塗料配合において、ヒドロキシエチルセルロース（HEC）は一般的な増粘剤およびレオロジー改質剤であり、塗料の貯蔵安定性、レベリング性、施工性を向上させます。塗料にヒドロキシエチルセルロースを添加し、その効果を確実に発揮させるには、特定の手順と注意事項に従う必要があります。具体的な手順は以下のとおりです。
1. ヒドロキシエチルセルロースの特性
ヒドロキシエチルセルロースは、優れた増粘性、造膜性、保水性、懸濁性、乳化性を有する非イオン性の水溶性ポリマーです。水性塗料、接着剤、セラミック、インクなどの製品に広く使用されています。セルロース分子鎖上の水酸基の一部をヒドロキシエチル基に置換することで得られるため、優れた水溶性を有しています。
塗料における HEC の主な機能は次のとおりです。
増粘効果：塗料の粘度を高め、塗料の垂れを防ぎ、優れた施工性を持たせます。
懸濁効果：顔料や充填剤などの固体粒子を均一に分散・安定させ、沈殿を防ぎます。
保水効果：塗膜の保水力を高め、オープンタイムを延長し、塗料の濡れ効果を向上させます。
レオロジー制御: コーティングの流動性と平滑性を調整し、施工中の刷毛跡の問題を改善します。
2. ヒドロキシエチルセルロースの添加工程
予備溶解工程：実際の作業では、ヒドロキシエチルセルロースは予備溶解工程を経て均一に分散・溶解する必要があります。セルロースが本来の機能を最大限発揮するためには、通常、コーティング剤に直接添加するのではなく、水に溶解してから塗布することが推奨されます。具体的な手順は以下のとおりです。
適切な溶剤を選択してください。溶剤としては通常、脱イオン水が使用されます。コーティングシステムに他の有機溶剤が含まれている場合は、溶剤の特性に応じて溶解条件を調整する必要があります。
ヒドロキシエチルセルロースをゆっくりと振りかける：凝集を防ぐため、水をかき混ぜながらヒドロキシエチルセルロース粉末をゆっくりと均一に振りかけます。セルロースの溶解速度を低下させたり、過度のせん断力による「コロイド」の形成を防ぐため、攪拌速度は遅くする必要があります。
静置溶解：ヒドロキシエチルセルロースを散布した後、セルロースが完全に膨潤して水に溶解するまで、一定時間（通常30分から数時間）静置する必要があります。溶解時間はセルロースの種類、溶媒温度、撹拌条件によって異なります。
溶解温度の調整：温度を上げるとヒドロキシエチルセルロースの溶解プロセスが促進されます。通常、溶液温度は20℃～40℃に調整することをお勧めします。温度が高すぎると、セルロースの分解や溶液の劣化を引き起こす可能性があります。
溶液のpH値の調整 ヒドロキシエチルセルロースの溶解性は溶液のpH値と密接に関連しています。通常、中性または弱アルカリ性の条件下で溶解しやすく、pH値は6～8です。溶解プロセス中に、必要に応じてアンモニアなどのアルカリ性物質を添加することでpH値を調整できます。
ヒドロキシエチルセルロース溶液をコーティングシステムに添加する。溶解後、溶液をコーティングに添加する。添加プロセス中は、コーティングマトリックスとの十分な混合を確保するために、溶液をゆっくりと添加し、継続的に撹拌する必要がある。混合プロセス中は、過度のせん断力によるシステムの発泡やセルロースの劣化を防ぐため、システムに応じて適切な撹拌速度を選択する必要があります。
粘度調整 ヒドロキシエチルセルロースを添加後、添加量を調整することでコーティングの粘度を制御できます。一般的に、ヒドロキシエチルセルロースの添加量は0.3%～1.0%（コーティング総重量に対する割合）ですが、具体的な添加量はコーティングの配合要件に応じて実験的に調整する必要があります。添加量が多すぎると、コーティングの粘度が高くなりすぎて流動性が低下し、施工性能に影響を与える可能性があります。一方、添加量が少なすぎると、増粘剤や懸濁剤としての役割を果たせない可能性があります。
レベリングおよび貯蔵安定性試験の実施 ヒドロキシエチルセルロースを添加してコーティング配合を調整した後、レベリング、たるみ、刷毛目制御などのコーティング施工性能を試験する必要があります。同時に、コーティング貯蔵安定性試験では、一定期間放置後のコーティングの沈降、粘度変化などを観察することも必要であり、ヒドロキシエチルセルロースの安定性を評価します。
3. 注意事項
凝集防止：溶解工程において、ヒドロキシエチルセルロースは吸水・膨潤しやすいため、水にゆっくりと投入し、十分に撹拌することで凝集を防ぐ必要があります。これは操作上の重要なポイントであり、そうでなければ溶解速度と均一性に影響を与える可能性があります。
高せん断力を避ける：セルロースを添加する際、過度のせん断力によってセルロース分子鎖が損傷し、増粘性能が低下するのを防ぐため、撹拌速度を上げすぎないように注意する必要があります。また、その後のコーティング製造工程においても、高せん断装置の使用は可能な限り避けるべきです。
溶解温度の管理：ヒドロキシエチルセルロースを溶解する際、水温が高すぎないように注意する必要があります。一般的には20℃～40℃に調整することが推奨されます。高温条件下ではセルロースが分解し、増粘効果と粘度が低下する可能性があります。
溶液の保管：ヒドロキシエチルセルロース溶液は通常、調製後すぐに使用する必要があります。長期保管は粘度と安定性に影響を与えます。最適な性能を維持するために、通常は塗料製造当日に必要な溶液を調製することをお勧めします。
ヒドロキシエチルセルロースを塗料に添加することは、単純な物理的混合プロセスであるだけでなく、実際のプロセス要件や操作仕様と組み合わせることで、その増粘性、懸濁性、保水性を十分に発揮させる必要があります。添加プロセスでは、前溶解工程、溶解温度とpH値の管理、そして添加後の十分な混合に注意してください。これらの細部は、塗料の品質と性能安定性に直接影響します。
投稿日時: 2024年9月19日