BR112016029030B1

BR112016029030B1 - Composição de dois componentes para preparar uma membrana de impermeabilização

Info

Publication number: BR112016029030B1
Application number: BR112016029030-5A
Authority: BR
Inventors: Jennifer Lowe; Margarita Perello; Marc SCHMITZ; Jouko Vyoerykkae
Original assignee: Dow Global Technologies, Llc; Rohm And Haas Company
Priority date: 2014-06-25
Filing date: 2015-06-10
Publication date: 2022-08-02
Also published as: KR20170023077A; US9988307B2; ES2666798T3; CN106458748B; US20170226013A1; WO2015199984A1; KR102357591B1; BR112016029030A2; CN106458748A; EP3160919A1; EP3160919B1

Abstract

COMPOSIÇÕES DE DOIS COMPONENTES DE POLÍMERO DE EMULSÃO PARA MEMBRANAS DE IMPERMEABILIZAÇÃO CIMENTÍCIAS DE CURA RÁPIDA. A presente invenção fornece composições de dois componentes compreendendo um componente A) um ou mais copolímeros de emulsão aquosa acrílica tendo uma temperatura de transição vítrea (Tg) medida de -20 a 0 ºC e que é o produto de copolimerização de (i) de 60 a 89,9% em peso de um ou mais monômeros (met)acrílicos não iônicos, (ii) de 10 a 40% em peso de um ou mais monômeros aromáticos de vinil, (iii) de 0,1 a 2,0% em peso de um ou mais monômeros escolhidos de ácido itacônico, ácido metacrílico, amidas de ácidos carboxílicos C3 a C6 a,ß-insaturados, e misturas dos mesmos, todas as % em peso de monômeros com base nos sólidos de monômero totais, em que o copolímero de emulsão aquosa tem pelo menos um resíduo de um agente redutor de ácido ascórbico ou seja o produto de copolimerização de um monômero (iii) compreendendo uma mistura de ácido itacônico, e, um componente separado B) compreendendo uma composição de pó de mistura seca de cura rápida de um cimento hidráulico e um cimento com alto teor de alumina.

Description

[1] A presente invenção refere-se a composições de dois componentes para utilização na fabricação de membranas de impermeabilização de cimento compreendendo como componente A) um ou mais copolímeros de emulsão aquosa acrílico tendo uma temperatura de transição vítrea (Tg) medida de -40 a 0°C, preferencialmente, -20 a 0°C, e compreendendo o resíduo de um agente de redução e, como componente separado B) uma composição de pó de mistura seca de cura rápida de um cimento hidráulico e um cimento de alto teor de alumina. Mais particularmente, refere-se a composições de dois componentes, em que A) o copolímero de emulsão aquosa é o produto de copolimerização de (i) de 60 a 89,9% em peso de um ou mais monômeros (met)acrílicos não iônicos, (ii) de 10 a 40% em peso de um ou mais monômeros aromáticos de vinil, (iii) de 0,1 a 2,0% em peso de um ou mais monômeros escolhidos a partir de ácido itacônico, ácido metacrílico, amidas de ácidos carboxílicos C3 a C6 a,β- insaturados, e misturas dos mesmos, todas as % em peso de monômeros com base nos sólidos de monômero totais, em que o copolímero de emulsão aquosa tem pelo menos um resíduo de um agente redutor de ácido ascórbico ou é o produto de copolimerização de um monômero (iii) compreendendo uma mistura de ácido itacônico e uma amida de um ácido carboxílico C3 a C6 a,β-insaturado.

[2] Membranas de impermeabilização encontram utilização como o suporte e camada selante debaixo de ladrilhos nos banheiros, terraços, piscinas e reservatórios de água. Em composições de membrana de impermeabilização de cimento de dois componentes de cimento de Portland comum (OPC) ou padrão, 2 impermeabilização suficiente. Ao usar OPC em uma mistura seca, o tempo para aplicar a segunda camada é depois de pelo menos 24 horas.

[3] Membranas de impermeabilização de cura mais rápida podem ser conseguidas usando cimento de cálcio alumina (CAC) de cimentação rápida. No entanto, existem vários desafios quando se utiliza polímeros de emulsão em composições de cimentação rápida. Como a argamassa molhada engrossa muito rápido, a aplicabilidade e exequibilidade se torna muito difícil; a vida útil é inaceitavelmente curta e a membrana de impermeabilização resultante é muito rígida, e, assim, falta flexibilidade e, muitas vezes racha uma vez que não é à prova de água. Além disso, em composições de membrana de impermeabilização de cimentação rápida, o polímero de emulsão não fornece flexibilidade suficiente para colmatar rachadura suficiente em condições secas/molhadas. Uma forma muito cara para resolver o problema da rigidez da membrana de impermeabilização resultante seria reduzir a temperatura de transição vítrea (Tg) do polímero de emulsão, tornando-o mais macio e mais flexível, e aumentar significativamente a razão de polímero para cimento.

[4] Uma membrana de impermeabilização de secagem rápida eficaz iria permitir ao aplicador aplicar uma primeira e uma segunda camada de membrana de impermeabilização e então uma camada de azulejos sobre a membrana de impermeabilização resultante no mesmo dia de trabalho.

[5] A Patente US 6.423.805, para Bacho et al., divulga composições de polímeros de emulsão acrílica ou de vinil compreendendo o produto polimerizado de uma mistura de monômeros de um ou mais monômeros acrílicos ou de vinil com de 1 a 3% em peso, com base nos sólidos totais na mistura de monômeros, de pelo menos um monômero selecionado do grupo que consiste em amidas de um ácido carboxílico C3 a C6 α,β-insaturado e N-vinil lactamas e pelo menos 1% em peso de pelo menos um (met)acrilato de hidroxialquil. As composições permitem melhor tempo aberto em uma variedade de composições de cimento padrão, como argamassa e até mesmo membranas de impermeabilização. No entanto, as composições compreendem OPC ou cimento comum e permitem o desenvolvimento de resistência após 24 horas; nada em Bacho et al. aborda a necessidade de composições de cimentação de cura rápida de cimento que não racham quando curadas para formar uma membrana de impermeabilização.

