ES2536656T3

ES2536656T3 - Agentes espumantes para agua dura y métodos para la producción de placas de yeso

Info

Publication number: ES2536656T3
Application number: ES08868770.2T
Authority: ES
Inventors: Xuming Wang; Steven W. Sucech
Original assignee: United States Gypsum Co
Current assignee: United States Gypsum Co
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2008-12-11
Publication date: 2015-05-27
Anticipated expiration: 2028-12-11
Also published as: EP2225326A4; MX2010007094A; CN101918490A; RU2010123712A; CO6290773A2; BRPI0819547A2; CL2008003886A1; WO2009085635A1; JP2011508720A; JP2014043396A; US20090169864A1; EP2225326B1; CA2710626C; CA2710626A1; AR069967A1; CN101918490B; EP2225326A1; TW200930682A; US9650305B2; JP5678304B2

Abstract

Un lodo de yeso que comprende yeso calcinado, agua dura que tiene un mínimo de aproximadamente 80 mg/L de calcio y espuma generada a partir de un alquil extoxi sulfato que incluye una parte hidrofílica que incluye aproximadamente de 0,2 a aproximadamente 3,0 grupos etoxi y una parte hidrofóbica que incluye una distribución de longitudes de cadena alquilo que incluye de aproximadamente un 20% a aproximadamente un 60% de cadenas C8; de aproximadamente un 20% a aproximadamente un 60% de cadenas C10; de aproximadamente un 14% a aproximadamente un 36% de cadenas C12 y de aproximadamente un 2% a aproximadamente un 20% de cadenas C14.

Description

DESCRIPCIÓN

Agentes espumantes para agua dura y métodos para la producción de placas de yeso

Antecedentes de la invención

[0001] La presente invención hace referencia a una composición y método para un espumado de paneles de yeso mejorado. Más específicamente, la presente invención hace referencia a un aditivo y métodos para usar un 5 aditivo en un espumado de paneles de yeso mejorado. De forma incluso más específica, la presente invención hace referencia a composiciones y métodos que utilizan un aditivo para reducir el impacto del agua dura en el espumado de paneles de yeso.

[0002] Los paneles de yeso, a menudo llamados placas de yeso, tabiquería seca, cartón-yeso o tablero, se fabrican normalmente utilizando un cartón-yeso revestido como se usa en la construcción en seco. Se añade una 10 espuma pregenerada a la mezcla de lodo del panel; la espuma se genera a partir de una mezcla de un agente espumante, aire y agua en un aparato generador de espuma adecuado. El lodo de yeso espumado se deposita entonces en un papel móvil u otro sustrato soportado sobre una larga cinta móvil. Puede aplicarse un segundo sustrato encima del lodo para constituir la segunda cara de la placa de yeso. A continuación, las capas tipo sándwich pasan a través de una estación de conformado que determina la anchura y grosor de la placa de yeso. 15 En el funcionamiento continuo, el lodo de yeso comienza a endurecerse inmediatamente después de que se forme la placa. Después la placa se corta, se seca y agrupa en longitudes comercialmente aceptables.

Dureza: Mg/L de calcio

Blanda: 0-20

Moderadamente blanda: 20-40

Ligeramente dura: 40-60

Moderadamente dura: 60-80

Dura: 80-120

Muy dura: >120

[0003] El agua mezclada para formar la espuma del lodo de yeso espumado puede variar en dureza. El agua dura normalmente se define como agua que tiene un contenido mineral relativamente alto. Por el contrario, el agua blanda contiene pocos minerales o ninguno. Los niveles de contenido normalmente constan de niveles más 20 altos de calcio e iones metálicos de magnesio en forma de carbonatos, pero pueden incluir diversos metales diferentes también así como bicarbonatos y sulfatos. Las descripciones de la dureza del agua se corresponden aproximadamente con los márgenes de concentraciones de minerales:

