BRPI0817491B1

BRPI0817491B1 - Microestrutura de placas de parede em gesso concebidas com elevado grau de amido e dispersante

Info

Publication number: BRPI0817491B1
Application number: BRPI0817491-1A
Authority: BR
Inventors: Qiang Yu
Original assignee: United States Gypsum Company
Priority date: 2007-10-02
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2019-06-25
Also published as: WO2009045948A1; JP2016041657A; EP2949460A1; JP6196477B2; BRPI0817491A2; BR122019002261B1; EP2209617A4; JP2010540400A; US20080090068A1; TW201433450A; JP5829806B2; TWI623419B; CO6270349A2; EP2209617A1; MX338442B; CL2008002928A1; US9840066B2; AR095696A2; TWM495365U; JP2013209287A

Abstract

microestrutura de placas de parede em gesso concebidas com elevado grau de amido e dispersante a presente invenção fornece placas de parede em gesso com uma microestrutura única em que as paredes entre as aberturas são aprimoradas em espessura e resistência para substancialmente melhorar as propriedades de resistência e manuseamento das placas de parede. é também proporcionado um método para produção de uma placa de parede em gesso leve.

Description

“MICROESTRUTURA DE PLACAS DE PAREDE EM GESSO CONCEBIDAS COM ELEVADO GRAU DE AMIDO E DISPERSANTE” [001] O presente pedido é uma continuação em parte do pedido de patente US No. 11/592,481, depositado em 2 de Novembro de 2006, o qual é uma continuação em parte do Pedido de Patente US 11/449,177, depositado em 7 de Junho de 2006 e o qual é também uma continuação em parte do Pedido de Patente 11/445,906, depositado em 2 de Junho de 2006, cada um dos quais reivindica benefício sobre o Pedido de Patente provisório No. 60/688,839, depositado em 9 de Junho de 2005. Toda a divulgação de cada um dos pedidos de patente anteriores é neste documento incorporado a título de referência.

CAMPO TÉCNICO

[002] A invenção refere-se a uma placa de parede em gesso leve tendo uma microestrutura que compreende aberturas de ar grandes, com paredes de espessura fora do normal, com superfícies densificadas reforçadas. A invenção também se refere a métodos de fabrico de placas de parede leves com esta microestrutura.

TÉCNICA ANTERIOR

[003] Certas propriedades de gesso (dihidrato de sulfato de cálcio) tornam-no muito popular para a aplicação em fabrico de produtos industriais e da construção, tais como uma placa de parede em gesso. O gesso é uma matéria-prima abundante e significativamente econômica, que, através de um processo de desidratação e reidratação, pode ser fundido, moldado ou formado de outro modo em formatos úteis. O material de base, a partir do qual o gesso e outros produtos em gesso são fabricados, é a forma hemihidratada de sulfato de cálcio (CaS04-1/2H20), normalmente designado de “estuque”, o qual é produzido através de conversão de calor do dihidrato de sulfato de cálcio (CaS04-2H20), do qual foram removidas 1-1/2 moléculas de água.

[004] Os produtos que contêm gesso convencional, tais como as placas de parede em gesso, podem apresentar muitas vantagens, tais como um manuseamento econômico e simples, apesar de poderem ser originadas largas quantidades de pó de gesso quando os produtos são cortados ou perfurados. Vários melhoramentos têm sido atingidos na produção de produtos contendo gesso, utilizando amidos como ingredientes nas pastas usadas para produzir tais produtos. O amido pré-gelatinizado, como a cola, pode aumentar a resistência à flexão e resistência compressiva de produtos contendo gesso incluindo placas de parede em gesso. A placa de parede em gesso conhecida contém amido a níveis inferiores a cerca de 4,8x10'3 g/cm2(10 Ib/MSF).

[005] Também é necessário usar quantidades significativas de água em pastas de gesso, contendo amido pré-gelatinizado, de modo a garantir uma adequada fluidez da pasta. Infelizmente, a maioria desta água terá de ser conduzida por secagem, o que é dispendioso devido ao elevado custo dos combustíveis usados no processo de secagem. Este passo de secagem é também moroso. Descobriu-se que a utilização de dispersantes de naftalenosulfonato pode aumentar a fluidez das pastas, desse modo solucionando o problema de necessidade de água. Adicionalmente, descobriu-se que os dispersantes de naftalenosulfonato, em caso de utilização suficientemente elevada, podem reticular-se no amido pré-gelatinizado para ligar os cristais de gesso após a secagem, desse modo aumentando a resistência a seco do compósito em gesso. Assim, a combinação do amido pré-gelatinizado. Assim, a combinação do amido pré-gelatinizado e do dispersante naftalenosulfonato fornecem um efeito tipo cola na ligação dos cristais de gesso preparado. Os sais de trimetafosfato não foram no passado identificados como afetando as necessidades de água da pasta de gesso. No entanto, os presentes inventores descobriram que aumentar o nível do sal de trimetafosfato a níveis até agora desconhecidos, na presença de um dispersante específico, possibilita a obtenção de uma fluidez de pasta adequada com quantidades inesperadamente reduzidas de água, inclusivamente na presença de elevados níveis de amido. Isto naturalmente, é altamente desejável porque por sua vez reduz a utilização de combustível para a secagem, bem como o tempo processual associado aos subseqüentes passos de remoção de água. Dessa forma, os presentes inventores descobriram também que a resistência a seco da placa em gesso pode ser aumentada através da utilização de um dispersante de naftalenosulfonato em combinação com amido pré-gelatinizado na pasta usada para a produção da placa de parede.

[006] As placas de parede em gesso da presente invenção deveríam ser distinguidas das placas acústicas ou azulejos que não possuem faces frontais. Para além disso, as placas de parede da presente invenção deveriam ser distinguidas das placas acústicas ou azulejos que incluem poliestireno como agregado de peso reduzido. De um modo importante, as placas acústicas e azulejos mencionados em cima não obedecem a muitas normas ASTM que se aplicam a placas de parede em gesso. Por exemplo, as placas acústicas conhecidas não têm a resistência à flexão exigida das placas de parede em gesso, incluindo as da presente invenção. Pelo contrário, de modo a que as placas acústicas ou azulejos obedeçam a normas ASTM, é necessário que uma superfície exposta das placas acústicas ou azulejos tenham aberturas ocas ou depressões que seriam indesejáveis numa placa de parede em gesso, e que iriam afetar de modo adverso a resistência à extração e propriedades de dureza de superfície.

[007] A geração de pó é um problema potencial durante a instalação de placas de parede. Quando a placa de parede em gesso é trabalhada, por exemplo por corte, serração, fresagem, encaixe, pregagem ou aparafusamento, ou perfuração, quantidades significativas de pó de gesso podem ser geradas. Para os efeitos da presente revelação, “pó” e “geração de pó” significa a libertação de pó do ar no local de trabalho circundante durante o trabalho num produto que contém gesso através de, por exemplo, corte, serração, fresagem, cravagem/encaixe, pregagem ou aparafusamento, ou perfuração da placa de parede. O trabalho também pode geralmente incluir manuseamento normal da placa, incluindo o pó produzido em arranhaduras acidentais e goivadura das placas durante o transporte, carregamento e instalação. Se pudesse ser encontrada uma forma de produzir uma placa de parede de baixa densidade, em que tal geração de pó seja significativamente reduzida, tal iria representar um contributo particularmente útil na técnica.

[008] Para além disso, se pudesse ser encontrada uma forma de aumentar a resistência da placa de parede em gesso, simultaneamente reduzindo o peso da placa, tal seria igualmente uma contribuição útil para a técnica. Aberturas de ar nos produtos de placas de parede conhecidos têm paredes relativamente finas em que a espessura de parede entre aberturas é de cerca de 20 a 30 micrômetros, em média. Se um novo tipo de placas de parede em gesso pudesse ser fornecido com uma microestrutura compreendendo aberturas de ar com paredes de espessura aumentada e uma superfície densificada reforçada e, conseqüentemente uma resistência aumentada da parede, seria obtido um contributo importante e útil para a técnica. Para além disso, se pudesse ser descoberto um modo de aumentar o tamanho das aberturas ao mesmo tempo em que se aumentasse a espessura e densidade de superfície das paredes entre as aberturas, de modo a produzir uma placa de parede de baixa densidade com resistência aumentada e propriedades de manuseamento melhoradas, tal iria representar um outro contributo para a técnica.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[009] A invenção normalmente compreende uma placa de parede em gesso leve incluindo um núcleo em gesso preparado entre duas películas de revestimento essencialmente paralelas, o núcleo em gesso preparado tendo aberturas geralmente dispersas ao longo do núcleo em gesso preparado, com paredes compreendendo uma espessura média de cerca de 30 micrômetros a cerca de 200 micrômetros e superfícies densificadas reforçadas. O núcleo em gesso preparado é concebido a partir de uma pasta contendo gesso, compreendendo água, estuque, amido pré- gelatinizado em uma quantidade de cerca de 0,5% em peso a cerca de 10% em peso, com base no peso do estuque, um dispersante naftalenosulfonato em uma quantidade de cerca de 0,2% em peso a cerca de 2% em peso com base no peso do estuque, trimetafosfato de sódio em uma quantidade de cerca de 0,1% em peso a cerca de 0,4% em peso com base no peso do estuque, e opcionalmente fibra de vidro em uma quantidade até 0,2% em peso com base no peso do estuque. Finalmente, espuma de sabão em uma quantidade eficaz de modo a fornecer uma densidade de núcleo em gesso preparado de cerca de 0,43 g/cm3 (27 pcf) a cerca de 0,48 g/cm3 (30 pcf). O termo “pcf” é definido como libras por pé cúbico (lb/ft3).