[6] Os presentes inventores procuraram resolver o problema de fornecer uma composição de dois componentes de uma mistura seca de cura rápida e de um aditivo de polímero de emulsão que produzem uma composição de argamassa úmida adequada para utilização como uma membrana de impermeabilização de cura rápida sem reduzir a Tg do polímero ou aumentando a razão de polímero para cimento na composição, enquanto permite a vida útil e a flexibilidade aceitável da argamassa na membrana de impermeabilização curada final de modo que não rache quando cura.

DECLARAÇÃO DA INVENÇÃO

[7] 1. De acordo com a presente invenção, as composições de dois componentes compreendem como um componente A) um ou mais copolímeros de emulsão aquosa tendo uma temperatura de transição vítrea (Tg) medida de -40 a 0 °C, preferencialmente -20 a 0 °C, ou mais preferencialmente de -15 a -5 °C, e compreendendo o resíduo de um agente redutor, preferencialmente, um ácido ascórbico, como o ácido isoascórbico, e, como um componente separado B) uma composição de pó de mistura seca de cura rápida de um cimento hidráulico e um cimento com alto teor de alumina, em que o copolímero de emulsão aquosa no componente A) é o produto de copolimerização de (i) de 60 a 89,9% em peso, ou preferencialmente de 67,5 a 89,5% em peso de um ou mais monômeros (met) acrílicos não iônicos, (ii) de 10 a 40% em peso ou, preferencialmente, de 15 a 30% em peso de um ou mais monômeros aromáticos de vinil, (iii) de 0,1 a 2,0% em peso ou, preferencialmente, de 0,5 a 1,25% em peso de um ou mais monômeros escolhidos de ácido itacônico, ácido metacrílico, amidas de ácidos carboxílicos C3 a C6 a,β-insaturados, preferencialmente, (met)acrilamida, e misturas dos mesmos, todas as % em peso de monômeros com base nos sólidos de monômero totais, contanto que o copolímero de emulsão aquosa tenha pelo menos um resíduo de um agente redutor de ácido ascórbico ou seja o produto de copolimerização de um monômero (iii) compreendendo uma mistura de ácido itacônico e um amida de um ácido carboxílico C3 a C6 a,β- insaturado.

[8] 2. De acordo com o item 1 da presente invenção, acima, quando o copolímero de emulsão aquosa do componente A) é o produto da copolimerização de um monômero (iii) incluindo uma ou mais amidas de ácidos carboxílicos C3 a C6 a,β-insaturados, ainda compreende o produto de copolimerização de (iv) um ou mais (met)acrilato de hidroxialquil, preferencialmente, metacrilato de hidroxietil.

[9] 3. De acordo com o item 2 da presente invenção, acima, o copolímero de emulsão aquosa de componente A) compreende o produto de copolimerização de 0,1 a 1,5% em peso, ou, preferencialmente, de 0,25 a 1% em peso de (iv) um ou mais (met)acrilato de hidroxialquil, todas % em peso de monômeros com base em sólidos de monômero totais.

[10] 4. De acordo com qualquer um dos itens 1, 2, ou 3 da presente invenção, acima, o copolímero de emulsão aquosa de componente A) compreende o produto de copolimerização de (i) um ou mais monômeros (met)acrílicos não iônicos escolhidos de (C1 a C18) alquil (met)acrilatos, (C5 a C10) cicloalquil (met)acrilatos, e (met)acrilonitrila ou, preferencialmente, escolhido de acrilato de butil, acrilato de 2-etil-hexil, acrilato de lauril, acrilato de estearil, acrilato de isobornil, metacrilato de metil, metacrilato de etil, metacrilato de butil, metacrilato de isobutil, metacrilato de 2-etil-hexil, metacrilato de lauril, metacrilato de estearil, metacrilato de isobornil, acrilonitrila, e metacrilonitrila. Mais preferencialmente, o (i) um ou mais monômeros (met)acrílicos não iônicos são escolhidos de acrilato de butil, acrilato de etil, acrilato de 2-etil-hexil, metacrilato de lauril, misturas dos mesmos, e misturas dos mesmos com outro monômero (met)acrílico não iônico.

[11] 5. De acordo com qualquer um dos itens 1, 2, 3 ou 4 da presente invenção, acima da composição de dois componentes compreende de 10 a 60% em peso ou, preferencialmente, de 20 a 50% em peso, ou, mais preferencialmente, de 25 a 40% em peso de sólidos de um ou mais copolímeros de emulsão aquosa de componente A), com base no teor de sólidos totais da composição.

[12] 6. De acordo com qualquer um dos itens 1, 2, 3, 4, ou 5 da presente invenção, acima o copolímero de emulsão aquosa de componente A) compreende o produto de copolimerização de (ii) um ou mais monômeros vinil aromáticos escolhidos de estireno, estireno alquil substituído ou, preferencialmente, estireno, vinil tolueno, alfa-metil estireno, e misturas dos mesmos.

[13] 7. De acordo com qualquer um dos itens 1, 2, 3, 4, 5, ou 6 da presente invenção, o agente redutor de resíduo no copolímero de emulsão aquosa de componente A) está presente em quantidades de 0,1 a 0,5% em peso, com base nos sólidos de monômero totais utilizados para preparar o copolímero de emulsão aquosa ou, preferencialmente, de 0,2 a 0,5% em peso.

[14] 8. De acordo com qualquer um dos itens 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7 da presente invenção, a composição de pó de mistura seca de cura rápida de componente B) compreende de 1 a 35% em peso ou, preferencialmente, de 1 a 15% em peso, ou, mais preferencialmente de 8 a 15% em peso de cimento com alto teor de alumina, com base nos sólidos totais no componente B).

[15] 9. De acordo com qualquer um dos itens 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8 da presente invenção, a composição de pó de mistura seca de cura rápida de componente B) compreende de 0 a 15% em peso ou, preferencialmente, de 0,3 a 10% em peso, ou, mais preferencialmente, 1,0 % em peso ou mais de sulfato de cálcio, com base nos sólidos totais no componente B).

[16] 10. De acordo com qualquer um dos itens 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9 da presente invenção, a composição de pó de mistura seca de cura rápida de componente B) compreende de 15 a 65% em peso ou, preferencialmente, 18 a 50% em peso de cimento hidráulico, como cimento portland comum.

