BR0315220B1 - Emulsão útil em propiciar resistência à água a um produto de gesso e método para fabricação da mesma - Google Patents

Description

EMULSÃO ÚTIL EM PROPICIAR RESISTÊNCIA À ÁGUA A UM PRODUTO

DE GESSO E MÉTODO PARA FABRICAÇÃO DA MESMA

CAMPO TÉCNICO [001] A presente invenção refere-se a um aditivo útil no aperfeiçoamento da resistência à água de produtos de gesso. A presente invenção também se refere a uma emulsão que inclui uma cera ou uma combinação de ceras, um fenol de alquila, um sal de ácido polinaftalenossulfônico e um amido complexado, a emulsão sendo útil no aperfeiçoamento da resistência à água de produtos de gesso. A presente invenção refere-se ainda a um método de fabricação da emulsão.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [002] Algumas propriedades do gesso (sulfato de cálcio desidratado) tornam-no muito popular para uso em produtos industriais e de construção; especialmente painéis de gesso. É uma matéria-prima abundante e geralmente barata que, através de um processo de desidratação e re-hidratação pode ser fundida, moldada ou transformada por qualquer outro meio em formas úteis. O material base a partir do qual o painel de gesso é fabricado é a forma semi-hidratada de sulfato de cálcio (gesso), geralmente denominada estuque, a qual é produzida pela conversão térmica do desidratado do qual a fase aquosa foi removida. [003] Na fabricação do painel de gesso, a pasta de gesso deve fluir sobre um substrato de papel. Em um processo continuo, a combinação pasta/substrato é em seguida dimensionada pela passagem desta combinação entre cilindros. Simultaneamente com esta etapa de dimensionamento, um suporte de papel é colocado sobre a pasta de gesso dimensionada. Conseqüentemente, a pasta de gesso deve possuir suficiente fluidez de modo que possa ser produzido um painel de gesso adequadamente dimensionado. A fluidez refere-se à capacidade da pasta de gesso fluir. [004] É também importante para a fabricação do painel de gesso, que a pasta de gesso seja capaz de ser espumada até certo ponto. A capacidade de formação de espuma refere-se à capacidade de ser espumado. Quando a pasta de gesso e o substrato de papel passam pelos cilindros de dimensionamento, uma certa quantidade de pasta de gesso deve refluir e acumular-se no passe dos cilindros de modo que um fluxo estável de gesso é fornecido aos cilindros de dimensionamento. A capacidade de formação de espuma é importante para esta capacidade da pasta de gesso refluir no passe dos cilindros. Podem ser usadas placas de formação, eliminando o uso de um cilindro mestre, mas a espuma é importante para controlar a densidade do produto acabado. [005] Devido à natureza continua de um processo de fabricação de painel de gesso, onde a pasta de gesso flui sobre um substrato que em seguida atravessa cilindros de dimensionamento, o quanto a pasta de gesso flui depois de ser dimensionada é critico para a manutenção das dimensões do produto acabado do painel de gesso. O tempo que a pasta de gesso leva para parar o seu fluxo é denominado tempo prefixado. O tempo de ajuste da pasta de gesso é também uma propriedade importante. O tempo de ajuste refere-se ao tempo que a pasta de gesso leva para ficar seca, sob calor, até o painel de gesso sólido acabado. Como é sabido na técnica, em um processo continuo de fabricação de painel de gesso, é importante que a pasta de gesso possua um tempo de ajuste consistente. [006] Painéis de gesso absorvem água, o que reduz a resistência do painel de parede. Produtos do estado da técnica, como painel de gesso comum, telha de gesso, bloco de gesso, moldes de gesso e similares, têm resistência relativamente baixa à água. Quando um painel de gesso comum, por exemplo, é imerso em água, o painel absorve rapidamente uma quantidade relativamente considerável de água e perde muita da sua resistência. Testes reais demonstraram que quando um cilindro de 5,08 cm por 10,16 cm de material de núcleo de painel de gesso foi imerso em água a aproximadamente 21°C, o cilindro apresentou uma absorção de água de 36% depois de 40 minutos de imersão. [007] Tentativas anteriores para propiciar propriedades de resistência à água a painel de gesso incluem a incorporação de asfalto, sabões metálicos, resinas e aditivos de cera a uma pasta aquosa de gesso. Os materiais resultantes foram difíceis de usar e as propriedades do núcleo foram difíceis de controlar. Sistema à base de polissiloxano foram também usados em tentativas para conferir resistência à água a painel de gesso.

