ES2203123T3 - Aditivo para yesos y morteros especiales, composiciones que contienen el aditivo y utilizacion del aditivo en los yesos y los morteros especiales. - Google Patents

Aditivo para yesos y morteros especiales, composiciones que contienen el aditivo y utilizacion del aditivo en los yesos y los morteros especiales.

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Abstract

Se describe un aditivo retenedor de agua para materiales de construcción conglomerantes, libre de derivados celulósicos, que comprende al menos una arcilla de grado reológico, preferentemente sepiolita, y una goma natural modificada tal como goma guar, así como composiciones conglomerantes que contienen el aditivo, así como el uso del aditivo para diversos materiales de construcciones a base de yeso y de morteros especiales.

Description

Aditivo para yesos y morteros especiales, composiciones que contienen el aditivo y utilización del aditivo en los yesos y los morteros especiales.
La presente invención se encuadra dentro del campo de los compuestos y composiciones útiles como materiales de construcción conglomerantes, y más concretamente en el sector de los aditivos retenedores de agua para materiales de construcción conglomerantes tales como los morteros especiales y los yesos.
Técnica anterior a la invención
En los últimos años, las composiciones aditivadas de materiales de construcción conglomerantes se están utilizando cada vez más en sustitución de los materiales de construcción conglomerantes, ya que presentan ventajas notables tanto en cuanto a sus condiciones de puesta en obra, tales como la manejabilidad, grado de adherencia inicial y poder de retención de agua durante el amasado, etc., como en cuanto a sus propiedades finales, como por ejemplo sus cualidades de adherencia, resistencia y acabado.
Estas composiciones aditivadas de materiales de construcción conglomerantes incorporan aditivos, adicionales a los componentes de los materiales de construcción conglomerantes tradicionales, que confieren las propiedades ventajosas anteriormente mencionadas.
Dentro de las diferentes clases de materiales aditivados conglomerantes de construcción, existen unos cuyas propiedades finales requieren la utilización de un agente espesante y retenedor de agua. Entre estos materiales se encuentran los morteros especiales y los yesos que se emplean en aplicaciones tan diversas como por ejemplo la unión entre cerramientos o soleras con distintos materiales cerámicos, revestimientos de fachadas, reparación y enlucido.
El yeso, y el mortero especial, como el mortero de cola, incluyen convencionalmente una serie de aditivos, como por ejemplo agentes retenedores de agua. El agente retenedor de agua es un producto que debido a su estructura molecular y a sus propiedades superficiales se une al agua mediante enlaces débiles y retienen el agua en la matriz de los conglomerantes durante el proceso de fraguado y endurecimiento. también mejoran la reología en la pasta que se forma. Los aditivos retenedores de agua convencionalmente empleados para materiales de construcción conglomerantes tales como morteros especiales y yesos, se basan en derivados celulósicos, no conociéndose hasta la fecha de la presente invención alternativa alguna a los mismos.
La solicitud de patente europea EP-A-0773198 describe un sistema espesante que contiene al menos un éter celulósico, un éter de almidón, componentes espesantes y un silicato de capas como la sepiolita, la bentonita y otras arcillas, que corresponde a tal aditivo del mercado.
JP-A-6209 8000 describe placas de fibras a prueba de fuego hechas de una composición que contiene derivados de celulosa, repelentes de agua de sepiolita coloide o atapulgita, ligantes orgánicos, rellenos inorgánicos o retardantes de llama.
Los derivados celulósicos confieren, en base a sus efectos espesantes, una mayor consistencia a los materiales de construcción conglomerantes además de aumentar su capacidad de retención de agua y de adherencia. Sin embargo, los derivados celulósicos tienen la desventaja de ser relativamente costosos por lo que los materiales de construcción conglomerantes tales como los morteros y yesos tradicionales, carentes o con dosificaciones inferiores a las necesarias de tales derivados, siguen empleándose, a pesar de sus cualidades inferiores frente a las composiciones aditivadas, para muchas aplicaciones donde realmente el uso de una composición conglomerante suficientemente aditivada sería más adecuado.
La Patente de Estados Unidos US-A-5637144 describe una composición sustitutiva de amianto que incluye agua, agentes retenedores de agua y arcilla finamente dividida, especialmente bentonita, mientras que la Patente de Estados Unidos US-A-4028127 describe una mezcla de cemento compuesta de yeso, resultando el producto de reaccionar un hidroxialquil éter guar con glioxañl que se útil para cubrir grietas y agujeros en superficies. Ninguna de las composiciones descritas en las Patentes de Estados Unidos antes citadas se puede aplicar como mortero o yeso.
Objeto de la invención
