やあ、業界の皆さん！本題に入りましょう。接着剤の製造に手を出したことがあるなら、粘着性、耐久性、コストのバランスをとることがいかに難しいかご存知でしょう。そして、あなたもシリコーンの分野に携わっているなら、おそらく疑問に思ったことがあるでしょう。万能シリコーン オイルは実際に接着剤の製造にうまく機能するのでしょうか?ユニバーサル シリコーン オイル供給ビジネスのオーナーとして、私は何度もこの質問に答えてきたので、専門用語を使わずに詳しく説明しようと思いました。実際にこの製品が機能する (機能しない) のを見てきた人からの本当の話です。
まず最初に、ここで話していることを定義しましょう。万能シリコーン オイルは万能の奇跡ではありませんが、ポリジメチルシロキサン (PDMS) 鎖から作られた多用途のものですよね。他のオイルとは一線を画す、耐熱性、低い表面張力、化学的安定性といったシリコーンの特徴を備えています。一方、接着剤は、紙、プラスチック、金属、布などの 2 つの表面の間に強力な結合を形成する必要があります。では、なぜシリコーンオイル (通常は離型剤または潤滑剤として考えられています) が接着剤に含まれるのでしょうか?単なる誇大宣伝ではなく、実際の使用法を見てみましょう。
まずは、改良された接着剤配合。最近の接着剤の多くは水ベースであり、環境上の理由から大きな問題となっており、厄介な溶剤は使用されていません。ここでは汎用シリコーン オイルが改質剤として機能し、柔軟性や表面粘着性などの特性を調整できます。待ってください。パッケージングや自動車のトリムに使用される接着剤のように、伸びたり曲がったりする接着剤にとっては、柔軟性が重要です。接着剤が脆すぎると、材料が動くと亀裂が入り、接着が失敗します。少量の万能シリコーン オイル (接着剤の種類に応じて通常 1 ～ 5 重量%) を添加すると、接着強度を損なうことなく架橋密度を下げることができます。私はこれが、ラベル、テープ、付箋の粘着剤である感圧接着剤 (PSA) で特にうまく機能することを確認しました。ただし、ここに問題があります。シリコンオイルをただ注ぐだけではだめです。接着剤にすでに含まれているアクリルやポリウレタンなどの他の成分との互換性があることを確認する必要があります。ここで「普遍的」な部分が重要になります。さまざまな一般的な接着剤ベースとよく混合するように設計されているため、調整をあまり行う必要はありません。
しかし、待ってください。シリコーン オイルは、適切に配合されていない場合、離型剤として機能することがあります。接着剤マトリックスに接着されていない場合、接着剤が表面に移動し、時間の経過とともに接着剤の粘着性が低下します。これは、特に安定した粘着力が必要な高性能接着剤にとっては大きな問題です。では、どうすればそれを回避できるでしょうか?繊維用途によく見られるような乳化シリコーン オイルをここで使用できます。たとえば、当社のコットン用高滑り性シリコーンエマルジョンは布地に結合するように作られていますが、同様のエマルジョン技術は接着剤にシリコーンオイルを固定するために機能します。乳化バージョンを使用すると、水ベースのフォーミュラに均一に混合されるため、分離して表面に移動することがなくなり、移行を防ぐことができます。私は顧客にこれをテストしてもらいました。PSA のストレート シリコーン オイルをエマルジョンに交換したところ、シリコーンが浸出しなかったため、保持率が 15% 向上しました。それは間違いなく勝利です。
もう一つの大きな用途は、消泡剤です。接着剤の製造には混合、ブレンド、加工が含まれることが多く、その際に大量の泡が発生します。泡が多すぎると、接着剤層内の気泡、不均一な塗布、さらには接着不良などの欠陥が発生します。ユニバーサル シリコーン オイルは、表面張力が低く、接着剤の化学薬品と反応せずに泡を分解するため、ここでの頼りになる消泡剤の 1 つです。しかし、繰り返しになりますが、濃度が重要です。使用量が少なすぎると何も効果がなく、多すぎると再び接着力に影響を与える可能性があります。私は接着剤のクライアントに、総配合量の 0.1 ～ 0.5% から始めて、そこからテストするようにいつも言います。これは小さな追加ですが、泡立ちの問題による時間と材料の無駄を大幅に節約できます。