Contudo, os sistemas à base de polissiloxano são não só caros, como difíceis de usar. Um produto de gesso acabado foi também revestido com películas ou revestimentos resistentes à água. Um exemplo específico de uma tentativa anterior para propiciar um produto de gesso resistente à água é a pulverização de uma parafina fundida, cera ou asfalto em uma pasta aquosa de gesso. [008] Outro exemplo de uma tentativa do estado da técnica para propiciar um produto de gesso resistente à água é a adição de uma emulsão de cera, tal como cera de parafina, e asfalto, nas proporções relativas de entre aproximadamente 1 parte a aproximadamente 10 partes de asfalto por parte de cera à pasta aquosa de gesso. Uma vez que o asfalto é um solvente relativamente fraco para cera de parafina e ceras similares a temperaturas comuns, a solução formada a altas temperaturas tende, quando esfria, a depositar cristais microscópicos de cera sobre a superfície do asfalto-cera. [009] Foi usado álcool polivinílico em uma tentativa para propiciar um sistema à temperatura ambiente para uso na adição ao gesso de propriedades de resistência à água. Contudo, o sistema de álcool polivinílico tende a separar-se rapidamente e, portanto, necessita tipicamente de uma agitação contínua antes de uso. A instabilidade inerente dos sistemas de álcool polivinílico tende a produzir estratificação dos compostos na formulação.

Portanto, os sistemas de álcool polivinílico tendem a ser inconsistentes sob o ponto de vista da sua composição. Além disso, devido à desestabilização em diferentes fases, existe também a possibilidade de crescimento bacteriano. [010] Conseqüentemente, existe a necessidade de um aditivo que seja útil em conferir propriedades de resistência à água a produtos de gesso e que seja econômico de aplicar. Existe a necessidade de um aditivo resistente à água que não necessite do uso de componentes caros tal como polissiloxano. Existe a necessidade de um aditivo resistente à água estável. Existe a necessidade adicional de um aditivo resistente à água que seja estável à temperatura ambiente e que não necessite de aquecimento prévio para aplicação a uma solução de gesso. Existe ainda a necessidade adicional de um aditivo resistente à água que não necessite de mistura ou agitação continua para manter a sua estabilidade. Existe ainda a necessidade adicional de um aditivo resistente à água que não necessite da adição de um bactericida para controlar o crescimento bacteriano inerente em sistemas atuais. Evidentemente, tais aditivos devem satisfazer estas funções sem afetarem a fluidez, capacidade de formação de espuma, tempo prefixado ou tempo de ajuste. [011] Historicamente, produtos adicionados a uma pasta de gesso para conferir um grau de resistência à água no processo de fabricação de painéis incorporaram asfalto, cera fundida, cera emulsificada/asfalto, cera emulsifiçada e diversos produtos de silicone. Estes sistemas do estado da técnica demonstraram todos restrições em qualquer número de áreas de desempenho correlatas. Estas restrições incluem sólidos inconsistentes, instabilidade das emulsões, faixas amplas em viscosidade aparente, um pH cáustico que exige rótulos de perigoso, riscos para a saúde devido ao desenvolvimento de hidrogênio e gases de sulfeto de hidrogênio, mas não se limitam a estas. É necessário um aditivo que possa satisfazer as questões mencionadas acima e conferir resistência à água a um produto de gesso. [012] Foi observado em trabalhos anteriores que a incorporação de uma espécie genérica de amido a partir de milho, sagu, trigo, arroz, etc., com um agente de complexão tal como borato de sódio combinado com outros compostos químicos, especialmente lignossulfato de sódio, e fenol de alquila polimerizado de C24 e maior e diversas ceras, forma uma emulsão de cera quase estável adequada para incorporação em uma pasta de gesso para conferir resistência à água. Embora este sistema apresente vantagens significativas em relação a emulsões de cera anteriormente disponíveis, o mesmo sofre de diversas deficiências, incluindo: degradação do pH devido à atividade bacteriológica resultante da decomposição do lignossulfato de sódio em armazenamento em longo prazo, alterações de viscosidade quando ocorrem variações de temperatura e envelhecimento que se manifestam como uma ligeira separação na interface água/cera, e taxas de uso menores do que as esperadas na misturadora devido às alterações que ocorrem singularmente e em combinação.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [013] Modalidades da presente invenção propiciam uma emulsão aditiva e um método para fabricar a emulsão que resolve as questões de absorção de água, controle de viscosidade, estabilidade e fluidez da pasta. [014] Em uma modalidade, a presente invenção fornece uma emulsão que inclui pelo menos uma cera, um fenol de alquila, um ácido polinaftalenossulfônico, um hidróxido de metal alcalino e um amido complexado. O ácido polinaftalenossulfônico e o hidróxido de metal alcalino reagem para dar um sal de ácido polinaftalenossulfônico.

