Solution complète pour l'industrie de l'éther de cellulose

L'éther de cellulose (CelluloseEther) est obtenu à partir de cellulose par éthérification à l'aide d'un ou plusieurs agents d'éthérification, suivie d'un broyage à sec. Selon la structure chimique de ses substituants, on distingue les éthers de cellulose anioniques, cationiques et non ioniques. Parmi les éthers ioniques, on trouve principalement l'éther de carboxyméthylcellulose (CMC) ; parmi les éthers non ioniques, on trouve principalement l'éther de méthylcellulose (MC), l'éther d'hydroxypropylméthylcellulose (HPMC) et l'éther d'hydroxyéthylcellulose, ainsi que l'éther de chlore (HC). Les éthers non ioniques se divisent en éthers hydrosolubles et liposolubles, les éthers hydrosolubles étant principalement utilisés dans les mortiers. En présence d'ions calcium, l'éther de cellulose ionique est instable et est donc rarement utilisé dans les mortiers secs à base de ciment, de chaux éteinte, etc. Les éthers de cellulose non ioniques solubles dans l'eau sont largement utilisés dans l'industrie des matériaux de construction en raison de leur stabilité en suspension et de leur rétention d'eau.

1. Propriétés chimiques de l'éther de cellulose

Chaque éther de cellulose possède la structure de base de la cellulose : une structure d'anhydroglucose. Lors de la production d'un éther de cellulose, la fibre de cellulose est d'abord chauffée dans une solution alcaline, puis traitée avec un agent d'éthérification. Le produit fibreux de la réaction est purifié et pulvérisé pour former une poudre homogène d'une certaine finesse.

Dans le procédé de production de la MC, seul le chlorure de méthyle est utilisé comme agent d'éthérification ; outre le chlorure de méthyle, l'oxyde de propylène est également employé pour obtenir des groupements hydroxypropyle lors de la production d'HPMC. Les différents éthers de cellulose présentent des rapports de substitution méthyle/hydroxypropyle variables, ce qui influe sur leur compatibilité avec les solvants organiques et leur température de gélification thermique.

2. Scénarios d'application de l'éther de cellulose

L'éther de cellulose est un polymère semi-synthétique non ionique, soluble dans l'eau et dans les solvants. Ses effets varient selon les secteurs industriels. Par exemple, dans les matériaux de construction chimiques, il présente les effets composites suivants :

① Agent de rétention d'eau ② Épaississant ③ Propriétés de nivellement ④ Propriétés filmogènes ⑤ Liant

Dans l'industrie du polychlorure de vinyle (PVC), la cellulose est utilisée comme émulsifiant et dispersant ; dans l'industrie pharmaceutique, comme liant et agent de libération lente et contrôlée, etc. Grâce à ses nombreuses propriétés de composition, la cellulose trouve des applications très variées. Cet article se concentre sur l'utilisation et les fonctions de l'éther de cellulose dans divers matériaux de construction.

(1) Dans la peinture au latex :

