1 Inleiding
Cellulose-ether (MC) wordt veel gebruikt in de bouwmaterialenindustrie en is een veelgebruikt ingrediënt. Het kan dienen als vertrager, waterbindend middel, verdikkingsmiddel en bindmiddel. In gewone droge mortel, buitenmuurisolatiemortel, egalisatiemortel, tegellijm, hoogwaardige bouwplamuur, scheurwerende binnen- en buitenmuurplamuur, waterdichte droge mortel, gipspleister, kit en andere materialen speelt cellulose-ether een belangrijke rol. Cellulose-ether heeft een aanzienlijke invloed op het waterbindend vermogen, de waterbehoefte, de cohesie, de vertraging en de verwerking van het mortelsysteem.
Er bestaan veel verschillende soorten en specificaties van cellulose-ethers. Veelgebruikte cellulose-ethers in de bouwmaterialenindustrie zijn onder andere HEC, HPMC, CMC, PAC, MHEC, enz., die afhankelijk van hun specifieke eigenschappen in verschillende mortelsystemen worden toegepast. Er is onderzoek gedaan naar de invloed van verschillende soorten en hoeveelheden cellulose-ether op cementmortelsystemen. Dit artikel bouwt hierop voort en legt uit hoe de verschillende soorten en specificaties van cellulose-ethers in diverse mortelproducten gekozen kunnen worden.
2 Functionele eigenschappen van cellulose-ether in cementmortel
Als belangrijk hulpstof in droge poedermortel vervult cellulose-ether diverse functies. De belangrijkste rol van cellulose-ether in cementmortel is het vasthouden van water en het verdikken ervan. Daarnaast kan het, door de interactie met het cementsysteem, ook een ondersteunende rol spelen bij het insluiten van lucht, het vertragen van de uitharding en het verbeteren van de treksterkte.
De belangrijkste eigenschap van cellulose-ether in mortel is het waterretentievermogen. Cellulose-ether wordt als belangrijk hulpstof gebruikt in vrijwel alle mortelproducten, voornamelijk vanwege het waterretentievermogen. Over het algemeen hangt het waterretentievermogen van cellulose-ether samen met de viscositeit, de toegevoegde hoeveelheid en de deeltjesgrootte.
Cellulose-ether wordt gebruikt als verdikkingsmiddel, en het verdikkende effect ervan hangt samen met de veretheringsgraad, de deeltjesgrootte, de viscositeit en de modificatiegraad van de cellulose-ether. Over het algemeen geldt: hoe hoger de veretheringsgraad en de viscositeit van de cellulose-ether, hoe kleiner de deeltjes en hoe sterker het verdikkende effect. Door de bovengenoemde eigenschappen van de cellulose-ether aan te passen, kan de mortel de juiste anti-doorzakeigenschappen en de optimale viscositeit bereiken.
In cellulose-ether zorgt de introductie van een alkylgroep ervoor dat de oppervlakte-energie van de waterige oplossing met cellulose-ether afneemt, waardoor de cellulose-ether een luchtinsluitend effect heeft op de cementmortel. Het toevoegen van voldoende luchtbellen aan de mortel verbetert de verwerkbaarheid ervan dankzij het zogenaamde "bal-effect". Tegelijkertijd verhoogt de toevoeging van luchtbellen de verwerkingssnelheid van de mortel. Uiteraard moet de hoeveelheid luchtinsluiting gecontroleerd worden. Te veel luchtinsluiting heeft een negatieve invloed op de sterkte van de mortel, omdat er schadelijke luchtbellen kunnen ontstaan.
2.1 Cellulose-ether vertraagt het hydratatieproces van cement, waardoor het uithardingsproces van cement wordt vertraagd en de verwerkingstijd van mortel dienovereenkomstig wordt verlengd. Dit effect is echter niet gunstig voor mortel in koudere streken. Bij de keuze van cellulose-ether moet het juiste product worden geselecteerd op basis van de specifieke situatie. Het vertragende effect van cellulose-ether wordt voornamelijk versterkt door een hogere etherificatiegraad, modificatiegraad en viscositeit.
Bovendien kan cellulose-ether, als een polymeer met lange ketens, de hechting met het substraat verbeteren nadat het aan het cementsysteem is toegevoegd, mits het vochtgehalte van de mortel volledig behouden blijft.
