BR112018012593B1

BR112018012593B1 - Método para formar continuamente painéis à base de gesso, pasta fluida de estuque, e, painel

Info

Publication number: BR112018012593B1
Application number: BR112018012593-8A
Authority: BR
Inventors: Richard Morlat; James Fletcher; Radomir Kamler
Original assignee: Saint-Gobain Placo Sas
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2023-02-07
Also published as: PE20181343A1; CL2018001543A1; JP6889163B2; BR112018012593A2; AU2016378930A1; CO2018007501A2; MX2018007745A; MY181112A; AU2016378930B2; RU2018123358A3; US20200262756A1; HK1255030A1; RU2018123358A; KR102618213B1; DK3393997T3; WO2017109459A1; SG11201804702RA; EP3393997A1; UA122917C2; CU20180057A7

Abstract

MÉTODO PARA FORMAR CONTINUAMENTE PAINÉIS À BASE DE GESSO, PASTA FLUIDA DE ESTUQUE, E, PAINEL. Um método para formar continuamente painéis à base de gesso de alta resistência de fixação compreende as etapas de: - formar uma mistura compreendendo estuque, amido migratório não pré-gelatinizado, fibra de vidro, fluidificante e água; - fundir a mistura em uma banda contínua; - manter a banda sob condições suficientes para que o estuque forme uma matriz de interligação de gesso consolidado; - cortar a banda para formar um ou mais precursores do painel úmido; e - secar o precursor do painel úmido para formar um ou mais painéis à base de gesso. - A razão em peso de água para estuque na mistura é menor que 0,7; - o estuque está presente na mistura em uma quantidade acima de 60% em peso em relação ao teor total de sólidos da mistura; - o amido está presente na mistura em uma quantidade acima de 3% em relação ao estuque; - a fibra de vidro está presente na mistura em uma quantidade acima de 1% em peso em relação ao estuque; - o fluidificante está presente na mistura em uma quantidade de pelo menos 0,1% em peso em relação ao estuque; e a densidade do painel à base de gesso (...).

Description

Campo da invenção

[001] A presente invenção refere-se a um método para a produção de placas à base de gesso e uma pasta fluida de estuque para uso com as mesmas. Em particular, a invenção refere-se a um método para a produção de placas à base de gesso usando uma pasta fluida de estuque tendo uma baixa coluna de água.

Fundamentos da invenção

[002] Uma placa de gesso acartonado ou placa de parede de gesso tipicamente compreende uma camada central de gesso (sulfato de cálcio dihidratado) intercalada entre duas camadas externas de um revestimento interno, tal como um revestimento interno de papel.

[003] Tais placas são geralmente produzidas em um processo contínuo usando gesso calcinado como um material de partida. O gesso calcinado (também conhecido como estuque) é o sulfato de cálcio dihidratado que foi aquecido para libertar pelo menos algumas das moléculas de água ligadas, e, portanto, compreende principalmente sulfato de cálcio hemi- hidratado e em certos casos também alguma sulfato de cálcio anidrido.

[004] O estuque é alimentado em um misturador com água e aditivos para produzir uma pasta fluida de estuque que é depositada em um revestimento interno de papel que avança continuamente movendo-se em um transportador. Permite-se que a pasta fluida se espalhe sobre o revestimento interno de papel em avanço antes de um segundo revestimento interno ser colocado sobre a pasta fluida para prover uma banda contínua de pré-forma do painel de parede tendo uma estrutura intercalada. A pré-forma pode ser submetida a um processo de modelagem para atender à espessura desejada. À medida que a banda de pasta fluida de estuque é movida para a frente pela correia transportadora, o estuque reage com a água na pasta fluida para formar sulfato de cálcio di-hidratado e começa a se consolidar. Quando o estuque atinge um ponto na linha de produção em que o processo de consolidação está suficientemente avançado, segmentos da banda de estuque são cortados e enviados para secagem.

[005] Um parâmetro de importância crítica na produção de placa de parede de gesso é a coluna de água da pasta fluida de estuque (isto é, a razão de água para estuque em massa). O teor de água da pasta fluida é consideravelmente superior ao necessário para o estuque formar sulfato de cálcio di-hidratado. A água adicional é necessária para prover à pasta fluida de estuque fluidez suficiente para permitir que a pasta fluida se espalhe uniformemente quando é depositada no revestimento interno da placa de parede.