[0010] A placa de parede realizada de acordo com a invenção tem elevada resistência, no entanto um peso muito mais reduzido do que as placas de parede convencionais. Para além disso, descobriu-se que a placa de parede em gesso leve realizada de acordo com modalidades da invenção tem grandes aberturas de ar com paredes invulgarmente espessas com superfícies reforçadas que em conjunto reforçam a microestrutura do núcleo da placa de parede, produzindo placas de parede com extraordinária resistência e propriedades de manuseamento. Para além disso, iremos descrever métodos de realização de tais placas de gesso leves com extraordinária resistência e propriedades de manuseamento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS FIG. 1 é uma fotomicrografia por varredura de elétrons de uma amostra de cubo em gesso (11:08) ampliada 15X, ilustrando uma modalidade da presente invenção. FIG. 2 é uma fotomicrografia por varredura de elétrons de uma amostra de cubo em gesso (11:30) ampliada 15X, ilustrando uma modalidade da presente invenção. FIG. 3 é uma fotomicrografia por varredura de elétrons de uma amostra de cubo em gesso (11:50) ampliada 15X, ilustrando uma modalidade da presente invenção. FIG. 4 é uma fotomicrografia por varredura de elétrons de uma amostra de cubo em gesso (11:08) ampliada 50X, ilustrando uma modalidade da presente invenção. FIG. 5 é uma fotomicrografia por varredura de elétrons de uma amostra de cubo em gesso (11:30) ampliada 50X, ilustrando uma modalidade da presente invenção. FIG. 6 é uma fotomicrografia por varredura de elétrons de uma amostra de cubo em gesso (11:50) ampliada 50X, ilustrando uma modalidade da presente invenção. FIG. 7 é uma fotomicrografia por varredura de elétrons de uma amostra de cubo em gesso (11:50) aumentado 500X, ilustrando uma modalidade da presente invenção. FIG. 8 é uma fotomicrografia por varredura de elétrons de uma amostra de cubo em gesso (11:50) aumentado 2.500X, ilustrando uma modalidade da presente invenção. FIGS. 9-10 são fotomicrografias por varredura de elétrons de uma amostra de cubo em gesso (11:50) aumentado 10.000X, ilustrando uma modalidade da presente invenção. FIG. 11 é uma fotomicrografia por varredura de elétrons de uma amostra de placa de controle, ampliada 15X, ilustrando a distribuição de aberturas de ar, espessura média de parede entre as aberturas e superfícies reforçadas das paredes no núcleo de gesso preparado. FIG. 12 é uma fotomicrografia por varredura de elétrons de uma amostra de placa de parede de acordo com a presente invenção, ampliada 15X, ilustrando a distribuição de aberturas de ar, dimensões das aberturas, espessura média de parede entre as aberturas e superfícies reforçadas das paredes no núcleo de gesso preparado, de acordo com uma modalidade da presente invenção. FIG. 13 é uma fotomicrografia por varredura de elétrons da amostra de placa de controle da FIG. 11, ampliada 50X, ilustrando a distribuição de aberturas de ar, aberturas de ar, espessura média de parede entre as aberturas e superfícies reforçadas das paredes no núcleo de gesso preparado. FIG. 14 é uma fotomicrografia por varredura de elétrons de uma amostra da placa de parede da FIG. 12, ampliada 50X, ilustrando a distribuição de aberturas de ar, aberturas de ar, espessura média de parede entre as aberturas e superfícies reforçadas das paredes no núcleo de gesso preparado, de acordo com uma modalidade da presente invenção. FIG. 15 é uma fotomicrografia por varredura de elétrons de uma amostra da placa de parede da FIG. 12, ampliada 500X, ilustrando a espessura média de parede entre as aberturas e características da microestrutura no núcleo de gesso preparado, de acordo com uma modalidade da presente invenção. FIG. 16 é uma fotomicrografia por varredura de elétrons de uma amostra da placa de parede da FIG. 12, ampliada 250X, ilustrando a espessura média de parede entre as aberturas e características da microestrutura no núcleo de gesso preparado, de acordo com uma modalidade da presente invenção. FIG. 17 é uma fotomicrografia por varredura de elétrons de uma amostra da placa de parede da FIG. 16, ampliada 500X, ilustrando a espessura média de parede entre as aberturas e características da microestrutura no núcleo de gesso preparado, de acordo com uma modalidade da presente invenção. FIG. 18 é uma fotomicrografia por varredura de elétrons de uma amostra da placa de parede da FIG. 16, ampliada 1000X, ilustrando a espessura média de parede entre as aberturas e características da microestrutura no núcleo de gesso preparado, de acordo com uma modalidade da presente invenção. FIG. 19 é uma fotomicrografia por varredura de elétrons de uma amostra da placa de parede da FIG. 16, ampliada 2.500X, ilustrando a espessura média de parede entre as aberturas e características da microestrutura no núcleo de gesso preparado, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

MELHOR MODO PARA REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO

[0011] Descobriu-se inesperadamente que a placa de parede em gesso realizada com uma pasta contendo gesso, incluindo estuque, amido pré-gelatinizado, um dispersante naftalenosulfonato, trimetafosfato de sódio, opcionalmente fibra de vidro a uma quantidade apropriada de espuma de sabão, fornece um volume aumentado de aberturas de ar em que as paredes circundantes (e portanto também no intermeio) das aberturas de ar são substancialmente mais espessas e têm superfícies reforçadas e são portanto mais fortes do que as aberturas de ar encontradas em placas de parede convencionais. O volume aumentado de aberturas de ar reduz a densidade da placa e peso e as paredes reforçadas mais espessas fazem com que a placa de parede seja mais forte através do reforço da microestrutura do núcleo em gesso preparado. Como resultado disso, as placas de parede leves acabadas, realizadas de acordo com a invenção, têm uma resistência extraordinária à extração, resistência à flexão, dureza de núcleo/extremidades e outras propriedades altamente desejáveis. Adicionalmente, numa modalidade preferida, o peso em seco de uma placa de parede acabada em gesso leve de 1,27 cm (½ polegada), realizada de acordo com a presente invenção, pode variar de cerca de 0,56 g/cm2(1150 Ib/MSF) a cerca de 0,61 g/cm2 (1260 Ib/MSF), tendo densidades reduzidas de núcleo de placa de cerca de 0,43 g/cm3 (27 pcf) a cerca de 0,48 g/cm3 (30 pcf).

[0012] A introdução de espuma de sabão produz pequenas aberturas de ar (bolhas) que em média podem ter menos de 100 micrômetros de diâmetro, mas tendo geralmente mais de cerca de 10 micrômetros de diâmetro e de preferência mais de 20 micrômetros de diâmetro, e mais preferivelmente mais de 50 micrômetros de diâmetro. A invenção requer que estas pequenas bolhas de ar, conjuntamente com aberturas de águas evaporativas (geralmente cerca de 5 micrômetros de diâmetro, ou menos, normalmente menos de cerca de 2 micrômetros de diâmetro), estejam em geral distribuídas de modo homogêneo ao longo do núcleo de gesso preparado nos produtos de parede acabados. Por exemplo, o núcleo de gesso preparado pode ter um volume de aberturas total de cerca de 75% a cerca de 95%, e preferivelmente de cerca de 80% a cerca de 92% em que pelo menos 60% do volume de aberturas total compreende aberturas de ar com um diâmetro médio superior a cerca de 10 micrômetros e pelo menos 10% do volume de aberturas total compreende aberturas de água comum diâmetro médio inferior a cerca de 5 micrômetros. Acredita-se que o núcleo da placa de baixa densidade, preparado desse modo, com um volume de abertura total do núcleo de gesso preparado de cerca de 80% a cerca de 92%, visto que as aberturas de ar e de água (volume de abertura de núcleo total) capturam uma quantidade considerável de pequenas partículas de pó e de outras substâncias nas aberturas expostas ao corte, serração, fresagem, rompimento, pregação ou aparafusamento, ou perfuração das placas, de modo a que a geração de pó seja significativamente reduzida e não fique suspensa no ar. De modo mais preferido, as placas de parede de núcleo de gesso preparado da presente invenção, podem ter aberturas de ar de cerca de 50 micrômetros de diâmetro a cerca de 300 micrômetros de diâmetro, em média.

[0013] Em uma modalidade, as paredes das aberturas de ar têm uma espessura média superior a cerca de 30 micrômetros até cerca de 200 micrômetros, em média. De preferência, a espessura das aberturas é pelo menos de cerca de 50 micrômetros, em média. De maior preferência, a espessura de parede das aberturas é pelo menos de cerca de 70 micrômetros a cerca de 120 micrômetros, em média. Para além disso, tal como ilustrado nas Figuras 15 a 19, uma dimensão menor de cristais (particularmente como agulhas muito pequenas e finas) e um acondicionamento mais denso dos cristais, tem um papel importante na criação de paredes de aberturas mais espessas.

