Ultrasəslə sürətləndirilmiş gips kristallaşması
- Ultrasəslə qarışdırma və dispersləşdirmə gipsin (CaSO4･2H2O) kristallaşmasını və bərkimə reaksiyasını sürətləndirir.
- Gips suspenziyasına yüksək güclü ultrasəsin tətbiqi kristallaşmanı sürətləndirir və bununla da bərkimə müddətini azaldır.
- Daha sürətli bərkimə ilə yanaşı, istehsal edilən divar lövhələri daha aşağı sıxlığa malik olur.
- Möhkəmləndirici nanomaterialların (məsələn, CNTs, nanoliflər və ya silisium dioksid) ultrasəslə gipsdə dispersləşdirilməsi yüksək mexaniki möhkəmlik və aşağı məsaməlilik təmin edir.
Gips istehsalının təkmilləşdirilməsi üçün ultrasəs
Kalsium sulfat hemihidratın su ilə bərkimə reaksiyasını başlatmaq üçün kalsium sulfat hemihidrat suda bərabər şəkildə dispersləşdirilməlidir ki, bircins suspenziya hazırlansın. Ultrasəslə dispersləşdirmə hissəciklərin tam islanmasını təmin edir və bununla da hemihidratın tam hidratasiyasına nail olunur. Gips suspenziyasının ultrasəslə qarışdırılması kristallaşmanın sürətlənməsi hesabına bərkimə müddətini qısaldır.
Sürətləndiricilər və möhkəmləndirici nanomateriallar kimi əlavə komponentlər də gips suspenziyasına çox bərabər şəkildə qarışdırıla bilər.
Ultrasəslə dispersləşdirmənin iş prinsipi
Yüksək güclü ultrasəs enerjisi mayeyə və ya suspenziyaya ötürüldükdə ultrasəsin yaratdığı kavitasiya baş verir. Ultrasəs kavitasiyası yüksək kəsmə qüvvələri, maye şırnaqları, mikroturbulentlik, yüksək temperaturlar, «feat» qızma və soyuma sürətləri, eləcə də yüksək təzyiqlər daxil olmaqla lokal olaraq ekstremal şərait yaradır. Bu kavitasiya kəsmə qüvvələri molekullar arasındakı bağlayıcı qüvvələri aşır, nəticədə onlar deaqlomerasiya olunur və ayrı-ayrı hissəciklər şəklində dispersləşir. Bundan əlavə, kavitasiya nəticəsində yaranan maye şırnaqları hissəcikləri sürətləndirir, beləliklə onlar bir-biri ilə toqquşur və nanoölçüyə, hətta ilkin hissəcik ölçüsünə qədər parçalanır. Bu hadisə ultrasəslə yaş üyütmə kimi tanınır.
Yüksək güclü ultrasəs məhlulda kristallaşma nüvələrinin yaranma mərkəzlərini əmələ gətirir və bununla da sürətləndirilmiş kristallaşmaya nail olunur.
Sonokristallaşma – ultrasəsin köməyi ilə kristallaşma haqqında daha ətraflı məlumat almaq üçün buraya klikləyin!
Sənaye ultrasəs dispersləşdiricisi
Əlavələrin ultrasəslə dispersləşdirilməsi
Bir çox kimyəvi prosesdə suvağın, bərkiyən tipli tikiş doldurucu qarışıqların və gips sementlərinin tərkibini yaxşılaşdırmaq və bərkimə müddətini azaltmaq üçün ləngidici maddələr (məsələn, zülallar, üzvi turşular), özlülük tənzimləyiciləri (məsələn, superplastikləşdiricilər), yanmaya qarşı maddələr, bor turşusu, suya davamlılıq verən kimyəvi maddələr (məsələn, polisiloksanlar, mum emulsiyaları), şüşə lifləri, odadavamlılığı artıran maddələr (məsələn, vermikulit, gillər və/və ya pirogen silisium dioksid), polimer birləşmələri (məsələn, PVA, PVOH) və digər ənənəvi əlavələri tərkibə qarışdırmaq məqsədilə ultrasəslə emaldan istifadə olunur.
Əlavələrin ultrasəslə qarışdırılması və bircins qarışıq halına gətirilməsi haqqında daha ətraflı məlumat almaq üçün buraya klikləyin!
Sənaye ultrasəs sistemləri
Hielscher Ultrasonics laboratoriya masası üzərində və sənayedə tətbiqlər üçün yüksək güclü ultrasəs sistemlərinin aparıcı təchizatçınızdır. Hielscher güclü və möhkəm sənaye ultrasəs prosessorları təklif edir. Bizim UIP16000 (16kW) dünyada ən güclü ultrasəs prosessorudur. Bu 16kW ultrasəs sistemi hətta yüksək özlülüklü suspenziyaların (10.000cp-yə qədər) böyük həcmlərini asanlıqla emal edir. 200µm-ə qədər yüksək amplitudalar (və istək əsasında daha yüksək amplitudalar) materialın lazımi qaydada emalını təmin edir ki, tələb olunan dispersləşdirmə, deaqlomerasiya və üyütmə səviyyəsinə nail olunsun. Bu intensiv ultrasəs emalı sürətli bərkimə və üstün keyfiyyətli gips məhsulları üçün nanohissəcikli suspenziyalar yaradır.
Hielscher ultrasəs avadanlığının möhkəmliyi ağır iş rejimində və çətin şəraitdə 24/7 işləməyə imkan verir.
Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal gücü barədə məlumat verir:
| Partiyanın həcmi | Axın sürəti | Tövsiyə olunan cihazlar |
|---|---|---|
| 10 – 2000mL | 20 – 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 – 20L | 0,2 – 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 – 100L | 2 – 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 – 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | daha yüksək | klaster şəklində birləşdirilmiş UIP16000 |
Ultrasəslə emal sahəsində uzunmüddətli təcrübəmiz ilkin texniki-iqtisadi əsaslandırma tədqiqatlarından prosesin sənaye miqyasında tətbiqinə qədər müştərilərimizə məsləhət verməyimizə kömək edir.
Ədəbiyyat/İstinadlar
- Peters, S.; Stöckigt, M.; Rössler, Ch. (2009): Yüksək güclü ultrasəsin Portland sementi pastalarının axıcılığına və bərkiməsinə təsiri; təqdim olunduğu tədbir: Tikinti materialları üzrə 17-ci beynəlxalq konfrans, 23rd – 26th September 2009, Weimar.
- Rössler, Ch. (2009): Yüksək güclü ultrasəsin sement suspenziyalarının axma və bərkimə xüsusiyyətlərinə təsiri; nəşr: Tikinti materialları üzrə 17-ci beynəlxalq ibausil konfransının materialları, nəşrə hazırlayan: Finger-Institut für Baustoffkunde, Bauhaus-Universität Weimar, s. 1 – 0259 – 1 – 0264.
- Zhongbiao, Man; Chen, Yuehui; Yang, Miao (2012): Kalsium sulfatın iynəvari monokristalları/təbii kauçuk kompozitlərinin hazırlanması və xassələri. Advanced Materials Research, cild 549, 2012. 597–600.
Bilməyə dəyər faktlar
Gips lövhələrin istehsalı
Gips lövhələrin istehsalı prosesində kalsinasiya olunmuş gipsin – kalsium sulfat hemihidrat adlanan maddənin – sulu suspenziyası üst və alt kağız vərəqlər arasına yayılır. Beləliklə yaranan məhsul suspenziya bərkiyənədək konveyer lentində fasiləsiz hərəkət etdirilməlidir. Sonra lövhə gips lövhədəki artıq su buxarlananadək qurudulur. Gips divar lövhələrinin istehsalında istehsal prosesini və ya lövhənin özünü təkmilləşdirmək üçün suspenziyaya müxtəlif maddələrin əlavə edilməsi məlumdur. Məsələn, son divar lövhəsinin sıxlığını azaldan müəyyən dərəcədə havalanmanı təmin etmək üçün köpükləndirici maddələr əlavə etməklə suspenziyanın çəkisini azaltmaq adi təcrübədir.
Kalsium sulfat
Kalsium sulfat (ingiliscə calcium sulfate və ya calcium sulphate) CaSO4 formulu ilə ifadə olunan qeyri-üzvi birləşmədir və onun müvafiq hidratları mövcuddur. γ-anhidritin susuz formasında ümumi təyinatlı quruducu maddə kimi istifadə olunur. CaSO4 birləşməsinin müəyyən bir hidratı Paris gipsi kimi tanınır. Digər mühüm hidrat təbiətdə mineral kimi rast gəlinən gipsdir. Xüsusilə gips sənayedə, məsələn, tikinti materialı və doldurucu kimi, polimerlərdə və s. geniş istifadə olunur. CaSO4 birləşməsinin bütün formaları ağ rəngli bərk maddələrdir və suda çox çətin həll olur. Kalsium sulfat suda daimi codluğa səbəb olur.
CaSO4 qeyri-üzvi birləşməsi üç hidratasiya səviyyəsində mövcuddur:
- susuz hal (mineralın adı: “anhidrit”), formulu CaSO4.
- dihidrat (mineralın adı: “gips”), formulu CaSO4(H2O)2.
- hemihidrat, formulu CaSO4(H22O)0.5. Ayrı-ayrı hemihidratlar alfa-hemihidrat və beta-hemihidrat kimi fərqləndirilə bilər.
