Gips asosidagi mashinada purkalgan plasterlarda aglomeratsiyani kamaytirish uchun yangi HEMC tsellyuloza efirlarini ishlab chiqish

Gips asosidagi mashinada purkalgan plasterlarda aglomeratsiyani kamaytirish uchun yangi HEMC tsellyuloza efirlarini ishlab chiqish

Gips asosidagi mashinada purkalgan gips (GSP) G'arbiy Evropada 1970-yillardan beri keng qo'llaniladi. Mexanik purkashning paydo bo'lishi qurilish xarajatlarini kamaytirish bilan birga, gips qurilishining samaradorligini samarali oshirdi. GSP tijoratlashuvining chuqurlashishi bilan suvda eruvchan tsellyuloza efiri asosiy qo'shimchaga aylandi. Tsellyuloza efiri GSP ga suvni yaxshi ushlab turish qobiliyatini beradi, bu esa substratning gipsdagi namlikni singdirishini cheklaydi va shu bilan barqaror qotish vaqti va yaxshi mexanik xususiyatlarga ega bo'ladi. Bundan tashqari, tsellyuloza efirining o'ziga xos reologik egri chizig'i mashinani püskürtme ta'sirini yaxshilashi va keyingi ohak tekislash va tugatish jarayonlarini sezilarli darajada soddalashtirishi mumkin.

GSP ilovalarida tsellyuloza efirlarining aniq afzalliklariga qaramay, u püskürtüldüğünde quruq bo'laklarning shakllanishiga ham hissa qo'shishi mumkin. Bu ho'llanmagan bo'laklar, shuningdek, to'planish yoki cho'kish deb ham ataladi va ular ohakni tekislash va tugatishga salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin. Aglomeratsiya sayt samaradorligini pasaytirishi va yuqori samarali gips mahsulotlarini qo'llash narxini oshirishi mumkin. Tsellyuloza efirlarining GSPdagi bo'laklarning shakllanishiga ta'sirini yaxshiroq tushunish uchun biz ularning shakllanishiga ta'sir qiluvchi tegishli mahsulot parametrlarini aniqlashga harakat qilish uchun tadqiqot o'tkazdik. Ushbu tadqiqot natijalariga asoslanib, biz aglomeratsiyaga moyilligi past bo'lgan bir qator tsellyuloza efir mahsulotlarini ishlab chiqdik va ularni amaliy qo'llashda baholadik.

Kalit so'zlar: tsellyuloza efiri; gips mashinasi buzadigan amallar gips; erish tezligi; zarrachalar morfologiyasi

1. Kirish

Suvda eruvchan tsellyuloza efirlari suvga bo'lgan talabni tartibga solish, suvni ushlab turishni yaxshilash va ohaklarning reologik xususiyatlarini yaxshilash uchun gips asosidagi mashinada püskürtme plasterlarida (GSP) muvaffaqiyatli qo'llanilgan. Shuning uchun u ho'l ohakning ish faoliyatini yaxshilashga yordam beradi va shu bilan ohakning kerakli mustahkamligini ta'minlaydi. Tijoriy jihatdan foydali va ekologik toza xususiyatlari tufayli GSP quruq aralashmasi so'nggi 20 yil ichida butun Evropada keng qo'llaniladigan ichki qurilish materialiga aylandi.

Quruq aralashtirilgan GSPni aralashtirish va purkash uchun mashinalar o'nlab yillar davomida muvaffaqiyatli tijoratlashtirildi. Turli ishlab chiqaruvchilarning asbob-uskunalarining ba'zi texnik xususiyatlari har xil bo'lsa-da, sotuvda mavjud bo'lgan barcha püskürtme mashinalari suvning tsellyuloza efiri o'z ichiga olgan gipsli quruq aralash ohak bilan aralashishi uchun juda cheklangan aralashtirish vaqtiga imkon beradi. Umuman olganda, butun aralashtirish jarayoni bir necha soniya davom etadi. Aralashtirgandan so'ng, ho'l ohak etkazib berish shlangi orqali pompalanadi va substrat devoriga püskürtülür. Butun jarayon bir daqiqa ichida yakunlanadi. Biroq, bunday qisqa vaqt ichida, tsellyuloza efirlarini qo'llashda ularning xususiyatlarini to'liq rivojlantirish uchun butunlay eritilishi kerak. Gipsli ohak formulalariga mayda maydalangan tsellyuloza efir mahsulotlarini qo'shish bu püskürtme jarayonida to'liq erishni ta'minlaydi.

