Wasserbasierte Farben und Lacke benötigen Verdickungsmittel, um die richtige Verarbeitungsviskosität zu erreichen, ein Absetzen der Pigmente zu verhindern und einen gleichmäßigen Auftrag mit Pinsel oder Rolle zu gewährleisten. Zu den verfügbaren Verdickungsmittelgruppen – Acrylemulsionen, assoziative Verdickungsmittel und Celluloseether – Hydroxyethyl-Zellulose (HEC) ist nach wie vor einer der am häufigsten verwendeten Rheologiemodifikatoren in der Lackindustrie.
Michem Chemical liefert HEC, das speziell für Farben, Lacke und industrielle Anwendungen entwickelt wurde. Dieser Leitfaden erläutert die Rolle von HEC in Formulierungen für wasserbasierte Beschichtungen und stellt die von Michem verifizierter HEC-Qualitätsbereich, und bietet praktische Hinweise zu Auflösung, Verträglichkeit und der Auswahl der Qualität.
Nach Angaben der Michem HEC-Produktseite, Hydroxyethylcellulose ist ein nichtionischer, wasserlöslicher Celluloseether wird durch chemische Modifikation aus natürlicher Zellulose gewonnen. Es wird als geruchloses, weißes oder hellgelbes Pulver beschrieben, das für folgende Eigenschaften bekannt ist:
Dank dieser Eigenschaften eignet sich HEC in zahlreichen Branchen als vielseitiges Verdickungsmittel, Stabilisator, Emulgator und Suspensionsmittel.
Alle nachstehenden Angaben stammen direkt aus der Michem HEC-Produktseite.
| Parameter | Spezifikation |
|---|---|
| CAS-Nummer | 9004-62-0 |
| Erscheinungsbild | Weißes oder cremefarbenes Pulver |
| Luftfeuchtigkeit | ≤5% |
| Esche | ≤5% |
| Löslichkeit | Wasserlöslich |
| pH-Wert | 6–8 |
| Viskositätsbereich | 1.500–8.500 mPa·s (Brookfield LV, 1%-Lösung) |
| Biostabilität / Enzymresistenz | Ja |
| OEM-Anpassung | Verfügbar |
| Klasse | Viskositätsbereich | Produktvorteile |
|---|---|---|
| HE30KB | 1.500–2.500 mPa·s | Verbessert die Emulsionsstabilität; erhöht die Fließfähigkeit und die Leistungsfähigkeit |
| HE60KB | 2.500–3.500 mPa·s | Gute Löslichkeit, einfache Anwendung und flexible Formulierung |
| HE100KB | 3.500–6.500 mPa·s | Hervorragende Viskositätsstabilität und Wasserbindung |
| HE150KB | 6.500–8.500 mPa·s | Effiziente Verdickungsfähigkeit; gute Fließeigenschaften |
Quelle: michemicals.com
Auf der Michem-Produktseite werden mehrere Eigenschaften hervorgehoben, die für Lack- und Beschichtungsformulierungen von unmittelbarer Bedeutung sind:
| Eigentum | Bedeutung für Farben und Lacke |
|---|---|
| pH-Stabilität (2–12) | Kompatibel sowohl mit sauren als auch mit alkalischen Beschichtungssystemen – von sauren Latexfarben bis hin zu alkalischen zementären Beschichtungen |
| Verdickungseffekt | Sorgt für eine gleichbleibende Viskosität und Fließkontrolle und gewährleistet so eine gleichmäßige Anwendung |
| Wasserrückhaltung | Verbessert die Verarbeitungszeit und verringert vorzeitiges Trocknen während des Auftragens |
| Ausgezeichnete Kompatibilität | Lässt sich gut mit anderen Formulierungsbestandteilen (Pigmenten, Bindemitteln, Koaleszenzmitteln) kombinieren |
In wasserbasierten Bautenfarben (Acryl-, Vinylacetat- und Styrol-Acryl-Emulsionen) erfüllt HEC mehrere wichtige Funktionen:
Rheologieregulierung — HEC sorgt für die mittlere bis hohe Scherviskosität, die für eine gute Aufnahme durch Pinsel und Rolle sowie für einen guten Filmaufbau erforderlich ist, und bietet gleichzeitig eine niedrige Scherviskosität, um ein Herablaufen an senkrechten Flächen zu verhindern.
