บทบาทและการประยุกต์ใช้เซลลูโลสอีเทอร์ในวัสดุก่อสร้างเพื่อการรักษาสิ่งแวดล้อม

เซลลูโลสอีเทอร์เป็นพอลิเมอร์โมเลกุลสูงกึ่งสังเคราะห์ที่ไม่เป็นไอออนชนิดหนึ่ง มีคุณสมบัติสองแบบคือ ละลายน้ำได้และละลายในตัวทำละลาย มีบทบาทแตกต่างกันในอุตสาหกรรมต่างๆ ตัวอย่างเช่น ในวัสดุก่อสร้างทางเคมี มีคุณสมบัติหลายอย่างดังนี้: ①สารกักเก็บน้ำ ②สารเพิ่มความหนืด ③สารปรับระดับ ④สารขึ้นรูปฟิล์ม ⑤สารยึดเกาะ; ในอุตสาหกรรมพีวีซี ทำหน้าที่เป็นอิมัลซิไฟเออร์และสารกระจายตัว; ในอุตสาหกรรมยา ทำหน้าที่เป็นสารยึดเกาะ และเนื่องจากเซลลูโลสมีคุณสมบัติหลายอย่าง จึงมีการใช้งานอย่างแพร่หลายมากที่สุด ต่อไปนี้จะเน้นที่การใช้งานและหน้าที่ของเซลลูโลสอีเทอร์ในวัสดุก่อสร้างที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

1. ในสีลาเท็กซ์

ในอุตสาหกรรมสีลาเท็กซ์ ควรเลือกใช้ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส โดยทั่วไปแล้วค่าความหนืดจะอยู่ที่ RT 30000-50000 cps และปริมาณการใช้โดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 1.5‰-2‰ หน้าที่หลักของไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสในสีลาเท็กซ์คือการเพิ่มความหนืด ป้องกันการจับตัวเป็นก้อนของเม็ดสี ช่วยในการกระจายตัวของเม็ดสี ช่วยรักษาเสถียรภาพของน้ำยาง และสามารถปรับปรุงความหนืดของส่วนประกอบต่างๆ และช่วยให้งานก่อสร้างมีความเรียบเนียน ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสใช้งานง่าย สามารถละลายได้ทั้งในน้ำเย็นและน้ำร้อน และไม่ได้รับผลกระทบจากค่า pH สามารถใช้งานได้ในช่วง pH 2 ถึง 12 มีวิธีการใช้งานสามวิธีดังต่อไปนี้:

I. เพิ่มโดยตรงในขั้นตอนการผลิต:

วิธีนี้ควรเลือกใช้ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสชนิดละลายช้า – ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสที่มีเวลาในการละลายมากกว่า 30 นาที ขั้นตอนการใช้งานมีดังนี้: ① เติมน้ำบริสุทธิ์ปริมาณหนึ่งลงในภาชนะที่มีเครื่องกวนความเร็วสูง ② เริ่มกวนอย่างต่อเนื่องด้วยความเร็วต่ำ พร้อมกับค่อยๆ เติมไฮดรอกซีเอทิลลงในสารละลายอย่างช้าๆ และสม่ำเสมอ ③ กวนต่อไปจนกว่าวัสดุที่เป็นเม็ดทั้งหมดจะซึมเข้าเนื้อวัสดุ ④ เติมสารเติมแต่งอื่นๆ และสารเพิ่มความเป็นด่าง ฯลฯ ⑤ กวนจนกว่าไฮดรอกซีเอทิลทั้งหมดจะละลายหมด เติมส่วนผสมที่เหลือตามสูตรและบดจนเสร็จ

Ⅱ. มีส่วนผสมของเหล้ากลั่นหลัก:

วิธีนี้สามารถเลือกใช้แบบทันทีได้ และมีคุณสมบัติป้องกันเชื้อราด้วยเซลลูโลส ข้อดีของวิธีนี้คือมีความยืดหยุ่นมากกว่า และสามารถเติมลงในสีลาเท็กซ์ได้โดยตรง วิธีการเตรียมเหมือนกับขั้นตอนที่ ①–④

