Introdução
Hidroxipropilmetilcelulose, normalmente designado por HPMC, é um éter de celulose não iónico obtido a partir de celulose natural purificada. Apresenta-se sob a forma de um pó branco ou esbranquiçado. Não tem odor pronunciado, nem sabor forte, e pode dissolver-se em água fria, formando uma solução viscosa límpida ou ligeiramente turva.
O HPMC é amplamente utilizado porque pode desempenhar várias funções ao mesmo tempo. Pode melhorar a retenção de água, o espessamento, a trabalhabilidade, a formação de película, a suspensão, a adesão, a lubrificação, a emulsificação e a estabilidade. É por isso que é utilizado em materiais de construção, revestimentos à base de água, detergentes, cerâmicas, adesivos, sistemas poliméricos e muitos outros produtos à base de água.
Na construção civil, o HPMC reveste-se de especial importância. Uma pequena dosagem pode ter um impacto significativo na argamassa, no adesivo para azulejos, na massa de parede, no reboco de gesso, na argamassa autonivelante, na argamassa para sistemas de isolamento térmico exterior (EIFS) e na argamassa de reparação. Ajuda o material a reter água, a manter a maleabilidade, a resistir à flacidez, a espalhar-se uniformemente e a apresentar um melhor desempenho final.
Para os fabricantes, a questão fundamental não é apenas saber o que é o HPMC. A questão mais relevante é saber como escolher o tipo certo de HPMC. A Zhiwei fornece tipos de HPMC, tais como HPMC 400, HPMC 4K, HPMC 40K, HPMC 100K, HPMC 150K, e HPMC 200K para diferentes necessidades em termos de viscosidade e de aplicação.
O que é HPMC?
O HPMC é um éter de celulose não iónico fabricado a partir de algodão refinado ou outra celulose purificada. A celulose é tratada em condições alcalinas e, em seguida, modificada por eterificação. Este processo confere à celulose uma melhor solubilidade na água e um comportamento espessante útil.
O HPMC também é conhecido como hidroxipropilmetilcelulose, hipromelose, éter hidroxipropilmetílico de celulose e HPMC éter de celulose.
Na forma de pó, o HPMC é geralmente branco a esbranquiçado. Pode apresentar-se na forma de fibras, pó ou grânulos. Dissolve-se em água e em alguns sistemas de solventes mistos. Não se dissolve bem apenas em etanol. Depois de se dissolver em água, forma uma solução viscosa com atividade superficial e propriedades coloidais.
Uma característica importante do HPMC é a gelificação térmica. A sua solução aquosa pode tornar-se turva ou formar um gel quando aquecida até uma determinada temperatura. Após arrefecimento, pode regressar ao estado original de solução. Este comportamento sol-gel reversível depende do tipo de HPMC, da concentração, do nível de substituição e da taxa de aquecimento.
Principais especificações do HPMC
As especificações do HPMC são normalmente determinadas por vários índices-chave.
| Item da especificação | Porque é que é importante |
|---|---|
| Aparência | Indica o estado geral do produto e o seu nível de limpeza |
| Teor de metoxi | Influi na temperatura, na solubilidade e na atividade superficial do gel |
| Teor de hidroxipropoxi | Afeta a hidratação, a solubilidade em água e o desempenho |
| Viscosidade | Controla o espessamento, a retenção de água e a consistência da aplicação |
| Temperatura do gel | Afeta o comportamento térmico e as condições de processamento |
| Perda por secagem | Indica o nível de humidade e as condições de armazenamento |
| Teor de cinzas | Ajuda a avaliar a pureza e os resíduos inorgânicos |
| pH | Afeta a compatibilidade em sistemas à base de água |
| Tamanho das partículas | Influi na dispersão, na dissolução e na velocidade de mistura |
No que diz respeito às variedades de HPMC da Zhiwei, as páginas de produtos habituais descrevem o HPMC como um pó branco a esbranquiçado, com um teor de metoxi de cerca de 19.0-24.0% e um teor de hidroxipropoxi de cerca de 4.0-12.0%. A viscosidade depende fortemente do tipo de óleo. Por exemplo, Zhiwei HPMC 400 é um tipo de baixa viscosidade, enquanto Zhiwei HPMC 100K e HPMC 200K são tipos de alta viscosidade que proporcionam uma maior retenção de água e uma melhor consistência na aplicação.
