ES2236660T3 - Composiciones de polvos de polimero redispersables en agua con efecto acelerador del fraguado. - Google Patents
Composiciones de polvos de polimero redispersables en agua con efecto acelerador del fraguado.Info
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Abstract
Composiciones de polvos de polímero redispersables en agua con acción aceleradora del fraguado basadas en homo- o copolímeros de uno o varios monómeros del grupo que comprende ésteres vinílicos de ácidos alquilcarboxílicos no ramificados o ramificados con 1 a 15 átomos C, ésteres de ácido metacrílico y ésteres de ácido acrílico de alcoholes con 1 a 15 átomos C, compuestos vinilaromáticos, olefinas, dienos y halogenuros de vinilo, que no contienen ningún sustituyente del grupo que comprende grupos aldehído, cetona, epóxido, isocianato, anhídrido de ácido carboxílico y aziridina, uno o varios coloides protectores, y opcionalmente agentes antibloqueo, caracterizadas porque están contenidos uno o varios compuestos NR3 o R2N-(CH2)n-NR2 con n=1 a 4, donde los restos R son iguales o diferentes, y tienen el significado de hidrógeno, resto alquilo C1 a C6 y resto hidroxialquilo C1 a C6, siendo al menos un resto R un resto hidroxialquilo C1 a C6, o están contenidos uno o varios polialquilenglicoles terminados simple o doblemente en NH2 con grupos alquileno C1 a C6, y los compuestos NR3, R2N-(CH2)n-NH2 así como los polialquilenglicoles terminados en NR2 pueden estar presentes también en forma de sus sales.
Description
Composiciones de polvos de polímero
redispersables en agua con efecto acelerador del fraguado.
La invención se refiere a composiciones de polvos
de polímero redispersables en agua con efecto acelerador del
fraguado, procesos para su producción, y el empleo de estos polvos
en sistemas de fraguado hidráulicos.
Polímeros basados en ésteres vinílicos, cloruro
de vinilo, monómeros de (met)acrilato, estireno, butadieno y
etileno se emplean sobre todo en forma de sus dispersiones acuosas o
polvos de polímero redispersables en agua en numerosas aplicaciones,
por ejemplo como agentes de revestimiento o aglutinantes para los
sustratos más diversos. Para la estabilización de estos polímeros se
emplean coloides protectores o compuestos con actividad superficial
de peso molecular bajo. Como coloides protectores se emplean por
regla general poli(alcoholes vinílicos).
Estos productos encuentran aplicación particular
como aglomerantes en adhesivos que fraguan hidráulicamente, por
ejemplo en adhesivos para baldosas basados en cementos o yesos.
El material activo hormigón es un material activo
muy versátil cuyas propiedades pueden controlarse por una
multiplicidad de parámetros. Propiedades importantes son entre otras
la facilidad de procesamiento a lo largo del tiempo y la resistencia
(resistencia temprana y final) del hormigón. Debido a la hidratación
de la masa que tiene lugar, la facilidad de procesamiento disminuye
con el tiempo. Para contrarrestar este efecto puede añadirse, o bien
más agua, o los denominados fluidizantes o superplastificantes.
Ambos factores conducen sin embargo a que la resistencia inicial y
final del hormigón se vean influidas desfavorablemente. Para
compensar estos inconvenientes se añaden los denominados
aceleradores o promotores de resistencia temprana, que conducen a
una resistencia inicial y final más altas.
En el documento EP-A 1136507 se
describen alcanolaminas terciarias como el acelerador conocido desde
hace mucho tiempo por el experto. Un inconveniente es el hecho de
que estos compuestos son agentes nucleófilos muy activos y por tanto
saponifican los grupos éster empleados en la mayoría de los
aglomerantes que contienen materias plásticas, basados en
copolímeros acetato de vinilo-etileno o
estireno-ésteres de ácido acrílico, y destruyen la actividad de los
aglomerantes. En el documento EP-A 1136507 se unen
por tanto las alcanolaminas de modo complejo a una columna vertebral
de polímero.
El documento
EP-A-1167317 se refiere a sales de
aluminio solubles en agua que contienen fluoruro o que contienen
sulfato, descritas como aceleradores de fraguado y
endurecimiento.
En el documento
EP-A-894822 se describen polvos de
dispersión basados en polímeros reticulables con grupos aldehído,
ceto, epóxido, isocianato, anhídrido de ácido carboxílico y
aziridina que, entre otras cosas, pueden reticularse con
polioxialquilenaminas presentes en forma de sal.
Polioxialquilenaminas en forma de sal están contenidas en la
presente solicitud como aceleradores en la composición de polvo. El
objeto de la solicitud no se extiende por consiguiente a los
polímeros con grupos aldehído, ceto, epóxido, isocianato, anhídrido
de ácido carboxílico y aziridina.