25

30

[0004] El uso de agua dura en la espuma del lodo de yeso da lugar a la producción de bajos volúmenes de espuma y defectos de la placa relacionados con la fusión no deseada de células de espuma una vez se ha endurecido el yeso. En algunos casos, se desea la fusión controlada para crear células de espuma relativamente grandes en la espuma. Sin embargo, en la mayoría de casos el uso de agua dura resulta en un espumado no predecible que puede limitar la velocidad en la línea y provocar vacíos de células de espuma que son mucho 35 mayores de lo deseado. Estos vacíos de espuma de gran tamaño pueden traducirse en problemas de calidad y/o recuperación, incluyendo una reducción en la resistencia o integridad del cartón-yeso.

[0005] La estabilidad a corto plazo de la espuma añadida a un lodo de yeso es importante en la producción de paneles de yeso. El control de esta estabilidad controla el tamaño de burbuja del núcleo de la placa y la resistencia del panel de yeso a impactos. Para controlar la estabilidad de la espuma, pueden seleccionarse 40 composiciones de jabón o puede usarse un sistema de espuma que combina una mezcla binaria de jabón para aumentar el tamaño de las burbujas y la resistencia. Se ha determinado que un tamaño de burbujas mayor proporciona mayor resistencia al panel de yeso acabado que el tamaño de burbujas menor. Sin embargo, los tamaños de burbuja excesivamente grandes pueden ser perjudiciales para la calidad del panel. Por esta razón, es importante cuando se desarrolla un tensoactivo tener en cuenta otros factores que pueden afectar al tamaño 45 de la burbuja además de las mezclas de jabones existentes o un sistema de espuma para producir mezclas de jabones estables e inestables para crear un tensoactivo de espuma. Por ejemplo, el agua del proceso también puede afectar a la estabilidad de la espuma y en algunos casos producir un núcleo de la placa con vacíos en la espuma excesivamente grandes, como es el caso en presencia de agua dura. La presente invención proporciona una composición y métodos para usar una composición de tensoactivo que proporciona una estabilidad y control 50 aumentados para el lodo de yeso en un margen más amplio de condiciones de proceso. Las composiciones

según los principios de la presente invención tienen el potencial de aumentar la velocidad de la línea y/o disminuir el coste de la placa durante la fabricación.

[0006] Las composiciones contempladas para su uso en modos de realización de la invención maximizan la inclusión de aire y minimizan el uso en lodos para panel de yeso. En un modo de realización, la composición es un tensoactivo. En otros modos de realización, la composición es una combinación de jabones, que incluye 5 jabones estables, jabones inestables y mezclas de los mismos. Un jabón inestable hace referencia a un tensoactivo de un agente espumante que puede producir volúmenes abundantes de espuma y llegar a ser inestable con el contacto con los lodos de yeso. Un jabón estable hace referencia a un jabón desarrollado para maximizar la inclusión de aire y minimizar el uso en lodos de placas de yeso. Se conocen composiciones que utilizan combinaciones de los jabones estables y los inestables, como en la patente estadounidense nº 5.643.510 10 concedida a Sucech, que mezcla composiciones de los jabones estables y los inestables para una forma y tamaño de burbuja deseado.

[0007] La patente estadounidense nº 4.676.835 describe mezclas de tensoactivos de alquil etoxi sulfato que comprenden cadenas C6-C8 y cantidades menores de cadenas C10-12 para mejorar la estabilidad de la espuma. 15

[0008] En algunos casos, otros ingredientes en los lodos de yeso pueden provocar vacíos excesivamente grandes. Por ejemplo, el uso de agua dura como agua de proceso puede provocar un tamaño de burbuja del núcleo de espuma excesivamente grande y ajustes de jabón (incluso hasta un 100% de jabón estable) que no son capaces de reducir el tamaño de burbuja del núcleo a niveles óptimos. Por tanto, hay casos en los que simplemente usando más de los agentes espumantes estables (como tensoactivos) no será suficiente para 20 ajustar el tamaño de burbuja. Para establecer calidad y control, las líneas de producción pueden recurrir a velocidades más lentas, reformulación y/o costes de fabricación de las placas más elevados.