Principais propriedades do HPMC
Retenção de água
A retenção de água é uma das propriedades mais importantes da HPMC. A HPMC consegue reter água na argamassa de cimento, no gesso, nas massas de enchimento, nos revestimentos e noutros sistemas. Nos materiais de construção, isto proporciona ao cimento ou ao gesso mais tempo para se hidratarem.
Uma melhor retenção de água pode melhorar a trabalhabilidade e reduzir a perda rápida de água para a parede ou o substrato. Pode também reduzir a formação de fissuras, a pulverização e a fraca aderência causadas pela secagem rápida.
Espessamento
O HPMC aumenta a viscosidade dos sistemas à base de água. Isto ajuda a melhorar a consistência, o corpo, a resistência ao escorrimento e a sensação na aplicação. Na argamassa, ajuda a pasta a aderir à parede. Na tinta, ajuda a melhorar a estabilidade de armazenamento e a fluidez. Nos adesivos, ajuda a controlar a espalhabilidade e a estrutura em estado húmido.
O efeito espessante depende do grau de viscosidade, da dosagem, da quantidade de água, da temperatura, do teor de sal, do pH e do método de mistura.
Atividade superficial e emulsificação
As soluções aquosas de HPMC apresentam atividade superficial. Isto significa que a HPMC pode contribuir para a dispersão, a emulsificação e a proteção coloidal em alguns sistemas. Pode ajudar a que as partículas sólidas se mantenham distribuídas de forma mais uniforme.
Isto é útil em revestimentos, sistemas de suspensão de polímeros e fórmulas à base de água, em que a estabilidade de armazenamento é importante.
Formação de película
Após a secagem, o HPMC pode formar uma película resistente, flexível e transparente. Esta propriedade de formação de película é útil em revestimentos, aglutinantes, produtos de papel, cerâmica e alguns sistemas adesivos. A película pode contribuir para a qualidade da superfície, a aderência e a resistência ao óleo ou à gordura em algumas aplicações.
Suspensão e anti-sedimentação
O HPMC pode ajudar a impedir que as partículas sólidas se depositem. Isto é útil em revestimentos, sistemas de pigmentos, pastas cerâmicas, argamassa e outros sistemas que contenham pós ou cargas.
Nas argamassas autonivelantes e nos revestimentos à base de água, isto ajuda a manter a fórmula mais uniforme durante o armazenamento e a aplicação.
Resistência ao sal
O HPMC é não iónico. Não é um eletrólito polimérico. Por este motivo, consegue manter-se estável em muitas soluções de sais metálicos ou de eletrólitos orgânicos. Se o nível de eletrólito for demasiado elevado, pode ainda assim ocorrer gelificação ou precipitação, pelo que continua a ser necessário realizar testes de compatibilidade.
Estabilidade do pH
As soluções de HPMC são, em geral, estáveis numa ampla gama de valores de pH. Em muitos sistemas, a viscosidade não é fortemente afetada por ácidos ou álcalis. Uma gama prática comum situa-se em cerca de pH 3,0-11,0.
Isto torna o HPMC útil em muitas fórmulas para a construção e para revestimentos. No entanto, cada fórmula deve ser testada, uma vez que os tensioativos, os sais, o cimento, os pigmentos e outros aditivos podem afetar o comportamento final.
Lubrificação
O HPMC pode reduzir o atrito e melhorar a deslizabilidade. Nos materiais de construção, isto torna a argamassa, o gesso, a massa de enchimento e cola para azulejos mais fácil de espalhar. Nos sistemas de extrusão, como o processamento de placas de cerâmica ou de betão, a lubrificação pode melhorar a moldagem e o processamento.
Retenção da forma
As soluções de HPMC apresentam um comportamento viscoelástico especial. Isto pode ajudar alguns produtos cerâmicos e de cimento extrudidos a manterem a sua forma após a moldagem.
Baixo teor de cinzas
O HPMC pode ser refinado através de uma lavagem com água quente durante a produção. Isto ajuda a reduzir o teor de cinzas. Um baixo teor de cinzas é útil quando a pureza, a estabilidade e o desempenho previsível da fórmula são importantes.
