BR112021007474A2

BR112021007474A2 - método para preparar um produto à base de gipsita

Info

Publication number: BR112021007474A2
Application number: BR112021007474-0A
Authority: BR
Inventors: Kirsty Walton; Nicholas Jones; David Cutler; Nicola Jupp; Laura Brooks
Original assignee: Saint-Gobain Placo
Priority date: 2018-11-15
Filing date: 2019-11-07
Publication date: 2021-07-27
Also published as: SG11202103386RA; PH12021550935A1; RU2762346C1; WO2020099243A1; CL2021001180A1; GB201818653D0; GB2579043B; CA3115192A1; US20220009832A1; US12098097B2; MX2021004227A; CA3115192C; GB2579043A; CN113286768A; AU2019382061B2; KR20210090245A; AU2019382061A1; JP2022506015A; EP3880629A1

Abstract

MÉTODO PARA PREPARAR UM PRODUTO À BASE DE GIPSITA. Um método para preparar um produto à base de gipsita compreende as etapas de misturar gipsita calcinada com partículas de polímero e água para prover uma pasta fluida. As partículas de polímero compreendem principalmente acetato polivinílico, e têm uma distribuição de tamanho de partícula, medida usando difratometria a laser, de forma que partículas tendo um diâmetro de 4,5 µm ou menos proveem pelo menos 90% do volume de partícula total.

Description

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MÉTODO PARA PREPARAR UM PRODUTO À BASE DE GIPSITA

[001] A presente invenção refere-se a um método para preparar um produto à base de gipsita compreendendo um aditivo de polímero, em particular a um método para preparar um produto à base de gipsita compreendendo acetato polivinílico.

[002] Painéis leves tais como gesso cartonado (por exemplo gesso cartonado de gipsita), placa de poliestireno e placas de fibra são comumente utilizados para prover partições dentro de edifícios. Suas vantagens para esta aplicação incluem o fato de serem leves e de instalação rápida.

[003] No entanto, em certos casos, tais painéis leves podem ter a desvantagem de não serem fortes o suficiente para suportar acessórios (por exemplo pias, televisores, radiadores, extintores de incêndio, prateleiras e qualquer outro item que requeira fixação ao painel) quando o meio de fixação (por exemplo, um parafuso) é inserido diretamente no painel, ou seja, sem a presença de um inserto, tal como um plugue de parede ou âncora. Em tais casos, o peso do acessório pode fazer com que o meio de meio de fixação (por exemplo, um parafuso) seja puxado para fora do painel, de modo que o acessório caia para longe da repartição.

[004] Tipicamente, este problema foi solucionado por meio do provimento de folhas de contraplacado para aumentar a força de fixação do painel. Neste caso, a folha de contraplacado é provida no lado do painel oposto àquele no qual o acessório deve ser localizado. A folha de contraplacado pode prover força aumentada para reter um ou mais meios de fixação (por exemplo parafusos) empregados para assegurar o acessório ao painel. Tipicamente, a folha de contraplacado é posicionada no interior da estrutura da repartição, e o gesso cartonado então é fixado ao contraplacado, de forma que fique fora da estrutura da repartição.

[005] Como uma alternativa, meios de suporte de metal podem ser providos. Esses podem compreender placas de fixação, canais, tiras ou fechos

2 / 10 de metal. Como é o caso para folhas de contraplacado, os meios de suporte de metal são posicionados, de forma geral, no lado do painel oposto àquele no qual o acessório deve ser assegurado, e agem para receber e assegurar o meio de fixação, por exemplo parafusos de fixação, que são usados para reter o acessório ao painel.

[006] Ambos esses arranjos têm a desvantagem de exigir que os painéis e os componentes de suporte adicionais sejam fixados um ao outro no local. Ademais, quando meios de suporte de metal são usados, uma pluralidade de tais meio de suporte pode ser necessária para suportar o conjunto completo de meios de fixação exigidos para assegurar o acessório ao painel. Logo, o processão de instalação pode ser demorado e custoso.

[007] Além disso, a adição de meio de suporte de metal ou folhas de contraplacado aumenta o peso e a espessura da repartição e/ou resulta em uma redução no espaço da parede da cavidade. De forma geral, o contraplacado em si deve ser cortado para o tamanho adequado no local, assim aumentando o tempo exigido para instalação e possivelmente levando à liberação de poeira e componentes potencialmente prejudiciais.

