คุณสมบัติพื้นฐานของสารผสมทั่วไปในปูนแห้ง

ประเภทของสารผสมที่นิยมใช้ในการสร้างปูนผสมแห้ง ลักษณะการทำงาน กลไกการออกฤทธิ์ และอิทธิพลของสารผสมเหล่านี้ต่อประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ปูนผสมแห้ง มีการหารืออย่างเข้มข้นถึงผลของการปรับปรุงประสิทธิภาพของสารกักเก็บน้ำ เช่น อีเธอร์เซลลูโลส อีเธอร์แป้ง ผงลาเท็กซ์ที่กระจายตัวได้ และวัสดุเส้นใยต่อประสิทธิภาพของปูนผสมแห้ง

สารผสมมีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพของปูนฉาบแห้ง แต่การเพิ่มปูนฉาบแห้งทำให้ต้นทุนวัสดุของผลิตภัณฑ์ปูนฉาบแห้งสูงกว่าปูนฉาบแบบเดิมอย่างมาก ซึ่งคิดเป็นมากกว่า 40% ของต้นทุนวัสดุในปูนฉาบแห้ง ปัจจุบัน ผู้ผลิตต่างประเทศเป็นผู้จัดหาส่วนผสมในปริมาณมาก และซัพพลายเออร์ยังเป็นผู้จัดหาปริมาณอ้างอิงของผลิตภัณฑ์ด้วย ดังนั้น ต้นทุนของผลิตภัณฑ์ปูนฉาบแห้งจึงยังคงสูง และยากที่จะทำให้ปูนฉาบและปูนฉาบทั่วไปเป็นที่นิยมในปริมาณมากและพื้นที่กว้าง ผลิตภัณฑ์ในตลาดระดับไฮเอนด์ถูกควบคุมโดยบริษัทต่างประเทศ และผู้ผลิตปูนฉาบแห้งมีกำไรต่ำและทนต่อราคาได้ไม่ดี ขาดการวิจัยอย่างเป็นระบบและตรงเป้าหมายเกี่ยวกับการใช้ยา และสูตรของต่างประเทศถูกปฏิบัติตามอย่างไม่ลืมหูลืมตา

จากเหตุผลดังกล่าวข้างต้น บทความนี้จึงวิเคราะห์และเปรียบเทียบคุณสมบัติพื้นฐานบางประการของสารผสมที่ใช้กันทั่วไป และจากพื้นฐานดังกล่าว จึงศึกษาประสิทธิภาพการทำงานของผลิตภัณฑ์ปูนผสมแห้งโดยใช้สารผสม

1 ตัวกักเก็บน้ำ

สารกักเก็บน้ำถือเป็นสารผสมสำคัญที่ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำของปูนผสมแห้ง และยังเป็นหนึ่งในสารผสมสำคัญที่จะกำหนดต้นทุนของวัสดุปูนผสมแห้งอีกด้วย

1. ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเธอร์ (HPMC)

ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสเป็นคำทั่วไปสำหรับผลิตภัณฑ์ชุดหนึ่งที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างเซลลูโลสอัลคาไลและสารอีเทอร์ริฟายเออร์ภายใต้เงื่อนไขบางประการ เซลลูโลสอัลคาไลจะถูกแทนที่ด้วยสารอีเทอร์ริฟายเออร์ที่แตกต่างกันเพื่อให้ได้เซลลูโลสอีเทอร์ที่แตกต่างกัน ตามคุณสมบัติการแตกตัวของสารทดแทน เซลลูโลสอีเทอร์สามารถแบ่งได้เป็นสองประเภท ได้แก่ ไอออนิก (เช่น คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส) และไม่ใช่ไอออนิก (เช่น เมทิลเซลลูโลส) ตามประเภทของสารทดแทน เซลลูโลสอีเทอร์สามารถแบ่งได้เป็นโมโนอีเทอร์ (เช่น เมทิลเซลลูโลส) และอีเทอร์ผสม (เช่น ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส) ตามความสามารถในการละลายที่แตกต่างกัน สามารถแบ่งได้เป็นชนิดละลายน้ำได้ (เช่น ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส) และชนิดละลายตัวทำละลายอินทรีย์ได้ (เช่น เอทิลเซลลูโลส) เป็นต้น ปูนผสมแห้งส่วนใหญ่จะเป็นเซลลูโลสที่ละลายน้ำได้ และเซลลูโลสที่ละลายน้ำได้จะแบ่งเป็นประเภทละลายทันทีและประเภทละลายช้าที่ผ่านการบำบัดพื้นผิว