Segurança e manuseamento
O HPMC é amplamente utilizado nos setores industrial, da construção, dos produtos químicos de uso diário e até mesmo nos setores alimentar e farmacêutico, sujeitos a regulamentação, dependendo do tipo e da pureza. É geralmente considerado um éter de celulose seguro e não tóxico, quando utilizado corretamente.
Na manipulação industrial, os trabalhadores devem continuar a seguir as regras normais de segurança relativas ao pó. Evite inalar grandes quantidades de pó. Evite criar nuvens densas de pó em espaços fechados. Mantenha o produto afastado de fontes de ignição quando houver pó presente. Utilize proteção ocular e lave com água limpa caso o pó entre em contacto com os olhos. Siga sempre a ficha de dados de segurança (FDS) do fornecedor e as normas de segurança locais.
Vantagens do HPMC nos materiais de construção
O HPMC oferece várias vantagens evidentes nos materiais de construção.
Preparação e dosagem fáceis
O HPMC mistura-se bem com sistemas de pó seco. Contribui para que a fórmula fique mais uniforme após a adição de água. Pode também proporcionar efeitos de humedecimento e plastificação, o que ajuda a tornar o material misturado mais fino e homogéneo.
Melhor dispersão e mistura
O HPMC pode ser utilizado em fórmulas de mistura seca que posteriormente são misturadas com água. Se estiver bem disperso no pó seco, pode hidratar-se de forma mais homogénea e reduzir a formação de grumos.
Isto é útil para cola para azulejos, massa de parede, gesso, argamassa e outros produtos de mistura seca.
Melhor facilidade de trabalho no local
O HPMC melhora a lubrificação e a plasticidade. Isto torna a argamassa mais fácil de aplicar, raspar, alisar com espátula, bombear ou espalhar. Também pode prolongar o tempo de trabalho e o tempo aberto.
No caso da cola para azulejos, isto significa que os trabalhadores têm mais tempo para colocar e ajustar os azulejos. No caso do reboco e da massa de parede, significa uma aplicação mais suave e um melhor acabamento da superfície.
Melhor desempenho do produto acabado
O HPMC pode aumentar a resistência de aderência, reduzir o risco de fissuração, melhorar o comportamento anti-afundamento e melhorar o aspeto final. Também pode ajudar a controlar o teor de ar. Uma estrutura de ar controlada pode melhorar a trabalhabilidade, mas um excesso de ar pode reduzir a resistência, pelo que é importante realizar ensaios.
Como dissolver HPMC
O HPMC não deve ser simplesmente deitado na água sem ser misturado. Se o pó for adicionado demasiado depressa, pode formar grumos ou bolhas. Existem vários métodos práticos de dissolução.
Método da Água Quente
O HPMC não se dissolve rapidamente em água quente. Isto pode ser aproveitado para o dispersar primeiro.
Um método consiste em colocar a quantidade necessária de água quente num recipiente e aquecê-la até cerca de 70 °C. Adicione o HPMC lentamente, sob agitação. Inicialmente, o pó flutua e dispersa-se. À medida que o sistema arrefece, o HPMC hidrata-se e forma uma solução.
Outro método consiste em adicionar um terço ou dois terços da água necessária na forma de água quente. Dissolva o HPMC na água quente. Em seguida, adicione a água fria ou gelada restante e mexa enquanto arrefece.
Método de pré-mistura de pó seco
No caso dos produtos de construção de mistura seca, o HPMC pode ser misturado primeiro com cimento, gesso, areia, enchimento ou outros materiais em pó. Após a conclusão da mistura a seco, adiciona-se água. Isto ajuda o HPMC a dispersar-se de forma mais uniforme e reduz a formação de grumos.
Este método é comum na argamassa para azulejos, massa para paredes, argamassa pré-misturada, gesso e produtos semelhantes.
Método de humedecimento com solvente orgânico
O HPMC também pode ser pré-humedecido com um solvente orgânico compatível ou um meio de humedecimento, como etanol, etilenoglicol ou óleo, dependendo da fórmula. Depois de o pó estar totalmente humedecido, pode adicionar-se água para o dissolver mais facilmente.
