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Wasserbasierte Klebstoffe zählen zu den am schnellsten wachsenden Klebstoffformaten, da sie durch die Vermeidung flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) und Entflammbarkeitsrisiken Vorteile in puncto Sicherheit und Nachhaltigkeit bieten. Diese Klebstoffe sind in der Regel einfach anzuwenden und erreichen die erforderliche Haltbarkeit und Leistung für eine Vielzahl von Anwendungen. |
METHOCEL™ für wasserbasierte Klebstoffe
METHOCEL™ ist ein natürlich gewonnenes Bindemittel und rheologiemodifizierendes Additiv von IFF, das in wasserbasierten Klebstoffen weit verbreitet ist. Die METHOCEL™-Produktlinie wird aus Zellulose aus der Weymouth-Kiefer oder Baumwoll-Linters hergestellt und umfasst eine Reihe von Methylcellulose- und Hydroxypropylmethylcellulose-Typen. IFF verfügt über ein umfangreiches Portfolio dieser Typen, um Formulierern wasserbasierter Klebstoffe die größtmögliche Flexibilität bei der individuellen Anpassung von Viskosität, Verträglichkeit und Verarbeitbarkeit ihrer Formulierungen zu bieten.
METHOCEL™-Produkte sind bevorzugte Bindemittel und Rheologiemodifizierer in wasserbasierten Klebstoffen, da sie mehrere wichtige Vorteile bieten:
- Gute Adhäsions- und Kohäsionsfestigkeit durch Wasserstoffbrückenbindung
- Hohe Grünfestigkeit durch reversible thermische Gelierungseigenschaften
- Erhöhte Anwendungseffizienz durch strukturviskose Rheologiemodifizierung
Wasserstoffbrückenreaktivität
Chemisch gesehen ähnelt METHOCEL™ in seiner Struktur Cellulose, enthält jedoch Methylchlorid oder Propylenoxid anstelle von Methylchlorid an Hydroxygruppen, wodurch Methylcellulose bzw. Hydroxypropylmethylcellulose entsteht, wie in der Abbildung unten dargestellt. Da Cellulose von Natur aus nicht wasserlöslich ist, tragen diese Substitutionen dazu bei, die Wasserlöslichkeit zu erhöhen und METHOCEL™ mit wasserbasierten Systemen kompatibel zu machen.
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Selbst bei diesen Substitutionen bleiben einige Hydroxylgruppen in der Regel erhalten. Diese verbleibenden Hydroxylgruppen sind an Wasserstoffbrücken beteiligt und verbessern so die Klebeeigenschaften. Wasserstoffbrücken erhöhen die Kohäsionsfestigkeit von Klebstoffen aus METHOCEL™, wenn die Hydroxylgruppen mit anderen Hydroxylgruppen des METHOCEL™-Polymers reagieren. Ebenso können diese Hydroxylgruppen mit den Oberflächen, die der Klebstoff verbindet, Bindungen eingehen und so die Haftung erhöhen. Diese Wechselwirkungen machen METHOCEL™ zu einem idealen Bindemittel in wasserbasierten Klebstoffsystemen.
Reversible thermische Gelierung
Die Methoxysubstitution von METHOCEL™ verleiht Klebstoffen durch reversible thermische Gelierung zudem eine signifikante Grünfestigkeit. METHOCEL™ ist in kaltem Wasser löslich, jedoch je nach verwendeter Qualität in 50–90 °C heißem Wasser unlöslich. Dies wird als beginnende Gelierungstemperatur bezeichnet. Beim Abkühlen der Lösung wird die Löslichkeit von METHOCEL™ wiederhergestellt, was eine reversible Gelierung ermöglicht, wie in der folgenden Grafik dargestellt. Durch diesen Mechanismus wirkt METHOCEL™ bei niedrigen Temperaturen als Rheologiemodifikator und bei höheren Temperaturen als Geliermittel.
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| Gelierung einer 2,0%igen wässrigen Lösung der METHOCEL™ A-Serie, Erhitzen mit 0,25 °C/min |
Diese thermische Gelierungseigenschaft ist bei Klebstoffanwendungen nützlich, da die meisten wasserbasierten Klebstoffe Hitze ausgesetzt werden, um Wasser zu verdampfen und die Aushärtung einzuleiten. Durch die Wärmeeinwirkung erhöht sich die physikalische Festigkeit des Klebstoffs, da METHOCEL™ die Gelierung induziert. Dies ermöglicht eine höhere Haltbarkeit in den frühen Phasen der Aushärtung und führt zu einer besseren Integrität des Klebstoffs nach der Aushärtung.
