Entwécklung vun neien HEMC Celluloseetheren fir d'Agglomeratioun an Gips-baséiert Maschinn-gesprëtzte Plooschter ze reduzéieren

Entwécklung vun neien HEMC Celluloseetheren fir d'Agglomeratioun an Gips-baséiert Maschinn-gesprëtzte Plooschter ze reduzéieren

Gips-baséiert Maschinn gesprayt Putz (GSP) gouf a Westeuropa zënter den 1970er benotzt. D'Entstoe vu mechanesche Sprëtzen huet effektiv d'Effizienz vun der Plooschterkonstruktioun verbessert an d'Konstruktiounskäschte reduzéiert. Mat der Verdéifung vun der GSP Kommerzialiséierung ass Waasserlöslech Celluloseether e Schlësseladditiv ginn. Celluloseether gëtt GSP mat enger gudder Waasserretentiounsleistung, wat d'Absorptioun vum Substrat vu Feuchtigkeit am Putz limitéiert, an doduerch eng stabil Settingszäit a gutt mechanesch Eegeschafte kritt. Zousätzlech kann d'spezifesch rheologesch Kurve vu Celluloseether den Effet vum Maschinnespray verbesseren an déi spéider Mörser-Nivelléierungs- a Veraarbechtungsprozesser wesentlech vereinfachen.

Trotz den offensichtleche Virdeeler vun Celluloseetheren an GSP Uwendungen, kann et och potenziell zur Bildung vun dréchene Klumpen bäidroen wann se gesprëtzt ginn. Dës onbeschiedegt Klumpen sinn och bekannt als Klumpen oder Kuchen, a si kënnen d'Nivelléierung an d'Veraarbechtung vum Mörser negativ beaflossen. Agglomeratioun kann d'Effizienz vum Site reduzéieren an d'Käschte vun héich performante Gipsproduktapplikatiounen erhéijen. Fir den Effekt vun Celluloseethers op d'Bildung vu Klumpen am GSP besser ze verstoen, hu mir eng Studie gemaach fir ze probéieren déi relevant Produktparameter ze identifizéieren déi hir Bildung beaflossen. Baséierend op d'Resultater vun dëser Etude hu mir eng Serie vu Celluloseetherprodukter entwéckelt mat enger reduzéierter Tendenz fir ze agglomeréieren an se an praktesch Uwendungen evaluéiert.

Schlësselwierder: cellulose Ether; Gips Maschinn Sprayputz; Opléisung Taux; Partikelmorphologie

1. Aféierung

Waasserlöslech Celluloseethers goufen erfollegräich an Gips-baséiert Maschinn-gesprëtzt Plooschter (GSP) benotzt fir d'Waasserbedarf ze reguléieren, d'Waasserretention ze verbesseren an d'rheologesch Eegeschafte vu Mörser ze verbesseren. Dofir hëlleft et d'Performance vum naass Mörser ze verbesseren, an doduerch déi erfuerderlech Kraaft vum Mörser ze garantéieren. Duerch seng kommerziell liewensfäeg an ëmweltfrëndlech Eegeschaften ass dréchen Mëschung GSP e wäit benotzten Interieurbaumaterial uechter Europa an de leschten 20 Joer ginn.

Maschinnen fir d'Mëschung an d'Sprayéiere vu trockenem Mëschung GSP gouf zënter Joerzéngte erfollegräich kommerzialiséiert. Obwuel e puer technesch Fonctiounen vun Equipement aus verschiddene Hiersteller variéieren, all kommerziell sinn Spraydousen Maschinnen erlaben eng ganz limitéiert Agitatioun Zäit fir Waasser mat cellulose Ether-haltege Gips dréchen-Mëschung Mörser ze Mix. Allgemeng dauert de ganze Vermëschungsprozess nëmmen e puer Sekonnen. No der Vermëschung gëtt de naass Mörser duerch de Liwwerschlauch gepompelt an op d'Substratmauer gesprayt. De ganze Prozess ass bannent enger Minutt ofgeschloss. Wéi och ëmmer, an esou enger kuerzer Zäit musse Celluloseetherer komplett opgeléist ginn fir hir Eegeschaften an der Uwendung voll z'entwéckelen. Füügt fein gemuelte Celluloseetherprodukter zu Gipsmiererformuléierungen suergt fir eng komplett Opléisung während dësem Sprayprozess.