Por tanto, el objeto de la invención fue poner a
disposición una solución con la cual puede garantizarse el empleo de
aceleradores basados en alcanolamina sin síntesis compleja de
polímeros y sin deterioro de los otros componentes del hormigón.
El objeto se resuelve empleando el acelerador
como ingrediente de una composición de polvos de redispersión.
Sorprendentemente, se ha encontrado en este caso que, a pesar de la
intervención de grandes cantidades de compuestos orgánicos de peso
molecular bajo, las propiedades del polvo de redispersión tales como
estabilidad al bloqueo y fluidez no se ven deterioradas.
Objeto de la invención son composiciones de
polvos de polímero redispersables en agua con acción aceleradora del
fraguado basadas en homo- o copolímeros de uno o varios monómeros
del grupo que comprende ésteres vinílicos de ácidos
alquilcarboxílicos no ramificados o ramificados con 1 a 15 átomos C,
ésteres de ácido metacrílico y ésteres de ácido acrílico de
alcoholes con 1 a 15 átomos C, compuestos vinilaromáticos, olefinas,
dienos y halogenuros de vinilo, que no contienen ningún sustituyente
del grupo que comprende grupos aldehído, cetona, epóxido,
isocianato, anhídrido de ácido carboxílico y aziridina, uno o varios
coloides protectores, y opcionalmente agentes antibloqueo,
caracterizadas porque están contenidos uno o varios compuestos
NR_{3} o R_{2}N-(CH_{2})_{n}-NR_{2}
con n = 1 a 4, donde los restos R son iguales o diferentes, y tienen
el significado de hidrógeno, resto alquilo C_{1} a C_{6} y resto
hidroxialquilo C_{1} a C_{6}, siendo al menos un resto R un
resto hidroxialquilo C_{1} a C_{6}, o están contenidos uno o
varios polialquilenglicoles terminados simple o doblemente en
NH_{2} con grupos alquileno C_{1} a C_{6}, y los compuestos
NR_{3}, R_{2}N-(CH_{2})_{n}-NR_{2}
así como los polialquilenglicoles terminados en NH_{2} pueden
estar presentes también en forma de sus sales.
Polialquilenglicoles terminados simple o
doblemente en NH_{2} preferidos son polietilenglicoles (PEO)
terminados en amino simple o doblemente, polipropilenglicoles (PPO)
terminados en amino simple o doblemente, así como copolímeros
EO-PO terminados en amino simple o doblemente. Los
compuestos R_{2}N-(CH_{2})_{n}-NR_{2}
preferidos contienen 1 a 4 restos etanolamina, propanolamina o
isopropanolamina así como restos hidrógeno, metilo, etilo y propilo,
y se cumple que n = 2. Es particularmente preferida la
N,N,N'N'-tetraquis-(2-hidroxipropil)-etilenodiamina.
Los compuestos NR_{3} preferidos contienen 1 a 3 restos
etanolamina o isopropanolamina así como restos hidrógeno, metilo,
etilo y propilo. Se prefieren etanolamina, dietanolamina,
trietanolamina, N-metildietanolamina,
triisopropanolamina y N,N-dimetiletanolamina. Se
emplean de modo particularmente preferido triisopropanolamina,
dietanolamina, trietanolamina y
N-metildietanolamina. Por regla general, el
componente acelerador del fraguado se emplea en una cantidad de 0,1
a 25% en peso, preferiblemente 1 a 10% en peso, referida en cada
caso al peso total de la composición de polvo. Los compuestos
aceleradores del fraguado mencionados pueden emplearse también en
forma de sus sales con ácidos inorgánicos o, preferiblemente,
orgánicos. Son particularmente preferidas en este contexto las sales
de los ácidos fórmico y acético.
Ésteres vinílicos apropiados para el polímero
base son los de ácidos carboxílicos con 1 a 15 átomos C. Ésteres
vinílicos preferidos son acetato de vinilo, propionato de vinilo,
butirato de vinilo, 2-etilhexanoato de vinilo,
laurato de vinilo, acetato de 1-metilvinilo,
pivalato de vinilo y ésteres vinílicos de ácidos monocarboxílicos
ramificados en \alpha con 9 a 13 átomos C, por ejemplo VeoVa9® o
VeoVa10® (nombres comerciales de la firma Shell). Es particularmente
preferido el acetato de vinilo.
Ésteres de ácido metacrílico o ésteres de ácido
acrílico apropiados son los ésteres de alcoholes no ramificados o
ramificados con 1 a 15 átomos C tales como acrilato de metilo,
metacrilato de metilo, acrilato de etilo, metacrilato de etilo,
acrilato de propilo, metacrilato de propilo, acrilato de
n-butilo, metacrilato de n-butilo,
acrilato de 2-etilhexilo, y acrilato de norbornilo.
