ES2231278T3 - Aditivos que mejoran la hidratacion del yeso calcinado. - Google Patents
Aditivos que mejoran la hidratacion del yeso calcinado.Info
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Abstract
Aditivo para acelerar la reacción de fraguado de sulfato de calcio semihidratado y agua, que comprende un acelerador de yeso combinado con una sal de bisulfato, comprendiendo dicho acelerador de yeso un sulfato de calcio dihidratado molido.
Description
Aditivos que mejoran la hidratación del yeso
calcinado.
Esta invención se refiere a un método mejorado
para el fraguado de yeso calcinado. Más específicamente, se refiere
al uso de yeso molido y sales de bisulfato para reducir el tiempo de
fraguado, disminuir la demanda de agua y reducir el tiempo de secado
cuando se fabrican productos de yeso.
El yeso es un material de construcción muy
práctico y rentable. También se conoce como sulfato de calcio
dihidratado. Cuando se ha molido sulfato de calcio dihidratado
extraído de una mina, también se denomina yeso natural. El sulfato
de calcio hemihidratado también se conoce como yeso calcinado,
estuco, sulfato de calcio semihidratado, semihidrato de sulfato de
calcio o yeso de París. También puede utilizarse yeso sintético, que
es un subproducto de los procesos de desulfurización de gases de
combustión de centrales de generación de energía. Cuando se extrae
de una mina, se encuentra yeso bruto en la forma dihidratada. En
esta forma, existen dos moléculas de agua de agua asociada con cada
molécula de sulfato de calcio. Con el fin de producir la forma
semihidratada, el yeso puede calcinarse para eliminar parte del agua
de hidratación mediante la siguiente ecuación:
CaSO_{4}\cdot2H_{2}O \rightarrow
CaSO_{4}\cdot1/2H_{2}O +
3/2H_{2}O
Pueden fabricarse varios productos de yeso útiles
mezclando el sulfato de calcio semihidratado con agua para formar
una lechada y moldear por colada la lechada de producto resultante
en la forma deseada. Se deja que fragüe la lechada producto,
permitiendo que el sulfato de calcio semihidratado reaccione con
suficiente agua para convertirse en una matriz de cristales de
dihidrato entrecruzados. Según se forma la matriz cristalina, la
lechada producto se vuelve firme y mantiene la forma deseada. El
agua en exceso debe eliminarse del producto mediante secado.
En el procedimiento para fabricar productos de
yeso, las etapas de fraguado y secado son las más intensivas en
cuanto a tiempo y energía. El tiempo de fraguado de la lechada
depende de varios factores, incluyendo la edad del yeso calcinado,
las impurezas en el yeso calcinado, el área superficial, el pH, el
tamaño de partícula y la temperatura en el momento del mezclado. El
uso de aditivos o condiciones del procedimiento que reducen el
tiempo de secado de los productos de yeso conduce a costes
inferiores. Los costes energéticos inferiores son un resultado de
las menores temperaturas o menor tiempo de secado en la fase de
secado. Otro beneficio de los aditivos sería la capacidad para
aumentar la velocidad de la línea de producción, dando lugar a más
producto con los mismos recursos. Disminuciones de la cantidad de
tiempo requerido para fraguar el producto conducirían a una
reducción similar de los costes de producción.
Se conocen muchos aditivos que aceleran la
reacción de hidratación. En los últimos años de la década de 1950,
el Bureau of Mines investigó el efecto de las sustancias disueltas
sobre el tiempo de fraguado de los enlucidos de yeso. En ese
momento, el Bureau probó muchas sustancias que son impurezas en el
yeso o en el agua para determinar si producían algún efecto
acelerante o retardante sobre la hidratación. Se determinó que los
sulfatos, incluyendo los bisulfatos, y el yeso eran aceleradores en
ese momento. ("Hydration-Rate Studies of Gypsum
Plaster: Effects of Small Amounts of Dissolved Substances" J. P.
Coughlin, K. C. Conway, M. F. Koehler y D. F. Barry, Bureau of Mines
Report of Investigations 5477, 1959).
La patente de los EE.UU. número 2.216.555
("King") enseña que se sabe que los sulfatos solubles que
reaccionan con ácido, incluyendo los bisulfatos, aceleran. Sin
embargo, los sulfatos ácidos también tienden a reaccionar con
impurezas en el yeso bruto, particularmente carbonatos. King
soluciona este problema añadiendo cal y retardadores del fraguado al
yeso para controlar estas reacciones de descomposición con
carbonatos. Sin embargo, los yesos que contienen un exceso de cal
forman una capa delgada y suave de yeso sin fraguar sobre la
superficie del producto de yeso que puede conducir a imperfecciones
de la superficie.
