0.5% オレイン酸ナトリウム溶液 (5g/L): 純粋なオレイン酸ナトリウムを使用して 5g/L 水溶液を調製できます。あるいは、化学的に純粋なオレイン酸 2 ～ 3 g を量り、500 ml の蒸留水に加熱して溶解し、無水炭酸ナトリウム 0.5 g を数回に分けて加えて、最終溶液の pH を 8 ～ 9 に調整します。

  2. 1000ppm 標準硬水: 無水塩化カルシウム 0.665g と硫酸マグネシウム七水和物 0.986g を秤量します。これらを蒸留水に溶解し、1000ml に希釈します (これは 1g CaCO3/L の硬度に相当します)。

  3. 分散剤溶液: 濃度は 2.5g/L (つまり、0.25%) である必要があります。

  4. 器具： 100ml ガラス栓付きメスシリンダー（または 30ml ガラス栓付き比色管）。

• 操作手順:
  室温 (通常 25°C に維持) で、ピペットを使用して 5g/L オレイン酸ナトリウム溶液 5ml を 100ml のガラス栓付きメスシリンダーに移します。適切な量​​の分散剤試験溶液を加えます（最初の試験には 5ml を推奨します）。次に、標準硬水 10ml を加え、蒸留水を 30ml の目盛りまで満たします。ストッパーを挿入し、シリンダーを20回反転させ、毎回開始位置に戻します。 30秒ほど放置して液の状態を観察します。透明な溶液内に凝集性の沈殿がある場合は、分散剤の量が不十分であることを示します。分散剤の量を増やして再テストする必要があります。ます シリンダー内の液体が半透明のエマルジョンとして現れ、大きな凝集物が存在しないときに滴定の終点に達し 。

• 計算式:
  LSDP (%) = (V1 × 0.25%) / (V2 × 0.5%) × 100
  (ここで、V1 は終点に到達するのに必要な分散剤溶液の量、V2 はオレイン酸ナトリウム溶液の 5ml の量です。)

概要と業界への応用

上記の 2 つの試験方法は、添加剤のカルシウム石鹸の分散力を異なる角度から特徴付けていますが、本質的には同じ結果が得られます。一般に、添加剤メーカーはこれらのテストを使用してモノマーの測定基準を定量化しますが、最終的な金属加工液混合プラントは最終製品の硬水耐性を直接テストすることを好みます。どちらのアプローチも非常に効果的です。

Ruqinba 氏は 、金属加工油用の高級添加剤に焦点を当てた合成の専門家として、 耐硬水性技術に関する長期研究を行ってきました。当社の中核となる アルコール エーテル カルボキシレート (AEC) 製品である9H-LF および M10 は、過酷な水条件におけるカルシウム石鹸の分散の課題を解決するために特別に作成されました。

GB/T 7463-2008 (方法 1) に準拠した厳格な実験室テストの後、 , Ruqinba 9H-LF のカルシウム石鹸の分散力は驚くべき 80.5 に達しました (1 g の 9H-LF が 80.5 g のカルシウム石鹸を強力に分散できることを意味します)。この極めて優れたデータ パフォーマンスにより、多くの研究開発技術者や配合者が高硬度水や高負荷の加工条件を扱う際に最優先の選択肢となり、業界内で広く評価されています。