Scherverdünnende Rheologiemodifizierung
Beim Auftragen von Klebstoffen auf vertikale oder über Kopf liegende Flächen ist es wichtig, sicherzustellen, dass die Klebstoffe nicht durchhängen oder tropfen, um eine effiziente Anwendung und Abfallvermeidung zu gewährleisten. METHOCEL™ in wasserbasierten Lösungen, wie z. B. einem wasserbasierten Klebstoff, verleiht eine strukturviskose Rheologie. Diese strukturviskose Rheologie hängt vom Molekulargewicht des METHOCEL™-Polymers und der in der Lösung vorhandenen Konzentration ab, wie unten dargestellt.
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| Scheinbare Viskosität im Vergleich zur Schergeschwindigkeit, 2%ige wässrige Lösungen, 20 °C |
Scheinbare Viskosität im Vergleich zur Schergeschwindigkeit für wässrige Lösungen von 4.000 mPa·s mit verschiedenen METHOCEL™-Konzentrationen |
Die scherverdünnende Rheologie von METHOCEL™ ist nützlich, da sie das einfache Auftragen oder Sprühen der Klebstoffe auf vertikale oder über Kopf liegende Oberflächen unter hoher Scherkraft ermöglicht. Nach dem Entfernen der Scherkraft und dem Aushärten des Klebstoffs auf der Oberfläche baut sich die Viskosität wieder auf und sorgt für eine Verdickung. Dies verhindert ein Absacken oder Tropfen des Klebstoffs und führt zu einer besseren Verarbeitbarkeit und weniger Abfall.
Beispielanwendungen
Die oben beschriebenen Eigenschaften von METHOCEL™ machen es für eine Vielzahl wasserbasierter Klebstoffe nützlich. Nachfolgend finden Sie Beispiele, in denen METHOCEL™ als Bindemittel oder Rheologiemodifikator in diesen Formulierungen eingesetzt wird.
Klebstoffe auf Latexbasis
METHOCEL™ ist ein wertvolles Verdickungsmittel in Latexklebstoffen, das die Viskosität auf das gewünschte Niveau erhöht und gleichzeitig eine strukturviskose Rheologie verleiht. Die Zugabe von METHOCEL™ zu Latexklebstoffen ermöglicht zudem kürzere Trocknungszeiten und erhöht die Nassklebefestigkeit aufgrund der oben beschriebenen thermischen Gelierungseigenschaften. Darüber hinaus sorgt es für eine bessere Stabilisierung anorganischer, unlöslicher Füllstoffe und Additive wie Pigmente. Da METHOCEL™ nichtionisch ist, ist es mit verschiedenen Latexklebstoffformulierungen kompatibel.
Teppichrückenleimungsmittel
Diese Compounds werden typischerweise bei Teppichen aus synthetischen Fasern wie Nylon und Polyester verwendet, um Schrumpfung oder Dehnung zu verhindern und das Aufrollen während der Teppichverlegung zu mildern. METHOCEL™ bietet in diesen Compounds einen Mehrwert, indem es den Klebstoff verdickt und ihn so in der Klebefuge hält, anstatt in den Teppichrücken einzudringen. Die thermischen Gelierungseigenschaften von METHOCEL™ sorgen außerdem dafür, dass der Klebstoff beim Erhitzen schneller aushärtet und trocknet.
Klebstoffe für die Lederverarbeitung
Diese Klebstoffe werden zum Verkleben von Lederhäuten mit Glas- oder Porzellanoberflächen verwendet, um ein Schrumpfen während des Trocknungsprozesses zu verhindern. Im Vergleich zu Stärke, die üblicherweise in diesen Klebstoffen verwendet wird, bietet METHOCEL™ als Rheologiemodifikator und Bindemittel den Vorteil einer besseren Wasserspeicherung und initiiert die thermische Gelierung, wodurch stärkere Verbindungen entstehen.
Klebstoffe zum Laminieren von Sperrholz
METHOCEL™ wird in Klebstoffen zur Sperrholzlaminierung verwendet, da es eine hervorragende Viskositätskontrolle und eine strukturviskose Rheologie bietet, die die Verarbeitbarkeit verbessern. Da bei der Sperrholzlaminierung Furniere unter Druck und Hitze miteinander verklebt werden, erhöhen die thermischen Gelierungseigenschaften von METHOCEL™ die Grünfestigkeit und Haltbarkeit des Klebstoffs während der Montage und der frühen Aushärtung. Die thermische Gelierung verhindert zudem, dass der Klebstoff während der Aushärtung zu tief in die Furniere eindringt.
