ES2224289T3 - Proceso para la fabricacion de productos de yeso y fibra de madera que tienen resistencia al agua mejorada. - Google Patents
Proceso para la fabricacion de productos de yeso y fibra de madera que tienen resistencia al agua mejorada.Info
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN MATERIAL COMPOSITE MEJORADO, ESPECIALMENTE A UN MATERIAL COMPOSITE DE YESO/FIBRA CELULOSICA CON UNA RESISTENCIA AL AGUA MEJORADA, EL CUAL ES ESPECIALMENTE UTIL PARA FABRICAR PRODUCTOS PARA LA CONSTRUCCION. ESPECIFICAMENTE, LA PRESENTE INVENCION SE REFIERE A UN TABLERO DE CONSTRUCCION DE YESO/FIBRA DE MADERA, IMPREGNADO CON SILICONA, QUE PRESENTA UNA RESISTENCIA AL AGUA MEJORADA, DEBIDO A LA ADICION DE UNA EMULSION DE SILOXANO Y, PREFERIBLEMENTE, DE UNA EMULSION CATALIZADORA, AL YESO Y A LA FIBRA DE MADERA, DURANTE EL PROCESO DE FABRICACION DEL TABLERO.
Description
Proceso para la fabricación de productos de yeso
y fibra de madera que tienen resistencia al agua mejorada.
La presente invención se refiere a un proceso
para fabricar un tablero de construcción de yeso/fibras de madera
impregnado con silicona que tiene una resistencia mejorada al agua
por la adición de una emulsión de siloxano y preferiblemente una
emulsión de catalizador al yeso y la fibra de madera durante el
proceso de fabricación del tablero.
Ciertas propiedades del yeso (dihidrato de
sulfato de calcio) lo hacen muy popular para su uso en la
fabricación de productos industriales y de construcción,
especialmente tablero mural de yeso. Es una materia prima muy
abundante y generalmente barata que mediante un proceso de
deshidratación y rehidratación, puede vaciarse, moldearse o
transformarse de otro modo en formas útiles. Además, no es
combustible y es bastante estable dimensionalmente cuando se
expone a la acción de la humedad. Sin embargo, como es un
material frágil cristalino, que tiene una resistencia a la
tracción y a la flexión relativamente baja, sus usos se
limitan típicamente a aplicaciones no estructurales, no portadoras
de carga y no absorbedoras de impacto.
El tablero mural de yeso, que es, igualmente
conocido por cartón-yeso o tablero mural, consiste
en un núcleo de yeso rehidratado emparedado entre hojas de cubierta
de papel multicapa, y se usa mucho para aplicaciones de tabiques
interiores y techos. Debido a la fragilidad y las bajas propiedades
de sujeción de clavos y tornillos de su núcleo de yeso, el tabique
mural convencional por sí solo no puede soportar cargas pesadas
aplicadas ni absorber impactos importantes.
Por consiguiente, hace tiempo que se busca, y
todavía se sigue buscando seriamente, medios para mejorar la
resistencia a la tracción, a la flexión y de sujeción de clavos y
tornillos así como la resistencia al impacto de los enlucidos de
yeso y productos de construcción.
Otro material fácilmente disponible y obtenible,
que se usa también profusamente en productos de construcción, es el
material lignocelulósico, particularmente en forma de fibras de
madera y de papel. Por ejemplo, además de la madera, el tablero de
partículas, tablero de fibras, tablero de tablillas, contrachapado y
tablero "duro" (tablero de fibras de alta densidad) son algunas
de las formas de productos de material lignocelulósico transformados
que se usan en la industria de la construcción. Tales materiales
tienen mejor resistencia a la tracción y a la flexión que el yeso.
Sin embargo, son también generalmente más caros, tienen mala
resistencia al fuego y son frecuentemente propensos a hincharse o
alabearse cuando se exponen a la humedad. Por consiguiente, se desea
también medios asequibles para mejorar en este uso las propiedades
limitativas de los productos de construcción fabricados con material
celulósico.
Los intentos anteriores para combinar las
favorables propiedades del yeso y fibras celulósicas,
particularmente fibras de madera, han tenido un éxito muy limitado.
Los intentos para añadir fibras celulósicas, (u otras fibras) para
esa materia), al enlucido de yeso y/o núcleo de enlucido de yeso han
producido generalmente poca o ninguna mejora de la resistencia
debido a la incapacidad actual para lograr una buena unión entre
las fibras y el yeso. Las patentes U.S. nº 4.328.178; 4.239.716;
4.392.896 y 4.645.548 describen ejemplos recientes en los que se
mezclaron las fibras de madera u otras fibras naturales para obtener
una suspensión o lechada de estuco (hemihidrato de sulfato de
calcio) para servir de reforzadores para un tablero de yeso
rehidratado o similar.
La patente U.S. nº 4.734.163 describe un proceso
en el que se muele finamente yeso bruto o no calcinado y se mezcla
en húmedo con 5-10% de pasta de papel. La papilla es
parcialmente deshidratada, transformada en una torta y después
deshidratada por rodillos de presión hasta que la razón agua/sólidos
es inferior a 0,4. La torta se corta en tableros en verde, que,
después de haber sido recortados y cortados, se apilan entre dobles
placas de acero y se ponen en un autoclave. Se eleva la temperatura
en el autoclave hasta aproximadamente 140ºC, para convertir el yeso
en alfa hemihidrato de sulfato de calcio. Durante el enfriamiento
incremental subsiguiente de los tableros vasija, el hemihidrato se
rehidrata nuevamente a dihidrato (yeso) y otorga integridad al
tablero. Luego se seca los tableros y se acaban según sea
necesario.
La patente U.S. nº 5.320.677 de Balg describe un
producto composite y un proceso para fabricar el producto en el que
se calienta bajo presión una suspensión diluida de partículas de
yeso y fibras de madera para convertir el yeso en alfa hemihidrato
de sulfato de calcio. Las fibras de madera tienen poros o vacíos en
la superficie y los cristales de alfa hemihidrato se forman dentro,
sobre y alrededor de los vacíos y poros de las fibras de madera.
Luego se deshidrata la suspensión calentada para formar una torta de
filtro, usando preferiblemente equipo similar al equipo de
fabricación del papel, y antes de que la suspensión se enfríe
suficientemente para rehidratar el hemihidrato en yeso, se prensa la
torta de filtro en forma de tablero de la configuración deseada. Se
enfría la torta de filtro prensada y el hemihidrato rehidrata en
yeso para formar un tablero de construcción dimensionalmente
estable, robusto y útil. El tablero es posteriormente recortado y
secado. El proceso descrito en la patente nº 5.320.677 se diferencia
de los procesos anteriores porque la calcinación del yeso tiene
lugar en presencia de las fibras de madera, mientras que el yeso
está en forma de suspensión diluida, por lo que la suspensión
humecta las fibras de madera, conduciendo el yeso disuelto dentro de
los vacíos de las fibras, y la calcinación forma cristales
aciculares de alfa-hemihidrato de sulfato de calcio
in situ en/y alrededor de los vacíos.
