셀룰로오스 에테르(CelluloseEther)는 셀룰로오스를 하나 또는 여러 개의 에테르화제와 반응시켜 건식 분쇄함으로써 제조됩니다. 에테르 치환기의 화학 구조에 따라 셀룰로오스 에테르는 음이온성, 양이온성, 비이온성 에테르로 나눌 수 있습니다. 이온성 셀룰로오스 에테르에는 주로 카르복시메틸 셀룰로오스 에테르(CMC)가 있으며, 비이온성 셀룰로오스 에테르에는 주로 메틸 셀룰로오스 에테르(MC), 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스 에테르(HPMC), 하이드록시에틸 셀룰로오스 에테르, 염소 에테르(HC) 등이 있습니다. 비이온성 에테르는 수용성 에테르와 지용성 에테르로 나뉘며, 비이온성 수용성 에테르는 주로 모르타르 제품에 사용됩니다. 이온성 셀룰로오스 에테르는 칼슘 이온이 존재할 경우 불안정하기 때문에 시멘트, 소석회 등을 접착 재료로 사용하는 건식 혼합 모르타르 제품에는 거의 사용되지 않습니다. 비이온성 수용성 셀룰로오스 에테르는 현탁 안정성과 수분 보유력 때문에 건축 자재 산업에서 널리 사용됩니다.
1. 셀룰로오스 에테르의 화학적 성질
각 셀룰로오스 에테르는 셀룰로오스의 기본 구조인 무수글루코스 구조를 가지고 있습니다. 셀룰로오스 에테르 제조 과정에서 셀룰로오스 섬유를 먼저 알칼리 용액에서 가열한 후 에테르화제로 처리합니다. 생성된 섬유질 반응 생성물을 정제하고 분쇄하여 일정한 입자 크기를 가진 균일한 분말을 만듭니다.
MC 제조 공정에서는 에테르화제로 염화메틸만 사용됩니다. HPMC 제조 시에는 염화메틸 외에도 프로필렌옥사이드를 사용하여 하이드록시프로필 치환기를 얻습니다. 다양한 셀룰로오스 에테르는 메틸기와 하이드록시프로필기의 치환 비율이 다르며, 이는 셀룰로오스 에테르 용액의 유기물 상용성 및 열 겔화 온도에 영향을 미칩니다.
2. 셀룰로오스 에테르의 응용 시나리오
셀룰로오스 에테르는 비이온성 반합성 고분자로, 수용성 및 용매 용해성을 지닙니다. 다양한 산업 분야에서 각기 다른 효과를 나타냅니다. 예를 들어, 화학 건축 자재 분야에서는 다음과 같은 복합적인 효과를 보입니다.
①보습제 ②증점제 ③평탄성제 ④피막형성제 ⑤결합제
폴리염화비닐(PVC) 산업에서는 유화제 및 분산제로, 제약 산업에서는 결합제 및 서방형 제제 골격 재료 등으로 사용됩니다. 셀룰로오스는 다양한 복합 효과를 가지고 있기 때문에 응용 분야 또한 매우 광범위합니다. 이하에서는 다양한 건축 자재에서 셀룰로오스 에테르의 용도와 기능에 대해 중점적으로 살펴보겠습니다.
