Sviluppu di novi eteri di cellulosa HEMC per riduce l'agglomerazione in gesso a base di gesso spruzzata in macchina

Sviluppu di novi eteri di cellulosa HEMC per riduce l'agglomerazione in gesso a base di gesso spruzzata in macchina

Dapoi l'anni 1970, l'ingesu à spruzzo à a macchina (GSP) hè statu largamente utilizatu in l'Europa Occidentale. L'emergenza di a spruzzatura meccanica hà miglioratu in modu efficace l'efficienza di a custruzzione di stuccatura mentre riduce i costi di custruzzione. Cù l'approfondimentu di a cummercializazione GSP, l'etere di cellulosa soluble in acqua hè diventatu un additivu chjave. L'etere di cellulosa dà à GSP una bona prestazione di ritenzione di l'acqua, chì limita l'assorbimentu di l'umidità di u sustrato in u gesso, ottenendu cusì un tempu di presa stabile è boni proprietà meccaniche. Inoltre, a curva reologica specifica di l'etere di cellulosa pò migliurà l'effettu di a spruzzatura di a macchina è simplificà significativamente i successivi processi di livellazione è finitura di u mortar.

Malgradu i vantaghji evidenti di l'eteri di cellulosa in l'applicazioni GSP, pò ancu cuntribuisce potenzialmente à a furmazione di grumi secchi quandu spruzzate. Questi clumps unwetted sò ancu cunnisciuti cum'è clumping o caking, è ponu affettà negativamente u leveling è a finitura di u mortar. L'agglomerazione pò riduce l'efficienza di u situ è ​​​​aumentà u costu di l'applicazioni di prudutti di gypsum d'altu rendiment. Per capisce megliu l'effettu di l'eteri di cellulosa nantu à a furmazione di grumi in GSP, avemu fattu un studiu per pruvà à identificà i paràmetri di u produttu pertinenti chì influenzanu a so furmazione. Basatu nantu à i risultati di stu studiu, avemu sviluppatu una seria di prudutti d'etere di cellulosa cù una tendenza ridutta à l'agglomerate è evaluate in applicazioni pratiche.

Parolle chjave: etere di cellulosa; gesso spruzzatu di macchina di gesso; velocità di dissoluzione; morfologia di particella

1. Introduzione

L'eteri di cellulosa solubile in acqua sò stati aduprati cù successu in plasters sprayed machine-basati in gesso (GSP) per regulà a dumanda d'acqua, migliurà a retenzioni d'acqua è migliurà e proprietà reologiche di i mortar. Per quessa, aiuta à migliurà u funziunamentu di u mortaru umitu, assicurendu cusì a forza necessaria di u mortaru. Per via di e so proprietà di cumerciu viable è ecologicu, a mistura secca GSP hè diventata un materiale di custruzzione d'internu largamente utilizatu in tutta l'Europa in l'ultimi 20 anni.

Macchinari per mischjà è spraying GSP mischia secca hè stata cummercializata cù successu per decennii. Ancu s'ellu alcune caratteristiche tecniche di l'equipaggiu di diversi fabricatori varienu, tutte e macchine di spruzzatura dispunibuli in u cummerciu permettenu un tempu d'agitazione assai limitatu per l'acqua per mischjà cù u mortaru di mischju seccu di gypsum chì cuntene etere di cellulosa. In generale, tuttu u prucessu di mischju dura solu uni pochi seconde. Dopu à mischjà, u mortaru umitu hè pumped through the delivery hose and sprayed on the substrate wall. Tuttu u prucessu hè cumpletu in un minutu. In ogni casu, in un pocu tempu, l'eteri di cellulosa deve esse dissolutu cumplettamente per sviluppà cumplettamente e so proprietà in l'applicazione. L'aggiunta di prudutti d'eteri di cellulosa finamente macinati à formulazioni di mortare di gesso assicura una dissoluzione completa durante stu prucessu di spruzzatura.

