เซลลูโลสอีเธอร์ในกาวติดกระเบื้อง

1 บทนำ

กาวซีเมนต์สำหรับปูกระเบื้องเป็นกาวชนิดแห้งพิเศษที่ใช้กันแพร่หลายที่สุดในปัจจุบัน ซึ่งประกอบด้วยซีเมนต์เป็นวัสดุประสานหลักและเสริมด้วยมวลรวมที่ไล่ระดับ สารกักเก็บน้ำ สารเพิ่มความแข็งแรงในระยะเริ่มต้น ผงลาเท็กซ์ และส่วนผสมสารเติมแต่งอินทรีย์หรืออนินทรีย์อื่นๆ โดยทั่วไปแล้ว จะต้องผสมกับน้ำเท่านั้นเมื่อใช้งาน เมื่อเปรียบเทียบกับปูนซีเมนต์ทั่วไป กาวซีเมนต์สามารถปรับปรุงความแข็งแรงในการยึดเกาะระหว่างวัสดุหุ้มกับพื้นผิวได้อย่างมาก และมีคุณสมบัติกันลื่นและกันน้ำได้ดี กาวซีเมนต์ส่วนใหญ่ใช้ในการแปะวัสดุตกแต่ง เช่น กระเบื้องผนังภายในและภายนอกอาคาร กระเบื้องปูพื้น เป็นต้น กาวซีเมนต์นี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในผนังภายในและภายนอก พื้น ห้องน้ำ ห้องครัว และสถานที่ตกแต่งอาคารอื่นๆ ปัจจุบัน กาวซีเมนต์นี้เป็นวัสดุยึดเกาะกระเบื้องที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด

โดยปกติแล้วเมื่อเราตัดสินประสิทธิภาพของกาวติดกระเบื้อง เราไม่ได้สนใจแค่ประสิทธิภาพการทำงานและความสามารถในการป้องกันการลื่นไถลเท่านั้น แต่ยังสนใจความแข็งแรงเชิงกลและระยะเวลาการเปิดอีกด้วย เซลลูโลสอีเธอร์ในกาวติดกระเบื้องไม่เพียงแต่ส่งผลต่อคุณสมบัติการไหลของกาวพอร์ซเลน เช่น การทำงานที่ราบรื่น มีดติด เป็นต้น แต่ยังมีอิทธิพลอย่างมากต่อคุณสมบัติเชิงกลของกาวติดกระเบื้องอีกด้วย

2. ผลกระทบต่อระยะเวลาการเปิดของกาวติดกระเบื้อง

เมื่อผงยางและเซลลูโลสอีเธอร์อยู่ร่วมกันในปูนเปียก โมเดลข้อมูลบางแบบแสดงให้เห็นว่าผงยางมีพลังงานจลน์ที่แข็งแกร่งกว่าในการยึดติดกับผลิตภัณฑ์ไฮเดรชั่นของซีเมนต์ และเซลลูโลสอีเธอร์มีอยู่มากกว่าในของเหลวระหว่างชั้น ซึ่งส่งผลต่อความหนืดของปูนและระยะเวลาการบ่มมากขึ้น แรงตึงผิวของเซลลูโลสอีเธอร์สูงกว่าของผงยาง และการเพิ่มความเข้มข้นของเซลลูโลสอีเธอร์บนส่วนต่อประสานปูนจะส่งผลดีต่อการสร้างพันธะไฮโดรเจนระหว่างพื้นผิวฐานและเซลลูโลสอีเธอร์

ในปูนเปียก น้ำในปูนจะระเหยออกไป และเซลลูโลสอีเธอร์จะถูกเพิ่มความเข้มข้นบนพื้นผิว และจะเกิดฟิล์มขึ้นบนพื้นผิวปูนภายใน 5 นาที ซึ่งจะลดอัตราการระเหยในขั้นต่อมา เนื่องจากน้ำจะถูกกำจัดออกจากปูนที่หนากว่า ส่วนหนึ่งของน้ำจะอพยพไปยังชั้นปูนที่บางกว่า และฟิล์มที่เกิดขึ้นในตอนเริ่มต้นจะละลายไปบางส่วน และการอพยพของน้ำจะทำให้เซลลูโลสอีเธอร์มีความเข้มข้นมากขึ้นบนพื้นผิวปูน

ดังนั้นการสร้างฟิล์มของเซลลูโลสอีเธอร์บนพื้นผิวของปูนจึงมีอิทธิพลอย่างมากต่อประสิทธิภาพของปูน 1) ฟิล์มที่เกิดขึ้นนั้นบางเกินไปและจะละลายสองครั้งซึ่งไม่สามารถจำกัดการระเหยของน้ำและลดความแข็งแรงได้ 2) ฟิล์มที่เกิดขึ้นนั้นหนาเกินไปความเข้มข้นของเซลลูโลสอีเธอร์ในของเหลวระหว่างปูนนั้นสูงและมีความหนืดสูง ดังนั้นจึงไม่ง่ายที่จะทำลายฟิล์มบนพื้นผิวเมื่อวางกระเบื้อง จะเห็นได้ว่าคุณสมบัติในการสร้างฟิล์มของเซลลูโลสอีเธอร์มีผลกระทบต่อเวลาเปิดมากกว่า ประเภทของเซลลูโลสอีเธอร์ (HPMC, HEMC, MC เป็นต้น) และระดับของอีเธอร์ (ระดับการทดแทน) ส่งผลโดยตรงต่อคุณสมบัติในการสร้างฟิล์มของเซลลูโลสอีเธอร์และความแข็งและความเหนียวของฟิล์ม

