Hydroxyethylcellulose in verf op waterbasis: hoe u een HEC-kwaliteit kiest op basis van viscositeit, toepassing en opslagstabiliteit

Snel antwoord: Hydroxyethylcellulose, of HEC , is een in water oplosbare, niet-ionische cellulose-ether die wordt gebruikt om de viscositeit en applicatie-eigenschappen van veel verf op waterbasis te regelen. De juiste HEC-kwaliteit helpt bij het balanceren van de stabiliteit in het blik, het gevoel van de kwast of roller, spatweerstand, weerstand tegen doorzakken en nivellering . De verkeerde kwaliteit (of de juiste kwaliteit verkeerd toegevoegd) kan klonters, slechte applicatie of viscositeitsafwijking veroorzaken.

Selecteer HEC niet alleen op basis van het viscositeitsnummer van een leverancier. Definieer eerst de applicatiemethode en prestatiedoelstellingen van de verf. Vergelijk vervolgens de cijfers van de kandidaten met dezelfde voorbereidingsmethode en dezelfde verftesten.

Toepassingsgebied: Deze gids richt zich op conventionele wateroplosbare HEC die wordt gebruikt in architecturale coatings op waterbasis. Een leverancier kan speciaal behandelde of aangepaste soorten aanbieden met verschillend verspreidingsgedrag; die producten vereisen hun eigen instructies en tests.

HEC-klasseselectie in één oogopslag

Er bestaat geen universele HEC met de beste viscositeit. De bruikbare kwaliteit is degene die voldoet aan de volledige prestatiespecificaties van de coating tegen aanvaardbare dosering en proceskosten.

Wat doet HEC in verf op waterbasis?

HEC is in de eerste plaats een reologiemodificator . Eenmaal goed gedispergeerd en gehydrateerd in de waterfase, verhoogt het de viscositeit en verandert het de manier waarop de verf reageert tijdens opslag, mengen, aanbrengen en drogen.

In een typische architectonische verf op waterbasis kunnen samenstellers HEC gebruiken om:

• handhaaf een werkbare consistentie in het blik;

• het bezinken van pigment of extender verminderen;

• bepalen hoe verf op een kwast of roller wordt geladen en loslaat;

• beperk spatten tijdens het aanbrengen van de rol;

• ondersteunt doorzakweerstand op verticale oppervlakken; En

• voor een consistentere verwerking van batch tot batch.

Deze doelen kunnen conflicteren. Een verf die dik genoeg is om doorzakken te voorkomen, egaliseert mogelijk niet zo soepel als gewenst. Een verf die gemakkelijk te walsen is, kan gaan spatten of bezinken als de structuur met weinig afschuiving onvoldoende is. HEC-selectie is daarom een ​​balans over het reologieprofiel van de verf , en niet een zoektocht naar de hoogst mogelijke viscositeit.

HEC vervangt ook niet de andere essentiële componenten van de coating. De keuze van bindmiddelen, dispergeermiddelen, pigmenten, ontschuimers, conserveermiddelen en het totale gehalte aan vaste stoffen blijven van cruciaal belang voor de prestaties van de uiteindelijke verf.

Waarom een ​​enkel HEC-viscositeitsgetal niet genoeg is

Leveranciers identificeren HEC-kwaliteiten doorgaans aan de hand van de viscositeit van een bereide waterige oplossing. Dat getal kan helpen producten te onderscheiden, maar heeft alleen betekenis als de testomstandigheden bekend zijn.

Vraag naar:

1. HEC-concentratie gebruikt voor de test;

2. waterkwaliteit;

3. voorbereidingsprocedure voor de oplossing;

4. hydratatie tijd;

5. testtemperatuur;

6. viscometer en spil- of meetgeometrie; En

7. rotatiesnelheid of afschuifconditie.

Een kwaliteit met hoge viscositeit, gemeten volgens de ene methode, kan niet rechtstreeks worden vergeleken met het resultaat van een andere leverancier dat onder andere omstandigheden is verkregen. Belangrijker nog is dat de viscositeit van de oplossing niet de prestatie van de afgewerkte verf is . De concentratie van het pigmentvolume, de samenstelling van het bindmiddel, de verpakking van het dispergeermiddel, de pH en andere additieven kunnen allemaal het resultaat veranderen.

