Ultrasonically Accelerated Gypsum Crystallization
- Pencampuran dan pendispersian ultrasonik mempercepat kristalisasi dan reaksi pengaturan gipsum (CaSO4・2 Jam2O).
- Penerapan ultrasonik daya pada bubur gipsum mempercepat kristalisasi sehingga mengurangi waktu pengaturan.
- Selain pengaturan yang lebih cepat, papan dinding yang diproduksi menunjukkan kepadatan yang berkurang.
- Penyebaran ultrasonik bahan nano penguat (misalnya CNT, serat nano atau silika) menjadi gipsum menghasilkan kekuatan mekanik yang tinggi dan porositas rendah.
Ultrasonik untuk Manufaktur Gipsum yang Lebih Baik
Untuk memulai reaksi pengaturan kalsium sulfat hemihidrat dan air, kalsium sulfat hemihidrat harus tersebar secara merata ke dalam air sehingga bubur homogen disiapkan. Dispersi ultrasonik memastikan bahwa partikel benar-benar dibasahi sehingga hidrasi hemihidrat lengkap tercapai. Pencampuran ultrasonik bubur gipsum mempercepat waktu pengaturan karena kristalisasi yang dipercepat.
Bahan tambahan seperti akselerator dan bahan nano penguat juga dapat dicampur secara merata ke dalam bubur gipsum.
Prinsip Kerja Dispersi Ultrasonik
Ketika ultrasound berdaya tinggi digabungkan menjadi cairan atau bubur, terjadi kavitasi yang dihasilkan secara ultrasonik. Kavitasi ultrasonik menciptakan kondisi ekstrem lokal termasuk gaya geser tinggi, jet cair, turbulensi mikro, suhu tinggi, laju pemanasan dan pendinginan serta tekanan tinggi. Gaya geser kavitasi tersebut mengatasi gaya pengikatan antar molekul sehingga mereka dideaglomerasi dan tersebar sebagai partikel tunggal. Selanjutnya, partikel dipercepat oleh jet cairan kavitasi sehingga bertabrakan satu sama lain dan dengan demikian dipecah menjadi nano atau bahkan ukuran partikel primer. Fenomena ini dikenal sebagai penggilingan basah ultrasonik.
Ultrasonografi daya menciptakan situs nukleasi dalam larutan sehingga kristalisasi yang dipercepat tercapai.
Klik di sini untuk mempelajari lebih lanjut tentang kristalisasi sono – Kristalisasi yang dibantu ultrasonik!
disperser ultrasonik industri
Dispersi Ultrasonik Aditif
Dalam banyak proses kimia, sonikasi digunakan untuk mencampur aditif seperti zat penghambat (misalnya protein, asam organik), pengubah viskositas (misalnya superplasticiser), agen anti-pembakaran, asam borat, bahan kimia tahan air (misalnya polisoksan, emulsi lilin), serat kaca, penambah tahan api (misalnya vermikulit, tanah liat dan / atau silika berasap), senyawa polimer (misalnya PVA, PVOH) dan aditif konvensional lainnya ke dalam formulasi untuk meningkatkan formulasi plester, senyawa sambungan tipe pengaturan dan semen gipsum dan untuk mengurangi waktu pengaturannya.
Klik di sini untuk mempelajari lebih lanjut tentang pencampuran ultrasonik dan pencampuran aditif!
ultrasonik untuk sistem industri
Hielscher Ultrasonics adalah pemasok utama sistem ultrasonik daya tinggi untuk aplikasi bench-top dan industri. Hielscher menawarkan prosesor ultrasonik industri yang kuat dan kuat. Kami UIP16000 (16kW) adalah prosesor ultrasonik paling kuat di seluruh dunia. Sistem ultrasound 16kW ini dengan mudah memproses volume besar bahkan bubur yang sangat kental (hingga 10.000cp). Amplitudo tinggi hingga 200μm (dan lebih tinggi berdasarkan permintaan) memastikan bahwa material diperlakukan dengan benar sehingga tingkat dispersi, deaglomerasi, dan penggilingan yang diinginkan tercapai. Sonikasi intens ini menghasilkan bubur nano-partikulat untuk tingkat pengaturan cepat dan produk gipsum yang unggul.
Ketahanan peralatan ultrasonik Hielscher's memungkinkan untuk operasi 24/7 untuk tugas yang berat dan untuk lingkungan yang menuntut.
Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami:
| Batch Volume | Flow Rate | Direkomendasikan perangkat |
|---|---|---|
| 10-2000mL | 20 hingga 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 hingga 20L | 0.2 sampai 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 sampai 100L | 2-10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 sampai 100L/menit | UIP16000 |
| n.a. | kristal yang lebbig | cluster UIP16000 |
Pengalaman panjang kami dalam pemrosesan ultrasonik membantu kami untuk berkonsultasi dengan pelanggan kami dari studi kelayakan pertama hingga implementasi proses pada skala industri.
Literatur / Referensi
- Peters, S.; Stöckigt, M.; Rössler, Bab (2009): Pengaruh Power-Ultrasound pada Fluiditas dan Pengaturan Pasta Semen Portland; di: Konferensi Internasional ke-17 tentang Bahan Bangunan 23 - 26 September 2009, Weimar.
- Rössler, Ch. (2009): Einfluss von Power-Ultraschall auf das Fließ- und Erstarrungsverhalten von Zementsuspensionen; dalam: Tagungsband der 17. Internationalen Baustofftagung ibausil, Hrsg. Finger-Institut für Baustoffkunde, Bauhaus-Universität Weimar, S. 1 – 0259 – 1 – 0264.
- Zhongbiao, Pria; Chen, Yuehui; Yang, Miao (2012): Persiapan dan sifat kumis kalsium sulfat/komposit karet alam. Penelitian Bahan Lanjutan vol. 549, 2012. 597-600.
Fakta-fakta yang Patut Diketahui
Produksi Papan Gypsum
Selama proses pembuatan papan gipsum, bubur berair dari gipsum yang dikalsinasi – disebut kalsium sulfat hemihidrat – tersebar di antara lembaran kertas atas dan bawah. Produk yang dibuat dengan demikian harus terus dipindahkan pada sabuk konveyor sampai bubur mengeras. Lembaran kemudian dikeringkan sampai kelebihan air di papan gipsum menguap. Dalam produksi papan dinding gipsum diketahui menambahkan berbagai zat ke bubur untuk meningkatkan proses produksi atau papan itu sendiri. Misalnya, biasanya meringankan berat bubur dengan memasukkan agen berbusa untuk memberikan tingkat aerasi yang menurunkan kepadatan papan dinding akhir.
kalsium sulfat
Kalsium sulfat (atau kalsium sulfat) adalah senyawa anorganik dengan rumus CaSO4 dan hidrat terkait. Dalam bentuk anhidrat γ-anhidrit, digunakan sebagai pengering tujuan umum. Hidrat tertentu dari CaSO4 dikenal sebagai plester Paris. Hidrat penting lainnya adalah gipsum, yang terjadi secara alami sebagai mineral. Terutama gipsum banyak digunakan untuk aplikasi industri, misalnya sebagai bahan bangunan, pengisi, polimer dll. Semua bentuk CaSO4 muncul sebagai padatan putih dan hampir tidak larut dalam air. Kalsium sulfat menyebabkan kesadahan permanen dalam air.
Senyawa anorganik CaSO4 terjadi dalam tiga tingkat hidrasi:
- keadaan anhidrat (nama mineral: “anhidrit”) dengan rumus CaSO4.
- Dihidrat (Nama mineral: “Gypsum”) dengan rumus CaSO4(H2O)2.
- hemihidrat dengan formula CaSO4(H22O)0.5. Hemihidrat spesifik dapat dibedakan sebagai alfa-hemihidrat dan beta-hemihidrat.
