في تركيبات الدهانات، يُعد هيدروكسي إيثيل السليلوز (HEC) مُكثِّفًا شائعًا ومُعدِّلًا للريولوجيا، يُحسِّن من ثبات الدهانات عند التخزين، وتسويتها، وخصائص بنائها. لإضافة هيدروكسي إيثيل السليلوز إلى الدهانات وضمان فعاليته، يجب اتباع خطوات واحتياطات مُحدَّدة. العملية المُحدَّدة هي كما يلي:
1. خصائص هيدروكسي إيثيل السليلوز
هيدروكسي إيثيل السليلوز بوليمر غير أيوني قابل للذوبان في الماء، يتميز بخصائص ممتازة في التكثيف، وتكوين الأغشية، والاحتفاظ بالماء، والتعليق، والاستحلاب. يُستخدم عادةً في الدهانات المائية، والمواد اللاصقة، والسيراميك، والأحبار، وغيرها من المنتجات. يُحصل عليه عن طريق استبدال جزء من مجموعات الهيدروكسيل في السلسلة الجزيئية للسليلوز بمجموعات هيدروكسي إيثيل، مما يجعله يتمتع بذوبان جيد في الماء.
الوظائف الرئيسية لـ HEC في الدهانات هي:
تأثير التكثيف: زيادة لزوجة الطلاء، ومنع الطلاء من الترهل، وجعله يتمتع بخصائص بناء ممتازة.
تأثير التعليق: يمكنه توزيع وتثبيت الجسيمات الصلبة مثل الصبغات والحشو بالتساوي لمنعها من الاستقرار.
تأثير الاحتفاظ بالماء: تعزيز الاحتفاظ بالماء في فيلم الطلاء، وإطالة وقت الفتح، وتحسين تأثير ترطيب الطلاء.
التحكم في الرومولوجيا: ضبط سيولة وتسوية الطلاء، وتحسين مشكلة علامات الفرشاة أثناء البناء.
2. خطوات إضافة هيدروكسي إيثيل السليلوز
في عملية التشغيل الفعلية، يجب توزيع هيدروكسي إيثيل السليلوز وإذابته بالتساوي من خلال عملية ما قبل الذوبان. ولضمان فعالية السليلوز الكاملة، يُنصح عادةً بإذابته في الماء أولًا، بدلًا من إضافته مباشرةً إلى الطلاء. الخطوات المحددة هي كما يلي:
اختر مُذيبًا مناسبًا: عادةً ما يُستخدم الماء منزوع الأيونات كمُذيب. في حال وجود مُذيبات عضوية أخرى في نظام الطلاء، يجب تعديل ظروف الذوبان وفقًا لخصائص المُذيب.
رشّ هيدروكسي إيثيل السليلوز ببطء: رشّ مسحوق هيدروكسي إيثيل السليلوز ببطء وبشكل متساوٍ مع تحريك الماء لمنع التكتل. يجب أن تكون سرعة التحريك بطيئة لتجنب إبطاء معدل ذوبان السليلوز أو تكوّن "غرويات" بسبب قوة القص المفرطة.
الذوبان الثابت: بعد رشّ هيدروكسي إيثيل السليلوز، يجب تركه ثابتًا لفترة زمنية (عادةً من 30 دقيقة إلى عدة ساعات) لضمان تمدده وذوبانه تمامًا في الماء. يعتمد وقت الذوبان على نوع السليلوز، ودرجة حرارة المذيب، وظروف التحريك.
اضبط درجة حرارة الذوبان: تُساعد زيادة درجة الحرارة على تسريع عملية إذابة هيدروكسي إيثيل السليلوز. يُنصح عادةً بالتحكم في درجة حرارة المحلول بين ٢٠ و٤٠ درجة مئوية. قد تُسبب درجة الحرارة المرتفعة جدًا تحلل السليلوز أو تلف المحلول.
ضبط قيمة الرقم الهيدروجيني للمحلول: ترتبط ذوبانية هيدروكسي إيثيل السليلوز ارتباطًا وثيقًا بقيمة الرقم الهيدروجيني للمحلول. وعادةً ما يذوب بشكل أفضل في ظروف متعادلة أو قلوية قليلاً، بقيمة رقم هيدروجيني تتراوح بين 6 و8. أثناء عملية الذوبان، يمكن ضبط قيمة الرقم الهيدروجيني بإضافة الأمونيا أو مواد قلوية أخرى حسب الحاجة.