Beoordeel bij coatingproeven de viscositeit onder omstandigheden die relevant zijn voor de toepassing. Veel verffabrikanten gebruiken een combinatie van metingen met lage afschuiving, gemiddelde afschuiving en hoge afschuiving in plaats van één enkele meting. Waar Stormer- of high-shear-metingen zijn gespecificeerd, registreert u de methode en het instrument zodat de resultaten vergelijkbaar blijven tussen laboratoria en productiebatches.

Hoe u kunt kiezen tussen HEC-kwaliteiten met een lagere en hogere viscositeit

Als uitgangspunt kan worden genomen dat een HEC-kwaliteit met een hogere viscositeit een bepaald viscositeitsdoel kan bereiken bij een lager toevoegingsniveau dan een klasse met een lagere viscositeit. Dat maakt het niet automatisch goedkoper of beter. De twee kwaliteiten kunnen verschillen wat betreft hantering, hydratatie, applicatiegevoel en gevoeligheid voor veranderingen in de formulering.

Overweeg een lagere viscositeit wanneer:

• procesafhandeling bevordert het verspreidingsgedrag ervan;

• een hoger bijtellingsniveau is acceptabel;

• de formulering heeft een meer geleidelijke aanpassing aan de viscositeit nodig; of

• aan het prestatiedoel kan beter worden voldaan door HEC te combineren met een andere reologiemodificator.

Overweeg een hogere viscositeit wanneer:

• een lager behandelniveau kan het doel bereiken;

• er is een sterkere verdikking in de waterfase nodig; of

• de kwaliteit geeft een beter evenwicht tussen opslag- en applicatie-eigenschappen in de eigenlijke verf.

Testkosten bij de effectieve dosering. Een lagere prijs per kilogram verlaagt mogelijk de formuleringskosten niet als aanzienlijk meer materiaal nodig is. Omgekeerd biedt het geen voordeel om meer te betalen voor een kwaliteit met een hoge viscositeit als dit de consistentie van het egaliseren, de verwerking of de opslag verslechtert.

Welke HEC-dosering moet u eerst testen?

Er bestaat geen betrouwbare dosering die voor alle watergedragen verven werkt. Als brede laboratoriumscreening kunnen samenstellers de HEC vergelijken op ongeveer 0,2–0,8% van het totale gewicht van de afgewerkte verf , en vervolgens het bereik verfijnen voor de specifieke kwaliteit en formulering.

Dat bereik is geen leveranciersspecificatie of een gegarandeerde aanbeveling . Voor een interieurverf met een laag PVC-gehalte, een primer met een hoog PVC-gehalte en een structuurcoating kunnen verschillende reologiesystemen nodig zijn. Sommige formules gebruiken HEC samen met andere verdikkingsmiddelen, in welk geval het juiste HEC-niveau kan verschillen van een ontwerp met één verdikkingsmiddel.

Voor een eerste proef:

• houd de verfformule constant;

• bereid verschillende HEC-niveaus voor met behulp van hetzelfde proces;

• een consistente hydratatie- en evenwichtsperiode mogelijk maken;

• viscositeit meten met behulp van gedefinieerde methoden; En

• vergelijk borstel-, rol-, doorzak-, spat-, egalisatie- en opslaggedrag.

Selecteer het laagste praktische niveau dat voldoet aan het volledige prestatiedoel , in plaats van een dosering te kiezen uit een gegevensblad zonder een verfproef.

HEC toevoegen zonder klontjes

Poedertoevoeging is een veelvoorkomende bron van vermijdbare problemen. Wanneer HEC te snel wordt geïntroduceerd, kan de buitenkant van een poederagglomeraat hydrateren en voorkomen dat water het centrum bereikt. Het resultaat kan aanhoudende klonters of een ongelijkmatige viscositeitsontwikkeling zijn.

Een gecontroleerd proces moet drie vragen beantwoorden:

Waar zal HEC de formulering invoeren?