Estos productos de la técnica anterior, como el
tablero mural de yeso, la loseta de yeso, el bloque de yeso, los
vaciados de yeso corrientes, y similares tienen una resistencia al
agua relativamente pequeña. Cuando se sumerge en agua, por ejemplo,
tablero mural de yeso corriente, el tablero absorbe rápidamente una
cantidad considerable de agua, y pierde una gran cantidad de su
resistencia. Pruebas actuales han demostrado que cuando se sumergió
en agua un cilindro de 5,08 cm x 10,16 cm (2'' x 4'') de material de
núcleo de tablero de yeso a 21ºC aproximadamente (70ºF), el cilindro
mostró una absorción de agua del 36% después de la inmersión durante
40 minutos. En el pasado se han efectuado muchos intentos para
mejorar la resistencia al agua de los productos de yeso. Estos
intentos han incluido la incorporación de materiales resistentes al
agua tales como jabones metálicos, asfaltos, siloxanos, resinas,
etc., en la suspensión de hemihidrato de sulfato de calcio. Han
incluido también intentos para recubrir el producto de yeso acabado
con películas o recubrimientos resistentes al agua. Un ejemplo
específico de los pasados intentos para hidrofugar el yeso
íntegramente por la adición de sustancias que repelen el agua es
descrito en la patente nº 2.198.776 de King and Camp. Esta muestra
la incorporación de parafina, siloxano, asfalto, etc. a la
suspensión acuosa por pulverización del material fundido en la
suspensión.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un producto de tablero de yeso-fibra de
madera que tiene la resistencia y estabilidad dimensional del tipo
de producto descrito en la patente U.S. nº 5.320.677 y que tiene una
resistencia al agua mejorada.
La presente invención proporciona un proceso para
fabricar un producto de tablero de yeso que tiene resistencia al
agua mejorada según la reivindicación 1.
Es un objetivo principal de la presente invención
proporcionar un tablero de construcción de yeso que tenga
resistencia mejorada al agua, que se forme combinando yeso con otra
sustancia que tenga mayor resistencia, tal como una fibra de madera,
y que tenga un polímero de silicona uniformemente dispersado por
todo el tablero, proporcionar productos de construcción más robustos
que tengan resistencia mejorada al agua y otras formas de
humedad.
Un objetivo relacionado es proporcionar un
proceso para producir tal tablero de construcción de yeso en el que
se añade una emulsión acuosa de un siloxano, y preferiblemente una
emulsión acuosa de un catalizador adaptado para curar dicho
siloxano, a una suspensión calentada de hemihidrato de sulfato de
calcio y otra sustancia que tenga mayor resistencia, tal como fibra
de madera, en el que se pasa dicha suspensión calentada que contiene
siloxano sobre una superficie formadora plana y porosa para formar
una torta de filtro conformada que se transforma posteriormente para
dar el producto de tablero de yeso.
Un objetivo más específico de la invención es
proporcionar un tablero mural sin papel que tiene una resistencia
uniformemente buena, incluida la resistencia a la extracción de
clavos y tornillos, en toda su extensión; que es dimensionalmente
más estable y que es más resistente al agua, es decir, mantiene su
resistencia incluso al exponerlo al agua; que es resistente al
fuego; y que se puede producir a un coste práctico.
Se realiza los objetivos principales, de acuerdo
con la invención, añadiendo una emulsión acuosa de siloxano a una
suspensión diluida y calentada de hemihidrato de sulfato de calcio y
una partícula huésped de un material más resistente, pasando la
suspensión calentada sobre una superficie formadora plana y porosa
para formar una torta de filtro que es deshidratada y prensada para
formar un tablero antes de rehidratar completamente el hemihidrato
en yeso. Los objetivos principales se realizan preferiblemente, de
acuerdo con la invención, añadiendo una emulsión de siloxano
estabilizada con un emulsionante catiónico, y preferiblemente una
emulsión de catalizador también estabilizada con un emulsionante
catiónico, a una suspensión diluida caliente de un material de
sulfato de calcio que ha sido calcinada bajo condiciones que
producen cristales aciculares de alfa hemihidrato en/y alrededor de
los vacíos de una partícula huésped de un material más robusto,
pasando la suspensión a una superficie de formación plana y porosa
para formar una torta de filtro que se deshidrata con mínima pérdida
de las emulsiones de siloxano y catalizador. La torta de filtro es
prensada para formar un tablero antes de que el hemihidrato se
rehidrate completamente en yeso, después de lo cual se seca el
tablero bajo condiciones que curan el siloxano dentro del tablero.
Se ha comprobado que la adición de las emulsiones de
siloxano/catalizador a la suspensión mejora la resistencia al agua
del tablero.
El término "yeso", según se usa aquí,
significa sulfato de calcio en el estado dihidrato estable, es
decir, CaS0_{4}(2H_{2}0) e incluye el mineral de
procedencia natural, los equivalentes sintéticamente derivados, y el
material dihidrato formado por la hidratación del hemihidrato de
sulfato de calcio (estuco) o anhidrita. El término "material de
sulfato de calcio", según se usa aquí, significa sulfato de
calcio en cualquiera de sus formas, a saber, anhidrita de sulfato de
calcio, hemihidrato de sulfato de calcio, dihidrato de sulfato de
calcio y sus mezclas.
El término "partícula huésped" está
destinado a cubrir cualquier partícula macroscópica, tal como una
fibra, una astilla o una laminilla, de una sustancia que no sea
yeso. La partícula, que es generalmente insoluble en el líquido de
suspensión, debería tener también vacíos accesibles; ya sea
agujeros, grietas, fisuras, núcleos huecos, u otras imperfecciones
de la superficie, que son penetrables por el agente de extracción de
la suspensión y dentro de las cuales se pueden formar cristales de
sulfato de calcio. También es deseable que tales vacíos estén
presentes sobre una porción apreciable de la partícula; siendo
evidente que cuanto más y mejor distribuidos estén los vacíos, mayor
y más geométricamente estable será la unión física entre el yeso y
las partículas huésped. La sustancia de la partícula huésped debería
tener las propiedades deseables que le faltan al yeso, y,
preferiblemente, al menos mayor resistencia a la tracción y a la
flexión. Una fibra lignocelulósica, particularmente una fibra de
madera, es un ejemplo de una partícula huésped especialmente muy
apropiada para el material composite y el proceso de la invención.
Por lo tanto, sin pretender limitar el material y/o las partículas
calificadas de "partícula huésped", a menudo se usa
posteriormente fibra(s) de madera por conveniencia en vez del
término más amplio.
