I.GİRİŞ

 

Modern kuru karışım harçlarda, reolojik özellikleri ayarlamak için çok çeşitli katkı maddeleri kullanılmaktadır. Harç formülasyonları çoğunlukla ondan fazla farklı içerikten oluşur ve bu tür formülasyonların geliştirilmesi büyük çabalar gerektirir. Bu deneysel çabayı en aza indirmek için, bileşenlerin hedeflenmiş seçimi gereklidir, eylemlerin modu ve olası etkileşimler hakkında bilgi edinmek çok önemlidir. Selüloz eterlerin arkasında, nişasta eterleri, katkı oranı çok düşük olmasına rağmen (genellikle %0.01 ila %0.05) katkı maddeleri olarak büyük öneme sahiptir. Harçlarda kullanım için uygun neredeyse tüm nişasta eterleri, hidroksipropil nişastalardır (HPS).

 

II.NİŞASTA ETERLERİ NE AMAÇLA KULLANILIR?

 

Bir harçta kullanılan nişasta eterinin tek amacı, duvar sıvalarının sarkmaması ve dikey duvarlara uygulandığında seramiklerin kaymaması için kıvamı dengelemektir. Nişasta eterleri, düşük kesme oranlarında harç viskozitesini belirgin şekilde arttırır ve taze harçta esneme basıncının üretilmesinden sorumludur. İstenen reolojik etki ile sonuçlanan partikülköprüleme yoluyla ince parçacıkları bağlayan topaklayıcı olarak işlev görürler.

 

III. YAPI VE ÇALIŞMA MEKANİZMASI

 

Nişasta, anhidroglikoz birimlerinden oluşan bir glikoz yoğunlaştırma polimeri olarak düşünülebilir. Nişastanın ana bileşeni, yaklaşık 2 milyonluk bir ortalama polimerizasyon derecesine (yaklaşık 400 milyonluk bir ortalama molar kütleye karşılık gelir) sahip olan en büyük moleküllerden biri olan amilopektindir. 10 ila 60 glikoz birimi arasında değişen DP’li kısa lineer zincirlerden oluşan çok dallı bir yapıya sahiptir. Çözelti içinde, ağaç gibi bir yapıya yayılır (Şek. 1). Çimento gözenekli solüsyonda çözülmüş bir nişasta eter molekülü, yaklaşık 0,3 mikronluk tipik bir çapa sahiptir. Ne yazık ki, nişasta eterlerin hidrodinamik yarıçapı hakkında çok az sayıda yayınlanmış veri bulunmaktadır ve yayınlananlar suda ve nötrpH seviyesinde belirlenmiştir [1].

 

Genel olarak, nişasta eterleri, iyonik olmayan polimerler olarak adlandırılır. Bu yanlış değildir, fakat – yüksek pH’ta – bazı hidroksi gruplarının protonlardan arındığını ve nişasta eterinin etkili bir şekilde anyonik bir polimer olduğunu dikkate almamaktadır.

 

Nişasta eter molekülleri, iki partikül üzerine eşzamanlı olarak tutunmalı ve bunları bir araya getirmelidir. Bunu verimli bir şekilde yapmak için molekülün sorumlu olan anyonik olması gerekir. Süper akışkanlaştırıcılar aynı nedenden dolayı anyoniktir. Çok çeşitli harç tiplerinde partikül yüzeyleri üzerinde yüksek performanslı yüzeye tutunum, anyonik polimerler gerektirmektedir. Çimento gözenek çözeltisinde, her nişasta eteri sözü edilen protondan arınma nedeniyle anyoniktir. Aynısı, hidratlı kireç içeren alçı sistemler için de geçerlidir. Ancak nötrpH’ta, örneğin saf alçı harçlarında, HPS verimli çalışmaz. Bu durumda nişasta eteri doğası gereği anyonik olmalıdır. Bu nedenle, nötrpH alçı harçları için özellikle uygun nişasta eterleri karboksi metil hidroksipropil nişastalardır (CM-HPS). Karboksimetilleme, nişasta eterinin sadece nötr sistemlerde değil, aynı zamanda yüksek pH’ta da kalınlaşma etkisini arttırmaktadır. Patates nişastasına dayalı HPS, nötr sistemlerde uygundur, ancak çok verimli değildir. Diğer botanik nişasta kaynaklarına dayanan ürünler nötrpH’ta topaklanma etkileri göstermez. Patates nişastasının farklı davranışlarının sebebi, moleküllerinin birkaç negatif yüklü fosfat ester grubu içermesidir.

