Ultrasonically accelerat cristalizarea gipsului
- Amestecarea și dispersarea cu ultrasunete accelerează cristalizarea și reacția de fixare a gipsului (CaSO4・2H2O).
- Aplicarea ultrasunetelor de putere la suspensia de gips accelerează cristalizarea, reducând astfel timpul de setare.
- Pe lângă o setare mai rapidă, plăcile de perete produse prezintă o densitate redusă.
- Dispersarea cu ultrasunete a materialelor nano de armare (de exemplu, CNT-uri, nano-fibre sau silice) în gips are ca rezultat o rezistență mecanică ridicată și porozitate scăzută.
Ultrasonics pentru îmbunătățirea fabricării gipsului
Pentru a iniția reacția de fixare a sulfatului de calciu hemihidrat și a apei, sulfatul de calciu hemihidrat trebuie dispersat uniform în apă, astfel încât să se pregătească o suspensie omogenă. Dispersia cu ultrasunete asigură că particulele sunt complet umezite, astfel încât se obține o hidratare completă a hemihidratului. Amestecarea cu ultrasunete a suspensiei de gips accelerează timpul de setare datorită unei cristalizări accelerate.
Ingrediente suplimentare, cum ar fi acceleratoarele și nanomaterialele de armare, pot fi, de asemenea, amestecate foarte uniform în suspensia de gips.
Principiul de lucru al dispersiei cu ultrasunete
Atunci când ultrasunetele de mare putere sunt cuplate într-un lichid sau suspensie, apare cavitație generată ultrasonically. Cavitație cu ultrasunete creează condiții extreme la nivel local, inclusiv forțe mari de forfecare, jeturi lichide, microturbulențe, temperaturi ridicate, rate de încălzire și răcire feat, precum și presiuni ridicate. Aceste forțe de forfecare cavitaționale depășesc forțele de legare dintre molecule, astfel încât acestea sunt deaglomerate și dispersate ca particule unice. Mai mult, particulele sunt accelerate de jeturile lichide cavitaționale, astfel încât acestea se ciocnesc între ele și sunt astfel descompuse până la dimensiunea nano sau chiar a particulelor primare. Acest fenomen este cunoscut sub numele de frezare umedă cu ultrasunete.
Ultrasunetele de putere creează site-uri de nucleație în soluție, astfel încât să se obțină o cristalizare accelerată.
Faceți clic aici pentru a afla mai multe despre sono-cristalizare – Cristalizarea asistată ultrasonically!
Dispersor ultrasonic industrial
Dispersia cu ultrasunete a aditivilor
În multe procese chimice, sonicare este utilizat pentru a amesteca aditivi, ar fi agenți de întârziere, (de exemplu, proteine, acizi organici), modificatori de vâscozitate (de exemplu, superplastifianți), agenți anti-ardere, acid boric, substanțe chimice rezistente la apă (de exemplu, polisiloxani, emulsii de ceară), fibre de sticlă, amelioratori de rezistență la foc (de exemplu, vermiculită, argile și / sau silice fumesă), compuși polimerici (de exemplu, PVA, PVOH) și alți aditivi convenționali în formulare pentru a îmbunătăți formularea ipsosului, fixarea compușilor de îmbinare și a cimenturilor de gips și reducerea timpului de fixare.
Click aici pentru a afla mai multe despre amestecarea cu ultrasunete și amestecarea aditivilor!
Sisteme industriale cu ultrasunete
Hielscher Ultrasonics este furnizorul de top de sisteme cu ultrasunete de mare putere pentru banc-top și aplicații industriale. Hielscher oferă procesoare industriale cu ultrasunete puternice și robuste. Noastră UIP16000 (16kW) este cel mai puternic procesor cu ultrasunete din întreaga lume. Acest sistem cu ultrasunete de 16kW procesează cu ușurință volume mari chiar și de suspensii foarte vâscoase (până la 10.000cp). Amplitudinile mari de până la 200μm (și mai mari la cerere) asigură tratarea corespunzătoare a materialului, astfel încât să se atingă nivelul dorit de dispersie, dezaglomerare și frezare. Această sonicare intensă produce suspensii nano-particule pentru rate de setare rapidă și produse superioare de gips.
