セルロースエーテルは、セルロースを1種類または複数種類のエーテル化剤でエーテル化反応させ、乾式粉砕することによって製造されます。エーテル置換基の化学構造の違いにより、セルロースエーテルは陰イオン性、陽イオン性、非イオン性に分類されます。陰イオン性セルロースエーテルには主にカルボキシメチルセルロースエーテル（CMC）があり、非イオン性セルロースエーテルには主にメチルセルロースエーテル（MC）、ヒドロキシプロピルメチルセルロースエーテル（HPMC）、ヒドロキシエチルセルロースエーテル、塩素エーテル（HC）などがあります。非イオン性エーテルは水溶性エーテルと油溶性エーテルに分けられ、非イオン性水溶性エーテルは主にモルタル製品に使用されます。陰イオン性セルロースエーテルはカルシウムイオンの存在下では不安定であるため、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乾式混合モルタル製品にはほとんど使用されません。非イオン性水溶性セルロースエーテルは、その懸濁安定性と保水性の高さから、建築材料業界で広く利用されている。
1. セルロースエーテルの化学的性質
セルロースエーテルはそれぞれ、セルロースの基本構造である無水グルコース構造を有している。セルロースエーテルの製造工程では、まずセルロース繊維をアルカリ溶液中で加熱し、次にエーテル化剤で処理する。得られた繊維状の反応生成物を精製・粉砕し、一定の粒度を持つ均一な粉末を得る。
MCの製造工程では、エーテル化剤として塩化メチルのみが使用されます。一方、HPMCの製造では、塩化メチルに加えて、ヒドロキシプロピル置換基を得るためにプロピレンオキシドも使用されます。様々なセルロースエーテルは、メチル基とヒドロキシプロピル基の置換比率が異なり、これがセルロースエーテル溶液の有機相溶性や熱ゲル化温度に影響を与えます。
2. セルロースエーテルの応用事例
セルロースエーテルは、水溶性および溶剤可溶性の非イオン性半合成ポリマーです。様々な産業において、異なる効果を発揮します。例えば、化学建材においては、以下のような複合的な効果があります。
①保水剤 ②増粘剤 ③均染性 ④造膜性 ⑤結合剤
ポリ塩化ビニル業界では乳化剤および分散剤として、医薬品業界では結合剤および徐放性・制御放出性骨格材料として使用されるなど、セルロースは多様な複合効果を有するため、その応用分野は非常に広範である。以下では、各種建築材料におけるセルロースエーテルの用途と機能に焦点を当てる。
（１）ラテックス塗料の場合：
ラテックス塗料業界では、ヒドロキシエチルセルロースを選択する場合、等粘度の一般的な仕様はRT30000-50000cpsで、これはHBR250の仕様に相当し、参考添加量は一般的に約1.5‰-2‰です。ラテックス塗料におけるヒドロキシエチルの主な機能は、増粘、顔料のゲル化防止、顔料の分散、ラテックスの安定性、成分の粘度増加であり、これにより施工のレベリング性能に貢献します。ヒドロキシエチルセルロースは、より使いやすいです。冷水と温水に溶解でき、pH値の影響を受けません。PI値が2～12の間であれば、安心して使用できます。使用方法は次のとおりです。I. 製造時に直接添加: この方法では、遅延型のヒドロキシエチルセルロースを選択し、溶解時間が30分以上のヒドロキシエチルセルロースを使用します。手順は次のとおりです。① 高せん断攪拌機を備えた容器に、定量の純水を入れます。② 低速で連続的に攪拌を開始し、同時にヒドロキシエチルを溶液に均一にゆっくりと加えます。③ すべての顆粒状物質が浸るまで攪拌を続けます。④ 他の添加剤やアルカリ添加剤などを加えます。⑤ すべてのヒドロキシエチルのベースが完全に溶解するまで攪拌し、次に処方の他の成分を加え、完成品になるまで粉砕します。Ⅱ. 後で使用するために母液を用意します。この方法では、防カビ効果のあるインスタントセルロースを選択できます。この方法の利点は、柔軟性が高く、ラテックス塗料に直接加えることができることです。準備方法は、手順①〜④と同じです。Ⅲ. 後で使用するために粥を準備します。有機溶媒はヒドロキシエチルに対して貧溶媒（不溶性）であるため、これらの溶媒を使用して粥を準備できます。最も一般的に使用される有機溶剤は、ラテックス塗料の配合に含まれる有機液体で、エチレングリコール、プロピレングリコール、および皮膜形成剤（ジエチレングリコールブチルアセテートなど）などです。ヒドロキシエチルセルロース粥は塗料に直接添加できます。完全に溶解するまで攪拌を続けてください。
