Evoluo de novaj HEMC-celulozeteroj por redukti aglomeradon en gipso-bazitaj maŝin-ŝpruciitaj gipsoj

Evoluo de novaj HEMC-celulozeteroj por redukti aglomeradon en gipso-bazitaj maŝin-ŝpruciitaj gipsoj

Gips-bazita maŝin-ŝprucita gipso (GSP) estis vaste uzita en Okcidenteŭropo ekde la 1970-aj jaroj. La apero de mekanika ŝprucado efike plibonigis la efikecon de gipsa konstruo reduktante konstrukostojn. Kun la profundiĝo de GSP-komercado, akvosolvebla celuloza etero fariĝis ŝlosila aldonaĵo. Celuloza etero dotas GSP per bona akva retenado, kiu limigas la sorbadon de la substrato de humideco en la gipso, tiel akirante stabilan fiksan tempon kaj bonajn mekanikajn ecojn. Krome, la specifa reologia kurbo de celuloza etero povas plibonigi la efikon de maŝina ŝprucado kaj signife simpligi la postajn pistujajn nivelajn kaj finajn procezojn.

Malgraŭ la evidentaj avantaĝoj de celulozaj eteroj en GSP-aplikoj, ĝi ankaŭ povas eble kontribui al la formado de sekaj buloj kiam ŝprucita. Ĉi tiuj nemalsekigitaj aretoj ankaŭ estas konataj kiel aglutado aŭ kakado, kaj ili povas negative influi la ebenigon kaj finpoluron de la mortero. Aglomerado povas redukti ejon efikecon kaj pliigi la koston de alt-efikecaj gipsoproduktaj aplikoj. Por pli bone kompreni la efikon de celulozaj eteroj sur la formado de buloj en GSP, ni faris studon por provi identigi la koncernajn produktajn parametrojn, kiuj influas ilian formadon. Surbaze de la rezultoj de ĉi tiu studo, ni evoluigis serion de celulozaj eterproduktoj kun reduktita tendenco al aglomerado kaj taksis ilin en praktikaj aplikoj.

Ŝlosilvortoj: celuloza etero; gipsomaŝino ŝprucigi gipso; imposto de dissolvo; partikla morfologio

1. Enkonduko

Akvosolveblaj celulozaj eteroj estis sukcese uzataj en gipso-bazitaj maŝin-ŝpruciitaj gipsoj (GSP) por reguligi akvobezonon, plibonigi akvoretenon kaj plibonigi la reologiajn ecojn de pistujoj. Tial ĝi helpas plibonigi la agadon de la malseka pistujo, tiel certigante la bezonatan forton de la pistujo. Pro siaj komerce realigeblaj kaj ekologiemaj propraĵoj, seka miksaĵo GSP fariĝis vaste uzata interna konstrumaterialo tra Eŭropo dum la lastaj 20 jaroj.

Maŝinaro por miksi kaj ŝprucigi sekan miksaĵon GSP estis sukcese komercigita dum jardekoj. Kvankam kelkaj teknikaj ecoj de ekipaĵo de malsamaj produktantoj varias, ĉiuj komerce haveblaj ŝprucmaŝinoj permesas tre limigitan agitadtempon por akvo miksi kun celuloza eter-enhavanta gipsoŝtona sek-miksaĵa mortero. Ĝenerale, la tuta miksa procezo daŭras nur kelkajn sekundojn. Post miksado, la malseka mortero estas pumpita tra la liverhoso kaj ŝprucita sur la substratmuron. La tuta procezo finiĝas ene de minuto. Tamen, en tia mallonga tempodaŭro, celulozaj eteroj devas esti komplete dissolvitaj por plene disvolvi siajn trajtojn en la aplikaĵo. Aldono de fajne muelitaj celulozaj eteroj al gipsaj pistujformuloj certigas kompletan dissolvon dum ĉi tiu ŝprucaĵprocezo.

