セルロースエーテルは、天然セルロースをエーテル化プロセスによって合成したポリマー化合物であり、優れた増粘剤および保水剤である。
研究背景
近年、セルロースエーテルは乾式モルタルに広く使用されており、最も広く使用されているのは、メチルセルロースエーテル（MC）、ヒドロキシエチルセルロースエーテル（HEC）、ヒドロキシエチルセルロースエーテルメチルセルロースエーテル（HEMC）、ヒドロキシプロピルメチルセルロースエーテル（HPMC）などの非イオン性セルロースエーテルである。現在、セルロースエーテル溶液の粘度測定方法に関する文献は多くない。我が国では、セルロースエーテル溶液の粘度試験方法を規定している規格やモノグラフはごくわずかである。
セルロースエーテル溶液の調製方法
メチルセルロースエーテル溶液の調製
メチルセルロースエーテルとは、MC、HEMC、HPMCなど、分子内にメチル基を含むセルロースエーテルを指します。メチル基は疎水性であるため、メチル基を含むセルロースエーテル溶液は熱ゲル化特性を持ち、ゲル化温度（約60～80℃）よりも高い温度の熱水には溶けません。セルロースエーテル溶液が凝集するのを防ぐため、水をゲル化温度（約80～90℃）以上に加熱し、そこにセルロースエーテル粉末を加えて攪拌して分散させ、攪拌を続けながら設定温度まで冷却することで、均一なセルロースエーテル溶液を調製できます。
表面処理を施していないメチルセルロース含有エーテルの溶解性
溶解過程におけるセルロースエーテルの凝集を防ぐため、製造業者は粉末セルロースエーテル製品に化学表面処理を施し、溶解を遅らせることがあります。セルロースエーテルが完全に分散した後に溶解が始まるため、中性pH値の冷水に直接分散させても凝集は発生しません。溶解が遅い性質を持つセルロースエーテルの溶解時間は、溶液のpH値が高いほど短くなります。溶液のpH値を高く調整すると、アルカリ性によってセルロースエーテルの溶解遅延が解消され、溶解時に凝集が発生します。したがって、セルロースエーテルが完全に分散した後に、溶液のpH値を上げたり下げたりする必要があります。
表面処理されたメチルセルロース含有エーテルの溶解性
ヒドロキシエチルセルロースエーテル溶液の調製
ヒドロキシエチルセルロースエーテル（HEC）溶液は熱ゲル化の性質を持たないため、表面処理を施していないHECは温水中で凝集塊を形成します。製造業者は一般的に、粉末状のHECに化学的な表面処理を施して溶解を遅らせ、中性pH値の冷水に直接分散させて凝集塊を形成させないようにしています。同様に、アルカリ性の高い溶液中でも、溶解度の低下が遅れるため、HECは凝集塊を形成することがあります。セメントスラリーは水和後にアルカリ性となり、溶液のpH値は12～13であるため、表面処理を施したセルロースエーテルのセメントスラリー中での溶解速度も非常に速くなります。
表面処理されたHECの溶解特性
結論と分析
1. 分散プロセス
表面処理物質の溶解速度が遅いため、試験時間に悪影響を及ぼさないように、調製には温水を使用することをお勧めします。
2. 冷却プロセス
セルロースエーテル溶液は、冷却速度を抑えるために室温で撹拌しながら冷却する必要があり、そうすることで試験時間を延長することができる。
3. 撹拌工程
セルロースエーテルを熱湯に加えた後は、必ず撹拌を続けてください。水温がゲル化温度を下回ると、セルロースエーテルが溶解し始め、溶液は徐々に粘稠になります。このとき、撹拌速度を落としてください。溶液が一定の粘稠度に達したら、気泡がゆっくりと表面に浮かび上がり、破裂して消えるまで、10時間以上静置する必要があります。
セルロースエーテル溶液中の気泡
4. 水分補給プロセス
セルロースエーテルと水の質は正確に測定し、溶液の粘度が高くなるまで待たずに水を補充するようにしてください。
5. 粘度試験
セルロースエーテル溶液はチキソトロピー性を持つため、粘度測定時に回転式粘度計のローターを溶液に挿入すると、溶液が攪拌され、測定結果に影響を及ぼします。したがって、ローターを溶液に挿入した後は、測定前に5分間静置する必要があります。
投稿日時：2023年3月22日