Ultrazvočno pospešena kristalizacija mavca
- Ultrazvočno mešanje in razprševanje pospešuje kristalizacijo in reakcijo nastavitve mavca (CaSO4・2H2O).
- Uporaba ultrazvoka moči na mavčno gnojevko pospeši kristalizacijo in s tem skrajša čas nastavljanja.
- Poleg hitrejše nastavitve imajo izdelane stenske plošče zmanjšano gostoto.
- Ultrazvočna disperzija ojačitvenih nano materialov (npr. CNT, nano-vlaken ali silicijevega dioksida) v sadro ima za posledico visoko mehansko trdnost in nizko poroznost.
Ultrazvok za izboljšano proizvodnjo mavca
Da bi se sprožila reakcija utrditve kalcijevega sulfata hemihidrata in vode, je treba kalcijev sulfat hemihidrat enakomerno razpršiti v vodo, tako da se pripravi homogena gnojevka. Ultrazvočna disperzija zagotavlja, da so delci popolnoma navlaženi, tako da se doseže popolna hidracija hemihidrata. Ultrazvočno mešanje mavčne gnojevke pospeši čas utrjevanja zaradi pospešene kristalizacije.
Dodatne sestavine, kot so pospeševalniki in ojačevalni nano materiali, se lahko zelo enakomerno zmešajo tudi v mavčno gnojevko.
Načelo delovanja ultrazvočne disperzije
Ko se ultrazvok visoke moči poveže s tekočino ali gnojevko, pride do ultrazvočno ustvarjene kavitacije. Ultrazvočna kavitacija ustvarja lokalno ekstremne pogoje, vključno z visokimi strižnimi silami, tekočimi curki, mikroturbulencami, visokimi temperaturami, hitrostjo segrevanja in hlajenja ter visokimi tlaki. Te kavitacijske strižne sile premagajo vezne sile med molekulami, tako da se deaglomerirajo in razpršijo kot posamezni delci. Poleg tega se delci pospešujejo s kavitacijskimi tekočimi curki, tako da trčijo med seboj in se tako razgradijo na nano ali celo primarno velikost delcev. Ta pojav je znan kot Ultrazvočno mokro mletje.
Močni ultrazvok ustvarja nukleacijska mesta v raztopini, tako da se doseže pospešena kristalizacija.
Kliknite tukaj, če želite izvedeti več o sonokristalizaciji – ultrazvočno podprta kristalizacija!
industrijski ultrazvočni dispergator
Ultrazvočna disperzija dodatkov
V številnih kemijskih procesih se ultrazvočna obdelava uporablja za mešanje dodatkov, kot so sredstva za zaviranje (npr. beljakovine, organske kisline), modifikatorji viskoznosti (npr. superplastifikatorji), sredstva proti gorenju, borova kislina, vodoodporne kemikalije (npr. polisiloksani, emulzije voska), steklena vlakna, ojačevalci požarne odpornosti (npr. vermikulit, gline in/ali dimljeni silicijev dioksid), polimerne spojine (npr. PVA, PVOH) in drugi običajni dodatki v formulacijo za izboljšanje formulacije mavca, vezalne spojne mase in mavčne cemente ter skrajšati čas vstavljanja.
Kliknite tukaj, če želite izvedeti več o ultrazvočnem mešanju in mešanju dodatkov!
Industrijski ultrazvočni sistemi
Hielscher Ultrasonics je vaš glavni dobavitelj ultrazvočnih sistemov visoke moči za namizne in industrijske aplikacije. Hielscher ponuja zmogljive in robustne industrijske ultrazvočne procesorje. Naš UIP16000 (16kW) je najmočnejši ultrazvočni procesor na svetu. Ta ultrazvočni sistem z močjo 16 kW enostavno obdela velike količine celo zelo viskoznih gnojevk (do 10.000 cp). Visoke amplitude do 200 μm (in višje na zahtevo) zagotavljajo, da je material pravilno obdelan, tako da se doseže želena stopnja disperzije, deaglomeracije in mletja. Ta intenzivna ultrazvočna obdelava proizvaja nano-delce za hitro nastavitev in vrhunske izdelke iz mavca.
