BRPI0612040A2

BRPI0612040A2 - lama de gesso e painel de gesso

Info

Publication number: BRPI0612040A2
Application number: BRPI0612040-7A
Authority: BR
Inventors: David R Blackburn; John W Wilson; Dennis M Lettkeman; Qingxia Liu; Michael P Shake; Brian Randall
Original assignee: United States Gypsum Co
Priority date: 2005-06-14
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2010-10-13
Also published as: NZ562971A; TW200704619A; WO2006138000A2; MX2007015523A; UA91862C2; US20100056655A1; ES2714805T3; IL187018A0; PT1896374T; US20060278127A1; JP2008543716A; DK1896374T3; US8142915B2; HUE043562T2; US20110213043A1; RU2420471C2; RU2008101459A; US20060278130A1; US7767019B2; WO2006138000A3

Abstract

LAMA DE GESSO E PAINEL DE GESSO. Uma lama de gesso inclui água, um componente hidráulico incluindo estuque e um dispersante de policarboxilato. O dispersante tem duas unidades repetidas segundo a qual a primeira unidade repetida é uma unidade repetida de ácido monocarboxílico insaturado olefínico ou um éster ou sal do mesmo, e a segunda unidade repetida é um grupo vinila ou aula ligado a um poliéter pó uma ligação de éster. A lama pode ser produzida em um painel de gesso.

Description

LAMA DE GESSO E PAINEL DE GESSO

REFERÊNCIAS CRUZADAS AOS PEDIDOS RELACIONADOS

Esse pedido é uma continuação em parte da U.S denúmero de série 11/152.418 intitulada "Gypsum ProductsUtilizing a Two-Repeating Unit Dispersant and a Method ofMaking Them", depositada em 14 de junho de 2005, e aquiincorporada por referência.

Esse pedido é relacionado a U.S co-pendente de n° desérie 11/152.317, intitulada "Modifiers for Gypsum Productsand Method of Using Them"; U.S n° de série 11/152.323,intitulada "Method of Making a Gesso Lama with Modifiersand Dispersants" e U.S e U.S de n° de série 11/152,404,intitulado "Effective Use of Dispersants in WallboardContaining Foam11, todos depositados em 14 de junho de 2005,e todos por meio deste incorporados por referência.

Esse pedido ainda se refere a U.S. de n° de série. 11/xxx.xxx (Ref. do advogado 2033.75338), intitulado"Modifiers ,for Gypsum Products and Method of Using Them";U.S. de n° de série. ll/xxx,xxx (Ref. do advogado n° .2033.75339), intitulado "Method of Making a Gypsum Lamawith Modifiers and Dispersants" e U.S. de n° de série,ll/xxx,xxx (Ref. do advogado n° . 2033.75341), intitulado,"Effective Use of Dispersants in Wallboard ContainingFoam", todos depositados concorrentemente aqui e todos pormeio deste incorporados por referência.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Essa invenção se refere a produtos de gesso de secagemrápida. Mais especificamente, ela se refere a uma lama degesso e a um revestimento interno para parede que requermenos tempo de secagem ou menos energia que produtosconvencionais.

Produtos de construção baseados em gesso são comuraenteusados na construção. Painel para revestir o interior daparede feito de gesso é um agente retardante de fogo e podeser usado na construção de paredes de quase qualquer forma.Ele é usado principalmente em um interior da parede eprodutos para forro do teto. Gesso tem propriedades à provade som. Ele é de conserto relativamente fácil ousubstituído se ele se torna danificado. Existe umavariedade de acabamentos decorativos que pode ser aplicadaao painel que reveste o interior da parede, incluindo tintae papel de parede. Mesmo com todas essas vantagens, ele éainda um material de construção relativamente barato.

Uma razão para o baixo custo dos painéis para revestiro interior da parede é que eles são fabricados por umprocesso que é rápido e eficiente. Uma lama, incluindohemidrato de sulfato de cálcio e água, é usada para formaro núcleo, e é continuamente depositado em uma folha decobertura de papel móvel sob um misturador. Uma segundafolha de cobertura de papel é aplicada sobre e o conjuntoresultante é formado na forma de um painel. Hemidrato desulfato de cálcio reage com uma quantidade suficiente daágua para converter o hemidrato em uma matriz de cristaisde dihidrato de sulfato de cálcio entrelaçados, fazendo comele solidifique e se torne firme. A tira contínua dessemodo formada é transportada em uma correia até o gessocalcinado ter solidificado, e a tira é posteriormentecortada para formar painéis de comprimento desejado, cujospainéis são transportados através de um forno de secagempara remover excesso de umidade. Já que cada dessas etapasleva somente alguns minutos, pequenas mudanças em qualquerdas etapas do processo pode levar a ineficiências totais noprocesso de fabricação.

A quantidade de água adicionada para formar a lamaestá em excesso daquela necessária para completar a reaçãode hidratação. Parte da água que é adicionada à lama degesso é usada para hidratar o gesso calcinado, tambémconhecido como hemidrato de sulfato de cálcio, para formaruma matriz entrelaçada de cristais de dihidrato de sulfatode cálcio. Excesso de água fornece à fluidez suficiente dalama que flua para fora do misturador e sobre o material derevestimento a ser conformado em uma largura e espessuraapropriadas. 0 excesso de água é removido do painel porevaporação. Se o excesso de água foi deixado evaporar emtemperatura ambiente, poder-se-ia tomar bastante espaçopara empilhar e armazenar painel de revestimento parainterior da parede enquanto que foi permitido secagem a arou ter um agente transportador longo suficiente parafornecer tempo de secagem adequado. Até o painel estarsólido relativamente seco, ele de alguma forma é frágil,então ele deve ser protegido de ser quebrado ou danificado.

Para secar os painéis em um período relativamentecurto de tempo, o produto para revestimento para interiorda parede é geralmente seco evaporando a água extra emtemperaturas elevadas, por exemplo, em uma estufa ou forno.