[008] Portanto, há a necessidade de prover painéis melhorados que sejam capazes de reter meios de fixação e suportar acessórios, e que não exijam processos de instalação que consumam muito tempo.

[009] Anteriormente, foi verificado que a incorporação de um polímero e/ou fibras na matriz de gipsita de um gesso cartonado de gipsita pode ajudar a aumentar a força de fixação da placa. Tipicamente, o componente de polímero e/ou fibra é misturado na pasta fluida de gipsita usada para formar o gesso cartonado.

[0010] Surpreendentemente, foi agora verificado que, no caso em que acetato polivinílico é incorporado na matriz de gipsita de um produto à base de gipsita, a força de fixação do produto à base de gipsita pode ser aprimorada ainda mais se o acetato polivinílico for provido na forma de uma distribuição

3 / 10 de partícula fina.

[0011] Portanto, em um primeiro aspecto, a presente invenção pode prover um método para preparar um produto à base de gipsita, compreendendo as etapas de misturar gipsita calcinada com partículas de polímero e água para prover uma pasta fluida, as partículas de polímero compreendendo principalmente acetato de polivinila, em que as partículas de polímero têm uma distribuição de tamanho de partícula, medida usando difratometria a laser, de forma que partículas tendo um diâmetro de 4,5 µm ou menos proveem pelo menos 90% do volume de partícula total.

[0012] Tipicamente, as partículas de polímero são incorporadas na pasta fluida na forma de uma emulsão à base de água. Em tais casos, o método pode compreender adicionalmente a etapa de incorporar uma quantidade adicionalmente de água na pasta fluida, em adição à emulsão à base de água.

[0013] Em uma alternativa menos preferida, as partículas de polímero podem ser incorporadas na pasta fluida em uma forma seca, e a água pode ser provida separadamente para formar a pasta fluida.

[0014] A distribuição de tamanho de partícula das partículas de polímero é determinada usando medição de difratometria a laser do tamanho da partícula quando as partículas são suspensas em uma emulsão à base de água.

[0015] Preferivelmente, as partículas de polímero têm uma distribuição de tamanho de partícula, medida usando difratometria a laser, de forma que partículas tendo um diâmetro de 4 µm ou menos proveem pelo menos 90% do volume de partícula total.

[0016] Mais preferivelmente, as partículas de polímero têm uma distribuição de tamanho de partícula, medida usando difratometria a laser, de forma que partículas tendo um diâmetro de 3,5 µm ou menos proveem pelo

4 / 10 menos 90% do volume de partícula total.

[0017] Em certos casos, a distribuição de tamanho de partícula das partículas de polímero é monomodal (também conhecida como unimodal).

[0018] Tipicamente, o conteúdo médio de acetato polivinílico das partículas é pelo menos 80% em volume, preferivelmente 85% em volume, mais preferivelmente 90% em volume.

[0019] Em certos casos, as partículas adicionalmente compreendem álcool polivinílico, que pode estar presente como uma camada superficial que se estende parcialmente ou totalmente em torno do exterior da partícula. É considerado que a presença de álcool polivinílico seja normalmente devida à hidrólise parcial do acetato polivinílico. É considerado que a presença de álcool polivinílico pode auxiliar na estabilização das partículas de polímero.

[0020] Tipicamente, as partículas de polímero estão presentes na pasta fluida em uma quantidade de pelo menos 1% em peso em relação à gipsita calcinada, preferivelmente pelo menos 3% em peso, o mais preferivelmente pelo menos 4% em peso.

[0021] Tipicamente, as partículas de polímero estão presentes na pasta fluida em uma quantidade de 25% em peso ou menos em relação à gipsita calcinada, preferivelmente 20% em peso ou menos, o mais preferivelmente 15% em peso ou menos.

[0022] A gipsita calcinada tipicamente compreende sulfato de cálcio hemihidratado e/ou anidrido de sulfato de cálcio. Sulfato de cálcio hemihidratado pode estar presente na forma alfa e/ou na forma beta.

