CMC und HEC sind zwei wasserlösliche Celluloseether, die in Formulierungen für Körperpflege- und Haushaltspflegeprodukte weit verbreitet sind. Beide können die Viskosität erhöhen, das Fließverhalten regulieren, Wasser binden und dazu beitragen, die Homogenität einer Formulierung zu gewährleisten.
Sie sind jedoch nicht austauschbar.
Natriumcarboxymethylcellulose, allgemein als CMC-Na, CMC oder Cellulosegummi bezeichnet, ist ein anionisches Polymer. Hydroxyethylcellulose, auch HEC genannt, ist nichtionisch. Dieser Unterschied in der elektrischen Ladung beeinflusst das Verhalten der einzelnen Verdickungsmittel im Zusammenspiel mit Salzen, Tensiden, kationischen Inhaltsstoffen, Schleifmitteln, Wirkstoffen und Konservierungsstoffen.
CMC ist häufig eine praktische und wirtschaftliche Wahl für herkömmliche Zahnpasta, Masken und Produkte auf Wasserbasis, bei denen eine Bindewirkung und die Kontrolle der Synerese erforderlich sind. HEC wird häufig in Rezepturen bevorzugt, die einen höheren Elektrolytgehalt, kationische Inhaltsstoffe oder komplexe Tensidmischungen enthalten oder bei denen hohe Anforderungen an Klarheit und Textur gestellt werden.
Die beste Wahl hängt von der gesamten Zusammensetzung ab, nicht nur von der auf dem Produktetikett angegebenen Viskosität.
CMC vs. HEC auf einen Blick
| Eigentum | Natriumcarboxymethylcellulose | Hydroxyethyl-Zellulose |
|---|---|---|
| Gängige Abkürzung | CMC, CMC-Na, NaCMC | HEC |
| Gängige INCI-Bezeichnung | Cellulosegummi | Hydroxyethylcellulose |
| Ionischer Charakter | Anionisch | Nichtionisch |
| Wichtigste funktionale Aufgaben | Verdickung, Bindung, Wasserbindung, Synerese-Kontrolle, Suspension | Verdickung, Fließkontrolle, Aufrechterhaltung der Suspension, Filmbildung, Texturstabilisierung |
| Salzverträglichkeit | Hängt stark von der Salzart, der Konzentration, dem Trockensubstanzgehalt und der Qualität ab | In der Regel besser in vielen Elektrolytsystemen |
| Kationische Verträglichkeit | Kann Wechselwirkungen mit kationischen Tensiden oder Wirkstoffen eingehen | Im Allgemeinen besser verträglich, da es nichtionisch ist |
| Klares Formulierungspotenzial | Möglich, hängt jedoch von der Güteklasse und der Zusammensetzung ab | Oft eine gute Wahl für klare Gele und Tensidsysteme |
| Gängige Anwendungen im Bereich der Körperpflege | Zahnpasta, Masken, Cremes, Gele | Shampoo, Duschgel, Handseife, Körperlotionen, Sonnenschutz, Zahnpasta |
| Häufige Anwendungsbereiche in der häuslichen Pflege | Reinigungsmittel, Polituren, Federungssysteme | Flüssigwaschmittel, Spülmittel, Haushaltsreiniger, Gelreiniger |
| Hauptrisiko bei der Formulierung | Viskositätsverlust oder Unverträglichkeit in salzreichen und kationischen Systemen | Klumpenbildung während der Hydratisierung, übermäßige Verdickung und gradabhängige Klarheit |
| Lassen sie sich kombinieren? | Ja | Ja |
Beim Vergleich von CMC und HEC gibt es keinen eindeutigen Sieger. Jedes Polymer löst eine andere Gruppe von Formulierungsproblemen.
Was ist Natriumcarboxymethylcellulose?
Natriumcarboxymethylcellulose wird durch Einbau von Carboxymethylgruppen in ein Cellulosegerüst hergestellt. Sie wird üblicherweise als Natriumsalz angeboten.
Diese Carboxymethylgruppen verleihen CMC eine anionische Ladung, wenn es sich in Wasser auflöst. Die Ladung unterstützt die Hydratisierung des Polymers und dessen Wechselwirkung mit der wässrigen Phase, macht CMC jedoch auch empfindlicher gegenüber bestimmten Ionen und positiv geladenen Inhaltsstoffen.
Handelsübliche CMC-Typen unterscheiden sich hinsichtlich Substitutionsgrad, Molekulargewicht, Reinheit, Partikelgröße und Gleichmäßigkeit der Substitution.
Der Substitutionsgrad (DS) beschreibt die durchschnittliche Anzahl der Carboxymethylgruppen, die an jede Anhydroglucoseeinheit in der Cellulosekette gebunden sind. Veränderungen des DS können die Wasserlöslichkeit, das Elektrolytverhalten, die Rheologie und die Kompatibilität beeinflussen.
