ES2299562T3 - Uso de copolimeros ramificados en peine en composiciones de yeso que comprenden copolimeros ramificados en peine. - Google Patents
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Abstract
Una tablero para tabiques que comprende: dos hojas de papel de tablero; y un núcleo de yeso entre las hojas de papel del tablero, siendo el núcleo de yeso el producto de solidificación de una composición de yeso que comprende: a) yeso; b) agua; y c) una formulación dispersante que comprende un polímero de acrílico/poliéter ramificado en peine.
Description
Uso de copolímeros ramificados en peine en
composiciones de yeso que comprenden copolímeros ramificados en
peine.
La presente invención se refiere de forma
general a composiciones de yeso para preparar materiales que
contienen yeso, tales como, "tableros para tabiques" y
"tablaroca", y también se refiere a mejores métodos para
preparar composiciones de yeso.
Uno de los materiales más comunes usados en la
construcción de paredes y barreras es el tablero para tabiques de
yeso, denominado a veces "tablaroca" o "panel de yeso".
Los tableros para tabiques se producen de manera convencional
interponiendo un núcleo que contiene una mezcla acuosa de
hemihidrato de sulfato de calcio entre dos hojas de papel de
cubierta de tablero. También se conoce al hemihidrato de sulfato de
calcio como estuco y yeso. A partir de ahora en este documento, el
término "yeso", a no ser que se mencione específicamente de
otra manera, será entendido que incluye al hemihidrato de sulfato de
calcio, yeso calcinado, estuco y yeso normal. Los tableros para
tabiques típicamente se fabrican comercialmente mediante procesos
que son capaces de funcionar en condiciones de altas velocidades
continuas, en las que la mezcla acuosa de yeso y otros ingredientes
del tablero para tabiques se depositan continuamente formando un
núcleo entre dos hojas continuamente suministradas moviendo las
hojas del papel de cubierta. Se conocen varios tipos de papel de
cubierta adecuados en la técnica.
Después se permite a la mezcla de yeso que forma
el núcleo entre las dos hojas de cubierta solidificar (reaccionar
con el agua para formar el dihidrato de sulfato de calcio). El
tablero continuamente producido entonces puede ser cortado en
paneles de la longitud deseada (por ejemplo, de ocho pies; 2,48 cm).
El tablero formado contiene un exceso de agua porque se requiere
más agua para las propiedades de trabajo (para alcanzar el flujo
deseado o consistencia) durante la preparación de la mezcla de yeso
que es necesaria para la hidratación del yeso. Los tableros
entonces se pasan a través de un horno de secado en el cual el agua
en exceso es eliminada y el yeso es llevado hasta un estado final
seco. Después de que el núcleo se ha solidificado y se ha secado,
el sandwich se vuelve un tablero para tabiques de yeso fuerte,
rígido e incombustible.
Otros métodos para la producción de tablero para
tabiques de yeso son los descritos, por ejemplo, en la Enciclopedia
Kirk-Othmer de Tecnología Química, vol. 21, páginas
621-24 (Segunda Edición 1970) y el vol. 4, páginas
618-19 (Cuarta Edición 1992), y la patente de
EE.UU. Nº. 5.879.446.
El yeso es fabricado comúnmente secando,
moliendo y calcinando la roca natural de yeso. La etapa de secado
de la fabricación de yeso incluye hacer pasar la roca a granel de
yeso por un horno rotatorio para eliminar cualquier humedad libre
acumulada en la roca procedente de la lluvia o la nieve, por
ejemplo. La roca secada entonces es pasada por un molino de rodillo
(un tipo de pulverizador), en el que la roca es molida hasta una
fineza deseada. También se conocen el yeso seco molido como "yeso
de tierra".
La etapa de calcinación es realizada calentando
la roca de yeso de tierra, y se expresa por la siguiente ecuación
química:
CaSO_{4} \cdot
2H_{2}O + calor \rightarrow CaSO_{4} \cdot 1/2H_{2}O
+3/2H_{2}O
Esta ecuación química muestra que el dihidrato
de sulfato de calcio más calor proporciona yeso (hemihidrato de
sulfato de calcio) más vapor de agua. Este procedimiento es llevado
a cabo en un "calcinador", de los que hay varios tipos
conocidos en la técnica. Se conocen varios métodos para producir el
yeso en la técnica.
El yeso es químicamente reactivo con el agua, y
se "solidificará" más rápidamente cuando los dos se mezclen
juntos. Esta reacción de solidificación es la inversa de la reacción
química anteriormente descrita realizada durante la etapa de
calcinación. La reacción procede de acuerdo con la ecuación
siguiente:
CaSO_{4} \cdot
1/2H_{2}O + 3/2H_{2}O \rightarrow CaSO_{4} \cdot 2H_{2}O +
calor
En esta reacción, el yeso es rehidratado en su
estado de dihidrato durante un período relativamente corto de
tiempo. El tiempo real requerido para esta reacción de
solidificación es generalmente dependiente del tipo de calcinador
empleado y del tipo de roca de yeso que sea usada y puede ser
controlado dentro de ciertos límites por el uso de aditivos tales
como aceleradores y retardantes.
\newpage
En la reacción de hidratación, el hemihidrato de
yeso es mezclado con agua hasta que sea formada una suspensión que
sea fluida y manipulable. El hemihidrato de yeso se disuelve hasta
que se forma una solución saturada. Esta solución saturada de
hemihidrato es supersaturada en lo que concierne al dihidrato de
yeso, y entonces éste se cristaliza a partir de la solución en
sitios de nucleación adecuados. Finalmente, según el dihidrato de
yeso precipita, la solución ya no está más saturada con el
hemihidrato de yeso, de modo que el hemihidrato de yeso sigue
disolviéndose. Así el procedimiento sigue consumiendo el hemihidrato
de yeso. La reacción puede ser seguida midiendo el calor
desarrollado. Al principio hay muy poca reacción y ninguna subida de
la temperatura. Este tiempo se denomina período de inducción. Según
aumenta la cantidad de dihidrato de yeso, aumenta el espesor de la
masa y el material se endurece (se solidifica).
Para facilitar la reacción anterior y/o
proporcionar propiedades beneficiosas al producto final, también
pueden ser incluidos varios aditivos en la mezcla de yeso del
núcleo. Por ejemplo, pueden ser incluidos almidón, aceleradores de
la solidificación y/o retardantes de la solidificación, conservantes
y fibra de vidrio.
Como se describe anteriormente, la reacción de
solidificación para el yeso implica la reacción del hemihidrato de
sulfato de calcio con agua para formar el dihidrato de sulfato de
calcio. El contenido teórico (estequiométrico) de agua de la mezcla
requerida para la reacción del hemihidrato de sulfato de calcio es
de aproximadamente 18,7 por ciento en peso. Sin embargo,
generalmente se requiere una gran cantidad de agua para proporcionar
la fluidez suficiente de la mezcla de yeso calcinado para obtener
el flujo apropiado de la mezcla de yeso en el procedimiento de
fabricación. La cantidad de agua requerida para proporcionar la
fluidez apropiada depende de varios factores, tales como el tipo de
yeso, la distribución del tamaño de partículas, las diversas fases
de yeso en el estuco, la fuente, y los niveles de aditivos
anteriormente descritos usados de manera convencional en cantidades
menores. Este nivel (cantidad) de agua puede ser expresado
cuantitativamente como la "consistencia". La consistencia es
definida como el volumen de agua requerido para producir una fluidez
deseada (flujo) para 100 g de yeso.