Dans l'industrie des peintures latex, pour le choix de l'hydroxyéthylcellulose (HEC), la spécification générale à viscosité équivalente est RT30000-50000 cps, ce qui correspond à la spécification HBR250. Le dosage de référence est généralement de 1,5 à 2 ‰. La fonction principale de l'HEC dans les peintures latex est d'épaissir la peinture, d'empêcher la gélification des pigments, de favoriser leur dispersion et la stabilité du latex, et d'augmenter la viscosité des composants, contribuant ainsi au pouvoir couvrant de la construction. L'HEC est plus facile à utiliser. Elle est soluble dans l'eau froide et l'eau chaude et n'est pas affectée par le pH. Elle peut être utilisée sans problème lorsque l'indice de polydispersité (IP) est compris entre 2 et 12. Les modes d'utilisation sont les suivants : I. Ajout direct en production : pour ce mode d'utilisation, il convient de choisir une HEC à dissolution retardée, avec un temps de dissolution supérieur à 30 minutes. Les étapes sont les suivantes : ① Verser dans un récipient muni d’un agitateur à fort cisaillement. Ajouter de l’eau pure en quantité suffisante. ② Commencer à agiter continuellement à faible vitesse, tout en ajoutant lentement et uniformément l’hydroxyéthyle à la solution. ③ Continuer à agiter jusqu’à ce que tous les granulés soient complètement imbibés. ④ Ajouter les autres additifs et les additifs alcalins, etc. ⑤ Agiter jusqu’à dissolution complète de l’hydroxyéthyle, puis ajouter les autres composants de la formule et broyer jusqu’à obtention du produit fini. II. Préparation d’une liqueur-mère pour une utilisation ultérieure : Cette méthode permet d’utiliser de la cellulose instantanée, qui possède des propriétés anti-moisissures. L’avantage de cette méthode est sa plus grande flexibilité et la possibilité de l’ajouter directement à la peinture latex. La méthode de préparation est identique aux étapes ① à ④. III. Préparation d’une suspension pour une utilisation ultérieure : Les solvants organiques étant de mauvais solvants (insolubles) pour l’hydroxyéthyle, on peut les utiliser pour préparer une suspension. Les solvants organiques les plus couramment utilisés sont des liquides organiques présents dans les formulations de peinture au latex, tels que l'éthylène glycol, le propylène glycol et les agents filmogènes (comme l'acétate de butyle de diéthylène glycol). L'hydroxyéthylcellulose en poudre peut être ajoutée directement à la peinture. Continuez à remuer jusqu'à dissolution complète.

(2) Dans le mastic de grattage mural :

Actuellement, dans la plupart des villes de mon pays, l'enduit écologique résistant à l'eau et au frottement est très apprécié. Il est produit par la réaction acétalique de l'alcool vinylique et du formaldéhyde. De ce fait, ce matériau est progressivement abandonné au profit des produits à base d'éther de cellulose. Autrement dit, pour le développement de matériaux de construction écologiques, la cellulose est actuellement le seul matériau disponible. L'enduit résistant à l'eau se divise en deux catégories : l'enduit en poudre et l'enduit en pâte. Parmi ces deux types, il convient de privilégier la méthylcellulose modifiée et l'hydroxypropylméthylcellulose. La viscosité se situe généralement entre 30 000 et 60 000 cP. Les principales fonctions de la cellulose dans l'enduit sont la rétention d'eau, le collage et la lubrification. Les formulations d'enduit variant d'un fabricant à l'autre (certains contiennent du ciment gris, du ciment léger, du ciment blanc, etc., tandis que d'autres utilisent de la poudre de gypse, du ciment gris, du ciment léger, etc.), les spécifications, la viscosité et la pénétration de la cellulose diffèrent également selon les formulations. La quantité ajoutée est d'environ 2 à 3 ‰. Lors de la mise en œuvre d'un enduit de lissage mural, la surface de base du mur présente un certain degré d'absorption d'eau (13 % pour un mur de briques et 3 à 5 % pour le béton). Si l'enduit perd trop rapidement son humidité, cela peut entraîner des fissures ou un décollement, et donc une fragilisation. L'ajout d'éther de cellulose permet de résoudre ce problème. La qualité de la charge, et notamment celle des cendres de calcium, est également primordiale. Grâce à sa viscosité élevée, l'éther de cellulose améliore la flottabilité de l'enduit, évitant ainsi les affaissements pendant la mise en œuvre. Le lissage est plus facile et moins laborieux. L'ajout d'éther de cellulose à l'enduit en poudre est plus pratique, car sa production et son utilisation sont simplifiées. La charge et les additifs se mélangent ainsi uniformément à la poudre sèche.