L'etere di cellulosa finamente macinatu cresce a cunsistenza rapidamente à u cuntattu cù l'acqua durante l'agitazione in u pulverizadoru. L'aumentu rapidu di viscosità causatu da a dissoluzione di l'etere di cellulosa causa prublemi cù l'acqua cuncurrente di umidificazione di e particelle di materiale cimentiziu di gypsum. Quandu l'acqua cumencia à sgrossa, diventa menu fluidu è ùn pò micca penetrà in i picculi pori trà e particelle di gypsum. Dopu chì l'accessu à i pori hè bluccatu, u prucessu di umidificazione di e particelle di materiale cimentu da l'acqua hè ritardatu. U tempu di mischju in u pulverizadoru era più brevi di u tempu necessariu per umidificà cumplettamente e particelle di gypsum, chì hà risultatu in a furmazione di grumi di polveri secche in u mortaru umitu frescu. Una volta questi clumps sò furmati, impediscenu l'efficienza di i travagliadori in i prucessi sussegwenti: u mortar leveling with clumps hè assai prublema è piglia più tempu. Ancu dopu chì u mortaru hè stallatu, i grumi inizialmente formati ponu apparisce. Per esempiu, copre i clumps in l'internu durante a custruzzione porta à l'apparizione di spazii scuri in u stadiu più tardi, chì ùn vulemu micca vede.

Ancu l'eteri di cellulosa sò stati utilizati com'è additivi in ​​GSP per parechji anni, u so effettu nantu à a furmazione di lumps unwetted ùn hè statu studiatu assai finu à avà. Questu articulu presenta un approcciu sistematicu chì pò esse usatu per capiscenu a causa radicali di l'agglomerazione da una perspettiva di l'etere di cellulosa.

2. Motivi per a furmazione di clumps unwetted in GSP

2.1 Umidificazione di gesso basati in gesso

In i primi fasi di stabilimentu di u prugramma di ricerca, una quantità di raghji pussibuli per a furmazione di clumps in u CSP sò stati riuniti. Dopu, attraversu l'analisi assistita da computer, u prublema hè focu annantu à s'ellu ci hè una suluzione tecnica pratica. Per mezu di sti travaglii, a suluzione ottima per a furmazione di agglomerati in GSP hè stata schermata preliminarmente. Da e considerazioni tecniche è cummirciali, a strada tecnica di cambià l'umidificazione di particelle di gesso da u trattamentu di a superficia hè esclusa. Da un puntu di vista cummerciale, l'idea di rimpiazzà l'equipaggiu esistenti cù un equipamentu di spraying cù una camara di mischju apposta chì pò assicurà un mischju abbastanza d'acqua è mortar hè escluditu.

Un'altra opzione hè di utilizà l'agenti di umidificazione cum'è additivi in ​​formulazioni di gesso di gesso è avemu trovu una patente per questu. In ogni casu, l'aghjunzione di questu additivu inevitabbilmente affetta negativamente a lavorabilità di u gesso. A più impurtante, cambia e proprietà fisiche di u mortar, in particulare durezza è forza. Dunque ùn avemu micca sfondatu troppu in questu. Inoltre, l'aghjuntu di l'agenti di umidificazione hè ancu cunsideratu chì possibbilmente avè un impattu negativu nantu à l'ambiente.

In cunsiderà chì l'etere di cellulosa hè digià parte di a formulazione di gesso basata in gypsum, l'optimizazione di l'etere di cellulosa stessu diventa a megliu suluzione chì pò esse selezziunata. À u listessu tempu, ùn deve micca affettà e proprietà di retenzioni di l'acqua o influenza negativamente e proprietà reologichi di u gesso in usu. Basatu annantu à l'ipotesi pruposta prima chì a generazione di polveri non bagnati in GSP hè duvuta à l'aumentu eccessivamente veloce di a viscosità di l'eteri di cellulosa dopu u cuntattu cù l'acqua durante l'agitazione, u cuntrollu di e caratteristiche di dissoluzione di l'eteri di cellulosa hè diventatu u scopu principale di u nostru studiu. .

2.2 Tempu di dissoluzione di l'etere di cellulosa

Un modu faciule per rallentà a velocità di dissoluzione di l'eteri di cellulosa hè di utilizà prudutti di qualità granulare. U principale svantaghju di l'usu di stu approcciu in GSP hè chì e particelle chì sò troppu grossi ùn si dissolvi micca cumplettamente in a curta finestra di agitazione di 10 seconde in u sprayer, chì porta à una perdita di retenzioni d'acqua. Inoltre, l'inflazione di l'etere di cellulosa senza dissoluzione in a tappa più tardi portarà à l'engrossi dopu a plastering è affetta u rendiment di a custruzzione, chì hè ciò chì ùn vulemu micca vede.

