Alçı bazlı makine püskürtmeli sıvalarda topaklanmayı azaltmak için yeni HEMC selüloz eterlerinin geliştirilmesi

Alçı bazlı makine püskürtmeli sıvalarda topaklanmayı azaltmak için yeni HEMC selüloz eterlerinin geliştirilmesi

Alçı bazlı makine püskürtmeli sıva (GSP), 1970'lerden beri Batı Avrupa'da yaygın olarak kullanılmaktadır.Mekanik püskürtmenin ortaya çıkışı, inşaat maliyetlerini düşürürken, sıva yapımının verimliliğini etkili bir şekilde artırdı.GSP ticarileşmesinin derinleşmesiyle, suda çözünür selüloz eter önemli bir katkı maddesi haline geldi.Selüloz eter, GSP'ye iyi bir su tutma performansı sağlar, bu da alt tabakanın sıvadaki nemi emmesini sınırlar, böylece sabit bir sertleşme süresi ve iyi mekanik özellikler elde eder.Ek olarak, selüloz eterin spesifik reolojik eğrisi, makineyle püskürtmenin etkisini artırabilir ve müteakip harç tesviye ve bitirme işlemlerini önemli ölçüde basitleştirebilir.

GSP uygulamalarında selüloz eterlerin bariz avantajlarına rağmen, püskürtüldüğünde potansiyel olarak kuru topakların oluşumuna da katkıda bulunabilir.Bu ıslanmayan topaklanmalar topaklanma veya topaklanma olarak da bilinir ve harcın tesviyesini ve perdahını olumsuz etkileyebilir.Aglomerasyon, site verimliliğini azaltabilir ve yüksek performanslı alçı ürün uygulamalarının maliyetini artırabilir.Selüloz eterlerin GSP'de topak oluşumu üzerindeki etkisini daha iyi anlamak için, bunların oluşumunu etkileyen ilgili ürün parametrelerini belirlemeye çalışan bir çalışma yürüttük.Bu çalışmanın sonuçlarına dayanarak, topaklanma eğilimi azaltılmış bir dizi selüloz eter ürünü geliştirdik ve bunları pratik uygulamalarda değerlendirdik.

Anahtar kelimeler: selüloz eter;alçı makinesi sprey sıva;çözünme hızı;parçacık morfolojisi

1.giriiş

Suda çözünür selüloz eterler, su talebini düzenlemek, su tutmayı iyileştirmek ve harçların reolojik özelliklerini iyileştirmek için alçı bazlı makineyle püskürtülen sıvalarda (GSP) başarıyla kullanılmıştır.Bu nedenle, ıslak harcın performansının iyileştirilmesine yardımcı olarak harcın gerekli mukavemetini sağlar.Ticari olarak uygun ve çevre dostu özellikleri nedeniyle kuru karışım GSP, son 20 yılda Avrupa'da yaygın olarak kullanılan bir iç yapı malzemesi haline geldi.

Kuru karışımlı GSP'yi karıştırma ve püskürtme makineleri onlarca yıldır başarılı bir şekilde ticarileştirilmiştir.Farklı üreticilerin ekipmanlarının bazı teknik özellikleri değişiklik gösterse de, piyasada bulunan tüm püskürtme makineleri, suyun selüloz eter içeren alçı kuru karışım harcı ile karışması için çok sınırlı bir ajitasyon süresine izin verir.Genel olarak, tüm karıştırma işlemi yalnızca birkaç saniye sürer.Karıştırıldıktan sonra, ıslak harç dağıtım hortumundan pompalanır ve yüzey duvarına püskürtülür.Tüm süreç bir dakika içinde tamamlanır.Ancak bu kadar kısa bir süre içerisinde selüloz eterlerin uygulamadaki özelliklerini tam olarak geliştirebilmeleri için tamamen çözünmeleri gerekmektedir.Alçı harcı formülasyonlarına ince öğütülmüş selüloz eter ürünlerinin eklenmesi bu püskürtme işlemi sırasında tam çözünmeyi sağlar.