Se prefieren acrilato de metilo, metacrilato de metilo, acrilato de
n-butilo y acrilato de
2-etilhexilo.
Ejemplos de olefinas y dienos son etileno,
propileno y 1,3-butadieno. Compuestos
vinilaromáticos preferidos son estireno y viniltolueno. Un
halogenuro de vinilo apropiado es cloruro de vinilo.
Opcionalmente pueden copolimerizarse además 0,05
a 50% en peso, preferiblemente 1 a 10% en peso, referido al peso
total del polímero base, de monómeros adyuvantes. Ejemplos de
monómeros adyuvantes son ácidos mono- y dicarboxílicos
etilénicamente insaturados, preferiblemente ácido acrílico, ácido
metacrílico, ácido fumárico y ácido maleico; amidas y nitrilos de
ácidos carboxílicos etilénicamente insaturadas, preferiblemente
acrilamida y acrilonitrilo; mono- y diésteres de los ácidos fumárico
y maleico tales como los ésteres dietílico y diisopropílico, ácidos
sulfónicos etilénicamente insaturados o sus sales, preferiblemente
ácido vinilsulfónico y ácido
2-acrilamido-2-metil-propanosulfónico.
Ejemplos adicionales son comonómeros
pre-reticulables tales como comonómeros
poli-etilénicamente insaturados, por ejemplo adipato
de divinilo, maleato de dialilo, metacrilato de alilo o cianurato de
trialilo, o comonómeros post-reticulables, por
ejemplo ácido acrilamidoglicólico (AGA), éster metílico del ácido
metilacrilamidoglicólico (MAGME),
N-metilol-acrilamida (NMA),
N-metilolmetacrilamida (NMMA), carbamato de
N-metilolalilo, alquiléteres tales como el
iso-butoxiéter o éster de la
N-metilolacrilamida, de la
N-metilolmetacrilamida y del carbamato de
N-metilolalilo. Otros ejemplos son comonómeros con
funcionalidad silicio, tales como acriloxipropiltri(alcoxi)-
y metacriloxipropiltri(alcoxi)-silanos,
viniltrialcoxisilanos y vinilmetildialcoxisilanos, donde como grupos
alcoxi pueden estar contenidos por ejemplo restos metoxi, etoxi y
etoxipropilenglicoléter. Pueden mencionarse también monómeros con
grupos hidroxi, por ejemplo hidroxialquilésteres de ácido
metacrílico y ácido acrílico tales como acrilato o metacrilato de
hidroxietilo, hidroxipropilo o hidroxibutilo.
Ejemplos de homo- y copolímeros apropiados son
homopolímeros de acetato de vinilo, copolímeros de acetato de vinilo
con etileno, copolímeros de acetato de vinilo con etileno y uno o
varios ésteres vinílicos adicionales, copolímeros de acetato de
vinilo con etileno y ésteres de ácido acrílico, copolímeros de
acetato de vinilo con etileno y cloruro de vinilo, copolímeros
estireno-ésteres de ácido acrílico, y copolímeros
estireno-1,3-butadieno.
Se prefieren homopolímeros de acetato de
vinilo;
copolímeros de acetato de vinilo con 1 a 40% en
peso de etileno;
copolímeros de acetato de vinilo con 1 a 40% en
peso de etileno y 1 a 50% en peso de uno o varios comonómeros
adicionales del grupo de los ésteres vinílicos que tienen 1 a 12
átomos C en el resto de ácido carboxílico tales como propionato de
vinilo, laurato de vinilo, ésteres vinílicos de ácidos carboxílicos
ramificados en alfa con 9 a 13 átomos C tales como VeoVa9, VeoVa10,
VeoVa11;
copolímeros de acetato de vinilo, 1 a 40% en peso
de etileno y preferiblemente 1 a 60% en peso de ésteres de ácido
acrílico con alcoholes no ramificados o ramificados que tienen 1 a
15 átomos C, particularmente acrilato de n-butilo o
acrilato de 2-etilhexilo; y
copolímeros con 30 a 75% en peso de acetato de
vinilo, 1 a 30% en peso de laurato de vinilo o ésteres vinílicos de
un ácido carboxílico ramificado en alfa con 9 a 11 átomos C, y 1 a
30% en peso de ésteres de ácido acrílico con alcoholes no
ramificados o ramificados que tienen 1 a 15 átomos C,
particularmente acrilato de n-butilo o acrilato de
2-etilhexilo, que contienen además 1 a 40% en peso
de etileno;
copolímeros con acetato de vinilo, 1 a 40% en
peso de etileno y 1 a 60% en peso de cloruro de vinilo; donde los
polímeros pueden contener además los monómeros adyuvantes
mencionados en las cantidades mencionadas, y los datos de porcentaje
en peso se suman en todos los casos para dar 100% en peso.