É relativamente caro construir e operar o forno emtemperaturas elevadas, particularmente quando o custo decombustíveis fósseis aumenta. Uma redução nos custos deprodução poderia ser realizada reduzindo a quantidade deexcesso de água presente nos painéis de gesso sólidos querevestem o interior da parede que é posteriormente removidapor evaporação.

Outra razão para diminuir água é que a resistência dosprodutos de gesso é inversamente proporcional à quantidadede água usada em sua fabricação, especialmente em lamas degrande densidade. Como o excesso de água evapora, ela deixavazios na matriz uma vez ocupada pela água. Onde grandesquantidades de água foram usadas para fluidizar a lama degesso, mais e grandes vazios permanecem no produto quandoele está completamente seco. Esses vazios diminuem adensidade do produto e resistência no produto acabado.

Dispersantes são conhecidos para uso com gesso queajudam fluidizar a mistura de água e hemidrato de sulfatode cálcio de modo que menos água é necessária para produziruma lama fluível. Dispersantes de sulfonato de naftalenosão bem conhecidos, mas têm eficácia limitada. Dispersantesde policarboxilato são comumente usados com cimentos e,para uma menor grau, com gesso. A classe de compostosrepresentados pelo termo de "dispersantes depolicarboxilato" é grande, e é muito difícil de prever comocompostos individuais reagem em meio diferente.

Apesar da grande quantidade da técnica anterior dedispersantes de policarboxilato, é difícil prever o efeitode qualquer composto particular nos produtos com os quaisele é usado. Policarboxilatos são geralmente conhecidos pormelhorar fluidez em cimento. Isso não necessariamentesignifica que cada policarboxilato irá produzir o mesmoresultado nos produtos de gesso. Gesso e cimento foramdiferentes modelos de cristal que podem dispersardiferentemente em uma solução de policarboxilato. Os temposde solidificação desses materiais hidráulicos são muitodiferentes, produzindo os efeitos retardantes de algunspolicarboxilatos que são negligentes em cimento críticopara a solidificação de um painel de gesso de revestimentopara interior da parede. Existem ainda variações dentro docampo de produtos de gesso, com alguns policarboxilatossendo eficazes para certas fontes de gesso e não outras. Afalta de previsão da eficácia de policarboxilato em gessoou cimento torna difícil produzir um produto pararevestimento para interior da parede com pouco águafornecendo as limitações do processo de fabricação.

Outra desvantagem é que policarboxilatos sãoconhecidos por interagir com outros aditivos em produtos degesso. Por exemplo, espuma pode ser adicionada ao painel degesso de revestimento para interior da parede para reduziro peso do painel. Entretanto, alguns policarboxilatosdesestabilizam algumas espumas, provocando colapso e perdade sua eficácia antes do painel solidificar. Reação dopolicarboxilato com espuma não é geralmente previsível doconhecimento da estrutura química do dispersante depolicarboxilato particular que está sendo usado.

Em adição ao agir como um dispersante,policarboxilatos são conhecidos para retardar asolidificação de lamas hidráulicas. Retardo nasolidificação de uma lama de cemento por vários minutospoderia ser negligível. Entretanto, em uma linha em altavelocidade de painel de revestimento para interior daparede, retardo da solidificação de minutos poderiaresultar em um painel muito macio para cortar, muito frágilpara mover para o forno ou mesmo muito macio paratransportar na linha de produção. Painel de revestimentopara interior da parede poderia ser aproximadamente 50%sólido quando ele é cortado com a faca de modo a suportarsubseqüente manuseio. Quando altas dosagens depolicarboxilatos são usadas para produzir uma lama fluívelem relações de estuque para pouca água, o tempo desolidificação pode ser atrasado suficiente para requererredução na velocidade da linha que produz o painel derevestimento para interior da parede, severamente reduzindoeficiência. Desse modo, retardo dos tempos de solidificaçãodo produto de somente minutos tem o potencial de reduzir aprodutividade de uma linha de painel de revestimento parainterior da parede a metade, enquanto que um atraso noprocessamento de materiais a base de cimento não poderiaser observado.

Ainda, retardo dos tempos de solidificação pelo uso dedispersantes de policarboxilato não pode ser sempresuperado pela adição de aceleradores de solidificação. Aadição de aceleradores de solidificação para misturadordiminui o tempo de solidificação, mas também provoca aformação de cristais de dihidrato antes de a suspensãodeixar o misturador, resultando no espessamento prematuro efluidez reduzida da lama. Desse modo, o uso de aceleradoresde solidificação para superar o retardo de solidificaçãopode demonstrar o propósito de adicionar o dispersante depolicarboxilato para aumentar a fluidez em primeiro lugar.

Seria uma grande melhora se uma lama de gesso fossedesenvolvida do qual o painel de revestimento para interiorda parede poderia ser produzido que não fosse requeridotempos de secagem longos ou secagem em forno. Além disso, alama melhorada poderia secar rapidamente sem o aumento nostempos de solidificação associados com o uso dedispersantes de policarboxilato.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Essa e outras necessidades são melhoradas pelapresente invenção de uma lama de gesso melhorada e produtopara revestimento do interior da parede, e um método deproduzi-los. A lama de gesso inclui água, um componentehidráulico incluindo pelo menos 50% de hemidrato de sulfatode cálcio baseado no peso do componente hidráulico e umdispersante de policarboxilato de duas unidades repetidasespecíficas.

