Þróun á nýjum HEMC sellulósaeterum til að draga úr þéttingu í gifs-undirstaða vélsprautuðu plástri

Þróun á nýjum HEMC sellulósaeterum til að draga úr þéttingu í gifs-undirstaða vélsprautuðu plástri

Gipsbundið vélsprautað gifs (GSP) hefur verið mikið notað í Vestur-Evrópu síðan á áttunda áratugnum. Tilkoma vélrænnar úðunar hefur í raun bætt skilvirkni gifsbyggingar á sama tíma og byggingarkostnaður hefur lækkað. Með dýpkun markaðssetningar GSP hefur vatnsleysanlegt sellulósa eter orðið lykilaukefni. Sellulósaeter gefur GSP góða vökvasöfnunargetu, sem takmarkar frásog undirlagsins á raka í gifsinu og fær þar með stöðugan harðnunartíma og góða vélræna eiginleika. Að auki getur sérstakur rheological ferill sellulósaeter bætt áhrif vélaúðunar og einfaldað verulega síðari múrblöndunar- og frágangsferla.

Þrátt fyrir augljósa kosti sellulósaeters í GSP forritum getur það einnig hugsanlega stuðlað að myndun þurrra kekki þegar það er úðað. Þessir óblautu kekkir eru einnig þekktir sem klumpur eða kaka, og þeir geta haft slæm áhrif á jöfnun og frágang steypuhrærunnar. Þéttbýli getur dregið úr skilvirkni svæðisins og aukið kostnað við afkastamikil gifsvörunotkun. Til þess að skilja betur áhrif sellulósaeters á myndun klumpa í GSP gerðum við rannsókn til að reyna að bera kennsl á viðeigandi vörubreytur sem hafa áhrif á myndun þeirra. Byggt á niðurstöðum þessarar rannsóknar, þróuðum við röð af sellulósa eter vörum með minni tilhneigingu til að þéttast og metum þær í hagnýtri notkun.

Lykilorð: sellulósa eter; gifs vél úða gifs; upplausnarhraði; formgerð agna

1. Inngangur

Vatnsleysanlegir sellulósa-etrar hafa verið notaðir með góðum árangri í gifs-undirstaða vélsprautað plástur (GSP) til að stjórna vatnsþörf, bæta vökvasöfnun og bæta gæðaeiginleika steypuhræra. Þess vegna hjálpar það til við að bæta frammistöðu blautsmúrsins og tryggir þar með nauðsynlegan styrk steypuhrærunnar. Vegna viðskiptahagkvæmra og umhverfisvænna eiginleika þess hefur þurrblanda GSP orðið mikið notað innanhúss byggingarefni um alla Evrópu á undanförnum 20 árum.

Vélar til að blanda og úða þurrblönduðu GSP hafa verið markaðssettar með góðum árangri í áratugi. Þó að nokkrir tæknilegir eiginleikar búnaðar frá mismunandi framleiðendum séu mismunandi, leyfa allar úðavélar sem fást í verslun mjög takmarkaðan hræringartíma fyrir vatn til að blandast saman við þurrblönduðu gifs sem inniheldur sellulósaeter. Almennt tekur allt blöndunarferlið aðeins nokkrar sekúndur. Eftir blöndun er blautu múrnum dælt í gegnum afhendingarslönguna og úðað á undirlagsvegginn. Allt ferlið er lokið innan mínútu. Hins vegar, á svo stuttum tíma, þarf að leysa sellulósa etera upp að fullu til að þróa eiginleika sína að fullu í notkuninni. Með því að bæta fínmöluðum sellulósaeterafurðum við gifsmúrblöndur tryggir það algjöra upplausn meðan á þessu úðaferli stendur.

