Gips əsaslı maşınla püskürən plasterlərdə yığılmanı azaltmaq üçün yeni HEMC selüloz efirlərinin hazırlanması

Gips əsaslı maşınla püskürən plasterlərdə yığılmanı azaltmaq üçün yeni HEMC selüloz efirlərinin hazırlanması

Gips əsaslı maşınla püskürtülmüş gips (GSP) Qərbi Avropada 1970-ci illərdən geniş istifadə olunur. Mexanik püskürtmənin yaranması tikinti xərclərini azaltmaqla yanaşı, suvaq tikintisinin səmərəliliyini effektiv şəkildə artırdı. GSP-nin kommersiyalaşdırılmasının dərinləşməsi ilə suda həll olunan selüloz efiri əsas əlavəyə çevrildi. Sellüloza efiri GSP-ni yaxşı su tutma qabiliyyəti ilə təmin edir ki, bu da substratın gipsdə nəmin udulmasını məhdudlaşdırır və bununla da sabit bərkitmə müddəti və yaxşı mexaniki xüsusiyyətlər əldə edir. Bundan əlavə, sellüloza efirinin spesifik reoloji əyrisi maşınla çiləmə effektini yaxşılaşdıra və sonrakı məhlulun hamarlanması və bitirilməsi proseslərini əhəmiyyətli dərəcədə sadələşdirə bilər.

GSP tətbiqlərində sellüloz efirlərinin aşkar üstünlüklərinə baxmayaraq, o, həm də püskürtüldükdə quru topaqların əmələ gəlməsinə kömək edə bilər. Bu ıslanmamış topaklar həm də yığılma və ya xırdalanma kimi tanınır və onlar məhlulun düzəldilməsinə və bitməsinə mənfi təsir göstərə bilər. Aqlomerasiya sahənin səmərəliliyini azalda bilər və yüksək performanslı gips məhsullarının tətbiqi xərclərini artıra bilər. Sellüloza efirlərinin GSP-də topaqların əmələ gəlməsinə təsirini daha yaxşı başa düşmək üçün biz onların əmələ gəlməsinə təsir edən müvafiq məhsul parametrlərini müəyyən etməyə çalışmaq üçün tədqiqat apardıq. Bu tədqiqatın nəticələrinə əsasən, biz yığılmağa meyli azalmış bir sıra selüloz efir məhsullarını hazırladıq və onları praktik tətbiqlərdə qiymətləndirdik.

Açar sözlər: sellüloza efiri; gips maşını sprey gips; həll dərəcəsi; hissəcik morfologiyası

1. Giriş

Suda həll olunan sellüloz efirləri, suya tələbatı tənzimləmək, suyun saxlanmasını yaxşılaşdırmaq və məhlulların reoloji xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaq üçün gips əsaslı maşınla püskürtülmüş suvaqlarda (GSP) uğurla istifadə edilmişdir. Buna görə də, nəm məhlulun işini yaxşılaşdırmağa kömək edir və bununla da məhlulun lazımi möhkəmliyini təmin edir. Kommersiya baxımından əlverişli və ekoloji cəhətdən təmiz xassələrinə görə quru qarışıq GSP son 20 il ərzində bütün Avropada geniş istifadə olunan daxili tikinti materialına çevrilmişdir.

Quru qarışığı GSP-ni qarışdırmaq və püskürtmək üçün maşınlar onilliklər ərzində uğurla kommersiyalaşdırılıb. Müxtəlif istehsalçıların avadanlıqlarının bəzi texniki xüsusiyyətləri fərqli olsa da, bütün kommersiya baxımından mövcud olan çiləmə maşınları suyun sellüloza efiri olan gips quru qarışığı məhlulu ilə qarışması üçün çox məhdud qarışdırma müddətinə imkan verir. Ümumiyyətlə, bütün qarışdırma prosesi cəmi bir neçə saniyə çəkir. Qarışdırıldıqdan sonra nəm məhlul ötürmə şlanqından pompalanır və substratın divarına püskürtülür. Bütün proses bir dəqiqə ərzində tamamlanır. Bununla belə, belə qısa müddət ərzində tətbiqdə xüsusiyyətlərini tam inkişaf etdirmək üçün selüloz efirlərinin tamamilə həll edilməsi lazımdır. Gips məhlullarının tərkibinə incə üyüdülmüş selüloz efir məhsullarının əlavə edilməsi bu çiləmə prosesi zamanı tam həll olunmasını təmin edir.

