Cristalização de gesso acelerada por ultra-sons

Fatos, vale a pena conhecer

Produção de placas de gesso

Durante o processo de fabrico de placas de gesso, uma pasta aquosa de gesso calcinado – o chamado sulfato de cálcio hemihidratado – é espalhado entre as folhas de papel superior e inferior. O produto assim criado deve ser continuamente deslocado num tapete transportador até que a pasta tenha endurecido. A folha é então seca até que o excesso de água na placa de gesso se evapore. Na produção de placas de gesso para paredes, é habitual adicionar várias substâncias à pasta para melhorar o processo de produção ou a própria placa. Por exemplo, é habitual aligeirar o peso da pasta através da incorporação de agentes espumantes para proporcionar um grau de arejamento que reduz a densidade do painel de parede final.

Sulfato de cálcio

O sulfato de cálcio (ou sulfato de cálcio) é um composto inorgânico com a fórmula CaSO₄ e hidratos afins. Na forma anidra de γ-anidrite, é utilizada como dessecante de uso geral. Um hidrato específico de CaSO₄ é conhecido como gesso de Paris. Outro hidrato importante é o gesso, que ocorre naturalmente como um mineral. Especialmente o gesso é amplamente utilizado em aplicações industriais, por exemplo, como material de construção, enchimento, em polímeros, etc. Todas as formas de CaSO₄ aparecem como sólidos brancos e são dificilmente solúveis em água. O sulfato de cálcio provoca uma dureza permanente na água.
O composto inorgânico CaSO₄ ocorre em três níveis de hidratação:

• estado anidro (designação mineral: “anidrite”) com a fórmula CaSO₄.
• di-hidrato (designação mineral: “gesso”) com a fórmula CaSO₄(H₂O)₂.
• hemi-hidratado com a fórmula CaSO₄(H2₂O)0.5. Os hemihidratos específicos podem ser distinguidos como alfa-hemihidrato e beta-hemihidrato.

Reacções de hidratação e desidratação
Quando o calor é aplicado, o gesso converte-se num mineral parcialmente desidratado – o chamado sulfato de cálcio hemihidratado, gesso calcinado ou gesso de Paris. O gesso calcinado tem a fórmula CaSO₄-(nH₂O), em que 0,5 ≤ n ≤ 0,8. Temperaturas entre 100°C e 150°C (212°F – 302°F) são necessários para remover a água que está presa na sua estrutura. A temperatura e o tempo exactos de aquecimento dependem da humidade ambiente. Temperaturas tão altas quanto 170°C (338°F) são aplicadas para a calcinação industrial. No entanto, a estas temperaturas inicia-se a formação de γ-anidrite. A energia térmica fornecida ao gesso nesta altura (o calor de hidratação) tende a ser utilizada para expulsar a água (sob a forma de vapor de água) em vez de aumentar a temperatura do mineral, que aumenta lentamente até à eliminação da água, aumentando depois mais rapidamente. A equação para a desidratação parcial é a seguinte:

A propriedade endotérmica desta reação é relevante para o desempenho da parede de gesso, conferindo resistência ao fogo a estruturas residenciais e outras. Num incêndio, a estrutura por detrás de uma placa de gesso cartonado permanecerá relativamente fria à medida que a água se perde do gesso, prevenindo e retardando assim os danos na estrutura (através da combustão de elementos de madeira ou da perda de resistência do aço a altas temperaturas) e o consequente colapso estrutural. A temperaturas mais elevadas, o sulfato de cálcio liberta oxigénio e actua, assim, como agente oxidante. Esta caraterística do material é utilizada na aluminotermia. Ao contrário da maioria dos minerais, que quando reidratados formam simplesmente pastas líquidas ou semilíquidas, ou permanecem em pó, o gesso calcinado tem uma propriedade invulgar. Quando misturado com água à temperatura ambiente, volta quimicamente à forma di-hidratada preferida, enquanto fisicamente “definição” numa rede cristalina rígida e relativamente forte de gesso, como mostra a equação abaixo:

Esta reação exotérmica facilita a moldagem do gesso em várias formas, incluindo folhas para paredes de gesso, paus para giz de quadro negro e moldes (por exemplo, para imobilizar ossos partidos ou para fundição de metais). Misturado com polímeros, tem sido utilizado como cimento para reparação de ossos.
Quando aquecida a 180°C, uma forma quase isenta de água, a chamada γ-anidrite (CaSO₄-nH₂O, onde n = 0 a 0,05), é formada. A γ-anidrite reage apenas lentamente com a água para regressar ao estado di-hidratado, pelo que é amplamente utilizada como dessecante comercial. Quando aquecida acima de 250°C, ocorre a forma completamente anidra da β-anidrita. A β-anidrite não reage com a água, mesmo em escalas temporais geológicas, a não ser que seja muito finamente moída.

gesso

O gesso é um material de construção que é utilizado como material de revestimento protetor e/ou decorativo para paredes, tectos e para moldar e fundir elementos decorativos de construção.
O estuque é um trabalho em estuque, que é utilizado para produzir decorações em relevo.
Os tipos mais comuns de gesso são formulados a partir de gesso, cal ou cimento como ingrediente principal. O gesso é produzido como um pó seco (pó de gesso). Quando o pó é misturado com água, forma-se uma pasta rígida mas trabalhável. A reação exotérmica com a água liberta calor através de um processo de cristalização e, em seguida, o gesso hidratado endurece.

reboco de gesso

O gesso, ou gesso de Paris, é produzido por um tratamento térmico (aprox. 300°F / 150°C) do gesso:
CaSO₄-2H₂O + calor → CaSO₄-0.5H₂O + 1,5H₂O (libertado sob a forma de vapor).
O gesso pode ser reformado misturando o pó seco com água. Para iniciar o endurecimento do gesso não modificado, o pó seco é misturado com água. Após cerca de 10 minutos, a reação de endurecimento inicia-se e é finalizada após cerca de 45 minutos. No entanto, o gesso é completamente endurecido após cerca de 72 horas. Se o gesso ou o gesso forem aquecidos acima de 130°C, forma-se hemi-hidrato. O pó hemihidratado também pode ser transformado em gesso quando disperso em água.