El término "yeso/fibra de madera", que es
abreviado a veces como "GWF", según se usa aquí, pretende
cubrir una mezcla de un material de sulfato de calcio y partículas
huésped, por ejemplo fibras de madera, que se usa para producir
tableros en los que al menos una parte del material de sulfato de
calcio está en forma de cristales aciculares de dihidrato de sulfato
de calcio posicionados en/y alrededor de los vacíos de las
partículas huésped, en el que los cristales de dihidrato se forman
in situ por la hidratación de cristales aciculares de
hemihidrato de sulfato de calcio en/y alrededor de los vacíos de
dichas partículas. Los tableros GWF son producidos preferiblemente
por el proceso de la patente U.S. nº 5.320.677.
El término "siloxano", según se usa aquí,
significa un siloxano modificado con hidrógeno de bajo peso
molecular adaptado para polimerizarse en una silicona. El término
"emulsión de siloxano", según se usa aquí, significa una
emulsión acuosa de uno o más de tales siloxanos, que es estable en
una suspensión GWF bajo las condiciones que mantienen en ella a los
cristales de hemihidrato de sulfato de calcio. La emulsión de
siloxano debe comprender un siloxano que está adaptado para curar o
polimerizar en una silicona durante la etapa de secado del tablero
para darle al producto terminado una resistencia mejorada al
agua.
El término "emulsión de catalizador", según
se usa aquí, significa una emulsión acuosa de uno o más
catalizadores, que es estable en una suspensión GWF bajo las
condiciones que mantienen cristales de hemihidrato de sulfato de
calcio en ella. La emulsión de catalizador debe comprender un
catalizador que se adapte para promover el curado del siloxano en
una silicona durante la etapa de secado del tablero, para dar una
resistencia al agua mejorada al producto acabado.
Tanto el siloxano como el catalizador han de ser
inertes con respecto al yeso y las fibras de madera que constituyen
el producto. Tanto el siloxano como el catalizador han de
presentarse bajo la forma de emulsiones que sean estables bajo las
condiciones de temperatura y del electrolito a las que la suspensión
de hemihidrato/fibras de madera emerge del proceso de calcinación en
el que el yeso se convierte en alfa hemihidrato de sulfato de
calcio. El siloxano debe adaptarse para curar a la temperatura del
núcleo conseguida por el tablero durante el secado final del
producto. Más importantemente, ambas emulsiones no sólo han de ser
estables en presencia de los diversos aditivos que se usa para
regular la cristalización del hemihidrato y los diversos
aceleradores o retardadores que se usan para ajustar el proceso por
el que ocurre la rehidratación del yeso, sino que las emulsiones no
deben interferir con el funcionamiento de los aditivos. Aún más
importantemente, una alta proporción de las emulsiones debe
adherirse a las partículas de yeso/fibras de madera durante el
proceso por el que se deshidrata la suspensión para eliminar la
mayoría del agua y formar una torta de filtro, con el fin de evitar
la pérdida de las emulsiones con el agua retirada de la suspensión.
En la realización preferida, tanto la emulsión de siloxano como la
emulsión de catalizador se estabilizan por el uso de un emulsionante
catiónico apropiado tal como una amina cuaternaria catiónica, o un
emulsionante no iónico apropiado con un alto valor HLB tal como un
poliol en bloque.
En el proceso, se mezcla entre sí yeso no
calcinado y partículas huésped con suficiente líquido para formar
una suspensión diluida que se calienta entonces bajo presión para
calcinar el yeso, convirtiéndolo en un alfa hemihidrato de sulfato
de calcio. Aunque no se entiende perfectamente la micromecánica de
la invención, se estima que el agente de extracción de suspensión
diluida humecta las partículas huésped, llevando el sulfato de
calcio disuelto al interior de los vacíos. El hemihidrato nuclea
finalmente y forma cristales, predominantemente cristales
aciculares, in situ en/y alrededor de los vacíos de la
partícula huésped. Si se desea se puede añadir modificadores de los
cristales a la suspensión. El composite resultante es un huésped
físicamente entrelazado con los cristales de sulfato de calcio.
Este entrelazado no sólo crea una buena unión entre el sulfato de
calcio y las partículas huésped más fuertes, sino que impide la
migración de sulfato de calcio lejos de la partícula huésped cuando
se rehidrata subsiguientemente el hemihidrato en el dihidrato
(yeso).
Una pluralidad de tales partículas compuestas
forman una masa de material que se puede compactar, prensar en
tableros, colar, esculpir, moldear o transformar de otro modo en la
forma deseada antes del fraguado final. Después del fraguado final,
el material composite se puede cortar, cincelar, aserrar, perforar y
mecanizar de otro modo. Adicionalmente, presenta la resistencia al
fuego deseable y la estabilidad dimensional del yeso más ciertas
mejoras (particularmente resistencia y tenacidad) aportadas por la
sustancia de la partícula huésped.
De acuerdo con una realización preferida de la
invención, la partícula huésped es una fibra de papel. El proceso
para fabricar un material compuesto de yeso/fibra de madera, de
acuerdo con la invención, comienza con el mezclado entre
aproximadamente 0,5 y 30%, y con preferencia entre el 3 y 20%, en
peso, de fibras de madera con el respectivo complemento de yeso
molido, pero sin calcinar. La mezcla seca se combina con suficiente
líquido, preferiblemente agua, para formar una suspensión diluida,
que tiene aproximadamente 70-95% en peso de agua.
La suspensión se transforma en una vasija de presión a una
temperatura suficiente para convertir el yeso en hemihidrato de
sulfato de calcio. Es deseable agitar continuamente la suspensión
con suave remoción o mezclado para romper los grumos de fibras y
mantener las partículas en suspensión. Una vez formado el
hemihidrato y después de su precipitación de la solución como
cristales de hemihidrato, se alivia la presión ejercida sobre la
suspensión de producto cuando se descarga la suspensión del
autoclave y se añade la emulsión de siloxano y otros aditivos
deseados a la suspensión. Mientras está caliente, se pasa la
suspensión a través de una caja de cabeza sobre un transportador de
afieltrado en el que se forma una torta de filtro. Hasta el 90% del
agua no combinada puede ser retirada de la torta de filtro por el
transportador de afieltrado. Como consecuencia de la eliminación del
agua, la torta de filtro se enfría a una temperatura a la que puede
comenzar la rehidratación. Sin embargo, todavía puede ser necesario
proporcionar enfriamiento externo adicional para hacer la
temperatura suficientemente baja para llevar a cabo la rehidratación
en un tiempo aceptable.