[0023] Tipicamente, o medidor de água da pasta fluida (incluindo qualquer água que seja provida como parte de uma emulsão de partículas de polímero e qualquer água que seja provida separadamente) é pelo menos 40% em peso em relação à gipsita calcinada, preferivelmente pelo menos 50% em peso, o mais preferivelmente pelo menos 60% em peso em relação à gipsita calcinada. De forma geral, medidores de água menores (por exemplo, até 40%

5 / 10 em peso) são alcançáveis quando o sulfato de cálcio hemihidratado está total ou predominantemente presente na forma alfa, por exemplo, quando pelo menos 50% em peso do sulfato de cálcio hemihidratado está presente na forma alfa. Tipicamente, medidores de água maiores (por exemplo, pelo menos 60% em peso) são exigidos quando o sulfato de cálcio hemihidratado está total ou predominantemente presente na forma beta, por exemplo, quando pelo menos 50% em peso do sulfato de cálcio hemihidratado está presente na forma beta.

[0024] Tipicamente, o medidor de água da pasta fluida é menor que 120% em peso em relação à gipsita calcinada, preferivelmente menor que 100% em peso.

[0025] Tipicamente, o método compreende adicionalmente a etapa de incorporar um reforço fibroso na pasta fluida, por exemplo, fibras de vidro. Em certos casos, as fibras do reforço fibroso têm um comprimento médio na faixa de 2-20 mm, tipicamente 5-15 mm. Em geral, o reforço fibroso está presente na pasta fluida em uma quantidade de pelo menos 1% em peso em relação à gipsita calcinada, preferivelmente pelo menos 1,5% em peso, mais preferivelmente pelo menos 2% em peso.

[0026] Tipicamente, o reforço fibroso está presente na pasta fluida em uma quantidade de 15% em peso ou menos em relação à gipsita calcinada, preferivelmente 10% em peso ou menos, o mais preferivelmente 5% em peso ou menos.

[0027] Tipicamente, o método é usado para produzir uma placa cujo núcleo tem uma matriz de gipsita. Tipicamente, a placa é provida com um revestimento em pelo menos uma face, por exemplo, um revestimento de papel ou uma manta de fibra de vidro. Tipicamente, o revestimento é parcial ou totalmente embutido na placa. Ou seja, durante o assentamento da pasta fluida de gipsita para formar a placa, a pasta fluida de gipsita aplicada penetra no revestimento parcial ou totalmente.

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[0028] Tipicamente, a placa tem uma força de remoção de parafuso de pelo menos 550 N, preferivelmente pelo menos 600 N.

[0029] Outros materiais, adjuvantes e ingredientes não deletérios podem, quando apropriado, ser incluídos na pasta fluida. Esses materiais não deletérios podem incluir outros ingredientes opcionais, tais como polímeros diferentes do acetato polivinílico ou álcool polivinílico (incluindo outros polímeros sintéticos e/ou amido); definidos aceleradores e retardadores; inibidores de deformação (tais como agentes anti-flacidez); aditivos anti- encolhimento; inibidores de recalcinação; estabilizadores de espuma; bactericidas; fungicidas; ajustadores de pH; agentes corantes; retardadores de fogo; aditivos hidrofóbicos; e cargas (tais como material mineral em partículas ou plásticos, que podem, em algumas modalidades, estar na forma expandida).

[0030] A invenção será agora descrita a título de exemplo com referência às Figuras a seguir, nas quais: as Figuras 1(a) a 1(h) mostram representações gráficas das distribuição de tamanho de partícula dos Exemplos 1-8 respectivamente; as Figuras 1(i) a 1(k) mostram representações gráficas das distribuição de tamanho de partícula dos Exemplos Comparativos 9-11 respectivamente; a Figura 2 mostra dados de remoção de parafuso para os Exemplos 1-8 e Exemplos Comparativos 9-11. Exemplos

[0031] As distribuições de tamanho da partícula com base em volume de 11 amostras de emulsões de acetato polivinílico à base de água foram determinadas e usadas para calcular o valor D90 para cada amostra.

[0032] Subsequentemente, as emulsões foram, cada uma, incorporada em uma pasta fluida à base de gipsita respectiva, em uma quantidade suficiente para prover um conteúdo de acetato polivinílico de 4,5% em peso

7 / 10 em relação à gipsita calcinada (medida pelo peso seco do acetato polivinílico). A pasta fluida também continha fibra em uma quantidade de 2,3% em peso em relação à gipsita calcinada, e tinha um conteúdo total de água suficiente para prover um medidor de água de 80% em peso em relação à gipsita calcinada. Cada pasta fluida foi então formada em uma placa de gipsita respectiva. A força de remoção de parafuso de cada placa foi determinada.

[0033] Os resultados são mostrados na Tabela 1. Adicionalmente, as representações gráficas das distribuições de tamanho da partícula com base em volume para cada amostra de acetato polivinílico são mostradas nas Figuras 1 (a)-(k), e os resultados de remoção de parafuso são graficamente exibidos na Figura 2. Tabela 1 Amostra D90 (µm) Força de desengate por tração da placa de gipsita (N) Exemplo 1 0,73 713 ± 47 Exemplo 2 3,08 691 ± 39 Exemplo 3 2,94 685 ± 60 Exemplo 4 2,90 689 ± 40 Exemplo 5 2,42 625 ± 35 Exemplo 6 3,53 612 ± 51 Exemplo 7 2,13 630 ± 63 Exemplo 8 2,93 612 ± 55 Exemplo Comparativo 9 6,56 480 ± 69 Exemplo Comparativo 10 7,28 476 ± 73 Exemplo Comparativo 11 4,73 493 ± 74 Determinação do valor D90

[0034] As distribuições de tamanho da partícula com base em volume de dispersões aquosas de acetato de polivinila foram medidas usando difratometria a laser, usando um analisador de tamanho da partícula por

8 / 10 difração a laser Malvern Mastersizer 3000.

[0035] Amostras de acetato polivinílico foram diluídas em água para produzir uma emulsão contendo 4,5% em peso de conteúdo sólido de acetato polivinílico. A emulsão foi agitada manualmente por um minuto para assegurar uma dispersão uniforme do polímero antes de ser pipetado para a unidade de dispersão do analisador. A emulsão de polímero foi adicionada em uma quantidade para produzir um obscurecimento de entre 1% e 4%. A unidade de dispersão foi agitada a 3000 ± 50 rpm.

[0036] O analisador foi operado em modo de partícula esférica.

[0037] Três amostras foram testadas para cada Exemplo e Exemplo Comparativo, e seis traços de distribuição de tamanho de partícula foram tomados para cada amostra. Logo, 18 testes foram realizados para cada Exemplo e Exemplo Comparativo. Os valores D90 na Tabela 1 representam a média tomada desses 18 testes. As representações gráficas da distribuição de tamanho de partícula mostradas nas Figuras 1(a) a 1(k) mostram a média dois seis traços tomados de uma das amostras. Produção de amostras de placa de gipsita

[0038] Na produção de amostras de placa de gipsita, a pasta fluida de gipsita foi preparada a partir de estuque (gipsita calcinada), fibras de vidro tendo um comprimento médio de 6mm, uma emulsão de acetato polivinílico à base de água e água adicional.

[0039] O conteúdo de fibra da pasta fluida foi 2,3% em peso em relação ao estuque. A emulsão de acetato polivinílico foi adicionada à pasta fluida em uma quantidade para prover um conteúdo de acetato polivinílico de 4,5% em peso em relação ao estuque, excluindo a água presente na emulsão. O medidor de água da pasta fluida (incluindo água da emulsão de acetato polivinílico e água adicional) foi 80% em peso em relação ao estuque.

[0040] A pasta fluida foi preparada por meio da mistura manual da quantidade requerida de emulsão de acetato polivinílico à base de água com a

9 / 10 água adicional. Subsequentemente, as fibras foram adicionadas à emulsão diluída e misturadas por 30 s usando um misturador Kenwood. Depois disso, o estuque foi adicionado à mistura aquosa de acetato polivinílico/fibra no misturador Kenwood e misturado por 30 s.

[0041] A pasta fluida foi derramado em um molde que definiu uma cavidade plana com faces opostas. A faces opostas da cavidade foram revestidas com papel que foi saturado com água. O molde foi apoiado de forma que a cavidade ficasse em uma orientação vertical. A superfície externa do molde foi batida para remover quaisquer bolsos de ar na pasta fluida, e mais pasta fluida foi derramada na cavidade conforme necessário até que estivesse cheia.

[0042] A pasta fluida foi deixada assentar por 15-20 minutos, após o que o molde foi aberto, e a placa de gipsita removida. Todo excesso de papel foi aparado nas bordas da placa, e fita adesiva foi enrolada nas bordas das placas.

[0043] 25 minutos depois da pasta fluida ter sido derramada no molde, a placa foi colocada em um forno a 160°C por uma hora. Subsequentemente, a placa foi retirada do forno, a fita adesiva foi retirada das bordas da placa e a placa foi colocada em outro forno a 40°C por aproximadamente 24 horas, até atingir a massa constante.