3. อิทธิพลต่อความแข็งแรงของการวาด

นอกจากจะถ่ายทอดคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ดังกล่าวข้างต้นให้กับปูนแล้ว เซลลูโลสอีเธอร์ยังทำให้จลนพลศาสตร์การดูดซับความชื้นของซีเมนต์ล่าช้าอีกด้วย ผลกระทบที่ล่าช้านี้ส่วนใหญ่เกิดจากการดูดซับโมเลกุลเซลลูโลสอีเธอร์บนเฟสแร่ธาตุต่างๆ ในระบบซีเมนต์ที่กำลังเติมความชื้น แต่โดยทั่วไปแล้ว ความเห็นทั่วไปคือโมเลกุลเซลลูโลสอีเธอร์ส่วนใหญ่จะถูกดูดซับบนน้ำ เช่น CSH และแคลเซียมไฮดรอกไซด์ สำหรับผลิตภัณฑ์ทางเคมี เซลลูโลสอีเธอร์แทบจะไม่ถูกดูดซับบนเฟสแร่ธาตุดั้งเดิมของคลิงเกอร์ นอกจากนี้ เซลลูโลสอีเธอร์ยังลดการเคลื่อนที่ของไอออน (Ca2+, SO42-, …) ในสารละลายรูพรุนเนื่องจากความหนืดที่เพิ่มขึ้นของสารละลายรูพรุน จึงทำให้กระบวนการเติมความชื้นล่าช้าลงไปอีก

ความหนืดเป็นอีกพารามิเตอร์ที่สำคัญซึ่งแสดงถึงลักษณะทางเคมีของเซลลูโลสอีเธอร์ ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ความหนืดส่งผลกระทบหลักต่อความสามารถในการกักเก็บน้ำและยังส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการทำงานของปูนสด อย่างไรก็ตาม การศึกษาเชิงทดลองพบว่าความหนืดของเซลลูโลสอีเธอร์แทบไม่มีผลต่อจลนพลศาสตร์การไฮเดรชั่นของซีเมนต์ น้ำหนักโมเลกุลมีผลเพียงเล็กน้อยต่อการไฮเดรชั่น และความแตกต่างสูงสุดระหว่างน้ำหนักโมเลกุลต่างๆ คือเพียง 10 นาที ดังนั้น น้ำหนักโมเลกุลจึงไม่ใช่พารามิเตอร์ที่สำคัญในการควบคุมไฮเดรชั่นของซีเมนต์

การชะลอของเซลลูโลสอีเธอร์ขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางเคมีของมัน และแนวโน้มทั่วไปสรุปได้ว่า สำหรับ MHEC ยิ่งระดับเมทิลเลชันสูงขึ้น เซลลูโลสอีเธอร์ก็จะมีผลชะลอน้อยลง นอกจากนี้ ผลของการลดการแทนที่แบบชอบน้ำ (เช่น การแทนที่ HEC) จะแข็งแกร่งกว่าผลของการแทนที่แบบไม่ชอบน้ำ (เช่น การแทนที่ MH, MHEC, MHPC) ผลของการลดการแทนที่ของเซลลูโลสอีเธอร์นั้นได้รับผลกระทบจากพารามิเตอร์สองประการเป็นหลัก ได้แก่ ชนิดและปริมาณของกลุ่มแทนที่

การทดลองเชิงระบบของเรายังพบว่าเนื้อหาของสารทดแทนมีบทบาทสำคัญในความแข็งแรงเชิงกลของกาวติดกระเบื้อง เราประเมินประสิทธิภาพของ HPMC ที่มีระดับการทดแทนที่แตกต่างกันในกาวติดกระเบื้อง และทดสอบผลของอีเธอร์เซลลูโลสที่มีกลุ่มต่างๆ ภายใต้สภาวะการบ่มที่แตกต่างกันต่อคุณสมบัติเชิงกลของกาวติดกระเบื้อง

ในการทดสอบ เราพิจารณา HPMC ซึ่งเป็นสารประกอบอีเธอร์ ดังนั้นเราต้องนำภาพทั้งสองมารวมกัน สำหรับ HPMC จำเป็นต้องมีการดูดซับในระดับหนึ่งเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถละลายน้ำได้และผ่านแสงได้ เรารู้เนื้อหาของสารทดแทน นอกจากนี้ยังกำหนดอุณหภูมิเจลของ HPMC ซึ่งจะกำหนดสภาพแวดล้อมการใช้งานของ HPMC ด้วย ด้วยวิธีนี้ เนื้อหาของกลุ่ม HPMC ที่มักใช้จะถูกกำหนดภายในช่วงเช่นกัน ในช่วงนี้ วิธีการใช้เมทอกซีและไฮดรอกซีโพรพอกซีร่วมกัน เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดคือเนื้อหาของการวิจัยของเรา รูปที่ 2 แสดงให้เห็นว่าภายในช่วงหนึ่ง การเพิ่มขึ้นของเนื้อหาของกลุ่มเมทอกซิลจะนำไปสู่แนวโน้มลดลงในความแข็งแรงในการดึงออก ในขณะที่การเพิ่มขึ้นของเนื้อหาของกลุ่มไฮดรอกซีโพรพอกซีจะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของความแข็งแรงในการดึงออก มีผลคล้ายกันสำหรับชั่วโมงเปิดทำการ

แนวโน้มการเปลี่ยนแปลงของความแข็งแรงเชิงกลภายใต้สภาวะเวลาเปิดสอดคล้องกับสภาวะอุณหภูมิปกติ HPMC ที่มีปริมาณเมทอกซิล (DS) สูงและปริมาณไฮดรอกซีโพรพอกซิล (MS) ต่ำจะมีความแข็งแรงของฟิล์มที่ดี แต่จะส่งผลต่อคุณสมบัติการเปียกของวัสดุในทางตรงกันข้าม