Antes de tener lugar la rehidratación extensiva,
la torta de filtro es preferiblemente prensada en húmedo en un
tablero de espesor y/o densidad deseados. Si hay que dar al tablero
una textura de superficie especial o un acabado de superficie
laminado, tendría lugar con preferencia durante o después de esta
etapa del proceso. Durante el prensado en húmedo, que tiene lugar
preferiblemente con incremento gradual de la presión para preservar
la integridad del producto, suceden dos cosas. Se retira agua
adicional, por ejemplo aproximadamente 50-60% del
agua restante. Como consecuencia de la retirada de agua adicional,
la torta de filtro se enfría adicionalmente a una temperatura a la
que se produce la rápida rehidratación. El hemihidrato de sulfato de
calcio se hidrata en yeso, por lo que los cristales de hemihidrato
de calcio aciculares se convierten en cristales de yeso in
situ en/y alrededor de las fibras de madera. Después de
completar la rehidratación, los tableros pueden cortarse y
recortarse si se desea, y después ser pasados a un horno para su
secado. Con preferencia, la temperatura de secado debería mantenerse
suficientemente baja para evitar la recalcinación del yeso sobre la
superficie, pero suficientemente alta para promover el curado del
siloxano.
Con el fin de lograr la máxima mejora en la
resistencia al agua, se considera esencial usar una emulsión de
siloxano que sea estable en la suspensión de GWF a la temperatura y
en el entorno químico existentes durante el tiempo en que se
transforma la suspensión en una torta de filtro, conformada y
deshidratada. Se mejora notablemente la estabilidad de la emulsión
de siloxano mediante el uso de un emulsionante catiónico apropiado o
por el uso de un emulsionante no iónico que tenga un alto índice HLB
en la emulsión de siloxano. Se ha comprobado que las emulsiones de
siloxano que no son suficientemente estables producen tableros GWF
con menor resistencia al agua. Con preferencia, el siloxano y
catalizador seleccionados deberían tener una tasa de curado
suficiente para curar perfectamente el siloxano dentro del tablero
GWF al secarse el tablero.
Un tablero composite de yeso/fibra de madera
fabricado de acuerdo con el presente proceso ofrece un tablero GWF
que tiene resistencia mejorada al agua así como la combinación
sinergística de rasgos deseables ofrecidos por los tableros de la
técnica anterior, por ejemplo, tableros fabricados por el proceso de
la patente U.S. nº 5.320.677. Como el tablero de la presente
invención tiene una resistencia mejorada al agua, ofrece una
robustez mejorada, incluida resistencia a la extracción de clavos y
tornillos, con respecto al tablero de cartón-yeso
convencional y tableros de yeso/fibras de madera de la técnica
anterior. Adicionalmente, puede producirse con una extensa gama de
densidad y espesor.
Estos y otros rasgos y ventajas de la presente
invención resultarán evidentes para los expertos en la materia según
la descripción más detallada de la invención que sigue.
El proceso básico comienza mezclando yeso sin
calcinar y partículas huésped (por ejemplo, fibras de madera o de
papel) con agua para formar una suspensión acuosa diluida. La fuente
de yeso puede proceder ser del mineral en bruto o del subproducto de
una desulfurización de gas de humo o proceso de ácido fosfórico. El
yeso debería ser de una pureza relativamente alta, es decir,
preferiblemente al menos aproximadamente 92-96%, y
finamente molido, por ejemplo a 92-96% de menos de
la malla del 100 o menor. Partículas más grandes pueden alargar el
tiempo de conversión. Se puede introducir el yeso bien sea como un
polvo seco o vía una suspensión acuosa.
La partícula huésped es preferiblemente una fibra
celulósica que puede proceder de papel usado, pasta de madera,
laminillas de madera, y/u otra fuente de fibra vegetal. Es
preferible que la fibra sea una que tenga superficie porosa, hueca,
hendida y/o basta para que su geometría física proporcione
intersticios o vacíos accesibles que posibiliten la penetración del
sulfato de calcio disuelto. En cualquier caso la fuente, por
ejemplo, pasta de madera, puede requerir elaboración previa para
romper los grumos, separar el material de tamaño demasiado grande y
demasiado pequeño, y, en algunos casos, preextraer materiales
retardadores de la resistencia y/o contaminantes que podrían afectar
adversamente a la calcinación del yeso; tales como hemicelulosas,
ácido acético, etc.
El yeso molido y las fibras de madera se mezclan
con suficiente cantidad de agua para producir una suspensión que
contiene aproximadamente 5-30% en peso de sólidos,
aunque se prefiere las suspensiones que contienen aproximadamente
5-20% en peso de sólidos. Los sólidos de la
suspensión deberían comprender de aproximadamente 0,5 a 30% en peso
de fibras de madera y con preferencia de aproximadamente 3 a 20% en
peso de fibras de madera, siendo el resto yeso principalmente.
Se alimenta la suspensión en una vasija de
presión equipada con un dispositivo removedor o mezclador continuo.
Si se desea, en este punto se puede añadir a la suspensión
modificadores del cristal, tales como ácidos orgánicos, para
estimular o retardar la cristalización o rebajar la temperatura de
calcinación. Se inyecta vapor en la vasija para elevar la
temperatura interior de la vasija entre aproximadamente 212ºF
(100ºC) y 350ºF (177ºC), y presión autógena; siendo la temperatura
más baja aproximadamente el mínimo práctico al que se calcinará el
dihidrato de sulfato de calcio al estado de hemihidrato en un tiempo
razonable; y siendo la temperatura más alta aproximadamente la
temperatura máxima para calcinar el hemihidrato sin riesgo indebido
de hacer que algo del hemihidrato de sulfato de calcio se convierta
en anhidrita. La temperatura en el autoclave es preferiblemente del
orden de aproximadamente 285ºF (140ºC) a 305ºF (152ºC).
Cuando se elabora la suspensión en estas
condiciones durante un periodo de tiempo suficiente, por ejemplo
del orden de 15 minutos, se extraerá suficiente cantidad de agua de
la molécula de dihidrato de sulfato de calcio para su conversión en
la molécula de hemihidrato. La solución, ayudada por la agitación
continua para mantener las partículas en suspensión, humectará y
penetrará en los vacíos abiertos en las fibras huésped. Al
alcanzarse la saturación de la solución, el hemihidrato nucleará
y comenzará a formar cristales en, sobre y alrededor de los
vacíos y a lo largo de las paredes de las fibras huésped.
Se estima que durante la operación en el
autoclave, el sulfato de calcio disuelto penetra en los vacíos de
las fibras de madera y posteriormente precipita como cristales
aciculares de hemihidrato calcio dentro, sobre y alrededor de los
vacíos y superficies de las fibras de madera. Cuando es completa la
conversión, se reduce la presión en el autoclave, se introduce
aditivos deseados, incluida la emulsión de siloxano y la emulsión de
catalizador, típicamente en la caja de cabeza, y se descarga la
suspensión sobre un transportador de deshidratación. Se puede añadir
aditivos convencionales, incluidos aceleradores, retardadores,
conservantes, retardadores del fuego y agentes mejoradores de la
resistencia a la suspensión en este punto del proceso. Se ha
comprobado que ciertos aditivos tales como el acelerador particular
(para acelerar la hidratación del hemihidrato de sulfato de calcio
en yeso) pueden afectar notablemente al nivel de mejora en la
resistencia al agua conseguida por la emulsión de siloxano. En
consecuencia, se prefiere la potasa y otros materiales como
acelerador mejor que el alumbre.