Se prefieren también polímeros de ésteres de
ácido (met)acrílico, tales como copolímeros de acrilato de
n-butilo o acrilato de 2-etilhexilo
o copolímeros de metacrilato de metilo con acrilato de
n-butilo y/o acrilato de
2-etilhexilo;
copolímeros estireno-ésteres de ácido acrílico
con uno o varios monómeros del grupo acrilato de metilo, acrilato de
etilo, acrilato de propilo, acrilato de n-butilo, y
acrilato de 2-etilhexilo;
copolímeros acetato de vinilo-ésteres de ácido
acrílico con uno o varios monómeros del grupo acrilato de metilo,
acrilato de etilo, acrilato de propilo, acrilato de
n-butilo, acrilato de 2-etilhexilo y
opcionalmente etileno;
copolímeros
estireno-1,3-butadieno;
donde los polímeros pueden contener además los
monómeros adyuvantes mencionados en las cantidades indicadas, y los
datos de porcentaje en peso se suman en todos los casos para dar
100% en peso.
La elección de los monómeros o la elección de las
proporciones en peso de los comonómeros se realiza en este contexto
de tal manera que, por regla general, resulte una temperatura de
transición vítrea Tg de -50ºC a +50ºC, preferiblemente -30ºC a
+40ºC. La temperatura de transición vítrea Tg de los polímeros puede
determinarse de manera conocida por Calorimetría de Barrido
Diferencial (DSC). El valor Tg puede precalcularse también
aproximadamente por medio de la ecuación de Fox. Según Fox T.G.,
Bull. Am. Physics Soc. 1, 3, página 123 (1956) se cumple:
1/Tg = x_{1}/Tg_{1} + x_{2}/Tg_{2} + ... + x_{n}/Tg_{n},
donde x_{n} representa la fracción másica (% en peso/100) del
monómero n, y Tg_{n} es la temperatura de transición vítrea en
grados Kelvin del homopolímero del monómero n. Valores Tg para
homopolímeros se exponen en Polymer Handbook, segunda edición, J.
Wiley & Sons, Nueva York (1975).
La producción de los homo- y copolímeros se
realiza según el proceso de polimerización en emulsión o según el
proceso de polimerización en suspensión, preferiblemente según el
proceso de polimerización en emulsión, siendo la temperatura de
polimerización por regla general 40ºC hasta 100ºC, preferiblemente
60ºC hasta 90ºC. En el caso de la copolimerización de comonómeros
gaseosos tales como etileno, 1,3-butadieno o cloruro
de vinilo puede trabajarse también a presión, por regla general
entre 5 bar y 100 bar.
La iniciación de la polimerización se realiza con
los iniciadores o combinaciones rédox-iniciador
solubles en agua o solubles en monómero convencionales para la
polimerización en emulsión o polimerización en suspensión. Ejemplos
de iniciadores solubles en agua son las sales de sodio, potasio y
amonio del ácido peroxodisulfúrico, peróxido de hidrógeno, peróxido
de t-butilo, hidroperóxido de
t-butilo, peroxodifosfato de potasio, peroxopivalato
de terc-butilo, hidroperóxido de cumeno,
monohidroperóxido de isopropilbenceno y azobisisobutironitrilo.
Ejemplos de iniciadores solubles en monómero son peroxidicarbonato
de dicetilo, peroxidicarbonato de diciclohexilo, y peróxido de
dibenzoílo. Los iniciadores mencionados se emplean por regla general
en una cantidad de 0,001 a 0,02% en peso, preferiblemente 0,001 a
0,01% en peso, referida en todos los casos al peso total de los
monómeros.
Como rédox-iniciadores se emplean
combinaciones de los iniciadores mencionados con agentes reductores.
Agentes reductores apropiados son los sulfitos y bisulfitos de los
metales alcalinos y de amonio, por ejemplo sulfito de sodio, los
derivados del ácido sulfoxílico tales como formaldehídosulfoxilatos
de cinc o alcalinos, por ejemplo hidroximetanosulfinato de sodio, y
ácido ascórbico. La cantidad de agente reductor es por regla general
0,001 a 0,03% en peso, preferiblemente 0,001 a 0,015% en peso,
referida en todos los casos al peso total de los monómeros.
Para el control del peso molecular pueden
emplearse durante la polimerización sustancias reguladoras. En caso
de emplearse reguladores, éstos se emplean convencionalmente en
cantidades comprendidas entre 0,01 y 5,0% en peso, referidas a los
monómeros a polimerizar, y se dosifican por separado o mezclados
previamente con los componentes de la reacción. Ejemplos de tales
sustancias son n-dodecilmercaptano,
terc-dodecilmercaptano, ácido mercaptopropiónico,
éster metílico del ácido mercaptopropiónico, isopropanol y
acetaldehído.