[0044] Em seguida, a placa foi condicionada a 23°C e 50% de umidade relativa por aproximadamente 24 horas, até a obtenção de massa constante. Medição da força de remoção de parafuso

[0045] O teste de remoção de parafuso envolve aplicar uma força de tração a um parafuso que está embutido em uma placa, usando uma máquina de teste universal, até que o parafuso seja destacado da placa.

[0046] Testes de remoção de parafuso foram realizados nas placas condicionadas usando parafusos de rosca única Unifix com um comprimento

10 / 10 de 50 mm e uma haste de 5 mm de diâmetro.

Antes de iniciar o teste de remoção, o parafuso foi inserido na placa de modo que 10mm (± 1mm) do parafuso se estendesse da parte de trás da placa.

Foi aplicada uma pré-carga de 10N, seguida do aumento da carga a uma velocidade da cruzeta de 10mm/s até a falha.

A carga de falha de pico foi registrada para prover a força de tração.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para preparar um produto à base de gipsita, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de misturar gipsita calcinada com partículas de polímero e água para prover uma pasta fluida, as partículas de polímero compreendendo principalmente acetato de polivinila, em que as partículas de polímero têm uma distribuição de tamanho de partícula, medida usando difratometria a laser, de forma que partículas tendo um diâmetro de 4,5 µm ou menos proveem pelo menos 90% do volume de partícula total, e em que as partículas adicionalmente compreendem álcool polivinílico e a fase de álcool polivinílico está presente como uma camada superficial que se estende parcialmente ou totalmente em torno do exterior da partícula

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as partículas de polímero têm uma distribuição de tamanho de partícula, medida usando difratometria a laser, de forma que partículas tendo um diâmetro de 4 µm ou menos proveem pelo menos 90% do volume de partícula total.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que as partículas de polímero têm uma distribuição de tamanho de partícula, medida usando difratometria a laser, de forma que partículas tendo um diâmetro de 3,5 µm ou menos proveem pelo menos 90% do volume de partícula total.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato que o conteúdo médio de acetato de polivinila das partículas é pelo menos 90% por volume.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato que as partículas de polímero são providas na forma de uma emulsão à base de água.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de incorporar uma quantidade adicionalmente de água na pasta fluida, em adição à emulsão à base de água.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato que as partículas de polímero estão presentes na pasta fluida em uma quantidade de pelo menos 1% em peso em relação à gipsita calcinada.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato que compreende adicionalmente a etapa de incorporar fibras, tal como fibras de vidro, na pasta fluida.

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato que as fibras estão presentes na pasta fluida em uma quantidade de pelo menos 1% em peso em relação à gipsita calcinada.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato que o produto à base de gipsita é uma placa.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato que a placa é provida com um revestimento em pelo menos uma face, o revestimento sendo, por exemplo, um revestimento de papel ou uma manta de fibra de vidro.

12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente as etapas de conformar a pasta fluida e permitir que ela se assente para prover um gesso cartonado de gipsita.

Petição 870210035603, de 19/04/2021, pág. 20/28 Densidade de Volume (%) Densidade de Volume (%) Classes de Tamanho Classes de Tamanho Exemplo 1 Exemplo 2 1/4

Densidade de Volume (%)

Densidade de Volume (%) Classes de Tamanho Classes de Tamanho Exemplo 3 Exemplo 4

Petição 870210035603, de 19/04/2021, pág. 21/28 Densidade de Volume (%)

Densidade de Volume (%) Classes de Tamanho Classes de Tamanho Exemplo 6 2/4

Exemplo 5

Densidade de Volume (%) Densidade de Volume (%)

Classes de Tamanho Classes de Tamanho Exemplo 7 Exemplo 8

Petição 870210035603, de 19/04/2021, pág. 22/28 Densidade de Volume (%)

Densidade de Volume (%) Classes de Tamanho Classes de Tamanho

Exemplo Comparativo 9 Exemplo Comparativo 10 3/4

Densidade de Volume (%) Classes de Tamanho

Exemplo Comparativo 11

Petição 870210035603, de 19/04/2021, pág. 23/28 4/4

Teste de Remoção de Parafuso (N) Exemplo 1 Exemplo 2 Exemplo 3 Exemplo 4 Exemplo 5 Exemplo 6 Exemplo 7 Exemplo 8 Exemplo Exemplo Exemplo Comparativo 11 Comparativo 9 Comparativo 10