La presente invención contempla de un modo
general la mejora de la resistencia al agua de los tableros de yeso
y fibras de madera por adición de un siloxano polimerizable, bajo la
forma de una emulsión estable, a una suspensión calcinada, caliente
de yeso/fibras de madera, que es posteriormente conformada,
deshidratada, prensada y secada bajo condiciones que fomentan la
polimerización del siloxano para formar una resina de silicona muy
reticulada. Con preferencia, se añade a la suspensión de yeso/fibras
de madera un catalizador que fomenta la polimerización del siloxano
para formar una resina de silicona muy reticulada, igualmente bajo
la forma de una emulsión estable.
El siloxano es generalmente un siloxano
modificado con hidrógeno lineal, pero puede ser también un siloxano
modificado con hidrógeno cíclico. Tales siloxanos son capaces de
formar resinas de silicona muy reticuladas. Tales fluidos son bien
conocidos por los expertos en la materia y están disponibles
comercialmente y son descritos en la literatura de patentes.
Típicamente, los siloxanos modificados con hidrógeno lineal útiles
en la práctica de la presente invención comprenden aquellos que
tienen la fórmula general:
RHSi0_{2/2}
en la que R representa un radical
hidrocarbonado monovalente, saturado o insaturado. En las
realizaciones preferidas R representa un grupo alquilo y lo más
preferiblemente R es
metilo.
En la realización preferida de esta invención, el
fluido de siloxano es un fluido de metil siloxano de hidrógeno tal
como el fluido Dow Corning's 1107 que tiene la fórmula general:
(0SiMeH)
_{n}
en la que n=35 y el polímero es
SiMe_{3} bloqueado en los extremos (de acuerdo con la literatura
de producto de Dow
Corning).
La emulsión de siloxano se añade preferiblemente
a la suspensión después de haber sido liberada del autoclave, con
preferencia inmediatamente antes de la caja de cabeza, con el fin de
proporcionar suficiente tiempo para que la emulsión de siloxano se
mezcle perfectamente con la suspensión antes de la formación de la
torta de filtro y la etapa de deshidratación del proceso. La
temperatura de la suspensión en el momento en que se añade la
emulsión de siloxano no es crítica, pero es esencial que la emulsión
de siloxano sea estable bajo las condiciones de la suspensión. Es
decir, la emulsión de siloxano debe ser estable a la temperatura de
la suspensión en el momento en que se mezcla la emulsión de siloxano
con la suspensión de yeso/fibras de madera y la emulsión de siloxano
debe permanecer estable en presencia de los aditivos, tales como
aceleradores, que están presentes en la suspensión. La emulsión de
siloxano debe permanecer también estable durante todas las etapas de
deshidratación y de formación del tablero. Más importantemente, se
debería mantener una alta proporción del siloxano en la torta de
filtro durante el proceso de deshidratación. Con tan alta retención,
se impartirá usualmente un incremento notable en resistencia al agua
cuando la cantidad de la emulsión de siloxano añadida a la
suspensión es suficiente para proporcionar al menos 0,1% en peso de
siloxano basado en el peso de los sólidos totales en la suspensión.
Se prefiere usar aproximadamente de 1 a 2% en peso de siloxano para
lograr un alto nivel de mejora en la resistencia al agua.
El catalizador usado para fomentar la conversión
del metil siloxano de hidrógeno en un polímero de silicona, es
decir, curado del siloxano, es preferiblemente una base de Bronstead
insoluble en agua seleccionada más preferiblemente entre una
variedad de aminas primarias. Por las razones descritas más abajo,
se prefiere seleccionar un catalizador que sea capaz de ser
emulsionado usando un emulsionante de alto HLB. En consecuencia, el
catalizador no debe ser soluble en agua (es decir, formar una
emulsión de agua-en-aceite). Los
catalizadores preferidos para usar en la presente invención son las
aminas primarias alifáticas, incluidas las aminas mono-, di-, y
poli-alifáticas derivadas de ácidos grasos y de
trementina. Además de las mono- y dialquilaminas, catalizadores
útiles incluyen emulsionantes de la estructura:
RNHCHCH_{2}NH_{2}, donde el grupo alquilo se deriva de aceites
de coco, sebo y de soja; o es 9-octildecenilo. Tales
materiales cumplen los criterios necesarios de catalizar la
conversión de siloxano en silicona y pueden escogerse también de
manera que no sean muy hidrosolubles.
Entre los catalizadores que se puede usar están
las aminas alifáticas vendidas por Tomah Products, Inc. bajo los
nombres PA-17 y DA-17 y una amina
derivada de aceite de coco vendida por Akzo Nobel Chemicals, Inc.
bajo el nombre de Armeen C.
La emulsión de catalizador se añade
preferiblemente a la mezcla contemporáneamente con la emulsión de
siloxano antes de la caja de cabeza, con el fin de proporcionar
suficiente tiempo para que ambas emulsiones se mezclen perfectamente
con la suspensión antes de la formación de la torta de filtro y la
etapa de deshidratación del proceso. Es esencial que la emulsión de
catalizador sea estable bajo las condiciones de la suspensión. Es
decir, la emulsión de catalizador debe ser estable a la temperatura
de la suspensión en el momento en que se mezcla las emulsiones con
la suspensión de yeso-fibras de madera y las
emulsiones deben permanecer estables en presencia de los aditivos,
tales como aceleradores, que están presentes en la suspensión. Ambas
emulsiones deben permanecer estables durante todas las etapas de
deshidratación y de formación del tablero. Finalmente, una alta
proporción de las dos emulsiones es retenida en la torta de filtro
durante los procesos de deshidratación.
Un aspecto clave de la presente invención es que
el emulsionante imparte estabilidad frente a la temperatura a las
emulsiones tanto de siloxano como de catalizador. Esta estabilidad a
la temperatura es crítica para asegurar que ambas emulsiones sean
estables y no se rompan en condiciones de altas temperaturas en
presencia de diversas sales y electrólitos en la suspensión GWF. La
ausencia de tal estabilidad térmica y del electrolito da lugar a la
inmediata polimerización del siloxano para formar un material sólido
que no se dispersa perfectamente en el suministro que produce un
tablero que tiene resistencia inferior al agua. Un indicador clave
de la estabilidad de la emulsión es que la temperatura de inversión
de fase (PIT), que puede ser definida como la temperatura a la que
"se invierten repentinamente las fases interna y externa de una
emulsión, (por ejemplo, aceite/agua a agua/aceite o viceversa)".
