การประยุกต์ใช้เซลลูโลส HPMC ในปูนฉาบผง

HPMC สามารถแบ่งออกเป็นเกรดก่อสร้าง เกรดอาหาร และเกรดเภสัชกรรม ตามวัตถุประสงค์การใช้งาน ปัจจุบัน ผลิตภัณฑ์ในประเทศส่วนใหญ่เป็นเกรดก่อสร้าง และในเกรดก่อสร้างนั้น ปริมาณผงปูนฉาบมีจำนวนมาก โดยการผสมผง HPMC กับสารผงอื่นๆ ในปริมาณมาก ผสมให้เข้ากันอย่างทั่วถึงด้วยเครื่องผสม แล้วจึงเติมน้ำเพื่อละลาย วิธีนี้จะช่วยให้ HPMC ละลายได้โดยไม่จับตัวเป็นก้อน เพราะทุกซอกทุกมุม ผง HPMC เพียงเล็กน้อยก็จะละลายทันทีเมื่อสัมผัสกับน้ำ ผู้ผลิตผงปูนฉาบและปูนก่อส่วนใหญ่ใช้วิธีนี้ ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส (HPMC) ใช้เป็นสารเพิ่มความหนืดและสารกักเก็บน้ำในปูนฉาบ

อุณหภูมิการเกิดเจลของ HPMC เกี่ยวข้องกับปริมาณเมทอกซี ยิ่งปริมาณเมทอกซีต่ำ ↓ อุณหภูมิการเกิดเจลก็จะยิ่งสูงขึ้น ↑ HPMC ชนิดละลายในน้ำเย็นได้ทันที จะมีการปรับสภาพพื้นผิวด้วยไกลออกซาล ทำให้กระจายตัวได้อย่างรวดเร็วในน้ำเย็น แต่ไม่ได้ละลายอย่างแท้จริง จะละลายก็ต่อเมื่อความหนืดเพิ่มขึ้นเท่านั้น ส่วนชนิดละลายเมื่อได้รับความร้อนนั้น จะไม่ได้มีการปรับสภาพพื้นผิวด้วยไกลออกซาล หากปริมาณไกลออกซาลมาก การกระจายตัวจะเร็ว แต่ความหนืดจะเพิ่มขึ้นช้า และหากปริมาณน้อยก็จะตรงกันข้าม HPMC สามารถแบ่งออกเป็นชนิดละลายทันทีและชนิดละลายเมื่อได้รับความร้อน ผลิตภัณฑ์ชนิดละลายทันทีจะกระจายตัวได้อย่างรวดเร็วในน้ำเย็นและละลายหายไปในน้ำ ในขณะนี้ของเหลวจะไม่มีความหนืด เนื่องจาก HPMC เพียงแค่กระจายตัวในน้ำโดยไม่ได้ละลายอย่างแท้จริง ประมาณ 2 นาที ความหนืดของของเหลวจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น กลายเป็นคอลลอยด์หนืดใส ผลิตภัณฑ์แบบหลอมร้อน เมื่อสัมผัสกับน้ำเย็นจะกระจายตัวได้อย่างรวดเร็วในน้ำร้อนและหายไปในน้ำร้อน เมื่ออุณหภูมิลดลงถึงอุณหภูมิที่กำหนด ความหนืดจะค่อยๆ ปรากฏขึ้นจนกลายเป็นคอลลอยด์หนืดใส กาวแบบหลอมร้อนใช้ได้เฉพาะกับผงปูนฉาบและปูนก่อเท่านั้น หากใช้กับกาวเหลวและสี จะเกิดการจับตัวเป็นก้อนและไม่สามารถใช้งานได้ ส่วนกาวแบบแห้งเร็วมีขอบเขตการใช้งานที่กว้างกว่า สามารถใช้ได้ทั้งในผงปูนฉาบและปูนก่อ รวมถึงกาวเหลวและสี โดยไม่มีข้อห้ามใดๆ