O dispersante de policarboxilato é um copolímero queinclui uma primeira e uma segunda unidade repetida, segundoa qual dita primeira unidade repetida é uma unidaderepetida de ácido monocarboxílico insaturado olefínico ouum és ter ou um sal do mesmo, ou uma unidade repetida deácido sulfúrico insaturado olefínico ou um sal do mesmo, edita segunda umidade repetida é da fórmula geral:

<formula>formula see original document page 8</formula>

onde R1 é representado pela fórmula

<formula>formula see original document page 8</formula>

R2 é hidrogênio ou um grupo hidrocarbonato alifáticoC1 a C5. R3 é um grupo arila substituído ou não substituído,preferivelmente fenila. R4 é hidrogênio ou um grupohidrocarbonato alifãtico Ci a C20, um grupo hidrocarbonatocicloalifático C5 a C8, um grupo arila C6 a Ci4 ou um grupode acordo com as fórmulas:

<formula>formula see original document page 9</formula>

R5 e R7, independentemente um do outro, representam umgrupo alquila, arila, aralguila ou alguilarila e R6 é umgrupo alquila, arila, aralquila ou alcarila divalente. ρ é0 a 3, inclusive, m e η são, independentemente, um inteirode 2 a 4, inclusive, χ e y são, independentemente, inteirosde 55 a 350, inclusive. 0 valor de ζ é de 0 a 200,inclusive.

Um segundo aspecto dessa invenção é um painel de gessoque inclui um núcleo de dihidrato de sulfato de cálcio e odispersante descrito acima.

A lama de gesso dessa invenção, o método de produzi-lae o painel de gesso produzido da mesma resultam emeconomias de custo na carga de combustível dos fornos.

Menos água necessita ser direcionada dos poros dos produtosde gesso, permitindo uma redução na temperatura dos fornosou a quantidade de tempo que os produtos gastam no forno.Combustíveis fósseis são conservados e suas economias decusto podem ser realizadas.

0 dispersante usado nessa invenção é também menosretardante do que outros dispersantes de policarboxilatopara a mesma fluidez. Isso reduz a necessidade deaceleradores de solidificação e custos associados. Eletambém permite a relação de estuque para água ser reduzidaem um painel de gesso antes da resistência à verde doproduto ser insuficiente para fabricação continua.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Uma lama de gesso é produzida de hemidrato de sulfatode cálcio, água e um dispersante de duas umidades repetidasespecíficas. 0 dispersante inclui uma unidade repetida deácido carboxílico e uma unidade repetida de alquenilpoliéter glicól.

O material hidráulico inclui qualquer hemidrato desulfato de cálcio, também conhecido como estuque ou gessocalcinado, preferivelmente em quantidades de pelo menos50%. Preferivelmente, a quantidade de hemidrato de sulfatode cálcio é pelo menos 75%, pelo menos 80% ou pelo menos85% de estuque. Em muitas formulações de painel derevestimento para interior da parede, o material hidráulicoé substancialmente todos o hemidrato de sulfato de cálcio.Qualquer forma de gesso calcinado pode ser usada,incluindo, mas não limitado à alfa ou beta estuque. Uso deanidrito de sulfato de cálcio, gesso sintético ou gessomoído muito fino é também contemplado, emborapreferivelmente me pequenas quantidades de menos que 20%.Outros materiais hidráulicos, incluindo cimento e cinzavolante, são opcionalmente incluídos na lama.

Embora quaisquer benefícios do estuque dessa invenção,estuques de fontes diferentes incluem quantidadesdiferentes e tipos de sal e impurezas. A lama dessainvenção é menos eficaz quando o hemidrato de sulfato decálcio tem concentrações relativamente altas de sais deocorrência natural. Estuques com pouco sal são definidoscomo aqueles tendo sais solúveis de menos que 300 partespor milhão. Estuques com alto teor de sais incluem aquelestendo sais solúveis de pelo menos 600 partes por milhão.Depósitos de gesso de Southard, OK, Little Narrows, NovaScotia, Fort Dodge, IA, Sweetwater, TX, Plaster City, CA emuitas outras localizações se enquadram nessa preferência.

0 dispersante usado na lama inclui duas unidadesrepetidas. A primeira unidade repetida é uma unidaderepetida de ácido monocarboxiIico insaturado olefínico, uméster ou sal do mesmo. Exemplos da primeira unidaderepetida são ácido acrílico, ácido metacrílico, ácidocrotônico, ácido isocrotônico, ácido alil sulfônico e ácidovinil sulfônico. Sais mono ou divalente são solúveis nolugar do hidrogênio do grupo ácido. 0 hidrogênio podetambém ser substituído pelo grupo hidrocarbonato paraformar o éster. Unidades repetidas preferidas incluem ácidoacrílico ou ácido metacrílico.

A segunda unidade repetida satisfaz a Fórmula I,

<formula>formula see original document page 11</formula>

e R1 é derivado de um grupo de (poli)alquileno glicól éterinsaturado de acordo com a fórmula II.

<formula>formula see original document page 11</formula>

Referindo-se às fórmulas I e II, a unidade repetidaalquenila opcionalmente inclui um grupo alquila Ci a C3entre uma estrutura do polímero e a ligação de éter. 0valor de ρ é um inteiro de 0 a 3, inclusive.

Preferivelmente, o ρ é 0 ou 1. R2 é ou um átomo dehidrogênio ou um grupo hidrocarbonato alifático C1 a C5, oqual pode ser linear, ramificado, saturado ou insaturado.R3 é um grupo arila substituído ou não substituído,preferivelmente fenila. Exemplos de unidades repetidaspreferidas incluem ácido acrílico e ácido metacrílico.

O grupo poliéter de fórmula II contém vários gruposalquila C2-C4, incluindo pelo menos dois grupos alquila,conectados pelos átomos de oxigênio. m e η são,independentemente, inteiros de 2 a 4, inclusive,pref erivelmente, pelo menos umdemené2. xey são,independentemente, inteiros de 55 a 350, inclusive. O valorde z é de 0 a 200, inclusive. R4 é hidrogênio ou um grupohidrocarboneto alifático Ci a C2o, um grupo arilasubstituído C6 a C14 ou um grupo conforme pelo menos um dasfórmulas III(a), III (b) e III(c).