Se ha puesto de manifiesto que la temperatura de inversión de fase
(PIT) de los emulsionantes no iónicos es influenciada por el índice
HLB del emulsionante. Se puede sacar una correlación positiva de HLB
frente a PIT, sugiriendo que un medio plausible de impartir
estabilidad frente a la temperatura a una emulsión sería usar un
emulsionante no iónico de mayor HLB.
La adición de sales reduce la PIT, por
consiguiente se requiere un emulsionante no iónico con un valor PIT
más alto [o valor HLB más alto] en presencia de electrólitos con el
fin de obtener una emulsión más estable. Los emulsionantes
catiónicos imparten inherentemente una PIT superior a una
emulsión.
En la presente invención, el emulsionante puede
ser tanto catiónico como no iónico, aunque se prefiere el sistema de
emulsionante catiónico porque hace que la emulsión resultante sea
cargada catiónicamente, ayudando así a retener la emulsión en la
torta de filtro GWF cargada aniónicamente durante la formación de la
torta de filtro y el proceso de deshidratación.
En el caso del emulsionante catiónico se prefiere
los emulsionantes de amonio cuaternario. Los emulsionantes de amonio
cuaternario conservan su carga positiva para una amplia gama de pH.
Estos emulsionantes fomentan adicionalmente las emulsiones
termoestables. El criterio primario en la selección de un
emulsionante de amonio cuaternario apropiado se basa pues en la
cantidad de amina primaria residual transportada desde el proceso de
fabricación. Las aminas primarias son potentes catalizadores para la
conversión del poli(hidrogenmetilsiloxano) en la silicona y
la presencia de una amina primaria puede disminuir considerablemente
la estabilidad de una emulsión de siloxano dada. Se ensayaron una
serie de emulsionantes cuaternarios disponibles por su habilidad
para promover una emulsión de poli(hidrogenmetilsiloxano)
estable. El emulsionante preferido es un emulsionante catiónico de
amonio cuaternario de ácido graso vendido por ICI Emulsifiers bajo
el nombre G-265. Tiene un valor HLB de
aproximadamente 33.
El emulsionante G-265 contiene
aproximadamente 0,9% de amina primaria, de acuerdo con su
fabricante. Con el fin de acomplejar (amarrar) este contaminante de
amina primaria residual, se añadió una pequeña cantidad de sulfato
de aluminio (es decir, alumbre), un fuerte ácido de Lewis al
emulsionante G-265. En la práctica preferida de esta
invención, se añade 1,0 gramos de la solución de alumbre por cada 5
gramos de emulsionante G-265. La adición del alumbre
introduce iones Al^{+3} que forman complejos con cualquier amina
primaria residual. Usando este mecanismo, la amina primaria ya no
está disponible para catalizar la reacción de polimerización de
siloxano. Esto imparte un mayor grado de estabilidad a la emulsión
de siloxano.
En el caso de un emulsionante no iónico, el valor
HLB del emulsionante está relacionado directamente con la
estabilidad térmica de la emulsión resultante. Se prefiere que el
emulsionante tenga un alto índice HLB, preferiblemente al menos 20,0
o superior. El emulsionante no iónico preferido es un poliol en
bloque vendido por PPG Industries bajo el nombre Macol 27. El índice
HLB de este emulsionante es 22,0.
La suspensión que contiene siloxano caliente es
pasada a través de la caja de cabeza que distribuye la suspensión
sobre una superficie formadora porosa para producir una torta de
filtro. La torta de filtro es deshidratada por la evaporación del
agua cuando se libera la suspensión del autoclave y al pasar el agua
de la suspensión a través de la superficie formadora porosa,
preferiblemente con la ayuda del vacío. Aunque la deshidratación
produce el enfriamiento de la torta de filtro, se retira tanta agua
como sea posible mientras que la temperatura de la suspensión de
producto es todavía relativamente alta y antes de que el hemihidrato
se convierta en yeso. Se retira hasta un 90% del agua de la
suspensión en el dispositivo de deshidratación, dejando una torta de
filtro de aproximadamente un 35% en peso de agua. En esta etapa la
torta de filtro consiste en fibras de madera entrelazadas con
cristales de hemihidrato de sulfato de calcio rehidratable y puede
romperse todavía en fibras compuestas individuales o nódulos,
conformarse, colarse, o compactarse a una densidad superior.
La formación de la torta de filtro, la
deshidratación de la torta de filtro es llevada a cabo
preferiblemente usando equipo de fabricación del papel del tipo
descrito en la patente U.S. nº 5.320.677, que forma parte de esta
memoria descriptiva.
La torta de filtro deshidratada es prensada en
húmedo durante unos minutos para reducir más el contenido de agua y
compactar la torta de filtro en la forma, espesor y/o densidad
deseados. Aunque la extracción de la mayor parte del agua en la
etapa de deshidratación contribuirá de manera significativa a
reducir la temperatura de la torta de filtro, puede ser necesario
enfriamiento externo adicional para alcanzar el nivel deseado en un
tiempo razonable. La temperatura de la torta de filtro se reduce
preferiblemente a unos 120ºF (49ºC), para que pueda tener lugar una
rehidratación relativamente rápida. La rehidratación recristaliza
los cristales de alfa hemihidrato en cristales de yeso aciculares,
físicamente entrelazados con las fibras de madera.
Dependiendo de los aceleradores, retardadores,
modificadores del cristal, u otros aditivos previstos en la
suspensión, la hidratación puede tardar entre unos minutos y una
hora o más. Debido al entrelazado de los cristales de hemihidrato
aciculares con las fibras de madera, y a la retirada de la mayor
parte del líquido portador de la torta de filtro, se impide la
migración del sulfato de calcio, dejando un composite homogéneo. La
rehidratación efectúa una recristalización de los cristales de
hemihidrato en cristales de dihidrato in situ, es decir,
dentro y alrededor de los vacíos de las fibras de madera,
preservando así la homogeneidad del composite. El crecimiento de
cristales conecta también los cristales de sulfato de calcio sobre
las fibras adyacentes para formar una masa cristalina global,
mejorada en resistencia por el reforzamiento de las fibras de
madera.
Cuando está completa la hidratación, se desea
secar rápidamente la masa compuesta para retirar el agua libre
restante. De otro modo, las fibras de madera higroscópicas tienden a
retener, o incluso absorber, el agua sin combinar que se evaporará
con posterioridad. Si el recubrimiento de sulfato de calcio es
fraguado completamente antes de eliminar el agua extra, las fibras
pueden contraerse y desprenderse del yeso cuando se evapora el agua
no combinada. Por consiguiente, para óptimos resultados es
preferible retirar tanta agua libre en exceso de la masa compuesta
como sea posible antes de que caiga la temperatura por debajo del
nivel al que comienza la hidratación.
El tablero prensado, que contiene típicamente un
30% en peso de agua libre, se seca entonces rápidamente a una
temperatura relativamente alta con el fin de reducir el contenido de
agua libre al 0,5% o menos aproximadamente en el producto final.
