Υπερήχων επιταχυνόμενη κρυστάλλωση γύψου

Γεγονότα που αξίζει να γνωρίζετε

Παραγωγή γυψοσανίδας

Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κατασκευής γυψοσανίδας, ένας υδατικός πολτός πυρωμένου γύψου – το λεγόμενο ημιένυδρο θειικό ασβέστιο – απλώνεται μεταξύ του άνω και του κάτω φύλλου χαρτιού. Το προϊόν που δημιουργείται με αυτόν τον τρόπο πρέπει να μετακινείται συνεχώς σε μεταφορική ταινία έως ότου πήξει η υδαρής κοπριά. Στη συνέχεια, το φύλλο ξηραίνεται μέχρι να εξατμιστεί η περίσσεια νερού στη γυψοσανίδα. Στην παραγωγή γυψοσανίδας είναι γνωστό ότι προστίθενται διάφορες ουσίες στον πολτό για να ενισχυθεί η διαδικασία παραγωγής ή η ίδια η σανίδα. Για παράδειγμα, είναι σύνηθες να ελαφρύνεται το βάρος της υδαρούς κοπριάς με την ενσωμάτωση αφριστικών παραγόντων για την παροχή ενός βαθμού αερισμού που μειώνει την πυκνότητα της τελικής σανίδας τοίχου.

θειικό ασβέστιο

Το θειικό ασβέστιο (ή θειικό ασβέστιο) είναι μια ανόργανη ένωση με τον τύπο CaSO₄ και σχετικές ενυδατώσεις. Στην άνυδρη μορφή του γ-ανυδρίτη, χρησιμοποιείται ως ξηραντικό γενικής χρήσης. Μια ιδιαίτερη ένυδρη ουσία του CaSO₄ είναι γνωστό ως γύψος του Παρισιού. Μια άλλη σημαντική ένυδρη ουσία είναι ο γύψος, ο οποίος εμφανίζεται φυσικά ως μέταλλο. Ειδικά ο γύψος χρησιμοποιείται ευρέως για βιομηχανικές εφαρμογές, π.χ. ως δομικό υλικό, πληρωτικό, σε πολυμερή κ.λπ. Όλες οι μορφές CaSO₄ εμφανίζονται ως λευκά στερεά και είναι ελάχιστα διαλυτά στο νερό. Το θειικό ασβέστιο προκαλεί μόνιμη σκληρότητα στο νερό.
Η ανόργανη ένωση CaSO₄ Εμφανίζεται σε τρία επίπεδα ενυδάτωσης:

• άνυδρη κατάσταση (ορυκτή ονομασία: “ανυδρίτης”) με τον τύπο CaSO₄.
• Διένυδρο (ορυκτό όνομα: “γύψος”) με τον τύπο CaSO₄(Η₂O)₂.
• ημιένυδρο με τον τύπο CaSO₄(Η2₂O)0.5. Οι ειδικοί ημιϋδρίτες μπορούν να διακριθούν ως άλφα-ημιένυδρος και βήτα-ημιένυδρος.

Αντιδράσεις ενυδάτωσης και αφυδάτωσης
Όταν εφαρμόζεται θερμότητα, ο γύψος μετατρέπεται σε μερικώς αφυδατωμένο ορυκτό – το λεγόμενο ημιένυδρο θειικό ασβέστιο, πυρωμένο γύψο ή γύψο του Παρισιού. Ο πυρωμένος γύψος έχει τον τύπο CaSO₄· (nH₂O), όπου 0,5 ≤ n ≤ 0,8. Θερμοκρασίες μεταξύ 100 ° C και 150 ° C (212 ° F – 302 ° F) είναι απαραίτητα για την αφαίρεση του νερού που είναι δεσμευμένο στη δομή του. Η ακριβής θερμοκρασία θέρμανσης και ο χρόνος εξαρτώνται από την υγρασία περιβάλλοντος. Θερμοκρασίες τόσο υψηλές όσο 170 ° C (338 ° F) εφαρμόζονται για τη βιομηχανική πύρωση. Ωστόσο, σε αυτές τις θερμοκρασίες αρχίζει ο σχηματισμός γ-ανυδρίτη. Η θερμική ενέργεια που παρέχεται στον γύψο αυτή τη στιγμή (η θερμότητα της ενυδάτωσης) τείνει να απομακρύνει το νερό (ως υδρατμοί) αντί να αυξάνει τη θερμοκρασία του ορυκτού, η οποία αυξάνεται αργά μέχρι να φύγει το νερό και στη συνέχεια αυξάνεται πιο γρήγορα. Η εξίσωση για τη μερική αφυδάτωση είναι η ακόλουθη:

