Naujų HEMC celiuliozės eterių kūrimas, siekiant sumažinti aglomeraciją gipso pagrindo mašininiu būdu puršktuose tinkuose

Naujų HEMC celiuliozės eterių kūrimas, siekiant sumažinti aglomeraciją gipso pagrindo mašininiu būdu puršktuose tinkuose

Gipso pagrindu pagamintas mašininiu būdu purškiamas tinkas (GSP) Vakarų Europoje buvo plačiai naudojamas nuo praėjusio amžiaus aštuntojo dešimtmečio. Mechaninio purškimo atsiradimas efektyviai pagerino tinkuojamų konstrukcijų efektyvumą ir tuo pačiu sumažino statybos sąnaudas. Gilėjant GSP komercializacijai, vandenyje tirpus celiuliozės eteris tapo pagrindiniu priedu. Celiuliozės eteris suteikia GSP gerus vandens sulaikymo rodiklius, o tai riboja pagrindo drėgmės sugėrimą tinke ir taip užtikrina stabilų stingimo laiką ir geras mechanines savybes. Be to, specifinė celiuliozės eterio reologinė kreivė gali pagerinti mašininio purškimo efektą ir žymiai supaprastinti vėlesnius skiedinio išlyginimo ir apdailos procesus.

Nepaisant akivaizdžių celiuliozės eterių pranašumų naudojant GSP, jis taip pat gali prisidėti prie sausų gabalėlių susidarymo purškiant. Šios nesudrėkintos gumulėlės taip pat žinomos kaip sulipimas arba sulipimas ir gali neigiamai paveikti skiedinio išlyginimą ir apdailą. Aglomeracija gali sumažinti svetainės efektyvumą ir padidinti didelio našumo gipso gaminių taikymo sąnaudas. Siekdami geriau suprasti celiuliozės eterių poveikį gabalėlių susidarymui GSP, atlikome tyrimą, siekdami nustatyti atitinkamus produkto parametrus, turinčius įtakos jų susidarymui. Remdamiesi šio tyrimo rezultatais, sukūrėme celiuliozės eterio gaminių seriją su sumažintu polinkiu aglomeruotis ir įvertinome juos praktiškai.

Pagrindiniai žodžiai: celiuliozės eteris; gipso mašina purškiamas tinkas; tirpimo greitis; dalelių morfologija

1. Įvadas

Vandenyje tirpūs celiuliozės eteriai sėkmingai naudojami gipso pagrindo mašininiu būdu purškiamuose tinkuose (GSP), siekiant reguliuoti vandens poreikį, pagerinti vandens sulaikymą ir gerinti skiedinių reologines savybes. Todėl tai padeda pagerinti šlapio skiedinio veikimą ir taip užtikrinti reikiamą skiedinio stiprumą. Dėl savo komerciškai perspektyvių ir aplinkai nekenksmingų savybių sausas mišinys GSP per pastaruosius 20 metų tapo plačiai naudojama interjero statybine medžiaga visoje Europoje.

Sauso mišinio GSP maišymo ir purškimo mašinos buvo sėkmingai parduodamos dešimtmečius. Nors kai kurios skirtingų gamintojų įrangos techninės savybės skiriasi, visos prekyboje esančios purškimo mašinos leidžia labai ribotą maišymo laiką vandeniui susimaišyti su celiuliozės eterio turinčiu gipso sauso mišinio skiediniu. Paprastai visas maišymo procesas trunka tik kelias sekundes. Sumaišius šlapias skiedinys pumpuojamas per tiekimo žarną ir purškiamas ant pagrindo sienelės. Visas procesas baigiamas per minutę. Tačiau per tokį trumpą laiką celiuliozės eteriai turi būti visiškai ištirpinti, kad būtų visiškai išvystytos jų savybės. Smulkiai sumaltų celiuliozės eterio produktų pridėjimas į gipso skiedinio kompozicijas užtikrina visišką ištirpimą šio purškimo proceso metu.