（２）壁削り用パテの場合：
現在、私の国のほとんどの都市では、耐水性と耐摩耗性に優れた環境に優しいパテが基本的に人々に高く評価されています。これはビニルアルコールとホルムアルデヒドのアセタール反応によって製造されます。そのため、この材料は徐々に人々に排除され、セルロースエーテル系製品がこの材料の代替として使用されています。つまり、環境に優しい建築材料の開発において、セルロースは現在唯一の材料です。耐水性パテは、乾燥粉末パテとパテペーストの2種類に分けられます。この2種類のパテのうち、変性メチルセルロースとヒドロキシプロピルメチルを選択する必要があります。粘度仕様は一般的に30000～60000cpsです。パテ中のセルロースの主な機能は、保水性、接着性、潤滑性です。さまざまなメーカーのパテの配合は異なり、灰色カルシウム、軽質カルシウム、白色セメントなどを使用するものもあれば、石膏粉末、灰色カルシウム、軽質カルシウムなどを使用するものもあるため、2つの配合におけるセルロースの仕様、粘度、浸透性も異なります。添加量は約2‰～3‰です。壁削りパテの施工では、壁の基材表面にはある程度の吸水率があるため（レンガ壁の吸水率は13%、コンクリートの吸水率は3～5%）、外部からの蒸発と相まって、パテが水分を失いすぎると、ひび割れや粉体剥離が発生し、パテの強度が低下します。そのため、セルロースエーテルを添加することでこの問題を解決できます。しかし、充填材の品質、特に灰カルシウムの品質も非常に重要です。セルロースの高粘度により、パテの浮力も向上し、施工中の垂れ下がり現象も回避され、削り取り後の作業がより快適で省力化されます。粉末パテにセルロースエーテルを添加すると、製造と使用がより便利になります。充填材と添加剤は乾燥粉末に均一に混合できます。
（３）コンクリートモルタル：
コンクリートモルタルでは、究極の強度を得るために、セメントは完全に水和する必要があります。特に夏の建設では、コンクリートモルタルは水分を失いすぎるため、完全水和対策として水を維持して散水しますが、これは資源の無駄遣いであり、作業も不便です。重要なのは、水が表面にしか存在せず、内部の水和がまだ不完全であることです。この問題を解決するには、モルタルコンクリートに8種類の保水剤を添加することです。一般的には、ヒドロキシプロピルメチルセルロースまたはメチルセルロースが選択され、粘度仕様は20000～60000cps、添加量は2～3%です。保水率は85%以上に高めることができます。モルタルコンクリートでの使用方法は、乾燥粉末を均一に混ぜて水に注ぎます。
（４）左官用石膏、接着石膏、コーキング用石膏：
建設業界の急速な発展に伴い、新しい建築材料に対する人々の需要も日々増加しています。環境保護に対する人々の意識の高まりと建設効率の継続的な向上により、セメント系石膏製品が急速に発展しました。現在、最も一般的な石膏製品は、左官用石膏、接着石膏、象嵌石膏、タイル接着剤です。左官用石膏は、内壁や天井用の高品質の左官材料です。これを使用して左官した壁面は、きめ細かく滑らかです。新しい建築用軽量ボード接着剤は、石膏をベース材料とし、さまざまな添加剤で作られた粘着性材料です。さまざまな無機建築壁材の接着に適しています。無毒、無臭、早期強度、速硬化、強力な接着などの特性を持ち、建築ボードやブロック構造の支持材料です。石膏コーキング剤は、石膏ボード間の隙間を埋め、壁やひび割れの補修用充填材です。これらの石膏製品は、さまざまな機能を備えています。