Nozik maydalangan tsellyuloza efiri purkagichda aralashtirish vaqtida suv bilan aloqa qilganda tez konsistensiya hosil qiladi. Tsellyuloza efirining erishi natijasida yuzaga keladigan yopishqoqlikning tez ko'tarilishi gips tsement moddasi zarralarini suv bilan bir vaqtda namlash bilan bog'liq muammolarni keltirib chiqaradi. Suv qalinlasha boshlaganda, u kamroq suyuqlikka aylanadi va gips zarralari orasidagi kichik teshiklarga kira olmaydi. Teshiklarga kirish bloklangandan so'ng, tsement moddasi zarralarini suv bilan namlash jarayoni kechiktiriladi. Püskürtgichdagi aralashtirish vaqti gips zarralarini to'liq namlash uchun zarur bo'lgan vaqtdan qisqaroq edi, buning natijasida yangi ho'l ohakda quruq kukun bo'laklari paydo bo'ldi. Bu bo'laklar hosil bo'lgach, ular keyingi jarayonlarda ishchilarning samaradorligiga to'sqinlik qiladi: ohakni bo'laklar bilan tekislash juda mashaqqatli va ko'proq vaqt talab etadi. Ohak qotib qolgandan keyin ham dastlab hosil bo'lgan bo'laklar paydo bo'lishi mumkin. Misol uchun, qurilish vaqtida ichidagi bo'laklarni yopish keyingi bosqichda biz ko'rishni istamaydigan qorong'u joylar paydo bo'lishiga olib keladi.

Tsellyuloza efirlari ko'p yillar davomida GSPda qo'shimchalar sifatida ishlatilgan bo'lsa-da, ularning namlanmagan bo'laklarning shakllanishiga ta'siri hozirgacha ko'p o'rganilmagan. Ushbu maqola tsellyuloza efiri nuqtai nazaridan aglomeratsiyaning asosiy sababini tushunish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan tizimli yondashuvni taqdim etadi.

2. GSPda namlanmagan bo'laklarning paydo bo'lish sabablari

2.1 Gips asosidagi plasterlarni namlash

Tadqiqot dasturini yaratishning dastlabki bosqichlarida CSPda bo'laklarning paydo bo'lishining bir qator mumkin bo'lgan asosiy sabablari to'plangan. Keyinchalik, kompyuter yordamida tahlil qilish orqali muammo amaliy texnik yechim bor-yo'qligiga qaratilgan. Ushbu ishlar orqali GSPda aglomeratlarni shakllantirishning optimal yechimi oldindan saralab olindi. Ham texnik, ham tijorat nuqtai nazaridan, gips zarralarini namlashni sirtga ishlov berish orqali o'zgartirishning texnik yo'li istisno qilinadi. Tijorat nuqtai nazaridan, mavjud uskunani suv va ohakning etarli darajada aralashishini ta'minlaydigan maxsus mo'ljallangan aralashtirish kamerasiga ega bo'lgan purkagich uskunasiga almashtirish g'oyasi rad etiladi.

Yana bir variant - gipsli gips formulalarida qo'shimchalar sifatida namlovchi vositalardan foydalanish va biz allaqachon buning uchun patentni topdik. Biroq, bu qo'shimchaning qo'shilishi muqarrar ravishda gipsning ish qobiliyatiga salbiy ta'sir qiladi. Eng muhimi, ohakning jismoniy xususiyatlarini, ayniqsa qattiqligi va kuchini o'zgartiradi. Shuning uchun biz uni chuqur o'rganmadik. Bundan tashqari, namlovchi moddalar qo'shilishi ham atrof-muhitga salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin.

