METHOCEL™ - Hochleistungsverdicker für Beschichtungen

Was ist METHOCEL™?

METHOCEL™-Produkte sind cellulosebasierte Verdickungsmittel, die aus wasserlöslicher Methylcellulose (MC) und Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) bestehen und eine Familie von Polymeren bilden, die als Celluloseether bekannt sind. Diese wasserlöslichen Polymere stammen von Cellulose, die aus natürlichem Holz oder Baumwolllinter gewonnen wird. Während diese Zusatzstoffe in vielen verschiedenen Anwendungen Verwendung finden, werden sie effektiv zur Verdickung von Latexfarben eingesetzt. METHOCEL™-Verdickungsmittel verleihen Farben eine Reihe von Vorteilen, die im Folgenden erläutert werden.

Stabilität

Die Haltbarkeit von Latexfarben wird typischerweise durch einen Verlust der Viskosität und der Pigmentstabilität bestimmt. Die Lagerfähigkeit von Latexfarben kann verlängert werden, wenn METHOCEL™ als Verdicker und Pigmentstabilisator verwendet wird. Obwohl METHOCEL™ ein auf Cellulose basierender Verdicker ist, ist es widerstandsfähiger gegen Enzyme, die von Mikroben freigesetzt werden, als andere auf Cellulose basierende Verdicker. Neben der pH-Stabilität von pH 3 bis 11 behalten Farben, die METHOCEL™-Verdicker enthalten, eine einheitliche Viskosität unabhängig von Alter oder pH-Wert. Darüber hinaus können METHOCEL™-Verdicker verwendet werden, um die Viskosität von Latexfarben zu erhöhen, die aufgrund von Verderb dünn geworden sind. 

Einfache Anwendung

Aufgrund ihrer pseudoplastischen Natur bieten METHOCEL™-Celluloseether mehr als nur Verdickung. Sie verleihen eine pseudoplastische Rheologie, die die außergewöhnliche Anwendung von Farben ermöglicht. Wenn Farben METHOCEL™-Verdicker verwenden, steigt die Viskosität im Ruhezustand, was das Beladen der Farbe auf Pinsel und Rollen beim Eintauchen verbessert. Wenn die Farbe auf Oberflächen gestrichen oder gerollt wird, verringern Scherkräfte die Viskosität, was die Anwendung erleichtert. Nachdem die Farbe aufgetragen wurde, verringert sich die Viskosität, um tropfen oder Durchhängen zu verhindern.

Filmdauerhaftigkeit

Wasserbasierte architektonische Beschichtungen sind regelmäßig harten Bedingungen ausgesetzt. Sie müssen Reinigungschemikalien, Schrubben, Regen und Kondensation standhalten. METHOCEL™-Zusätze in wasserbasierten Farben und Beschichtungen helfen, die Haltbarkeit des Farbfilms und die Widerstandsfähigkeit gegen Chemikalien und Feuchtigkeit zu verbessern. Zudem werden Fließfähigkeit, Nivellierung und Verteilbarkeit verbessert, wodurch die Bildung von Pinhole-Defekten reduziert und die Filmgleichmäßigkeit über Oberflächen mit unterschiedlicher Porosität erhöht wird.

Nachhaltigkeit

Da METHOCEL™ aus Cellulose stammt, verleiht es den Formulierungen einen biologischen Inhaltsstoff und bietet einen zukunftsorientierten Vorteil in Bezug auf die Produktnachhaltigkeit. Viele andere Verdickungsmittel und Zusatzstoffe, die die bisher beschriebenen Funktionen bieten, stammen aus nicht erneuerbaren Rohstoffen, wie zum Beispiel Erdöl.

Auswahl des richtigen Grades von METHOCEL™

Die Auswahl der METHOCEL™ Verdickungsmittel wird durch zwei Hauptkriterien bestimmt: Viskosität, die mit dem Molekulargewicht verbunden ist, und den Grad der Substitution. Diese Kriterien können durch die Klassifizierung nach Grad identifiziert werden. Ein Beispiel ist unten dargestellt.
 

Substitution

Chemisch gesprochen sind METHOCEL™ Cellulose-Äther Cellulose-Polymere mit Hydroxylfunktionalgruppen, die durch Methoxyl- und Hydroxypropylfunktionalgruppen substituiert sind. Der Grad und die Art der Substitution der Cellulosefunktionalgruppen variieren und können durch den ersten Buchstaben im Namen der Klasse identifiziert werden.
 

Chemie	A	E	F	J	K
Methyoxylsubstitution, %	27.5-31.5	28.0-30.0	27.0-30.0	16.5-20.0	19.0-24.0
Hydroxypropylsubstitution, %	0	7.0-12.0	4.0-7.5	23.0-32.0	25.0-32.0

Die Menge und Art der Cellulose-Substitution führen zu Unterschieden in der Organo-Löslichkeit der Cellulose-Äther und den thermischen Gelier-temperaturen. Im Allgemeinen nimmt die Organo-Löslichkeit der METHOCEL™-Dickerstoffe zu, wenn die Hydroxypropyl-Substitution zunimmt, während die thermische Gelierungstemperatur von METHOCEL™ mit zunehmender Methoxyl-Substitution abnimmt. Organische Lösungsmittel können in Latexfarbenformulierungen verwendet werden, um die Film-Bildungseigenschaften zu verbessern. Daher werden die Verdicker „J“ und „K“ typischerweise empfohlen, da sie mit den meisten Co-Lösungsmitteln kompatibel sind, die zur Verbesserung der Film-Bildung verwendet werden. 