Breve sumario de la invención

[0009] Según un modo de realización, se proporciona un lodo de yeso. El lodo de yeso se forma a partir de yeso calcinado y agua. Se añade una espuma al lodo de yeso. La espuma incluye agua, aire dispersado y un 25 tensoactivo, donde el tensoactivo está hecho de una distribución de longitudes diferentes de cadena alquilo incluyendo de aproximadamente 20% a aproximadamente 60% de cadenas C8; de aproximadamente 20% a aproximadamente 60% de cadenas C10; de aproximadamente 14% a aproximadamente 36% de cadenas C12 y de aproximadamente 2% a aproximadamente 20% de cadenas C14 en la parte hidrofóbica y una parte hidrofílica que tiene aproximadamente de 0,2 a 3,0 grupos etoxi. 30

[0010] Según un modo de realización de la invención, se proporciona una composición para estabilizar espuma en un lodo de yeso en presencia de agua dura. La composición incluye alquil etoxi sulfato. El alquil etoxi sulfato tiene una parte hidrofílica que incluye aproximadamente de 0,2 a aproximadamente 3,0 grupos etoxi. El alquil etoxi sulfato también tiene una parte hidrofóbica que incluye una distribución de longitudes de cadena alquilo que incluye aproximadamente de 20% a aproximadamente 60% de cadenas C8, de aproximadamente 20% a 35 aproximadamente 60% de cadenas C10, de aproximadamente 14% a aproximadamente 36% de cadenas C12 y de aproximadamente 2% a aproximadamente 20% de cadenas C14.

[0011] Según otro modo de realización de la invención, se proporciona un método para formar un lodo de yeso en presencia de agua dura. El método incluye mezclar un yeso calcinado con agua para formar un lodo de yeso. A continuación, se añade una espuma, donde la espuma tiene estabilidad es agua dura. La espuma incluye 40 agua, aire y un tensoactivo. Se contempla que el yeso calcinado pueda ser mezclado con agua dura o que la espuma pueda incluir agua dura o que ambos casos incluirán agua dura. El tensoactivo incluye una parte hidrofílica que incluye aproximadamente de 0,2 a aproximadamente 3,0 grupos etoxi. El tensoactivo también incluye una parte hidrofóbica que incluye una distribución de longitudes de cadena alquilo que incluye de aproximadamente 20% a aproximadamente 60% de cadenas C8, de aproximadamente 20% a aproximadamente 45 60% de cadenas C10, de aproximadamente 14% a aproximadamente 36% de cadenas C12 y de aproximadamente 2% a aproximadamente 20% de cadenas C14.

[0012] Según otro modo de realización de la presente invención, se proporciona un panel de yeso formado en presencia de agua dura. El panel de yeso incluye un yeso calcinado y agua para mezclarse con el yeso calcinado para formar un lodo de yeso. Se añade una espuma al lodo de yeso. La espuma, que es estable en presencia de 50 agua dura, se forma combinando agua, aire y un tensoactivo. Se proporciona una parte hidrofílica del tensoactivo e incluye de aproximadamente 0,2 a aproximadamente 3,0 grupos etoxi. El tensoactivo incluye también una parte hidrofóbica que tiene una distribución de longitudes de cadena alquilo que incluye aproximadamente de 20% a aproximadamente 60% de cadenas C8, de aproximadamente 20% a aproximadamente 60% de cadenas C10, de aproximadamente 14% a aproximadamente 36% de cadenas C12 y de aproximadamente 2% a 55 aproximadamente 20% de cadenas C14. También se incluyen una cara frontal y una cara trasera en el panel de yeso. Se deja que se endurezca el lodo de yeso espumado entre cada una de las caras frontal y trasera. Una vez

endurecido, el panel de yeso puede ser procesado para su acabado.

[0013] La invención en sí es conforme a lo expuesto en las reivindicaciones.

Breve descripción de los dibujos

[0014]

La FIG. 1 ilustra un examinador de espuma SITA utilizado para someter a ensayo la espuma según un 5 modo de realización de la invención;

La FIG. 2 ilustra los resultados de la prueba de espuma usando el examinador SITA de la FIG. 1 según un modo de realización de la invención;

La FIG. 3 ilustra los resultados de la prueba de generación de espuma para mezclas de jabón en muestras de agua desionizada y agua dura según un modo de realización de la invención; 10

La FIG. 4 ilustra curvas de descomposición de espuma para estabilizadores en muestras de agua desionizada y agua dura según un modo de realización de la invención;

La FIG. 5 ilustra muestras del núcleo de la placa mostrando el impacto de estabilizadores de jabón en el tamaño de burbuja de espuma resultante según un modo de realización de la invención;

La FIG. 6 muestra una sección transversal de la muestra de control expuesta en el Ejemplo 2 según un 15 modo de realización de la invención;

La FIG. 7 muestra una rutina de análisis de imagen que demuestra los vacíos encontrados en la muestra de control según un modo de realización de la invención;

La FIG. 8 muestra una sección transversal de la Prueba 1C expuesta en el Ejemplo 2, según un modo de realización de la invención; 20

La FIG. 9 muestra una rutina de análisis de imagen que muestra los vacíos encontrados en la Prueba 1C, según un modo de realización de la invención;

La FIG. 10 muestra una sección transversal de la Prueba 2C expuesta en el Ejemplo 2, según un modo de realización de la invención;

La FIG. 11 muestra una rutina de análisis de imagen que muestra los vacíos encontrados en la Prueba 25 2C, según un modo de realización de la invención;

La FIG. 12 muestra una sección transversal de la Prueba 3C expuesta en el Ejemplo 2, según un modo de realización de la invención;

La FIG. 13 muestra una rutina de análisis de imagen que demuestra los vacíos encontrados en la Prueba 3C, según un modo de realización de la invención; y 30

La FIG. 14 muestra un gráfico que representa las distribuciones de vacíos de aire de las cuatro muestras del Ejemplo 2, mostrando el porcentaje en volumen en función del diámetro del vacío de aire (en milímetros), según un modo de realización de la presente invención.

Descripción detallada de la invención 35

[0015] De este modo, queda contemplado por los modos de realización de la presente invención mezclar un aditivo, como un agente espumante o tensoactivo, en una espuma que tiene vacíos excesivamente grandes para proporcionar estabilidad a la espuma reduciendo el número y tamaño de los vacíos en una cantidad deseada. Se contempla además que la estabilidad de la espuma en presencia de agua dura es aplicable en una variedad de aplicaciones, que incluyen placas de yeso, paneles de yeso, tabiquería seca, cartón-yeso o tablero para una 40 variedad de usos diferentes que incluyen tabiquería seca y placa de techo. También queda contemplado que el agua dura puede estar presente en el lodo de yeso o en la espuma o en ambos. Otras aplicaciones de la presente invención incluyen aquellas que serán apreciadas por aquellos con experiencia en la técnica.

[0016] Se hacen espumas líquidas cuando se mezclan líquidos y gases. Se necesitan tres elementos para formar espumas líquidas, incluyendo un líquido, que es normalmente agua blanda, gas o aire distribuido, que 45 puede añadirse usando un generador de espuma/aire, normalmente a partir de un generador de espuma, y un tensoactivo, como jabón. Se forma una espuma estable como adsorción de moléculas tensoactivas en una interfaz líquido/aire. El estado de empaque de las moléculas contribuye a la estabilidad de la espuma. De hecho, existen muchos factores que causan la inestabilidad de la espuma, incluyendo, sin carácter limitativo, drenaje, engrosamiento y rotura de la película. Normalmente el drenaje se producirá en los canales de los bordes de 50 Plateau hasta que se alcanza un estado de equilibrio. El engrosamiento se produce cuando el gas se difunde a través de las burbujas y algunas burbujas crecen más, mientras que otras burbujas tienden a encoger y desaparecer. El resultado neto de esta proceso es que el tamaño de burbuja medio se hace mayor (crece) con el tiempo. Además, puede producirse una rotura de la película cuando la película de espuma (estructura) se hace demasiado fina y débil. De este modo, la espuma es susceptible de quebrarse y desaparecer así con el lavado. 55