Bei der Auswahl von CMC für Körperpflege- oder Mundpflegeprodukte sollte nicht allein die Viskosität als Kriterium herangezogen werden. Auch die Reinheit, der Natriumchloridgehalt, Natriumglykolat, die Grenzwerte für Keimzahl, Schwermetalle, Geruch, Geschmack und der rechtliche Status können von Bedeutung sein.
In der Mundpflege wird CMC als Bindemittel und Rheologiemodifikator geschätzt. Es kann flüssige und feste Inhaltsstoffe zusammenhalten, die Wasserabscheidung verringern und dafür sorgen, dass die Zahnpasta beim Ausdrücken aus der Tube einen gleichmäßigen Strahl bildet. Ashland beschreibt CMC für die Mundpflege als einen anionischen, wasserlöslichen Celluloseether, der die Rheologie modifiziert, Wasser bindet und dazu beiträgt, die Synerese in Zahnpasta zu verhindern. Seine Technischer Leitfaden zur Mundpflege zeigt zudem, dass sich die CMC-Typen hinsichtlich DS, Viskosität und Partikelgröße unterscheiden.
Was ist Hydroxyethylcellulose?
Hydroxyethylcellulose ist hergestellt durch Einbau von Hydroxyethylgruppen in Zellulose. Es handelt sich um ein nichtionisches, wasserlösliches Polymer.
Da HEC nicht dieselbe negative Ladung aufweist wie CMC, ist es im Allgemeinen weniger wahrscheinlich, dass es zu unerwünschten Wechselwirkungen mit kationischen Tensiden, quartären Ammoniumverbindungen und positiv geladenen Wirkstoffen kommt.
HEC kann die Viskosität erhöhen, den Fluss regulieren, die Suspension unterstützen, die Verteilbarkeit verbessern und die Textur von Formulierungen auf Wasserbasis stabilisieren. Es wird in Shampoos, Duschgels, Handwaschmitteln, Lotionen, Cremes, Gels, Flüssigwaschmitteln, Geschirrspülmitteln und Haushaltsreinigern verwendet.
HEC kann auch ein scherverdünnendes Verhalten hervorrufen. Ein scherverdünnendes Produkt lässt sich leichter pumpen, gießen, verteilen oder auspressen, wenn Kraft auf es ausgeübt wird. Nach Wegfall der Kraft baut es einen Teil seiner Struktur wieder auf. Dieses Verhalten kann die Dosierung verbessern und dazu beitragen, dass ein Produkt auf einer senkrechten Fläche haften bleibt.
Zhiwei beschreibt HEC als ein wasserlösliches Polymer, das zur Erhöhung der Viskosität und zur Steuerung der Fließeigenschaften in Körperpflegeprodukten und anderen wasserbasierten Systemen eingesetzt wird. Das aktuelle Sortiment umfasst HEC 40, HEC 300, HEC 2K, HEC 6K, HEC 15K, HEC 30K, HEC 50K, HEC 100K und HEC 150K. Das komplette Sortiment wird auf der Zhiwei HEC-Produktseite.
Der wichtigste Unterschied: anionisch vs. nichtionisch
Der Unterschied im ionischen Charakter ist der Hauptgrund dafür, dass sich CMC und HEC unterschiedlich verhalten.
CMC enthält negativ geladene Carboxymethylgruppen. Diese Gruppen können mit gelösten Salzen und positiv geladenen Stoffen Wechselwirkungen eingehen. Diese Wechselwirkungen können zu einer Verringerung der Polymerquellung, einer Verringerung der Viskosität, der Bildung von Trübungen oder zu Ausfällungen führen.
Das Ergebnis hängt von der Art und der Konzentration der Ionen ab. Einwertige Salze wie Natriumchlorid können bei höheren Konzentrationen die Viskosität verringern. Mehrwertige Ionen wie Kalzium, Magnesium, Aluminium oder Eisen können eine stärkere Wirkung haben.
HEC ist nichtionisch. Seine Hydratation und Verdickung hängen nicht in gleicher Weise von einer anionischen Ladung ab. Daher bietet es in vielen Systemen, die Elektrolyte oder kationische Inhaltsstoffe enthalten, eine breitere Kompatibilität.
Das bedeutet jedoch nicht, dass HEC von der Chemie der Rezeptur unberührt bleibt. Sehr hohe Salzkonzentrationen, extreme pH-Werte, hohe Lösungsmittelanteile, Tenside, Duftöle, Temperatur und Konservierungsstoffe können seine Viskosität und Klarheit nach wie vor beeinflussen.
HEC sollte in vielen komplexen Systemen als toleranter beschrieben werden, nicht jedoch als völlig immun gegen Kompatibilitätsprobleme.
CMC und HEC in Zahnpasta
Zahnpasta besteht aus einer Mischung aus Wasser, Feuchthaltemitteln, Schleifmitteln, Tensiden, Aromastoffen, Süßungsmitteln, Wirkstoffen und Konservierungsstoffen. Das Verdickungsmittel muss dieses System zusammenhalten und gleichzeitig dafür sorgen, dass die Paste gepumpt, abgefüllt, aus der Tube gedrückt und auf einer Zahnbürste verteilt werden kann.
