Wenn Latexfarbe während der Lagerung dünner wird, sich absetzt oder Farbpartikel an der Oberfläche schwimmen, wird Hydroxyethylcellulose oft als einer der ersten Rohstoffe in Frage gestellt. Das Problem allein auf HEC zurückzuführen, ist jedoch in der Regel eine zu starke Vereinfachung.
Der offensichtliche Viskositätsverlust kann auf Pigmentabscheidung, Phasentrennung des Wassers, unzureichende rheologische Erholung, übermäßige Zugabe von Farbpaste, grobe Pigmentpartikel oder eine unausgewogene Kombination aus Verdickungsmitteln und Verlaufsmitteln zurückzuführen sein.
HEC ist eines der organischen Verdickungsmittel, die in Latexfarbe. Seine Aufgabe besteht darin, die Viskosität der wässrigen Phase zu erhöhen und dazu beizutragen, dass sich die Farbe nicht absetzt. Dennoch kann ein Verdickungsmittel für die wässrige Phase nicht jede Wechselwirkung zwischen Emulsionspartikeln, Pigmenten, Füllstoffen, Tensiden und Farbpasten eigenständig steuern.
Bei dunkler Latexfarbe lautet die wichtigere Frage nicht einfach: “Ist der HEC defekt?” Die richtige Frage lautet:
Umfasst die vollständige Rheologiesystem Sorgt sie für eine ausreichende Struktur bei geringer Scherung, thixotrope Rückstellung, Dispersionsstabilität und einen guten Verlauf nach Zugabe der Farbpaste?
Verliert die Farbe wirklich an Viskosität?
Eine gelagerte Farbe, die dünnflüssiger aussieht, weist nicht unbedingt im gesamten Behälter eine gleichmäßige Verringerung der Viskosität auf.
Wenn sich Pigment- und Füllstoffpartikel absetzen, enthält die obere Schicht weniger Feststoffe und kann deutlich dünnflüssiger erscheinen. Das Material am Boden wird konzentrierter und kann ein dichtes Sediment bilden. Eine Viskositätsmessung, die ausschließlich an der oberen Schicht vorgenommen wird, fällt naturgemäß niedriger aus, was jedoch nicht bedeutet, dass das Verdickungsmittel chemisch versagt hat.
Daher können verschiedene Zustände als “Viskositätsverlust” bezeichnet werden.”
| Beobachteter Zustand | Mögliche Interpretation |
|---|---|
| Oben tritt eine dünne Flüssigkeit aus | Wasserphasentrennung oder Pigmentabscheidung |
| Die Farbe ist oben dünn, unten aber dick. | Durch Schichtung bedingte ungleichmäßige Zusammensetzung |
| Die Viskosität nimmt während des Mischvorgangs ab und stellt sich anschließend wieder her | Normal thixotropes Verhalten |
| Die Farbe bleibt dünn, nachdem die Scherung aufgehört hat | Unzureichende Strukturwiederherstellung |
| Die anfängliche KU-Viskosität ist akzeptabel, es kommt jedoch zu einer Entmischung bei der Lagerung. | Das Rheologieprofil ist unausgewogen, obwohl der einzelne Viskositätswert korrekt erscheint |
| Aufgerührte Farbe erreicht zwar wieder ihre ursprüngliche Viskosität, entwickelt jedoch beim Auftragen eine schwimmende Farbschicht. | Durch das physikalische Remixen wurde die ursprüngliche Farbstruktur nicht vollständig wiederhergestellt. |
Eine zuverlässige Diagnose muss einen gleichmäßigen Viskositätsverlust von einer Entmischung unterscheiden. Andernfalls könnte ein Formulierer die HEC-Dosierung erhöhen, ohne die eigentliche Ursache zu beheben.
Warum dunkle Latexfarbe bei der Lagerung anfälliger ist
Dunkle Latexfarbe erfordert in der Regel mehr Farbpaste als eine helle oder weiße Grundfarbe. Diese zusätzliche Farbpaste verändert das Gleichgewicht zwischen Pigment, flüssiger Phase, Dispergiermittel, Tensid, Emulsion und Verdickungsmittel.