HPMC ที่ผลิตด้วยวิธีการใช้ตัวทำละลายจะใช้โทลูอีนและไอโซโพรพานอลเป็นตัวทำละลาย หากการล้างไม่ดีพอ อาจมีกลิ่นตกค้างอยู่บ้าง การใช้งานผงปูนฉาบ: ความต้องการต่ำ ความหนืด 100,000 ก็เพียงพอแล้ว สิ่งสำคัญคือต้องกักเก็บน้ำได้ดี การใช้งานปูนก่อ: ความต้องการสูงขึ้น ความหนืดสูง 150,000 จะดีกว่า การใช้งานกาว: ต้องการผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปที่มีความหนืดสูง ปริมาณ HPMC ที่ใช้ในทางปฏิบัติจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมทางภูมิอากาศ อุณหภูมิ คุณภาพแคลเซียมในเถ้าถ่านในท้องถิ่น สูตรผงปูนฉาบ และ “คุณภาพที่ลูกค้าต้องการ” โดยทั่วไปความหนืดของผงปูนฉาบไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส (HPMC) จะอยู่ที่ 100,000 และความต้องการสำหรับปูนก่อจะสูงกว่า โดยต้องใช้ความหนืด 150,000 จึงจะใช้งานได้ง่าย นอกจากนี้ หน้าที่หลักของ HPMC คือการกักเก็บน้ำ รองลงมาคือการเพิ่มความหนืด ในผงปูนฉาบ ตราบใดที่การกักเก็บน้ำดีและความหนืดต่ำ (70,000-80,000) ก็สามารถใช้ได้เช่นกัน แน่นอนว่ายิ่งความหนืดสูง การกักเก็บน้ำก็จะยิ่งดีขึ้น เมื่อความหนืดเกิน 100,000 ความหนืดจะส่งผลต่อการกักเก็บน้ำ โดยทั่วไปแล้ว ปูนฉาบที่มีปริมาณไฮดรอกซีโพรพิลสูงจะกักเก็บน้ำได้ดีกว่า ปูนฉาบที่มีความหนืดสูงจะกักเก็บน้ำได้ดีกว่า และปูนฉาบที่มีความหนืดสูงจะเหมาะกับการใช้ในปูนซีเมนต์มากกว่า

ในผงปูนฉาบ HPMC มีบทบาท 3 อย่าง คือ การเพิ่มความหนืด การกักเก็บน้ำ และการเสริมโครงสร้าง โดยไม่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมีใดๆ สาเหตุของการเกิดฟองอาจเกิดจากการใส่น้ำมากเกินไป หรืออาจเป็นเพราะชั้นล่างไม่แห้งสนิท และมีการขูดชั้นบนทับลงไป ทำให้เกิดฟองได้ง่าย ผลของการเพิ่มความหนืดของ HPMC ในผงปูนฉาบ: เซลลูโลสสามารถเพิ่มความหนืดเพื่อแขวนลอย รักษาความสม่ำเสมอของสารละลาย และป้องกันการไหลย้อย ผลของการกักเก็บน้ำของ HPMC ในผงปูนฉาบ: ทำให้ผงปูนฉาบแห้งช้าลง และช่วยให้แคลเซียมในเถ้าทำปฏิกิริยาภายใต้การกระทำของน้ำ ผลของการเพิ่มโครงสร้าง ของ HPMC ในผงปูนฉาบ: เซลลูโลสมีคุณสมบัติในการหล่อลื่น ซึ่งช่วยให้ผงปูนฉาบมีโครงสร้างที่ดี HPMC ไม่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมีใดๆ แต่มีบทบาทเป็นเพียงตัวเสริมเท่านั้น

การสูญเสียผงปูนฉาบส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับคุณภาพของแคลเซียมในเถ้า และไม่ค่อยเกี่ยวข้องกับ HPMC ปริมาณแคลเซียมต่ำในแคลเซียมสีเทาและอัตราส่วนที่ไม่เหมาะสมของ CaO และ Ca(OH)2 ในแคลเซียมสีเทาจะทำให้ผงปูนฉาบหลุดร่วง หากเกี่ยวข้องกับ HPMC ก็คือ หากการกักเก็บน้ำของ HPMC ไม่ดี ก็จะทำให้ผงปูนฉาบหลุดร่วงเช่นกัน การเติมน้ำลงในผงปูนฉาบแล้วนำไปฉาบผนังเป็นการเกิดปฏิกิริยาเคมี เนื่องจากมีการสร้างสารใหม่ขึ้น และเมื่อผงปูนฉาบบนผนังถูกชะล้างออกไป บดเป็นผง แล้วนำกลับมาใช้ใหม่ จะไม่ได้ผล เพราะได้เกิดสารใหม่ (แคลเซียมคาร์บอเนต) ขึ้นแล้ว ส่วนประกอบหลักของผงแคลเซียมเถ้า ได้แก่ ส่วนผสมของ Ca(OH)2, CaO และ CaCO3 ในปริมาณเล็กน้อย โดยมีสูตรเคมีคือ CaO + H2O = Ca(OH)2 และ Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 ↓ + H2O เมื่อทำปฏิกิริยากับ CO2 จะเกิดแคลเซียมคาร์บอเนตในน้ำและอากาศ ในขณะที่ HPMC จะกักเก็บน้ำไว้ ช่วยให้ปฏิกิริยาของแคลเซียมเถ้าดีขึ้น และตัวมันเองไม่ได้มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาใดๆ