BR112019006814B1 - Composição à base de gesso, método para fabricar uma pasta de gesso espumada, método para fabricar um produto de gesso espumado e sistema de parede de cavidade - Google Patents
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Abstract
Uma composição à base de gesso de hemi-hidrato de sulfato de cálcio com (a) alúmen e carbonato de cálcio e/ou (b) zeólito e percarbonato de sódio para fazer pasta de gesso em espuma. Um método para fazer pasta de gesso em espuma a partir da composição. Um método para fazer produto de gesso em espuma a partir da composição. Uma parede de cavidade tendo uma cavidade cheia com o produto de gesso em espuma.
Description
[001] Esta invenção refere-se a um método e composição para a preparação de pasta de gesso espumada e produto de gesso a partir da pasta com vazios incorporados na estrutura do produto. As utilizações para este produto incluem a aplicação deste material de espuma à base de gesso de endurecimento rápido controlável como cavidade (grande ou pequena) ou enchimento de fissuras.
[002] Tipicamente, os produtos cimentícios contendo gesso são preparados preparando uma mistura de gesso calcinado (sulfato de cálcio alfa ou beta-hemidrato e/ou anidrita de sulfato de cálcio), água e outros componentes, conforme apropriado para formar uma pasta cimentícia. Na fabricação de artigos cimentícios, a pasta cimentícia e os aditivos desejados são frequentemente misturados num misturador contínuo, como descrito, por exemplo, na Patente US 3.359.146. Por exemplo, num processo típico de fabricação de painéis de gesso, a placa de gesso é produzida dispersando uniformemente gesso calcinado (vulgarmente designado por "estuque") em água para formar uma pasta aquosa de gesso calcinado. A pasta aquosa de gesso calcinado é tipicamente produzida de uma maneira contínua, inserindo-se estuque e água e outros aditivos num misturador que contém meios para agitar o conteúdo para formar uma pasta de gesso uniforme. A pasta é continuamente dirigida para e através de uma saída de descarga do misturador e para um conduto de descarga conectado à saída de descarga do misturador. A espuma aquosa pode ser combinada com a pasta aquosa de gesso calcinado no misturador e/ou no conduto de descarga para fazer uma pasta espumada.
[003] Será apreciado que esta descrição de fundo foi criada pelos inventores para auxiliar o leitor, e não deve ser tomada como uma indicação de que qualquer um dos problemas indicados foi apreciado na técnica. Embora os princípios descritos possam, em alguns aspectos e modalidades, aliviar os problemas inerentes a outros sistemas, será apreciado que o âmbito da inovação protegida é definido pelas reivindicações anexas, e não pela capacidade de quaisquer características divulgadas para resolver qualquer problema específico indicado aqui. Assim, existe uma necessidade continuada de novos e melhorados produtos contendo gesso, e composições e métodos para produzi-los, que resolvam, evitem ou minimizem um problema mencionado acima.
[004] A formação rápida de espuma a partir de materiais à base de gesso é obtida através da reação química entre uma fonte de carbonato (como o carbonato de cálcio) e um ativador ácido (como o sulfato de alumínio). Esta reação química produz gás de dióxido de carbono como um subproduto que é usado como o agente espumante, resultando em um material final com uma estrutura de bolha controlada ou sintonizada. Esta invenção/conceito demonstra a aplicação de um material de espuma à base de gesso de endurecimento rápido controlável como cavidade (grande ou pequena) ou enchimento de fissuras.
[005] Um material de enchimento com uma baixa densidade e propriedades de isolamento melhoradas (tais como térmico, som) pode ser obtido usando um material estruturado espumada. As propriedades físicas específicas podem ser ajustadas para aplicações específicas. Estes materiais podem ser aplicados por pulverização ou enchimento, ou outros meios em fissuras/cavidades/entalhes. Uma vez aplicadas, as reações químicas causam a geração interna de gás (dióxido de carbono), causando a expansão do material que enche as folgas ou vazios. Ou quando derramado como uma espuma, parcial da maior parte expandida, os estágios finais da expansão preencherão folgas ou vazios.
[006] A quantidade e taxa de formação de espuma e expansão do material é determinada pela concentração das matérias-primas e taxa da reação antes da pasta endurecer. As propriedades como densidade, isolamento acústico e térmico e propriedades mecânicas no estado úmido ou seco ou curado também são determinadas pela concentração das matérias-primas e pela taxa da reação.
[007] As características de formação de espuma geradas por gás desta invenção podem ser utilizadas numa variedade de produtos incluindo enchimento de cavidades, enchimento de fissuras, isolamento, painéis de gesso, rebocos de gesso, vedantes à prova de fogo, telhas de teto leves, compostos de junta, revestimentos e produtos de textura. Uma reação química não é iniciada até que o pó seja misturado com água, causando uma evolução do gás dentro da matriz celular. A reação inicial é ligeiramente retardada, permitindo a manipulação da mistura úmida antes que o processo de formação de espuma se intensifique.
[008] Assim, um material de enchimento com uma baixa densidade e propriedades de isolamento melhoradas (tais como térmico, som, etc.) pode ser obtido usando um material estruturado espumada. Estes materiais podem ser aplicados por pulverização ou vazamento ou outros meios em qualquer forma, tais como fissuras/cavidades/entalhes. Uma vez aplicado ou antes no dispositivo mecânico que aplica o material, as reações químicas causam a geração interna de gás (dióxido de carbono), causando a expansão do material que preenche as folgas ou vazios.
[009] A invenção proporciona uma composição à base de gesso compreendendo uma mistura de ingredientes, baseada em 100 partes em peso dos referidos ingredientes numa base seca (água não incluída), compreendendo: 50 a 98% em peso de sulfato de cálcio hemi-hidratado; uma combinação de compostos para gerar um gás selecionado do grupo que consiste em: - uma primeira combinação de 1,5 a 50% em peso, de preferência 3 a 20% em peso de carbonato de cálcio e 1,5 a 30% em peso, de preferência 3 a 15% em peso, de pelo menos um composto de alumínio selecionado do grupo que consiste em sulfato de alumínio e sulfato de alumínio e potássio, de preferência sulfato de alumínio, para gerar gás CO2; e/ou - uma segunda combinação de 1 a 10% em peso de zeólito, de preferência zeólito de ocorrência natural, e um membro do grupo que consiste em 1 a 10% em peso de peróxido de hidrogênio proporcionado como uma solução aquosa concentrada e 1 a 10% em peso de percarbonato de sódio (Na2CaCO3^1.5H2O2), para gerar gás oxigênio; de preferência, a mistura compreende a primeira combinação; 0,1 a 10% em peso, preferivelmente 0,2 a 5% em peso, mais preferivelmente 0,2 a 3% em peso, por exemplo, 0,2 a 0,71 % em peso, de espessante de celulose; preferivelmente, o espessante de celulose é selecionado de pelo menos um membro do grupo que consiste em hidroxi propil metil celulose, hidroxi etil metil celulose, hidroxi etil celulose, metil celulose, metil etil celulose, etil celulose e carboxi metil celulose, mais preferencialmente compreendendo hidroxi propil metil celulose.
[010] De acordo com a presente invenção, os ingredientes da mistura compreendem ainda, com base em 100 partes em peso (numa base isenta de água, seca) dos referidos ingredientes da referida mistura:
[011] 0,1 a 1% em peso de agente quelante, de preferência selecionado de - Ácido dietilenotriaminopenta-acético (DTPA, também conhecido como ácido pentético) - Ácido etilenodiaminotetracético (EDTA) - Poliacrilato de sódio - Polifosfato, preferencialmente pirofosfato de tetrassódio (TSPP) e/ou tripolifosfato de sódio (STMP), se o polifosfato estiver presente como dispersante e agente quelante, a quantidade adicionada como agente quelante é adicional à quantidade adicionada como dispersante, mais preferencialmente o agente quelante é selecionado de poliacrilato de sódio ou pirofosfato de tetrassódio, e mais preferencialmente o agente quelante é o poliacrilato de sódio; Preferivelmente, a mistura de ingredientes compreende ainda, com base em 100 partes em peso (numa base isenta de água, seca) dos referidos ingredientes da referida mistura: 0,05 a 1% em peso de biocida.
[012] Se desejado, os ingredientes da mistura podem também incluir um ou mais dos seguintes aditivos, com base em 100 partes em peso dos referidos ingredientes da referida mistura numa base seca (água não incluída): 0,1 a 10% em peso de espessante acrilato selecionado de pelo menos um membro do grupo que consiste em poliacrilatos de sódio e copolímeros solúveis em água à base de ácido acrílico e ácido (met)acrílico, preferencialmente selecionados de pelo menos um membro do grupo que consiste em poliacrilato de sódio, ácido acrílico/acrilamida e copolímeros de ácido (met)acrílico/éster acrílico, mais preferencialmente poliacrilato de sódio; 0,1 a 10% em peso de caseína, goma arábica, goma de guar, goma adragante, amido (a partir de qualquer fonte de base), alginato de sódio; 0,02 a 1% em peso de ácido cítrico, ácido tartárico, ácido málico, ácido acético, ácido bórico, preferencialmente ácido cítrico; 0,02 a 2% em peso de sal de pH crescente, por exemplo, sal de metal alcalino de ácido cítrico, bicarbonato de sódio e/ou hidróxido de magnésio, preferivelmente pelo menos um de citrato de sódio, citrato de potássio, bicarbonato de sódio, ou hidróxido de magnésio, mais preferencialmente citrato de sódio ou hidróxido de magnésio; 0,02 a 2% em peso de acelerador, o acelerador selecionado do grupo que consiste em sulfato de potássio, um composto fosfônico orgânico, um composto contendo fosfato e um acelerador compreendendo sulfato de cálcio di-hidratado e açúcar, de preferência o acelerador compreende sulfato de cálcio di-hidratado e açúcar; 0,1 a 5% em peso, preferivelmente, 0,5-3% em peso de agente espumante, - preferencialmente, o agente espumante é selecionado do grupo que consiste em alquil benzeno sulfonato, sais de ácidos graxos, lauril sulfato de sódio, sais alquil sulfato, lauril éter sulfato de sódio, alquil éter sulfato de sódio, (sulfonato de C1416 olefina de sódio, sulfonatos de alfa-olefina, ésteres de fosfato, sulfossuccinatos, sulfatos de éter alquil fenólico e isetionatos, - mais preferivelmente sulfonato de alfa-olefina, sulfonatos de alquil, sulfonatos de alquilbenzol e oligômeros de sulfato de éter alquílico, - além disso, de preferência, pelo menos, um membro do grupo que consiste em lauril éter sulfato de sódio, sulfato de éter de C10-C12 álcool de amônio, sulfonato de C14-16 olefina de sódio e sulfato de polipropoxi-polietoxi-decil de sódio (fórmula molecular C10H22-O(C3H6-OC2H4-O)x-H2SO4-Na), - mais preferivelmente uma mistura compreendendo 20 a 25% de butil diglicol, 7 a 15% de sulfato de éter laurílico de sódio e 3 a 5% de C10-C16 álcoois; 1 a 20% em peso, preferencialmente 5 a 10% em peso, de polímero de látex, preferivelmente o polímero de látex é selecionado de pelo menos um membro do grupo que consiste em látex de acetato de polivinil, acrilato de polivinil e látex de cloreto de polivinil, acrílicos, acrílicos de estireno, ésteres acrílicos, acrílicos vinílicos, cloreto de vinil, cloreto de vinil acrílico, acrílicos de acetato de estireno, acetato de polivinil de etileno, butadieno de estireno, e combinações dos mesmos, mais preferencialmente o polímero de látex é selecionado de pelo menos um membro do grupo que consiste em polímero acrílico e polímero de estireno butadieno, 0,01 a 1% em peso de 2-amino-2-metil-1-propanol; 0,05 a 2% em peso, tipicamente 0,1 a 2% em peso, de dispersante de policarboxilato, preferivelmente o dispersante de policarboxilato compreende um dispersante de éter policarboxílico; 0,05 a 2% em peso, normalmente 0,1 a 2% de peso, de polifosfato dispersante, de preferência o polifosfato dispersante é selecionado de pelo menos um membro do grupo que consiste em trimetafosfato de sódio (SMTP), tripolifosfato de sódio (STPP), tripolifosfato de potássio (KTPP), pirofosfato de tetrassódio (TSPP) e pirofosfato de tetrapotássio (TKPP), mais de preferência o polifosfato dispersante é trimetafosfato de sódio (SMTP) ou pirofosfato de tetrasódio (TSPP), mais preferivelmente o polifosfato dispersante compreende trimetafosfato de sódio (SMTP), no qual se o polifosfato está presente como um dispersante e um agente quelante (conforme discutido em outro lugar no relatório descritivo) é a quantidade adicionada como um agente quelante além da quantidade adicionada como um dispersante, por exemplo, quando 0,05 a 2% em peso, normalmente de 0.1 a 2% em peso, de polifosfato, está presente como um dispersante e de 0,1 a 1% de polifosfato é adicionado como um agente quelante, em seguida, a composição tem 0,15 a 3% em peso, geralmente de 0,2 a 3% em peso, de polifosfato total; 0,01 a 2% em peso, tipicamente 0,1 a 2% em peso, de dispersante de naftaleno ou dispersante de lenho-sulfonato, preferivelmente o dispersante de naftaleno é selecionado de, pelo menos, um sulfonato de beta-naftaleno, naftaleno sulfonato condensado de formaldeído e condensado de formaldeído de sulfato de naftaleno e sódio, preferencialmente o lignossulfonato; 0,01 a 0,5% em peso de antiespumante à base de silício, 1 a 5% em peso de partículas inorgânicas selecionadas de argila, partículas de pigmento, e combinações dos mesmos, de preferência as partículas de pigmento compreendem dióxido de titânio; 0,05 a 1% de Óxido de Polietileno (PEO).