Ein Lagervergleich mit derselben Grundformulierung, jedoch unterschiedlichen Farbpastenanteilen zeigte, wie stark diese Variable die Stabilität beeinflussen kann.
| Farbmuster | Inhalt der Farbpaste | Nach 15 Tagen | Nach 30 Tagen | Nach 60 Tagen |
|---|---|---|---|---|
| Farbe A | 1% | Keine Abscheidung, leicht schwebende Farbe | Leichte Trennung, 4.2% | Leichte Abweichung, 5.3% |
| Farbe B | 5% | Leichte Trennung, 4,9% | Mehr Abstand, 10% | Deutliche Trennung, 11% |
| Farbe C | 7% | Mehr Abstand, 14,9% | Starke Trennung, 25% | Starke Trennung, 29% |
Alle drei Farben basierten auf derselben Grundformulierung. Der Hauptunterschied bestand in der Menge der Farbpaste.
Bei einem Farbpastenanteil von 1% zeigte die Farbe nach längerer Lagerung nur eine geringe Entmischung. Bei Erhöhung des Anteils auf 7% kam es zu einer starken Schichtung, die nach 60 Tagen einen Wert von 29% erreichte.
Dieses Ergebnis hat zwei wichtige Konsequenzen.
Erstens kann eine Grundfarbe einen Lagertest bestehen und dennoch nach dem Abtönen instabil werden. Die Prüfung nur des ungetönten Produkts gibt nicht das Verhalten einer fertig eingefärbten Farbe in einer intensiven Farbe wieder.
Zweitens sollte eine nach dem Einfärben auftretende Instabilität nicht sofort auf HEC zurückgeführt werden. Durch den höheren Farbpastenanteil wurden zusätzliche Partikel, flüssige Trägerstoffe und Formulierungskomponenten eingebracht, die sowohl die Viskosität als auch die Wechselwirkungen zwischen den Partikeln verändern können.
Die Thixotropie bestimmt, was nach dem Ende der Scherbeanspruchung geschieht
Es ist zu erwarten, dass sich die Viskosität von Latexfarbe im Verlauf der verschiedenen Phasen der Herstellung, Lagerung und Anwendung verändert.
Beim Mischen, Pumpen, Streichen oder Rollen wird die Farbe einer Scherbeanspruchung ausgesetzt. Ihre innere Struktur wird aufgebrochen und die Viskosität nimmt ab, wodurch das Produkt fließen und sich gleichmäßig verteilen kann.
Nach dem Auftragen nimmt die Scherkraft ab. Die Farbe sollte daraufhin ihre innere Struktur wiederherstellen und ihre Viskosität zurückgewinnen. Diese Erholung verringert das Herablaufen an senkrechten Wänden und trägt dazu bei, einen gleichmäßigen Nassfilm zu erhalten.
Bei der Lagerung herrschen extrem scherarme Bedingungen. Unter diesen Bedingungen sollte die Farbe über eine ausreichende Struktur und Viskosität verfügen, um ein Absetzen von Pigmenten und Füllstoffen zu verhindern.
Diese umkehrbare Veränderung wird als thixotropes Verhalten bezeichnet:
- Scherkräfte zerstören die innere Struktur.
- Die Viskosität nimmt ab und die Farbe fließt.
- Die Scher Kraft wird beseitigt.
- Die Struktur baut sich nach und nach wieder auf.
- Die Viskosität normalisiert sich wieder.
Ein Lack kann unmittelbar nach der Herstellung zwar eine akzeptable Viskosität aufweisen, dennoch eine schwache Strukturrückbildung zeigen. Sobald er gelagert wird, führt das unzureichende Netzwerk bei niedriger Scherung dazu, dass sich Partikel nach unten bewegen und die flüssige Phase nach oben wandert.
Die daraus resultierende Trennung kann dann als Viskositätsverlust interpretiert werden, auch wenn das eigentlich grundlegendere Problem in einer unvollständigen rheologischen Erholung liegt.
Die Ablagerung von Partikeln erklärt, warum die Viskosität nur ein Teil des Problems ist
Die Sedimentationstendenz von Pigment- und Füllstoffpartikeln lässt sich anhand des Stokes-Gesetzes beschreiben:
u₀ = d²(ρs − ρ)g / 18μ
In dieser Gleichung gilt:
- u₀ bezeichnet die Absetzgeschwindigkeit.
- d ist der Partikeldurchmesser.
- ρs − ρ ist der Dichteunterschied zwischen der Partikel- und der Flüssigphase.
- g steht für die Erdbeschleunigung.
- μ ist die Viskosität der flüssigen Phase.
Dieser Zusammenhang verdeutlicht zwei praktische Hebel bei der Formulierung.
Eine höhere Viskosität in der flüssigen Phase kann die Bewegung der Partikel verlangsamen. Dies ist ein Grund dafür, Cellulose-Verdickungsmittel wie beispielsweise HEC sind in Latexfarben nützlich.