İncə üyüdülmüş selüloz efiri çiləyicidə qarışdırma zamanı su ilə təmasda olduqda tez konsistensiya yaradır. Sellüloza efirinin həlli nəticəsində yaranan özlülüyün sürətlə artması, gips sementli material hissəciklərinin eyni vaxtda su ilə islanması ilə bağlı problemlər yaradır. Su qalınlaşmağa başlayanda, daha az maye olur və gips hissəcikləri arasında kiçik məsamələrə nüfuz edə bilməz. Məsamələrə giriş bağlandıqdan sonra sement tərkibli material hissəciklərinin su ilə islanması prosesi ləngiyir. Çiləyicidə qarışdırma müddəti gips hissəciklərinin tam islanması üçün tələb olunan vaxtdan daha qısa idi, bu da təzə yaş məhlulda quru toz yığınlarının əmələ gəlməsi ilə nəticələndi. Bu yığınlar əmələ gəldikdən sonra, onlar sonrakı proseslərdə işçilərin səmərəliliyinə mane olurlar: məhlulun yığınlarla düzəldilməsi çox əziyyətlidir və daha çox vaxt aparır. Havan bərkidikdən sonra belə, ilkin olaraq əmələ gələn topaklar görünə bilər. Məsələn, tikinti zamanı içəridəki yığınların örtülməsi sonrakı mərhələdə bizim görmək istəmədiyimiz qaranlıq yerlərin görünməsinə səbəb olacaq.

Uzun illərdir ki, selüloz efirləri GSP-də əlavələr kimi istifadə olunsa da, onların islanmamış topaqların əmələ gəlməsinə təsiri indiyədək çox öyrənilməmişdir. Bu məqalə sellüloza efiri nöqteyi-nəzərindən aqlomerasiyanın əsas səbəbini anlamaq üçün istifadə edilə bilən sistematik yanaşma təqdim edir.

2. GSP-də islanmamış topaqların əmələ gəlməsinin səbəbləri

2.1 Gips əsaslı plasterlərin islanması

Tədqiqat proqramının yaradılmasının ilkin mərhələlərində CSP-də yığınların əmələ gəlməsinin bir sıra mümkün əsas səbəbləri toplanmışdır. Sonra, kompüter dəstəkli təhlil vasitəsilə problem praktiki texniki həllin olub-olmamasına yönəldilir. Bu işlər vasitəsilə GSP-də aqlomeratların formalaşmasının optimal həlli ilkin olaraq yoxlanılıb. Həm texniki, həm də kommersiya mülahizələrindən, gips hissəciklərinin islanmasının səthi emal yolu ilə dəyişdirilməsinin texniki marşrutu istisna edilir. Kommersiya nöqteyi-nəzərindən, mövcud avadanlığın su və məhlulun kifayət qədər qarışmasını təmin edə bilən xüsusi hazırlanmış qarışdırma kamerası olan çiləmə avadanlığı ilə əvəz edilməsi ideyası istisna edilir.

Başqa bir seçim, nəmləndirici maddələrin gips plasterinin tərkibinə əlavələr kimi istifadə edilməsidir və biz artıq bunun üçün patent tapmışıq. Bununla belə, bu əlavənin əlavə edilməsi istər-istəməz gipsin iş qabiliyyətinə mənfi təsir göstərir. Daha da əhəmiyyətlisi, məhlulun fiziki xüsusiyyətlərini, xüsusən də sərtliyi və gücünü dəyişir. Ona görə də biz onu çox dərindən araşdırmadıq. Bundan əlavə, nəmləndirici maddələrin əlavə edilməsi də ətraf mühitə mənfi təsir göstərə bilər.

