ヒドロキシプロピルメチルセルロース（CAS 9004-65-3）を用いた石膏プラスターの作業性およびひび割れ問題の解決

タイの複数の県で事業を展開する建材販売業者は、住宅および商業建設プロジェクトに携わる左官業者に袋詰めの石膏プラスター製品を供給していた。石膏プラスターは施工速度が速く、表面仕上げが滑らかで、平方メートル当たりの人件費が低いことから、開発業者が内装壁仕上げに従来のセメントモルタルから石膏プラスターへと移行したため、石膏プラスターの需要は大幅に増加していた。この販売業者は、2年間、大きな問題なく地域のメーカーから石膏プラスターを調達していた。しかし、急速な販売量増加の時期に、メーカーが原材料費削減のためにHPMCの供給元を変更したことで状況が一変した。

課題

供給業者変更から6週間以内に、販売代理店は3つの州の左官業者から苦情を受け始めた。苦情の内容は、異なる現場で同時に発生した2つの異なる問題に関するものだった。

最初の問題は表面のひび割れでした。レンガや軽量気泡コンクリートブロックの壁に塗布された石膏プラスターは、塗布後24～48時間以内に広い範囲に細いひび割れが発生しました。ひび割れはプラスチック収縮に特徴的な地図状のパターンで現れ、プラスター表面の水分が石膏の結晶化プロセスが均一に進行するよりも速く失われていることを示していました。施工業者は塗布前に下地をより十分に湿らせ、プラスターを薄く塗布することで対応しましたが、どちらの対策もひび割れの問題を解消しませんでした。

2つ目の問題は、作業性の悪さでした。メーカー推奨の配合比率で混ぜた石膏は、硬くて粒状の粘稠度になり、スチール製のこてでうまく伸ばせず、左官職人が平坦で均一な仕上がりを得るために必要とする滑らかで可塑性のある粘稠度を得るには、過剰な水を加える必要がありました。推奨比率を超えて水を加えると、石膏は薄くなりすぎて垂直面で垂れ、仕上げ工具で簡単に摩耗する弱い仕上がりになってしまいました。

販売代理店の技術チームは、新製品のサンプルと前生産期間に保管されていたサンプルを比較し、溶解挙動に明らかな違いがあることを確認しました。新配合のHPMCは、標準的な混合時間ではゆっくりと不完全に溶解し、未溶解粒子が残って、施工業者が報告したような粒状の粘稠度が生じていました。代替のHPMCグレードは表面処理の品質が低く、石膏混合水中での溶解が遅くなったため、以前の配合で得られていた均一な増粘性と保水性を備えた皮膜の形成が妨げられていました。

解決策

EastChemに連絡した後、販売代理店の調達チームと石膏プラスター製造業者は、石膏プラスター用途に適した2種類のHPMCグレードに関する技術評価を受けました。EastChemは、現場での石膏プラスター製造に典型的な短い混合時間との適合性を考慮して特別に選定された、粘度20000 mpsで溶解性の高い表面処理グレードを推奨しました。

ヒドロキシプロピルメチルセルロースCAS 9004-65-3は、表面処理を施した状態で20000 mpsの速度で混合水と接触すると2～3分以内に完全に溶解し、塗布開始前に石膏スラリー全体に均一な増粘性と保水性の皮膜を形成する。石膏用セルロースエーテルの保水性乾燥混合物の重量比で0.25％の添加量で機能すると、最も深刻なひび割れの苦情が発生していた低吸水性AACブロック基材であっても、石膏結晶化期間中に石膏層内に十分な混合水を保持し、プラスチック収縮ひび割れを防ぐことができた。

EastChem社は、バッチごとの粘度証明書と溶解時間試験データとともに試用量を提供しました。製造元は、イーストケム HPMCと従来使用していた代替グレードを比較する並行生産試験を4週間にわたって実施しました。試験結果から、イーストケム HPMCは標準的な3分間の混合サイクル内で完全に溶解し、推奨される水比率で粒状感のない均一な粘度を実現し、初期硬化前に広い壁面への塗布と仕上げに十分な25～35分のオープンタイムを有することが確認されました。

結果

製造元は、イーストケムHPMCを0.25％の濃度で配合した石膏プラスターの配合を改良し、試験完了後6週間以内に販売代理店への供給を再開しました。改良された製品が現場に届いてから最初の1か月以内に、請負業者からのひび割れに関する苦情はなくなりました。左官チームからの作業性に関するフィードバックは一貫して良好で、施工者は、推奨される水比率で調整することなくプラスターがスムーズに塗布できると述べています。

その後、販売代理店は、イーストケムHPMCを0.3％配合した高級石膏プラスター製品ラインを発売しました。この製品は、特にタイ南部沿岸部の高湿度建設現場向けに開発されたもので、下地の水分量と周囲の湿度が高いため、より厳しい保水性が求められる状況に対応しています。この高級製品は高価格帯で販売され、競合他社のほとんどが価格だけで汎用石膏プラスターを販売していた市場において、販売代理店は技術的に差別化されたサプライヤーとしての地位を確立しました。

製造業者は、EastChemと四半期ごとの供給契約を締結した。建設用モルタルのHPMCサプライヤー石膏製品全般にわたり、製品ラインが石膏セルフレベリング材や石膏タイル接着剤といったバリエーションに拡大するにつれて、新製品開発のための技術サポートも提供されました。

お客様の声

"HPMCのコスト削減策を実施した際、導入前に十分な評価を行わなかったため、2ヶ月間顧客を失いました。EastChemは、何が問題だったのかを正確に理解するのに役立ち、迅速に技術的な解決策を提供してくれました。新しい製品は、問題が発生する前の製品よりも優れた性能を発揮しています。"

建築資材販売会社（タイ）の技術マネージャー

よくある質問

石膏プラスターには、どの粘度グレードのHPMCが推奨されますか？

標準的な内装用石膏プラスターには、乾燥混合物重量の0.2～0.3%の添加量で、粘度15000～25000 mpsのグレードが推奨されます。これらのグレードは、レンガ、コンクリート、およびAACブロック下地への単層および二層石膏プラスターシステムに必要な保水性、作業性、およびオープンタイムのバランスを提供します。40000 mpsを超える高粘度グレードは石膏プラスターに過剰な剛性をもたらすため、石膏用途に指定されたグレードの代わりに使用すべきではありません。

石膏プラスターはなぜ塗布後にひび割れるのでしょうか？

石膏プラスターに塗布後24～48時間以内にひび割れが生じるのは、石膏の結晶化期間中の水分保持が不十分であることが原因です。HPMCのグレードが不適切であったり、配合量が規定値以下であったり、表面処理の質が悪くHPMCの溶解が不完全であったりすると、プラスター表面の水分が結晶化の均一な進行速度よりも速く失われます。その結果生じる水分分布の差によって塑性収縮応力が発生し、部分的に結晶化した石膏層の引張強度を超え、表面にマップ状のひび割れが生じます。

HPMCの溶解速度は、石膏プラスターの性能にどのような影響を与えるか？

HPMCは、石膏スラリー全体に均一な増粘性と保水性の皮膜を形成するために、標準的な現場混合時間である2～4分以内に完全に溶解する必要があります。HPMCが完全に溶解しないと、未溶解粒子が残り、粒状の粘稠度が生じ、塗布された石膏層全体で保水性が不均一になり、結晶化中にひび割れが生じる保水性不足の局所的な領域ができます。表面処理されたHPMCグレードは、同等の粘度の未処理グレードよりも迅速かつ完全に溶解するため、混合時間が短い石膏プラスター用途に適した仕様です。