[17] 11. De acordo com qualquer um dos itens 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10 da presente invenção, a composição de pó de mistura seca de cura rápida de componente B) compreende de 30 a 85% em peso ou, preferencialmente, de 50 a 70% em peso de um ou mais enchimentos não cimentícios, como areia, talco, argila ou sílica, com base nos sólidos totais no componente B).

[18] Em outro aspecto da presente invenção, métodos para preparar uma membrana de impermeabilização compreendem combinar os componentes A) e B) de acordo com qualquer um dos itens 1 a 11 da presente invenção, acima, para preparar uma argamassa úmida, aplicar a argamassa úmida a um substrato e permitir que a argamassa seque.

[19] Salvo se indicado o contrário, todas as unidades de temperatura e pressão são temperatura ambiente e pressão padrão (STP). Todas as faixas recitadas são inclusivas e combináveis.

[20] Todas as frases compreendendo parênteses denotam a matéria incluída nos parênteses e sua ausência. Por exemplo, a frase “(met)acrilato” inclui, em alternativa, acrilato ou metacrilato.

[21] Como aqui utilizado, o termo “mistura seca” se refere a um pó de fluxo livre compreendendo cimento que é estável em armazenamento e que continua a ser assim porque é suficientemente seco para evitar reação. A mistura seca pode incluir um enchimento anidro, como anidratos de sulfato de cálcio desde que o enchimento hidratado não faça com que a mistura seca se una ou “forme bloco” no armazenamento. Misturas secas em bloco não são mais pós de fluxo livre e devem ser descartadas.

[22] Como aqui utilizado, o termo “EN” refere-se à Norma Europeia, publicada por Normen durch Beuth Verlag GmbH, Berlin, DE (Alleinverkauf). O termo “DIN” refere-se à versão em língua alemã de EN, publicada por Beuth Verlag GmbH.

[23] Como aqui utilizado, o termo “temperatura de transição vítrea” ou “Tg” significa a quantidade medida usando calorimetria de varredura diferencial ou DSC de uma amostra de polímero de -90 °C a 150 °C a uma taxa de aquecimento de 10 °C por minuto para gerar uma curva de calorimetria, com a Tg tomada no ponto médio da inflexão na curva.

[24] Como aqui utilizado, o termo “cimentação” refere-se à solidificação da pasta de cimento plástico. Ver Concrete - Microstructure, Properties, & Materials, 3rd edition, P. Kumar Mehta et al., página 220. O início da solidificação, chamado de cimentação inicial, marca o momento em que a pasta se torna impraticável. A pasta não se solidifica repentinamente, mas requer um tempo considerável para se tornar totalmente rígida. O tempo necessário para solidificar completamente marca a cimentação final.

[25] Como aqui utilizada, a frase “sólidos totais” refere-se a todos os não voláteis que permanecerão em uma membrana de impermeabilização seca; assim, se exclui água, gases voláteis, como amônia, e quaisquer solventes voláteis. O termo “volátil” refere-se a coisas que fervem, vaporizam ou estão presentes no estado gasoso sob condições de uso que geralmente compreendem pressão atmosférica e temperatura ambiente ao ar livre de cerca de 7 °C a cerca de 45 °C.

[26] Como usada aqui, a frase “% em peso” significa por cento em peso.

[27] Os presentes inventores descobriram composições de dois componentes compreendendo um componente de copolímero de emulsão aquosa e um componente de cimento de alto teor de alumina de cimentação rápida que cura rapidamente quando os componentes são combinados para gerar membranas de impermeabilização à prova de água e flexíveis. As composições permitem desempenho de impermeabilização, flexibilidade e ponte de rachadura, e alongamento superiores após inchaço com água. A flexibilidade é necessária para colmatar rachaduras que podem aparecer devido ao estresse mecânico. As membranas de impermeabilização flexíveis de acordo com a presente invenção fornecer colmatação de rachaduras, e pode alongar sobre rachaduras na alvenaria para colmatar essas rachaduras. Se o estresse mecânico aparece para uma parede de concreto que é coberta com uma membrana para impermeabilização, a membrana de impermeabilização irá se mover com o estresse e cobrir as rachaduras resultantes para reter uma superfície à prova de água. O copolímero de emulsão aquosa da presente invenção também fornece um tempo de vida útil suficiente enquanto ainda permite que o aplicador aplique nova camada da composição de membrana de impermeabilização em cima de uma primeira camada da composição dentro de 0,5 a 2 horas.

[28] Para o copolímero de emulsão aquosa da presente invenção, a mistura de monômeros que compreende um ou mais monômeros aromáticos de vinil (ii) na quantidade de 0 a 40% em peso, ou, preferencialmente, de 10 a 40% em peso ou, mais preferencialmente, de 10 a 30% em peso, com base nos sólidos de mistura de monômeros totais.

[29] Para aumentar a estabilidade do copolímero de emulsão aquosa da presente invenção e evitar adição de amida acima de 2% em peso, o que pode resultar em problemas de viscosidade e de potabilidade da água, o copolímero de emulsão aquosa da presente invenção pode compreender o produto de copolimerização de até 1% em peso de um ou mais hidroxi-(C1 a C8) alquil (met)acrilato, preferencialmente, metacrilato de 2-hidroxietil, (met)acrilato de 2-hidroxipropil, ou misturas dos mesmos quando o copolímero é o produto de copolimerização de (iii) um ou mais monômeros consistindo em amidas de ácidos carboxílicos C3 a C6 a,β- insaturados.

[30] O copolímero de emulsão aquosa de componente A) pode ainda compreender o produto de copolimerização de até 15% em peso no total, ou, preferencialmente, 7% em peso ou menos, com base nos sólidos de monômero totais, de outros monômeros como, por exemplo, butadieno, isopreno, isobutileno, etileno, propileno, acetato de vinil, outros ésteres de vinil de ácidos carboxílicos (C1-C12).