Die Partikelgröße hat einen noch stärkeren mathematischen Einfluss, da der Durchmesser quadriert wird. Eine relativ geringe Verringerung der Partikelgröße von Pigmenten oder Füllstoffen kann daher zu einer erheblichen Veränderung der Absetzgeschwindigkeit führen.
Dies erklärt, warum eine Erhöhung der Verdickungsmittelmenge nicht immer die effizienteste Lösung ist. Bleiben die Pigmentpartikel zu grob oder schlecht dispergiert, kann eine Erhöhung der Viskosität zwar vorübergehend das Erscheinungsbild verbessern, ohne jedoch das zugrunde liegende Dispersionsproblem zu beheben.
Wie sich die Feinheit von Pigmenten auf die Lagerstabilität auswirkt
Ein Mahlvergleich verdeutlicht den Zusammenhang zwischen der Feinheit des Pigments und der Abtrennung der dunklen Farbe.
| Farbmuster | Schleifzeit | Endfeinheit | Nach 15 Tagen | Nach 30 Tagen |
|---|---|---|---|---|
| Farbe A | 30 Minuten | 60 μm | Relativ deutliche Trennung | Schwere Trennung |
| Farbe B | 50 Minuten | 40 μm | Relativ deutliche Trennung | Schwere Trennung |
| Farbe C | 60 Minuten | 25 μm | Keine Trennung | Relativ deutliche Trennung |
| Farbe D | 80 Minuten | 25 μm | Keine Trennung | Relativ deutliche Trennung |
Die Verringerung der Partikelgröße von 60 μm bzw. 40 μm auf etwa 25 μm führte zu einer deutlichen Verbesserung des Ergebnisses nach 15 Tagen. Eine Verlängerung der Mahlzeit von 60 auf 80 Minuten führte nicht zu einer Verringerung der Feinheit unter 25 μm, sodass die zusätzliche Verarbeitungszeit keine entsprechende Verbesserung der Stabilität bewirkte.
Die praktische Schlussfolgerung lautet nicht, dass für jede Latexfarbe dieselbe Mahlzeit erforderlich ist. Mahlgeräte, Pigmentart, Füllstoff, Dispergiermittel und Chargengröße beeinflussen das Ergebnis.
Entscheidend ist, dass sich Stabilitätsprobleme bei der Lagerung nicht allein durch die Wahl des Verdickungsmittels beheben lassen. Bevor man HEC die Schuld gibt oder dessen Dosierung erhöht, sollte zunächst die Feinheit der Pigmente und Füllstoffe untersucht werden.
In dem getesteten System führte eine Anpassung der Partikelfeinheit auf etwa 20–25 μm zu einer deutlichen Verringerung der Trenneigenschaft, ohne dass dabei unnötige Mahlzeit aufgewendet werden musste.
Kann HEC dazu führen, dass Latexfarbe an Viskosität verliert?
Die vorliegenden Erkenntnisse belegen nicht, dass HEC selbst dazu führt, dass Latexfarbe während der Lagerung an Viskosität verliert.
HEC gilt als eine der wichtigsten Kategorien organischer Verdickungsmittel, die in Latexfarbe auf Wasserbasis. Seine Präsenz führt im Allgemeinen zu einer Zunahme Viskosität in der Wasserphase, was das Absetzen der Partikel eher verlangsamen als beschleunigen dürfte.
Das bedeutet jedoch nicht, dass jede HEC-haltige Formulierung stabil bleibt.
Ein Lack, dessen Verdickung hauptsächlich auf der Wasserphase beruht, weist möglicherweise zwar eine ausreichende Anfangsviskosität auf, jedoch eine unvollständige rheologische Struktur. Bei tieffarbigen Lacken wird zudem mehr Farbpaste beigemischt, wodurch das ursprüngliche Verdickungsgleichgewicht weniger zuverlässig wird.
HEC-Auswahl kann daher Teil der Überprüfung der Rezeptur sein, doch sollte bei der Diagnose das gesamte System berücksichtigt werden:
- Ist das Pigment fein genug und gleichmäßig verteilt?
- Hat die Instabilität erst nach dem Hinzufügen der Farbpaste eingesetzt?
- Erholt sich die Viskosität nach einer Scherbeanspruchung wieder?
- Ist die Farbe unter Lagerbedingungen mit geringer Scherbeanspruchung stabil?
- Beruht die Formel ausschließlich auf einem einzigen Verdickungsmechanismus?
- Sorgt das Verlaufsmittel für eine gute Verflüssigung, ohne die Festigkeit zu beeinträchtigen? Lagerstabilität?