Sellüloza efirinin artıq gips əsaslı alçı formulunun bir hissəsi olduğunu nəzərə alsaq, sellüloza efirinin optimallaşdırılması seçilə bilən ən yaxşı həllə çevrilir. Eyni zamanda, su tutma xüsusiyyətlərinə təsir etməməli və ya istifadə olunan gipsin reoloji xüsusiyyətlərinə mənfi təsir göstərməməlidir. GSP-də islanmamış tozların əmələ gəlməsinin, qarışdırma zamanı su ilə təmasdan sonra sellüloza efirlərinin özlülüyünün həddindən artıq sürətlə artması ilə əlaqədar olması barədə irəli sürülmüş fərziyyə əsasında sellüloza efirlərinin həll olunma xüsusiyyətlərinə nəzarət etmək tədqiqatımızın əsas məqsədi oldu. .

2.2 Sellüloza efirinin həll olunma vaxtı

Selüloz efirlərinin həll sürətini yavaşlatmağın asan yolu dənəvər dərəcəli məhsullardan istifadə etməkdir. GSP-də bu yanaşmanın istifadəsinin əsas çatışmazlığı ondan ibarətdir ki, çox qaba olan hissəciklər çiləyicidə qısa 10 saniyəlik çalkalama pəncərəsində tamamilə həll olunmur və bu, su tutma qabiliyyətinin itirilməsinə səbəb olur. Bundan əlavə, həll olunmamış selüloz efirinin sonrakı mərhələdə şişməsi suvaqdan sonra qalınlaşmaya səbəb olacaq və tikinti performansına təsir göstərəcək ki, bunu görmək istəmirik.

Sellüloza efirlərinin həll olunma sürətini azaltmağın başqa bir variantı sellüloza efirlərinin səthini qlioksalla tərs çarpaz əlaqə yaratmaqdır. Bununla belə, çarpaz əlaqə reaksiyası pH ilə idarə olunduğundan, sellüloza efirlərinin həll olunma sürəti ətrafdakı sulu məhlulun pH-dan çox asılıdır. Sönmüş əhənglə qarışdırılmış GSP sisteminin pH dəyəri çox yüksəkdir və səthdəki qlioksalın çarpaz bağları su ilə təmasda olduqdan sonra tez açılır və özlülük ani olaraq yüksəlməyə başlayır. Buna görə də, bu cür kimyəvi müalicələr GSP-də həll olunma dərəcəsinə nəzarət etməkdə rol oynaya bilməz.

Sellüloza efirlərinin həll olunma müddəti də onların hissəcik morfologiyasından asılıdır. Ancaq təsir çox əhəmiyyətli olsa da, bu fakt indiyə qədər çox diqqət çəkməmişdir. Onların sabit xətti həll sürəti [kq/(m2•s)], buna görə də onların həll edilməsi və özlülüyünün yığılması mövcud səthə mütənasibdir. Bu nisbət sellüloza hissəciklərinin morfologiyasındakı dəyişikliklərlə əhəmiyyətli dərəcədə dəyişə bilər. Hesablamalarımızda 5 saniyə qarışdıraraq qarışdırdıqdan sonra tam özlülüyünə (100%) çatdığı güman edilir.

Fərqli hissəciklərin morfologiyalarının hesablamaları göstərdi ki, sferik hissəciklər qarışdırma vaxtının yarısında son özlülüyün 35%-i özlülüyünə malikdir. Eyni zamanda, çubuqşəkilli selüloz efir hissəcikləri yalnız 10% -ə çata bilər. Disk formalı hissəciklər yalnız sonra əriməyə başladı2,5 saniyə.

GSP-də selüloz efirləri üçün ideal həll olma xüsusiyyətləri də daxildir. İlkin viskozitenin yığılmasını 4,5 saniyədən çox gecikdirin. Bundan sonra, qarışdırma müddətindən sonra 5 saniyə ərzində son özlülüyə çatmaq üçün özlülük sürətlə artdı. GSP-də belə uzun gecikdirilmiş həll müddəti sistemin aşağı özlülüyünə malik olmasına imkan verir və əlavə olunan su gips hissəciklərini tam islada və hissəciklər arasındakı məsamələrə narahatlıq vermədən daxil ola bilər.