También se conoce el yeso molido como un
acelerador del fraguado, particularmente cuando se combina con un
recubrimiento tal como un almidón, como en la patente de los EE.UU.
número 3,870.538, o un azúcar, como en la patente de los EE.UU.
número 4.681.644. Se cree que la adición del dihidrato sirve como
"cristales simiente" o sitios de nucleación que promueven el
crecimiento más rápido de los cristales de dihidrato en la lechada
producto que se hidrata. El yeso es muy activo cuando está recién
molido, pero con el envejecimiento, su eficacia disminuye
rápidamente. Por tanto, es preferible proporcionar un recubrimiento
al yeso, que reducirá la desactivación del material con el
tiempo.
La velocidad a la que pueden secarse los
productos de yeso está determinada por dos factores. La demanda de
agua es la cantidad de agua necesaria para producir una lechada de
cierta fluidez. Puede cambiarse mediante el uso de aditivos que
modifican la reología en la lechada de yeso. Los aditivos que
aumentan la demanda de agua alargarán el tiempo de secado de los
productos de yeso. Incluso cuando se añade la misma cantidad de agua
a la lechada, los aditivos pueden cambiar también la velocidad a la
que se elimina el agua en exceso del producto formado. Según se
evapora el agua en exceso, la acción capilar extrae agua del
interior de la matriz cristalina hacia la superficie del producto.
Cuando el agua está impedida para moverse hasta la superficie, el
proceso de secado se ralentiza. Si un aditivo aumenta la demanda de
agua o disminuye la velocidad a la que se evapora el agua en exceso
del producto, puede resultar en la necesidad de ralentizar la línea
de producción, aumentar el tiempo de exposición al horno o acarrear
mayores costes energéticos procedentes de las temperaturas del horno
superiores. Cualquiera de estas alternativas conduce a mayores
costes de producción para los productos de yeso.
Es un objeto de esta invención proporcionar un
método más económico para fabricar artículos de yeso fraguado que
reduzca los costes de producción.
Es otro objeto de esta invención proporcionar un
acelerador mejorado para aumentar la velocidad a la que fragua el
yeso calcinado.
Otro objeto más de esta invención es reducir el
coste del secado de los artículos de yeso reduciendo la demanda de
agua de la lechada.
Otro objeto más de esta invención es proporcionar
un método económico para fabricar productos de yeso fraguado que
liberen más fácilmente el agua en exceso y se sequen más rápido.
Los objetos enumerados anteriormente se cumplen o
superan mediante los presentes composición de aditivos y
procedimiento para fabricar productos de yeso fraguado, que muestra
un sistema novedoso de aditivos para reducir significativamente el
tiempo y la energía requeridos para hidratar y secar productos de
yeso.
Más específicamente, la presente invención
proporciona aditivos para acelerar la reacción de fraguado de yeso
calcinado que comprende un acelerador de yeso combinado con una sal
de bisulfato. El acelerador de yeso comprende sulfato de calcio
dihidratado molido. En una realización preferida, el acelerador de
yeso se trata con un agente de recubrimiento tal como un almidón,
azúcar y/o ácido bórico. En la realización preferida, los aditivos
se utilizan en un procedimiento en el que la sal de bisulfato y una
parte del sulfato de calcio semihidratado se humedecen previamente,
antes del mezclado en una mezcladora principal.
Se ha descubierto que cuando se utilizan sales de
bisulfato junto con un acelerador de yeso, se observa un efecto
sorprendente. La combinación de los dos componentes facilita una
velocidad de fraguado más rápida que cuando se utiliza por separado
cualquiera de los dos aditivos. Además, cuando se utilizan con el
acelerador de yeso, no ha habido reducciones significativas en la
resistencia del producto, tal como se observa con algunos aditivos
en la técnica anterior. El fraguado más rápido del producto da como
resultado una fabricación del producto más eficiente. Cuando el
producto se hidrata más rápidamente, puede aumentarse la velocidad
de la línea de producción, fabricando más producto en el mismo
periodo de tiempo. Si las instalaciones de producción se van a
construir o rediseñar recientemente, la línea podría hacerse más
pequeña para una capacidad de producción dada, permitiendo que se
ahorre espacio que va a utilizarse para otro fin.
Esta combinación de aditivos también proporciona
beneficios adicionales al proceso de fraguado de yeso calcinado que
no se han observado previamente en la técnica anterior con estos
aditivos individualmente. Un beneficio adicional significativo es
una reducción en la cantidad de energía requerida para secar el
producto. Los aditivos de la presente invención disminuyen el tiempo
de secado de dos maneras. En primer lugar, se necesita menos agua
para formar la lechada porque se mejora la capacidad para fluir de
la lechada. Esto da como resultado menos agua en exceso presente en
el producto, una vez que la reacción de hidratación es completa.