Robustnost Hielscherjeve ultrazvočne opreme omogoča 24/7 delovanje pri težkih obremenitvah in v zahtevnih okoljih.
Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih aparatov:
| Obseg serije | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 00,2 do 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 do 100 l/min | UIP16000 |
| n.a. | Večji | Grozd UIP16000 |
Naše dolgoletne izkušnje z ultrazvočno obdelavo nam pomagajo pri posvetovanju z našimi strankami od prvih študij izvedljivosti do izvajanja procesa v industrijskem obsegu.
Literatura/Reference
- Peters, S.; Stöckigt, M.; Rössler, Ch. (2009): Vpliv močnega ultrazvoka na fluidnost in nastavitev portlandskih cementnih past; na: 17. mednarodna konferenca o gradbenih materialih 23. – 26. september 2009, Weimar.
- Rössler, Ch. (2009): Einfluss von Power-Ultraschall auf das Fließ- und Erstarrungsverhalten von Zementsuspensionen; v: Tagungsband der 17. Internationalen Baustofftagung ibausil, Hrsg. Finger-Institut für Baustoffkunde, Bauhaus-Universität Weimar, S. 1 – 0259 – 1 – 0264.
- Zhongbiao, človek; Chen, Yuehui; Yang, Miao (2012): Priprava in lastnosti kalcijevega sulfatnega brka / kompozitov iz naravnega kavčuka. Raziskave naprednih materialov, vol. 549, 2012. 597-600.
Dejstva, ki jih je vredno vedeti
Proizvodnja mavčnih plošč
Med proizvodnim procesom mavčne plošče se vodna gnojevka žganega mavca – tako imenovani kalcijev sulfat hemihidrat – je razporejen med zgornjim in spodnjim listom papirja. Tako ustvarjeni izdelek je treba nenehno premikati na transportnem traku, dokler se gnojevka ne nastavi. List se nato posuši, dokler odvečna voda v mavčni plošči ne izhlapi. Pri proizvodnji mavčnih plošč je znano, da gnojevki dodajajo različne snovi, da se izboljša proizvodni proces ali sama plošča. Na primer, običajno se teža gnojevke zmanjša z vključitvijo penilnih sredstev, da se zagotovi stopnja prezračevanja, ki zmanjša gostoto končne stenske plošče.
Kalcijev sulfat
Kalcijev sulfat (ali kalcijev sulfat) je anorganska spojina s formulo CaSO4 in sorodni hidrati. V brezvodni obliki γ-anhidrita se uporablja kot sušilno sredstvo za splošno uporabo. Poseben hidrat CaSO4 je znan kot mavec Pariza. Drug pomemben hidrat je sadra, ki se naravno pojavlja kot mineral. Zlasti sadra se pogosto uporablja za industrijsko uporabo, npr. kot gradbeni material, polnilo, v polimerih itd. Vse oblike CaSO4 se pojavljajo kot bele trdne snovi in so komaj topne v vodi. Kalcijev sulfat povzroča trajno trdoto v vodi.
Anorganska spojina CaSO4 Pojavlja se v treh stopnjah hidracije:
- brezvodno stanje (mineralno ime: “anhidrit”) s formulo CaSO4.
- dihidrat (mineralno ime: “Sadra”) s formulo CaSO4(H2O)2.
- hemihidrat s formulo CaSO4(H22O)0.5. Specifične hemihidrate lahko ločimo kot alfa-hemihidrat in beta-hemihidrat.