[006] Os painéis de placa de gesso acartonado produzidos desta maneira são comumente usados para prover divisórias dentro de construções. Suas vantagens para este pedido incluem o fato de que eles são leves e rápidos de instalar. No entanto, em certos casos, os painéis de placa de gesso acartonado podem ter a desvantagem de não serem suficientemente fortes para suportar acessórios (por exemplo, pias, televisões, radiadores, extintores de incêndio, prateleiras e qualquer outro item que exija conexão ao painel). Em tais casos, o peso do acessório pode fazer com que os meios de fixação (por exemplo, parafusos) sejam puxados para fora do painel, de modo que o acessório caia da divisória.

[007] Tipicamente, esse problema foi resolvido com o provimento de lâminas de compensado para aumentar a resistência de fixação do painel. Neste caso, a lâmina de compensado é fixada à armação de suporte do painel, e a placa de gesso acartonado subsequentemente afixada à lâmina de compensado, de modo que a lâmina de compensado seja provida no lado do painel oposto àquele no qual o acessório deve estar localizado. A lâmina de compensado pode prover maior resistência para reter um ou mais meios de fixação (por exemplo, parafusos) empregados para prender o acessório ao painel. Tipicamente, a lâmina de compensado é posicionada dentro da armação de divisória, e a placa de gesso acartonado é então fixada ao compensado, de modo a ficar fora da armação da divisória.

[008] Como alternativa, meios de suporte de metal podem ser providos. Estes podem compreender chapas de fixação, canais, tiras ou prendendores de metal. Como é o caso das lâminas de compensado, os meios de suporte de metal são geralmente posicionados no lado do painel oposto àquele em que o acessório deve ser preso, e atuam para receber e prender meios de fixação, por exemplo, parafusos de fixação, que são utilizados para conectar o aparelho ao painel.

[009] Ambos os arranjos têm a desvantagem de exigirem que sejam realizadas ações de instalação adicionais no local para prender os painéis e os componentes de suporte adicionais. Além disso, quando meios de suporte de metal são usados, pode ser necessária uma pluralidade de tais meios de suporte para suportar o conjunto completo de meios de fixação necessários para prender o acessório ao painel. Assim, o processo de instalação pode ser demorado e caro.

[0010] Além disso, a adição de meios de suporte de metal ou lâminas de compensado aumenta o peso e a espessura da divisória, e/ou resulta em uma redução do espaço da parede da cavidade. Em geral, o próprio compensado deve ser cortado no tamanho especificado no local, aumentando assim o tempo necessário para a instalação e, possivelmente, levando à liberação de poeira e componentes potencialmente prejudiciais.

[0011] Verificou-se que, ao incluir níveis relativamente altos de aditivos de polímero (tais como amido), bem como fibras (por exemplo, fibras de vidro) na placa de gesso acartonado, podem ser conseguidas melhorias significativas na resistência de fixação.

[0012] No entanto, pensa-se que a presença de aditivos de polímero (particularmente amido) e fibra na pasta fluida de estuque conduz a uma redução da fluidez da pasta fluida, a menos que a coluna de água da pasta fluida seja aumentada.

Sumário da Invenção

[0013] Surpreendentemente, verificou-se que as pastas fluidas de estuque contendo aditivos de amido e fibra podem ser usadas para a produção contínua de placa à base de gesso, mesmo em coluna de água significativamente mais baixa do que se pensava anteriormente.

[0014] Isto tem numerosas vantagens, particularmente em relação à secagem da placa à base de gesso. Uma menor coluna de água ajuda na secagem porque permite uma redução no tempo e/ou na temperatura de secagem. Isto é especialmente benéfico em relação às placas à base de gesso contendo altos níveis de amido, porque o amido tende a ter uma forte afinidade pela água, normalmente tendendo, assim, a aumentar o tempo e/ou a energia necessários para a secagem, o que, por sua vez, pode levar a problemas como queima da placa e/ou menor desempenho mecânico da placa.

[0015] Os amidos usados na fabricação de placas de gesso acartonado podem ser migratórios ou não migratórios. Estes termos referem-se à capacidade do amido de se dispersar através da placa durante a secagem da placa. O amido migratório tem a vantagem de ser capaz de percorrer através do núcleo de gesso até a interface com o revestimento interno da placa, onde pode atuar como uma cola para unir o revestimento interno ao núcleo e/ou proteger a placa contra a queima. Contudo, a tendência do amido migratório para se dispersar para fora do núcleo de gesso significa que menos amido está disponível dentro do núcleo para aumentar a resistência do núcleo.