(3) Mortier de béton :

Dans un mortier de béton, pour atteindre sa résistance optimale, le ciment doit être parfaitement hydraté. Or, lors des travaux de construction estivaux, le mortier perd rapidement son eau. Les méthodes d'hydratation complètes, telles que l'arrosage et l'application d'eau, sont souvent inefficaces et entraînent un gaspillage de ressources. Le problème principal réside dans le fait que l'eau reste en surface, l'hydratation interne demeurant incomplète. La solution consiste à ajouter huit agents de rétention d'eau au mortier, généralement de l'hydroxypropylméthylcellulose ou de la méthylcellulose, dont la viscosité se situe entre 20 000 et 60 000 cP. L'ajout de ces agents représente 2 à 3 % du mortier. Le taux de rétention d'eau peut ainsi dépasser 85 %. Pour les utiliser, il suffit de mélanger uniformément la poudre sèche au mortier et de l'incorporer à l'eau.

(4) En plâtrerie, plâtre lié, plâtre de calfeutrage :

Avec le développement rapide du secteur de la construction, la demande en nouveaux matériaux de construction augmente de jour en jour. La prise de conscience accrue de la protection de l'environnement et l'amélioration continue de l'efficacité de la construction ont favorisé l'essor des produits à base de plâtre cimentaire. Actuellement, les produits à base de plâtre les plus courants sont le plâtre de plâtrage, le plâtre lié, le plâtre d'incrustation et la colle à carrelage. Le plâtre de plâtrage est un matériau de plâtrage de haute qualité pour les murs et plafonds intérieurs. Il offre une surface lisse et fine. La colle pour panneaux légers est un matériau adhésif composé de plâtre et de divers additifs. Elle convient au collage de différents matériaux de construction inorganiques. Non toxique, inodore, à prise rapide et à prise rapide, elle offre une forte adhérence et sert de support pour les panneaux et les blocs de construction. Le mastic à base de plâtre est un produit de remplissage pour les joints entre les plaques de plâtre et pour la réparation des murs et des fissures. Ces produits à base de gypse possèdent diverses fonctions. Outre le rôle du gypse et des charges associées, l'ajout d'éthers de cellulose est primordial. Le gypse se divise en gypse anhydre et gypse hémihydraté, et chaque type influence différemment les performances du produit. Ainsi, la qualité des matériaux de construction en gypse est déterminée par l'épaississement, la rétention d'eau et le retardement de prise. Ces matériaux présentent souvent des problèmes de fissuration et de creusement, et leur résistance initiale n'est pas toujours atteinte. Pour y remédier, il convient de choisir le type de cellulose et le mode d'application du retardateur. À cet égard, on utilise généralement du méthyl- ou de l'hydroxypropyl-méthyl-30 000 à 60 000 cps, ajouté à raison de 1,5 % à 2 %. Ces additifs cellulosiques sont principalement utilisés pour la rétention d'eau et le retardement de prise. Cependant, l'éther de cellulose ne peut être utilisé seul comme retardateur de prise ; il est nécessaire d'y ajouter un retardateur à base d'acide citrique pour garantir une résistance initiale optimale. La rétention d'eau désigne généralement la quantité d'eau qui s'évapore naturellement, sans apport extérieur. Si le mur est trop sec, l'absorption d'eau et l'évaporation naturelle en surface entraîneront une perte d'eau trop rapide, provoquant des fissures et des creux. Ce produit s'utilise en mélange avec de la poudre sèche. Pour la préparation d'une solution, veuillez suivre les instructions du fabricant.

(5) Mortier d'isolation thermique

Le mortier isolant est un nouveau type de matériau d'isolation des murs intérieurs utilisé dans les régions nordiques. Il s'agit d'un matériau mural composé d'isolant, de mortier et de liant. La cellulose y joue un rôle essentiel en assurant la liaison et en renforçant la résistance. On utilise généralement de la méthylcellulose à haute viscosité (environ 10 000 eps), dosée entre 2 et 3 ‰, et appliquée par mélange à sec.