El yeso del tipo alfa generalmente requiere una
consistencia de aproximadamente 34 a aproximadamente 45 ml de agua
por 100 gramos de yeso para formar una mezcla de yeso fácilmente
vertible y fluidificable. El yeso de tipo beta, por otra parte,
típicamente requiere una consistencia de aproximadamente 65 a
aproximadamente 75 ml de agua por 100 gramos de yeso.
Ciertos aditivos/agentes "reductores de
agua", "de fluidez" o "disminuidores de la
consistencia" han sido usados para mejorar la fluidez de la
mezcla de yeso descrita anteriormente permitiendo el uso de niveles
menores de agua. La reducción el uso del agua proporciona menores
gastos en la forma de menores demandas de agua y energía, dado que
tendrá que ser eliminada menos agua durante la(s)
etapa(s) de secado. La reducción del uso de agua también
proporciona ventajas ambientales.
Se conocen comercialmente varios potenciadores
de la fluidez, disminuidores de la consistencia y/o agentes
reductores del agua, es decir, agentes de dispersión, en la técnica
para diversas aplicaciones. Típicamente los agentes de dispersión
usados en los procesos de fabricación de tableros para tabiques de
yeso son el lignosulfonato de calcio, lignosulfonato de amonio,
lignosulfonato de sodio y sulfonato de naftaleno. También se conoce
el uso de productos de condensación de ácido naftaleno sulfónico y
formaldehído. Véase también la patente de EE.UU. Nº. 4.184.887. El
lignosulfonato de calcio, lignosulfonato de amonio y lignosulfonato
de sodio, según se piensa, proporcionan la capacidad de usar
menores niveles de agua, pero retardan los tiempos de solidificación
del yeso en la reacción de hidratación mencionada anteriormente. La
solidificación puede ser referida en términos de tiempos de
solidificación "iniciales" y "finales". El tiempo de
solidificación inicial corresponde al tiempo en el cual la reacción
de hidratación (la solidificación) comienza, mientras que el tiempo
de solidificación final es el tiempo en que la reacción de
hidratación es completada.
En consecuencia, sería ventajoso proporcionar un
procedimiento de fabricación de tablero para tabiques de yeso que
emplee el uso de un aditivo de disminución de la consistencia sin
producir los efectos de retardo de solidificación deletéreos
encontrados en la técnica anterior. Además, también sería deseable
proporcionar un procedimiento de fabricación de tablero para
tabiques de yeso que use un aditivo de disminución de la
consistencia que mejore la solidificación de la composición de
yeso.
Ahora sorprendentemente ha sido descubierto que
la consistencia de las composiciones de yeso puede ser disminuida
incorporando en la composición de yeso una formulación dispersante
que comprende un copolímero de acrílico/poliéter ramificado en
peine.
Además ha sido descubierto sorprendentemente que
las composiciones de yeso que tienen una formulación dispersante
que comprende al copolímero de acrílico/poliéter ramificado en
peine, sulfato de sodio e hidróxido de calcio tienen una
consistencia baja y excelentes velocidades de solidificación
iniciales.
El documento
EP-A-0 725044 describe una
composición acuosa autoniveladora para hacer una superficie de piso
horizontal en un edificio, que comprende un material de base que es
una mezcla de cemento y yeso anhidro natural tipo II, un
dispersante acrílico, un espesador, un agente espumante, un
acelerador de la solidificación, un inhibidor del encogimiento, un
agregado y agua. La composición mantiene una alta fluidez durante
mucho tiempo de modo que puede ser transportada del sitio de
fabricación a un sitio de trabajo en un agitador sobre camión.
En consecuencia, la presente invención
proporciona un tablero para tabiques que comprende: dos hojas de
papel de tablero; y un núcleo de yeso entre las hojas del papel del
tablero, siendo el núcleo de yeso el producto de solidificación de
una composición de yeso que comprende; a) yeso; b) agua; y c) una
formulación dispersante que comprende un polímero de
acrílico/poliéter ramificado en peine.
Las composiciones de yeso preparadas conforme a
la presente invención comprenden, como mínimo, yeso, agua, y una
formulación dispersante que comprende un copolímero de
acrílico/poliéter ramificado en peine.
El yeso está preferiblemente presente en las
composiciones de yeso de la presente invención en una cantidad de
aproximadamente 40 a aproximadamente 75 por ciento en peso, basado
en el peso de la composición de yeso, y más preferiblemente de
aproximadamente 50 a aproximadamente 68 por ciento en peso, y lo más
preferiblemente de aproximadamente 55 a aproximadamente 65 por
ciento en peso. Preferiblemente, se usa la forma
beta-hemihidrato de yeso con la invención. Un yeso
preferido está disponible en el National Gypsum Corporation Research
Center en Búfalo, Nueva York.
El yeso puede ser producido por un método de
calcinación en seco, tal como una calcinación en caldera,
calcidyne®, holoflyte®, horno rotatorio, molino de martillo, o de
caludis peter. El yeso seco tiene una superficie específica más
alta que la producida por la calcinación en autoclave (calcinación
de vapor). El yeso producido por métodos de calcinación en seco
tiene una alta energía superficial, por eso es generalmente más
reactivo que los producidos mediante calcinación en autoclave. A
causa de la alta superficie específica, este yeso requiere de cuatro
a cinco veces más agua para producir una mezcla fluida.
El sulfato de calcio (el yeso) es descrito en la
Enciclopedia Kirk-Othmer de Tecnología Química,
vol. 4, paginas 812-26 (Cuarta Edición 1992), y en
las patentes de EE.UU. N^{os}. 6.171.388 y 5.879.446.
El agua está preferiblemente presente en la
composición de yeso de la presente invención en una cantidad de
aproximadamente 25 a aproximadamente 60 por ciento en peso, basado
en el peso total de la composición de yeso, más preferiblemente en
una cantidad de aproximadamente 32 a aproximadamente 50 por ciento
en peso, y lo más preferiblemente en una cantidad de
aproximadamente 35 a aproximadamente 45 por ciento en peso.
En una primera realización, la formulación
dispersante comprende agua y un copolímero de acrílico/poliéter
ramificado en peine. La composición de yeso de la presente invención
preferiblemente comprende la formulación dispersante en una
cantidad eficaz para disminuir la consistencia de la composición de
yeso en relación con la consistencia de una composición similar de
yeso que no contuviera la cantidad eficaz de la formulación
dispersante.
En una segunda realización, la formulación
dispersante comprende agua, un copolímero de acrílico/poliéter
ramificado en peine, y al menos un acelerador de la solidificación
inorgánico. Preferiblemente, dos o más aceleradores de la
solidificación inorgánicos diferentes están presentes en la
formulación dispersante de la segunda realización. Preferiblemente,
el componente acelerador de la solidificación inorgánico comprende
un sulfato de metal alcalino, un hidróxido de metal
alcalino-térreo o sus combinaciones. Lo más
preferiblemente, el componente acelerador de la solidificación
inorgánico comprende tanto sulfato de sodio como hidróxido de
calcio.