Pigmentsuspension — Durch die verdickende Wirkung bleiben Pigmente und Füllstoffe (TiO₂, Kalziumkarbonat, Kaolin) während der Lagerung gleichmäßig in Suspension und es kommt nicht zu einer festen Ablagerung.
Anwendungsleistung — Die richtige Viskosität gewährleistet ein gleichmäßiges Auftragen ohne Spritzer, Rollspuren oder übermäßigen Widerstand.
Lagerstabilität — Die Enzymbeständigkeit (Biostabilität) von HEC trägt dazu bei, die Viskosität über die gesamte Lagerdauer der Farbe hinweg konstant zu halten, und schützt vor mikrobiellem Abbau, der bei mit Zellulose verdickten Farben zu einem Viskositätsverlust führen kann.
Farbanstriche für den Innenbereich erfordern in der Regel eine moderate Viskosität bei guter Verlaufs- und Selbstglättungseigenschaft. Das Ziel ist eine glatte Oberfläche ohne Pinselspuren.
Empfohlene Einstiegsklasse: HE30KB oder HE60KB
Außenfarben sind anspruchsvolleren Bedingungen ausgesetzt: UV-Strahlung, Regen, Temperaturwechsel und biologischer Bewuchs. Farben mit höherer Viskosität bieten eine bessere Standfestigkeit auf senkrechten Flächen und eine verbesserte Wasserbindung während der Aushärtung.
Empfohlene Einstiegsklasse: HE100KB
Dickschichtbeschichtungen, strukturierte Oberflächen und Elastomerbeschichtungen erfordern eine effiziente Verdickung auf höhere Viskositätswerte, um hohe Pigmentfrachten und den Auftrag dicker Schichten zu ermöglichen.
Empfohlene Einstiegsklasse: HE150KB
Auf der Michem-Produktseite wird ein direkter Vergleich zwischen HEC und CMC vorgestellt, der verdeutlicht, warum HEC für Beschichtungsanwendungen bevorzugt wird:
| Vergleichspunkt | HEC | CMC |
|---|---|---|
| Ionischer Charakter | Nichtionisch | Anionisch |
| Elektrolytsysteme | Zeigt eine bessere Leistung in Systemen mit hohem Elektrolytgehalt | Begrenzt |
| pH-Stabilität | Stabiler pH-Wert von 2 bis 12 | Beschränkt auf pH-Werte von 5–9 |
| Klarheit des Films | Erzeugt klarere Folien | Weniger klar |
Quelle: michemicals.com
Bei Farben auf Wasserbasis sind diese Unterschiede erheblich:
Die Michem-Produktseite enthält konkrete Anleitungen zum effektiven Auflösen von HEC – einem entscheidenden Schritt bei der Lackherstellung:
“Geben Sie das HEC-Pulver langsam in den Wirbel des gerührten Wassers (und nicht umgekehrt).”
Dies ist das Standardverfahren bei der Herstellung der meisten Farben. Durch die langsame Zugabe von HEC in den Wirbel aus kräftig gerührtem Wasser wird sichergestellt, dass die einzelnen Partikel separat benetzt und hydratisiert werden, wodurch die Bildung von Klumpen verhindert wird.
“HEC in 1/5 der Gesamtwassermenge bei 80–90 °C auflösen”
Bei diesem Verfahren wird HEC zunächst in einer kleinen Menge heißem Wasser (80–90 °C) dispergiert. Das HEC löst sich nicht in heißem Wasser auf, verteilt sich jedoch gleichmäßig als Suspension. Wenn das restliche kalte Wasser hinzugefügt wird, sinkt die Temperatur, und das HEC hydratisiert und löst sich gleichmäßig auf. Dieses Verfahren eignet sich für Formulierungen, bei denen eine schnelle Auflösung erforderlich ist.