[0014] Acredita-se que o reforço da superfície das paredes resulta da migração do amido pré-gelatinizado/ dispersante/trimetafosfato de sódio para a superfície das aberturas de ar durante a secagem inicial da placa para preencher interstícios de agulhas na superfície de parede e desse modo densificar a superfície. Isso reforça a microestrutura do núcleo de gesso preparado, produzindo uma placa de parede com resistência aumentada e características de manuseamento melhoradas. A superfície densificada reforçada resultante pode ser vista, por exemplo, em “A” na Figura 15, onde a área densificada indicada percorre ao longo da superfície da parede. Enquanto de acredita que esta superfície reforçada compreende amido pré-gelatinizado migrado, dispersante e trimetafosfato de sódio, os inventores não pretendem ficar ligados a esta explicação e reconhecem que a superfície reforçada pode compreender menos do que todos os três materiais e pode de fato derivar de uma fonte ou mecanismo diferente.

[0015] Numa modalidade preferida, a placa de parede em gesso leve compreende um núcleo em gesso preparado formado entre duas películas de revestimento essencialmente paralelas, o núcleo em gesso preparado tendo aberturas geralmente dispersas ao longo do núcleo em gesso preparado, as aberturas sendo definidas por paredes espessadas superfícies densificadas reforçadas. Um núcleo de gesso preparado preferido é formado a partir de uma pasta contendo gesso que inclui água, estuque, amido pré-gelatinizado em uma quantidade de cerca de 0,5% em peso a cerca de 10% em peso, com base no peso do estuque, um dispersante de naftalenosulfonato em uma quantidade de cerca de 0,2% em peso a cerca de 2% em peso com base no peso do estuque, trimetafosfato de sódio em uma quantidade de cerca de 0,1% em peso a cerca de 0,4% em peso com base no peso do estuque e opcionalmente fibra de vidro em uma quantidade até cerca de 0,2% em peso com base no peso do estuque.

[0016] A reidratação do hemihidrato sulfato de cálcio (estuque) e conseqüentemente o endurecimento do mesmo requer uma hipotética quantidade específica (1 -1/2 moles de água/ mole de estuque) para formar cristais de dihidrato de sulfato de cálcio. No entanto, o processo comercial exige normalmente excesso de água. Esta água processual em excesso produz aberturas de água evaporativa na matriz de cristais de gesso, os quais são geralmente bastante irregulares em forma e também estão interligados com outras aberturas de água, formando canais irregulares numa rede essencialmente contínua entre os cristais de gesso preparado. Por outro lado, as aberturas de ar (bolhas) são introduzidas na pasta de gesso usando espuma de sabão. As aberturas de ar são geralmente esféricas/redondas em forma, e também são geralmente separadas de outras aberturas de ar e assim ficam geralmente descontínuas. As aberturas de água podem ser distribuídas dentro das paredes das aberturas de ar (ver, por exemplo, Figs. 8-10).

[0017] A eficácia da captura de pó depende da composição do núcleo de gesso preparado. Descobriu-se que os dispersantes em naftalenosulfonato, se o nível de utilização for elevado o suficiente, podem reticular o amido pré-gelatinizado de modo a ligar os cristais de gesso entre si após a secagem, desse modo aumentando a resistência a seco do compósito de gesso.

[0018] Para além disso, foi agora inesperadamente descoberto que a combinação de amido pré-gelatinizado e do dispersante de naftalenosulfonato (fase orgânica) fornece um efeito tipo cola na ligação dos cristais de gesso preparado entre si, e quando esta formulação é combinada com um volume particular de aberturas e distribuição de aberturas, fragmentos de maior dimensão são criados na marcação/batimento da placa de parede acabada. Isto resulta num melhoramento ainda maior através da espessura de parede alargada e microestrutura da superfície de parede densificada reforçada. Os fragmentos de gesso maiores normalmente produzem menor quantidade de pó suspenso no ar. Por outro lado, se uma formulação de placa de parede convencional for usada, os fragmentos mais pequenos são criados e conseqüentemente mais pó. Por exemplo, as placas de parede convencionais podem gerar fragmentos de pó no corte por serração, tendo um diâmetro médio de cerca de 20-30 micrômetros e um diâmetro mínimo de 1 micrômetro. Por outro lado, as placas de parede da presente invenção geram fragmentos de pó no corte por serração, tendo um diâmetro médio de cerca de 30-50 micrômetros, e um diâmetro mínimo de cerca de 2 micrômetros; a marcação/batimento pode produzir fragmentos ainda maiores.

[0019] Em placas de parede mais suaves, o pó pode ser capturado, tanto nas aberturas de água, como nas aberturas de ar (por exemplo, captura de pequenas agulhas de gesso na forma de simples pó de cristal). Em placas de parede mais rígidas, favorece-se a captura do pó nas aberturas de ar, uma vez que os pedaços ou fragmentos mais largos do núcleo de gesso preparado são gerados aquando do trabalho nestas placas. Neste caso, os fragmentos de pó são demasiado grandes para as aberturas de água, mas são encurralados nas aberturas de ar. É possível, de acordo com uma modalidade da presente invenção, atingir uma captura melhorada do pó através da introdução de uma distribuição preferida do tamanho de abertura/poro dentro do núcleo de gesso preparado. É preferida uma distribuição de pequenos e grandes tamanhos de abertura, como distribuição de aberturas de ar e água. Numa modalidade, uma distribuição de aberturas de ar pode ser preparada usando espuma de sabão. Ver Exemplos 6 e 7 em baixo.

[0020] A razão de aberturas de ar (superior a cerca de 10 micrômetros) para as aberturas de água (inferior a cerca de 5 micrômetros) dentro do núcleo de gesso preparado é de 1,8:1 a cerca de 9:1. Uma razão preferida de aberturas de ar (superior a cerca de 10 micrômetros) com aberturas de água (inferior a cerca de 5 micrômetros) dentro do núcleo de gesso preparado pode ir de cerca de 2:1 a cerca de 3:1. Em uma modalidade, a distribuição aberturas/poros dentro do núcleo de gesso preparado, deveria ser de cerca de 10-30% de aberturas inferiores a cerca de 5 micrômetros e de cerca de 70-90% de aberturas superiores a cerca de 10 micrômetros, como percentagem de aberturas totais medidas. Dito de outra forma, a razão de aberturas de ar (superior a cerca de 10 micrômetros) com as aberturas de água (inferior a cerca de 5 micrômetros) dentro do núcleo de gesso preparado vai de cerca de 2,3:1 a cerca de 9:1. Em uma modalidade preferida, a distribuição aberturas/poros dentro do núcleo de gesso preparado, deveria abranger desde de cerca de 30-35% de aberturas inferiores a cerca de 5 micrômetros e desde cerca de 65-70% de aberturas superiores a cerca de 10 micrômetros, como percentagem de aberturas totais medidas. Dito de outro modo, a razão de aberturas de ar (superior a 10 micrômetros) com aberturas de água (inferior a 5 micrômetros) dentro do núcleo de gesso preparado varia de cerca de 1,8:1 a cerca de 2,3:1.

[0021] Prefere-se que o tamanho da abertura de ar média (bolha) seja inferior a cerca de 100 micrômetros de diâmetro. Numa modalidade preferida, a distribuição do tamanho das aberturas/poros dentro do núcleo de gesso p+reparado é: superior a cerca de 100 micrômetros (20%), de cerca de 50 micrômetros a cerca de 100 micrômetros (30%), e inferior a cerca de 50 micrômetros (50%). Ou seja, uma dimensão média de abertura/poro é de cerca de 50 micrômetros.

[0022] As aberturas de ar podem reduzir a resistência à ligação entre um núcleo de gesso preparado e baixa densidade espumado e as películas de revestimento. Uma vez que metade das placas de gesso compósitas em volume pode consistir em aberturas de ar devido à espuma, a espuma pode interferir com a ligação entre o núcleo de gesso preparado de baixa densidade espumado e as películas de revestimento. Isto é abordado na medida em que se fornece opcionalmente uma ligação não espumada (ou de espuma reduzida) numa camada de alta densidade nas superfícies de contato com o núcleo de gesso, seja na película de revestimento superior, seja a película de revestimento inferior, ou ambas a película de revestimento superior e a película de revestimento inferior, antes de aplicar as películas de revestimento no núcleo. Esta formulação de ligação não espumada, ou em alternativa de espuma reduzida, em camada de alta densidade será tipicamente a mesma que a da formulação de núcleo de pasta de gesso. Exceto no fato de nem o sabão ser adicionado, ou ser apenas adicionada uma pequena quantidade de sabão (espuma). Opcionalmente, de modo a formar esta camada de ligação, a espuma pode ser mecanicamente removida da formulação do núcleo, ou pode ser aplicada uma formulação diferente isenta de espuma na interface núcleo de gesso preparado de baixa densidade espumado/papel frontal.

[0023] A espuma de sabão é preferida para introduzir e controlar a dimensão da abertura de ar (bolhas) e distribuição no núcleo de gesso preparado, e para controlar a densidade do núcleo de gesso preparado. Uma variação preferida de sabão é de cerca de 9,7x10 5 g/cm2 (0,2 Ib/MSF) a cerca de 3,4x10'4 g/cm2 (0,7 Ib/MSF); um nível ainda mais preferido de sabão é de cerca de 2,2x10'4 g/cm2 (0,45 Ib/MSF) a cerca de 2,4x10'4 g/cm2 (0,5 Ib/MSF).

[0024] Deve ser adicionada espuma de sabão numa quantidade eficaz para produzir as densidades desejadas, e de um modo controlado. De modo a controlar o processo, um técnico deve monitorizar a cabeça da placa que forma alinha, e manter o acondicionamento preenchido. Se o acondicionamento não for mantido preenchido, são geradas placas de parede com extremidades ocas, uma vez que a pasta não consegue preencher o volume suficiente. O volume do acondicionamento é mantido preenchido através do aumento da utilização de sabão para evitar a ruptura de bolhas de ar durante o fabrico da placa (para melhor reter as bolhas de ar), ou através do aumento da taxa de espuma de ar. Assim, de um modo geral, o acondicionamento é controlado e ajustado seja pelo aumento ou diminuição da utilização de sabão, ou pelo aumento ou diminuição da taxa de espuma de ar. A técnica de controle da cabeça inclui ajustes na “pasta dinâmica” na mesa através da adição de espuma de sabão para aumentar o volume da pasta, ou através da diminuição da espuma de sabão para diminuir o volume da pasta.

[0025] De acordo com uma modalidade da presente invenção, é fornecido um produto contendo gesso acabado fabricado a partir de pastas contendo gesso, que contêm estuque, amido pré-gelatinizado e um dispersante de naftalenosulfonato. O dispersante de naftalenosulfonato está presente em uma quantidade de cerca de 0,1 % - 3,0% em peso com base no peso do estuque. O amido pré-gelatinizado está presente em uma quantidade de pelo menos cerca de 0,5% em peso a cerca de 10% em peso com base no peso do estuque. Outros ingredientes que podem ser usados na pasta incluem ligantes, agentes à prova de água, fibra de papel, fibra de vidro, lama, biocidas e aceleradores. A presente invenção requer a adição de uma espuma de sabão às novas pastas contendo gesso formuladas par reduzir a densidade do produto contendo gesso acabado, por exemplo, a placa de parede em gesso, e para controlar a geração de pó através da introdução de um volume total de aberturas de cerca de 75% a cerca de 95%, e preferivelmente de cerca de 80% a cerca de 92%, na forma de pequenas aberturas de ar (bolhas) e aberturas de água no núcleo de gesso preparado. De preferência, a distribuição dimensão de poro média ri e cerca de 1 micrômetro (aberturas de água) a cerca de 40-50 micrômetros (aberturas de ar).

[0026] Opcionalmente, a combinação de amido pré-gelatinizado em uma quantidade de cerca de 0,5% em peso a cerca de 10% em peso, de um dispersante de naftalenosulfonato em uma quantidade de cerca de 0,1% em peso a cerca de 3,0% em peso, e um mínimo de sal trimetafosfato em uma quantidade de cerca de 0,12% em peso a cerca de 0,4% em peso (todos com base no peso do estuque seco), aumenta de modo inesperado a fluidez da pasta. Isto reduz substancialmente a quantidade de água necessária para produzir uma pasta em gesso com fluidez suficiente para ser usada no fabrico de produtos contendo gesso tais como uma placa de parede em gesso. O nível de sal trimetafosfato, que é pelo menos cerca de duas vezes mais do que a quantidade das formulações convencionais (tais como trimetafosfato de sódio), é considerado como impulsionador da atividade dispersante do dispersante de naftalenosulfonato.

[0027] Um dispersante de naftalenosulfonato deve ser usado em pastas contendo gesso preparadas de acordo com a presente invenção. Os dispersantes de naftalenosulfonato usados na presente invenção incluem sal de polinaftalenosulfonato e seus sais (polinaftalenosulfonatos) e derivados, os quais são produtos de condensação de ácidos naftalenosulfonados e formaldeídos. Os polinaftalenosulfonatos particularmente desejados incluem naftalenosulfonato de sódio e de cálcio. O peso molecular médio dos naftalenosulfonatos pode variar de cerca de 3.000 a 27.000, apesar de ser preferido que o peso molecular seja de cerca de 8.000 a 22.000, mais preferido é que o peso molecular seja de cerca de 12.000 a 17.000. Como produto comercial, um dispersante de mais elevado peso molecular tem uma viscosidade maior, e menos teor de sólidos, do que um dispersante de peso molecular mais baixo. Os naftalenosulfonatos úteis incluem DILOFLO, comercializado pela GEO Specialty Chemicals, Cleveland, Ohio; DAXAD, comercializado pela Hampshire Chemical Corp., Lexington, Massachusetts; e LOMAR D, comercializado pela GEO Specialty Chemicals, Lafayette, Indiana. Os naftalenosulfonatos são de preferência usados como soluções aquosas que variam entre 35-55% em peso do teor sólido, por exemplo. É muito preferido usar naftalenosulfonatos na forma de uma solução aquosa, por exemplo, na variação entre cerca de 40-45% em peso do teor sólido.

[0028] Em alternativa, quando apropriado, os naftalenosulfonatos podem ser usados na forma de sólidos secos ou pó, tais como LOMAR D, por exemplo.

[0029] Os polinaftalenosulfonatos úteis na presente invenção têm a estrutura geral (I): em que n é >2, e em que M é sódio, potássio, cálcio, e seus semelhantes.

[0030] O dispersante de naftalenosulfonato, tem de preferência cerca de 45% em peso de solução em água, pode ser usado numa variação de cerca de 0,5% a cerca de 3,0% em peso com base no peso do estuque seco, usado na formulação do compósito de gesso. Uma variação ainda mais preferida de dispersante de naftalenosulfonato é de cerca de 0,5% a cerca de 2,0% em peso com base no peso do estuque seco, e uma variação ainda mais preferida é de cerca de 0,7% a cerca de 2,0% em peso com base no peso do estuque seco. Por outro lado, a placa de parede em gesso conhecida contém este dispersante a níveis de cerca de 0,4% em peso, ou menos, com base no peso do estuque seco.

[0031 ] Dito de outro modo, o dispersante de naftalenosulfonato, em uma base de peso em seco, pode ser usado numa variação de cerca de 0,1% a cerca de 1,5% em peso com base no peso do estuque seco, usado na formulação do compósito de gesso. Uma variação ainda mais preferida de dispersante de naftalenosulfonato, numa base de sólido seco, é de cerca de 0,25% a cerca de 0,7% em peso com base no peso do estuque seco, e uma variação ainda mais preferida (numa base de sólido seco) é de cerca de 0,3% a cerca de 0,7% em peso com base no peso do estuque seco.

[0032] A pasta contendo gesso pode opcionalmente conter um sal de trimetafosfato, por exemplo, trimetafosfato de sódio. Qualquer metafosfato ou polifosfato solúvel em água pode ser usado de acordo com a presente invenção. Prefere-se que um sal de trimetafosfato seja usado, incluindo sais duplos, ou seja, sais de trimetafosfato contento dois cátions. Sais trimetafosfato particularmente úteis incluem trimetafosfato de sódio, trimetafosfato de potássio, trimetafosfato de cálcio, trimetafosfato de potássio e cálcio, trimetafosfato de lítio, trimetafosfato de amônio e semelhantes, ou combinações dos mesmos. Um sal trimetafosfato preferido é o trimetafosfato de sódio. É preferido usar sal de trimetafosfato na forma de uma solução aquosa, por exemplo, na variação de cerca de 10-15% em peso do teor sólido. Outros polifosfatos cíclicos ou acíclicos podem também ser usados, tal como descrito na patente U.S. Ns. 6,409,825 de Yu et al., aqui incorporada a título de referência.

[0033] O trimetafosfato de sódio é um aditivo conhecido em composições contendo gesso, apesar de ser geralmente usado numa variação de cerca de 0,05% a cerca de 0,08% em peso com base no peso do estuque seco, usado na pasta de gesso. Nas modalidades da pressente invenção, o trimetafosfato de sódio (ou outro metafosfato ou polifosfato solúvel em água), pode estar presente em uma variação de cerca de 0,10% a cerca de 0,4% em peso com base no peso do estuque seco, usado na formulação do compósito de gesso. Uma variação preferida de trimetafosfato de sódio (ou outro metafosfato ou polifosfato solúvel em água) é de cerca de 0,12% a cerca de 0,3% em peso com base no peso do estuque seco, usado na formulação do compósito de gesso.

[0034] Existem duas formas de estuque, o tipo alfa e o tipo beta. Estes dois tipos de estuque são produzidos por diferentes meios de calcinação. Na presente invenção, podem ser usadas tanto a forma beta como a forma alfa do estuque.

[0035] Os amidos, incluindo o amido pré-gelatinizado em particular, devem ser usados em pastas contendo gesso preparadas de acordo com a presente invenção. Um amido pré-gelatinizado preferido é o amido de milho pré-gelatinizado, por exemplo, farinha de milho pré-gelatinizado comercializada pela Bunge Milling, St. Louis, Missouri, tendo a seguinte análise: umidade 7,5%, proteína 8,0%, óleo 0,5%, fibra crua 0,5%, cinza 0,3%; tendo uma resistência mecânica em verde de 3,3 kPa (0,48 psi); e tendo uma densidade em bruto livre de 0,56 g/cm3 (35,0 lb/ft3). O amido de milho pré-gelatinizado deveria ser usado em uma quantidade de pelo menos cerca de 0,5% em peso a cerca de 10% em peso com base no peso do estuque seco usado na pasta contendo gesso. Em uma modalidade mais preferida, o amido pré-gelatinizado encontra-se em uma quantidade de cerca de 0,5% em peso a cerca de 4% em peso com base no peso do estuque seco ousado na pasta contendo gesso.