Además, el agua en exceso que está presente se elimina más
fácilmente. Por tanto, puede fabricarse la misma cantidad de
producto reduciendo la temperatura del horno de secado, produciendo
ahorros directos en los costes energéticos. Puede aumentarse la
velocidad de las líneas de producción, fabricando más producto para
la misma cantidad de combustible consumido. Cualquiera de estos
métodos, o una combinación de ambos, puede utilizarse para reducir
los costes energéticos por unidad de
producto.
producto.
También se cree que los aditivos de la presente
invención reducen la incrustación y evitan la acumulación de
depósitos de calcio en el equipo de mezclado. Cuando el equipo
permanece limpio durante más tiempo, hay menos tiempo de inactividad
en la línea para limpiarla y hacerle el mantenimiento. Cada uno de
estos beneficios de la presente invención puede conducir a un medio
más rentable de producir productos de yeso.
La figura 1 muestra el tiempo requerido para
conseguir el 50% de hidratación de varias mezclas de bisulfato de
sodio y acelerador de yeso.
La figura 2 muestra el tiempo de secado de un
panel de yeso para diversas mezclas de bisulfato de sodio y
acelerador de yeso.
La presente invención describe un aditivo y un
método para producir productos a base de sulfato de calcio, que da
como resultado un producto de fraguado y secado más rápidos. Tales
productos se fabrican utilizando lechada de sulfato de calcio
semihidratado que contiene una sal de bisulfato y un acelerador de
yeso.
La sal de bisulfato puede ser cualquier sal de
bisulfato conocida. El bisulfato de potasio y el bisulfato de sodio
son las sales preferidas. El bisulfato de sodio es la sal más
preferida porque se dispone de él fácilmente en cantidades
comerciales, con un coste razonable. Sin embargo, también podrían
utilizarse en la presente invención otros bisulfatos, como el
bisulfato de potasio, bisulfato de amonio o bisulfatos metálicos. La
sal debe añadirse en cantidades que oscilan desde aproximadamente 45
g (0,1 libras) hasta aproximadamente 4,5 kg (10 libras) por 907 kg
(ton) del sulfato de calcio semihidratado seco. Preferiblemente, la
sal debe estar presente en cantidades de desde aproximadamente 450 g
(1 libra) hasta aproximadamente 900 g (2 libras) por 907 kg (ton) de
estuco.
Una ventaja del uso de los bisulfatos sobre otros
agentes acelerantes es que la aceleración en el fraguado del yeso se
produce principalmente durante el fraguado final o tratamiento final
de la hidratación del producto. Esto tiene una ventaja clara en la
capacidad para conformar fácilmente el producto hasta la forma
deseada. Por ejemplo, cuando el producto deseado es un panel de
yeso, si la lechada espesa demasiado rápido, puede empezar a
fraguarse antes de que el panel esté conformado apropiadamente. Esto
puede dar como resultado un panel de espesor irregular, con
ondulaciones superficiales o bordes de formas irregulares. Cuando,
como en el presente documento, el acelerador actúa principalmente
hacia el final del proceso de fraguado, existe tiempo suficiente
para conformar apropiadamente el producto final, todavía
aprovechándose al máximo del proceso de fraguado acelerado.
El segundo componente de este aditivo es un
acelerador de yeso. En su forma más sencilla, el acelerador se
compone de sulfato de calcio dihidratado molido. Se utiliza
generalmente el dihidrato natural extraído de una mina y molido,
conocido como yeso natural. Sin embargo, también pueden utilizarse
otras fuentes, tales como yeso sintético procedente de procesos de
desulfurización de gases de combustión. El acelerador de yeso está
presente en cantidades que oscilan desde aproximadamente 1,35 kg
(tres libras) hasta aproximadamente 22,5 kg (cincuenta libras) por
907 kg (ton) de sulfato de calcio semihidratado seco.
Si el acelerador de calcio no se va a utilizar
inmediatamente después de la molienda, se prefiere que el dihidrato
se trate con un agente de recubrimiento, para evitar que se vuelva
inactivo con el tiempo. Puede utilizarse cualquier agente de
recubrimiento conocido en la técnica que posea ciertas propiedades.