[013] Por exemplo, a mistura pode compreender 0,05 a 1% de Óxido de Polietileno (PEO), mas não os outros aditivos. Ou, por exemplo, a mistura pode compreender 0,05 a 1% de Óxido de Polietileno (PEO) e um ou mais dos outros aditivos.
[014] O polímero de látex pode ser adicionado como um pó redispersível seco ou como parte de um látex compreendendo tensoativo e o polímero de látex disperso como sólidos em meio aquoso. O látex típico é de 40 a 60% de polímero de látex.
[015] De preferência, a composição à base de gesso compreende os ingredientes que compreendem, com base em 100 partes em peso dos referidos ingredientes: 50 a 98% em peso de sulfato de cálcio hemi-hidratado; 1,5 a 50% em peso, mais preferivelmente 3 a 40% em peso de carbonato de cálcio; 1,5 a 30% em peso, mais preferivelmente 3 a 20% em peso de sulfato de alumínio; 0 a 1% em peso de ácido cítrico; 0 a 2% em peso de citrato de sódio; 0 a 2% em peso do acelerador compreendendo sulfato de cálcio di-hidratado e açúcar; 0,2 a 3% em peso de espessante de celulose compreendendo hidroxi metil propil celulose; 0-3% em peso do referido agente espumante, em que o referido agente espumante é selecionado do grupo que consiste em alquil benzeno sulfonato, sais de ácidos graxos, lauril sulfato de sódio, sais alquil sulfato, lauril éter sulfato de sódio, alquil éter sulfato de sódio, sulfonato de C14-16 olefina de sódio, sulfonatos de alfa- olefina, ésteres de fosfato, sulfossuccinatos, sulfatos de éter de alquil fenol e isetionatos; 0 a 20% em peso, de látex compreendendo tensoativo e polímero de látex dispersos como sólidos em meio aquoso, o polímero de látex é selecionado de pelo menos um membro do grupo que consiste em polímero acrílico e polímero de estireno butadieno; 0 a 1% em peso de 2-amino-2-metil-1-propanol; 0 a 1% em peso de modificador compreendendo hidróxido de cálcio; 0,1 a 2% em peso de dispersante selecionado de pelo menos um membro do grupo que consiste em dispersante de policarboxilato, dispersante de polifosfato e dispersante de naftaleno; em que o dispersante de policarboxilato compreende um dispersante éter policarboxílico, em que o dispersante de naftaleno é selecionado de pelo menos um de beta- naftaleno sulfonato, condensado de naftaleno sulfonato de formaldeído e condensado de naftaleno sulfato de formaldeído de sódio, em que o dispersante de polifosfato é selecionado de pelo menos um membro do grupo que consiste em trimetafosfato de sódio (STMP), tripolifosfato de sódio (STPP), tripolifosfato de potássio (KTPP), pirofosfato de tetrasódio e pirofosfato de tetrapotássio (TKPP), mais preferencialmente o dispersante de polifosfato é o trimetafosfato de sódio (STMP) ou pirofosfato de tetrasódio (TSPP), mais preferencialmente, o dispersante de polifosfato compreende trimetafosfato de sódio (STMP); 0 a 2% de espessante acrilato selecionado de pelo menos um membro do grupo que consiste em copolímeros de poliacrilato de sódio, ácido acrílico/acrilamida e ácido (met)acrílico/éster acrílico, mais preferencialmente poliacrilato de sódio; O 0,1 a 1% em peso de agente quelante, de acordo com a presente invenção compreendendo um ou mais de: - Ácido dietileno triamina pentacético (DTPA, também conhecido como ácido pentético) - Ácido etileno diamino tetra-acético (EDTA) - Poliacrilato de sódio - Polifosfato, preferencialmente pirofosfato de tetrasódio (TSPP), em que se o polifosfato estiver presente como e um agente quelante a quantidade de polifosfato adicionado um dispersante como um agente quelante é adicional à quantidade de polifosfato adicionado como um dispersante, assim, quando 0,1 a 2% em peso de polifosfato está presente como dispersante e 0 a 1% em peso de polifosfato está presente como agente quelante, depois a composição tem 0,1 a 3% em peso de polifosfato total, mais preferivelmente o agente quelante é selecionado de poliacrilato de sódio ou pirofosfato de tetrasódio, e mais preferencialmente poliacrilato de sódio; 0 a 1% em peso de biocida, tipicamente 0,05 a 1% em peso de biocida; 0 a 0,5% em peso de antiespumante à base de silício, 0 a 5% em peso partículas inorgânicas selecionadas da argila, partículas de pigmentos e combinações dos mesmos, preferencialmente as partículas de pigmento compreendem dióxido de titânio, 0-10% em peso de agregado leve, tal como perlita (revestido e não revestido) ou poliestireno). A invenção também proporciona um método para fazer uma pasta de gesso espumada, compreendendo misturar: água; e os ingredientes da composição à base de gesso acima listados da invenção, para formar a pasta de gesso espumada, em que a razão em peso de água para sulfato de cálcio hemi-hidratado é 0,2-2:1; em que a pasta de gesso expandida tem 15 a 90 por cento de volume de bolhas de gás, preferivelmente 40 a 85 por cento de volume de bolhas de gás, mais preferivelmente 50 a 80 por cento de volume de bolhas de gás. A água, da razão de peso de água para sulfato de cálcio hemi-hidratado de 0,2-2:1, sendo em adição à água de qualquer meio aquoso de látex adicionado.
[016] A invenção também proporciona um método de fabricação de um produto de gesso espumado, compreendendo misturar: água; e os ingredientes da composição à base de gesso acima listados da invenção para formar a pasta de gesso espumada acima mencionada, em que a razão de peso de água para hemi-hidratos de sulfato de cálcio é 0,22:1; em que o sulfato de cálcio hemi-hidratado na pasta de gesso espumada converte-se em sulfato de cálcio di-hidratado e endurece e seca para formar o produto de gesso espumado, em que o produto de gesso espumado resultante da pasta de gesso espumada endurecido e seco tem uma densidade de 160,18 a 881,02 kg/m3 (10 a 55 libras/pé cúbico), em que o produto de gesso espumado tem um volume total vazio de 30 a 90 por cento em volume.
[017] Por exemplo, para a pasta de gesso espumada e o produto espumado, os ingredientes da composição à base de gesso da invenção compreendem uma mistura de ingredientes, baseada em 100 partes em peso dos referidos ingredientes numa base isenta de água, compreendendo: 50 a 98% em peso de sulfato de cálcio hemi-hidratado; uma combinação de compostos para gerar um gás selecionado de: - uma primeira combinação de 1,5 a 50% em peso de carbonato de cálcio e 1,5-30% em peso, de pelo menos, um composto de alumínio selecionado de sulfato de alumínio e sulfato de alumínio e potássio para gerar gás CO2; e/ou - uma segunda combinação de 1 a 10% em peso de zeólito, e um membro do grupo de 1 a 10% de peróxido de hidrogênio proporcionado como uma solução aquosa concentrada e 1 a 10% em peso de percarbonato de sódio (Na2CaCO3^1.5H2O2), para gerar gás oxigênio; 0,1 a 10% em peso de espessante de celulose e 0,1 a 1% em peso do agente quelante.
[018] A invenção também compreende um sistema de parede de cavidades compreendendo: painéis de placas opostas, preferencialmente painéis de placa de parede, tais como painéis de placa de gesso ou painéis de placa de cimento, mais preferencialmente painéis de placa de gesso, ligados a uma estrutura compreendendo vigas para definir uma cavidade entre os painéis opostos, tipicamente, os painéis são painéis de placas verticais; o produto de gesso espumado resultante da pasta de gesso espumada endurecido e seco localizado dentro da cavidade, o produto de gesso espumado com a densidade de 160,18 a 881,02 kg/m3 (10 a 55 libras/pé cúbico), em que o produto de gesso espumado tem um volume total de vazio de 30 a 90 porcento em volume.
[019] Tal como aqui utilizado, o termo "gesso calcinado" pretende significar sulfato de cálcio alfa-hemi-hidratado, beta-sulfato de cálcio hemi-hidratado, anidrido de sulfato de cálcio solúvel em água ou misturas de qualquer um ou de todos dos mesmos, e os termos "gesso endurecido" e "gesso hidratado", pretende significar sulfato de cálcio di-hidratado. A água da mistura reage espontaneamente com o gesso calcinado para formar gesso endurecido.
[020] No presente relatório descritivo, todas as percentagens e proporções são em peso, salvo indicação em contrário; e todos os pesos moleculares são pesos moleculares médios ponderais, salvo indicação em contrário.
[021] No presente relatório descritivo, qualquer menção de cavidade, preenchimento, enchimento ou qualquer texto similar é propositalmente aberto e pode significar qualquer cavidade feita de qualquer material em qualquer formato e o resultado final pode ser um composto (de qualquer número de materiais) ou material único.
[022] A FIG. 1 mostra um sistema de parede de cavidade da presente invenção.
[023] A FIG. 2 mostra dados de resistência à compressão da TABELA 8 representados contra a densidade de uma amostra.
