HEC för Anti-Sag Paint Formulering: Balanserar lågskjuvningsreologi och utjämning

En 400 µm våt neddragning på en vertikal glaspanel säger dig mer om sjunkrisk än ett fullständigt specifikationsblad. Om filmen börjar smyga sig inom den första minuten eller två och tjocknar i den nedre kanten, kommer inte satsen att räddas om man höjer Stormer-viskositeten. Problemet ligger i området med låg skjuvning av reologikurvan, långt under 100 KU-punkten som de flesta kvalitetsbänkar mäter.

Det korta svaret: HEC för anti-sag-färgformulering är i praktiken en fråga om lågskjuvningsreologi snarare än total förtjockningsmedelsbelastning. Hydroxyetylcellulosa är fortfarande det mest praktiska sättet att bygga upp den strukturen till en vattenburen emulsionsfärg, och det är vanligtvis det billigaste sjunkmotståndet du kan köpa per kilo. Resultatet beror dock mycket mer på val av kvalitet, dosering och dispersionsmetod än på hur mycket pulver som går in i kvarnen.

Hydroxietylcellulosa är en nonjonisk cellulosaeter. Upplöst i vatten beter sig det inte som ett saltförtjockningsmedel: hydroxietylgrupperna binder vatten och de långa ryggradskedjorna trasslar in sig i ett löst tredimensionellt nätverk. I vila står det nätverket emot flöde. Under den höga skjuvningen av en pensel eller rulle går den sönder och färgen rinner ut. När skjuvningen upphör återuppbyggs nätverket, och hur snabbt det återuppbyggs är det som skiljer en ren film från en hängande film.

Vad HEC förändras inuti en våt film

Sag är gravitationen som verkar på en film som ännu inte har utvecklat tillräckligt med struktur för att bära sin egen vikt. HEC påverkar den balansen genom tre egenskaper, och alla tre har betydelse på en gång.

• Låg skjuvningsviskositet och flytvärde. Detta är egenskapen som håller en 300–500 µm våt film på en vertikal vägg. Cellulosaetrar bidrar med mer lågskjuvningskropp per kilo än HAS- eller HEUR-förtjockningsmedel, vilket är anledningen till att HEC fortfarande är standardkomponenten för anti-sag i matta och mellanblanka väggfärger.
• Återvinningsgrad. Struktur som återuppbyggs omedelbart förhindrar häng men fryser också borstmärken och rullstipplar. Struktur som återuppbyggs för långsamt låter filmen krypa. Det användbara fönstret är smalt och det skiftar med temperatur, pigmentvolymkoncentration och hjälplösningsmedelsnivå.
• Vattenretention och öppentid. Cellulosaetrar håller vatten i filmen, saktar ner skinnet och håller ytan rörlig tillräckligt länge för att jämna ut. Det hjälper utseendet, men det förlänger också den period under vilken filmen kan sjunka, så de två effekterna måste bytas ut medvetet.

Läser reologikurvan bakom Sag

Plotta viskositet mot skjuvhastighet och kurvans form förklarar de flesta fältfel. Tabellen nedan jämför samma emulsion vid två HEC-laddningar; det vertikala gapet till vänster är där sänkningen avgörs.

Två saker är värda att notera. För det första är gapet mellan kurvorna bredast vid låg skjuvning, exakt där sänkningen sker och där en flödeskopp inte kan se. För det andra konvergerar båda kurvorna vid hög skjuvning, så borstkänsla, stänk och filmuppbyggnad kan se identiska ut även när en batch hänger och den andra håller. En formulerare som bara kontrollerar utflödestid arbetar blind på den ena egenskapen som betyder något.

Standardlaboratoriekontrollen är ASTM D4400, körd på en hängmätare som ritar ränder med ökande våttjocklek på en vertikal panel; anti-sag index är den tjockaste remsan som inte överbryggar till sin granne. Målet är inte det högsta antalet du kan nå utan en bekväm marginal över filmtjockleken som faktiskt appliceras på plats, inklusive högbyggda rullar och varmt väder.

Att välja rätt HEC-betyg för Anti-Sag-prestanda

HEC säljs i viskositetsklass, och val av kvalitet gör mer för sänkkontroll än små dosjusteringar. Vattenburna beläggningskvaliteter klassificeras vanligtvis efter viskositeten hos en 2% lösning, vanligtvis runt 30 000, 50 000 och 100 000 mPa·s. En högre kvalitet ger mer lågskjuvningskropp per kilogram, men den sprids också mindre lätt, ökar stänk och ökar borstmotståndet.

