セルロースエーテルの各種建築材料における用途と役割

セルロースエーテルは、水溶性および溶媒可溶性を有する非イオン性半合成ポリマーの一種であり、様々な産業において異なる役割を果たします。例えば、化学建材においては、以下のような複合的な役割を果たします。

①保水剤 ②増粘剤 ③レベリング剤 ④皮膜形成剤 ⑤結合剤

PVC業界では乳化剤、分散剤として、医薬品業界では結合剤、徐放性骨格材料などとして、セルロースは多様な複合材料として幅広い用途で利用されています。以下では、各種建築材料におけるセルロースエーテルの利用と役割に焦点を当てます。

（１）壁用パテの場合：

現在、我が国のほとんどの都市では、耐水性、耐摩耗性に優れた環境に優しいパテが人々に広く受け入れられています。当初、パテから作られる建築用接着剤は、ポリビニルアルコールとホルムアルデヒドアセタールの反応によって生成されるホルムアルデヒドガスが人々の健康に害を及ぼすという問題がありました。そのため、この材料は徐々に人々に敬遠されるようになり、代わりにセルロースエーテル系の製品が使われるようになりました。つまり、環境に優しい建築材料の開発において、セルロースは現在唯一の材料となっています。

耐水性パテは、乾燥粉末パテとペーストパテの2種類に分けられ、これらの2種類のパテは一般的に変性メチルセルロースとヒドロキシプロピルメチルの2種類の粘度仕様が選択され、一般的に30000～60000cpsの間が最も適しています。パテ中のセルロースの主な役割は、保水性、接着性、潤滑性などの役割です。さまざまなメーカーのパテの配合は同じではなく、灰色カルシウム、軽カルシウム、白色セメントなど、また、石膏粉末、灰色カルシウム、軽カルシウムなどがあるため、2つの配合で選択するセルロースの粘度仕様とその浸透量は同じではなく、一般的には2‰～3‰程度です。壁面パテの施工において、壁下地にはある程度の吸水率（レンガ壁の吸水率は13%、コンクリートは3～5%）があり、さらに外部からの蒸発も加わるため、パテが水分を急速に失うと、ひび割れや粉化などの現象が発生し、パテの強度が低下します。そのため、セルロースエーテルを添加することでこの問題を解決できます。しかし、充填材の品質、特に灰カルシウムの品質も非常に重要です。

なぜなら セルロースは高い粘度を持つこれにより、パテの接着性も向上し、施工時の垂れ下がり現象も回避でき、後片付けもより快適で、省力化などにもつながります。乾燥粉末パテにはセルロースエーテルを適量添加することで、製造や使用がより便利になり、充填剤や添加剤を乾燥粉末と均一に混合でき、施工もより便利になり、現場での水の添加量も調整できます。

（２）コンクリートモルタル：

コンクリートモルタルでは、最終強度に達するためには、セメントが完全に水和反応を起こす必要があります。特に夏季の工事では、コンクリートモルタルの水分損失が速すぎるため、散水による完全な水和対策を講じる必要がありますが、この方法は水資源の浪費と作業の不便さを伴います。重要なのは、水が表面にしか存在せず、内部の水和がまだ不完全であることです。そのため、モルタルコンクリートに水保持剤セルロースを添加する方法の解決策として、一般的にヒドロキシプロピルメチルセルロースまたはメチルセルロースを選択し、粘度仕様を20000～60000cpsとし、2～3％程度添加します。これにより、保水率を85％以上に高めることができ、モルタルコンクリートに乾燥粉末を均一に水に混ぜる方法を使用できます。

（３）スタッコプラスター、接着プラスター、埋め込みプラスターの場合：

建設業界の急速な発展に伴い、新しい建築材料に対する人々の需要も増加しています。環境保護に対する人々の意識の高まりと建設効率の継続的な向上により、セメント系材料である石膏製品が急速に発展してきました。現在、最も一般的な石膏製品は、刷毛塗り石膏、接着石膏、埋め込み石膏、タイル接着剤などです。刷毛塗り石膏は、内壁や上板用の優れた品質の左官材料であり、壁面は繊細で滑らかで、粉が落ちず、下地はひび割れや剥落現象もなくしっかりと接着し、耐火機能があります。接着石膏は、石膏を基材としてさまざまな添加剤を加えた新しいタイプの建築用軽量ボード接着剤であり、無毒、無味、速凝固、速接着の特徴を持ち、あらゆる種類の無機建築壁材の接着に適しています。石膏コーキングは、無毒、無臭、速乾性、強固な接着性などの特性を持ち、様々な種類の無機建築壁材の接着に適しており、建築板やブロックの建設における支持材として使用されます。また、石膏コーキングは、石膏ボード間の隙間を埋める充填材として、また壁やひび割れの補修材としても使用されます。

これらの石膏製品はさまざまな機能を持ち、石膏および関連する充填材が役割を果たすだけでなく、セルロースエーテル添加剤の添加が主導的な役割を果たします。石膏は無水石膏と半無水石膏に分けられるため、石膏の種類によって製品の性能への影響が異なり、石膏建材の増粘性、保水性、遅延性が石膏建材の品質を決定します。これらの材料の一般的な問題は、空洞化やひび割れ、初期強度に達しないことです。この問題を解決するには、セルロースと遅延剤の複合利用の種類を選択する必要があり、この点で、一般的にはメチルまたは ヒドロキシプロピルメチル 30,000～60,000cps、添加量は1.5～2%。その間、セルロースは保水性遅延潤滑剤として注目されている。ただし、この場合、セルロースエーテルを遅延剤として使用しても到達しないため、クエン酸遅延剤も添加する必要があり、混合使用しても初期強度に影響はない。

保水率とは一般的に、外部からの吸水がない場合の自然蒸発量を指します。壁が乾燥している場合、底面の吸水と材料の自然蒸発による水分損失が速すぎると、中空ドラムやひび割れ現象が発生します。この使用方法は乾燥粉末を混合して使用するもので、溶液の調製が必要な場合は、溶液の調製を参照してください。

（４）断熱モルタル

断熱モルタルは、新しいタイプの内壁断熱材であり、断熱材、モルタル、バインダーを合成した壁材です。この材料中のセルロースは、結合に重点を置いており、強度を高める役割を果たします。一般的には、 メチルセルロース 高粘度（10000cps程度）で、投与量は一般的に2‰～3‰で、乾燥粉末混合法を使用する。