İnce öğütülmüş selüloz eter, püskürtücüde çalkalama sırasında su ile temas ettiğinde hızlı bir şekilde kıvam oluşturur.Selüloz eterin çözünmesinin neden olduğu hızlı viskozite artışı, alçı çimentomsu malzeme parçacıklarının eş zamanlı olarak suyla ıslanmasında sorunlara neden olur.Su koyulaşmaya başladıkça daha az akışkan hale gelir ve alçı tanecikleri arasındaki küçük gözeneklere giremez.Gözeneklere erişim engellendikten sonra çimentomsu malzeme taneciklerinin su ile ıslanma süreci geciktirilir.Püskürtücüdeki karıştırma süresi, alçı parçacıklarının tamamen ıslanması için gereken süreden daha kısaydı, bu da taze ıslak harçta kuru toz kümelerinin oluşmasına neden oldu.Bu topaklanmalar bir kez oluştuktan sonra, sonraki işlemlerde çalışanların verimini düşürür: topaklarla harcı tesviye etmek çok zahmetlidir ve daha fazla zaman alır.Harç prizini aldıktan sonra bile başlangıçta oluşan topaklanmalar ortaya çıkabilir.Örneğin, inşaat sırasında içerideki yığınları kapatmak, daha sonraki aşamada görmek istemediğimiz karanlık alanların ortaya çıkmasına neden olacaktır.

Selüloz eterler uzun yıllardır GSP'de katkı maddesi olarak kullanılmasına rağmen, ıslanmayan topaklar oluşumu üzerindeki etkileri şimdiye kadar çok fazla çalışılmamıştır.Bu makale, topaklanmanın temel nedenini selüloz eter perspektifinden anlamak için kullanılabilecek sistematik bir yaklaşım sunmaktadır.

2. GSP'de ıslanmayan kümelerin oluşum nedenleri

2.1 Alçı bazlı sıvaların ıslatılması

Araştırma programını oluşturmanın ilk aşamalarında, CSP'de yığın oluşumuna neden olabilecek bir dizi olası temel neden bir araya getirildi.Daha sonra, bilgisayar destekli analiz yoluyla, problemin pratik bir teknik çözümü olup olmadığına odaklanılır.Bu çalışmalar sayesinde, GSP'de topak oluşumuna yönelik en uygun çözüm önceden elendi.Hem teknik hem de ticari değerlendirmelerden, yüzey işlemiyle alçı parçacıklarının ıslanmasını değiştirmeye yönelik teknik yol hariç tutulmuştur.Ticari bir bakış açısıyla, mevcut ekipmanın, yeterli su ve harç karışımını sağlayabilen özel olarak tasarlanmış bir karıştırma odasına sahip bir püskürtme ekipmanı ile değiştirilmesi fikri ortadan kalkar.

Diğer bir seçenek de ıslatıcıların alçı sıva formülasyonlarında katkı maddesi olarak kullanılmasıdır ve bunun için şimdiden bir patent bulduk.Ancak bu katkının eklenmesi ister istemez sıvanın işlenebilirliğini olumsuz etkiler.Daha da önemlisi harcın fiziksel özelliklerini, özellikle sertlik ve mukavemetini değiştirir.O yüzden çok derinlemesine incelemedik.Ek olarak, ıslatma maddelerinin eklenmesinin de çevre üzerinde muhtemelen olumsuz bir etkiye sahip olduğu düşünülmektedir.

Selüloz eterin zaten alçı bazlı sıva formülasyonunun bir parçası olduğu düşünüldüğünde, selüloz eterin kendisinin optimize edilmesi seçilebilecek en iyi çözüm haline gelir.Aynı zamanda kullanılan sıvanın su tutma özelliklerini etkilememesi veya reolojik özelliklerini olumsuz etkilememesi gerekir.GSP'de ıslanmayan tozların oluşumunun, karıştırma sırasında suyla temas ettikten sonra selüloz eterlerin viskozitesindeki aşırı hızlı artıştan kaynaklandığına dair daha önce önerilen hipoteze dayanarak, selüloz eterlerin çözünme özelliklerinin kontrol edilmesi çalışmamızın ana hedefi haline geldi. .

2.2 Selüloz eterin çözülme süresi

Selüloz eterlerin çözünme hızını yavaşlatmanın kolay bir yolu granül dereceli ürünler kullanmaktır.GSP'de bu yaklaşımı kullanmanın ana dezavantajı, çok kaba parçacıkların püskürtücüdeki 10 saniyelik kısa çalkalama penceresi içinde tamamen çözünmemesidir, bu da su tutma kaybına yol açar.Ayrıca daha sonraki aşamada çözünmemiş selüloz eterin şişmesi, sıva sonrası kalınlaşmaya yol açacak ve inşaat performansını etkileyecektir ki bu da görmek istemediğimiz bir durumdur.

Selüloz eterlerin çözünme hızını azaltmak için başka bir seçenek, selüloz eterlerin yüzeyinin glioksal ile tersinir şekilde çapraz bağlanmasıdır.Bununla birlikte, çapraz bağlama reaksiyonu pH kontrollü olduğundan, selüloz eterlerin çözünme hızı büyük ölçüde çevreleyen sulu çözeltinin pH'ına bağlıdır.Sönmüş kireç ile karıştırılan GSP sisteminin pH değeri çok yüksektir ve glioksalin yüzeydeki çapraz bağlı bağları su ile temas ettikten sonra hızla açılır ve viskozitesi anında yükselmeye başlar.Bu nedenle, bu tür kimyasal işlemler, GSP'deki çözünme hızının kontrolünde rol oynayamaz.

Selüloz eterlerin çözünme süresi ayrıca parçacık morfolojilerine de bağlıdır.Ancak, etkisi çok önemli olmasına rağmen, bu gerçek şu ana kadar pek ilgi görmedi.Sabit bir lineer çözünme hızına sahiptirler [kg/(m2•s)], dolayısıyla çözünmeleri ve viskozite oluşumları mevcut yüzeyle orantılıdır.Bu oran, selüloz parçacıklarının morfolojisindeki değişikliklerle önemli ölçüde değişebilir.Hesaplamalarımızda 5 saniye karıştırıldıktan sonra tam viskoziteye (%100) ulaşıldığı varsayılmıştır.

Farklı partikül morfolojilerinin hesaplamaları, küresel partiküllerin, karıştırma süresinin yarısında nihai viskozitenin %35'i kadar bir viskoziteye sahip olduğunu göstermiştir.Aynı zaman diliminde çubuk şeklindeki selüloz eter parçacıkları ancak %10'a ulaşabilir.Disk şeklindeki parçacıklar daha sonra çözünmeye başladı.2,5 saniye.

Ayrıca, GSP'de selüloz eterler için ideal çözünürlük özellikleri de dahildir.İlk viskozite oluşumunu 4,5 saniyeden fazla geciktirin.Bundan sonra, viskozite, karıştırma karıştırma süresinden sonraki 5 saniye içinde nihai viskoziteye ulaşmak için hızla arttı.GSP'de bu kadar uzun gecikmeli çözünme süresi, sistemin düşük viskoziteye sahip olmasını sağlar ve eklenen su, alçı parçacıklarını tamamen ıslatabilir ve parçacıklar arasındaki gözeneklere rahatsızlık vermeden girebilir.

3. Selüloz eterin parçacık morfolojisi

3.1 Partikül morfolojisinin ölçümü

Selüloz eter partiküllerinin şeklinin çözünürlük üzerinde çok önemli bir etkisi olduğu için, önce selüloz eter partiküllerinin şeklini tanımlayan parametrelerin belirlenmesi ve ardından ıslanmama arasındaki farkların belirlenmesi gerekir. .

Selüloz eterin parçacık morfolojisini dinamik görüntü analiz tekniği ile elde ettik.Selüloz eterlerin parçacık morfolojisi, bir SYMPATEC dijital görüntü analiz cihazı (Almanya'da üretilmiştir) ve özel yazılım analiz araçları kullanılarak tamamen karakterize edilebilir.En önemli partikül şekli parametrelerinin, LEFI(50,3) olarak ifade edilen liflerin ortalama uzunluğu ve DIFI(50,3) olarak ifade edilen ortalama çap olduğu bulunmuştur.Elyaf ortalama uzunluk verilerinin, belirli bir yayılmış selüloz eter parçacığının tam uzunluğu olduğu kabul edilir.

Genellikle, ortalama fiber çapı DIFI gibi partikül boyutu dağılım verileri, partikül sayısı (0 ile gösterilir), uzunluk (1 ile gösterilir), alan (2 ile gösterilir) veya hacim (3 ile gösterilir) temel alınarak hesaplanabilir.Bu belgedeki tüm partikül veri ölçümleri hacme dayalıdır ve bu nedenle 3 son eki ile belirtilmiştir.Örneğin, DIFI(50,3)'de 3, hacim dağılımı anlamına gelir ve 50, parçacık boyutu dağılım eğrisinin %50'sinin belirtilen değerden küçük olduğunu ve diğer %50'sinin belirtilen değerden daha büyük olduğunu ifade eder.Selüloz eter partikül şekli verileri mikrometre (µm) cinsinden verilmiştir.

3.2 Parçacık morfolojisi optimizasyonundan sonra selüloz eter

Parçacık yüzeyinin etkisi dikkate alındığında, çubuk benzeri parçacık şekline sahip selüloz eter parçacıklarının parçacık çözünme süresi, büyük ölçüde ortalama lif çapı DIFI'ya (50,3) bağlıdır.Bu varsayıma dayanarak, selüloz eterler üzerindeki geliştirme çalışması, tozun çözünürlüğünü iyileştirmek için daha büyük bir ortalama lif çapına (DIFI) (50,3) sahip ürünler elde etmeyi amaçlıyordu.

Bununla birlikte, ortalama elyaf uzunluğu DIFI(50,3)'deki bir artışın, ortalama partikül boyutunda bir artışa eşlik etmesi beklenmemektedir.Her iki parametreyi birlikte artırmak, mekanik püskürtmenin tipik 10 saniyelik çalkalama süresi içinde tamamen çözülemeyecek kadar büyük parçacıklarla sonuçlanacaktır.

Bu nedenle ideal bir hidroksietilmetilselüloz (HEMC), ortalama lif uzunluğu LEFI(50,3) korunurken daha büyük bir ortalama lif çapına (DIFI(50,3)) sahip olmalıdır.Gelişmiş bir HEMC üretmek için yeni bir selüloz eter üretim süreci kullanıyoruz.Bu üretim prosesi ile elde edilen suda çözünür selüloz eterin partikül şekli, üretimde hammadde olarak kullanılan selülozun partikül şeklinden tamamen farklıdır.Başka bir deyişle, üretim süreci, selüloz eterin parçacık şekli tasarımının, üretim ham maddelerinden bağımsız olmasına izin verir.

Üç taramalı elektron mikroskobu görüntüsü: standart işlemle üretilen selüloz eterden biri ve geleneksel işlem aleti ürünlerinden daha büyük DIFI(50,3) çapına sahip yeni işlemle üretilen selüloz eterden biri.Ayrıca bu iki ürünün üretiminde kullanılan ince öğütülmüş selülozun morfolojisi de gösterilmiştir.

Standart işlemle üretilen selüloz ve selüloz eterin elektron mikrografları karşılaştırıldığında, ikisinin benzer morfolojik özelliklere sahip olduğunu bulmak kolaydır.Her iki görüntüdeki çok sayıda parçacık, tipik olarak uzun, ince yapılar sergiler; bu da, kimyasal reaksiyon gerçekleştikten sonra bile temel morfolojik özelliklerin değişmediğini düşündürür.Reaksiyon ürünlerinin partikül morfolojisi özelliklerinin ham maddelerle yüksek oranda ilişkili olduğu açıktır.

Yeni prosesle üretilen selüloz eterin morfolojik özelliklerinin önemli ölçüde farklı olduğu, daha büyük bir ortalama çapa (DIFI) (50,3) sahip olduğu ve tipik olarak ince ve uzun partiküllerin aksine yuvarlak kısa ve kalın partikül şekilleri gösterdiği bulundu. selüloz hammaddelerinde Neredeyse tükenmiştir.

Bu şekil, yeni proses tarafından üretilen selüloz eterlerin partikül morfolojisinin artık selüloz ham maddesinin morfolojisi ile ilişkili olmadığını, ham maddenin morfolojisi ile nihai ürün arasındaki bağlantının artık mevcut olmadığını bir kez daha göstermektedir.

4. HEMC parçacık morfolojisinin GSP'de ıslanmamış kümelerin oluşumu üzerindeki etkisi

GSP, çalışma mekanizması hakkındaki hipotezimizin (daha büyük bir ortalama DIFI (50,3) çapına sahip bir selüloz eter ürünü kullanmanın istenmeyen topaklanmayı azaltacağı) hakkındaki hipotezimizin doğru olduğunu doğrulamak için saha uygulama koşulları altında test edildi.Bu deneylerde ortalama çapları DIFI(50,3) 37 µm ile 52 µm arasında değişen HEMC'ler kullanıldı.Parçacık morfolojisi dışındaki faktörlerin etkisini en aza indirmek için, alçı sıva tabanı ve diğer tüm katkı maddeleri değiştirilmeden tutuldu.Selüloz eterin viskozitesi, test sırasında sabit tutuldu (60,000 mPa.s, %2 sulu çözelti, bir HAAKE reometre ile ölçülmüştür).

Uygulama denemelerinde ilaçlama için piyasada bulunan bir alçı püskürtücü (PFT G4) kullanılmıştır.Duvara uygulandıktan hemen sonra ıslanmayan alçı harcı kümelerinin oluşumunu değerlendirmeye odaklanın.Sıva uygulama süreci boyunca topaklanmanın bu aşamada değerlendirilmesi, ürün performansındaki farklılıkları en iyi şekilde ortaya koyacaktır.Testte deneyimli çalışanlar topaklanma durumunu 1 en iyi ve 6 en kötü olarak derecelendirdi.

