ちょっと、そこ！ CMCセルロースサプライヤーとして、私はこの驚くべきものが液体のレオロジーをどのように変えることができるかを直接見ました。それでは、CMCセルロースが液体レオロジーにどのように影響するかについて、Nittyに飛び込みましょう。
CMCセルロースとは何ですか？
レオロジーへの影響に巻き込まれる前に、CMCセルロースが何であるかについてすぐに進みましょう。 CMC、またはカルボキシメチルセルロースは、セルロース誘導体です。天然セルロースを化学的に修飾することによって作られています。などのさまざまなタイプを見つけることができますナトリウムカルボキシメチル、さまざまな業界で広く使用されています。それは水 - 可溶性、非有毒であり、多くのアプリケーションで添加剤になるために、それを試してみるいくつかの本当にクールな特性を持っています。
レオロジーの基本
レオロジーとは、材料がストレスの下でどのように流れ、変形するかに関するものです。私たちが液体について話すとき、私たちは粘度（液体の厚いまたは薄い）、せん断薄化または肥厚挙動、および安静時または動きのときの流体がどのように振る舞うかなどを見ています。たとえば、蜂蜜は粘度が高いため、ゆっくりと流れますが、水は粘度が低く、簡単に流れます。
CMCセルロースが粘度にどのように影響するか
CMCセルロースが液体レオロジーに影響を与える最も重要な方法の1つは、粘度を増加させることです。液体にCMCを追加すると、ネットワーク構造が形成されます。 CMC分子の長い鎖は、互いに、そして流体の分子に絡み合っています。このエンタングルメントは、流れに対する抵抗を生み出し、流体を厚くします。
食品では、この肥厚効果は非常に便利です。たとえば、サラダドレッシングを撮ります。 CMCがなければ、ドレッシングの油と酢はすぐに分離します。しかし、CMCを追加すると、ドレッシングが厚くなり、油滴を酢に吊り下げ、分離を防ぎます。製薬業界では、CMCは液体薬の肥厚に使用されます。これにより、適切な用量を容易にするだけでなく、薬の安定性も向上させます。
粘度の増加の程度は、いくつかの要因に依存します。 CMCの濃度は大きなものです。 CMCを追加するほど、粘度は高くなります。しかし、それは線形関係ではありません。低濃度では、粘度の増加は比較的少ないかもしれません。より多くのCMCを追加し続けると、粘度が急速に発射するポイントがあります。
CMCのタイプも重要です。 CMCの異なるグレードには、分子量が異なり、置換度が異なります（セルロース鎖のヒドロキシル基の数は、カルボキシメチル基に置き換えられています）。より長い鎖がより広範なネットワークを形成する可能性があるため、高分子量CMCは一般に粘度の大幅な増加につながります。
せん断薄化挙動
CMCが液体のレオロジーにどのように影響するかのもう1つの興味深い側面は、そのせん断薄化特性です。せん断薄化とは、よりせん断応力を塗ると（液体を攪拌したり汲み上げたりするなど）、液体の粘度が低下することを意味します。
CMCを備えた液体が安静になっている場合、絡み合ったCMCネットワークは無傷で、流体は粘度が高くなります。しかし、せん断応力の適用を開始すると、CMCチェーンは流れの方向に整列し始めます。このアライメントにより、チェーン間の絡み合いが減少し、流れに対する抵抗が減少し、流体が薄くなります。
この動作は、多くの産業プロセスで非常に有益です。たとえば、塗料製造では、塗料が使用されていないときに滴下することなくブラシにとどまるのに十分な厚さである必要があります。しかし、ブラシまたはローラーで塗料を塗るときは、簡単に流れるようにしたいと思います。 CMC-塗料を含むことで、このせん断薄化挙動が示され、簡単に適用できます。
ゲル形成
特定の条件下では、CMCは液体にゲルを形成する可能性があります。ジェルは、固体と液体の両方の特性を持つ半固体材料です。 CMCの濃度が十分に高く、条件が正しい場合（適切な温度やpHなど）、CMCチェーンは、その中の流体分子をトラップする3次元ネットワークを形成できます。