Un'altra opzione per riduce a velocità di dissoluzione di l'eteri di cellulosa hè di reticulà reversibile a superficia di l'eteri di cellulosa cù glioxal. Tuttavia, postu chì a reazione di reticulazione hè cuntrullata da u pH, a velocità di dissoluzione di l'eteri di cellulosa hè assai dipendente da u pH di a suluzione aquosa circundante. U valore di pH di u sistema GSP mischju cù calce spenta hè assai altu, è i ligami cross-linking di glycoxal nantu à a superficia sò aperti rapidamente dopu à cuntattu cù l'acqua, è a viscosità cumencia à risurrezzione istantaneamente. Dunque, tali trattamenti chimichi ùn ponu micca ghjucà un rolu in u cuntrollu di a velocità di dissoluzione in GSP.

U tempu di dissoluzione di l'eteri di cellulosa dipende ancu da a so morfologia di particella. Tuttavia, stu fattu ùn hà micca ricevutu assai attenzione finu à avà, ancu s'ellu l'effettu hè assai significativu. Hanu una velocità di dissoluzione lineare constante [kg/(m2•s)], cusì a so dissoluzione è l'accumulazione di viscosità sò proporzionali à a superficia dispunibule. Questa tarifa pò varià significativamente cù cambiamenti in a morfologia di e particelle di cellulosa. In i nostri calculi, si assume chì a viscosità piena (100%) hè righjunta dopu à 5 seconde di mischju in agitazione.

I calculi di e diverse morfologie di particeddi anu dimustratu chì i particeddi sferichi avianu una viscosità di 35% di a viscosità finale à a mità di u tempu di mischju. In u stessu periodu, e particelle di cellulosa in forma di bastone ponu ghjunghje solu à 10%. I particeddi in forma di discu sò cuminciati à dissolve dopu2,5 seconde.

Includite ancu e caratteristiche di solubilità ideale per l'eteri di cellulosa in GSP. Ritardate l'accumulazione iniziale di viscosità per più di 4,5 seconde. Dopu, a viscosità hà aumentatu rapidamente per ghjunghje à a viscosità finale in 5 seconde da u tempu di mischju di agitazione. In GSP, un tempu di dissoluzione ritardatu cusì longu permette à u sistema di avè una viscosità bassu, è l'acqua aghjunta pò bagnà cumplettamente i particeddi di gypsum è entra in i pori trà e particelle senza disturbu.

3. Morfologia di particella di l'etere di cellulosa

3.1 Misurazione di a morfologia di particella

Siccomu a forma di particelle d'etere di cellulosa hà un impattu cusì significativu nantu à a solubilità, hè prima necessariu di determinà i paràmetri chì descrizanu a forma di particelle di etere di cellulosa, è dopu identificà e differenze trà non-wetting A furmazione di agglomerati hè un paràmetru particularmente pertinente. .

Avemu ottenutu a morfologia di particella di l'etere di cellulosa per a tecnica di analisi dinamica di l'imaghjini. A morfologia di particella di l'eteri di cellulosa pò esse cumpletamente carattarizata utilizendu un analizzatore d'imaghjini digitale SYMPATEC (fattu in Germania) è strumenti di analisi software specifichi. I paràmetri di a forma di particella più impurtanti sò stati truvati per esse a lunghezza media di fibre espressa cum'è LEFI (50,3) è u diametru mediu spressu cum'è DIFI (50,3). I dati di lunghezza media di Fibra sò cunsiderati cum'è a longa durata di una certa particella d'etere di cellulosa sparghje.

Di solitu dati di distribuzione di particeddi grannizza cum'è u diamitru mediu di fibre DIFI pò esse calculatu basatu nantu à u numeru di particeddi (nutata da 0), lunghezza (nutata da 1), area (nutata da 2) o vulume (nutata da 3). Tutte e misurazioni di dati di particella in questa carta sò basati nantu à u voluminu è sò dunque indicati cù un suffissu 3. Per esempiu, in DIFI (50,3), 3 significa a distribuzione di u voluminu, è 50 significa chì 50% di a curva di distribuzione di particella hè più chjuca di u valore indicatu, è l'altru 50% hè più grande di u valore indicatu. I dati di forma di particella di etere di cellulosa sò dati in micrometri (µm).

3.2 Etere di cellulosa dopu l'optimizazione di morfologia di particella

Pigliendu in contu l 'effettu di a superficia di particeddi, u tempu di dissoluzione di particeddi di cellulosa etere cù una forma di particella bastone-like dipende fermamente da u diamitru di fibre mediu DIFI (50,3). Basatu annantu à questa supposizione, u travagliu di sviluppu nantu à l'eteri di cellulosa hè stata diretta à ottene prudutti cù un diametru di fibra mediu più grande DIFI (50,3) per migliurà a solubilità di u polu.