Coloides protectores apropiados son
poli(alcoholes vinílicos); polivinilacetales;
polivinilpirrolidonas; polisacáridos en forma soluble en agua tales
como almidones (amilosa y amilopectina), celulosas y sus derivados
sustituidos con carboximetilo, metilo, hidroxietilo, o
hidroxipropilo; proteínas tales como caseína o caseinato, proteína
de soja y gelatinas; ligninsulfonatos; polímeros sintéticos tales
como poliácido (met)acrílico, copolímeros de
(met)acrilatos con unidades comonómeras que tienen
funcionalidad carboxilo, poli(met)acrilamida, ácidos
polivinilsulfónicos y sus copolímeros solubles en agua;
melamina-formaldehido-sulfonatos,
naftaleno-formaldehido-sulfonatos, y
copolímeros de ácido estirenomaleico y ácido viniletermaleico.
Se prefieren poli(vinil alcoholes) parcial
o totalmente saponificados con un grado de hidrólisis de 80 a 100%
molar, particularmente poli(alcoholes vinílicos) parcialmente
saponificados con un grado de hidrólisis de 80 a 95% molar y una
viscosidad Höppler, en solución acuosa al 4%, de 1 a 30 mPas (método
según Höppler a 20ºC, DIN 53015). Se prefieren también
poli(alcoholes vinílicos) parcialmente saponificados y
modificados hidrófobamente con un grado hidrólisis de 80 a 95% en
peso y una viscosidad Höppler, en solución acuosa al 4%, de 1 a 30
mPas. Ejemplos de éstos son copolímeros parcialmente saponificados
de acetato de vinilo con comonómeros hidrófobos tales como acetato
de isopropenilo, pivalato de vinilo, etilhexanoato de vinilo,
ésteres vinílicos de ácidos monocarboxílicos saturados ramificados
en alfa con 5 ó 9 a 11 átomos C, maleatos de dialquilo y fumaratos
de dialquilo tales como maleato de diisopropilo y fumarato de
diisopropilo, cloruro de vinilo, vinilalquiléteres tales como
vinilbutiléter, y olefinas tales como etileno y deceno. La
proporción de las unidades hidrófobas es preferiblemente 0,1 a 10%
en peso, referida al peso total del poli(alcohol vinílico)
parcialmente saponificado. Pueden emplearse también mezclas de los
poli(alcoholes vinílicos) mencionados.
En la mayoría de los casos se prefieren
poli(alcoholes vinílicos) con un grado de hidrólisis de 85 a
94% molar y una viscosidad Höppler, en solución acuosa al 4%, de 3 a
15 mPas (método según Höppler a 20ºC, DIN 53015). Los coloides
protectores mencionados pueden obtenerse por los procesos conocidos
por el experto y se añaden por regla general durante la
polimerización en una cantidad total de 1 a 20% en peso, referida al
peso total de los monómeros.
Si se polimeriza en presencia de emulsionantes,
la cantidad de éstos es 1 a 5% en peso referida a la cantidad de
monómeros. Emulsionantes apropiados son emulsionantes aniónicos,
catiónicos y no iónicos, por ejemplo agentes tensioactivos
aniónicos, como alquilsulfatos con una longitud de cadena de 8 a 18
átomos C, alquil- o alquilariletersulfatos con 8 a 18 átomos C en el
resto hidrófobo y hasta 40 unidades óxido de etileno u óxido de
propileno, alquil- o alquilarilsulfonatos con 8 a 18 átomos C
ésteres y semiésteres del ácido sulfosuccínico con alcoholes
monovalentes o alquilfenoles, o agentes tensioactivos no iónicos
tales como alquilpoliglicol-éteres o alquilarilpoliglicoléteres con
8 a 40 unidades óxido de etileno.
Una vez terminada la polimerización, puede
realizarse una post-polimerización para la
separación de los monómeros residuales con empleo de métodos
conocidos, como regla general por
post-polimerización iniciada con catalizadores
rédox. Los monómeros residuales volátiles pueden separarse también
por destilación, preferiblemente a presión reducida, y eventualmente
con paso a través de la mezcla de reacción o paso en contacto con la
superficie de gases inertes de barrido tales como aire, nitrógeno o
vapor de agua. Las dispersiones acuosas que se obtienen de este modo
tienen un contenido de sólidos de 30 a 75% en peso, preferiblemente
de 50 a 60% en peso.
Para la producción de los polvos de polímero
redispersables en agua, las dispersiones acuosas, opcionalmente
después de la adición de coloides protectores como adyuvantes de
proyección por tobera, se secan, por ejemplo mediante secado en
lecho fluidizado, liofilización o secado por pulverización.
Preferiblemente, las dispersiones se someten a secado por
pulverización. El secado por pulverización se realiza en este caso
en instalaciones de secado por pulverización convencionales,
pudiendo realizarse la atomización mediante toberas de uno, dos o
más materiales o con un disco rotativo. La temperatura de salida se
selecciona por regla general dentro del campo de 45ºC a 120ºC,
preferiblemente 60ºC a 90ºC, dependiendo de la instalación, el valor
Tg de la resina y el grado de secado deseado.
Como regla, el adyuvante de proyección por tobera
(coloide protector), se emplea en una cantidad total de 3 a 30% en
peso, referida a los constituyentes polímeros de la dispersión. Es
decir, la cantidad total de coloide protector antes del
procedimiento de secado debe ser 3 a 30% en peso, referida al
contenido de polímero; preferiblemente se emplea 5 a 20% en peso,
referido al contenido de polímero.
Adyuvantes de pulverización apropiados son
poli(alcoholes vinílicos) parcialmente saponificados;
polivinilpirrolidonas; polisacáridos en forma soluble en agua tales
como almidones (amilosa y amilopectina), celulosas y sus derivados
sustituidos con carboximetilo, metilo, hidroxietilo e
hidroxipropilo; proteínas tales como caseína o caseinato, proteína
de soja y gelatinas; ligninsulfonatos; polímeros sintéticos tales
como ácido poli(met)acrílico, copolímeros de
(met)acrilatos con unidades comonómeras que tienen
funcionalidad carboxilo, poli(met)acrilamida, ácidos
polivinilsulfónicos y sus copolímeros solubles en agua;
melaminaformaldehídosulfonatos, naftalenoformaldehídosulfonatos, y
copolímeros estireno-ácido maleico y viniléter-ácido maleico.
Preferiblemente, no se emplea ningún coloide protector adicional más
que poli(alcoholes vinílicos) como adyuvantes de
pulverización.
En la pulverización, se ha comprobado muchas
veces que es favorable un contenido de hasta 1,5% en peso de agente
antiespumante, referido al polímero base. Para el aumento de la
estabilidad al almacenamiento por mejora de la estabilidad al
bloqueo, particularmente en el caso de polvos con temperatura de
transición vítrea relativamente baja, el polvo obtenido puede
condicionarse con un agente antibloqueo (agente antiapelmazante),
preferiblemente hasta 30% en peso, referido al peso total de
constituyentes polímeros. Ejemplos de agentes antibloqueo son
carbonato de Ca o Mg, talco, yeso, sílice, caolines y silicatos con
tamaños de partícula comprendidos preferiblemente en el intervalo de
10 nm a 10 \mum.
La viscosidad del material de alimentación a
proyectar por tobera se ajusta por medio del contenido de sólidos de
tal modo que se obtenga un valor de < 500 mPas (viscosidad
Brookfield a 20 revoluciones y 23ºC), preferiblemente < 250 mPas.
El contenido de sólidos de la dispersión a proyectar por tobera es
> 35%, preferentemente > 40%.
En el caso de la proyección por tobera, pueden
añadirse otros aditivos para la mejora de las propiedades técnicas
de aplicación. Ingredientes adicionales de las composiciones de
polvos de dispersión contenidos en formas de realización preferidas
son por ejemplo pigmentos, cargas, estabilizadores de espuma, y
agentes de hidrofobización.
Para la producción de la composición de polvos de
polímero, el componente acelerador del fraguado se añade
inmediatamente antes del secado por pulverización a la dispersión de
polímero correspondiente, a fin de mantener lo más breve posible el
tiempo para procesos de saponificación. En el caso del empleo del
componente acelerador del fraguado en forma de sal, la amina o el
polialquilenglicol terminado en amino se neutraliza previamente con
un ácido y se espolvorea en forma de sal con la dispersión para dar
el polvo. Opcionalmente, el componente acelerador del fraguado puede
añadirse también después del secado en forma de polvo. Para ello, se
deposita éste sobre un material soporte pulverulento, por ejemplo
sílice.
Las composiciones de polvos de polímero
redispersables en agua pueden emplearse en los campos de aplicación
típicos para ellas. Por ejemplo en productos químicos para la
construcción, opcionalmente en asociación con aglomerantes que
fraguan hidráulicamente tales como cementos, (cemento Portland, de
aluminato, puzolánico, siderúrgico, de magnesia, de fosfato), yeso y
vidrio soluble, para la producción de adhesivos para la
construcción, particularmente adhesivos para baldosas y adhesivos de
aislamiento térmico total, revoques, composiciones de emplastecido
ordinarias, composiciones de emplastecido para pavimentos,
composiciones de nivelación, lechadas de impermeabilización,
morteros para juntas y pinturas. Campos de aplicación preferidos son
morteros de inyección y hormigones de inyección para trabajos de
construcción de edificios elevados y obras públicas, así como para
el revestimiento de paredes de túneles.