[31] O copolímero de emulsão aquosa da presente invenção pode ser preparado por polimerização de emulsão aquosa convencional de monômeros polimerizáveis radicalmente livres na presença de um iniciador aquoso, tal como é convencional na técnica. Essa copolimerização de emulsão aquosa pode compreender, por exemplo, copolimerização de adição gradual em que uma mistura de monômero ou, preferencialmente, uma emulsão de monômero compreendendo água, monômeros e um ou mais emulsionante e/ou tensoativo, é alimentado a um recipiente de polimerização e é polimerizado na presença do iniciador.

[32] Métodos de polimerização de semente podem ser usados.

[33] Iniciadores de radical livre convencionais podem ser usados como, por exemplo, peróxido de hidrogênio, peróxido de sódio, peróxido de potássio, hidroperóxido de t-butil, hidroperóxido de cumeno, persulfatos de amônio e/ou metais alcalinos, perborato de sódio, ácido perfosfórico e sais dos mesmos, permanganato de potássio, e amônio ou sais de metais alcalinos de ácido peroxidissulfúrico, normalmente em um nível de 0,01 a 3,0% em peso, ou, preferencialmente, de 0,05 a 0,5% em peso, com base nos sólidos de monômero totais. Sistemas redox utilizando os iniciadores acima acoplados com um redutor adequado, como, por exemplo, formaldeído de sulfoxilato de sódio, ácido ascórbico, ácido isoascórbico, sais de metais alcalinos e amônio de ácidos contendo enxofre, como sulfito, bissulfito, tiossulfato, hidrossulfito, sulfeto, hidrossulfeto ou ditionito de sódio, ácido formadinossulfínico, ácido hidroximetanossulfônico, bissulfito de acetona, aminas, como etanolamina, ácido glicólico, ácido glioxílico hidratado, ácido láctico, ácido glicérico, ácido málico, ácido tartárico e sais dos ácidos anteriores podem ser utilizados.

[34] Preferencialmente, para garantir vida útil adequada das composições quando os dois componentes são combinados e para garantir a flexibilidade da membrana de impermeabilização final, copolímero de emulsão aquosa compreende um resíduo de um agente redutor de ácido ascórbico, incluindo ácido ascórbico e/ou ácido isoascórbico, ou compreende o produto de copolimerização de (iii) ácido itacônico, ou, mais preferencialmente, uma mistura de ácido itacônico e uma ou mais amidas de ácidos carboxílicos C3 a C6 a,β- insaturados, como acrilamida.

[35] Preferencialmente, para garantir que composições de cura rápida fornecem vida útil de armazenagem e formam uma membrana impermeável flexível, os métodos para preparar o copolímero de emulsão aquosa da presente invenção compreendem a copolimerização dos monômeros para preparar o copolímero, seguida de alimentação ou combinando o copolímero com um agente redutor de ácido ascórbico, ou seja, como uma injeção.

[36] Supõe-se que quaisquer agentes redutores combinados com o copolímero de emulsão aquosa sejam retidos no copolímero de emulsão aquosa final.

[37] A composição de pó de mistura seca de cura rápida de membrana de impermeabilização componente B) geralmente compreende 7 a 50% em peso, por exemplo 30 a 50% em peso de cimento hidráulico, como o cimento Portland comum, e 15 a 70% em peso por peso de enchimentos não cimentícios não hidráulicos, como areia. Além de cimento hidráulico, o componente B) compreende um cimento de alto teor de alumina e pode ainda compreender sulfato de cálcio. Esses ingredientes são armazenados como uma composição de pó de mistura seca de cura rápida e são mantidos secos até o uso de modo que não irão reagir, mantendo-se deste modo como pó de fluxo.

[38] De acordo com a presente invenção, exemplos de cimento ou aglutinantes hidráulicos incluem, por exemplo, um ou mais cimentos Portland comuns convencionais, comercialmente disponíveis, e um ou mais cimentos com alto teor de alumina convencionais, comercialmente disponíveis como cimentos de aluminato de cálcio comercialmente disponíveis (CAC), como Ternal W, um CAC com um teor de alumina de aproximadamente 70% em peso, produzido por Kerneos SA, France, e cimentos de sulfoaluminato de cálcio (CSA), como produzido por Tangshan Polar Bear Cement Company, Ltd, Hebei Province, China.

[39] O cimento com alto teor de alumina da presente invenção, como o cimento de aluminato de cálcio, tem um teor de alumina (Al2O3) maior do que 30% em peso, ou, preferencialmente, maior do que 40% em peso, mais preferencialmente maior do que 55% em peso, mais preferencialmente pelo menos 70% em peso, com base no peso do cimento com alto teor de alumina, como cimento de aluminato de cálcio.

[40] Fontes ou formas de sulfato de cálcio adequados incluem anidrito ou gesso, formas cimentadas (hemi-hidrato), e formas de secagem (di-hidrato), e misturas dos mesmos.

[41] A composição de pó de mistura seca de cura rápida da presente invenção forma um cimento de sulfoaluminato de cálcio. Os materiais de secagem rápida podem compreender uma mistura de sulfato de cálcio, gesso ou anidrite e cimento de alto teor de alumina com um teor de alumina (Al2O3) maior do que 30% em peso, como clínquer, e enchimentos como o calcário adicionado.

[42] De acordo com a presente invenção, a composição de pó de mistura seca de cura rápida componente B) também pode incluir enchimentos. Exemplos de agentes de enchimento incluem, por exemplo, areia como a areia de sílica e areia de quartzo, farinha de quartzo, carbonato de cálcio, dolomite, silicatos de alumínio, talco ou mica, ou enchimentos de peso leve como pedra-pomes, vidro expandido, concreto gaseificado, perlites ou vermiculites. As misturas dos enchimentos podem também ser incluídas.

[43] Enchimentos podem compreender tanto como 60% em peso dos sólidos totais das composições de dois componentes ou da membrana de impermeabilização final.

[44] A composição de pó de mistura seca de cura rápida de componente B) pode incluir outros aditivos convencionais em quantidades convencionais, como, por exemplo, hidróxido de metal alcalino e/ou hidróxido de metal alcalino-terroso selecionado do grupo que consiste em óxido de zinco, hidróxido de zinco, e carbonato de hidróxido de zinco; um ou mais espessantes em forma de pó como um éter de celulose, como hidroxietil metil celulose, ou uma goma.