(6) agent d'interface

Choisissez un agent d'interface HPNC 20 000 cps et une colle à carrelage de 60 000 cps ou plus. Privilégiez un agent épaississant dans l'agent d'interface, qui améliore la résistance à la traction et à l'arrachement. Utilisé comme agent de rétention d'eau lors du collage des carreaux, il empêche leur déshydratation trop rapide et leur décollement.

3. Situation de la chaîne industrielle

(1) Industrie en amont

Les principales matières premières nécessaires à la production d'éther de cellulose comprennent le coton raffiné (ou la pâte de bois) et certains solvants chimiques courants, tels que l'oxyde de propylène, le chlorure de méthyle, la soude caustique liquide, la soude caustique, l'oxyde d'éthylène, le toluène et d'autres produits auxiliaires. Les entreprises en amont de cette filière incluent les entreprises de raffinage du coton, de production de pâte de bois et certaines entreprises chimiques. Les fluctuations du prix de ces matières premières principales auront un impact plus ou moins important sur le coût de production et le prix de vente de l'éther de cellulose.

Le coût du coton raffiné est relativement élevé. À titre d'exemple, concernant l'éther de cellulose de qualité construction, durant la période considérée, le coût du coton raffiné représentait respectivement 31,74 %, 28,50 %, 26,59 % et 26,90 % du prix de vente de cet éther. Les fluctuations du prix du coton raffiné influent sur le coût de production de l'éther de cellulose. La principale matière première pour la production de coton raffiné est le linter de coton. Ce sous-produit de la transformation du coton est principalement utilisé pour la fabrication de pâte à papier, de coton raffiné, de nitrocellulose et d'autres produits. La valeur et l'utilisation du linter de coton diffèrent sensiblement de celles du coton, et son prix est nettement inférieur. Toutefois, il est corrélé aux fluctuations du prix du coton. Ces fluctuations ont un impact direct sur le prix du coton raffiné.

Les fortes fluctuations du prix du coton raffiné auront un impact variable sur la maîtrise des coûts de production, la tarification des produits et la rentabilité des entreprises du secteur. Lorsque le prix du coton raffiné est élevé et celui de la pâte de bois relativement bas, cette dernière peut être utilisée comme substitut ou complément au coton raffiné afin de réduire les coûts, notamment pour la production d'éthers de cellulose à faible viscosité, tels que les éthers de cellulose de qualité pharmaceutique et alimentaire. Selon les données du Bureau national des statistiques, en 2013, la superficie cultivée en coton en Chine était de 4,35 millions d'hectares et la production nationale de coton s'élevait à 6,31 millions de tonnes. D'après les statistiques de l'Association chinoise de l'industrie de la cellulose, en 2014, la production totale de coton raffiné des principaux fabricants nationaux atteignait 332 000 tonnes, témoignant d'un approvisionnement abondant en matières premières.

Les principales matières premières utilisées pour la fabrication d'équipements chimiques en graphite sont l'acier et le carbone graphitique. Le prix de ces matières premières représente une part importante du coût de production de ces équipements. Les fluctuations de prix de ces matières premières ont donc un impact certain sur le coût de production et le prix de vente des équipements chimiques en graphite.

(2) Industrie en aval de l'éther de cellulose

L'éther de cellulose, également appelé « glutamate monosodique industriel », présente une faible proportion d'éther de cellulose et trouve de nombreuses applications. Les industries en aval sont présentes dans tous les secteurs de l'économie nationale.

En règle générale, le secteur de la construction et l'immobilier, en aval, ont une incidence sur le taux de croissance de la demande d'éther de cellulose de qualité matériau de construction. Lorsque ces secteurs connaissent une croissance rapide, la demande intérieure d'éther de cellulose de qualité matériau de construction augmente également rapidement. À l'inverse, un ralentissement de la croissance de ces secteurs entraîne un ralentissement de la demande intérieure, ce qui intensifie la concurrence et accélère la sélection des entreprises les plus performantes.

