Komplettlösung für die Celluloseetherindustrie

Celluloseether wird durch Veretherung von Cellulose mit einem oder mehreren Veretherungsmitteln und anschließender Trockenvermahlung hergestellt. Je nach Struktur der Ether-Substituenten lassen sich Celluloseether in anionische, kationische und nichtionische Ether unterteilen. Zu den ionischen Celluloseethern zählt insbesondere Carboxymethylcelluloseether (CMC); zu den nichtionischen Celluloseethern gehören Methylcelluloseether (MC), Hydroxypropylmethylcelluloseether (HPMC), Hydroxyethylcelluloseether und Chlorether (HC). Nichtionische Ether werden in wasserlösliche und öllösliche Ether unterteilt, wobei wasserlösliche nichtionische Ether hauptsächlich in Mörtelprodukten Verwendung finden. In Gegenwart von Calciumionen sind ionische Celluloseether instabil und werden daher selten in Trockenmörtelprodukten eingesetzt, die Zement, gelöschten Kalk etc. als Bindemittel verwenden. Nichtionische, wasserlösliche Celluloseether werden aufgrund ihrer Suspensionsstabilität und Wasserretention in der Baustoffindustrie häufig eingesetzt.

1. Chemische Eigenschaften von Celluloseether

Jeder Celluloseether besitzt die Grundstruktur der Cellulose – die Anhydroglucose-Struktur. Bei der Herstellung von Celluloseethern werden die Cellulosefasern zunächst in einer alkalischen Lösung erhitzt und anschließend mit einem Veretherungsmittel behandelt. Das faserige Reaktionsprodukt wird gereinigt und zu einem gleichmäßigen Pulver mit definierter Feinheit vermahlen.

Bei der Herstellung von MC wird ausschließlich Methylchlorid als Veretherungsmittel verwendet; bei der HPMC-Herstellung wird zusätzlich Propylenoxid eingesetzt, um Hydroxypropylsubstituenten einzuführen. Verschiedene Celluloseether weisen unterschiedliche Methyl- und Hydroxypropylsubstitutionsverhältnisse auf, welche die organische Kompatibilität und die thermische Gelierungstemperatur der Celluloseetherlösungen beeinflussen.

2. Anwendungsszenarien von Celluloseether

Celluloseether ist ein nichtionisches, halbsynthetisches Polymer, das wasser- und lösungsmittellöslich ist. Es hat in verschiedenen Branchen unterschiedliche Wirkungen. Beispielsweise hat es in chemischen Baustoffen folgende kombinierte Wirkungen:

① Wasserrückhaltemittel ② Verdickungsmittel ③ Verlaufseigenschaften ④ Filmbildende Eigenschaften ⑤ Bindemittel

In der Polyvinylchlorid-Industrie dient Cellulose als Emulgator und Dispergiermittel; in der pharmazeutischen Industrie als Bindemittel und Trägermaterial für die verzögerte und kontrollierte Wirkstofffreisetzung usw. Aufgrund dieser vielfältigen Eigenschaften ist das Anwendungsgebiet von Celluloseether äußerst umfangreich. Im Folgenden werden die Verwendung und Funktion von Celluloseether in verschiedenen Baustoffen näher erläutert.

(1) In Latexfarbe:

