เซลลูโลสอีเทอร์ในกาวติดกระเบื้อง

1 บทนำ

กาวปูกระเบื้องชนิดซีเมนต์เป็นวัสดุผสมแห้งชนิดพิเศษที่มีการใช้งานมากที่สุดในปัจจุบัน โดยมีซีเมนต์เป็นวัสดุประสานหลัก เสริมด้วยหินกรวดขนาดต่างๆ สารกักเก็บน้ำ สารเพิ่มความแข็งแรง ผงลาเท็กซ์ และสารเติมแต่งอินทรีย์หรืออนินทรีย์อื่นๆ โดยทั่วไปแล้ว เพียงแค่ผสมกับน้ำก็สามารถใช้งานได้แล้ว เมื่อเทียบกับปูนซีเมนต์ธรรมดา กาวปูกระเบื้องชนิดซีเมนต์สามารถเพิ่มความแข็งแรงในการยึดเกาะระหว่างวัสดุปูและพื้นผิวได้อย่างมาก มีคุณสมบัติกันลื่นที่ดีเยี่ยม และกันน้ำได้ดีเยี่ยม ส่วนใหญ่ใช้สำหรับติดวัสดุตกแต่ง เช่น กระเบื้องผนังภายในและภายนอกอาคาร กระเบื้องปูพื้น เป็นต้น ใช้กันอย่างแพร่หลายในผนังภายในและภายนอก พื้น ห้องน้ำ ห้องครัว และสถานที่ตกแต่งอาคารอื่นๆ ปัจจุบันเป็นวัสดุติดกระเบื้องที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด

โดยปกติแล้ว เมื่อเราประเมินประสิทธิภาพของกาวติดกระเบื้อง เราไม่เพียงแต่พิจารณาถึงประสิทธิภาพในการใช้งานและความสามารถในการป้องกันการลื่นไถลเท่านั้น แต่ยังพิจารณาถึงความแข็งแรงเชิงกลและระยะเวลาในการแห้งตัวด้วย เซลลูโลสอีเทอร์ในกาวติดกระเบื้องไม่เพียงแต่ส่งผลต่อคุณสมบัติทางด้านการไหลของกาว เช่น การใช้งานที่ราบรื่น การติดของมีด ฯลฯ แต่ยังมีอิทธิพลอย่างมากต่อคุณสมบัติเชิงกลของกาวติดกระเบื้องด้วย

2. ผลกระทบต่อระยะเวลาการเริ่มใช้งานของกาวติดกระเบื้อง

เมื่อผงยางและเซลลูโลสอีเทอร์อยู่ร่วมกันในปูนเปียก แบบจำลองข้อมูลบางส่วนแสดงให้เห็นว่าผงยางมีพลังงานจลน์ที่แรงกว่าในการยึดเกาะกับผลิตภัณฑ์ไฮเดรชั่นของซีเมนต์ และเซลลูโลสอีเทอร์มีอยู่ในของเหลวแทรกมากกว่า ซึ่งส่งผลต่อความหนืดและเวลาการแข็งตัวของปูนมากกว่า แรงตึงผิวของเซลลูโลสอีเทอร์สูงกว่าของผงยาง และการสะสมของเซลลูโลสอีเทอร์ที่มากขึ้นบนพื้นผิวปูนจะเป็นประโยชน์ต่อการเกิดพันธะไฮโดรเจนระหว่างพื้นผิวฐานและเซลลูโลสอีเทอร์

ในปูนเปียก น้ำในปูนจะระเหยออกไป และเซลลูโลสอีเทอร์จะสะสมตัวมากขึ้นที่ผิวหน้า ทำให้เกิดฟิล์มขึ้นบนผิวหน้าปูนภายใน 5 นาที ซึ่งจะช่วยลดอัตราการระเหยในภายหลัง เนื่องจากน้ำที่ถูกกำจัดออกจากปูนที่หนากว่าจะเคลื่อนตัวไปยังชั้นปูนที่บางกว่า และฟิล์มที่ก่อตัวขึ้นในตอนแรกจะละลายไปบางส่วน การเคลื่อนตัวของน้ำจะทำให้เซลลูโลสอีเทอร์สะสมตัวมากขึ้นบนผิวหน้าปูน

ดังนั้น การก่อตัวของฟิล์มเซลลูโลสอีเทอร์บนพื้นผิวของปูนจึงมีอิทธิพลอย่างมากต่อประสิทธิภาพของปูน 1) ฟิล์มที่เกิดขึ้นบางเกินไปและจะละลายสองครั้ง ซึ่งไม่สามารถจำกัดการระเหยของน้ำและลดความแข็งแรง 2) ฟิล์มที่เกิดขึ้นหนาเกินไป ความเข้มข้นของเซลลูโลสอีเทอร์ในของเหลวระหว่างเม็ดปูนสูง และความหนืดสูง จึงทำให้ฟิล์มบนพื้นผิวแตกยากเมื่อติดกระเบื้อง จะเห็นได้ว่าคุณสมบัติการก่อตัวของฟิล์มเซลลูโลสอีเทอร์มีผลกระทบอย่างมากต่อระยะเวลาการใช้งาน ชนิดของเซลลูโลสอีเทอร์ (HPMC, HEMC, MC เป็นต้น) และระดับการเกิดอีเทอร์ (ระดับการแทนที่) ส่งผลโดยตรงต่อคุณสมบัติการก่อตัวของฟิล์มเซลลูโลสอีเทอร์ รวมถึงความแข็งและความเหนียวของฟิล์ม

