Technologie des ultrasons Hielscher

Accélération de gypse Cristallisation ultra-sons

  • Ultrasons mélange et la dispersion accélère la cristallisation et la mise en réaction du gypse (CaSO4· 2H2O).
  • Application des ultrasons de puissance à la suspension de gypse accélère la cristallisation en réduisant ainsi le temps de prise.
  • En plus d'un cadre plus rapide, les panneaux muraux produits présentent une densité réduite.
  • La dispersion par ultrasons de matériaux de renforcement nano (par exemple des nanotubes de carbone, des fibres de nano-silice) ou dans les résultats de gypse à haute résistance mécanique et une faible porosité.

 

Ultrasons pour la fabrication de plâtre amélioré

Afin d'initier la réaction de prise du semi-hydrate de sulfate de calcium et de l'eau, du sulfate de calcium semi-hydraté doit être dispersé de façon uniforme dans de l'eau de telle sorte qu'une suspension homogène est préparé. La dispersion par ultrasons assure que les particules sont complètement mouillées de telle sorte qu'une hydratation de l'hémihydrate complète est obtenue. Le mélange par ultrasons de la suspension de gypse accélère le temps de prise en raison d'une cristallisation accélérée.
D'autres ingrédients tels que des accélérateurs et matériaux de renforcement nano peuvent être très uniformément mélangés dans la pâte de plâtre, aussi.

Principe de fonctionnement des ultrasons de dispersion

appareils à ultrasons Hielscher sont de puissants outils de réduction de la taille des particules (Cliquez pour agrandir!)Lorsque la haute ultrasons de puissance est couplée dans un liquide ou d'une suspension, la cavitation ultrasonore générée se produit. cavitation à ultrasons crée localement des conditions extrêmes, notamment des forces de cisaillement élevées, des jets de liquide, des micro turbulences, des températures élevées, chauffage par exploit et des vitesses de refroidissement aussi bien que des pressions élevées. Ces forces de cisaillement cavitation surmonter les forces de liaison entre les molécules de sorte qu'ils sont désagglomérées et dispersé sous forme de particules individuelles. En outre, les particules sont accélérées par les jets de liquide de cavitation de sorte qu'ils entrent en collision les uns avec les autres et sont ainsi réparties de nano ou même taille de particules primaires. Ce phénomène est connu sous le nom ultrasons broyage par voie humide.
ultrasons de puissance crée des sites de nucléation dans la solution de telle sorte qu'une cristallisation accélérée est obtenue.
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Système à ultrasons de puissance pour les grandes dispersions de volume

disperseur à ultrasons industriels

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Dispersion des additifs à ultrasons

Dans de nombreux procédés chimiques, la sonication est utilisé pour mélanger des additifs tels que des agents de retardement (par exemple des protéines, des acides organiques), des modificateurs de viscosité (par exemple des superplastifiants), des agents anti-brûlure, l'acide borique, les produits chimiques résistant à l'eau (par exemple, les polysiloxanes, les émulsions de cire), des fibres de verre, des activateurs de résistance au feu (par exemple, la vermiculite, les argiles et / ou de la silice fumée), des composés polymères (par exemple, PVA, PVOH) et d'autres additifs classiques dans la formulation pour améliorer la formulation de plâtre, des composés mixtes de réglage de type et des ciments de gypse et de réduire son temps de réglage.
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systèmes à ultrasons industriels

Hielscher Ultrasonics est votre fournisseur haut de systèmes à ultrasons de haute puissance pour paillasse et les applications industrielles. Hielscher offre des processeurs à ultrasons industriels puissants et robustes. Notre UIP16000 (16kW) est le processeur le plus puissant dans le monde entier par ultrasons. Ce système sert à ultrasons 16kW facilement de grands volumes de même des boues très visqueux (jusqu'à 10,000cp). Amplitudes élevées allant jusqu'à 200 um (et plus sur demande) veiller à ce que le matériel est correctement traitée de telle sorte que le niveau souhaité de dispersion, désagglomération et fraisage est atteint. Cette intense sonication produit des boues nano-pour les taux d'en particules prise rapide et des produits de gypse de qualité supérieure.
La robustesse des équipements à ultrasons Hielscher permet un fonctionnement 24/7 à usage intensif et dans des environnements exigeants.
Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasonicators:

lot Volume Débit Appareils recommandés
10 à 2000mL 20 à 400 ml / min UP200Ht, UP400St
0.1 20L 00,2 à 4L / min UIP2000hdT
10 à 100l 2 à 10 L / min UIP4000
n / a. 10 à 100 litres / min UIP16000
n / a. plus grand groupe de UIP16000

Notre longue expérience dans le traitement par ultrasons nous aide à consulter nos clients des premières études de faisabilité à la mise en œuvre du processus à l'échelle industrielle.