Preferiblemente, la formulación dispersante de
la segunda realización está presente en la composición de yeso en
una cantidad eficaz para disminuir la consistencia y el tiempo de
solidificación de las composiciones de yeso en relación con la
consistencia y el tiempo de solidificación inicial de composiciones
de yeso que no contienen la cantidad eficaz de la formulación
dispersante de la segunda realización. Con referencia al tiempo de
solidificación en estos casos, los inventores más específicamente,
se refieren al tiempo de solidificación inicial. Este período se
refiere al endurecimiento de la mezcla de yeso durante la
fabricación del tablero para tabiques de modo que el material del
núcleo entre las dos hojas de la cubierta sea suficientemente frágil
para la cuchilla (para el recorte) antes de la entrada en el horno
para la solidificación y secado finales.
En las primera y segunda realizaciones, el
copolímero está preferiblemente presente en la formulación
dispersante en una cantidad de aproximadamente 0,001 a
aproximadamente 1,0 por ciento en peso, basado en el peso total del
yeso en la composición de yeso, más preferiblemente en una cantidad
de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 0,8 por ciento en peso, y
lo más preferiblemente en una cantidad de aproximadamente 0,1 a
aproximadamente 0,5 por ciento en peso.
En la segunda realización, el componente
acelerador de la solidificación inorgánico está presente en una
cantidad eficaz para disminuir el tiempo de solidificación inicial
de la composición de yeso. Más preferiblemente, el componente
acelerador de la solidificación inorgánico está presente en la
formulación dispersante en una cantidad de aproximadamente 0,0001 a
aproximadamente 7 por ciento en peso, basado en el peso total del
yeso en la composición de yeso, más preferiblemente en una cantidad
de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 5 por ciento en peso, y lo
más preferiblemente en una cantidad de aproximadamente 0,1 a 3 por
ciento en peso.
Cuando el componente acelerador de la
solidificación inorgánico comprende sulfato de sodio, el sulfato de
sodio está presente en la formulación dispersante en una cantidad de
aproximadamente 0,01 a aproximadamente 5 por ciento en peso, basado
en el peso total del yeso en la composición de yeso, más
preferiblemente en una cantidad de aproximadamente 0,1 a
aproximadamente 3 por ciento en peso, y lo más preferiblemente en
una cantidad de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 2 por ciento
en peso.
Cuando el componente acelerador de la
solidificación inorgánico comprende hidróxido de calcio, el
hidróxido de calcio está presente en la formulación dispersante en
una cantidad de aproximadamente 0,0001 a aproximadamente 0,05 por
ciento en peso, basado en el peso total del yeso en la composición
de yeso, más preferiblemente en una cantidad de aproximadamente
0,001 a aproximadamente 0,02 por ciento en peso, y lo más
preferiblemente en una cantidad de aproximadamente 0,001 a
aproximadamente 0,01 por ciento en peso.
En una tercera realización, una parte del
copolímero de acrílico/poliéter ramificado en peine en la
formulación dispersante de las primera y segunda realizaciones
puede ser sustituido por agentes de fluidez comercialmente
conocidos, tales como lignosulfonato a base de calcio y sulfonato de
naftaleno. En estos casos, de aproximadamente 30 a aproximadamente
80 por ciento en peso del copolímero, basado en el peso total del
copolímero, puede ser sustituido por uno o varios de estos agentes
de fluidez comercialmente conocidos, más preferiblemente de
aproximadamente 35 a aproximadamente 75 por ciento en peso, y lo
más preferiblemente de aproximadamente 40 a aproximadamente 60 por
ciento en peso. La combinación del copolímero y los aditivos
comercialmente conocidos en la formulación dispersante puede
reducir la cantidad de copolímero necesario.
En cada una de las tres realizaciones, es
preferido que el copolímero ramificado en peine sea totalmente o
parcialmente neutralizado de modo que el pH de la formulación
dispersante esté entre aproximadamente 2,0 y 14, más
preferiblemente entre aproximadamente 3 y 12,5, aún más
preferiblemente entre aproximadamente 7 y 12, y lo más
preferiblemente entre aproximadamente 9 y 12. El pH del copolímero
ramificado en peine puede ser neutralizado por la adición de
cualquier base adecuada a la formulación dispersante. Los ejemplos
de bases adecuadas incluyen, pero no están limitados con, hidróxido
de sodio, hidróxido de potasio (metal alcalino), hidróxido de
calcio (metal alcalino-térreo), amoníaco,
alquil-aminas tales como trietanolamina,
dietanolamina, triisopropanolamina o similares (amonio o aminas
orgánicas) siendo la base más preferida el hidróxido de sodio.
Las formulaciones dispersantes de las primera,
segunda y tercera realizaciones son cada una preparadas mezclando
los componentes a o aproximadamente a la temperatura ambiente usando
un equipo de mezcla convencional. Un procedimiento preferido para
preparar una formulación dispersante de la presente invención es
como sigue: los niveles deseados del copolímero de
acrílico/poliéter ramificado en peine (o la combinación del
copolímero de acrílico/poliéter ramificado en peine y los agentes
de fluidez comercialmente conocidos) son diluidos en agua. De ser
deseado, entonces es alcanzada una neutralización completa o parcial
por la adición de hidróxido de sodio hasta que el pH deseado sea
alcanzado. Otro procedimiento preferido para preparar una
formulación dispersante de la presente invención es como sigue: los
niveles deseados del copolímero de acrílico/poliéter ramificado en
peine (o la combinación del copolímero de acrílico/poliéter
ramificado en peine y los agentes de fluidez comercialmente
conocidos) son diluidos en agua. De ser deseado, entonces es
alcanzada una neutralización completa o parcial por la adición de
una solución acuosa 50% en peso de hidróxido de sodio hasta que el
pH deseado sea alcanzado. Esto es seguido de la adición de sulfato
de sodio e hidróxido de calcio. Debe ser apreciado que el sulfato
de sodio y el hidróxido de calcio son sólo solubles en la
formulación dispersante en las concentraciones deseadas en
presencia del copolímero de acrílico/poliéter ramificado en peine
que es el objeto de esta invención.
El copolímero de acrílico/poliéter ramificado en
peine preferiblemente tiene un peso molecular de 400 gramos por mol
a aproximadamente 500.000 gramos por mol, más preferiblemente entre
aproximadamente 600 gramos por mol a aproximadamente 400.000 gramos
por mol, y lo más preferiblemente entre aproximadamente 1.000 gramos
por mol a aproximadamente 100.000 gramos por mol. El copolímero
preferiblemente tiene una relación molar de unidades del monómero
acrílico frente a las unidades del poliéter de aproximadamente 1/99
a aproximadamente 99/1, más preferiblemente de aproximadamente 1/1
a aproximadamente 20/1, y lo más preferiblemente de aproximadamente
4/1 a aproximadamente 20/1.
El copolímero ramificado en peine puede ser
preparado por cualquier procedimiento adecuado para copolimerizar
unidades acrílicas con unidades del poliéter. En un método
preferido, el copolímero se forma haciendo reaccionar un polímero
de poliéter o macromonómero con un polímero de poli(ácido acrílico)
o monómero acrílico. El procedimiento puede ser continuo,
discontinuo o semicontinuo. Después del procedimiento de
copolimerización, cualquier monómero relativamente volátil no
reaccionado generalmente es eliminado del producto.