El agente de recubrimiento no debe retrasar el tiempo de fraguado
del sulfato de calcio semihidratado al que se añade. Las propiedades
físicas del producto no deben tampoco dañarse por el agente de
recubrimiento. Cuando se añade el sulfato de calcio semihidratado
con sus aditivos a la mezcladora con agua, para formar una lechada,
el agente de recubrimiento debe eliminarse al disolverse para dejar
al descubierto los sitios activos de los cristales de dihidrato
sumamente fracturados. Los agentes de recubrimiento que son
particularmente adecuados incluyen almidones, azúcares y ácido
bórico o cualquier combinación de estos compuestos. La cantidad de
agente de recubrimiento presente puede oscilar desde aproximadamente
el 5% hasta aproximadamente el 25% basado en el peso de la corriente
de alimentación de sulfato de calcio dihidratado.
Cuando se utiliza un agente de recubrimiento, los
cristales de dihidrato y el agente de recubrimiento pueden molerse
juntos para conseguir una reducción de tamaño y también promover la
asociación íntima entre el agente de recubrimiento y el dihidrato.
La molienda de los materiales debe realizarse utilizando aparatos
para molienda conocidos en la técnica. Un aparato para molienda
preferido es un molino de bolas. La preparación de mezclas molidas
de sulfato de calcio dihidratado y agentes de recubrimiento se
conoce en la técnica, particularmente en la patente de los EE.UU.
número 3.573.947.
En la realización más preferida, el recubrimiento
puede fundirse sobre la superficie del dihidrato para mantener la
actividad del dihidrato molido durante largos periodos de tiempo. Se
prefieren particularmente los azúcares, tales como glucosa, sacarosa
y dextrosa, para esta realización, aunque puede utilizarse en el
acelerador de yeso cualquier azúcar que se funda suficientemente a
temperaturas inferiores a 132ºC (270ºF).
La mezcla puede entonces calentarse opcionalmente
para fundir y caramelizar el azúcar, permitiéndole que recubra la
superficie del sulfato de calcio dihidratado molido. Esta opción se
prefiere si el acelerador de yeso debe almacenarse para su uso
posterior o transportarse hasta otro emplazamiento. El recubrimiento
completo y la caramelización del azúcar sirven para sellar la
superficie de las partículas de yeso, haciéndolas menos susceptibles
a los efectos de envejecimiento. El recubrimiento caramelizado se
disuelve completamente cuando se mezcla el aditivo con agua en la
lechada producto, dejando al descubierto la superficie del cristal
de dihidrato sumamente fracturado. Las partículas de dihidrato
sirven como "cristales simiente", promoviendo el crecimiento
cristalino según se hidrata el semihidrato para formar una matriz
entrecruzada de cristales de dihidrato. Se obtiene una excelente
actividad aceleradora calentando el dihidrato recubierto hasta 122ºC
(250ºF), pero la temperatura puede ser de tan sólo 79ºC (175ºF).
Normalmente, deben evitarse temperaturas superiores a 132ºC (270ºF)
debido a que hacen difícil controlar el contenido de humedad del
acelerador.
Se alimenta sulfato de calcio semihidratado al
procedimiento mediante cualquier método conocido en la técnica. Se
conocen muchos aditivos para cambiar o mejorar las propiedades de la
reacción de hidratación o de los productos terminados. Generalmente,
se rocían aditivos secos o en polvo a la corriente de semihidrato
seco según se desplaza hacia la mezcladora principal. Puede
emplearse cualquier método de producción de una corriente de volumen
constante del aditivo seco, tal como alimentadores de husillo,
tolvas o transportadores. Pueden añadirse aditivos líquidos en la
mezcladora o mezclarse previamente con el agua que se añade a la
mezcladora principal.
En otra realización, se puede pretratar una
cantidad de sulfato de calcio semihidratado mezclándola con agua.
Esta técnica se describe en la patente de los EE.UU. número
4.201.595. Todo o una parte del sulfato de calcio semihidratado
puede desviarse de la corriente de alimentación principal como una
corriente de salida. Se prefiere que la sal de bisulfato se añada al
semihidrato en la corriente de salida antes del pretratamiento con
agua. Se cree que la humectación previa de la sal de bisulfato, la
activa mediante la dispersión previa de al menos una parte de ella
en la corriente de salida. La técnica da como resultado una mejor
dispersión y actividad de la sal. Los beneficios de la combinación
de aditivos, tales como el fraguado acelerado, tiempos de secado más
rápidos y disminución de la demanda de agua se potencian hasta un
grado incluso mayor cuando la sal de bisulfato se pretrata con
agua.