[0017] Sin embargo, cuando las moléculas de tensoactivo se recogen en la interfaz agua/aire, la tensión superficial del agua normalmente se reducirá. La tensión superficial del agua pura es normalmente de aproximadamente 72 mN/m. La capacidad de un tensoactivo de actuar como agente espumante depende en

parte de su efectividad en la reducción de la tensión superficial de la solución. Una tensión superficial más baja normalmente produce burbujas más uniformes y más pequeñas. La medición de la tensión superficial de la mezcla de dos jabones resulta normalmente en que la combinación de jabones normalmente tendrá una tensión superficial más baja que la solución de jabón sencilla. Cuando las composiciones según la presente invención incluyen mezclas de jabones estables e inestables, se contemplan ratios del jabón estable al jabón inestable que 5 incluyen 9:1, 4:1, 3:1 y 2,3:1 para su uso con los modos de realización de la presente invención.

[0018] Sin embargo, en determinados casos, por ejemplo, con lauril sulfato de amonio (Steol CA-330), de Stepan Company, hay un punto en el que la tensión superficial no cambia de manera significativa. El lauril sulfato de amonio según su uso aquí consta de longitudes de cadena alquilo C12 y C14 en la parte hidrofóbica y 3 grupos etoxi en la parte hidrofílica. La ratio en el lauril sulfato de amonio es aproximadamente 80% longitudes de cadena 10 C12 y aproximadamente 20% longitudes de cadena C14. La concentración de jabón CA-330 base utilizada aquí es de aproximadamente 28%. Puesto que la tensión superficial no cambia significativamente, la capacidad del lauril sulfato de amonio de actuar como un tensoactivo o agente espumante también disminuye tras un aumento en la cantidad por peso. En el ejemplo del lauril sulfato de amonio, tras un aumento de aproximadamente un 40%, hay muy poco cambio en la tensión superficial. 15

[0019] En un modo de realización, se desea utilizar una composición que incluye una mezcla de jabón tanto estable como inestable. Aunque la mezcla de jabones se describe en la presente memoria, se entiende que puede usarse un jabón que tenga una distribución de longitud de cadena alquilo similar a las mezclas de jabones descritas. Además y alternativamente, se contempla que se combinen más de dos jabones para lograr la distribución de longitudes de cadena alquilo deseada. Los presentes jabones estables utilizados en la producción 20 de placas de yeso se caracterizan normalmente por tener una composición de jabón con una longitud de cadena alquilo relativamente estrecha de aproximadamente C8-C10 o C10-C12 y una longitud de cadena etoxi de aproximadamente 0,2 a 3,5.

[0020] Los ejemplos incluyen Hyonic PFM de Geo Specialty Chemicales, FA403 de Stepan Chemicals o Thatcher TF de Thatcher Chemical company. En el proceso de determinar el tamaño de burbuja deseado, estos 25 jabones se mezclan preferiblemente con un sulfato de alquilo C10-C12 con cero grupos etoxi (el jabón inestable en el lodo de yeso). Esta operación de mezclado produce normalmente el jabón y la espuma resultante se vuelve inestable en los lodos de yeso y la espuma se fusiona para producir burbujas relativamente mayores en el núcleo del panel de yeso y aumenta la resistencia del panel.

