HPMC(히드록시프로필 메틸셀룰로오스)는 고효율 첨가제로 코팅 및 페인트 제조에 널리 사용됩니다. 주요 기능 중 하나는 점도 조절을 강화하여 코팅 및 페인트의 유동성을 향상시킬 뿐만 아니라 시공 성능과 최종 도막 품질을 향상시키는 것입니다.
1. HPMC의 기본 특성
HPMC는 수용성과 유기 용매 용해성이 우수한 비이온성 셀룰로스 에테르입니다. 다양한 온도와 pH에서 용해되어 안정적인 콜로이드 용액을 형성할 수 있습니다. HPMC의 주요 작용 기전은 분자 간 수소 결합과 반데르발스 힘을 통해 네트워크 구조를 형성하여 코팅이나 페인트의 유변학적 특성에 영향을 미치는 것입니다. 점도는 농도, 온도, 전단 속도 등의 요인에 따라 변하기 때문에 코팅 및 페인트에 적용할 때 조정 범위가 넓습니다.
2. 코팅 및 페인트에서 HPMC의 기능
점도 조절: HPMC의 주요 기능은 시스템의 점도를 조절하는 것입니다. 코팅 및 페인트에서 점도는 재료의 시공, 레벨링 및 최종 도막 효과에 직접적인 영향을 미치는 중요한 매개변수입니다. HPMC는 분자 구조 또는 농도를 변화시켜 코팅의 점도를 정밀하게 조절하여 보관, 운송 및 시공 과정에서 코팅의 안정성과 작업성을 보장합니다.
유변학적 제어: HPMC는 코팅이나 페인트에 우수한 유변학적 특성을 부여하여 정지 상태에서 높은 점도를 유지하여 침전을 방지하고, 전단력 하에서 점도를 낮춰 도포를 용이하게 합니다. 이러한 요변성은 코팅 및 페인트의 시공 성능, 특히 분무, 브러싱 또는 롤링 작업 시 필수적이며, 균일하고 매끄러운 코팅을 얻는 데 도움이 됩니다.
처짐 방지 성능: 수직 표면에 코팅이나 도료를 도포할 때 처짐 현상이 자주 발생합니다. 즉, 코팅이 중력에 의해 흘러내려 도막 두께가 고르지 않고 균일한 흐름 흔적이 발생합니다. HPMC는 시스템의 점도와 틱소트로피를 향상시켜 처짐 현상을 효과적으로 억제하고, 수직 표면에 도포 시 코팅의 안정성을 보장합니다.
침강 방지 효과: 안료나 필러 함량이 높은 코팅에서는 안료나 필러가 침강하기 쉬워 코팅의 균일성에 영향을 미칩니다. HPMC는 시스템의 점도를 증가시켜 고체 입자의 침강 속도를 늦춥니다. 동시에, 안료 입자와 상호 작용하여 도료 내 현탁 상태를 유지하여 시공 과정에서 도료의 균일성과 일관성을 유지합니다.
저장 안정성 향상: 장기간 보관 시 도료는 층화, 응고 또는 침전이 발생하기 쉽습니다. HPMC를 첨가하면 도료의 저장 안정성을 효과적으로 향상시키고, 도료의 균일성과 점도를 유지하여 보관 수명을 연장하고 부적절한 보관으로 인한 제품 품질 저하를 방지할 수 있습니다.
3. HPMC의 점도 조절에 영향을 미치는 요인
농도: HPMC의 농도는 도료의 점도에 직접적인 영향을 미치는 요소입니다. HPMC 농도가 증가하면 시스템의 점도가 크게 증가합니다. 더 높은 점도가 필요한 코팅의 경우, HPMC의 양을 적절히 증가시키면 이상적인 점도 수준을 달성할 수 있습니다. 그러나 농도가 너무 높으면 시스템의 점도가 너무 높아져 시공 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 특정 적용 시나리오 및 시공 요건에 따라 HPMC의 첨가량을 정확하게 조절해야 합니다.
분자량: HPMC의 분자량 또한 점도에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 고분자량 HPMC는 용액 내에서 더욱 조밀한 네트워크 구조를 형성하여 코팅의 점도를 크게 증가시키는 반면, 저분자량 HPMC는 점도가 낮습니다. 다양한 분자량의 HPMC를 선택하면 코팅 또는 페인트의 점도를 조절하여 다양한 시공 요건을 충족할 수 있습니다.
온도: HPMC의 점도는 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 따라서 고온 환경에서 시공할 경우, 고온 내성이 우수한 HPMC 품종을 선택하거나 사용량을 적절히 증량하여 고온 조건에서도 시공 성능과 도막 품질을 확보해야 합니다.
pH 값: HPMC는 넓은 pH 범위에서 안정적이지만, 극한의 산 및 알칼리 조건에서는 점도 안정성에 영향을 미칩니다. 강산 또는 강알칼리 환경에서는 HPMC가 분해되거나 손상되어 점도가 감소할 수 있습니다. 따라서 HPMC의 점도 조절 효과를 유지하기 위해 제품 설계 시 시스템의 pH 값을 적정하게 유지해야 합니다.
전단 속도: HPMC는 전단 희석 증점제입니다. 즉, 높은 전단 속도에서 점도가 크게 감소합니다. 이러한 특성은 코팅 시공 공정에서 매우 중요합니다. 브러싱, 롤링 또는 분무 작업 시 코팅에 큰 전단력이 가해지기 때문입니다. HPMC는 점도를 낮춰 시공 성능을 향상시킬 수 있습니다. 시공이 완료되면 전단력이 사라지고, HPMC는 코팅의 점도를 회복시켜 코팅막의 균일성과 두께를 보장합니다.
4. 다양한 코팅 시스템에서 HPMC의 적용
수성 코팅: HPMC는 수성 코팅에 널리 사용됩니다. 증점제뿐만 아니라 피막 형성 보조제 및 안정제로도 사용할 수 있습니다. 수성 시스템에서 HPMC는 코팅의 점도를 효과적으로 높이고, 유동화 및 레벨링을 개선하며, 침전 및 처짐을 방지합니다. 동시에 코팅막의 내수성과 내스크럽성을 향상시켜 코팅의 사용 수명을 연장할 수 있습니다.
용제 기반 코팅: HPMC는 용제 기반 코팅에서 상대적으로 덜 사용되지만, 증점제 및 레벨링 보조제로는 여전히 사용될 수 있습니다. 특히 저휘발성 유기 화합물(VOC) 코팅에서 HPMC는 필요한 점도 조절 및 유동화 조절 기능을 제공하여 용제 사용량을 줄이고 환경 보호 요건을 충족할 수 있습니다.
분체 도료: 분체 도료에서 HPMC는 결합제 및 증점제로 사용되어 분체의 점도를 증가시켜 유동성과 피막 형성 특성을 향상시킬 수 있습니다. HPMC는 시공 과정에서 분체 도료가 쉽게 비산되지 않도록 하는 동시에 도막의 균일성과 밀도를 향상시킵니다.
HPMC는 고유한 물리적 및 화학적 특성을 통해 코팅 및 도료의 점도를 탁월하게 조절합니다. 시스템의 점도를 정밀하게 조절할 뿐만 아니라 코팅의 유동 특성을 개선하고, 처짐 방지 및 침강 방지 특성을 향상시키며, 저장 안정성을 향상시킵니다. 다양한 코팅 시스템 및 시공 요건에 따라 HPMC의 농도, 분자량, 온도, pH 등의 요소를 조절하여 점도를 정밀하게 조절함으로써 코팅 시공 및 최종 코팅 품질을 향상시킬 수 있습니다.
게시 시간: 2024년 9월 13일