คุณสมบัติพื้นฐานของสารผสมที่นิยมใช้ในการสร้างปูนผสมแห้ง

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

จากเหตุผลดังกล่าวข้างต้น บทความนี้จึงวิเคราะห์และเปรียบเทียบคุณสมบัติพื้นฐานบางประการของสารผสมที่ใช้กันทั่วไป และจากพื้นฐานดังกล่าว จึงศึกษาประสิทธิภาพการทำงานของผลิตภัณฑ์ปูนผสมแห้งโดยใช้สารผสม

1. สารกักเก็บน้ำ

สารกักเก็บน้ำถือเป็นสารผสมสำคัญที่ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำของปูนผสมแห้ง และยังเป็นหนึ่งในสารผสมสำคัญที่จะกำหนดต้นทุนของวัสดุปูนผสมแห้งอีกด้วย

1.1 เซลลูโลสอีเธอร์

เซลลูโลสอีเธอร์เป็นคำทั่วไปสำหรับผลิตภัณฑ์ชุดหนึ่งที่ผลิตโดยปฏิกิริยาระหว่างเซลลูโลสอัลคาไลและตัวแทนอีเธอร์ภายใต้เงื่อนไขบางอย่าง เซลลูโลสอัลคาไลจะถูกแทนที่ด้วยตัวแทนอีเธอร์ที่แตกต่างกันเพื่อให้ได้เซลลูโลสอีเธอร์ที่แตกต่างกัน ตามคุณสมบัติการแตกตัวของสารแทนที่ เซลลูโลสอีเธอร์สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ ไอออนิก (เช่น คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส) และไม่ใช่ไอออนิก (เช่น เมทิลเซลลูโลส) ตามประเภทของสารแทนที่ เซลลูโลสอีเธอร์สามารถแบ่งออกเป็นโมโนอีเธอร์ (เช่น เมทิลเซลลูโลส) และอีเธอร์ผสม (เช่น ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส) ตามความสามารถในการละลายที่แตกต่างกัน สามารถแบ่งออกเป็นละลายน้ำได้ (เช่น ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส) และละลายตัวทำละลายอินทรีย์ (เช่น เอทิลเซลลูโลส) เป็นต้น ปูนผสมแห้งส่วนใหญ่เป็นเซลลูโลสที่ละลายน้ำได้ และเซลลูโลสที่ละลายน้ำได้แบ่งออกเป็นประเภทละลายทันทีและประเภทละลายช้าที่ผ่านการบำบัดพื้นผิว

กลไกการออกฤทธิ์ของเซลลูโลสอีเธอร์ในปูนมีดังนี้:

(1) หลังจากที่เซลลูโลสอีเธอร์ในปูนถูกละลายในน้ำแล้ว การกระจายตัวของวัสดุประสานในระบบจะมีประสิทธิภาพและสม่ำเสมอเนื่องจากกิจกรรมบนพื้นผิว และเซลลูโลสอีเธอร์ในฐานะคอลลอยด์ป้องกันจะ "ห่อหุ้ม" อนุภาคของแข็งและสร้างชั้นฟิล์มหล่อลื่นบนพื้นผิวด้านนอก ซึ่งทำให้ระบบปูนมีเสถียรภาพมากขึ้น และยังปรับปรุงการไหลของปูนในระหว่างกระบวนการผสมและความเรียบเนียนของการก่อสร้างอีกด้วย

(2) เนื่องจากโครงสร้างโมเลกุลของตัวเอง สารละลายเซลลูโลสอีเธอร์จึงทำให้ไม่สูญเสียน้ำในปูนได้ง่าย และจะค่อยๆ ปล่อยออกมาในช่วงเวลาอันยาวนาน ทำให้ปูนสามารถกักเก็บน้ำได้ดีและใช้งานได้ดี

1.1.1 สูตรโมเลกุลของเมทิลเซลลูโลส (MC) [C6H7O2(OH)3-h(OCH3)n]x

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

1.1.2 สูตรโมเลกุลของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส (HPMC) คือ [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m,OCH2CH(OH)CH3]n]x

ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสเป็นเซลลูโลสชนิดหนึ่งที่มีปริมาณการผลิตและการบริโภคเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เป็นเซลลูโลสผสมอีเธอร์ที่ไม่ใช่อิออนซึ่งทำจากฝ้ายบริสุทธิ์หลังจากผ่านกระบวนการทำให้เป็นด่าง โดยใช้โพรพิลีนออกไซด์และเมทิลคลอไรด์เป็นตัวทำปฏิกิริยาอีเธอร์ริฟิเคชัน โดยผ่านชุดปฏิกิริยา ระดับการทดแทนโดยทั่วไปอยู่ที่ 1.2~2.0 คุณสมบัติของเซลลูโลสชนิดนี้แตกต่างกันเนื่องจากอัตราส่วนของเมทอกซิลและไฮดรอกซีโพรพิลที่แตกต่างกัน

(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

1.1.3 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

1.1.4 คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC) [C6H7O2(OH)2och2COONa]n

เซลลูโลสอีเธอร์ไอออนิกทำมาจากเส้นใยธรรมชาติ (ฝ้าย ฯลฯ) หลังจากการบำบัดด้วยด่าง โดยใช้โซเดียมโมโนคลอโรอะซิเตทเป็นตัวทำปฏิกิริยาอีเธอร์ และผ่านการบำบัดปฏิกิริยาหลายขั้นตอน โดยทั่วไประดับการทดแทนจะอยู่ที่ 0.4~1.4 และประสิทธิภาพการทำงานจะได้รับผลกระทบอย่างมากจากระดับการทดแทน

(1) คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสมีคุณสมบัติดูดความชื้นได้ดีกว่า และจะมีน้ำอยู่มากกว่าเมื่อจัดเก็บในสภาวะทั่วไป

(2) สารละลายคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสในน้ำจะไม่ผลิตเจล และความหนืดจะลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น เมื่ออุณหภูมิสูงเกิน 50°C ความหนืดจะไม่สามารถกลับคืนได้

(3) ความเสถียรของสารนี้ขึ้นอยู่กับค่า pH เป็นอย่างมาก โดยทั่วไปสารนี้สามารถใช้ผสมในปูนยิปซัมได้ แต่ไม่สามารถใช้ผสมในปูนซีเมนต์ได้ เมื่อสารนี้มีฤทธิ์เป็นด่างสูง สารนี้จะสูญเสียความหนืด

(4) การกักเก็บน้ำของคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสต่ำกว่ามาก มีผลในการชะลอการยึดเกาะของปูนยิปซัมและลดความแข็งแรง อย่างไรก็ตาม ราคาของคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสต่ำกว่าเมทิลเซลลูโลสอย่างมาก