[0021] Cuando el lodo de yeso se hace en presencia de agua de proceso dura, la espuma produce normalmente 30 burbujas excesivamente grandes. Además, la espuma resiste intentos de reducir el tamaño de la burbuja con la adición de componentes que tienden a hacer las espumas más estables, como tensoactivos estables en el agente espumante. Por lo tanto, se desea reducir el tamaño de la burbuja de espuma hecha con agua de proceso dura mientras se usa una mezcla de jabones para variar el tamaño de la burbuja. Se desea un equilibrio entre el tamaño de burbuja grande y el tamaño de burbuja más pequeño para las propiedades físicas del 35 producto de panel de yeso acabado.

[0022] Según un modo de realización de la presente invención, se ha descubierto que la adición de un alquil-éter sulfato C12 - C14 con una longitud de cadena etoxi media de tres estabiliza la espuma incluso en presente de agua dura. Para los fines de esta solicitud exclusivamente, la frase "estabilizar la espuma" hace referencia a la reducción de vacíos excesivamente grandes en el lodo de yeso como resultado del agua dura en la mezcla de 40 lodo. También se contempla que el agua dura pueda utilizarse solo en el agua de la espuma. Además y alternativamente, se contempla que el agua dura esté presente tanto en la mezcla de lodo como en el agua de la espuma en cualquier combinación como apreciarán aquellos expertos en la técnica. La adición de los aditivos de alquil-éter sulfato C12 - C14 equilibra los vacíos excesivamente grandes. Este aditivo puede usarse en cantidades de aproximadamente el 40% y mayores basándose en el peso total de los agentes espumantes. 45

[0023] Según la presente invención, las composiciones para estabilizar espuma en presencia de agua dura incluyen una parte hidrofóbica y una parte hidrofílica. Estas composiciones afectan a la generación de espuma así como a la descomposición de espuma. La parte hidrofílica incluye aproximadamente de 0,2 a 3,5 grupos etoxi y más preferiblemente de 2,5 a 3,0 grupos etoxi. La parte hidrofílica de la composición proporciona buena solubilidad a la composición. Las composiciones según la presente invención también incluyen preferiblemente 50 una parte hidrofóbica, que normalmente incluirá una distribución de longitudes de cadena alquilo. La parte hidrofóbica de la composición proporciona buena estabilización. Como se describe arriba, se describe una variedad de longitudes de cadena alquilo en los jabones y las mezclas de jabones proporcionan una distribución de longitudes de cadena alquilo. Se contempla también que pueda lograrse una distribución de longitudes de cadena alquilo sin combinar jabones. 55

[0024] Otros aditivos del lodo de yeso, como almidones, dispersantes de éter de policarboxilato, o sulfonato de naftaleno, también tienen un impacto en el espumado de la placa de yeso y producen burbujas en el núcleo de espuma mayores. En algunos casos, el tamaño de burbuja del núcleo espumado es excesivamente grande y la

composición de jabón debe ajustarse para reducir el tamaño de la burbuja para una calidad y procesamiento de la placa de yeso óptimos.

[0025] Según modos de realización de la presente invención, la adición de un alquil-éter sulfato C12-C14 con una longitud de cadena etoxi media de tres (como el jabón Steol CA 460 y jabón CA 330 de Stepan Chemicals en los que la cadena alquilo es aproximadamente 80% C12) estabilizan de manera eficaz el espumado en agua 5 dura. El jabón CA 460 según su uso aquí consta de longitudes de cadena alquilo C12 y C14 en la parte hidrofóbica y 3 grupos etoxi en la parte hidrofílica. La ratio en el jabón CA 460 es aproximadamente 80% longitudes de cadena C12 y aproximadamente 20% longitudes de cadena C14. La concentración de jabón CA 460 base utilizada aquí es de aproximadamente 60%. La estabilidad mejorada normalmente aumenta con los niveles de adición hasta aproximadamente 35% del alquil-éter sulfato C12-C14. Por encima de la adición de 10 aproximadamente 40% del alquil-éter sulfato C12-C14, se ha observado que la estabilidad en presencia de agua dura disminuye.

