The effect of calcium sulfate on OptiSpray nozzle runnability
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
2003
Department
Major/Subject
Paperitekniikka
Mcode
Puu-21
Degree programme
Language
en
Pages
117
Series
Abstract
The purpose of the work is to clarify if calcium sulfate and calcium sulfate mixtures are usable in the spray coating technique in respect to their impact on spray nozzle wear. Additionally, the factors affecting the amount of nozzle wear are identified. In the theoretical part, the calcium sulfate pigment is described and compared to kaolin and calcium carbonate. The properties of each pigment and their application as coating pigments are illustrated. The OptiSpray coating technique is also explained in the theoretical part, showing its advantages and possibilities. Additionally, alternative testing methods describing the nozzle wear are looked at. Comparing the results obtained from the experimental part to results found from the literature, the Einlehner AT 1000 testing method seems to correlate quite well. The test arrangement used in the experimental part is a simple circulation arrangement composed of spray nozzles, a storage tank, and a high-pressure pump by which means the colour is atomized in the nozzles. The nozzle wear is measured as the increase in flow rate after a defined time. The sole pigments calcium sulfate, calcium carbonate. and kaolin as well as 50/50 mixtures with calcium sulfate is tested and their results are compared. The experimental part shows that calcium sulfate is in fact usable in the spray coating technique. The emerged nozzle wear after 40 h usage time is highest for kaolin followed by calcium carbonate. Calcium sulfate pigment shows due to its low aspect ratio combined with its low hardness the least impact on the nozzle wear. However, the results indicate that the aspect ratio affects the nozzle wear more powerful than the particle's hardness. Elevated coating colour viscosities for the calcium sulfate containing colour blends indicate a Ca-ion/binder interaction, consequently disturbing the dispersion system of the colour. 3-dimensional plots visualizing the effect of usage time, aspect ratio, and initial nozzle flow rate on the flow rate increase are shown and a regression model is developed from the empirical data.Työn tarkoitus on selvittää kalsiumsulfaatin ja kalsiumsulfaattiseosten käytettävyys ruiskupäällystystekniikassa ja niiden vaikutus ruiskusuuttimen kulumiseen. Tämän lisäksi suuttimen kulumisen määrään vaikuttavat tekijät on identifioitu. Teoreettisessa osassa on kuvailtu kalsiumsulfaattipigmenttiä ja verrattu sitä kaoliiniin ja kalsiumkarbonaattiin. Kunkin pigmentin ominaisuudet ja sen soveltaminen päällystyspigmenttinä on kuvailtu. Teoreettisessa osuudessa on myös selitetty Optispray -päällystystekniikka sekä sen edut ja mahdollisuudet. Lisäksi on tarkasteltu suuttimen kulumista kuvaavia vaihtoehtoisia testausmenetelmiä. Empiirisessä osuudessa saavutetut tulokset ja kirjallisuudesta saadut tiedot Einlehner AT 1000 testausmenetelmän osalta tuntuvat korreloivan melko hyvin. Eksperimentaalisessa osuudessa käytetty koelaitteisto on yksinkertainen kiertolaitteisto, joka koostuu ruiskusuuttimista, varastosäiliöstä ja korkeapainepumpusta, jonka avulla väri sumustetaan suuttimissa. Suuttimen kulumista mitataan virtausnopeuden kasvuna tietyn ajan kuluessa. Pigmentit kalsiumsulfaatti, kalsiumkarbonaatti ja kaoliini sekä näiden 50/50 kalsiumsulfaattiseokset on testattu ja niiden tuloksia vertailtu toisiinsa. Empiirisessä osuudessa saatujen tulosten mukaan kalsiumsulfaattia voidaan käyttää ruiskupäällystystekniikassa. Lisääntynyt suuttimen kuluminen 40 käyttötunnin jälkeen on suurinta käytettäessä kaoliinia ja seuraavaksi suurinta käytettäessä kalsiumkarbonaattia. Matalan muotokertoimen ja vähäisen kovuutensa ansiosta kalsiumsulfaattipigmentti aiheuttaa vähiten suuttimen kulumista. Tulokset kuitenkin viittaavat siihen, että muotokertoimella on partikkelien kovuutta voimakkaampi vaikutus suuttimen kulumiseen. Kalsiumsulfaattia sisältävien väriseosten viskositeetin kasvaminen viittaa Ca-ioni/sideaine vuorovaikutukseen, joka puolestaan häiritsee värin dispersiojärjestelmää. Käyttöajan, muotokertoimen ja suuttimen alkuperäisen virtausnopeuden vaikutus virtausnopeuteen on havainnollistettu kolmiulotteisilla kaavioilla. Lisäksi työssä on kehitetty regressiomalli empiiriselle datalle.Description
Supervisor
Laine, Jaakko E.Keywords
calcium sulfate, kalsium sulfaatti, gypsum, kipsi, spray coating, ruiskupäällystystekniikka, OptiSpray, OptiSpray, nozzle wear, ruiskusuuttimen kuluminen