Los métodos de adición de agua al sulfato de
calcio semihidratado y la sal de bisulfato son conocidos para los
expertos en la técnica. Los componentes secos sobre un transportador
pueden simplemente pulverizarse con agua. Un procedimiento más
preferido usa un equipo que mezclará una sustancia de alta
viscosidad tal como una masa de materiales granulares, húmedos. Son
adecuadas muchas mezcladoras comerciales. Lo más preferido es el uso
de una mezcladora Scout (Scout Equipment Company, Jordan, MN). El
agua y el sulfato de calcio semihidratado pueden cargarse en la
mezcladora simultáneamente. El mezclado de este modo pone las
partículas de los diversos componentes secos muy próximas entre sí y
también distribuye el agua entre los componentes secos. Tras el
mezclado, los contenidos de la mezcladora se descargan en la
corriente de alimentación principal de sulfato de calcio
semihidratado, justo antes de entrar en una mezcladora principal. La
corriente de salida humedecida previamente también puede cargarse
directamente en la mezcladora principal.
La cantidad de agua utilizada en el
pretratamiento oscila desde aproximadamente el 1% hasta
aproximadamente el 10% en peso del sulfato de calcio semihidratado
en la corriente de salida. En una realización preferida, se añade
agua en una cantidad de desde aproximadamente el 3% hasta
aproximadamente el 5% a la mezcla de sulfato de calcio
semihidratado. La adición de agua permite que se detengan las
roturas en los cristales de sulfato de calcio semihidratado. La
"detención de una rotura" se refiere a permitir que las
fracturas en las partículas se fusionen debido a la hidratación de
la superficie. Se reduce la disgregación posterior de la partícula
durante el mezclado de la lechada. El intervalo de tiempos de
detención de rotura preferidos oscila desde aproximadamente 1 hasta
aproximadamente 6 minutos. Los tiempos de detención de rotura se
miden desde el momento en que se humedecen el estuco más los
aditivos hasta que se alimentan a la mezcladora principal.
Generalmente, el acelerador de yeso debe añadirse a la corriente de
semihidrato seco justo antes de que se alimente a la mezcladora
principal. Si se ha humedecido previamente todo el sulfato de calcio
semihidratado, entonces el acelerador de yeso se añade según el
estuco humedecido previamente se desplaza desde la mezcladora hasta
la mezcladora principal. Preferiblemente, el estuco humedecido y el
semihidrato seco restante se alimentan ambos simultáneamente a la
mezcladora principal.
La mezcla de materia prima total, incluyendo la
alimentación de estuco, la corriente de salida humedecida
previamente y todos los aditivos, se disuelve en una cantidad
adicional de agua en la mezcladora principal. Debe añadirse
suficiente agua para convertir el sulfato de calcio semihidratado en
el dihidrato y hacer la lechada lo suficientemente fluida para su
uso pretendido. El uso de los aditivos y el procedimiento de esta
invención puede reducir la demanda de agua para la fabricación de
paneles de yeso hasta aproximadamente de 50 a aproximadamente 85
partes en peso de agua por 100 partes en peso del yeso calcinado,
comparado con una demanda de agua normal de aproximadamente 85 a
aproximadamente 100 partes en peso por 100 partes en peso del yeso
calcinado. Entonces, la lechada se conforma en el producto deseado,
tal como un panel de yeso, moldes y similares, y se deja que fragüe.
Durante el proceso de fraguado, el sulfato de calcio semihidratado
absorbe agua debido a la reacción de hidratación, se convierte en
una matriz entrecruzada de cristales de dihidrato y se vuelve
duro.
Una etapa final en la preparación del producto es
la eliminación del agua en exceso. Puede utilizarse cualquier
proceso adecuado para reducir el agua en exceso y secar el producto.
Puede dejarse que se evapore a temperatura y presión ambientales.
Todo o una parte del proceso de secado puede acelerarse utilizando
temperaturas elevadas para aumentar la evaporación, tal como secado
en un horno. Por ejemplo, el panel de yeso puede secarse en horno
hasta que se haya eliminado aproximadamente el 90% de la humedad en
exceso. El agua restante se evapora en condiciones ambientales.
Pueden utilizarse aditivos convencionales junto
con esta composición de aditivos o procedimiento. Por ejemplo,
pueden incluirse agentes químicos comunes de dispersión o
fluidización para el yeso calcinado, tales como lignina,
lignosulfatos, lignosulfonatos y productos de condensación -
polimerización de los mismos, en cantidades minoritarias para
permitir el uso de incluso menos agua de mezclado sin interferir con
los efectos reductores del agua conseguidos por la presente
invención. De esta manera, puede ser posible conseguir requisitos de
mezclado de agua total incluso menores, tales como del orden de
aproximadamente 50 partes en peso de agua por 100 partes en peso del
yeso calcinado formulado.
