1. セルロースエーテルの主な機能
プレミックスモルタルにおいて、セルロースエーテルは主要な添加剤であり、添加量はごく少量であるが、湿潤モルタルの性能を大幅に向上させ、モルタルの施工性能に影響を与える可能性がある。
2. セルロースエーテルの種類
セルロースエーテルの製造は、主に天然繊維を原料とし、アルカリ溶解、グラフト重合（エーテル化）、洗浄、乾燥、粉砕などの工程を経て行われる。
主な原料によって、天然繊維は綿繊維、杉繊維、ブナ繊維などに分類できます。これらの繊維は重合度が異なるため、製品の最終的な粘度に影響を与えます。現在、主要なセルロース製造業者は、ニトロセルロースの副産物である綿繊維を主な原料として使用しています。
セルロースエーテルは、イオン性セルロースエーテルと非イオン性セルロースエーテルに分類される。イオン性セルロースエーテルは主にカルボキシメチルセルロース塩を含み、非イオン性セルロースエーテルは主にメチルセルロース、メチルヒドロキシエチル（プロピル）セルロース、ヒドロキシエチルセルロースなどを含む。
現在、プレミックスモルタルに使用されるセルロースエーテルは、主にメチルセルロースエーテル（MC）、メチルヒドロキシエチルセルロースエーテル（MHEC）、メチルヒドロキシプロピルセルロースエーテル（MHPG）、ヒドロキシプロピルメチルセルロースエーテル（HPMC）です。プレミックスモルタルでは、イオン性セルロース（カルボキシメチルセルロース塩）はカルシウムイオンの存在下で不安定なため、セメントや消石灰などをセメント系材料として使用するプレミックス製品にはほとんど使用されていません。中国の一部地域では、カルボキシメチルセルロース塩が、主セメント系材料として変性澱粉、充填材として双飛粉を使用した一部の室内製品の増粘剤として使用されています。この製品はカビが発生しやすく、耐水性も低いため、現在段階的に廃止されています。ヒドロキシエチルセルロースも一部のプレミックス製品に使用されていますが、市場シェアは非常に小さいです。
3. セルロースエーテルの主な性能指標
（１）溶解度
セルロースは、溶解も融解もしないポリヒドロキシポリマー化合物です。エーテル化後、セルロースは水、希アルカリ溶液、有機溶媒に溶解し、熱可塑性を持ちます。溶解度は主に次の4つの要因に依存します。1つ目は、溶解度は粘度によって変化し、粘度が低いほど溶解度が高くなります。2つ目は、エーテル化プロセスで導入される官能基の特性で、導入される官能基が大きいほど溶解度は低くなります。導入される官能基の極性が高いほど、セルロースエーテルは水に溶けやすくなります。3つ目は、置換度と高分子中のエーテル化官能基の分布です。ほとんどのセルロースエーテルは、一定の置換度でのみ水に溶解します。4つ目は、セルロースエーテルの重合度で、重合度が高いほど溶解度は低くなります。重合度が低いほど、水に溶解できる置換度の範囲が広くなります。
（２）保水
保水性はセルロースエーテルの重要な性能であり、特に高温地域である南部の多くの国内粉末材料メーカーが注目している性能でもあります。モルタルの保水性に影響を与える要因としては、添加するセルロースエーテルの量、粘度、粒子の細かさ、使用環境の温度などが挙げられます。セルロースエーテルの添加量が多いほど保水性は向上し、粘度が高いほど保水性は向上し、粒子が細かいほど保水性は向上します。
（３）粘度
粘度はセルロースエーテル製品の重要なパラメータです。現在、セルロースエーテルメーカーによって粘度測定方法や測定機器が異なっています。同じ製品でも、測定方法によって粘度が大きく異なり、場合によっては2倍もの差が生じることもあります。そのため、粘度を比較する際には、温度や回転速度など、同一の測定方法を用いる必要があります。
一般的に、粘度が高いほど保水効果は向上します。しかし、粘度が高いほどセルロースエーテルの分子量も高くなり、溶解度が低下するため、モルタルの強度や施工性能に悪影響を及ぼします。粘度が高いほどモルタルの増粘効果は顕著になりますが、直接比例するわけではありません。粘度が高いほど湿潤モルタルの粘性は高くなります。施工中は、スクレーパーへの付着や下地への高い接着性として現れます。しかし、湿潤モルタル自体の構造強度を高めるのには役立ちません。施工中は、垂れ防止性能は顕著ではありません。逆に、中低粘度で変性メチルセルロースエーテルの中には、湿潤モルタルの構造強度を向上させる優れた性能を持つものもあります。
（４）粒子の細かさ：
プレミックスモルタルに使用されるセルロースエーテルは、粉末状で低含水率である必要があり、粒度も20%～60%が63μm未満であることが求められます。粒度はセルロースエーテルの溶解性に影響します。粗粒のセルロースエーテルは通常顆粒状で、凝集せずに水に容易に分散・溶解しますが、溶解速度が非常に遅いため、プレミックスモルタルでの使用には適していません（国内製品の中には凝集性があり、水に分散・溶解しにくく、固まりやすいものもあります）。プレミックスモルタルでは、セルロースエーテルは骨材、微細充填材、セメントなどの結合材の間に分散されます。十分に細かい粉末でなければ、水と混合する際にセルロースエーテルの凝集を防ぐことはできません。セルロースエーテルを水で溶解して凝集物を溶かす場合、分散・溶解が非常に困難になります。
（５）セルロースエーテルの改質
セルロースエーテルの改質は、その性能を拡張するものであり、最も重要な部分です。セルロースエーテルの特性を改善することで、濡れ性、分散性、接着性、増粘性、乳化性、保水性、皮膜形成性、そして油に対する不透過性を最適化することができます。
4. 周囲温度がモルタルの保水性に及ぼす影響
セルロースエーテルの保水力は温度の上昇とともに低下します。実際の材料用途では、モルタルは多くの環境で高温（40℃以上）の熱い基材に塗布されることがよくあります。保水力の低下は、作業性やひび割れ抵抗に顕著な影響を与えます。温度依存性があるため、モルタルの特性が弱まることは避けられず、このような状況下では温度要因の影響を低減することが特に重要です。モルタルの配合は適切に調整され、季節ごとの配合では多くの重要な変更が加えられました。配合量を増やしても（夏季配合）、作業性やひび割れ抵抗は使用ニーズを満たせないため、比較的高い温度でも保水効果が得られるように、セルロースエーテルのエーテル化度を高めるなどの特別な処理が必要となります。高い温度でより優れた効果を維持することで、過酷な条件下でもより優れた性能を発揮します。
5. 生モルタルへの応用
プレミックスモルタルにおいて、セルロースエーテルは保水性、増粘性、施工性能の向上といった役割を果たします。良好な保水性により、水分不足や不完全な水和によるモルタルの砂化、粉化、強度低下を防ぎます。増粘効果は、湿潤モルタルの構造強度を大幅に向上させます。セルロースエーテルの添加により、湿潤モルタルの湿潤粘度を大幅に向上させることができ、様々な基材に対して良好な粘度を示すため、湿潤モルタルの壁面性能が向上し、廃棄物を削減できます。さらに、セルロースエーテルは製品によって役割が異なります。例えば、タイル接着剤では、セルロースエーテルはオープンタイムを延長し、調整時間を調整できます。機械式スプレーモルタルでは、湿潤モルタルの構造強度を向上させることができます。セルフレベリングでは、沈下、分離、層状化を防ぐことができます。したがって、セルロースエーテルは重要な添加剤として、乾燥粉末モルタルに広く使用されています。
投稿日時：2023年1月11日