Fínmalaður sellulósaeterinn byggir fljótt upp samkvæmni við snertingu við vatn við hræringu í úðara. Hin hraða seigjuhækkun sem stafar af upplausn sellulósaetersins veldur vandamálum með samhliða vatnsbleytingu gifssementsefnaagnanna. Þegar vatnið byrjar að þykkna verður það minna vökva og kemst ekki inn í litlu svitaholurnar á milli gifsagnanna. Eftir að aðgangur að svitaholunum er lokaður seinkar bleytingarferli sementsefnisagnanna með vatni. Blöndunartíminn í úðaranum var styttri en tíminn sem þurfti til að bleyta gifsagnirnar að fullu, sem leiddi til þess að þurrduftklumpar mynduðust í ferska blautu múrnum. Þegar þessir kekkir hafa myndast hindra þær skilvirkni starfsmanna í síðari ferlum: jöfnun steypuhræra með kekkjum er mjög erfið og tekur lengri tíma. Jafnvel eftir að steypuhræran hefur stífnað geta upphafsmyndaðir kekkir komið fram. Til dæmis mun það að hylja klessurnar inni við byggingu leiða til þess að dökk svæði birtast á síðari stigum, sem við viljum ekki sjá.

Þrátt fyrir að sellulósaeter hafi verið notaður sem aukefni í GSP í mörg ár, hafa áhrif þeirra á myndun óblautra kekki ekki verið rannsökuð mikið hingað til. Þessi grein sýnir kerfisbundna nálgun sem hægt er að nota til að skilja rót orsök þéttingar frá sellulósa eter sjónarhorni.

2. Ástæður fyrir myndun óblautra kekki í GSP

2.1 Bleyta á plástri sem byggir á gifsi

Á fyrstu stigum stofnunar rannsóknaráætlunarinnar var safnað saman ýmsum mögulegum undirrótum fyrir myndun klumpa í CSP. Næst, með tölvustýrðri greiningu, beinist vandinn að því hvort til sé hagnýt tæknileg lausn. Með þessum verkum var ákjósanlegasta lausnin á myndun þyrpinga í GSP skimuð út. Bæði út frá tæknilegum og viðskiptalegum sjónarmiðum er útilokuð sú tæknilega leið að breyta bleytingu gifsagnir með yfirborðsmeðferð. Út frá viðskiptalegu sjónarmiði er útilokað að skipta út núverandi búnaði fyrir úðabúnað með sérhönnuðu blöndunarhólfi sem tryggt getur nægilega blöndun vatns og múrsmúrs.

Annar möguleiki er að nota bleytaefni sem íblöndunarefni í gifsblöndur og við höfum þegar fundið einkaleyfi á þessu. Hins vegar hefur það óhjákvæmilega neikvæð áhrif á vinnslu gifssins að bæta við þessu aukefni. Meira um vert, það breytir eðliseiginleikum steypuhrærunnar, sérstaklega hörku og styrkleika. Svo við fórum ekki djúpt ofan í það. Auk þess er íblöndun vætiefna einnig talin geta haft skaðleg áhrif á umhverfið.

Með hliðsjón af því að sellulósaeter er nú þegar hluti af gipsblöndunni sem byggir á gifsi, verður fínstilling á sellulósaeter sjálft besta lausnin sem hægt er að velja. Á sama tíma má það ekki hafa áhrif á vökvasöfnunareiginleikana eða hafa neikvæð áhrif á rheological eiginleika gifssins sem er í notkun. Byggt á tilgátunni sem áður var lögð fram um að myndun óblætts dufts í GSP sé vegna of hröðrar aukningar á seigju sellulósaeters eftir snertingu við vatn meðan á hræringu stendur, varð að stjórna upplausnareiginleikum sellulósaeters aðalmarkmið rannsóknarinnar. .

2.2 Upplausnartími sellulósaeter

Auðveld leið til að hægja á upplausnarhraða sellulósaeters er að nota kornaðar vörur. Helsti ókosturinn við að nota þessa nálgun í GSP er að agnir sem eru of grófar leysast ekki upp að fullu innan skamms 10 sekúndna hræringargluggans í úðaranum, sem leiðir til taps á vökvasöfnun. Að auki mun bólga óuppleysts sellulósaeters á síðari stigum leiða til þykknunar eftir pússingu og hafa áhrif á byggingarframmistöðu, sem er það sem við viljum ekki sjá.