Depuis 2012, malgré le ralentissement des secteurs de la construction et de l'immobilier en Chine, la demande d'éther de cellulose de qualité matériau de construction sur le marché intérieur est restée relativement stable. Les principales raisons sont les suivantes : 1. L'ampleur du secteur de la construction et de l'immobilier en Chine est considérable, et la demande totale du marché est relativement importante ; le principal marché de consommation d'éther de cellulose de qualité matériau de construction s'étend progressivement des zones économiquement développées et des grandes et moyennes villes aux régions du centre et de l'ouest et aux villes de troisième rang, ce qui représente un fort potentiel de croissance et d'expansion pour la demande intérieure ; 2. La part de l'éther de cellulose ajoutée au coût des matériaux de construction est faible, la quantité utilisée par chaque client est réduite et les clients sont dispersés, ce qui tend à engendrer une demande rigide et une demande totale relativement stable sur le marché aval ; 3. L'évolution des prix du marché constitue un facteur important influençant la structure de la demande d'éther de cellulose de qualité matériau de construction. Depuis 2012, le prix de vente de l'éther de cellulose de qualité matériau de construction a fortement chuté, ce qui a entraîné une baisse importante du prix des produits de milieu et haut de gamme, incitant davantage de clients à acheter et à choisir ces produits, augmentant ainsi la demande pour ces derniers et réduisant la demande et la marge de prix du marché pour les modèles ordinaires.

Le niveau de développement et le taux de croissance de l'industrie pharmaceutique influencent la demande d'éther de cellulose de qualité pharmaceutique. L'amélioration du niveau de vie et le développement de l'industrie agroalimentaire stimulent la demande d'éther de cellulose de qualité alimentaire.

4. Tendances de développement de l'éther de cellulose

En raison des différences structurelles de la demande de cellulose sur le marché, des entreprises aux forces et faiblesses diverses peuvent coexister. Face à cette différenciation structurelle marquée, les fabricants chinois de cellulose ont adopté des stratégies concurrentielles différenciées, s'appuyant sur leurs atouts respectifs, tout en restant attentifs aux tendances et orientations du marché.

(1) Garantir la stabilité de la qualité des produits restera le principal facteur de compétitivité des entreprises d'éther de cellulose.

L'éther de cellulose représente une faible part des coûts de production de la plupart des entreprises en aval de ce secteur, mais son impact sur la qualité des produits est considérable. Les clients de moyenne et haute gamme doivent réaliser des essais de formulation avant d'utiliser une marque d'éther de cellulose spécifique. Une fois la formule stabilisée, il est généralement difficile de remplacer une autre marque, et les exigences en matière de stabilité de la qualité de l'éther de cellulose sont par ailleurs plus élevées. Ce phénomène est particulièrement marqué dans les secteurs de pointe tels que les grands fabricants de matériaux de construction (en France et à l'étranger), les excipients pharmaceutiques, les additifs alimentaires et le PVC. Afin d'améliorer la compétitivité de leurs produits, les fabricants doivent garantir la qualité et la stabilité des différents lots d'éther de cellulose qu'ils fournissent sur le long terme, et ainsi se forger une solide réputation sur le marché.

(2) L'amélioration du niveau de technologie d'application des produits constitue l'orientation du développement des entreprises nationales d'éther de cellulose.

Grâce à la maturité croissante des technologies de production d'éther de cellulose, une maîtrise accrue des applications favorise l'amélioration de la compétitivité globale des entreprises et la fidélisation de la clientèle. Les entreprises renommées du secteur de l'éther de cellulose dans les pays développés privilégient une stratégie concurrentielle axée sur le développement de formules d'application et la conquête de grands comptes. Elles conçoivent ainsi une gamme de produits adaptés à différents domaines d'application afin de faciliter l'utilisation par leurs clients et de stimuler la demande sur les marchés aval. La concurrence entre les entreprises du secteur de l'éther de cellulose dans les pays développés ne se limite plus à l'accès au marché, mais s'étend désormais au domaine des technologies d'application.