Utilisez notre laboratoire de traitement par ultrasons et un centre technique pour votre développement et l'optimisation des processus!

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Littérature / Références

  • Peters, S;. Stöckigt, M;. Rössler, Ch (2009) .: Influence du pouvoir par ultrasons sur la Fluidité et réglage de ciment Portland Pastes; à: 17e Conférence internationale sur les matériaux de construction 23 - 26 Septembre 2009, Weimar.
  • . Rössler, Ch (2009): L'influence du pouvoir par ultrasons sur le comportement de l'écoulement et la solidification des suspensions de ciment; dans: ibausil Actes de la 17e Conférence internationale des matériaux de construction, Ed Finger Institut des sciences des matériaux, Université du Bauhaus de Weimar, S. 1-0259 - 1 - 0264e.
  • Zhongbiao, Man; Chen, Yuehui; Yang, Miao (2012): Préparation et propriétés du sulfate de calcium trichite / composites de caoutchouc naturel. Advanced Materials Research vol. 549, 2012. 597-600.


Qu'il faut savoir

Production de panneaux de gypse

Au cours du processus de fabrication de plaques de plâtre, une suspension aqueuse de gypse calciné – que l'on appelle hémihydrate de sulfate de calcium – est réparti entre les feuilles de papier supérieure et inférieure. Le produit ainsi créé doit être déplacé en continu sur une bande transporteuse jusqu'à ce que la suspension est fixé. La feuille est ensuite séchée jusqu'à ce que l'eau en excès dans la plaque de plâtre est évaporé. Dans la production de plaques de plâtre, il est connu d'ajouter diverses substances à la suspension pour améliorer le processus de production ou de la carte elle-même. Par exemple, il est habituel d'alléger le poids de la suspension par incorporation d'agents moussants pour fournir un degré d'aération qui abaisse la densité de la plaque de plâtre final.

Sulfate de calcium

Le sulfate de calcium (ou de sulfate de calcium) est un composé inorganique avec la formule CaSO4 et hydrates liés. Dans la forme anhydre de γ-anhydrite, il est utilisé en tant que desséchant à usage général. Un hydrate de CaSO particulier4 est connu comme le plâtre de Paris. Un autre hydrate important est le gypse, qui se produit naturellement comme un minéral. En particulier, le gypse est largement utilisé pour des applications industrielles, par exemple comme matériau de construction, de remplissage, dans des polymères, etc. Toutes les formes de CaSO4 apparaissent sous forme de solides blancs et sont peu solubles dans l'eau. Le sulfate de calcium provoque une dureté permanente dans l'eau.
Le composé inorganique CaSO4 se produit dans trois niveaux d'hydratation:

  • état anhydre (nom minéral: “anhydrite”) Avec la formule CaSO4.
  • dihydrate (nom minéral: “gypse”) Avec la formule CaSO4(H2O)2.
  • hémihydrate de formule CaSO4(H22O) 0,5. hémihydrates spécifiques peuvent être distingués comme l'alpha-hémihydrate et le bêta-hémihydrate.

Réactions Hydratation et Déshydratation
Lorsque la chaleur est appliquée, le gypse se transforme en un minéral partiellement déshydraté – le soi-disant hémihydrate de sulfate de calcium, du gypse calciné ou plâtre de Paris. gypse calciné a la formule CaSO4· (NH2O), où 0,5 ≤ n ≤ 0,8. Des températures comprises entre 100 ° C et 150 ° C (212 ° F – 302 ° F) sont nécessaires pour éliminer l'eau qui est liée à sa structure. La température de chauffage et l'heure exacte dépend de l'humidité ambiante. Des températures aussi élevées que 170 ° C (338 ° F) sont appliquées pour la calcination industrielle. Cependant, à ces températures, la formation des mises en y-anhydrite. L'énergie thermique fournie au gypse à ce moment (la chaleur d'hydratation) a tendance à entrer dans la conduite hors de l'eau (sous forme de vapeur d'eau) plutôt que d'augmenter la température de la matière minérale, qui monte lentement jusqu'à ce que l'eau a disparu, puis augmente plus rapidement . L'équation de la déshydratation partielle est la suivante:
Cristallisation de gypse (Cliquez pour agrandir!)