Viskosität

Die Viskosität von Lösungen, die durch METHOCEL™ Verdicker in Wasser erzeugt werden, variiert je nach Grad aufgrund des Molekulargewichts des Cellulosepolymers. Es gibt viele Optionen, um dem Formulierer die richtige Verdickungsstufe für jede Anwendung bereitzustellen. Die durchschnittliche Viskosität einer 2%igen Lösung von METHOCEL™ in Wasser wird in jedem Grad durch eine Zahl und einen „Multiplikator“-Buchstaben angegeben, wobei C 100 und M 1000 entspricht. Zum Beispiel hätte der oben genannte Grad, J75MS, eine Viskosität von 75.000 cPs bei 2 Gew.% in Wasser. Die Viskosität von Lösungen, die METHOCEL™ Verdicker verwenden, variiert auch je nach Konzentration, in der sie hinzugefügt werden, und den verwendeten Lösungsmitteln. Der untenstehende Graph zeigt die von gängigen METHOCEL™ Graden in DI-Wasser bei unterschiedlichen Konzentrationen vermittelte Viskosität.

 

Ein weiterer wichtiger Faktor, der bezüglich der Rheologie von Lösungen, die METHOCEL™ enthalten, zu berücksichtigen ist, besteht darin, dass die Pseudoplastizität zunimmt, wenn das Molekulargewicht und die Konzentration des polymers steigen. Das bedeutet, dass die Viskosität von Lösungen mit hochmolekularen METHOCEL™-Verdickungsmitteln geringer wird, wenn die Scherkräfte zunehmen. Die folgenden Grafiken verdeutlichen diese Beziehung.

 

 

Oberflächenbehandlung

Das letzte Attribut, das bei der Auswahl einer METHOCEL™-Qualität zu berücksichtigen ist, ist die Oberflächenbehandlung. METHOCEL™-Celluloseether, die nach dem "Multiplikator"-Buchstaben für die Viskosität ein "S" tragen, haben eine Glyoxal-Oberflächenbehandlung auf das Cellulosepolymer angewendet, um die Hydratation zu verzögern. Hier beginnt das Cellulosepolymer erst bei einem pH-Wert von mindestens 9, sich zu hydratisieren und eine Verdickung bereitzustellen. Dies ermöglicht es METHOCEL™, im Lösungsmittel ausreichend dispergiert zu werden, bevor die Hydratation einsetzt, wodurch Klumpenbildung und unzureichende Verdickung von Farben und Beschichtungsformulierungen verhindert werden. 

Vorbereitung von Lösungen aus METHOCEL™

Unbehandelte Pulver

Unbehandelte METHOCEL™-Pulver sind nur in kaltem Wasser und einigen organischen Lösungsmitteln löslich. Für wasserbasierte Lösungen müssen sie zuerst gründlich dispergiert werden, um Klumpenbildung zu vermeiden. METHOCEL™-Pulver sind in heißem Wasser nicht löslich. Die Dispersion von unbehandelten Pulvern kann daher erreicht werden, indem METHOCEL™ mit einem Drittel des benötigten Wasservolumens, das auf etwa 90 °C erhitzt wurde, gemischt wird. Sobald METHOCEL™ gleichmäßig dispergiert ist, kann das verbleibende Wasservolumen als Eis oder kaltes Wasser hinzugefügt werden. Dies senkt die Temperatur auf ein Niveau, bei dem der METHOCEL™-Verdicker wasserlöslich wird, wodurch er beginnt, zu hydratisieren und die Lösung einzudicken.

Oberflächenbehandelte Pulvisa

Oberflächenbehandelte METHOCEL™-Verdickungsmittel können direkt in pH-neutralen wässrigen Systemen hinzugefügt werden und lassen sich recht einfach mit mildem Rühren dispergieren. Sobald das oberflächenbehandelte METHOCEL™ gleichmäßig dispergiert ist, kann die Hydratation durch Anpassen des pH-Wertes auf 8,5–9,0 mit einer kleinen Menge Alkali ausgelöst werden. Nach Abschluss der Hydratation kann der pH-Wert des Systems wieder angepasst werden. Lösungen mit METHOCEL™ sind von pH 3 bis 11 stabil. Aufgrund der relativen leichten Handhabung werden oberflächenbehandelte METHOCEL™-Grade typischerweise für den Einsatz in Latexfarben und -beschichtungen empfohlen.

Schlussfolgerung

METHOCEL™ Celluloseether sind ein nützliches Werkzeug für Formulierer von wasserbasierten Architekturfarben und -beschichtungen, um die Viskosität und Rheologie von Formulierungen zu optimieren und zu steuern. Wenn sie als verdickende Zusatzstoffe in Farben und Beschichtungen verwendet werden, bietet METHOCEL™ eine verbesserte Viskosität und Pigmentstabilität, eine erhöhte Haltbarkeit des Trocknungsfilms, eine einfachere Bürstenfüllung, verbesserte Verteilbarkeit sowie reduzierte Tropfen- und Durchhangneigung. Als auf Cellulose basierende Polymere erhöht METHOCEL™ auch den Bioanteil in Farbindustrieformulierungen. Klicken Sie hier, um alle verfügbaren METHOCEL™-Grade anzusehen. Alternativ kontaktieren Sie uns unten, um die METHOCEL™-Rheologiemittel für Ihre Architekturfarbe zu besprechen.