3. Sellüloza efirinin hissəcik morfologiyası

3.1 Hissəciklərin morfologiyasının ölçülməsi

Sellüloza efir hissəciklərinin forması həll olunma qabiliyyətinə belə əhəmiyyətli təsir göstərdiyi üçün əvvəlcə sellüloza efir hissəciklərinin formasını təsvir edən parametrləri müəyyən etmək, sonra isə islanmayanlar arasındakı fərqləri müəyyən etmək lazımdır. .

Biz selüloz efirinin hissəcik morfologiyasını dinamik görüntü analizi texnikası ilə əldə etdik. Sellüloza efirlərinin hissəcik morfologiyası SYMPATEC rəqəmsal təsvir analizatoru (Almaniya istehsalı) və xüsusi proqram analizi alətləri vasitəsilə tam olaraq xarakterizə edilə bilər. Ən mühüm hissəcik forma parametrləri LEFI (50,3) kimi ifadə edilən liflərin orta uzunluğu və DIFI (50,3) kimi ifadə edilən orta diametri olduğu aşkar edilmişdir. Lif orta uzunluğu məlumatları müəyyən yayılmış sellüloza efir hissəciyinin tam uzunluğu hesab olunur.

Adətən orta lif diametri DIFI kimi hissəcik ölçüsü paylanması məlumatları hissəciklərin sayına (0 ilə işarələnir), uzunluğa (1 ilə işarələnir), sahəyə (2 ilə işarələnir) və ya həcmə (3 ilə işarələnir) əsasən hesablana bilər. Bu sənəddəki bütün hissəcik məlumatı ölçüləri həcmə əsaslanır və buna görə də 3 şəkilçisi ilə göstərilir. Məsələn, DIFI(50,3)-də 3 həcmin paylanması, 50 isə hissəcik ölçüsünün paylanması əyrisinin 50%-nin göstərilən dəyərdən kiçik, digər 50%-nin isə göstərilən dəyərdən böyük olması deməkdir. Selüloz efir hissəciklərinin forması mikrometrlərdə (µm) verilir.

3.2 Hissəciklərin morfologiyasının optimallaşdırılmasından sonra sellüloza efiri

Hissəcik səthinin təsirini nəzərə alsaq, çubuqvari hissəcik formasına malik sellüloza efir hissəciklərinin hissəciklərin həll olunma müddəti DIFI (50,3) orta lif diametrindən güclü şəkildə asılıdır. Bu fərziyyəyə əsaslanaraq, selüloz efirləri üzərində inkişaf işləri tozun həll olunma qabiliyyətini yaxşılaşdırmaq üçün daha böyük orta lif diametri DIFI (50,3) olan məhsulların alınmasına yönəldilmişdir.

Bununla belə, DIFI (50,3) orta lif uzunluğundakı artımın orta hissəcik ölçüsünün artması ilə müşayiət olunacağı gözlənilmir. Hər iki parametrin birlikdə artırılması mexaniki çiləmənin tipik 10 saniyəlik qarışdırma vaxtı ərzində tamamilə həll oluna bilməyəcək qədər böyük hissəciklərə səbəb olacaqdır.

Buna görə də, ideal bir hidroksietilmetilselüloz (HEMC) orta lif uzunluğunu LEFI(50,3) saxlayaraq daha böyük orta lif diametri DIFI(50,3) olmalıdır. Təkmilləşdirilmiş HEMC istehsal etmək üçün yeni selüloz efir istehsal prosesindən istifadə edirik. Bu istehsal prosesi ilə əldə edilən suda həll olunan selüloz efirinin hissəcik forması istehsal üçün xammal kimi istifadə edilən sellülozun hissəcik şəklindən tamamilə fərqlidir. Başqa sözlə, istehsal prosesi sellüloza efirinin hissəcik formasının dizaynının onun istehsal xammalından asılı olmasına imkan verir.

Üç skan edən elektron mikroskop təsviri: standart proseslə istehsal olunan sellüloza efirindən biri və adi proses aləti məhsulları ilə müqayisədə daha böyük diametrli DIFI(50,3) ilə yeni proses tərəfindən istehsal olunan sellüloza efirindən biri. Bu iki məhsulun istehsalında istifadə olunan incə üyüdülmüş sellülozun morfologiyası da göstərilir.