Die American Dental Association erklärt, dass Zahnpasta zur Stabilisierung des Produkts Verdickungsmittel oder Bindemittel auf Zellulosebasis enthalten kann. Zahnpasta kann außerdem Calciumcarbonat, hydratisierte Kieselsäure, Phosphatsalze, Fluoridverbindungen, Feuchthaltemittel und Tenside enthalten. Diese Inhaltsstoffe schaffen unterschiedliche Bedingungen für die Verträglichkeit des Verdickungsmittels. Siehe die Übersicht über die Inhaltsstoffe der ADA-Zahnpasta.
Wann CMC eine gute Wahl ist
CMC wird seit langem in herkömmlichen Zahnpasten verwendet. Es sorgt für Bindungsvermögen, Wasserbindung, Konsistenz und eine kontrollierte Synerese. Es ist oft kostengünstig und ermöglicht die Herstellung einer geschmeidigen Paste mit guten Extrusionseigenschaften.
CMC kann gut funktionieren, wenn der Elektrolytgehalt moderat ist und die Wirkstoffe mit einem anionischen Polymer verträglich sind.
Wann HEC die bessere Wahl ist
HEC wird dann interessant, wenn die Formulierung eine hohe Konzentration an Salzen, mehrwertigen Ionen oder kationischen Wirkstoffen enthält.
Sein nichtionischer Charakter kann die Verträglichkeit und Lagerstabilität verbessern. Außerdem kann er zu einem glatten, glänzenden Zahnpastastrang und einem scherverdünnenden Fließverhalten beitragen.
In Ashlands Leitfaden zur Mundpflege wird HEC als mit einer Vielzahl von Wirkstoffen kompatibel und als verträglich gegenüber ein-, zwei- und dreiwertigen Kationen beschrieben. Damit ist HEC ein geeigneter Kandidat für mineralstoffreiche Zahnpasta und andere elektrolytreiche Mundpflegesysteme.
Können CMC und HEC gemeinsam verwendet werden?
Ja. Eine Kombination aus CMC und HEC ermöglicht ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Kosten, Bindekraft, Salztoleranz, Textur und Lagerstabilität.
CMC kann für eine kostengünstige Wasserbindung und eine gute Anfangskonsistenz sorgen. HEC kann die Verträglichkeit verbessern und dazu beitragen, die Viskosität zu erhalten, wenn die Rezeptur schwierigere Ionen enthält.
Das Mischungsverhältnis sollte getestet werden, anstatt es direkt von einer anderen Zahnpasta zu übernehmen. Die Art des Schleifmittels, die Fluoridquelle, der Feuchtigkeitsgehalt, das Tensidsystem, die Temperatur und die Reihenfolge der Verarbeitungsschritte beeinflussen das Ergebnis.
Die folgenden Wertebereiche stellen angemessene Referenzwerte für Laboruntersuchungen dar, nicht jedoch fertige handelsübliche Rezepturen.
| Zahnpastatyp | CMC-Screening-Bereich | HEC-Screening-Bereich | Haupttest |
|---|---|---|---|
| Zahnpasta mit Kalziumkarbonat | 0.8%-1.0% | 0.3%-0.6% | Kalziumverträglichkeit, Bandform, Wasserabscheidung |
| Zahnpasta mit Dicalciumphosphat | 0.1%-0.6% | 0.3%-0.5% | Elektrolytkompatibilität und Lagerviskosität |
| Zahnpasta mit hydratisiertem Siliziumdioxid | 0.1%-0.5% | 0.1%-0.5% | Klarheit, Geschmeidigkeit, Extrusion und Synerese |
Der Gesamtgehalt an Verdickungsmitteln sollte entsprechend den ausgewählten Typen optimiert werden. Ein Polymer mit hohem Molekulargewicht erfordert möglicherweise eine geringere Dosierung als ein Typ mit niedrigerer Viskosität.
Auch bei der Herstellung von Mundpflegeprodukten ist ein entsprechender Reinheitsgrad erforderlich. Ein HEC- oder CMC-Typ für allgemeine industrielle Zwecke sollte nicht in Zahnpasta verwendet werden, es sei denn, der Lieferant bestätigt, dass dieser die erforderlichen Spezifikationen für Mundpflegeprodukte und die örtlichen Vorschriften erfüllt.
HEC in Shampoo und Duschgel
Moderne Shampoos und Duschgels können anionische, amphotere, nichtionische und kationische Inhaltsstoffe enthalten. Außerdem können sie Natriumchlorid, Duftstoffe, Pflanzenextrakte, pflegende Polymere, Konservierungsmittel, Perlglanzmittel und suspendierte Partikel enthalten.
HEC wird häufig gewählt, da es aufgrund seines nichtionischen Charakters mit vielen dieser Materialien gut verträglich ist.
Es kann den Körper erhöhen, die Gießbarkeit verbessern, eine geschmeidige Textur fördern und dazu beitragen, die Konsistenz des Produkts während der Lagerung zu erhalten. Bei ordnungsgemäßer Hydratisierung der HEC-Sorte und bei Kompatibilität mit dem Tensid- und Duftstoffsystem sind möglicherweise auch klare Gele realisierbar.