[0016] Surpreendentemente, verificou-se que o uso de uma baixa coluna de água é particularmente benéfico no caso em que o amido é um amido migratório, porque se pensa que permite um maior controle do movimento do amido através do núcleo de gesso. Isto é, baixando a coluna de água, a tendência do amido a se dispersar para fora do núcleo de gesso pode ser limitada, de modo que um melhor equilíbrio possa ser alcançado entre a necessidade de abastecer amido à interface de núcleo/revestimento interno e a necessidade de reter amido no núcleo de gesso para melhorar a resistência. Controlando a quantidade de amido que atinge a interface entre o revestimento interno e o núcleo de gesso, a tendência do amido para obstruir a rede de poros na superfície da placa e impedir o processo de secagem pode também ser reduzida.

[0017] Portanto, em um primeiro aspecto, a presente invenção pode prover um método para a formação contínua de painéis à base de gesso, compreendendo: formar uma mistura compreendendo estuque, amido migratório, fibra de vidro e água; fundir a mistura em uma banda contínua; manter a banda sob condições suficientes para que o estuque forme uma matriz de interligação de gesso consolidado; cortar a banda para formar um ou mais precursores de painel úmido; e secar o precursor do painel úmido para formar um ou mais painéis à base de gesso; em que a razão em peso de água para estuque na mistura é menor que 0,7; o estuque está presente na mistura em uma quantidade maior que 60% em peso em relação ao teor de sólidos totais da mistura; o amido está presente na mistura em uma quantidade maior que 3% em peso em relação ao estuque; a fibra de vidro está presente na mistura em uma quantidade acima de 1% em peso em relação ao estuque; e a densidade do painel à base de gesso é maior que 700 kg/m3.

[0018] Um amido migratório é um amido não cozido que foi modificado através de, por exemplo, diluição em ácido, decomposição térmica, ou oxidação, para clivar a molécula de amido através de hidrólise, de modo que o comprimento da cadeia molecular do amido seja reduzido. O termo “amidos migratórios” exclui, por exemplo, amidos pré-gelatinizados especificamente modificados para reduzir as características migratórias.

[0019] Tipicamente, a razão de água para estuque na pasta fluida é menor que 0,65, de preferência menor que 0,60, mais preferivelmente menor que 0,55. Em geral, a razão de água para estuque na pasta fluida é maior que 0,4.

[0020] Em geral, o estuque está presente na mistura em uma quantidade maior que 70% em peso em relação ao teor de sólidos totais da mistura, em certos casos acima de 80% em peso.

[0021] Tipicamente, o amido está presente na mistura em uma quantidade acima de 4% em peso em relação ao estuque, em certos casos acima de 5% em peso.

[0022] Em certos casos, a densidade do painel à base de gesso é maior que 800 kg/m3.

[0023] Tipicamente, a baixa razão de água para estuque é conseguida através da adição de um fluidificante à pasta fluida, tal como um fluidificante à base de policarboxilato, um policondensado de fosfato (preferencialmente um policondensado de fosfato compreendendo cadeias laterais) e/ou um fluidificante à base de naftalenossulfonato. O fluidificante está tipicamente presente em uma quantidade de pelo menos 0,10% em peso em relação ao estuque, de preferência pelo menos 0,20% em peso, mais preferivelmente pelo menos 0,50% em peso.

[0024] Um outro meio para obter uma baixa coluna de água pode ser submeter o estuque a um tratamento de condicionamento após a calcinação e antes da formação da pasta fluida de estuque. O tratamento de condicionamento compreende a etapa de recozimento do gesso calcinado de modo a reduzir o número de microfissuras. O tratamento de condicionamento pode compreender a etapa de expor o estuque a vapor de água em temperaturas e/ou pressões elevadas (por exemplo, o estuque pode ser exposto a uma umidade relativa de pelo menos 70% a uma temperatura acima de 100 °C). Como alternativa, o tratamento de condicionamento pode compreender a moagem do estuque na presença de pequenas quantidades de água ou soluções aquosas.

[0025] Assim, em certos casos, o método compreende adicionalmente a inclusão de um fluidificante dentro da mistura e/ou o uso de um estuque que tenha sido submetido a um tratamento de condicionamento.

[0026] Em certos casos, as fibras de vidro estão presentes em uma quantidade de pelo menos 1,5% em peso em relação ao estuque, de preferência, pelo menos 2% em peso.

