Untwikkeling fan nije HEMC-cellulose-ethers om agglomeraasje te ferminderjen yn gips-basearre masine-spuite pleisters

Untwikkeling fan nije HEMC-cellulose-ethers om agglomeraasje te ferminderjen yn gips-basearre masine-spuite pleisters

Gips-basearre masine-spuite gips (GSP) is in soad brûkt yn West-Jeropa sûnt de jierren '70. It ûntstean fan meganyske spuiten hat de effisjinsje fan pleisterkonstruksje effektyf ferbettere, wylst de boukosten ferminderje. Mei it ferdjipjen fan GSP-kommersialisaasje is wetteroplosbere cellulose-ether in wichtich tafoeging wurden. Cellulose ether jout GSP goede wetterbehâldprestaasjes, dy't de absorption fan focht fan 'e substraat yn' e gips beheint, en dêrmei in stabile ynstellingstiid en goede meganyske eigenskippen krije. Dêrnjonken kin de spesifike rheologyske kromme fan cellulose-ether it effekt fan masine-spuiten ferbetterje en de folgjende mortier-nivellerings- en finishprosessen signifikant ferienfâldigje.

Nettsjinsteande de foar de hân lizzende foardielen fan cellulose-ethers yn GSP-tapassingen, kin it ek potinsjeel bydrage oan 'e foarming fan droege klonten by spuiten. Dizze unwetted klompen wurde ek bekend as clumping of cake, en se kinne negatyf beynfloedzje de nivellering en finishing fan de mortier. Agglomeraasje kin de effisjinsje fan 'e side ferminderje en de kosten ferheegje fan tapassingen fan hege prestaasjes gipsprodukten. Om it effekt fan cellulose-ethers op 'e foarming fan klonten yn GSP better te begripen, hawwe wy in stúdzje útfierd om te besykjen de relevante produktparameters te identifisearjen dy't har formaasje beynfloedzje. Op grûn fan 'e resultaten fan dizze stúdzje hawwe wy in searje cellulose-etherprodukten ûntwikkele mei in fermindere oanstriid om te agglomerearjen en evaluearre se yn praktyske tapassingen.

kaaiwurden: cellulose ether; gips masine spray gips; ûntbining rate; dieltsje morfology

1. Ynlieding

Wetter-oplosbere cellulose-ethers binne mei súkses brûkt yn gips-basearre masine-spuite pleisters (GSP) om wetterfraach te regeljen, wetterbehâld te ferbetterjen en de rheologyske eigenskippen fan mortieren te ferbetterjen. Dêrom helpt it om de prestaasjes fan 'e wiete mortier te ferbetterjen, en soarget dêrmei foar de fereaske sterkte fan' e mortier. Troch syn kommersjeel libbensfetbere en miljeufreonlike eigenskippen is droege mix GSP yn 'e ôfrûne 20 jier in soad brûkt ynterieurboumateriaal wurden yn hiel Europa.

Masines foar it mingen en spuiten fan droege-blend GSP is mei súkses kommersjalisearre foar tsientallen jierren. Hoewol't guon technyske skaaimerken fan apparatuer út ferskillende fabrikanten fariearje, alle kommersjeel beskikber spuiten masines tastean in hiel beheind agitation tiid foar wetter te mingjen mei cellulose ether-befette gips dry-mix mortier. Yn 't algemien nimt it heule mingproses mar in pear sekonden. Nei it mingen wurdt de wiete mortier troch de leveringsslang pompt en op de substraatmuorre spuite. It hiele proses is klear binnen in minút. Yn sa'n koarte perioade moatte cellulose-ethers lykwols folslein wurde oplost om har eigenskippen yn 'e applikaasje folslein te ûntwikkeljen. It tafoegjen fan fyn gemalen cellulose-etherprodukten oan gipsmortierformuleringen soarget foar folsleine ûntbining tidens dit spuitproses.

De fyngemalen cellulose-ether bouwt konsistinsje fluch op by kontakt mei wetter by it agitearjen yn 'e spuit. De rappe tanimming fan 'e viskositeit feroarsake troch it oplossen fan' e cellulose-ether soarget foar problemen mei it tagelyk wetterwetterjen fan 'e dieltsjes fan gips semintmateriaal. As it wetter begjint te dikkerjen, wurdt it minder floeiend en kin it net yn de lytse poarjes tusken de gipsdieltsjes trochkringe. Nei't de tagong ta de poaren blokkearre is, wurdt it befeiligingsproses fan dieltsjes fan semintmateriaal troch wetter fertrage. De mingtiid yn de spuit wie koarter as de tiid dy't nedich wie om de gipsdieltsjes folslein wiet te meitsjen, wat resultearre yn de foarming fan droege poeierklontsjes yn de farske wiete mortier. Sadree't dizze klompen binne foarme, hinderje se de effisjinsje fan arbeiders yn folgjende prosessen: nivellering fan mortier mei klompen is heul lestich en nimt mear tiid. Sels nei't de mortier set is, kinne earst foarme klompen ferskine. Bygelyks, it bedekken fan 'e klompen binnen by de bou sil liede ta it ferskinen fan tsjustere gebieten yn' e letter stadium, dy't wy net wolle sjen.

Hoewol't cellulose-ethers in protte jierren binne brûkt as tafoegings yn GSP, is har effekt op 'e foarming fan ûnwettige klompen oant no ta net folle studearre. Dit artikel presintearret in systematyske oanpak dy't kin wurde brûkt om de woartel oarsaak fan agglomeraasje te begripen út in perspektyf fan cellulose-ether.

2. Redenen foar de foarming fan unwetted clumps yn GSP

2.1 Wetting fan gips-basearre pleisters

Yn 'e iere stadia fan it oprjochtsjen fan it ûndersyksprogramma waarden in oantal mooglike woarteloarsaken foar de foarming fan klompen yn' e CSP gearstald. Folgjende, troch kompjûter-stipe analyse, wurdt it probleem rjochte op oft der in praktyske technyske oplossing is. Troch dizze wurken waard de optimale oplossing foar de formaasje fan agglomeraten yn GSP foarearst ûndersocht. Fan sawol technyske as kommersjele oerwegingen is de technyske rûte fan it feroarjen fan it wietsjen fan gipsdieltsjes troch oerflakbehanneling útsletten. Kommersjeel sjoen wurdt it idee om de besteande apparatuer te ferfangen troch in spuitapparatuer mei in spesjaal ûntwurpen mingkeamer dy't soargje kin foar foldwaande mingen fan wetter en mortel útsletten.

In oare opsje is om wietmiddels te brûken as tafoegings yn gipspleisterformuleringen en dêr hawwe wy al in oktroai foar fûn. Lykwols, de tafoeging fan dit additief ûnûntkomber negatyf beynfloedet de workability fan gips. Noch wichtiger, it feroaret de fysike eigenskippen fan 'e mortier, benammen hurdens en sterkte. Sa binne wy ​​der net al te djip yn gien. Dêrnjonken wurdt ek beskôge as it tafoegjen fan wietmiddels mooglik in negative gefolgen hawwe foar it miljeu.

Yn betinken nommen dat cellulose ether is al diel fan de gips-basearre gips formulearring, optimalisearjen cellulose ether sels wurdt de bêste oplossing dy't kin wurde selektearre. Tagelyk moat it gjin ynfloed hawwe op 'e wetterbehâldeigenskippen of de rheologyske eigenskippen fan' e gips yn gebrûk negatyf beynfloedzje. Op grûn fan 'e earder foarstelde hypoteze dat de generaasje fan net-wettige poeders yn GSP is te tankjen oan' e al te snelle ferheging fan 'e viskositeit fan cellulose-ethers nei kontakt mei wetter by it roeren, waard it kontrolearjen fan de ûntbiningskaaimerken fan cellulose-ethers it haaddoel fan ús stúdzje .

2.2 Oplossen tiid fan cellulose ether

In maklike manier om de ûntbining fan cellulose-ethers te fertragen is it brûken fan produkten fan korrelige kwaliteit. It wichtichste neidiel fan it brûken fan dizze oanpak yn GSP is dat dieltsjes dy't te grof binne net hielendal oplosse binnen de koarte 10-sekonde agitation finster yn 'e sprayer, dat liedt ta in ferlies fan wetter fêsthâlden. Dêrnjonken sil de swelling fan ûnoplost cellulose-ether yn 'e lettere etappe liede ta ferdikking nei it pleisterjen en beynfloedzje de bouprestaasjes, wat wy net wolle sjen.