(1) 라텍스 페인트의 경우:
라텍스 페인트 산업에서 하이드록시에틸셀룰로오스(HEC)를 선택할 때, 일반적인 점도 규격은 RT30000-50000cps이며, 이는 HBR250 규격에 해당합니다. 권장 사용량은 일반적으로 약 1.5‰-2‰입니다. 라텍스 페인트에서 하이드록시에틸셀룰로오스의 주요 기능은 점도를 높이고, 안료의 겔화를 방지하며, 안료의 분산을 돕고, 라텍스의 안정성을 향상시키며, 구성 성분의 점도를 높여 시공의 평활성을 개선하는 것입니다. 하이드록시에틸셀룰로오스는 사용이 간편합니다. 찬물과 뜨거운 물 모두에 용해되며 pH 값의 영향을 받지 않습니다. PI 값이 2~12 사이일 때 안심하고 사용할 수 있습니다. 사용 방법은 다음과 같습니다. I. 생산 현장에 직접 첨가: 이 방법에서는 지연 용해형 하이드록시에틸셀룰로오스를 선택해야 하며, 용해 시간이 30분 이상인 제품을 사용합니다. 단계는 다음과 같습니다. ① 고속 교반기가 장착된 용기에 넣고, 정량의 순수를 첨가합니다. ② 저속으로 지속적으로 교반하면서 동시에 하이드록시에틸을 용액에 천천히 고르게 첨가합니다. ③ 모든 과립 재료가 완전히 용해될 때까지 계속 교반합니다. ④ 다른 첨가제 및 알칼리 첨가제 등을 첨가합니다. ⑤ 모든 하이드록시에틸 염기가 완전히 용해될 때까지 교반한 후, 배합식의 다른 성분을 첨가하고 최종 제품이 될 때까지 분쇄합니다. Ⅱ. 후속 사용을 위한 모액 제조: 이 방법에서는 항곰팡이 효과가 있는 인스턴트 셀룰로오스를 선택할 수 있습니다. 이 방법의 장점은 유연성이 뛰어나 라텍스 페인트에 직접 첨가할 수 있다는 것입니다. 제조 방법은 ①~ ④ 단계와 동일합니다. Ⅲ. 후속 사용을 위한 포리지 제조: 유기 용매는 하이드록시에틸에 대한 용해도가 낮기 때문에(불용성) 이러한 용매를 사용하여 포리지를 제조할 수 있습니다. 라텍스 페인트 배합에 가장 흔히 사용되는 유기 용매는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 그리고 필름 형성제(예: 디에틸렌 글리콜 부틸 아세테이트)와 같은 유기 액체입니다. 하이드록시에틸 셀룰로오스 포리지는 페인트에 직접 첨가할 수 있습니다. 완전히 녹을 때까지 계속 저어주세요.
(2) 벽 긁어내기용 퍼티의 경우:
현재 우리나라 대부분의 도시에서는 방수 및 내마모성이 뛰어난 친환경 퍼티가 널리 사용되고 있습니다. 이 퍼티는 비닐알코올과 포름알데히드의 아세탈 반응으로 생산되지만, 점차 사용이 줄어들고 셀룰로오스 에테르 계열 제품으로 대체되고 있습니다. 즉, 친환경 건축자재 개발에 있어 셀룰로오스는 현재로서는 거의 유일한 소재라고 할 수 있습니다. 방수 퍼티는 분말형과 페이스트형 두 종류가 있는데, 이 중 변성 메틸셀룰로오스와 하이드록시프로필메틸셀룰로오스를 사용하는 것이 좋습니다. 점도는 일반적으로 30,000~60,000cps입니다. 퍼티에서 셀룰로오스의 주요 기능은 수분 보유, 접착 및 윤활입니다. 제조사마다 퍼티 배합이 다르기 때문에 (어떤 제품은 회석회석회, 경질석회석회, 백시멘트 등을 사용하고, 어떤 제품은 석고 분말, 회석회석회, 경질석회석회 등을 사용합니다), 두 배합에 따른 셀룰로오스의 규격, 점도 및 침투성도 차이가 있습니다. 첨가량은 약 2‰~3‰입니다. 벽면 퍼티 시공 시, 벽면의 기본 표면은 일정 수준의 흡수성(벽돌 벽의 흡수율은 13%, 콘크리트의 흡수율은 3~5%)을 가지고 있으며, 외부의 수분 증발까지 고려하면 퍼티의 수분 손실이 너무 빠르면 균열이나 분말 탈락이 발생하여 퍼티의 강도가 약해집니다. 따라서 셀룰로오스 에테르를 첨가하면 이러한 문제를 해결할 수 있습니다. 하지만 충전재의 품질, 특히 회분칼슘의 품질 또한 매우 중요합니다. 셀룰로오스의 높은 점도로 인해 퍼티의 부력이 향상되고 시공 중 처짐 현상이 방지되어 퍼티 작업이 더욱 수월하고 효율적입니다. 분말 퍼티에 셀룰로오스 에테르를 첨가하는 것이 더욱 편리하며, 제조 및 사용이 간편합니다. 또한, 건조 분말 상태에서 충전재와 첨가제를 고르게 혼합할 수 있습니다.
