HEC dla receptury farby zapobiegającej spływaniu: równoważenie reologii i poziomowania przy niskim ścinaniu

Spadek na mokro o grubości 400 µm na pionowym panelu szklanym mówi więcej o ryzyku ugięcia niż pełna specyfikacja. Jeśli folia zacznie pełzać w ciągu pierwszej minuty lub dwóch i zgęstnieje na dolnej krawędzi, podniesienie lepkości Stormera nie uratuje partii. Problem leży w obszarze krzywej reologii charakteryzującej się niskim ścinaniem, znacznie poniżej punktu 100 KU mierzonego na większości stanowisk pomiarowych.

Krótka odpowiedź: HEC dla receptury farby zapobiegającej spływaniu jest w praktyce kwestią reologii przy niskim ścinaniu, a nie całkowitego obciążenia zagęszczaczem. Hydroksyetyloceluloza pozostaje najbardziej praktycznym sposobem wbudowania tej struktury w wodorozcieńczalną farbę emulsyjną i zwykle jest to najtańsza odporność na opadanie, jaką można kupić na kilogram. Wynik zależy jednak znacznie bardziej od wyboru gatunku, dozowania i metody dyspersji niż od ilości proszku trafiającego do młyna.

Hydroksyetyloceluloza jest niejonowym eterem celulozy. Rozpuszczony w wodzie nie zachowuje się jak zagęszczacz solny: grupy hydroksyetylowe wiążą wodę, a długie łańcuchy szkieletowe splatają się w luźną trójwymiarową sieć. W stanie spoczynku sieć ta opiera się przepływowi. Pod silnym ścinaniem pędzla lub wałka ulega zniszczeniu i farba wypływa. Kiedy ścinanie ustanie, sieć odbudowuje się, a to, jak szybko się ona odbudowuje, odróżnia czystą warstwę od zwiotczałej.

Co HEC zmienia w mokrej warstwie

Zapadnięcie to grawitacja działająca na film, który nie rozwinął jeszcze wystarczającej struktury, aby unieść własny ciężar. HEC wpływa na tę równowagę poprzez trzy właściwości, a wszystkie trzy mają znaczenie jednocześnie.

• Lepkość przy niskim ścinaniu i granica plastyczności. Jest to właściwość utrzymująca mokrą warstwę o grubości 300–500 µm na pionowej ścianie. Etery celulozy zapewniają więcej masy o niskim ścinaniu na kilogram niż zagęstniki HASZA lub HEUR, dlatego HEC jest nadal domyślnym składnikiem zapobiegającym osiadaniu w matowych i średnio połyskujących farbach ściennych.
• Szybkość odzyskiwania. Struktura, która odbudowuje, natychmiast zapobiega ugięciu, ale także zamraża ślady pędzla i ślady wałka. Struktura, która odbudowuje się zbyt wolno, powoduje pełzanie filmu. Okno użytkowe jest wąskie i zmienia się wraz z temperaturą, stężeniem objętościowym pigmentu i poziomem współrozpuszczalnika.
• Retencja wody i czas otwarty. Etery celulozy zatrzymują wodę w powłoce, spowalniając kożuszenie i utrzymując mobilność powierzchni na tyle długo, aby ją wyrównać. Pomaga to w wyglądzie, ale wydłuża również okres, w którym folia może się zwisać, dlatego należy świadomie zestawiać ze sobą te dwa efekty.

Odczytywanie krzywej reologii za zwisaniem

Wykreśl lepkość w funkcji szybkości ścinania i kształtu krzywej, wyjaśniając większość uszkodzeń pola. Poniższa tabela porównuje tę samą emulsję przy dwóch ładunkach HEC; pionowa szczelina po lewej stronie jest miejscem, w którym decyduje się na ugięcie.

Warto zwrócić uwagę na dwie rzeczy. Po pierwsze, szczelina między krzywymi jest najszersza przy niskim ścinaniu, dokładnie tam, gdzie występuje ugięcie i gdzie misa wypływowa nie jest widoczna. Po drugie, obie krzywe zbiegają się przy dużym ścinaniu, więc odczucie szczotkowania, rozpryski i budowa filmu mogą wyglądać identycznie, nawet jeśli jedna partia zwisa, a druga się utrzymuje. Formulator, który sprawdza tylko czas wypływu, pracuje na ślepo nad jedną właściwością, która ma znaczenie.

Standardowa kontrola laboratoryjna to ASTM D4400, przeprowadzana na mierniku ugięcia, który rysuje na pionowym panelu paski o rosnącej grubości na mokro; indeks zapobiegający opadaniu to najgrubszy pasek, który nie łączy się z sąsiadem. Celem nie jest najwyższa liczba, jaką można osiągnąć, ale wygodny margines w stosunku do grubości warstwy faktycznie nałożonej na miejscu, z uwzględnieniem grubszych wałków i upałów.

Wybór odpowiedniego gatunku HEC pod kątem odporności na ugięcia

HEC jest sprzedawany według klasy lepkości, a wybór gatunku zapewnia bardziej kontrolę ugięcia niż małe dostosowanie dawki. Gatunki powłok wodorozcieńczalnych są zwykle klasyfikowane według lepkości 2% roztworu, zwykle około 30 000, 50 000 i 100 000 mPa·s. Wyższa jakość zapewnia więcej masy o niskim ścinaniu na kilogram, ale także trudniej się rozprowadza, zwiększa rozpryski i zwiększa opór szczotki.