Más preferiblemente, el copolímero ramificado en
peine se prepara de acuerdo con un procedimiento seleccionado a
partir del grupo que consiste en (i) copolimerizar un macromonómero
de poliéter insaturado con al menos un comonómero etilenicamente
insaturado seleccionado a partir del grupo que consiste en ácidos
carboxílicos, sales de ácido carboxílico, ésteres de hidroxialquilo
de ácidos carboxílicos, y anhídridos de ácido carboxílico, y (ii)
hacer reaccionar un polímero de ácido carboxílico y (a) un poliéter
preparado polimerizando un epóxido C_{2}-C_{4}
o (b) una mezcla de poliéter que comprende (1) un poliéter
monofuncional preparado polimerizando un primer epóxido
seleccionado a partir del grupo que consiste en epóxidos
C_{2}-C_{4} y sus mezclas en un iniciador
monofuncional y (2) un poliéter difuncional preparado polimerizando
un segundo epóxido seleccionado a partir del grupo que consiste en
epóxidos C_{2}-C_{4} y sus mezclas, que puede
ser el mismo o diferente al primer epóxido, en un iniciador
difuncional en el que el polímero de ácido carboxílico y los
poliéteres se hacen reaccionar en condiciones eficaces para
alcanzar la división parcial del poliéter y la esterificación del
poliéter y sus productos de división por el polímero de ácido
carboxílico, y (iii) polimerizar un monómero ácido polimerizable
que contiene al menos un grupo etilenicamente insaturado junto con
un grupo carboxilo seleccionado a partir del grupo que consiste en
grupos anhídrido carboxílico, ácido carboxílico y éster carboxílico
en un medio de reacción que comprende un poliéter, en el que el
poliéter se prepara polimerizando un epóxido
C_{2}-C_{4}, para formar un polímero de ácido
carboxílico; y hacer reaccionar el polímero de ácido carboxílico y
el poliéter en condiciones eficaces para alcanzar la esterificación
del poliéter por el polímero de ácido carboxílico para formar el
copolímero ramificado de peine.
El macromonómero de poliéter preferido
preferiblemente comprende óxido de etileno y óxido de propileno y
tiene un peso molecular de aproximadamente 300 gramos por mol a
aproximadamente 100.000 gramos por mol, más preferiblemente entre
aproximadamente 500 gramos por mol a aproximadamente 75.000 gramos
por mol, y lo más preferiblemente entre aproximadamente 1.000
gramos por mol a aproximadamente 10.000 gramos por mol. Todos los
pesos moleculares están en pesos moleculares promedio en número a
no ser que sea especificado de otra manera. Preferiblemente, la
relación de óxido de propileno (PO) al óxido de etileno (EO) del
polímero de poliéter o del macromonómero de poliéter está
preferiblemente entre aproximadamente 99/1 y aproximadamente 1/99,
más preferiblemente entre aproximadamente 80/20 y aproximadamente
1/99, y lo más preferiblemente entre aproximadamente 60/40 y
aproximadamente 1/99 en peso.
Un procedimiento preferido para preparar el
copolímero comprende: (a) formar una corriente de monómero, una
corriente de iniciador, y una corriente de agente de transferencia
de cadena opcional; (b) polimerizar las corrientes en una en un
zona reacción a una temperatura dentro del intervalo de
aproximadamente -20ºC a aproximadamente 150ºC; y (c) retirar una
corriente de polímero de la zona de reacción. Este procedimiento se
describe más detalladamente en la solicitud de patente de EE.UU.
Nº. de serie 09/358.009 en tramitación con la presente presentada
el 21 de julio de 1999.
La corriente de monómero contiene un monómero
acrílico y un macromonómero de poliéter. Los monómeros acrílicos
adecuados son derivados del ácido acrílico y ácido metacrílico. Los
monómeros acrílicos preferidos incluyen ácido acrílico, ácido
metacrílico, sus sales de amonio y metal alcalino, sus ésteres de
alquilo de C_{1} a C_{10} y arilo de C_{6} a C_{12}, y sus
amidas. El ácido acrílico, ácido metacrílico, acrilato de amonio,
metacrilato de amonio, acrilato de sodio, metacrilato de sodio,
acrilato de potasio, y metacrilato de potasio son preferidos. Los
más preferidos son el ácido acrílico y el ácido metacrílico.
Los macromonómeros de poliéter adecuados tienen
una cadena de poliéter y un solo doble enlace
carbono-carbono, que puede ser localizado en el
extremo o dentro de la cadena de poliéter. Los ejemplos incluyen
monoacrilatos de poliéter, monometacrilatos de poliéter, éteres
monoalílicos de poliéter, monomaleatos de poliéter y monofumaratos
de poliéter. Otros ejemplos incluyen el producto de reacción de un
poliéter hidroxil-funcional con
isocianatoalquil(met)acrilatos tales como
isocianatoetilacrilato, y con isocianatos de arilo etilenicamente
insaturados. El poliéter del macromonómero es un polímero de óxido
de alquileno que tiene un peso molecular promedio en número dentro
del intervalo de aproximadamente 500 a aproximadamente 10.000. Los
óxidos de alquileno adecuados incluyen el óxido de etileno, óxido
de propileno, óxido de butileno, y similares, y sus mezclas. Los
macromonómeros de poliéter preferiblemente tienen una funcionalidad
de hidroxilo de 0 a 5. Pueden ser polímeros lineales o ramificados,
homopolímeros o copolímeros, copolímeros aleatorios o de bloque,
copolímeros dibloque o de múltiples
bloques.
bloques.
Los ejemplos de macromonómeros de poliéter son
acrilatos o metacrilatos de poli(propilenglicol), acrilatos
o metacrilatos de poli(etilenglicol), acrilatos o
metacrilatos de metil-éter de poli(etilenglicol), acrilatos
o metacrilatos de un copolímero de bloque o aleatorio de oxietileno
y oxipropileno, éter alílico de poli(propilenglicol), éter
alílico de poli(etilenglicol), monomaleato de
poli(propilenglicol), y similares, y sus mezclas. Los
macromonómeros de poliéter preferidos son acrilatos o metacrilatos
de poli(propilenglicol), acrilatos o metacrilatos de
poli(etilenglicol), acrilatos o metacrilatos de un
copolímero de bloque y/o aleatorio de oxietileno y oxipropileno. Más
preferidos son los acrilatos o metacrilatos de un copolímero de
bloque y/o aleatorio de oxietileno y oxipropileno.
La relación del monómero acrílico al
macromonómero de poliéter es determinada por muchos factores a
discreción de la persona experta, incluyendo las propiedades
físicas requeridas del copolímero ramificado en peine, la selección
del monómero acrílico, y las propiedades del macromonómero de
poliéter. La relación generalmente está dentro del intervalo de
1/99 a 99/1 en peso. El intervalo preferido es de 5/95 a 75/25.