In der Latexfarbenindustrie wird Hydroxyethylcellulose (HEC) verwendet. Die gängige Spezifikation für eine gleichmäßige Viskosität liegt bei RT 30.000–50.000 cP, was der Spezifikation HBR 250 entspricht. Die empfohlene Dosierung beträgt in der Regel 1,5–2 ‰. HEC dient in Latexfarben hauptsächlich der Verdickung, verhindert das Gelieren der Pigmente, fördert deren Dispersion und die Stabilität der Latexfarbe. Zudem erhöht es die Viskosität der Komponenten und trägt so zu einem besseren Verlauf bei. HEC ist einfach anzuwenden. Es löst sich in kaltem und heißem Wasser und ist pH-unabhängig. Bei einem pH-Wert zwischen 2 und 12 kann es bedenkenlos verwendet werden. Die Anwendungsmethoden sind wie folgt: I. Direkte Zugabe während der Produktion: Hierbei sollte HEC mit verzögerter Auflösung und einer Auflösungszeit von mehr als 30 Minuten verwendet werden. Die Schritte sind wie folgt: ① Geben Sie die Lösung in einen Behälter mit einem Hochleistungsrührer. ② Beginnen Sie mit kontinuierlichem Rühren bei niedriger Geschwindigkeit und geben Sie gleichzeitig langsam und gleichmäßig Hydroxyethyl hinzu. ③ Rühren Sie weiter, bis alle körnigen Materialien durchtränkt sind. ④ Geben Sie weitere Additive und alkalische Zusätze usw. hinzu. ⑤ Rühren Sie, bis sich die gesamte Hydroxyethylbasis vollständig gelöst hat. Geben Sie dann die anderen Komponenten der Rezeptur hinzu und vermahlen Sie die Mischung bis zum fertigen Produkt. II. Herstellung einer Mutterlauge zur späteren Verwendung: Für diese Methode kann Instantcellulose verwendet werden, die eine schimmelhemmende Wirkung hat. Der Vorteil dieser Methode liegt in ihrer größeren Flexibilität und der Möglichkeit, sie direkt Latexfarbe beizumischen. Die Herstellung erfolgt wie in den Schritten ①–④. III. Herstellung eines Breis zur späteren Verwendung: Da organische Lösungsmittel schlechte (unlösliche) Lösungsmittel für Hydroxyethyl sind, können diese Lösungsmittel zur Herstellung eines Breis verwendet werden. Die am häufigsten verwendeten organischen Lösungsmittel in Latexfarben sind organische Flüssigkeiten wie Ethylenglykol, Propylenglykol und Filmbildner (z. B. Diethylenglykolbutylacetat). Hydroxyethylcellulose (Hydroxyethylcellulose-Pulver) kann direkt zur Farbe gegeben werden. Rühren Sie weiter, bis sich alles vollständig aufgelöst hat.

(2) In Wandspachtelmasse:

In den meisten Städten meines Landes ist derzeit wasser- und abriebfeste, umweltfreundliche Kittmasse weit verbreitet. Sie wird durch die Acetalreaktion von Vinylalkohol und Formaldehyd hergestellt. Daher wird dieses Material zunehmend durch Produkte der Celluloseether-Serie ersetzt. Cellulose ist aktuell der einzige vielversprechende Rohstoff für die Entwicklung umweltfreundlicher Baustoffe. Wasserfeste Kittmasse wird in zwei Typen unterteilt: Trockenpulverkitt und Kittpaste. Für diese beiden Typen empfiehlt sich die Verwendung von modifizierter Methylcellulose oder Hydroxypropylmethylcellulose. Die Viskosität liegt üblicherweise zwischen 30.000 und 60.000 cP. Die Hauptfunktionen der Cellulose in Kittmasse sind Wasserspeicherung, Haftung und Schmierung. Da sich die Rezepturen verschiedener Hersteller unterscheiden – manche enthalten beispielsweise Graukalk, Leichtkalk oder Weißzement, andere Gips, Graukalk oder Leichtkalk –, variieren auch die Spezifikationen, die Viskosität und die Penetration der Cellulose in den jeweiligen Rezepturen. Die zugesetzte Menge beträgt etwa 2–3 ‰. Beim Verspachteln von Wänden weist die Wandoberfläche eine gewisse Wasseraufnahme auf (Ziegel 13 %, Beton 3–5 %). Hinzu kommt die Verdunstung von Wasser aus der Umgebung. Verliert die Spachtelmasse zu schnell Wasser, kann dies zu Rissen oder Abplatzungen führen und die Festigkeit beeinträchtigen. Die Zugabe von Celluloseether löst dieses Problem. Die Qualität des Füllstoffs, insbesondere des Calciumaschegehalts, ist jedoch von entscheidender Bedeutung. Dank der hohen Viskosität der Cellulose wird die Schwimmfähigkeit der Spachtelmasse erhöht, ein Absacken während der Verarbeitung vermieden und das Verspachteln erleichtert und arbeitssparender gestaltet. Celluloseether lässt sich leichter in Pulverform einarbeiten. Dadurch wird die Herstellung und Anwendung vereinfacht. Füllstoff und Additive können gleichmäßig im Trockenpulver vermischt werden.

(3) Betonmörtel:

Um die maximale Festigkeit von Betonmörtel zu erreichen, muss der Zement vollständig hydratisiert sein. Insbesondere bei Bauarbeiten im Sommer verliert Betonmörtel zu schnell Wasser. Um die vollständige Hydratation aufrechtzuerhalten, wird daher häufig Wasser aufgesprüht. Dies ist ressourcenverschwendend und umständlich. Das Problem besteht darin, dass sich das Wasser nur an der Oberfläche befindet und die innere Hydratation noch nicht abgeschlossen ist. Die Lösung liegt in der Zugabe von Wasserrückhaltemitteln zum Betonmörtel. Üblicherweise werden Hydroxypropylmethylcellulose oder Methylcellulose mit einer Viskosität zwischen 20.000 und 60.000 cP verwendet. Die Zugabemenge beträgt 2–3 %. Dadurch kann die Wasserrückhalterate auf über 85 % erhöht werden. Die Anwendung im Betonmörtel erfolgt durch gleichmäßiges Einmischen des trockenen Pulvers in das Wasser.

