超音波加速石膏結晶化
- 超音波混合および分散は、石膏(CaSO4・2H(2時間)2O).
- 石膏スラリーにパワー超音波を適用すると、結晶化が促進され、硬化時間が短縮されます。
- より速い設定に加えて、製造された壁板は密度が低下します。
- 強化ナノ材料(例えば、CNT、ナノファイバーまたはシリカ)を石膏に超音波分散させることで、高い機械的強度と低い気孔率が得られます。
石膏製造を改善するための超音波
硫酸カルシウム半水和物と水の設定反応を開始するためには、硫酸カルシウム半水和物を水に均一に分散させ、均質なスラリーを調製する必要があります。超音波分散液は、粒子が完全に濡れることを確実にし、完全な半水和物の水和が達成されます。石膏スラリーの超音波混合は、加速された結晶化のために硬化時間を短縮する。
促進剤や強化ナノ材料などの追加成分も、石膏スラリーに非常に均一にブレンドできます。
超音波分散の働き原則
高出力超音波が液体またはスラリーに結合されると、超音波で生成されたキャビテーションが起こる。 超音波キャビテーション 高せん断力、液体ジェット、微小乱流、高温、特技の加熱および冷却速度、高圧など、局所的に極端な条件を作り出します。これらのキャビテーションせん断力は、分子間の結合力を克服し、分子が解凝集して単一の粒子として分散します。さらに、粒子はキャビテーション液体ジェットによって加速され、互いに衝突し、それによってナノまたは一次粒子サイズに分解されます。この現象は、 超音波湿式フライス盤.
パワー超音波は、溶液中に核形成部位を作成し、加速された結晶化が達成されます。
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産業用超音波分散機
添加剤の超音波分散液
多くの化学プロセスでは、超音波処理は、遅延剤(例えば、タンパク質、有機酸)、粘度調整剤(例えば、高性能減水剤)、燃焼防止剤、ホウ酸、耐水性化学物質(例えば、ポリシロキサン、ワックスエマルジョン)、ガラス繊維、耐火性エンハンサー(例えば、バーミキュライト、粘土および/またはヒュームドシリカ)、高分子化合物(例えば、PVA、PVOH)および他の従来の添加剤を製剤に混合するために使用され、石膏の製剤を改善します。 セッティングタイプのジョイントコンパウンドと石膏セメントをセットし、そのセッティング時間を短縮します。
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産業用超音波システム
ヒールシャー超音波は、ベンチトップおよび産業用アプリケーション向けの高出力超音波システムのトップサプライヤーです。ヒールシャーは、強力で堅牢な工業用超音波プロセッサを提供しています。我が UIP16000 (16kW)は、世界で最も強力な超音波プロセッサです。この16kWの超音波システムは、高粘度のスラリー(最大10,000cp)でも簡単に大量に処理できます。最大200μm(および要求に応じてそれ以上)の高い振幅により、材料が適切に処理され、必要なレベルの分散、解凝集、および粉砕が達成されます。この強烈な超音波処理は、高速硬化速度および優れた石膏製品のためのナノ粒子化スラリーを生成する。
ヒールシャーの超音波装置の堅牢性は、ヘビーデューティと要求の厳しい環境での24 / 7操作を可能にします。
以下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力を示しています。
| バッチボリューム | 流量 | 推奨デバイス |
|---|---|---|
| 10〜2000mL | 20〜400mL/分 | UP200HTの, UP400セント |
| 0.1〜20L | 0.2 から 4L/min | UIP2000hdT |
| 10〜100L | 2〜10L/分 | UIP4000 |
| N.A. | 10〜100L/min | UIP16000 |
| N.A. | 大きい | クラスタ UIP16000 |
超音波処理における当社の長年の経験は、最初の実現可能性調査から工業規模でのプロセスの実装まで、お客様に相談するのに役立ちます。
当社の超音波プロセスラボとテクニカルセンターを使用して、プロセスの開発と最適化を行います。
文献/参考文献
- ピーターズ、S。;Stöckigt、M。;レスラー、Ch.(2009): ポルトランドセメントペーストの流動性と設定に対するパワー超音波の影響;at:第17回建築材料に関する国際会議 2009年9月23日-26日、ワイマール。
- Rössler, Ch. (2009): Einfluss von Power-Ultraschall auf das Fließ- und Erstarrungsverhalten von Zementsuspensionen;で:Tagungsband der 17。Internationalen Baustofftagung ibausil, Hrsg. Finger-Institut für Baustoffkunde, Bauhaus-Universität Weimar, S. 1 – 0259 – 1 – 0264.
- Zhongbiao、マン;チェン、ユエフイ;Yang、Miao(2012):硫酸カルシウムウィスカー/天然ゴム複合材料の調製と特性。先端材料研究 vol. 549, 2012.597-600.
