ลักษณะการทำงานและหลักการคัดเลือกเซลลูโลสอีเธอร์ในปูนผสมแห้ง

1 บทนำ

เซลลูโลสอีเธอร์ (MC) ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมวัสดุก่อสร้างและใช้ในปริมาณมาก สามารถใช้เป็นสารหน่วงการรั่วซึม สารกักเก็บน้ำ สารเพิ่มความข้น และสารยึดติด ในปูนฉาบแห้งทั่วไป ปูนฉาบฉนวนผนังภายนอก ปูนปรับระดับ กาวปูกระเบื้อง ปูนฉาบอาคารประสิทธิภาพสูง ปูนฉาบผนังภายในและภายนอกที่ทนต่อรอยแตกร้าว ปูนฉาบแห้งกันน้ำ ปูนยิปซัม น้ำยาอุดรอยรั่ว และวัสดุอื่นๆ อีเธอร์เซลลูโลสมีบทบาทสำคัญ อีเธอร์เซลลูโลสมีอิทธิพลสำคัญต่อการกักเก็บน้ำ ความต้องการน้ำ ความเหนียวแน่น การหน่วงการรั่วซึม และการสร้างระบบปูนฉาบ

เซลลูโลสอีเธอร์มีหลายประเภทและหลายคุณสมบัติ เซลลูโลสอีเธอร์ที่ใช้กันทั่วไปในด้านวัสดุก่อสร้าง ได้แก่ HEC, HPMC, CMC, PAC, MHEC เป็นต้น ซึ่งใช้ในระบบปูนที่แตกต่างกันตามลักษณะเฉพาะของพวกมัน บางคนได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับอิทธิพลของเซลลูโลสอีเธอร์ประเภทต่างๆ และปริมาณที่แตกต่างกันต่อระบบปูนซีเมนต์ บทความนี้เน้นที่พื้นฐานนี้และอธิบายวิธีการเลือกเซลลูโลสอีเธอร์ประเภทต่างๆ และคุณสมบัติเฉพาะในผลิตภัณฑ์ปูนที่แตกต่างกัน

2 ลักษณะการทำงานของเซลลูโลสอีเธอร์ในปูนซีเมนต์

เซลลูโลสอีเธอร์เป็นส่วนผสมที่สำคัญในปูนแห้ง มีหน้าที่หลายอย่างในปูน บทบาทที่สำคัญที่สุดของเซลลูโลสอีเธอร์ในปูนซีเมนต์คือการกักเก็บน้ำและทำให้ข้นขึ้น นอกจากนี้ เซลลูโลสอีเธอร์ยังมีหน้าที่เสริมในการกักเก็บอากาศ ชะลอการแข็งตัว และปรับปรุงความแข็งแรงในการยึดเกาะด้วยแรงดึง เนื่องจากมีปฏิสัมพันธ์กับระบบปูนซีเมนต์

คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของเซลลูโลสอีเธอร์ในปูนคือการกักเก็บน้ำ เซลลูโลสอีเธอร์ถูกใช้เป็นส่วนผสมที่สำคัญในผลิตภัณฑ์ปูนเกือบทั้งหมด เนื่องจากมีคุณสมบัติในการกักเก็บน้ำ โดยทั่วไปแล้ว คุณสมบัติในการกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเธอร์จะเกี่ยวข้องกับความหนืด ปริมาณที่เติม และขนาดอนุภาค

เซลลูโลสอีเธอร์ใช้เป็นสารเพิ่มความข้น และผลของการทำให้ข้นนั้นสัมพันธ์กับระดับอีเธอร์ ขนาดของอนุภาค ความหนืด และระดับการปรับเปลี่ยนของเซลลูโลสอีเธอร์ โดยทั่วไป ยิ่งระดับอีเธอร์และความหนืดของเซลลูโลสอีเธอร์สูงขึ้น อนุภาคก็จะยิ่งมีขนาดเล็กลง และผลของการทำให้ข้นก็จะยิ่งชัดเจนมากขึ้น ด้วยการปรับคุณสมบัติของ MC ข้างต้น ปูนฉาบจึงสามารถบรรลุประสิทธิภาพการป้องกันการหย่อนคล้อยที่เหมาะสมและความหนืดที่ดีที่สุด