Het juiste toevoegingspunt is afhankelijk van de kwaliteit en het verfproductieproces. Sommige kwaliteiten zijn ontworpen voor een gemakkelijkere initiële verspreiding en vertraagde hydratatie; andere vereisen een andere aanpak. Volg de instructies van de leverancier voor de exacte kwaliteit en ga er niet van uit dat elk HEC-poeder zich hetzelfde gedraagt.

Kan de mixer het poeder verspreiden voordat het hydrateert?

Voeg HEC toe in een tempo dat de apparatuur aankan. Geleidelijke toevoeging aan een voldoende bewegende vloeistoffase is over het algemeen veiliger dan het dumpen van een zak in een deel van de tank. Een gevalideerde pre-dispersieaanpak kan ook geschikt zijn, afhankelijk van de formulering en de fabrieksuitrusting.

Wanneer moet de viscositeit worden gemeten?

Meten na een gedefinieerde hydratatieperiode . Een vroege lezing en een latere lezing kunnen verschillen, zelfs als de formulering ongewijzigd is. Als het ontwikkelingsteam onmiddellijk meet, maar de productie batches na enkele uren vrijgeeft, kan de schijnbare 'batchvariatie' feitelijk een timingverschil zijn.

Documenteer de toevoegingsvolgorde, mengsnelheid, temperatuur en testtijd tijdens de kwalificatie. Deze details worden vooral belangrijk bij het schalen van een laboratoriumbeker naar een productievat.

HEC en verfprestaties: vijf tests die er toe doen

Viscositeit en opslaggedrag in blik

Controleer of de verf kan worden gemengd, gegoten en verpompt zoals bedoeld. Beoordeel de viscositeit niet alleen onmiddellijk na productie, maar ook na gedefinieerde opslagintervallen. Observeer de bezinking, scheiding en of de verf kan worden hersteld door normaal roeren.

Kwast- en rolgevoel

Een numeriek viscositeitsdoel kan het applicatiegevoel niet volledig beschrijven. Evalueer het oppakken, slepen, loslaten, spatten en het visuele uiterlijk van de aangebrachte film met behulp van de beoogde hulpmiddelen.

Verzakkingsweerstand

Breng de coating onder gecontroleerde natte-filmomstandigheden aan op een verticaal oppervlak. Registreer of deze loopt of doorzakt. Vergelijk dit met nivellering: het verbeteren van de ene eigenschap ten koste van de andere is misschien niet acceptabel.

Egalisatie en uiterlijk van het oppervlak

Beoordeel de penseelstrepen, de textuur van de roller en de uniformiteit van het uiteindelijke oppervlak. Een verf kan aan de viscositeitsdoelstelling in het blik voldoen, maar toch een slechte afwerking achterlaten.

Stabiliteit na formuleringswijzigingen

Controleer de HEC-prestaties opnieuw wanneer het bindmiddel, het dispergeermiddel, het pigmentpakket, het vastestofgehalte of een andere reologiemodificator verandert. Een cijfer dat in de oude formulering gekwalificeerd is, wordt niet automatisch gekwalificeerd in de herziene formulering.

Veelvoorkomende problemen bij het oplossen van HEC-problemen

Behandel niet elk toepassingsdefect als een HEC-probleem. De keuze van het ontschuimermiddel, de pigmentdispersie, de keuze van het bindmiddel, het substraat, de applicatieomstandigheden en de laagdikte kunnen ook het waargenomen resultaat beïnvloeden.

HEC versus associatieve verdikkingsmiddelen: moet een verf er maar één gebruiken?

Nee. Veel coatings op waterbasis gebruiken een reologiepakket in plaats van een enkel verdikkingsmiddel.

Conventioneel HEC verdikt voornamelijk door zijn gedrag in de waterfase. Associatieve verdikkingsmiddelen werken via aanvullende interacties binnen de formulering en kunnen worden geselecteerd om bepaalde delen van het reologieprofiel aan te passen. Hun prestaties zijn sterk afhankelijk van het bindmiddel, de oppervlakteactieve stoffen en andere ingrediënten.

Een samensteller kan daarom HEC gebruiken om de eigenschappen van het blik te ondersteunen en dit combineren met een ander verdikkingsmiddel om het applicatiegedrag te verfijnen. De juiste combinatie moet worden geverifieerd in de daadwerkelijke verf. Noch 'HEC alleen', noch 'HEC plus een associatief verdikkingsmiddel' is automatisch de betere of economischere keuze.