Este método é útil em alguns sistemas de revestimento, adesivos ou sistemas especializados.
HPMC nos materiais de construção
Reboco de cimento e argamassa de cimento
Nas argamassas e rebocos de cimento, o HPMC melhora a uniformidade e facilita a aplicação do material. Também pode melhorar a resistência ao afundamento, a fluidez e a bombeabilidade.
Uma elevada retenção de água ajuda a prolongar o tempo de trabalho. Além disso, favorece a hidratação do cimento e ajuda a argamassa a desenvolver uma melhor resistência mecânica durante a cura. Um melhor controlo da água pode reduzir as microfissuras e melhorar o acabamento final da superfície.
Gesso e produtos de gesso
Nos produtos à base de gesso, o HPMC melhora principalmente a retenção de água, a lubrificação e a sensação durante a aplicação. Pode reduzir a formação de fissuras e ajudar a resolver problemas em que a resistência inicial não é suficiente.
Também pode prolongar o tempo de trabalho e melhorar a qualidade da superfície. No caso do reboco de gesso, isto é importante porque os trabalhadores precisam de tempo suficiente para aplicar, nivelar e dar acabamento ao material.
Massa resistente à água
Na massa de enchimento, o HPMC melhora a retenção de água, a aderência e a lubrificação. Ajuda a evitar a perda rápida de água, a formação de pó e o aparecimento de fissuras. Pode tornar a massa de enchimento mais suave e mais fácil de aplicar.
Um bom HPMC também contribui para que a superfície fique mais uniforme e melhora a eficiência do trabalho.
Agente de Interface
Nos agentes de interface, o HPMC atua principalmente como espessante. Pode melhorar a resistência à tração e à cisalhamento. Pode também melhorar a qualidade do revestimento superficial, a aderência e a resistência de contacto entre camadas.
Argamassa para isolamento de paredes exteriores
Na argamassa de isolamento para paredes exteriores, o HPMC melhora a aderência e ajuda a argamassa a espalhar-se mais facilmente. Também pode melhorar a resistência ao escorrimento e prolongar o tempo de trabalho.
Uma maior retenção de água contribui para prolongar o tempo de trabalho e melhorar a resistência ao encolhimento e à formação de fissuras. Isto contribui para uma melhor qualidade da superfície e maior resistência de aderência.
Adesivo para azulejos
No adesivo para azulejos, o HPMC ajuda a mistura seca a dispersar-se e a misturar-se mais facilmente. Reduz a formação de grumos e poupa tempo de mistura.
Além disso, prolonga o tempo de abertura e melhora a aderência. Isto ajuda os trabalhadores a colocar os azulejos de forma mais eficiente. O HPMC também pode proporcionar um elevado desempenho antiderrapante, pelo que é menos provável que os azulejos deslizem em superfícies verticais.
Para cola para azulejos de alta densidade, Zhiwei HPMC 100K e Zhiwei HPMC 200K podem ser testados, uma vez que proporcionam uma maior retenção de água, tempo de abertura e estabilidade vertical.
Materiais para rejuntar azulejos e vedar juntas
Nos materiais para rejuntar azulejos e para vedação, o HPMC ajuda a misturar uniformemente o pó seco com a água e reduz a formação de grumos. Isto torna a aplicação mais rápida e suave.
Pode também melhorar a trabalhabilidade e reduzir os custos, aumentando a eficiência da construção.
Argamassa autonivelante
Em argamassa autonivelante, o HPMC proporciona viscosidade e ajuda a impedir a sedimentação. Pode melhorar o fluxo e a bombeabilidade, ao mesmo tempo que ajuda a controlar a retenção de água.
Um bom controlo da água pode reduzir as fissuras e o encolhimento. No caso dos sistemas fluidos, Zhiwei HPMC 400 e HPMC 4K podem ser consideradas, uma vez que proporcionam um controlo leve da reologia sem conferir corpo excessivo.
Revestimentos à base de água e produtos para remoção de tinta
Nos revestimentos à base de água, o HPMC pode funcionar como formador de película, espessante, emulsionante e estabilizador. Contribui para melhorar a estabilidade de armazenamento, a dispersão dos pigmentos, a uniformidade da viscosidade, o nivelamento, o aspeto da superfície e a facilidade de aplicação com pincel.
