ساختار و ویژگی CMC

CMC در سالهای اخیر مورد توجه خاص قرار گرفته است و پیشرفت‌های عمده‌ای در تکنولوژی و کیفیت و کاربری این محصول صورت گرفته است. این پیشرفت‌ها امکاناتی را فراهم آورده است تا بتوان از کربوکسی متیل سلولز در کاربردهای بسیارمتوعی استفاده نمود. اگر بخواهیم به طور خلاصه به کاربردهای این ماده در صنایع مختلف اشاره نمائیم، می‌توانیم به موارد زیر اشاره نمائیم:

۱ – مصارف خوراکی :

این گرید می‌تواند به عنوان غلظت‌دهنده، امولسیون‌کننده، نگهدارنده و جذب‌کننده آب، تثبیت‌کننده وعامل حفظ شکل و ظاهر(رئولوژی) عمل نمایدو به دلیل داشتن چنین ویژگی‌هایی، C.M.C می‌تواند به جای ژلاتین و مواد دیگر استفاده شود . این ماده نه تنها از لحاظ اقتصادی به صرفه است بلکه، باعث حفظ طعم واقعی و تازگی غذا می‌شود و در نهایت مدت زمان قابل مصرف بودن ماده غذایی را بالا می‌برد.

کربوکسی متیل سلولز هم اکنون یکی از ضروری‌ترین افزودنی‌های خوراکی محسوب می‌شود که به طور گسترده‌ای در بستنی با کیفیت بالا (جهت مقاومت در برابر ذوب شدن)، انواع شیرینی، بیسکویت، کیک، کلوچه، آب‌نبات، آبمیوه‌ها، نوشیدنی‌های مایع، محصولات لبنی و گوشتی، غذاهای منجمد، ماکارونی‌های فوری، کنسروها و کمپوتهای میوه استفاده می‌گردد.

یکی از کاربردهای مهم CMC پایداری و محافظت از پروتئین‌ها به وی‍ژه پروتئین سبوس است. علاوه بر این­ها، با توجه به اینکه CMC یک پلی ساکارید با کالری کم است، برای استفاده در مواد غذایی رژیمی و کم کالری مانند نان­‌های رژیمی، نوشیدنی­‌های رژیمی و سس‌­های رژیمی قابل کاربرد است.

۲ – مصارف CMC در مواد دارویی، آرایشی و شیمیایی

خواص و ویژگی­‌هایی چون تعلیق‌سازی ذرات، ابقای رنگ، محافظت از پوست، پراکندگی یکدست، زدایندگیی چرک و لکه، غلظت‌بخشی، تثبیت کنندگی، روان‌سازی و یکدست‌کنندگی سبب شده‌اند که از سی ام سی در مصارف آرایشی و دارویی استفاده شود.

از این ماده به دلیل مزه، طعم، جلا دهنده‌گی و خواص پایدارکنندگی سوسپانسیون در تولید خمیردندان، به دلیل پایدارکنندگی امولسیون، ایجاد یک لایه یکدست و غلظت دهندگی، در کرم‌های دست و لوسیون­‌ها استفاده می‌شود. از دیگر کاربردهای این ماده در این صنعت می‌توان به کاربرد آن در شامپوها به دلیل خاصیت پایدار کنندگی کف تولید شده و افزایش قابل توجه میزان آبدوستی ماده شوینده و همچنین کاربرد آن در قرص‌های دارویی به دلیل آب دوستی و عمل متورم کردن، اشاره نمود.

۳ – مصارف CMC در صنعت نساجی

خواص و ویژگی‌­های کربوکسی متیل سلولز باعث شده که از این محصول در صنعت نساجی نیز استفاده شود. از جمله این خواص ویژه می‌توان به: قابلیت هماهنگ کنندهگی تار و پود، نگهداری و جذب آب، غلظت دهندگی در خمیرهای چاپ بر روی منسوجات پارچه‌­ای، ماده اولیه در فرایندهای مختلف تکمیل پارچه ، ایجاد چسبندگی مناسب برای الیاف و ایجاد استحکام و مقاومت در برابر فرسودگی اشاره نمود. شاید عام ترین و آشناترین کاربرد این ماده در صنایع نساجی، استفاده از آن به عنوان آهار برای سفت و استوار کردن بخش‌­هایی از پارچه مانند یقه کت و پیراهن‌­های مردانه باشد.

با استفاده از این ماده در ساختار پارچه‌هایی که با الیاف نخی و کتان هستند، می‌توان این البسه را از لحاظ وزنی سبک نمود و مانع از بین رفتن و فساد آنها شد. این ماده به عنوان ماده اولیه در خلال فرآیند چاپ (به طور خاص چاپ سیلک) مخصوصاً به روی پارچه‌های ابریشمی، به کار می‌رود.

۴ – مصارف CMC در رنگ و رزین

این ماده به عنوان عامل کنترل ویسکوزیته در رنگ‌های امولسیونی و لاتکسی، پایدار کننده سوسپانسیون و پایدار کننده ذرات کلوئیدی قابل استفاده است. حضور این ماده در رنگ موجب روان شدن ودر نتیجه بهبودحرکت قلم‌مو اثر می‌شود. یکی دیگر از کاربردهای این ماده استفاده از آن در رنگ‌های محلول به عنوان ماده‌ای برای پر کردن منافذ موجود در سطوح منفذدار مانند سطح دیوار گچی است.

CMC در صنعت چاپ، به خصوص در چاپ به روش لیتوگرافی با توجه به ویژگی­‌های شیمیایی خود دارای دو اثر است. اولین اثر آن این است که با توجه به ایجاد یک فیلم یکنواخت بر روی سطوح مختلف به عنوان یک عامل محافظ آبدوست بر روی سطوح چاپ شده عمل می­‌کند و دومین اثر آن این است که با توجه به ماهیت آبدوست سی ام سی، در جوهرهای پایه آبی به عنوان قوام دهنده و غلیظ کننده می‌­تواند استفاده شود.

به طور کلی این ماده عامل حجم‌دهنده خوبی برای مواد پرکننده[۱] در صنعت رنگ، نگهدارنده و جذب کننده آب[۲]، تشکیل دهنده لایه[۳]، تعلیق‌ساز ذرات، نگهدارنده رنگ، غلظت‌دهنده، تثبیت‌کننده و یکنواخت ‌کننده مناسبی است که به همین دلایل امروزه در صنعت رنگ و رزین مورد استفاده قرار می‌گیرد.

۵ – مصارف CMC در صنعت شوینده‌ها و صابون‌ها

از ویژگی‌های منحصر به فرد CMC این است که دارای حداکثر قدرت حل کردن چرک و چربی است و افزایش مقدار کمی از آن به شوینده‌ها موجب معلق ماندن چرک جدا شده می‌گردد. CMC حدفاصل تار و پود پارچه را پر می‌کند و اجازه نمی‌دهد چرک در لابه‌لای آن جا گیرد و به اصطلاح ازچرک مردگی جلوگیری می‌کند. از همه مهمتر آن است که سی ام سی می‌تواند امولسیون صابون و یا محلول را غلظت دهد، ساختار آن را تثبیت ‌بخشد و باعث تعلیق‌سازی ذرات و خاک شود و در کنار آن به پوست آسیبی نرساند.

۶ – مصارف CMC در صنعت کاغذ‌سازی و مقوا

این ماده در پروسه کاغذسازی در سه بخش استفاده می‌­شود. بخش اول استفاده مستقیم این ماده در فرمولاسیون کاغذ است که سبب افزایش مقاومت در برابر ساییدگی، قدرت کشش، سختی کاغذ، یکنواختی سطح و ویژگی ضد شکنندگی می‌شود.

بخش دوم استفاده از این ماده برای سطح کاغذ است. در این حالت این ماده باعث تشکیل لایه چسبنده، افزایش استحکام سطح در مقابل سایش، بهبود خواص فیزیکی سطح، جلای سطح، مقاومت کاغذ در برابر مواد آلی و نیز بهبود انعطاف سطحی در برابر تاشدگی می‌­شود. سی ام سی در ساخت مقوای چین‌دار به عنوان عامل کنترل کننده ویسکوزیته، تثبیت کننده برای خمیرهای نشاسته‌ای و یا به عنوان چسب نیز استفاده می‌شود.

بخش سوم نیز شامل استفاده از این ماده در پوشش­‌هایی می‌­شود که، برای بهبود خواص کاغذ از آنها استفاده می‌­شود.

۷ – مصارف CMC در صنعت کاشی و سرامیک

این ماده در صنایع کاشی‌ و سرامیک به عنوان تثبیت‌کننده جلا، نگهدارنده و جذب کننده‌‍‌ی آب، تشکیل دهنده‌ی لایه، غلظت دهنده و بهبوددهنده‌ی استحکام قطعه قالب شده استفاده می‌شود. این ماده در شکل گیری و چسبندگی بین لعاب و چینی، ملات نسوز و همچنین زیبایی و درخشندگی محصول نهایی تاثیر گذار است.

از سی ام سی به عنوان غلظت‌دهنده در قالب‌های کوزه‌گری استفاده می‌­شود. استفاده از این ماده باعث می‌شود که محصولات بدون هیچگونه ترک و حباب باشند و در نتیجه به شکل زیباتری تولید شوند. استفاده از این ماده همچنین قدرت چسبندگی را نیز افزایش می­دهد و باعث شکل‌پذیری آسان و افزایش استحکام محصول تا ۲ یا ۳ برابر می‌شود. افزودن این ماده قدرت پخش‌شوندگی لعاب را نیز بهبود می‌بخشد.

۸ – مصارف CMC در حفاری چاه‌های نفت

این ماده به عنوان عامل مهمی در بهبود کیفیت گل حفاری عمل می‌کند. گرید حفاری نفت سی ام سی در سیال خرد کننده بافت­های زمین شناسی، سیال حفاری و سیمان حفر چاه، به عنوان عامل کنترل کننده میزان هدر رفت سیال حفاری و چسباننده مواد مختلف موجود در گل حفاری استفاده می­‌شود. در حقیقت حضور سی ام سی در فرمولاسیون گل حفاری سبب محافظت از شفت اصلی حفاری و جلوگیری از اتلاف خود گل شده و در نتیجه میزان بهره‌­وری حفاری را افزایش می‌دهد.

نوع با ویسکوزیته بالای آن برای ایجاد غلظت و نوع با ویسکوزیته پایین به عنوان عاملی در کاهش ضایعات فیلتراسیون محلول حاصل از حفاری نفت، کاربرد دارد. در کل این ماده کاربردهایی نظیر: روان کنندگی، کنترل اتلاف مایع، جذب و نگهداری آب در مخلوط گل حفاری، درزگیری دیواره چاه و نوعی چسب برای تثبیت خاک دیواره چاه در صنعت نفت (به خصوص استخراج و حفاری)را دارا می‌باشد. دو ویژگی خاصی که سبب استفاده بیشتر از کربوکسی متیل سلولز در صنعت نفت شده است، یکی مقاومت و حفظ کارایی در حضور نمک­‌های معدنی و دوم حفظ خواص در اثر تغییرات دمایی (مقاومت حرارتی) است.

لازم به ذکر است که اگرچه به دلیل حساسیت و ارزش بالای ماده استحصال شده (نفت) استفاده از این ماده در صنعت نفت متداول شده است، اما به طور کلی در هرنوع حفاری می،­توان جهت بهبود عملکرد از این ماده استفاده نمود. به طور مثال با توجه به خاصیت این ماده در تثبیت خاک دیواره چاه، با استفاده از این ماده در حفاری چاه­‌های عمیق، مشکلات بعدی کمتر خواهد شد.

۹ – مصارف CMC در تخته‌های چند لایه

این ماده به جهت دارا بودن خواصی چون تعلیق‌سازی ذرات، افزایش استحکام سازه، غلظت‌دهندگی، تثبیت‌کنندگی، مقاومت در برابر گرما، روان‌سازی و یکنواختی توزیع ذرات در سامانه، در صنایع چوب و به خصوص چوب فشرده و تخته‌­های چند لایه کاربرد دارد.

به جهت اینکه این ماده خواص چسبندگی و یکنواختی توزیع ذرات را در سیستم‌­های کامپوزیتی و مخلوط بهبود می­‌بخشد، به همین دلیل در تولید تخته­‌های چند لایه نیز سبب تقویت چسبندگی ذرات در کنار هم شده و در نتیجه استحکام سازه را افزایش می‌دهد. با توجه به آنکه این ماده خاصیت تشکیل فیلم مناسب و یکنواخت را دارد، سبب یکپارچگی و یکنواختی خواص ایجاد شده در کل سازه می‌­شود.

۱۰ – مصارف CMC در صنعت باتری

این ماده به جهت دارا بودن خواصی چون پایدارکنندگی، متراکم کردن مواد و عامل ضد تعلیق بودن، به عنوان چسب برای مواد موجود در آند در سیستم‌­های آبی (اعم از باتری‌­های خانگی و غیرخانگی) مورد استفاده قرار می‌گیرد. مقدار مناسبی از این چسب می­‌تواند منجر به افزایش ظرفیت تماس، افزایش طول عمر و کاهش مقاومت داخلی باتری شود.

۱۱ – مصارف CMC در الکترودهای جوشکاری

این ماده به دلیل داشتن خواصی چون تشکیل فیلم نازک[۴]، استحکام‌بخشی، غلظت‌دهندگی، روان‌‌سازی و یکدست‌کنندگی در ساخت الکترودهای جوشکاری مورد استفاده قرار می گیرد.

۱۲ – مصارف CMC در صنایع چرم

این محصول به عنوان عامل پرپشت کننده، بهبود دهنده خواص فیزیکی و مکانیکی سطح، براق کننده و جلا دهنده سطح و محافظ بافت چرم‌های مصنوعی(با توجه به خاصیت تشکیل دهندگی لایه و استحکام بخشی)، در صنایع چرم مصنوعی به کار می‌رود.