クリームやローションなどのパーソナルケア製品では、ゲル形成が重要です。これらの製品に滑らかで広がりやすいテクスチャーを与えます。ゲル構造は、製品内の有効成分を均等に分布させることもでき、分離を防ぐのにも役立ちます。
サスペンションとエマルジョンの安定性への影響
多くの場合、液体には懸濁粒子または乳化液が含まれています。 CMCは、これらの懸濁液とエマルジョンを安定化する上で重要な役割を果たすことができます。
液体中の固体粒子の懸濁液のように、CMCは粒子を懸濁したままにするのに役立ちます。 CMCによる粘度の増加は、粒子の沈降を遅くします。また、CMC分子は粒子の表面に吸着し、粒子間に反発力を生み出すことができます。この反発力は、粒子が一緒に凝集して底に落ち着くのを防ぎます。
2つの不混和性のある液体（油や水など）の混合物であるエマルジョンでは、CMCは1つの液体の液滴を他の液体の液滴を安定させるのに役立ちます。前述のように、それは連続相を厚くし、液滴の可動性を減らします。また、液滴の周りに保護層を形成し、それらが合体するのを防ぎます。
CMCのレオロジー的影響に影響する要因
液体レオロジーに対するCMCの影響は、CMC自体だけではありません。流体システムの他の要因も効果があります。
温度が重要な要素です。温度が上昇すると、液体を含むCMCの粘度が一般的に減少します。これは、熱エネルギーの増加によりCMCチェーンがよりモバイルになり、それらの間の絡み合いが減少するためです。一部のアプリケーションでは、この温度に依存する動作を慎重に制御する必要があります。たとえば、熱い食品では、CMCは高温でも肥厚能力を維持する必要があります。
pHも重要です。 CMCはpHの変化に敏感です。酸性条件では、CMC鎖のカルボキシメチル基はプロトン化することができ、CMCの溶解度とレオロジー特性を変化させる可能性があります。アルカリ条件では、CMC鎖はより負に帯電しており、鎖と流体分子間の相互作用に影響を与える可能性があります。
さまざまな業界のアプリケーション
食品産業
すでに触れているように、CMCは食品業界で広く使用されています。サラダドレッシングに加えて、アイスクリーム、ジャム、ベーカリー製品に使用されています。アイスクリームでは、CMCはアイスクリスタルの形成を防ぐのに役立ち、アイスクリームに滑らかな食感を与えます。ジャムでは、果物の混合物を厚くし、ジャムをセットするのに役立ちます。そして、ベーカリー製品では、生地のテクスチャーと水分保持を改善できます。あなたはもっと学ぶことができますカルボキシメチルセルロースE466そしてその食品アプリケーション。
製薬業界
医薬品では、CMCはさまざまな製品で使用されています。タブレットでは、タブレットを一緒に保持するためのバインダーとして使用できます。前述のように、液体薬では、溶液が厚くなります。そして、局所クリームや軟膏では、有効成分の放出を制御するのに役立ちます。
石油およびガス産業
石油およびガス産業では、CMCは掘削液に使用されています。掘削液には、ドリルの挿し木を表面に運ぶために適切なレオロジー特性が必要です。 CMCは、掘削液の粘度を増加させるのに役立ち、挿し木を吊るす能力を向上させます。
結論
CMCセルロースは、液体のレオロジーに大きな影響を与える非常に汎用性の高い添加物です。液体の肥厚、せん断薄化の挙動、ゲルの形成、懸濁液とエマルジョンの安定化など、CMCは多くの業界で重要な役割を果たします。
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参照
- Barnes、Ha、Hutton、JF、＆Walters、K。（1989）。レオロジーの紹介。エルゼビア。
- Morrison、ID、＆Ross、S。（2002）。コロイド分散剤。ジョン・ワイリー＆サンズ。
- Whistler、RL、およびBemiller、JN（1993）。工業用歯茎：多糖類とその誘導体。アカデミックプレス。