Tsellyuloza efiri allaqachon gips asosidagi gips formulasining bir qismi ekanligini hisobga olsak, tsellyuloza efirini optimallashtirish tanlanishi mumkin bo'lgan eng yaxshi yechimga aylanadi. Shu bilan birga, u suvni ushlab turish xususiyatlariga ta'sir qilmasligi yoki ishlatiladigan gipsning reologik xususiyatlariga salbiy ta'sir ko'rsatmasligi kerak. GSPda namlanmagan kukunlarning paydo bo'lishi aralashtirish paytida suv bilan aloqa qilgandan keyin tsellyuloza efirlarining yopishqoqligining haddan tashqari tez oshishi bilan bog'liq degan ilgari taklif qilingan gipotezaga asoslanib, tsellyuloza efirlarining erish xususiyatlarini nazorat qilish tadqiqotimizning asosiy maqsadi bo'ldi. .

2.2 Tsellyuloza efirining erish vaqti

Tsellyuloza efirlarining erish tezligini sekinlashtirishning oson yo'li granulali mahsulotlardan foydalanishdir. GSPda ushbu yondashuvni qo'llashning asosiy kamchiligi shundaki, juda qo'pol bo'lgan zarralar purkagichdagi qisqa 10 soniyali aralashtirish oynasida to'liq erimaydi, bu esa suvni ushlab turishning yo'qolishiga olib keladi. Bundan tashqari, keyingi bosqichda erimagan tsellyuloza efirining shishishi gipsdan keyin qalinlashuvga olib keladi va qurilish ishiga ta'sir qiladi, biz buni ko'rishni xohlamaymiz.

Tsellyuloza efirlarining erish tezligini kamaytirishning yana bir varianti tsellyuloza efirlari yuzasini glyoksal bilan teskari o'zaro bog'lashdir. Biroq, o'zaro bog'lanish reaktsiyasi pH-nazorat qilinganligi sababli, tsellyuloza efirlarining erish tezligi atrofdagi suvli eritmaning pH darajasiga juda bog'liq. Söndürülmüş ohak bilan aralashtirilgan GSP tizimining pH qiymati juda yuqori va glyoksalning sirtdagi o'zaro bog'liqliklari suv bilan aloqa qilgandan keyin tezda ochiladi va yopishqoqlik bir zumda ko'tarila boshlaydi. Shuning uchun bunday kimyoviy muolajalar GSPda erish tezligini nazorat qilishda rol o'ynay olmaydi.

Tsellyuloza efirlarining erish vaqti ularning zarracha morfologiyasiga ham bog'liq. Biroq, ta'sir juda muhim bo'lsa-da, bu haqiqat hozirgacha juda ko'p e'tiborga olinmagan. Ular doimiy chiziqli erish tezligiga ega [kg/(m2•s)], shuning uchun ularning erishi va yopishqoqligi hosil bo'lishi mavjud sirtga proportsionaldir. Bu tezlik tsellyuloza zarralari morfologiyasining o'zgarishi bilan sezilarli darajada farq qilishi mumkin. Bizning hisob-kitoblarimizda to'liq yopishqoqlikka (100%) 5 soniya aralashtirishdan keyin erishiladi deb taxmin qilinadi.

Turli zarrachalar morfologiyasi hisob-kitoblari shuni ko'rsatdiki, sferik zarrachalar aralashtirish vaqtining yarmida yakuniy yopishqoqlikning 35% yopishqoqligiga ega. Xuddi shu vaqt oralig'ida novda shaklidagi tsellyuloza efir zarralari faqat 10% ga yetishi mumkin. Disk shaklidagi zarralar endigina keyin eriy boshladi2,5 soniya.

Shuningdek, GSPdagi tsellyuloza efirlari uchun ideal eruvchanlik xususiyatlari ham kiritilgan. Dastlabki yopishqoqlikni 4,5 soniyadan ko'proq vaqtga kechiktiring. Shundan so'ng, aralashtirish vaqtidan keyin 5 soniya ichida yakuniy viskoziteye erishish uchun yopishqoqlik tez oshdi. GSPda bunday uzoq kechiktirilgan eritma vaqti tizimning past viskoziteye ega bo'lishiga imkon beradi va qo'shilgan suv gips zarralarini to'liq namlashi va zarrachalar orasidagi teshiklarga bezovtaliksiz kirishi mumkin.