Reaksi Hidrasi dan Dehidrasi
Ketika panas diterapkan, gipsum berubah menjadi mineral dehidrasi sebagian – yang disebut kalsium sulfat hemihidrat, gipsum yang dikalsinasi, atau plester Paris. Gipsum yang dikalsinasi memiliki rumus CaSO4· (nH2O), di mana 0,5 ≤ n ≤ 0,8. Suhu antara 100°C dan 150°C (212°F – 302 ° F) diperlukan untuk menghilangkan air yang terikat dalam strukturnya. Suhu dan waktu pemanasan yang tepat tergantung pada kelembaban sekitar. Suhu setinggi 170°C (338°F) diterapkan untuk kalsinasi industri. Namun, pada suhu ini pembentukan γ-anhidrit dimulai. Energi panas yang dikirim ke gipsum pada saat ini (panas hidrasi) cenderung mengusir air (sebagai uap air) daripada meningkatkan suhu mineral, yang naik perlahan sampai air hilang, kemudian meningkat lebih cepat. Persamaan untuk dehidrasi parsial adalah sebagai berikut:
Sifat endotermik dari reaksi ini relevan dengan kinerja drywall, memberikan ketahanan api pada struktur perumahan dan lainnya. Dalam kebakaran, struktur di belakang lembaran drywall akan tetap relatif dingin karena air hilang dari gipsum, sehingga mencegah dan memperlambat kerusakan pada rangka (melalui pembakaran anggota kayu atau hilangnya kekuatan baja pada suhu tinggi) dan konsekuensi keruntuhan struktural. Pada suhu yang lebih tinggi, kalsium sulfat melepaskan oksigen dan bertindak sebagai zat pengoksidasi. Karakteristik bahan ini digunakan dalam aluminotermi. Berbeda dengan kebanyakan mineral, yang ketika direhidrasi hanya membentuk pasta cair atau semicair, atau tetap bubuk, gipsum yang dikalsinasi memiliki sifat yang tidak biasa. Ketika dicampur dengan air pada suhu sekitar, secara kimiawi berubah kembali ke bentuk dihidrat yang disukai, sementara secara fisik “Pengaturan” menjadi kisi kristal gipsum yang kaku dan relatif kuat seperti yang ditunjukkan pada persamaan di bawah ini:
Reaksi eksotermik ini membuatnya sangat mudah untuk melemparkan gipsum ke dalam berbagai bentuk termasuk lembaran untuk drywall, tongkat untuk kapur papan tulis, dan cetakan (misalnya untuk melumpuhkan tulang yang patah, atau untuk pengecoran logam). Dicampur dengan polimer, telah digunakan sebagai semen perbaikan tulang.
Ketika dipanaskan hingga 180°C, bentuk yang hampir bebas air, yang disebut γ-anhidrit (CaSO4·nH2O di mana n = 0 hingga 0,05), terbentuk. γ-Anhidrit bereaksi hanya perlahan dengan air untuk kembali ke keadaan dihidrat, sehingga banyak digunakan sebagai pengering komersial. Ketika dipanaskan di atas 250 °C, bentuk β-anhidrit yang sepenuhnya anhidrat terjadi. β-anhidrit tidak bereaksi dengan air, bahkan pada skala waktu geologis, kecuali digiling sangat halus.
Plester
Plester adalah bahan bangunan yang digunakan sebagai bahan pelapis pelindung dan/atau dekoratif untuk dinding, langit-langit dan untuk membentuk dan membentuk dan melemparkan elemen bangunan dekoratif.
Plesteran adalah plester, yang digunakan untuk menghasilkan dekorasi relief.
Jenis plester yang paling umum diformulasikan dari gipsum, kapur, atau semen sebagai bahan utama. Plester diproduksi sebagai bubuk kering (bubuk gipsum). Ketika bubuk dicampur dengan air, pasta yang kaku tetapi bisa diterapkan terbentuk. Reaksi eksotermik dengan air melepaskan panas melalui proses kristalisasi, kemudian plester terhidrasi mengeras.
plester gipsum
Plester gipsum, atau plester Paris, diproduksi dengan perlakuan panas (sekitar 300 ° F / 150 ° C) gipsum:
CaSO4·2H2O + panas → CaSO4·0,5 jam2O + 1.5H2O (dilepaskan sebagai uap).
Gypsum dapat dibentuk kembali dengan mencampurkan bubuk kering dengan air. Untuk memulai pengaturan plaster yang tidak dimodifikasi, serbuk kering dicampurkan dengan air. Setelah sekitar 10 menit, reaksi pengaturan dimulai dan diselesaikan setelah sekitar 45 menit. Namun, pengaturan gipsum lengkap dicapai setelah sekitar 72 jam. Jika plester atau gipsum dipanaskan di atas 266 ° F / 130 ° C, hemihidrat terbentuk. Bubuk hemihidrat juga dapat diubah menjadi gipsum ketika tersebar dalam air.