유기 벤토나이트(Organic Bentonite)
벤토나이트는 화산재가 바다의 해수와 함께 다져서 재결정화되는 퇴적암작용에 의해 형성된 점토광물 (aluminium silicate clay) 로서 나노수준의 미세한 극 미립자 구조로 되어 양이온 교환성이 탁월하고 흡착성과 팽윤성이 뛰어나다.
즉 많은 양의 물을 흡수해 원래 부피의 최대 12 배까지 팽윤(swell)되며 점도가 높아 겔(gel)과 같은 상태가 되는 특징이 있다.
이러한 벤토나이트 자체의 특성으로 인해 피부의 노폐물을 흡착 배출시키는 기능이 있어 마스크팩과 같은 화장품에도 사용되고 있으며 기타 많은 분야에서 사용되고 있다.
벤토나이트는 수상 혹은 유상에서 농도가 낮을 경우 졸(sol) 상태로 존재하고 농도가 높을 경우 젤(gel) 상태로 존재하는 thixotropic (유변성) 의 특징을 가지고 있다. 그리고 벤토나이트 파우더는 물속에 풀게 되면 agglomeration 되고 비정상적으로 점도가 급격히 상승하는 특성이 강하다.
벤토나이트는 몬모릴로나이트 계통의 팽창성 3층판(Si-Al-Si)으로 이루어진 점토이며 납석(Pyrophylite) 화학 구조식인 Al2Si4(OH)로 형성되어 있다.
유기 벤토나이트는 여러 회사들의 다양한 제품들이 있다. 여기서는 ELEMENTIS사의 제품으로 설명하고자 한다.
Rheological Additives
BENTONE®, BENGEL® 및 BENTONE SD® 유기 클레이 레올로지 첨가제는 고도로 정제된 스멕타이트 점토(벤토나 헥토라이트)와 4차 암모늄 염의 반응 산물이다. 적절히 선택하고 활성화하면 낮은 전단 점성을 높이고 처짐을 줄이고 용매 기반 제형에 정착하는 것을 줄일 수 있다.
이러한 100% 활성 레올로지 첨가제는 온도에 민감하지 않으며 메탄올, 에탄올 또는 프로필렌 탄산염과 같은 극성 화합물이나 DAPRO® FX 2060 또는 DAPRO® BZ 75와 같은 화학 활성제를 사용하여 활성화할 수 있습니다. THIXATROL® 및 THIXCIN® 레올로지 첨가제는 캐스터 오일 유도체, 폴리아미드 또는 폴리에스테르 아미드 화학을 기반으로 합니다. 일반적으로 활성화된 구조물에 도달하기 위해서는 적절한 습윤력, 분산력 및 최소 온도 요건이 적용되어야 합니다.
Wetting and Dispersing Agents
안료의 분산은 일반적으로 3단계로 나눌 수 있습니다.
1. 젖음
습윤은 안료 표면의 공기와 수분을 습윤 분산제로 대체하는 과정입니다(그림 2 참조).
습윤 분산제는 안료 표면 장력을 크게 줄이고 안료 습윤 속도를 높이며 안료 페이스트의 점도를 낮출 수 있습니다.
2. 분산
고속 또는 고전단 분산 장비는 안료 응집체를 분산시켜 최적의 흐름, 색상, 불투명도 및 광학 특성을 가능하게 하는 개별 1차 입자를 생성하는 데 사용됩니다(그림 3 참조).
3. 안정화
습윤 분산제는 입체 효과 또는 정전기 반발을 통해 분산 및 분해된 안료 입자를 분리하고 재응집을 효과적으로 방지합니다(그림 4 참조).
안료의 습윤 및 분산 특성은 일반적으로 모양, 크기, 표면적, 오일 흡수 능력, 표면 처리, 산도 및 알칼리도와 관련이 있으며 페인트 시스템의 극성, 표면 장력 및 점도와도 밀접한 관련이 있습니다. NUOSPERSE® 및 Disponer 습윤 분산제의 장점은 다음과 같습니다.
l 연삭 효율을 향상시키기 위한 안료 표면의 빠른 습윤
l 우수한 점도 감소 및 분산 성능
l 높은 안료 로딩에서 밀 베이스의 양호한 흐름
l 우수한 착색력 및 발색
l 범람, 플로팅 및 색상 문지름 문제 개선
l 장기간 점도안정성 우수한 초기광택 및 광택 유지력
l 침적고화 제거
정보출처: Elementis Specialties - Performance Additives and Resins for Solvent-based Systems