En una realización, el macromonómero se prepara
(a) oxialquilando una molécula iniciadora seleccionada a partir del
grupo que consiste en acrilatos de hidroxialquilo, metacrilatos de
hidroxialquilo, y ácidos monocarboxílicos monoinsaturados con un
óxido de alquileno en presencia de una cantidad eficaz de un
catalizador complejo de cianuro metálico doble en condiciones
eficaces para formar un macromonómero insaturado bien definido que
tiene una functionalidad hidroxil terminal y no más de
sustancialmente una molécula iniciadora por molécula de
macromonómero insaturada. Este método se describe detalladamente
sustancial en la patente de EE.UU. Nº. 6.034.208. También, el
macromonómero descrito en la patente de EE.UU. Nº. 6.034.208 además
de reaccionar de la manera descrita en el procedimiento continuo
preferido descrito en este documento, puede hacerse reaccionar con
un comonómero de la manera descrita en la patente de EE.UU. Nº.
6.034.208.
Opcionalmente, la corriente de monómero contiene
un tercer monómero. El tercer monómero preferiblemente se
selecciona a partir de aromáticos vinilos, haluros de vinilo, éteres
de vinilo, ésteres de vinilo, pirrolidinonas de vinilo, dienos
conjugados, ácidos sulfónicos insaturados, ácidos fosfónicos
insaturados, y similares, y sus mezclas. La cantidad del tercer
monómero usado depende de las propiedades físicas requeridas del
producto de copolímero ramificado en peine, pero es preferiblemente
menos del 50% en peso de la cantidad total de monómeros.
Opcionalmente, la corriente de monómero también
incluye un disolvente. El disolvente es usado para disolver el
monómero, ayudar a la transferencia de calor de la polimerización, o
reducir la viscosidad del producto final. El disolvente
preferiblemente se selecciona a partir de agua, alcoholes, éteres,
ésteres, cetonas, hidrocarburos alifáticos, hidrocarburos
aromáticos, haluros y similares, y sus mezclas. Las selecciones del
tipo de disolvente y cantidad son determinadas por las condiciones
de polimerización incluyendo la temperatura de reacción. El agua y
los alcoholes, tales como metanol, etanol e isopropanol son los
preferidos.
La corriente del iniciador contiene a un
iniciador de radiales libres. El iniciador preferiblemente se
selecciona a partir de persulfatos, peróxido de hidrógeno,
peróxidos orgánicos e hidroperóxidos, azocompuestos, e iniciadores
redox tales como el peróxido de hidrógeno más el ión ferroso. Los
persulfatos, tales como el amonio y el persulfato de potasio, son
los preferidos.
Opcionalmente, la corriente del iniciador
contiene un disolvente. El disolvente es usado para disolver o
diluir al iniciador, para controlar la velocidad de polimerización,
o para ayudar a la transferencia de calor o masa de la
polimerización. Las selecciones del tipo del disolvente y la
cantidad son determinadas por la naturaleza del iniciador y las
condiciones de polimerización. El agua y los alcoholes tales como
metanol, etanol e isopropanol son preferidos cuando el persulfato
es usado como iniciador.
Las corrientes de monómero e iniciador
opcionalmente incluyen un agente de transferencia de cadena. Los
agentes de transferencia de cadena adecuados incluyen alquilyoduros
y bromuros, alcoholes inferiores ramificados tales como
isopropanol, alquil-aminas, sulfuros de alquilo,
disulfuros de alquilo, tetrahaluros de carbono, éteres alílicos y
mercaptanos. Los mercaptanos, tales como el
dodecil-mercaptano, butilmercaptano, ácidos
mercaptoacético y mercaptopropiónico, son los preferidos.
En algunas condiciones, es preferido añadir el
agente de transferencia de cadena en una corriente separada. Esto
es particularmente deseable cuando el agente de transferencia de
cadena causa la descomposición del iniciador o la polimerización
del monómero una vez que es mezclado con aquellos componentes. Esto
es particularmente importante en una escala grande y comercial
porque estas reacciones pueden causar problemas de seguridad.
Opcionalmente, la corriente del agente de
transferencia de cadena contiene un disolvente que es usado para
disolver o diluir el agente de transferencia de cadena. Los
disolventes adecuados incluyen agua, alcoholes, éteres, ésteres,
cetonas, hidrocarburos alifáticos y aromáticos, haluros y similares
y sus mezclas. Las selecciones del tipo de disolvente y la cantidad
son determinadas por la naturaleza del agente de transferencia de
cadena y las condiciones de polimerización. El agua y los
alcoholes, tales como metanol, etanol e isopropanol, son los
preferidos.
La corriente de monómero, la corriente de
iniciador y la corriente del agente de transferencia de cadena
opcional se polimerizan en una zona de reacción. La temperatura de
reacción preferiblemente es mantenida esencialmente constante
durante la polimerización. La temperatura es determinada por una
combinación de factores incluyendo el peso molecular deseado del
producto de polímero ramificado en peine, el tipo de iniciador y la
concentración, el tipo de monómero y la concentración, y el
disolvente usado. La reacción se realiza a una temperatura dentro
del intervalo de aproximadamente -20ºC a aproximadamente 150ºC,
preferiblemente, dentro del intervalo de aproximadamente 20ºC a
aproximadamente 90ºC. Lo más preferido es un intervalo de
aproximadamente 40ºC a aproximadamente 60ºC.
La velocidad de adición de cada corriente
depende de la concentración deseada de cada componente, el tamaño y
la forma de la zona de reacción, la temperatura de reacción, y
muchas otras consideraciones. En general, las corrientes fluyen en
la zona de reacción a velocidades que mantienen la concentración de
iniciador dentro del intervalo de aproximadamente 0,01% en peso a
aproximadamente 1%, y la concentración del agente de transferencia
de cadena dentro del intervalo de aproximadamente 0,1% en peso a
aproximadamente 1,5%.
La zona de reacción es donde ocurre la
polimerización. Ésta puede estar en forma de un reactor de tanque,
un reactor tubular, o cualquier otro reactor formado deseablemente.
La zona de reacción preferiblemente está equipada con un mezclador,
un dispositivo de transferencia de calor, una fuente de gas inerte y
cualquier otro equipo adecuado.
Según las corrientes son polimerizadas en la
zona de reacción, una corriente de polímero es retirada. El caudal
de la corriente de polímero es tal que la zona de reacción es
equilibrada por la masa, lo que significa que la cantidad de
material que fluye en la zona de reacción es igual a la suma del
material retirado de la zona de reacción. La corriente de polímero
entonces es recogida.
El copolímero ramificado en peine también puede
ser preparado de acuerdo con un procedimiento de múltiples zonas.
Un procedimiento de múltiples zonas es similar al procedimiento
discutido anteriormente pero es usada más que una zona de reacción.
En un procedimiento de zonas múltiples, una primera corriente de
polímero es retirada de una primera zona de reacción y transferida
a una segunda zona de reacción donde la polimerización sigue. Una
segunda corriente de polímero es retirada de la segunda zona de
reacción. Más de dos zonas de reacción pueden ser usadas de ser
deseable. La temperatura de reacción en la segunda zona de reacción
puede ser igual o diferente de la primera zona de reacción. Un
procedimiento de múltiples zonas puede realzar la conversión del
monómero y aumentar la eficacia del procedimiento. Por lo general,
en la primera corriente de polímero, la conversión de monómero está
dentro del intervalo de aproximadamente 65% en peso a 85%. La
segunda zona de reacción preferiblemente lleva la conversión del
monómero a 90% o más.
