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[항복응력,anti-settling] Exilva & (HEC)Hydroxyethyl Cellulose 2020-03-03 15:16:04

Hydroxyethyl cellulose (HEC)와 Exilva microfibrillated cellulose (MFC)는 침강 및 침전을 방지하기 위해 다양한 산업에서 유변학 개질제로 사용할 수 있습니다. 이번 포스팅에서는 수성 시스템 (waterbased system) 에서 항복응력 (yield stress) 을 비교해보고,  그로 인한 침강 및 침전 방지 작용을 이야기해 보겠습니다. 두 개의 다른 유동학 첨가제(rheology additives) 를 비교해 보십시오.

 

Hydroxyethyl cellulose(HEC)는 셀룰로오스를 에틸렌 옥사이드로 화학적으로 개질함으로써 제조합니다. 이 개질은 원래는 불용성 (insoluble) 인 셀룰로오스를 수용성 중합체 (water-soluble polymer) 로 변형시킵니다. HEC 폴리머는 용해가 되면서 수상 (water phase) 에 점도를 부여하게 (thicken) 됩니다. 또한, 중합체 분자들은 수소 결합 (hydrogen bonds) 을 통해 3차원 (3D) 네트워크를 구성 및 형성하게 됩니다. HEC 증점제의 하이드록실 (OH) 그룹은 자기들끼리 혹은 다른 성분들과 수소 결합을 형성합니다. 그런데 낮은 전단 (low shear) 에서는 HEC 증점제 수성 시스템은 높은 점도 (또는 항복응력) 를 갖지만, 고전단 (high shear) 에서는 수소 결합 네트워크가 파괴되고 점도 또한 떨어집니다.


Exilva 마이크로 피브릴 셀룰로오스는 피브릴이라고 하는 길고 얇은 셀룰로오스 섬유로 구성되어 있습니다. 낮은 전단에서는 소섬유들이 서로 얽혀 수소 결합을 통해 상호 작용하면서 추가된 강력한 3차원 네트워크를 형성합니다.


Exilva와  및 HEC는 수계 시스템에서 항복응력을 제공하고 (yield stress in water-based systems), 둘 모두 전단박화 레올로지 (shear-thinning rheology) 를 제공합니다. 항복응력과 침전방지 ( yield stress and anti-settling) 에 관심이 많다면, 아래를 자세히 읽어 보십시오.


HEC & Exilva : TiO2 분산액에서의 침강 및 침전 방지 거동 (anti-sedimentation and anti-settling behavior in a TiO2 dispersion)

페인트 및 코팅의 점탄성 특성 (viscoelastic) 은 HEC 나 Exilva 를 넣어 향상시킬 수 있습니다. Exilva 나 HEC 의 항복응력 특성이 페인트에 전달되면 침강 및 침전에 대한 안정성을 얻게 됩니다. 아래 표에 더 자세한 내용이 나와 있습니다. - HEC 및 Exilva 를 각각 함유하는 수계 이산화 티타늄 (TiO2) 안료 분산액 (모델 제형)의 조성 (composition of waterbased titanium dioxide (TiO2) pigment dispersions)


Ingredient

Function

Reference

HEC Thickener

Exilva MFC

Water

Carrier

110.4

107.4

80.4

Disperbyk-190

Dispersant

63

63

63

BYK-024

Defoamer

6

6

6

Rheology additive

Prevent sedimentation

-

3.0

30.0

Kronos 2310

White TiO2 pigment

420

420

420

Grotan BA 21

Preservative

0.6

0.6

0.6

Total

 

600

600

600

Table 1.  Composition of the titanium dioxide pigment dispersions. The amounts are in grams.

HEC 제품은 수성 페인트의 유동성을 조정하는데 쓰는 상용화된 증점제로써, 용해하기 쉬운 분말로 공급됩니다. 반면, Exilva F 01-V는 물을 포함한 셀룰로스 고형분 10%의 서스펜션으로 공급됩니다.


Product

Type of Additive

Yield Stress (Pa)

Reference

No Additive

0.43

Exilva F 01-V

Microfibrillated Cellulose

2.90

Commercial HEC Thickener

Watersoluble Modified Cellulose

1.64

Table 2.  Yield stress values of the TiO2 pigment dispersions containing 0.5 % active rheology additiv


표2는 Exilva F 01-V 및 HEC 증점제를 함유하는 TiO2 안료 분산액의 항복응력 값을 보여줍니다. Exilva는 동일한 활성 용량에서 HEC 제품에 비해 높은 항복응력을 제공합니다. 항복응력의 실질적인 차이는 침강 및 침전에 대해 동일한 정도의 안정성을 얻기 위해 HEC에 비해 적은 Exilva MFC를 사용할 수 있음을 의미합니다.


두 기술 모두 적용되는 전단량 (shear) 에 따라 구축 및 분류되는 3차원 (3D) 네트워크를 기반으로 합니다. Exilva MFC 제품의 높은 효율은 셀룰로스 섬유소의 얽힘으로 인해 발생하며, 그림1에서 보는 것과 같이 강력한 물리적 네트워크를 제공합니다. 항복응력이 높을수록 침강 및 침전 방지 특성이 향상됩니다.

table-hec-vs-exilva (002)


Exilva로 항복응력 및 침강/침전 방지 테스트를 하려면 어떻게 할까요?

Exilva는 광범위한 응용 분야에 사용됩니다. 페인트 생산 업체의 경우 MFC를 추가하는 최적의 순간은 분쇄 단계 (grinding step) 입니다. 분산을 보장하는 연삭 단계 강한 전단력이 Exilva의 항복응력 특성을 페인트에 통합하는데 가장 좋은 조건입니다. HEC를 사용하고 있는 분야라면, Exilva는 그 이상의 전단력을 가하여 (substantial shear forces) 분산해야 합니다.

 

엑실바 MFC의 샘플이 필요하시거나 상담이 필요하시면 태왕교역(02-459-8333)으로 언제든지 문의주시기 바랍니다.
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