(3) 콘크리트 모르타르:
콘크리트 모르타르에서 최대 강도를 얻으려면 시멘트가 완전히 수화되어야 합니다. 특히 여름철 건설 시에는 콘크리트 모르타르의 수분 손실이 너무 빨라 완전 수화를 유지하기 위해 물을 뿌리는 등의 방법을 사용하지만, 이는 자원 낭비와 불편함을 초래합니다. 핵심은 물이 표면에만 존재하고 내부 수화가 불완전하다는 것입니다. 따라서 이 문제를 해결하기 위해 모르타르에 8가지 종류의 보수제를 첨가합니다. 일반적으로 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPCM) 또는 메틸셀룰로오스(MCC)를 사용하며, 점도 규격은 20,000~60,000cps이고 첨가량은 2~3%입니다. 이렇게 하면 보수율을 85% 이상 높일 수 있습니다. 모르타르에 보수제를 사용하는 방법은 건조 분말을 고르게 혼합한 후 물에 부어 넣는 것입니다.
(4) 석고 미장, 접착 석고, 코킹 석고:
건설 산업의 급속한 발전과 함께 새로운 건축 자재에 대한 수요도 날로 증가하고 있습니다. 환경 보호에 대한 인식이 높아지고 건설 효율성이 지속적으로 향상됨에 따라 시멘트계 석고 제품이 빠르게 발전해 왔습니다. 현재 가장 일반적인 석고 제품으로는 미장용 석고, 접착 석고, 매립용 석고, 타일 접착제 등이 있습니다. 미장용 석고는 실내 벽과 천장에 사용하는 고품질 미장재로, 시공 후 벽면이 매끄럽고 깔끔합니다. 신형 경량 건축용 보드 접착제는 석고를 기본 재료로 하고 다양한 첨가제를 사용하여 만든 접착성 물질입니다. 다양한 무기질 건축 벽체 재료를 접착하는 데 적합하며, 무독성, 무취, 조기 경화, 빠른 경화, 강력한 접착력 등의 특징을 가지고 있어 건축 보드 및 블록 시공의 보조 재료로 사용됩니다. 석고 코킹제는 석고 보드 사이의 틈을 메우고 벽과 균열을 보수하는 데 사용됩니다. 이처럼 석고 제품은 다양한 기능을 수행합니다. 석고 및 관련 충전재의 역할 외에도, 첨가되는 셀룰로오스 에테르 첨가제가 핵심적인 역할을 한다는 점이 중요합니다. 석고는 무수 석고와 반수화물 석고로 나뉘는데, 석고의 종류에 따라 제품 성능에 미치는 영향이 다르므로, 점도 증가, 수분 보유력, 경화 지연 효과가 석고 건축 자재의 품질을 결정합니다. 이러한 자재의 일반적인 문제점은 공동 발생 및 균열이며, 초기 강도를 회복하지 못하는 것입니다. 이 문제를 해결하기 위해서는 셀룰로오스의 종류와 경화 지연제의 배합 방법을 선택해야 합니다. 일반적으로 메틸 또는 히드록시프로필 메틸 30000~60000cps를 선택하며, 첨가량은 1.5%~2%입니다. 셀룰로오스는 수분 보유력과 윤활 지연에 주로 작용합니다. 그러나 셀룰로오스 에테르만을 경화 지연제로 사용할 수는 없으며, 초기 강도에 영향을 주지 않도록 시트르산 경화 지연제를 함께 첨가하여 혼합 및 사용해야 합니다. 일반적으로 수분 보유량은 외부 수분 흡수 없이 자연적으로 손실되는 수분의 양을 의미합니다. 벽이 너무 건조하면 수분 흡수와 바탕면의 자연 증발로 인해 재료가 너무 빨리 수분을 잃어버리고, 균열이나 공동 현상이 발생할 수 있습니다. 이 제품은 건조 분말과 혼합하여 사용합니다. 용액을 제조하는 경우, 용액 제조 방법을 참조하십시오.
(5) 단열 모르타르
단열 모르타르는 북부 지역에서 새롭게 사용되는 내벽 단열재입니다. 단열재, 모르타르, 바인더를 합성하여 만든 벽체 재료입니다. 이 재료에서 셀룰로오스는 접착력과 강도 증진에 중요한 역할을 합니다. 일반적으로 점도가 높은(약 10,000eps) 메틸셀룰로오스를 사용하며, 사용량은 보통 2‰~3‰ 정도입니다. 사용 방법은 건식 분말 혼합 방식입니다.