Emulsões desta modalidade podem ser adicionadas a água quente, mesmo fervendo, sem a separação ou coagulação da emulsão. As emulsões da presente invenção são estáveis durante longos períodos de tempo quando armazenadas a temperatura ambiente e não necessitam da adição de bactericida. As emulsões da presente invenção são líquidos decantáveis a temperatura ambiente. As emulsões da presente invenção são úteis em propiciar resistência à água a um produto de gesso. [015] Em outra modalidade, a presente invenção fornece um método para fabricação de uma emulsão, que inclui as etapas de: (a) misturar pelo menos uma cera e um fenol de alquila para propiciar uma primeira pré-mistura; (b) misturar um ácido polinaftalenossulfônico, um hidróxido de metal alcalino, água e um amido complexado para propiciar uma segunda pré-mistura; (c) combinar a primeira pré-mistura e a segunda pré- mistura para propiciar uma mistura e (d) homogeneizar a mistura. [016] As emulsões da presente invenção são úteis em propiciar resistência à água a um produto de gesso. [017] As emulsões da presente invenção são úteis em conferir resistência à água a produtos de gesso. As emulsões da presente invenção podem também incluir um retardante de fogo. As emulsões da presente invenção podem ser usadas na fabricação de painéis de gesso convencionais, compostos feitos a partir de gesso, tais como compostos de gesso/fibra, e outros produtos de gesso.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [018] É propiciada, de acordo com os princípios da presente invenção, uma emulsão que é útil em conferir propriedades de resistência à água a produtos de gesso. As emulsões da presente invenção podem ser adicionadas a misturas de gesso e água sem afetarem adversamente as propriedades da mistura que são necessárias para a fabricação de produtos de gesso tais como painéis de gesso.

Tais propriedades incluem fluidez, capacidade de formação de espuma e tempo de ajuste. [019] Na fabricação de produtos de painéis de parede de gesso é importante conferir resistência à água ao produto acabado, de modo a limitar a absorção máxima de água realizada pelo painel de parede em um teste de embebimento de painel definido. Por exemplo, os Padrões Americanos para Teste de Materiais ASTM 1396 e suas subseções descrevem um destes testes. [020] Verificou-se gue os compostos de amido genéricos usados em trabalhos anteriores necessitam de tempos/temperaturas de cozimento para alcançarem um estado de gelação no qual é alcançada uma viscosidade especifica.

Observou-se ainda que a viscosidade inicial se desloca por uma faixa e continua a deslocar-se por diversas faixas influenciada por condições de armazenamento e pela química do aditivo. Isto contribui para a natureza imprevisível destes sistemas. Foi descoberto que ao utilizar-se compostos de amido tais como modificados por ácido, hidroxietilados, oxidados e/ou catiônicos, em combinação com um agente complexado e um sal de ácido polinaftalenossulfônico acoplado a um fenol de alquila polimerizado, todos em uma relação exata, as deficiências observadas são corrigidas e é obtida uma emulsão de cera resultante que tem melhor desempenho como um aditivo de controle de absorção de água.

Estas combinações recentemente descobertas propiciam um nível mais elevado de estabilidade tanto a alta temperatura como a baixa temperatura, propiciam uma viscosidade previsível e inalterada, eliminam a necessidade de adição de biocidas, necessários nos sistemas anteriores para controlar a atividade bacteriológica, e propiciam um nível ainda maior de resistência à água em relação a outros produtos aditivos. [021] Foi ainda descoberto que compostos de borato, compostos de molibdato e compostos de molibdênio são agentes de complexão surpreendentemente eficazes.