De feingemalen Celluloseether baut séier Konsistenz op beim Kontakt mat Waasser wärend der Agitatioun am Sprayer. Déi séier Viskositéitserhéijung verursaacht duerch d'Opléisung vum Celluloseether verursaacht Probleemer mat der gläichzäiteg Waasserbefeuchtung vun de Gipszementmaterialpartikelen. Wéi d'Waasser ufänkt ze verdicken, gëtt et manner flësseg a kann net an déi kleng Poren tëscht de Gipspartikelen penetréieren. Nodeems den Zougang zu de Poren blockéiert ass, gëtt de Befeuchtungsprozess vun den Zementmaterialpartikelen duerch Waasser verspéit. D'Mëschzäit am Sprayer war méi kuerz wéi d'Zäit, déi néideg ass fir d'Gipspartikelen voll ze befeuchten, wat zu der Bildung vun dréchene Pulverklumpen am frësche naassem Mörser gefouert huet. Wann dës Klumpen geformt sinn, behënneren se d'Effizienz vun den Aarbechter an de spéider Prozesser: d'Nivelléierungsmörser mat Klumpen ass ganz lästeg a brauch méi Zäit. Och nodeems de Mörser ofgesat ass, kënnen ufanks geformte Klumpen optrieden. Zum Beispill d'Ofdeckung vun de Klumpen bannen beim Bau féiert zu der spéider Phase däischter Flächen, déi mir net wëllen gesinn.

Och wann d'Cellulose-Ether fir vill Jore als Additiv am GSP benotzt gi sinn, ass hiren Effekt op d'Bildung vun onbeschiedegten Klumpen bis elo net vill studéiert ginn. Dësen Artikel präsentéiert eng systematesch Approche déi benotzt ka ginn fir d'Wurzelursaach vun der Agglomeratioun aus enger Celluloseether Perspektiv ze verstoen.

2. Grënn fir d'Bildung vun unwetted clumps am GSP

2.1 Befeuchtung vu Gipsbaséierte Gips

An de fréie Stadien vun der Grënnung vum Fuerschungsprogramm goufen eng Rei vu méigleche Rootursaachen fir d'Bildung vu Klumpen am CSP versammelt. Als nächst gëtt duerch Computer-assistéiert Analyse de Problem konzentréiert ob et eng praktesch technesch Léisung gëtt. Duerch dës Wierker gouf déi optimal Léisung fir d'Bildung vun Agglomeraten am GSP virleefeg ausgestrahlt. Aus techneschen a kommerziellen Iwwerleeungen ass den technesche Wee fir d'Befeuchtung vu Gipspartikelen duerch Uewerflächebehandlung ze änneren ausgeschloss. Aus kommerziell Siicht ass d'Iddi ausgeschloss, déi bestehend Ausrüstung duerch eng Sprayausrüstung mat enger speziell konzipéierter Mëschkammer ze ersetzen, déi genuch Vermëschung vu Waasser a Mierer garantéieren kann.

Eng aner Optioun ass d'Befeuchtungsmëttelen als Zousatz an Gipsputzformuléierungen ze benotzen a mir hunn e Patent dofir fonnt. Wéi och ëmmer, d'Zousatz vun dësem Additiv beaflosst zwangsleefeg negativ op d'Veraarbechtung vum Putz. Méi wichteg, et ännert d'physikalesch Eegeschafte vum Mörser, besonnesch d'Häertheet an d'Kraaft. Also hu mir eis net all ze déif an d’Grupp geluecht. Zousätzlech gëtt d'Zousätz vu Befeuchtungsmëttel och als méiglecherweis en negativen Impakt op d'Ëmwelt ugesinn.