ในเซลลูโลสอีเธอร์ การนำกลุ่มอัลคิลเข้าไปจะลดพลังงานพื้นผิวของสารละลายในน้ำที่มีเซลลูโลสอีเธอร์เข้าไป ทำให้เซลลูโลสอีเธอร์มีผลในการกักเก็บอากาศในปูนซีเมนต์ การนำฟองอากาศที่เหมาะสมเข้าไปในปูนซีเมนต์จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการก่อสร้างของปูนซีเมนต์เนื่องจาก "เอฟเฟกต์ลูกบอล" ของฟองอากาศ ในเวลาเดียวกัน การนำฟองอากาศเข้าไปจะเพิ่มอัตราการผลิตของปูนซีเมนต์ แน่นอนว่าจำเป็นต้องควบคุมปริมาณการกักเก็บอากาศ การกักเก็บอากาศมากเกินไปจะส่งผลเสียต่อความแข็งแรงของปูนซีเมนต์ เนื่องจากอาจเกิดฟองอากาศที่เป็นอันตรายได้

2.1 เซลลูโลสอีเธอร์จะทำให้กระบวนการไฮเดรชั่นของซีเมนต์ล่าช้าลง ส่งผลให้กระบวนการเซ็ตตัวและแข็งตัวของซีเมนต์ช้าลง และยืดเวลาเปิดของปูนออกไปด้วย แต่ผลกระทบนี้ไม่ดีต่อปูนในพื้นที่ที่อากาศเย็นกว่า เมื่อเลือกเซลลูโลสอีเธอร์ ควรเลือกผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมตามสถานการณ์เฉพาะ ผลกระทบการชะลอของเซลลูโลสอีเธอร์จะขยายออกไปส่วนใหญ่ตามระดับอีเธอร์ ระดับการดัดแปลง และความหนืดที่เพิ่มขึ้น

นอกจากนี้ เซลลูโลสอีเธอร์ ซึ่งเป็นสารโพลิเมอร์สายยาว สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการยึดติดกับพื้นผิวได้หลังจากถูกเติมลงในระบบซีเมนต์ โดยมีสมมติฐานว่าต้องรักษาปริมาณความชื้นของสารละลายให้คงอยู่อย่างสมบูรณ์

2.2 คุณสมบัติของเซลลูโลสอีเธอร์ในปูนประกอบด้วย: การกักเก็บน้ำ การทำให้ข้น การยืดเวลาการก่อตัว การกักเก็บอากาศ และการปรับปรุงความแข็งแรงในการยึดเกาะแรงดึง เป็นต้น ซึ่งสอดคล้องกับคุณสมบัติข้างต้น สะท้อนให้เห็นได้จากคุณลักษณะของ MC เอง ได้แก่ ความหนืด ความเสถียร ปริมาณของส่วนผสมที่ใช้งาน (ปริมาณที่เติม) ระดับของการทดแทนอีเธอร์และความสม่ำเสมอ ระดับการดัดแปลง ปริมาณของสารอันตราย เป็นต้น ดังนั้น เมื่อเลือก MC ควรเลือกเซลลูโลสอีเธอร์ที่มีคุณสมบัติเฉพาะของตัวเองที่สามารถให้ประสิทธิภาพที่เหมาะสมตามข้อกำหนดเฉพาะของผลิตภัณฑ์ปูนเฉพาะสำหรับประสิทธิภาพเฉพาะ

3 ลักษณะของเซลลูโลสอีเธอร์

โดยทั่วไปแล้ว คำแนะนำผลิตภัณฑ์ที่ผู้ผลิตเซลลูโลสอีเธอร์ให้ไว้จะมีตัวบ่งชี้ต่อไปนี้: รูปลักษณ์ ความหนืด ระดับของการแทนที่กลุ่ม ความละเอียด เนื้อหาของสารออกฤทธิ์ (ความบริสุทธิ์) ปริมาณความชื้น พื้นที่และปริมาณที่แนะนำ ฯลฯ ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพเหล่านี้อาจสะท้อนถึงส่วนหนึ่งของบทบาทของเซลลูโลสอีเธอร์ แต่เมื่อเปรียบเทียบและเลือกเซลลูโลสอีเธอร์ ควรตรวจสอบด้านอื่นๆ เช่น องค์ประกอบทางเคมี ระดับการดัดแปลง ระดับอีเธอร์ ปริมาณ NaCl และค่า DS ด้วย