知っておく価値のある事実
せっこうボードの製造
せっこうボードの製造工程では、焼成石膏の水性スラリー – いわゆる硫酸カルシウム半水和物 – 上下の紙シートの間に広がっています。それにより作成された製品は、スラリーが固まるまでコンベヤーベルト上を連続的に移動する必要があります。その後、せっこうボードの余分な水分が蒸発するまでシートを乾燥させます。石膏ウォールボードの製造では、製造プロセスまたはボード自体を強化するために、スラリーにさまざまな物質を添加することが知られています。例えば、発泡剤を配合してある程度の通気を提供し、最終的なウォールボードの密度を下げることにより、スラリーの重量を軽くすることが一般的です。
硫酸カルシウム
硫酸カルシウム(または硫酸カルシウム)は、化学式CaSOの無機化合物です4 および関連する水和物。無水物γ型では、汎用乾燥剤として使用されます。CaSOの特定の水和物4 パリの漆喰として知られています。もう一つの重要な水和物は石膏で、これはミネラルとして自然に発生します。特に石膏は、建築材料、フィラー、ポリマーなど、産業用途に広く使用されています。CaSOのすべての形態4 白い固体として現れ、水にほとんど溶けません。硫酸カルシウムは、水中で永久的な硬度を引き起こします。
無機化合物CaSO4 水分補給には3つのレベルで発生します。
- 無水状態(鉱物名: “硬石膏”)式CaSOで4.
- 二水和物(ミネラル名: “石膏”)式CaSOで4(H2O)2.
- 式CaSOによる半水和物4(H22O)0.5 です。特定の半水和物は、α-半水和物とβ-半水和物として区別できます。
水分補給と脱水反応
熱が加えられると、石膏は部分的に脱水された鉱物に変わります – いわゆる硫酸カルシウム半水和物、焼成石膏、またはパリの石膏。焼成石膏の式はCaSOです4·(nH2O)、ここで 0.5 ≤ n ≤ 0.8 です。100°Cから150°C(212°F)の温度 – 302°F)は、その構造に結合している水を取り除くために必要です。正確な加熱温度と時間は、周囲の湿度によって異なります。工業用焼成には、170°C(338°F)の高温が適用されます。しかし、これらの温度では、γ-無水物の形成が始まります。このとき石膏に供給される熱エネルギー(水和熱)は、ミネラルの温度を上げるのではなく、(水蒸気として)水を追い払う傾向があります。部分脱水の式は次のとおりです。
この反応の吸熱特性は、乾式壁の性能に関連し、住宅やその他の構造物に耐火性を与えます。火災時には、石膏から水が失われるため、乾式壁のシートの背後にある構造は比較的冷たく保たれ、骨組みの損傷(木材部材の燃焼や高温での鋼の強度低下による)とそれに伴う構造崩壊を防ぎます。高温では、硫酸カルシウムが酸素を放出し、酸化剤として作用します。この材料特性はアルミノサーミーで使用されます。ほとんどの鉱物とは対照的に、再水和すると液体または半液体のペーストを形成するか、粉末状のままである焼成石膏は珍しい特性を持っています。常温で水と混合すると、物理的には化学的に好ましい二水和物の形に戻ります “設定” 以下の式に示すように、硬くて比較的強い石膏結晶格子に。
この発熱反応により、石膏を乾式壁用のシート、黒板チョーク用のスティック、型(骨折した骨を固定するため、または金属鋳物用など)など、さまざまな形状に簡単に鋳造できます。ポリマーと混合して、骨修復セメントとして使用されてきました。
180°Cに加熱すると、ほぼ無水の形態、いわゆる無水γ(CaSO4・nH2O (n = 0 から 0.05) が形成されます。γ-無水物は水とゆっくりと反応して二水和物の状態に戻るため、市販の乾燥剤として広く使用されています。250°C以上に加熱すると、完全に無水のβ-無水物が発生します。β-無水物は、非常に細かく粉砕されない限り、地質学的な時間スケールを超えても水と反応しません。
漆喰
石膏は、壁、天井の保護および/または装飾コーティング材料として、また装飾的な建築要素を成形および成形および鋳造するために使用される建築材料です。
漆喰は漆喰細工で、レリーフ装飾を作成するために使用されます。
石膏の最も一般的な種類は、石膏、石灰、またはセメントを主成分として配合されています。石膏は乾燥粉末(石膏粉末)として製造されます。粉末を水と混合すると、硬くても加工可能なペーストが形成されます。水との発熱反応により、結晶化プロセスを通じて熱が放出され、水和した石膏が硬化します。
石膏プラスター
石膏プラスター、またはパリの石膏は、石膏の熱処理(約300°F / 150°C)によって製造されます。
CaSOの4・2Hの2O +熱→CaSO4・0.5H2O + 1.5H2O(スチームとしてリリース)。
石膏は、乾燥粉末を水と混合することで再形成できます。未改質石膏の硬化を開始するために、乾燥粉末を水と混合します。約10分後、セッティング反応が始まり、約45分後に確定します。ただし、石膏の完全な設定には約72時間かかります。石膏または石膏を266°F / 130°C以上に加熱すると、半水和物が形成されます。半水和物粉末は、水に分散させると石膏に変化させることもできます。