Standart proseslə əldə edilən sellüloza və sellüloza efirinin elektron mikroqrafiklərini müqayisə edərək, hər ikisinin oxşar morfoloji xüsusiyyətlərə malik olduğunu tapmaq asandır. Hər iki şəkildəki çoxlu sayda hissəciklər adətən uzun, nazik strukturlar nümayiş etdirir və bu, əsas morfoloji xüsusiyyətlərin kimyəvi reaksiya baş verdikdən sonra belə dəyişmədiyini göstərir. Aydındır ki, reaksiya məhsullarının hissəcik morfologiyası xassələri xammal ilə yüksək korrelyasiyaya malikdir.

Müəyyən edilmişdir ki, yeni proseslə əmələ gələn sellüloza efirinin morfoloji xüsusiyyətləri əhəmiyyətli dərəcədə fərqlidir, o, daha böyük orta diametrli DIFI-yə (50,3) malikdir və əsasən dəyirmi qısa və qalın hissəcik formalarını təqdim edir, tipik nazik və uzun hissəciklər isə sellüloza xammalında Demək olar ki, sönmüşdür.

Bu rəqəm bir daha onu göstərir ki, yeni proses nəticəsində yaranan sellüloza efirlərinin hissəcik morfologiyası artıq sellüloza xammalının morfologiyası ilə bağlı deyil – xammalın morfologiyası ilə son məhsul arasında əlaqə artıq mövcud deyil.

4. HEMC hissəciklərinin morfologiyasının GSP-də islanmamış yığınların əmələ gəlməsinə təsiri

GSP, iş mexanizmi haqqında fərziyyəmizin (daha böyük orta diametrli DIFI (50,3) ilə sellüloza efir məhsulunun istifadəsi arzuolunmaz yığılmanı azaldacaq) doğruluğunu yoxlamaq üçün sahə tətbiqi şəraitində sınaqdan keçirilmişdir. Bu təcrübələrdə 37 µm ilə 52 µm arasında dəyişən orta diametrli DIFI(50,3) olan HEMC-lərdən istifadə edilmişdir. Hissəciklərin morfologiyasından başqa amillərin təsirini minimuma endirmək üçün gips bazası və bütün digər əlavələr dəyişməz saxlanılmışdır. Sınaq zamanı sellüloza efirinin özlülüyü sabit saxlanılıb (60.000mPa.s, 2% sulu məhlul, HAAKE reometri ilə ölçüldü).

Tətbiq sınaqlarında çiləmə üçün kommersiyada mövcud olan gips çiləyicisi (PFT G4) istifadə edilmişdir. Divara tətbiq edildikdən dərhal sonra gips harçının islanmamış topaklarının əmələ gəlməsinin qiymətləndirilməsinə diqqət yetirin. Suvaq tətbiqi prosesi boyunca bu mərhələdə yığılmanın qiymətləndirilməsi məhsulun performansındakı fərqləri ən yaxşı şəkildə aşkar edəcəkdir. Testdə təcrübəli işçilər yığılma vəziyyətini 1 ən yaxşı və 6 ən pis olmaqla qiymətləndirdi.

Test nəticələri orta lif diametri DIFI (50,3) və yığılma performansı balı arasındakı əlaqəni aydın şəkildə göstərir. Daha böyük DIFI(50,3) olan sellüloza efiri məhsullarının daha kiçik DIFI(50,3) məhsullarını üstələdiyi fərziyyəmizə uyğun olaraq, DIFI(50,3) üçün 52 µm orta xal 2 (yaxşı), DIFI(yaxşı) olub. 37µm və 40µm-dən 50,3) 5 (uğursuzluq) qazandı.