Annar valkostur til að draga úr upplausnarhraða sellulósa-etra er að krosstengja yfirborð sellulósa-etra á afturkræf hátt við glýoxal. Hins vegar, þar sem þvertengingarhvarfið er pH-stýrt, er upplausnarhraði sellulósa-etra mjög háð pH-gildi vatnslausnarinnar í kring. pH-gildi GSP kerfisins sem er blandað með söltu kalki er mjög hátt og krosstengi glyoxals á yfirborðinu opnast fljótt eftir að hafa komist í snertingu við vatn og seigjan byrjar að hækka samstundis. Þess vegna getur slík efnameðferð ekki gegnt hlutverki við að stjórna upplausnarhraða í GSP.

Upplausnartími sellulósaethera fer einnig eftir formgerð agna þeirra. Þessi staðreynd hefur hins vegar ekki fengið mikla athygli hingað til þó áhrifin séu mjög veruleg. Þeir hafa stöðugan línulegan upplausnarhraða [kg/(m2•s)], þannig að upplausn þeirra og seigjuuppbygging eru í réttu hlutfalli við tiltækt yfirborð. Þessi hraði getur verið verulega breytilegur með breytingum á formgerð sellulósaagnanna. Í útreikningum okkar er gert ráð fyrir að fullri seigju (100%) sé náð eftir 5 sekúndur af hrærandi blöndun.

Útreikningar á mismunandi formgerð agna sýndu að kúlulaga agnir voru með seigju upp á 35% af endanlegri seigju við helming blöndunartímans. Á sama tímabili geta stangalaga sellulósa eter agnir aðeins náð 10%. Skífulaga agnirnar byrjuðu bara að leysast upp á eftir2,5 sekúndur.

Einnig eru tilvalin leysniseinkenni fyrir sellulósa etera í GSP. Seinkaðu upphaflegri seigjuuppbyggingu í meira en 4,5 sekúndur. Eftir það jókst seigja hratt til að ná endanlega seigju innan 5 sekúndna frá hræringartíma. Í GSP, svo langur seinkaður upplausnartími gerir kerfinu kleift að hafa lága seigju og viðbætt vatn getur blautt gifsagnirnar að fullu og komist inn í svitaholurnar á milli agnanna án truflana.

3. Agnaformgerð sellulósaeters

3.1 Mæling á formgerð agna

Þar sem lögun sellulósaeteragna hefur svo mikil áhrif á leysni, er fyrst nauðsynlegt að ákvarða færibreytur sem lýsa lögun sellulósaeteragna og síðan að greina muninn á því að ekki bleyta. Myndun þyrpinga er sérstaklega viðeigandi breytu. .

Við fengum agnaformgerð sellulósaeters með kraftmikilli myndgreiningartækni. Agnaformgerð sellulósaethera er hægt að skilgreina að fullu með því að nota SYMPATEC stafræna myndgreiningartæki (framleitt í Þýskalandi) og sérstök hugbúnaðargreiningartæki. Mikilvægustu lögun agna breytur reyndust vera meðallengd trefja gefin upp sem LEFI(50,3) og meðalþvermál gefið upp sem DIFI(50,3). Gögn um meðallengd trefja eru talin vera full lengd ákveðinnar útbreiddrar sellulósaeterögn.

Venjulega má reikna út gögn um kornastærðardreifingu eins og meðaltal trefjaþvermáls DIFI út frá fjölda agna (táknað með 0), lengd (táknað með 1), flatarmáli (táknað með 2) eða rúmmáli (táknað með 3). Allar mælingar á ögnum í þessari grein eru byggðar á rúmmáli og eru því auðkenndar með 3 viðskeyti. Til dæmis, í DIFI(50,3), þýðir 3 rúmmálsdreifinguna og 50 þýðir að 50% af kornastærðardreifingarferlinu er minni en tilgreint gildi og hin 50% eru stærri en tilgreint gildi. Gögn um lögun sellulósaeter agna eru gefin upp í míkrómetrum (µm).

3.2 Sellulóseter eftir fínstillingu agnaformfræði

Að teknu tilliti til áhrifa agnayfirborðsins, þá fer ögnupplausnartími sellulósaeteragna með stönglaga ögn mjög eftir meðalþvermál trefja DIFI (50,3). Byggt á þessari forsendu var þróunarvinna á sellulósaeterum miðuð við að fá vörur með stærra meðaltrefjaþvermál DIFI (50,3) til að bæta leysni duftsins.