กลไกการออกฤทธิ์ของเซลลูโลสอีเธอร์ในปูนมีดังนี้:

(1) ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสละลายได้ง่ายในน้ำเย็น และจะพบปัญหาในการละลายในน้ำร้อน แต่จุดเดือดของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสในน้ำร้อนจะสูงกว่าเมทิลเซลลูโลสอย่างเห็นได้ชัด ความสามารถในการละลายในน้ำเย็นยังดีขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับเมทิลเซลลูโลส

(2) ความหนืดของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสสัมพันธ์กับน้ำหนักโมเลกุลของมัน และยิ่งน้ำหนักโมเลกุลมากขึ้น ความหนืดก็จะยิ่งสูงขึ้น อุณหภูมิก็ส่งผลต่อความหนืดเช่นกัน เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความหนืดจะลดลง อย่างไรก็ตาม ความหนืดที่สูงจะส่งผลต่ออุณหภูมิที่ต่ำกว่าเมทิลเซลลูโลส สารละลายของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสจะเสถียรเมื่อเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้อง

(3) การกักเก็บน้ำของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสขึ้นอยู่กับปริมาณการเติม ความหนืด ฯลฯ และอัตราการกักเก็บน้ำภายใต้ปริมาณการเติมเดียวกันจะสูงกว่าเมทิลเซลลูโลส

(4) ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีความคงตัวต่อกรดและด่าง และสารละลายในน้ำมีความเสถียรมากในช่วง pH=2~12 โซดาไฟและน้ำปูนขาวมีผลเพียงเล็กน้อยต่อประสิทธิภาพ แต่ด่างสามารถเร่งการละลายและเพิ่มความหนืดได้ ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีความคงตัวต่อเกลือทั่วไป แต่เมื่อความเข้มข้นของสารละลายเกลือสูง ความหนืดของสารละลายไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้น

(5) ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสสามารถผสมกับสารประกอบโพลีเมอร์ที่ละลายน้ำได้เพื่อสร้างสารละลายที่มีความหนืดสม่ำเสมอและสูงขึ้น เช่น โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ อีเธอร์แป้ง หมากฝรั่งจากพืช เป็นต้น

(6) ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีความต้านทานเอนไซม์ดีกว่าเมทิลเซลลูโลส และมีโอกาสที่สารละลายจะถูกเอนไซม์ย่อยสลายน้อยกว่าเมทิลเซลลูโลส

(7) การยึดเกาะของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสกับโครงสร้างปูนจะสูงกว่าเมทิลเซลลูโลส

2. เมทิลเซลลูโลส (MC)

หลังจากที่ฝ้ายที่ผ่านการกลั่นได้รับการบำบัดด้วยด่างแล้ว เซลลูโลสอีเธอร์จะถูกผลิตขึ้นโดยผ่านปฏิกิริยาชุดหนึ่งกับมีเทนคลอไรด์เป็นตัวทำให้เกิดอีเธอร์ โดยทั่วไป ระดับการทดแทนจะอยู่ที่ 1.6~2.0 และความสามารถในการละลายยังแตกต่างกันไปตามระดับการทดแทนที่แตกต่างกัน อีเธอร์เซลลูโลสอีเธอร์จัดอยู่ในกลุ่มอีเธอร์เซลลูโลสที่ไม่ใช่อิออน

(1) เมทิลเซลลูโลสละลายได้ในน้ำเย็น และจะละลายได้ยากในน้ำร้อน สารละลายในน้ำมีความเสถียรมากในช่วง pH = 3~12 มีความเข้ากันได้ดีกับแป้ง กัมกัวร์ ฯลฯ และสารลดแรงตึงผิวหลายชนิด เมื่ออุณหภูมิถึงอุณหภูมิการเจล จะเกิดการเจล