Zhiwei beschreibt HEC als Verdickungsmittel für Shampoo und Duschgel, das eine klare Textur, Salztoleranz, gleichmäßigen Auftrag und ein stabiles Produktgefühl gewährleisten kann. Das Unternehmen betont zudem, dass die tatsächlichen Ergebnisse von den Tensiden, dem Salzgehalt, dem pH-Wert, dem Duftstoff, der Temperatur und der Mischmethode abhängen. Weitere Anwendungsdetails finden Sie auf der Seite zu Zhiwei HEC für Shampoo und Duschgel.
In einem Duschgel auf Seifenbasis kann HEC als Viskositäts- und Texturmodifikator eingesetzt werden. Ein Testbereich von etwa 0,2% bis 0,4% kann als erster Anhaltspunkt für Laborversuche dienen, doch die endgültige Dosierung muss der HEC-Qualität und der Seifenkonzentration Rechnung tragen.
HEC sollte nicht als vollwertiger Emulgator bezeichnet werden. Es kann zwar dazu beitragen, ein Dispersionssystem zu stabilisieren, indem es die Viskosität erhöht und die Bewegung verlangsamt, doch eine Rezeptur, die eine nennenswerte Ölphase enthält, benötigt in der Regel dennoch einen geeigneten Emulgator.
HEC sollte zudem nicht automatisch als Schaumverstärker bezeichnet werden. Eine Veränderung der Viskosität kann die Schaumbildung, das Abfließen und die Stabilität beeinflussen, doch das Ergebnis hängt vom Tensidsystem ab. Das Schaumvolumen, die Schaumtextur und das Ausspülverhalten sollten während der Entwicklung gemessen werden.
HEC in Handwaschmitteln und Flüssigseife
Handwaschmittel können anionische Tenside, amphotere Tenside, nichtionische Tenside, desinfizierende Wirkstoffe, Salze, Lösungsmittel, Feuchthaltemittel, Duftstoffe und Konservierungsmittel enthalten.
Enthält die Formulierung einen kationischen antimikrobiellen Wirkstoff, kann es zu Wechselwirkungen mit einem anionischen Verdickungsmittel wie CMC kommen. Dies kann die Verdickungswirkung verringern, eine Trübung verursachen oder die Verfügbarkeit des Wirkstoffs beeinträchtigen.
Da HEC nichtionisch ist, stellt es für Systeme mit kationischen oder gemischten Tensiden oft eine sicherere Ausgangsbasis dar. Die Verträglichkeit muss jedoch dennoch unter Berücksichtigung des jeweiligen Wirkstoffs und der jeweiligen Einsatzkonzentration überprüft werden.
Das Formulierungsteam sollte Aussehen, Viskosität, pH-Wert, Stabilität der Wirkstoffe, Schaumbildung, Spülgefühl und mikrobiologische Konservierung überwachen. Es reicht nicht aus, lediglich die anfängliche Viskosität zu prüfen.
Hydroalkoholische Produkte erfordern besondere Aufmerksamkeit. Einige HEC-Typen können zwar in Wasser-Alkohol-Systemen eingesetzt werden, die Verträglichkeit hängt jedoch vom Polymertyp, der Art des Alkohols, der Alkoholkonzentration, der Hydratisierungsmethode und weiteren Inhaltsstoffen ab. Ein Verdickungsmittel, das in einem normalen Handwaschmittel funktioniert, ist möglicherweise nicht für ein Desinfektionsmittel mit hohem Alkoholgehalt geeignet.
HEC in Lotionen, Cremes und Sonnenschutzprodukten
In einer Öl-in-Wasser-Lotion sorgt HEC für die Verdickung der kontinuierlichen Wasserphase. Dies kann die Tröpfchenbewegung verlangsamen, die Textur verbessern und die Emulsionsstabilität fördern.
HEC kann zudem das Gleiten beim Auftragen verbessern und ein wässriges oder instabiles Gefühl verringern. Typische Dosierungen in Lotionen und Cremes liegen je nach gewünschter Textur und Viskositätsklasse im Bereich von etwa 0,1% bis 0,5%.
Es ist wichtig, zwischen Verdickung und Emulgierung zu unterscheiden. HEC kann zwar zur Bildung einer Emulsion beitragen, ist jedoch in der Regel nicht der primäre Emulgator. Die Rezeptur benötigt weiterhin ein Emulgatorsystem, das auf die Ölphase und das jeweilige Produkt abgestimmt ist.
Sonnenschutzprodukte stellen höhere Anforderungen, da sie Mineralpartikel, organische UV-Filter, Elektrolyte, Öle und filmbildende Inhaltsstoffe enthalten können. HEC kann die Textur und die Suspension unterstützen, doch die Wirksamkeit eines Sonnenschutzmittels lässt sich nicht allein anhand der Viskosität vorhersagen. Jede Änderung des Verdickungsmittels kann sich auf die Verteilbarkeit, die Filmbildung, die Wasserbeständigkeit und den gemessenen Sonnenschutz auswirken.