[024] A FIG. 3 mostra o Espécime A feito com Percarbonato de Sódio resultante do Exemplo 6.
[025] A FIG. 4 mostra o Espécime B feito com 5,25% de Peróxido de Hidrogênio resultante do Exemplo 6.
[026] A FIG. 5 mostra um conector em Y.
[027] A FIG. 6 mostra um conector em T.
[028] A FIG. 7 mostra um fluxograma do processo.
[029] A FIG. 8 mostra um conduto de ligação com múltiplas entradas.
[030] A FIG. 9 mostra um conduto de ligação com uma alimentação coaxial.
[031] Esta invenção demonstra um material à base de gesso controlável de rápida formação de espuma/rápido endurecimento. O material de gesso espumada de expansão rápida pode ser aplicado por pulverização ou bombeado.
[032] Aplicações para esta tecnologia incluem, em parte ou coletivamente, os conceitos e/ou aplicações de produtos abaixo: 1) Material de enchimento para construção estruturada, aplicações de montagem de estrutura de porta de metal/parede de construção comercial, montagens de parede de eixo. 2) Fundição no sítio em blocos de construção local e/ou bloco extrudado, montagens de parede parcial, parede cheia. 3) Aplicações de parada de incêndio melhoradas. 4) Substituição como material de 0-VOC para calafetagens de VOC mais elevado, vedantes, compostos, espuma de uretano em expansão. 5) Aplicações de materiais de isolamento térmico.
[033] A presente invenção proporciona um novo método para criar uma pasta de gesso e um produto de gesso com espaços vazios de ar embutidos na estrutura. É capaz de capturar e conter gás gerado internamente, fazendo com que o material em massa se expanda. Em versões da invenção empregando sulfato de alumínio (ácido) e carbonato de cálcio (de base), o gás gerado internamente utilizado para expansão resulta de uma reação química ácido-base entre sulfato de alumínio (ácido) e carbonato de cálcio (base), que gera gás de dióxido de carbono (CO2). A reação química típica que descreve como o sulfato de alumínio e o carbonato de cálcio reagem para criar gás carbônico é mostrada como fórmula (I): Al2(SO4)3 + 3CaCO3 + 3H2O >> 2Al(OH)3 + 3CO2 + 3CaSO4 (I)
[034] O CO2 é gerado devido à formação de um composto instável, carbonato de alumínio e decomposição de carbonato de alumínio para gerar CO2 como subproduto no sistema. A incorporação de vazios em um meio é conhecida há muitos anos para melhorar certas propriedades dentro do material (resistência térmica, acústica, etc.). A incorporação de espaços vazios em um meio pode ser feita usando vários métodos: 1. Comprimir o gás sob pressão (como água gaseificada) 2. Injetar o gás no meio (como a criação convencional de painéis de gesso) 3. Gerar internamente o gás no meio (a presente invenção)
[035] A presente invenção gera internamente o gás dentro do meio através da reação química discutida acima. Esta invenção pode ser explorada em várias aplicações. A pasta de gesso espumada resultante pode ser utilizada para encher a cavidade na construção da parede da cavidade. Por exemplo, o sistema de construção da parede da cavidade compreende dois painéis de gesso, pinos e isolamento de fibra de vidro (em alguns casos, o isolamento não é usado). No entanto, a presente invenção proporciona sistemas de parede utilizando uma nova pasta à base de gesso autoespumante como material de enchimento de cavidades para a construção de paredes de cavidades.
[036] Assim, a presente invenção proporciona um sistema de paredes de cavidades de baixa densidade com propriedades mecânicas e isolantes melhoradas incluindo acústica e transferência de calor (valor R).
[037] Normalmente, quando um gás é gerado internamente em um fluido, uma parte dele será dissolvida no líquido ao seu redor, uma parte dele se difunde no meio e parte escapará do meio. Para fazer um material de espuma de baixa densidade com melhor acústica, propriedades de resistência ao fogo e isolamento térmico, o gás deve ficar preso dentro do fluido e evitar sua difusão, dissolução e mobilidade na pasta para reter a estrutura da bolha. Quando o gás gerado fica retido dentro da pasta, resulta na expansão do material somente quando a pasta tem as propriedades reológicas apropriadas. A taxa de expansão depende da cinética da reação química e da dinâmica do crescimento da bolha. O nível potencial de expansão depende da quantidade de carbonato de cálcio reagentes e sulfato de alumínio e suas razões estequiométricas.
[038] A capacidade do fluido de se expandir para o seu potencial máximo, com base no número de reagentes, é governada pelas propriedades reológicas.
[039] O fator chave é a modificação das propriedades reológicas do fluido. A presente invenção consegue isso usando vários modificadores de reologia: - Orgânicos como: - Espessantes celulósicos - Dispersantes - Álcoois - Inorgânicos como: - Argilas
[040] O espessante celulósico proporciona viscosidade e elasticidade e tem pouco ou nenhum impacto na hidratação e resistência dos cristais de gesso. Este não é o caso de outros materiais estabilizadores de bolhas, como tensoativo, dispersantes e álcoois. Estas são as principais razões pelas quais os espessantes celulósicos são especiais neste material de gesso expandido, mas também tornam a formulação não óbvia e única.
[041] Na presente invenção, o sulfato de alumínio e o carbonato de cálcio reagem quando misturados na água para gerar CO2 internamente e a pasta de reboco (estuque) expande até um certo grau. No entanto, sem o uso de modificadores de reologia na pasta à base de gesso, o material não será capaz de atingir seu potencial máximo de expansão ou entrará em colapso após atingir esse potencial.
[042] Uma das utilizações do material produzido pela presente invenção deve ser usada como isolamento, cujas propriedades relevantes incluem: 1. Mecânica: Adesão, Impacto, Compressão, Tração 2. Térmica: Valor R, Resistência ao fogo 3. Acústica: STC 4. Densidade: baixa, média, alta dependendo da aplicação
[043] A presente invenção é baseada em uma reação ácido-base que ocorre rapidamente após a mistura dos reagentes e a geração do gás começa imediatamente, geralmente dentro de dez, preferivelmente dentro de cinco segundos, quando o alúmen (também conhecido como sulfato de alumínio e/ou sulfato de alumínio de potássio) encontra as partículas de carbonato de cálcio. No entanto, a rápida cinética da reação ácido/base dificulta o aprisionamento do gás na pasta durante a mistura mecânica/manual da pasta e a despeja na cavidade da parede. Também é difícil para o usuário misturá-lo no local de trabalho, considerando o tempo necessário para dispersar totalmente o alúmen na pasta usando um misturador mecânico/manual. O encapsulamento das partículas de pós de alúmen em um invólucro resulta em uma liberação controlada do pó quando uma força de cisalhamento adequada é aplicada às partículas encapsuladas na pasta durante o processo de mistura. A aplicação de tensão de cisalhamento durante a mistura da pasta irá romper o invólucro e expor o alúmen à pasta. A reação química irá, então, começar assim que as partículas de alúmen forem dispersas uniformemente na pasta, o que resultará na expansão do material à base de gesso. O método de liberação controlada do pó garantirá que o gás não escape do sistema durante os processos de mistura e derramamento.
[044] A liberação controlada encapsulada de um ingrediente ativo, por exemplo, o composto de alumínio (alúmen) é classificado em duas categorias:
[045] 1) Um primeiro grupo no qual a liberação é governada pela taxa de permeação de água através de uma membrana polimérica ou copolimérica das cápsulas, e pela taxa de difusão de sulfato de alumínio ou o percarbonato de sódio longe de cada partícula revestida na pasta circundante.
[046] 2) Um segundo grupo com camadas de encapsulação relativamente espessas nas quais a liberação do ingrediente ativo é governada principalmente quando as cápsulas são quebradas por pressão ou força de cisalhamento.
[047] Qualquer um dos ingredientes ativos, nomeadamente composto de alumínio e/ou zeólito, ou carbonato de cálcio e/ou percarbonato de sódio, que reagem para provocar a formação de espuma, podem ser encapsulados para controlar a liberação.
[048] O encapsulamento (revestimento) pode ser obtido por diferentes métodos: 1) Encapsulamento de Alginato 2) Microencapsulação com Ureia e Polioximetileno 3) Microencapsulação de Coacervação Complexa (Gelatina) 4) Grânulos de gel
[049] Os materiais de revestimento geralmente utilizados para revestimento são: 1) Etil celulose 2) Álcool polivinílico 3) Gelatina 4) Açúcar 5) Alginato de sódio
[050] Assim, o composto de alumínio pode ser alimentado à mistura como partículas de pó de alúmen encapsuladas num invólucro e existe uma liberação controlada do pó de alúmen quando é aplicada uma força de cisalhamento suficiente às partículas de pó de alúmen encapsuladas na pasta durante a mistura. Ou, o carbonato de cálcio pode ser encapsulado com um revestimento que inclui um membro do grupo que consiste em etil celulose, álcool polivinílico, gelatina, açúcar e alginato de sódio. Ou, o carbonato de cálcio pode ser encapsulado com um revestimento que inclui um membro do grupo que consiste em etil celulose, álcool polivinílico, gelatina, açúcar e alginato de sódio.
[051] A invenção pode ter O2 ou CO2 uma combinação de ambos ou de qualquer gás se o gás causar a expansão e a pasta puder expandir devido à pressão do gás com base nas propriedades da pasta. Assim, outro método de gerar um gás internamente e de maneira controlada é o uso de uma reação de decomposição catalítica que gera O2. A expansão dos materiais ocorre muito mais lentamente do que a reação de geração de CO2 , o que torna essa reação adequada para certas aplicações com maior capacidade de controle. Uma solução concentrada de peróxido de hidrogênio na presença de zeólito, tipicamente zeólito de ocorrência natural, como um catalisador libera oxigênio e produz gás para formar um material espumada celular. Os zeólitos naturais são minerais vulcânicos com estruturas cristalinas tridimensionais rígidas e alta área de superfície que fornecem muitas propriedades especiais em aplicações como troca de cátions, separação de gases e adsorção de gás. O uso de zeólito em combinação com percarbonato de sódio (Na2CaCO3^1.5H2O2) também gera quimicamente uma composição celular através da conversão catalítica de peróxido de hidrogênio. Assim, esta ideia engloba o uso de zeólitos em combinação com percarbonato de sódio (Na2CaCO3^1.5H2O2) para produzir quimicamente uma composição celular através da conversão catalítica de peróxido de hidrogênio.
[052] Os produtos produzidos usando este sistema de geração de gás podem conter outros aditivos, tais como polímeros, agregados, espessantes, aglutinantes, fibras, tensoativos, oxidantes químicos e misturas de controle de conjunto, para citar alguns.
[053] Uma reação química não é iniciada até que o pó seja misturado com água, causando uma evolução do gás de oxigênio dentro da matriz celular. A reação inicial é ligeiramente retardada, permitindo a manipulação da mistura úmida antes que o processo de formação de espuma se intensifique.
[054] A interação química de minerais de zeólitos de ocorrência natural compostos de aluminossilicato de sódio com percarbonato de sódio (Na2CaCO3^1.5H2O2) produz uma composição celular gerada por gás através da conversão catalítica de peróxido de hidrogênio. A matriz única de zeólito em favo de mel, composta por uma vasta rede de canais abertos de alta área de superfície interna, pode decompor quimicamente o peróxido de hidrogênio em água e gás oxigênio.
[055] A invenção também pode usar zeólitos sintéticos.
[056] Estes ingredientes podem ser encapsulados utilizando materiais e métodos como discutido acima para alúmen e carbonato de cálcio. Assim, o zeólito pode ser alimentado à mistura como partículas de zeólito encapsuladas num invólucro e existe uma liberação controlada do pó de zeólito quando é aplicada uma força de cisalhamento suficiente às partículas de pó de zeólito encapsulado na pasta durante a mistura. Ou o percarbonato de sódio pode ser encapsulado com um revestimento ou invólucro. Por exemplo, o percarbonato de sódio pode ser encapsulado com um revestimento que inclui um membro do grupo que consiste em etil celulose, álcool polivinílico, gelatina, açúcar e alginato de sódio.
[057] A pasta da presente invenção compreende - Água: usada para proporcionar um meio para os pós reagirem, hidratarem, dissolverem, terem mobilidade, etc. - Estuque (sulfato de cálcio hemi-hidratado), utilizado pelas seguintes razões: - Propriedades de endurecimento, portanto, proporciona resistência e densidade seca - Capacidade de controlar/manipular suas propriedades de endurecimento (tempo e microestrutura final), portanto, controlar a estrutura cristalina desejada. - Propriedades do fogo, portanto, proporciona segurança - Sulfato de Alumínio (Alúmen), utilizado pelas seguintes razões: - Fonte de geração de gás - Carbonato de cálcio, utilizado pelas seguintes razões: - Enchimento - Fonte de geração de gás
[058] Normalmente, a pasta inclui um ou mais dos seguintes aditivos: - Um retardador, como citrato de sódio e um acelerador, como WGA, HRA ou CSA, para controlar as propriedades de endurecimento do gesso. - Agentes quelantes: Usados para suspender o endurecimento do gesso em aplicações onde um tempo de trabalho mais longo (trabalhabilidade) é desejado. Capaz de suspender o endurecimento indefinidamente. - Antimicrobiano: Garante resistência ao crescimento microbiano, o que terá impacto no desempenho do produto. - Modificadores de pH: permite a rápida hidratação dos modificadores de reologia e reologia de impacto. Destinam-se a espessantes celulósicos revestidos. - Reagentes de revestimento, como PVOH e açúcar - Modificadores de reologia, utilizados para: - Ajudar a estabilizar a estrutura da bolha - Conter o gás na pasta causando expansão - Controla a difusão do escape de gás e gás - Controlar a coalescência da bolha - Controlar a mobilidade ascendente das bolhas - Evitar a drenagem de água das paredes de bolhas - Evitar o assentamento de sólidos (separação água/sólido) - Evitar a separação de fases - Propriedades reológicas únicas podem agir de forma muito fluida durante a mistura, permitindo uma fácil dispersão, mas agem de forma espessa quando em repouso, o que retarda a mobilidade da bolha.
[059] Abaixo estão listados exemplos de vários ingredientes necessários e opcionais para fazer a pasta. - Água - Estuque (sulfato de cálcio hemi-hidratado) - Carbonato de cálcio - Citrato de sódio - Trimetafosfato de sódio - Modificadores de Reologia - PEO (óxido de polietileno) - PVOH (álcool polivinílico) - Látex - Sabão - Dispersantes - Superplastificantes, por exemplo, sulfonatos de polinaftaleno, poliacrilatos, superplastificantes à base de éter de policarboxilato (PCE), etc.). - Amido - PCM (materiais de mudança de fase) Os PCMs são materiais com alto calor latente. Eles são adicionados para a coleta de calor quando as temperaturas são mais altas e liberam calor quando as temperaturas são mais baixas para manter a temperatura dentro de uma sala. - HPMC (hidroxi propil metil celulose) - HEMC (hidroxi etil metil celulose) - HEC (hidroxi etil celulose) - MC (metil celulose) - MEC (metil etil celulose) - EC (etil celulose) - CMC (carboxi metil celulose) - Argila - Zeólito CSA (acelerador estabilizado pelo clima) HRA (acelerador resistente ao calor) WGA (acelerador de gesso úmido) 2-amino-2-metil-1-propanol Agente quelante Ácido Dietilenotriaminopentacético (DTPA) Ácido etilenodiaminotetracético (EDTA) Poliacrilato de sódio - Polifosfato, preferencialmente pirofosfato de tetrasódio (TSPP) - Agente antimicrobiano - Espessante de acrilato ou equivalente seco - Retardador de ácido cítrico - Retardador proteináceo suma - Fibra de vidro - Lá mineral - Cera • Polietileno glicol (PEG)
[060] Normalmente, os componentes secos são pré-misturados. Por exemplo, ao fabricar pasta espumada para uso como enchedor de paredes de cavidades, os componentes secos (sem água) já estão misturados antes de chegar ao local de trabalho. A ordem de adição dos componentes secos não é importante. Assim, antes da entrada em um misturador, todos os aditivos secos são adicionados ao gesso em pó.
[061] Em seguida, os componentes secos são misturados com água (mistura úmida) para criar uma pasta de gesso quelada. Isto pode ser feito usando uma variedade de técnicas de mistura em batelada que dependerão do tamanho da batelada, desenho da lâmina e velocidade e orientação, razão de água, etc.
[062] A pasta de gesso a partir da qual foi feito o produto de gesso espumado tem uma razão em peso de hemi-hidratos de água para sulfato de cálcio é 0,2-2:1. Além disso, o material pode ser transformado em uma pasta durante a fase de produção e chegar ao local de trabalho como um estado pronto para uso.
[063] A mistura úmida da formulação em pasta pode ser feita em misturadores de alto e baixo cisalhamento (por exemplo, um misturador que pode operar a > 10.000 rpm, ou um misturador que pode operar a 30 rpm). Uma vantagem significativa da pasta da presente invenção é que ela pode ser feita isenta de nódulos em qualquer ambiente de mistura. A demanda de água varia com a formulação para manter propriedades reológicas específicas e renderizar estruturas de bolhas específicas. A pré-mistura dos pós, seguida da mistura com água, resulta em uma pasta uniforme e sem nódulos que não: • Endurece • Assenta (separação de fase de sólido/líquido) • Estraga
[064] A pasta é feita de gesso (sulfato de cálcio hemi-hidratado), água, sulfato de alumínio e carbonato de cálcio e tipicamente dispersante. Em funcionamento, para fazer a pasta, o gesso é proporcionado a um misturador de pasta. A água também é adicionada. Alguns aditivos são adicionados diretamente ao misturador. Outros aditivos podem ser adicionados à água.
[065] O componente hidráulico da pasta compreende pelo menos 70% de sulfato de cálcio hemi-hidratado em peso, de preferência pelo menos 90% de sulfato de cálcio hemi-hidratado em peso, mais preferivelmente pelo menos 95% de sulfato de cálcio hemi-hidratado em peso, com base no peso seco do componente hidráulico é 100% de sulfato de cálcio hemi-hidratado.
[066] Todos os componentes, exceto a água, são pré-misturados em estado seco.
[067] Durante o processo de batelada normal, a pasta é bombeada para um recipiente/tremonha/balde/tambor usando uma bomba. Então o Alúmen (pó ou solução) é adicionado à pasta à base de gesso úmido. O pó de alúmen é vantajoso para facilitar o manuseio, mas requer introdução específica na pasta para a dispersão desejada. A solução de alúmen é vantajosa por ter melhor dispersão na pasta.
[068] Durante um processo em batelada semicontínua, o material é empastado e enviado para uma área de contenção na qual é então bombeado para misturar com o alúmen. Enquanto a pasta está em trânsito para a área de espera ou quando toda a pasta misturada está na área de espera, uma nova batelada pode ser iniciada, portanto, é semicontínua.
[069] Material à base de gesso seco pré-misturado pode ser adicionado a um acionador de alimentação e alimentado em um misturador contínuo. Contínua porque a quantidade de água que é medida está diretamente relacionada à quantidade de pó seco que está sendo alimentada no componente do misturador e que a água, o pó seco e/ou a pasta está passando continuamente através do sistema.
[070] A pasta de gesso também pode ser preparada através do processo de fabricação, o que inclui, mas não se limita aos dois métodos anteriores, e depois é distribuída ao local de trabalho em um estado pronto para uso.
[071] Quando a pasta de gesso e o alúmen são combinados, se o alúmen for um pó, então a pasta de gesso é bombeada do recipiente enquanto o alúmen será introduzido na mangueira da pasta, tal como utilizando uma unidade de aparafusamento. Se o alúmen é uma solução, então a pasta de gesso é bombeada do recipiente enquanto o alúmen é bombeado do recipiente de solução de alúmen. A mistura dos dois pode incluir um canal Y (“Wye”) ou conexão de canal T e/ou um dispositivo de mistura, como um misturador estático ou misturador dinâmico para proporcionar uma mistura contínua. Em seguida, o sulfato de alumínio e o carbonato de cálcio combinados geram internamente dióxido de carbono gasoso na pasta. Um misturador dinâmico é aquele que tem partes móveis, enquanto um misturador estático depende do fluido passando por ele para que a mistura ocorra. O misturador dinâmico é posicionado em linha. Assim, a invenção contempla a adição da solução de alúmen a um misturador contínuo, mais especificamente o misturador dinâmico, onde é misturado com a pasta.
[072] Em particular, isto proporciona um método de fabricação de produto de gesso espumado, em que o método é realizado por batelada, batelada semicontínua, ou processamento contínuo no local de obras ou como parte de um processo de fabricação, compreendendo: misturar o sulfato de cálcio hemi-hidratado e o carbonato de cálcio com água para formar uma primeira pasta; proporcionar uma solução de Alúmen do composto de alumínio misturado com água; passar a primeira pasta e a solução de Alúmen através das respectivas aberturas de entrada de um conduto conector para combinar no conduto conector para criar uma corrente de formação de espuma mista combinada que descarrega do conduto conector através de uma abertura de descarga do conduto conector; misturar a corrente de formação de espuma mista combinada num misturador de corrente combinada selecionada a partir de um misturador estático ou misturador dinâmico para ativar pelo menos uma porção do carbonato de cálcio fazendo reagir a porção do carbonato de cálcio com o composto de alumínio para criar a pasta de gesso espumada; transferir a corrente de formação de espuma mista combinada do misturador de fluxo combinado para uma cavidade entre dois painéis de parede; e permitir que a pasta de gesso espumada na cavidade se expanda, endureça e seque ao produto de espuma de gesso.
[073] De preferência, o conduto conector é um conector em Y ou um conector em T.
[074] A FIG. 5 mostra um conduto conector em Y 40. O conduto conector em Y 40 tem um primeiro tubo de entrada lateral 42 que define uma primeira referida abertura de entrada 43 e um segundo tubo de entrada lateral 44 que define uma segunda referida abertura de entrada 45 e um tubo de descarga 46 que define uma abertura de descarga 47. O tubo de entrada lateral do conduto conector em Y do primeiro tubo 42 e o segundo tubo de entrada lateral definem 44 um ângulo agudo "A". O primeiro tubo de entrada lateral do conduto conector em Y 40 e o tubo de descarga 46 definem um primeiro ângulo obtuso "B". O tubo de entrada lateral do conduto conector em Y do segundo tubo 44 e o tubo de descarga 46 definem um segundo ângulo obtuso "C".
[075] A FIG. 6 mostra um conduto conector em T 60 em que o conduto conector em T 60 tem um primeiro tubo 62 tendo uma primeira extremidade aberta 63 oposta a uma segunda extremidade aberta 65 e um segundo tubo 66 em comunicação com o primeiro tubo 62 e definindo uma terceira extremidade aberta 67. O primeiro tubo perpendicular 62 ao segundo tubo 66. Uma da primeira extremidade aberta 63, segunda extremidade aberta 65 e terceira extremidade aberta 67 é a primeira abertura de entrada. Uma da primeira extremidade aberta 63, segunda extremidade aberta 65 e terceira extremidade aberta 67 que não é a primeira abertura de entrada é a segunda abertura de entrada. A primeira extremidade aberta 63, a segunda extremidade aberta 65 e a terceira extremidade aberta 67, que não é a primeira abertura de entrada ou a segunda abertura de entrada, são a abertura de descarga. Por exemplo, a primeira extremidade aberta 63 é a primeira abertura de entrada, a segunda extremidade aberta 65 é a segunda abertura de entrada e a terceira extremidade aberta 67 é a abertura de descarga.
[076] A FIG. 7 mostra um fluxograma do método usando o conduto conector. O hemi-hidrato de sulfato de cálcio 72 e o carbonato de cálcio 74 e a água 76 é misturada num misturador 70 para formar uma primeira pasta 78. A primeira pasta 78 e solução de alúmen 79 alimentam um conduto conector 80, preferencialmente selecionado de um conduto conector em Y e um conduto conector em T, para combinar no conduto conector 80 para criar uma corrente de formação de espuma mista combinada 82 que descarrega do conduto conector através de uma abertura de descarga. A corrente de formação de espuma mista combinada 82 é misturada num misturador de corrente combinada 90 selecionado a partir de um misturador estático ou misturador dinâmico para ativar pelo menos uma porção do carbonato de cálcio fazendo reagir a porção do carbonato de cálcio com o composto de alumínio para criar a pasta de gesso espumada. A corrente de formação de espuma mista combinada descarrega como corrente 92 e é transferida do misturador de corrente combinada 90 para uma cavidade entre duas painéis de parede (tal como a cavidade 8 da Fig. 1). A pasta de gesso espumada na cavidade é deixada expandir, endurecer e secar.
[077] AFIG. 8 mostra uma alternativa para um conector em Y ou um conector em T para alimentar os ingredientes para o conduto conector através de mais do que uma abertura de entrada. Por exemplo, a primeira pasta pode ser alimentada através de uma abertura de entrada de um primeiro conduto e a solução de alúmen pode ser alimentada para múltiplas aberturas de entrada de condutos espaçados em torno do primeiro conduto para alimentar o primeiro conduto. Isto é mostrado na FIG. 8 apresentando um conduto conector tendo um primeiro tubo 102 tendo uma primeira extremidade aberta de entrada 103 oposta a uma segunda extremidade de descarga aberta 105 e segundos tubos 106 tendo aberturas de entrada 107 e em comunicação com o primeiro tubo 102. Os segundos tubos 106 pode interceptar o primeiro tubo 102 em um ângulo "E" que é perpendicular (como mostrado) ou é menor que 90 graus. A primeira extremidade aberta 103 é a primeira abertura de entrada, a segunda extremidade aberta 107 é a segunda abertura de entrada e a terceira extremidade aberta 105 é a abertura de descarga.
[078] A FIG. 9 mostra outra alternativa para um conector em Y ou um conector em T para alimentar os ingredientes para um conduto conector com uma descarga coaxial, como mostrado, por exemplo, pela FIG. 9. A FIG. 9 shows um conduto conector tendo um primeiro tubo 112 tendo uma primeira extremidade aberta de entrada 113 oposta a uma segunda extremidade de descarga aberta 105 e segundos tubos 116 tendo aberturas de entrada 117 e uma abertura de descarga 119 em comunicação com o primeiro tubo 102. A primeira pasta alimenta a primeira extremidade aberta 113. A primeira direção do fluxo de pasta é mostrada como uma direção “T”. O conduto de ligação tem uma abertura de descarga 119 para descarregar a solução de alúmen numa direção "T1" coaxial com o fluxo da primeira pasta no primeiro tubo. O segundos tubo 116 pode interceptar o primeiro tubo 112 em um ângulo "F" que é perpendicular (como mostrado) ou é menor que 90 graus. A primeira extremidade aberta 113 é a primeira abertura de entrada, a segunda extremidade aberta 117 é a segunda abertura de entrada e a terceira extremidade aberta 115 é a abertura de descarga para a primeira solução combinada de pasta e alúmen.
[079] A primeira pasta de hemi-hidrato de sulfato de cálcio e carbonato de cálcio e a solução de alúmen discutida acima nos métodos de mistura acima, por exemplo, os sistemas das FIGs. 5 a 9 podem ser substituídos por uma primeira pasta de hemi-hidrato e zeólito de sulfato de cálcio e uma solução de percarbonato de sódio ou solução de peróxido de hidrogênio.
[080] Se desejado, uma reação de decomposição conduzida cataliticamente que gera O2 dentro da pasta pode também ser utilizada para suplementar o gás dióxido de carbono gerado. Para gerar O2 uma solução concentrada de peróxido de hidrogênio na presença de zeólito, tipicamente zeólito de ocorrência natural, como um catalisador libera oxigênio e produz gás para formar um material espumada celular. O uso de zeólito em combinação com percarbonato de sódio (Na2CaCO3^1.5H2O2) também gera quimicamente uma composição celular gerando O2 através da conversão catalítica de peróxido de hidrogênio.
[081] Após contato com a água, o gesso (hemi-hidrato de sulfato de cálcio) é convertido em hemi-hidrato de sulfato de cálcio durante a produção do produto de gesso espumado. Assim, uma vez misturada a pasta de alúmen e gesso para gerar dióxido de carbono (e se desejado os ingredientes para gerar O2 são misturados), a distribuição do material de formação de espuma na cavidade da parede pode ocorrer como uma espuma totalmente ativada ou um líquido parcialmente ativado que é espuma ou qualquer estado entre. Diferentes métodos de aplicação serão usados dependendo das condições do local de trabalho e do equipamento disponível. O sistema de parede, por exemplo, compreendendo vigas e painéis de parede, por exemplo, painéis de drywall, com um enchimento de cavidade, terá propriedades de resistência mecânica, acústica e térmica mais elevadas do que o sistema de parede compreendendo painéis de parede sem um enchimento de cavidade. O preenchimento da cavidade da parede pode ser qualquer parede que tenha uma cavidade, por exemplo, uma combinação de painéis de parede (por exemplo, placa de gesso ou placa de cimento) e vigas de aço. Assim, por exemplo, placas de gesso ou placas de cimento podem ser utilizadas com esta invenção. No entanto, o enchimento da cavidade não se limita a usos com painéis de parede. A invenção também contempla o enchimento do núcleo oco de blocos de concreto celulares espumada.
[082] A FIG. 1 mostra um sistema de parede de cavidade 1 compreendendo vigas 6, 12, 14 e painéis de gesso drywall 2, 4, com uma cavidade 8 entre os painéis de gesso drywall 2, 4 e o enchimento de cavidade 10 do gesso espumada da presente invenção dentro da cavidade 8.
[083] A pasta a partir do misturador de pasta para a pasta de núcleo de gesso passa então do misturador de pasta para um distribuidor de pasta que deposita a pasta como desejado. Por exemplo, pode ser depositado em uma cavidade de parede. A cavidade em si pode ser temporária ou permanente, no local de trabalho ou de produção, um sistema compósito ou um único material. Sob esta definição ampla, qualquer espaço poderia ser enchido com este material ou o material poderia ser derramado livremente e depois formado.
[084] Gesso calcinado
[085] Tal como aqui utilizado, o termo "gesso calcinado" pretende significar sulfato de cálcio alfa-hemi-hidratado, beta-sulfato de cálcio hemi-hidratado, anidrido de sulfato de cálcio solúvel em água ou misturas de qualquer um ou de todos dos mesmos. O gesso calcinado é também conhecido como estuque. Os termos "gesso", "conjunto de gesso" e "gesso hidratado" pretendem significar di-hidrato de sulfato de cálcio. A água da mistura reage espontaneamente com o gesso calcinado para formar gesso endurecido.
[086] O gesso calcinado utilizado na invenção pode estar na forma e concentrações tipicamente encontradas úteis nas modalidades correspondentes da técnica anterior. Pode ser de fontes naturais ou sintéticas. O gesso calcinado pode ser fibroso em algumas modalidades e não fibroso em outros. Qualquer forma de gesso calcinado pode ser usada, incluindo, mas não limitado a estuque alfa ou beta. Contudo, o hemi-hidrato de sulfato de cálcio alfa é de preferência utilizado para o seu rendimento de gesso fundido tendo uma resistência relativamente elevada. Se desejado, utiliza-se hemi-hidrato de sulfato de cálcio beta ou uma mistura de hemi-hidrato de sulfato de cálcio beta e anidrido de sulfato de cálcio solúvel em água são empregados. O gesso calcinado pode incluir pelo menos cerca de 50% de hemi-hidrato de sulfato de cálcio beta. Em outras modalidades, o gesso calcinado pode incluir pelo menos cerca de 86% de hemi-hidrato de sulfato de cálcio beta. O uso de anidrido de sulfato de cálcio, gesso sintético ou reboco também é contemplado, embora de preferência em pequenas quantidades inferiores a 20%.
[087] O carbonato de cálcio é um composto químico com a fórmula CaCO3.
[088] O composto de alumínio é selecionado do grupo que consiste em sulfato de alumínio com a fórmula Al2(SO4)3 e sulfato de alumínio de potássio, preferivelmente é sulfato de alumínio.
[089] A água é adicionada à pasta em qualquer quantidade que faça pasta fluível. A quantidade de água a ser utilizada varia grandemente de acordo com a aplicação com a qual ela está sendo usada, o dispersante exato sendo usado, as propriedades do estuque e os aditivos usados. A razão de peso de água para hemi- hidratos de sulfato de cálcio é 0,2-2:1.
[090] A água usada para fazer a pasta deve ser tão pura quanto possível para o melhor controle das propriedades da pasta e do gesso. Sabe-se que os sais e compostos orgânicos modificam o tempo de endurecimento da pasta, variando amplamente de aceleradores a inibidores. Algumas impurezas levam a irregularidades na estrutura à medida que a matriz de cristais di-hidratados se entrelaça, reduzindo a resistência do produto. A resistência e a consistência do produto são, portanto, aumentadas pelo uso de água que é tão livre de contaminação quanto a água potável, de preferência potável.
[091] A pasta de gesso da presente invenção pode compreender um polímero de látex como um aglutinante. Em particular, o polímero é látex sintético (isto é, uma dispersão aquosa de partículas de polímero preparada por polimerização em emulsão de um ou mais monômeros). O látex compreende uma emulsão aquosa ou dispersão compreendendo água, o polímero de látex, agente tensoativo e outros ingredientes como descrito em outra parte do presente relatório descritivo. Em alternativa, o polímero de látex pode ser adicionado como uma potência seca redispersável.
[092] O polímero de látex é selecionado de pelo menos um membro do grupo que consiste em látex de acetato de polivinil, acrilato de polivinil e látex de cloreto de polivinila, acrílicos, acrílicos de estireno, ésteres acrílicos, vinil acrílicos, cloreto de vinil, cloreto de vinil acrílico, acetato de estireno acrílico, acetato de etileno de polivinil, estireno butadieno, e combinações dos mesmos, e tensoativo, preferivelmente o polímero de látex é selecionado de pelo menos um membro do grupo que consiste em látex de acetato de polivinil, acrilato de polivinil e látex de cloreto de polivinil, mais preferivelmente o polímero de látex compreende látex de acetato de polivinil.
[093] Métodos para preparar látex sintéticos são bem conhecidos na técnica e qualquer um destes procedimentos pode ser usado.
[094] O tamanho de partícula do látex varia tipicamente de 30 nm a 1500 nm.
[095] Dispersantes são conhecidos para uso com gesso em pastas de gesso para ajudar a fluidizar a mistura de água e o hemi-hidrato de sulfato de cálcio, de modo que seja necessária menos água para fazer pasta fluível.
[096] As pastas de gesso contêm tipicamente um dispersante, tal como sulfonato de polinaftaleno. Os dispersantes de sulfonato de polinaftaleno são bem conhecidos e relativamente mais baratos, mas têm eficácia limitada. O sulfonato de polinaftaleno tem boa compatibilidade com amido, agentes de formação de espuma e argilas. Um processo de produção de sulfonatos de polinaftaleno inclui as seguintes etapas de reação: sulfonação de naftaleno com ácido sulfúrico produzindo ácido b- naftaleno-sulfônico, condensação de ácido b-naftaleno sulfônico com ácido formaldeído produtor de polimetileno naftaleno sulfônico e neutralização de ácido polimetileno naftaleno sulfônico com sódio hidróxido de sódio ou outro hidróxido.
[097] Os dispersantes de policarboxilato são dispersantes adequados para pastas de gesso. Os dispersantes de policarboxilato preferidos para pastas de gesso compreendem um dispersante de éter policarboxílico, por exemplo, dispersante compreendendo um copolímero de um éter oxialquileno-alquilico e um ácido dicarboxílico insaturado. De um modo preferido, o dispersante de policarboxilato compreende um copolímero de um éter oxialquileno-alquil e um ácido dicarboxílico insaturado.
[098] A US 7.767.019 de Liu et al., descreve modalidades de policarboxilatos ramificados adequados para utilização como dispersantes para as pastas de gesso presentes. Estes também são tensoativos aniônicos. Liu et al divulga um dispersante de policarboxilato que consiste essencialmente numa primeira e segunda unidade de repetição, em que a primeira unidade de repetição é uma unidade de repetição de ácido monocarboxílico insaturado olefínico ou um éster ou sal do mesmo, ou uma unidade de repetição de ácido sulfúrico insaturado olefínico ou um sal e a segunda unidade de repetição é da fórmula geral (I) onde R1 é representado pela fórmula (II): e em que R2 é hidrogênio ou um grupo C1 a C5 hidrocarboneto alifático, R3 é um grupo aril não substituído ou substituído, e R4 é hidrogênio ou um grupo C1 a C20 hidrocarboneto alifático, um grupo C5 a C8 hidrocarboneto cicloalifático, um grupo C6 a Ci4 aril substituído ou um grupo em conformidade com uma das fórmulas (III): em que R5 e R7, independentemente um do outro, representam um grupo alquil, aril, aralquil ou alquilaril e R6 é um grupo divalente alquil, aril, aralquil ou alquilaril, p é 0 a 3, inclusive, m e n são, independentemente, um inteiro de 2 a 4,inclusive; x e y são, independentemente, números inteiros de 55 a 350, inclusive, e z é de 0 a 200, inclusive.
[099] A US 8.i42.9i5 de Blackburn et al., também descreve modalidades de policarboxilatos adequados para utilização como dispersantes para as pastas de gesso presentes.
[0100] Preferivelmente, o dispersante de naftaleno é selecionado de pelo menos um de beta-naftaleno sulfonato, condensado de naftaleno sulfonato de formaldeído e condensado de naftaleno sulfato de formaldeído de sódio.
[0101] Preferivelmente, o dispersante de polifosfato é selecionado de pelo menos um membro do grupo que consiste em trimetafosfato de sódio (STMP), tripolifosfato de sódio (STPP), tripolifosfato de potássio (KTPP), pirofosfato de tetrasódio (TSPP) e pirofosfato de tetrapotássio (TKPP), mais preferencialmente o dispersante de polifosfato é o trimetafosfato de sódio (STMP) ou pirofosfato de tetrasódio (TSPP), mais preferencialmente, o dispersante de polifosfato compreende trimetafosfato de sódio (STMP);
[0102] Além disso, amino-álcoois adequados, tais como, por exemplo, 2- amino-2-metilpropanol, podem ser utilizados como dispersantes.
[0103] Aditivos podem ser empregados nas pastas de gesso para conferir propriedades desejáveis e facilitar a fabricação, tais como aceleradores de endurecimento, retardadores de endurecimento, inibidores de recalcinação, aglutinantes, adesivos, dispersantes, agentes de nivelamento ou não nivelamento, espessantes, bactericidas, fungicidas, ajustadores de pH, corantes, materiais de reforço, retardantes de chama, repelentes de água, enchimentos e misturas dos mesmos.
[0104] A pasta de gesso também inclui opcionalmente um ou mais modificadores que aumentam a capacidade do dispersante para fluidizar a pasta, melhorando assim a sua eficácia. Modificadores preferidos incluem cal, também conhecida como cal viva ou óxido de cálcio, cal apagada, também conhecida como hidróxido de cálcio, carbonato de sódio, e outros carbonatos, silicatos, fosfonatos e fosfatos. A dosagem do modificador é de 0,05% a cerca de 1%, dependendo do modificador a ser utilizado e da aplicação com a qual é utilizado. Informações adicionais sobre modificadores e seu uso são encontradas no Pedido de Patente Publicado US 2006-0280898 A1, intitulado "Modifiers for Gypsum Slurries and Method of Using Them".
[0105] De preferência, tanto o modificador como o dispersante estão na forma seca, podem ser pré-misturados entre si e adicionados ao estuque. Um método para adicionar dispersantes e modificadores a uma composição de estuque é divulgado em mais detalhe na US 2006-0280898 A1, intitulado "Modifiers for Gypsum Slurries and Method of Using Them".
[0106] Aditivos adicionais também são adicionados à pasta, como é típico para a aplicação na qual a pasta de gesso será colocada. Retardadores de endurecimento ou aceleradores secos são adicionados para modificar a taxa na qual as reações de hidratação ocorrem. O acelerador estabilizado pelo clima ("CSA") é um acelerador de conjunto compreendendo 95% de di-hidrato de sulfato de cálcio co- moído com 5% de açúcar e aquecido a 121 °C (250°F) para caramelizar o açúcar. O CSA está disponível na fábrica da USG Corporation, Southard, Oklahoma, e é feito de acordo com a Patente US 3.573.947. O sulfato de potássio é outro acelerador preferido. O Acelerador Resistente ao Calor (HRA) é o di-hidrato de sulfato de cálcio moído na hora com açúcar em uma razão de cerca de 2,27 a 11,34 kg (5 a 25 libras) de açúcar por 45,36 kg (100 libras) de di-hidrato de sulfato de cálcio. É ainda descrito na Patente US 2.078.199. Ambos são aceleradores preferidos.
[0107] Outro acelerador, conhecido como acelerador de gesso úmido (WGA), também é um acelerador preferido. Uma descrição do uso e um método para fazer o acelerador de gesso úmido são divulgados na Patente US 6.409.825. WGA inclui partículas de di-hidrato de sulfato de cálcio, água, e pelo menos um aditivo selecionado a partir do grupo que consiste em (i) um composto orgânico fosfônico, (ii) um composto contendo fosfato, ou (iii) uma mistura de (i) e (ii). Este acelerador exibe longevidade substancial e mantém a sua eficácia ao longo do tempo, de modo que o acelerador de gesso úmido pode ser feito, armazenado e até mesmo transportado por longas distâncias antes do uso. O acelerador de gesso úmido é usado em quantidades que variam de cerca de 24,3 a 390 g/m2 (5 a cerca de 80 libras por mil pés )de produto de placa.
[0108] Outros aditivos potenciais para a invenção são biocidas e/ou fungicidas para reduzir o crescimento de fungos, mofo ou bolor. Dependendo do biocida selecionado e do uso pretendido para o preenchimento da cavidade, o biocida pode ser adicionado à cobertura, ao núcleo de gesso ou a ambos. Exemplos de biocidas incluem ácido bórico, sais de piritiona e sais de cobre. Os biocidas podem ser adicionados à pasta de gesso.
[0109] Fibras de vidro são opcionalmente adicionadas à pasta. As fibras de papel são opcionalmente adicionadas à pasta. Emulsões de cera ou polisiloxanos são opcionalmente adicionadas à pasta de gesso para melhorar a resistência à água do produto de gesso acabado. Se a rigidez for necessária, o ácido bórico é comumente adicionado. O retardamento do fogo pode ser melhorado pela adição de vermiculita. Estes e outros aditivos conhecidos são úteis nas presentes formulações de pasta.
[0110] A pasta de gesso pode incluir amidos para fortalecer o produto. Amidos típicos são amido de milho, amido de trigo e amido de batata. O amido pode ser um amido pré-gelatinizado ou um amido modificado por ácido. Um versado comum na técnica apreciará métodos de pré-gelatinização de amido cru, tal como, por exemplo, cozinhar amido cru em água a temperaturas de pelo menos cerca de 85 °C (185°F) ou outros métodos. Se incluído, o amido pré-gelatinizado é presente em qualquer quantidade adequada. Por exemplo, se incluído, o amido pré-gelatinizado pode ser adicionado à mistura utilizada para formar a composição de gesso endurecido de tal forma que esteja presente numa quantidade de cerca de 0,5% a cerca de 10% por cento em peso da composição de gesso endurecido. Amidos como o USG95 (United States Gypsum Company, Chicago, IL) também são opcionalmente adicionados para resistência do núcleo.
[0111] Agentes de formação de espuma podem ser empregados nas pastas de gesso para produzir espuma adicional para suplementar a espuma gerada internamente, gerada por uma reação química interna. Estes agentes de formação de espuma podem ser quaisquer dos agentes de formação de espuma convencionais que se sabe serem úteis na preparação de produtos de gesso endurecido espumada. Muitos desses agentes de formação de espuma são bem conhecidos e estão prontamente disponíveis comercialmente, por exemplo, sabão.
[0112] Preferivelmente, o agente espumante é selecionado do grupo que consiste em alquil benzeno sulfonato, sais de ácidos graxos, sulfato laurílico de sódio, sais alquil sulfato, sulfato de éter laurílico de sódio, sulfato de éter alquílico de sódio, (sulfonato de C14-16 olefina de sódio, sulfonatos de alfa-olefina, ésteres de fosfato, sulfossuccinatos, sulfatos de éter alquílico fenólico e isetionatos. Mais preferivelmente sulfonato de alfa-olefina, sulfonatos de alquil, sulfonatos de alquilbenzol e oligômeros de sulfato de éter alquílico. Além disso, de preferência, pelo menos, um membro do grupo que consiste em sulfato de éter laurílico de sódio, sulfato de éter de C10-C12 álcool de amônio, sulfonato de C14-16 olefina de sódio e sulfato de polipropoxi- polietoxi-decil de sódio (fórmula molecular C10H22-O(C3H6-OC2H4-O)x-H2SO4-Na). Mais preferivelmente uma mistura compreendendo 20 a 25% de butil diglicol, 7 a 15% de sulfato de éter laurílico de sódio e 3 a 5% de C10-C16 álcoois.
[0113] Um exemplo de um tipo de agente de formação de espuma tem a fórmula ROSO3-M+, em que R é um grupo alquil contendo de 2 a 20 átomos de carbono e M é um cátion. De preferência, R é um grupo alquil contendo entre 8 e 12 átomos de carbono. Um exemplo de um tipo de agente de formação de espuma, útil para gerar espumas estáveis, tem a fórmula CH3(CH2)xCH2(OCH2CH2)yOSO3-M+, em que X é um número de 2 a 20, Y é um número de 0 a 10 e é maior que 0 em pelo menos 50 por cento em peso do agente de formação de espuma, e M é um cátion. Misturas destes agentes de formação de espuma podem também ser empregados.
[0114] Álcool polivinílico (PVOH) pode ser adicionado à pasta como um agente estabilizador de espuma antes da espuma ser gerada na pasta cimentícia.
[0115] Os aditivos que podem ser empregados na pasta na prática da invenção para conferir propriedades desejáveis e para facilitar a fabricação são selecionados de um ou mais membros do grupo de antiespumantes à base de silício, espessantes de acrilato, espessantes de celulose, pó de enchimento inorgânico, ajustador de pH, preferencialmente alcanolaminas e pigmentos, bem como o dispersante acima mencionado.
[0116] As composições da invenção compreendem argila e/ou um pó de enchimento inorgânico, tal como di-hidrato de sulfato de cálcio.
[0117] A argila pode ser calcinada ou não calcinada. O termo "argilas calcinadas" deve ser entendido como argilas tendo sido submetidas a um tratamento térmico, por exemplo, aquecidas, para expulsar compostos voláteis. Argilas representativas incluem, mas não se limitam a atapulgita, montemorilonita, nontronita, beidelita, volkonskoita, hectorita, saponita, sauconita; vermiculita; haloisita; sericita; ou suas misturas.
[0118] O espessante é selecionado de pelo menos um membro do grupo que consiste em um espessante de celulose e um espessante de acrilato. Espessantes de celulose preferidos incluem hidroxi propil metil celulose, hidroxi etil metil celulose, hidroxi etil celulose, metil celulose, metil etil celulose, etil celulose e carboxi metil celulose, mais preferencialmente compreendendo hidroxi propil metil celulose. O espessante de celulose mais preferido é a hidroxi metil propil celulose.
[0119] Outros espessantes potenciais são caseína, goma arábica, goma guar, goma tragacanto, amido, alginato de sódio.
[0120] Os espessantes de acrilato preferidos são selecionados de um ou mais de poliacrilatos de sódio, copolímeros solúveis em água baseados em ácido acrílico e ácido (met)acrílico, tais como copolímeros de ácido acrílico/acrilamida e ácido (met)acrílico/éster acrílico.
[0121] Além disso, as composições de revestimento podem incluir espessantes selecionados de álcool polivinílico, espessantes associativos, tais como polímeros de estireno/anidrido maleico ou preferivelmente poliéteruretanos hidrofobicamente modificados (HEUR) conhecidos de um versado na técnica, copolímeros de ácido acrílico modificados hidrofobicamente (HASE) e polieterpolióis.
[0122] Compostos inorgânicos alcalinos orgânicos e/ou alcalinos são adequados como agentes neutralizantes. Também preferidas para além de soluções aquosas de amônia são aminas primárias, secundárias e terciárias voláteis, tais como etilamina, dimetilamina, dimetiletanolamina, trietilamina, morfolina, piperidina, dietanolamina, trietanolamina, di-isopropilamina, 2-amino-2-metilpropanol, 2-N,N- dimetilamino-2-metil-propanol e misturas destes compostos.
[0123] A pasta pode conter antiespumante à base de silicone. Um antiespumante ou um agente antiformação de espuma é um aditivo químico que reduz e dificulta a formação de espuma em líquidos de processo industrial. Os termos agente antiformação de espuma e antiespumante são frequentemente usados de forma intercambiável. Agentes comumente usados são polidimetilsiloxanos e outros silicones. O aditivo é usado para prevenir a formação de espuma ou é adicionado para quebrar uma espuma já formada. Os antiespumantes à base de silicone são polímeros com espinhas dorsais de silício. O composto de silicone consiste em sílica hidrofóbica dispersa em um óleo de silicone. Emulsificantes são adicionados para garantir que o silicone se espalhe rapidamente e bem no meio de formação. O composto de silicone também pode conter glicóis de silicone e outros fluidos de silicone modificados. O polidimetilsiloxano é um agente antiformação de espuma preferido.
[0124] A pasta pode conter pigmento. Os pigmentos que podem ser utilizados são todos os pigmentos conhecidos de um versado na técnica para o uso pretendido. Os pigmentos preferidos para as formulações aquosas de acordo com a invenção são, por exemplo, dióxido de titânio, preferencialmente na forma de rutilo, sulfato de bário, óxido de zinco, sulfeto de zinco, carbonato de chumbo básico, trióxido de antimônio e litopona (sulfeto de zinco e sulfato de bário). No entanto, as formulações aquosas também podem conter pigmentos coloridos, por exemplo óxidos de ferro, negro de fumo, grafite, pigmentos luminescentes, amarelo de zinco, verde de zinco, ultramarino, negro de manganês, negro de antimônio, violeta de manganês, azul de Paris ou verde de Schweinfurt. Além dos pigmentos inorgânicos, as formulações de acordo com a invenção também podem conter pigmentos orgânicos coloridos, por exemplo sépia, gamboge, Kasset castanho, toluidina vermelha, para vermelho, Hansa amarelo, índigo, azo corantes, antraquinoides e corantes indigoides e dioxazina, quinacridona, ftalocianina, isoindolinona e pigmentos complexos metálicos. O dióxido de titânio é um pigmento preferido.
[0125] A pasta também pode conter cargas leves, como perlita ou poliestireno.
[0126] A pasta pode conter modificadores de pH, como o hidróxido de magnésio.
[0127] Os exemplos seguintes são apresentados para ilustrar adicionalmente algumas modalidades preferidas da invenção e para as comparar com métodos e composições fora do âmbito da invenção. Salvo indicação em contrário, as concentrações de materiais nas composições e misturas são dadas em percentagem em peso com base no peso do gesso calcinado presente.
[0128] Um processo específico de criação de pasta, criação de solução de alúmen, bombeamento e sistema de mistura que foi usado para criar uma parede de gesso espumada é o seguinte usando uma formulação de ingredientes listados na TABELA 1. TABELA 1. Lista de ingredientes possíveis na formulação com os valores máximo e mínimo que podem ser usados para fazer um material de gesso espumada. *agente de formação de espuma era uma mistura compreendendo 20 a 25% de butil diglicol, 7 a 15% de sulfato de éter laurílico de sódio e 3 a 5% de C10-C16 álcoois
[0129] Três processos diferentes foram realizados com a composição da invenção para encher uma cavidade entre painéis de parede como se segue: Processo 1: • Os materiais secos foram misturados, embalados e empastados em um processo em batelada • A solução de alúmen foi criada misturando alúmen seco e água • As duas soluções foram bombeadas e combinadas via conectores em Y • As duas soluções foram misturadas usando um misturador estático • A solução de espuma mista resultante foi então transferida para uma cavidade • O material que entra na cavidade tem variado de não ter expansão para completamente expandido • O material na cavidade endurecido e seco Processo 2: • Materiais secos foram misturados, embalados • O material embalado foi empastado em um processo contínuo • A solução de alúmen foi obtida • As duas soluções foram bombeadas e combinadas via conectores em Y • As duas soluções foram misturadas usando um misturador estático • A solução de espuma mista resultante foi então transferida para uma cavidade • O material que entra na cavidade tem variado de não ter expansão para completamente expandido • O material na cavidade endurecido e seco Processo 3: • Materiais secos foram misturados, embalados • O material embalado foi empastado em um processo contínuo • A solução de alúmen foi obtida • As duas soluções foram alimentadas em um mixer dinâmico • A solução de espuma mista resultante foi então transferida para uma cavidade • O material que entra na cavidade tem variado de não ter expansão para completamente expandido • O material na cavidade endurecido e seco
[0130] Empregando a composição da presente invenção nos Processos 1, 2 e 3 expandiu-se para encher a cavidade.
[0131] Uma solução de sulfato de alumínio e a solução de carbonato foram misturados para medir a quantidade de gás gerada no tempo. Mostrou que uma grande quantidade de gás é criada quando os dois líquidos foram misturados, mas também a reação continuou por um longo período. Essa criação inicial de gás criou uma grande pressão dentro do fluido que deve ser compensada pelas propriedades reológicas da pasta, ou então a ruptura e o colapso ocorrerão à medida que o material tenta se expandir. A TABELA 2 mostra os resultados disso. TABELA 2 (% em peso dos componentes adicionados à água)
[0132] Testes térmicos e acústicos foram realizados em amostras de material de preenchimento de cavidades nuas (não entre painéis de parede) da invenção de densidade variável, aproximadamente 240 a 961 kg/m3 (15-60 pcf). As resistências térmicas por 2,54 cm (1 polegada) e o coeficiente de redução de ruído são mostrados. Todos os valores são melhorados em relação a ter uma cavidade vazia dentro de uma construção de parede de cavidade. A TABELA 3 mostra os resultados disso. TABELA 3
[0133] Foram testadas três formulações compreendendo hemi-hidrato de sulfato de cálcio, sulfato de alumínio e carbonato de cálcio e espessante de celulose para adesão a materiais de construção de gesso dos Estados Unidos utilizando um dispositivo de teste de adesão POSI-TESTER.
[0134] A formulação A tinha 91% de hemi-hidrato de sulfato de cálcio, 5% de carbonato de cálcio e 4% de sulfato de alumínio.
[0135] A formulação B foi 89,5% hemi-hidrato de sulfato de cálcio, 5% de carbonato de cálcio, 4% de sulfato de alumínio, 0,5% de HPMC e 1% de superplastificante à base de éter de policarboxilato (dispersante).
[0136] A formulação C era 89,2% de hemi-hidrato de sulfato de cálcio, 5% de carbonato de cálcio, 4% de sulfato de alumínio, 0,5% de HPMC, 0,1% de citrato de sódio e 0,2% de CSA HPMC e 1% de superplastificante à base de éter de policarboxilato (dispersante).
[0137] Todas as percentagens são percentagens em peso numa base seca (isenta de água).
[0138] O material foi formulado para aderir a diferentes substratos, tais como placa de gesso, placa de fibra de gesso, revestimento de tapete de vidro e placa de cimento.
[0139] A pressão necessária para causar falha é observada na TABELA 4. Este teste é um teste de tração. TABELA 4
[0140] As formulações foram submetidas a testes de resistência à compressão. As designações de letra de amostra correspondem às formulações nas TABELAS 5 e 6. A TABELA 5 mostra as formulações. A TABELA 6 mostra as resistências à compressão das formulações. TABELA 5 - Todos os valores são por cento em peso dos ingredientes secos (isentos de água)
TABELA 6
[0141] A FIG. 2 mostra dados de resistência à compressão da TABELA 8B representados contra a densidade da amostra. Os pontos de “Todos” não podem ser vistos porque estão atrás dos pontos dos testes individuais.
[0142] Este exemplo testa sistemas de formação de espuma gerados a gás para reboco usando zeólitos. O exemplo foi executado para determinar se uma formulação de reboco contendo zeólito clinoptilolita (um zeólito natural) e percarbonato de sódio irá produzir uma argamassa de reboco espumada através da liberação de gás O2 e para demonstrar a oxidação catalítica do peróxido de hidrogênio numa formulação em gesso contendo zeólito clinoptilolita.