Es un objeto de la presente invención superar los inconvenientes del yeso convencional y mortero especial, que comprenden derivados celulósicos, mediante la sustitución de tales derivados por un nuevo aditivo que permite conseguir cualidades de puesta en obra y finales al menos análogas a los de dichas composiciones aditivadas convencionales y a la vez permite una reducción del coste total de las composiciones finales.
Es un ulterior objeto de la invención, poner a disposición un nuevo aditivo que mejore al menos una de las cualidades de puesta en obra y finales frente al yeso convencional y mortero especial.
Es otro objeto de la invención poner a disposición un nuevo aditivo para yesos, morteros especial, como mortero cola, monocapa.
La presente invención también tiene por objeto composiciones aditivadas comprendiendo morteros y yesos que contienen el aditivo así como el uso del nuevo aditivo en morteros especiales y yesos.
Descripción de la invención
Los objetos anteriormente definidos se consiguen mediante un nuevo aditivo para yeso y morteros especiales, libre de derivados celulósicos, cuyo aditivo comprende al menos un componente mineral sólido seleccionado entre arcillas, y al menos una goma natural modificada, en el que el componente mineral es sepiolita de grado reológico, comprendiendo el aditivo
20-75%, y más preferentemente 35-60%, del componente mineral sólido;
25-80%, y más preferentemente 40-65%, de una goma natural modificada.
El componente mineral sólido es preferentemente sepiolita de grado reológico, como la descrita, por ejemplo, en las solicitudes de Patente europea EP-A-0454222 y EP-A-0107299, cuyo contenido se incluye en la presente descripción por referencia.
La sepiolita de grado reológico, comercializada por ejemplo por TOLSA, S.A., Madrid, España, bajo la marca comercial PANGEL, y obtenida de sepiolita natural mediante procesos de micronización especiales que evitan sustancialmente la rotura de las fibras de sepiolita, se dispersa fácilmente en agua y otros líquidos polares, y presenta una superficie externa con un alto grado de irregularidad, una elevada superficie especifica, superior a 300 m^{2}/g y una elevada densidad de centros activos para la adsorción, que le confieren una muy elevada capacidad de retención de agua al ser capaz de formar, con relativa facilidad, puentes de hidrógeno con dichos centros activos. El carácter microfibroso de las partículas de la sepiolita de grado reológico hace que ésta sea un material de elevada porosidad y baja densidad aparente. Por las propiedades anteriormente mencionadas, la sepiolita de grado reológico es capaz de formar pastas de elevada viscosidad con excelente comportamiento tixotrópico y pseudoplástico. Según la invención, se ha verificado que, cuando la sepiolita de grado reológico se añade, junto con una goma natural modificada, a materiales de construcción conglomerantes tales como morteros especiales y yesos, se mejora la adhesividad, cohesión, rendimiento superficial, estabilidad y textura del mortero y del yeso.
Adicionalmente, la sepiolita de grado reológico presenta una capacidad de cambio catiónico muy baja y una interacción con electrolitos muy débil, lo cual a su vez resulta en que la sepiolita de grado reológico prácticamente no se ve afectada por la presencia de sales en el medio en el que se encuentra, y por tanto permanece estable en un amplio rango de pH. Esta última característica resulta de suma importancia ya que los medios en los que opera tienen un elevado contenido en sales.
La goma natural modificada puede seleccionarse entre combinaciones de los monosacáridos glucosa, manosa, galactosa y/o ácido glucorónico, modificados mediante reacciones sucesivas de basificación y eterificación con óxido de etileno y/u óxido de propileno y/u óxido de butileno. Preferentemente, la goma natural modificada es un galactomano, es decir, polisacáridos formados exclusivamente por galactosa y manosa y modificados por eterificación con óxido de polipropileno.
Estas gomas naturales presentan una cadena principal sustancialmente idéntica a la estructura química de la celulosa pero difieren de ésta última en que poseen cadenas laterales de los otros monómeros. Su propiedad funcional más destacable es la de agente reológico en fluidos acuosos y la de ser un eficaz retenedor de agua.
Opcionalmente, el aditivo según la presente invención puede complementarse con otros agentes espesantes como por ejemplo almidones modificados o poliacrilamidas.
El aditivo según la presente invención, puede prepararse mediante mezclado de sus componentes sin que sea necesario algún orden especifico de adición, por ejemplo durante 5 minutos en una mezcladora en V hasta obtener un producto homogéneo.
Para adicionar el aditivo a un material de construcción conglomerante como por ejemplo a un mortero especial o a un yeso, el aditivo puede mezclarse conjuntamente con las fracciones de áridos y cemento durante la fabricación en el caso de los morteros especiales o, en el caso de los yesos, durante la fabricación de los yesos. Asimismo, el aditivo según la presente invención también puede añadirse in situ durante el mezclado con el agua de amasado.
La incorporación del aditivo de la presente invención en materiales de construcción conglomerantes, tales como morteros especiales y yesos, implica las siguientes características:
- Gran capacidad de retención de agua que posibilita que los materiales de construcción conglomerantes presenten buenas propiedades en estado fresco y en estado endurecido.