(4) Beim Verputzen von Gips, beim Binden von Gips, beim Abdichten von Gips:

Mit der rasanten Entwicklung der Bauindustrie steigt auch der Bedarf an neuen Baustoffen stetig. Dank des wachsenden Umweltbewusstseins und der kontinuierlichen Verbesserung der Baueffizienz haben sich zementgebundene Gipsprodukte rasant weiterentwickelt. Zu den gängigsten Gipsprodukten zählen derzeit Putzgips, Verbundgips, Intarsiengips und Fliesenkleber. Putzgips ist ein hochwertiges Putzmaterial für Innenwände und Decken. Die damit verputzte Wandoberfläche ist fein und glatt. Der neue Leichtbauplattenkleber ist ein Klebstoff auf Gipsbasis mit verschiedenen Zusatzstoffen. Er eignet sich zum Verkleben verschiedener anorganischer Baustoffe. Er ist ungiftig, geruchlos, schnellhärtend und bietet eine starke Haftung. Er dient als Trägermaterial für Bauplatten und Mauerwerk. Gips-Dichtmasse füllt Fugen zwischen Gipsplatten und dient zur Reparatur von Wänden und Rissen. Diese Gipsprodukte erfüllen vielfältige Funktionen. Neben der Rolle von Gips und verwandten Füllstoffen spielen die zugesetzten Celluloseether-Additive eine entscheidende Rolle. Da Gips in wasserfreien Gips und Halbhydratgips unterteilt wird, beeinflussen die verschiedenen Gipsarten die Produkteigenschaften unterschiedlich. Daher bestimmen Verdickung, Wasserrückhaltung und Verzögerung die Qualität von Gipsbaustoffen. Häufige Probleme dieser Materialien sind Hohlraumbildung und Rissbildung, wodurch die Anfangsfestigkeit nicht erreicht wird. Um dieses Problem zu lösen, ist die Wahl der Celluloseart und der geeigneten Mischungsmethode des Verzögerers entscheidend. In diesem Zusammenhang werden üblicherweise Methyl- oder Hydroxypropylmethylcellulose (30.000–60.000 cps) mit einer Zugabemenge von 1,5–2 % verwendet. Celluloseether dient dabei primär der Wasserrückhaltung und verzögerten Schmierung. Da Celluloseether allein nicht als Verzögerer ausreicht, ist die Zugabe von Zitronensäure als Verzögerer notwendig, um die Anfangsfestigkeit nicht zu beeinträchtigen. Die Wasserretention beschreibt im Allgemeinen, wie viel Wasser ohne externe Wasseraufnahme auf natürliche Weise verloren geht. Ist die Wand zu trocken, führt die Wasseraufnahme und natürliche Verdunstung an der Oberfläche zu einem zu schnellen Wasserverlust des Materials, was Hohlräume und Risse zur Folge haben kann. Dieses Produkt wird mit einem Trockenpulver vermischt. Informationen zur Zubereitung einer Lösung finden Sie in der beiliegenden Anleitung.

(5) Wärmedämmmörtel

Dämmmörtel ist ein neuartiges Dämmmaterial für Innenwände in nördlichen Regionen. Es handelt sich um ein Wandbaumaterial, das aus Dämmstoff, Mörtel und Bindemittel besteht. Zellulose spielt dabei eine Schlüsselrolle für die Haftung und die Erhöhung der Festigkeit. Üblicherweise wird Methylzellulose mit hoher Viskosität (ca. 10.000 µS) verwendet, die Dosierung liegt in der Regel zwischen 2 und 3 µS, und die Verarbeitung erfolgt durch Anmischen des Trockenpulvers.

(6) Schnittstellenagent

Wählen Sie HPNC 20000 cps als Haftvermittler und mindestens 60000 cps für den Fliesenkleber. Achten Sie besonders auf das Verdickungsmittel im Haftvermittler, da dieses die Zugfestigkeit und Rissbeständigkeit verbessert. Das Haftvermittler dient als Wasserspeicher beim Verkleben der Fliesen und verhindert so deren zu schnelles Austrocknen und Ablösen.