Η ενδοθερμική ιδιότητα αυτής της αντίδρασης σχετίζεται με την απόδοση του γυψοσανίδας, προσδίδοντας αντοχή στη φωτιά σε οικιστικές και άλλες κατασκευές. Σε μια πυρκαγιά, η δομή πίσω από ένα φύλλο γυψοσανίδας θα παραμείνει σχετικά δροσερή καθώς χάνεται νερό από τον γύψο, αποτρέποντας έτσι και επιβραδύνοντας τη ζημιά στο πλαίσιο (μέσω καύσης ξύλινων μελών ή απώλειας αντοχής χάλυβα σε υψηλές θερμοκρασίες) και επακόλουθη δομική κατάρρευση. Σε υψηλότερες θερμοκρασίες, το θειικό ασβέστιο απελευθερώνει οξυγόνο και δρα έτσι ως οξειδωτικός παράγοντας. Αυτό το χαρακτηριστικό υλικού χρησιμοποιείται στην αργιλοθερμία. Σε αντίθεση με τα περισσότερα μέταλλα, τα οποία όταν ενυδατώνονται απλά σχηματίζουν υγρές ή ημιυγρές πάστες ή παραμένουν σκόνη, ο φρυγμένος γύψος έχει μια ασυνήθιστη ιδιότητα. Όταν αναμιγνύεται με νερό σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, επιστρέφει χημικά στην προτιμώμενη διυδρική μορφή, ενώ είναι φυσικά “ρύθμιση” σε ένα άκαμπτο και σχετικά ισχυρό πλέγμα κρυστάλλων γύψου όπως φαίνεται στην παρακάτω εξίσωση:

Αυτή η εξώθερμη αντίδραση καθιστά τόσο εύκολη τη χύτευση γύψου σε διάφορα σχήματα, συμπεριλαμβανομένων φύλλων για γυψοσανίδες, ραβδιών για κιμωλία μαυροπίνακα και καλουπιών (π.χ. για την ακινητοποίηση σπασμένων οστών ή για χύτευση μετάλλων). Αναμεμειγμένο με πολυμερή, έχει χρησιμοποιηθεί ως τσιμέντο επισκευής οστών.
Όταν θερμαίνεται στους 180 ° C, μια σχεδόν χωρίς νερό μορφή, ο λεγόμενος γ-ανυδρίτης (CaSO₄·nH₂O όπου n = 0 έως 0,05), σχηματίζεται. Ο γ-ανυδρίτης αντιδρά μόνο αργά με το νερό για να επιστρέψει στη διένυδρη κατάσταση, έτσι ώστε να χρησιμοποιείται ευρέως ως εμπορικό ξηραντικό. Όταν θερμαίνεται πάνω από 250°C, εμφανίζεται η εντελώς άνυδρη μορφή β-ανυδρίτη. Ο β-ανυδρίτης δεν αντιδρά με το νερό, ακόμη και σε γεωλογικές χρονικές κλίμακες, εκτός εάν είναι πολύ λεπτώς αλεσμένος.

γύψος

Ο σοβάς είναι δομικό υλικό που χρησιμοποιείται ως προστατευτικό ή/και διακοσμητικό υλικό επικάλυψης για τοίχους, οροφές και για τη χύτευση και χύτευση διακοσμητικών δομικών στοιχείων.
Ο στόκος είναι γυψοσανίδα, η οποία χρησιμοποιείται για την παραγωγή ανάγλυφων διακοσμήσεων.
Οι πιο συνηθισμένοι τύποι γύψου διατυπώνονται είτε από γύψο, ασβέστη ή τσιμέντο ως κύριο συστατικό. Ο γύψος παράγεται ως ξηρή σκόνη (σκόνη γύψου). Όταν η σκόνη αναμειγνύεται με νερό, σχηματίζεται μια σκληρή αλλά εφαρμόσιμη πάστα. Η εξώθερμη αντίδραση με νερό απελευθερώνει θερμότητα μέσω μιας διαδικασίας κρυστάλλωσης και στη συνέχεια ο ενυδατωμένος σοβάς σκληραίνει.

γύψο γύψο

Ο γύψος γύψου ή ο σοβάς του Παρισιού παράγεται με θερμική επεξεργασία (περίπου 300 ° F / 150 ° C) γύψου:
CaSO₄·2H₂O + θερμότητα → CaSO₄·0,5 ώρες₂Ο + 1,5 Ώρα₂O (απελευθερώνεται ως ατμός).
Ο γύψος μπορεί να ανασχηματιστεί αναμειγνύοντας την ξηρή σκόνη με νερό. Για να ξεκινήσει η ρύθμιση του μη τροποποιημένου γύψου, η ξηρή σκόνη αναμιγνύεται με νερό. Μετά από περίπου 10 λεπτά, η αντίδραση ρύθμισης ξεκινά και ολοκληρώνεται μετά από περίπου 45 λεπτά. Ωστόσο, μια πλήρης ρύθμιση του γύψου επιτυγχάνεται μετά από περίπου 72 ώρες. Εάν ο σοβάς ή ο γύψος θερμαίνεται πάνω από 266 ° F / 130 ° C, σχηματίζεται ημιένυδρος. Η ημιένυδρη σκόνη μπορεί επίσης να μετατραπεί σε γύψο όταν διασκορπιστεί στο νερό.