Auf der Michem-Produktseite sind die folgenden Qualitätskontrolltests aufgeführt, die an HEC durchgeführt wurden:
Diese Qualitätskontrollverfahren sind besonders wichtig für Lackhersteller, die eine Chargenkonstanz benötigen, um eine stabile Viskosität ihrer Endprodukte zu gewährleisten.
| Container-Typ | Palettenladung | Anzahl Paletten | Maximales Gesamtgewicht |
|---|---|---|---|
| Kleiner Behälter 20 GP | 500–600 kg/Palette | 20 Paletten | 12 Tonnen |
| Großer Container 40 HC | — | 40 Paletten | 24 Tonnen |
Quelle: michemicals.com
Während sich dieser Artikel auf Farben und Beschichtungen auf Wasserbasis konzentriert, listet die Michem-Produktseite die Anwendungsbereiche von HEC in verschiedenen Branchen auf:
Auf der Michem-Produktseite wird betont, dass das Unternehmen Bestellungen nicht als einmalige Transaktionen betrachtet:
“Das Forschungs- und Entwicklungsteam von Michem kann Viskositätskurven individuell für Sie anpassen und Sie sogar bei der Optimierung Ihres Formulierungssystems unterstützen.”
Für Farbenhersteller bedeutet dies:
Die CAS-Nummer lautet 9004-62-0, wie auf der Michem-Produktseite bestätigt wird. Diese eindeutige chemische Kennung ist für behördliche Unterlagen und Sicherheitsdatenblätter (SDB) unerlässlich.
Laut der Michem-Produktseite ist HEC allgemein als sicher anerkannt (GRAS).
HEC ist nichtionisch, während CMC anionisch ist. HEC zeigt in Systemen mit hohem Elektrolytgehalt eine bessere Leistung, ist im pH-Bereich von 2 bis 12 stabil (im Gegensatz zu CMC, das im pH-Bereich von 5 bis 9 stabil ist) und bildet klarere Filme. HEC wird bevorzugt für Anwendungen eingesetzt, bei denen Elektrolytverträglichkeit und optische Klarheit erforderlich sind.
Geben Sie das HEC-Pulver langsam in den Wirbel des gerührten Wassers (nicht umgekehrt). Verwenden Sie feine Siebgrößen (80–100 Mesh) für eine schnellere Auflösung. Beginnen Sie mit kaltem Wasser (15–25 °C) und erhitzen Sie die Mischung nach der Hydratisierung. Alternativ können Sie das HEC in 1/5 der Gesamtwassermenge bei 80–90 °C dispergieren, bevor Sie das restliche kalte Wasser hinzufügen.
Für Innenfarben: HE30KB oder HE60KB. Für Außenbeschichtungen: HE100KB. Für hochdeckende Industriebeschichtungen: HE150KB. Fordern Sie bei Michem kostenlose Muster an, um diese in Ihrer spezifischen Rezeptur zu testen.
Der Trockenputz ist bei trockener Lagerung 6–12 Monate haltbar. Calciumformiat selbst ist 12 Monate haltbar. Der begrenzende Faktor für den Putz ist in der Regel der Gips (der während der Lagerung teilweise wieder Feuchtigkeit aufnehmen kann) und das HPMC, nicht das Calciumformiat.
Hydroxyethylcellulose ist aufgrund ihrer nichtionischen Eigenschaften, ihrer breiten pH-Stabilität (2–12), ihrer Enzymbeständigkeit und ihrer hervorragenden Verträglichkeit nach wie vor ein wichtiges Verdickungsmittel für wasserbasierte Farben und Lacke. Das HEC-Sortiment von Michem – HE30KB bis HE150KB – deckt das gesamte Viskositätsspektrum ab, das Lackentwickler benötigen, von niedrigviskosen Mattlacken für den Innenbereich bis hin zu hochdeckenden Industrielacken.
Für Lackhersteller, die einen zuverlässigen HEC-Lieferanten mit Möglichkeiten zur individuellen Anpassung suchen, bietet Michem nicht nur Produkte, sondern auch eine partnerschaftliche Zusammenarbeit: Unterstützung bei Forschung und Entwicklung zur Anpassung der Viskositätskurve, Hilfe bei der Optimierung von Rezepturen sowie kostenlose Muster mit Berichten zur Chargenstabilität.
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