Exemplos de agentes de complexão úteis incluem borato de sódio (bórax), borato de magnésio e outros compostos de borato; molibdato de amônio, molibdato de sódio, molibdato de magnésio e outros compostos de molibdato; dissulfeto de molibdênio e outros compostos de molibdênio, mas não se limitam a estes. [022] A razão do agente de complexão (por exemplo, tetraborato de sódio deca-hidratado, molibdato de sódio desidratado, dissulfeto de molibdênio, ou outros compostos) para o amido modificado influencia significativamente o controle de outras propriedades necessárias no processo de painel/pasta, isto é, compatibilidade entre suporte de espuma e aditivo de pasta. Esta quimica recentemente descoberta elimina a necessidade do lignossulfato de sódio usado anteriormente tanto como um co-agente tensoativo e um auxiliar de dispersão que portanto elimina a necessidade de um biocida para controlar a atividade biológica. [023] Foi ainda descoberto que estas combinações e as suas razões são únicas e necessárias para formular uma emulsão de cera estável e executável e que devem ocorrer alguns processos de fabricação. A faixa de razões de amido:borato, ou amido:molibdato, ou amido: composto de molibdênio pode variar de aproximadamente 4:1 a aproximadamente 20:1 em uma base de peso/peso. [024] Água, um agente de complexão (isto é, um composto de borato, um composto de molibdato ou um composto de molibdênio) e um amido são primeiro reunidos com a finalidade de fazer o amido complexado útil em modalidades da presente invenção. Em seguida, ácido polinaftalenossulfônico e hidróxido de potássio são adicionados à solução aquosa de amido complexado. Esta mistura é trazida até uma temperatura entre aproximadamente 85°C e aproximadamente 96°C e mantida até que o amido alcance a sua taxa máxima de gelação, o que ocorre tipicamente entre aproximadamente 20 e aproximadamente 30 minutos. Os compostos de cera são incorporados com o fenol de alquila polimerizado e trazidos até uma temperatura entre aproximadamente 85°C e aproximadamente 96°C. Em seguida, a fase de cera é adicionada à fase aquosa e reagida para formar um agente tensoativo no local. É formado um detergente/dispersante pela combinação e reação do fenol de alquila polimerizado e do ácido polinaftalenossulfônico, o qual age para modificar o cristal de cera e permitir que os cristais de cera resistam a galvanização e ligação com eles próprios e, ao invés, permaneçam em uma condição dissociada até que sejam transferidos devido à polaridade para o gesso. O sistema reagido atravessa em seguida um homogeneizador a uma pressão entre aproximadamente 13,79 e aproximadamente 27,58 MPa e é em seguida esfriado a uma taxa prescrita para controlar a estabilidade e viscosidade da emulsão de cera acabada. A composição homogeneizada deixa o homogeneizador a uma temperatura entre aproximadamente 57°C e aproximadamente 63°C. A mistura é em seguida esfriada até entre aproximadamente 27°C e aproximadamente 43°C. A taxa de esfriamento é controlada para evitar que a cera recristalize e perfure a solução. [025] A incorporação do ácido polinaftalenossulfônico estimula uma carga negativa para o cristal de gesso, propiciando deste modo um local ativo para a cera se alinhar e revestir, propiciando as propriedades de resistência à água. Além disso, é descoberto que ao utilizar os compostos de amido modificados em combinação e razões adequadas com outros compostos observados, pode ser desenvolvido um sistema de baixa viscosidade que permite que uma faixa mais ampla de sólidos, entre aproximadamente 40% e aproximadamente 60% em peso seja disponível e utilizável.

PREPARAÇÃO DE EMULSÕES [026] Foram preparadas emulsões por aquecimento da cera e agentes tensoativos ("mistura de cera") em um recipiente e a água, agente de complexão (um composto de borato, um composto de molibdato ou um composto de molibdênio) e um amido de milho ("mistura de água") em outro recipiente. Ambas as misturas foram aquecidas, com agitação, até aproximadamente 85°C. Em seguida, a mistura de cera foi decantada para dentro da mistura de água sob agitação. A mistura resultante foi em seguida colocada em um homogeneizador. Com homogeneização prefere-se que seja obtida uma distribuição de diâmetros de micelas que varie entre aproximadamente 0,6 mícron e aproximadamente 1,8 mícron. Contudo, a distribuição de diâmetros de micelas pode variar entre aproximadamente 0,5 mícron e aproximadamente 2,5 mícron. Este nível de homogeneização pode ser obtido, por exemplo, pela utilização de um homogeneizador de orifício duplo que funcione entre aproximadamente 13,79 e aproximadamente 27,58 MPa. [027] Prefere-se que a mistura homogeneizada seja esfriada depois da etapa de homogeneização. É mais preferível que a mistura homogeneizada seja esfriada entre aproximadamente 85cC e aproximadamente 38cC. Isto pode ser realizado pela passagem da mistura homogeneizada através de uma serpentina de esfriamento imersa em água mantida a temperatura ambiente.

Valores de HLB: [028] O valor de equilíbrio hidrofilico/lipofílico ("HLB") descreve a relação de um composto para a sua solubilidade em água. Um emulsif icante que tem um valor baixo de HLB tenderá a ser solúvel em óleo e um que tem um valor elevado de HLB tenderá a ser solúvel em água.

Tipicamente, um emulsificante solúvel em água ou misturas dos mesmos é útil para fazer uma emulsão de óleo/água típica daquelas descritas aqui, ou para solubilizar óleos ou ceras, ou para obter alguma medida de ação detergente.

Portanto, o valor de HLB pode ser usado para descrever ou selecionar o emulsificante ou sistema emulsificante adequado. [029] Quando dois ou mais componentes são combinados, o valor de HLB da combinação é a média ponderada dos valores individuais de HLB. A fórmula a seguir pode ser usada para calcular o valor de HLB de uma combinação de materiais: onde, Qi = peso do material 1; HLBi = valor de HLB do material 1; Q2 = peso do material 2; HLB2 = valor de HLB do material 2;

Qn = peso do material n; HLBn = valor de HLB do material n.