[0036] Os presentes inventores descobriram ainda que um aumento inesperado na resistência a seco (particularmente na placa de parede) pode ser obtida através da utilização de pelo menos cerca de 0,5% em peso a cerca de 10% em peso de amido pré-gelatinizado (de preferência amido de milho pré-gelatinizado) na presença de cerca de 0,1% em peso a 3,0% em peso de dispersante de naftalenosulfonato (níveis de amido e naftalenosulfonato com base no peso de estuque seco existente na formulação). Este resultado inesperado pode ser obtido independentemente de existir, ou não, trimetafosfato ou polifosfato solúvel em água.

[0037] Para além disso, foi inesperadamente descoberto que o amido pré-gelatinizado pode ser usado a níveis de pelo menos cerca de 4,8x10'3 g/cm2(10 Ib/MSF), ou mais, na placa de parede em gesso seca fabricada de acordo com apresente invenção, podendo no entanto ser atingidos elevados níveis de resistência e baixo peso. Níveis tão altos como 0,017-0,022 g/cm2 (35-45 Ib/MSF) de amido pré-gelatinizado na placa de parede em gesso têm-se demonstrado como eficazes. A título de exemplo, a Formulação B, Tal como ilustrada nos Quadros 1 e 2 em baixo, inclui 0,022 g/cm2 (45 Ib/MSF), no entanto, produz um peso de placa de 0,51 g/cm2 (1042 Ib/MSF) tendo uma resistência excelente. Neste exemplo (Formulação B) um dispersante de naftalenosulfonato na forma de uma solução em águia com 45% em peso, foi usado a um nível de 1,28% em peso.

[0038] Um outro resultado inesperado pode ser atingido com apresente invenção quando a combinação de dispersante de naftalenosulfonato com sal de trimetafosfato é combinada com amido pré-gelatinizado, e opcionalmente, fibra de papel e fibra de vidro. A placa de parede em gesso realizada a partir de formulações contendo estes três ingredientes, têm uma resistência elevada e peso reduzido, e são mais desejável em termos econômicos devido às exigências reduzidas de água no seu fabrico. Níveis úteis de fibra de papel podem variar de cerca de 2% em peso com base no peso do estuque seco. Níveis úteis de fibra de vidro podem variar até cerca de 2% em peso com base no peso do estuque seco.

[0039] Aceleradores podem ser usados nas composições contendo gesso da presente invenção, tal como descrito na patente U.S. Ns. 6,409,825 de Yu et al., aqui incorporada a título de referência. Um desejável acelerador resistente ao calor (HRA) pode ser realizado a partir da moagem a seco de gesso calcinado (dihidrato de sulfato de cálcio). Pequenas quantidades de aditivos (normalmente cerca de 5% em peso) tais como açúcares, dextrose, ácido bórico e amido podem ser usados para efetuar este HRA. O açúcar ou a dextrose são normalmente preferidos. Outro acelerador útil é o “acelerador de clima estabilizado” ou o “acelerador de clima estável” (CSA), tal como descrito na patente U.S. Ns. 3,573,947, aqui incorporada a título de referência.

[0040] A razão água/estuque (w/s) é um parâmetro importante, uma vez que o excesso de água tem de ser normalmente afastado por meios térmicos. Nas modalidades da presente invenção, uma razão w/s preferida é de cerca de 0,7 a cerca de 1,3.

[0041] Outros aditivos de pasta de gesso podem incluir aceleradores, ligantes, agentes à prova de água, fibras de papel ou de vidro, lama, biocidas e outros constituintes conhecidos.

[0042] As películas de revestimento podem ser produzidas tal como a placa de parede em gesso convencional, apesar de poderem ser utilizados outros materiais para películas de revestimento conhecidos (por exemplo tapetes de vidro fibroso). As películas de revestimento em papel fornecem características de resistência na placa de parede em gesso. Papel para películas de revestimento útil inclui a tela Manila 7 e a tela News-Line 5, comercializadas pela United States Gypsum Corporation, Chicago, Illinois; a tela Grey-Back 3 e a tela Manila Ivory 3, comercializadas pela Caraustar, Newport, Indiana; papel grosso Manila e papel MH Manila HT (elevada resistência), comercializado pela United States Gypsum Corporation, Chicago, Illinois. As películas de revestimento em papel compreendem películas de revestimento superior e películas de revestimento inferior, ou papel traseiro. Uma película de revestimento traseira preferida é a tela News-Line 5. Uma película de revestimento frontal preferida inclui o papel MH Manila HT (elevada resistência) e a tela Manila 7.

[0043] Os tapetes fibrosos também podem ser usados como uma ou duas películas de revestimento. Um tapete fibroso útil é um tapete em fibra de vidro cujos filamentos da fibra de vidro estão ligados entre si por um adesivo. De preferência, os tapetes fibrosos serão tapetes em fibra de vidro não tecida cujos filamentos da fibra de vidro estão ligados entre si por um adesivo. Com mais preferência, os tapetes em fibra de vidro não tecida terão uma resina pesada. Por exemplo, poderiam ser usados os tapetes em fibra de vidro não tecida Duraglass comercializados pela Johns-Manville, tendo um peso de cerca de 0,54-0,90 kg/ 9,3 m2 (1,2-2,0 lb/100 ft2), com cerca de 40-50% do peso do tapete resultante do revestimento em resina. Outros tapetes fibrosos úteis incluem, mas não se limitam a, tapetes de vidro tecidos e tecidos não celulósicos.

[0044] Os exemplos seguintes ilustram ainda mais a invenção. Eles devem ser construídos de modo a não limitar o âmbito da invenção. EXEMPLO 1 Formulações de amostra de pasta de gesso [0045] As formulações de pasta de gesso são ilustradas no Quadro 1 em baixo. Todos os valores constantes do Quadro 1 são expressos como percentagem em peso com base no peso do estuque seco. Os valores em parêntesis são o peso em seco em libras (Ib/MSF). QUADRO 1 *Usado para pré-gerar espuma. 1 1,28% em peso na forma de 45% de solução aquosa. EXEMPLO 2 Preparação de Placas de Parede [0046] As placas de parede em gesso de amostra são preparadas de acordo com as Patentes n.9s US. 6,342,284 de Yu et al. e 6,632,550 de Yu et al., aqui incorporadas a título de referência. Isso inclui a geração separada de espuma e introdução de espuma na pasta de todos os outros ingredientes, tal como descrito no Exemplo 5 daquelas patentes.

[0047] Os resultados dos testes para placas de parede em gesso realizados usando as Formulações A e B do Exemplo 1, e uma placa de controle normal são ilustrados no Quadro 2 em baixo. Tal como neste exemplo e em outros exemplos em baixo, os testes à resistência à extração, dureza de núcleo e resistência à flexão foram executados de acordo com a norma ASTM C-473. Para além disso, observa-se que uma placa de parede em gesso típica tem uma espessura aproximada de 1,27 cm (½ polegada) e tem um peso de cerca de 1600 a 1800 libras por 1000 pés quadrados de material, ou Ib/MSF. (“MSF” é uma abreviatura de norma na técnica para a medida de mil pés quadrados; é uma medida de área para caixas, meios corrugados e placas de parede.) QUADRO 2 MD: Direção da máquina XMD: Ao longo da direção da máquina [0048] Tal como ilustrado no Quadro 2, as placas de parede em gesso preparadas usando as pastas das Formulações A e B têm reduções significativas no peso quando comparadas com a placa de controle. Com referência novamente ao Quadro 1, as comparações da placa da Formulação A com a placa da Formulação B são muito surpreendentes. As razões água/estuque (w/s) são semelhantes na Formulação A e Formulação B. Um nível consideravelmente superior de dispersante de naftalenosulfonato é também usado na Formulação B. Inclusivamente, na Formulação B foi usada uma quantidade substancialmente superior de amido pré-gelatinizado, cerca de 6% em peso, um aumento superior a 100% em relação à Formulação A, acompanhado por um aumento marcado de resistência. Mesmo assim, a exigência de água para produzir a f luidez necessária, permaneceu reduzida na pasta da Formulação B, sendo a diferença de cerca de 10% em comparação com a Formulação A. A baixa exigência de água em ambas as formulações é devida ao efeito sinergístico da combinação de dispersante de naftalenosulfonato e trimetafosfato de sódio na pasta de gesso, o que aumenta a fluidez da pasta de gesso, mesmo na presença de um nível substancialmente mais elevado de amido pré-gelatinizado.

[0049] Tal como ilustrado no Quadro 2, a placa de parede preparada usando a pasta da Formulação B tem resistência substancialmente aumentada em comparação com a placa de parede preparada usando a pasta da Formulação A.

Através da incorporação de quantidades aumentadas de amido pré-gelatinizado na combinação, com quantidades aumentadas de dispersante de naftalenosulfonato e trimetafosfato de sódio, a resistência à extração na placa da Formulação B melhorou em 45% em relação à laca da formulação A. Foram também observados aumentos substanciais na resistência à flexão na placa da Formulação B, quando comparada com a placa da Formulação A. EXEMPLO 3 Ensaios na Redução de Peso em Placa de Parede em Gesso de 1,27 cm (½ polegada).

