# R300 wasserbasierter Kaliumhydroxystearat-Schaumstabilisator: Weißanlaufen und Ausscheiden bei geschäumten Beschichtungen – aus der Rezeptur entfernen

Quelle: 锎锔-功能助剂1.10.pdf (Die Seitenzahl bezieht sich auf die physische PDF-Seite). Die in diesem Beitrag angeführten Zitate und Daten sind wörtlich aus dem Original übernommen; es wurden keine Annahmen ergän

1Blooming und Ausfällung: Wo verläuft die Grenze zwischen Kalium- und Ammoniumsalzen

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Blooming, Kristallausfällung und Pulverisierung gehen alle auf dieselbe Ursache zurück. Ammoniumsalze zersetzen und verdunsten unter Hochtemperatur- und Lagerbedingungen; zurück bleiben Ausfällungen. Diese lagern sich auf der Beschichtung und der Gewebeoberfläche ab und erscheinen dann als Blooming und Pulverisierung, wodurch sich auch der Griff rau anfühlt.

Das Handbuch formuliert zur Seite der Kaliumsalze wie folgt:

„Die Struktur von Kaliumsalzen ist wesentlich stabiler als die von Ammoniumsalzen; sie zersetzen sich nicht bei hoher Temperatur, fallen beim Trocknen nicht aus und zeigen bei langer Lagerung kein Blooming. Die beschichtete Gewebeoberfläche bleibt sauber und durchsichtig, ohne weiße Punkte und ohne Pulvergefühl, wodurch das Erscheinungsbild des Fertigprodukts deutlich verbessert wird.“ (Quelle: p52)

Hier wird nicht lediglich ein Messwert etwas verbessert, sondern ein stabileres chemisches Grundgerüst eingesetzt. Die beiden Vergleichsspalten der folgenden Tabelle sind wortwörtlich dem Abschnitt „Kernprodukteigenschaften (Schwerpunkt: Vergleich mit Ammoniumstearat)“ des Handbuchs entnommen.

(Quelle: 锎锔-功能助剂1.10.pdf p52–53)

Besonders wichtig ist die Serienproduktion auf kontinuierlichen Maschinen für Lohnhersteller. Wenn der Schaum locker und die Dicke ungleichmäßig ist, unterscheidet sich die Dichte der Gewebeoberfläche, die auf derselben Maschine in verschiedenen Schichten hergestellt wird, um einiges; entsprechend steigt die Nacharbeitsquote. Die Haftung des Schaums und die Fließfähigkeit von R300 liegen zwischen denen beider Varianten. Nach dem Auftrag ist die Dicke gleichmäßig, und bei der Serienproduktion ist die Chargenkonsistenz besser.

2Technische Kennwerte

Technische Ken…

Merkmal	Kennwert
Aussehen	Weiße, homogene viskose Flüssigkeit (Paste) mit Silberglanz
Feststoffgehalt	27%
pH-Wert	8–10 (schwach alkalisch)
Viskosität	＜200 mPa·s
Dichte	0.75-0.85 g/cm³
Löslichkeit	In jedem Verhältnis mit Wasser mischbar, ohne Schichtbildung und ohne Ölabscheidung
Ionentyp	Anionisch
Haltbarkeit	6 Monate
Verpackung	Standard-Kunststofffässer mit 20kg/800kg

（Quelle: 锎锔-功能助剂1.10.pdf p52–53）

Die beiden Eigenschaften – schwach alkalisch und in jedem Verhältnis mit Wasser mischbar – sind vor Ort direkt nutzbar: Für die Verdünnung mit Wasser ist kein zusätzlicher Predispersionsschritt erforderlich, und weder Ölabscheidung noch Schichtbildung müssen berücksichtigt werden. Der pH liegt bei 8–10. Wenn das Beschichtungssystem selbst pH-empfindlich ist, muss dies im Voraus mit der Rezeptur abgeklärt werden.

