L'HPMC (idrossipropilmetilcellulosa) è un additivo altamente efficiente, ampiamente utilizzato nella formulazione di rivestimenti e vernici. Una delle sue funzioni principali è quella di migliorare il controllo della viscosità, migliorando non solo la reologia di rivestimenti e vernici, ma anche le prestazioni costruttive e la qualità finale del film.
1. Proprietà di base dell'HPMC
L'HPMC è un etere di cellulosa non ionico con buona solubilità in acqua e in solventi organici. Può dissolversi e formare una soluzione colloidale stabile a diverse temperature e pH. Il principale meccanismo d'azione dell'HPMC è la formazione di una struttura reticolare attraverso legami idrogeno intermolecolari e forze di van der Waals, influenzando così le proprietà reologiche di rivestimenti o vernici. La sua viscosità varia al variare della concentrazione, della temperatura, della velocità di taglio e di altri fattori, il che ne rende l'applicazione in rivestimenti e vernici molto flessibile.
2. Funzione dell'HPMC nei rivestimenti e nelle vernici
Regolazione della viscosità: la funzione principale dell'HPMC è quella di regolare la viscosità del sistema. Nei rivestimenti e nelle vernici, la viscosità è un parametro importante che influenza direttamente la struttura, il livellamento e l'effetto finale del film del materiale. L'HPMC può controllare con precisione la viscosità del rivestimento modificandone la struttura molecolare o la concentrazione, garantendone la stabilità e l'operabilità durante lo stoccaggio, il trasporto e la costruzione.
Controllo reologico: l'HPMC conferisce al rivestimento o alla vernice buone proprietà reologiche, mantenendo un'elevata viscosità in condizioni statiche per prevenire la sedimentazione e riducendo la viscosità sotto sforzo, facilitandone l'applicazione. Questa tissotropia è essenziale per le prestazioni di rivestimento e vernice, soprattutto quando si applica a spruzzo, a pennello o a rullo, contribuendo a ottenere un rivestimento uniforme e liscio.
Prestazioni anti-colatura: quando rivestimenti o vernici vengono applicati su superfici verticali, spesso si verificano colature, ovvero il rivestimento scorre sotto l'azione della gravità, con conseguente spessore irregolare del film e segni di colatura uniformi. L'HPMC sopprime efficacemente il fenomeno della colatura migliorando la viscosità e la tissotropia del sistema, garantendo la stabilità del rivestimento quando applicato su superfici verticali.
Effetto antisedimentazione: nei rivestimenti con più pigmenti o riempitivi, questi ultimi tendono a sedimentare, compromettendo l'uniformità del rivestimento. L'HPMC rallenta la velocità di sedimentazione delle particelle solide aumentando la viscosità del sistema. Allo stesso tempo, mantiene il suo stato di sospensione nella vernice interagendo con le particelle di pigmento, garantendone l'uniformità e la costanza durante il processo di produzione.
Migliorare la stabilità di conservazione: durante lo stoccaggio a lungo termine, la vernice è soggetta a stratificazione, coagulazione o sedimentazione. L'aggiunta di HPMC può migliorare efficacemente la stabilità di conservazione della vernice, mantenendone l'uniformità e la viscosità, prolungandone così la durata di conservazione ed evitando il degrado della qualità del prodotto causato da una conservazione impropria.
3. Fattori che influenzano il controllo della viscosità mediante HPMC
Concentrazione: la concentrazione di HPMC è un fattore diretto che influenza la viscosità della vernice. All'aumentare della concentrazione di HPMC, la viscosità del sistema aumenterà significativamente. Per i rivestimenti che richiedono una viscosità più elevata, un aumento appropriato della quantità di HPMC può raggiungere il livello di viscosità ideale. Tuttavia, una concentrazione troppo elevata può anche rendere il sistema eccessivamente viscoso e influire sulle prestazioni della costruzione. Pertanto, è necessario controllare accuratamente la quantità di HPMC aggiunta in base allo specifico scenario applicativo e ai requisiti costruttivi.
Peso molecolare: anche il peso molecolare dell'HPMC è un fattore importante che influenza la viscosità. L'HPMC ad alto peso molecolare forma una struttura reticolare più densa nella soluzione, che può aumentare significativamente la viscosità del rivestimento; mentre l'HPMC a basso peso molecolare presenta una viscosità inferiore. Selezionando HPMC con diversi pesi molecolari, è possibile regolare la viscosità del rivestimento o della vernice per soddisfare diversi requisiti costruttivi.
Temperatura: la viscosità dell'HPMC diminuisce con l'aumentare della temperatura. Pertanto, quando si costruisce in un ambiente ad alta temperatura, è necessario selezionare varietà di HPMC con una migliore resistenza alle alte temperature o aumentarne opportunamente il dosaggio per garantire le prestazioni di costruzione e la qualità del film di rivestimento in condizioni di alta temperatura.
Valore di pH: l'HPMC è stabile in un ampio intervallo di pH, ma condizioni estreme di acidità e alcalinità ne compromettono la stabilità della viscosità. In un ambiente fortemente acido o alcalino, l'HPMC può degradarsi o rompersi, con conseguente diminuzione della viscosità. Pertanto, durante la progettazione della formula, assicurarsi che il valore di pH del sistema sia moderato per mantenere l'effetto di controllo della viscosità dell'HPMC.
Velocità di taglio: l'HPMC è un addensante a taglio sottile, ovvero la sua viscosità si riduce significativamente a velocità di taglio elevate. Questa proprietà è molto importante nel processo di produzione del rivestimento, poiché durante la spazzolatura, laminazione o spruzzatura, il rivestimento è soggetto a un'elevata forza di taglio e l'HPMC può migliorare le prestazioni di produzione riducendone la viscosità. Una volta completata la produzione, la forza di taglio scompare e l'HPMC può ripristinare la viscosità del rivestimento per garantire uniformità e spessore del film di rivestimento.
4. Applicazione dell'HPMC in diversi sistemi di rivestimento
Rivestimenti a base d'acqua: l'HPMC è ampiamente utilizzato nei rivestimenti a base d'acqua. Può essere utilizzato non solo come addensante, ma anche come coadiuvante filmogeno e stabilizzante. Nei sistemi a base d'acqua, l'HPMC può aumentare efficacemente la viscosità del rivestimento, migliorarne la reologia e il livellamento, prevenendo sedimentazione e colature. Allo stesso tempo, può anche migliorare la resistenza all'acqua e all'abrasione del film di rivestimento e prolungarne la durata.
Rivestimenti a base solvente: sebbene l'HPMC sia relativamente meno utilizzato nei rivestimenti a base solvente, può comunque essere utilizzato come addensante e coadiuvante di livellamento. Soprattutto nei rivestimenti a basso contenuto di composti organici volatili (VOC), l'HPMC può fornire il necessario controllo della viscosità e la regolazione reologica, riducendo così l'uso di solventi e soddisfacendo i requisiti di tutela ambientale.
Vernici in polvere: nelle vernici in polvere, l'HPMC può essere utilizzato come legante e addensante per migliorare la fluidità e le proprietà filmogene, aumentando la viscosità della polvere. L'HPMC può garantire che la vernice in polvere non si sposti facilmente durante il processo di costruzione, migliorando al contempo l'uniformità e la densità del film di rivestimento.
L'HPMC consente un eccellente controllo della viscosità in rivestimenti e vernici grazie alle sue proprietà fisiche e chimiche uniche. Non solo regola con precisione la viscosità del sistema, ma ne migliora anche la reologia, ne potenzia le proprietà anti-colaggio e anti-sedimentazione e ne migliora la stabilità allo stoccaggio. A seconda dei diversi sistemi di rivestimento e dei requisiti costruttivi, regolando la concentrazione, il peso molecolare, la temperatura, il pH e altri fattori dell'HPMC, è possibile controllare con precisione la viscosità, migliorando così la struttura del rivestimento e la qualità finale.
Data di pubblicazione: 13 settembre 2024