 

Ticari olarak temin edilebilen ürünler arasında iki farklı nişasta eter türü bulunmaktadır. Bu, 2003 yılında keşfedildi ve 2005’te yayınlandı [2]. Kalınlaşma etkisinin dozuna bağlı olarak farklılık gösterirler (Şekil 2).

 

Tip 1 nişasta eterleri olarak adlandırılanlar, topaklanma veriminde bir maksimum değer gösterirken, tip 2 ürünlerin verimi, dozaj ile sürekli olarak artar. Tip 1 nişasta eterlerinin grafiğindeki zirve nokta, çözünme ve stabilizasyonun ortaya çıkmaya başladığı dozajı işaret eder (Şekil 3). Yazarın deneyimlerinde, zirve nokta formülasyona, su/bağlayıcı faktöre ve bireysel nişasta eterine bağlı olarak %0,08 ilâ %0,3 arasında bulunmuştur. Kalınlaşma etkisi minimum seviyeye ulaştığında doymuş yüze tutunum dozajına ulaşılır. Tip 2 nişasta eterleri, biraz farklı bir mekanizma ile çalışırlar ve dağılma yeteneği göstermezler. Bu onların daha yüksek moleküler ağırlığından dolayı olabilir. Yazar, moleküler ağırlık dağılımlarını belirleyemediğinden, bu sadece bilgiye dayalı bir tahmindir.

Şek. 1. Amilopektin molekülünün modeli (solda) ve çözelti içindeki genişletilmiş yapısı

Şek. 2. Topaklanma etkisinin basitleştirilmiş şeması ve iki tip için dozaj

 

İki tür de sadece en uç noktalardır, bunların aralarında bir yerlerde davranış gösteren ürünler de vardır. Bununla birlikte, çoğu ticari olarak temin edilebilen nişasta eterleri tip 1’e aittir. Nişasta eterlerinin bir ana yan etkisi vardır: Bunların çoğu çimento hidrasyonunu oldukça yoğunlaştırır. Sadece reolojik özellikler üzerinde bir etkiye sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda süperakışkanlaştırıcılar da olduğu gibi, ayar ve güç gelişimini de etkilerler. Tablo 1, iyi bilinen bazı ticari olarak temin edilebilen nişasta eterleri ile ilgili verileri listelemektedir.

 

IV. DİĞER BİLEŞENLERLE ETKİLEŞİMLER

 

Avrupa’da, üç büyük nişasta eteri üreticisi vardır, bunlar (alfabetik sırayla): Agrana, Avebe ve Emsland Grubu. Ürün veri sayfalarında, genellikle kendi aralarında nasıl farklılık göstereceklerini açıklayacak hiçbir ürün bilgisi olmadığından, genellikle eter tipi bile açıklanmaz (örneğin, HP, CM-HP), diğer formülasyon bileşenleriyle olası etkileşimleri hakkında çok sınırlı ayrıntı vermektedirler. Herhangi bir bireysel kullanıcı yalnız bırakılır ve ürün bilgileri sanki evrensel olarak uygulanabilir ve hem nötr hem de alkali harçlarda kullanım için uygunmuş gibi yazılmıştır. Ancak, uygulamalar,bunun tamamen doğru olmadığını göstermiştir.

 

Yazarın deneyimlerine göre, farklı nişasta eterlerinin bireysel etkileri şunlara bağlıdır: a) çimento bileşimi, b) sulu fazın bileşimi, özellikle kalsiyum konsantrasyonu ve c) nişasta eterinin yapısı, özellikle de Glikoz birimi içindeki ve polimer zinciri boyunca yer değiştirenler.

