Ultraheli kiirendatud kipsi kristalliseerumine
- Ultraheli segamine ja hajutamine kiirendab kipsi kristalliseerumist ja seadistamisreaktsiooni (CaSO4・2H2O).
- Võimsuse ultraheli rakendamine kipsi lägale kiirendab kristalliseerumist, vähendades seeläbi seadistusaega.
- Lisaks kiiremale seadistusele on toodetud seinaplaatidel väiksem tihedus.
- Tugevdavate nanomaterjalide (nt CNT-d, nano-kiud või ränidioksiid) ultraheli hajutamine kipsi toob kaasa kõrge mehaanilise tugevuse ja madala poorsuse.
Ultraheli parandamiseks kipsi tootmiseks
Kaltsiumsulfaathemihüdraadi ja vee seadistusreaktsiooni algatamiseks tuleb kaltsiumsulfaathemihüdraat ühtlaselt vette dispergeerida, et tekiks homogeenne läga. Ultraheli dispersioon tagab, et osakesed on täielikult niisutatud, nii et saavutatakse täielik hemihüdraadi hüdratatsioon. Kipsi läga ultraheli segamine kiirendab seadistamisaega kiirendatud kristalliseerumise tõttu.
Kipsiläga saab väga ühtlaselt segada ka täiendavaid koostisosi, nagu kiirendid ja tugevdavad nanomaterjalid.
Ultraheli hajutamise tööpõhimõte
Kui suure võimsusega ultraheli on ühendatud vedeliku või läga, toimub ultraheli genereeritud kavitatsioon. ultraheli kavitatsioon loob lokaalselt äärmuslikud tingimused, sealhulgas suured nihkejõud, vedelikujoad, mikroturbulentsi, kõrged temperatuurid, soojendus- ja jahutuskiirused ning kõrge rõhk. Need kavitatsioonilised nihkejõud ületavad molekulide vahelised sidumisjõud, nii et need deagglomereeruvad ja hajuvad üksikute osakestena. Lisaks kiirendavad osakesi kavitatsioonilised vedelikujoad nii, et need põrkuvad üksteisega kokku ja lagunevad seeläbi nano- või isegi primaarosakeste suuruseks. Seda nähtust tuntakse kui Ultraheli märgfreesimine.
Võimsuse ultraheli loob lahuses tuumade saidid, nii et saavutatakse kiirendatud kristalliseerumine.
Sonokristalliseerumise kohta lisateabe saamiseks klõpsake siin – ultraheli abil kristalliseerumine!
Tööstuslik ultraheli dispergeerija
Lisandite ultraheli dispersioon
Paljudes keemilistes protsessides kasutatakse ultrahelitöötlust lisandite, näiteks aeglustavate ainete (nt valgud, orgaanilised happed), viskoossuse modifikaatorite (nt superplastifikaatorite), põlemisvastaste ainete, boorhappe, veekindlate kemikaalide (nt polüsiloksaanid, vahaemulsioonid), klaaskiudude, tulekindluse tugevdajate (nt vermikuliit, savi ja / või aurustatud ränidioksiid), polümeersete ühendite (nt PVA, PVOH) ja muude tavapäraste lisandite segamiseks koostisse, et parandada kipsi koostist, seadistustüüpi vuugiühendid ja kipstsemendid ning vähendada selle seadistusaega.
Klõpsake siin, et saada lisateavet lisandite ultraheli segamise ja segamise kohta!
tööstuslikud ultraheli süsteemid
Hielscher Ultrasonics on teie parim suure võimsusega ultraheli süsteemide tarnija pink-top ja tööstuslike rakenduste jaoks. Hielscher pakub võimsaid ja tugevaid tööstuslikke ultraheli protsessoreid. Meie UIP16000 (16kW) on kõige võimsam ultraheli protsessor kogu maailmas. See 16kW ultrahelisüsteem töötleb kergesti suuri koguseid isegi väga viskoosseid läga (kuni 10 000cp). Suured amplituudid kuni 200 μm (ja nõudmisel suuremad) tagavad materjali nõuetekohase töötlemise, et saavutada soovitud dispersiooni, deagglomeratsiooni ja freesimise tase. See intensiivne ultrahelitöötlus toodab nano-tahkete osakeste läga kiireks seadistamiseks ja suurepärasteks kipstoodeteks.
