セルロースエーテルとは、アルカリセルロースとエーテル化剤を一定条件下で反応させて生成する一連の生成物の総称です。アルカリセルロースをさまざまなエーテル化剤で置き換えると、さまざまなセルロースエーテルが得られます。置換基のイオン化特性に従って、セルロース エーテルはイオン性 (カルボキシメチル セルロースなど) と非イオン性 (メチル セルロースなど) の 2 つのカテゴリに分類できます。セルロースエーテルは置換基の種類によりモノエーテル（メチルセルロースなど）と混合エーテル（ヒドロキシプロピルメチルセルロースなど）に分けられます。異なる溶解度に従って、水への溶解度（ヒドロキシエチルセルロースなど）と有機溶媒への溶解度（エチルセルロースなど）に分けることができます。乾式混合モルタルは主に水溶性セルロースであり、水溶性セルロースは即時タイプと表面処理遅延溶解タイプに分けられます。
モルタル中でのセルロースエーテルの作用メカニズムは次のとおりです。
(1) モルタル中のセルロースエーテルが水に溶解した後、界面活性によりセメント系材料の効率的かつ均一な分散が確保され、セルロースエーテルが保護コロイドとして固体を「包み込み」ます。粒子とその外表面に潤滑膜の層が形成され、モルタルシステムがより安定し、混合プロセス中のモルタルの流動性と施工の滑らかさも向上します。
(2) セルロースエーテル溶液は、その分子構造の特性によりモルタル内の水分を失いにくく、長期間かけて徐々に水分を放出するため、モルタルの保水性と作業性が良好です。
1. メチルセルロース：（MC）
精製綿をアルカリ処理した後、塩化メタンをエーテル化剤として一連の反応を経てセルロースエーテルが生成されます。一般に置換度は1.6～2.0であり、置換度が異なると溶解度も異なります。非イオン性セルロースエーテルに属します。
(1) メチルセルロースは冷水には溶けますが、熱水には溶けにくくなります。その水溶液はpH=3～12の範囲で非常に安定です。でんぷん、グアーガム等や多くの界面活性剤との相溶性が良好です。温度がゲル化温度に達するとゲル化が起こります。
(2) メチルセルロースの保水性は、メチルセルロースの添加量、粘度、粒子の細かさ、溶解速度に依存します。一般に添加量が多く、繊度が小さく、粘度が大きいほど保水率が高くなります。このうち、保水率に最も大きな影響を与えるのは添加量であり、粘度の大小と保水率の高低は比例しない。溶解速度は主にセルロース粒子の表面改質の程度と粒子の細かさに依存します。上記セルロースエーテルの中でも、保水率が高いのは、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースである。
(3) 温度変化はメチルセルロースの保水率に大きな影響を与えます。一般に、温度が高くなるほど保水性は悪くなります。モルタル温度が40℃を超えるとメチルセルロースの保水性が著しく低下し、モルタルの施工に重大な影響を及ぼします。
(4) メチルセルロースはモルタルの構造と凝集に大きな影響を与えます。ここでいう「接着力」とは、作業者の塗布具と壁下地との間に感じる接着力、すなわちモルタルのせん断抵抗力を指します。接着性が高く、モルタルのせん断抵抗が大きく、使用過程で作業者に要求される強度も大きく、モルタルの施工性は悪い。メチルセルロースの凝集力は、セルロースエーテル製品の中では中程度のレベルです。
2. ヒドロキシプロピルメチルセルロース (HPMC):
ヒドロキシプロピルメチルセルロースは、近年生産量と消費量が急増しているセルロースの一種です。精製綿をエーテル化剤としてプロピレンオキシドと塩化メチルを用いてアルカリ処理し、一連の反応を経て製造される非イオン性セルロース混合エーテルです。置換度は1.2～2.0が一般的です。その特性は、メトキシル含有量とヒドロキシプロピル含有量の比率に応じて異なります。
