Cellulose is een polysaccharide dat verschillende wateroplosbare ethers vormt. Celluloseverdikkingsmiddelen zijn niet-ionische, wateroplosbare polymeren. Ze worden al meer dan 30 jaar gebruikt en er bestaan veel verschillende varianten. Ze worden nog steeds in bijna alle latexverven gebruikt en vormen de meest gebruikte verdikkingsmiddelen. Celluloseverdikkingsmiddelen zijn zeer effectief in waterige systemen omdat ze het water zelf verdikken. In de verfindustrie zijn de meest gebruikte celluloseverdikkingsmiddelen:methylcellulose (MC), hydroxyethylcellulose (HEC), ethylhydroxyethylcellulose (EHEC), hydroxypropylcellulose (HPC),hydroxypropylmethylcellulose (HPMC)en hydrofoob gemodificeerde hydroxyethylcellulose (HMHEC). HEC is een wateroplosbaar polysaccharide dat veel gebruikt wordt als verdikkingsmiddel voor matte en halfglanzende latexverven voor architectonische toepassingen. Verdikkingsmiddelen zijn verkrijgbaar in verschillende viscositeitsgraden en verdikkingsmiddelen met deze cellulose hebben een uitstekende kleurcompatibiliteit en opslagstabiliteit.
De egaliserende, spatbestendige, filmvormende en doorzakbestendige eigenschappen van de coating zijn afhankelijk van het relatieve molecuulgewicht vanHECHEC en andere niet-geassocieerde, wateroplosbare polymeren verdikken de waterfase van de coating. Celluloseverdikkingsmiddelen kunnen afzonderlijk of in combinatie met andere verdikkingsmiddelen worden gebruikt om een specifieke reologie te verkrijgen. Cellulose-ethers kunnen verschillende relatieve molecuulgewichten en viscositeitsgraden hebben, variërend van een waterige oplossing van 2% met een laag molecuulgewicht en een viscositeit van ongeveer 10 mP·s tot een hoge viscositeit van 100.000 mP·s. Laagmoleculaire varianten worden meestal gebruikt als beschermende colloïden bij de emulsiepolymerisatie van latexverf, en de meest gebruikte varianten (viscositeit 4800–50.000 mP·s) worden gebruikt als verdikkingsmiddelen. Het werkingsmechanisme van dit type verdikkingsmiddel is te danken aan de hoge hydratatie van waterstofbruggen en de verstrengeling tussen moleculaire ketens.
Traditionele cellulose is een polymeer met een hoog moleculair gewicht dat voornamelijk verdikt door de verstrengeling van moleculaire ketens. Door de hoge viscositeit bij een lage schuifsnelheid zijn de egaliserende eigenschappen slecht en beïnvloedt dit de glans van de coatinglaag. Bij een hoge schuifsnelheid is de viscositeit laag, is de spatbestendigheid van de coatinglaag slecht en is de dekkracht ervan onvoldoende. De toepassingseigenschappen van HEC, zoals borstelbestendigheid, filmvorming en rolspatten, zijn direct gerelateerd aan de keuze van het verdikkingsmiddel. Ook de vloei-eigenschappen, zoals egalisatie en doorzakweerstand, worden sterk beïnvloed door het verdikkingsmiddel.
Hydrofoob gemodificeerde cellulose (HMHEC) is een celluloseverdikkingsmiddel waarbij sommige vertakte ketens hydrofoob gemodificeerd zijn (er zijn meerdere lange alkylgroepen langs de hoofdketen van de structuur geïntroduceerd). Deze coating heeft een hogere viscositeit bij hoge schuifsnelheden en daardoor een betere filmvorming. Voorbeelden hiervan zijn Natrosol Plus Grade 330, 331, Cellosize SG-100 en Bermocoll EHM-100. Het verdikkende effect is vergelijkbaar met dat van cellulose-etherverdikkingsmiddelen met een veel grotere relatieve moleculaire massa. Het verbetert de viscositeit en de egalisatie van ICI en verlaagt de oppervlaktespanning. De oppervlaktespanning van HEC is bijvoorbeeld ongeveer 67 mN/m, terwijl die van HMHEC 55-65 mN/m bedraagt.
HMHEC heeft uitstekende spuitbaarheid, is anti-doorzak- en egaliserende eigenschappen, een goede glans en voorkomt pigmentklontering. Het wordt veel gebruikt en heeft geen negatief effect op de filmvorming van latexverven met fijne deeltjesgrootte. Het biedt goede filmvormende en corrosiebestendige eigenschappen. Deze specifieke associatieve verdikkingsstof werkt beter met vinylacetaatcopolymeersystemen en heeft eigenschappen die vergelijkbaar zijn met andere associatieve verdikkingsstoffen, maar met eenvoudigere formuleringen.
Geplaatst op: 25 april 2024