Tapetenkleister
In Trockenkleistern wird METHOCEL™ als Hauptbindemittel zur Verbesserung der Nassklebrigkeit eingesetzt. Es dient zudem als Rheologiemodifizierer, um die Viskosität auf das gewünschte Niveau zu regulieren. Die Nassklebrigkeit von METHOCEL™ ermöglicht das Anbringen verschiedener Tapetenarten an der Wand und lässt sich vor dem Aushärten leicht repositionieren. Die Repositionierung ist möglich, da METHOCEL™-haltige Lösungen zudem eine gute Gleitfähigkeit aufweisen.
METHOCEL™-Typen
Die Auswahl der geeigneten METHOCEL™-Sorte hängt von den Viskositätsanforderungen der Klebstoffanwendung, den thermischen Gelierungseigenschaften und der gewünschten Lösungsherstellungstechnik ab. METHOCEL™-Sorten sind mit einem Buchstaben gekennzeichnet, der den Methoxy- und Hydroxypropylsubstitutionsgrad des Polymers angibt (siehe unten).
METHOCEL™-Typen mit höherem Methoxygehalt weisen im Allgemeinen niedrigere thermische Gelierungstemperaturen auf. Wenn die thermische Gelierung eine Eigenschaft ist, die genutzt werden soll, sollten daher Typen mit höherer Methoxysubstitution gewählt werden. Ist ein organischer Lösungsmittel als Cosolvens in Klebstoffformulierungen enthalten, weisen Typen mit hoher Hydroxypropyl- und Methoxysubstitution eine bessere Löslichkeit auf.
Neben dem Substitutionsgrad ist die Viskosität ein weiterer entscheidender Faktor bei der Auswahl einer Klebstoffsorte mit Verdickungseigenschaften. Nachfolgend finden Sie eine Liste ausgewählter Klebstoffsorten mit entsprechenden Viskositäten. Dabei ist zu beachten, dass das Molekulargewicht des Polymers mit der Viskosität zusammenhängt, die wiederum mit der Ausprägung der scherverdünnenden Eigenschaften zusammenhängt. Daher sollte dies bei der Auswahl eines scherverdünnenden Rheologiemodifikators berücksichtigt werden. Klicken Sie auf die unten stehenden Sorten, um eine vollständige Beschreibung und weitere Informationen zu erhalten.
| Grad |
Viskosität (2 % in Wasser, cPs) |
Gelierungstemperatur (°C) |
| A15LV |
15 |
50–55 |
| A4C |
400 |
| A4M |
4,000 |
| F50 |
50 |
58–65 |
| F4M |
4,000 |
| J12MS |
12,000 |
62–68 |
| J75MS |
75,0000 |
| K4M |
4,000 |
70–90 |
| K15M |
15,000 |
Es sind mehrere weitere METHOCEL™-Optionen verfügbar. Weitere Informationen und eine vollständige Liste der METHOCEL™-Typen finden Sie hier hier.
Der Buchstabe S in den Sortenbezeichnungen J12MS und K75MS weist darauf hin, dass die Oberfläche der Sorte mit Glyoxal modifiziert ist, um die Hydratation zu verzögern, bis der pH-Wert auf 9 eingestellt ist. Dies kann zur vollständigen Dispersion vor der Hydratation beitragen und so Verklumpungen verhindern. Weitere Informationen zur Bedeutung dieser Methode und zur Herstellung von METHOCEL™-Lösungen finden Sie in einem Anleitungsvideo auf dieser Seite.
Zusammenfassung
METHOCEL™ ist ein ideales Bindemittel und Rheologiemodifizierungsmittel für verschiedene wasserbasierte Klebstoffformulierungen. Es wird auf natürliche Weise aus Zellulose gewonnen und ermöglicht gute Wasserstoffbrückenbindungen, thermische Gelierungseigenschaften und eine strukturviskose Rheologie. Diese Eigenschaften machen METHOCEL™ ideal für Klebstoffe, da sie hohe Kleb- und Kohäsionsfestigkeit ermöglichen, eine ausgezeichnete Grünfestigkeit verleihen und Tropfenbildung und Absacken an Überkopf- und vertikalen Oberflächen reduzieren. Klicken Sie unten, um weitere Informationen oder ein METHOCEL™-Muster für Ihre Klebstoffanwendung anzufordern.