Test sonuçları, ortalama fiber çapı DIFI (50,3) ile topaklanma performans skoru arasındaki ilişkiyi açıkça göstermektedir.Daha büyük DIFI(50,3) içeren selüloz eter ürünlerinin daha küçük DIFI(50,3) ürünlerden daha iyi performans gösterdiğine dair hipotezimizle tutarlı olarak, 52 µm'lik DIFI(50,3) için ortalama puan 2 (iyi) iken, DIFI( 50,3) 37µm ve 40µm 5 puan aldı (başarısız).

Beklediğimiz gibi, GSP uygulamalarındaki topaklanma davranışı önemli ölçüde kullanılan selüloz eterin ortalama DIFI(50,3) çapına bağlıdır.Ayrıca, tüm morfolojik parametreler arasında DIFI(50,3)'ün selüloz eter tozlarının çözünme süresini güçlü bir şekilde etkilediği önceki tartışmada belirtilmişti.Bu, partikül morfolojisi ile yüksek oranda ilişkili olan selüloz eter çözünme süresinin, nihai olarak GSP'de küme oluşumunu etkilediğini doğrular.Daha büyük bir DIFI (50,3), topaklanma olasılığını önemli ölçüde azaltan tozun daha uzun bir çözünme süresine neden olur.Ancak çok uzun toz çözünme süresi, selüloz eterin püskürtme ekipmanının karıştırma süresi içinde tamamen çözülmesini zorlaştıracaktır.

Daha büyük bir ortalama elyaf çapı olan DIFI(50,3) sayesinde optimize edilmiş çözünme profiline sahip yeni HEMC ürünü, yalnızca alçı tozunun daha iyi ıslanmasını sağlamakla kalmaz (topaklanma değerlendirmesinde görüldüğü gibi), aynı zamanda alçıtaşının su tutma performansını da etkilemez. ürün.EN 459-2'ye göre ölçülen su tutma, 37µm ila 52µm arasında DIFI(50,3) ile aynı viskoziteye sahip HEMC ürünlerinden ayırt edilemezdi.5 dakika ve 60 dakika sonrasındaki tüm ölçümler, grafikte gösterilen gerekli aralık içindedir.

Bununla birlikte, DIFI(50,3) çok büyük olursa, selüloz eter parçacıklarının artık tamamen çözünmeyeceği de doğrulandı.Bu, 59 µM ürünün DIFI(50,3)'ü test edilirken bulundu.5 dakika sonra ve özellikle 60 dakika sonra su tutma testi sonuçları gerekli minimum değeri karşılayamadı.

5. Özet

Selüloz eterler, GSP formülasyonlarında önemli katkı maddeleridir.Buradaki araştırma ve ürün geliştirme çalışması, selüloz eterlerin parçacık morfolojisi ile mekanik olarak püskürtüldüğünde ıslanmayan kümelerin oluşumu (topaklanma olarak adlandırılır) arasındaki korelasyona bakar.Selüloz eter tozunun çözünme süresinin alçı tozunun su ile ıslanmasını ve dolayısıyla topak oluşumunu etkilediği çalışma mekanizması varsayımına dayanmaktadır.

Çözünme süresi, selüloz eterin parçacık morfolojisine bağlıdır ve dijital görüntü analiz araçları kullanılarak elde edilebilir.GSP'de, büyük bir ortalama DIFI çapına (50,3) sahip selüloz eterler, optimize edilmiş toz çözünme özelliklerine sahiptir ve suyun alçı parçacıklarını tamamen ıslatması için daha fazla zaman sağlar ve böylece optimum topaklanmayı önler.Bu tür selüloz eter, yeni bir üretim süreci kullanılarak üretilir ve partikül formu, üretim için hammaddenin orijinal formuna bağlı değildir.

Ortalama lif çapı DIFI'nın (50,3) topaklanma üzerinde çok önemli bir etkisi vardır ve bu ürün, yerinde püskürtme için piyasada bulunan makineyle püskürtülen bir alçı tabanına eklenerek doğrulanmıştır.Ayrıca, bu alan püskürtme testleri laboratuvar sonuçlarımızı doğruladı: büyük DIFI'ye (50,3) sahip en iyi performans gösteren selüloz eter ürünleri, GSP ajitasyonunun zaman penceresi içinde tamamen çözünürdü.Bu nedenle, partikül şeklini iyileştirdikten sonra en iyi topaklanma önleme özelliklerine sahip selüloz eter ürünü orijinal su tutma performansını korur.