Bedenkt datt Celluloseether schonn Deel vun der Gips-baséierter Putzformuléierung ass, gëtt d'Optimisatioun vun Celluloseether selwer déi bescht Léisung déi gewielt ka ginn. Zur selwechter Zäit däerf et net d'Waasserhaltungseigenschaften beaflossen oder d'rheologesch Eegeschafte vum Putz am Gebrauch negativ beaflossen. Baséierend op der virdru proposéierter Hypothese datt d'Generatioun vun net befeuchtte Pulver am GSP wéinst der exzessiv séierer Erhéijung vun der Viskositéit vu Celluloseethers nom Kontakt mat Waasser beim Rühren ass, ass d'Kontrolléiere vun der Opléisungseigenschaften vun Celluloseether den Haaptziel vun eiser Studie ginn. .

2.2 Opléisung Zäit vun cellulose Ether

En einfache Wee fir d'Opléisungsquote vun Celluloseethers ze verlangsamen ass d'Kärelgradprodukter ze benotzen. Den Haaptnodeel fir dës Approche am GSP ze benotzen ass datt Partikelen, déi ze grober sinn, net komplett an der kuerzer 10-Sekonne Agitatiounsfenster am Sprayer opléisen, wat zu engem Verloscht vu Waasserretention féiert. Zousätzlech wäert d'Schwellung vun onopléisten Celluloseether an der spéider Stuf zu Verdickung nom Putz féieren an d'Konstruktiounsleistung beaflossen, wat mir net wëllen gesinn.

Eng aner Optioun fir d'Opléisungsquote vu Celluloseethers ze reduzéieren ass d'Uewerfläch vun den Celluloseethers reversibel mat Glyoxal ze crosslink. Wéi och ëmmer, well d'Verknüpfungsreaktioun pH-kontrolléiert ass, ass d'Opléisungsquote vun Celluloseetherer héich ofhängeg vum pH vun der Ëmgéigend wässerlech Léisung. De pH-Wäert vum GSP-System gemëscht mat geschloe Kalk ass ganz héich, an d'Verknüpfungsbindunge vu Glyoxal op der Uewerfläch gi séier opgemaach nodeems se Waasser kontaktéiert hunn, an d'Viskositéit fänkt direkt un. Dofir kënnen esou chemesch Behandlungen keng Roll spillen fir d'Opléisungsquote am GSP ze kontrolléieren.

D'Opléisungszäit vu Celluloseether hänkt och vun hirer Partikelmorphologie of. Wéi och ëmmer, dës Tatsaach huet bis elo net vill Opmierksamkeet kritt, obwuel den Effekt ganz bedeitend ass. Si hunn eng konstant linear Opléisungsrate [kg/(m2•s)], sou datt hir Opléisung an d'Viskositéitsopbau proportional zu der verfügbarer Uewerfläch sinn. Dësen Taux ka wesentlech variéieren mat Ännerungen an der Morphologie vun den Cellulosepartikelen. An eise Berechnungen gëtt ugeholl datt déi voll Viskositéit (100%) no 5 Sekonnen vun der Rührmëschung erreecht gëtt.

Berechnunge vu verschiddene Partikelmorphologien hunn gewisen datt Kugelpartikelen eng Viskositéit vun 35% vun der Finale Viskositéit bei der Halschent vun der Mëschzäit haten. An der selwechter Zäitperiod kënnen stavfërmeg Celluloseetherpartikelen nëmmen 10% erreechen. D'disc-förmleche Partikelen hunn just duerno ugefaang opzeléisen2,5 Sekonnen.

Och abegraff sinn ideal Solubilitéitseigenschaften fir Celluloseether am GSP. Verzögert initial Viskositéitsopbau fir méi wéi 4,5 Sekonnen. Duerno ass d'Viskositéit séier eropgaang fir d'Finale Viskositéit bannent 5 Sekonnen vun der Rührvermëschungszäit z'erreechen. Am GSP, esou eng laang verspéiten Opléisung Zäit erlaabt de System eng niddreg Viskositéit ze hunn, an der dobäi Waasser kann d'Gipspartikelen komplett naass an an d'Poren tëscht de Partikelen ouni Stéierungen anzeginn.