Trzy kolejne parametry zasługują na miejsce w rozmowie technicznej z dowolnym dostawcą:

• Opóźniona rozpuszczalność. Gatunki poddane obróbce powierzchniowej nie pęcznieją aż do wzrostu pH, co pozwala na ich rozproszenie w rozdrobnionym pigmentze bez tworzenia grudek. Gatunki niepoddane obróbce wymagają ostrożnego dodawania przy dużym ścinaniu.
• Stopień substytucji. Wyższy DS ogólnie oznacza lepszą rozpuszczalność, wyraźniejsze roztwory i większą odporność na rozkład enzymatyczny, co ma znaczenie w przypadku produktów wodorozcieńczalnych przechowywanych w ciepłym miejscu.
• Wielkość cząstek i zawartość drobnych cząstek. Drobniejszy proszek rozpuszcza się szybciej, ale generuje kurz i może spowodować rybie oczy, jeśli zostanie nierównomiernie zwilżony.

Seria EASONZELL HEC do powłok na bazie wody Dedykowane gatunki hydroksyetylocelulozy do farb ściennych, podkładów i powłok nawierzchniowych o średnim połysku, o budowie lepkości dostosowanej do zawiesiny pigmentu i trwałości powłoki w powłokach na bazie wody. Zobacz produkt →

Do farb ściennych, podkładów i lakierów nawierzchniowych o średnim połysku, dedykowany Gatunki HEC do powłok na bazie wody stanowią logiczny punkt wyjścia, ponieważ ich lepkość została dostosowana do zawiesiny pigmentu i utrzymywania filmu, a nie do płynów wiertniczych lub higieny osobistej. Przed wykonaniem testu panelowego zapytaj o lepkość roztworu gatunku, zakres DS i rozkład wielkości cząstek.

Dawkowanie, dyspersja i błędy powodujące zwisanie

Dawkowanie HEC w konwencjonalnej emulsji wewnętrznej lub zewnętrznej zazwyczaj mieści się w zakresie 0,3–1,0% w przeliczeniu na całkowitą masę preparatu, a dokładna wartość zależy od stężenia objętościowego pigmentu, rodzaju spoiwa i docelowej grubości warstwy. Poniżej tego okna nie ma wystarczającej sieci, aby pomieścić film; znacznie powyżej, ucierpi zarówno poziomowanie, jak i odporność na szorowanie, a farba na ścianie będzie wyglądać na krótką i sztywną.

HEC Obok HASE, HEUR i Clay

Żadna nowoczesna farba nie opiera się na jednym zagęszczaczu. Użytecznym pytaniem nie jest to, który z nich wygrywa, ale jaką część krzywej reologii każdy powinien posiadać.

Powszechnym wzorem jest baza HEC zapewniająca odporność na zginanie i ugięcia w puszce, plus mała dawka HEUR w celu przywrócenia wyrównania przy wysokim ścinaniu i budowy powłoki. HASE plasuje się pomiędzy nimi: materiał bardziej odporny na ścinanie niż HEUR, lepsza rozlewność niż HEC, ale zależny od pH i mniej wytrzymały w przypadku głęboko zabarwionych baz.

Zagęstniki gliniaste również tanio budują strukturę o niskim ścinaniu, ale zwiększają utratę połysku, ryzyko pękania błota i zmianę siły zabarwienia, dlatego pojawiają się głównie w podkładach i produktach teksturowanych, a nie w barwionych powłokach nawierzchniowych. Aby porównać obok siebie kategorie podkładów, lakierów nawierzchniowych i wykończeń strukturalnych, zobacz asortyment dodatki do powłok architektonicznych .

Kontrole jakości i punkty zaopatrzenia, które warto zapisać w umowie

Właściwości zapobiegające zwisaniu można łatwo utracić pomiędzy wysyłkami, dlatego warto uwzględnić w specyfikacji kilka przychodzących kontroli, zamiast ufać samemu certyfikatowi:

1. Lepkość roztworu: odczyt Brookfielda dla 2% roztworu przy 20 obrotach na minutę i 25 °C, z określonym zakresem tolerancji.
2. Zawartość wilgoci i nierozpuszczalne pozostałości, które powodują zmianę lepkości gotowej farby.
3. pH roztworu wodnego, które w przypadku większości układów emulsyjnych powinno być zbliżone do obojętnego.
4. Rozkład wielkości cząstek lub pozostałości na sicie, ponieważ grube frakcje spowalniają rozpuszczanie, a drobne frakcje tworzą pył i grudki.
5. Stopień podstawienia według Zeisela lub NMR jako wskaźnik zgodności pomiędzy partiami.
6. Próba farby referencyjnej: lepkość Stormera według ASTM D562 i wskaźnik odporności na opadanie według ASTM D4400, za każdym razem przy tej samej formule.

Przechowywanie jest równie ważne jak specyfikacja. HEC jest higroskopijny; torby pozostawione otwarte lub palety ustawione na wilgotnej podłodze powodują odpryski, a oderwany proszek źle się rozprowadza, niezależnie od jego jakości. Utrzymuj zapasy w suchości, ponownie zamykaj otwarte torby i obracaj według zasady „pierwsze weszło, pierwsze wyszło”.

Często zadawane pytania od producentów farb