Ⅲ. สำหรับการเตรียมอาหารที่มีลักษณะคล้ายโจ๊ก:

เนื่องจากตัวทำละลายอินทรีย์เป็นตัวทำละลายที่ไม่ดี (ไม่ละลาย) สำหรับหมู่ไฮดรอกซีเอทิล จึงสามารถใช้ตัวทำละลายเหล่านี้ในการผสมให้เป็นเนื้อเดียวกันได้ ตัวทำละลายอินทรีย์ที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดคือของเหลวอินทรีย์ในสูตรสีลาเท็กซ์ เช่น เอทิลีนไกลคอล โพรพิลีนไกลคอล และสารสร้างฟิล์ม (เช่น ไดเอทิลีนไกลคอล บิวทิลอะซิเตต) สามารถเติมไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสที่เป็นเนื้อเดียวกันลงในสีได้โดยตรง คนต่อไปจนกว่าจะละลายหมด

2. ขูดปูนฉาบผนัง

ปัจจุบัน ปูนฉาบที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม กันน้ำ และทนต่อการขัดถู ได้รับความนิยมอย่างมากในเมืองส่วนใหญ่ของประเทศ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เนื่องจากปูนฉาบที่ทำจากกาวก่อสร้างปล่อยก๊าซฟอร์มาลดีไฮด์และเป็นอันตรายต่อสุขภาพ กาวก่อสร้างทำจากพอลิเมอร์ที่เตรียมโดยปฏิกิริยาอะซีทัลของไวนิลแอลกอฮอล์และฟอร์มาลดีไฮด์ ดังนั้น วัสดุนี้จึงค่อยๆ ถูกเลิกใช้ และแทนที่ด้วยผลิตภัณฑ์ในกลุ่มเซลลูโลสอีเทอร์ ซึ่งกล่าวได้ว่า ในการพัฒนาวัสดุก่อสร้างที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ปัจจุบันเซลลูโลสเป็นวัสดุเพียงชนิดเดียวที่ได้รับความนิยม

ในวัสดุอุดรอยรั่วกันน้ำนั้น แบ่งออกเป็นวัสดุอุดรอยรั่วแบบผงแห้งและวัสดุอุดรอยรั่วแบบเนื้อครีม โดยทั่วไปแล้วจะเลือกใช้เมทิลเซลลูโลสที่ดัดแปลงแล้วและไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส ค่าความหนืดโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 30,000-60,000 cps หน้าที่หลักของเซลลูโลสในวัสดุอุดรอยรั่ว ได้แก่ การกักเก็บน้ำ การยึดเกาะ และการหล่อลื่น

เนื่องจากสูตรปูนฉาบของแต่ละผู้ผลิตแตกต่างกัน บางชนิดใช้แคลเซียมสีเทา แคลเซียมสีอ่อน ซีเมนต์สีขาว ฯลฯ และบางชนิดใช้ผงยิปซัม แคลเซียมสีเทา แคลเซียมสีอ่อน ฯลฯ ดังนั้นจึงต้องเลือกสูตรที่มีคุณสมบัติของเซลลูโลส ความหนืด และการแทรกซึม โดยปริมาณที่เติมจะอยู่ที่ประมาณ 2‰-3‰

ในการก่อสร้างผนังฉาบปูน เนื่องจากพื้นผิวของผนังมีการดูดซับน้ำในระดับหนึ่ง (อัตราการดูดซับน้ำของผนังก่ออิฐอยู่ที่ 13% และอัตราการดูดซับน้ำของคอนกรีตอยู่ที่ 3-5%) ประกอบกับการระเหยของน้ำจากภายนอก หากปูนฉาบสูญเสียน้ำเร็วเกินไป จะทำให้เกิดรอยแตกหรือการหลุดร่อนเป็นผง และปรากฏการณ์อื่นๆ ซึ่งจะทำให้ความแข็งแรงของปูนฉาบลดลง ด้วยเหตุนี้ การเติมเซลลูโลสอีเทอร์จึงสามารถแก้ปัญหานี้ได้ แต่คุณภาพของสารเติมเต็ม โดยเฉพาะคุณภาพของแคลเซียมไฮดรอกไซด์ ก็มีความสำคัญอย่างยิ่งเช่นกัน เนื่องจากเซลลูโลสมีความหนืดสูง จึงช่วยเพิ่มการลอยตัวของปูนฉาบ ป้องกันการไหลย้อยระหว่างการก่อสร้าง และทำให้การฉาบปูนหลังการก่อสร้างสะดวกสบายและประหยัดแรงงานมากขึ้น