- Sind die Anwendungseigenschaften nach der rheologischen Anpassung noch akzeptabel?
Die Testdaten dienen weder dem Vergleich verschiedener HEC-Qualitäten noch weisen sie eine HEC-Dosierung als direkte Ursache für den Viskositätsverlust nach. Eine Schlussfolgerung wie “HEC hat dazu geführt, dass die Farbe dünnflüssig wurde” würde daher über das hinausgehen, was die Ergebnisse der Rezeptur belegen.
Assoziative und nicht-assoziative Verdickung funktionieren unterschiedlich
Verdickungsmittel für Latexfarben lassen sich danach unterscheiden, wie sie mit der flüssigen Phase und den dispergierten Partikeln interagieren.
Nicht-assoziative Verdickung
Ein nicht-assoziatives Verdickungsmittel erhöht vor allem das hydrodynamische Volumen und die Viskosität der Wasserphase. Dies trägt dazu bei, die Bewegung von Pigmenten und Füllstoffen zu verlangsamen.
Zur Erzielung dieser Viskosität in der wässrigen Phase werden üblicherweise Cellulose-Verdickungsmittel verwendet. Auch Polyacryl-Emulsionsverdickungsmittel können aufgrund ihres Verhaltens in Wasser eine nicht-assoziative Verdickung bewirken.
Dieser Mechanismus ist zwar wertvoll, doch die Viskosität in der Wasserphase allein reicht möglicherweise nicht aus, um das ideale Gleichgewicht zwischen Lagerstabilität, Fließverhalten bei der Verarbeitung, Verlaufseigenschaften und Strukturrückgewinnung herzustellen.
Assoziative Verdickung
Ein assoziatives Verdickungsmittel geht Wechselwirkungen mit Tensiden, Emulsionspartikeln und Pigmentoberflächen ein. Hydrophobe Gruppen bilden vorübergehende Assoziationen und schaffen so ein Netzwerk, das sich durch die gesamte Farbe zieht.
Unter Scherbeanspruchung lösen sich die Verbindungen auf und lassen die Farbe fließen. Wenn die Scherkraft nachlässt, kann sich das Netzwerk wieder bilden und die Struktur wiederherstellen.
Aufgrund dieses Verhaltens ist die assoziative Verdickung besonders relevant für die Thixotropie und Scherstabilität. Ihre Wirksamkeit hängt nach wie vor von der Emulsion, dem Tensidpaket, dem Pigment und anderen Bestandteilen der Rezeptur ab.
Warum ein kombiniertes System leistungsfähiger sein kann
Ein nicht-assoziatives Verdickungsmittel erhöht die Viskosität der Wasserphase, während ein assoziatives Verdickungsmittel Wechselwirkungen zwischen den dispergierten Komponenten herstellt. Durch die Kombination dieser beiden Mechanismen lässt sich eine bessere Steuerung erzielen, als wenn man sich nur auf einen der beiden Mechanismen allein verlässt.
Das Ziel besteht nicht darin, die Viskosität zu maximieren. Ein brauchbares System muss gleichzeitig Folgendes gewährleisten:
- Ausreichende Beständigkeit gegen Absetzen während der Lagerung
- Zulässiger Durchfluss während des Mischens und der Anwendung
- Ausreichende Nivellierung nach dem Glätten mit der Bürste oder der Walze
- Eine ausreichend schnelle Rückbildung der Struktur, um ein Durchhängen zu verhindern
- Ein vollständiger und gleichmäßiger Beschichtungsfilm
- Reduzierte Farbschwankungen und Farbtrennung
Das Gleichgewicht zwischen diesen Eigenschaften ist wichtiger als die Menge eines einzelnen Verdickungsmittels.
Eine ähnliche KU-Viskosität garantiert keine ähnliche Lagerstabilität
Eine der eindeutigsten Erkenntnisse ist, dass Farben mit nahezu identischer KU-Viskosität sich während der Lagerung sehr unterschiedlich verhalten können.