La fajne muelita celuloza etero akiras konsistencon rapide ĉe kontakto kun akvo dum agitado en la ŝprucigilo. La rapida viskozecpliiĝo kaŭzita de la dissolvo de la celuloza etero kaŭzas problemojn kun la samtempa akvomalsekigado de la gipso-cementaj materialaj partikloj. Ĉar la akvo komencas dikiĝi, ĝi fariĝas malpli fluida kaj ne povas penetri en la malgrandajn porojn inter la gipsopartikloj. Post kiam la aliro al la poroj estas blokita, la malsekiga procezo de la cementaj materialaj partikloj per akvo estas prokrastita. La miksa tempo en la ŝprucigilo estis pli mallonga ol la tempo postulata por plene malsekigi la gipsopartiklojn, kiuj rezultigis la formadon de sekaj pulvoramasoj en la freŝa malseka mortero. Post kiam ĉi tiuj aretoj estas formitaj, ili malhelpas la efikecon de laboristoj en postaj procezoj: ebenigi morteron kun aretoj estas tre ĝena kaj prenas pli da tempo. Eĉ post kiam la mortero fiksiĝis, komence formitaj amasoj povas aperi. Ekzemple, kovri la amasojn interne dum konstruado kondukos al la apero de malhelaj areoj en la posta stadio, kiujn ni ne volas vidi.

Kvankam celulozeteroj estis uzitaj kiel aldonaĵoj en GSP dum multaj jaroj, ilia efiko al la formado de nemalsekigitaj buloj ne estis multe studita ĝis nun. Ĉi tiu artikolo prezentas sisteman aliron, kiu povas esti uzata por kompreni la radikan kaŭzon de aglomerado de celuloza etera perspektivo.

2. Kialoj por la formado de nemalsekigitaj aretoj en GSP

2.1 Malsekigado de gipso-bazitaj gipsoj

En la fruaj stadioj de establado de la esplorprogramo, kelkaj eblaj radikkaŭzoj por la formado de aretoj en la CSP estis kunvenitaj. Poste, per komputila analizo, la problemo estas koncentrita al ĉu ekzistas praktika teknika solvo. Per ĉi tiuj verkoj, la optimuma solvo al la formado de aglomeratoj en GSP estis antaŭcertigata. De kaj teknikaj kaj komercaj konsideroj, la teknika vojo ŝanĝi la malsekigadon de gipsopartikloj per surfaca traktado estas ekskludita. El komerca vidpunkto, la ideo anstataŭigi la ekzistantan ekipaĵon per ŝpruciga ekipaĵo kun speciale desegnita miksa ĉambro, kiu povas certigi sufiĉan miksadon de akvo kaj pistujo estas forigita.

Alia opcio estas uzi malsekigantajn agentojn kiel aldonaĵojn en gipsoaj gipsoaj formulaĵoj kaj ni jam trovis patenton por tio. Tamen, la aldono de ĉi tiu aldonaĵo neeviteble influas negative la laboreblecon de la gipso. Pli grave, ĝi ŝanĝas la fizikajn ecojn de la mortero, precipe malmolecon kaj forton. Do ni ne tro profunde enprofundiĝis en ĝi. Krome, la aldono de malsekigantaj agentoj ankaŭ estas konsiderata kiel eble malfavora efiko al la medio.

Konsiderante, ke celuloza etero jam estas parto de la gipso-bazita gipsa formulo, optimumigi celulozan eteron mem fariĝas la plej bona solvo, kiu povas esti elektita. Samtempe, ĝi ne devas influi la akvoretenajn proprietojn aŭ negative influi la reologiajn ecojn de la uzata gipso. Surbaze de la antaŭe proponita hipotezo, ke la generacio de nemalsekigitaj pulvoroj en GSP ŝuldiĝas al la tro rapida pliiĝo de la viskozeco de celulozaj eteroj post kontakto kun akvo dum kirlado, kontroli la dissolvajn trajtojn de celulozaj eteroj fariĝis la ĉefa celo de nia studo. .

2.2 Solva tempo de celuloza etero

Facila maniero malrapidigi la dissolvrapidecon de celulozaj eteroj estas uzi grajnecajn gradajn produktojn. La ĉefa malavantaĝo uzi ĉi tiun aliron en GSP estas, ke eroj tro krudaj ne dissolviĝas tute ene de la mallonga 10-sekunda agita fenestro en la ŝprucigilo, kio kondukas al perdo de akvoreteno. Krome, la ŝveliĝo de nesolvita celuloza etero en la posta etapo kondukos al dikiĝo post gipsado kaj influos la konstruan rendimenton, kion ni ne volas vidi.