2.2 De eigenschappen van cellulose-ether in mortel omvatten hoofdzakelijk: waterretentie, verdikking, verlenging van de uithardingstijd, luchtinsluiting en verbetering van de treksterkte, enz. Deze eigenschappen komen overeen met de kenmerken van de cellulose-ether zelf, namelijk: viscositeit, stabiliteit, gehalte aan actieve ingrediënten (toegevoegde hoeveelheid), mate van etherificatie en de uniformiteit daarvan, mate van modificatie, gehalte aan schadelijke stoffen, enz. Daarom moet bij de keuze van cellulose-ether de cellulose-ether met de juiste eigenschappen worden geselecteerd op basis van de specifieke eisen van het betreffende mortelproduct.
3 Kenmerken van cellulose-ether
Over het algemeen bevatten de productinstructies van fabrikanten van cellulose-ether de volgende indicatoren: uiterlijk, viscositeit, substitutiegraad, fijnheid, gehalte aan werkzame stof (zuiverheid), vochtgehalte, aanbevolen toepassingsgebieden en dosering, enz. Deze prestatie-indicatoren kunnen een deel van de werking van cellulose-ether weergeven, maar bij het vergelijken en selecteren van cellulose-ether moeten ook andere aspecten zoals de chemische samenstelling, modificatiegraad, veretheringsgraad, NaCl-gehalte en DS-waarde worden onderzocht.
3.1 Viscositeit van cellulose-ether
De viscositeit van cellulose-ether beïnvloedt het waterbindend vermogen, de verdikking, de vertraging en andere eigenschappen. Daarom is het een belangrijke indicator bij het onderzoeken en selecteren van cellulose-ether.
Voordat we de viscositeit van cellulose-ether bespreken, is het belangrijk te weten dat er vier gangbare methoden zijn om de viscositeit van cellulose-ether te meten: Brookfield, Hakke, Höppler en de rotatieviscometer. De apparatuur, de concentratie van de oplossing en de testomgeving verschillen per methode, waardoor de resultaten van dezelfde MC-oplossing, gemeten met de vier methoden, ook sterk uiteenlopen. Zelfs voor dezelfde oplossing, gemeten met dezelfde methode onder verschillende omgevingsomstandigheden, kan de viscositeit sterk variëren.
De resultaten variëren ook. Daarom is het bij het uitleggen van de viscositeit van een cellulose-ether noodzakelijk om aan te geven welke testmethode is gebruikt, de concentratie van de oplossing, de rotor, het toerental, de testtemperatuur en -vochtigheid en andere omgevingsfactoren. Deze viscositeitswaarde is waardevol. Het is zinloos om simpelweg te zeggen "wat is de viscositeit van een bepaalde MC".
3.2 Productstabiliteit van cellulose-ether
Cellulose-ethers staan erom bekend dat ze gevoelig zijn voor aantasting door cellulose-schimmels. Wanneer de schimmel de cellulose-ether aantast, valt hij eerst de niet-veretherde glucose-eenheid in de cellulose-ether aan. Omdat het een lineaire verbinding is, breekt de gehele moleculaire keten af zodra de glucose-eenheid is vernietigd, waardoor de viscositeit van het product sterk daalt. Nadat de glucose-eenheid is veretherd, zal de schimmel de moleculaire keten niet zo gemakkelijk aantasten. Daarom geldt: hoe hoger de veretheringsgraad (DS-waarde) van de cellulose-ether, hoe hoger de stabiliteit ervan.
3.3 Gehalte aan actieve bestanddelen van cellulose-ether
Hoe hoger het gehalte aan actieve ingrediënten in cellulose-ether, hoe beter de prijs-kwaliteitverhouding van het product, waardoor betere resultaten met dezelfde dosering kunnen worden behaald. Het werkzame bestanddeel in cellulose-ether is het cellulose-ethermolecuul, een organische stof. Daarom kan het gehalte aan werkzame stof in cellulose-ether indirect worden afgelezen aan de hand van het asgehalte na calcinatie.
3.4 NaCl-gehalte in cellulose-ether
NaCl is een onvermijdelijk bijproduct bij de productie van cellulose-ether. Het moet doorgaans door meerdere wasbeurten worden verwijderd, en hoe vaker er gewassen wordt, hoe minder NaCl er overblijft. NaCl is een bekend gevaar voor de corrosie van stalen staven en staaldraadnetten. Hoewel de kosten voor het herhaaldelijk wassen van NaCl de afvalwaterzuivering kunnen verhogen, is het bij de keuze van MC-producten raadzaam om producten met een zo laag mogelijk NaCl-gehalte te selecteren.
4 Principes voor de keuze van cellulose-ether voor verschillende mortelproducten
Bij de keuze van cellulose-ether voor mortelproducten is het allereerst belangrijk om, aan de hand van de producthandleiding, de prestatie-indicatoren (zoals viscositeit, mate van verethering, gehalte aan werkzame stof, NaCl-gehalte, enz.) en de functionele eigenschappen en selectieprincipes te bepalen.