<formula>formula see original document page 12</formula>

Nas fórmulas acima, R5 e R7, independentemente um dooutro, representam um grupo alquila, arila, aralquila oualquilarila. R6 é um grupo alquila, arila, aralquila oualquilarila bivalente.

Um dispersante particularmente útil desse grupo,referenciado como dispersante "tipo PCE211", é designandoPCE211 (daqui em diante "211"). Outros polímeros nessasérie conhecidos por ser úteis em painel para revestimentodo interior da parede incluem PCElll. Essa classe dedispersantes e como produzi-los é ainda descrito na U.S den° de série 11/152.678, intitulada "Poliether-ContainingCopolymer", depositado em 14 de junho de 2005, e aquiincorporada por referência.

O peso molecular do dispersante é preferivelmente decerca de 20.000 a cerca de 60.000 Daltons.Surpreendentemente, revelou-se que os dispersantes de maisbaixo peso molecular provocam menos retardo do tempo desolidificação do que dispersantes tendo um peso molecularmaior do que 60.000. Geralmente comprimento de cadeialateral mais longo, o que resulta em um aumento no pesomolecular total, fornece melhor dispersibilidade.Entretanto, testes com gesso indicam que eficácia dodispersante é reduzida em pesos moleculares acima de 60.000Daltons.

Muitos polímeros podem ser produzidos com as mesmasduas unidades repetidas usando diferentes distribuiçõesdelas. A relação das unidades repetidas contendo ácido paraa unidade repetida contendo poliéter é diretamenterelacionada à densidade de carga. Preferivelmente, adensidade de carga do copolímero está na faixa de 3 00 acerca de 3000 pequiv. De cargas/g de copolímero. Revelou-seque o dispersante mais eficaz testado para redução de águanessa classe de dispersantes, MELFLUX 2651F, tem adensidade de carga mais alta. Dispersantes MELFLUX sãofabricados por Degussa Construction Polymers, GmbH,Trostberg, Alemanha, e comercializados nos Estados Unidospor Degussa Corporation, Kenesaw, GA, daqui em diante"Degussa". (MELFLUX é uma marca registrada da DegussaConstruction Polymers GmbH).

Entretanto, também se revelou que o aumento nadensidade de carga ainda resulta em um aumento no efeitoretardante do dispersante. Dispersantes com uma baixadensidade de carga, tal como MELFLUX 2500L, retardam ostempos de solidificação menos do que o dispersante MELFLUX2651F que tem uma densidade de carga alta. Já que retardonos tempos de solidificação aumenta com o aumento naeficácia obtida com dispersantes de densidade de cargaalta, produzindo uma lama com pouca água, boa fluidez etempos de solidificação razoáveis requerem manutenção dadensidade de carga em uma faixa média. Maispreferivelmente, a densidade de carga do copolímero está nafaixa de cerca de 600 a cerca de 2000 pequiv. De cargas/gde copolímero.

Esse dispersante é particularmente bem adequado parauso com gesso. Enquanto limitado pela teoria, acredita-seque as unidades repetidas de ácido se ligam a cristais dehemidrato, enquanto que as longas cadeias de poliéster dasegunda unidade repetida na estrutura realizam a função dedispersão. Balanceando o comprimento das cadeias depoliéter, o peso molecular total e a densidade de carga sãofatores importantes ao projetar um dispersante para gesso.Já que ele é menos retardante do outros dispersantes, ele émenos disruptivo para o processo de fabricação de produtosde gesso. 0 dispersante é usado em qualquer quantidadeeficaz. Para uma grande extensão, a quantidade dedispersante selecionado é dependente da fluidez desejada dalama. Como a quantidade de água diminui, mais dispersante érequerido para manter uma fluidez constante da lama.Preferivelmente, o dispersante é usado em quantidades decerca de 0,01% a cerca de 0,5% baseado no peso seco deestuque. Mais preferivelmente, o dispersante é usado emquantidades de cerca de 0,05% a cerca de 0,2% na mesmabase. Ao medir um dispersante líquido, somente os sólidosde polímero são considerados no cálculo da dosagem dodispersante, e a água do dispersante é considerada quandouma relação água/estuque é calculada. Esse dispersantepermite o modelo de um processo de fabricação de painel derevestimento para interior da parede em alta velocidadeonde o painel é pelo menos 50% solidificado dentro de cincominutos. Mesmo na ausência de aceleradores, pelo menos 50%de solidificação é alcançável dentro de dez minutos.

Outro fator que pode ser importante na seleção daconcentração de dispersante é a ligação com o material derevestimento. Alguns papéis requerem um componenteadicional para fornecer uma ligação satisfatória em altasdosagens de dispersante. Um sistema de ligação diferente,tal como álcool polivinílico, é útil. Outra técnica queauxilia na ligação do papel é a aplicação de um aceleradorde solidificação, tal como alume, para o papel paraacelerar solidificação da lama sobre o material derevestimento.

Polimerização das unidades repetidas para produzir odispersante de copolímero é realizada por qualquer métodoconhecido pelo técnico. Técnicas de polimerizaçãopreferidas são ensinadas na U.S de n° de série 11/152.678,intitulada "Poliether-Containing Copolymer", depositado em14 de junho de 2005, previamente incorporado porreferência.

Água é adicionada à lama em qualquer quantidade queproduza uma lama fluível. A quantidade de água a ser usadavaria muito de acordo com a aplicação com a qual ela estásendo usada, o dispersante que está sendo usado, aspropriedades do estuque e os aditivos que estão sendousados. A relação de água para estuque ("WSR") com o painelde revestimento para o interior da parede é preferivelmentecerca de 0,1 a cerca de 0,8 baseado no peso seco doestuque. Comumente um WSR de cerca de 0,2 a cerca de 0,6 épreferido. Composições para revestimento de pisopref erivelmente usam um WSR de cerca de 0,17 a cerca de0,45, pref erivelmente de cerca de 0,17 a cerca de 0,34.Produtos moldável ou fundíveis preferivelmente usam água emum WSR de cerca de 0,1 a cerca de 0,3, pref erivelmente decerca de 0,16 a cerca de 0,25. 0 WSR pode ser reduzido a0,1 ou menos em testes de laboratório baseados na adiçãomoderada dos dispersantes tipo PCE211.

Água usada para produzir a lama deveria ser tão puraquanto prática para melhor controle das propriedades deambas a lama e o gesso solidificado. Sais e compostosorgânicos são bem conhecidos para modificar o tempo desolidificação da lama, variando amplamente de aceleradoresa inibidores de solidificação. Algumas impurezas levam airregularidades na estrutura quando a matriz entrelaçada decristais de dihidrato se forma, reduzindo a resistência doproduto solidificado. Resistência e consistência do produtoé desse modo melhoradas pelo uso de água que está semcontaminante como prático.A lama de gesso também opcionalmente inclui um ou maismodificadores que melhoram a capacidade do dispersante depolicarboxilato de fluidizar a lama, desse modo melhorandosua eficácia. 0 dispersante de duas unidades repetidasusado aqui é particularmente suscetível aos efeitos dosmodificadores. Modificadores preferidos incluem cimento,cal, também conhecido como cal rápida ou oxido de cálcio,cal sacudida, também conhecida como hidróxido de cálcio,cinza de soda, também conhecida como carbonato de sódio, eoutros carbonatos, silicatos, fosfonatos e fosfatos.Dosagem do modificador é de 0,05% a cerca de 1% dependendo

do modificador que está sendo usado e a aplicação com aqual ele é usado. Quando modificadores são usados, aeficácia do dispersante é aumentada para alcançar um novonível de fluidez, ou a quantidade de dispersante depolicarboxilato pode ser diminuída para reduzir o gasto depolicarboxilato. Informação adicional sobre modificadores eseus usos é revelada na U.S de n° de série 11/152.317,intitulada "Modifiers for Polycarboxylate Dispersantes",previamente incorporada por referência.

Modificadores têm sido revelados ser menos eficazesquando adicionados à lama após o dispersante contatar ogesso calcinado. Preferivelmente os modificadores e odispersante são adicionados à água com misturador antes daadição do hemidrato. Se ambos o modificador e o dispersanteestão na forma seca, eles podem ser pré-misturados um comoutro e adicionados com o estuque. Essa seqüência de adiçãoproduz mais de um aumento na eficácia do dispersante. Ummétodo de adicionar dispersantes e modificadores a umacomposição de estuque é revelado em mais detalhe na U.S co-pendente de n° de série 11/152.323, intitulada "Method ofMaking a Gypsum Slurry with Modifiers and Dispersantes",previamente incorporada por referência.

Aditivos adicionais são também adicionados à lama jáque são típicos para aplicação particular para a qual alama de gesso irá ser colocada. Agentes retardantes desolidificação (até cerca de 9,8 g/m2) ou aceleradores desecagem (até cerca de 170 g m/2) são adicionados paramodificar a taxa a qual a reação de hidratação ocorre."CSA" é um acelerador de solidificação compreendendo 95% dedihidrato de sulfato de cálcio co-moído com 5% de açúcar eaquecido para 1210C para caramelizar o açúcar. CSA estádisponível de USG Corporation, Southard, OK Plant, e éproduzido de acordo com a patente U.S n° 43.573.947, aquiincorporada por referência. Sulfato de potássio é outroacelerador preferido. HRA é um dihidrato de sulfato decálcio frescamente moído com açúcar em uma relação de cercade 2,26 a 11,3 kg de açúcar por 45,3 kg de dihidrato desulfato de cálcio. É ainda descrito na patente U.S n°2.078.199, aqui incorporada por referência. Ambos dessassão aceleradores preferidos.

Outro acelerador, conhecido como acelerador de gessomolhado ou WGA, é também um acelerador preferido. Umadescrição do uso de e um método de produzir um aceleradorde gesso molhado são revelados na patente U.S n° 6.4 09.825,aqui incorporada por referência. Esse acelerador incluipelo menos um aditivo selecionado do grupo que consiste deum composto fosfônico orgânico, um composto contendofosfato ou misturas dos mesmos. Esse acelerador particularexibe longevidade substancial e mantém sua eficácia sobre otempo tal que o acelerador de gesso molhado pode serproduzido, armazenado, e mesmo transportado sobre longasdistâncias antes do uso. 0 acelerador de gesso molhado éusado em quantidades de cerca de 24,3 a 390 g/m2 de produtopara painel.

Em algumas modalidades da invenção, aditivos sãoincluídos na lama de gesso para modificar uma ou maispropriedades do produto final. Aditivos são usados namaneira e quantidades como são conhecidas na técnica.

Concentrações são relatadas em quantidades por 1000 pés aoquadrado de painéis em prancha acabados ("MSF") . Amidos sãousados em quantidades de cerca de 14,6 a 97,6 g/m2) paraaumentar a ligação do papel e resistência do produto.Fibras de vidro são opcionalmente adicionadas à lama emquantidades de pelo menos 54 g/m2. Até 73,2 g/m2 de fibrasde papel são também adicionados à lama. Emulsões de cerasão adicionadas à lama de gesso em quantidades de até 0,4kg/m2 para melhorar a resistência à água do painel emprancha de gesso acabado.