3. Sellyuloza efirining zarracha morfologiyasi

3.1 Zarrachalar morfologiyasini o'lchash

Tsellyuloza efir zarralarining shakli eruvchanlikka juda katta ta'sir ko'rsatganligi sababli, birinchi navbatda tsellyuloza efir zarralari shaklini tavsiflovchi parametrlarni aniqlash, so'ngra namlanmaydigan o'rtasidagi farqlarni aniqlash kerak Aglomeratlarning shakllanishi ayniqsa tegishli parametrdir. .

Biz tsellyuloza efirining zarracha morfologiyasini dinamik tasvirni tahlil qilish usuli bilan oldik. Tsellyuloza efirlarining zarracha morfologiyasi SYMPATEC raqamli tasvir analizatori (Germaniyada ishlab chiqarilgan) va maxsus dasturiy tahlil vositalari yordamida toʻliq tavsiflanishi mumkin. Zarracha shaklining eng muhim parametrlari LEFI (50,3) sifatida ifodalangan tolalarning o'rtacha uzunligi va DIFI (50,3) sifatida ifodalangan o'rtacha diametri ekanligi aniqlandi. Elyafning o'rtacha uzunligi ma'lumotlari ma'lum bir tarqalgan tsellyuloza efir zarrasining to'liq uzunligi deb hisoblanadi.

Odatda zarrachalar hajmini taqsimlash ma'lumotlari, masalan, o'rtacha tola diametri DIFI zarrachalar soni (0 bilan belgilanadi), uzunlik (1 bilan belgilanadi), maydon (2 bilan belgilanadi) yoki hajm (3 bilan belgilanadi) asosida hisoblanishi mumkin. Ushbu maqoladagi barcha zarracha ma'lumotlari o'lchovlari hajmga asoslangan va shuning uchun 3 qo'shimchasi bilan ko'rsatilgan. Masalan, DIFI(50,3) da 3 hajmi hajm taqsimotini, 50 esa zarrachalar hajmining taqsimot egri chizig’ining 50% ko’rsatilgan qiymatdan kichikroq, qolgan 50% esa ko’rsatilgan qiymatdan kattaroq ekanligini bildiradi. Tsellyuloza efir zarralari shakli haqidagi ma'lumotlar mikrometrlarda (mkm) berilgan.

3.2 Zarrachalar morfologiyasini optimallashtirishdan keyin tsellyuloza efiri

Zarrachalar sirtining ta'sirini hisobga olgan holda, zarracha shaklidagi tsellyuloza efir zarralarining zarracha erish vaqti DIFI o'rtacha tola diametriga (50,3) kuchli bog'liqdir. Ushbu taxminga asoslanib, tsellyuloza efirlarini ishlab chiqish kukunning eruvchanligini yaxshilash uchun kattaroq o'rtacha tola diametri DIFI (50,3) bo'lgan mahsulotlarni olishga qaratilgan edi.

Biroq, o'rtacha tola uzunligi DIFI (50,3) ning o'sishi o'rtacha zarracha hajmining oshishi bilan birga bo'lishi kutilmaydi. Ikkala parametrni birgalikda oshirish, mexanik purkashning odatdagi 10 soniyali aralashtirish vaqtida to'liq erishi uchun juda katta zarrachalarga olib keladi.

Shuning uchun ideal gidroksietilmetilselüloz (HEMC) o'rtacha tola uzunligi LEFI (50,3) ni saqlab qolgan holda kattaroq o'rtacha tola diametri DIFI (50,3) bo'lishi kerak. Biz yaxshilangan HEMC ishlab chiqarish uchun yangi tsellyuloza efirini ishlab chiqarish jarayonidan foydalanamiz. Ushbu ishlab chiqarish jarayonida olingan suvda eruvchan tsellyuloza efirining zarracha shakli ishlab chiqarish uchun xom ashyo sifatida ishlatiladigan tsellyulozaning zarracha shaklidan butunlay farq qiladi. Boshqacha qilib aytganda, ishlab chiqarish jarayoni tsellyuloza efirining zarracha shakli dizayni uning ishlab chiqarish xom ashyosidan mustaqil bo'lishiga imkon beradi.

Uchta skanerlash elektron mikroskop tasviri: standart jarayonda ishlab chiqarilgan tsellyuloza efiridan biri va an'anaviy texnologik asbob mahsulotlariga qaraganda kattaroq diametrli DIFI (50,3) bilan yangi jarayon tomonidan ishlab chiqarilgan tsellyuloza efiridan biri. Shuningdek, ushbu ikki mahsulotni ishlab chiqarishda ishlatiladigan mayda maydalangan tsellyuloza morfologiyasi ko'rsatilgan.