[0050] Outros exemplos de placa de parede em gesso (Placas C,D e E), incluindo formulações pasta e resultados de testes são ilustrados no Quadro 3 em baixo. As formulações da pasta do Quadro 3 incluem os componentes mais importantes das pastas. Os valores em parêntesis são expressos como percentagem em peso com base no peso do estuque seco. QUADRO 3 t Norma ASTM: 34,9 kg(77 Ib) 1DILOFLO é uma solução em água de naftalenosulfonato a 45% [0051] Tal como ilustrado no Quadro 3, as Placas C, D, e E foram realizadas a partir de uma pasta contendo quantidades substancialmente elevadas de amido, dispersante DILOFLO, e trimetafosfato de sódio, em comparação com a placa de controle (aumento em cerca de duas vezes numa base percentual para amido e dispersante e um aumento em duas ou três vezes para o trimetafosfato), mantendo-se simultaneamente constante a razão w/s. No entanto, o peso da placa foi reduzido significativamente e a resistência medida à extração não foi dramaticamente afetada. Portanto, neste exemplo de uma modalidade da invenção, a nova formulação (Tal como por exemplo, a Placa D) pode fornecer um amido aumentado formulado numa pasta utilizável e fluída, ao mesmo tempo em que se mantém a mesma razão w/s e resistência adequada. EXEMPLO 4 Teste à resistência em Cubo de gesso molhado [0052] Os testes à resistência em cubo molhado foram realizados utilizando estuque de placa Southard CKS comercializado pela United States Gypsum Corp., Chicago, Illinois e foi utilizada água da torneira no laboratório para determinar a sua resistência compressiva a molhado. Foi utilizado o seguinte procedimento de teste laboratorial.

[0053] Estuque (1000 g), CSA (2 g), e água da torneira (1200 cc) a cerca de 70°F foram usados para cada fundição de cubo em gesso molhado. Amido de milho pré-gelatinizado (20 g, 2,0% com base no peso do estuque) e CSA (2 g, 0,2% com base no peso do estuque) foram misturados a seco de modo preciso primeiramente num saco plástico com o estuque, antes de misturar com uma solução de água da torneira contendo dispersante de naftalenosulfonato e trimetafosfato de sódio. O dispersante usado foi DILOFLO (1,0 - 2,0%, tal como indicado no Quadro 4). Quantidades variadas de trimetafosfato de sódio foram também usadas, tal como indicado no Quadro 4.

[0054] Os ingredientes secos e a solução aquosa foram inicialmente combinados num misturador laboratorial Warning, a mistura produzida foi deixada a embeber durante 10 segundos e então a mistura foi misturada a baixa velocidade durante 10 segundos para produzir a pasta. As pastas assim formadas foram fundidas em três moldes de cubo 5,08cmX5,08cmX5,08cm (2”X2”X2”). Os cubos fundidos foram então removidos dos moldes, pesados e vedados dentro de sacos de plástico para evitar a perda de umidade antes de ser realizado o teste de resistência compressiva. A resistência compressiva dos cubos molhados foi medida usando uma máquina ATS e foi registrada como uma média em libras por polegada quadrada (psi). Os resultados obtidos são os seguintes: QUADRO 4 1 DILOFLOéifnasoluçãoemáguadenaftaleno6ulbnatoa450/o [0055] Tal como ilustrado no Quadro 4, as mostras 4-5,10-11, e 17, com níveis de trimetafosfato de sódio na variação de cerca de 0,12 - 0,4 % da presente invenção, forneceram geralmente uma resistência compressiva do cubo molhado superior, quando comparada com amostras contendo trimetafosfato de sódio em quantidades fora da variação presente. EXEMPLO 5 Ensaios na Produção em Fábrica de Placa de Parede em Gesso de Baixo Peso com 1,27 cm (½ polegada).

[0056] Foram realizados mais ensaios (placa de ensaio 1 e 2), incluindo formulações da pasta e resultados de teste conforme ilustrados no Quadro 5 em baixo. As formulações da pasta do Quadro 5 incluem os componentes mais importantes das pastas. Os valores em parêntesis são expressos como percentagem em peso com base no peso do estuque seco. QUADRO 5 t Norma ASTM: 77 Ib (34,9 kg) MD: Direção da máquina XMD: ao longo da direção da máquina 1 DILOFLO é uma solução em água de naftalenosullònato a 46% 2 90°F/ 90% Umidade relativa 3 Entende-se claramente que, nestas condições de teste, as razões de falha percentual de <50% sejam aceitáveis.

[0057] Tal como ilustrado no Quadro 5, as Placas de Ensaio 1 e 2 foram produzidas a partir de uma pasta com quantidades substancialmente aumentadas de amido, dispersante DILOFLO e trimetafosfato de sódio, diminuindo sensivelmente a razão de w/s, em comparação com as placas de controle. No entanto, a resistência medida à extração e teste à flexão foi mantida ou melhorada e o peso da placa foi significativamente reduzido. Portanto, neste exemplo de uma modalidade da invenção, a nova formulação (Tal como, por exemplo, as Placas de Ensaio 1 e 2) pode fornecer um trimetafosfato e amido aumentado formulados numa pasta utilizável e fluida, ao mesmo tempo em que se mantém substancialmente a mesma razão w/s e resistência adequada. EXEMPLO 6 Produção em Fábrica de Placa de Parede em Gesso de Ultra-baixo Peso com 1,27 cm (½ polegada).

[0058] Foram realizados mais ensaios (Placas de Ensaio 3 e 4) usando a Formulação B (Exemplo 1) tal como no Exemplo 2, exceto no fato de o amido de milho pré-gelatinizado ter sido preparado com água a uma concentração de 10% (preparação de amido molhado) e ter sido usada ma mistura de sabões HYONIC 25 AS e PFM 33 (comercializados pela GEO Specialty Chemicals, Lafayette, Indiana). Por exemplo, a Placa de Ensaio 3 foi preparada com uma mistura de HYONIC 25 AS e PFM 33 em uma variação de 65-70% em peso de 25AS, e equilíbrio PFM 33. Por exemplo, a Placa de Ensaio 4 foi preparada com uma mistura 70/30 peso/peso de HYONIC 25AS/HYONIC PFM 33. Os resultados do ensaio são mostrados no Quadro 6 em baixo. __________________________QUADRO 6 ______________________ * Exceto quando marcado 1 n = 4 MD: Direção da máquina XMD:ao longo da direção da máquina a Norma ASTM: 77 Ib (34,9 kg) b Norma ASTM: 11 Ib (4,98 kg) c Norma ASTM: 36 Ib (16,3 kg) d Norma ASTM: 107 Ib (58,5 kg) [0059] É observado que as formulações descritas neste Exemplo, as quais são divulgadas no Pedido de Patente Principal U.S. Ns. 11/592,481, depositado em 2 de Novembro de 2006, produzem placas de parede em gesso tal como descritas nos Exemplos seguintes 7-9 tendo grandes aberturas de ar com paredes invulgarmente espessas com superfícies densifiçadas reforçadas. Tal como ilustrado no Quadro 6, as características de resistência medidas à extração e dureza de núcleo foram superiores à norma ASTM. A resistência à flexão foi também medida como sendo superior à norma ASTM. Novamente, neste exemplo de uma modalidade da invenção, a nova formulação (tal como, por exemplo, as Placas de Ensaio 3 e 4) pode fornecer um trimetafosfato e amido aumentado formulados numa pasta utilizável e fluida, ao mesmo tempo que se mantém uma resistência adequada. EXEMPLO 7 Cálculo Percentual do Volume das Aberturas no Núcleo da Placa de Parede em Gesso com 1,27 cm (½ polegada) de Espessura em Função do Peso da Placa e Resultados de Corte por Serração [0060] Foram realizados mais ensaios para determinar o volume das aberturas e densidades (Placas de Ensaio 5 a 13) usando a Formulação B (Exemplo 1) tal como no Exemplo 2, exceto no fato de o amido de milho pré-gelatinizado ter sido preparado com água a uma concentração de 10% (preparação de amido molhado) e ter sido usada fibra de vidro a 0,5% e naftalenosulfonato (DILOFLO) a um nível de 1,2% em peso na forma de solução aquosa a 45%. A espuma de sabão foi realizada usando um gerador de espuma de sabão e foi introduzida na pasta de gesso numa quantidade eficaz para fornecer as densidades desejadas. No presente exemplo, o sabão foi usado a um nível de 1,2x10'4 g/cm2 (0,25 Ib/MSF) a 2,2x10'4 g/cm2 (0,45 Ib/MSF). Ou seja, a utilização da espuma de sabão foi aumentada ou diminuída conforme adequado. Em cada exemplo, a espessura da placa de parede foi de 1,27 cm (½ polegada), e o volume do núcleo foi assumido como uniforme a 0,012 cm3/cm2(39.1 ft3/MSF). Os volumes das aberturas foram medidos ao longo de amostras de placas de parede de 4 pés de largura das quais foi removido o papel traseiro e frontal. Os papéis frontais e traseiros podem ter uma espessura na variação de 11-18 mil (cada lado). Os volumes de aberturas/ distribuição da dimensão dos poros foram determinados através de microscopia de rastreio de elétrons (ver Exemplo 8 em baixo) e tecnologia de rastreio de raios-X CT (XMT). QUADRO 7 1 > 10 micrômetros de aberturas de ar (bolhas) 2 < 5 micrômetros de aberturas de água 3 Com base num volume de núcleo uniforme = 0,012 cm3/cm2(39.1 ft3/MSF); i.e., volume total da abertura do núcleo = vol. abertura espuma. + vol. abertura evaporativa/39.1 X 100 4 Com base num volume de núcleo uniforme = 0,012 cm3/cm2(39.1 ft3/MSF); i.e., densidade de núcleo da placa (pcf) = peso da placa (Ib/MSF) - peso das películas de revestimento de papel (Ib/MSF)/ 0,012 cm3/cm2(39.1 ft3/MSF)= peso da placa (Ib/MSF) - 0,044 g/cm2(90 Ib/MSF)/ 0,012 cm3/cm2(39.1 ft3/MSF) t Percentagem de aberturas totais medidas [0061] Tal como ilustrado no Quadro 7, as amostras de placas de ensaio com volumes totais de núcleo variando de 79,0% a 92,1% forma realizadas, as quais corresponde, a densidades de núcleo de placas variando de 0,45 g/cm3 (28 pcf) descendentemente para 0,16 g/cm3 (10 pcf), respectivamente. A título de exemplo, o corte por serração da Placa de Ensaio 10, com um volume total de abertura de núcleo de 81,8% e uma densidade de núcleo da placa de 0,37 g/cm3 (23 pcf), gerou cerca de 30% menos pó do que a placa de controle. Como exemplo adicional, se as placas de parede com uma formulação convencional com menos ligante (tal como amido com ou sem dispersante), foram realizadas tendo significativamente menos do que cerca de 75-80% de volume total de abertura do núcleo, seria esperada uma geração de pó significativamente maior no corte, serração, fresagem, batimento, pregação, aparafusamento ou perfuração. Por exemplo, as placas de parede convencionais podem gerar fragmentos de pó no corte por serração, tendo um diâmetro médio de cerca de 20-30 micrômetros e um diâmetro mínimo de 1 micrômetro. Por outro lado, as placas de parede em gesso da presente invenção irão gerar fragmentos de pó no corte por serração, tendo um diâmetro médio de cerca de 30-50 micrômetros, e um diâmetro mínimo de cerca de 2 micrômetros; a marcação/batimento pode produzir fragmentos ainda maiores.

[0062] Foi mostrada a combinação de vários componentes preponderantes usados para a produção da pasta contendo gesso, nomeadamente: Estuque, dispersante de naftalenosulfonato, amido de milho pré-gelatinizado, trimetafosfato de sódio e fibras de vidro e/ou papel, em combinação com uma quantidade suficiente e eficaz de espuma de sabão, pode ter um efeito sinergístico na produção de uma placa de parede em gesso de baixa densidade útil que pode também diminuir de modo dramático a formação de pó de gesso durante o corte com lâmina, corte por serração, marcação/batimento, perfuração e manuseamento normal da placa. EXEMPLO 8 Determinação das Dimensões de Aberturas de Bolhas de Ar e Dimensões de Aberturas de Água na Placa de Ensaio n910, e Morfologia de Cristais de Gesso [0063] Foram analisados cubos de gesso fundido (5,08 cm X 5,08 cm X 5,08 cm(2 polegadas X 2 polegadas X 2 polegadas)) do ensaio de fábrica para preparar a Placa de Ensaio n9 10 através de microscopia d e rastreio de elétrons (SEM). As aberturas de bolhas de ar e aberturas de água evaporativas foram observadas e medidas, bem como a dimensão e forma dos cristais de gesso [0064] Três cubos de amostra foram realizados e etiquetados como 11:08, 11:30, e 11:50, respectivamente. As Figuras 1 a 3 ilustram as dimensões de aberturas de bolhas de ar e distribuição para cada amostra com ampliação em 15X. As Figuras 4 a 6 ilustram as dimensões de aberturas de bolhas de ar e distribuição para cada amostra com ampliação a 50X.

[0065] Em ampliações maiores, as aberturas de água foram observadas por exemplo, nas paredes de aberturas de bolhas de ar geralmente maiores, tal como ilustrado nas Figuras 7 a 10 para o cubo de amostra 11:50, até uma ampliação de 10,000X. Quase todos os cristais de gesso foram agulhas; foram observadas poucas plaquetas. A densidade e empacotamento das agulhas variou nas superfícies das aberturas de bolhas de ar. As agulhas de gesso foram também observadas nas aberturas de água nas paredes das aberturas de bolhas de ar.

[0066] Os resultados SEM demonstraram que nos produtos contendo gesso produzidos de acordo com apresente invenção, as aberturas de ar e água são geralmente distribuídas de modo homogêneo ao longo do núcleo de gesso preparado. As dimensões de aberturas e distribuição de aberturas observadas também demonstraram que é formado espaço suficiente na forma de aberturas de ar e de água (volume total de abertura do núcleo), de tal modo que uma quantidade significativa do pó de gesso produzido irá ser capturada nas aberturas circundantes das aberturas expostas durante o normal manuseamento da placa e durante o corte, serração, fresagem, pregação ou aparafusamento ou perfuração e que o pó não fica suspenso no ar. EXEMPLO 9 Captura de Pó em Placa de Parede em Gesso com Baixo Nível de Pó [0067] Se for preparada uma placa de parede de acordo com as técnicas da presente invenção, tal como no Exemplo 7, é esperado que o pó de gesso produzido durante o trabalho na placa de parede compreenda pelo menos 50% em peso de fragmentos de gesso mais do que cerca de 10 micrômetros de diâmetro. Seria capturado pelo menos cerca de 30% ou mais do pó total gerado pelo trabalho na placa de parede através de corte, serração, fresagem, marcação/batimento, pregagem ou aparafusamento e perfuração. EXEMPLO 10 Formulação de Ensaio Adicional da Produção em Fábrica de Placa de Parede em Gesso de Baixo Peso com 1,27 cm (½ polegada).

[0068] Os Exemplos 7 a 9 fornecem uma placa de parede de baixo peso com um volume de aberturas aumentado. Os exemplos restantes são paralelos aos dos Exemplos 7 a 9, mas também enfatizam o aumento na espessura de parede e superfícies de parede de aberturas densificadas reforçadas da microestrutura da placa de parede. Nota-se que, nesta conexão, as fotomicrografias das Figuras 5 e 6 do Exemplo 8 mostram uma microestrutura compreendendo tanto aberturas de ar grandes como paredes de espessura intensificada, de acordo com a presente invenção.

[0069] Para além disso, outras formulações de pasta (Ensaio 14) foram preparadas conforme ilustrado no Quadro 8 em baixo. As formulações da pasta do Quadro 8 incluem os componentes mais importantes das pastas. Os valores em parêntesis são expressos como percentagem em peso com base no peso do estuque seco. QUADRO 8 1DILOFLO é uma solução em água de naftalenosulfonato a 45% 2 mistura 956 peso/peso. de sabão HYONIC 25 AS e PFM 33. Note-se que durante o processo dinâmico de fabrico, a razão do sabão pode variar de 70/30 para dma de uma variação alvo desejada, por exemplo, de 7030 a8020 a 8515 ou até 90/10. EXEMPLO 11 Ensaios Adicionais na Produção em Fábrica de Placa de Parede em Gesso de Baixo Peso com 1,27 cm (½ polegada).

[0070] Os resultados dos testes para placas de parede em gesso realizados usando a Formulação 14 do Ensaio em Fábrica e a Formulação de Controle A do Exemplo 10, e duas placas concorrentes convencionais, são ilustrados no Quadro 9 em baixo. Após ambientação a 21,11°C/50% de umidade relativa durante 24 horas, as amostras de placa de parede foram testadas em termos de resistência à extração, dureza de extremidade/núcleo, resistência à flexão e ligação umidificada durante 16 horas. Os testes de resistência à extração, dureza de extremidade/núcleo, deflexão umidificada e resistência à flexão foram realizados de acordo com a norma ASTM C-473. A não combustibilidade foi realizada de acordo com a norma ASTM E- 136. O teste das características de inflamação foi realizado de acordo com a norma ASTM E-84 para determinar o índice de Deflagração da Chama (FSI). As amostras da placa foram analisadas através de microscopia de rastreio de elétrons (ver Exemplo 12 em baixo) e espectroscopia dispersiva de energia (EDS). As amostras de placas também podem ser analisadas por tecnologia de rastreio de raio-x CT (XMT).

[0071] As medições de geração de pó foram realizadas por testes de corte por serração e perfuração. Para determinar a geração de pó por perfuração, foram perfurados 50 orifícios numa amostra de placa de parede acabada usando uma prensa de perfuração e o pó de gesso resultante foi coletado. Para determinar a geração de pó por corte por serração, foram cortadas secções com 1 pé de comprimento da placa de parede acabada e o pó de gesso resultante foi coletado. Para determinar a geração de pó por serração de orifícios, foram cortados 5 círculos de 10,16 cm (4 polegadas) de diâmetro numa amostra de placa de parede acabada e o pó de gesso resultante foi coletado. _________________________________ QUADRO 9_________________________________________ 190°F/ 90% umidade relativa [0072] Tal como ilustrado no Quadro 9, as características medidas da Placa de Ensaio 14 de resistência à extração, resistência à flexão e dureza de extremidade/núcleo foram superiores às de placas concorrentes convencionais e excederam a norma ASTM. A deflexão umidificada (sag) foi superior à de placas concorrentes convencionais e excedeu a norma ASTM. Ligação umidificada: Para além de excelente ligação papel-para-núcleo (nenhuma falha), a Placa de Ensaio ns 14 teve os melhores resultados de teste em termos de resistência de ligação, tal como ilustrado no Quadro 9. Finalmente, para além de passar no teste de não combustibilidade de acordo com a norma ASTM, a Placa de Ensaio ns 14 foi determinada como sendo um material de Classe A de acordo com a norma ASTM.