En un segundo procedimiento preferido, el
copolímero ramificado en peine usado conforme a la presente
invención puede prepararse haciendo reaccionar (a) un polímero de
ácido carboxílico y (b) un macromonómero de poliéter preparado
polimerizando un epóxido C_{2}-C_{4} o (c) una
mezcla de poliéter que comprende (1) un poliéter monofuncional
preparado polimerizando un primer epóxido seleccionado a partir del
grupo que consiste en epóxidos C_{2}-C_{4} y
sus mezclas en un iniciador monofuncional y (2) un poliéter
difuncional preparado polimerizando un segundo epóxido seleccionado
a partir del grupo que consiste en epóxidos
C_{2}-C_{4} y sus mezclas, que puede ser igual
o diferente al primer epóxido, en un iniciador difuncional en el que
el polímero de ácido carboxílico y los poliéteres se hacen
reaccionar en condiciones eficaces para alcanzar la división parcial
del poliéter y la esterificación del poliéter y sus productos de
división por el polímero de ácido carboxílico. Estos métodos son
descritos con detalle sustancial en las patentes de EE.UU. N^{os}.
5.614.017 y 5.670.578.
En el tercer procedimiento preferido, el
copolímero ramificado en peine usado conforme a la presente
invención puede prepararse polimerizando un monómero ácido
polimerizable que contiene al menos un grupo etilenicamente
insaturado junto con un grupo carboxilo seleccionado a partir del
grupo que consiste en grupos ácido carboxílico, anhídrido
carboxílico y éster carboxílico en un medio de reacción que
comprende un poliéter, en el que el poliéter se prepara
polimerizando un epóxido C_{2}-C_{4}, para
formar un polímero de ácido carboxílico; y hacer reaccionar el
polímero de ácido carboxílico y el poliéter en condiciones eficaces
para alcanzar la esterificación del poliéter por el polímero de
ácido carboxílico para formar el copolímero ramificado en peine.
Este método está descrito con detalle sustancial en la patente de
EE.UU. Nº. 5.985.989.
Otros ingredientes secos pueden ser incluidos en
la composición de yeso, incluyendo un acelerador que puede ser
usado para controlar, dentro de ciertos límites, el índice de
crecimiento del cristal y el tiempo de solidificación del estuco.
Los ejemplos de aceleradores adecuados incluyen aceleradores de
molino de bola ("BMA"), CaCl_{2}, Na_{2}CO_{3} y
K_{2}SO_{4}, aunque sean conocidos otros para los expertos en la
técnica. Por lo general, son usados tanto el sulfato de potasio
como los aceleradores de molino de bola.
Una mezcla acuosa o solución de pulpa de papel
también pueden ser incluidas en la composición de yeso. La solución
de pulpa comprende agua y fibras de papel ("pulpa de papel"), y
también puede incluir almidón de grano y/o potasa.
Un retardante puede ser incluido opcionalmente
en la solución del pulpa de papel y se usa junto con el acelerador
anteriormente mencionado para adaptar el tiempo de solidificación de
la composición de yeso. Típicamente, los retardantes que pueden ser
usados incluyen citrato de sodio, fosfato de sodio y otros
similares.
Las composiciones de yeso de la presente
invención son preparadas usando un equipo de mezcla convencional a
temperatura ambiente para mezclar los componentes. Generalmente, las
composiciones de yeso se preparan mezclando rápidamente el yeso con
una solución acuosa que contiene la formulación dispersante para
formar una mezcla acuosa.
El tablero para tabiques puede ser preparado de
acuerdo con cualquier método conocido mientras que la formulación
dispersante se añada a la composición de yeso. Un procedimiento para
fabricar la composición del núcleo y el tablero para tabiques de la
invención incluye inicialmente premezclar los ingredientes secos en
un aparato de mezcla. Los ingredientes secos preferiblemente
incluyen yeso, un acelerador opcional, y un antidesecativo (por
ejemplo, almidón), como se descrito más abajo en mayor detalle. Los
ingredientes secos preferiblemente son mezclados junto con una
parte "húmeda" (acuosa) de la composición principal en un
mezclador de barra.
La parte húmeda puede incluir un primer
componente (denominado "solución de pulpa de papel") que
incluye una mezcla de agua, pulpa de papel y la formulación
dispersante de la presente invención. El retardante de
solidificación puede ser incluido. La solución de pulpa de papel
proporciona una parte principal de agua que forma la mezcla de yeso
de la composición principal. El agua suministrada en la parte húmeda
de la composición debe incluir el agua suficiente para la reacción
de solidificación del yeso, más una cantidad adicional para
disminuir la consistencia de la mezcla durante el procedimiento de
fabricación. Un segundo componente húmedo puede incluir una mezcla
de espuma y otros aditivos convencionales, de ser deseados, espuma,
almidón, tensioactivos y fibra de vidrio.
La solución de pulpa puede ser preparada
combinando o mezclando los ingredientes anteriores con agua en un
aparato de mezcla. De forma alternativa, puede ser producida una
solución de pulpa concentrada que use sólo un pequeño volumen de
agua. En este caso, el resto de los requerimientos de agua de mezcla
del núcleo se disponen con una fuente separada de agua.
Preferiblemente, la mezcla a alta cizalla "hace pulpa" el
material, formando una solución homogénea o mezcla. La solución de
pulpa puede ser transferida a un recipiente sostenedor, a partir de
la cual puede ser añadido continuamente a la mezcla de la
composición del núcleo. Las fibras de papel en la solución de pulpa
sirven para realzar la flexibilidad del tablero para tabiques de
yeso.
La mezcla de composición de yeso del núcleo
producida es depositada entre hojas de cubierta de papel para
formar un sandwich. Se permite a la composición de yeso del núcleo
curar o solidificar, mediante el cual el hemihidrato de sulfato de
calcio (yeso) es convertido a dihidrato de sulfato de calcio. El
producto entonces es secado preferiblemente exponiendo el producto
a calentamiento, para eliminar el agua en exceso no consumida en la
reacción que forma el dihidrato de sulfato de calcio.
La reacción de solidificación produce cristales
de yeso, que son entretejidos para contribuir a la resistencia al
núcleo del tablero para tabiques. La interacción
de-cristal-a-cristal
es importante para la resistencia final del producto de tablero
para tabiques de yeso. Los cristales de yeso también se entrelazan
preferiblemente con fibras de papel que sobresalen de la superficie
o cubren los papeles, uniendo así los papeles al núcleo. Esta unión
o interacción también aumenta la fuerza del producto de tablero para
tabiques.
El uso de la formulación dispersante de la
presente invención reduce la cantidad de agua requerida para
fabricar el tablero para tabiques. La alteración de la relación
de-agua-a-yeso puede
tener varios efectos sobre la composición del tablero para
tabiques. Primero, una relación baja
de-agua-a-yeso
generalmente disminuirá la porosidad del producto de tablero final,
ya que el agua presente en la mezcla generalmente aumentará la
porosidad en el producto final. El uso menor de agua aumentará el
efecto del crecimiento del cristal durante la solidificación porque
los sitios de nucleación disponibles están concentrados en un
volumen más pequeño de la mezcla. La interacción del crecimiento de
cristales de yeso ocurre antes y es más eficaz, y por lo tanto según
se cree, proporciona una mayor resistencia en los productos finales
de la invención.