Tuttavia, un incrementu di a lunghezza media di a fibra DIFI (50,3) ùn deve esse accumpagnata da un aumentu di a dimensione media di particella. L'aumentu di i dui paràmetri inseme darà risultà in particelle chì sò troppu grande per dissolve cumplettamente in u tempu tipicu di agitazione di 10 seconde di spraying meccanicu.

Dunque, un hydroxyethylmethylcellulose (HEMC) ideale deve avè un diametru di fibra media più grande DIFI (50,3) mentre mantene a lunghezza media di fibra LEFI (50,3). Avemu aduprà un novu prucessu di produzzione di etere di cellulosa per pruduce un HEMC mejoratu. A forma di particella di l'etere di cellulosa soluble in acqua ottenuta da stu prucessu di produzzione hè completamente sfarente da a forma di particella di a cellulosa utilizata com'è materia prima per a produzzione. In altre parolle, u prucessu di pruduzzione permette à u disignu di a forma di particella di l'etere di cellulosa per esse indipindenti da a so materia prima di produzzione.

Trè scanning microscopiu imaghjini elettroni: unu di cellulosa etere pruduciutu da u prucessu standard, è unu di cellulosa etere prodotta da u novu prucessu cù un diametru più grande di DIFI (50,3) chè i prudutti di strumentu prucessu cunvinziunali. Hè ancu mostrata a morfologia di a cellulosa finamente macinata utilizata in a produzzione di sti dui prudutti.

Paragunendu i micrografii elettroni di cellulosa è etere di cellulosa prudutte da u prucessu standard, hè faciule truvà chì i dui anu caratteristiche morfologichi simili. U gran numaru di particeddi in i dui imagine mostra tipicamente strutture longu è sottili, chì suggerenu chì e caratteristiche morfologiche basi ùn anu cambiatu ancu dopu chì a reazzione chimica hè accaduta. Hè chjaru chì e caratteristiche di morfologia di particelle di i prudutti di reazione sò assai correlati cù e materie prime.

Hè statu trovu chì e caratteristiche morfologica di l'etere di cellulosa pruduciutu da u novu prucessu sò significativamente sfarente, hà un diamitru mediu DIFI più grande (50,3), è presenta principalmente forme di particella curtu è grossu, mentre chì i particeddi tipici magre è longu. in materia prima di cellulosa Quasi estinta.

Questa figura mostra dinò chì a morfologia di particella di l'eteri di cellulosa pruduciutu da u novu prucessu ùn hè più ligata à a morfologia di a materia prima di cellulosa - u ligame trà a morfologia di a materia prima è u pruduttu finali ùn esiste più.

4. Effettu di a morfologia di particella HEMC nantu à a furmazione di clumps unwetted in GSP

GSP hè statu pruvatu in e cundizioni di l'applicazione di u campu per verificà chì a nostra ipotesi nantu à u mecanismu di travagliu (chì l'usu di un pruduttu di cellulosa etere cù un diametru mediu DIFI più grande (50,3) riduce l'agglomerazione indesiderata) era curretta. In questi esperimenti sò stati usati HEMC cù diametri medii DIFI(50,3) da 37 µm à 52 µm. Per minimizzà l'influenza di fatturi altru ch'è a morfologia di particella, a basa di gesso di gesso è tutti l'altri additivi sò stati mantinuti invariati. A viscosità di l'etere di cellulosa hè stata mantenuta constante durante a prova (60 000 mPa.s, suluzione 2% aqueous, misurata cù un reometru HAAKE).

Un spruzzatore di gypsum dispunibule cummerciale (PFT G4) hè statu utilizatu per a spruzzatura in i prucessi di l'applicazione. Focus nantu à evaluà a furmazione di grumi unwetted di mortar di gypsum immediatamente dopu chì hè stata appiicata à u muru. A valutazione di l'agglutinazione in questa tappa in tuttu u prucessu di appiecazione di stuccatura revelarà megliu e differenze in u rendiment di u produttu. In a prova, i travagliadori sperimentati anu valutatu a situazione di clumping, cù 1 hè u megliu è 6 hè u peghju.