Kwalificatie van de leverancier: wat moet een verffabrikant vragen?

Een inkoopspecificatie moet grondstofgegevens koppelen aan productieresultaten. Voordat u een HEC-leverancier goedkeurt, moet u het volgende aanvragen:

Als monsters van twee leveranciers vergelijkbaar presteren, overweeg dan om meer dan één partij te beoordelen voordat u overstapt op een verflijn met grote volumes. Maak vooraf afspraken over de viscositeitsmethode, de aanvaardbare vrijgaveperiode en het proces voor het onderzoeken van een prestatieklacht.

Commerciële gegevens moeten worden bevestigd voor de aangeboden kwaliteit en bestelling. MOQ, doorlooptijd, verpakking en beschikbare documenten kunnen veranderen als gevolg van inventaris en maatwerk; ze mogen niet uit een algemeen artikel worden afgeleid.

Veelgestelde vragen

Waarvoor wordt HEC gebruikt in latexverf?

HEC wordt voornamelijk gebruikt om de viscositeit en het applicatiegedrag te controleren. Het kan bijdragen aan de body van het blik, de controle over de pigmentbezinking, het gevoel met de kwast en de roller, de controle over spatten en de weerstand tegen uitzakken. Het effect ervan moet worden beoordeeld in de volledige verfformulering.

Is HEC met een hogere viscositeit altijd beter voor verf?

Nee. Een hogere viscositeitsklasse kan bij een lagere dosering een doel bereiken, maar kan een ander hanterings- of toepassingsprofiel opleveren. Vergelijk kandidaatkwaliteiten op basis van de prestaties van de afgewerkte verf en de kosten bij de effectieve dosering.

Waarom vormt HEC klonten tijdens de verfproductie?

Er ontstaan ​​vaak klontjes als het poeder aan de buitenkant hydrateert voordat het zich door de vloeistof heeft verspreid. Bekijk de klassespecifieke toevoegingsinstructies, de poedertoevoersnelheid, de mengenergie en de volgorde van de ingrediënten.

Kan ik HEC-leveranciers vergelijken aan de hand van de viscositeitswaarden op hun datasheet?

Alleen als de waarden onder vergelijkbare omstandigheden werden verkregen – en zelfs dan is de viscositeit van de oplossing slechts een screeningsparameter. Maak de uiteindelijke beslissing aan de hand van gecontroleerde proeven in de beoogde verf.

Kan HEC elk ander verfverdikker vervangen?

Nee. HEC kan een centraal onderdeel zijn van het reologiesysteem van een verf, maar sommige formuleringen gebruiken andere verdikkingsmiddelen om specifieke applicatie-eigenschappen te bereiken. Het vervangen van een verdikkingsmiddel vereist een nieuwe evaluatie van de viscositeit, uitzakking, egalisatie, spatten en opslagstabiliteit.

Wat is de belangrijkste test voordat u van HEC-leverancier verandert?

Er bestaat niet één voldoende test. Gebruik minimaal dezelfde verfformule en voorbereidingsprocedure om de viscositeitsontwikkeling, het applicatiegedrag en de opslagstabiliteit te vergelijken , en controleer vervolgens de consistentie van de commerciële partij.

Conclusie

De juiste HEC-kwaliteit doet meer dan verf op waterbasis dikker maken. Het helpt de fabrikant een werkbaar evenwicht te bereiken tussen productiehantering, stabiliteit in het blik, aanbrengen met een kwast of roller, weerstand tegen uitzakken en uiteindelijk uiterlijk . Om die kwaliteit te selecteren zijn consistente testmethoden en tests in de uiteindelijke formulering vereist, en niet alleen een vergelijking van de viscositeitscijfers.

HEC evalueren voor een coating op waterbasis? Stuur Unionchem uw verftype, huidig ​​verdikkingssysteem, doelviscositeitsmethoden, applicatieproces en verwacht ordervolume. Vraag klassespecifieke technische documenten en monsters aan en bevestig vervolgens de MOQ en de doorlooptijd voor het voorgestelde product vóór commerciële goedkeuring.