- Ausencia de segregaciones y exudaciones, basada en las cualidades reguladoras de la viscosidad y tixotrópicas del aditivo que contribuyen a la homogeneidad de la composición de los materiales conglomerantes.
- Manejabilidad basada en un aumento del carácter tixotrópico conferido al material conglomerante por el aditivo, lo cual permite una reducción de los costes de mano de obra para alcanzar un acabado final satisfactorio.
- Aumento de la capacidad recubriente por unidad de masa del material conglomerante al mejorar su tixotropía y plasticidad.
- Posibilidad de obtener sobresalientes acabados finales con texturas superficiales muy lisas, al conferir el aditivo una consistencia suave y plástica.
- Gran adherencia tanto en estado fresco como en estado endurecido.
La posibilidad de prescindir de derivados celulósicos, para conseguir las cualidades anteriormente mencionadas en materiales conglomerantes, permite obtener una reducción del coste del material conglomerante frente a los materiales conglomerantes que comprenden derivados celulósicos.
Modos de realización de la invención
La presente invención se ilustra adicionalmente en base a los siguientes ejemplos de realización.
Ejemplo 1
Se preparó una muestra de 50 kg del aditivo según la invención mezclándose en una mezcladora en V durante 5 minutos, los siguientes componentes:
24 kg de sepiolita de grado reológico de TOLSA, S.A., Madrid (España)
26 kg de hidroxipropilguar obteniéndose un producto homogéneo.
Ejemplo 2
Se prepararon dos muestras de un mortero, una con un derivado celulósico comercial (TYLOSE 10004 MH de HOEVHST AG) como aditivo, y la otra con el aditivo según la presente invención preparado de acuerdo con el ejemplo 1. Para ello, se mezclaron durante 5 minutos cemento Portland, áridos gruesos con un tamaño de partícula inferior a 1 mm, áridos finos con un tamaño de partícula inferior a 0,5 mm, y respectivamente uno de los aditivos antes mencionados, y se amasó cada una de las muestras hasta obtener morteros cola de las características que se especifican en la siguiente tabla:
TABLA 1
Muestra Cemento Portland Arena gruesa Arena fina Agua (p.p.) Derivado celulósico Aditivo de la
IIB-45A (p.p) (p.p) (p.p) (p.p) invención
(p.p)
I 310 560 130 250 3 0
II 310 560 130 250 0 6,3
El coste de la adición del aditivo por cada tonelada de mortero cola, era de aproximadamente 3.220 ptas/t para la muestra I, es decir para el aditivo convencional, y de 2.250 ptas/t para la muestra II, es decir para el aditivo según la presente invención.
Las propiedades de los morteros cola según las muestras I y II se evaluaron de acuerdo con las normas europeas sobre adhesivos para baldosas cerámicas. Se testificó la retención de agua, la consistencia, el deslizamiento vertical, adherencia a 28 días y manejabilidad después de 20 minutos y a 28 días de los morteros cola preparados. Los resultados se reflejan en la siguiente tabla:
TABLA 2
Muestra Retención Consistencia (mm) Deslizamiento Adherencia 28 días Manejabilidad a 20 minutos
de agua vertical (mm) (kg/cm^{2}) y 28 días (kg/cm^{2})
(%)
I 99,93 180 0 11 9,1
II 99,94 180 0 11,1 9,0
Los resultados muestran que el aditivo objeto de la presente invención (muestra II) confiere al menos las mismas propiedades que el aditivo convencional a base de derivados celulósicos, pero a un costo sustancialmente menor.
Ejemplo 3
Se prepararon dos muestras de un mortero cola; una con un derivado celulósico comercial (METHOCEL HB de DOW CHEMICAL) como aditivo, y a otra con el aditivo según la presente invención preparado de acuerdo con el ejemplo 1. Para ello, se mezclaron, durante 5 minutos cemento Portland, áridos gruesos con un tamaño de partícula inferior a 1 mm, áridos finos con un tamaño de partícula inferior a 0,5 mm, y respectivamente uno de los aditivos antes mencionados, y se amasó cada una de las muestras hasta obtener morteros cola de las características que se especifican en la siguiente tabla:
TABLA 3
Muestra Cemento Portland Arena gruesa Arena fina Agua (p.p.) Derivado celulósico Aditivo de la
IIB-45A (p.p) (p.p) (p.p) (p.p) invención
(p.p)
III 200 600 200 250 2,5 0
IV 200 600 200 250 0 5,6
El coste de la adición del aditivo por cada tonelada de mortero cola, era de aproximadamente 2.875 ptas/t para la muestra III, es decir para el aditivo convencional, y de 2.200 ptas/t para la muestra IV, es decir para el aditivo según la presente invención.
Las propiedades de los morteros cola según las muestras III y IV se evaluaron de acuerdo con las normas europeas sobre adhesivos para baldosas cerámicas. Se testificó la retención de agua, la consistencia, el deslizamiento vertical, adherencia a 28 días y manejabilidad después de 20 minutos y a 28 días de los morteros cola preparados. Los resultados se reflejan en la siguiente tabla:
TABLA 4
Muestra Retención Consistencia (mm) Deslizamiento Adherencia 28 días Manejabilidad a 20 minutos
de agua vertical (mm) (kg/cm^{2}) y 28 días (kg/cm^{2})
(%)
III 99,93 180 0 12,2 10,0
IV 99,93 180 0 12,0 10,3
Los resultados muestran que el aditivo objeto de la presente invención (muestra IV) confiere al menos las mismas propiedades que el aditivo convencional a base de derivados celulósicos, pero a un coste sustancialmente menor.