Zhiweis HEC-Leitfaden für Lotionen und Sonnenschutzprodukte empfiehlt, vor der Auswahl einer Sorte den Emulsionstyp, den Ölphasengehalt, den pH-Wert, den Elektrolytgehalt, den UV-Filtertyp, das Verarbeitungsverfahren und die Verpackung zu überprüfen.
CMC und HEC in Gesichtsmasken
CMC wird in Peel-off- und Rinse-off-Masken als Verdickungsmittel, Bindemittel und Mittel zur Beeinflussung der Filmtextur eingesetzt.
In einer Peel-off-Maske, die Polyvinylalkohol enthält, kann CMC einen zu festen oder spröden Film auflockern und die Art und Weise beeinflussen, wie sich die getrocknete Schicht von der Haut löst. Es kann auch mit Alginat, Glycerin, Propylenglykol und anderen wasserbindenden Inhaltsstoffen kombiniert werden.
In einer abwaschbaren Maske kann CMC für mehr Konsistenz sorgen und die Suspension von Pulvern oder anderen dispergierten Stoffen unterstützen.
HEC kann eingesetzt werden, wenn der Formulierer ein geschmeidigeres Gel, eine bessere Verträglichkeit mit kationischen Inhaltsstoffen oder ein weniger ionisches Verdickungssystem benötigt. Es kann zudem die Verteilbarkeit verbessern und ein anderes sensorisches Profil erzeugen.
Keines der beiden Polymere sollte allein aufgrund seiner Viskosität in Wasser ausgewählt werden. Die Flexibilität des Films, die Trocknungszeit, die Klebkraft, die Abwaschbarkeit, das Hautgefühl, die Haltbarkeit und die Dosierbarkeit aus der Verpackung müssen am fertigen Produkt getestet werden.
CMC und HEC in Wasch- und Spülmitteln
CMC spielt eine etablierte Rolle in Waschmittelformulierungen, unter anderem bei der Verhinderung der erneuten Ablagerung von Schmutz. Es kann dazu beitragen, das erneute Ablagern von Schwebeschmutz auf dem Textil während des Waschvorgangs zu reduzieren.
HEC wird vor allem zur Einstellung der Viskosität und Fließfähigkeit von flüssigem Waschmittel, Spülmittel und Gel-Reinigungsmitteln verwendet. Es kann die Dosierbarkeit verbessern und dazu beitragen, dass ein Reinigungsmittel auf einer senkrechten Fläche haften bleibt.
Zhiwei beschreibt HEC als nichtionisches Verdickungsmittel für Wasch- und Geschirrspülmittel. Es trägt in geeigneten Formulierungen zur Viskosität, Fließkontrolle, Texturstabilität und Klarheit bei. Das Endergebnis hängt jedoch weiterhin von der Art der Tenside, der Salzkonzentration, den Enzymen, dem Duftstoff, den Lösungsmitteln und dem pH-Wert ab. Siehe die Anwendungshinweise für Zhiwei-Waschmittel.
Ein wichtiger Unterschied in der Rezeptur besteht darin, dass Verdickung und die Verhinderung der Ablagerung von Schmutz zwei getrennte Funktionen sind. HEC kann zwar die Konsistenz eines Waschmittels verbessern, sollte jedoch nicht automatisch als direkter Ersatz für CMC angesehen werden, wenn die Verhinderung der Ablagerung von Schmutz auf Textilien das Hauptziel ist.
Eine Formulierung kann daher ein Polymer für die Rheologie und einen anderen Stoff für die Textilpflegeeigenschaften verwenden.
So vergleichen Sie die Viskosität von CMC und HEC richtig
Eine Produktbezeichnung wie “30K” oder “100K” reicht nicht aus, um zwei Celluloseether miteinander zu vergleichen.
Die Viskosität hängt von verschiedenen Prüfbedingungen ab:
| Testvariable | Warum es wichtig ist |
|---|---|
| Polymerkonzentration | Eine 1%-Lösung lässt sich nicht direkt mit einer 2%-Lösung vergleichen. |
| Prüftemperatur | Die Viskosität von Celluloseether ändert sich mit der Temperatur |
| Instrument | Brookfield, NDJ und andere Viskosimeter können zu unterschiedlichen Ergebnissen führen |
| Spindel und Drehzahl | Unterschiedliche Einstellungen für Spindel und Drehzahl beeinflussen den Messwert |
| Trinkpause | Eine unvollständig hydratisierte Probe liefert ein künstlich zu niedriges Ergebnis. |
| Wasserqualität | Mineralien und gelöste Salze können die Viskosität verändern |
| pH | Der pH-Wert beeinflusst die Hydratation und die langfristige Stabilität des Polymers |
| Probenvorbereitung | Klumpen oder eingeschlossene Luft führen zu unzuverlässigen Ergebnissen |
Ein bei 2% und 25 °C gemessener CMC-Wert sollte nicht direkt mit einem bei 1% und 25 °C gemessenen HEC-Wert verglichen werden.
