Ultrahanggal gyorsított gipszkristályosodás
- Az ultrahangos keverés és diszpergálás felgyorsítja a gipsz kristályosodását és beállítási reakcióját (CaSO4・2H2O).
- A teljesítmény ultrahang alkalmazása a gipszuszpenzióhoz felgyorsítja a kristályosodást, ezáltal csökkentve a beállítási időt.
- A gyorsabb beállítás mellett a gyártott fali táblák csökkentett sűrűséget mutatnak.
- A megerősítő nanoanyagok (pl. CNT-k, nanoszálak vagy szilícium-dioxid) gipszbe történő ultrahangos diszpergálása nagy mechanikai szilárdságot és alacsony porozitást eredményez.
Ultrahang a jobb gipszgyártáshoz
A kalcium-szulfát-hemihidrát és a víz kötési reakciójának beindításához a kalcium-szulfát-hemihidrátot egyenletesen kell eloszlatni vízben, hogy homogén szuszpenzió készüljön. Az ultrahangos diszperzió biztosítja, hogy a részecskék teljesen nedvesek legyenek, így teljes hemihidrát hidratáció érhető el. A gipsziszap ultrahangos keverése felgyorsítja a kötési időt a gyorsított kristályosodás miatt.
További összetevők, például gyorsítók és erősítő nanoanyagok is nagyon egyenletesen keverhetők a gipsziszapba.
Az ultrahangos diszpergálás működési elve
Ha a nagy teljesítményű ultrahang folyadékba vagy szuszpenzióba van kapcsolva, ultrahanggal generált kavitáció lép fel. ultrahangos kavitáció Helyileg szélsőséges körülményeket teremt, beleértve a nagy nyíróerőket, folyadéksugarakat, mikroturbulenciákat, magas hőmérsékletet, teljesítményfűtést és hűtési sebességet, valamint magas nyomást. Ezek a kavitációs nyíróerők legyőzik a molekulák közötti kötőerőket, így azok deagglomerálódnak és egyetlen részecskeként diszpergálódnak. Ezenkívül a részecskéket a kavitációs folyadéksugarak felgyorsítják, így ütköznek egymással, és ezáltal nano vagy akár elsődleges részecskeméretre bomlanak. Ez a jelenség ultrahangos nedves marás.
A teljesítmény ultrahang nukleációs helyeket hoz létre az oldatban, hogy gyorsított kristályosodás érhető el.
Kattintson ide, ha többet szeretne megtudni a szono-kristályosodásról – Az ultrahanggal segített kristályosítás!
ipari ultrahangos diszpergáló
Az adalékanyagok ultrahangos diszperziója
Számos kémiai folyamatban az ultrahangos kezelést adalékanyagok, például késleltető szerek (pl. Fehérjék, szerves savak), viszkozitásmódosítók (pl. Szuperlágyítók), égésgátló szerek, bórsav, vízálló vegyi anyagok (pl. Polisziloxánok, viaszemulziók), üvegszálak, tűzállóság-fokozók (pl. Vermikulit, agyagok és / vagy füstölt szilícium-dioxid), polimer vegyületek (pl. PVA, PVOH) és más hagyományos adalékanyagok keverésére használják a készítménybe a vakolat összetételének javítása érdekében, beállítási típusú kötési vegyületek és gipszcementek, valamint a kötési idő csökkentése.
Kattintson ide, ha többet szeretne megtudni az adalékanyagok ultrahangos keveréséről és keveréséről!
ipari ultrahangos rendszerek
Hielscher Ultrasonics a legnagyobb teljesítményű ultrahangos rendszerek szállítója asztali és ipari alkalmazásokhoz. A Hielscher erőteljes és robusztus ipari ultrahangos processzorokat kínál. Unk UIP16000 (16kW) a legerősebb ultrahangos processzor világszerte. Ez a 16kW-os ultrahangrendszer könnyen feldolgoz nagy mennyiségű, még nagyon viszkozitású szuszpenziót is (akár 10 000 cp). Az akár 200 μm-es (vagy kérésre még nagyobb) nagy amplitúdók biztosítják az anyag megfelelő kezelését a kívánt diszperziós, deagglomerációs és őrlési szint elérése érdekében. Ez az intenzív szonikáció nano-részecskékkel ellátott szuszpenziókat termel a gyors kötési sebesség és a kiváló gipsztermékek érdekében.