Smulkiai sumaltas celiuliozės eteris greitai sukuria konsistenciją susilietus su vandeniu maišant purkštuve. Spartus klampos padidėjimas, kurį sukelia celiuliozės eterio tirpimas, sukelia problemų, susijusių su tuo pačiu gipso cementinės medžiagos dalelių drėkinimu vandeniu. Kai vanduo pradeda tirštėti, jis tampa mažiau skystas ir negali prasiskverbti į mažas poras tarp gipso dalelių. Užblokavus prieigą prie porų, cementinės medžiagos dalelių drėkinimo vandeniu procesas sulėtėja. Maišymo laikas purkštuve buvo trumpesnis nei laikas, reikalingas visiškai sudrėkinti gipso daleles, todėl šviežiame šlapiame skiedinyje susidarė sausų miltelių gumulėliai. Susidarę šie gumulėliai trukdo darbininkų efektyvumui tolesniuose procesuose: išlyginti skiedinį su gumulėliais labai vargina ir užtrunka daugiau laiko. Net skiediniui sustingus, gali atsirasti iš pradžių susidariusių gumulėlių. Pavyzdžiui, statybos metu uždengę gabalėlius viduje, vėliau atsiras tamsių vietų, kurių nenorime matyti.

Nors celiuliozės eteriai kaip priedai GSP naudojami jau daugelį metų, jų poveikis nesudrėkintų gumuliukų susidarymui iki šiol nelabai ištirtas. Šiame straipsnyje pateikiamas sisteminis požiūris, kurį galima naudoti norint suprasti pagrindinę aglomeracijos priežastį celiuliozės eterio požiūriu.

2. GSP nesudrėkintų gumulėlių susidarymo priežastys

2.1 Gipso pagrindu pagamintų tinkų drėkinimas

Ankstyvajame tyrimo programos kūrimo etape buvo surinkta keletas galimų pagrindinių priežasčių, dėl kurių CSP susidarė gumulėliai. Toliau, atliekant kompiuterinę analizę, problema sutelkiama į tai, ar yra praktinis techninis sprendimas. Atliekant šiuos darbus buvo preliminariai ištirtas optimalus aglomeratų susidarymo BLS sprendimas. Tiek techniniais, tiek komerciniais sumetimais techninis būdas pakeisti gipso dalelių drėkinimą paviršiaus apdorojimu yra atmestas. Žvelgiant iš komercinės pusės, mintis esamą įrangą pakeisti purškimo įranga su specialiai sukurta maišymo kamera, galinčia užtikrinti pakankamą vandens ir skiedinio maišymą, yra atmesta.

Kitas variantas yra naudoti drėkinamąsias medžiagas kaip priedus gipso tinko kompozicijose ir mes jau radome tam patentą. Tačiau šio priedo pridėjimas neišvengiamai neigiamai veikia tinko apdirbamumą. Dar svarbiau, kad jis keičia fizines skiedinio savybes, ypač kietumą ir stiprumą. Todėl per daug nesigilinome. Be to, manoma, kad drėkinamųjų medžiagų pridėjimas taip pat gali turėti neigiamą poveikį aplinkai.

Atsižvelgiant į tai, kad celiuliozės eteris jau yra gipso pagrindo tinko sudėties dalis, pats celiuliozės eteris yra geriausias sprendimas, kurį galima pasirinkti. Tuo pačiu metu jis neturi turėti įtakos vandens sulaikymo savybėms ar neigiamai paveikti naudojamo tinko reologines savybes. Remiantis anksčiau pasiūlyta hipoteze, kad nesudrėkintų miltelių susidarymas GSP vyksta dėl pernelyg greito celiuliozės eterių klampumo padidėjimo po sąlyčio su vandeniu maišant, pagrindiniu mūsų tyrimo tikslu tapo celiuliozės eterių tirpimo charakteristikų kontrolė. .

2.2 Celiuliozės eterio tirpimo laikas

Lengvas būdas sulėtinti celiuliozės eterių tirpimo greitį yra naudoti granuliuotus produktus. Pagrindinis šio metodo naudojimo GSP trūkumas yra tas, kad per trumpą 10 sekundžių purškimo langą per stambios dalelės visiškai neištirpsta, todėl prarandamas vandens sulaikymas. Be to, neištirpusio celiuliozės eterio išbrinkimas vėlesniame etape sutirštės po tinkavimo ir turės įtakos konstrukcijos našumui, ko mes nenorime matyti.

Kitas būdas sumažinti celiuliozės eterių tirpimo greitį yra grįžtamasis celiuliozės eterių paviršiaus susiejimas su glioksaliu. Tačiau kadangi kryžminimo reakcija yra kontroliuojama pH, celiuliozės eterių tirpimo greitis labai priklauso nuo aplinkinio vandeninio tirpalo pH. GSP sistemos, sumaišytos su gesintomis kalkėmis, pH vertė yra labai aukšta, o paviršiuje esantys glioksalio kryžminiai ryšiai po sąlyčio su vandeniu greitai atsidaro, o klampumas pradeda kilti akimirksniu. Todėl toks cheminis apdorojimas negali turėti įtakos kontroliuojant BLS tirpimo greitį.

Celiuliozės eterių tirpimo laikas taip pat priklauso nuo jų dalelių morfologijos. Tačiau šis faktas iki šiol nesulaukė didelio dėmesio, nors poveikis labai reikšmingas. Jie turi pastovų tiesinį tirpimo greitį [kg/(m2•s)], todėl jų tirpimas ir klampos padidėjimas yra proporcingi turimam paviršiui. Šis greitis gali labai skirtis dėl celiuliozės dalelių morfologijos pokyčių. Mūsų skaičiavimuose daroma prielaida, kad pilnas klampumas (100%) pasiekiamas po 5 sekundžių maišymo.

Skirtingų dalelių morfologijų skaičiavimai parodė, kad sferinių dalelių klampumas buvo 35% galutinio klampumo per pusę maišymo laiko. Per tą patį laikotarpį lazdelės formos celiuliozės eterio dalelės gali pasiekti tik 10%. Po to disko formos dalelės pradėjo tirpti2,5 sekundės.

Taip pat įtrauktos idealios GSP celiuliozės eterių tirpumo charakteristikos. Atidėkite pradinį klampos susidarymą daugiau nei 4,5 sekundės. Po to klampumas greitai didėjo, kad galutinis klampumas būtų pasiektas per 5 sekundes po maišymo. GSP toks ilgas uždelstas tirpimo laikas leidžia sistemai turėti mažą klampumą, o įpiltas vanduo gali visiškai sudrėkinti gipso daleles ir netrikdomai patekti į poras tarp dalelių.

3. Celiuliozės eterio dalelių morfologija

3.1 Dalelių morfologijos matavimas

Kadangi celiuliozės eterio dalelių forma turi tokią didelę įtaką tirpumui, pirmiausia reikia nustatyti parametrus, apibūdinančius celiuliozės eterio dalelių formą, o tada nustatyti skirtumus tarp nesudrėkimo Aglomeratų susidarymas yra ypač svarbus parametras. .

Celiuliozės eterio dalelių morfologiją gavome dinamine vaizdo analizės technika. Celiuliozės eterių dalelių morfologiją galima visiškai apibūdinti naudojant SYMPATEC skaitmeninį vaizdo analizatorių (pagamintą Vokietijoje) ir specialius programinės įrangos analizės įrankius. Nustatyta, kad svarbiausi dalelių formos parametrai yra vidutinis pluošto ilgis, išreikštas LEFI(50,3), ir vidutinis skersmuo, išreikštas DIFI(50,3). Skaidulų vidutinio ilgio duomenys laikomi visu tam tikros išsklaidytos celiuliozės eterio dalelės ilgiu.

Paprastai dalelių dydžio pasiskirstymo duomenys, tokie kaip vidutinis pluošto skersmuo DIFI, gali būti apskaičiuojami pagal dalelių skaičių (žymimas 0), ilgį (žymimas 1), plotą (žymimas 2) arba tūrį (žymimas 3). Visi dalelių duomenų matavimai šiame darbe yra pagrįsti tūriu, todėl yra pažymėti 3 priesaga. Pavyzdžiui, DIFI(50,3) 3 reiškia tūrio pasiskirstymą, o 50 reiškia, kad 50% dalelių dydžio pasiskirstymo kreivės yra mažesnė už nurodytą reikšmę, o kiti 50% yra didesni už nurodytą reikšmę. Celiuliozės eterio dalelių formos duomenys pateikiami mikrometrais (µm).

3.2 Celiuliozės eteris po dalelių morfologijos optimizavimo

Atsižvelgiant į dalelių paviršiaus poveikį, lazdelės formos celiuliozės eterio dalelių tirpimo laikas labai priklauso nuo vidutinio pluošto skersmens DIFI (50,3). Remiantis šia prielaida, celiuliozės eterių kūrimo darbais buvo siekiama gauti produktus, kurių vidutinis pluošto skersmuo DIFI (50,3), siekiant pagerinti miltelių tirpumą.