3.1 ความหนืดของเซลลูโลสอีเธอร์

ความหนืดของเซลลูโลสอีเธอร์ส่งผลต่อการกักเก็บน้ำ การทำให้ข้น การหน่วง และด้านอื่นๆ ดังนั้นจึงเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญสำหรับการตรวจสอบและคัดเลือกเซลลูโลสอีเธอร์

ก่อนที่จะพูดถึงความหนืดของเซลลูโลสอีเธอร์ ควรทราบว่ามีวิธีการทดสอบความหนืดของเซลลูโลสอีเธอร์ที่นิยมใช้กัน 4 วิธี ได้แก่ บรู๊คฟิลด์ ฮัคเกะ ฮอปเปลอร์ และเครื่องวัดความหนืดแบบหมุน อุปกรณ์ ความเข้มข้นของสารละลาย และสภาพแวดล้อมการทดสอบที่ใช้โดยทั้ง 4 วิธีนั้นแตกต่างกัน ดังนั้นผลลัพธ์ของสารละลาย MC เดียวกันที่ทดสอบโดยทั้ง 4 วิธีจึงแตกต่างกันมากเช่นกัน แม้แต่สำหรับสารละลายเดียวกัน โดยใช้วิธีการเดียวกัน การทดสอบภายใต้สภาวะแวดล้อมที่แตกต่างกัน ความหนืดก็ลดลง

ผลลัพธ์ก็แตกต่างกันไป ดังนั้น เมื่ออธิบายความหนืดของเซลลูโลสอีเธอร์ จำเป็นต้องระบุวิธีที่ใช้ในการทดสอบ ความเข้มข้นของสารละลาย โรเตอร์ ความเร็วในการหมุน อุณหภูมิและความชื้นในการทดสอบ และสภาพแวดล้อมอื่นๆ ค่าความหนืดนี้มีค่ามาก การบอกเพียงว่า “ความหนืดของ MC หนึ่งๆ คือเท่าใด” ก็ไม่มีความหมาย

3.2 ความคงตัวของผลิตภัณฑ์เซลลูโลสอีเธอร์

เป็นที่ทราบกันดีว่าเซลลูโลสอีเธอร์นั้นไวต่อการโจมตีของเชื้อราเซลลูโลส เมื่อเชื้อรากัดกร่อนเซลลูโลสอีเธอร์ มันจะโจมตีหน่วยกลูโคสที่ยังไม่ผ่านกระบวนการอีเธอร์ในเซลลูโลสอีเธอร์ก่อน ในฐานะของสารประกอบเชิงเส้น เมื่อหน่วยกลูโคสถูกทำลาย โซ่โมเลกุลทั้งหมดจะขาดออก และความหนืดของผลิตภัณฑ์จะลดลงอย่างรวดเร็ว หลังจากที่หน่วยกลูโคสผ่านกระบวนการอีเธอร์แล้ว เชื้อราจะไม่กัดกร่อนโซ่โมเลกุลได้ง่าย ดังนั้น ยิ่งระดับการทดแทนอีเธอร์ (ค่า DS) ของเซลลูโลสอีเธอร์สูงขึ้นเท่าใด ความเสถียรของเซลลูโลสอีเธอร์ก็จะสูงขึ้นเท่านั้น