Standart jarayonda hosil qilingan tsellyuloza va tsellyuloza efirining elektron mikrografiyalarini solishtirsak, ikkalasi ham o'xshash morfologik xususiyatlarga ega ekanligini aniqlash oson. Ikkala rasmdagi ko'p sonli zarrachalar odatda uzun, ingichka tuzilmalarni namoyish etadi, bu asosiy morfologik xususiyatlar kimyoviy reaktsiya sodir bo'lgandan keyin ham o'zgarmaganligini ko'rsatadi. Ko'rinib turibdiki, reaksiya mahsulotlarining zarracha morfologik xususiyatlari xom ashyo bilan juda bog'liq.

Aniqlanishicha, yangi jarayon natijasida hosil bo'lgan tsellyuloza efirining morfologik xarakteristikalari sezilarli darajada farq qiladi, u kattaroq o'rtacha diametrli DIFI (50,3) ga ega va asosan yumaloq qisqa va qalin zarrachalar shakllarini taqdim etadi, odatdagi nozik va uzun zarrachalar. tsellyuloza xom ashyosida Deyarli yo'q bo'lib ketgan.

Bu ko'rsatkich yana shuni ko'rsatadiki, yangi jarayon natijasida hosil bo'lgan tsellyuloza efirlarining zarracha morfologiyasi endi tsellyuloza xom ashyosining morfologiyasi bilan bog'liq emas - xomashyo morfologiyasi va yakuniy mahsulot o'rtasidagi aloqa endi mavjud emas.

4. HEMC zarrachalari morfologiyasining GSPda namlanmagan bo'laklar hosil bo'lishiga ta'siri.

GSP ish mexanizmi haqidagi farazimiz (kattaroq o'rtacha diametrli DIFI (50,3) tsellyuloza efir mahsulotidan foydalanish istalmagan aglomeratsiyani kamaytiradi) to'g'riligini tekshirish uchun dala qo'llash sharoitida sinovdan o'tkazildi. Ushbu tajribalarda 37 mkm dan 52 mkm gacha bo'lgan o'rtacha diametri DIFI (50,3) bo'lgan HEMClar ishlatilgan. Zarrachalar morfologiyasidan tashqari omillarning ta'sirini minimallashtirish uchun gipsli gips asosi va boshqa barcha qo'shimchalar o'zgarishsiz qoldi. Sinov davomida tsellyuloza efirining qovushqoqligi doimiy bo'lib turdi (60 000 mPa.s, 2% suvli eritma, HAAKE reometri bilan o'lchandi).

Ilova sinovlarida purkash uchun sotiladigan gips purkagich (PFT G4) ishlatilgan. Devorga qo'llangandan so'ng darhol gipsli ohakning namlanmagan bo'laklari shakllanishini baholashga e'tibor qarating. Ushbu bosqichda gipsni qo'llash jarayonida to'planishni baholash mahsulotning ishlashidagi farqlarni eng yaxshi tarzda ochib beradi. Sinovda tajribali ishchilar to'planish holatini baholadilar, 1 tasi eng yaxshisi, 6 tasi esa eng yomoni.

Sinov natijalari o'rtacha tola diametri DIFI (50,3) va to'planish samaradorligi o'rtasidagi bog'liqlikni aniq ko'rsatadi. Kattaroq DIFI(50,3) bo'lgan tsellyuloza efiri mahsulotlari kichikroq DIFI(50,3) mahsulotlaridan ustunroq degan gipotezamizga muvofiq, DIFI(50,3) uchun o'rtacha ball 52 mkm bo'lgan 2 (yaxshi), DIFI() bo'lganlar esa 37µm va 40µm dan 50,3) ball 5 (muvaffaqiyatsiz).