La ventaja de la composición de polvos de
polímero redispersable está basada en el hecho de que en esta forma
de presentación sólida no pueden tener lugar ya reacciones de
saponificación y por consiguiente el aglomerante no se ve afectado.
Una ventaja adicional es el hecho de que el operario tiene que
manipular un componente menos en el punto de trabajo y la
manipulación en forma de presentación sólida es más fácil que el
tratamiento con compuestos líquidos orgánicos inflamables como las
alcanolaminas.
Como dispersión se empleó una dispersión
estabilizada con poli(alcohol vinílico) de un copolímero
basado en acetato de vinilo y etileno. La producción se realizó
mediante polimerización en emulsión. Para la estabilización se
empleó 10% en peso de un poli(alcohol vinílico) con un grado
de saponificación de 88% molar y una viscosidad según Höppler de 4
mPas. La composición del copolímero era 92% en peso de acetato de
vinilo y 8% en peso de etileno.
Los polvos se produjeron mediante secado por
pulverización de la dispersión mencionada con adición del acelerador
y 8% en peso de un poli(alcohol vinílico) con un grado de
saponificación de 88% molar y una viscosidad según Höppler de 4
mPas.
La dispersión se pulverizó mediante una tobera de
dos materiales. Como componente de proyección se utilizó aire
precomprimido a 4 bar, y las gotitas formadas se secaron con aire
calentado a 125ºC en paralelo. El polvo seco obtenido se mezcló con
10% en peso de un agente comercial antibloqueo (mezcla de carbonato
cálcico-magnésico e hidrosilicato de magnesio).
Las alcanolaminas se emplearon, o bien
directamente, o se mezclaron previamente con la cantidad equimolar
de ácido fórmico (FA), o se ajustaron a un valor de pH de 5 a 6. Se
emplearon las alcanolaminas siguientes:
| MDEA | = | N-metildietanolamina |
| TEA | = | trietanolamina |
| DEA | = | dietanolamina |
| TPA | = | triisopropanolamina |
Los polvos obtenidos se sometieron a ensayo
respecto a sus propiedades de polvo y respecto a la actividad del
acelerador en el hormigón.
La fluidez se estimó ópticamente por la
configuración del cono de vertido.
Para la determinación de la resistencia al
bloqueo, el polvo de dispersión se introdujo en un tubo de hierro
con cierre roscado y se cargó luego con un pistón metálico. Después
de la carga, se mantuvo en el armario de secado durante 16 horas a
50ºC. Después de enfriamiento a la temperatura ambiente, el polvo se
retiró del tubo y se estimó cualitativamente la estabilidad al
bloqueo por trituración del polvo. La estabilidad al bloqueo se
clasificó como sigue:
| 1 – 3 | = | estabilidad al bloqueo muy buena |
| 4 – 6 | = | estabilidad al bloqueo buena |
| 7 – 8 | = | estabilidad al bloqueo suficiente |
| 9 - 10 | = | no estable al bloqueo, el polvo después de la trituración ya no era fluido. |
El comportamiento de sedimentación de la
redispersión sirve como medida de la redispersabilidad del polvo.
Las redispersiones se prepararon al 50% en peso en agua por
aplicación de fuerzas de cizallamiento intensas.
El comportamiento de sedimentación se evaluó
luego sobre redispersiones diluidas (0,5% de contenido de sólidos),
y para ello se introdujeron 100 ml de esta dispersión en un tubo
graduado, y se midió la altura de sedimentación de los sólidos. El
dato se expresa en mm de sedimentación después de 24 horas. Valores
mayores que 7 indican una redispersión insuficiente del polvo.
El comportamiento de fraguado del sistema
cementoso se determinó durante el empleo del polvo por observación
del calor de hidratación. La medida se realizó para un factor
plástico-cemento de 0,1 y un factor
agua-cemento de 0,4. Para la medida se empleó
cemento de la clase CEM I 42,5R de la firma Rohrdorf. La magnitud de
medida es la temperatura de la masa que se determina por medio de
una sonda de medida. Se indica el tiempo hasta el alcance de la
temperatura máxima.
Los resultados de ensayo se recogen en la Tabla
1.
A partir de los datos puede reconocerse que las
propiedades del polvo no se ven afectadas negativamente. La fluidez,
estabilidad al bloqueo y redispersabilidad se mantienen
esencialmente inalteradas. Por el contrario, el efecto positivo
sobre el fraguado del cemento es claramente apreciable. Las medidas
indican, como se requiere, un desarrollo de temperatura claramente
acelerado.