In oare opsje om it ûntbiningsnivo fan cellulose-ethers te ferminderjen is it oerflak fan cellulose-ethers omkearber te crosslinken mei glyoxal. Om't de crosslinking-reaksje lykwols pH-kontroleare is, is de ûntbiningsnelheid fan cellulose-ethers tige ôfhinklik fan 'e pH fan' e omlizzende wetterige oplossing. De pH-wearde fan it GSP-systeem mingd mei slachte kalk is heul heech, en de cross-linking-obligaasjes fan glyoxal op it oerflak wurde fluch iepene nei kontakt mei wetter, en de viskositeit begjint daliks te ferheegjen. Dêrom kinne sokke gemyske behannelingen gjin rol spylje by it kontrolearjen fan it ûntbiningsnivo yn GSP.

De ûntbiningtiid fan cellulose-ethers hinget ek ôf fan har dieltsjemorfology. Dit feit hat lykwols oant no ta net folle omtinken krigen, hoewol it effekt is tige wichtich. Se hawwe in konstante lineêre ûntbiningsnelheid [kg/(m2•s)], sadat har ûntbining en opbou fan viskositeit evenredich binne mei it beskikbere oerflak. Dit taryf kin signifikant ferskille mei feroaringen yn 'e morfology fan' e cellulosedieltsjes. Yn ús berekkeningen wurdt oannommen dat folsleine viskositeit (100%) wurdt berikt nei 5 sekonden fan roerjen.

Berekkeningen fan ferskate dieltsjemorfologyen lieten sjen dat bolfoarmige dieltsjes in viskositeit fan 35% fan 'e definitive viskositeit hienen by de helte fan 'e mingtiid. Yn deselde tiidperioade kinne staaffoarmige cellulose-etherpartikels mar 10% berikke. De disc-foarmige dieltsjes krekt begûn te oplosse na2,5 sekonden.

Ek opnommen binne ideale oplosberens skaaimerken foar cellulose ethers yn GSP. Fertrage de opbou fan inisjele viskositeit foar mear dan 4,5 sekonden. Dêrnei ferhege de viskositeit rap om de definitive viskositeit te berikken binnen 5 sekonden fan it roerjen fan mingtiid. Yn GSP lit sa'n lang fertrage ûntbiningtiid it systeem in lege viskositeit hawwe, en it tafoege wetter kin de gipsdieltsjes folslein wietsjen en sûnder steuring de poaren tusken de dieltsjes yngean.

3. Particle morfology fan cellulose ether

3.1 Meting fan dieltsje morfology

Sûnt de foarm fan cellulose ether dieltsjes hat sa'n wichtige ynfloed op oplosberens, is it earst nedich om te bepalen de parameters dy't beskriuwe de foarm fan cellulose ether dieltsjes, en dan te identifisearjen de ferskillen tusken net-wetting. .

Wy krigen de dieltsje morfology fan cellulose ether troch dynamyske byld analyze technyk. De partikelmorfology fan cellulose-ethers kin folslein karakterisearre wurde mei in SYMPATEC digitale byldanalysator (makke yn Dútslân) en spesifike software-analyze-ark. De wichtichste parameters foar partikelfoarm waarden fûn as de gemiddelde lingte fan fezels útdrukt as LEFI (50,3) en de gemiddelde diameter útdrukt as DIFI (50,3). Fiber gemiddelde lingte gegevens wurde beskôge as de folsleine lingte fan in bepaald ferspraat cellulose ether dieltsje.

Gewoanlik dieltsje grutte distribúsje gegevens lykas de gemiddelde fiber diameter DIFI meie wurde berekkene basearre op it oantal dieltsjes (oantsjutte mei 0), lingte (oantsjutte mei 1), gebiet (oantsjutte mei 2) of folume (oantsjutte mei 3). Alle mjittingen fan partikelgegevens yn dit papier binne basearre op folume en wurde dêrom oanjûn mei in 3 efterheaksel. Bygelyks, yn DIFI (50,3), 3 betsjut de folume ferdieling, en 50 betsjut dat 50% fan de dieltsje grutte distribúsje kromme is lytser as de oantsjutte wearde, en de oare 50% is grutter as de oantsjutte wearde. Cellulose ether dieltsje foarm gegevens wurde jûn yn mikrometers (µm).

3.2 Cellulose ether nei dieltsje morfology optimalisaasje

Mei it each op it effekt fan it dieltsje oerflak, hinget de dieltsje dissolúsje tiid fan cellulose ether dieltsjes mei in staaf-like dieltsje foarm sterk ôf fan de gemiddelde fiber diameter DIFI (50,3). Op grûn fan dizze oanname waard ûntwikkelingswurk op cellulose-ethers rjochte op it krijen fan produkten mei in gruttere gemiddelde fiberdiameter DIFI (50,3) om de oplosberens fan it poeder te ferbetterjen.