[45] As quantidades adequadas de espessantes pode variar de 0,01 a 1% em peso, ou, preferencialmente, de 0,01 a 0,5% em peso dos sólidos totais do componente B) composição de pó de mistura seca de cura rápida.

[46] Nas composições de dois componentes da presente invenção, a razão em peso de sólidos de polímero para sólidos de cimento total (cimento Portland mais cimento de alto teor de alumina) pode variar de 0,4:1 a 2,5:1, ou, preferencialmente, de 0,5:1 a 1,5:1

[47] Em outro aspecto da presente invenção, métodos para preparar de uma membrana de impermeabilização compreendem (1) fornecer a composição de dois componentes da presente invenção, (2) misturar a mesma com água, (3) aplicar ao substrato e secar.

[48] A consistência de uma composição de cimento é ajustada pela adição de água ao pó de mistura seca. A água pode ser adicionada em uma quantidade para obter uma consistência desejada de acordo com os requisitos de uso final.

[49] Uma razão de água para cimento (cimento hidráulico mais cimento de alto teor de alumina) adequada pode variar de 0,45:1 a 0,6:1.

[50] A composição pode ser utilizada em produtos para a indústria de construção e pode ser utilizada para preparar revestimentos desnatados, membranas de isolamento de rachadura, pastas para vedar ou argamassas para reparação, e como revestimentos de base em sistemas de acabamento de isolamento externos (EIFS).

[51] Exemplos de substratos adequados incluem, por exemplo, uma membrana de impermeabilização recentemente endurecida, madeira compensada, placa de suporte, tanque de água, porões, painel de isolamento, superfícies de parede interna, reforço de aço, concreto envelhecido, concreto endurecido, argamassa envelhecida, argamassa endurecida, ou um painel de isolamento acústico.

[52] EXEMPLOS: Os exemplos a seguir são fornecidos apenas para fins ilustrativos e não pretendem limitar o escopo das reivindicações que seguem.

[53] Salvo se indicado o contrário, todas as partes e porcentagens são em peso, todas as temperaturas são em temperatura ambiente (RT), e todas as pressões são pressão padrão.

Exemplo de Síntese 1: Preparando o copolímero de emulsão aquosa do Exemplo 1

[54] Um balão de reação com várias bocas foi carregado com 290 g de água deionizada (DI), 1,9 g de FES 993 (lauril etoxi (EO) éter sulfato de sódio, 12 Unidades de EO, BASF SE, Ludwigshafen, Germany), e 2,2 g de Tergitol 15-S-40 (etoxilato de álcool secundário - 40 EO unidades, 35% em peso de água, The Dow Chemical Company, Midland, MI). As bocas foram configuradas para acomodar um agitador mecânico suspenso, uma entrada de nitrogênio, um termopar, um condensador, e duas entradas para a adição de reagentes por meio de bomba. Uma emulsão de monômero de 225 g de água, 17 g de FES 993, 9,3 g de Tergitol 15-S-40, 690 g de acrilato de butil (BA), 280 g de estireno (STY), 19 g de acrilamida (AM), e 5 g de metacrilato de 2-hidroxietil (HEMA) foi preparada. O balão de reação foi aquecido a 88 a 94 °C antes de 29 g de uma solução de bicarbonato de sódio a 9%, 50 g de emulsão de monômero, e 10,5 g de solução de persulfato de sódio a 10% em água serem adicionados ao balão. Depois da reação exotérmica resultante, a emulsão de monômero e 78 g de uma solução de 4% em peso de persulfato de sódio em água foram adicionadas durante um período de 180 a 240 min mantendo uma temperatura de 87 a 92°C. Após o final das alimentações, a reação foi mantida a 80 a 90°C por aproximadamente 30 min antes de ser resfriada para 70 a 77 °C. Então 5 g de solução de peróxido de hidrogênio de t-butil 3,3% em peso em água e 6 g de solução de bissulfito de sódio 3% em peso em água foram adicionados ao balão. Então 24 g de cada um de peróxido de hidrogênio de t-butil 8% em peso e soluções de ácido isoascórbico 19% em peso em água foram adicionados através de uma bomba durante 1 hora (h). A reação foi resfriada para 60 °C, e 9 g de cada um de peróxido de hidrogênio de t-butil 9% em peso e soluções de ácido isoascórbico 9% em peso em água foram adicionados antes de manter a reação a 55-70 °C por um mínimo de 30 min. O produto da reação tinha um teor de sólidos variando de 55 a 58% e um pH menor que 5. Exemplo de Síntese 2: Preparando o copolímero de emulsão aquosa do Exemplo 2

[55] A copolimerização foi executada como no Exemplo de Síntese 1, exceto que o nível de acrilamida na emulsão de monômero foi cortado em metade e 10 g de ácido itacônico foi adicionado para compensar o nível reduzido de acrilamida. Além disso, as soluções de ácido isoascórbico foram substituídas com uma solução a 12% em peso em água de metabissulfito de sódio, Brüggemann Chemical, Heilbronn, Germany). O produto da reação tinha um teor de sólidos variando de 55 a 58% e um pH menor que 5.

Exemplo de Síntese 3: Preparando o copolímero de emulsão aquosa do Exemplo 3

[56] A copolimerização foi executada como no Exemplo de Síntese 1, exceto que na emulsão de monômero, o nível de BA foi aumentado para 820 g enquanto que o nível de STY foi reduzido para 150 g.

Exemplo de Síntese Comparativo 1: Preparando o copolímero de emulsão aquosa do Exemplo Comparativo 1

[57] O copolímero foi preparado da maneira descrita no Exemplo de Síntese 1, exceto que as soluções de ácido isoascórbico foram substituídas com uma solução a 20% em peso em água de bisulfito de sódio. O produto da reação tem um teor de sólidos variando de 55 a 58% e um pH menor que 7.