Também pode melhorar a compatibilidade com os pigmentos e ajudar a reduzir o escorrimento ou o gotejamento.
Nos removedores de tinta à base de água ou à base de solventes orgânicos, o HPMC pode aumentar a viscosidade. Isto ajuda o removedor a permanecer na superfície da peça, em vez de escorrer demasiado depressa.
Placas de betão extrudido e produtos cerâmicos
Nas placas de betão extrudido, o HPMC melhora a trabalhabilidade, a resistência de aderência e a lubrificação. Pode melhorar a resistência em estado húmido e a aderência após a extrusão.
Nos produtos cerâmicos, o HPMC pode melhorar a retenção da forma, a lubrificação, a retenção de água e a resistência em estado cru. Ajuda o corpo moldado a manter a sua forma e melhora a estabilidade do processamento.
HPMC em sistemas de polímeros e resinas
O HPMC pode atuar como um colóide protetor na produção de resinas sintéticas. Ajuda a impedir a aglomeração das partículas de polímero. Nos sistemas de suspensão de cloreto de vinilo, pode contribuir para a distribuição das partículas, a estabilidade térmica e a qualidade do produto.
Um bom éter de celulose pode ajudar a controlar a distribuição granulométrica e a melhorar o comportamento da resina durante o processamento.
Como o HPMC afeta a argamassa à base de cimento
O HPMC altera a argamassa de cimento de várias formas importantes.
Em primeiro lugar, melhora a retenção de água. A água permanece na argamassa durante mais tempo, pelo que o cimento tem mais tempo para se hidratar. Em geral, o HPMC de maior viscosidade proporciona uma maior retenção de água, embora o desempenho final dependa também da dosagem e do teor de água da fórmula.
Em segundo lugar, melhora a trabalhabilidade. A argamassa torna-se mais fácil de espalhar, raspar, bombear e dar acabamento.
Em terceiro lugar, melhora a lubrificação. As partículas finas dispersam-se melhor após a mistura com água, e a argamassa fica mais suave durante a aplicação.
Em quarto lugar, melhora a resistência à flacidez. Isto é importante quando a argamassa é aplicada numa camada espessa ou numa superfície vertical.
Em quinto lugar, influencia o teor de ar. Uma maior quantidade de ar pode melhorar o rendimento e a trabalhabilidade, além de reduzir em certa medida o risco de fissuração. No entanto, um excesso de ar pode diminuir a resistência. O tempo de mistura, o tipo de HPMC e a conceção da fórmula devem ser testados em conjunto.
Como escolher um tipo de HPMC da Zhiwei
O melhor tipo de HPMC depende da aplicação. A viscosidade é importante, mas não é o único fator. Deve-se também ter em conta a retenção de água, o tempo de trabalho, o comportamento anti-afundamento, a velocidade de mistura, a solubilidade retardada, a granulometria e a compatibilidade com cimento, gesso, enchimentos, pigmentos, polímeros em pó e outros aditivos.
| HPMC Zhiwei - Grau | Orientação Geral | Aplicações iniciais adequadas |
|---|---|---|
| HPMC 400 | Baixa viscosidade | Argamassa autonivelante, sistemas fluidos, controlo da reologia leve |
| HPMC 4K | Viscosidade baixa a média | Sistemas de construção fluidos, produtos à base de gesso, fórmulas de consistência leve |
| HPMC 40K | Viscosidade média | Cola para azulejos, massa para paredes, sistemas de mistura seca em geral |
| HPMC 100K | Alta viscosidade | Cola para azulejos, massa para paredes, gesso, Argamassa para EIFS, argamassa de reparação |
| HPMC 150K | Alta viscosidade | Fórmulas de composição espessa que requerem uma maior retenção de água |
| HPMC 200K | Viscosidade muito elevada | Colante para azulejos de alta espessura, massa de enchimento, gesso, EIFS, argamassa de reparação |
No que diz respeito à cola para azulejos e à massa de parede, HPMC 100K é um grau de peneiração prático quando a fórmula requer uma forte retenção de água e uma aplicação vertical estável. Para casos em que se necessita de uma consistência mais firme e de uma viscosidade mais elevada, HPMC 200K pode ser testado. No caso de argamassa autonivelante ou de sistemas fluidos, HPMC 400 ou HPMC 4K podem ser melhores, pois proporcionam uma retenção de água controlada sem tornar a fórmula demasiado pesada.