Alia opcio por redukti la dissolvrapidecon de celulozeteroj estas reigeble krucligi la surfacon de celulozeteroj kun glioksalo. Tamen, ĉar la interliga reago estas pH-kontrolita, la dissolvofteco de celulozeteroj estas tre dependa de la pH de la ĉirkaŭa akva solvaĵo. La pH-valoro de la GSP-sistemo miksita kun estingita kalko estas tre alta, kaj la krucligaj ligoj de glioksalo sur la surfaco rapide malfermiĝas post kontakto kun akvo, kaj la viskozeco komencas pliiĝi tuj. Tial tiaj kemiaj traktadoj ne povas ludi rolon en kontrolado de la dissolvofteco en GSP.

La dissolvtempo de celulozeteroj ankaŭ dependas de ilia partiklomorfologio. Tamen, ĉi tiu fakto ne ricevis multe da atento ĝis nun, kvankam la efiko estas tre signifa. Ili havas konstantan linearan dissolvrapidecon [kg/(m2•s)], do ilia dissolvo kaj viskozec-amasiĝo estas proporciaj al la disponebla surfaco. Tiu indico povas varii signife kun ŝanĝoj en la morfologio de la celulozaj partikloj. En niaj kalkuloj oni supozas, ke plena viskozeco (100%) estas atingita post 5 sekundoj da miksado.

Kalkuloj de malsamaj partiklomorfologioj montris ke sferaj partikloj havis viskozecon de 35% de la fina viskozeco je duono de la miksa tempo. En la sama tempoperiodo, bastonformaj celulozaj eteroj povas atingi nur 10%. La diskoformaj partikloj ĵus komencis solvi poste2,5 sekundoj.

Ankaŭ inkluzivitaj estas idealaj solveblaj trajtoj por celulozaj eteroj en GSP. Prokrastu komencan viskozecon pli ol 4,5 sekundojn. Poste, la viskozeco pliiĝis rapide por atingi la finan viskozecon ene de 5 sekundoj de moviĝanta miksa tempo. En GSP, tia longa prokrastita dissolvtempo permesas al la sistemo havi malaltan viskozecon, kaj la aldonita akvo povas plene malsekigi la gipsopartiklojn kaj eniri la porojn inter la partikloj sen ĝenado.

3. Partiklomorfologio de celuloza etero

3.1 Mezurado de partiklomorfologio

Ĉar la formo de celulozaj eteroj havas tiom gravan efikon al solvebleco, unue necesas determini la parametrojn priskribantajn la formon de celulozaj eteroj, kaj poste identigi la diferencojn inter nemalsekigado La formado de aglomeratoj estas aparte grava parametro. .

Ni akiris la partiklan morfologion de celuloza etero per dinamika bilda analiztekniko. La partiklomorfologio de celulozeteroj povas esti plene karakterizita per SYMPATEC-cifereca bildanalizilo (farita en Germanio) kaj specifaj programaraj analiziloj. La plej gravaj partikloformparametroj estis trovitaj esti la meza longo de fibroj esprimita kiel LEFI (50,3) kaj la meza diametro esprimita kiel DIFI (50,3). Fibraj averaĝlongaj datumoj estas konsiderataj kiel la tuta longo de certa disvastigita celuloza etera partiklo.

Kutime partikla grandeco distribuodatenoj kiel ekzemple la meza fibrodiametro DIFI povas esti kalkulitaj surbaze de la nombro da partikloj (indicita per 0), longo (indicita per 1), areo (indicita per 2) aŭ volumeno (indicita per 3). Ĉiuj partiklaj datenmezuradoj en ĉi tiu artikolo estas bazitaj sur volumeno kaj tial estas indikitaj per 3 sufikso. Ekzemple, en DIFI(50,3), 3 signifas la volumenan distribuon, kaj 50 signifas ke 50% de la partikla distribua kurbo estas pli malgranda ol la indikita valoro, kaj la aliaj 50% estas pli granda ol la indikita valoro. Celuloza etera partikloformdatenoj estas donitaj en mikrometroj (µm).

3.2 Celuloza etero post partikla morfologia optimumigo

Konsiderante la efikon de la partiklosurfaco, la partikla dissolvtempo de celulozaj eteroj kun baston-simila partikloformo forte dependas de la averaĝa fibrodiametro DIFI (50,3). Surbaze de ĉi tiu supozo, disvolva laboro pri celulozaj eteroj celis akiri produktojn kun pli granda averaĝa fibro-diametro DIFI (50,3) por plibonigi la solveblecon de la pulvoro.