Claims (10)

1. Aditivo para yeso y morteros especiales que comprende un componente mineral sólido seleccionado entre arcillas, y al menos una goma natural modificada, donde el componente mineral es una sepiolita de grado geológico y el aditivo carece de derivados celulósicos, incluyendo el aditivo:
20-75% en peso del componente mineral sólido;
25-80% en peso de goma natural modificada.
2. Aditivo según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende:
35-60% en peso del componente mineral sólido;
40-65% en peso de goma natural modificada.
3. Aditivo según la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque la goma natural modificada es al menos una combinación de al menos dos monosacáridos, glucosa, manosa, galactosa, y ácido glucurónico, modificados por eterificación.
4. Aditivo según la reivindicación 3, caracterizado porque la combinación de monosacáridos se eterifica con un óxido de alquileno seleccionado de entre óxido de etileno, óxido de propileno y óxido de butileno.
5. Aditivo según la reivindicación 3, caracterizado porque la combinación de monosacáridos es un galactomanano.
6. Aditivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la goma natural modificada es goma guar modificada.
7. Una composición aditivada de material de construcción conglomerante seleccionado entre yeso y mortero especial, que comprende una fracción seleccionada entre una fracción de cemento, una fracción de yeso y una fracción de áridos, caracterizado porque también comprende 0,05-1,2% en peso del aditivo definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
8. Una composición aditivada según la reivindicación 7, caracterizada porque comprende 0,2-0,9% en peso del aditivo.
9. Uso de un aditivo según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, como componente en un mortero especial.
10. Uso de un aditivo según la reivindicación 1-6 como un componente en yeso.
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