石膏および関連する充填剤の役割に加えて、重要な問題は、添加されたセルロースエーテル添加剤が主導的な役割を果たすことです。石膏は無水石膏と半水石膏に分けられるため、石膏の種類によって製品の性能への影響が異なり、増粘性、保水性、遅延性が石膏建築材料の品質を決定します。これらの材料の共通の問題は、空洞化とひび割れであり、初期強度に達しません。この問題を解決するには、遅延剤のセルロースの種類と複合利用方法を選択する必要があります。この点に関して、一般的にはメチルまたはヒドロキシプロピルメチル30000～60000cpsが選択され、添加量は1.5～2%です。中でも、セルロースは保水性と遅延潤滑性に重点を置いています。しかし、セルロースエーテルを遅延剤として頼ることは不可能であり、初期強度に影響を与えずに混合して使用するには、クエン酸遅延剤を添加する必要があります。保水性とは、一般的に外部からの吸水なしに自然に失われる水分量を指します。壁が乾燥しすぎると、基材表面での吸水と自然蒸発により材料の水分が急速に失われ、空洞やひび割れも発生します。この使用方法は乾燥粉末と混合して使用します。溶液を調製する場合は、溶液の調製方法を参照してください。
（５）断熱モルタル
断熱モルタルは、北部地域で開発された新しいタイプの内壁断熱材です。断熱材、モルタル、バインダーを合成した壁材で、セルロースが接着と強度向上に重要な役割を果たします。一般的には高粘度（約10000eps）のメチルセルロースが用いられ、添加量は2‰～3‰程度で、使用方法は粉末を乾式混合する方法です。
（６）界面剤
界面剤としてはHPNC 20000cps、タイル接着剤には60000cps以上を選択し、界面剤中の増粘剤に注目することで、引張強度と耐矢性を向上させることができます。タイル接着時の保水剤として使用され、タイルの急速な脱水や剥落を防ぎます。
3．産業チェーンの状況
（１）上流産業
セルロースエーテルの製造に必要な主な原料は、精製綿（または木材パルプ）と、酸化プロピレン、塩化メチル、液状苛性ソーダ、苛性ソーダ、酸化エチレン、トルエンなどの一般的な化学溶剤、およびその他の補助材料です。この産業の上流企業には、精製綿、木材パルプ製造企業、および一部の化学企業が含まれます。上記の主要原料の価格変動は、セルロースエーテルの製造コストと販売価格に様々な程度で影響を与えます。
精製綿のコストは比較的高い。建材グレードのセルロースエーテルを例にとると、報告期間中、精製綿のコストは建材グレードのセルロースエーテルの販売コストのそれぞれ31.74%、28.50%、26.59%、26.90%を占めた。精製綿の価格変動はセルロースエーテルの生産コストに影響を与える。精製綿の生産における主な原料は綿リンターである。綿リンターは綿生産工程の副産物の1つであり、主に綿パルプ、精製綿、ニトロセルロースなどの製品の製造に使用される。綿リンターと綿の使用価値と用途は大きく異なり、その価格は明らかに綿よりも低いが、綿の価格変動と一定の相関関係がある。綿リンターの価格変動は精製綿の価格に影響を与える。
精製綿の価格の急激な変動は、この業界の企業の生産コスト、製品価格、収益性の管理にさまざまな程度の影響を与えます。精製綿の価格が高く、木材パルプの価格が比較的安い場合、コストを削減するために、木材パルプは精製綿の代替品および補助剤として使用でき、主に医薬品や食品グレードのセルロースエーテルなどの低粘度セルロースエーテルの製造に使用されます。国家統計局のウェブサイトのデータによると、2013年の中国の綿花栽培面積は435万ヘクタール、全国の綿花生産量は631万トンでした。中国セルロース工業協会の統計によると、2014年には、主要な国内精製綿メーカーによる精製綿の総生産量は33万2000トンで、原材料の供給は豊富です。
黒鉛化学装置の製造における主要な原材料は、鋼材と黒鉛炭素です。鋼材と黒鉛炭素の価格は、黒鉛化学装置の製造コストのかなりの割合を占めています。これらの原材料の価格変動は、黒鉛化学装置の製造コストと販売価格に一定の影響を与えます。