(6) 인터페이스 에이전트
계면활성제로는 HPNC 20000cps를 선택하고, 타일 접착제는 60000cps 이상을 선택하십시오. 계면활성제에 함유된 증점제에 특히 주의하면 인장 강도와 내화 강도를 향상시킬 수 있습니다. 타일 접착 시 수분 보유제로 사용하여 타일이 너무 빨리 탈수되어 떨어지는 것을 방지합니다.
3. 산업 공급망 현황
(1) 상류 산업
셀룰로오스 에테르 생산에 필요한 주요 원료는 정제 면(또는 목재 펄프)과 프로필렌 옥사이드, 염화메틸, 액상 가성소다, 가성소다, 에틸렌 옥사이드, 톨루엔 등의 일반적인 화학 용매 및 기타 보조 재료를 포함합니다. 이 산업의 상류 산업 기업으로는 정제 면 생산 기업, 목재 펄프 생산 기업 및 일부 화학 기업이 있습니다. 상기 주요 원료 가격의 변동은 셀룰로오스 에테르의 생산 비용 및 판매 가격에 다양한 정도로 영향을 미칩니다.
정제면의 원가는 상대적으로 높습니다. 건축 자재용 셀룰로오스 에테르를 예로 들면, 보고 기간 동안 정제면 원가는 건축 자재용 셀룰로오스 에테르 판매 원가의 각각 31.74%, 28.50%, 26.59%, 26.90%를 차지했습니다. 정제면 가격 변동은 셀룰로오스 에테르 생산 원가에 영향을 미칩니다. 정제면 생산의 주요 원료는 면 린터입니다. 면 린터는 면 생산 과정에서 발생하는 부산물 중 하나로, 주로 면펄프, 정제면, 니트로셀룰로오스 등의 제품 생산에 사용됩니다. 면 린터와 면의 사용 가치 및 용도는 상당히 다르며, 가격은 면보다 훨씬 낮지만 면 가격 변동과 어느 정도 상관관계가 있습니다. 즉, 면 린터 가격 변동은 정제면 가격에 영향을 미칩니다.
정제면 가격의 급격한 변동은 이 산업 분야 기업의 생산 비용 관리, 제품 가격 책정 및 수익성에 다양한 영향을 미칩니다. 정제면 가격이 높고 목재 펄프 가격이 상대적으로 저렴할 경우, 비용 절감을 위해 목재 펄프를 정제면의 대체재 또는 보충재로 사용할 수 있으며, 주로 의약품 및 식품 등급 셀룰로오스 에테르와 같은 저점도 셀룰로오스 에테르 생산에 활용됩니다. 국가통계국 웹사이트 자료에 따르면, 2013년 우리나라의 면화 재배 면적은 435만 헥타르, 면화 생산량은 631만 톤이었습니다. 중국 셀룰로오스 산업협회 통계에 따르면, 2014년 국내 주요 정제면 제조업체의 정제면 총 생산량은 33만 2천 톤으로, 원자재 공급은 풍부한 것으로 나타났습니다.
흑연 화학 장비 생산의 주요 원자재는 강철과 흑연 탄소입니다. 강철과 흑연 탄소의 가격은 흑연 화학 장비 생산 비용에서 비교적 높은 비중을 차지합니다. 따라서 이러한 원자재 가격의 변동은 흑연 화학 장비의 생산 비용과 판매 가격에 일정 부분 영향을 미칩니다.
(2) 셀룰로오스 에테르의 하류 산업
산업용 글루탐산나트륨인 셀룰로오스 에테르는 셀룰로오스 에테르 함량이 낮으면서도 광범위한 용도로 사용됩니다. 관련 산업은 국가 경제의 모든 분야에 걸쳐 분포되어 있습니다.
일반적으로 하류 산업인 건설 및 부동산 산업은 건축 자재용 셀룰로오스 에테르 수요 증가율에 일정 영향을 미칩니다. 국내 건설 및 부동산 산업이 빠르게 성장할 때, 국내 시장의 건축 자재용 셀룰로오스 에테르 수요도 빠르게 증가합니다. 반대로 국내 건설 및 부동산 산업의 성장률이 둔화되면 국내 시장의 건축 자재용 셀룰로오스 에테르 수요 증가율도 둔화되어 해당 산업 내 경쟁이 심화되고 기업 간 적자생존 과정이 가속화될 것입니다.