[0073] Para além disso, as amostras de Placa de Ensaio n9 14 foram avaliadas em termos de manuseamento, colocação e seqüência de instalação através da avaliação da sua aparência, deslizamento da película, teste de flexão, portabilidade de bombeiro, rotação das arestas, arraste das extremidades, queda das extremidades, marcação e batimento, raspagem, corte de orifícios, aparafusamento, pregação e raio de 3,048cm (10 ft). As conclusões da avaliação afirmam que as propriedades de manuseamento da Placa de Ensaio n914 foram iguais ou excederam a Placa de Controle A e outras placas de gesso concorrentes convencionais constantes no Quadro 9. EXEMPLO 12 Determinação de características de Superfície de Bolhas de Ar na Placa de Ensaio n914, e Morfologia de Cristais de Gesso [0074] Tal como no Exemplo 8, foram analisados cubos de gesso fundido (5,08 cm X 5,08cm X 5,08 cm(2 polegadas X 2 polegadas X 2 polegadas)) do ensaio de fábrica para preparar a Placa de Ensaio n914 através de microscopia de rastreio de elétrons (SEM). As aberturas de bolhas de ar e aberturas de água evaporativas foram observadas e medidas, bem como a dimensão e forma dos cristais de gesso.

[0075] Os resultados SEM novamente demonstraram que nos produtos contendo gesso produzidos de acordo com a presente invenção, as aberturas de ar e água são geralmente distribuídas de modo homogêneo ao longo do núcleo de gesso preparado. As dimensões de aberturas e distribuição de aberturas observadas também demonstraram que é formado espaço suficiente na forma de aberturas de ar e de água (volume total de abertura do núcleo), de tal modo que uma quantidade significativa do pó de gesso produzido irá ser capturada nas aberturas circundantes das aberturas expostas durante o normal manuseamento da placa e durante o corte, serração, fresagem, pregação ou aparafusamento ou perfuração e que o pó não fica suspenso no ar.

[0076] Os resultados SEM das Figuras 11-19 ilustram as espessuras de parede em ampliação intensificada semelhante à das fotomicrografias anteriores SEM do Exemplo 8. Estes resultados SEM, tal como ilustrado nas Figuras 13 e 14, comparando com a Placa de Ensaio n9 14 e Placa de controle A, respectivamente, demonstram os seguintes melhoramentos: 1) As aberturas de bolhas de ar na placa de ensaio foram substancialmente maiores que as da placa de controle, e 2) as espessuras médias de parede entre as aberturas na placa de ensaio eram muito maiores do que as espessuras médias de parede entre as aberturas na placa de controle. Geralmente, as espessuras médias de parede entre as aberturas na Placa de Controle ns 14 eram de pelo menos cerca de 50 micrômetros até cerca de 200 micrômetros. Por outro lado, as espessuras médias de parede entre as aberturas na Placa de Controle A eram geralmente de cerca de 20-30 micrômetros. Para além disso, a fotomicrografia de ampliação a 500X da Figura 15 mostra a superfície densificada reforçada “A” que percorre ao longo da parede de uma abertura, no lado direito da fotomicrografia.

[0077] Tal como discutido em cima, as espessuras médias de parede maiores entre as aberturas de ar, fornecem maior resistência à placa de parede acabada, isto é, melhor resistência à extração, melhor dureza de núcleo/extremidades e melhores características de manuseamento, isto é, redução do pó na perfuração, corte e serração. EXEMPLO 13 Determinação da Dimensão Média de Abertura, Espessura de Parede e Presença de Superfície de Parede Reforçada Densificada [0078] Uma amostra de núcleo pode ser preparada através de marcação de uma amostra de placa de parede a ser testada e batimento ao longo do núcleo para separar uma amostra adequadamente dimensionada. Resíduos libertos são então removidos, por exemplo, através do direcionamento de um vapor de ar forçado ao longo da área marcada. A amostra de núcleo é então montada e revestida através de técnicas convencionais de fotomicrografia por varredura de elétrons.

Dimensão Média de Aberturas [0079] Preparação de dez fotomicrografias em ampliação a 50X, tiradas em localizações aleatórias na amostra de núcleo. Medição da distância transversal maior ao longo de cada uma das aberturas nas dez fotomicrografias. Adição das distâncias medidas e cálculo da distância transversal média máxima. Isso será a dimensão média de aberturas da amostra.

Espessura Média de Parede [0080] Preparação de dez fotomicrografias em ampliação a 50X, tiradas em localizações aleatórias na amostra de núcleo. Medição da distância entre cada uma das aberturas intersectadas pelas extremidades horizontal e vertical da fotomicrografia ao longo das extremidades. Adição de todas as distâncias medidas e cálculo da distância média. Isso será a espessura média de parede da amostra.

Superfície Reforçada Densificada [0081 ] Preparação de dez fotomicrografias em ampliação a 500X, tiradas em localizações aleatórias na amostra de núcleo. Exame das aberturas aumentadas que aparecem nestas fotomicrografias para identificar linhas brancas ao longo das extremidades das aberturas, tais como as identificadas como característica A na Figura 15. A presença destas linhas brancas espessas indica a presença de superfícies de parede das aberturas reforçadas e densificadas na amostra.

[0082] A utilização dos termos “um” e “uma” e “o/a” e referentes semelhantes no contexto da descrição da invenção (especialmente no contexto das reivindicações seguintes) devem ser considerados como abrangendo tanto o singular como o plural, exceto quando indicado em contrário ou claramente contradito pelo contexto. A recitação de variações de valores no presente documento é meramente intencionada para servir de metodologia abreviada de referência individual a cada valor separado, estando no âmbito da variação, exceto quando indicado em contrário, e cada valor separado é incorporado na descrição como sendo recitado individualmente no presente documento. Todos os métodos aqui descritos podem ser executados de qualquer ordem adequada, exceto quando indicado o contrário, ou quando contradito claramente pelo contexto. O uso de qualquer e cada exemplo, ou linguagem exemplificativa (por exemplo, “tal como”) fornecidos no presente documento, pretende meramente iluminar melhor a invenção e não coloca qualquer limitação ao âmbito da invenção, exceto quando reivindicado em contrário. Nenhuma linguagem na descrição deve ser considerada como indicando qualquer elemento não reivindicado como essencial à prática da invenção.

[0083] As modalidades da presente invenção são descritas no presente documento, incluindo o melhor modo conhecido dos inventores para a realização da invenção. Deve ser entendido que as modalidades ilustradas são meros exemplos e não devem ser considerados como limitando o âmbito da invenção.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Placa de gesso de peso leve CARACTERIZADA pelo fato de que compreende: um conjunto de núcleo em gesso disposto entre duas películas de revestimento; o conjunto de núcleo em gesso compreendendo uma matriz cristalina de gesso tendo paredes que definem e separam poros de vacância de ar dentro da matriz cristalina de gesso, as paredes tendo uma espessura de parede média de 30 micra a 200 micra, (a) os poros de vacância de ar médios possuindo menos que 100 micra em diâmetro e/ou (b) o grande número de poros de vacância de ar possuindo um diâmetro de 100 micra ou menos, a espessura de parede média e o tamanho de poro de vacância de ar medido através do teste de imagem de fotomicrografia de varredura de elétrons ou através do teste de imagem tridimensional adquirido pela análise de varredura CT de raios-X (XMT), a matriz cristalina de gesso formada de modo que o conjunto de núcleo de gesso possua uma dureza média do núcleo de pelo menos 5 kg (11 libras) como determinado de acordo com o ASTM C-473; e a placa tendo uma densidade de 190 kg/m3 a 560 kg/m3 (12 pcf a 35 pcf).

2. Placa de gesso de peso leve, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a placa possui uma densidade de 380 kg/m3 a 560 kg/m3 (24 pcf a 35 pcf).

3. Placa de gesso de peso leve, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADA pelo fato de que a placa possui uma densidade de 190 kg/m3 a 500 kg/m3 (12 pcf a 31 pcf).

4. Placa de gesso de peso leve, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADA pelo fato de que a placa possui uma densidade de 380 kg/m3 a 560 kg/m3 (24 pcf a 31 pcf).

5. Placa de gesso de peso leve, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADA pelo fato de que o tamanho médio do poro de vacância de ar é entre 10 micra em diâmetro e 100 micra em diâmetro.

6. Placa de gesso de peso leve, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADA pelo fato de que o tamanho médio do poro de vacância de ar é entre 20 micra em diâmetro e 100 micra em diâmetro.

7. Placa de gesso de peso leve, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADA pelo fato de que o tamanho médio do poro de vacância de ar é entre 50 micra em diâmetro e 100 micra em diâmetro.

8. Placa de gesso de peso leve, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADA pelo fato de que o tamanho médio do poro de vacância de ar é entre 50 micra em diâmetro e 200 micra em diâmetro.

9. Placa de gesso de peso leve, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADA pelo fato de que o tamanho médio do poro de vacância de ar é entre 70 micra em diâmetro e 120 micra em diâmetro.