（２）セルロースエーテルの下流産業
「工業用グルタミン酸ナトリウム」として、セルロースエーテルはセルロースエーテルの含有量が少なく、幅広い用途があります。下流産業は国民経済のあらゆる分野に広がっています。
通常、下流の建設業界と不動産業界は、建材グレードのセルロースエーテルの需要成長率に一定の影響を与えます。国内の建設業界と不動産業界が急速に成長しているときは、国内市場における建材グレードのセルロースエーテルの需要も急速に増加します。国内の建設業界と不動産業界の成長率が鈍化すると、国内市場における建材グレードのセルロースエーテルの需要成長率も鈍化し、この業界における競争が激化し、企業間の適者生存のプロセスが加速します。
2012年以降、国内建設業界と不動産業界の減速という状況下で、国内市場における建材グレードのセルロースエーテルの需要は大きく変動していません。主な理由は以下のとおりです。1. 国内建設業界と不動産業界の全体規模が大きく、市場全体の需要が比較的大きいこと。建材グレードのセルロースエーテルの主な消費市場が、経済発展地域や一級都市、二級都市から中西部地域や三級都市へと徐々に拡大しており、国内需要の成長ポテンシャルと拡大の余地があること。2. 建材コストに加算されるセルロースエーテルの割合が低く、顧客一人当たりの使用量が少なく、顧客が分散しているため、需要が硬直的になりやすく、下流市場全体の需要が比較的安定していること。3. 市場価格の変化が、建材グレードのセルロースエーテルの需要構造の変化に影響を与える重要な要因であること。 2012年以降、建材グレードのセルロースエーテルの販売価格が大幅に下落し、中級から高級製品の価格が大きく下落したことで、より多くの顧客が購入・選択するようになり、中級から高級製品の需要が増加し、一般モデルの市場需要と価格余地が圧迫されている。
医薬品産業の発展度合いと成長率は、医薬品グレードのセルロースエーテルの需要に影響を与える。人々の生活水準の向上と食品産業の発展は、食品グレードのセルロースエーテルの市場需要を促進する要因となる。
4. セルロースエーテルの開発動向
セルロースエーテルの市場需要には構造的な違いがあるため、強みと弱みの異なる企業が共存することが可能です。市場需要の構造的な差異が顕著であることを踏まえ、国内のセルロースエーテルメーカーは、それぞれの強みを活かした差別化競争戦略を採用すると同時に、市場の発展動向と方向性を的確に把握する必要があります。
（１）製品品質の安定性を確保することは、セルロースエーテル企業の競争における核心的なポイントであり続けるだろう
セルロースエーテルは、この業界のほとんどの下流企業の生産コストのごく一部を占めるに過ぎませんが、製品の品質に大きな影響を与えます。中級から高級顧客層は、特定のブランドのセルロースエーテルを使用する前に、配合実験を行う必要があります。安定した配合が確立されると、他のブランドの製品に置き換えることは通常容易ではなく、同時に、セルロースエーテルの品質安定性に対する要求も高まります。この現象は、国内外の大規模建材メーカー、医薬品添加剤、食品添加物、PVCなどの高級分野でより顕著です。製品の競争力を高めるため、メーカーは供給するセルロースエーテルの異なるバッチの品質と安定性を長期間維持し、より良い市場での評判を築く必要があります。
（２）製品応用技術レベルの向上は、国内セルロースエーテル企業の発展方向である
セルロースエーテルの製造技術が成熟するにつれ、応用技術のレベル向上は企業の総合的な競争力向上と安定した顧客関係の構築に寄与する。先進国の著名なセルロースエーテル企業は主に「ハイエンド顧客への対応＋下流用途の開発」という競争戦略を採用し、セルロースエーテルの用途と使用方法を開発し、細分化された用途分野に応じて一連の製品を構成することで顧客の利用を容易にし、下流市場の需要を育成している。先進国のセルロースエーテル企業の競争は、製品参入から応用技術分野での競争へと移行している。
投稿日時：2023年2月27日