Formulierer sollten die vollständige Prüfmethode beim Lieferanten anfordern. Dieselbe Methode sollte dann für die Eingangskontrolle und für Vergleichstests mit Konkurrenzprodukten verwendet werden.
So fügt man CMC oder HEC klumpenfrei hinzu
Sowohl bei CMC als auch bei HEC können sich „Fisheyes“ bilden, wenn trockenes Pulver zu schnell mit Wasser in Kontakt kommt. Die Außenseite eines Pulverklumpens nimmt als Erstes Wasser auf und bildet eine Gelschicht. Diese Schicht verhindert, dass Wasser zum trockenen Material im Inneren gelangt.
Ein kontrollierter Mischvorgang mindert dieses Problem.
- Beginnen Sie mit sauberem Wasser und erzeugen Sie einen gleichmäßigen Wirbel, ohne dabei zu viel Luft in die Charge zu saugen.
- Geben Sie den Zelluloseether langsam über die gesamte Bewegungsfläche verteilt hinzu. Schütten Sie nicht den gesamten Beutel an einer Stelle aus.
- Lassen Sie das Pulver sich verteilen, bevor Sie die Hydratisierung beschleunigen.
- Gegebenenfalls sollte das Polymer zuvor in Glycerin, Sorbit, Glykol oder einer anderen kompatiblen, nicht lösenden Phase dispergiert werden.
- Bei HEC mit verzögerter Hydratation sind die vom Lieferanten empfohlenen pH-Werte und der Zeitplan einzuhalten.
- Fügen Sie, sofern die Rezeptur und das Verfahren dies zulassen, nach der Hydratisierung des Polymers große Mengen Salz hinzu.
- Die Viskosität darf erst gemessen werden, nachdem die Charge die vorgesehene Hydratations- und Ruhezeit vollständig durchlaufen hat.
- Überprüfen Sie das Ergebnis nach 24 Stunden erneut, da sich die endgültige Viskosität möglicherweise noch weiterentwickeln kann.
Bei einigen Zhiwei-HEC-Typen wird ein Verfahren zur verzögerten Hydratation angewendet, um die Dispergierbarkeit zu verbessern und die Klumpenbildung zu verringern. Das korrekte Vorgehen ist den typspezifischen technischen Datenblättern (TDS) zu entnehmen.
Heizen ist nicht automatisch die beste Lösung. HEC lässt sich zwar in heißem oder kaltem Wasser auflösen, doch hohe Temperaturen können die Oberflächenhydratation beschleunigen und eine ohnehin schon schlechte Dispersion weiter verschlechtern. Die Temperatur sollte im Rahmen des gesamten Mischprozesses festgelegt werden.
Welche Zhiwei-HEC-Stufe sollten Sie testen?
Zhiwei liefert HEC-Modelle mit niedrigen bis hohen Kennzahlen. Die Auswahl der Güteklasse sollte sich nach der gewünschten Produkttextur und der Prüfmethode richten.
| Formulierungsziel | Zhiwei HEC – Ausrichtung des Auswahlverfahrens | Hauptüberprüfung |
|---|---|---|
| Leichte Flüssigkeit, Serum oder System mit geringem Körperanteil | HEC 300 oder HEC 2K | Klarheit, Fließfähigkeit, Sprühbarkeit und Rückstände |
| Mäßige Viskosität von Shampoo oder Duschgel | HEC 6K, HEC 15K oder HEC 30K | Schaumbildung, Salzverträglichkeit, Duftverträglichkeit und Spülgefühl |
| Reichhaltiges Duschgel oder Flüssigreiniger | HEC 30K oder HEC 50K | Fließverhalten, Pumpbarkeit, Konsistenz und Lagerstabilität |
| Reinigungsmittel, das eine stärkere vertikale Haftkraft erfordert | HEC 50K oder HEC 100K | Anhaftung, Fadenbildung, Oberflächenabspülung und Dosierung aus der Verpackung |
| Gel mit hohem Wasseranteil | HEC 100K | Hydratationszeit, Entlüftung, Klarheit und sensorisches Empfinden |
| Zahnpasta oder Mundpflege | Anwendungsspezifische, konforme Güteklasse | Reinheit, Keimgrenzwerte, Geschmack, Ionen, Schleifmittel und Dokumentation zur Mundpflege |
Diese Modelle stellen eher Anhaltspunkte für die Auswahl dar als endgültige Empfehlungen.
So ist beispielsweise Zhiwei HEC 30K ein nichtionisches Produkt, das für Reinigungsmittel und stabile Formulierungen auf Wasserbasis vorgesehen ist. Die veröffentlichte Spezifikation basiert auf einer 1%-Lösung bei 25 °C und gibt eine Brookfield-LV-Viskosität von 1.501–2.600 mPa·s an. Zhiwei HEC 50K ist auf eine höhere Viskosität und einen festeren Körper ausgelegt, während Zhiwei HEC 100K ist für Fahrzeuge mit höherer Karosserie und einer stärkeren Federung vorgesehen.