Tamen, pliiĝo en la meza fibrolongo DIFI(50,3) ne estas atendita esti akompanita per pliiĝo en la meza partiklograndeco. Pliigi ambaŭ parametrojn kune rezultigos partiklojn kiuj estas tro grandaj por tute dissolviĝi ene de la tipa 10-sekunda agitada tempo de mekanika ŝprucado.

Tial, ideala hidroksietilmetilcelulozo (HEMC) devus havi pli grandan mezan fibrodiametron DIFI (50,3) konservante la mezan fibrolongon LEFI (50,3). Ni uzas novan celulozan eteron-produktadprocezon por produkti plibonigitan HEMC. La partikloformo de la akvosolvebla celuloza etero akirita per ĉi tiu produktadprocezo estas tute malsama de la partikloformo de la celulozo uzata kiel la kruda materialo por produktado. Alivorte, la produktadprocezo permesas al la partikla formo desegno de celuloza etero esti sendependa de ĝiaj produktadkrudmaterialoj.

Tri skanaj elektronaj mikroskopaj bildoj: unu el celuloza etero produktita per la norma procezo, kaj unu el celuloza etero produktita per la nova procezo kun pli granda diametro de DIFI(50,3) ol konvenciaj procezaj ilaj produktoj. Ankaŭ montriĝas la morfologio de la fajne muelita celulozo uzata en la produktado de ĉi tiuj du produktoj.

Komparante la elektronmikrografojn de celulozo kaj celuloza etero produktitaj per la norma procezo, estas facile trovi ke la du havas similajn morfologiajn trajtojn. La granda nombro da partikloj en ambaŭ bildoj elmontras tipe longajn, maldikajn strukturojn, sugestante ke la bazaj morfologiaj ecoj ne ŝanĝiĝis eĉ post kiam la kemia reakcio okazis. Estas klare, ke la partiklomorfologiaj trajtoj de la reagproduktoj estas tre korelaciitaj kun la krudaĵoj.

Oni trovis, ke la morfologiaj trajtoj de la celuloza etero produktita de la nova procezo estas signife malsamaj, ĝi havas pli grandan mezan diametron DIFI (50,3), kaj ĉefe prezentas rondajn mallongajn kaj dikan partikloformojn, dum la tipaj maldikaj kaj longaj partikloj. en celulozaj krudaĵoj Preskaŭ formortintaj.

Ĉi tiu figuro denove montras, ke la partikla morfologio de la celulozeteroj produktitaj de la nova procezo ne plu rilatas al la morfologio de la celuloza krudaĵo - la ligo inter la morfologio de la krudaĵo kaj la fina produkto ne plu ekzistas.

4. Efiko de HEMC-partiklomorfologio sur la formado de nemalsekigitaj aretoj en GSP

GSP estis testita sub kampaj aplikaj kondiĉoj por kontroli, ke nia hipotezo pri la labormekanismo (ke uzi celulozeterprodukton kun pli granda mezdiametra DIFI (50,3) reduktus nedeziratan aglomeradon) estis ĝusta. HEMCoj kun averaĝaj diametroj DIFI (50,3) intervalantaj de 37 µm ĝis 52 µm estis uzitaj en tiuj eksperimentoj. Por minimumigi la influon de faktoroj krom partiklomorfologio, la gipsa gipsobazo kaj ĉiuj aliaj aldonaĵoj estis konservitaj senŝanĝaj. La viskozeco de la celuloza etero estis konservita konstanta dum la testo (60,000mPa.s, 2% akva solvaĵo, mezurita per HAAKE-reometro).

Komerce havebla gipsoŝprucigilo (PFT G4) estis uzita por ŝprucado en la aplikiĝprovoj. Fokuso pri taksado de la formado de nemalsekigitaj aretoj de gipsoŝtono tuj post kiam ĝi estis aplikita al la muro. Takso de amasiĝo en ĉi tiu etapo dum la gipsa aplika procezo plej bone rivelos diferencojn en produkta efikeco. En la testo, spertaj laboristoj taksis la kunigsituacion, kun 1 estante la plej bona kaj 6 estante la plej malbona.