Exemplo Comparativo 2: Copolímero de emulsão aquosa

[58] O copolímero de emulsão aquosa tendo a mistura de monômeros e reagentes como listada na Tabela 2, abaixo, foi preparado por uma polimerização de emulsão de adição gradual de fase única na presença de uma semente de polímero de emulsão acrílica, um tensoativo aniônico e uma solução de persulfato de sódio a 15% em água. O copolímero de emulsão foi resfriado a 60 a 70 °C e então os monômeros residuais foram injetados através da adição de uma solução aquosa contendo 3% em peso de peróxido de hidrogênio de t-butil e 0,5% em peso de peróxido de hidrogênio e, em paralelo, uma solução a 4% em peso de ácido isoascórbico ao balão durante um período de 0,75-1 h. A mistura final tinha um teor de sólidos variando de 50 a 55% e um pH acima de 5.

[59] A Tabela 1, abaixo, divulga as formulações de composição de pó de mistura seca de cura rápida utilizadas nos Exemplos. Tabela 1: Formulação de Mistura Seca de Cura Rápida

1. OPC CEM I 42.5R (de Heidelberger, Germany); OPC CEM I= Cement Portland Comum tipo I Compreendendo Cimento Portland e até 5% de constituintes adicionais secundários. 42,5R - Resistência à compressão > 42,5 após 28d; 2. CAC Ternal RG Kerneos SA, France (Clínquer de Cimento de Aluminato de Cálcio >99,5% em peso); 3. Enchimento Snow White, USG, CaSO4 >97,68%; 4. Quarzsand FH 32/FH36, Quarzwerke GmbH, Germany; 5. Walocel MKX 6000 PF 01 Hidroxietil metil celulose (HEMC) pó espessante gerando uma viscosidade de 60000 cps (Haake, 2,55 segundos recíprocos) em uma solução a 2% em peso em água em temperatura ambiente (Dow Chemical, Midland MI); 6. Arbocel PWC 500, J. RETTENMAIER & SOHNE GMBH + CO, Germany. Fibras de celulose natural; 7. Finntalc M15, MONDO MINERALS B.V. Netherlands, silicato de Mg. Tabela 2. Composições de Polímero de Emulsão

1 Para todas as propriedades com faixas indicadas nos Exemplos Comparativos, as faixas indicadas são valores alvo para os polímeros de emulsão que os inventores utilizaram; nenhuma medida foi tomada para estes polímeros. Para os Exemplos 1-3 da invenção, as faixas cobrem os valores efetivamente obtidos quando mais do que uma amostra dos mesmos polímeros foi usada em experimentos repetidos; todos os métodos de teste foram como descritos acima. As variações dos valores medidos ou alvo dentro das faixas indicadas não são essenciais para preparar as membranas de impermeabilização da presente invenção.

[60] Para formular as composições ou argamassas de membrana de impermeabilização, 100 partes em peso de copolímero de emulsão aquosa indicado na Tabela 2, acima de 100 partes em peso de sólidos e sólidos de composição de pó de mistura seca de cura rápida foram combinados com 77 partes em peso de água (a partir de copolímero de emulsão aquosa úmida mais água adicional como necessário), como descrito abaixo.

[61] Para formar o componente de composição de pó de mistura seca de cura rápida, o cimento, areia, polímero e espessante foram pesados e colocados em um saco de plástico (polietileno) e então misturados à mão por 2 minutos, e condicionadas em temperatura ambiente (23 °C) por 24 h. Após 24 horas, o componente de copolímero de emulsão aquosa foi preparado por adição do polímero e a quantidade indicada de água em um bécher de polietileno de 2 L e com agitação por 30 segundos a 200 rpm com um agitador de 4 asas (diâmetro: 75 mm). Então o componente de pó de mistura seca de cura rápida foi adicionado dentro de 45 segundos para o componente úmido. A velocidade de agitação foi aumentada continuamente de 200 através de 700 até 1100 rpm para ter um bom vórtex na massa. Depois de combinar todos os componentes, a pasta foi agitada por 135s a 700 rpm para formar uma argamassa.

[62] Após a agitação ser terminada, se necessário, uma membrana de impermeabilização foi formada a partir da argamassa conforme estabelecido nos métodos de teste abaixo.

MÉTODOS DE TESTE

[63] Tamanho de Partícula: Medições de tamanho de partículas foram realizadas usando uma solução diluída (<5% de sólidos) de emulsão de copolímero aquosa em Analisador de Tamanho de Partícula Matec CHDF-3000 ou Brookhaven BI90Plus e representam tamanhos de partícula de peso médio. A média de duas medidas foi utilizada para determinar o tamanho de partícula.

[64] Viscosidade da Emulsão: A viscosidade foi medida nas emulsões de copolímeros aquosas utilizando um Viscosímetro Brookfield Digital com um eixo de aço inoxidável Brookfield RV-2 a 60 rpm. A média de três medidas foi utilizada para determinar a viscosidade. Todas as medições foram tomadas em temperatura ambiente.

[65] Ap arência: A membrana de impermeabilização foi formada planejando o material de argamassa indicado com uma espátula de nivelamento para cobrir a área delimitada por duas estacas metálicas espessas de 200 mm x 10 mm x 2,2 mm fixas em lados opostos (transversalmente) de um substrato de filme de politetrafluoroetileno contínuo (BytacTM VF- 81, material de SPI, West Chester, PA) repousando em uma placa de suporte de 300 x 250 mm x 10mm de espessura de poli(cloreto de vinil). Cada membrana foi seca, as duas estacas removidas, e as membranas foram cuidadosamente removidas do substrato de filme depois de 2 dias. As membranas foram inspecionadas para o número e aparecimento de rachaduras pequenas (<5 mm de comprimento), rachaduras grandes (> 5 mm de comprimento), rachaduras profundas e aparência geral. O substrato de filme foi inspecionado para rachaduras que podem ser reproduzidas na membrana de impermeabilização revestida sobre o substrato de modo que não haja rachaduras no filme de substrato que iria influenciar o teste de tração.

