การใช้งานและบทบาทของเซลลูโลสอีเทอร์ในวัสดุก่อสร้างต่างๆ

เซลลูโลสอีเทอร์เป็นพอลิเมอร์กึ่งสังเคราะห์ชนิดหนึ่งที่ไม่มีประจุ สามารถละลายได้ทั้งในน้ำและตัวทำละลาย ทำให้มีบทบาทที่แตกต่างกันในอุตสาหกรรมต่างๆ ตัวอย่างเช่น ในวัสดุก่อสร้างทางเคมี มีบทบาทในสารประกอบดังต่อไปนี้:

① สารกักเก็บน้ำ ② สารเพิ่มความหนืด ③ สารปรับระดับ ④ สารสร้างฟิล์ม ⑤ สารยึดเกาะ

ในอุตสาหกรรมพีวีซี เซลลูโลสทำหน้าที่เป็นอิมัลซิไฟเออร์และสารกระจายตัว ในอุตสาหกรรมยา เซลลูโลสทำหน้าที่เป็นสารยึดเกาะและวัสดุโครงสร้างที่ปลดปล่อยยาอย่างช้าๆ และควบคุมได้ เป็นต้น เนื่องจากเซลลูโลสมีบทบาทหลากหลาย จึงทำให้เซลลูโลสมีขอบเขตการใช้งานที่กว้างขวาง ต่อไปนี้จะเน้นที่การใช้งานและบทบาทของเซลลูโลสอีเทอร์ในวัสดุก่อสร้างต่างๆ

(1) ในปูนฉาบผนัง:

ปัจจุบัน ในเมืองส่วนใหญ่ของประเทศเรา วัสดุอุดรอยแตกกันน้ำ กันรอยขีดข่วน และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ได้รับความนิยมจากประชาชนเป็นอย่างมาก แต่ในช่วงไม่กี่ปีมานี้ เนื่องจากกาวก่อสร้างที่ทำจากปูนฉาบปล่อยก๊าซฟอร์มาลดีไฮด์ที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพ กาวก่อสร้างทำจากโพลีไวนิลแอลกอฮอล์และฟอร์มาลดีไฮด์อะซีทัลที่ทำปฏิกิริยากัน ดังนั้นวัสดุนี้จึงค่อยๆ ถูกเลิกใช้ และแทนที่ด้วยผลิตภัณฑ์ในกลุ่มเซลลูโลสอีเทอร์ ซึ่งก็คือวัสดุก่อสร้างที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม โดยปัจจุบันเซลลูโลสเป็นวัสดุเพียงชนิดเดียวในกลุ่มนี้

ในปูนฉาบกันน้ำนั้น แบ่งออกเป็นปูนฉาบผงแห้งและปูนฉาบเหลว 2 ชนิด โดยทั่วไปแล้วจะเลือกใช้เมทิลเซลลูโลสและไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสเป็นส่วนประกอบหลัก โดยมีค่าความหนืดที่เหมาะสมโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 30,000-60,000 cps บทบาทหลักของเซลลูโลสในปูนฉาบคือการกักเก็บน้ำ การยึดเกาะ การหล่อลื่น และบทบาทอื่นๆ เนื่องจากสูตรของปูนฉาบจากผู้ผลิตแต่ละรายไม่เหมือนกัน บางชนิดใช้แคลเซียมสีเทา แคลเซียมสีอ่อน ซีเมนต์สีขาว ฯลฯ บางชนิดใช้ผงยิปซัม แคลเซียมสีเทา แคลเซียมสีอ่อน ฯลฯ ดังนั้นค่าความหนืดและปริมาณการผสมของเซลลูโลสในสูตรทั้งสองจึงไม่เหมือนกัน โดยทั่วไปแล้วปริมาณการผสมจะอยู่ที่ประมาณ 2 ‰ - 3 ‰ ในการก่อสร้างผนังฉาบปูน เนื่องจากพื้นผิวผนังมีการดูดซับน้ำในระดับหนึ่ง (ผนังอิฐดูดซับน้ำได้ 13% คอนกรีต 3-5%) ประกอบกับการระเหยจากสภาพแวดล้อมภายนอก ดังนั้นหากปูนฉาบสูญเสียน้ำเร็วเกินไป จะทำให้เกิดรอยแตกหรือการหลุดร่อนเป็นผง และปรากฏการณ์อื่นๆ ซึ่งจะทำให้ความแข็งแรงของปูนฉาบลดลง ด้วยเหตุนี้ การเติมเซลลูโลสอีเทอร์จะช่วยแก้ปัญหานี้ได้ แต่คุณภาพของสารเติมเต็ม โดยเฉพาะอย่างยิ่งคุณภาพของแคลเซียมสีเทา ก็มีความสำคัญอย่างยิ่งเช่นกัน