Es wurden vier dunkle Latexfarben für den Außenbereich hergestellt, die die Farbpaste 7% enthielten und sich durch unterschiedliche Kombinationen aus assoziativem Verdickungsmittel, nicht-assoziativem Verdickungsmittel und Verlaufsmittel unterschieden.
| Farbe | Rheologiesystem | KU-Viskosität | Fließ- und Filmverhalten | Speicherergebnis |
|---|---|---|---|---|
| Farbe A | 0,191 TP3T assoziatives Verdickungsmittel + 1,31 TP3T Verlaufsmittel | 91 KU | Durchschnittlicher Durchfluss | Leichte Farbverschiebung nach 15 Tagen, leichte Trennung nach 30 Tagen, starke Trennung nach 60 Tagen |
| Farbe B | 0,21 TP3T nichtassoziatives Verdickungsmittel + 1,31 TP3T Verlaufsmittel | 90 KU | Relativ guter Durchfluss | Leichte Farbverschiebung nach 15 Tagen, leichte Trennung nach 30 Tagen, starke Trennung nach 60 Tagen |
| Farbe C | 0,151 TP3T assoziatives Verdickungsmittel + 0,11 TP3T nicht-assoziatives Verdickungsmittel | 92 KU | Schlechter Durchfluss | Keine Entmischung nach 15 Tagen, leichte Farbtrübung nach 30 und 60 Tagen |
| Farbe D | 0,151 TP3T assoziatives Verdickungsmittel + 0,11 TP3T nicht-assoziatives Verdickungsmittel + 1,31 TP3T Verlaufsmittel | 90 KU | Guter Verlauf und ein vollflächiger Beschichtungsfilm | Keine Entmischung nach 15 Tagen, leichte Farbtrübung nach 30 und 60 Tagen |
Die anfänglichen Viskositätswerte liegen in einem engen Bereich von 90 bis 92 KU. Dennoch kam es bei den Farben A und B nach 60 Tagen zu einer starken Entmischung, während bei den Farben C und D lediglich ein leichtes Aufschwimmen der Farbe zu beobachten war.
Eine einzelne KU-Messung reichte daher nicht aus, um die Lagerstabilität vorherzusagen.
Farbe C zeigte, dass das kombinierte Verdickungsmittelsystem die Entmischung verhindern konnte, wies jedoch eine schlechte Fließfähigkeit auf. Durch die Zugabe des Verlaufmittels in Farbe D wurden eine bessere Fließfähigkeit und Filmdicke wiederhergestellt, ohne dass dabei das verbesserte Lagerergebnis beeinträchtigt wurde.
Dieser Vergleich zeigt, warum der Ersatz einer HEC-Güteklasse durch eine Sorte mit höherer Viskosität kann das Problem möglicherweise nicht lösen. Zwei Lacke können durch unterschiedliche rheologische Strukturen denselben KU-Wert erreichen und sich dennoch im Behälter sehr unterschiedlich verhalten.
Ist das Verdickungsverhältnis von 1,5:1 für HEC geeignet?
In der getesteten Rezeptur wurden die assoziativen und nicht-assoziativen Verdickungsmittel in Mengen von 0,151 TP3T bzw. 0,11 TP3T eingesetzt. Dies entspricht einem Verhältnis von assoziativen zu nicht-assoziativen Verdickungsmitteln von 1,5:1.
Dieses Mischungsverhältnis führte bei dem speziellen System mit dunkler Farbe zum besten Gesamtergebnis hinsichtlich der Lagerfähigkeit, insbesondere in Kombination mit dem Verlaufsmittel.
Dies sollte eher als Formulierungshinweis denn als allgemeingültige Regel betrachtet werden.
Das in diesem Vergleich untersuchte nicht-assoziative Verdickungsmittel war ein Polyacrylat-Emulsionsverdickungsmittel und kein HEC. Daher lässt sich das Verhältnis von 1,5:1 nicht ohne weitere Tests direkt auf eine HEC-haltige Rezeptur übertragen.
HEC weist ein eigenes Verdickungsverhalten und Hydratationsverhalten auf. Der Ersatz des getesteten nicht-assoziativen Verdickungsmittels durch HEC im gleichen prozentualen Anteil würde nicht automatisch zu derselben KU-Viskosität, demselben Fließverhalten, derselben Verlaufseigenschaft oder derselben Lagerstabilität führen.
Bei einem HEC-haltigen Lack sollte das Gesamtsystem auf der Grundlage der tatsächlichen Farbpaste, der Emulsion, der Pigmente, der Füllstoffe und Eigenschaften der Zielanwendung.
So beheben Sie einen Viskositätsverlust bei dunkler Latexfarbe
Eine systematische Untersuchung liefert aussagekräftigere Informationen als die gleichzeitige Änderung mehrerer Zusatzstoffe.
1. Vergleichen Sie die Grundfarbe und die getönte Farbe
Bewerten Sie die ungetönte Grundfarbe und die fertige intensive Farbe getrennt voneinander. Wenn die Grundfarbe stabil bleibt, sich aber nach dem Abtönen eine Entmischung einstellt, ist die Zugabe der Farbpaste eine wesentliche Variablen der Rezeptur.