Durante la etapa de secado es importante elevar la temperatura
interna del producto final a un nivel suficiente, durante un breve
periodo de tiempo, para fomentar la polimerización del siloxano en
una silicona. Evidentemente, se debería evitar las condiciones de
secado que tienden a calcinar el yeso. Se ha comprobado que es
deseable llevar a cabo el secado bajo condiciones a las que el
producto alcanza una temperatura en el núcleo de por lo menos 170ºF
(77ºC), y preferiblemente una temperatura en el núcleo entre
aproximadamente 170ºF (77ºC) y 200ºF (93ºC). El tablero fraguado y
secado puede ser cortado o acabado de otro modo a la especificación
deseada.
Cuando es finalmente fraguado, el material
composite único presenta propiedades deseadas a las que contribuyen
sus dos componentes. Las fibras de madera aumentan la resistencia,
particularmente la resistencia a la flexión, de la matriz de yeso,
mientras que el yeso actúa como un recubrimiento y ligante para
proteger la fibra de madera, impartir resistencia al fuego y reducir
la expansión debida a la humedad.
Los siguientes ejemplos servirán para ilustrar la
preparación y el ensayo de los productos de yeso/fibras de madera
con resistencia al agua mejorada de la presente invención, pero se
comprenderá que estos ejemplos son expuestos únicamente con fines
ilustrativos y se puede fabricar muchos otros productos de yeso y
fibra de madera que tengan resistencia al agua mejorada usando
variaciones apropiadas.
Se preparó la siguiente emulsión de siloxano
conteniendo 5% en peso de siloxano usando Dow Corning 1107 (descrito
más arriba), estabilizado con ICI G-265 (descrito
más arriba).
| Agua | 3352,6 g |
| Aceite de siloxano Dow Corning | 176,4 g |
| 1107 | |
| G-265 (100% activo) | 2,7 g |
Procedimiento: Se añadió Dow Corning 1107
a un mezclador de acero inoxidable. Se añadió agua y
G-265 a un recipiente de vidrio. El
G-265 era un líquido viscoso. Se removió el agua y
el G-265 en un recipiente de vidrio durante 10
minutos para disolver el G-265. El
G-265 se disolvió completamente en el agua. Se
añadió la solución al mezclador. Se mezcló a baja velocidad durante
60 segundos usando un Mezclador Comercial Waring de 1 Galón (modelo
3 velocidades).
Se preparó la siguiente emulsión de catalizador
de amina primaria conteniendo 4,9% de amina primaria usando Tomah
DA-17 (descrito más arriba), estabilizado con ICI
G-265 (descrito más arriba).
| Agua | 2541,5 g |
| Acido acético glacial | 13,2 g |
| G-265 (100% activo) | 19,9 g |
| DA-17 (Tomah Products) | 132,3 g |
Procedimiento: Bajo condiciones de
remoción magnética, se calentaron 2514,6 gramos de agua a 70ºC
(158ºF) en un recipiente con remoción magnética. Se añadieron 13,2
gramos de ácido acético glacial y 19,9 gramos de emulsionante
G-265 a este recipiente. Se añadió a esta solución
132,3 gramos de DA-17 con remoción. Se retiró del
calor y se dejó enfriar gradualmente la solución a temperatura
ambiente con remoción magnética.
Se fabrica un producto de tablero GWF estándar
como sigue: Se añade una mezcla de 85% en peso de un yeso FGD no
calcinado (el subproducto de la desulfurización del gas de humo) y
15% en peso de fibra, compuesta de 3,75% de fibra de papel y 11,25%
de fibra de abeto a un autoclave removido con suficiente agua para
crear una suspensión que tiene 15% en peso de sólidos. La suspensión
resultante se calienta bajo presión a aproximadamente 146ºC (295ºF)
durante 15 minutos, lo que permite calcinar el yeso para formar el
alfa hemihidrato.
Se libera la presión en la suspensión al
descargar la suspensión del autoclave. La evaporación de agua
resultante enfría la suspensión a aproximadamente
82-100ºC (180 a 212ºF). Las emulsiones descritas más
abajo junto con aceleradores se añaden a la suspensión que se
alimenta entonces a la caja de cabeza de la línea de formación. Los
aceleradores fueron 0,5% en peso de K_{2}SO_{4} (potasa) y 1% en
peso de un dihidrato de calcio recubierto de azúcar (como se
describe, por ejemplo, en la patente U.S. nº 3.813.312), basado en
el peso de los sólidos totales de la suspensión. Se distribuye la
suspensión sobre un transportador poroso en el que se forma una
torta de filtro. Se pasa la torta de filtro a través de un
dispositivo deshidratador de vacío que retira aproximadamente 60%
del agua y la suspensión/torta de filtro alcanza una temperatura de
aproximadamente 49ºC (120ºF). Se prensa la torta de filtro en un
tablero de aproximadamente 1,27 cm (1/2 pulgada) de grosor al
someterlo a tratamiento ulterior bajo vacío para retirar más agua y
se enfría el tablero a aproximadamente 35ºC (95ºF), para la mejor
rehidratación del hemihidrato en yeso. Después de la rehidratación,
se corta en paneles y se secan los paneles en condiciones que hace
que el núcleo del tablero alcance aproximadamente los 93ºC (200ºF)
durante un breve periodo de tiempo. Luego se ensaya los tableros
resultantes, como se informa más abajo.
Se prepararon cinco tableros usando las
siguientes concentraciones de siloxano (basado en los sólidos
totales de la suspensión), proporcionado en forma de la emulsión del
ejemplo 1. En cada caso, se añadió la emulsión de catalizador del
Ejemplo 2 a la suspensión en una cantidad suficiente para
proporcionar el 15% del catalizador, basado en el peso del
siloxano.
\newpage
| Tablero nº 1 | Control |
| Tablero nº 2 | 0,5% Siloxano; 15% Catalizador |
| Tablero nº 3 | 1,0% Siloxano; 15% Catalizador |
| Tablero nº 4 | 1,5% Siloxano; 15% Catalizador |
| Tablero nº 5 | 2,0% Siloxano; 15% Catalizador |
Se ensayaron tres muestras de cada uno de los
tableros para determinar la resistencia al agua. La media de los
tres valores de resistencia al agua observados aparece en la tabla 1
que sigue:
| Tablero | Porcentaje | Prueba Cobb | Prueba de inmersión |
| número | Siloxano | (% ganancia peso) | (% ganancia peso) |
| 1 | 0,0 | 67,94 | 67,61 |
| 2 | 0,5 | 11,84 | 31,02 |
| 3 | 1,0 | 1,58 | 8,72 |
| 4 | 1,5 | 1,18 | 6,04 |
| 5 | 2,0 | 0,83 | 3,10 |
Se agruparon juntos los valores de resistencia al
agua para las tres muestras indicando buena distribución de la
emulsión de siloxano en el tablero.