(2) การกักเก็บน้ำของเมทิลเซลลูโลสขึ้นอยู่กับปริมาณการเติม ความหนืด ความละเอียดของอนุภาค และอัตราการละลาย โดยทั่วไป หากปริมาณการเติมมาก ความละเอียดก็จะน้อย และความหนืดก็จะมาก อัตราการกักเก็บน้ำก็จะสูง ในจำนวนนี้ ปริมาณการเติมมีผลกระทบสูงสุดต่ออัตราการกักเก็บน้ำ และระดับความหนืดจะไม่แปรผันโดยตรงกับระดับอัตราการกักเก็บน้ำ อัตราการละลายขึ้นอยู่กับระดับการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของอนุภาคเซลลูโลสและความละเอียดของอนุภาคเป็นหลัก ในบรรดาเซลลูโลสอีเธอร์ที่กล่าวถึงข้างต้น เมทิลเซลลูโลสและไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีอัตราการกักเก็บน้ำที่สูงกว่า

(3) การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิจะส่งผลร้ายแรงต่ออัตราการกักเก็บน้ำของเมทิลเซลลูโลส โดยทั่วไป ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้น การกักเก็บน้ำก็จะยิ่งแย่ลง หากอุณหภูมิของปูนเกิน 40°C การกักเก็บน้ำของเมทิลเซลลูโลสจะลดลงอย่างมาก ส่งผลกระทบต่อการก่อสร้างปูนอย่างมาก

(4) เมทิลเซลลูโลสมีผลอย่างมากต่อการก่อสร้างและการยึดเกาะของปูน “การยึดเกาะ” ในที่นี้หมายถึงแรงยึดเกาะที่รู้สึกได้ระหว่างเครื่องมือทาของคนงานกับพื้นผิวผนัง นั่นคือความต้านทานแรงเฉือนของปูน ความสามารถในการยึดเกาะนั้นสูง ความต้านทานแรงเฉือนของปูนนั้นสูง และความแข็งแรงที่คนงานต้องการในกระบวนการใช้งานนั้นก็สูงเช่นกัน และประสิทธิภาพการก่อสร้างของปูนนั้นไม่ดี การยึดเกาะของเมทิลเซลลูโลสอยู่ในระดับปานกลางในผลิตภัณฑ์เซลลูโลสอีเธอร์

3. ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส (HEC)

ผลิตจากผ้าฝ้ายบริสุทธิ์ที่ผ่านการบำบัดด้วยด่าง และทำปฏิกิริยากับเอทิลีนออกไซด์เป็นตัวสร้างอีเทอร์ในสภาพที่มีอะซิโตน ระดับการทดแทนโดยทั่วไปอยู่ที่ 1.5~2.0 มีคุณสมบัติชอบน้ำสูงและดูดซับความชื้นได้ง่าย

(1) ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสสามารถละลายได้ในน้ำเย็น แต่ละลายได้ยากในน้ำร้อน สารละลายจะเสถียรที่อุณหภูมิสูงโดยไม่เกิดเจล สามารถใช้เป็นเวลานานภายใต้อุณหภูมิสูงในปูน แต่การกักเก็บน้ำจะน้อยกว่าเมทิลเซลลูโลส

(2) ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสมีความคงตัวต่อกรดและด่างทั่วไป ด่างสามารถเร่งการละลายและเพิ่มความหนืดได้เล็กน้อย การกระจายตัวในน้ำแย่กว่าเมทิลเซลลูโลสและไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสเล็กน้อย

(3) ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสมีประสิทธิภาพในการป้องกันการหย่อนตัวที่ดีสำหรับปูน แต่จะใช้เวลานานกว่าสำหรับปูนซีเมนต์

(4) ประสิทธิภาพของไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสที่ผลิตโดยบริษัทในประเทศบางแห่งนั้นต่ำกว่าประสิทธิภาพของเมทิลเซลลูโลสอย่างเห็นได้ชัด เนื่องจากมีปริมาณน้ำสูงและมีปริมาณเถ้าสูง

แป้งอีเธอร์

อีเธอร์แป้งที่ใช้ในครกถูกดัดแปลงมาจากพอลิเมอร์ธรรมชาติของโพลีแซ็กคาไรด์บางชนิด เช่น มันฝรั่ง ข้าวโพด มันสำปะหลัง ถั่วกัวร์ เป็นต้น