Die Modellbezeichnung sollte niemals die gemessenen Spezifikationen ersetzen. Käufer sollten Konzentration, Temperatur, Messgerät, Spindel, Drehzahl, Ionencharakter, Partikelgröße, Feuchtigkeit, Aschegehalt und pH-Wert vergleichen.
Auch im Bereich der Körperpflege und Mundpflege sind zusätzliche Qualitätskontrollen erforderlich. Der Einkäufer sollte sich vergewissern, ob die vorgeschlagene Qualität den Anforderungen des Zielmarktes hinsichtlich Reinheit, mikrobiologischer Werte, chemischer Rückstände und gesetzlicher Vorschriften entspricht.
Eine praktische Methode zur Auswahl zwischen CMC und HEC
Beginnen Sie mit der Formel und nicht mit dem Namen eines Polymers.
Handelt es sich bei dem Produkt um eine herkömmliche Zahnpasta mit moderatem Elektrolytgehalt und spielt der Preis eine wichtige Rolle, könnte CMC die erste Wahl sein.
Enthält die Zahnpasta einen hohen Mineralstoffgehalt, mehrwertige Ionen oder kationische Inhaltsstoffe, kann HEC oder eine Kombination aus CMC und HEC für eine bessere Stabilität sorgen.
Handelt es sich bei dem Produkt um ein klares Shampoo oder ein Duschgel mit einem komplexen Tensidsystem, ist HEC oft der praktischere Ausgangspunkt.
Enthält das Produkt einen kationischen antimikrobiellen oder pflegenden Wirkstoff, lässt sich nichtionisches HEC in der Regel leichter bewerten als anionisches CMC.
Wenn das Hauptziel eines Waschpulvers oder einer Waschflüssigkeit darin besteht, die Wiederablagerung von Schmutz zu verhindern, kann CMC eine Funktion bieten, die sich nicht allein anhand der Viskosität beurteilen lässt.
Handelt es sich bei dem Produkt um eine Lotion, eine Creme oder eine Sonnenschutzemulsion, kann HEC die Viskosität und Textur der kontinuierlichen Phase unterstützen, doch der Emulgator und das gesamte Stabilitätssystem bleiben unverzichtbar.
Die endgültige Auswahl sollte auf der Grundlage von Vergleichschargen aus dem Labor erfolgen. Jede Charge sollte bei der Erstzubereitung, nach vollständiger Hydratation und nach der Lagerung geprüft werden.
Was sollte ein Stabilitätstest umfassen?
Ein aussagekräftiger Vergleich zwischen CMC und HEC sollte mehr als nur die Anfangsviskosität berücksichtigen.
| Test | Was sich daraus ergibt |
|---|---|
| Anfangsviskosität und Viskosität nach 24 Stunden | Hydratationsgeschwindigkeit und Entwicklung der Endviskosität |
| Viskosität bei verschiedenen Temperaturen | Temperaturempfindlichkeit und Verbraucherverhalten |
| Zentrifugentest | Frühe Anzeichen für Abtrennung oder Sedimentation |
| Gefrier-Auftau-Zyklen | Beständigkeit gegenüber Temperaturschwankungen während des Transports und der Lagerung |
| Lagerung bei hohen Temperaturen | Beschleunigte Veränderungen der Viskosität und des Aussehens |
| pH-Überwachung | Stabilität von Polymeren und Formulierungen |
| Klarheit oder Trübung | Verträglichkeit mit Tensiden, Salzen, Duftstoffen und Wirkstoffen |
| Schaumprüfung | Auswirkungen auf die Schaumbildung und den Abfluss |
| Verpackungsprüfung | Leistung beim Pumpen, Auspressen, Sprühen oder Ausgießen |
| Mikrobiologische Belastungsprüfung | Angemessenheit des Konservierungssystems |
| Sensorische Prüfung | Gleitgefühl, Widerstand, Griffigkeit, Rückstände und Spülgefühl |
Eine Formulierung mit der richtigen Brookfield-Viskosität kann dennoch versagen, weil sie fadenbildend wird, Luft einschließt, die Schaumbildung beeinträchtigt, eine Pumpe verstopft oder sich während der Lagerung absetzt.
Was sollten Einkäufer bei einem HEC-Lieferanten erfragen?
Eine fachliche Anfrage sollte Angaben zum Produkttyp, zum Tensidsystem, zum Salzgehalt, zum pH-Wert, zur angestrebten Viskosität, zur angestrebten Klarheit, zur Mischmethode, zur Anwendungstemperatur und zur Verpackung enthalten.
Der Lieferant sollte ein aktuelles TDS, ein Sicherheitsdatenblatt (SDS) und ein Chargenzertifikat (COA) vorlegen. Bei Körperpflege- und Mundpflegeprodukten sollte der Käufer zudem Informationen zu Reinheit, mikrobiologischen Grenzwerten, Rückständen, Schwermetallen und der Übereinstimmung mit dem Verwendungszweck anfordern.