El emulsionante comercial usado en los ejemplos
precedentes, G-265, contiene aproximadamente 0,9% de
amina primaria. Con el fin de acomplejar (amarrar) este contaminante
de amina primaria residual, se añadió al emulsionante una pequeña
cantidad de sulfato de aluminio (es decir, alumbre), un ácido de
Lewis fuerte. En la práctica, se añadió 1,0 gramos de una solución
al 10% de alumbre por cada 5 gramos de emulsionante
G-265. La adición del alumbre introdujo iones
Al^{+3} que forman complejos con todo contaminante de amina
primaria residual.
Las formas de la invención mostradas y descritas
aquí han de considerarse únicamente como ilustrativas. Resultará
evidente para los expertos en la materia que se puede introducir en
ella numerosas modificaciones sin apartarse del ámbito de las
reivindicaciones anexas.
Claims (21)
1. Proceso para fabricar un producto de tablero
de yeso que tiene resistencia al agua mejorada, consistente en:
- añadir una emulsión de siloxano acuosa a una suspensión acuosa de un material de sulfato de calcio y partículas huésped, mientras se mantiene dicha suspensión a una temperatura a la que el material de calcio es hemihidrato de sulfato de calcio en forma cristalina, dicha emulsión de siloxano comprende al menos un siloxano modificado con hidrógeno, siendo estable dicha emulsión de siloxano bajo las condiciones a las que se mantiene la suspensión;
- pasar dicha suspensión que contiene siloxano sobre una superficie formadora porosa y plana para formar una torta de filtro antes de que la temperatura de dicha torta de filtro caiga por debajo de la temperatura a la que el hemihidrato de sulfato de calcio se rehidrata en dihidrato de sulfato de calcio;
- retirar una parte sustancial del agua de dicha torta de filtro a través de dicha superficie porosa, y enfriar dicha torta de filtro a una temperatura a la que comienza la rehidratación;
- prensar dicha torta de filtro para formar un tablero y retirar agua adicional de manera que los cristales de hemihidrato de sulfato de calcio alrededor de dichas partículas huésped se rehidraten in situ para formar cristales de dihidrato de sulfato de calcio; y
- secar dicho tablero para retirar el agua libre restante y hacer que el núcleo de dicho tablero alcance una temperatura suficiente para curar dicho siloxano.
2. Proceso según la reivindicación 1, en el que
dicha emulsión de siloxano comprende al menos un siloxano modificado
con hidrógeno.
3. Proceso según la reivindicación 1, en el que
dicha emulsión de siloxano comprende un emulsionante catiónico.
4. Proceso según la reivindicación 3, en el que
dicha emulsión de siloxano comprende un emulsionante catiónico de
amina cuaternaria.
5. Proceso según la reivindicación 4, en el que
se añade ion Al^{+3} al emulsionante catiónico de amina
cuaternaria.
6. Proceso según la reivindicación 1, en el que
dicha emulsión de siloxano comprende un emulsionante no iónico.
7. Proceso según la reivindicación 6, en el que
dicha emulsión de siloxano comprende un emulsionante que tiene un
índice HLB superior a 20 aproximadamente.
8. Proceso según la reivindicación 1, en el que
la cantidad de emulsión de siloxano añadida a dicha suspensión es
suficiente para proporcionar al menos un 0,1% en peso de sólidos de
siloxano a dicha suspensión, basado en el peso de los sólidos
totales de dicha suspensión.
9. Proceso según la reivindicación 8, en el que
la cantidad de emulsión de siloxano añadida a dicha suspensión es
suficiente para proporcionar aproximadamente de 1% a 2% en peso de
sólidos de siloxano a dicha suspensión, basado en el peso de los
sólidos totales en dicha suspensión.
10. Proceso según la reivindicación 1, en el que
se añade una emulsión de catalizador acuoso a dicha suspensión
mientras dicha suspensión se encuentra a una temperatura a la que se
mantiene los cristales de hemihidrato de sulfato de calcio, siendo
estable dicha emulsión de catalizador bajo las condiciones en que se
mantiene la suspensión, estando adaptado dicho catalizador para
fomentar el curado de dicho siloxano.
11. Proceso según la reivindicación 10, en el que
dicha emulsión de catalizador comprende una amina primaria.
12. Proceso según la reivindicación 11, en el que
dicha emulsión de catalizador comprende una amina primaria insoluble
en el agua.
13. Proceso según la reivindicación 10, en el que
dicha emulsión de catalizador comprende un emulsionante
catiónico.
14. Proceso según la reivindicación 13, en el que
dicha emulsión de catalizador comprende un emulsionante catiónico de
amina cuaternaria.
15. Proceso según la reivindicación 10, en el que
dicha emulsión de catalizador comprende un emulsionante no
iónico.
\newpage
16. Proceso según la reivindicación 15, en el que
dicha emulsión de catalizador comprende un emulsionante que tiene
un índice HLB superior a 20 aproximadamente.
17. Proceso según la reivindicación 1, en el que
dicha suspensión diluida comprende material de sulfato de calcio
molido y partículas huésped lignocelulósicas discretas que tienen
vacíos sobre una porción sustancial de sus cuerpos, siendo dicha
suspensión suficientemente diluida para humectar sustancialmente los
vacíos penetrables en las partículas huésped.
18. Proceso según la reivindicación 17, en el que
las partículas huésped son fibras de papel o son fibras de madera
seleccionadas del grupo consistente en pasta de madera químicamente
refinada, pasta de madera mecánicamente refinada, pasta de madera
termo-mecánicamente refinada y sus
combinaciones.
19. Proceso según la reivindicación 18, en el que
los sólidos de la suspensión comprenden aproximadamente
0,5-30% en peso de fibras de madera.
20. Proceso según la reivindicación 19, en el que
los sólidos de la suspensión comprenden aproximadamente
3-20% en peso de fibras de madera.
21. Proceso según la reivindicación 1, que
comprende además las etapas siguientes antes de la etapa consistente
en añadir la emulsión acuosa de siloxano a dicha suspensión:
- mezclar yeso molido con las partículas huésped junto con suficiente cantidad de agua para formar dicha suspensión, teniendo cada una de dichas partículas huésped vacíos en su superficie y/o dentro de su cuerpo penetrables por el agente de extracción de la suspensión que contiene yeso suspendido y/o disuelto y siendo dicha suspensión suficientemente diluida para humectar sustancialmente los vacíos penetrables de las partículas huésped y favorecer la formación de cristales de alfa hemihidrato de sulfato de calcio aciculares cuando se calienta bajo presión;
- calentar la suspensión en una vasija de presión, con agitación continua, a una temperatura suficiente para calcinar el yeso en alfa-hemihidrato de sulfato de calcio; y
- mantener la suspensión a tal temperatura hasta que al menos parte del hemihidrato de sulfato de calcio haya cristalizado dentro y alrededor de los vacíos de las partículas huésped.
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| US771741 | 1996-12-20 | ||
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