ここで、制限事項について説明します。これは、「どこでも使用できる」製品ではないためです。シリコーンは超疎水性なので、高湿度でも粘着性を維持する必要がある水性接着剤を作成している場合、汎用シリコーン オイルを添加しすぎると接着剤の耐水性が低下する可能性がありますか?いやいや、実際のところ、シリコンが多すぎると水をはじく可能性がありますが、濡れた状態でも接着剤を貼り付ける必要がある場合、それは悪いことではありませんか?いや、待て、正しく理解しましょう。接着剤の結合が水ベースの場合、シリコンが接着剤の表面を濡らす能力を妨げる可能性があります。たとえば、2 つの多孔質材料を接着する場合、シリコンの表面張力が低いため、接着剤が細孔に浸透するのを防ぐことができます。これは、多くの接着剤が機械的結合を形成するためです。したがって、多孔質基材 (紙、木、布地) の場合は、シリコーン オイルの添加量に注意する必要があります。ここで、基板を理解することが戦いの半分になります。プラスチックや金属などの非多孔質表面の場合、移行の問題はさらに問題となるため、単に混合するだけでなく、結合するように変性されたシリコーン オイルを使用する必要があります。
待ってください。万能のシリコーン オイルが唯一のツールではない場合もあるため、これに関連する他のシリコーン製品についても触れましょう。たとえば、当社のスーパー ルーブ シリコーン オイルは、接着剤と接触する部品の潤滑には最適ですが、接着剤自体に添加するためのものではありません。次に、布地に使用されるシリコーン柔軟剤がありますが、この技術は接着剤の柔軟性を調整することに変換されます。また、繊維の組み立てに使用されるようなコットンベースの接着剤には、コットン用親水性シリコーンエマルジョンが最適です。水に優しいため、問題を引き起こすことなく生地の接着に使用される水性接着剤とよく混ざります。綿を使用していない場合でも、親水性シリコーンエマルジョンは水に均一に分散するように設計されているため、一般に水性接着剤に使用でき、先ほど説明した移行を防ぎます。
実際にお客様の例を見てみましょう。昨年、私が取引している小さな接着剤メーカーは食品容器用の包装テープを製造していました。彼らは標準的なアクリル系粘着剤を使用していましたが、箱が華氏 40 度以下に冷えるとテープがうまく機能せず、接着剤の粘着力が失われ、箱がバラバラになってしまいました。彼らはさまざまな可塑剤を加えてみましたが、テープが伸びすぎてしまったり、低温脆性を改善できなかったりしました。私は、ユニバーサルシリコーンオイルの移行を防ぐために、少量の親水性シリコーンエマルジョンとユニバーサルシリコーンオイルを3％ブレンドしてテストすることを提案しました。結果？低温での粘着力は 22% 増加し、接着強度はすべての温度にわたって一定のままでした。それ以来、彼らは常連の顧客です。これは、この機能をテストする価値のあるものにする、一種の実用的な勝利です。
しかし、問題は、市販の万能シリコーン オイルをそのまま購入することはできないということです。品質は重要です。安価な低品質のシリコーンオイルには、接着剤と反応して変色や接着不良を引き起こす不純物が含まれている可能性があります。サプライヤーとして、当社はユニバーサル シリコーン オイルのすべてのバッチをテストして、汚染物質が含まれていないこと、分子量が一貫していること、一般的な接着剤ベースとよく混合することを確認します。また、当社はクライアントと協力して、特定の接着剤配合に合わせてシリコーン オイル ブレンドを調整します。厚い建設用接着剤を製造するか薄いラベル用接着剤を製造するかに応じて、より高い粘度が必要な場合もあれば、より低い粘度が必要な場合もあります。