Lista de verificação antes da compra em grande quantidade
Antes de escolher um tipo de HPMC a granel, teste a amostra na fórmula real.
Verifique o comportamento na mistura a seco. O pó deve dispersar-se uniformemente e não deve formar grumos significativos.
Verifique o comportamento da mistura em condições húmidas. A pasta deve hidratar-se uniformemente e atingir uma consistência estável.
Verifique a retenção de água. Isto é especialmente importante no caso da argamassa de cimento, reboco de gesso, massa para paredes e cola para azulejos.
Verifique o tempo de abertura. O adesivo para azulejos e o reboco precisam de tempo de trabalho suficiente.
Verifique o desempenho em termos de resistência à flacidez. Os sistemas de paredes necessitam de um comportamento vertical estável.
Verifique a resistência final. O HPMC melhora a trabalhabilidade, mas a fórmula tem de continuar a cumprir os requisitos de resistência.
Verifique a qualidade da superfície. Procure por fissuras, desagregação, nivelamento inadequado ou acabamento irregular.
Verifique a estabilidade de armazenamento. O HPMC deve ser armazenado num local interior seco e ventilado e protegido da humidade.
Embalagem, armazenamento e transporte
O HPMC é normalmente embalado em tambores de papel revestidos ou em sacos de polipropileno tecido revestidos a plástico. Uma embalagem industrial comum é 25 kg por saco.
Armazene o HPMC num local coberto, seco e ventilado. Mantenha-o afastado da humidade. Durante o transporte, proteja-o da chuva e da exposição direta ao sol. Depois de abrir um saco, feche-o bem e utilize-o assim que possível.
Por que trabalhar com a Zhiwei
Zhiwei (Jinan) New Materials Co., Ltd. fornece produtos à base de éter de celulose para a construção civil e para sistemas químicos de uso diário. No que diz respeito ao HPMC, a Zhiwei disponibiliza tipos destinados a colas para azulejos, argamassa, massa de enchimento, gesso, sistemas de isolamento térmico exterior (EIFS), detergentes e outros sistemas à base de água.
A Zhiwei pode ajudar os clientes a comparar as classes de produto com base na viscosidade, retenção de água, tempo de abertura, comportamento anti-afundamento e consistência da massa de aplicação. O objetivo é garantir que o desempenho seja repetível na produção real, e não apenas escolher um valor de viscosidade no papel.
Se estiver a desenvolver uma argamassa de cimento, um adesivo para azulejos, uma massa de reboco, uma argamassa autonivelante, um reboco de gesso ou uma fórmula de revestimento, a Zhiwei pode ajudá-lo análise de amostras e seleção de classes.
Conclusão
A hidroxipropilmetilcelulose é um éter de celulose não iónico extremamente útil. Dissolve-se em água fria, forma uma solução viscosa e proporciona retenção de água, espessamento, formação de película, suspensão, adesão, lubrificação, dispersão e estabilidade.
Nos materiais de construção, o HPMC ajuda a melhorar a trabalhabilidade, a retenção de água, o tempo de trabalho, a resistência ao afundamento, a qualidade da superfície e o desempenho final. É utilizado em argamassa de cimento, gesso, cola para azulejos, massa para paredes, argamassa para juntas de azulejos, argamassa autonivelante, argamassa de isolamento exterior, revestimentos à base de água, produtos para remoção de tinta, cerâmica e materiais de construção extrudidos.
No desenvolvimento de fórmulas, a seleção da qualidade é importante. Zhiwei HPMC 400 e HPMC 4K são úteis para sistemas fluidos. Zhiwei HPMC 100K e HPMC 200K são opções práticas para sistemas de mistura a seco de maior viscosidade que requerem maior retenção de água, tempo de trabalho e estabilidade vertical.
Contacto Zhiwei (Jinan) New Materials Co., Ltd. para solicitar amostras de HPMC, informações técnicas e recomendações sobre os tipos de produto para a sua fórmula de construção ou à base de água.