1. แป้งดัดแปร

แป้งอีเธอร์ที่ดัดแปลงมาจากมันฝรั่ง ข้าวโพด มันสำปะหลัง ฯลฯ มีค่าการกักเก็บน้ำต่ำกว่าเซลลูโลสอีเธอร์อย่างเห็นได้ชัด เนื่องมาจากระดับการดัดแปลงที่แตกต่างกัน ความเสถียรต่อกรดและด่างจึงแตกต่างกัน ผลิตภัณฑ์บางชนิดเหมาะสำหรับใช้ในปูนฉาบที่มีส่วนประกอบของยิปซัม ในขณะที่บางชนิดสามารถใช้ในปูนฉาบที่มีส่วนประกอบของซีเมนต์ได้ การใช้แป้งอีเธอร์ในปูนฉาบส่วนใหญ่ใช้เป็นสารเพิ่มความข้นเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติป้องกันการหย่อนตัวของปูนฉาบ ลดการยึดเกาะของปูนฉาบที่เปียก และยืดระยะเวลาการเปิด

แป้งอีเธอร์มักถูกนำมาใช้ร่วมกับเซลลูโลส เพื่อให้คุณสมบัติและข้อดีของผลิตภัณฑ์ทั้งสองชนิดนี้เสริมซึ่งกันและกัน เนื่องจากผลิตภัณฑ์แป้งอีเธอร์มีราคาถูกกว่าเซลลูโลสอีเธอร์มาก การใช้แป้งอีเธอร์ในปูนจะช่วยลดต้นทุนการผลิตปูนได้อย่างมาก

2. กัวร์กัมอีเธอร์

กัวร์กัมอีเธอร์เป็นอีเธอร์แป้งชนิดหนึ่งที่มีคุณสมบัติพิเศษ ซึ่งดัดแปลงมาจากถั่วกัวร์ธรรมชาติ โดยส่วนใหญ่แล้วเกิดจากปฏิกิริยาอีเธอร์ริฟิเคชันของกัวร์กัมและกลุ่มฟังก์ชันอะคริลิก จึงเกิดโครงสร้างที่มีกลุ่มฟังก์ชัน 2-ไฮดรอกซีโพรพิล ซึ่งเป็นโครงสร้างโพลีกาแลกโตแมนโนส

(1) เมื่อเปรียบเทียบกับเซลลูโลสอีเธอร์ กัวร์กัมอีเธอร์จะละลายน้ำได้ดีกว่า คุณสมบัติของกัวร์อีเธอร์ที่มีค่า pH แทบไม่เปลี่ยนแปลง

(2) ภายใต้เงื่อนไขที่มีความหนืดต่ำและปริมาณการใช้ที่น้อย กัมกัวร์สามารถทดแทนเซลลูโลสอีเธอร์ได้ในปริมาณที่เท่ากัน และมีการกักเก็บน้ำที่ใกล้เคียงกัน แต่ความสม่ำเสมอ การป้องกันการหย่อนตัว ความหนืด และอื่นๆ ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด

(3) ภายใต้เงื่อนไขที่มีความหนืดสูงและปริมาณมาก กัมกัวร์ไม่สามารถทดแทนเซลลูโลสอีเธอร์ได้ และการใช้ทั้งสองอย่างผสมกันจะทำให้มีประสิทธิภาพที่ดีขึ้น

(4) การใช้กัวร์กัมในปูนยิปซัมสามารถลดการยึดเกาะระหว่างการก่อสร้างได้อย่างมากและทำให้การก่อสร้างราบรื่นขึ้น ไม่มีผลเสียต่อระยะเวลาการก่อตัวและความแข็งแรงของปูนยิปซัม

3. สารเพิ่มความข้นแบบกักเก็บน้ำแร่ดัดแปลง

สารเพิ่มความข้นที่กักเก็บน้ำซึ่งทำจากแร่ธาตุธรรมชาติผ่านการดัดแปลงและผสมได้ถูกนำไปใช้ในประเทศจีน แร่ธาตุหลักที่ใช้ในการเตรียมสารเพิ่มความข้นที่กักเก็บน้ำ ได้แก่ เซพิโอไลต์ เบนโทไนท์ มอนต์มอริลโลไนต์ เคโอลิน เป็นต้น แร่ธาตุเหล่านี้มีคุณสมบัติในการกักเก็บน้ำและทำให้มีความข้นบางประการผ่านการดัดแปลง เช่น ตัวแทนจับคู่ สารเพิ่มความข้นที่กักเก็บน้ำชนิดนี้ที่ใช้กับปูนมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้

