EPS粒子断熱モルタルは、無機バインダー、有機バインダー、混和剤、添加剤、軽量骨材を一定の割合で混合して作られる軽量断熱材です。現在研究・実用化されているEPS粒子断熱モルタルの中で、再分散性ラテックス粉末はモルタルの性能に大きな影響を与え、コストに占める割合も高く、常に注目を集めています。EPS粒子断熱モルタル外壁断熱システムの接着性能は、主にポリマーバインダーに由来しており、ポリマーバインダーは主に酢酸ビニル/エチレン共重合体で構成されています。このタイプのポリマーエマルジョンを噴霧乾燥することで、再分散性ラテックス粉末を製造できます。再分散性ラテックス粉末は、その精密な製造、輸送の利便性、保管の容易さから、建設分野における開発トレンドとなっています。EPS粒子断熱モルタルの性能は、使用するポリマーの種類と量に大きく依存します。エチレン含有量が高く、ガラス転移温度（Tg）が低いエチレン-酢酸ビニル粉末（EVA）は、衝撃強度、接着強度、耐水性において優れた性能を発揮します。
再分散性ポリマーパウダーは白色で、流動性が良く、再分散後の粒子径が均一で、分散性に優れています。水と混合すると、ラテックスパウダー粒子は元のエマルジョン状態に戻り、有機バインダーとしての特性と機能を維持します。断熱モルタルにおける再分散性ポリマーパウダーの役割は、セメントの水和とポリマーパウダーフィルムの形成という2つのプロセスによって制御されます。セメントの水和とポリマーパウダーフィルムの形成による複合システム形成プロセスは、以下の4つのステップによって完了します。
（１）ラテックス粉末をセメントモルタルに混合すると、分散した微細ポリマー粒子がスラリー中に均一に分散する。
（２）ポリマー／セメントペースト中では、セメントの水和反応によりセメントゲルが徐々に形成され、液相は水和反応中に生成された水酸化カルシウムで飽和し、セメントゲル／未水和セメント粒子混合物の表面の一部にポリマー粒子が堆積する。
（3）セメントゲル構造が発達するにつれて、水が消費され、ポリマー粒子は徐々に毛細管に閉じ込められます。セメントがさらに水和すると、毛細管内の水が減少し、ポリマー粒子はセメントゲルと未水和セメント粒子の混合物の表面に集まり、軽い凝集体を形成し、連続した密に詰まった層を形成します。この時点で、大きな空隙は粘着性または自己接着性のポリマー粒子で満たされます。
（4）セメントの水和、塩基の吸収、表面蒸発の作用により、水分含有量がさらに減少し、セメント水和物上に密に積み重ねられたポリマー粒子が凝集して連続フィルムとなり、水和生成物同士が結合して完全なネットワーク構造を形成し、ポリマー相がセメント水和スラリー全体に点在する。
セメント水和物とラテックス粉末フィルム形成組成物が新たな複合システムを形成し、それらの相乗効果により断熱モルタルの性能が向上し強化されます。
ポリマー粉末添加による断熱モルタル強度への影響
ラテックス粉末によって形成される高柔軟性・高弾性ポリマーメッシュ膜は、断熱モルタルの性能を大幅に向上させ、特に引張強度を大幅に向上させます。外力が加わった場合、モルタル全体の凝集力とポリマーの弾性が向上するため、微小ひび割れの発生が抑制または遅延されます。
断熱モルタルの引張強度はポリマー粉末含有量の増加に伴って増加します。曲げ強度と圧縮強度はラテックス粉末含有量の増加に伴ってある程度低下しますが、それでも壁外装装飾の要件を満たすことができます。圧縮曲げは比較的小さく、断熱モルタルが優れた柔軟性と変形性能を備えていることを示しています。
ポリマーパウダーが引張強度を向上させる主な理由は、モルタルの凝固硬化過程において、ポリマーがEPS粒子とセメントペースト間の遷移領域でゲル化して膜を形成し、両者の界面をより緻密かつ強固にする点と、ポリマーの一部がセメントペーストに分散し、セメント水和ゲルの表面に膜状に凝縮してポリマーネットワークを形成する点です。この低弾性率ポリマーネットワークは、硬化セメントの靭性を向上させます。また、ポリマー分子中の特定の極性基がセメント水和生成物と化学反応を起こし、特殊な架橋効果を形成することで、セメント水和生成物の物理的構造を改善し、内部応力を緩和することで、セメントペーストにおける微小亀裂の発生を低減します。
再分散性ポリマー粉末の添加量がEPS断熱モルタルの作業性能に与える影響
ラテックス粉末の使用量を増やすと、凝集力と保水性が大幅に向上し、施工性能が最適化されます。使用量が2.5%に達すると、施工ニーズを十分に満たすことができます。使用量が多すぎると、EPS断熱モルタルの粘度が高くなりすぎて流動性が低下し、施工に支障をきたすだけでなく、モルタルコストも増加します。
ポリマーパウダーがモルタルの作業性能を最適化する理由は、ポリマーパウダーが極性基を持つ高分子ポリマーであるためです。ポリマーパウダーをEPS粒子と混合すると、ポリマーパウダーの主鎖中の非極性セグメントがEPS粒子と相互作用します。EPSの非極性表面に物理吸着が起こり、ポリマー中の極性基がEPS粒子の表面で外側に配向し、EPS粒子を疎水性から親水性に変化させます。ラテックスパウダーによるEPS粒子表面の改質効果により、EPS粒子が水に濡れやすいという問題が解決されます。モルタルの浮き上がりや層状化の大きな問題。この時にセメントを加えて混合すると、EPS粒子の表面に吸着された極性基がセメントと相互作用して密接に結合し、EPS断熱モルタルの作業性が大幅に向上します。これは、EPS粒子がセメントスラリーに濡れやすく、両者の結合力が大幅に向上するという事実に反映されています。
再分散性ポリマー粉末は、高性能EPS粒子断熱スラリーに不可欠な成分です。その作用機構は主に、システム中のポリマー粒子が凝集して連続膜を形成し、セメント水和生成物を結合させて完全なネットワーク構造を形成し、EPS粒子と強固に結合します。再分散性ポリマー粉末とその他のバインダーの複合システムは優れた軟弾性効果を有し、EPS粒子断熱モルタルの接着引張強度と施工性能を大幅に向上させます。
投稿日時: 2024年12月30日