Robustețea echipamentului cu ultrasunete Hielscher permite funcționarea 24/7 la grele și în medii solicitante.
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității aproximative de procesare a ultrasonicators noastre:
| Volumul lotului | Debitul | Dispozitive recomandate |
|---|---|---|
| 10 până la 2000 ml | 20 până la 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 până la 20L | 00.2 până la 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 până la 100L | 2 până la 10L / min | UIP4000 |
| n.a. | 10 până la 100L / min | UIP16000 |
| n.a. | mai mare | grup de UIP16000 |
Experiența noastră îndelungată în prelucrarea cu ultrasunete ne ajută să ne consultăm clienții de la primele studii de fezabilitate până la implementarea procesului la scară industrială.
Literatură/Referințe
- Peters, S .; Stöckigt, M.; Rössler, Ch. (2009): Influența ultrasunetelor de putere asupra fluidității și fixării pastelor de ciment Portland; la: 17th International Conference on Building Materials 23 – 26 septembrie 2009, Weimar.
- Rössler, Ch. (2009): Einfluss von Power-Ultraschall auf das Fließ- und Erstarrungsverhalten von Zementsuspensionen; în: Tagungsband der 17. Internationalen Baustofftagung ibausil, Hrsg. Finger-Institut für Baustoffkunde, Bauhaus-Universität Weimar, S. 1 – 0259 – 1 – 0264.
- Zhongbiao, omule; Chen, Yuehui; Yang, Miao (2012): Prepararea și proprietățile mustății de sulfat de calciu / compozite din cauciuc natural. Cercetare avansată a materialelor vol. 549, 2012. 597-600.
Fapte care merită știute
Producția de plăci de gips carton
În timpul procesului de fabricație a plăcilor de gips, o suspensie apoasă de gips calcinat – așa-numitul sulfat de calciu hemihidrat – este răspândit între foile de hârtie superioare și inferioare. Produsul astfel creat trebuie deplasat continuu pe o bandă transportoare până la fixarea dejecțiilor lichide. Foaia este apoi uscată până când excesul de apă din placa de gips se evaporă. În producția de plăci de gips-carton se știe că se adaugă diverse substanțe la suspensie pentru a îmbunătăți procesul de producție sau placa în sine. De exemplu, se obișnuiește să se ușureze greutatea dejecțiilor lichide prin încorporarea agenților de spumare pentru a asigura un grad de aerare care scade densitatea plăcii de perete finale.
Sulfat de calciu
Sulfatul de calciu (sau sulfatul de calciu) este un compus anorganic cu formula chimică CaSO4 și hidrații înrudiți. În forma anhidră de γ-anhidrit, este utilizat ca desicant de uz general. Un hidrat special de CaSO4 este cunoscut sub numele de tencuiala Parisului. Un alt hidrat important este gipsul, care apare în mod natural ca mineral. În special gipsul este utilizat pe scară largă pentru aplicații industriale, de exemplu ca material de construcție, umplutură, în polimeri etc. Toate formele de CaSO4 apar ca solide albe și sunt greu solubile în apă. Sulfatul de calciu provoacă duritate permanentă în apă.
Compusul anorganic CaSO4 Apare în trei niveluri de hidratare:
- stare anhidră (denumire minerală: “anhidrit”) cu formula CaSO4.
- dihidrat (denumire minerală: “gips”) cu formula CaSO4(H2O)2.
- hemihidrat cu formula CaSO4(H22O)0.5. Hemihidrații specifici pot fi distinguți ca alfa-hemihidrat și beta-hemihidrat.