Amostras de Teste: [030] As amostras de teste foram feitas pela mistura de 50 gramas de g, 35, 97 gramas de água e 1,92 grama de uma emulsão especificada. Para o controle, não foi adicionada emulsão. Gesso, água e, se adicionada, emulsão, foram misturados e deixados assentar durante um minuto. A mistura foi em seguida agitada durante 30 segundos adicionais. Depois desta segunda mistura, as amostras foram submetidas a teste de fluidez.

Teste de Fluidez: [031] As amostras misturadas como fornecidas acima foram decantadas sobre uma superfície plana e o diâmetro do pastel resultante foi medido. O diâmetro de um pastel é um índice da fluidez da amostra. Quanto maior o diâmetro, mais fluida é a amostra.

Teste de Capacidade de Formação de Espuma: [032] O teste de capacidade de formação de espuma é usado para determinar o efeito de uma emulsão de cera sobre a estabilidade de espuma em uma pasta de gesso. Neste teste, são pesadas 0,60 grama de um espumante disponível comercialmente e 2 gramas de emulsão de cera. O espumante e a emulsão são colocados dentro de um misturador junto com 100 gramas de água. A mistura é agitada durante 20 segundos. No final desta etapa de agitação, a espuma é imediatamente decantada do copo do misturador para dentro de um béquer tarado de 150 ml até transbordamento. Qualquer excesso é retirado do béquer. Qualquer espuma remanescente no copo do misturador é separada. A densidade da espuma é determinada pela pesagem da espuma no béquer de 150 ml.

Dois minutos depois da agitação ter parado, qualquer liquido na espuma remanescente no copo do misturador é drenado e descartado. Um béquer limpo de 150 ml tarado é cheio com a espuma remanescente até transbordamento e o excesso é retirado. Uma segunda densidade da espuma é determinada como descrito acima. Para as emulsões da presente invenção, as densidades da espuma foram aceitáveis e variaram entre aproximadamente 40 e aproximadamente 65 gramas por 150 ml, para as medições feitas em 20 segundos, e entre aproximadamente 10 e aproximadamente 45 gramas por 150 ml, para as medições feitas em 2 minutos.

Teste de Absorção de Água: [033] Pastéis feitos no Teste de Fluidez foram secos durante pelo menos 24 horas a 38°C. No final deste tempo, os pastéis foram pesados e o peso foi registrado. Os pastéis secos foram em seguida imersos em água durante duas horas. No final das duas horas de imersão, os pastéis foram pesados e este peso liquido foi registrado. A percentagem de retenção de água foi em seguida calculada com base na diferença entre estes dois pesos registrados.

Materiais: [034] Podem ser usadas diversas fontes de gesso nas composições da presente invenção. Contudo,a quantidade de água necessária para hidratar uma amostra de gesso varia com a pureza da amostra. [035] Ceras úteis na fabricação de diversas modalidades da presente invenção podem ser selecionadas a partir de qualquer das ceras conhecidas comercialmente que possuem um ponto de fusão entre aproximadamente 49°C e aproximadamente 66°C, e de preferência entre aproximadamente 57°C e aproximadamente 63°C. Tais ceras são tipicamente de baixa volatilidade, apresentando uma perda em peso menor que aproximadamente 10% durante análise termogravimétrica padrão. O teor de óleo destas ceras é também tipicamente menor que aproximadamente 1% em peso.

Estas ceras têm um peso molecular relativamente elevado, tendo um comprimento médio de cadeia de C36, que é um comprimento de cadeia de 36 carbonos ou maior. [036] Em algumas modalidades, é útil saponificar uma ou mais destas ceras. Deste modo, a cera saponificada funciona como um agente tensoativo adicionado. Ceras úteis neste aspecto estão limitadas a ceras que têm um valor ácido ou um valor de saponif icação e um ponto de fusão maior que aproximadamente 82°C. A saponif icação de tais ceras pode ser realizada pela combinação da cera com um material fortemente básico tal como hidróxido de sódio ou hidróxido de potássio. Ceras que podem ser saponifiçadas nas emulsões da presente invenção incluem cera montanha, cera de carnaúba, cera de abelhas, cera de murta, cera de candelila, cera caranday, cera de mamona, cera de capim esparto, cera do Japão, cera ouricuri, cera de giesta, goma-laca, cera de espermacete, cera de cana-de-açúcar, cera de lã de lanolina e outras. A quantidade de material fortemente básico necessário para saponificar uma cera pode ser calculada com base no valor de saponif icação da cera.

Por exemplo, o valor de saponificação dividido por 1.000 é igual ao número de gramas de hidróxido de potássio a adicionar por grama de cera. [037] O amido usado nas emulsões da presente invenção é amido complexado. O amido pode ser complexado no local, durante a fabricação da emulsão, ou o amido pode ser pré-complexado antes de ser adicionado à emulsão. O amido é de preferência complexado pela mistura do amido com um agente de complexão tal como um composto de borato, um composto de molibdato ou um composto de molibdênio. Por exemplo, um composto de borato preferido é tetraborato de sódio deca-hidratado. Por exemplo, um composto de molibdato preferido é amônio hepta-molibdato. Por exemplo, um composto de molibdênio preferido é dissulfeto de molibdênio. Outros compostos úteis na complexão de amido incluem biborato de amônio, pentaborato de amônio, pentaborato de potássio, tetraborato de potássio, tetraborato de litio e compostos de borato de magnésio; dimolibdato de amônio, heptamolibdato de amônio, molibdato de bário, molibdato de cálcio, molibdato de litio, molibdato de magnésio, molibdato de sódio e molibdato de potássio; e outros compostos de molibdênio e similares. O amido útil na fabricação de amido complexado da presente invenção inclui amido de milho, arroz, trigo, batata, sagu e outros amidos, mas não se limita a estes. A razão de agente de complexão (um composto de borato, um composto de molibdato ou um composto de molibdênio) para amido é importante para a funcionalidade do amido complexado nas emulsões. Foi verificado que a razão pode ser tão baixa quanto 1:20 de agente de complexão (um composto de borato, um composto de molibdato ou um composto de molibdênio) para amido em uma base de peso por peso. A razão pode ser tão elevada quanto 1:3,5, mas foi verificado, contudo, que com esta razão, e razões mais elevadas, é necessária uma grande quantidade de amido complexado na emulsão para manter o equilíbrio das propriedades desejadas na mistura de gesso e produto de gesso final. Estas propriedades desejadas incluem fluidez, capacidade de formação de espuma e resistência à água. [038] Verificou-se que é importante a incorporação de fenóis de alquila nas emulsões para obter baixa absorção de água no produto final de gesso. Como usado aqui, "fenóis de alquila" referem-se a compostos fenólicos que possuem um grupo de alquila de cadeia longa. O grupo de alquila de cadeia longa pode ser reto ou ramificado. 0 grupo de alquila de cadeia longa pode ser C24 - C34 (comprimento da cadeia de 24 a 34 carbonos). Tais fenóis de alquila incluem fenol de alquila acoplado por metileno polimerizado de C24 - C34 (comprimento da cadeia de 24 a 34 carbonos) , sais de fenato, fenatos de cálcio, fenóis de alquila de cálcio de cadeia longa ramificada, fenóis de alquila de cálcio de cadeia longa reta e polímeros complexos de ácido maléico com e sem um grupo de amina de substituição. Um exemplo de um fenol de alquila útil nas composições da presente invenção está descrito abaixo. [039] Em algumas modalidades que utilizam um único aditivo de cera, verificou-se que um sistema de agente tensoativo duplo propicia uma emulsão estável tanto a temperatura ambiente como a temperaturas elevadas. Tais emulsões estáveis podem ser adicionadas, por exemplo, a água quente ou fervente, sem a emulsão se separar ou coagular. 0 sistema de agente tensoativo duplo usa uma razão única dos agentes tensoativos componentes para fornecer um valor de HLB dentro de uma faixa entre aproximadamente 8,9 e aproximadamente 14. É preferível que os agentes tensoativos componentes tenham individualmente um valor de HLB maior que 6. Um exemplo de um sistema de agente tensoativo duplo da presente invenção é uma combinação de sulfonato de dodecilisopropanolamina benzeno e um fenol de arila etoxilada não-iônica. Sulfonato de dodecilisopropanolamina benzeno pode ser obtido de Unichema, Wilmington, Delaware, sob a marca registrada SD1121. Um fenol de arila etoxilada não-iônica é Ethox 2938, disponível de Ethox Corp., Greenville, South Carolina. Alternativamente, um éster de ácido graxo alcoxilado pode ser combinado com o sulfonato de dodecilisopropanolamina benzeno para formar o sistema de agente tensoativo duplo. Um éster de ácido graxo alcoxilado é Ethox 2914, também disponível de Ethox Corp., Greenville, South Carolina. [040] Foi também verificado que em algumas modalidades da presente invenção é útil um agente de dispersão, ou modificador de fluidez, para a manutenção da fluidez da mistura gesso/emulsão. Tais agentes de dispersão são fortemente lipófilos, os quais são, conseqüentemente, bons desespumantes. Um destes agentes de dispersão é estirenato de poli(oxi-1,2-etanedil), alfa-fenil-omega-hidroxi. [041] Bactericidas/fungicidas podem ser incluídos na presente invenção. Um exemplo de um bactericida fungicida é METASOL D3TA, que é 3,5-dimetil-tetra-hidro- 1,3,5,2H-tiadiazina-2-tiona. METASOL D3TA pode ser obtida de Ondo-Nalco, Houston, Texas. [042] Um sal de ácido polinaftalenossulfônico é necessário pela presente invenção. Um exemplo de um ácido polinaftalenossulfônico é DISAL GPS. O ácido polinaftalenossulfônico e um hidróxido de metal alcalino são reagidos para dar um sal de ácido polinaftalenossulfônico. DISAL GPS pode ser obtido de Handy Chemical, Montreal, Quebec, Canadá.

Emulsões de Cera que incluem Ácido Polinaftalenossulfônico: [043] Uma emulsão pode ser formada pela combinação e homogeneização de pelo menos uma cera, um fenol de alquila, um sal de ácido polinaftalenossulfônico e um amido complexado. A Tabela 1 abaixo fornece exemplos de emulsões feitas de acordo com esta modalidade. São também fornecidos resultados de testes da mistura de gesso/emulsão e do produto de gesso. Todas as misturas e homogeneizações foram feitas, e os testes foram realizados, como descrito acima.

TABELA 1. EMULSÕES DE CERA QUE INCLUEM ÁCIDO

POLINAFTALENOSSULFÔNICO [044] As emulsões da Tabela 1 foram misturadas com água e é adicionado gesso à mistura de emulsão de água. A mistura água/emulsão/gesso é em seguida formada em uma amostra de teste como descrito acima. Os testes padrão previamente descritos são usados para avaliar as propriedades da amostra de teste. Por exemplo, foram testadas amostras de teste para percentagem de absorção de água e foram medidas as faixas de valores fornecidos na Tabela 1. Além disso, podem ser feitas emulsões similares usando compostos de molibdato ou compostos de molibdênio como um agente de complexào, substituindo o Bórax usado acima. [045] Faixas típicas de composição para as composições da presente invenção são fornecidas na Tabela 2 abaixo.

TABELA 2. FAIXAS TÍPICAS DE COMPOSIÇÃO

Sistemas Comparativos de Múltiplas Ceras: [046] Pode ser formada uma emulsão pela combinação e homogeneização de duas ceras, um co-agente tensoativo, um fenol de alquila e um amido complexado. A Tabela 3 abaixo fornece exemplos de emulsões feitas de acordo com esta modalidade. São também fornecidos resultados de testes da mistura de gesso/emulsão e do produto de gesso. Todas as misturas e homogeneizações foram feitas, e os testes foram realizados, como descrito acima.

TABELA 3. SISTEMAS COMPARATIVOS DE MÚLTIPLAS CERAS [047] A Cera 3816 é uma cera de parafina dura, disponível de Honeywell/Astor, Duluth, Geórgia. Nas emulsões descritas na Tabela 3, o amido de milho é complexado com tetraborato de sódio deca-hidratado. Cera montanha foi saponificada no local pela adição de hidróxido de potássio (KOH). Alternativamente, o agente de complexão pode ser outro composto de borato útil, ou um composto de molibdato ou um composto de molibdênio.

Sistemas Comparativos de Cera Única: [048] Pode ser formada uma emulsão pela combinação e homogeneização de uma única cera, um sistema duplo de agente tensoativo, um fenol de alquila e um amido complexado. A Tabela 4 abaixo fornece exemplos de emulsões feitas de acordo com esta modalidade. São também fornecidos resultados de testes da mistura de gesso/emulsâo e do produto de gesso. Todas as misturas e homogeneizações foram feitas, e os testes foram realizados, como descrito acima.

TABELA 4. SISTEMAS COMPARATIVOS DE CERA ÚNICA [049] Como ilustrado na Tabela 4 acima, uma combinação de uma única cera, um sistema de agente tensoativo duplo, um fenol de alquila e um amido complexado reduz significativamente a quantidade de água absorvida pelo produto de gesso. Alternativamente, o agente de complexâo pode ser outro composto de borato útil, ou um composto de molibdato ou um composto de molibdênio. [050] O uso de boratos ou fosfato de trissódio em emulsões confere dois benefícios adicionais aos produtos de gesso que utilizam tais emulsões. Por exemplo, boratos e fosfato de trissódio são úteis como compostos retardantes de fogo e estes compostos são biocidas naturais. Portanto, a incorporação de um composto retardante de fogo em um produto de gesso pode apresentar algumas vantagens aos usuários destes produtos de gesso. As emulsões da presente invenção também não necessitam de adição adicional de outro biocida para impedir crescimento bacteriano nas emulsões. [051] A Tabela 5 ilustra as vantagens de desempenho obtidas com algumas modalidades da presente invenção. Os testes de absorção de água foram realizados de acordo com os procedimentos descritos acima.

TABELA 5. RESULTADOS EXPERIMENTAIS [052] Os resultados experimentais demonstram uma emulsão aperfeiçoada para uso em composições de gesso. A emulsão aperfeiçoada reduz inexplicavelmente a quantidade de água absorvida por amostras de teste por uma ordem de grandeza. Pelo uso de um ácido polinaftalenossulfônico, compostos de lignina e biocidas podem ser eliminados das formulações de gesso. A eliminação destes dois compostos melhora a fabricação e custo das composições de gesso que usam as emulsões da presente invenção. [053] Foi apresentada, de acordo com os princípios da presente invenção, uma emulsão e produto de gesso feito usando tal emulsão. A emulsão é útil em conferir resistência à água ao produto de gesso. Embora algumas modalidades e melhores modos da presente invenção sejam descritos aqui, estas modalidades são meramente ilustrativas. Será evidente para aqueles versados na técnica, que podem ser feitas modificações sem divergir do espírito da invenção e âmbito das reivindicações apensas.

Claims (11)

1. Emulsão útil em propiciar resistência à água a um produto de gesso caracterizada por compreender: pelo menos uma cera; um fenol de alquila; ácido polinaftalenossulfônico; um hidróxido de metal alcalino; água; e um amido complexado, em que o fenol de alquila é um fenol de alquila acoplado com metileno de C24 - C34 polimerizado, em que o amido complexado é um complexo de um amido e de um agente de complexão selecionado a partir do grupo que consiste em um composto de borato, um composto de molibdato e um composto de molibdênio, em que o amido é selecionado a partir do grupo que consiste em amido modificado, amido modificado por ácido, amido hidroxietilado, amido oxidado e amido catiônico, e em que a razão do agente de complexão para o amido em uma base de peso por peso está entre 1:4 e 1:20.

2. Emulsão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o hidróxido de metal alcalino é selecionado a partir do grupo que consiste em hidróxido de sódio e hidróxido de potássio.

3. Emulsão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o agente de complexão é tetraborato de sódio deca-hidratado.

4. Emulsão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o amido é amido modificado por ácido.

5. Método para fabricação de uma emulsão útil em propiciar resistência à água a um produto de gesso caracterizado por compreender as etapas de: (a) misturar pelo menos uma cera e um fenol de alquila para propiciar uma primeira pré-mistura; (b) misturar ácido polinaftalenossulfônico, um hidróxido de metal alcalino, água e um amido complexado para propiciar uma segunda pré-mistura; (c) combinar a primeira pré-mistura e a segunda pré- mistura para propiciar uma mistura; e (d) homogeneizar a mistura; em que o fenol de alquila é um fenol de alquila acoplado a metileno de C24 - C34 polimerizado, em que o amido complexado é um complexo de um amido e de um agente de complexão selecionado a partir do grupo que consiste em um composto de borato, um composto de molibdato e um composto de molibdênio, em que o amido é selecionado a partir do grupo que consiste em amido modificado, amido modificado por ácido, amido hidroxietilado, amido oxidado e amido catiônico, e em que a razão do agente de complexão para o amido em uma base de peso por peso está entre 1:4 e 1:20.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o hidróxido de metal alcalino é selecionado a partir do grupo que consiste em hidróxido de sódio e hidróxido de potássio.

7. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que as etapas (a) e (b) compreendem ainda o aquecimento da primeira pré-mistura e da segunda pré-mistura até uma temperatura na faixa de 85°C a 91°C.

8. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a etapa (d) é realizada a uma pressão entre 13,79 e 27,58 Mpa.

9. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o agente de complexão é tetraborato de sódio deca-hidratado.

10. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o amido é amido modificado por ácido.

11. Emulsão útil em propiciar resistência à água a um produto de gesso caracterizada por compreender: pelo menos uma cera em uma quantidade entre 25% e 40% baseada em peso sobre o peso total da emulsão; uma cera saponificável em uma quantidade entre 2,5% e 4,5% baseada em peso sobre o peso total da emulsão; um fenol de alquila em uma quantidade entre 0,25% e 10,0% baseado em peso sobre o peso total da emulsão; um ácido polinaftalenossulfônico em uma quantidade entre 0,25% e 5,0% baseado em peso sobre o peso total da emulsão; água em uma quantidade entre 55% e 65% baseada em peso sobre o peso total da emulsão; um hidróxido de metal alcalino em uma quantidade entre 0,5% e 1,5% baseado em peso sobre o peso total da emulsão e um amido complexado, em uma quantidade entre 0,5% e 1,5% baseado em peso sobre o peso total da emulsão, o amido complexado compreendendo um amido e de um agente de complexão selecionado a partir do grupo que consiste em um composto de borato, um composto de molibdato e um composto de molibdênio, em que o amido é selecionado a partir do grupo que consiste em amido modificado, amido modificado por ácido, amido hidroxietilado, amido oxidado e amido catiônico, o amido e o agente de complexão tendo uma razão, em peso, entre 4:1 e 20:1, e em que o fenol de alquila é um fenol de alquila acoplado a metileno de C24 - C34 polimerizado.