垂れ防止塗料配合用の HEC: 低せん断レオロジーとレベリングのバランスをとる

垂直ガラスパネル上の 400 µm のウェットドローダウンは、完全な仕様シートよりもたるみのリスクについて詳しく教えてくれます。最初の 1 ～ 2 分以内にフィルムがクリープし始め、下端で厚くなる場合は、ストーマー粘度を上げてもバッチを救うことはできません。問題は、ほとんどの品質ベンチが測定する 100 KU ポイントをはるかに下回る、レオロジー曲線の低せん断領域にあります。

短い答えは、垂れ防止塗料配合の HEC は、実際には、増粘剤の総配合量ではなく、低せん断レオロジーに関する問題です。ヒドロキシエチルセルロースは、その構造を水性エマルジョンペイントに構築する最も実用的な方法であり、通常、1kg あたりで購入できる最も安価な耐垂れ性です。ただし、その結果は、ミルに投入される粉末の量よりも、グレードの選択、投与量、分散方法によって大きく左右されます。

ヒドロキシエチルセルロースは非イオン性セルロースエーテルです。水に溶解すると、塩増粘剤のようには機能しません。ヒドロキシエチル基が水と結合し、長い主鎖が絡み合って緩い三次元ネットワークを形成します。静止しているとき、そのネットワークは流れに抵抗します。ブラシやローラーの高いせん断力を受けると、塗料が壊れて塗料が流れ出します。せん断が止まるとネットワークが再構築され、その再構築がいかに早く行われるかが、きれいなフィルムとたるみのあるフィルムを区別します。

HEC が湿ったフィルム内で何を変えるのか

たるみは、自重を支えるのに十分な構造がまだ発達していないフィルムに作用する重力です。 HEC は 3 つの特性を通じてそのバランスに影響を与え、3 つすべてが同時に重要になります。

• 低せん断粘度および降伏値。 300～500μmの湿潤フィルムを垂直壁に保持する特性です。セルロースエーテルは、長谷 または ウール 増粘剤よりもキログラムあたりの低せん断ボディに寄与します。そのため、HEC は今でもマットおよび中光沢の壁用塗料のデフォルトの垂れ防止成分です。
• 回復率。瞬時に再構築する構造により、たるみを防止するだけでなく、刷毛目やローラーの点描も凍結します。構造の再構築が遅すぎると、フィルムがクリープしてしまいます。使用できる範囲は狭く、温度、顔料の体積濃度、共溶媒レベルによって変化します。
• 保水性と開放時間。セルロースエーテルはフィルム内に水を保持し、皮剥ぎを遅らせ、表面を水平になるまで十分に長く可動状態に保ちます。これは外観を良くしますが、フィルムがたるむ期間も長くなるため、2 つの効果を意図的にトレードオフする必要があります。

たわみの背後にあるレオロジー曲線を読み取る

せん断速度に対する粘度のプロットと曲線の形状により、現場でのほとんどの故障が説明されます。以下のグラフは、同じエマルジョンを 2 つの HEC 添加量で比較しています。左側の縦のギャップがたるみを決定する場所です。

注目に値することが 2 つあります。まず、曲線間のギャップは低せん断時に最も広くなり、まさにたわみが発生し、フロー カップが見えない場所になります。第二に、両方の曲線が高せん断力で収束するため、一方のバッチがたるみ、もう一方のバッチが保持されている場合でも、ブラッシングの感触、スパッタ、フィルムの形成が同一に見える可能性があります。流出時間だけをチェックする配合者は、重要な 1 つの特性について盲目的に作業していることになります。

標準的な実験室チェックは ASTM D4400 で、垂直パネル上に湿潤状態での厚みが増加するストライプを描くサグメーターで実行されます。アンチサグインデックスは、隣接するストライプとブリッジしない最も太いストライプです。目標は、達成可能な最大の数値ではなく、高層ローラーや暑い気候を含む現場で実際に塗布されるフィルムの厚さを十分に上回るマージンを設定することです。

耐たるみ性能に適した HEC グレードの選択

HEC は粘度グレードごとに販売されており、グレードの選択は少量の投与量の調整よりもたるみの制御に役立ちます。水性コーティングのグレードは通常、2% 溶液の粘度によって分類され、通常は約 30,000、50,000、100,000 mPa・s です。グレードが高くなると、1kgあたりのせん断力がより低くなりますが、分散しにくくなり、スパッタが発生し、ブラシの抵抗が増加します。

サプライヤーとの技術的な会話には、さらに 3 つのパラメータが含まれます。

• 溶解遅延。表面処理グレードは、pH が上昇するまで膨潤しないため、塊を形成することなく顔料粉砕中に分散できます。未処理グレードは、高せん断下で慎重に添加する必要があります。
• 置換の程度。一般に、DS が高いほど、溶解度が高く、溶液が透明で、酵素分解に対する耐性が高いことを意味します。これは、温かい状態で保管される水系製品では重要です。
• 粒子サイズと微粒子含有量。粉末が細かいほど溶解は早くなりますが、粉塵が発生し、不均一に濡れるとフィッシュアイの原因となる可能性があります。

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壁用塗料、プライマー、中光沢トップコートには、専用の 水性塗料用HECグレード 粘度は掘削液やパーソナルケア用ではなく、顔料の懸濁液と膜の保持用に調整されているため、これが論理的な出発点となります。パネルテストを実行する前に、グレードの溶液粘度、DS 範囲、粒度分布を問い合わせてください。

たるみの原因となる投与量、分散、および間違い

従来の内部または外部エマルションにおける HEC の添加量は、通常、総配合量の 0.3 ～ 1.0% の範囲に収まります。正確な数値は、顔料の体積濃度、バインダーの種類、およびターゲットフィルムのビルドによって決まります。その窓の下にはフィルムを保持するのに十分なネットワークがありません。それをはるかに超えると、レベリング性と耐スクラブ性の両方が低下し、壁上のペイントが短くて硬く見え始めます。

HEC は HASE、HEUR、Clay と並んで

現代の塗料は単一の増粘剤に依存していません。有益な問題は、どちらが勝つかではなく、各人がレオロジー曲線のどの部分を所有すべきかということです。

一般的なパターンは、缶内ボディと耐垂れ性のための HEC ベースに、高せん断レベリングとフィルムの構築を回復するために少量の HEUR を加えることです。 HASE はその 2 つの中間に位置します。HEUR よりも低せん断ボディで、HEC よりも流動性が優れていますが、pH に依存し、濃い色合いのベースでは堅牢性が劣ります。

粘土増粘剤も同様に低剪断構造を安価に構築しますが、光沢損失、泥割れのリスク、色合いの強さの変動を引き起こすため、着色されたトップコートではなくプライマーやテクスチャ製品に主に使用されます。プライマー、トップコート、テクスチャ仕上げの周囲のカテゴリを並べて比較するには、次の範囲を参照してください。 建築用塗料添加剤 .

契約書に書き込む価値のある品質チェックと調達ポイント

垂れ下がり防止のパフォーマンスは出荷と出荷の間に失われやすいため、証明書だけを信頼するのではなく、いくつかの受信チェックを仕様に組み込む価値があります。

1. 溶液粘度: 20 rpm、25 °C での 2% 溶液のブルックフィールド測定値 (規定の許容範囲)。
2. 粘度を変化させる水分と不溶性残留物が完成した塗料に蓄積します。
3. 水溶液の pH。ほとんどのエマルジョン システムでは中性に近い値になります。
4. 粒度分布またはふるい残留物。粗い画分は溶解が遅く、細かい画分は粉塵や塊を生成するためです。
5. ロット間の一貫性の指標としての、ツァイゼルまたは NMR による置換度。
6. 基準塗料の試験: 毎回同じ配合で ASTM D562 によるストーマー粘度、および ASTM D4400 による垂れ防止指数。

ストレージは仕様と同じくらい重要です。 HEC は吸湿性があります。袋を開けたままにしたり、湿った床にパレットを置いたりすると皮が剥がれる可能性があり、皮を剥いた粉末は、どんなにグレードが良くても飛散が悪くなります。在庫を乾燥した状態に保ち、開封した袋を再度密封し、先入れ先出し方式で回転させます。

塗料メーカーからのよくある質問