Además, en general, las propiedades de
resistencia también son aumentadas usando menos agua para fluidizar
la mezcla de yeso. El requerimiento de una menor sequedad también
proporciona el potencial de aumentar la velocidad de la línea,
proporcionando una gran ventaja comercial de la invención.
Los ejemplos siguientes simplemente ilustran la
presente invención. Los expertos en la técnica reconocerán muchas
variaciones que están dentro del espíritu de la presente invención y
del alcance de las reivindicaciones.
Ejemplo de referencia
1
Un macromonómero de poliéter que es un acrilato
de copolímero aleatorio de oxietileno/oxipropileno que tiene una
relación de oxietileno/oxipropileno 50/50 en peso y un peso
molecular promedio en número M_{n} de 2.000 (122,5 g, 0,0613
moles) que se prepara conforme al procedimiento descrito en la
patente de EE.UU. Nº. 6.034.208, ácido acrílico (17,6 g, 0,245
moles), ácido mercaptopropiónico (1,2 g) y persulfato de amonio
(0,70 g) son cargados en un reactor de un litro. El reactor está
equipado con un agitador, un regulador de temperaturas, un rollo
calentador, un dispositivo de purga de nitrógeno, una bomba de
adición de monómero, una bomba de adición de iniciador, y una
salida de la muestra. El contenido del reactor se purga con N_{2}
durante 20 minutos. El macromonómero de poliéter adicional (245 g,
0,123 moles), preparado de la misma manera descrita anteriormente,
ácido acrílico (35,4 g, 0,492 moles), ácido mercaptopropiónico (2,6
g) y agua desionizada (agua DI) (145 g) entonces son mezclados. La
mezcla es purgada con N_{2} durante 20 minutos y cargada en la
bomba de monómero. Se disuelve persulfato de amonio (1,4 g) en agua
DI (153 g). La solución se purga con N_{2} durante 20 minutos y
luego se carga en la bomba del iniciador. El contenido del reactor
es calentado a 40ºC. La mezcla de monómero y la solución de
iniciador son bombeadas continuamente en el reactor a velocidades de
1,0 gramos/minuto y 0,33 gramos/minutos, respectivamente. El
producto es continuamente retirado a una velocidad del reactor de
1,33 gramos/minutos. Esto tiene un peso molecular promedio en número
M_{n}: 23000, y una distribución de pesos moleculares de
M_{w}/M_{n}: 1,30.
Ejemplo de referencia
2
Un macromonómero de poliéter que es un acrilato
de copolímero aleatorio de oxietileno/oxipropileno que tiene una
relación de oxietileno/oxipropileno 75/25 en peso y un peso
molecular promedio en número Mn de 4.000 (122,5 g, 0,0306 moles)
hecho conforme al procedimiento descrito en la patente de EE.UU. Nº.
6.034.208, ácido acrílico (17,6 g, 0,245 moles), ácido
mercaptopropiónico (1,2 g) y persulfato de amonio (0,70 g) son
cargados en un reactor de un litro. El reactor está equipado con un
agitador, un regulador de temperaturas, un rollo calentador, un
dispositivo de purga de nitrógeno, una bomba de adición de monómero,
una bomba de adición de iniciador, y una salida de la muestra. El
contenido del reactor se purga con N_{2} durante 20 minutos. El
macromonómero de poliéter adicional (245 g, 0,061 moles), preparado
de la misma manera descrita anteriormente, ácido acrílico (35,4 g,
0,492 moles), ácido mercaptopropiónico (2,6 g) y agua desionizada
(agua DI) (145 g) son mezclados. La mezcla se purga con N_{2}
durante 20 minutos y se carga en la bomba del monómero. Se disuelve
persulfato de amonio (1,4 g) en agua DI (153 g). La solución se
purga con N_{2} durante 20 minutos y luego se carga en la bomba
del iniciador. El contenido del reactor se calienta a 40ºC. La
mezcla de monómero y la solución de iniciador son bombeadas
continuamente en el reactor a velocidades de 1,0 gramos/minutos y
0,33 gramos/minutos, respectivamente. El producto es retirado
continuamente a una velocidad de reactor de 1,33 gramos/minutos.
Esto tiene un peso molecular promedio en número de M_{n}: 28000, y
una distribución de pesos moleculares de M_{w}/M_{n}: 1,42.
Después de la retirada del polímero, una
solución del 50% (en agua) de hidróxido de sodio puede ser añadida
al polímero hasta que sea alcanzado un pH objetivo en el intervalo
de 9 y 12. Para este ejemplo particular, esto requeriría la adición
de 7 a 28 g de una solución acuosa del 50% de hidróxido de sodio a
100 g de una solución de polímero (acuosa) activa del 50%.
Ejemplo de referencia
3
La consistencia de varias composiciones de yeso
que contenían a varios dispersantes candidatos fue analizada.
Las composiciones de yeso fueron analizadas de
la manera siguiente. La capacidad de dispersión de los dispersantes
candidatos fue medida utilizando una ensayo de reducción del agua
normalizado con la ASTM C472. El ensayo se usa para determinar la
cantidad de agua que se requiere para producir una composición de
yeso de una viscosidad específica. La viscosidad deseada refleja la
fluidez necesaria para obtener el flujo apropiado de la mezcla de
yeso en el procedimiento de fabricación. Se llama
"consistencia" a esta cantidad y es definida como el volumen
del agua requerida para producir la viscosidad deseada para 100 g de
yeso calcinado (CaSO_{4} \cdot1/2H_{2}O).
consistencia =
ml H_{2}O/100 g de
yeso
Fueron preparadas composiciones de yeso
añadiendo rápidamente 50 g de yeso calcinado en una taza de
poliestireno extensible de 8 onzas (226,8 g) que contiene agua sola
o una solución acuosa que contiene al dispersante candidato
disuelto. La composición de yeso fue agitado con cuidado con la mano
durante 60 segundos usando una espátula de metal de 3/4 de pulgada
(1,9 cm) para proporcionar una humedad uniforme del yeso calcinado.
Esto inmediatamente fue seguido de una mezcla más fuerte,
utilizando la misma espátula, durante 30 segundos a una velocidad de
aproximadamente 160 paletadas/minuto. Entonces, la composición de
yeso fue vertida inmediatamente de la taza con un movimiento
continuo a una altura de 90 mm en una placa limpia, de vidrio. El
diámetro de la torta circular resultante entonces fue medido. La
viscosidad de la mezcla deseada para estos experimentos produjo una
torta de ensayo que midió 90 mm de diámetro. La consistencia
entonces fue calculada que era dos veces el volumen de agua
necesitada para producir este diámetro de torta de ensayo.
El yeso (CaSO_{4}\cdot1/2H_{2}O tipo beta)
usado para estas medidas fue obtenido del National Gypsum
Corporation Research Center de Búfalo, Nueva York.
Los diversos dispersantes candidatos
comprendieron el dispersante de copolímero de los Ejemplos 1 y 2 de
la presente invención (correspondiente a la composición de yeso de
la primera realización); el material a base de lignosulfonato de
calcio (Lignosita CX, Georgia Pacific Corporation, Atlanta, GA); y
el material de sulfonato de naftaleno (Diloflo GW, Geo Specialty
Chemicals, Horsham, PA). Los últimos dos dispersantes candidatos son
materiales disponibles en el comercio que se sabe que son útiles en
la técnica como agentes de dispersión para el yeso. El copolímero
del ejemplo 2 ha sido neutralizado a un pH de 11,8.