Ejemplos 1 -
5
Para cada prueba, se pesaron 200 gramos de
sulfato de calcio semihidratado (USG, planta de Southard) y se
reservaron. Se pesaron las cantidades apropiadas de bisulfato de
sodio y un acelerador de yeso, tal como se indican en la tabla I. El
acelerador de yeso estaba compuesto por un 95% de yeso natural y un
5% de azúcar, molidos juntos. El yeso natural (USG, planta de
Southard) utilizado en el acelerador comprende un 96% del dihidrato
y un 4% de impurezas. Tras la molienda, el yeso natural recubierto
se calentó hasta aproximadamente 122ºC (250ºF) para fundir el azúcar
sobre la superficie del yeso natural. Los polvos de sulfato de
calcio semihidratado, bisulfato de sodio y acelerador de yeso se
mezclaron juntos hasta que se dispersaron perfectamente. Se midió
una cantidad de 280 ml de agua a 21ºC (70ºF) y se vertió en una
mezcladora Waring con paletas de alta cizalladura. La mezcla en
polvo se permitió que se empapara durante 7 segundos, luego se
mezcló a alta velocidad durante 7 segundos para formar una
lechada.
La lechada se vertió en una copa, que se sitúo
entonces en un recipiente de Styrofoam (espuma de poliestireno)
aislado para minimizar la transferencia de calor con el entorno. Se
colocó una sonda de temperatura en el centro de la lechada y se
registró la temperatura cada 5 segundos. Puesto que la reacción de
fraguado es exotérmica, la extensión de la reacción puede medirse
mediante el aumento de temperatura. Se determinó que el tiempo hasta
el 50% de hidratación era el tiempo en alcanzar la temperatura media
entre las temperaturas mínima y máxima registradas durante la
prueba. Se registró el tiempo hasta el 50% de hidratación para
varios niveles de CSA y bisulfato de sodio, tal como sigue:
El uso beneficioso de estos dos aditivos es claro
en estos ejemplos. Cuando la cantidad total de aditivos se mantuvo
en 1 gramo por 200 gramos de sulfato de calcio semihidratado, el
tiempo hasta el 50% de hidratación fue menor para todas las muestras
mostradas que para cualquier componente solo. La figura 1 representa
gráficamente estos datos, mostrando el efecto de estas combinaciones
de aditivos sobre el tiempo de fraguado.
El aditivo de la presente invención se añadió a
una línea comercial de cartón de yeso de la marca SHEETROCK® de 1,3
cm (1/2''). Todas las cantidades expuestas en este ejemplo se basan
en 92,9 m^{2} (mil pies cuadrados) de cartón de 1,3 cm
producido.
Se alimentó una corriente de alimentación
principal, en la cantidad de 511 kg (1135 libras) de yeso calcinado
(USG, planta de Empire) al procedimiento. Se desvió una corriente de
salida del uno por ciento del sulfato de calcio semihidratado de la
corriente de alimentación principal. Se molió bisulfato de sodio
(Jones-Hamilton) hasta que pasó a través de un tamiz
de 420 micras (40 de malla) y se añadió a la corriente de salida a
la velocidad de 0,9 kg (2 libras) por 92,9 m^{2} (mil pies
cuadrados) de cartón terminado. La sal de bisulfato se añadió con un
alimentador de polvo AccuRate (AccuRate, Inc., Whitewater, WI). La
corriente de salida con el bisulfato se añadió mediante un
alimentador de husillo a una mezcladora Scott (Scott Equipment
Company, Jordan, MN).
Se añadieron aproximadamente 9,9 kg (22 libras)
por minuto, o un 4,6% de agua, con el fin de humedecer previamente
la mezcla. El agua se dispersó por todo el sulfato de calcio
semihidratado y la sal de bisulfato en la mezcladora Scott. Desde la
salida de la mezcladora Scott, la mezcla de aditivos y el estuco
humedecida previamente se envió mediante el transportador hasta la
mezcladora de cartón. La mezcla tuvo la oportunidad de detener las
roturas desde la salida de la mezcladora Scott hasta que el estuco
entró en la mezcladora de cartón, aproximadamente 3 minutos.
El acelerador de yeso se preparó a partir de yeso
natural (USG, planta de Empire) que consistía en aproximadamente el
85% de sulfato de calcio dihidratado y el 15% de impurezas. La
molienda del yeso natural y azúcar tuvo lugar en un molino de bolas.
Entonces, se añadió el acelerador de yeso a la mezcladora de cartón
a la velocidad de 7,7 kg (17 libras) por 92,9 m^{2} (mil pies
cuadrados) de producto de cartón. En la mezcladora de cartón, se
añadieron 511 kg (1135 libras) de agua a la mezcla humedecida de
sulfato de calcio y sal de bisulfato de la mezcladora Scott, el
acelerador de yeso y la corriente de alimentación principal de
semihidrato para formar una lechada.
