Hydroxyethylcellulose (HEC) ist ein gängiges Verdickungsmittel und Rheologiemodifizierungsmittel in Lackformulierungen, das die Lagerstabilität, den Verlauf und die Verarbeitungseigenschaften von Lacken verbessern kann. Um Hydroxyethylcellulose in Lacke einzubringen und ihre effektive Wirkung sicherzustellen, sind bestimmte Schritte und Vorsichtsmaßnahmen zu beachten. Der konkrete Ablauf ist wie folgt:
1. Eigenschaften von Hydroxyethylcellulose
Hydroxyethylcellulose ist ein nichtionisches, wasserlösliches Polymer mit hervorragenden Verdickungs-, Filmbildungs-, Wasserrückhalte-, Suspensions- und Emulgiereigenschaften. Es wird häufig in wasserbasierten Farben, Klebstoffen, Keramik, Tinten und anderen Produkten verwendet. Es wird durch den Ersatz eines Teils der Hydroxylgruppen in der Cellulosemolekülkette durch Hydroxyethylgruppen gewonnen und weist daher eine gute Wasserlöslichkeit auf.
Die Hauptfunktionen von HEC in Farben sind:
Verdickungseffekt: Erhöht die Viskosität der Farbe, verhindert das Ablaufen der Farbe und verleiht ihr hervorragende Konstruktionseigenschaften.
Suspensionseffekt: Es kann feste Partikel wie Pigmente und Füllstoffe gleichmäßig verteilen und stabilisieren, um ein Absetzen zu verhindern.
Wasserrückhalteeffekt: Verbessert die Wasserrückhaltefähigkeit des Beschichtungsfilms, verlängert die offene Zeit und verbessert die Benetzungswirkung der Farbe.
Rheologiekontrolle: Passen Sie die Fließfähigkeit und Nivellierung der Beschichtung an und verbessern Sie das Problem der Pinselspuren während der Konstruktion.
2. Zugabeschritte von Hydroxyethylcellulose
Vorlösungsschritt: Im praktischen Einsatz muss Hydroxyethylcellulose durch einen Vorlösungsprozess gleichmäßig dispergiert und gelöst werden. Um sicherzustellen, dass die Cellulose ihre volle Wirkung entfalten kann, empfiehlt es sich in der Regel, sie zunächst in Wasser aufzulösen, anstatt sie direkt der Beschichtung zuzugeben. Die einzelnen Schritte sind wie folgt:
Wählen Sie ein geeignetes Lösungsmittel: In der Regel wird deionisiertes Wasser als Lösungsmittel verwendet. Sind im Beschichtungssystem andere organische Lösungsmittel enthalten, müssen die Lösungsbedingungen entsprechend den Eigenschaften des Lösungsmittels angepasst werden.
Hydroxyethylcellulose langsam einstreuen: Hydroxyethylcellulosepulver unter Rühren langsam und gleichmäßig in das Wasser einstreuen, um eine Agglomeration zu vermeiden. Die Rührgeschwindigkeit sollte niedrig sein, um eine Verlangsamung der Celluloselösung oder die Bildung von „Kolloiden“ durch übermäßige Scherkräfte zu vermeiden.
Stehende Auflösung: Nach dem Einstreuen der Hydroxyethylcellulose muss diese eine Zeit lang (in der Regel 30 Minuten bis mehrere Stunden) stehen gelassen werden, um sicherzustellen, dass die Cellulose vollständig aufquillt und sich im Wasser auflöst. Die Auflösungszeit hängt von der Celluloseart, der Lösungsmitteltemperatur und den Rührbedingungen ab.
Anpassung der Lösungstemperatur: Eine Erhöhung der Temperatur beschleunigt den Lösungsprozess der Hydroxyethylcellulose. Es wird empfohlen, die Lösungstemperatur zwischen 20 °C und 40 °C zu halten. Eine zu hohe Temperatur kann zu Celluloseabbau oder einer Verschlechterung der Lösung führen.
Einstellen des pH-Werts der Lösung Die Löslichkeit von Hydroxyethylcellulose hängt eng mit dem pH-Wert der Lösung zusammen. Sie löst sich üblicherweise unter neutralen oder leicht alkalischen Bedingungen bei einem pH-Wert zwischen 6 und 8 besser auf. Während des Lösungsprozesses kann der pH-Wert bei Bedarf durch Zugabe von Ammoniak oder anderen alkalischen Substanzen angepasst werden.
