Ултразвуково ускорена кристализация на гипс
- Ултразвуковото смесване и диспергиране ускорява реакцията на кристализация и втвърдяване на гипса (CaSO4・2 часа2O).
- Прилагането на мощен ултразвук върху гипсовата суспензия ускорява кристализацията, като по този начин намалява времето за втвърдяване.
- Освен по-бърза настройка, произведените стенни плоскости показват намалена плътност.
- Ултразвуковото диспергиране на армиращи наноматериали (напр. CNT, нановлакна или силициев диоксид) в гипс води до висока механична якост и ниска порьозност.
Ултразвук за подобрено производство на гипс
За да се започне реакцията на втвърдяване на калциев сулфатен хемихидрат и вода, калциевият сулфатен хемихидрат трябва да се разпръсне равномерно във вода, така че да се получи хомогенна каша. Ултразвуковата дисперсия гарантира, че частиците са напълно навлажнени, така че да се постигне пълна хидратация на хемихидрата. Ултразвуковото смесване на гипсовата суспензия ускорява времето за втвърдяване поради ускорена кристализация.
Допълнителни съставки като ускорители и подсилващи наноматериали също могат да бъдат много равномерно смесени в гипсовата суспензия.
Принцип на работа на ултразвуковото диспергиране
Когато ултразвукът с висока мощност е свързан в течност или каша, възниква ултразвуково генерирана кавитация. ултразвукова кавитация създава локални екстремни условия, включително високи сили на срязване, течни струи, микротурбуленции, високи температури, скорост на нагряване и охлаждане, както и високо налягане. Тези кавитационни сили на срязване преодоляват силите на свързване между молекулите, така че те се деагломерират и разпръскват като единични частици. Освен това частиците се ускоряват от кавитационните течни струи, така че те се сблъскват помежду си и по този начин се разграждат до нано или дори първични частици. Това явление е известно като ултразвуково мокро фрезоване.
Мощният ултразвук създава места на нуклеация в разтвора, така че да се постигне ускорена кристализация.
Кликнете тук, за да научите повече за сонокристализацията – Ултразвуково асистираната кристализация!
индустриален ултразвуков диспергатор
Ултразвукова дисперсия на добавки
В много химични процеси ултразвукът се използва за смесване на добавки като забавящи агенти (напр. протеини, органични киселини), модификатори на вискозитета (напр. суперпластификатори), агенти против изгаряне, борна киселина, водоустойчиви химикали (напр. полисилоксани, восъчни емулсии), стъклени влакна, огнеустойчиви подобрители (напр. вермикулит, глини и/или димящ силициев диоксид), полимерни съединения (напр. PVA, PVOH) и други конвенционални добавки във формулата за подобряване на формулата на мазилката, смеси за втвърдяване и гипсови цименти и за намаляване на времето за втвърдяване.
Кликнете тук, за да научите повече за ултразвуковото смесване и смесване на добавки!
Индустриални ултразвукови системи
Hielscher Ultrasonics е вашият водещ доставчик на високомощни ултразвукови системи за настолни и промишлени приложения. Hielscher предлага мощни и здрави индустриални ултразвукови процесори. Наш UIP16000 (16kW) е най-мощният ултразвуков процесор в света. Тази ултразвукова система с мощност 16 kW обработва лесно големи обеми дори силно вискозни суспензии (до 10 000 cp). Високите амплитуди до 200 μm (и по-високи при поискване) гарантират, че материалът е правилно обработен, така че да се постигне желаното ниво на дисперсия, деагломерация и фрезоване. Тази интензивна ултразвук произвежда суспензии с наночастици за бързи скорости на втвърдяване и превъзходни гипсови продукти.
Здравината на ултразвуковото оборудване на Hielscher позволява 24/7 работа при тежки натоварвания и в взискателни среди.
Таблицата по-долу ви дава представа за приблизителния капацитет на обработка на нашите ултразвукови апарати:
| Обем на партидата | Дебит | Препоръчителни устройства |
|---|---|---|
| 10 до 2000 мл | 20 до 400 мл/мин | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 до 20L | 0.2 до 4 л/мин | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10 л/мин | UIP4000 |
| Н.А. | 10 до 100 л/мин | UIP16000 |
| Н.А. | Голям | Клъстер от UIP16000 |
Дългогодишният ни опит в ултразвуковата обработка ни помага да консултираме нашите клиенти от първите предпроектни проучвания до внедряването на процеса в индустриален мащаб.
Литература/Препратки
- Питърс, С.; Stöckigt, M.; Rössler, Ch. (2009): Влияние на силовия ултразвук върху течливостта и втвърдяването на портландциментовите пасти; в: 17-та Международна конференция по строителни материали 23 – 26 септември 2009 г., Ваймар.
- Rössler, Ch. (2009): Einfluss von Power-Ultraschall auf das Fließ- und Erstarrungsverhalten von Zementsuspensionen; в: Tagungsband der 17. Internationalen Baustofftagung ibausil, Hrsg. Finger-Institut für Baustoffkunde, Bauhaus-Universität Weimar, S. 1 – 0259 – 1 – 0264.
- Zhongbiao, Man; Чен, Юехуей; Янг, Мяо (2012): Получаване и свойства на композити от калциев сулфат/естествен каучук. Advanced Materials Research vol. 549, 2012. 597-600.