(1) สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของปูนธรรมดาได้อย่างมีนัยสำคัญ และแก้ปัญหาการใช้งานที่ไม่ดีของปูนซีเมนต์ ความแข็งแรงต่ำของปูนผสม และความต้านทานน้ำที่ไม่ดี

(2) สามารถผลิตผลิตภัณฑ์ปูนที่มีระดับความแข็งแรงต่างกันสำหรับอาคารอุตสาหกรรมทั่วไปและงานโยธาได้

(3) ต้นทุนวัสดุต่ำกว่าเซลลูโลสอีเธอร์และแป้งอีเธอร์อย่างมาก

(4) การกักเก็บน้ำจะต่ำกว่าของสารกักเก็บน้ำอินทรีย์ ค่าการหดตัวเมื่อแห้งของปูนที่เตรียมไว้จะมากกว่า และความสามารถในการยึดเกาะจะลดลง

ผงยางโพลีเมอร์ที่กระจายตัวได้

ผงยางที่กระจายตัวได้นั้นได้รับการประมวลผลโดยการทำให้แห้งแบบพ่นของอิมัลชันโพลิเมอร์พิเศษ ในกระบวนการประมวลผล คอลลอยด์ป้องกัน สารป้องกันการจับตัวเป็นก้อน ฯลฯ จะกลายเป็นสารเติมแต่งที่ขาดไม่ได้ ผงยางแห้งประกอบด้วยอนุภาคทรงกลมขนาด 80~100 มม. ที่รวมตัวกัน อนุภาคเหล่านี้ละลายน้ำได้และสร้างการกระจายตัวที่เสถียรซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าอนุภาคอิมัลชันดั้งเดิมเล็กน้อย การกระจายตัวนี้จะสร้างฟิล์มหลังจากการทำให้แห้งและการทำให้แห้ง ฟิล์มนี้ไม่สามารถย้อนกลับได้เช่นเดียวกับการสร้างฟิล์มอิมัลชันทั่วไป และจะไม่กระจายตัวอีกครั้งเมื่อสัมผัสกับน้ำ

ผงยางที่กระจายตัวได้สามารถแบ่งออกได้เป็น: โคพอลิเมอร์สไตรีน-บิวทาไดอีน โคพอลิเมอร์เอทิลีนคาร์บอนิกแอซิดเทอร์เชียรี โคพอลิเมอร์เอทิลีน-อะซิเตทอะซิติกแอซิด ฯลฯ และจากนั้นจึงทำการต่อกิ่งซิลิโคน ไวนิลลอเรต ฯลฯ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ มาตรการปรับเปลี่ยนที่แตกต่างกันทำให้ผงยางที่กระจายตัวได้มีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน เช่น ทนน้ำ ทนด่าง ทนสภาพอากาศ และความยืดหยุ่น ประกอบด้วยไวนิลลอเรตและซิลิโคน ซึ่งทำให้ผงยางมีคุณสมบัติไม่ชอบน้ำได้ดี ไวนิลคาร์บอเนตเทอร์เชียรีที่มีกิ่งก้านมากมีค่า Tg ต่ำและมีความยืดหยุ่นที่ดี

เมื่อนำผงยางเหล่านี้ไปทาบนปูน ผงยางเหล่านี้ทั้งหมดจะมีผลในการชะลอเวลาการแข็งตัวของปูนซีเมนต์ แต่ผลในการชะลอจะน้อยกว่าการทาโดยตรงด้วยอิมัลชันที่คล้ายกัน เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว สไตรีนบิวทาไดอีนมีผลในการชะลอการแข็งตัวมากที่สุด ในขณะที่เอทิลีนไวนิลอะซิเตทมีผลในการชะลอการแข็งตัวน้อยที่สุด หากใช้ปริมาณน้อยเกินไป ผลของการปรับปรุงประสิทธิภาพของปูนจะไม่ชัดเจน