El cartón de yeso de producción se fabricó a
partir de la lechada de yeso. En el punto en el que se corta el
cartón, la hidratación del cartón fue un 10% superior con bisulfato
de sodio y acelerador de yeso añadidos, comparado con el mismo
cartón sin el bisulfato de sodio. Se mantuvo constante la adición de
agua a la mezcladora principal en toda la prueba, pero se observó un
aumento de la fluidez de la lechada cuando se añadió el nivel
superior de bisulfato. Adicionalmente, las propiedades físicas del
cartón muestran que la resistencia a la compresión y la resistencia
a la tracción con la uña fueron aproximadamente iguales alas del
mismo cartón sin la sal de bisulfato añadida.
Ejemplos 7 -
9
Para cada prueba, se pesaron 200 gramos de
sulfato de calcio semihidratado (USG, planta de Southard) y se
reservaron. Se pesaron las cantidades apropiadas de bisulfato de
sodio, tal como se indican en la tabla II. Se pesaron dos gramos de
acelerador de yeso para cada prueba. El acelerador de yeso estaba
compuesto por un 95% de yeso natural y un 5% de azúcar, molidos
juntos. El yeso natural (USG, planta de Southard) utilizado en el
acelerador comprende un 96% del dihidrato y un 4% de impurezas. Tras
moler el azúcar y el yeso natural juntos, el yeso natural recubierto
se calentó hasta aproximadamente 122ºC (250ºF) para fundir el azúcar
sobre la superficie del yeso natural. El yeso se enfrió hasta
temperatura ambiente antes de su uso. Los polvos de sulfato de
calcio semihidratado, bisulfato de sodio y acelerador de yeso se
mezclaron juntos hasta que todos se dispersaron perfectamente. Se
midió una cantidad de 280 ml de agua a 19,6ºC (67ºF) y se vertió en
una mezcladora Waring con paletas de alta cizalladura. La mezcla en
polvo se permitió que se empapara durante 7 segundos, luego se
mezcló a alta velocidad durante 7 segundos para formar una
lechada.
Se moldearon por colada tres cubos para cada
composición. Los cubos se pesaron en los intervalos indicados, se
calculó la media de los pesos y los resultados se muestran en la
tabla II.
El cambio en los pesos con el tiempo, según se
evaporaba el agua en exceso, se utilizó para calcular las
velocidades de secado de cada una de las composiciones, tal como se
muestra en la figura 2. Aumentar la cantidad de sal de bisulfato,
cuando la cantidad de acelerador de yeso se mantiene en un nivel
constante, condujo a tiempos de secado más rápidos. Puesto que la
cantidad de agua añadida a cada una de estas muestras fue constante,
los tiempos de secado más rápidos reflejan mejoras en la velocidad
de secado.
Aunque se ha mostrado y descrito una realización
particular de la característica que mejora la hidratación de la
invención, los expertos en la técnica apreciarán que pueden hacerse
cambios y modificaciones a la misma, sin apartarse de la invención
en sus aspectos más amplios y tal como se expone en las siguientes
reivindicaciones.
Claims (19)
1. Aditivo para acelerar la reacción de fraguado
de sulfato de calcio semihidratado y agua, que comprende un
acelerador de yeso combinado con una sal de bisulfato, comprendiendo
dicho acelerador de yeso un sulfato de calcio dihidratado
molido.
2. Aditivo según la reivindicación 1, en el que
dicho acelerador de yeso comprende además un agente de recubrimiento
seleccionado de uno de un almidón, un azúcar, ácido bórico y
combinaciones de los mismos.
3. Aditivo según la reivindicación 2, en el que
dicho azúcar comprende uno de dextrosa, sacarosa, glucosa y
combinaciones de los mismos y dicho azúcar se funde sobre la
superficie de dicho sulfato de calcio dihidratado.
4. Aditivo según la reivindicación 1, en el que
dicha sal de bisulfato es uno de bisulfato de sodio y bisulfato de
potasio.
5. Aditivo según la reivindicación 3, en el que
dicho azúcar está presente en una cantidad de desde el 5% hasta el
25%, basado en el peso de dicho sulfato de calcio dihidratado.
6. Método para acelerar la reacción de fraguado
de sulfato de calcio semihidratado y agua, que comprende:
- mezclar un acelerador de yeso, una sal de bisulfato, sulfato de calcio semihidratado y agua para formar una lechada, comprendiendo dicho acelerador de yeso sulfato de calcio dihidratado molido;
- conformar dicha lechada en la forma deseada; y
- permitir que dicha lechada se fragüe.