[0143] Neste exemplo, as formulações de laboratório foram preparadas utilizando zeólito clinoptilolita como um constituinte da formulação em pó para demonstrar o conceito de um sistema de formação de espuma gerada por gás para reboco. No Espécime A, percarbonato de sódio foi adicionado à formulação de reboco como uma mistura seca. Na Espécime B, a formulação de reboco contendo zeólito foi misturada na consistência de teste desejada utilizando uma solução a 5,25% de peróxido de hidrogênio. Foi utilizado um procedimento de mistura de 1 minuto de molho, 1 minuto de mistura à mão. A TABELA 7 mostra as formulações dos Espécimes A e B. TABELA 7 - Formulações dos Espécimes A e B
[0144] A FIG. 3 mostra o Espécime A feito com Percarbonato de Sódio.
[0145] A FIG. 4 mostra o Espécime B feito com 5,25% de peróxido de hidrogênio.
[0146] Este exemplo testa: interações de Zeólito/Percarbonato de Sódio para determinar as relações interacionais entre zeólito e percarbonato de sódio em uma formulação de reboco padrão. Neste exemplo, as amostras de laboratório foram preparadas e misturadas utilizando um misturador Hobart após imersão não perturbada na mistura de água durante 1 minuto. Foi utilizado um procedimento de mistura de 1 minuto de molho, 2 minutos de mistura à velocidade 2 com um chicote de arame. A viscosidade foi imediatamente determinada. Trezentos gramas da pasta misturada foram vertidos para um padrão de 0,95 litros (32 oz) copo de papel de quart. O copo foi colocado no forno de secagem durante 1 dia para desenvolver resistência suficiente antes da desmoldagem. O volume de fundição calculado, o aumento de volume e a densidade seca das amostras foram determinados após secagem completa. A TABELA 8 mostra as formulações e resultados dos Espécimes 1-9. TABELA 8 - Relações interacionais entre zeólito e o percarbonato de sódio em uma formulação de gesso padrão (pesos em gramas)
[0147] * Na Tabela 8: A consistência do teste é a quantidade de centímetros cúbicos de água adicionados por 100 gramas de pó (ingredientes secos). Vicate inicial (minutos) é uma medida do tempo definido da mistura medida usando uma agulha Vicat. A viscosidade do Brabender foi determinada usando uma bandeira de 0,79 cm (5/16 polegadas).
[0148] Este exemplo testa Interações de diferentes formas de Zeólito e Percarbonato de Sódio para determinar as relações interacionais entre zeólito e percarbonato de sódio em uma formulação de reboco padrão. Neste exemplo, as amostras de laboratório foram preparadas e misturadas utilizando um misturador Hobart após imersão não perturbada na mistura de água durante 1 minuto. Foi utilizado um procedimento de mistura de 1 minuto de molho, 2 minutos de mistura à velocidade 2 com um chicote de arame. A viscosidade foi imediatamente determinada. Trezentos gramas da pasta misturada foram vertidos para um padrão de 0,95 litros (32 oz) copo de papel de quart. O copo foi colocado no forno de secagem durante 1 dia para desenvolver resistência suficiente antes da desmoldagem. O volume de fundição calculado, o aumento de volume e a densidade seca das amostras foram determinados após secagem completa. A TABELA 9 mostra as formulações e resultados dos Espécimes A1-D TABELA 9 - Relações interacionais entre zeólito e o percarbonato de sódio em uma formulação de gesso padrão (pesos em gramas)
Notas - Nenhum CSA na formulação causa uma diferença significativa no endurecimento. * A formulação A2 usou percarbonato de sódio que foi moído com uma argamassa e pilão a uma fração de -40 malha.
[0149] Este exemplo testa propriedades funcionais de aditivos elásticos, como PVOH, amido, açúcar, gelatina e polietileno glicol em uma mistura de reboco leve com Zeólito e Percarbonato de Sódio. Neste exemplo, as amostras de laboratório foram preparadas e misturadas utilizando um misturador após imersão não perturbada na mistura de água durante 1 minuto. Foi utilizado um procedimento de mistura de 1 minuto de molho, 2 minutos de mistura à velocidade 2 com um chicote de arame. A viscosidade foi imediatamente determinada. 300 gramas da pasta misturada foram vertidos para um padrão de 0,95 litros (32 oz) copo de papel de quart. O copo foi colocado no forno de secagem durante 1 dia para desenvolver resistência suficiente antes da desmoldagem. O volume de fundição calculado, o aumento de volume e a densidade seca das amostras foram determinados após secagem completa. A TABELA 10 mostra as formulações e resultados dos Espécimes E1-E7. TABELA 10 - Relações interacionais entre zeólito e o percarbonato de sódio em uma formulação de gesso padrão (pesos em gramas)
[0150] A invenção não é limitada pelas modalidades acima, mas é definida pelas reivindicações anexas.
Claims (10)
1. Composição à base de gesso CARACTERIZADA pelo fato de que compreende uma mistura de ingredientes, com base em 100 partes em peso dos referidos ingredientes em uma base livre de água, compreendendo: 50 a 98% em peso de sulfato de cálcio hemi-hidratado; uma combinação de compostos para gerar um gás selecionado de: - uma primeira combinação de 1,5 a 50% em peso de carbonato de cálcio e 1,5 a 30% em peso, de um composto de alumínio selecionado de sulfato de alumínio, sulfato de alumínio potássio, e combinações destes para gerar gás CO2; ou - uma segunda combinação de 1 a 10% em peso de zeólito, e um membro do grupo de 1 a 10% em peso de peróxido de hidrogênio proporcionado como uma solução aquosa concentrada e 1 a 10% em peso de percarbonato de sódio (Na2CaCO3^1,5H2O2), para gerar gás oxigênio; 0,1 a 10% em peso de espessante de celulose, em que os ingredientes da mistura compreendem ainda, com base em 100 partes em peso dos referidos ingredientes da referida mistura: 0,1 a 1% em peso do agente quelante.
2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que os ingredientes da mistura compreendem ainda, com base em 100 partes em peso dos referidos ingredientes da referida mistura: - 0,02 a 2% em peso de acelerador, o acelerador selecionado do grupo que consiste em sulfato de potássio, um composto fosfônico orgânico, um composto contendo fosfato e um acelerador compreendendo sulfato de cálcio di-hidratado e açúcar.
3. Composição, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o composto de alumínio ou zeólito são partículas de pó encapsuladas em um invólucro.
4. Composição, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que os ingredientes compreendem o carbonato de cálcio e o composto de alumínio.
5. Composição, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que os ingredientes compreendem: o zeólito e o membro do grupo consistindo em solução concentrada de peróxido de hidrogênio e percarbonato de sódio (Na2CaCO3^1,5H2O2), em que o zeólito compreende zeólito natural.
6. Método para fabricar uma pasta de gesso espumada, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende misturar: água; e a composição, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, para formar a pasta de gesso espumada para formar uma mistura, em que a razão em peso de água para hemi-hidrato de sulfato de cálcio para 0,2 a 2:1, em que opcionalmente a mistura compreende ainda meio aquoso de látex, em que a razão em peso de água para hemi-hidrato de sulfato de cálcio para 0,2 a 2,1 não inclui a água do meio aquoso de látex, em que a pasta de gesso espumada tem 15 a 90 por cento em volume de bolhas de gás.
7. Método para fabricar um produto de gesso espumado, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a mistura: água; e a composição, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, para formar uma pasta de gesso espumada, em que a razão em peso de água para hemi- hidrato de sulfato de cálcio para 0,2 a 2:1; em que o sulfato de cálcio hemi-hidratado na pasta de gesso espumada converte em sulfato de cálcio di-hidratado e se fixa e seca para formar o produto de gesso espumado, em que o produto de gesso espumado resultante da pasta de gesso espumada endurecido e seco tem uma densidade de 160,18 a 881,02 kg/m3 (10 a 55 libras/pé cúbico), em que o produto de gesso espumado tem um volume total de vazios de 30 a 90 por cento em volume.
8. Método para fabricar o produto de gesso espumado, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o método é realizado por batelada, batelada semicontínua, ou processamento contínuo no local ou como parte de um processo de fabricação, compreendendo: misturar o sulfato de cálcio hemi-hidratado e o carbonato de cálcio com água para formar uma primeira pasta; misturar o composto de alumínio com água para formar uma solução de Alúmen; passar a primeira pasta e a solução de Alúmen através das respectivas aberturas de entrada (107, 117) de um conduto conector (80) para combinar no conduto conector (80) para criar uma corrente mista combinada (82) que descarrega do conduto conector (80) através de uma abertura de descarga (47, 119); misturar a corrente mista combinada (82) em um misturador de corrente combinada (90) selecionado a partir de um misturador estático ou misturador dinâmico para ativar todas ou uma porção do carbonato de cálcio ao reagir a porção do carbonato de cálcio com o composto de alumínio para criar a pasta de gesso espumada; transferir a corrente de formação de espuma mista combinada (82) do misturador de fluxo combinado para uma cavidade (8) entre dois painéis de parede; e deixar a pasta de gesso espumada na cavidade (8) expandir, endurecer e secar.
9. Método para fabricar produto de gesso espumado, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o conduto conector (80) é selecionado a partir de um conduto de conectores em Y (Wye connector) (40) e um conector em T (60); em que o conduto de conector em Y (40) tem um primeiro tubo de entrada lateral (42), que define uma primeira referida abertura de entrada (43) e um segundo tubo de entrada lateral (44), que define uma segunda referida abertura de entrada (45) e um tubo de descarga (46) que define uma abertura de descarga (47), em que o primeiro tubo de entrada lateral (42) do conduto conector em Y (40) e o segundo tubo de entrada lateral (44) definem um ângulo agudo, em que o primeiro tubo de entrada lateral (42) do conduto conector em Y (40) e o tubo de descarga (46) definem um primeiro ângulo obtuso, em que o tubo de entrada do segundo conduto condutor em Y e o tubo de descarga (46) definem um segundo ângulo obtuso; em que o conector em T (60) tem um primeiro tubo (62) tendo uma primeira extremidade aberta (63) oposta a uma segunda extremidade aberta (65) e um segundo tubo (66) em comunicação com o primeiro tubo (62) e definindo uma terceira extremidade aberta (67), o primeiro tubo perpendicular (62) ao segundo tubo (66), em que uma da primeira, segunda e terceira extremidades abertas (63, 65, 67) é a primeira abertura de entrada (63), uma da primeira, segunda e terceira extremidades abertas (63, 65, 67) que não é a primeira abertura de entrada (43) é a segunda abertura de entrada (45) e a primeira, a segunda ou a terceira extremidade aberta (63, 65, 67) que não é a primeira abertura de entrada (43) ou a segunda abertura de entrada (45) é a abertura de descarga (47, 119).
10. Sistema de parede de cavidade (1), CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: painéis de placas opostos (2, 4) ligados a uma estrutura compreendendo vigas (6, 12, 14) para definir uma cavidade (8) entre os painéis de placas opostos (2, 4); um produto de gesso espumado resultante da pasta de gesso espumada endurecido e seco feito de água e uma composição à base de gesso como definida na reivindicação 1; localizado dentro da cavidade (8), o produto de gesso espumado com a densidade de 160,18 a 881,02 kg/m3 (10 a 55 libras/pé cúbico), em que o produto de gesso espumado tem um volume total de vazio de 30 a 90 porcento em volume.
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