La propriété endothermique de cette réaction est pertinente pour la performance des cloisons sèches, conférant une résistance au feu aux structures résidentielles et autres. Dans un incendie, la structure derrière une plaque de plâtre restera relativement froide car l'eau est perdue par le gypse, empêchant ainsi et retardant les dommages à l'ossature (par la combustion des éléments en bois ou la perte de résistance de l'acier à des températures élevées). effondrer. À des températures plus élevées, le sulfate de calcium libère de l'oxygène et agit ainsi comme agent oxydant. Cette caractéristique du matériau est utilisée dans l'aluminothermie. Contrairement à la plupart des minéraux qui, lorsqu'ils sont réhydratés, forment simplement des pâtes liquides ou semi-liquides, ou restent poudreux, le gypse calciné a une propriété inhabituelle. Lorsqu'il est mélangé avec de l'eau à température ambiante, il retourne chimiquement à la forme dihydrate préférée, alors qu'il est physiquement “réglage” dans un réseau cristallin de plâtre rigide et relativement forte comme le montre l'équation ci-dessous:
déshydratation partielle du gypse (Cliquez pour agrandir!)
Cette réaction exothermique rend si facile de jeter le gypse dans diverses formes, y compris des feuilles pour cloisons sèches, des bâtons pour craie et moules (par exemple pour immobiliser des os brisés, ou pour les pièces moulées en métal). Mélangé avec des polymères, il a été utilisé comme ciment de réparation osseuse.
Lorsqu'il est chauffé à 180 ° C, une forme presque exempt d'eau, que l'on appelle γ-anhydrite (CaSO4· nH2O où n = 0 à 0,05), est formée. y-anhydrite réagit lentement avec l'eau pour revenir à l'état de dihydrate, de sorte qu'il est largement utilisé comme déshydratant commercial. Lorsqu'il est chauffé au-dessus de 250 ° C, sous forme complètement anhydre de β-anhydrite se produit. ß-anhydrite ne réagit pas avec de l'eau, même sur des échelles de temps géologiques, à moins que le broyage très fin.

Plâtre

Le plâtre est un matériau de construction qui est utilisée en tant que matériau de revêtement protecteur et / ou décoratif pour murs, plafonds et de moule et de moulage et de coulée des éléments de construction décoratifs.
Stuc est stucs, qui est utilisé pour produire des décorations en relief.
Les types de plâtre les plus courants sont formulés à partir soit du gypse, de la chaux ou du ciment comme ingrédient principal. Le plâtre est produit sous forme d'une poudre sèche (poudre de gypse). Lorsque la poudre est mélangée avec de l'eau, une pâte rigide mais réalisable est formé. La réaction exothermique de l'eau des chaleur à travers un processus de cristallisation, puis le plâtre hydraté durcit.

Plâtre

plâtre de gypse ou plâtre de Paris, est produit par un traitement thermique de gypse (environ 300 ° F / 150 ° c.):
CaSO4· 2H2La + chaleur → CaSO4· 0,5H2A propos de 1.5h +2O (publié sous forme de vapeur).
Le gypse peut être reformé en mélangeant la poudre sèche avec de l'eau. Pour initier le réglage du plâtre non modifié, la poudre sèche est mélangée avec de l'eau. Après env. 10 minutes, la réaction de réglage s'installe et est finalisée après env. 45 minutes. Cependant, un réglage complet du gypse est atteint après env. 72 heures. Si le plâtre ou le gypse est chauffé au-dessus de 130 ° C / 266 ° F, il se forme de l'hémihydrate. La poudre d'hémihydrate peut également être transformée en gypse lorsqu'elle est dispersée dans l'eau.