さて、いくつかの誤解を解いてみましょう。 「シリコンは接着力を殺す！」という話を聞いたことがあります。それは間違った使い方をした場合にのみ当てはまります。追加しすぎたり、移行する未変性シリコンを使用したりすると、確かに、結合が台無しになります。しかし、正しく使用すると（低濃度で、必要に応じて乳化し、基材に合わせて）、接着特性を損なうことなく、接着特性を強化します。たとえば、ゴムと金属を接着する一部の自動車用接着剤では、万能シリコーン オイルが接着剤の柔軟性を向上させます。これはゴムが温度変化とともに動くため、重要です。接着剤が硬すぎるとゴムが曲がったときに亀裂が入ってしまいますが、シリコーンオイルを適量配合すると強い接着力を保ちながらゴムと一体となって動きます。
もう一つのポイントはコストです。ユニバーサル シリコーン オイルは他の改質剤と比べてかなり手頃な価格であり、中小規模の接着剤メーカーにとっては大きなプラスとなります。これを使用するために高価な新しい機器に投資する必要はありません。混合プロセスを調整して適切なタイミングで添加するだけです (通常は、均一に分散するように、メインの樹脂が混合された後です)。そのため、大金を掛けずに接着剤の性能を向上させたいと考えている企業にとって、これは非常に人気のあるオプションです。
待て、元の質問に戻りましょう: 万能シリコーン オイルは接着剤の製造に使用できますか?簡単に言うと、答えは「はい」です。適切な用途で正しく使用し、移行を防ぐ必要がある場合は適切なシリコーン エマルジョンと組み合わせるのであればです。しかし、それは万能の解決策ではありません。包装テープに適したものが工業用建設用接着剤には適さない可能性があるため、特定の配合と基材に対してテストする必要があります。
したがって、これを読んでいる接着剤メーカーで、自社製品のユニバーサル シリコーン オイルのテストに興味がある場合、または移行を避けるための親水性シリコーン エマルジョンや柔軟性を調整するためのシリコーン軟化剤など、適切な補助製品を選択するサポートが必要な場合は、お問い合わせください。当社は小規模な新興企業から大企業まで、あらゆる種類の接着剤メーカーと協力しており、お客様のニーズに合った適切なブレンドを見つけるお手伝いをいたします。プレッシャーもセールストークもありません。シリコンゲームに長く携わって何が効果があるかを知っている人からの正直なアドバイスだけです。
まとめの前に、見逃さないように重要なポイントをまとめてみましょう。ユニバーサル シリコーン オイルは、接着剤の柔軟性を向上させ、脆性を軽減し、消泡剤として機能し、低温性能を向上させることができます。ただし、濃度を制御し (通常は 5% 未満)、移行が問題になる場合は乳化バージョンを使用し、基材 (多孔質か非多孔質か) を考慮する必要があります。追加のサポートが必要な場合は、コットン用の滑り性の高いシリコーンエマルジョンから親水性シリコーンエマルジョンまで、当社の一連のシリコーン製品を使用すると、必要なものに合わせて配合を微調整することができます。
これをテストする準備ができている場合、またはさらに質問がある場合は、遠慮なくお問い合わせください。当社は、お客様の接着剤生産をよりスムーズに、より安価に、より効果的に実行できるようお手伝いいたします。推測で時間を無駄にしないでください。今日は具体的なニーズについて話しましょう。
参考文献
- SJ のクラーソンとJA のセミリエン (1993)。シリコーンポリマー。エリス・ホーウッド。
- 接着剤およびシーラントのハンドブック (第 2 版)。 (2006)。マグロウヒル。
- Oertel、G. (編)。 （1993年）。ポリウレタンハンドブック: 化学、原材料、加工、用途、特性。ハンザー・ガードナー出版物。
- サンダース、JK、ハミルトン、T. (2018)。水性接着剤用添加剤。接着科学と技術ジャーナル、32(12)、1297-1315。