[0026] Según un modo de realización de la presente invención, se proporciona un método para formar un lodo de yeso en presencia de agua dura. El método incluye mezclar un yeso calcinado con agua para formar un lodo de yeso. Se contempla que en determinados modos de realización de la invención, el agua usada para mezclarse 15 con el yeso calcinado pueda ser agua dura.

[0027] Una vez que se ha formado el lodo de yeso, se añade espuma al lodo de yeso. La espuma añadida preferiblemente es estable en presencia de agua dura. La propia espuma se forma combinando agua, aire y un tensoactivo. Se contempla que en determinados modos de realización de la invención, el agua usada para formar la espuma pueda ser agua dura. La propia espuma puede crearse como lo haría la espuma convencional como 20 apreciará un experto en la técnica. Sin embargo, el tensoactivo usado variará según la presente invención. Los tensoactivos, o alquil etoxi sulfatos, para su uso según la presente invención, incluyen preferiblemente una parte hidrofílica y una parte hidrofóbica. Mientras que la parte hidrofílica proporciona buena solubilidad, la parte hidrofóbica proporciona buena estabilización.

[0028] De este modo, se prefiere utilizar una parte hidrofílica que tenga buena solubilidad. Por ejemplo, el uso de 25 aproximadamente 0,2 a 3,5 grupos etoxi y más preferiblemente de 2,5 a 3,0 grupos etoxi ha mostrado proporcionar la solubilidad deseada. Además, el uso de una distribución de longitudes de cadena alquilo en la parte hidrofóbica del tensoactivo ha demostrado proporcionar buena estabilidad. Por ejemplo, se ha determinado que se prefieren los tensoactivos que incluyen distribuciones de longitudes de cadena alquilo de C8, C10, C12 y C14. Más específicamente, de aproximadamente 10% a aproximadamente 80% de cadenas C8; de 30 aproximadamente 10% a aproximadamente 80% de cadenas C10; de aproximadamente 10% a aproximadamente 40% de cadenas C12 y de aproximadamente 2% a aproximadamente 15% de cadenas C14. Preferiblemente, una distribución de alquilo para tensoactivos según la presente invención incluye de aproximadamente 20% a aproximadamente 60% de cadenas C8; de aproximadamente 20% a aproximadamente 60% de cadenas C10; de aproximadamente 14% a aproximadamente 36% de cadenas C12 y de 35 aproximadamente 2% a aproximadamente 20% de cadenas C14.

[0029] Se contempla que los tensoactivos según la presente invención puedan ser premezclados y pueden ser el resultado de combinar dos o más jabones existentes previamente. También se contempla que los tensoactivos según la presente invención pueden formarse sin mezclar jabones existentes, sino fabricando el jabón específico que se necesita. Esto puede depender del uso del tensoactivo como apreciarán los expertos en la técnica. 40

[0030] También se contempla que al formar el lodo de yeso como se describe arriba, pueda mezclarse un aditivo. Los aditivos a usar según la presente invención preferiblemente ayudan a la formación de burbujas del núcleo de espuma más grandes. Sin embargo, se contempla que pueda usarse cualquier aditivo como apreciarán aquellos expertos en la técnica. Los aditivos preferibles incluyen almidones, dispersantes de éter de policarboxilato, sulfonato de naftaleno y mezclas de los mismos. 45

[0031] Una vez se ha estabilizado la espuma en el lodo de yeso, se contempla que pueda formarse un panel de yeso situando un papel en la parte frontal y un papel en la parte trasera y después acabarse como conocen los expertos en la técnica.