A Hielscher ultrahangos berendezésének robusztussága lehetővé teszi az 24/7 működést nagy teherbírású és igényes környezetben.
Az alábbi táblázat jelzi ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását:
| Kötegelt mennyiség | Áramlási sebesség | Ajánlott eszközök |
|---|---|---|
| 10 és 2000 ml között | 20–400 ml/perc | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1-től 20L-ig | 0.2-től 4 liter/percig | UIP2000hdT |
| 10–100 liter | 2–10 l/perc | UIP4000 |
| n.a. | 10–100 l/perc | UIP16000 |
| n.a. | Nagyobb | klaszter UIP16000 |
Az ultrahangos feldolgozásban szerzett hosszú tapasztalatunk segít abban, hogy konzultáljunk ügyfeleinkkel az első megvalósíthatósági tanulmányoktól a folyamat ipari méretekben történő megvalósításáig.
Irodalom/Hivatkozások
- Peters, S.; Stöckigt, M.; Rössler, Ch. (2009): A teljesítmény-ultrahang hatása a portlandcement paszták folyékonyságára és beállítására; 17. Nemzetközi Építőanyag Konferencia 2009. szeptember 23-26., 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, ember; Chen, Yuehui; Yang, Miao (2012): Kalcium-szulfát whisker / természetes gumi kompozitok előkészítése és tulajdonságai. Advanced Materials Research vol. 549, 2012. 597-600.
Tények, amelyeket érdemes tudni
Gipszkarton gyártása
A gipszkarton gyártási folyamata során kalcinált gipsz vizes szuszpenziója – úgynevezett kalcium-szulfát-hemihidrát – szétterül a felső és az alsó papírlap között. Az így létrehozott terméket folyamatosan szállítószalagon kell mozgatni, amíg a hígtrágya meg nem kötődik. A lapot ezután addig szárítjuk, amíg a gipszkartonban lévő felesleges víz el nem párolog. A gipszkarton gyártásakor ismert, hogy különböző anyagokat adnak a szuszpenzióhoz, hogy fokozzák a gyártási folyamatot vagy magát a táblát. Például szokásos, hogy a szuszpenzió súlyát habosítószerekkel kell könnyíteni, hogy bizonyos fokú levegőztetést biztosítson, ami csökkenti a végső fallap sűrűségét.
kalcium-szulfát
A kalcium-szulfát (vagy kalcium-szulfát) szervetlen vegyület, képlete CaSO4 és a kapcsolódó hidrátok. A γ-anhidrit vízmentes formájában általános célú szárítószerként használják. A CaSO egy bizonyos hidrátja4 Párizs gipszének nevezik. Egy másik fontos hidrát a gipsz, amely természetesen ásványi anyagként fordul elő. Különösen a gipszet használják széles körben ipari alkalmazásokban, pl. építőanyagként, töltőanyagként, polimerekben stb. A CaSO minden formája4 fehér szilárd anyagként jelennek meg, és vízben alig oldódnak. A kalcium-szulfát állandó keménységet okoz a vízben.
A szervetlen vegyület CaSO4 A hidratáció három szintjén fordul elő:
- vízmentes állapot (ásványi név: “anhidrit”) CaSO képlettel4.
- dihidrát (ásványi név: “gipsz”) CaSO képlettel4(H2O)2.
- hemihidrát CaSO képlettel4(H22O)0,5. A specifikus hemihidrátok megkülönböztethetők alfa-hemihidrátként és béta-hemihidrátként.