Hins vegar er ekki gert ráð fyrir að aukning á meðallengd trefja DIFI(50,3) fylgi aukningu á meðalagnastærð. Ef báðar færibreyturnar eru auknar saman mun það leiða til agna sem eru of stórar til að leysast alveg upp innan venjulegs 10 sekúndna hræringartíma vélrænnar úðunar.

Þess vegna ætti hugsjón hýdroxýetýlmetýlsellulósa (HEMC) að hafa stærra meðal trefjaþvermál DIFI(50,3) en viðhalda meðallengd trefja LEFI(50,3). Við notum nýtt framleiðsluferli sellulósaeter til að framleiða endurbætt HEMC. Kornalögun vatnsleysanlegra sellulósaetersins sem fæst með þessu framleiðsluferli er algjörlega frábrugðin lögun sellulósans sem notað er sem hráefni til framleiðslunnar. Með öðrum orðum, framleiðsluferlið gerir agnahönnun sellulósaeters kleift að vera óháð framleiðsluhráefnum þess.

Þrjár rafeindasmásjármyndir: ein af sellulósaeter framleitt með stöðluðu ferli og ein af sellulósaeter framleitt með nýja ferlinu með stærra þvermál DIFI(50,3) en hefðbundin vinnslutæki. Einnig sést formgerð fínmalaðs sellulósa sem notaður er við framleiðslu þessara tveggja vara.

Með því að bera saman rafeindasmámyndir af sellulósa og sellulósaeter framleitt með stöðluðu ferli er auðvelt að komast að því að þeir tveir hafa svipaða formfræðilega eiginleika. Mikill fjöldi agna í báðum myndunum sýnir venjulega langa, þunna uppbyggingu, sem bendir til þess að grunnformfræðilegir eiginleikar hafi ekki breyst jafnvel eftir að efnahvörf hafa átt sér stað. Það er ljóst að formgerð agna eiginleika hvarfafurðanna eru í mikilli fylgni við hráefnin.

Það kom í ljós að formfræðilegir eiginleikar sellulósaetersins sem framleitt er með nýja ferlinu eru verulega mismunandi, hann hefur stærri meðalþvermál DIFI (50,3), og sýnir aðallega kringlótt stutt og þykk agnaform, en dæmigerðar þunnar og langar agnir í sellulósa hráefni Næstum útdauð.

Þessi mynd sýnir aftur að agnaformgerð sellulósaeteranna sem framleidd eru með nýja ferlinu tengist ekki lengur formgerð sellulósahráefnisins – tengslin milli formgerðar hráefnisins og lokaafurðarinnar eru ekki lengur til staðar.

4. Áhrif HEMC agna formfræði á myndun óblautra keppa í GSP

GSP var prófað við notkunarskilyrði á vettvangi til að sannreyna að tilgáta okkar um vinnsluaðferðina (að notkun sellulósaeterafurðar með stærra meðalþvermál DIFI (50,3) myndi draga úr óæskilegri þéttingu) væri rétt. HEMC með meðalþvermál DIFI(50,3) á bilinu 37 µm til 52 µm voru notuð í þessum tilraunum. Til að lágmarka áhrif annarra þátta en formgerð agna var gifsgrunni og öllum öðrum aukefnum haldið óbreyttum. Seigju sellulósaetersins var haldið stöðugri á meðan á prófuninni stóð (60.000 mPa.s, 2% vatnslausn, mæld með HAAKE rheometer).

Í notkunartilraunum var notaður gifsúði sem fæst í sölu (PFT G4) til að úða. Einbeittu þér að því að meta myndun óblautra klumpa af gifsmúrtúr strax eftir að það hefur verið sett á vegginn. Mat á kekkjum á þessu stigi í gegnum gifsbeitingarferlið mun best leiða í ljós mun á frammistöðu vörunnar. Í prófinu mátu reyndir starfsmenn klumpunarstöðuna, þar sem 1 var best og 6 verst.

Prófunarniðurstöðurnar sýna greinilega fylgni milli meðaltals trefjaþvermáls DIFI (50,3) og kekkjunarstigsins. Í samræmi við tilgátu okkar um að sellulósa eter vörur með stærra DIFI(50,3) hafi staðið sig betur en smærri DIFI(50,3) vörur, meðaleinkunn fyrir DIFI(50,3) upp á 52 µm var 2 (gott) , en þær með DIFI( 50,3) af 37µm og 40µm skoruðu 5 (bilun).

Eins og við bjuggumst við, fer klumpunarhegðunin í GSP forritum verulega eftir meðalþvermáli DIFI(50,3) sellulósaetersins sem notaður er. Ennfremur var minnst á það í fyrri umræðu að meðal allra formfræðilegra breytna hafði DIFI(50,3) mikil áhrif á upplausnartíma sellulósaeterdufts. Þetta staðfestir að upplausnartími sellulósaeter, sem er í mikilli fylgni við formgerð agna, hefur að lokum áhrif á myndun keppa í GSP. Stærra DIFI (50,3) veldur lengri upplausnartíma duftsins, sem dregur verulega úr líkum á þéttingu. Hins vegar mun of langur duftupplausnartími gera það að verkum að sellulósaeterinn leysist upp að fullu innan hræringartíma úðabúnaðarins.

Nýja HEMC varan með fínstilltu upplausnarsniði vegna stærra meðaltals trefjaþvermáls DIFI(50,3) hefur ekki aðeins betri bleytingu á gifsduftinu (eins og sést í kekkjamatinu), heldur hefur hún ekki áhrif á vatnsheldni vörunni. Vatnssöfnunin mæld samkvæmt EN 459-2 var óaðgreinanleg frá HEMC vörum með sömu seigju með DIFI(50,3) frá 37µm til 52µm. Allar mælingar eftir 5 mínútur og 60 mínútur falla innan tilskilins sviðs sem sýnt er á línuritinu.

Hins vegar var einnig staðfest að ef DIFI(50,3) verður of stórt munu sellulósa eter agnirnar ekki lengur leysast alveg upp. Þetta fannst við prófun á DIFI(50,3) af 59 µM vöru. Niðurstöður vatnssöfnunarprófsins eftir 5 mínútur og sérstaklega eftir 60 mínútur náðu ekki tilskildu lágmarki.

5. Samantekt

Sellulóseter eru mikilvæg aukefni í GSP samsetningum. Rannsókna- og vöruþróunarvinnan hér skoðar fylgni á milli kornaformgerðar sellulósaeters og myndun óblautra klumpa (svokölluð klumpun) við vélrænan úða. Það er byggt á þeirri forsendu vinnukerfisins að upplausnartími sellulósa eterdufts hafi áhrif á bleytingu gifsdufts með vatni og hafi þannig áhrif á myndun kekki.

Upplausnartíminn fer eftir agnaformgerð sellulósaetersins og er hægt að fá hann með stafrænum myndgreiningartækjum. Í GSP hafa sellulósaeter með stórt meðalþvermál DIFI (50,3) hámarksupplausnareiginleika dufts, sem gefur vatni meiri tíma til að bleyta gifsagnirnar vandlega og gerir þannig kleift að ná sem bestum þéttingu. Þessi tegund af sellulósaeter er framleidd með nýju framleiðsluferli og agnaform hans er ekki háð upprunalegu formi hráefnisins til framleiðslu.

Meðalþvermál trefja DIFI (50,3) hefur mjög mikilvæg áhrif á kekkjun, sem hefur verið sannreynt með því að bæta þessari vöru við vélsprautað gifsbotn sem fæst í sölu til að úða á staðnum. Ennfremur staðfestu þessar úðaprófanir á vettvangi rannsóknarstofuniðurstöður okkar: Bestu sellulósa eter vörurnar með stórum DIFI (50,3) voru fullkomlega leysanlegar innan tímagluggans GSP hræringar. Þess vegna heldur sellulósa eterafurðin með bestu kekkjavarnareiginleikum eftir að hafa bætt lögun agna enn upprunalegu vökvasöfnunarafköstum.