Em modalidades da invenção que empregam um agenteespumante para produzir vazios no produto contendo gessopara fornecer um peso mais leve, quaisquer dos agentesespumantes convencionais conhecidos por ser úteis nopreparo de produtos de gesso solidificado em espuma podemser empregados. Muitos tais agentes espumantes são bemconhecidos e facilmente disponíveis comercialmente, porexemplo, a linha HYONIC de produtos saponáceos de GEOSpecialty Chemicals, Ambler, PA. Espumas e um métodopreferido para preparar produtos de gesso em espuma sãorevelados na patente U.S n° 5.683.635, aqui incorporado porreferência. Se espuma é adicionada ao produto, odispersante de policarboxilato é opcionalmente divididoentre a água do medidor e a água da espuma ou doisdispersantes diferentes são usados na água do medidor e aágua da espuma antes de sua adição ao hemidrato de sulfatode cálcio. Esse método é revelado no pedido co-pendentesU.S de n° de série 11/152.404, intitulado "Effective Use ofDispersants in Wallboard Containing Foam", previamenteincorporado por referência.

Um composto de trimetafosfato é adicionado à lama degesso em algumas modalidades para aumentar a resistência doproduto e para melhorar a resistência à deformação do gessosolidificado. Preferivelmente a concentração do composto detrimetafosfato é de cerca de 0,07% a cerca de 2,0% baseadono peso do gesso calcinado. Composições de gesso incluindocompostos de trimetafosfato são revelados nas patentes U.Sn°s 6.342.284 e 6.632.550, ambas aqui incorporadas porreferência. Exemplos de sais de trimetafosfato incluem saisde sódio, potássio ou lítio de trimetafosfato, tais comoaqueles disponíveis de Astaris, LLC., St. Louis, MO.Cuidado deve ser exercitado ao usar trimetafosfato com calou outros modificadores que aumentam o pH da lama. Acima deum pH de cerca de 9,5, trimetafosfato perde sua capacidadede reforçar o produto e a lama se torna severamenteretardante.

Outros aditivos potenciais para o painel derevestimento para o interior da parede são biocidas parareduzir o crescimento, mofo, bolor ou fungo. Dependendo dobiocida selecionado e o uso intencionado para o painel derevestimento para o interior da parede, o biocida pode seradicionado para o revestimento, o núcleo do gesso ou ambos.Exemplos de biocidas incluem ácido bórico, sais depiritiona e sais de cobre. Biocidas podem ser adicionadospara ou o revestimento ou o núcleo do gesso. Quando usados,biocidas são usados nos revestimentos em quantidades demenos que 500 ppm.

Além disso, a composição de gesso opcionalmente podeincluir um amido, tal como um amido pré-gelatinizado ou umamido modificado com ácido. A inclusão do amido pré-gelatinizado aumenta a resistência do molde de gesso seco esolidificado e minimiza ou evita o risco de delaminação dopapel sob condições de umidade aumentada (por exemplo, comrelação a relações elevadas de água para gesso calcinado).Uma pessoa de especialidade comum na técnica irá percebermétodos de pré-gelatinizar amido bruto, tal como, porexemplo, cozinhar amido bruto em água em temperaturas depelo menos cerca de 85 0C ou outros métodos. Exemplosadequados de amido pré-gelatinizado incluem, mas não sãolimitados a, amido PCF 1000, comercialmente disponível deLauhoff Grain Company e amidos AMERIKOR 818 e HQM PREGEL,ambos comercialmente disponíveis de Archer Daniels MidlandCompany. Se incluído, o amido pré-gelatinizado pode seradicionado à mistura usada para formar a composição degesso solidificado tal que ele está presente em umaquantidade de cerca de 0,5% a cerca de 10% em peso dacomposição de gesso solidificado. Amidos tais como USG95(United States Gypsum Company, Chicago, IL) são tambémopcionalmente adicionados para resistência do núcleo.

Em operação, o gesso é movido em um agentetransportador em direção a um misturador. Antes de entrarno misturador, aditivos secos, tais como aceleradores desolidificação a seco, são adicionados ao gesso pulverizado.

Alguns aditivos são adicionados diretamente ao mistura viauma linha separada. Trimetafosfato foi adicionado usandoesse método nos exemplos descritos abaixo. Outros aditivospodem também ser adicionados à água. Isso é particularmenteconveniente onde os aditivos estão na forma líquida. Para amaioria dos aditivos, não existe criticidade com relação acolocar aditivos na lama, e eles podem ser adicionadosusando qualquer equipamento ou método que seja conveniente.

Entretanto, ao usar o dispersante dessa invenção, éimportante adicionar o dispersante à água antes da adiçãodo estuque. Água do medidor ou água de reposição éadicionada ao misturado em quantidades necessárias parasatisfazer a relação de água para estuque em questão quandoágua de outras fontes tem sido considerada.

Outros aditivos conhecidos podem ser usados conformenecessários para modificar propriedades específicas doproduto. Açúcares, tal como dextrose, são usados paramelhorar a ligação do papel nas extremidades dos painéis.

Emulsões em cera ou polisiloxanos são usados pararesistência à água. Se rigidez é necessária, ácido bõrico écomumente adicionado. Retardância ao fogo pode sermelhorada pela adição de vermiculita. Esses e outrosaditivos conhecidos são úteis nas presentes formulações depainel de revestimento para o interior da parede e lama.

EXEMPLO 1

Testes foram conduzidos para determinar o efeito daadição de carbonato de potássio em dois dispersantesdiferentes. Em cada das amostras a seguir, uma lama degesso foi produzida de 400 gramas de estuque de Southard,OK, 180 gramas de água e 0,2% de dispersante baseado nopeso seco do estuque. 0 dispersante 211 foi produzido deacordo com a preparação do exemplo 3 da U.S de n° de série11/152.678, depositada em 14 de junho de 2005, e U.S de n°de série 11/xxx.xxx (Ref. Do advogado DCP 30), ambosintitulados "Polyether-Containing Copolymer", e por meiodeste incorporados por referência. O tipo de dispersante ea quantidade de carbonato de potássio são mostrados natabela I abaixo, junto com os resultados da granulometriada tortinha e os testes da taxa de rigidez.