3Zellstruktur und Schaumhaftung: Chargenkonsistenz auf kontinuierlichen Anlagen

6Datenabbildung 6

Stearamyl-Emulsion: zu lockerer SchaumR300: gleichmäßiger Schaum mit feinen geschlossenen PorenDünne Porenwände schrumpfen leicht und bauen den Schaum ab.Relativ große Poren, ungleichmäßige SchichtdickeÜberwiegend geschlossene Poren, intakte PorenwändeStarke Schaumhaftung, mittlere FließfähigkeitSchaubild der Schaumzellstruktur (geometrische Form schematisch, keine Messwerte)

• Stearamyl-Emulsion: zu lockerer Schaum
• R300: gleichmäßiger Schaum mit feinen geschlossenen Poren

Die Qualität der Fertigprodukte aus Schaumbeschichtungen wird zu mehr als der Hälfte durch die Zellstruktur bestimmt.

Der Schaum in Ammoniumsalzsystemen ist eher locker und weist größere Poren auf. Die Wände der lockeren Schaumzellen sind dünn; bei Stillstand schrumpfen sie unter Einwirkung der Oberflächenspannung leicht und kollabieren. Auch die Schichtdicke des auf den Stoff aufgetragenen Schaums fällt dann ungleichmäßig aus. Das Handbuch formuliert zu R300 wie folgt:

„R300 bildet einen geschlossenzelligen, feinen und gleichmäßigen Schaum, verfügt über eine starke Schaumhaftung und eine angemessene Fließfähigkeit, sorgt beim Auftrag auf der Maschine für eine gleichmäßige Schichtdicke und zeichnet sich durch eine ausgezeichnete Schaumstabilität aus. Dadurch eignet es sich für die Serienproduktion auf kontinuierlichen Anlagen.“ (Quelle: p52)

Beide Begriffe erfüllen jeweils eine eigene Aufgabe. Eine starke Schaumhaftung bedeutet, dass der Schaum beim Auftragen auf der Maschine, beim Transport und beim Trocknen nicht leicht kollabiert und beim Auftragen auf die Stoffoberfläche seine volle Schichtdicke beibehält. Eine angemessene Fließfähigkeit bedeutet, dass er weder zu dickflüssig ist und deshalb zwischen den Beschichtungswalzen Fäden zieht und die Walzen blockiert, noch zu dünnflüssig ist und deshalb im Trog vorzeitig zu Bruch geht.

Bei der Serienproduktion ist es am problematischsten, wenn die Werte zwischen den Produktionsschichten voneinander abweichen. Bei derselben Maschine und derselben Charge Schleimflüssigkeit ändert sich der Schäumfaktor aufgrund geringfügiger Schwankungen bei Temperatur, Drehzahl und Feststoffgehalt der Schlemme. Nach dem Auftrag auf den Stoff äußert sich dies in Dichte- und Schäumfaktorunterschieden und wirkt sich letztlich auf das Erscheinungsbild und den Griff des Fertigprodukts aus. Zum Punkt Trocknen und Formgeben schreibt das Handbuch: „Beim Trocknen treten keine Schaumverluste und keine Schaumschrumpfung auf; bei der Formgebung unter Hochtemperaturbedingungen bleibt der Schäumfaktor stabil, wodurch die Farb- und Schichtdickenunterschiede zwischen den Chargen geringer sind“ (Quelle: p52). Für die Färbe- und Ausrüstungslinie einer kontinuierlichen Anlage ist dies bedeutsamer als ein einzelner Schäumfaktorwert aus dem Labor.

Auch das Griffgefühl wird oft erst an letzter Stelle berücksichtigt. Beschichtungen auf Basis von Ammoniumstearat neigen zu einem trockenen, pudrigen Griff. Das Handbuch schreibt: „Im Vergleich zum trockenen, pudrigen Griff bei Ammoniumstearat bietet R300 von Natur aus eine gleitfördernde, sanfte Wirkung. Die Schaumbeschichtung des Fertigprodukts besitzt einen vollen, feinen Griff, wird nicht hart und weist zugleich ausgezeichnete Entformungs- und Anti-Haft-Eigenschaften auf“ (Quelle: p52). Die Prozessschritte Schaumflocking und Schaumfärbung sind besonders empfindlich gegenüber dem Griff.

4Wie wird es zugesetzt?

Der Abschnitt zur Verwendung im Handbuch ist sehr klar formuliert:

„Direkt mit Wasser verdünnen oder direkt in das System geben und rühren; bei niedriger Rührgeschwindigkeit lässt es sich schnell gleichmäßig dispergieren, ohne dass eine Hochgeschwindigkeitshomogenisierung erforderlich ist. Die Zugabemenge sollte anhand des Schaumfaktors und des Feststoffgehalts der Suspension in einem Kleinversuch angepasst werden; die Eignung ist breit und die Fehlertoleranz hoch.“ (Quelle: p53)

Damit sind die Umrüstungskosten für bestehende Produktionslinien sehr gering: In der Regel müssen weder Geräte ausgetauscht noch der Prozessablauf geändert werden; die Zugabe kann im vorhandenen Schritt zur Herstellung der Lösung erfolgen; vor der Inbetriebnahme sind dennoch ein Kleinversuch und eine Kompatibilitätsprüfung mit dem kundeneigenen System durchzuführen.

Für die Zugabemenge gibt es keinen festen Wert. Sobald die Richtung feststeht, sind zwei Punkte zu beachten: Erstens sollte die Zugabemenge nicht festgelegt werden, bevor der Schaumfaktor bestimmt ist, da die Zugabemenge des Schaumstabilisators stark mit dem Zielfaktor zusammenhängt; zweitens muss die Zugabemenge überprüft werden, wenn sich der Feststoffgehalt der Suspension ändert.

Für die Lagerung schreibt das Handbuch: „Lagerung: kühl, belüftet und verschlossen aufbewahren; Einfrieren bei niedrigen Temperaturen sowie direkte Sonneneinstrahlung bei hohen Temperaturen vermeiden“ (Quelle: p53).

5Fünf. Wie beurteilt man nach dem Austausch, ob er korrekt war?

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Wenn es darum geht, Ammoniumstearat-Emulsion auszutauschen, ist das Endprodukt aussagekräftiger als Kennzahlen. Die einzelnen Zeilen der folgenden Tabelle entsprechen den Originalformulierungen in den beiden Abschnitten „Kernprodukteigenschaften“ und „Produktfunktionen“ des Handbuchs.

Beobachtungspunkt	Zugehörige Formulierung im Handbuch
Beschichtung und Stoffoberfläche	Löst Probleme mit Ausfällung, Weißwerden und Kreidung vollständig; die beschichtete Stoffoberfläche ist sauber und durchsichtig, ohne weiße Punkte und ohne Pulvergefühl
Schaumzellen	Geschlossenzelliger, feiner und gleichmäßiger Schaum; starke Schaumhaftung und angemessene Fließfähigkeit
Nach dem Trocknen	Beim Trocknen fallen keine Zellen aus und schrumpfen nicht; das Expansionsverhältnis ist stabil, Farbabweichungen und Dickenunterschiede zwischen den Chargen sind geringer
Handgefühl	Von Natur aus gleitend und sanft, vollmundig und fein, wird nicht hart und wirkt zugleich als Trennmittel und gegen Anhaften
Produktionsbereich	Kein stechender Ammoniakgeruch, geringe Neigung zur Zersetzung, keine Schichtbildung und keine Sedimentation
Charge	Beim Auftragen auf der Maschine ist die Beschichtungsdicke gleichmäßig; die Schaumstabilität ist ausgezeichnet; geeignet für die Serienproduktion auf kontinuierlichen Maschinenlinien

（Quelle: 锎锔-功能助剂1.10.pdf p52–53）

Diese Tabelle lässt sich als Vergleichscheckliste vor und nach dem Materialwechsel verwenden. Jeder Punkt kann direkt am Produktionsstandort beobachtet werden; zusätzliche Prüfverfahren sind nicht erforderlich.

6Dasselbe Material in anderen Prozessschritten

R300 ist nicht nur in der Schäumlinie zu finden. Die Abschnitte „Produktfunktion“ und „Anwendungsbereich“ des Handbuchs sind hier wörtlich wiedergegeben:

„Schaumstabilisierung: stabilisiert wässrigen Schaum wirksam, unterdrückt Entschäumen und Schaumkollaps und gewährleistet eine gleichmäßige und voluminöse Schaumbeschichtung; Emulgierung und Dispergierung: unterstützt die gleichmäßige Dispergierung von Füllstoffen in Pasten sowie von Pulvern und verhindert Agglomeration und Sedimentation; Gleit- und Formtrennung: erhöht die Glätte der Beschichtung, Anti-Haft- und Formtrennungseffekt ausgezeichnet; Verstärkung des Wasserschutzes: kann in Zement- und Betonsystemen eingesetzt werden, verbessert die Verdichtung sowie die Wasserbeständigkeit und Undurchlässigkeit.“ (Quelle: p53)

Der Anwendungsbereich lautet: Textilindustrie (Schaumbeschichtung, Schaumfärbung, Schaumflockung, Schaumstabilisierung in Pasten), chemische Industrie (wässrige Beschichtungen, Emulgierung in Emulsionssystemen, Dispergierung und Benetzung), Baustoffe (Wasser- und Verdichtungsmittel für Zement und Beton), Sonstiges (Formtrennungs-, Gleit- und Absetzhilfsmittel für wässrige Systeme).

Die Probleme der Dispersionsstabilität in Emulsionssystemen und der Schaumstabilisierung in Schäumsystemen sind im Kern identisch: Grenzflächen- und Systemstabilität. Die Kompatibilität anionischer Zusatzstoffe beim Eintritt in Zementsysteme unterscheidet sich von ihrem Verhalten in Beschichtungssystemen; dieser Bereich erfordert gesonderte Versuche im Labormaßstab.

Die Dosierung ist für die einzelnen Prozessschritte jeweils durch eigene Laborversuche zu bestimmen und darf nicht von einem Prozess auf einen anderen übertragen werden. Das Handbuch formuliert: „Breite Eignung, hohe Fehlertoleranz“, doch eine breite Eignung bedeutet nicht, dass keine Tests erforderlich sind.

7Häufige Fragen

Können R300 und eine Ammoniumstearat-Emulsion direkt eins zu eins gegeneinander ausgetauscht werden?

Ein Austausch in gleicher Menge genügt nicht. Beide haben denselben Ionentyp (anionisch) und eine ähnliche Systemkompatibilität, doch genau die Unterschiede zwischen Kalium- und Ammoniumsalz bei der Hochtemperaturstabilität, der Schaumstruktur und dem Gefühl des Fertigprodukts machen den Austausch wertvoll. Ein Austausch in gleicher Menge ist oft wirksam, erreicht aber weder die von R300 angestrebte feine geschlossenzellige Struktur noch den von R300 angestrebten stabilen Schaum; es wird empfohlen, die Zugabemenge anhand eines Kleinversuchs anzupassen und zugleich das Zielschäumverhältnis zu bestätigen.

Hat R300 nur eine schaumstabilisierende Funktion?

Nein. Die Schaumstabilisierung ist die Hauptfunktion, zugleich erfüllt es jedoch die Mehrfachfunktionen Emulgieren, Dispergieren, Schmieren, Formtrennung und Wasserabweisung. Bei Verwendung in geschäumten Beschichtungen verbessert es deren Gleitfähigkeit, Haftfreiheit und Formtrennungseigenschaften; in wasserbasierten Beschichtungen und Emulsionssystemen kann es als Emulgator, Dispergiermittel und Netzmittel eingesetzt werden; in Zement- und Betonsystemen kann es die Dichtigkeit sowie die Wasserdichtheit und die Undurchlässigkeit verbessern. Dasselbe Produkt übernimmt in verschiedenen Prozessschritten unterschiedliche Rollen.