Claims (10)
1. Composiciones de polvos de polímero
redispersables en agua con acción aceleradora del fraguado basadas
en homo- o copolímeros de uno o varios monómeros del grupo que
comprende ésteres vinílicos de ácidos alquilcarboxílicos no
ramificados o ramificados con 1 a 15 átomos C, ésteres de ácido
metacrílico y ésteres de ácido acrílico de alcoholes con 1 a 15
átomos C, compuestos vinilaromáticos, olefinas, dienos y halogenuros
de vinilo, que no contienen ningún sustituyente del grupo que
comprende grupos aldehído, cetona, epóxido, isocianato, anhídrido de
ácido carboxílico y aziridina, uno o varios coloides protectores, y
opcionalmente agentes antibloqueo, caracterizadas porque
están contenidos uno o varios compuestos NR_{3} o
R_{2}N-(CH_{2})_{n}-NR_{2} con n = 1
a 4, donde los restos R son iguales o diferentes, y tienen el
significado de hidrógeno, resto alquilo C_{1} a C_{6} y resto
hidroxialquilo C_{1} a C_{6}, siendo al menos un resto R un
resto hidroxialquilo C_{1} a C_{6}, o están contenidos uno o
varios polialquilenglicoles terminados simple o doblemente en
NH_{2} con grupos alquileno C_{1} a C_{6}, y los compuestos
NR_{3}, R_{2}N-(CH_{2})_{n}-NH_{2}
así como los polialquilenglicoles terminados en NR_{2} pueden
estar presentes también en forma de sus sales.
2. Composiciones de polvos de polímero
redispersables en agua según la reivindicación 1,
caracterizadas porque los compuestos NR_{3} contienen uno a
tres restos etanolamina o isopropanolamina así como restos
hidrógeno, metilo, etilo y propilo,
los compuestos
R_{2}N-(CH_{2})_{n}-NR_{2} contienen
1 a 4 restos etanolamina, propanolamina o isopropanolamina así como
restos hidrógeno, metilo, etilo y propilo y n = 2 y
los polialquilenglicoles terminados en NH_{2}
son polietilenglicoles (PEO) terminados en amino simple o
doblemente, polipropilenglicoles (PPO) terminados en amino simple o
doblemente, así como copolímeros EO-PO terminados en
amino simple o doblemente.
3. Composiciones de polvos de polímero
redispersables en agua según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizadas porque los compuestos aceleradores del
fraguado se emplean en forma de sus sales de ácidos inorgánicos u
orgánicos.
4. Composiciones de polvos de polímero
redispersables en agua según las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizadas porque como homo- o copolímeros se emplean
homopolímeros de acetato de vinilo, copolímeros de acetato de vinilo
con etileno, copolímeros de acetato de vinilo con etileno y uno o
varios ésteres vinílicos adicionales, copolímeros de acetato de
vinilo con etileno y ésteres de ácido acrílico, copolímeros de
acetato de vinilo con etileno y cloruro de vinilo, copolímeros
estireno-ésteres de ácido acrílico, y copolímeros
estireno-1,3-butadieno.
5. Composiciones de polvos de polímero
redispersables en agua según las reivindicaciones 1 a 4,
caracterizadas porque como coloide protector se emplean
poli(alcoholes vinílicos) parcial o totalmente saponificados,
si viene al caso modificados hidrófobamente con un grado de
hidrólisis de 80 a 100% molar y una viscosidad Höppler, en solución
acuosa al 4%, de 1 a 30 mPas (método según Höppler a 20º, DIN
53015).
6. Composiciones de polvos de polímero
redispersables en agua según las reivindicaciones 1 a 5,
caracterizadas porque el componente acelerador del fraguado
está contenido en una cantidad de 0,1 a 25% en peso, referida al
peso total de la composición de polvo.
7. Proceso para la producción de las
composiciones de polvos de polímero redispersables en agua según las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el componente
acelerador del fraguado se añade inmediatamente antes del secado por
pulverización a la dispersión de polímero correspondiente o se
espolvorea en forma de sal con la dispersión de polímero para dar el
polvo, o se añade después del secado en forma de polvo.
8. Empleo de las composiciones de polvos de
polímero redispersables en agua según las reivindicaciones 1 a 6, en
productos químicos para la construcción, en asociación con
aglomerantes que fraguan hidráulicamente tales como cementos, yeso y
vidrio soluble.
9. Empleo de las composiciones de polvos de
polímero redispersables en agua según las reivindicaciones 1 a 6,
para la producción de adhesivos para la construcción, adhesivos para
baldosas y adhesivos de aislamiento térmico total, revoques,
composiciones de emplastecido ordinarias, composiciones de
emplastecido para pavimentos, composiciones de nivelación, lechadas
de impermeabilización, morteros para juntas y pinturas.
10. Empleo de las composiciones de polvos de
polímero redispersables en agua según las reivindicaciones 1 a 6
para morteros de inyección y hormigones de inyección para trabajos
de construcción de edificios elevados y obras públicas así como para
el revestimiento de paredes de túneles.
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