TABELA I

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Como pode ser visto dos dados na tabela I, odispersante de duas unidades repetidas dessa invenção, 211,mostra tempo de rigidez reduzido ambos com e sem a adiçãode um modificador, carbonato de potássio comparado aodispersante da técnica anterior, MELFLUX 2500L. Esseexemplo também demonstra o efeito do modificador decarbonato de potássio sobre cada desses dois dispersantes.Observe que a mesma concentração de dispersante 211responde muito melhor ao modificador, produzindo umagranulometria muito maior da tortinha indicando uma melhoração de dispersão, mas com uma redução no tempo de rigidez.EXEMPLO 2

O dispersante 211 preferido foi testado com umavariedade de modificadores para determinar a melhora naeficácia. Fosfato tetrassódico (TSP) do tipo reagente,pirofosfato tetrassódico (TSPP) e carbonato de sódio (Cinzade soda) foram testados. DEQUEST 2006, um sal pentassódicode aminotri (ácido de metileno fosfônico), disponível deSolutia Inc., St. Louis, MO, foi também testado.

Para todas as amostras de teste, a relação de águapara estuque era 0,5 e 0,66% em peso de acelerador de gessomolhado (WGA) baseado no peso seco do estuque foiadicionada. A amostra de controle tinha somente 0,5% empeso de WGA. A quantidade de cada modificador adicionadofoi mostrada na tabela II, junto com o tempo desolidificação e granulometria da tortinha produzida porcada amostra.

O modificador e dispersante foram adicionados à água,seguido pela adição do estuque e WGA. A lama foi agitadaaté ela estar consistente.

Tabela II

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Mesmo embora mais cinza de soda fosse usada para obteresses resultados, ele é considerado eficaz porque ela custaum terço do preço dos outros modificadores. Ainda, a cinzade soda aumenta a granulometria da tortinha em 37% enquantoaumenta o tempo de solidificação somente em 11%. DEQUEST2006 produz uma tortinha muito menor em cerca do mesmotempo de solidificação e TSPP tem uma granulometria datortinha menor, mas um tempo de solidificação maior.

EXEMPLO 3

Testes em planta foram conduzidos para testar acapacidade do dispersante em reduzir água em painel derevestimento para o interior da parede produzido em umalinha de produção. Estuque foi colocado em um misturador dealto cisalhamento via um agente transportador. Aditivossecos, tal como amido, foram adicionados ao agentetransportador conforme estuque foi transportado. Água domedidor foi adicionado ao misturador em uma quantidadenecessária para produzir a relação de água para estuque emquestão após a água nos aditivos líquidos ter sidoconsiderada. Trimetafosfato foi adicionado por uma linhaseparada diretamente ao misturador. Todos componentes forammisturados no misturador até uma lama homogênea ter sidoobtida. A composição de base da lama é fornecida na tabela III.

Tabela III

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O dispersante foi misturado à água do medidor antes desua introdução no misturador nas dosagens mostradas natabela III. A dosagem mostrada é baseada no peso dodispersante seco como uma percentagem do estuque seco. Aquantidade de acelerador foi ajustada para obter de 50% a60% de solidificação na faca. Já que hidratação ê umareação exotérmica, aumento da temperatura foi usado paraavaliar a extensão da reação e varia a quantidade deacelerador conseqüentemente. Como mais PCE211 foi usado, oretardo na solidificação resultou em uma temperatura nafaca indicando menos que 50% de solidificação, fazendo como controlador do processo aumente a dosagem do acelerador.Quantidades do acelerador para cada ponto de dado sãotambém mostradas na tabela IV. Nessa tabela, o dispersantedessa invenção, PCE211 foi comparado com o caso de base de0,14% de sulfonato de naftaleno e um dispersante depolicarboxilato tendo pelo menos três unidades repetidas.

Após todos componentes terem sido misturados, a lamafoi descarregada para um agente de transporte contendo umpapel de revestimento. Uma segunda folha de papel derevestimento foi colocada no topo da lama e enviada atravésde um conjunto de rolos para formar um painel contínuo de1,2 m de largura e 15 mm de espessura. O painel foi entãocortado em comprimentos de 2,4 m na faca de corte.

Tabela IV

<table>table see original document page 26</column></row><table><table>table see original document page 27</column></row><table>

*Dados não disponíveis

Comparado aos dados da linha de base contendo 0,14% desulfonato de naftaleno ("NS") (dispersante DAXAD, DowChemicals, Midland, MI), mudando para 0,1% de MELFLUX 2500L(disponível de Degussa) economizou 16 kg/1000m2 de água. Namesma dosagem, PCE211 economizou 31 kg/10OOm2 de água.

Aumentando a dosagem para 0,20% permitiu 886 kg/m2 de águaser economizada de comprimento do painel. Entretanto, nadosagem de dispersante mais alta, a quantidade deacelerador tinha de ser aumentada em 5,5 kg para satisfazero requerimento de 50% de solidif icação na faca.

Propriedades do painel acabado em 0,5 de WSR satisfizeramtodas especificações, embora resultados de rigidez damargem e núcleo fossem menores do que na amostra decontrole. Resultados de ligação de certas amostras contendoPCE211 eram pobres, mas isso se deve a supersecagem antesdas temperaturas do forno terem sido esboçadas.

Enquanto modalidades particulares da lama de gesso epainel para revestimento do interior da parede tenham sidomostradas e descritas, será observado por aqueles versadosna técnica que mudanças e modificações podem ser feitas nasmesmas sem se afastar da invenção em seus aspectos maisamplos e conforme apresentadas nas reivindicações a seguir.