I risultati di a prova mostranu chjaramente a correlazione trà u diametru mediu di fibra DIFI (50,3) è u puntu di rendiment di aggregazione. In cunfurmità cù a nostra ipotesi chì i prudutti d'etere di cellulosa cù DIFI (50,3) più grande anu superatu i prudutti DIFI (50,3) più chjuchi, u puntu mediu per DIFI (50,3) di 52 µm era 2 (bonu) , mentri quelli cun DIFI ( 50,3) di 37 µm e 40 µm hanno ottenuto 5 (fallimento).

Cumu l'aspittavamu, u cumportamentu di aggregazione in l'applicazioni GSP dipende significativamente da u diametru mediu DIFI (50,3) di l'etere di cellulosa utilizatu. Inoltre, hè statu mintuatu in a discussione previa chì trà tutti i paràmetri morfologichi DIFI (50,3) hà assai affettatu u tempu di dissoluzione di polveri d'etere di cellulosa. Questu cunferma chì u tempu di dissoluzione di l'etere di cellulosa, chì hè assai correlata cù a morfologia di particella, infine affetta a furmazione di clumps in GSP. Un DIFI più grande (50,3) provoca un tempu di dissoluzione più longu di u polu, chì reduce significativamente a chance d'agglomerazione. In ogni casu, u tempu di dissoluzione di u polveru troppu longu farà difficiule per l'etere di cellulosa di dissolve cumpletamente in u tempu di agitazione di l'equipaggiu di spraying.

U novu pruduttu HEMC cù un prufilu di dissoluzione ottimisatu per via di un diametru di fibra mediu più grande DIFI (50,3) ùn solu ùn hà micca megliu umidificazione di u polveru di gypsum (cum'è vistu in a valutazione di clumping), ma ancu ùn affetta micca u rendiment di ritenzione d'acqua di u pruduttu. A ritenzione d'acqua misurata secondu a EN 459-2 era indistinguibile da i prudutti HEMC di a stessa viscosità cù DIFI (50,3) da 37µm à 52µm. Tutte e misurazioni dopu à 5 minuti è 60 minuti entranu in a gamma necessaria indicata in u graficu.

Tuttavia, hè statu ancu cunfirmatu chì si DIFI (50,3) diventa troppu grande, i particeddi di l'etere di cellulosa ùn sò più dissolvi cumpletamente. Questu hè statu truvatu durante a prova di un pruduttu DIFI (50,3) di 59 µM. I so risultati di test di ritenzione d'acqua dopu à 5 minuti è soprattuttu dopu à 60 minuti ùn anu micca scuntrà u minimu necessariu.

5. Riassuntu

L'eteri di cellulosa sò additivi impurtanti in formulazioni GSP. U travagliu di ricerca è di sviluppu di u produttu guarda quì à a correlazione trà a morfologia di particella di l'eteri di cellulosa è a furmazione di clumps unwetted (clumping) quandu sò spruzzati meccanicamente. Hè basatu annantu à l'assunzione di u mecanismu di travagliu chì u tempu di dissoluzione di u polveru d'etere di cellulosa affetta l'umidificazione di u polu di gypsum da l'acqua è cusì affetta a furmazione di clumps.

U tempu di dissoluzione dipende da a morfologia di particella di l'etere di cellulosa è pò esse ottinutu cù strumenti di analisi di l'imaghjini digitale. In GSP, l'eteri di cellulosa cù un grande diametru mediu di DIFI (50,3) anu ottimisatu e caratteristiche di dissoluzione di polveri, chì permettenu più tempu per l'acqua per bagnà bè e particelle di gypsum, permettendu cusì l'ottima anti-agglomerazione. Stu tipu d'etere di cellulosa hè pruduttu cù un novu prucessu di produzzione, è a so forma di particella ùn dipende micca da a forma originale di a materia prima per a produzzione.

U diametru mediu di fibra DIFI (50,3) hà un effettu assai impurtante nantu à a clumping, chì hè stata verificata aghjustendu stu pruduttu à una basa di gypsum spruzzata in macchina in u cummerciale per spraying in situ. Inoltre, sti testi di spruzzo di campu anu cunfirmatu i nostri risultati di laboratoriu: i prudutti di l'etere di cellulosa più performanti cù un grande DIFI (50,3) eranu cumpletamente solubili in a finestra di tempu di agitazione GSP. Dunque, u pruduttu di l'etere di cellulosa cù e migliori proprietà anti-caking dopu à migliurà a forma di particella mantene sempre u rendiment di ritenzione d'acqua originale.