Hidratasiya və dehidratasiya reaksiyaları
İstilik tətbiq edildikdə gips qismən susuzlaşdırılmış minerala – kalsium sulfat hemihidrat, kalsinasiya olunmuş gips və ya Paris gipsi adlanan maddəyə çevrilir. Kalsinasiya olunmuş gipsin formulu CaSO4·(nH2O) şəklindədir, burada 0,5 ≤ n ≤ 0,8. Onun strukturunda bağlı olan suyu çıxarmaq üçün 100°C ilə 150°C arasındakı temperaturlar (212°F – 302°F) lazımdır. Dəqiq qızdırma temperaturu və müddəti ətraf mühitin rütubətindən asılıdır. Sənaye kalsinasiyasında 170°C-yə (338°F) qədər yüksək temperaturlar tətbiq olunur. Lakin bu temperaturlarda γ-anhidritin əmələ gəlməsi başlayır. Bu zaman gipsə verilən istilik enerjisi (hidratasiya istiliyi) mineralın temperaturunu artırmaqdan daha çox suyun (su buxarı şəklində) uzaqlaşdırılmasına sərf olunmağa meyillidir; mineralın temperaturu su tam çıxanadək yavaş, sonra isə daha sürətlə yüksəlir. Qismən dehidratasiya tənliyi aşağıdakı kimidir:
Bu reaksiyanın endotermik xüsusiyyəti gipskartonun istismar xüsusiyyətləri üçün əhəmiyyətlidir və yaşayış binalarına və digər tikililərə odadavamlılıq verir. Yanğın zamanı gipsdən su ayrıldıqca gipskarton lövhənin arxasındakı konstruksiya nisbətən sərin qalır, bununla da karkasın zədələnməsinin (taxta elementlərin yanması və ya yüksək temperaturlarda poladın möhkəmliyini itirməsi nəticəsində) və bundan irəli gələn konstruktiv çökmənin qarşısını alır və onları ləngidir. Daha yüksək temperaturlarda kalsium sulfat oksigen ayırır və bununla da oksidləşdirici maddə kimi təsir göstərir. Materialın bu xüsusiyyəti alüminotermiyada istifadə olunur. Yenidən hidratasiya olunduqda sadəcə maye və ya yarımmaye pastalar əmələ gətirən, yaxud toz halında qalan əksər minerallardan fərqli olaraq, kalsinasiya olunmuş gips qeyri-adi xüsusiyyətə malikdir. Ətraf mühit temperaturunda su ilə qarışdırıldıqda o, kimyəvi baxımdan yenidən üstünlük verilən dihidrat formasına qayıdır, eyni zamanda aşağıdakı tənlikdə göstərildiyi kimi fiziki baxımdan sərt və nisbətən möhkəm gips kristal qəfəsi şəklində “bərkiyir”:
Bu ekzotermik reaksiya gipsi müxtəlif formalarda, o cümlədən gipskarton lövhələr, yazı lövhəsi üçün təbaşir çubuqları və qəliblər (məsələn, sınmış sümükləri hərəkətsiz saxlamaq və ya metal tökmələr üçün) şəklində tökməyi çox asanlaşdırır. Polimerlərlə qarışdırılaraq sümük bərpası sementi kimi istifadə edilmişdir.
180°C-yə qədər qızdırıldıqda demək olar ki, susuz forma – γ-anhidrit adlanan maddə (CaSO4·nH2O, burada n = 0 – 0,05) əmələ gəlir. γ-Anhidrit dihidrat halına qayıtmaq üçün su ilə yalnız yavaş reaksiya verir, buna görə də kommersiya məqsədli quruducu maddə kimi geniş istifadə olunur. 250°C-dən yuxarı qızdırıldıqda β-anhidritin tamamilə susuz forması yaranır. β-anhidrit çox incə üyüdülmədikcə hətta geoloji zaman miqyasında belə su ilə reaksiya vermir.
Suvaq
Suvaq divarlar və tavanlar üçün qoruyucu və/və ya dekorativ örtük materialı kimi, eləcə də dekorativ tikinti elementlərini formalaşdırmaq, qəlibləmək və tökmək üçün istifadə olunan tikinti materialıdır.
Stukko relyef bəzəklər hazırlamaq üçün istifadə olunan suvaq işidir.
Ən geniş yayılmış suvaq növlərinin tərkibində əsas komponent kimi gips, əhəng və ya sement olur. Suvaq quru toz (gips tozu) şəklində istehsal olunur. Toz su ilə qarışdırıldıqda qatı, lakin emal edilə bilən pasta yaranır. Su ilə ekzotermik reaksiya kristallaşma prosesi vasitəsilə istilik ayırır, sonra isə hidratasiya olunmuş suvaq bərkiyir.
Gips suvağı
Gips suvağı və ya Paris gipsi gipsin istiliklə emalı (təqribən 300°F / 150°C) nəticəsində istehsal olunur:
CaSO4·2H2O + istilik → CaSO4·0.5H2O + 1.5H2O (buxar şəklində ayrılır).
Quru tozu su ilə qarışdırmaqla gips yenidən əmələ gətirilə bilər. Modifikasiya olunmamış suvağın bərkiməsini başlatmaq üçün quru toz su ilə qarışdırılır. Təqribən 10 dəqiqədən sonra bərkimə reaksiyası başlayır və təqribən 45 dəqiqədən sonra tamamlanır. Lakin gipsin tam bərkiməsinə təqribən 72 saatdan sonra nail olunur. Suvaq və ya gips 266°F / 130°C-dən yuxarı qızdırıldıqda hemihidrat əmələ gəlir. Hemihidrat tozu da suda dispersləşdirildikdə gipsə çevrilə bilər.