Tačiau nesitikima, kad padidėjus vidutiniam pluošto ilgiui DIFI(50,3), padidės vidutinis dalelių dydis. Kartu padidinus abu parametrus, dalelės bus per didelės, kad visiškai ištirptų per tipišką 10 sekundžių mechaninio purškimo maišymo laiką.

Todėl ideali hidroksietilmetilceliuliozė (HEMC) turėtų turėti didesnį vidutinį pluošto skersmenį DIFI(50,3), išlaikant vidutinį pluošto ilgį LEFI(50,3). Mes naudojame naują celiuliozės eterio gamybos procesą, kad sukurtume patobulintą HEMC. Šiame gamybos procese gauto vandenyje tirpaus celiuliozės eterio dalelių forma visiškai skiriasi nuo celiuliozės, naudojamos kaip žaliava gamybai, dalelių formos. Kitaip tariant, gamybos procesas leidžia celiuliozės eterio dalelių formos dizainą nepriklausomai nuo jo gamybos žaliavų.

Trys skenuojamojo elektroninio mikroskopo vaizdai: vienas iš celiuliozės eterio, gauto naudojant standartinį procesą, ir vienas iš celiuliozės eterio, pagaminto naudojant naująjį procesą, kurio DIFI(50,3) skersmuo didesnis nei įprastų proceso įrankių gaminių. Taip pat parodyta šių dviejų produktų gamyboje naudojamos smulkiai sumaltos celiuliozės morfologija.

Palyginus celiuliozės ir celiuliozės eterio elektronines mikrografijas, gautas taikant standartinį procesą, nesunku pastebėti, kad jie turi panašias morfologines charakteristikas. Didelis dalelių skaičius abiejuose vaizduose paprastai turi ilgas, plonas struktūras, o tai rodo, kad pagrindinės morfologinės savybės nepasikeitė net po cheminės reakcijos. Akivaizdu, kad reakcijos produktų dalelių morfologijos savybės labai koreliuoja su žaliavomis.

Nustatyta, kad nauju būdu pagaminto celiuliozės eterio morfologinės charakteristikos labai skiriasi, jo vidutinis skersmuo DIFI (50,3), daugiausia apvalios trumpos ir storos dalelės, o tipiškos plonos ir ilgos dalelės. celiuliozės žaliavose Beveik išnyko.

Šis paveikslas dar kartą parodo, kad nauju būdu pagamintų celiuliozės eterių dalelių morfologija nebėra susijusi su celiuliozės žaliavos morfologija – nebėra ryšio tarp žaliavos morfologijos ir galutinio produkto.

4. HEMC dalelių morfologijos įtaka nesudrėkintų gumulėlių susidarymui GSP

GSP buvo išbandytas lauko sąlygomis, siekiant patikrinti, ar mūsų hipotezė apie veikimo mechanizmą (kad naudojant celiuliozės eterio produktą, kurio vidutinis skersmuo didesnis DIFI (50,3), sumažėtų nepageidaujama aglomeracija) buvo teisinga. Šiuose eksperimentuose buvo naudojami HEMC, kurių vidutinis skersmuo DIFI(50,3) svyravo nuo 37 µm iki 52 µm. Siekiant kuo labiau sumažinti kitų veiksnių nei dalelių morfologijos įtaką, gipso tinko pagrindas ir visi kiti priedai buvo nepakeisti. Bandymo metu celiuliozės eterio klampumas buvo palaikomas pastovus (60 000 mPa.s, 2% vandeninis tirpalas, matuojamas HAAKE reometru).

Purškimui buvo naudojamas komercinis gipso purkštuvas (PFT G4). Sutelkite dėmesį į nesudrėkintų gipso skiedinio gumulėlių susidarymo įvertinimą iš karto po to, kai jis buvo padengtas ant sienos. Šiame tinkavimo proceso etape įvertinus sulipimą geriausiai paaiškės gaminio veikimo skirtumai. Testo metu patyrę darbuotojai įvertino susikaupimo situaciją: 1 buvo geriausia, o 6 – blogiausia.