Zhiwei (Jinan) New Materials Co., Ltd. bietet eine Auswahl an HEC-Qualitäten, Muster, technische Datenblätter (TDS), Sicherheitsdatenblätter (SDS) sowie Chargenunterlagen an. Das HEC-Sortiment des Unternehmens umfasst Produkte mit niedriger, mittlerer und hoher Viskosität für wasserbasierte Formulierungen.
Durch die Angabe der tatsächlichen Grundformulierung kann der Lieferant eine realistische Siebklasse empfehlen, anstatt ein Modell allein anhand seines Nennwerts auszuwählen.
Häufig gestellte Fragen
Ist die HEC besser als das CMC?
HEC ist nicht in jedem Fall die bessere Wahl. Es ist häufig vorteilhafter in Systemen mit hohem Elektrolytgehalt, in kationischen, klaren oder komplexen Tensidsystemen. CMC kann hinsichtlich Bindungsvermögen, Wasserbindung, Zahnpastatextur und Verhinderung von Ablagerungen bei der Wäsche wirtschaftlicher und wirksamer sein.
Kann HEC CMC in derselben Dosierung ersetzen?
In der Regel nicht. Die beiden Polymere unterscheiden sich hinsichtlich Ladung, Molekulargewicht, Hydratation, Rheologie und Kompatibilität. Bei einem Austausch sollte zunächst eine Dosierungsleiter erstellt und eine umfassende Stabilitätsprüfung durchgeführt werden.
Welches Verdickungsmittel eignet sich besser für Zahnpasta?
CMC eignet sich für viele herkömmliche Zahnpastaformulierungen. HEC kann in Systemen mit hohem Salz- oder Mineralgehalt sowie in Formulierungen mit kationischen Wirkstoffen von Vorteil sein. Eine CMC-HEC-Mischung kann ein sinnvolles Gleichgewicht schaffen.
Welches Verdickungsmittel eignet sich besser für Shampoo?
HEC ist oft der bessere Ausgangspunkt, da es nichtionisch ist und mit vielen Tensidkombinationen kompatibel ist. Klarheit, Schaumbildung, Salzverträglichkeit und Spülgefühl müssen dennoch getestet werden.
Können CMC und HEC gemischt werden?
Ja. Durch ihre Kombination lassen sich Kosten, Rheologie, Bindungsverhalten, Elektrolyttoleranz und Lagerstabilität in Einklang bringen. Die Mischreihenfolge und das Mischungsverhältnis müssen im Labor getestet werden.
Hält HEC unlösliche Partikel in der Suspension?
HEC kann die Sedimentation verlangsamen, indem es die Viskosität erhöht und die Rheologie verändert. Eine wirksame Suspension hängt von der Partikelgröße, dem Dichteunterschied, der Fließspannung, dem Viskositätsprofil und den Lagerbedingungen ab.
Ist HEC ein Emulgator?
HEC dient in erster Linie als Verdickungsmittel und Rheologiemodifikator. Es kann die Emulsionsstabilität durch Verdickung der Wasserphase unterstützen, ersetzt jedoch in der Regel keinen geeigneten Emulgator.
Reduziert HEC die Schaumbildung?
Da sich dadurch die Viskosität der kontinuierlichen Phase verändert, kann dies Auswirkungen auf die Schaumbildung, die Entwässerung und die Textur haben. Das Ergebnis hängt von der Tensidmischung und der HEC-Dosierung ab, daher muss der Schaum in der fertigen Formulierung gemessen werden.
Schlussfolgerung
Die Entscheidung zwischen CMC und HEC beruht zunächst auf einem grundlegenden Unterschied: CMC ist anionisch, während HEC nichtionisch ist.
CMC ist ein bewährtes Bindemittel, Wasserrückhaltemittel und Rheologiemodifikator für Zahnpasta, Masken, Reinigungsmittel und andere Produkte auf Wasserbasis. Bei geeigneten ionischen Bedingungen bietet es eine hohe Leistungsfähigkeit zu einem angemessenen Preis.
HEC bietet eine breitere Kompatibilität in vielen Formulierungen mit hohem Salzgehalt, kationischen Inhaltsstoffen, hohem Tensidanteil sowie in klaren Formulierungen. Es eignet sich besonders gut für Shampoos, Duschgels, Handwaschmittel, Lotionen, Reinigungsmittel und Gele mit hohem Feststoffanteil.
Kein Polymer sollte allein aufgrund des Modellnamens oder der Viskositätszahl ausgewählt werden. Das Formulierungsteam muss den ionischen Charakter, die Salzkonzentration, Tenside, Wirkstoffe, den pH-Wert, die Klarheit, die sensorischen Eigenschaften, die Konservierung, die Verarbeitung und die Verpackung berücksichtigen.
Zhiwei liefert HEC-Typen von HEC 40 bis HEC 150K für unterschiedliche Viskositäts- und Fließeigenschaftsziele. Für eine aussagekräftige Typenempfehlung sollten Käufer ihre vollständigen Anwendungsbedingungen angeben und Proben in der tatsächlichen Formulierung vergleichen.