Zugabe der Hydroxyethylcelluloselösung zum Beschichtungssystem. Nach dem Auflösen wird die Lösung zur Beschichtung gegeben. Während der Zugabe sollte die Lösung langsam und unter ständigem Rühren zugegeben werden, um eine ausreichende Vermischung mit der Beschichtungsmatrix zu gewährleisten. Beim Mischen ist es notwendig, je nach System eine geeignete Rührgeschwindigkeit zu wählen, um Schaumbildung oder Celluloseabbau durch übermäßige Scherkräfte zu vermeiden.
Viskosität anpassen: Nach Zugabe von Hydroxyethylcellulose kann die Viskosität der Beschichtung durch Anpassung der Zugabemenge gesteuert werden. Die verwendete Hydroxyethylcellulosemenge liegt in der Regel zwischen 0,3 % und 1,0 % (bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtung). Die genaue Zugabemenge muss experimentell an die Formulierungsanforderungen der Beschichtung angepasst werden. Eine zu hohe Zugabemenge kann zu einer zu hohen Viskosität und schlechten Fließfähigkeit der Beschichtung führen, was die Konstruktionsleistung beeinträchtigt. Eine zu geringe Zugabemenge kann die Verdickungs- und Suspensionswirkung beeinträchtigen.
Führen Sie Tests zur Verlaufs- und Lagerstabilität durch. Nach der Zugabe von Hydroxyethylcellulose und der Anpassung der Beschichtungsformel muss die Leistung der Beschichtungskonstruktion getestet werden, einschließlich Verlauf, Durchhang, Kontrolle von Pinselspuren usw. Gleichzeitig ist im Test zur Lagerstabilität der Beschichtung auch die Sedimentation der Beschichtung nach einer gewissen Standzeit, die Viskositätsänderung usw. zu beobachten, um die Stabilität der Hydroxyethylcellulose zu bewerten.
3. Vorsichtsmaßnahmen
Agglomeration vermeiden: Während des Auflösungsprozesses nimmt Hydroxyethylcellulose sehr leicht Wasser auf und quillt auf. Daher muss sie langsam ins Wasser eingestreut und ausreichend gerührt werden, um Klumpenbildung zu vermeiden. Dies ist ein wichtiges Bindeglied im Prozess, da sonst die Auflösungsgeschwindigkeit und -gleichmäßigkeit beeinträchtigt werden können.
Hohe Scherkräfte vermeiden: Bei der Zugabe von Cellulose sollte die Rührgeschwindigkeit nicht zu hoch sein, um eine Beschädigung der Cellulosemolekülkette durch übermäßige Scherkräfte und damit eine Verringerung der Verdickungsleistung zu vermeiden. Auch bei der anschließenden Beschichtungsherstellung sollte der Einsatz von Geräten mit hohen Scherkräften möglichst vermieden werden.
Kontrollieren Sie die Auflösungstemperatur: Beim Auflösen von Hydroxyethylcellulose sollte die Wassertemperatur nicht zu hoch sein. Es wird allgemein empfohlen, sie bei 20 °C bis 40 °C zu halten. Unter hohen Temperaturen kann sich Cellulose zersetzen, was zu einer Verringerung ihrer Verdickungswirkung und Viskosität führt.
Lagerung der Lösung: Hydroxyethylcelluloselösungen müssen grundsätzlich sofort zubereitet und verwendet werden. Längere Lagerung beeinträchtigt Viskosität und Stabilität. Um die optimale Leistung zu gewährleisten, empfiehlt es sich, die benötigte Lösung am Tag der Farbherstellung vorzubereiten.
Die Zugabe von Hydroxyethylcellulose zum Lack ist nicht nur ein einfacher physikalischer Mischprozess, sondern muss auch mit den tatsächlichen Prozessanforderungen und Betriebsspezifikationen kombiniert werden, um sicherzustellen, dass die Verdickungs-, Suspensions- und Wasserrückhalteeigenschaften optimal genutzt werden. Achten Sie während des Zugabeprozesses auf den Vorlöseschritt, die Kontrolle der Lösungstemperatur und des pH-Werts sowie die vollständige Durchmischung nach der Zugabe. Diese Details wirken sich direkt auf die Qualität und Leistungsstabilität des Lacks aus.
Veröffentlichungszeit: 19. September 2024