Bandymo rezultatai aiškiai parodo koreliaciją tarp vidutinio pluošto skersmens DIFI (50,3) ir sulipimo efektyvumo balo. Remiantis mūsų hipoteze, kad celiuliozės eterio gaminiai su didesniu DIFI(50,3) viršijo mažesnius DIFI(50,3) gaminius, vidutinis 52 µm DIFI(50,3) balas buvo 2 (geras), o DIFI(50,3). 50,3) iš 37 µm ir 40 µm įvertino 5 balus (gedimas).

Kaip ir tikėjomės, sulipimas naudojant GSP labai priklauso nuo naudojamo celiuliozės eterio vidutinio skersmens DIFI (50, 3). Be to, ankstesnėje diskusijoje buvo paminėta, kad tarp visų morfologinių parametrų DIFI(50,3) stipriai paveikė celiuliozės eterio miltelių tirpimo laiką. Tai patvirtina, kad celiuliozės eterio tirpimo laikas, kuris labai koreliuoja su dalelių morfologija, galiausiai turi įtakos gumulėlių susidarymui GSP. Didesnis DIFI (50,3) sukelia ilgesnį miltelių tirpimo laiką, o tai žymiai sumažina aglomeracijos tikimybę. Tačiau per ilgas miltelių tirpimo laikas apsunkins celiuliozės eterio visišką ištirpimą purškimo įrangos maišymo metu.

Naujasis HEMC produktas su optimizuotu tirpimo profiliu dėl didesnio vidutinio pluošto skersmens DIFI(50,3) ne tik geriau drėkina gipso miltelius (kaip matyti iš sulipimo įvertinimo), bet ir neturi įtakos vandens sulaikymo savybėms. produktas. Vandens sulaikymas, išmatuotas pagal EN 459-2, nesiskyrė nuo HEMC produktų, kurių klampumas DIFI(50,3) nuo 37 µm iki 52 µm. Visi matavimai po 5 minučių ir 60 minučių patenka į reikiamą diapazoną, parodytą grafike.

Tačiau taip pat buvo patvirtinta, kad jei DIFI(50,3) tampa per didelis, celiuliozės eterio dalelės nebetirps visiškai. Tai buvo nustatyta tiriant DIFI(50,3) 59 µM produktą. Jo vandens sulaikymo testo rezultatai po 5 minučių ir ypač po 60 minučių neatitiko reikalaujamo minimumo.

5. Santrauka

Celiuliozės eteriai yra svarbūs GSP preparatų priedai. Atliekant mokslinius tyrimus ir gaminių kūrimo darbus, nagrinėjama koreliacija tarp celiuliozės eterių dalelių morfologijos ir nesudrėkintų gumulėlių susidarymo (vadinamojo sulipimo) mechaniškai purškiant. Jis pagrįstas darbo mechanizmo prielaida, kad celiuliozės eterio miltelių tirpimo laikas turi įtakos gipso miltelių sudrėkinimui vandeniu ir taip turi įtakos gumulėlių susidarymui.

Tirpimo laikas priklauso nuo celiuliozės eterio dalelių morfologijos ir gali būti gautas naudojant skaitmeninius vaizdo analizės įrankius. GSP celiuliozės eteriai, kurių vidutinis skersmuo yra didelis DIFI (50,3), turi optimizuotas miltelių tirpimo charakteristikas, todėl vanduo turi daugiau laiko kruopščiai sudrėkinti gipso daleles ir taip užtikrinti optimalų antiaglomeraciją. Šio tipo celiuliozės eteris gaminamas naudojant naują gamybos procesą, o jo dalelių forma nepriklauso nuo pirminės gamybai naudojamos žaliavos formos.

Vidutinis pluošto skersmuo DIFI (50,3) turi labai didelę įtaką sulipimui, o tai buvo patikrinta pridedant šio produkto į prekyboje parduodamą mašina purškiamą gipso pagrindą, skirtą purkšti vietoje. Be to, šie lauko purškimo bandymai patvirtino mūsų laboratorinius rezultatus: geriausiai veikiantys celiuliozės eterio produktai su dideliu DIFI (50,3) buvo visiškai tirpūs per GSP maišymo laiką. Todėl celiuliozės eterio gaminys, pasižymintis geriausiomis lipnumo savybėmis, pagerinęs dalelių formą, vis tiek išlaiko pradines vandens sulaikymo savybes.