Reacții de hidratare și deshidratare
Când se aplică căldură, gipsul se transformă într-un mineral parțial deshidratat – așa-numitul sulfat de calciu hemihidrat, gips calcinat sau tencuială din Paris. Gipsul calcinat are formula CaSO4· (nH2O), unde 0,5 ≤ n ≤ 0,8. Temperaturi între 100 ° C și 150 ° C (212 ° F – 302 ° F) sunt necesare pentru a îndepărta apa care este legată în structura sa. Temperatura și timpul exact de încălzire depind de umiditatea ambiantă. Temperaturi de până la 170 ° C (338 ° F) sunt aplicate pentru calcinarea industrială. Cu toate acestea, la aceste temperaturi începe formarea de γ-anhidrit. Energia termică livrată gipsului în acest moment (căldura de hidratare) tinde să meargă în alungarea apei (sub formă de vapori de apă), mai degrabă decât să crească temperatura mineralului, care crește încet până când apa dispare, apoi crește mai rapid. Ecuația pentru deshidratarea parțială este următoarea:
Proprietatea endotermă a acestei reacții este relevantă pentru performanța gips-cartonului, conferind rezistență la foc structurilor rezidențiale și altor structuri. Într-un incendiu, structura din spatele unei foi de gips-carton va rămâne relativ rece, deoarece apa se pierde din gips, prevenind și întârziind astfel deteriorarea cadrului (prin arderea elementelor din lemn sau pierderea rezistenței oțelului la temperaturi ridicate) și prăbușirea structurală în consecință. La temperaturi mai ridicate, sulfatul de calciu eliberează oxigen și acționează astfel ca agent oxidant. Această caracteristică materială este utilizată în aluminotermie. Spre deosebire de majoritatea mineralelor, care, atunci când sunt rehidratate, formează pur și simplu paste lichide sau semilichide sau rămân pulverulente, gipsul calcinat are o proprietate neobișnuită. Când este amestecat cu apă la temperatura ambiantă, se întoarce chimic înapoi la forma preferată de dihidrat, în timp ce este fizic “setare” într-o rețea cristalină de gips rigidă și relativ puternică, așa cum se arată în ecuația de mai jos:
Această reacție exotermă face atât de ușoară turnarea gipsului în diferite forme, inclusiv foi pentru gips-carton, bețe pentru cretă de tablă și matrițe (de exemplu, pentru a imobiliza oasele rupte sau pentru piesele turnate din metal). Amestecat cu polimeri, a fost folosit ca ciment de reparare a oaselor.
Când este încălzit la 180 ° C, o formă aproape fără apă, așa-numitul γ-anhidrit (CaSO4·nH2O unde n = 0 până la 0,05), se formează. γ-Anhidritul reacționează lent cu apa pentru a reveni la starea dihidrată, astfel încât este utilizat pe scară largă ca desicant comercial. Când este încălzit la peste 250 ° C, apare forma complet anhidră de β-anhidrit. β-anhidritul nu reacționează cu apa, nici măcar pe perioade geologice, decât dacă este măcinat foarte fin.
tencuială
Tencuiala este un material de construcție care este utilizat ca material de acoperire protector și / sau decorativ pentru pereți, tavane și pentru modelarea, turnarea și turnarea elementelor de construcție decorative.
Stucul este tencuială, care este utilizată pentru a produce decorațiuni în relief.
Cele mai comune tipuri de tencuială sunt formulate fie din gips, var sau ciment ca ingredient principal. Tencuiala este produsă sub formă de pulbere uscată (pulbere de gips). Când pulberea este amestecată cu apă, se formează o pastă rigidă, dar lucrabilă. Reacția exotermă cu apa eliberează căldură printr-un proces de cristalizare, apoi tencuiala hidratată se întărește.
tencuială de gips
Tencuiala de gips, sau tencuiala din Paris, este produsă printr-un tratament termic (aprox. 300 ° F / 150 ° C) de gips:
CaSO4·2H2O + căldură → CaSO4·0,5 ore2O + 1,5 ore2O (lansat ca abur).
Gipsul poate fi reformat prin amestecarea pulberii uscate cu apă. Pentru a iniția fixarea tencuielii nemodificate, pulberea uscată este amestecată cu apă. După aproximativ 10 minute, reacția de setare se instalează și este finalizată după aproximativ 45 de minute. Cu toate acestea, o setare completă a gipsului este atinsă după aproximativ 72 de ore. Dacă tencuiala sau gipsul sunt încălzite peste 266 ° F / 130 ° C, se formează hemihidrat. Pudra de hemihidrat poate fi, de asemenea, transformată în gips atunci când este dispersată în apă.