Факти, които си струва да знаете
Производство на гипсокартон
По време на производствения процес на гипсокартон, водна суспензия от калциниран гипс – така нареченият калциев сулфат хемихидрат – се разстила между горния и долния лист хартия. Така създаденият продукт трябва непрекъснато да се движи по конвейерна лента, докато суспензията стегне. След това листът се изсушава, докато излишната вода в гипсокартона се изпари. Известно е, че при производството на гипсокартон се добавят различни вещества към суспензията, за да се подобри производственият процес или самата дъска. Например, обичайно е да се облекчи теглото на суспензията чрез включване на пенообразуващи агенти, за да се осигури степен на аерация, която намалява плътността на крайната стенна дъска.
калциев сулфат
Калциевият сулфат (или калциев сулфат) е неорганично съединение с формула CaSO4 и свързаните с тях хидрати. В безводната форма на γ-анхидрит се използва като сушител с общо предназначение. Особен хидрат на CaSO4 е известен като гипс на Париж. Друг важен хидрат е гипсът, който се среща естествено като минерал. Особено гипсът се използва широко за промишлени приложения, например като строителен материал, пълнител, в полимери и др. Всички форми на CaSO4 изглеждат като бели твърди вещества и са трудно разтворими във вода. Калциевият сулфат причинява трайна твърдост във водата.
Неорганичното съединение CaSO4 Проявява се в три нива на хидратация:
- безводно състояние (име на минерала: “анхидрит”) с формулата CaSO4.
- дихидрат (име на минерала: “гипс”) с формулата CaSO4(З)2O)2.
- хемихидрат с формула CaSO4(H22О)0.5. Специфични хемихидрати могат да бъдат разграничени като алфа-хемихидрат и бета-хемихидрат.
Реакции на хидратация и дехидратация
Когато се приложи топлина, гипсът се превръща в частично дехидратиран минерал – така нареченият калциев сулфатен хемихидрат, калциниран гипс или мазилка от Париж. Калцинираният гипс има формулата CaSO4· (nH2O), където 0,5 ≤ n ≤ 0,8. Температури между 100°C и 150°C (212°F – 302 ° F) са необходими за отстраняване на водата, която е свързана в неговата структура. Точната температура и време на нагряване зависят от влажността на околната среда. За промишленото калциниране се прилагат температури до 170 ° C (338 ° F). При тези температури обаче започва образуването на γ-анхидрит. Топлинната енергия, доставена на гипса по това време (топлината на хидратацията), има тенденция да отива за изтласкване на водата (като водна пара), вместо да повишава температурата на минерала, която се повишава бавно, докато водата изчезне, след което се увеличава по-бързо. Уравнението за частичната дехидратация е следното:
Ендотермичното свойство на тази реакция е от значение за работата на гипсокартона, придавайки огнеустойчивост на жилищни и други конструкции. При пожар конструкцията зад лист гипсокартон ще остане относително хладна, тъй като водата се губи от гипса, като по този начин се предотвратява и забавя повредата на рамката (чрез изгаряне на дървени елементи или загуба на здравина на стоманата при високи температури) и последващо структурно срутване. При по-високи температури калциевият сулфат отделя кислород и по този начин действа като окислител. Тази характеристика на материала се използва при алуминотермия. За разлика от повечето минерали, които при рехидратация просто образуват течни или полутечни пасти или остават прахообразни, калцинираният гипс има необичайно свойство. Когато се смеси с вода при стайна температура, той се връща химически обратно към предпочитаната дихидратна форма, докато физически е “Настройка” в твърда и относително здрава гипсова кристална решетка, както е показано в уравнението по-долу:
Тази екзотермична реакция прави толкова лесно отливането на гипс в различни форми, включително листове за гипсокартон, пръчки за тебешир и форми (напр. за обездвижване на счупени кости или за метални отливки). Смесен с полимери, той се използва като цимент за възстановяване на костите.
При нагряване до 180°C, почти безводна форма, така нареченият γ-анхидрит (CaSO4·nH2O, където n = 0 до 0,05), се образува. γ-Анхидрит реагира бавно с водата, за да се върне в състояние на дихидрат, така че се използва широко като търговски десикант. При нагряване над 250°C се получава напълно безводната форма на β-анхидрит. β-анхидрит не реагира с вода, дори в геоложки времеви мащаби, освен ако не е много фино смлян.
мазилка
Мазилката е строителен материал, който се използва като защитен и/или декоративен покривен материал за стени, тавани и за формоване, корнизиране и отливане на декоративни строителни елементи.
Мазилката е мазилка, която се използва за производство на релефни декорации.
Най-често срещаните видове мазилки са формулирани от гипс, вар или цимент като основна съставка. Мазилката се произвежда като сух прах (гипсов прах). Когато прахът се смеси с вода, се образува твърда, но работеща паста. Екзотермичната реакция с вода освобождава топлина чрез процес на кристализация, след което хидратираната мазилка се втвърдява.
гипсова мазилка
Гипсовата мазилка или гипсовата мазилка от Париж се произвежда чрез термична обработка (приблизително 300 ° F / 150 ° C) на гипс:
CaSO4·2 часа2O + топлина → CaSO4·0,5 часа2O + 1.5H2O (освободен като пара).
Гипсът може да се оформи отново чрез смесване на сухия прах с вода. За да започне втвърдяването на немодифицирана мазилка, сухият прах се смесва с вода. След около 10 минути реакцията на настройката започва и се финализира след около 45 минути. Въпреки това, пълното втвърдяване на гипса се постига след около 72 часа. Ако мазилката или гипсът се нагреят над 266 ° F / 130 ° C, се образува хемихидрат. Хемихидратният прах също може да се трансформира в гипс, когато се диспергира във вода.