3. ปูนฉาบคอนกรีต

ในปูนฉาบคอนกรีต เพื่อให้ได้ความแข็งแรงที่เหมาะสม ปูนซีเมนต์ต้องผ่านกระบวนการไฮเดรชั่นอย่างสมบูรณ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการก่อสร้างช่วงฤดูร้อน ปูนฉาบคอนกรีตจะสูญเสียน้ำเร็วเกินไป จึงมีการใช้วิธีการต่างๆ เช่น การรดน้ำเพื่อช่วยให้ไฮเดรชั่นสมบูรณ์ ซึ่งเป็นการสิ้นเปลืองทรัพยากรและไม่สะดวก แต่ปัญหาคือ น้ำจะอยู่แค่บนผิวหน้าเท่านั้น กระบวนการไฮเดรชั่นภายในยังไม่สมบูรณ์ ดังนั้นวิธีแก้ปัญหานี้คือการเติมไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสหรือเมทิลเซลลูโลสลงในปูนฉาบคอนกรีต โดยค่าความหนืดที่ต้องการอยู่ระหว่าง 20,000–60,000 cps ปริมาณที่เติมประมาณ 2‰–3‰ จะช่วยเพิ่มอัตราการกักเก็บน้ำได้มากกว่า 85% วิธีการใช้คือ ผสมผงแห้งให้เข้ากัน แล้วจึงเติมน้ำ

4. ในงานฉาบปูน ได้แก่ ปูนฉาบผิว ปูนฉาบยึดเกาะ และปูนฉาบอุดรอยรั่ว

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมการก่อสร้าง ความต้องการวัสดุก่อสร้างใหม่ๆ ของผู้คนก็เพิ่มขึ้นทุกวันเช่นกัน เนื่องจากความตระหนักรู้ด้านการรักษาสิ่งแวดล้อมที่เพิ่มมากขึ้นและการพัฒนาประสิทธิภาพการก่อสร้างอย่างต่อเนื่อง ผลิตภัณฑ์ปูนปลาสเตอร์จึงพัฒนาไปอย่างรวดเร็ว ปัจจุบัน ผลิตภัณฑ์ปูนปลาสเตอร์ที่พบได้ทั่วไป ได้แก่ ปูนปลาสเตอร์ฉาบผิว ปูนปลาสเตอร์ยึดเกาะ ปูนปลาสเตอร์อุดร่อง กาวติดกระเบื้อง และอื่นๆ

ปูนฉาบผนัง (Stucco plaster) เป็นวัสดุฉาบผนังภายในและหลังคาคุณภาพสูงชนิดหนึ่ง ผนังที่ฉาบด้วยปูนชนิดนี้จะเรียบเนียน ไม่เป็นผง ยึดเกาะกับพื้นผิวได้แน่น ไม่แตกร้าวหรือหลุดล่อน และทนไฟ ส่วนปูนยึดเกาะ (Bonding plaster) เป็นปูนฉาบชนิดหนึ่ง กาวติดแผ่นผนังเบาชนิดใหม่เป็นวัสดุเหนียวที่ทำจากยิปซัมเป็นวัสดุพื้นฐานและเติมสารเติมแต่งต่างๆ เหมาะสำหรับการยึดเกาะระหว่างวัสดุก่อสร้างอนินทรีย์ต่างๆ ปลอดสารพิษ ไม่มีกลิ่น มีคุณสมบัติแข็งแรงเร็ว แห้งเร็ว และยึดเกาะแน่น จึงเป็นวัสดุรองรับสำหรับการก่อสร้างแผ่นและบล็อกอาคาร