Hielscheri ultraheli seadmete töökindlus võimaldab 24/7 operatsiooni raskeveokite ja nõudlikes keskkondades.
Allolev tabel annab teile ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest:
| Partii maht | Voolukiirus | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 10 kuni 2000 ml | 20 kuni 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 kuni 20L | 0.2 kuni 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100L | 2 kuni 10L/min | UIP4000 |
| mujal liigitamata | 10 kuni 100 L / min | UIP16000 |
| mujal liigitamata | Suurem | klaster UIP16000 |
Meie pikaajaline kogemus ultraheli töötlemisel aitab meil konsulteerida oma klientidega alates esimestest teostatavusuuringutest kuni protsessi rakendamiseni tööstuslikus mastaabis.
Kirjandus / viited
- Peters, S.; Stöckigt, M.; Rössler, Ch. (2009): Power-ultraheli mõju portlandtsemendi pastade voolavusele ja seadistamisele; at: 17. rahvusvaheline ehitusmaterjalide konverents 23.–26. september 2009, Weimar.
- Rössler, Ch. (2009): Einfluss von Power-Ultraschall auf das Fließ- und Erstarrungsverhalten von Zementsuspensionen; in: Tagungsband der 17. Internationalen Baustofftagung ibausil, Hrsg. Finger-Institut für Baustoffkunde, Bauhaus-Universität Weimar, S. 1 – 0259 – 1 – 0264.
- Zhongbiao, mees; Chen, Yuehui; Yang, Miao (2012): Kaltsiumsulfaadi viskija / looduslike kautšukikomposiitide valmistamine ja omadused. Advanced Materials Research vol. 549, 2012. 597-600.
Faktid, mida tasub teada
Kipsplaadi tootmine
Kipsplaadi tootmisprotsessi ajal on kaltsineeritud kipsi vesiläga – nn kaltsiumsulfaadi hemihüdraat – on jaotatud ülemise ja alumise paberilehe vahele. Sel viisil loodud toodet tuleb konveierilindil pidevalt liigutada, kuni läga on settinud. Seejärel kuivatatakse leht, kuni kipsplaadi liigne vesi on aurustunud. Kipsist seinaplaadi tootmisel on teada, et see lisab lägale erinevaid aineid, et tõhustada tootmisprotsessi või plaati. Näiteks on tavaline, et läga massi kergendatakse, lisades vahustusaineid, et tagada õhutusaste, mis vähendab lõpliku seinaplaadi tihedust.
kaltsiumsulfaat
Kaltsiumsulfaat (või kaltsiumsulfaat) on anorgaaniline ühend valemiga CaSO4 ja sellega seotud hüdraadid. γ-anhüdriidi veevabas vormis kasutatakse seda üldotstarbelise kuivatusainena. CaSO eriline hüdraat4 on tuntud kui Pariisi krohv. Teine oluline hüdraat on kips, mis esineb looduslikult mineraalina. Eriti kipsi kasutatakse laialdaselt tööstuslikes rakendustes, nt ehitusmaterjalina, täiteainena, polümeerides jne. Kõik CaSO vormid4 ilmuvad valgete tahkete ainetena ja on vees vaevalt lahustuvad. Kaltsiumsulfaat põhjustab vees püsivat kõvadust.
Anorgaaniline ühend CaSO4 esineb kolmel hüdratatsioonitasemel:
- veevaba olek (mineraalide nimetus: “anhüdriit”) valemiga CaSO4.
- dihüdraat (mineraalne nimetus: “kips”) valemiga CaSO4(H2O)2.
- hemihüdraat valemiga CaSO4(H22O)0,5. Spetsiifilisi hemihüdraate saab eristada alfa-hemihüdraadina ja beeta-hemihüdraadina.