เพราะ เซลลูโลสมีความหนืดสูงดังนั้นจึงช่วยเพิ่มการยึดเกาะของปูนฉาบ และยังช่วยป้องกันปรากฏการณ์ปูนห้อยย้อยระหว่างการก่อสร้าง อีกทั้งยังทำให้การขูดปูนออกสะดวกยิ่งขึ้น ประหยัดแรงงาน และอื่นๆ ควรเติมเซลลูโลสอีเทอร์ในปริมาณที่เหมาะสมลงในปูนฉาบผงแห้ง เพื่อให้การผลิตและการใช้งานสะดวกยิ่งขึ้น สามารถผสมสารเติมเต็มและสารเติมแต่งในผงแห้งให้เป็นเนื้อเดียวกันได้ ทำให้การก่อสร้างสะดวกยิ่งขึ้น และสามารถเติมน้ำในสถานที่ก่อสร้างได้ในปริมาณที่เหมาะสม

(2) ปูนฉาบคอนกรีต:

ในการฉาบคอนกรีตเพื่อให้ได้ความแข็งแรงขั้นสุดท้ายอย่างแท้จริง ต้องทำให้ซีเมนต์เกิดปฏิกิริยาไฮเดรชั่นอย่างสมบูรณ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการก่อสร้างในช่วงฤดูร้อน คอนกรีตจะสูญเสียน้ำเร็วเกินไป จึงต้องใช้วิธีการฉีดพ่นน้ำเพื่อช่วยให้เกิดไฮเดรชั่นอย่างสมบูรณ์ ซึ่งเป็นการสิ้นเปลืองทรัพยากรน้ำและไม่สะดวกในการใช้งาน ที่สำคัญคือ น้ำจะอยู่แค่บนผิวหน้าเท่านั้น ปฏิกิริยาไฮเดรชั่นภายในยังไม่สมบูรณ์ ดังนั้นวิธีการแก้ปัญหาคือการผสมสารกักเก็บน้ำเซลลูโลสลงในคอนกรีต โดยทั่วไปจะเลือกใช้ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสหรือเมทิลเซลลูโลส ที่มีค่าความหนืดระหว่าง 20,000 - 60,000 cps เติมประมาณ 2% - 3% จะช่วยเพิ่มอัตราการกักเก็บน้ำได้มากกว่า 85% สามารถใช้วิธีการผสมผงแห้งลงในน้ำอย่างสม่ำเสมอในคอนกรีตได้

(3) ในปูนฉาบ ปูนฉาบยึด ปูนฉาบฝัง:

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมการก่อสร้าง ความต้องการวัสดุก่อสร้างใหม่ๆ ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน เนื่องจากความตระหนักรู้ด้านการรักษาสิ่งแวดล้อมที่เพิ่มขึ้นและการพัฒนาประสิทธิภาพการก่อสร้างอย่างต่อเนื่อง ผลิตภัณฑ์ปูนซีเมนต์ยิปซัมจึงได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็ว ปัจจุบัน ผลิตภัณฑ์ยิปซัมที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ ปูนฉาบผิว ปูนฉาบยึดเกาะ ปูนฉาบฝังลาย กาวติดกระเบื้อง เป็นต้น ปูนฉาบผิวเป็นวัสดุฉาบผนังภายในและฝ้าเพดานคุณภาพเยี่ยม ทำให้พื้นผิวผนังเรียบเนียนละเอียด ไม่มีผงหลุดร่วง และยึดติดกับพื้นผิวได้อย่างแน่นหนาโดยไม่แตกร้าวหรือหลุดล่อน อีกทั้งยังมีคุณสมบัติกันไฟ ส่วนปูนฉาบยึดเกาะเป็นวัสดุประสานแผ่นผนังชนิดใหม่ ทำจากยิปซัมเป็นวัสดุพื้นฐานและเติมสารเติมแต่งต่างๆ เหมาะสำหรับการยึดเกาะวัสดุก่อสร้างอนินทรีย์ทุกชนิด มีคุณสมบัติปลอดสารพิษ ไม่มีกลิ่น แข็งตัวเร็ว และยึดเกาะเร็ว ปูนยาแนวผนังยิปซัมเหมาะสำหรับใช้เชื่อมต่อวัสดุก่อสร้างอนินทรีย์ชนิดต่างๆ มีคุณสมบัติปลอดสารพิษ ไม่มีกลิ่น แข็งตัวเร็ว ยึดเกาะแน่น และเป็นวัสดุเสริมแรงสำหรับการก่อสร้างแผ่นและบล็อกอาคาร นอกจากนี้ยังใช้เป็นวัสดุอุดช่องว่างระหว่างแผ่นยิปซัม รวมถึงวัสดุซ่อมแซมรอยแตกและรอยแยกบนผนังได้อีกด้วย

ผลิตภัณฑ์ยิปซัมเหล่านี้มีหน้าที่หลากหลาย นอกเหนือจากยิปซัมและสารเติมแต่งที่เกี่ยวข้องแล้ว ประเด็นสำคัญคือการเติมสารเติมแต่งเซลลูโลสอีเทอร์ซึ่งมีบทบาทสำคัญ เนื่องจากยิปซัมแบ่งออกเป็นยิปซัมปราศจากน้ำและยิปซัมกึ่งปราศจากน้ำ ยิปซัมแต่ละชนิดจึงมีผลต่อประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์แตกต่างกัน ดังนั้น การเพิ่มความหนืด การกักเก็บน้ำ และการหน่วงการแข็งตัวของวัสดุก่อสร้างยิปซัมจึงเป็นตัวกำหนดคุณภาพของวัสดุก่อสร้างยิปซัม ปัญหาทั่วไปของวัสดุเหล่านี้คือการกลวงและการแตกร้าว ความแข็งแรงเริ่มต้นไม่สามารถคงไว้ได้ เพื่อแก้ปัญหานี้ จึงต้องเลือกใช้เซลลูโลสและสารหน่วงการแข็งตัวชนิดผสมที่เหมาะสม ในเรื่องนี้ โดยทั่วไปมักเลือกใช้เมทิลหรือ ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิล 30,000 - 60,000 cps ปริมาณการเติม 1.5% - 2% โดยเซลลูโลสที่เน้นการกักเก็บน้ำและคุณสมบัติในการหน่วงการแข็งตัวนั้นมีความสำคัญ อย่างไรก็ตาม หากการใช้เซลลูโลสอีเทอร์เป็นสารหน่วงการแข็งตัวเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ จะต้องเติมกรดซิตริกเป็นสารหน่วงการแข็งตัวร่วมด้วย เพื่อไม่ให้ส่งผลกระทบต่อความแข็งแรงเริ่มต้น

อัตราการกักเก็บน้ำโดยทั่วไปหมายถึงสถานการณ์ที่ไม่มีการดูดซับน้ำจากภายนอก ปริมาณการสูญเสียน้ำตามธรรมชาติ หากผนังแห้ง การดูดซับน้ำที่พื้นผิวฐานและการระเหยตามธรรมชาติของวัสดุจะเกิดขึ้นเร็วเกินไป ซึ่งจะทำให้เกิดโพรงและรอยแตกได้ วิธีนี้ใช้สำหรับการผสมผงแห้ง หากต้องการเตรียมสารละลาย สามารถอ้างอิงถึงวิธีการเตรียมสารละลายได้

(4) ปูนฉนวนกันความร้อน

ปูนฉนวนกันความร้อนเป็นวัสดุฉนวนกันความร้อนสำหรับผนังภายในชนิดใหม่ เป็นวัสดุผนังที่สังเคราะห์ขึ้นจากวัสดุฉนวนกันความร้อน ปูน และสารยึดเกาะ โดยมีเซลลูโลสเป็นส่วนประกอบหลักในการยึดเกาะและเพิ่มความแข็งแรง โดยทั่วไปมักเลือกใช้ เมทิลเซลลูโลส มีความหนืดสูง (ประมาณ 10,000 cps) โดยทั่วไปปริมาณการใช้จะอยู่ระหว่าง 2‰-3‰ และใช้วิธีการผสมผงแห้ง