ผลิตภัณฑ์ยิปซัมเหล่านี้มีหน้าที่หลากหลาย นอกเหนือจากบทบาทของยิปซัมและสารเติมแต่งที่เกี่ยวข้องแล้ว ประเด็นสำคัญคือสารช่วยเร่งปฏิกิริยาเซลลูโลสอีเทอร์ที่เติมเข้าไปมีบทบาทสำคัญ เนื่องจากยิปซัมแบ่งออกเป็นยิปซัมแอนไฮไดรต์และยิปซัมเฮมิไฮเดรต ยิปซัมแต่ละชนิดจึงมีผลต่อประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์แตกต่างกัน ดังนั้น การเพิ่มความหนืด การกักเก็บน้ำ และการหน่วงการแข็งตัวจึงเป็นตัวกำหนดคุณภาพของวัสดุก่อสร้างยิปซัม ปัญหาทั่วไปของวัสดุเหล่านี้คือการแตกร้าวเป็นโพรง และความแข็งแรงเริ่มต้นไม่สามารถคงไว้ได้ เพื่อแก้ปัญหานี้ ปัญหาจึงอยู่ที่การเลือกชนิดของเซลลูโลสและวิธีการใช้สารหน่วงการแข็งตัวแบบผสมผสาน ในเรื่องนี้ โดยทั่วไปจะเลือกใช้เมทิลหรือไฮดรอกซีโพรพิลเมทิล 30000 –60000cps ปริมาณการเติมอยู่ระหว่าง 1.5‰–2‰ โดยเซลลูโลสจะเน้นที่การกักเก็บน้ำ การหน่วงการแข็งตัว และการหล่อลื่น

อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถใช้เซลลูโลสอีเทอร์เป็นสารหน่วงการแข็งตัวเพียงอย่างเดียวได้ จำเป็นต้องเติมกรดซิตริกเป็นสารหน่วงการแข็งตัวเพิ่มเติมเพื่อผสมและใช้งาน เพื่อไม่ให้ความแข็งแรงเริ่มต้นของวัสดุเปลี่ยนแปลงไป

อัตราการกักเก็บน้ำโดยทั่วไปหมายถึงการสูญเสียน้ำตามธรรมชาติโดยไม่มีการดูดซับน้ำจากภายนอก หากผนังแห้งมาก การดูดซับน้ำและการระเหยตามธรรมชาติบนพื้นผิวจะทำให้วัสดุสูญเสียน้ำเร็วเกินไป และจะเกิดการผุกร่อนและแตกร้าวได้

วิธีการใช้นี้คือผสมกับผงแห้ง หากต้องการเตรียมเป็นสารละลาย โปรดดูวิธีการเตรียมสารละลาย

5. ปูนฉาบฉนวนกันความร้อน

ปูนฉนวนกันความร้อนเป็นวัสดุฉนวนกันความร้อนสำหรับผนังภายในชนิดใหม่ในภาคเหนือ เป็นวัสดุที่ประกอบด้วยวัสดุฉนวนกันความร้อน ปูน และสารยึดเกาะ โดยเซลลูโลสมีบทบาทสำคัญในการยึดเกาะและเพิ่มความแข็งแรง โดยทั่วไปจะเลือกใช้เมทิลเซลลูโลสที่มีความหนืดสูง (ประมาณ 10,000eps) ปริมาณการใช้โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 2‰-3‰ และวิธีการใช้งานคือการผสมผงแห้ง

6. ตัวแทนอินเทอร์เฟซ

สารประสานคือ HPNC20000cps และกาวติดกระเบื้องมีค่ามากกว่า 60000cps โดยสารประสานนี้ส่วนใหญ่ใช้เป็นสารเพิ่มความหนืด ซึ่งสามารถเพิ่มความแข็งแรงต่อแรงดึงและความต้านทานต่อแรงเฉือนได้