3.3 ส่วนประกอบสำคัญของเซลลูโลสอีเธอร์

ยิ่งเซลลูโลสอีเธอร์มีปริมาณส่วนผสมที่ออกฤทธิ์สูงเท่าไร ประสิทธิภาพด้านต้นทุนของผลิตภัณฑ์ก็จะสูงขึ้นเท่านั้น จึงสามารถบรรลุผลลัพธ์ที่ดีขึ้นได้ด้วยปริมาณที่เท่ากัน ส่วนผสมที่มีประสิทธิภาพในเซลลูโลสอีเธอร์คือโมเลกุลเซลลูโลสอีเธอร์ ซึ่งเป็นสารอินทรีย์ ดังนั้น เมื่อตรวจสอบปริมาณสารที่มีประสิทธิภาพของเซลลูโลสอีเธอร์ อาจสะท้อนโดยอ้อมได้จากค่าเถ้าหลังการเผา

3.4 ปริมาณโซเดียมคลอไรด์ในเซลลูโลสอีเธอร์

NaCl เป็นผลพลอยได้ที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในการผลิตเซลลูโลสอีเธอร์ ซึ่งโดยทั่วไปจำเป็นต้องกำจัดออกด้วยการซักหลายครั้ง และยิ่งซักนานเท่าไร NaCl ที่เหลืออยู่ก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น NaCl เป็นอันตรายที่ทราบกันดีต่อการกัดกร่อนของเหล็กเส้นและลวดตาข่ายเหล็ก ดังนั้น แม้ว่าการบำบัดน้ำเสียด้วยการซัก NaCl หลายครั้งอาจเพิ่มต้นทุน แต่เมื่อเลือกผลิตภัณฑ์ MC เราควรพยายามเลือกผลิตภัณฑ์ที่มีปริมาณ NaCl ต่ำกว่า

4 หลักการในการเลือกเซลลูโลสอีเธอร์สำหรับผลิตภัณฑ์ปูนฉาบประเภทต่างๆ

เมื่อเลือกเซลลูโลสอีเธอร์สำหรับผลิตภัณฑ์ปูน ก่อนอื่น ให้เลือกตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพของตัวเอง (เช่น ความหนืด ระดับการทดแทนอีเธอร์ ปริมาณสารที่มีประสิทธิภาพ ปริมาณ NaCl ฯลฯ) ตามคำอธิบายของคู่มือผลิตภัณฑ์ ลักษณะการทำงานและหลักการเลือก

4.1 ระบบฉาบปูนบาง

ยกตัวอย่างปูนฉาบของระบบฉาบปูนบาง เนื่องจากปูนฉาบสัมผัสกับสภาพแวดล้อมภายนอกโดยตรง ทำให้พื้นผิวสูญเสียน้ำอย่างรวดเร็ว จึงจำเป็นต้องมีอัตราการกักเก็บน้ำที่สูงขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงก่อสร้างในฤดูร้อน จำเป็นที่ปูนฉาบจะต้องสามารถกักเก็บความชื้นได้ดีขึ้นในอุณหภูมิสูง จำเป็นต้องเลือกปูนฉาบที่มีอัตราการกักเก็บน้ำสูง ซึ่งสามารถพิจารณาอย่างครอบคลุมได้จากสามประเด็น ได้แก่ ความหนืด ขนาดอนุภาค และปริมาณการเติม โดยทั่วไป ภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน ให้เลือกปูนฉาบที่มีความหนืดสูงขึ้น และเมื่อพิจารณาถึงข้อกำหนดด้านความสามารถในการทำงาน ความหนืดไม่ควรสูงเกินไป ดังนั้น ปูนฉาบที่เลือกจึงควรมีอัตราการกักเก็บน้ำสูงและความหนืดต่ำ ในบรรดาผลิตภัณฑ์ปูนฉาบแบบมีกาว MH60001P6 เป็นต้น สามารถแนะนำสำหรับระบบฉาบปูนกาวแบบฉาบบางได้

4.2 ปูนฉาบผนังชนิดซีเมนต์

ปูนฉาบปูนต้องมีเนื้อปูนที่สม่ำเสมอกันดี จึงฉาบได้สม่ำเสมอกว่า ขณะเดียวกันก็ต้องมีประสิทธิภาพป้องกันการหย่อนตัวที่ดี มีกำลังการสูบสูง มีความลื่นไหล และใช้งานได้ดี ดังนั้น จึงเลือกใช้ปูนฉาบที่มีความหนืดต่ำ กระจายตัวได้เร็ว และพัฒนาความสม่ำเสมอ (อนุภาคเล็กกว่า)

ในการก่อสร้างกาวติดกระเบื้อง เพื่อให้มั่นใจถึงความปลอดภัยและประสิทธิภาพสูง จำเป็นอย่างยิ่งที่ปูนกาวจะต้องมีเวลาเปิดนานขึ้นและมีประสิทธิภาพป้องกันการลื่นไถลที่ดีขึ้น และในขณะเดียวกันก็ต้องมีการยึดเกาะที่ดีระหว่างพื้นผิวกับกระเบื้อง ดังนั้น กาวติดกระเบื้องจึงมีความต้องการ MC ค่อนข้างสูง อย่างไรก็ตาม MC โดยทั่วไปจะมีปริมาณค่อนข้างสูงในกาวติดกระเบื้อง เมื่อเลือก MC เพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดของเวลาเปิดนานขึ้น MC เองจะต้องมีอัตราการกักเก็บน้ำที่สูงขึ้น และอัตราการกักเก็บน้ำนั้นต้องมีความหนืด ปริมาณการเติม และขนาดอนุภาคที่เหมาะสม เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพป้องกันการลื่นไถลที่ดี เอฟเฟกต์การทำให้ข้นของ MC จะต้องดี ดังนั้น ปูนกาวจึงมีความต้านทานการไหลในแนวตั้งที่แข็งแกร่ง และประสิทธิภาพการทำให้ข้นต้องมีข้อกำหนดบางประการเกี่ยวกับความหนืด ระดับอีเทอร์ริฟิเคชัน และขนาดอนุภาค

4.4 ปูนปรับระดับพื้น

ปูนปรับระดับอัตโนมัติมีข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพการปรับระดับของปูนที่สูงกว่า จึงเหมาะที่จะเลือกใช้ผลิตภัณฑ์เซลลูโลสอีเธอร์ที่มีความหนืดต่ำ เนื่องจากการปรับระดับอัตโนมัติต้องใช้ปูนที่ผสมอย่างสม่ำเสมอที่สามารถปรับระดับบนพื้นดินโดยอัตโนมัติ จึงจำเป็นต้องมีการไหลและความสามารถในการสูบน้ำ ดังนั้นอัตราส่วนของน้ำต่อวัสดุจึงต้องสูง เพื่อป้องกันการรั่วซึม ต้องใช้ MC เพื่อควบคุมการกักเก็บน้ำบนพื้นผิวและให้ความหนืดเพื่อป้องกันการตกตะกอน

4.5 ปูนก่อ

เนื่องจากปูนก่อจะสัมผัสกับพื้นผิวของอิฐโดยตรง จึงมักเป็นโครงสร้างที่มีชั้นหนา ปูนก่อจะต้องมีประสิทธิภาพการทำงานและการกักเก็บน้ำสูง นอกจากนี้ยังช่วยให้มั่นใจได้ว่ามีแรงยึดเกาะกับอิฐ ปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงาน และเพิ่มประสิทธิภาพ ดังนั้น ปูนก่อที่เลือกควรช่วยให้ปูนก่อปรับปรุงประสิทธิภาพดังกล่าวได้ และความหนืดของเซลลูโลสอีเธอร์ไม่ควรสูงเกินไป

4.6 สารละลายฉนวน

เนื่องจากสารละลายฉนวนกันความร้อนส่วนใหญ่ใช้มือทา จึงจำเป็นต้องเลือก MC ที่สามารถให้ปูนฉาบที่ใช้งานได้ดีเยี่ยม ใช้งานได้ดี และกักเก็บน้ำได้ดี นอกจากนี้ MC ยังควรมีลักษณะความหนืดสูงและมีอากาศเข้าได้มาก

5 บทสรุป

หน้าที่ของเซลลูโลสอีเธอร์ในปูนซีเมนต์ ได้แก่ การกักเก็บน้ำ การทำให้ข้น การกักเก็บอากาศ การหน่วงเวลา และการปรับปรุงความแข็งแรงของพันธะแรงดึง เป็นต้น