Claims

1. Lama de gesso, caracterizada pelo fato de quecompreende:água ;um componente hidráulico que compreende pelo menos50% de hemidrato de sulfato de cálcio em peso baseado nopeso seco do componente hidráulico; eum dispersante de policarboxilato consistindoessencialmente de uma primeira e uma segunda unidaderepetida, segundo a qual dita primeira unidade repetida éuma unidade repetida de ácido monocarboxílico insaturadoolefinico ou um éster ou um sal do mesmo, ou uma unidaderepetida de ácido sulfúrico insaturado olefinico ou um saldo mesmo, e dita segunda unidade repetida é da fórmulageral (I)<formula>formula see original document page 28</formula>segundo o qual R1 é representado por<formula>formula see original document page 28</formula>e segundo os quais R2 é hidrogênio ou um grupohidrocarbonato alifático Ci a C5, R3 é um grupo arilasubstituído ou não substituído, preferivelmente fenila, eR4 é hidrogênio ou um grupo hidrocarbonato alifático Ql aC20, um grupo hidrocarbonato cicloalif ático C5 a C8, umgrupo arila C6 a Ci4 ou um grupo de acordo com as fórmulas:<formula>formula see original document page 29</formula> segundo os quais R5 e R7, independentemente ura dooutro, representam um grupo alquila, arila, aralquila oualquilarila e R6 é um grupo alquila, arila, aralquila oualcarila divalente; ρ é 0 a 3, inclusive; m e η são,independentemente, um inteiro de 2 a 4, inclusive; χ e ysão, independentemente, inteiros de 55 a 350, inclusive e ζé de 0 a 200, inclusive.

2. Lama de gesso, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que pelo menos um m e η é 2.

3. Lama de gesso, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que ρ é 0 ou 1.

4. Lama de gesso, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que ainda compreende ummodificador quimicamente configurado para aumentar aeficácia de dito dispersante de policarboxilato.

5. Lama de gesso, de acordo com a reivindicação 4,caracterizada pelo fato de que dito modificador éselecionado do grupo que consiste de cal, cinza de soda,carbonatos, silicatos, fosfatos, fosfonatos, cimento e suascombinações.

6. Lama de gesso, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que ainda compreende pelo menosum aditivo selecionado do grupo que consiste de agentesretardantes de solidificação, aceleradores desolidificação, agentes espumantes, trimetafosfatos,biocidas, amidos, açúcares, siloxanos e emulsões de cera.

7. Lama de gesso, de acordo com a reivindicação 6,caracterizada pelo fato de que dito acelerador desolidificação compreende pelo menos um de acelerador degesso molhado, HRA e CSA.

8. Lama de gesso, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que dita unidade repetidacompreende pelo menos um do grupo que consiste de ácidoacrílico e ácido metacrílico.

9. Lama de gesso, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que dito componente hidráulicocompreende pelo menos 80% de hemidrato de sulfato de cálcioem peso.

10. Lama de gesso, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que dito hemidrato de sulfato decálcio compreende menos que 600 ppm de sal solúvel.

11. Lama de gesso, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que a densidade de carga de ditodispersante está na faixa de 600 a cerca de 2000 pequiv. decargas/g de copolímero.

12. Lama de gesso, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que dito dispersante estápresente em dita lama em quantidades de cerca de 0,01% acerca de 2% em peso do dispersante seco calculado como umapercentagem do gesso seco.

13. Lama de gesso, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que dito dispersante estápresente em dita lama em quantidades de cerca de 0,05% acerca de 0,3% em peso do dispersante seco calculado comouma percentagem do gesso seco.

14. Painel de gesso, caracterizado pelo fato de quecompreende:um material de núcleo de gesso que compreendedihidrato de sulfato de cálcio e um dispersante queconsiste essencialmente de uma primeira e uma segundaunidade repetida, segundo a qual dita primeira unidaderepetida é uma unidade repetida de ácido monocarboxilicoinsaturado olefInico ou um éster ou um sal do mesmo, ou umaunidade repetida de ácido sulfúrico insaturado olefínico ouum sal do mesmo, e dita segunda unidade repetida é dafórmula geral (!)<formula>formula see original document page 31</formula>onde R1 é representado por<formula>formula see original document page 31</formula>e segundo os quais R2 é hidrogênio ou um grupohidrocarbonato alifático C1 a C5, R3 é um grupo arilasubstituído ou não substituído, preferivelmente fenila, eR4 é hidrogênio ou um grupo hidrocarbonato alifático C1 aC2O, um grupo hidrocarbonato cicloalifático C5 a C8, umgrupo arila C6 a C14 ou um grupo de acordo com as fórmulas:<formula>formula see original document page 31</formula>segundo os quais R5 e R7, independentemente um dooutro, representam um grupo alquila, arila, aralquila oualquilarila e R6 é um grupo alquila, arila, aralquila oualcarila divalente, ρ é O a 3, inclusive; m e η são,independentemente, um inteiro de 2 a 4, inclusive; χ e ysão, independentemente, inteiros de 55 a 350, inclusive e ζé de 0 a 200, inclusive.

15. Painel de gesso, de acordo com a reivindicação-14, caracterizado pelo fato de que dito material de núcleocompreende pelo menos um do grupo que consiste deacelerador de solidificação, agente espumante, agentesretardantes de solidificação, agente de reforço, amido,trimetafosfato e um modificador.

16. Painel de gesso, de acordo com a reivindicação-14, caracterizado pelo fato de que dito painel é pelo menos-50% sólido dentro de 5 minutos.

17. Painel de gesso, de acordo com a reivindicação-14, caracterizado pelo fato de que ainda compreende vaziosformados pela espuma.

18. Painel de gesso, de acordo com a reivindicação-14, caracterizado pelo fato de que dito painel é pelo menos-50% sólido em 10 minutos na ausência de aceleradores.

19. Painel de gesso, de acordo com a reivindicação-14, caracterizado pelo fato de que a relação em peso deágua para gesso calcinado é menos que 0,6.

20. Painel de gesso, de acordo com a reivindicação-19, caracterizado pelo fato de que a relação em peso deágua para gesso calcinado é menos que 0,5.