3. Situation in der Wertschöpfungskette

(1) Upstream-Industrie

Die wichtigsten Rohstoffe für die Herstellung von Celluloseether sind verarbeitete Baumwolle (oder Zellstoff) und gängige chemische Lösungsmittel wie Propylenoxid, Methylchlorid, flüssige Natronlauge, Natronlauge, Ethylenoxid, Toluol und weitere Hilfsstoffe. Zu den vorgelagerten Unternehmen der Celluloseether-Industrie zählen Baumwollverarbeitungsbetriebe, Zellstoffhersteller und Chemieunternehmen. Preisschwankungen der genannten Rohstoffe beeinflussen die Produktionskosten und den Verkaufspreis von Celluloseether in unterschiedlichem Maße.

Die Kosten für raffinierte Baumwolle sind relativ hoch. Am Beispiel von Celluloseether in Baustoffqualität lässt sich zeigen, dass die Kosten für raffinierte Baumwolle im Berichtszeitraum 31,74 %, 28,50 %, 26,59 % bzw. 26,90 % der Umsatzkosten dieses Produkts ausmachten. Preisschwankungen bei raffinierter Baumwolle beeinflussen die Produktionskosten von Celluloseether. Hauptrohstoff für die Herstellung von raffinierter Baumwolle sind Baumwoll-Linters. Diese fallen als Nebenprodukt bei der Baumwollverarbeitung an und werden hauptsächlich zur Herstellung von Baumwollzellstoff, raffinierter Baumwolle, Nitrocellulose und anderen Produkten verwendet. Der Verwendungswert und die Verwendung von Baumwoll-Linters unterscheiden sich deutlich von dem von Baumwolle. Der Preis für Baumwoll-Linters ist deutlich niedriger als der von Baumwolle, korreliert aber dennoch mit deren Preisschwankungen. Preisschwankungen bei Baumwoll-Linters wirken sich somit auf den Preis von raffinierter Baumwolle aus.

Die starken Preisschwankungen bei raffinierter Baumwolle wirken sich unterschiedlich stark auf die Produktionskostenkontrolle, die Produktpreisgestaltung und die Rentabilität der Unternehmen dieser Branche aus. Bei hohen Preisen für raffinierte Baumwolle und vergleichsweise niedrigen Preisen für Zellstoff kann Zellstoff zur Kostensenkung als Ersatz oder Ergänzung zu raffinierter Baumwolle eingesetzt werden, vor allem zur Herstellung niedrigviskoser Celluloseether, beispielsweise für pharmazeutische und lebensmitteltaugliche Anwendungen. Laut Angaben des Nationalen Statistikamtes betrug die Baumwollanbaufläche in China im Jahr 2013 4,35 Millionen Hektar, die nationale Baumwollproduktion 6,31 Millionen Tonnen. Statistiken des Chinesischen Verbandes der Zelluloseindustrie zufolge produzierten die größten inländischen Hersteller im Jahr 2014 insgesamt 332.000 Tonnen raffinierte Baumwolle, was auf ein reichliches Rohstoffangebot hindeutet.

Die wichtigsten Rohstoffe für die Herstellung von Graphit-Chemieanlagen sind Stahl und Graphitkohlenstoff. Der Preis für Stahl und Graphitkohlenstoff macht einen relativ hohen Anteil der Produktionskosten dieser Anlagen aus. Preisschwankungen dieser Rohstoffe wirken sich daher auf die Produktionskosten und den Verkaufspreis der Graphit-Chemieanlagen aus.

(2) Nachgelagerte Industrie der Celluloseether-Herstellung

Als „industrielles Mononatriumglutamat“ weist Celluloseether einen geringen Anteil an Celluloseether auf und findet vielfältige Anwendung. Die nachgelagerten Industrien sind in allen Bereichen der Volkswirtschaft vertreten.

Normalerweise beeinflussen die nachgelagerten Bereiche Bauwesen und Immobilienwirtschaft das Wachstum der Nachfrage nach Celluloseether in Baustoffqualität. Bei einem starken Wachstum dieser Branchen steigt auch die Inlandsnachfrage nach Celluloseether in Baustoffqualität entsprechend. Verlangsamt sich hingegen das Wachstum dieser Branchen, stagniert auch die Nachfrage nach Celluloseether in Baustoffqualität auf dem Inlandsmarkt. Dies verschärft den Wettbewerb in diesem Sektor und beschleunigt das Überleben der wettbewerbsfähigsten Unternehmen.