۱۳ – مصارف CMC در فرش و موکت

کاربرد سی ام سی به جهت آهارزنی در صنعت فرش و موکت قدمت نسبتا زیادی دارد. خواص خوب سی ام سی در ایجاد چسبندگی مناسب و ایجاد یک لایه محافظ بر روی تار و پود نخ های مورد استفاده در تولید فرش و موکت، این ماده را به عنوان یک آهار با کیفیت در صنعت نساجی مطرح کرده است.

۱۴ – مصارف CMC در چسب

این ماده به علت خاصیت تشکیل فیلم، کشش سطحی خوب و همچنین چسبندگی مناسب (به دلیل وجود زنجیره بلند سلولزی)، در فرمولاسیون چسب کاغذ دیواری (در تهیه چسب کاغذ دیواری، سی ام سی یکی از مواد اصلی ست و درصد قابل توجهی از فرمولاسیون را تشکیل می دهد)، چسب خمیرکاغذ، چسب کاغذ سنباده، چسب چرم و غیره به کار می‌رود.

۱۵ – مصارف CMC در سموم و آفت‌کشها

سی ام سی در صنعت تولید سموم و آفت‌کشها به عنوان عامل تعلیق‌ساز استفاده می‌شود.

۱۶ – مصارف CMC در استخراج معادن

ماده سی ام سی در صنعت استخراج معادن در یکی از مراحل جداسازی و استخراج ماده معدنی[۵] کاربرد دارد. از این ماده در مرحله حوضچه شناورسازی[۶]که در آن فلز اصلی را از ناخالصی­‌ها جدا می‌­کنند، استفاده می‌­شود. در حقیقت نقش اصلی این ماده در این فرآیند، حضور به عنوان یک ماده با خلوص بالا جهت پایدار سازی سوسپانسیون[۷] موجود در حوضچه شناورسازی است. در حقیقت در صنعت استخراج از دسته‌ای از مواد به نام جذب کننده‌ها[۸] استفاده می شود، که به طور عمده این مواد از خانواده اترهای سلولزی و موادی مشابه مانند زانتان و گوارگام هستند.

۱۷ – مصارف CMC در ساخت پتینه و بلکا

با توجه به اینکه پتینه و بلکا ساختار سلولزی دارند، جهت بهبود چسبندگی این مواد به دیوار و یا هر سطحی که قرار است بر روی آن اعمال شوند، باید از مواد چسبنده ای که از لحاظ ساختاری شبیه ماده اصلی باشند استفاده شود. در نتیجه در این کاربرد سی ام سی به عنوان یک چسب قوی، بی خطر و دارای ساختار سلولزی گزینه بسیار مناسبی است که در فرمولاسیون ساخت پتینه به کار برده می شود. این ماده استحکام و یکدست بودن پتینه پس از اعمال بر روی سطح را افزایش می دهد.

۱۸ – مصارف CMC در صنعت ساختمان

امروزه با توجه به گسترش علم شیمی ساختمان و مشخص شدن تاثیر مستقیم استفاده از مصالح با کیفیت و افزودنی های بتن بر روی مقاومت سازه، استفاده از مواد افزودنی در صنعت ساختمان رو به گسترش است. ماده سی ام سی هم به سبب خاصیت غلظت دهندگی، قدرت جذب آب بالا و مقاومت شیمیایی مناسب در حضور یون­‌های آهکی مانند کلسیم موجود در سیمان، به طور قابل توجهی در تولید افزودنی‌های بتن مانند روان سازها، چسب های کاشی، ضدیخ ها و همچنین در تولید ملات های خشک آماده، مورد استفاده قرار می گیرد.

۱۹ – مصارف CMC در ثتبیت خاک های روان و راهسازی

با توجه به اینکه سی ام سی، یک ماده طبیعی و بی خطر بوده و دارای چسبندگی مناسب و خاصیت تشکیل فیلم دهندگی خیلی خوب است، می تواند به خوبی به عنوان جایگزین مالچ نفتی جهت تثبیت خاک‌­های روان مورد استفاده قرار گیرد. علاوه براین، با توجه به دو ویژگی ذکر شده در خط اول، سی ام سی در صنعت راهسازی جهت بهبود کیفیت زیرسازی در ساخت جاده­‌های آسفالته به خوبی می تواند ایفای نقش کند.

۲۰ – مصارف CMC در یخ های ژلاتینی

سی ام سی به عنوان مانع رشد کریستال‌های یخ و عامل ایجاد حالت ژله‌ای در تولید یخ‌های ژلاتینی (که به عنوان محافظ پوست و خنک کننده مواد و داروهای حساس پزشکی استفاده می شود) کاربرد دارد.

[۱] Extender

[۲] Water retention

[۳] Film forming

[۴] Film forming

[۵] Mining

[۶] Mining flotation

[۷] Suspending agent

[۸] Collector