Biz kutganimizdek, GSP dasturlarida to'planish harakati ishlatiladigan tsellyuloza efirining o'rtacha diametri DIFI (50,3) ga sezilarli darajada bog'liq. Bundan tashqari, barcha morfologik ko'rsatkichlar orasida DIFI (50,3) tsellyuloza efir kukunlarining erish vaqtiga kuchli ta'sir ko'rsatishi oldingi muhokamada aytib o'tilgan. Bu zarrachalar morfologiyasi bilan yuqori darajada bog'liq bo'lgan tsellyuloza efirining erishi vaqti oxir-oqibatda GSPda bo'laklarning shakllanishiga ta'sir qilishini tasdiqlaydi. Kattaroq DIFI (50,3) kukunning uzoqroq erish vaqtini keltirib chiqaradi, bu esa aglomeratsiya ehtimolini sezilarli darajada kamaytiradi. Shu bilan birga, kukunni eritish vaqtining juda uzoqligi tsellyuloza efirining püskürtme uskunasining aralashtirish vaqtida to'liq erishini qiyinlashtiradi.

DIFI (50,3) kattaroq o'rtacha tola diametri tufayli optimallashtirilgan eritma profiliga ega yangi HEMC mahsuloti nafaqat gips kukunini yaxshiroq namlaydi (to'planishni baholashda ko'rsatilganidek), balki suvni ushlab turish qobiliyatiga ham ta'sir qilmaydi. mahsulot. EN 459-2 bo'yicha o'lchangan suvni ushlab turish 37 mikrondan 52 mikrongacha bo'lgan DIFI (50,3) bilan bir xil yopishqoqlikdagi HEMC mahsulotlaridan farq qilmaydi. 5 daqiqa va 60 daqiqadan so'ng barcha o'lchovlar grafikda ko'rsatilgan kerakli diapazonga to'g'ri keladi.

Shu bilan birga, agar DIFI (50,3) juda katta bo'lsa, tsellyuloza efir zarralari endi to'liq erimasligi ham tasdiqlandi. Bu 59 µM DIFI (50,3) mahsulotini sinovdan o‘tkazishda aniqlandi. Uning suvni ushlab turish testi 5 daqiqadan so'ng va ayniqsa 60 daqiqadan so'ng kerakli minimumga javob bermadi.

5. Xulosa

Tsellyuloza efirlari GSP formulalarida muhim qo'shimchalardir. Bu yerda tadqiqot va mahsulot ishlab chiqish ishlari tsellyuloza efirlarining zarrachalari morfologiyasi va mexanik purkash paytida namlanmagan bo‘laklar (to‘planish deb ataladigan) hosil bo‘lishi o‘rtasidagi bog‘liqlikni ko‘rib chiqadi. U tsellyuloza efir kukunining erish vaqti gips kukunining suv bilan namlanishiga ta'sir qiladi va shu bilan bo'laklar hosil bo'lishiga ta'sir qiladi, degan ish mexanizmining taxminiga asoslanadi.

Eritma vaqti tsellyuloza efirining zarracha morfologiyasiga bog'liq va raqamli tasvirni tahlil qilish vositalari yordamida olinishi mumkin. GSPda katta o'rtacha diametri DIFI (50,3) bo'lgan tsellyuloza efirlari optimallashtirilgan chang eritish xususiyatlariga ega bo'lib, suvning gips zarralarini yaxshilab namlashiga ko'proq vaqt beradi va shu bilan optimal antiaglomeratsiyani ta'minlaydi. Ushbu turdagi tsellyuloza efiri yangi ishlab chiqarish jarayoni yordamida ishlab chiqariladi va uning zarracha shakli ishlab chiqarish uchun xom ashyoning asl shakliga bog'liq emas.

O'rtacha tolaning diametri DIFI (50,3) to'planishga juda muhim ta'sir ko'rsatadi, bu mahsulotni joyida püskürtmek uchun sotiladigan mashinada püskürtülmüş gips asosiga qo'shish orqali tasdiqlangan. Bundan tashqari, bu dala purkagich sinovlari bizning laboratoriya natijalarini tasdiqladi: katta DIFI (50,3) bilan eng yaxshi samarali tsellyuloza efiri mahsulotlari GSP qo'zg'atuvchi vaqt oynasida to'liq eriydi. Shuning uchun, zarrachalar shaklini yaxshilashdan keyin eng yaxshi piyodalarga chidamli xususiyatlarga ega bo'lgan tsellyuloza efir mahsuloti hali ham asl suvni ushlab turish ko'rsatkichini saqlab qoladi.