Der Vergleich sollte sich auf dieselben Beobachtungszeiträume stützen, damit Veränderungen mit der Lagerdauer in Zusammenhang gebracht werden können.
2. Den gesamten Container überprüfen
Untersuchen Sie den oberen, mittleren und unteren Teil der Probe. Eine dünne obere Schicht und eine dichte untere Schicht deuten eher auf eine Schichtung als auf einen gleichmäßigen Viskositätsverlust hin.
Erfassen Sie die Trennung, die Schwebefarbe, den Sedimentzustand und die Mischbarkeit. Die Viskosität eines einzelnen Teils einer getrennten Probe ist nicht repräsentativ für die gesamte Farbe.
3. Messung der Pigmentfeinheit
Grobe Pigment- oder Füllstoffpartikel setzen sich schneller ab. Liegt die Endfeinheit im Bereich von 40–60 μm, kann eine Anpassung des Mahlprozesses einen größeren Nutzen bringen als die Zugabe von mehr Verdickungsmittel.
Das Mahlen sollte nur so lange fortgesetzt werden, wie es zu einer nennenswerten Verringerung der Partikelgröße führt. Eine weitere Verarbeitung, nachdem die Anlage ihre effektive Grenze erreicht hat, verringert die Produktionseffizienz, ohne dass dadurch zwangsläufig die Stabilität verbessert wird.
4. Untersuchung der thixotropen Rückstellung
Beobachten Sie, wie sich die Farbe verhält, nachdem das Mischen beendet ist oder die Scherbeanspruchung beim Auftragen nachlässt. Ein gutes Produkt sollte beim Verarbeiten fließfähig sein, danach aber wieder ausreichend Struktur entwickeln.
Eine schlechte Erholung deutet auf ein Problem mit dem rheologischen Gleichgewicht hin, selbst wenn die anfängliche KU-Viskosität den Sollwert erreicht.
5. Vergleich der Verdickungsmechanismen
Anstatt nur höhere und niedrigere Dosierungen eines Verdickungsmittels zu testen, vergleichen Sie:
- Ein allein verwendetes, in der wässrigen Phase wirksames oder nicht-assoziatives Verdickungsmittel
- Ein assoziatives Verdickungsmittel, das allein verwendet wird
- Eine Kombination aus assoziativer und nicht-assoziativer Verdickung
- Das kombinierte System mit einem geeigneten Ausgleichsmittel
Dieser Ansatz zeigt, ob die Farbe eine höhere Viskosität oder eine andere rheologische Struktur benötigt.
6. Anwendung und Speicher gemeinsam bewerten
Eine Rezeptur, die zwar der Entmischung widersteht, aber eine schlechte Fließfähigkeit aufweist, ist keine ausgereifte Lösung. Umgekehrt kann eine hervorragende Verlaufseigenschaft eine starke Schichtung bei der Lagerung nicht ausgleichen.
Die KU-Viskosität, die Fließfähigkeit, die Filmdicke, die Farbschwimmfähigkeit und die Trennung sollten gemeinsam überprüft werden.
7. Realistische Speicherintervalle verwenden
Für den Vergleich wurden Beobachtungsdaten aus 15, 30 und 60 Tagen herangezogen. Einige Unterschiede waren nach 15 Tagen noch nicht erkennbar, wurden jedoch nach 60 Tagen deutlich.
Ein kurzer Test kann daher zu einer Zulassung einer Formulierung führen, die später versagt. Tieffarbige Lacke benötigen eine ausreichende Lagerzeit, damit sich allmähliche Absetzungen und strukturelle Schwächen zeigen können.
Wie wir bei Zhiwei bei der Auswahl von HEC vorgehen
Unter Zhiwei (Jinan) New Materials Co., Ltd., wir raten davon ab, ein HEC-Produkt allein anhand der anfänglichen KU-Viskosität der Farbe zu beurteilen.
Wenn ein Kunde einen Viskositätsverlust oder eine Entmischung meldet, prüfen wir zunächst, ob das Problem bereits in der Grundfarbe auftritt oder erst nach dem Abtönen. Der Farbpastenanteil, die Pigmentfeinheit, die Niedrigscherstabilität, die thixotrope Rückstellung, die Verlaufseigenschaften und die Lagerdauer helfen dabei, die eigentliche Ursache zu ermitteln.