Estos análisis fueron llevados a cabo en
diferentes porcentajes en peso de dispersantes candidatos basado en
el peso de yeso en las composiciones de yeso. Se muestran los
resultados en la Tabla 1.
\vskip1.000000\baselineskip
Como se muestra en la Tabla 1, las composiciones
de yeso hechas con los copolímeros ramificados en peine de la
presente invención en las formulaciones dispersantes muestran una
mejor fluidez (una consistencia inferior) con una concentración de
copolímero creciente que las formulaciones dispersantes que
contienen a cualquiera de los agentes de dispersión disponibles en
el comercio.
Ejemplo de referencia
4
La consistencia y los tiempos de solidificación
iniciales de las composiciones de yeso que contenían el copolímero
del Ejemplo 2 neutralizado a un pH de aproximadamente 11,8, solo
(corresponde a la primera realización), y en combinación con
sulfato de sodio y/o hidróxido de calcio (corresponde a la segunda
realización) fueron analizados. La determinación del tiempo de
solidificación inicial se normaliza con un procedimiento que se
describe en la norma ASTM C266. El método implica la preparación de
composiciones de yeso de una manera esencialmente similar al método
antes descrito para determinar la consistencia en el Ejemplo 3. La
única diferencia que hay, cuando sea aplicable, es que el sulfato
y/o el hidróxido es(son) añadido(s) a la solución
acuosa. Sin embargo, para analizar el tiempo de solidificación
inicial, en vez de verter la composición de yeso de la taza para
medir la consistencia, la taza permanece derecha en la mesa de
laboratorio. Una masa de 300 g, una aguja de Vicat de 1 mm de
diámetro es colocada después normal a la superficie expuesta, en la
parte superior de la mezcla de yeso y se permite repetidamente
caerse libremente con la fuerza de gravedad. El tiempo de
solidificación inicial es definido como el tiempo en el que la aguja
de Vicat deja de penetrar a la mezcla. Se muestran los resultados
en la Tabla 2 más abajo.
Como se muestra en la Tabla 2, la presencia
combinada del copolímero ramificado en peine del Ejemplo 2 (que
tiene un pH de 11,8) y los niveles adecuados de Na_{2}SO_{4} y
Ca(OH)_{2} causan una formulación dispersante
estable que juntos producen una consistencia baja y un bajo tiempo
de solidificación inicial.
Ejemplo de referencia
5
La consistencia y el tiempo de solidificación
inicial de la composición de yeso que contiene el lignosulfonato de
calcio y el copolímero del Ejemplo 2 con sulfato de sodio e
hidróxido de calcio a diferentes pH fueron comparados. El
experimento fue llevado a cabo de una manera similar a la manera con
la que fue llevado a cabo el Ejemplo 4. El pH fue ajustado por la
adición de NaOH como se describe en el Ejemplo 2. Se muestran los
resultados en la Tabla 3 más abajo.
Como puede ser visto a partir de la Tabla 3, la
combinación apropiada del copolímero ramificado en peine,
Na_{2}SO_{4}, Ca(OH)_{2}, y NaOH causan tanto
una consistencia baja como un bajo tiempo de solidificación inicial
comparado con un agente de dispersión disponible en el comercio
(lignosulfonato de calcio) que se sabe que es útil en la técnica
para el yeso.
Ejemplo de referencia
6
La consistencia de las composiciones de yeso de
la tercera realización que contiene el aditivo comercialmente
conocido, sulfonato de naftaleno y las mezclas de sulfonato de
naftaleno y el copolímero del Ejemplo 1 fueron analizados. Los
experimentos fueron llevados a cabo de una manera similar a la
manera en la cual fue llevado a cabo el Ejemplo 3. Se muestran los
resultados en la Tabla 4 más abajo.
Ejemplo de referencia
7
El ejemplo 7 es similar al Ejemplo 6 pero el
sulfonato de naftaleno fue sustituido por el lignosulfonato de
calcio. El experimento fue llevado a cabo de una manera similar a la
manera en la cual fue llevado a cabo el Ejemplo 3. Se muestran los
resultados más abajo en la Tabla 5.
Los resultados de las Tablas 4 y 5 juntos
muestran la ventaja inesperada de una consistencia baja mezclando
en una formulación dispersante el copolímero ramificado en peine del
Ejemplo 1 con cualquiera de los dos agentes de fluidez comúnmente
usados en el yeso. La adición incremental en una cantidad mayor o
igual a 0,05% en peso (basado en el yeso) del copolímero ramificado
en peine del Ejemplo 1 a 0,15% en peso (basado en el yeso) de
sulfonato de naftaleno conduce a las bajas consistencias que pueden
ser alcanzadas por el sulfonato de naftaleno solo. Para el
lignosulfonato de calcio, la adición incremental en una cantidad
mayor que 0,10% en peso (basado en el yeso) del copolímero
ramificado en peine del Ejemplo 1 a 0,15% en peso (basado en el
yeso) de este agente de fluidez comúnmente usado conduce a las bajas
consistencias que pueden ser logradas por el lignosulfonato de
calcio solo.
Claims (6)
1. Una tablero para tabiques que comprende:
dos hojas de papel de tablero; y
un núcleo de yeso entre las hojas de papel del
tablero, siendo el núcleo de yeso el producto de solidificación de
una composición de yeso que comprende:
- a)
- yeso;
- b)
- agua; y
- c)
- una formulación dispersante que comprende un polímero de acrílico/poliéter ramificado en peine.
2. El tablero para tabiques de la reivindicación
1, en el que la formulación dispersante está presente en una
cantidad eficaz para disminuir la consistencia de la composición de
yeso en relación con la consistencia de una composición similar de
yeso que no contiene la cantidad eficaz de la formulación
dispersante.
3. El tablero para tabiques de la reivindicación
1, en el que la formulación dispersante está presente en la
composición de yeso en una cantidad eficaz para proporcionar un
copolímero que está presente en la composición de yeso en una
cantidad de 0,001 a 1,0 por ciento en peso, basado en el peso total
de la composición de yeso.
4. El tablero para tabiques de la reivindicación
1, en el que la formulación dispersante comprende además al menos
un acelerador de la solidificación inorgánico seleccionado a partir
del grupo que consiste en sulfatos de metal alcalino, hidróxidos de
metal alcalino-térreos y sus combinaciones.
5. El tablero para tabiques de la reivindicación
4, en el que la formulación dispersante está presente en una
cantidad eficaz para disminuir la consistencia y el tiempo de
solidificación inicial de la composición de yeso en relación con la
consistencia y el tiempo de solidificación inicial de una
composición de yeso similar que no contiene la cantidad eficaz de
la formulación dispersante.
6. El tablero para tabiques de la reivindicación
4, en el que copolímero, el sulfato de sodio y el hidróxido de
calcio están presentes en la composición de la formulación
dispersante en un porcentaje en peso, basado en el peso total del
yeso en la composición de yeso, en las cantidades siguientes:
- copolímero
- entre 0,001 y 1,0% en peso;
- sulfato de sodio
- entre 0,01 y 5% en peso;
- hidróxido de calcio
- entre 0,0001 y 0,05% en peso.
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