Kipsid - 2.osa

6. nov 2001


Artikli 2.osa käsitleb kipsi kõvastumise ja paisumise tingimusi, kiirendeid ja aeglusteid. Ilmneb, et sobivate lisanditega on võimalik kipsi paisumist tunduvalt vähendada.
Vaata lisaks:
Kipsid - 1.osa

Kipsid - 3.osa

Loe 1.osa

Kõvastumine

Kipsi kõvastumisprotsess on vastupidine tema tootmisprotsessile - lisades kipsipulbrile paraja koguse vett hemihüdraat rehüdratiseeritakse alabastriks. Kogu protsessi võib jagada põhimõtteliselt kaheks: induktsioon ja kristallisatsioon. Kõvastumisaeg sõltub hemihüdraadi osakeste suurusest ja koostisest ning sellega kaasneb kolm põhilist efekti:

  • soojuse eraldumine (toimub eksotermiline reaktsioon)
  • kõvaduse arenemine (kristalliitide teke)
  • paisumine

Kuna tööstuslik kipsipulber pole 100% puhas hemihüdraat, siis oleneb selle kõvastumise kiirus temas sisalduvatest lisaainetest. Kipsipulbri lisamisel vette tekib pikkamisi küllastunud lahus. Segamisest kuni küllastunud lahuse moodustumiseni kuluvat aega nimetatakse induktsiooniajaks ning see iseloomustab segu voolavust. Induktsiooniperioodi lõpuks reageerib vesi kipsikristallidega.

Kipsisegu kristallisatsioon algab teatud nõelakujulistest kristallidest, mille külge moodustub üha uusi kristalle. Nende kristallide omavaheline põimumise määr ongi kipsi kõvaduse aluseks. Kõvastumisel saab eristada (määratakse ära n.n Gillmore'i nõelte abil):

  • algstaadiumit, kus segu on võimalik noaga lõigata, kuid samas pole see enam voolav
  • lõppstaadiumit, kus segu on täielikult kivistunud (noaga pole võimalik lõigata)

Kipsi kõvastumise staadiumid
Kipsi kõvastumise staadiumid

Kiirendid ja aeglustid

Kipsisegu kõvastumise kiirendamiseks on levinuim aine kaaliumsulfaat, mis on sageli sobivas koguses (nt 2% w/w) juba kipsipulbri koostisesse lisatud. Kahjuks võib kaaliumsulfaadi tarvitamine kipsisegu liiga kiiresti kõvastada ning temperatuuri liiga järsult tõsta.

Teised ained toimivad väikeste kontsentratsioonide korral kõvastumise kiirendajatena (lüheneb induktsiooniaeg), kuid suurtel kontsentratsioonidel aeglustajatena (segavad kristalliitide moodustumist). Nende hulka kuuluvad näiteks naatriumkloriid ja naatriumsulfaat.

Levinuim aeglusti on booraks, mis katab kipsipulbri osakesed õhukese raskestilahustuva kihiga (tekib kolemaniit), mistõttu pikeneb induktsiooniaeg. Kombineerides omavahel kaaliumsulfaati ning booraksit (nt suhtes 40/100), on võimalik leida optimaalne kipsisegu kõvastumisaeg. Kõvastumisaega saab kontrollida ka lisatava vee koguse ja temperatuuriga. Lisades vett temperatuuriga 50-100 °C, suurendatakse kipsipulbri lahustuvust, mistõttu kivistumisaeg pikeneb.

Kipsisegu paisumine

Kipsi enamlevinud kasutusalaks on patsiendi suustruktuuride põhjal valuvormi loomine. Selleks valatakse valmis kipsisegu patsiendi suust võetud jäljendvormi ning lastakse seal kivistuda. Siin tuleb aga meeles pidada, et kipsisegu kõvastumisel tekkivad dimensionaalsed muutused põhjustavad ka valuvormi ebatäpsusi. Seega pole kipsi paisumine soovitav ning on oluline osata hinnata selle faktori osakaalu. Praktikas hinnatakse kipsi lineaarset suhtelist paisumist. Selle vastu tarvitatakse n.n AE-lahuseid (anti-expansion ehk paisumisevastaseid), mis sisuliselt on kiirendi ja aeglusti tasakaalustatud segu.
Paisumise ära hoidmiseks tuleb kõvastuvat kipsisegu hoida võimalikult kuivas, et liigne vesi ei saaks enne algse kivistumisperioodi lõppu reaktsiooni käiku muuta.

Kipsi paisumine kõvastumisel

Kipsi paisumine kõvastumisel