Wird HEC als Verdickungsmittel in der wässrigen Phase eingesetzt, sollte dessen Dosierung im Rahmen des gesamten Rheologiepakets bewertet werden. Der Test sollte klären, ob HEC eine ausreichende Viskosität in der wässrigen Phase gewährleistet und ob zusätzlich eine assoziative Komponente erforderlich ist, um Partikelwechselwirkungen und eine Strukturrückbildung zu erzielen.
Wir haben dieser Rezeptur kein spezifisches Zhiwei-HEC-Modell zugeordnet, da in den Unterlagen weder die HEC-Viskositätsklasse noch die angestrebte Rheologie bei niedriger Scherung, der Hydratationsprozess noch die detaillierte Zusammensetzung der Grundierung angegeben sind, die für eine verantwortungsvolle Modellauswahl.
Die Angabe einer Note ohne diese Bedingungen würde die Empfehlung zwar präzise erscheinen lassen, dabei jedoch die wichtigsten Variablen der Formulierung unberücksichtigt lassen.
Praktische Möglichkeiten zur Verbesserung der Lagerstabilität
Die vorliegenden Ergebnisse legen vier wesentliche Verbesserungsansätze nahe.
Verringerung der Feinheit der Pigmente und Füllstoffe im Endprodukt
Durch die Verringerung der Partikelgröße von 40–60 μm auf etwa 20–25 μm konnte die vorzeitige Abtrennung deutlich reduziert werden. Der Mahlprozess sollte im Rahmen der Produktionskapazität der Anlage optimiert werden.
Das Eindickungssystem neu ausbalancieren
Eine Kombination aus assoziativer und nicht-assoziativer Verdickung führte zu einer besseren Lagerstabilität als jeder der beiden Mechanismen für sich allein in der Testformulierung.
Das Ziel besteht darin, die Viskosität in der Wasserphase mit einem rekonstruierbaren Netzwerk von Partikelwechselwirkungen zu kombinieren.
Das Verdickungsmittel und das Verlaufsmittel aufeinander abstimmen
Die Verdickermischung ohne Verlaufsmittel sorgte zwar für eine kontrollierte Entmischung, führte jedoch zu einem schlechten Fließverhalten. Durch die Zugabe des Verlaufsmittels wurden das Verarbeitungsverhalten und die Filmdicke verbessert, während die Lagerbeständigkeit erhalten blieb.
Lagerzeit steuern
Deckkraftstarke Latexfarbe sollte nicht unbegrenzt gelagert werden. Sobald es zu einer starken Entmischung gekommen ist, kann durch erneutes Umrühren zwar wieder ein einheitliches Erscheinungsbild im Behälter hergestellt werden, es kann jedoch nicht garantiert werden, dass das ursprüngliche Beschichtungsverhalten wiederhergestellt ist.
Beim abschließenden Auftrag können dennoch Farbverfärbungen, Ausblühungen oder ein ungleichmäßiger Film auftreten.
Häufige Fehldiagnosen
“Der KU-Wert ist niedrig, also wird mehr HEC das Problem lösen”
Eine höhere Viskosität kann zwar die Sedimentation verlangsamen, führt jedoch nicht automatisch zum Wiederaufbau des erforderlichen rheologischen Netzwerks. Der Vergleich der vier Lacke ergab ähnliche KU-Werte und sehr unterschiedliche Lagerungsergebnisse.
“Der KU-Wert ist normal, also muss die Farbe stabil sein.”
Die anfängliche KU-Viskosität kann weder das gesamte Verhalten bei niedriger Scherung noch die thixotrope Rückstellung oder die Wechselwirkungen zwischen den dispergierten Partikeln beschreiben.
“Da die Grundierung beständig ist, wird auch die dunkle Farbe beständig sein.”
Eine höhere Zugabe von Farbpaste führte zu einer deutlich verbesserten Trennung, selbst wenn die zugrunde liegende Grundformulierung unverändert blieb.
“Längeres Schleifen verbessert immer das Lackierergebnis”
Im Vergleich führte eine Mahlzeit von 60 bis 80 Minuten zu derselben Feinheit von 25 μm. Sobald die Anlage ihre effektive Grenze erreicht hatte, führte die zusätzliche Zeit zu keiner weiteren Verbesserung des Ergebnisses.
“Durch erneutes Umrühren wird die Farbe wieder so gut wie eine frische Charge.”
Durch das Remixen kann getrenntes Material wieder vermischt werden, dennoch kann es bei der Anwendung zu Farbablagerungen oder Ausblühungen in der Beschichtung kommen.
“HEC ist vorhanden, also muss HEC die Ursache sein”
Die vorliegenden Erkenntnisse belegen nicht, dass HEC die Ursache für den Viskositätsverlust ist. HEC ist nur ein Teil des gesamten Dispersions- und Rheologiesystems.
Häufig gestellte Fragen
Warum verliert Latexfarbe während der Lagerung an Viskosität?
Die Farbe weist möglicherweise eine unzureichende Struktur bei geringer Scherbeanspruchung, eine schlechte thixotrope Rückstellung oder eine physikalische Entmischung zwischen der flüssigen Phase und den Pigment- oder Füllstoffpartikeln auf. In einem entmischten Behälter erscheint die obere Schicht dünnflüssiger, auch wenn die gesamte Charge keinen gleichmäßigen Viskositätsverlust erfahren hat.
Kann HEC zu einer Verringerung der Viskosität führen?
HEC sollte ohne Vergleichstests nicht als Ursache identifiziert werden. Es erhöht in der Regel die Viskosität der Wasserphase und verhindert das Absetzen von Partikeln. Ein ungeeignetes rheologisches Gesamtsystem kann jedoch auch bei Vorhandensein von HEC instabil bleiben.
Warum trennt sich Latexfarbe mit hoher Farbtiefe leichter?
Für intensive Farben ist mehr Farbpaste erforderlich. Die zusätzliche Farbpaste verändert das Gleichgewicht zwischen Partikeln, flüssigen Trägern, Tensiden, Dispergiermitteln und Verdickungsmitteln. Im Lagervergleich nahm die Entmischung deutlich zu, als der Farbpaste-Anteil von 1% auf 7% stieg.
Bedeutet eine höhere KU-Viskosität eine bessere Lagerstabilität?
Nicht unbedingt. Lacke mit einer Anfangsviskosität zwischen 90 und 92 KU zeigten nach 60 Tagen deutlich unterschiedliche Ergebnisse. Die rheologische Struktur und die Kombination der Verdickungsmittel spielten eine größere Rolle als der geringe Unterschied im KU-Wert.
Kann ein feineres Pigment die Stabilität verbessern?
Ja. Durch die Verringerung der gemessenen Partikelgröße von 40–60 μm auf etwa 25 μm konnte die Abtrennung in den ersten 15 Tagen deutlich reduziert werden. Feinere Partikel weisen eine geringere Absetzgeschwindigkeit auf.
Sollte HEC mit einem assoziativen Verdickungsmittel kombiniert werden?
Ein kombinierter Verdickungsansatz kann ein besseres Gleichgewicht zwischen der Viskosität der Wasserphase, der Partikelwechselwirkung, der Lagerstabilität und der Fließfähigkeit bei der Verarbeitung herstellen. Das genaue Mischungsverhältnis muss in der tatsächlichen Farbe überprüft werden, da bei dem im Vergleich genannten Verhältnis von 1,5:1 kein HEC als nichtassoziative Komponente verwendet wurde.
Kann sich abgesetzte Farbe durch Vermischen wiederherstellen lassen?
Durch das Mischen können die Bestandteile neu verteilt werden, doch das ursprüngliche Verarbeitungsverhalten lässt sich dadurch möglicherweise nicht vollständig wiederherstellen. Es können weiterhin Farbverschiebungen, Ausblühungen oder Filmfehler auftreten.
Schlussfolgerung
Latexfarbe verliert nicht immer an Viskosität, weil das HEC versagt hat. In vielen Fällen ist die sichtbare Verdünnung eine Folge von Pigmentabscheidung, Flüssigphasentrennung, unzureichender thixotroper Rückstellung oder eines unausgewogenen rheologischen Systems.
Dunkle Latexfarbe ist besonders heikel, da ein höherer Farbpastenanteil die Rezeptur verändert und die Neigung zur Entmischung erhöht. Grobe Partikel beschleunigen die Absetzung zusätzlich, während eine einzelne Viskositätsmessung Schwachstellen in der Lackstruktur verschleiern kann.
HEC ist nach wie vor nützlich für den Aufbau der Viskosität in der Wasserphase. Es sollte jedoch zusammen mit der Pigmentfeinheit, dem Farbpastenanteil, der assoziativen Verdickung, der Verlaufseigenschaft, der Fließfähigkeit und dem Langzeitlagerungsverhalten bewertet werden.
Die zuverlässigste Lösung besteht nicht einfach darin, mehr Verdickungsmittel hinzuzufügen. Vielmehr geht es darum, ein Rheologiesystem zu entwickeln, das während der Lagerung seine Struktur beibehält, beim Auftragen fließt, sich nach Scherbeanspruchung wieder erholt und einen gleichmäßigen Beschichtungsfilm bildet.