In ferheging fan 'e gemiddelde fiberlingte DIFI (50,3) wurdt lykwols net ferwachte dat se begelaat wurde troch in ferheging fan' e gemiddelde dieltsjegrutte. It ferheegjen fan beide parameters tegearre sil resultearje yn dieltsjes dy't te grut binne om folslein op te lossen binnen de typyske 10-sekonde agitaasjetiid fan meganyske spuiten.

Dêrom moat in ideale hydroxyethylmethylcellulose (HEMC) in gruttere gemiddelde glêstrieddiameter DIFI (50,3) hawwe, wylst de gemiddelde glêstriedlange LEFI (50,3) behâldt. Wy brûke in nij cellulose-etherproduksjeproses om in ferbettere HEMC te produsearjen. De dieltsjefoarm fan 'e wetteroplosbere cellulose-ether krigen troch dit produksjeproses is folslein oars as de dieltsjefoarm fan' e cellulose brûkt as grûnstof foar produksje. Mei oare wurden, it produksjeproses lit it ûntwerp fan partikelfoarm fan cellulose-ether ûnôfhinklik wêze fan har produksjegrûnstoffen.

Trije skennen elektroanen mikroskoop bylden: ien fan cellulose ether produsearre troch it standert proses, en ien fan cellulose ether produsearre troch it nije proses mei in gruttere diameter fan DIFI (50,3) dan konvinsjonele proses ark produkten. Ek toand is de morfology fan de fyn gemalen cellulose brûkt by de produksje fan dizze twa produkten.

Fergelykje de elektroanenmikrografen fan cellulose en cellulose-ether produsearre troch it standertproses, is it maklik te finen dat de twa ferlykbere morfologyske skaaimerken hawwe. It grutte oantal dieltsjes yn beide bylden fertoant typysk lange, tinne struktueren, wat suggerearret dat de basis morfologyske skaaimerken binne net feroare sels nei de gemyske reaksje hat plakfûn. It is dúdlik dat de partikuliere morfologyske skaaimerken fan 'e reaksjeprodukten tige korrelearre binne mei de grûnstoffen.

It waard fûn dat de morfologyske skaaimerken fan de cellulose ether produsearre troch it nije proses binne signifikant oars, it hat in gruttere gemiddelde diameter DIFI (50,3), en benammen presintearret rûne koarte en dikke dieltsje foarmen, wylst de typyske tinne en lange dieltsjes in cellulose grûnstoffen Hast útstoarn.

Dizze figuer lit wer sjen dat de dieltsjemorfology fan 'e cellulose-ethers dy't troch it nije proses produsearre binne net mear te krijen hawwe mei de morfology fan 'e cellulosegrûnstof - de keppeling tusken de morfology fan 'e grûnstof en it einprodukt bestiet net mear.

4. Effekt fan HEMC dieltsje morfology op de formaasje fan unwetted clumps yn GSP

GSP waard hifke ûnder fjildapplikaasjebetingsten om te ferifiearjen dat ús hypoteze oer it wurkmeganisme (dat it brûken fan in cellulose-etherprodukt mei in gruttere gemiddelde diameter DIFI (50,3) net winske agglomeraasje soe ferminderje) korrekt wie. HEMC's mei gemiddelde diameters DIFI (50,3) fariearjend fan 37 µm oant 52 µm waarden brûkt yn dizze eksperiminten. Om de ynfloed fan oare faktoaren as dieltsjemorfology te minimalisearjen, waarden de basis fan gipsgips en alle oare tafoegings net feroare. De viskositeit fan 'e cellulose-ether waard konstant hâlden tidens de test (60.000 mPa.s, 2% wetterige oplossing, mjitten mei in HAAKE-rheometer).

In kommersjeel beskikbere gipssprayer (PFT G4) waard brûkt foar it spuiten yn 'e applikaasjeproeven. Fokus op it evaluearjen fan 'e formaasje fan unwetted klumpen fan gipsmortel fuortendaliks nei't it oan' e muorre is oanbrocht. Beoardieling fan klumping yn dit stadium yn it heule tapassingsproses fan gips sil ferskillen yn produktprestaasjes it bêste iepenbierje. Yn 'e test beoardielden erfarne arbeiders de klumpsituaasje, mei 1 de bêste en 6 de minste.

De testresultaten litte dúdlik de korrelaasje sjen tusken de gemiddelde glêstrieddiameter DIFI (50,3) en de skoare foar clumpingprestaasjes. Yn oerienstimming mei ús hypoteze dat cellulose-etherprodukten mei gruttere DIFI(50,3) better presteare as lytsere DIFI(50,3)-produkten, wie de gemiddelde skoare foar DIFI(50,3) fan 52 µm 2 (goed), wylst dy mei DIFI( 50,3) fan 37µm en 40µm skoarden 5 (mislearre).

Lykas wy ferwachte, hinget it klumpgedrach yn GSP-applikaasjes signifikant ôf fan 'e gemiddelde diameter DIFI (50,3) fan' e brûkte cellulose-ether. Boppedat waard yn 'e foarige diskusje neamd dat ûnder alle morfologyske parameters DIFI (50,3) sterk beynfloede de ûntbiningtiid fan cellulose-etherpuders. Dit befêstiget dat cellulose ether ûntbining tiid, dy't tige korrelearre is mei dieltsje morfology, úteinlik beynfloedet de formaasje fan klonten yn GSP. In gruttere DIFI (50,3) soarget foar in langere ûntbiningtiid fan it poeder, wat de kâns op agglomeraasje signifikant ferminderet. Te lange poederoplossingstiid sil it lykwols dreech meitsje foar de cellulose-ether om folslein binnen de roertiid fan 'e spuitapparatuer op te lossen.

It nije HEMC-produkt mei in optimisearre dissolúsjeprofyl troch in gruttere gemiddelde glêstrieddiameter DIFI(50,3) hat net allinich bettere befeiliging fan it gipspoeder (lykas sjoen yn 'e klumpingsevaluaasje), mar hat ek gjin ynfloed op de prestaasjes fan wetterbehâld fan it produkt. De wetterbehâld mjitten neffens EN 459-2 wie net te ûnderskieden fan HEMC-produkten mei deselde viskositeit mei DIFI(50,3) fan 37µm oant 52µm. Alle mjittingen nei 5 minuten en 60 minuten falle binnen it fereaske berik werjûn yn 'e grafyk.

It waard lykwols ek befêstige dat as DIFI(50,3) te grut wurdt, de cellulose-etherpartikels net mear folslein oplosse. Dit waard fûn by it testen fan in DIFI(50,3) fan 59 µM produkt. De resultaten fan 'e test foar wetterbehâld nei 5 minuten en foaral nei 60 minuten foldogge net oan it fereaske minimum.

5. Gearfetting

Cellulose-ethers binne wichtige tafoegings yn GSP-formuleringen. It ûndersyks- en produktûntwikkelingswurk sjocht hjir nei de korrelaasje tusken de partikelmorfology fan cellulose-ethers en de foarming fan ûnwettige klonten (saneamd clumping) by meganysk spuiten. It is basearre op 'e oanname fan' e wurkmeganisme dat de oplossingstiid fan cellulose-etherpoeder beynfloedet op it wietsjen fan gipspulver troch wetter en beynfloedet dus de formaasje fan klompen.

De ûntbining tiid hinget ôf fan 'e dieltsje morfology fan' e cellulose ether en kin wurde krigen mei help fan digitale byld analyze ark. Yn GSP hawwe cellulose-ethers mei in grutte trochsneed diameter fan DIFI (50,3) optimisearre skaaimerken fan poederoplossing, wêrtroch mear tiid foar wetter om de gipsdieltsjes goed te wietsjen, sadat optimale anty-agglomeraasje mooglik is. Dit soarte fan cellulose ether wurdt produsearre mei help fan in nij produksje proses, en de dieltsje foarm is net ôfhinklik fan 'e oarspronklike foarm fan' e grûnstof foar produksje.

De trochsneed fiber diameter DIFI (50,3) hat in tige wichtich effekt op clumping, dat is ferifiearre troch it tafoegjen fan dit produkt oan in kommersjeel beskikber masine-spuite gips basis foar on-site spuiten. Fierder befêstige dizze fjildspraytests ús laboratoariumresultaten: de bêste prestearjende cellulose-etherprodukten mei grutte DIFI (50,3) wiene folslein oplosber binnen it tiidfinster fan GSP-agitaasje. Dêrom behâldt it cellulose-etherprodukt mei de bêste anty-koekeigenskippen nei it ferbetterjen fan 'e dieltsjefoarm noch de orizjinele prestaasjes foar wetterbehâld.