HPMC (ヒドロキシプロピル メチルセルロース) は非常に効率的な添加剤であり、コーティングや塗料の配合に広く使用されています。その主な機能の 1 つは粘度制御を強化することであり、これによりコーティングや塗料のレオロジーが改善されるだけでなく、施工性能と最終的なフィルムの品質も改善されます。
1. HPMCの基本特性
HPMC は、水への溶解性と有機溶媒への溶解性に優れた非イオン性セルロース エーテルです。さまざまな温度と pH 値で溶解し、安定したコロイド溶液を形成できます。 HPMC の主な作用メカニズムは、分子間の水素結合とファンデルワールス力によってネットワーク構造を形成し、それによってコーティングや塗料のレオロジー特性に影響を与えることです。その粘度は、濃度、温度、せん断速度などの要因の変化によって変化するため、塗料や塗料への応用には大きな調整余地があります。
2. コーティングおよび塗料における HPMC の機能
粘度調整: HPMC の主な機能は、システムの粘度を調整することです。コーティングやペイントにおいて、粘度は材料の構造、レベリング、最終的な塗膜効果に直接影響を与える重要なパラメーターです。 HPMC は分子構造や濃度を変更することでコーティングの粘度を正確に制御でき、保管、輸送、施工中のコーティングの安定性と操作性を確保します。
レオロジー制御: HPMC はコーティングやペイントに優れたレオロジー特性を与え、静的状態では高い粘度を維持して沈降を防ぎ、せん断下では粘度を低下させることができるため、塗布が容易になります。このチキソトロピーは、コーティングや塗料の施工性能、特にスプレー、刷毛塗り、ローリングの際に不可欠であり、均一で滑らかなコーティングを実現するのに役立ちます。
垂れ防止性能: 垂直面にコーティングやペイントを塗布すると、垂れがよく発生します。つまり、塗料が重力の作用で流れ、膜厚が不均一になり、フローマークが発生します。 HPMC は、システムの粘度とチキソトロピーを高めることでたわみ現象を効果的に抑制し、垂直面に塗布した場合のコーティングの安定性を確保します。
沈降防止効果: 顔料またはフィラーを多く含むコーティングでは、顔料またはフィラーが沈降しやすく、コーティングの均一性に影響します。 HPMC は、システムの粘度を高めることで固体粒子の沈降速度を遅くします。同時に、顔料粒子と相互作用することで塗料中での懸濁状態を維持し、施工プロセス中に塗料が均一かつ一貫した状態になるようにします。
保存安定性の向上: 長期保存中に、塗料は層化、凝固、または沈降を起こしやすくなります。 HPMC を添加すると、塗料の保存安定性が効果的に向上し、塗料の均一性と粘度が維持されるため、保存期間が延長され、不適切な保管による製品の品質劣化が回避されます。
3. HPMCによる粘度制御に影響を与える要因
濃度: HPMC の濃度は、塗料または塗料の粘度に影響を与える直接的な要因です。 HPMC の濃度が増加すると、系の粘度が大幅に増加します。より高い粘度が必要なコーティングの場合、HPMC の量を適切に増やすことで、理想的な粘度レベルを達成できます。ただし、濃度が高すぎるとシステムの粘度が高くなりすぎて、施工性能に影響を与える可能性があります。したがって、特定の用途シナリオや構築要件に応じて、HPMC の添加量を正確に制御する必要があります。
分子量: HPMC の分子量も粘度に影響を与える重要な要素です。高分子量の HPMC は溶液中でより緻密なネットワーク構造を形成し、コーティングの粘度を大幅に上昇させる可能性があります。一方、分子量が低い HPMC は粘度が低くなります。異なる分子量の HPMC を選択することで、さまざまな建設要件に合わせてコーティングまたはペイントの粘度を調整できます。
温度: HPMC の粘度は温度が上昇すると低下します。したがって、高温環境下で施工する場合には、高温環境下での施工性や皮膜品質を確保するために、耐高温性に優れたHPMC品種を選択するか、添加量を適切に増量する必要があります。
pH 値: HPMC は広い pH 範囲で安定していますが、極端な酸およびアルカリ条件は粘度の安定性に影響します。強酸や強アルカリの環境下では、HPMC が劣化または破損し、粘度が低下することがあります。したがって、処方を設計する際には、HPMC の粘度制御効果を維持するために系の pH 値が適度であることを確認してください。
せん断速度: HPMC はせん断減粘性増粘剤です。つまり、その粘度は高いせん断速度で大幅に低下します。この特性はコーティング施工プロセスにおいて非常に重要です。ハケ塗り、ローリング、またはスプレーの際、コーティングは大きなせん断力を受けるため、HPMC は粘度を下げることで施工性能を向上させることができます。施工完了後はせん断力がなくなり、HPMCにより塗膜の粘度が回復し、塗膜の均一性と厚みが確保されます。
4. さまざまなコーティングシステムにおける HPMC の応用
水性コーティング: HPMC は水性コーティングに広く使用されています。増粘剤としてだけでなく、造膜助剤、安定剤としても使用できます。水ベースのシステムでは、HPMC はコーティングの粘度を効果的に高め、レオロジーとレベリングを改善し、沈降とたるみを防止します。同時に塗膜の耐水性や耐擦過性も向上し、塗膜の寿命を延ばすこともできます。
溶剤ベースのコーティング: HPMC は溶剤ベースのコーティングではあまり使用されていませんが、増粘剤やレベリング助剤として依然として使用できます。特に低揮発性有機化合物 (VOC) コーティングにおいて、HPMC は必要な粘度制御とレオロジー調整を提供できるため、溶剤の使用量を削減し、環境保護要件を満たします。
粉体塗料: 粉体塗料では、HPMC をバインダーおよび増粘剤として使用し、粉体の粘度を高めることで流動性と塗膜形成特性を向上させることができます。 HPMCは、塗膜の均一性と密度を向上させながら、建設プロセス中に粉体塗料が飛びにくくすることを保証できます。
HPMC は、その独特の物理的および化学的特性により、コーティングおよびペイントの優れた粘度制御を実現します。システムの粘度を正確に調整できるだけでなく、コーティングのレオロジーを改善し、垂れ防止および沈降防止特性を強化し、保管安定性を向上させることもできます。さまざまなコーティングシステムや施工要件に応じて、HPMC の濃度、分子量、温度、pH 値などの要素を調整することで、粘度を細かく制御でき、コーティングの構造と最終的なコーティングの品質を向上させることができます。
投稿日時: 2024 年 9 月 14 日