(1) ヒドロキシプロピルメチルセルロースは冷水には溶けやすいが、熱水には溶けにくい。しかし、熱水中でのゲル化温度はメチルセルロースのゲル化温度よりも大幅に高くなります。冷水への溶解性もメチルセルロースに比べて大幅に向上します。
(2) ヒドロキシプロピルメチルセルロースの粘度は分子量に関係しており、分子量が大きくなるほど粘度は高くなります。温度も粘度に影響し、温度が上昇すると粘度は低下します。ただし、高粘度や温度の影響はメチルセルロースに比べて少ないです。その溶液は室温で保存すると安定です。
(3) ヒドロキシプロピルメチルセルロースの保水量は添加量、粘度等に依存し、同一添加量における保水率はメチルセルロースに比べて高い。
(4) ヒドロキシプロピルメチルセルロースは酸、アルカリに対して安定であり、その水溶液はpH=2～12の範囲で非常に安定です。苛性ソーダと石灰水はその性能にほとんど影響を与えませんが、アルカリは溶解を早め、粘度をわずかに増加させる可能性があります。ヒドロキシプロピルメチルセルロースは食塩に対して安定ですが、食塩水の濃度が高いとヒドロキシプロピルメチルセルロース溶液の粘度が高くなる傾向があります。
(5) ヒドロキシプロピルメチルセルロースは、水溶性高分子化合物と混合して均一で粘度の高い溶液を形成することができます。ポリビニルアルコール、デンプンエーテル、植物性ガムなど
(6) ヒドロキシプロピルメチルセルロースは、メチルセルロースに比べて酵素耐性に優れており、溶液の酵素分解の可能性がメチルセルロースに比べて低い。
(7) ヒドロキシプロピルメチルセルロースのモルタル構造への接着力はメチルセルロースよりも優れています。
3. ヒドロキシエチルセルロース (HEC):
精製綿をアルカリ処理し、アセトン存在下でエーテル化剤としてエチレンオキシドと反応させたものです。置換度は通常1.5～2.0です。親水性が強く、水分を吸収しやすい性質があります。
(1) ヒドロキシエチルセルロースは冷水には溶けますが、熱水には溶けにくい性質があります。その溶液は高温でもゲル化せずに安定です。モルタル中での高温下でも長時間使用できますが、保水性はメチルセルロースに比べて劣ります。
(2) ヒドロキシエチルセルロースは一般的な酸、アルカリに対して安定です。アルカリは溶解を促進し、粘度をわずかに増加させる可能性があります。水への分散性はメチルセルロースやヒドロキシプロピルメチルセルロースより若干劣ります。 。
(3) ヒドロキシエチルセルロースはモルタルに対して優れた垂れ防止性能を持っていますが、セメントに対しては遅延時間が長くなります。
(4) 一部の国内企業が製造するヒドロキシエチルセルロースは、水分含有量と灰分が多いため、メチルセルロースに比べて性能が著しく低い。
4. カルボキシメチルセルロース (CMC):
イオン性セルロースエーテルは、天然繊維（綿など）をエーテル化剤としてモノクロロ酢酸ナトリウムを用いてアルカリ処理し、一連の反応処理を経て製造されます。置換度は0.4～1.4が一般的であり、置換度によって性能が大きく左右されます。
(1) カルボキシメチルセルロースは吸湿性が高く、一般的な条件下で保存するとより多くの水分を含みます。
(2) カルボキシメチルセルロース水溶液はゲルを生成せず、温度の上昇とともに粘度が低下します。温度が50℃を超えると、粘度は不可逆になります。
(3) 安定性はPHに大きく影響されます。一般的に石膏系モルタルには使用できますが、セメント系モルタルには使用できません。アルカリ性が高くなると粘度が下がります。
(4) 保水性はメチルセルロースに比べてはるかに低い。石膏系モルタルに対して遅延効果があり、強度が低下します。ただし、カルボキシメチルセルロースの価格はメチルセルロースの価格よりも大幅に低いです。
投稿日時: 2023 年 2 月 27 日