 

Set geciktirici etkisi nedeniyle, genellikle nişasta eterleri hızlandırıcılarla birleştirilir. En yaygın çimento hızlandırıcılar, kalsiyum tuzlarıdır, örn. kalsiyum format, kalsiyum klorür veya kalsiyum nitrit.

 

         Tablo I.  Tip 1 ve tip 2 nişasta eterlerinin uygulama özelliklerinin ve yan etkilerinin karşılaştırılması; iyi bilinen bazı ürünler alfabetik sırayla listelenmiştir.

 

Tip 1 Tip 2
Aşırı doz, hızla azalan sarkma direncine yol açar Aşırı doz mümkün değildir, çok yüksek seviyede sarkma direnci gerçekleşebilir
Çimento hidrasyonunu güçlü bir şekilde yavaşlatır. Çimento hidrasyonunda sadece küçük gecikme etkisi vardır
Harçların yapışkanlığı azalır Harçların yapışkanlığı ve ıslak yapışması güçlü bir şekilde düşer
Amitrolit 8850, Amylotex 8100,

Amylotex ST 2000 and ST 2100

Casucol 301, Opagel CMT

Opagel FP 6, Tylovis SE 7

Solvitose FC 50, Solvitose H 2060

Eloset 542, Casucol Fix-1  *

* in-betweentype 1& 2

 

 

Şek. 3. Sadece birkaç nişasta eter molekülü mevcut olduğu sürece, istenen kümelenme gerçekleşir (solda), belirli bir kritik dozaj aşıldıktan sonra, dağılma sağlanır (sağda).

 

Alman harç formülasyonlarında kalsiyum format tercih edilir ve yazar, 20 farklı nişasta eterinin kalsiyum duyarlılığını, Portland çimentosuna %1 oranında kalsiyum formatı ve farklı dozlarda nişasta eterini ekleyerek çalışmıştır [2]. Daha sonra, yüksek pH değerindeki nişastanın anyonik bir polimer olduğu ve bu nedenle bu davranışın nedeninin anlaşılmadığı ortaya çıkmıştır. Bugün, farklı anyonik yük yoğunluğu ile sonuçlanan yapısal farklılıklar için bir gösterge olarak kalsiyum duyarlılığındaki farklılıkları yorumlayabiliriz.

 

V.TAMAMLAYICI VE ALTERNATİF KATKI MADDELERİ

 

Nişasta eterlerine iki farklı alternarif seçenek vardır: kil mineralleri ve poliakrilamidler.

 

Kil mineralleri yayın olarak kalınlaştırıcı ve tiksotropik etken maddeler olarak kullanılır: Bentonit, attapulgit ve sepiolit. Çimento hidrasyonunu engellemezler ve çimento esaslı harçların tiksotropik davranışını önemli ölçüde arttırırlar. Yazarın deneyimlerine göre, bu kil mineralleri nişasta eterlerinin yerini tutmazlar ve tamamlayıcı madde olarak görülmemelidirler. Bkz. Poliakrilamidler (PAA) sentetik polimerlerdir, aslında diğer monomerlerleakrilamid kopolimerleridir ve çeşitli uygulamalarda yumuşatıcı olarak kullanılırlar. Anyonik PAA, kuru harçlar için uygun tumuşatıcılardır, ancak bunların etkileri kesme geçmişine çok duyarlıdır, çünkü mekanik bozulmaya elverişlidirler. Daha fazla okuma için [3]’ten başlayınız.

 

VI.GELECEKTEKİ GELİŞMELER

 

Kısacası, iyileştirme için umut vaat etmektedirler. İlk nişasta eterleri alkali harçlar için optimize edildi ve 1970’lerde pazarlandı. O zamandan beri kademeli bir ilerleme sağlandı. Naftalin formaldehit sülfonat ve melamin formaldehit sülfonat (1960) kullanılarak elde edilen lignosülfonattan geliştirilen süper akışkanlaştırıcılarla kıyaslandığında ve PCE’nin (2000) birinci nesli, üçüncü nesil PCE’nin mevcut durumuyla karşılaştırıldığında, nişasta eterleri, temel geliştirmelerden geçmemiştir.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *