Éthers de cellulose dans la colle à carrelage

1 Introduction

La colle à carrelage à base de ciment est actuellement la principale application des mortiers spéciaux à sec. Composés principalement de ciment, ils sont complétés par des granulats calibrés, des agents de rétention d'eau, des agents de résistance initiale, de la poudre de latex et d'autres additifs organiques ou inorganiques. Généralement, il suffit de le mélanger à de l'eau. Comparé à un mortier de ciment ordinaire, il améliore considérablement l'adhérence entre le matériau de parement et le support, et présente une bonne adhérence et une excellente résistance à l'eau. Il est principalement utilisé pour le collage de matériaux décoratifs tels que les carrelages muraux intérieurs et extérieurs, les carrelages de sol, etc. Il est largement utilisé pour les murs intérieurs et extérieurs, les sols, les salles de bains, les cuisines et autres éléments décoratifs des bâtiments. C'est actuellement le matériau de collage de carrelage le plus utilisé.

Habituellement, pour évaluer les performances d'une colle à carrelage, on s'intéresse non seulement à ses performances opérationnelles et à son adhérence, mais aussi à sa résistance mécanique et à son temps d'ouverture. L'éther de cellulose présent dans la colle à carrelage affecte non seulement les propriétés rhéologiques de la colle pour porcelaine, comme la fluidité, l'adhérence au couteau, etc., mais aussi ses propriétés mécaniques.

2. L'impact sur le temps d'ouverture de la colle à carrelage

Lorsque la poudre de caoutchouc et l'éther de cellulose coexistent dans le mortier humide, certains modèles de données montrent que la poudre de caoutchouc possède une énergie cinétique plus élevée pour se fixer aux produits d'hydratation du ciment, et que l'éther de cellulose est plus présent dans le fluide interstitiel, ce qui affecte davantage la viscosité et le temps de prise du mortier. La tension superficielle de l'éther de cellulose est supérieure à celle de la poudre de caoutchouc, et un enrichissement accru en éther de cellulose à l'interface du mortier favorisera la formation de liaisons hydrogène entre la surface de base et l'éther de cellulose.

Dans le mortier humide, l'eau du mortier s'évapore et l'éther de cellulose s'enrichit à la surface, et un film se formera à la surface du mortier dans les 5 minutes, ce qui réduira le taux d'évaporation ultérieur, car plus d'eau est éliminée du mortier plus épais. Une partie de celui-ci migre vers la couche de mortier plus fine, et le film formé au début est partiellement dissous, et la migration de l'eau apportera plus d'enrichissement en éther de cellulose à la surface du mortier.

Par conséquent, la formation d'un film d'éther de cellulose à la surface du mortier a une grande influence sur ses performances. 1) Un film trop fin se dissoudra deux fois, ce qui ne limitera pas l'évaporation de l'eau et réduira la résistance. 2) Un film trop épais, une concentration et une viscosité élevées d'éther de cellulose dans le liquide interstitiel du mortier, rendent difficile la rupture du film de surface lors du collage des carreaux. On constate que les propriétés filmogènes de l'éther de cellulose ont un impact important sur le temps ouvert. Le type d'éther de cellulose (HPMC, HEMC, MC, etc.) et le degré d'éthérification (degré de substitution) influent directement sur les propriétés filmogènes de l'éther de cellulose, ainsi que sur la dureté et la ténacité du film.

3. L'influence sur la résistance à l'étirage

Outre ses propriétés bénéfiques pour le mortier, l'éther de cellulose retarde également la cinétique d'hydratation du ciment. Cet effet retardateur est principalement dû à l'adsorption des molécules d'éther de cellulose sur les différentes phases minérales du système cimentaire en cours d'hydratation. Cependant, il est généralement admis que les molécules d'éther de cellulose sont principalement adsorbées sur l'eau, comme le CSH et l'hydroxyde de calcium. Concernant les produits chimiques, elles sont rarement adsorbées sur la phase minérale d'origine du clinker. De plus, l'éther de cellulose réduit la mobilité des ions (Ca₂+, SO₂-, etc.) dans la solution interstitielle en raison de sa viscosité accrue, ce qui retarde encore davantage le processus d'hydratation.

La viscosité est un autre paramètre important, qui reflète les caractéristiques chimiques de l'éther de cellulose. Comme mentionné précédemment, la viscosité affecte principalement la capacité de rétention d'eau et a également un effet significatif sur l'ouvrabilité du mortier frais. Cependant, des études expérimentales ont montré que la viscosité de l'éther de cellulose n'a pratiquement aucun effet sur la cinétique d'hydratation du ciment. La masse moléculaire a peu d'effet sur l'hydratation, et la différence maximale entre les différentes masses moléculaires n'est que de 10 minutes. Par conséquent, la masse moléculaire n'est pas un paramètre clé pour contrôler l'hydratation du ciment.

Le retard de l'éther de cellulose dépend de sa structure chimique. La tendance générale est que, pour le MHEC, plus le degré de méthylation est élevé, moins l'effet retardateur de l'éther de cellulose est important. De plus, l'effet retardateur d'une substitution hydrophile (comme la substitution en HEC) est plus fort que celui d'une substitution hydrophobe (comme la substitution en MH, MHEC, MHPC). L'effet retardateur de l'éther de cellulose est principalement influencé par deux paramètres : le type et la quantité de groupes substituants.

Nos expériences systématiques ont également révélé que la teneur en substituants joue un rôle important dans la résistance mécanique des colles à carrelage. Nous avons évalué les performances de l'HPMC avec différents degrés de substitution dans les colles à carrelage et testé l'effet des éthers de cellulose contenant différents groupes dans différentes conditions de durcissement sur les propriétés mécaniques des colles à carrelage.

Dans le test, nous considérons l'HPMC, un éther composé. Il est donc nécessaire de combiner les deux images. L'HPMC nécessite un certain degré d'absorption pour garantir sa solubilité dans l'eau et sa transmission lumineuse. La teneur en substituants de l'HPMC est connue. Elle détermine également sa température de gel, qui détermine son environnement d'utilisation. Ainsi, la teneur en groupes de l'HPMC généralement applicable est également encadrée dans une plage. Dans cette plage, notre recherche porte sur la combinaison des groupes méthoxy et hydroxypropoxy afin d'obtenir le meilleur effet. La figure 2 montre que, dans une certaine plage, une augmentation de la teneur en groupes méthoxyle entraîne une tendance à la baisse de la résistance à l'arrachement, tandis qu'une augmentation de la teneur en groupes hydroxypropoxyle entraîne une augmentation de la résistance à l'arrachement. On observe un effet similaire pour les heures d'ouverture.

L'évolution de la résistance mécanique dans les conditions de temps ouvert est cohérente avec celle observée dans des conditions de température normales. L'HPMC à forte teneur en méthoxyle (DS) et à faible teneur en hydroxypropoxyle (MS) présente une bonne ténacité du film, mais affecte au contraire les propriétés de mouillage du mortier humide.