La testrezultoj klare montras la korelacion inter la averaĝa fibrodiametro DIFI (50,3) kaj la aglutina rendimento-poentaro. Konsekvence kun nia hipotezo ke celulozaj eterproduktoj kun pli grandaj DIFI(50,3) superis pli malgrandajn DIFI(50,3) produktojn, la meza poentaro por DIFI(50,3) de 52 µm estis 2 (bona), dum tiuj kun DIFI( 50,3) de 37µm kaj 40µm gajnis 5 (fiasko).

Kiel ni atendis, la aglomera konduto en GSP-aplikoj dependas signife de la averaĝa diametro DIFI(50,3) de la celuloza etero uzata. Cetere, estis menciite en la antaŭa diskuto, ke inter ĉiuj morfologiaj parametroj DIFI(50,3) forte influis la dissolvtempon de celulozaj eterpulvoroj. Tio konfirmas ke celuloza etera dissolvtempo, kiu estas tre korelaciita kun partiklomorfologio, finfine influas la formadon de aretoj en GSP. Pli granda DIFI (50,3) kaŭzas pli longan dissolvtempon de la pulvoro, kiu signife reduktas la ŝancon de aglomerado. Tamen, tro longa pulvora dissolvtempo malfaciligos la celulozetero tute dissolviĝi ene de la movada tempo de la ŝpruciga ekipaĵo.

La nova HEMC-produkto kun optimumigita dissolvprofilo pro pli granda averaĝa fibro-diametro DIFI (50,3) ne nur havas pli bonan malsekigon de la gipsa pulvoro (kiel vidite en la aglutina taksado), sed ankaŭ ne influas La akvan retenadon de. la produkto. La akvoreteno mezurita laŭ EN 459-2 estis nedistingebla de HEMC-produktoj de la sama viskozeco kun DIFI(50,3) de 37µm ĝis 52µm. Ĉiuj mezuradoj post 5 minutoj kaj 60 minutoj falas en la bezonata intervalo montrita en la grafikaĵo.

Tamen, estis ankaŭ konfirmite, ke se DIFI(50,3) fariĝas tro granda, la celulozaj eteroj ne plu dissolviĝos tute. Ĉi tio estis trovita dum testado de DIFI(50,3) de 59 µM produkto. Ĝiaj akva retentestrezultoj post 5 minutoj kaj precipe post 60 minutoj ne sukcesis renkonti la postulatan minimumon.

5. Resumo

Celulozeteroj estas gravaj aldonaĵoj en GSP-formuliĝoj. La esploro kaj produkt-disvolva laboro ĉi tie rigardas la korelacion inter la partiklomorfologio de celulozaj eteroj kaj la formado de nemalsekigitaj aretoj (t.n. amasiĝo) kiam meĥanike ŝprucita. Ĝi baziĝas sur la supozo de la labormekanismo, ke la tempo de dissolvo de celuloza etera pulvoro influas la malsekiĝon de gipsa pulvoro per akvo kaj tiel influas la formadon de amasoj.

La dissolvtempo dependas de la partiklomorfologio de la celuloza etero kaj povas esti akirita per ciferecaj bildaj analiziloj. En GSP, celulozaj eteroj kun granda averaĝa diametro de DIFI (50,3) havas optimumigitajn pulvorajn dissolvajn trajtojn, permesante pli da tempo por akvo ĝisfunde malsekigi la gipsopartiklojn, tiel ebligante optimuman kontraŭ-aglomeradon. Ĉi tiu tipo de celuloza etero estas produktita per nova produktada procezo, kaj ĝia partikla formo ne dependas de la originala formo de la krudaĵo por produktado.

La averaĝa fibro-diametro DIFI (50,3) havas tre gravan efikon al amasiĝo, kiu estis kontrolita aldonante ĉi tiun produkton al komerce havebla maŝin-ŝprucita gipsobazo por surloka ŝprucigado. Krome, ĉi tiuj kampaj ŝpructestoj konfirmis niajn laboratoriajn rezultojn: la plej bone rezultantaj celulozaj eteroj kun granda DIFI (50,3) estis tute solveblaj en la tempofenestro de GSP-agitado. Sekve, la celuloza etera produkto kun la plej bonaj kontraŭ-kakaj propraĵoj post plibonigo de la partikloformo ankoraŭ subtenas la originalan akvoretenadon.