3. Partikelmorphologie vum Celluloseether

3.1 Miessung vun der Partikelmorphologie

Zënter datt d'Form vun Celluloseetherpartikelen sou e wesentlechen Impakt op d'Léisbarkeet huet, ass et fir d'éischt néideg d'Parameteren ze bestëmmen, déi d'Form vun den Celluloseetherpartikelen beschreiwen, an dann d'Ënnerscheeder tëscht Net-Befeuchtung z'identifizéieren. .

Mir hunn d'Partikelmorphologie vum Celluloseether duerch dynamesch Bildanalysetechnik kritt. D'Partikelmorphologie vu Celluloseethers ka voll charakteriséiert ginn mat engem SYMPATEC digitale Bildanalysator (gemaach an Däitschland) a spezifesch Software Analyse Tools. Déi wichtegst Partikelformparameter goufen fonnt als d'Duerchschnëttslängt vu Faseren ausgedréckt als LEFI (50,3) an den Duerchschnëttsduerchmiesser ausgedréckt als DIFI (50,3). Fiber Duerchschnëttslängtdaten ginn als d'ganz Längt vun engem bestëmmten ausgedeelt Celluloseetherpartikel ugesinn.

Normalerweis kënne Partikelgréisst Verdeelungsdaten wéi den Duerchschnëttsfaser Duerchmiesser DIFI berechent ginn op Basis vun der Unzuel vun de Partikelen (bezeechent duerch 0), Längt (bezeechent 1), Fläch (bezeechent 2) oder Volumen (bezeechent 3). All Partikeldatenmiessungen an dësem Pabeier baséieren op Volumen a ginn dofir mat engem 3 Suffix uginn. Zum Beispill, an DIFI (50,3), 3 bedeit d'Volumenverdeelung, a 50 bedeit datt 50% vun der Partikelgréisst Verdeelungskurve méi kleng ass wéi den uginnene Wäert, an déi aner 50% méi grouss wéi den uginnene Wäert. Celluloseether Partikelformdaten ginn a Mikrometer (µm) uginn.

3.2 Celluloseether no Partikelmorphologieoptimiséierung

Wann Dir den Effekt vun der Partikeloberfläche berücksichtegt, hänkt d'Partikelopléisungszäit vun Celluloseetherpartikelen mat enger stavähnlecher Partikelform staark vum Duerchschnëttsfaser Duerchmiesser DIFI (50,3) of. Baséierend op dëser Virgab gouf d'Entwécklungsaarbecht op Celluloseethers gezielt fir Produkter mat engem méi groussen Duerchschnëttsfaser Duerchmiesser DIFI (50,3) ze kréien fir d'Léisbarkeet vum Pulver ze verbesseren.

Wéi och ëmmer, eng Erhéijung vun der duerchschnëttlecher Faserlängt DIFI(50,3) gëtt net erwaart vun enger Erhéijung vun der duerchschnëttlecher Partikelgréisst begleet ze ginn. D'Erhéijung vun deenen zwee Parameteren zesummen wäert zu Partikelen resultéieren déi ze grouss sinn fir komplett opzeléisen bannent der typescher 10-Sekonne Agitatiounszäit vu mechanesche Sprayen.

Dofir sollt eng ideal Hydroxyethylmethylcellulose (HEMC) e méi groussen Duerchschnëttsfaser Duerchmiesser DIFI (50,3) hunn, wärend déi duerchschnëttlech Faserlängt LEFI (50,3) behalen. Mir benotzen en neien Zelluloseetherproduktiounsprozess fir e verbesserten HEMC ze produzéieren. D'Partikelform vum Waasserlösleche Celluloseether, deen duerch dëse Produktiounsprozess kritt gëtt, ass komplett anescht wéi d'Partikelform vun der Cellulose, déi als Rohmaterial fir d'Produktioun benotzt gëtt. An anere Wierder, de Produktiounsprozess erlaabt de Partikelform Design vu Celluloseether onofhängeg vu senge Produktiounsmaterialien.