Hidratációs és dehidratációs reakciók
Hő alkalmazásakor a gipsz részben dehidratált ásványi anyaggá alakul – az úgynevezett kalcium-szulfát-hemihidrát, kalcinált gipsz vagy párizsi vakolat. A kalcinált gipsz képlete CaSO4· (nH2O), ahol 0,5 ≤ n ≤ 0,8. 100°C és 150°C (212°F) közötti hőmérséklet – 302 ° F) szükségesek a szerkezetében kötött víz eltávolításához. A pontos fűtési hőmérséklet és idő a környezeti páratartalomtól függ. Az ipari kalcináláshoz akár 170 ° C (338 ° F) hőmérsékletet is alkalmaznak. Ezeken a hőmérsékleteken azonban megkezdődik a γ-anhidrit képződése. A gipszbe ebben az időben szállított hőenergia (a hidratáció hője) hajlamos a víz eltávolítására (vízgőzként), ahelyett, hogy növelné az ásványi anyag hőmérsékletét, amely lassan emelkedik, amíg a víz el nem tűnik, majd gyorsabban növekszik. A részleges dehidratáció egyenlete a következő:
Ennek a reakciónak az endoterm tulajdonsága releváns a gipszkarton teljesítménye szempontjából, tűzállóságot biztosítva a lakó- és egyéb szerkezetekhez. Tűz esetén a gipszkarton lap mögötti szerkezet viszonylag hűvös marad, mivel a víz elvész a gipszből, így megakadályozza és késlelteti a keret károsodását (a fa elemek égése vagy az acél szilárdságának elvesztése magas hőmérsékleten) és az ebből következő szerkezeti összeomlást. Magasabb hőmérsékleten a kalcium-szulfát oxigént szabadít fel, és ezáltal oxidálószerként működik. Ezt az anyagjellemzőt az aluminotermiában használják. A legtöbb ásványi anyaggal ellentétben, amelyek rehidratálva egyszerűen folyékony vagy félig folyékony pasztákat képeznek, vagy porosak maradnak, a kalcinált gipsz szokatlan tulajdonsággal rendelkezik. Környezeti hőmérsékleten vízzel keverve kémiailag visszaalakul a kívánt dihidrát formába, miközben fizikailag “beállítás” merev és viszonylag erős gipszkristályrácsba, az alábbi egyenlet szerint:
Ez az exoterm reakció megkönnyíti a gipsz különböző formákba öntését, beleértve a gipszkarton lemezeket, a táblakréta pálcákat és a formákat (pl. törött csontok rögzítésére vagy fémöntvényekhez). Polimerekkel keverve csontjavító cementként használták.
180 °C-ra hevítve közel vízmentes forma, úgynevezett γ-anhidrit (CaSO4·nH2O, ahol n = 0 és 0, 05 között alakul ki. A γ-anhidrit csak lassan reagál vízzel, hogy visszatérjen a dihidrát állapotba, így széles körben használják kereskedelmi szárítószerként. 250 °C fölé hevítve a β-anhidrit teljesen vízmentes formája keletkezik. β-anhidrit nem lép reakcióba vízzel, még geológiai időskálán sem, kivéve, ha nagyon finomra őrölik.
Vakolat
A vakolat olyan építőanyag, amelyet védő- és/vagy díszítőanyagként használnak falakhoz, mennyezetekhez, valamint díszítő épületelemek öntéséhez és öntéséhez.
A stukkó vakolat, amelyet megkönnyebbülés díszítésére használnak.
A leggyakoribb gipsztípusok gipszből, mészből vagy cementből készülnek, mint fő összetevő. A vakolatot száraz por (gipszpor) formájában állítják elő. Amikor a port vízzel összekeverjük, merev, de működőképes paszta képződik. A vízzel való exoterm reakció kristályosodási folyamat során hőt szabadít fel, majd a hidratált vakolat megkeményedik.
Gipsz vakolat
A gipszvakolatot vagy a párizsi vakolatot gipsz hőkezelésével (kb. 300 ° F / 150 ° C) állítják elő:
CaSO4·2H2O + hő → CaSO4·0,5 óra2O + 1,5 óra2O (gőzként szabadul fel).
A gipsz újra formázható a száraz por vízzel való összekeverésével. A módosítatlan vakolat beállításának megkezdéséhez a száraz port vízzel összekeverjük. Kb. 10 perc elteltével a beállítási reakció beindul, és kb. 45 perc múlva fejeződik be. A gipsz teljes beállítása azonban kb. 72 óra múlva érhető el. Ha a vakolatot vagy a gipszet 266 ° F / 130 ° C fölé melegítik, hemihidrát képződik. A hemihidrátpor vízben diszpergálva gipszgé is alakítható.