2012년 이후 국내 건설 및 부동산 경기 침체 속에서도 국내 건축 자재용 셀룰로오스 에테르 수요는 큰 변동 없이 유지되었습니다. 주요 원인은 다음과 같습니다. 1. 국내 건설 및 부동산 산업 규모가 전반적으로 크고 시장 총수요가 비교적 많으며, 건축 자재용 셀룰로오스 에테르의 주요 소비 시장이 경제 중심 지역과 1, 2선 도시에서 중서부 지역과 3선 도시로 점차 확대되고 있어 국내 수요 성장 잠재력과 시장 확장 가능성이 높습니다. 2. 건축 자재 비용에서 셀룰로오스 에테르가 차지하는 비중이 낮고, 고객 1인당 사용량이 적으며, 고객이 분산되어 있어 수요가 경직되는 경향이 있고, 하류 시장의 총수요가 비교적 안정적입니다. 3. 시장 가격 변동은 건축 자재용 셀룰로오스 에테르 수요 구조 변화에 영향을 미치는 중요한 요인입니다. 2012년 이후 건축 자재용 셀룰로오스 에테르의 판매 가격이 크게 하락하면서 중고가 제품의 가격이 대폭 떨어져 더 많은 소비자들이 구매 및 선택을 하게 되었고, 이로 인해 중고가 제품에 대한 수요가 증가하는 한편, 일반 모델의 시장 수요와 가격 여지는 줄어들었습니다.
제약 산업의 발전 정도와 성장률은 의약품 등급 셀룰로오스 에테르 수요에 영향을 미칩니다. 생활 수준 향상과 식품 산업의 발달은 식품 등급 셀룰로오스 에테르 시장 수요를 견인하는 요인입니다.
4. 셀룰로오스 에테르의 개발 동향
셀룰로오스 에테르 시장 수요의 구조적 차이로 인해 강점과 약점이 다른 기업들이 공존할 수 있다. 이러한 시장 수요의 명확한 구조적 차별화를 고려하여 국내 셀룰로오스 에테르 제조업체들은 각자의 강점을 바탕으로 차별화된 경쟁 전략을 채택하는 동시에 시장의 발전 추세와 방향을 정확히 파악해야 한다.
(1) 제품 품질의 안정성 확보는 셀룰로오스 에테르 기업의 핵심 경쟁력으로 계속 남을 것이다.
셀룰로오스 에테르는 이 산업의 대부분 하류 기업에서 생산 비용의 작은 부분을 차지하지만 제품 품질에는 큰 영향을 미칩니다. 중고가 고객층은 특정 브랜드의 셀룰로오스 에테르를 사용하기 전에 배합 실험을 거쳐야 합니다. 안정적인 배합을 찾은 후에는 다른 브랜드 제품으로 교체하기가 쉽지 않으며, 동시에 셀룰로오스 에테르의 품질 안정성에 대한 요구 사항도 높아집니다. 이러한 현상은 국내외 대형 건축 자재 제조업체, 의약품 부형제, 식품 첨가물, PVC 등 고급 분야에서 더욱 두드러집니다. 제품 경쟁력을 향상시키기 위해 제조업체는 공급하는 셀룰로오스 에테르의 다양한 배치에 걸쳐 품질과 안정성을 장기간 유지할 수 있도록 보장하여 시장에서 좋은 평판을 쌓아야 합니다.
(2) 제품 응용 기술 수준 향상은 국내 셀룰로오스 에테르 기업의 발전 방향이다.
셀룰로오스 에테르 생산 기술이 점차 성숙해짐에 따라, 고도의 응용 기술은 기업의 종합 경쟁력 향상과 안정적인 고객 관계 구축에 기여하고 있습니다. 선진국의 주요 셀룰로오스 에테르 기업들은 주로 "대규모 고급 고객 확보 + 하위 활용 분야 개발"이라는 경쟁 전략을 채택하여 셀룰로오스 에테르의 활용법을 개발하고, 세분화된 응용 분야에 맞춰 다양한 제품군을 구성함으로써 고객의 편의성을 높이고 하위 시장 수요를 육성하고 있습니다. 선진국 셀룰로오스 에테르 기업들의 경쟁은 제품 출시에서 응용 기술 경쟁으로 전환되고 있습니다.
게시 시간: 2023년 2월 27일