إضافة محلول هيدروكسي إيثيل السليلوز إلى نظام الطلاء: بعد الذوبان، يُضاف المحلول إلى الطلاء. أثناء عملية الإضافة، يجب إضافته ببطء مع التحريك المستمر لضمان امتزاج كافٍ مع مصفوفة الطلاء. أثناء عملية الخلط، من الضروري اختيار سرعة تحريك مناسبة وفقًا لأنظمة الطلاء المختلفة لمنع النظام من الرغوة أو تحلل السليلوز بسبب قوة القص المفرطة.
ضبط اللزوجة: بعد إضافة هيدروكسي إيثيل السليلوز، يُمكن التحكم في لزوجة الطلاء بضبط الكمية المُضافة. عادةً، تتراوح كمية هيدروكسي إيثيل السليلوز المُستخدمة بين 0.3% و1.0% (نسبةً إلى الوزن الإجمالي للطلاء)، ويجب ضبط الكمية المُضافة تجريبيًا وفقًا لمتطلبات تركيبة الطلاء. قد تُؤدي إضافة كمية زائدة إلى لزوجة عالية جدًا وضعف سيولة الطلاء، مما يؤثر على أداء التركيب؛ بينما قد لا تُؤدي إضافة كمية غير كافية إلى دور التكثيف والتعليق.
إجراء اختبارات استقرار التسوية والتخزين بعد إضافة هيدروكسي إيثيل السليلوز وضبط تركيبة الطلاء، يجب اختبار أداء بناء الطلاء، بما في ذلك التسوية، والترهل، والتحكم في علامة الفرشاة، وما إلى ذلك. في الوقت نفسه، يلزم أيضًا إجراء اختبار استقرار تخزين الطلاء لمراقبة ترسب الطلاء بعد الوقوف لفترة من الوقت، وتغير اللزوجة، وما إلى ذلك، لتقييم استقرار هيدروكسي إيثيل السليلوز.
3. الاحتياطات
منع التكتل: أثناء عملية الذوبان، يمتص هيدروكسي إيثيل السليلوز الماء بسهولة ويتضخم، لذا يجب رشّه في الماء ببطء مع التحريك الكافي لمنع تكون الكتل. يُعد هذا عاملًا أساسيًا في العملية، وإلا فقد يؤثر على معدل الذوبان وتجانسه.
تجنب قوة القص العالية: عند إضافة السليلوز، يجب ألا تكون سرعة التحريك عالية جدًا لتجنب إتلاف السلسلة الجزيئية للسليلوز بسبب قوة القص المفرطة، مما يؤدي إلى انخفاض سماكته. بالإضافة إلى ذلك، في إنتاج الطلاء اللاحق، يجب تجنب استخدام معدات القص العالية قدر الإمكان.
التحكم في درجة حرارة الذوبان: عند إذابة هيدروكسي إيثيل السليلوز، يجب ألا تكون درجة حرارة الماء مرتفعة جدًا. يُنصح عمومًا بالتحكم بها عند درجة حرارة تتراوح بين 20 و40 درجة مئوية. في ظل درجات الحرارة العالية، قد يتحلل السليلوز، مما يقلل من تأثيره المكثّف ولزوجته.
تخزين المحلول: عادةً ما يلزم تحضير محاليل هيدروكسي إيثيل السليلوز واستخدامها فورًا. يؤثر التخزين طويل الأمد على لزوجتها وثباتها. يُنصح عادةً بتحضير المحلول المطلوب في يوم إنتاج الطلاء للحفاظ على أدائه الأمثل.
إن إضافة هيدروكسي إيثيل السليلوز إلى الطلاء لا تقتصر على عملية خلط فيزيائية بسيطة، بل تتطلب أيضًا مراعاة متطلبات العملية الفعلية ومواصفات التشغيل لضمان الاستفادة الكاملة من خصائصه في التكثيف والتعليق والاحتفاظ بالماء. أثناء عملية الإضافة، يُرجى الانتباه إلى مرحلة ما قبل الذوبان، والتحكم في درجة حرارة الذوبان وقيمة الرقم الهيدروجيني (pH)، والخلط الكامل بعد الإضافة. فهذه التفاصيل تؤثر بشكل مباشر على جودة الطلاء واستقرار أدائه.
وقت النشر: ١٩ سبتمبر ٢٠٢٤