Ytterligare tre parametrar förtjänar en plats i det tekniska samtalet med vilken leverantör som helst:

• Fördröjd löslighet. Ytbehandlade kvaliteter sväller inte förrän pH stiger, vilket gör att de kan spridas i pigmentslipningen utan att det bildas klumpar. Obehandlade sorter kräver noggrann tillsats under hög skjuvning.
• Grad av substitution. En högre DS innebär generellt bättre löslighet, klarare lösningar och mer motståndskraft mot enzymatisk nedbrytning, vilket har betydelse i vattenburna produkter som lagras varmt.
• Partikelstorlek och innehåll av fina partiklar. Finare pulver löser sig snabbare men genererar damm och kan orsaka fiskögon om det väter ojämnt.

EASONZELL HEC-serien för vattenbaserade beläggningar Dedikerade hydroxietylcellulosakvaliteter för väggfärger, primers och mellanblanka topplacker, med viskositetsuppbyggnad anpassad för pigmentsuspension och filmhållning i vattenbaserade beläggningar. Visa produkt →

För väggfärger, primers och mellanblanka topplacker, den dedikerade HEC-kvaliteter för vattenbaserade beläggningar är den logiska utgångspunkten eftersom deras viskositetsuppbyggnad har justerats för pigmentsuspension och filmhållning snarare än för borrvätskor eller personlig vård. Fråga efter kvalitetens lösningsviskositet, DS-intervall och partikelstorleksfördelning innan du kör ett paneltest.

Dosering, spridning och misstagen som orsakar häng

Dosering för HEC i en konventionell inre eller exteriör emulsion ligger vanligtvis inom intervallet 0,3–1,0 % av den totala formelvikten, med den exakta siffran som styrs av pigmentvolymkoncentration, bindemedelstyp och målfilmsuppbyggnad. Under det fönstret finns det inte tillräckligt med nätverk för att hålla filmen; långt ovanför det blir både utjämnings- och skrubbmotståndet lidande och färgen börjar se kort och styv ut på väggen.

HEC Vid sidan av HASE, HEUR och Clay

Ingen modern färg förlitar sig på ett enda förtjockningsmedel. Den användbara frågan är inte vilken som vinner, utan vilken del av reologikurvan var och en ska äga.

Ett vanligt mönster är en HEC-bas för kropps- och hängmotstånd i burken, plus en liten dos HEUR för att återställa utjämning med hög skjuvning och filmuppbyggnad. HASE sitter mellan de två: mer lågskjuvningskropp än HEUR, bättre flöde än HEC, men pH-beroende och mindre robust i djupa nyanser.

Lerförtjockningsmedel bygger lågskjuvningsstruktur också billigt, men de ökar glansförlusten, risken för sprickbildning av lera och variationer i färgstyrka, vilket är anledningen till att de förekommer mest i primers och texturprodukter snarare än tonade topplacker. För att jämföra de omgivande kategorierna för primers, topcoats och textur finish sida vid sida, se utbudet av arkitektoniska beläggningstillsatser .

Kvalitetskontroller och inköpspunkter värda att skriva in i kontraktet

Anti-sag-prestanda är lätt att förlora mellan leveranser, så några inkommande kontroller är värda att bygga in i specifikationen snarare än att lita på certifikatet enbart:

1. Lösningens viskositet: Brookfield-avläsning av en 2% lösning vid 20 rpm och 25 °C, med ett angivet toleransband.
2. Fukthalt och olösliga rester, som båda förändrar viskositeten i den färdiga färgen.
3. pH i vattenlösningen, som bör ligga nära neutralt för de flesta emulsionssystem.
4. Partikelstorleksfördelning eller siktrester, eftersom grova fraktioner långsam upplösning och fina fraktioner skapar damm och klumpar.
5. Substitutionsgrad, av Zeisel eller NMR, som en indikator på överensstämmelse mellan partierna.
6. Ett referensfärgförsök: Stormerviskositet enligt ASTM D562 och anti-sagindex av ASTM D4400 på samma formel varje gång.

Lagring spelar lika stor roll som specifikation. HEC är hygroskopisk; påsar som lämnas öppna eller pallar som sitter på ett fuktigt golv kommer att skinna, och ett flådat pulver sprids dåligt oavsett hur bra betyget är. Håll lager torrt, förslut öppnade påsar och rotera efter först-in-först-ut-basis.

Vanliga frågor från färgtillverkare