Gözlədiyimiz kimi, GSP tətbiqlərində yığılma davranışı istifadə olunan sellüloza efirinin orta diametri DIFI(50,3)-dən əhəmiyyətli dərəcədə asılıdır. Bundan əlavə, əvvəlki müzakirədə qeyd edilmişdir ki, bütün morfoloji parametrlər arasında DIFI(50,3) sellüloza efir tozlarının həll olma müddətinə güclü təsir göstərir. Bu, hissəciklərin morfologiyası ilə yüksək korrelyasiyaya malik olan sellüloza efirinin həll olunma vaxtının son nəticədə GSP-də yığınların əmələ gəlməsinə təsir etdiyini təsdiqləyir. Daha böyük DIFI (50,3) tozun daha uzun həll müddətinə səbəb olur ki, bu da yığılma şansını əhəmiyyətli dərəcədə azaldır. Bununla belə, tozun həll olunma müddəti çox uzun olması sellüloza efirinin çiləmə avadanlığının qarışdırma müddətində tamamilə həll edilməsini çətinləşdirəcək.

Daha böyük orta lif diametri DIFI (50,3) sayəsində optimallaşdırılmış həll edilmə profilinə malik yeni HEMC məhsulu nəinki gips tozunun daha yaxşı islanmasına malikdir (toplanmanın qiymətləndirilməsində göründüyü kimi), həm də su tutma performansına təsir göstərmir. məhsul. EN 459-2-yə uyğun olaraq ölçülmüş su tutma səviyyəsi 37µm-dən 52µm-ə qədər DIFI(50,3) ilə eyni özlülükdə olan HEMC məhsullarından fərqlənmirdi. 5 dəqiqə və 60 dəqiqədən sonra bütün ölçmələr qrafikdə göstərilən tələb olunan diapazona düşür.

Bununla belə, o da təsdiqləndi ki, DIFI(50,3) çox böyük olarsa, sellüloza efir hissəcikləri artıq tamamilə həll olunmayacaq. Bu, 59 µM məhsulun DIFI(50,3) sınağı zamanı aşkar edilmişdir. Onun su tutma testi 5 dəqiqədən sonra və xüsusilə 60 dəqiqədən sonra tələb olunan minimuma cavab vermədi.

5. Xülasə

Sellüloza efirləri GSP formulalarında vacib əlavələrdir. Buradakı tədqiqat və məhsul inkişaf işləri sellüloza efirlərinin hissəcik morfologiyası ilə mexaniki püskürtmə zamanı nəmlənməmiş topaqların (sözdə yığılma) əmələ gəlməsi arasındakı əlaqəyə baxır. İş mexanizminin fərziyyəsinə əsaslanır ki, sellüloza efir tozunun həll olunma müddəti gips tozunun su ilə islanmasına təsir edir və beləliklə, topaqların əmələ gəlməsinə təsir edir.

Çözülmə müddəti sellüloza efirinin hissəcik morfologiyasından asılıdır və rəqəmsal görüntü analizi alətlərindən istifadə etməklə əldə edilə bilər. GSP-də böyük orta diametrli DIFI (50,3) olan sellüloza efirləri optimallaşdırılmış toz həlletmə xüsusiyyətlərinə malikdir və suyun gips hissəciklərini yaxşıca islatmasına daha çox vaxt verir və beləliklə, optimal antiaglomerasiyaya imkan verir. Bu növ sellüloza efiri yeni istehsal prosesindən istifadə etməklə istehsal olunur və onun hissəcik forması istehsal üçün xammalın ilkin formasından asılı deyildir.

Orta lif diametri DIFI (50,3) toplaşmaya çox mühüm təsir göstərir, bu məhsulu yerində çiləmə üçün kommersiyada mövcud olan maşınla püskürtülmüş gips bazasına əlavə etməklə təsdiq edilmişdir. Bundan əlavə, bu sahə sprey sınaqları laboratoriya nəticələrimizi təsdiqlədi: böyük DIFI (50,3) ilə ən yaxşı performans göstərən selüloz efir məhsulları GSP təşviqatının vaxt pəncərəsində tamamilə həll olunurdu. Buna görə də, hissəciklərin formasını yaxşılaşdırdıqdan sonra ən yaxşı anti-caking xassələrə malik olan sellüloza efir məhsulu hələ də orijinal su tutma qabiliyyətini saxlayır.