Hüdratatsiooni- ja dehüdratsioonireaktsioonid
Soojuse rakendamisel muutub kips osaliselt veetustatud mineraaliks – Pariisi nn kaltsiumsulfaadi hemihüdraat, kaltsineeritud kips või krohv. Kaltsineeritud kipsil on valem CaSO4· (nH2O), kus 0,5 ≤ n ≤ 0,8. Temperatuurid vahemikus 100 ° C kuni 150 ° C (212 ° F – 302 ° F) on vajalikud selle struktuuris seotud vee eemaldamiseks. Täpne kuumutamistemperatuur ja -aeg sõltuvad ümbritsevast niiskusest. Tööstuslikuks kaltsineerimiseks kasutatakse temperatuuri kuni 170 ° C (338 ° F). Nendel temperatuuridel algab aga γ-anhüdriidi moodustumine. Sel ajal kipsile tarnitud soojusenergia (hüdratatsioonisoojus) kipub minema veest välja (veeauruna), mitte mineraali temperatuuri tõstmiseks, mis tõuseb aeglaselt, kuni vesi on kadunud, seejärel suureneb kiiremini. Osalise dehüdratsiooni võrrand on järgmine:
Selle reaktsiooni endotermiline omadus on oluline kipsplaadi toimimisel, andes tulekindluse elamutele ja muudele konstruktsioonidele. Tulekahju korral jääb kipsplaadi taga olev konstruktsioon suhteliselt jahedaks, kuna kipsist kaob vesi, vältides ja aeglustades seeläbi raami kahjustusi (puitdetailide põlemise või terase tugevuse kadumise tõttu kõrgel temperatuuril) ja sellest tulenevat konstruktsiooni kokkuvarisemist. Kõrgematel temperatuuridel vabastab kaltsiumsulfaat hapnikku ja toimib seeläbi oksüdeeriva ainena. Seda materjali omadust kasutatakse aluminotermias. Erinevalt enamikust mineraalidest, mis rehüdreerimisel moodustavad lihtsalt vedelad või poolvedelad pastad või jäävad pulbriliseks, on kaltsineeritud kipsil ebatavaline omadus. Kui see segatakse ümbritseva õhu temperatuuril veega, muutub see keemiliselt tagasi eelistatud dihüdraadi vormiks, samal ajal kui see on füüsiliselt “Millega” jäigaks ja suhteliselt tugevaks kipskristallvõreks, nagu on näidatud allolevas võrrandis:
See eksotermiline reaktsioon muudab kipsi valamise erineva kujuga lehtedeks, sealhulgas kipsplaatide lehtedeks, tahvlikriidi pulgadeks ja vormideks (nt katkiste luude immobiliseerimiseks või metallivalude jaoks). Polümeeridega segatuna on seda kasutatud luuparandustsemendina.
Kuumutamisel temperatuurini 180 °C on peaaegu veevaba vorm, nn γ-anhüdriit (CaSO4·nH2O, kus n = 0 kuni 0, 05), moodustub. γ-anhüdriit reageerib ainult aeglaselt veega, et naasta dihüdraadi olekusse, nii et seda kasutatakse laialdaselt kaubandusliku kuivatusainena. Kuumutamisel üle 250 °C tekib β-anhüdriidi täiesti veevaba vorm. β-anhüdriit ei reageeri veega isegi geoloogiliste ajavahemike jooksul, välja arvatud juhul, kui see on väga peeneks jahvatatud.
krohv
Krohv on ehitusmaterjal, mida kasutatakse seinte ja lagede kaitse- ja/või dekoratiivkattematerjalina ning vormimiseks, vormimiseks ja dekoratiivsete ehituselementide valamiseks.
Stucco on krohv, mida kasutatakse reljeefsete kaunistuste valmistamiseks.
Kõige tavalisemad krohvitüübid valmistatakse peamise koostisosana kas kipsist, lubjast või tsemendist. Krohv toodetakse kuiva pulbrina (kipsipulber). Kui pulber segatakse veega, moodustub jäik, kuid toimiv pasta. Eksotermiline reaktsioon veega vabastab soojuse kristalliseerumisprotsessi kaudu, seejärel hüdreeritud krohv kõveneb.
Kipskrohv
Pariisi kipskrohvi või krohvi toodetakse kipsi kuumtöötlemisel (umbes 300 ° F / 150 ° C):
CaSO4·2H2O + soojus → CaSO4·0,5H2O + 1,5H2O (vabaneb auruna).
Kipsi võib uuesti moodustada, segades kuiva pulbri veega. Modifitseerimata krohvi seadistamise alustamiseks segatakse kuiv pulber veega. Umbes 10 minuti pärast käivitub seadistusreaktsioon ja see lõpetatakse umbes 45 minuti pärast. Täielik kipsi seadistus saavutatakse aga umbes 72 tunni pärast. Kui krohvi või kipsi kuumutatakse üle 266 ° F / 130 ° C, moodustub hemihüdraat. Hemihüdraadi pulbrit võib vees dispergeerida ka kipsiks.