7. Método según la reivindicación 6, en el que
dicho acelerador de yeso comprende además un agente de recubrimiento
seleccionado de uno de un almidón, un azúcar, ácido bórico y
combinaciones de los mismos.
8. Método según la reivindicación 7, en el que
dicho azúcar comprende uno de dextrosa, sacarosa, glucosa y
combinaciones de los mismos y dicho azúcar se funde sobre la
superficie de dicho sulfato de calcio dihidratado.
9. Método según la reivindicación 8, en el que
dicho acelerador de yeso comprende desde el 5% hasta el 25% de
azúcar, basado en el peso del sulfato de calcio dihidratado y dicho
acelerador de yeso está presente en una cantidad de desde 1,4 kg (3
libras) hasta 27 kg (60 libras) por 907 kg (ton) del sulfato de
calcio semihidratado seco.
10. Método según la reivindicación 9, en el que
dicha sal de bisulfato es uno de bisulfato de sodio y bisulfato de
potasio y dicha sal de bisulfato está presente en una cantidad de
desde 4,5 g (0,1 libras) hasta 4,5 kg (10 libras) por 907 kg (ton)
del sulfato de calcio semihidratado seco.
11. Método según la reivindicación 6, que
comprende además pretratar dicha sal de bisulfato mezclando dicha
sal de bisulfato con una parte de dicho sulfato de calcio
semihidratado y humedecer dicha sal de bisulfato y dicha parte de
dicho sulfato de calcio semihidratado con una parte de dicha agua,
antes de mezclar dicha sal de bisulfato, dicha parte de dicho
sulfato de calcio semihidratado y dicha parte de dicha agua con
dicho acelerador de yeso, el resto de dicho sulfato de calcio
semihidratado y el resto de dicha agua.
12. Método según la reivindicación 11, en el que
dicha parte de agua es del 1% al 10%, basado en el peso de dicha
parte de dicho sulfato de calcio semihidratado.
13. Método según la reivindicación 11, en el que
dicho acelerador de yeso comprende además un agente de
recubrimiento, comprendiendo dicho agente de recubrimiento uno de un
almidón, un azúcar, ácido bórico y combinaciones de los mismos.
14. Método de fabricación de un producto de
sulfato de calcio, que comprende:
- alimentar una primera parte del sulfato de calcio semihidratado a una mezcladora;
- añadir una sal de bisulfato y una primera parte de agua a dicha primera parte de sulfato de calcio semihidratado en dicha mezcladora, oscilando la cantidad de dicha primera parte de agua desde el 1% hasta el 10%, basado en el peso de dicha primera parte de sulfato de calcio semihidratado;
- mezclar la sal de bisulfato, dicha primera parte de agua y dicha primera parte de sulfato de calcio en dicha mezcladora;
- añadir dicha sal de bisulfato y dicha primera parte de sulfato de calcio semihidratado humedecido previamente con dicha primera parte de agua, una segunda parte de sulfato de calcio semihidratado y un acelerador de yeso a una mezcladora, comprendiendo dicho acelerador de yeso sulfato de calcio dihidratado;
- añadir una segunda parte de agua a dicha mezcladora y formar una lechada;
- mezclar dicha lechada;
- conformar dicha lechada en la forma deseada; y
- permitir que dicha lechada fragüe.
15. Método según la reivindicación 14, en el que
dicho acelerador de yeso comprende además un agente de
recubrimiento, comprendiendo dicho agente de recubrimiento uno de un
almidón, un azúcar, ácido bórico y combinaciones de los mismos.
16. Método según la reivindicación 15, en el que
dicho azúcar comprende uno de dextrosa, sacarosa, glucosa y
combinaciones de los mismos y dicho azúcar se funde sobre la
superficie de dicho sulfato de calcio dihidratado.
17. Método según la reivindicación 14, en el que
dicha sal de bisulfato es uno de bisulfato de sodio y bisulfato de
potasio y dicha sal de bisulfato está presente en una cantidad de
desde 4,5 g (0,1 libras) hasta 4,5 kg (10 libras) por 907 kg (ton)
del sulfato de calcio semihidratado.
18. Método según la reivindicación 15, en el que
dicho azúcar en dicho acelerador de yeso está presente en una
cantidad de desde el 5% hasta el 25%, basado en el peso de dicho
sulfato de calcio dihidratado.
19. Método según la reivindicación 14, en el que
dicha primera parte de agua está presente en una cantidad de desde
el 1% hasta el 8% en peso de dicha primera parte de sulfato de
calcio semihidratado.
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