[0027] Tipicamente, as fibras de vidro têm um comprimento médio na faixa de 3-12 mm.

[0028] Em geral, as fibras de vidro têm um diâmetro médio na faixa de 5-50 micrômetros.

[0029] Em um segundo aspecto, a presente invenção pode prover pasta fluida de estuque para uso em um método contínuo para preparar um painel à base de gesso tendo uma densidade de pelo menos 700 kg/m3, a pasta fluida compreendendo: estuque, amido migratório não pré-gelatinizado, fibra de vidro e água; em que a razão em peso de água para estuque na mistura é menor que 0,7; o estuque está presente na pasta em uma quantidade acima de 60% em peso em relação ao teor de sólidos totais da pasta fluida; o amido está presente na pasta fluida em uma quantidade acima de 3% em peso em relação ao estuque; a fibra de vidro está presente na pasta fluida em uma quantidade de mais de 1% em peso em relação ao estuque.

[0030] Em certos casos, as fibras de vidro estão presentes em uma quantidade de pelo menos 1,5% em peso em relação ao estuque, de preferência pelo menos 2% em peso.

[0031] A pasta fluida do segundo aspecto da invenção pode ter uma ou mais características opcionais da pasta fluida formada no método do primeiro aspecto da invenção, isoladas ou em combinação.

[0032] A coluna de água da pasta fluida usada para produzir um painel de gesso pode ser determinada examinando os poros presentes no painel. Tipicamente, os poros podem ser caracterizados como vazios de ar (isto é, eles surgem da incorporação de ar na pasta fluida, por exemplo, através da adição de espuma à pasta fluida) ou vazios de água (isto é, eles surgem da evaporação do excesso de água presente na pasta fluida. O excesso de água refere-se à fração de água na pasta fluida que excede o necessário para reidratar as partículas de estuque).

[0033] Tipicamente, os vazios de ar têm uma forma arredondada (por exemplo, eles podem ter uma seção transversal elíptica) e também são geralmente separados de outros vazios de ar e, portanto, geralmente descontínuos. Em geral, os vazios de ar têm um diâmetro maior que 10 micrômetros e frequentemente maior que 15 micrômetros.

[0034] Tipicamente, os vazios de água têm forma irregular e também estão ligados a outros vazios de água, formando canais irregulares em uma rede geralmente contínua entre cristais de gesso consolidados. Em geral, a dimensão máxima dos vazios de água é menor que 7 micrômetros, mais frequentemente menor que 5 micrômetros.

[0035] Por conseguinte, em um terceiro aspecto, a presente invenção pode prover um painel com uma dimensão máxima maior que 1 m, o painel tendo um núcleo à base de gesso que compreende uma matriz de gesso tendo embutido na mesma um amido em uma quantidade de pelo menos 3% em peso relativo ao gesso e à fibra de vidro em uma quantidade de pelo menos 1% em peso em relação ao gesso, em que a densidade do núcleo à base de gesso é maior que 700 kg/m3 e a quantidade de gesso no núcleo à base de gesso é maior que 60% em peso, e ainda em que o volume total de vazios de água é menor que o volume total do gesso no núcleo do painel.

[0036] Tipicamente, o volume total de vazios de água é menor que 90% do volume total de gesso no núcleo do painel, de preferência é menor que 80%, mais preferivelmente é menor que 70%.

[0037] De preferência, o amido é um amido migratório.

[0038] O volume total de vazios de água pode ser determinado a partir de micrografias eletrônicas de varredura das seções do painel. O volume total de gesso no núcleo do painel (isto é, o volume real do gesso, excluindo os poros) pode ser determinado através de análise de raios X dispersiva de energia (EDAX) das secções do núcleo do painel.

[0039] O painel do terceiro aspecto da invenção pode incorporar uma ou mais características da pasta fluida formada no método do primeiro aspecto da invenção, isoladas ou em combinação.

Descrição detalhada

[0040] A invenção será agora descrita apenas a título de exemplo.

[0041] As placas à base de gesso com um peso de 12 kg/m2 foram preparadas a partir de pastas fluidas de estuque de acordo com as receitas apresentadas na Tabela 1. As quantidades dos ingredientes são dadas em percentagem em relação à quantidade de estuque. A pasta fluida foi fundida como uma banda contínua sobrepondo um primeiro revestimento interno de papel. Um segundo revestimento interno de papel foi sobreposto na pasta fluida depositada.