[66] Resistência de Alongamento/Tração: Membranas de 2,6 mm de espessura (DIN ISO EN 527-1 e DIN ISO EN 527-2, Março, 2010) de cada material indicado foram preparadas como descrito no teste de Aparência, acima. Os espécimes curados sob condições de 7 dias de armazenamento a 23 °C/50% de umidade rel. (RH), 7 dias de armazenamento a 23 °C (RT)/50% de RH seguido por 7 dias a 23 °C debaixo de água e 28 dias a 23 °C (RT)/50% RH (7 dias seguidos por mais 21 dias). Após a cura RT 7 dias, cada uma das membranas curadas foi, então, cortada em espécimes em forma de haltere de catorze (14 mm)/vinte um (21 mm), como em DIN ISO EN 527-2 tipo 1B (80 mm L x 15 mm W com uma seção central estreita que é de 10 mm W e 20 mm L). Sete (7) espécimes de cada membrana curada foram testados imediatamente; sete (7) espécimes de cada membrana curada foram curados 7 dias em água em RT e então testados. Outros sete (7) espécimes foram curados mais 21 dias em RT e 50%RH. Para testar, para cada espessura e largura do espécime foi medida na parte mais fina do espécime 3 vezes para cálculo da área de seção antes do alongamento. Os testes de alongamento e tração foram realizados em um analisador de textura (TA.XT.plus Texture Analyser, Winopal Forschungsbedarf GmbH, Ahnsbeck, DE) a uma velocidade de 20 mm/min e controlados através de um computador. Cada espécime foi fixado nos dois grampos de analisador de textura (distância de 60 mm entre os grampos). Foi medida a distância entre os grampos ao longo do tempo com a força correspondente necessária para alongar o espécime alongado. As leituras obtidas foram força máxima; distância na força máxima e a distância na ruptura (a distância em 50% força máx. antes da ruptura acontecer, uma vez que isso pode ser fácil de detectar). A partir destas leituras, o alongamento percentual e a resistência à tração máxima, alongamento na ruptura e módulo de elasticidade ou inclinação da curva plotada como a resistência à tração vs. alongamento foram calculados. Os valores reportados para cada material indicado foi a média dos sete (7) resultados calculados a partir das leituras para cada espécime testado.

[67] A resistência à tração aceitável (28d) é 0,4 N/mm2 (MPa); Alongamento Aceitável (28d) é > 8%

[68] Colmatação de Rachadura: De acordo com EN 14891 (Março, 2010). Para cada argamassa indicada, os espécimes de concreto (160 x 50 x 12 mm) foram preparados a partir de uma mistura de 28,9% em peso CEM I 52,5R, 57,8% em peso de areia de quartzo F36, 0,3% em peso de superplastificante (GleniumTM 51, BASF, Ludwigshafen, DE) e 13% em peso de água e curados 2 dias a 23 °C/50% umidade rel. e 26 dias em água a 23 °C. Uma vez que os espécimes de concreto foram curados, cada uma argamassa recém-preparada indicada foi aplicada a um espécime de concreto utilizando uma armação de metal de 3 mm de espessura a um dos lados 160 x 50 mm do espécime e secos por 4h. Então, cada argamassa recém-preparada foi aplicada ao outro lado do espécime no qual a mesma argamassa foi aplicada utilizando a mesma armação. Cada espécime foi curado 7 dias a 23 °C/50% umidade rel.. Após a cura, cada espécime curado foi quebrado cuidadosamente de acordo com EN 14891 (Março, 2010), sem destruir a membrana. O espécime de concreto quebrado com a membrana intacta foi alongado com o analisador de textura a uma velocidade de 0,15 mm/min, e a superfície da membrana foi monitorada visualmente. A distância relatada foi (1) na força máxima (2) quando as primeiras rachaduras apareceram. Além disso, a força máxima foi relatada. Um resultado aceitável é > 0,4 mm, preferencialmente menor do que 0,4 mm.

[69] Vida útil: Para a determinação da vida útil de uma argamassa recém-preparada, a viscosidade a 23 °C da argamassa da composição indicada foi medida ao longo do tempo com um viscosímetro Brookfield (Modelo RVT DV-II, Brookfield Engineering Laboratories Inc., Middleboro, MA, USA) em combinação com um em pé Brookfield Helipath (Brookfield Engineering Laboratories Inc., Middleboro, MA, USA) em um Helipath a 23 °C e 50% umidade rel., utilizando um eixo T (até 400 Pa.s, geralmente alterado para eixo T-E depois de 300 Pa^s ser atingido) girado a 5 rpm. Cada membrana preparada foi enchida em um bécher de aço de 100 ml. Bolhas de ar foram evitadas durante a transferência. O bécher de aço foi sacudido cinco vezes à mão e então a superfície foi alisada com um raspador. O bécher com a argamassa foi colocado sob o viscosímetro Brookfield e o eixo foi imerso no centro da argamassa. O viscosímetro Brookfield foi iniciado e aprox. 2 segundos após o visor mostrar uma figura estável, o Helipath em pé foi movido para baixo a 11,5 mm em 30 segundos. A viscosidade foi medida 30 segundos após o bécher ser preenchido (0 minutos = 30 segundos), e a medição foi repetida após os tempos indicados. Para evitar que a amostra seque ou forme uma pele, o bécher de aço foi coberto por um bécher de plástico durante o tempo de repouso entre as medições.

[70] A cada tempo indicado na Tabela 3, abaixo, as leituras de viscosidade foram tomadas após 5, 15, e 25 segundos. Após 30 segundos, Helipath em pé foi trocado para “em cima” e em 35, 45 e 55 segundos a viscosidade foi lida. Para cada tempo indicado na Tabela 3, abaixo, a viscosidade relatada foi a média das 6 leituras.

[71] A vida útil termina quando a viscosidade atinge uma viscosidade > 1000 Pa-s. Uma vida útil aceitável é pelo menos 120 min.

[72] Densidade: Imediatamente após a mistura, as argamassas foram colocadas em um recipiente de bécher de aço de 100 ml de volume e peso conhecidos (diâmetro interno: 54 mm, altura: (dentro): 43,7 mm, espessura da parede: 1,6 mm), compactado, e depois pesado. A densidade da argamassa é o peso dividido pelo volume da argamassa.

[73] Tempo necessário para aplicar a segunda camada: A argamassa recém-preparada indicada foi aplicada com uma espessura de 1,3 mm em uma camada sobre um tijolo de pedra de cal. Por um teste de ponta do dedo a cada 5 min a frescura da membrana foi verificada. Quando a membrana é endurecida para a ponta do dedo é possível aplicar uma segunda camada e este tempo foi gravado.