Reakcije hidracije in dehidracije
Ko se uporabi toplota, se sadra pretvori v delno dehidriran mineral – tako imenovani kalcijev sulfat hemihidrat, žgana sadra ali omet iz Pariza. Kalcinirana sadra ima formulo CaSO4· (nH2O), kjer 0,5 ≤ n ≤ 0,8. Temperature med 100 °C in 150 °C (212 °F – 302 ° F) so potrebni za odstranitev vode, ki je vezana na njeno strukturo. Natančna temperatura in čas ogrevanja sta odvisna od vlažnosti okolja. Za industrijsko kalcinacijo se uporabljajo temperature do 170 ° C (338 ° F). Vendar pa se pri teh temperaturah začne tvorba γ-anhidrita. Toplotna energija, ki se v tem času dostavi sadrci (toplota hidracije), se nagiba k odvajanju vode (kot vodne pare), namesto da bi povečala temperaturo minerala, ki se počasi dviguje, dokler voda ne izgine, nato pa se hitreje povečuje. Enačba za delno dehidracijo je naslednja:
Endotermna lastnost te reakcije je pomembna za delovanje suhozidov, ki dajejo požarno odpornost stanovanjskim in drugim objektom. V požaru bo struktura za ploščo suhozidov ostala razmeroma hladna, saj se voda izgubi iz sadre, s čimer se prepreči in upočasni poškodbe okvirja (zaradi zgorevanja lesnih elementov ali izgube trdnosti jekla pri visokih temperaturah) in posledično strukturnega propada. Pri višjih temperaturah kalcijev sulfat sprošča kisik in s tem deluje kot oksidacijsko sredstvo. Ta značilnost materiala se uporablja pri aluminotermiji. V nasprotju z večino mineralov, ki pri rehidraciji preprosto tvorijo tekoče ali poltekoče paste ali ostanejo praškaste, ima žgana sadra nenavadno lastnost. Ko se zmeša z vodo pri sobni temperaturi, se kemično spremeni nazaj v želeno obliko dihidrata, medtem ko je fizično “Nastavitev” v togo in relativno močno mavčno kristalno mrežo, kot je prikazano v spodnji enačbi:
Ta eksotermna reakcija omogoča tako enostavno litje mavca v različne oblike, vključno z listi za suhozide, palicami za kredo na tabli in kalupi (npr. Za imobilizacijo zlomljenih kosti ali za kovinske ulitke). V mešanici s polimeri se uporablja kot cement za popravilo kosti.
Pri segrevanju na 180 °C skoraj brez vode nastane oblika, tako imenovana γ-anhidrit (CaSO)4·nH2O, kjer je n = 0 do 0,05). γ-anhidrit reagira le počasi z vodo, da se vrne v dihidratno stanje, tako da se pogosto uporablja kot komercialno sušilno sredstvo. Pri segrevanju nad 250 °C se pojavi popolnoma brezvodna oblika β-anhidrita. β-anhidrit ne reagira z vodo, niti v geoloških časovnih okvirih, razen če je zelo fino zmlet.
mavec
Mavec je gradbeni material, ki se uporablja kot zaščitni in/ali dekorativni premazni material za stene, strope ter za oblikovanje in oblikovanje ter litje dekorativnih gradbenih elementov.
Štukatura je mavec, ki se uporablja za izdelavo reliefnih okraskov.
Najpogostejše vrste ometa so oblikovane iz sadre, apna ali cementa kot glavne sestavine. Mavec se proizvaja kot suh prah (mavčni prah). Ko se prašek zmeša z vodo, nastane trda, vendar uporabna pasta. Eksotermna reakcija z vodo sprošča toploto s postopkom kristalizacije, nato pa se hidrirani omet strdi.
mavčni omet
Mavčni omet ali omet iz Pariza se proizvaja s toplotno obdelavo (približno 300 ° F / 150 ° C) sadre:
CaSO4·2H2O + toplota → CaSO4·0,5 ure2O + 1,5H2O (sproščen kot para).
Sadra se lahko ponovno oblikuje z mešanjem suhega prahu z vodo. Za začetek nastavitve nespremenjenega ometa se suhi prašek zmeša z vodo. Po približno 10 minutah se začne reakcija nastavitve in se konča po približno 45 minutah. Vendar pa je popolna nastavitev mavca dosežena po približno 72 urah. Če se omet ali sadra segreje nad 266 ° F / 130 ° C, nastane hemihidrat. Hemihidratni prah se lahko pretvori tudi v sadro, ko se razprši v vodi.