[0042] Permitiu-se que o gesso consolidasse e ele foi cortado em seções que foram depois secas para formar placas à base de gesso.

[0043] Os testes de retirada de parafuso foram realizados em amostras medindo de 100 mm por 100 mm que foram condicionadas a uma temperatura de 23 °C e uma umidade relativa de 50%. Um parafuso de madeira de rosca única de 50 mm foi inserido na amostra, passando por um elemento de transferência de carga de metal posicionado na superfície da amostra. O elemento de transferência de carga tem uma primeira porção que é configurada para ficar entre a cabeça do parafuso e a superfície da amostra, e uma segunda porção que é configurada para engatar com uma máquina de teste de modo a permitir que uma carga seja aplicada ao parafuso ao longo do eixo geométrico do parafuso.

[0044] O espécime foi então montado em uma Máquina de Teste Universal da Zwick e uma pré-carga de 10 N aplicada ao parafuso ao longo do eixo geométrico do parafuso. Subsequentemente, a carga foi aumentada definindo-se uma velocidade constante de 10 mm/minuto até que a retirada fosse alcançada.

[0045] Os resultados são apresentados na Tabela 1. Esses são médias, cada uma tirada de 16 amostras.

[0046] Pode ser visto que a resistência à retirada do parafuso aumenta com a diminuição da coluna de água. Acredita-se que isso se deva ao fato de que o amido é distribuído mais uniformemente em placas preparadas em uma menor coluna de água, ou seja, o amido tem uma menor tendência de migrar para a superfície da placa.

Claims

1. Método para formar continuamente painéis à base de gesso, caracterizado pelo fato de que compreende: formar uma mistura compreendendo estuque, amido migratório, fibra de vidro e água; fundir a mistura em uma banda contínua; manter a banda sob condições suficientes para que o estuque forme uma matriz de interligação de gesso consolidado; cortar a banda para formar um ou mais precursores de painel úmido; e secar o precursor do painel úmido para formar um ou mais painéis à base de gesso; em que a razão em peso de água para estuque na mistura é menor que 0,7; o estuque está presente na mistura em uma quantidade acima de 60% em peso em relação ao teor de sólidos totais da mistura; o amido está presente na mistura em uma quantidade acima de 3% em peso em relação ao estuque; a fibra de vidro está presente na mistura em uma quantidade acima de 1% em peso em relação ao estuque; e a densidade do painel à base de gesso é maior que 700 kg/m3.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a razão em peso de água para estuque na mistura é menor que 0,65, de preferência menor que 0,6, mais preferivelmente menor que 0,55.

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a mistura compreende adicionalmente um fluidificante.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o fluidificante é um de um fluidificante à base de policarboxilato, um fluidificante de policondensado de fosfato e um fluidificante à base de naftalenossulfonato.

5. Método de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que o fluidificante está presente em uma quantidade de pelo menos 0,1% em peso em relação ao estuque.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa, antes da etapa de formar uma mistura, de condicionar o estuque submetendo-o a um tratamento de recozimento para reduzir a extensão de microfissura no estuque.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as fibras de vidro têm um comprimento médio na faixa de 3-12 mm.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as fibras de vidro têm um diâmetro médio na faixa de 5-50 micrômetros.

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o amido está presente em uma quantidade de pelo menos 5% em peso em relação ao estuque.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o amido é um amido diluído em ácido ou um amido oxidado.

11. Pasta fluida de estuque para uso em um método contínuo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10 para a preparação de um painel à base de gesso tendo uma densidade de pelo menos 700 kg/m3, a pasta fluida caracterizada pelo fato de que compreende: estuque, amido migratório não pré-gelatinizado, fibra de vidro e água; em que a razão em peso de água para estuque na mistura é menor que 0,7; o estuque está presente na pasta fluida em uma quantidade acima de 60% em peso em relação ao teor de sólidos totais da pasta fluida; o amido está presente na pasta fluida em uma quantidade acima de 3% em peso em relação ao estuque; a fibra de vidro está presente na pasta fluida em uma quantidade acima de 1% em peso em relação ao estuque.

12. Painel tendo um núcleo à base de gesso, caracterizado pelo fato de que compreende uma matriz de gesso feita a partir da pasta fluida como definida na reivindicação 11, o painel tendo uma dimensão máxima maior que 1 m, em que a densidade do núcleo à base de gesso é maior que 700 kg/m3, e ainda em que o volume total de vazios de água no núcleo à base de gesso é menor do que o volume total do gesso no núcleo do painel.