Dräi Scannen Elektronenmikroskop Biller: eent vun Celluloseether produzéiert vum Standardprozess, an eng vun Celluloseether produzéiert vum neie Prozess mat engem méi groussen Duerchmiesser vun DIFI (50,3) wéi konventionell Prozessinstrumentprodukter. Och gewisen ass d'Morphologie vun der fein gemalen Cellulose, déi an der Produktioun vun dësen zwee Produkter benotzt gëtt.

Wann Dir d'Elektronmikrographe vu Cellulose a Celluloseether vergläicht, déi mam Standardprozess produzéiert gëtt, ass et einfach ze fannen datt déi zwee ähnlech morphologesch Charakteristiken hunn. Déi grouss Zuel vu Partikelen a béide Biller weist typesch laang, dënn Strukturen aus, wat suggeréiert datt d'Basis morphologesch Feature net geännert hunn och nodeems déi chemesch Reaktioun stattfonnt huet. Et ass kloer datt d'Partikelmorphologie Charakteristike vun de Reaktiounsprodukter héich mat de Rohmaterial korreléiert sinn.

Et gouf festgestallt datt d'morphologesch Charakteristiken vum Celluloseether, deen duerch den neie Prozess produzéiert gëtt, wesentlech anescht sinn, et huet e méi groussen Duerchschnëttsduerchmiesser DIFI (50,3), a presentéiert haaptsächlech ronn kuerz an déck Partikelformen, während déi typesch dënn a laang Partikelen. an cellulose Matière première Bal ausgestuerwen.

Dës Figur weist erëm datt d'Partikelmorphologie vun den Celluloseetheren, déi duerch den neie Prozess produzéiert ginn, net méi mat der Morphologie vum Cellulose-Rohmaterial verbonnen ass - d'Verbindung tëscht der Morphologie vum Rohmaterial an dem Endprodukt existéiert net méi.

4. Effet vun HEMC Partikel Morphologie op d'Bildung vun unwetted clumps am GSP

GSP gouf ënner Feldapplikatiounsbedéngungen getest fir z'iwwerpréiwen datt eis Hypothes iwwer den Aarbechtsmechanismus (dat mat engem Celluloseetherprodukt mat engem méi groussen Duerchmiesser DIFI (50,3) d'onerwënscht Agglomeratioun reduzéiere géif) richteg war. HEMCs mat mëttleren Duerchmiesser DIFI (50,3) rangéiert vun 37 µm bis 52 µm goufen an dësen Experimenter benotzt. Fir den Afloss vun anere Faktoren wéi Partikelmorphologie ze minimiséieren, goufen d'Gipsputzbasis an all aner Zousatzstoffer onverännert gehal. D'Viskositéit vum Celluloseether gouf während dem Test konstant gehal (60.000mPa.s, 2% wässerlech Léisung, gemooss mat engem HAAKE Rheometer).

E kommerziell verfügbare Gipssprayer (PFT G4) gouf fir d'Sprayéiere bei den Uwendungsversuche benotzt. Focus op d'Evaluatioun vun der Bildung vun ongewollten Klumpen vu Gipsmierer direkt nodeems se op d'Mauer applizéiert gouf. Bewäertung vu Klumpen op dëser Etapp uechter de Plooschterapplikatiounsprozess wäert am Beschten Differenzen an der Produktleistung weisen. Am Test hunn erfuerene Aarbechter d'Klumpungssituatioun bewäert, mat 1 déi Bescht a 6 déi Schlëmmst.

D'Testresultater weisen kloer d'Korrelatioun tëscht dem duerchschnëttleche Faserdurchmiesser DIFI (50,3) an dem Clumping Performance Score. Konsequent mat eiser Hypothese datt Celluloseetherprodukter mat gréisseren DIFI(50,3) méi kleng DIFI(50,3) Produkter iwwerpréift hunn, war den duerchschnëttleche Score fir DIFI(50,3) vun 52 µm 2 (gutt), während déi mat DIFI( 50,3) vun 37μm an 40μm huet 5 geschoss (Feeler).