Warum ist von einem „Ersatz für Ammoniumstearat“ die Rede?

Ersetzt wird seine Rolle in derselben Prozessfolge. Die drei häufigsten Probleme bei Ammoniumstearat-Systemen – die durch Zersetzung und Verdunstung bei hoher Temperatur verursachte Ausfällung mit Weißschlag und Kreidung, die durch zu lockeren Schaum verursachte ungleichmäßige Dicke und der Schaumverfall sowie der Ammoniakgeruch und die Qualitätsverschlechterung während der Lagerung – werden im Handbuch im Abschnitt „Kernprodukteigenschaften“ einzeln gegenübergestellt; dabei wird die jeweilige Vorgehensweise auf der Kaliumsalzseite Punkt für Punkt dargelegt.

Beeinträchtigt pH 8–10 pH-empfindliche Systeme?

Ja, daher muss dies bereits in der Formulierungsphase bestätigt werden. Das anionische, schwach alkalische Additiv verändert nach dem Eintrag in das System den Gesamt-pH-Wert. Wenn das zu beschichtende Gewebe oder das Harz im System pH-empfindlich ist, muss zunächst ein Kompatibilitäts-Kleinversuch durchgeführt werden.

Was ist bei Lagerung und Verpackung zu beachten?

Kühl, belüftet und dicht verschlossen lagern; Gefrieren bei niedrigen Temperaturen und direkte Sonneneinstrahlung bei hohen Temperaturen vermeiden; Haltbarkeitsdauer 6 Monate; die übliche Verpackung erfolgt in 20kg- und 800kg-Kunststofffässern.

8Erläuterung der Fakten und Grundlagen

Die Daten in diesem Artikel stammen ausschließlich aus 锎锔-功能助剂1.10.pdf als einziger Quelle. Die Seitenangaben sind jeweils im Text angegeben, sodass jede Angabe einzeln überprüft werden kann. Die aus den Produktunterlagen zitierten Schlüsselaussagen werden im Text mit ihrer Quelle angegeben und wurden nicht umformuliert. Im Handbuch lautet die Bezeichnung von R300 „Schaumstabilisator in Form einer wässrigen Kaliumhydroxystearat-Emulsion“; im Text wird durchgängig diese Bezeichnung verwendet. Im Hauptteil des Handbuchs wird dasselbe Produkt außerdem verkürzt als „Kaliumstearat“ bezeichnet.

Nicht getan wurde: Es wurden keine gemessenen Werte für das Schäumungsverhältnis erfunden und keine Rezepturfolgerungen für die Anwendung vor Ort gezogen — der Zusammenhang zwischen Schäumungsverhältnis, Feststoffgehalt der Suspension und Auftragsmenge muss in Kleinsversuchen auf der eigenen Anlage des Kunden ermittelt werden. Das Einfrieren bei niedrigen Temperaturen und die Einwirkung hoher Temperaturen und starker Sonneneinstrahlung gehören zu den im Handbuch angegebenen Einschränkungen der Lagerbedingungen und stellen keine Leistungsgrenzen des Produkts dar. Der Ersatz von R300 durch eine Ammoniumstearat-Emulsion ist eine Frage der Rezeptur. Die Vergleichstabelle in diesem Artikel beschreibt die tendenziellen Unterschiede zwischen beiden hinsichtlich Temperaturbeständigkeit, Schaumstruktur, Griffgefühl, Lagerung und Verhalten in der Produktion. Die tatsächlichen Schäumungsverhältnisse und Kosten auf einer bestimmten Produktionslinie müssen vom Kunden anhand seiner eigenen Materialien und Verfahren kalkuliert werden.