[74] Impermeabilidade à Água: De acordo com EN 12390-8 (Março, 2010). Um furo foi perfurado em um tijolo de pedra de cal no lado inverso da superfície de teste (perfuração ~ 1 centímetro de distância da superfície teste). Como indicado, a argamassa recém-preparada foi aplicada com uma espessura de 1,3 mm em uma camada sobre o tijolo de pedra de cal. Depois de 4h, uma segunda camada de uma argamassa recém-preparada foi aplicada a e adicionado 1,3 milímetros sobre a primeira camada e deixada secando por 7 dias a 23°C e 50% umidade rel.. Um papel de indicação de água (Wator 90610, Macherey-Nagel, Dueren, DE) foi colocado no buraco perfurado e então a membrana com a pedra de cal foi colocada no testador de impermeabilidade à água (fornecedor: TESTING Bluhm & Feuerherdt GmbH, Berlin, DE) e a uma pressão hidrostática de 1,5 bar foi colocada sobre a membrana por 4 dias. Se a absorção de água for inferior a 25ml, a pressão foi aumentada até 5 bar. Se a absorção foi maior, a pressão foi mantida por 3 dias adicionais a 1,5 bar. Após os 7 dias, o papel de indicação de água foi verificado. O teste é passado se nenhuma umidade for vista por baixo da membrana. Em paralelo, a perda de água ao longo do tempo foi lida a partir do cilindro calibrado do testador de impermeabilidade à água. Na maioria dos casos, a membrana é impermeável à água se a perda de água for menor do que 40 ml após 7 dias de exposição.

[75] A Tabela 3, abaixo, fornece os resultados dos testes para cada argamassa ou membrana indicada.

[76] Como mostrado na Tabela 3, abaixo, Exemplos 1 e 2 da invenção mostram que uma segunda camada de argamassa pode ser aplicada em 50 min ou menos para a primeira camada aplicada, o que é muito mais rápido do que nos Exemplos comparativos. No entanto, a argamassa do Exemplo Comparativo 1 cria rachaduras à medida que cura, ao passo que as argamassas dos Exemplos 1, 2 e 3 da invenção não racham à medida que curam. Além disso, o desenvolvimento da viscosidade das argamassas de cimentação rápida mostra que as composições de argamassa da invenção têm uma vida útil aceitavelmente longa. As membranas preparadas a partir das argamassas dos Exemplos 1, 2 e 3 da invenção mostram um alongamento significativamente aumentado na força máxima e ruptura, bem como a força máxima. Finalmente, as membranas preparadas a partir das argamassas dos Exemplos 1 e 2 apresentam colmatação de rachadura dramaticamente melhorada em comparação com os Exemplos Comparativos 1 e 2, em termos de deformação na força máxima e na ruptura. As composições preferenciais da presente invenção têm uma temperatura de transição vítrea de -20 °C ou maior. As composições da invenção permitem que se forneça uma membrana de impermeabilização excelente com boa vida útil, e uma cura rápida. Tabela 3: Resultados

* Exemplo Comparativo.

Claims

1. Composição de dois componentes para preparar uma membrana de impermeabilização, caracterizada pelo fato de que compreende como um componente A) um ou mais copolímeros de emulsão aquosa tendo uma temperatura de transição vítrea medida (Tg) de -40 a 0 °C e compreendendo o resíduo de um agente redutor, e, como um componente separado B) uma composição de pó de mistura seca de cura rápida de um cimento hidráulico e um cimento com alto teor de alumina, caracterizado pelo fato de que o copolímero de emulsão aquosa no componente A) é o produto de copolimerização de (i) de 60 a 89,9% em peso de um ou mais monômeros (met)acrílicos não iônicos, (ii) de 10 a 40% em peso de um ou mais monômeros aromáticos de vinil, (iii) de 0,1 a 2,0% em peso de um ou mais monômeros escolhidos de ácido itacônico, ácido metacrílico, amidas de ácidos carboxílicos C3 a C6 a, β- insaturados, e misturas dos mesmos, todas as % em peso de monômeros com base nos sólidos de monômero totais, contanto que o copolímero de emulsão aquosa tenha pelo menos um resíduo de um agente redutor de ácido ascórbico ou seja o produto de copolimerização de um monômero (iii) compreendendo uma mistura de ácido itacônico e um amida de um ácido carboxílico C3 a C6 a,β-insaturado.

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que quando o copolímero de emulsão aquosa do componente A) é o produto da copolimerização de um monômero (iii) incluindo uma ou mais amidas de ácidos carboxílicos C3 a C6 a,β-insaturados, ainda compreende o produto de copolimerização de (iv) um ou mais (met)acrilato de hidroxialquil.

3. Composição, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o copolímero de emulsão aquosa de componente A) compreende o produto de copolimerização de 0,1 a 1,5% em peso de (iv) um ou mais (met)acrilato de hidroxialquil, todas % em peso de monômeros com base em sólidos de monômero totais.

4. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o copolímero de emulsão aquosa do componente A) compreende o produto do copolimerização de (i) um ou mais monômeros (met)acrílicos não iônicos escolhidos de acrilato de butil, acrilato de etil, e acrilato de 2-etil-hexil.

5. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição de dois componentes compreende de 10 a 60% em peso como sólidos de um ou mais copolímeros de emulsão aquosa do componente A), com base no teor de sólidos totais da composição.

6. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o resíduo de agente redutor no copolímero de emulsão aquosa do componente A) está presente nas quantidades de 0,1 a 0,5% em peso, com base nos sólidos de monômero totais usados para preparar o copolímero de emulsão aquosa.

7. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição de pó de mistura seca de cura rápida componente B) compreende de 1 a 35% em peso do cimento de alto teor de alumina, com base nos sólidos totais no componente B).

8. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição de pó de mistura seca de cura rápida componente B) compreende de 0 a 15% em peso de sulfato de cálcio, com base nos sólidos totais no componente B).

9. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição de pó de mistura seca de cura rápida componente B) compreende de 15 a 65% em peso de cimento hidráulico, todas as % em peso com base nos sólidos totais no componente B).

10. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição de pó de mistura seca de cura rápida componente B) compreende de 30 a 85% em peso de um ou mais enchimentos não cimentícios.