Wéi mir erwaart hunn, hänkt d'Klumpungsverhalen an GSP Uwendungen wesentlech vum duerchschnëttleche Duerchmiesser DIFI (50,3) vum benotzte Celluloseether of. Ausserdeem gouf et an der viregter Diskussioun erwähnt datt ënner all de morphologesche Parameteren DIFI (50,3) d'Opléisungszäit vu Celluloseetherpulver staark beaflosst huet. Dëst bestätegt datt d'Zelluloseether Opléisungszäit, déi héich mat der Partikelmorphologie korreléiert ass, schlussendlech d'Bildung vu Klumpen am GSP beaflosst. Eng méi grouss DIFI (50,3) verursaacht eng méi laang Opléisungszäit vum Pulver, wat d'Chance vun der Agglomeratioun wesentlech reduzéiert. Wéi och ëmmer, ze laang Pulveropléisungszäit wäert et schwéier maachen fir den Celluloseether ganz bannent der Rührzäit vun der Sprayausrüstung opzeléisen.

Den neien HEMC Produkt mat engem optiméierten Opléisungsprofil wéinst engem méi groussen Duerchschnëttsfaser Duerchmiesser DIFI(50,3) huet net nëmmen eng besser Befeuchtung vum Gipspulver (wéi an der Klumpevaluatioun gesi gesinn), mee beaflosst och net d'Waasserhaltungsleistung vun de Produit. D'Waasserretention gemooss no EN 459-2 war net z'ënnerscheeden vun HEMC Produkter vun der selwechter Viskositéit mat DIFI(50,3) vun 37µm bis 52µm. All Miessunge no 5 Minutten a 60 Minutten falen am erfuerderleche Beräich an der Grafik.

Et gouf awer och bestätegt datt wann DIFI(50,3) ze grouss gëtt, d'Celluloseetherpartikelen net méi komplett opléisen. Dëst gouf fonnt beim Testen vun engem DIFI (50,3) vu 59 µM Produkt. Seng Waasserretention Testresultater no 5 Minutten a virun allem no 60 Minutte konnten den erfuerderleche Minimum net erfëllen.

5. Resumé

Celluloseether si wichteg Zousatzstoffer a GSP Formuléierungen. D'Fuerschung an d'Produktentwécklungsaarbecht kuckt hei op d'Korrelatioun tëscht der Partikelmorphologie vun Celluloseetheren an der Bildung vun ongewollten Klumpen (sougenannte Klumpen) wann se mechanesch gesprëtzt ginn. Et baséiert op der Viraussetzung vum Aarbechtsmechanismus datt d'Opléisungszäit vum Celluloseetherpulver d'Befeuchtung vum Gipspulver duerch Waasser beaflosst an doduerch d'Bildung vu Klumpen beaflosst.

D'Opléisungszäit hänkt vun der Partikelmorphologie vum Celluloseether of a ka mat digitale Bildanalyse-Tools kritt ginn. Am GSP hunn Celluloseethers mat engem groussen Duerchschnëttsduerchmiesser vun DIFI (50,3) optimiséiert Puderopléisungseigenschaften, wat méi Zäit fir Waasser erlaabt d'Gipspartikelen grëndlech naass ze maachen, sou datt eng optimal Anti-Agglomeratioun erméiglecht. Dës Zort Celluloseether gëtt mat engem neie Produktiounsprozess produzéiert, a seng Partikelform hänkt net vun der ursprénglecher Form vum Rohmaterial fir d'Produktioun of.

Den duerchschnëttleche Faserdurchmesser DIFI (50,3) huet e ganz wichtegen Effekt op d'Klumpen, wat verifizéiert gouf andeems dëst Produkt op eng kommerziell verfügbare Maschinnbesprëtzte Gipsbasis bäigefüügt gëtt fir op der Plaz ze sprëtzen. Ausserdeem hunn dës Feldspraytester eis Laboresultater bestätegt: déi bescht performant Celluloseetherprodukter mat groussem DIFI (50,3) ware komplett löslech an der Zäitfenster vun der GSP Agitatioun. Dofir hält de Celluloseetherprodukt mat de beschten Anti-Kucheigenschaften no der Verbesserung vun der Partikelform nach ëmmer déi ursprénglech Waasserretention Leeschtung.