4.1 Dun pleistersysteem
Neem bijvoorbeeld de pleistermortel van een dun pleistersysteem. Omdat de mortel direct in contact komt met de buitenlucht, verliest het oppervlak snel vocht, waardoor een hoog waterretentievermogen vereist is. Vooral tijdens bouwwerkzaamheden in de zomer is het belangrijk dat de mortel goed vocht kan vasthouden bij hoge temperaturen. Het is daarom noodzakelijk om een mortel met een hoog waterretentievermogen te kiezen, waarbij rekening wordt gehouden met drie aspecten: viscositeit, korrelgrootte en toevoegingshoeveelheid. Over het algemeen geldt dat onder dezelfde omstandigheden een mortel met een hogere viscositeit de voorkeur heeft, maar met het oog op de verwerkbaarheid mag de viscositeit niet te hoog zijn. De gekozen mortel moet dus een hoog waterretentievermogen en een lage viscositeit hebben. Voor het gebruik van dunne pleistersystemen met een hechtmiddel zijn bijvoorbeeld producten zoals MH60001P6 aan te bevelen.
4.2 Cementgebonden pleistermortel
Pleistermortel vereist een goede uniformiteit en een gelijkmatige applicatie tijdens het pleisteren. Tegelijkertijd zijn goede anti-doorzakeigenschappen, een hoge pompcapaciteit, vloeibaarheid en verwerkbaarheid vereist. Daarom wordt in cementmortel gekozen voor een lagere viscositeit, snellere dispersie en consistentieontwikkeling (kleinere deeltjes).
Bij de ontwikkeling van tegellijm is het, om veiligheid en een hoge efficiëntie te garanderen, van groot belang dat de mortel een lange verwerkingstijd en een goede antislipwerking heeft, en tegelijkertijd een goede hechting tussen de ondergrond en de tegel garandeert. Daarom stelt tegellijm relatief hoge eisen aan het microplastic (MC). MC heeft echter over het algemeen een relatief hoog gehalte in tegellijm. Om aan de eis van een lange verwerkingstijd te voldoen, moet het microplastic zelf een hoog waterretentievermogen hebben. Dit waterretentievermogen vereist een geschikte viscositeit, toevoegingshoeveelheid en deeltjesgrootte. Om een goede antislipwerking te bereiken, is een goed verdikkend effect van het microplastic vereist, zodat de mortel een sterke weerstand tegen verticale stroming heeft. Dit verdikkingsvermogen stelt bepaalde eisen aan de viscositeit, veretheringsgraad en deeltjesgrootte.
4.4 Zelfnivellerende grondmortel
Zelfnivellerende mortel stelt hogere eisen aan de nivellerende eigenschappen, waardoor het raadzaam is om cellulose-etherproducten met een lage viscositeit te kiezen. Omdat zelfnivellerende mortel gelijkmatig gemengd moet zijn en automatisch op de ondergrond moet uitharden, zijn vloeibaarheid en pompbaarheid vereist. Daarom is een hoge water-materiaalverhouding belangrijk. Om waterafscheiding te voorkomen, is een hoog vochtgehalte (MC) nodig om het waterretentiegehalte van het oppervlak te reguleren en de viscositeit te verhogen om sedimentatie tegen te gaan.
4.5 Metselmortel
Omdat de metselmortel direct in contact komt met het metselwerk, wordt er doorgaans een dikke laag aangebracht. De mortel moet een hoge verwerkbaarheid en waterretentie hebben, en moet tevens een goede hechting met het metselwerk garanderen, de verwerkbaarheid verbeteren en de efficiëntie verhogen. Daarom moet de gekozen MC (cellulose-ether) de mortel helpen deze eigenschappen te verbeteren, en mag de viscositeit van de cellulose-ether niet te hoog zijn.
4.6 Isolatiemortel
Omdat de thermische isolatiemortel voornamelijk met de hand wordt aangebracht, is het van belang dat de gekozen mortel een goede verwerkbaarheid, goede waterretentie en een uitstekend vochtvasthoudend vermogen heeft. De mortel moet bovendien een hoge viscositeit en een hoog luchtinsluitingsvermogen bezitten.
5 Conclusie
De functies van cellulose-ether in cementmortel zijn onder andere waterretentie, verdikking, luchtinsluiting, vertraging en verbetering van de treksterkte van de hechting.
Geplaatst op: 30 januari 2023