3. อิทธิพลต่อความแข็งแรงในการวาดภาพ

นอกจากจะให้คุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ดังกล่าวข้างต้นแก่ปูนแล้ว เซลลูโลสอีเทอร์ยังช่วยชะลอจลนศาสตร์การไฮเดรชั่นของซีเมนต์อีกด้วย ผลการชะลอนี้ส่วนใหญ่เกิดจากการดูดซับโมเลกุลของเซลลูโลสอีเทอร์บนเฟสแร่ต่างๆ ในระบบซีเมนต์ที่กำลังไฮเดรชั่น แต่โดยทั่วไปแล้ว ความเห็นพ้องต้องกันคือ โมเลกุลของเซลลูโลสอีเทอร์ส่วนใหญ่จะถูกดูดซับบนน้ำ เช่น CSH และแคลเซียมไฮดรอกไซด์ ส่วนบนผลิตภัณฑ์ทางเคมีนั้น แทบจะไม่ถูกดูดซับบนเฟสแร่ดั้งเดิมของคลินเกอร์เลย นอกจากนี้ เซลลูโลสอีเทอร์ยังช่วยลดการเคลื่อนที่ของไอออน (Ca2+, SO42-, …) ในสารละลายในรูพรุนเนื่องจากความหนืดของสารละลายในรูพรุนเพิ่มขึ้น จึงทำให้กระบวนการไฮเดรชั่นช้าลงไปอีก

ความหนืดเป็นอีกพารามิเตอร์สำคัญที่แสดงถึงลักษณะทางเคมีของเซลลูโลสอีเทอร์ ดังที่กล่าวมาข้างต้น ความหนืดมีผลต่อความสามารถในการกักเก็บน้ำเป็นหลัก และยังมีผลอย่างมากต่อความสามารถในการใช้งานของปูนซีเมนต์สด อย่างไรก็ตาม การศึกษาเชิงทดลองพบว่าความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์แทบไม่มีผลต่อจลนศาสตร์การไฮเดรชั่นของซีเมนต์ น้ำหนักโมเลกุลมีผลต่อการไฮเดรชั่นน้อยมาก และความแตกต่างสูงสุดระหว่างน้ำหนักโมเลกุลที่ต่างกันมีเพียง 10 นาทีเท่านั้น ดังนั้น น้ำหนักโมเลกุลจึงไม่ใช่พารามิเตอร์หลักในการควบคุมการไฮเดรชั่นของซีเมนต์

การหน่วงของเซลลูโลสอีเทอร์ขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางเคมี และโดยทั่วไปแล้วสรุปได้ว่า สำหรับ MHEC ยิ่งมีระดับการเติมหมู่เมทิลมากเท่าไร ผลการหน่วงของเซลลูโลสอีเทอร์ก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น นอกจากนี้ ผลการหน่วงของการแทนที่ด้วยหมู่ที่ชอบน้ำ (เช่น การแทนที่ด้วย HEC) จะแรงกว่าการแทนที่ด้วยหมู่ที่ไม่ชอบน้ำ (เช่น การแทนที่ด้วย MH, MHEC, MHPC) ผลการหน่วงของเซลลูโลสอีเทอร์ได้รับผลกระทบหลักจากสองพารามิเตอร์ คือ ชนิดและปริมาณของหมู่แทนที่

จากการทดลองอย่างเป็นระบบของเราพบว่า ปริมาณของหมู่แทนที่มีบทบาทสำคัญต่อความแข็งแรงเชิงกลของกาวติดกระเบื้อง เราได้ประเมินประสิทธิภาพของ HPMC ที่มีระดับการแทนที่แตกต่างกันในกาวติดกระเบื้อง และทดสอบผลกระทบของเซลลูโลสอีเทอร์ที่มีหมู่ต่างๆ ภายใต้สภาวะการบ่มที่แตกต่างกันต่อคุณสมบัติเชิงกลของกาวติดกระเบื้อง

ในการทดสอบ เราพิจารณา HPMC ซึ่งเป็นสารประกอบอีเทอร์ ดังนั้นเราจึงต้องนำภาพทั้งสองมาประกอบกัน สำหรับ HPMC นั้น จำเป็นต้องมีการดูดซับในระดับหนึ่งเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถละลายในน้ำและส่องผ่านแสงได้ เราทราบปริมาณของหมู่แทนที่ ซึ่งเป็นตัวกำหนดอุณหภูมิการเกิดเจลของ HPMC และยังเป็นตัวกำหนดสภาพแวดล้อมการใช้งานของ HPMC ด้วย ด้วยวิธีนี้ ปริมาณหมู่ของ HPMC ที่ใช้งานได้โดยทั่วไปจึงอยู่ในช่วงหนึ่งเช่นกัน ในช่วงนี้ วิธีการผสมผสานเมทอกซีและไฮดรอกซีโพรพอกซีเพื่อให้ได้ผลดีที่สุดคือเนื้อหาของการวิจัยของเรา รูปที่ 2 แสดงให้เห็นว่าภายในช่วงหนึ่ง การเพิ่มปริมาณของหมู่เมทอกซีจะนำไปสู่แนวโน้มที่ลดลงของความแข็งแรงในการดึงออก ในขณะที่การเพิ่มปริมาณของหมู่ไฮดรอกซีโพรพอกซีจะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของความแข็งแรงในการดึงออก มีผลคล้ายกันสำหรับชั่วโมงการเปิดใช้งาน

แนวโน้มการเปลี่ยนแปลงของความแข็งแรงเชิงกลภายใต้สภาวะเวลาเปิดนั้นสอดคล้องกับสภาวะอุณหภูมิปกติ HPMC ที่มีปริมาณเมทอกซิล (DS) สูงและปริมาณไฮดรอกซีโพรพอกซิล (MS) ต่ำจะมีความเหนียวของฟิล์มที่ดี แต่จะส่งผลเสียต่อคุณสมบัติการเปียกของวัสดุในปูนเปียก