Seit 2012 hat die Nachfrage nach Celluloseether in Baustoffqualität auf dem heimischen Markt trotz der Abschwächung der Bau- und Immobilienwirtschaft keine signifikanten Schwankungen gezeigt. Die Hauptgründe hierfür sind: 1. Die Bau- und Immobilienwirtschaft in China ist insgesamt groß, und die Gesamtmarktnachfrage ist entsprechend hoch. Der Hauptabnehmermarkt für Celluloseether in Baustoffqualität dehnt sich zunehmend von wirtschaftlich entwickelten Regionen und Großstädten auf die zentralen und westlichen Regionen sowie auf Städte der dritten Kategorie aus, was ein Wachstumspotenzial und eine räumliche Ausdehnung der Inlandsnachfrage birgt. 2. Der Anteil von Celluloseether an den Baustoffkosten ist gering, die von einzelnen Kunden verbrauchte Menge ist klein, und die Kunden sind breit gestreut, was zu einer tendenziell starren Nachfrage führt. Die Gesamtnachfrage im nachgelagerten Markt ist relativ stabil. 3. Marktpreisänderungen sind ein wichtiger Faktor, der die Veränderung der Nachfragestruktur von Celluloseether in Baustoffqualität beeinflusst. Seit 2012 ist der Verkaufspreis von Zelluloseether in Baustoffqualität stark gesunken, was zu einem deutlichen Preisverfall bei Produkten im mittleren bis oberen Preissegment geführt hat. Dies hat mehr Kunden zum Kauf und zur Auswahl dieser Produkte angeregt, die Nachfrage nach Produkten im mittleren bis oberen Preissegment erhöht und den Marktbedarf sowie den Preisspielraum für Standardmodelle verringert.

Der Entwicklungsstand und die Wachstumsrate der pharmazeutischen Industrie beeinflussen die Nachfrage nach Celluloseether in pharmazeutischer Qualität. Steigende Lebensstandards und eine entwickelte Lebensmittelindustrie fördern die Marktnachfrage nach Celluloseether in Lebensmittelqualität.

4. Entwicklungstrend von Celluloseether

Aufgrund der strukturellen Unterschiede in der Marktnachfrage nach Celluloseether können Unternehmen mit unterschiedlichen Stärken und Schwächen nebeneinander bestehen. Angesichts dieser deutlichen strukturellen Differenzierung der Marktnachfrage haben inländische Celluloseetherhersteller differenzierte Wettbewerbsstrategien entwickelt, die auf ihren jeweiligen Stärken basieren. Gleichzeitig müssen sie die Entwicklungstrends und -richtungen des Marktes genau verstehen.

(1) Die Sicherstellung einer stabilen Produktqualität wird weiterhin der zentrale Wettbewerbsfaktor für Celluloseether-Unternehmen sein.

Celluloseether macht zwar nur einen geringen Anteil der Produktionskosten der meisten nachgelagerten Unternehmen dieser Branche aus, hat aber einen großen Einfluss auf die Produktqualität. Kunden im mittleren bis gehobenen Preissegment müssen daher Rezepturversuche durchführen, bevor sie eine bestimmte Celluloseether-Marke einsetzen. Nach der Etablierung einer stabilen Rezeptur ist ein Wechsel zu anderen Markenprodukten in der Regel schwierig, und gleichzeitig steigen die Anforderungen an die Qualitätsstabilität des Celluloseethers. Dieses Phänomen ist besonders ausgeprägt in High-End-Bereichen wie der Baustoffindustrie (sowohl bei großen Herstellern im In- als auch im Ausland), der pharmazeutischen Industrie, der Lebensmittelzusatzstoffindustrie und der PVC-Branche. Um die Wettbewerbsfähigkeit ihrer Produkte zu steigern, müssen Hersteller die Qualität und Stabilität der verschiedenen Chargen des von ihnen gelieferten Celluloseethers langfristig gewährleisten und sich so einen guten Ruf am Markt erarbeiten.

(2) Die Verbesserung des Niveaus der Produktanwendungstechnologie ist die Entwicklungsrichtung der inländischen Celluloseether-Unternehmen.

Mit der zunehmend ausgereiften Produktionstechnologie von Celluloseether trägt ein höheres Niveau der Anwendungstechnologie zur Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen und zum Aufbau stabiler Kundenbeziehungen bei. Namhafte Celluloseether-Unternehmen in Industrieländern verfolgen vorwiegend die Wettbewerbsstrategie „Ansprache großer High-End-Kunden + Entwicklung nachgelagerter Anwendungen“, um Anwendungsformeln für Celluloseether zu entwickeln und Produktreihen für verschiedene Anwendungsbereiche zu schnüren. Dies erleichtert den Kunden die Nutzung und fördert die Nachfrage im nachgelagerten Markt. Der Wettbewerb der Celluloseether-Unternehmen in Industrieländern hat sich vom Markteintritt hin zum Wettbewerb im Bereich der Anwendungstechnologie verlagert.