Ejemplo 1

[0032] Se llevaron a cabo pruebas para examinar la estabilidad de la espuma con agua desionizada y agua 50 obtenida de una fuente de agua "dura". La fuente de agua dura en este caso fue bombeada desde una mina de yeso y se saturaron con calcio y sulfato. Se muestra un análisis del agua a continuación en la Tabla 1:

Tabla 1

Muestra: F- Cl- NO3- SO4-2 Na+ K+ Mg+2 Ca+2 TOC pH

Agua dura: 1,0 39,8 7,3 1780,1 27,0 2,5 57,7 376,0 83 7,53

Agua desionizada: 0,7 2,3 <1 4,3 7,12

[0033] Las pruebas se llevaron a cabo usando un examinador de espuma SITA en el que los jabones y las 5 mezclas de jabones se mezclaron con agua desionizada o la muestra de agua dura. Con el examinador de espuma SITA, como se muestra en la FIG. 1, puede medirse la cantidad de espuma generada con agitación creciente. Una vez que se ha agitado completamente continúan las mediciones del volumen de espuma y se mide la descomposición de la espuma. Usando las mediciones de generación y descomposición de espuma, puede determinarse el rendimiento de los jabones y mezclas de jabón. 10

[0034] Como demuestra la FIG. 1, el examinador SITA 100 utiliza un líquido de muestra encontrado en la reserva de líquido de muestra 102. El líquido de muestra entra en el recipiente de muestreo de doble pared 104, que incluye un termostato. Una vez dentro del recipiente de muestreo 104, el rotor 106 se activará para comenzar la generación de espuma. La cantidad de espuma que se genera se mide por la unidad de sensor 108, que preferiblemente incluye detectores de aguja. Tras la generación de espuma, se mide la descomposición de 15 espuma utilizando la misma unidad de sensor 108. Un anillo pulverizador 110 limpia automáticamente el recipiente de muestreo 104 utilizando agua/solución limpiadora del recipiente de agua/solución limpiadora 112. Una vez limpio, el agua/solución limpiadora se recoge en la parte inferior del examinador de espuma en el colector 114.

[0035] La tensión superficial de jabón y mezclas de los mismos en el agua desionizada y la muestra de agua 20 dura también se midió usando un tensiómetro Kruss modelo K12 Mk6. Pueden utilizarse medios para probar la tensión superficial como apreciarán aquellos expertos en la técnica. Una disminución en la tensión superficial se correlaciona con una mejora en el espumado.

[0036] Se compararon los aditivos y se analizaron para evaluar su capacidad de estabilizar la espuma en presencia de agua dura. Los jabones y aditivos utilizados incluyeron: jabón Hyonic PFM-33 (sulfato etoxilado, 25 sales de amonio, alcoholes), de Geo Specialty Chemicals, Inc.; jabón Steol CA-460, 60% sólidos (lauril sulfato de amonio, 3 grupos etoxi) de Stepan Company; jabón Steol CA-330, 28% sólidos (lauril sulfato de amonio, 3 grupos etoxi), de Stepan Company; y jabón Aromox C/12-W (óxido de dihidroxietil cocamina), de Akzo Nobel.

[0037] El jabón PFM-33 es un jabón estable para los fines de la presente solicitud. El jabón PFM-33 incluye longitudes de cadena alquilo C6 a C12. La solución de jabón PFM-33 usada aquí se proporciona en 30 aproximadamente una solución de concentración al 33%. Se prepararon mezclas de jabón en este ejemplo añadiendo estabilizadores de jabón (jabón Steol CA-460; jabón Steol CA-330 y jabón Aromox C/12-W) para producir un jabón resultante con aproximadamente una concentración del 10%, 20% y 30% del estabilizador. Las soluciones de jabón para su uso en el presente ejemplo se prepararon mezclando 0,4 gramos de jabón con 800 gramos de agua (bien agua desionizada o la muestra de agua dura), que después se añadieron al examinador 35 SITA.

[0038] Con el examinador SITA, se midió tanto la generación de espuma como la descomposición de espuma. Los resultados de las pruebas de generación de espuma se muestran en la FIG. 2. El jabón CA-330 y el jabón CA-460 mostraron una generación de espuma aumentada de manera significativa en la muestra de agua dura en comparación con el jabón PFM-33 u otra mezcla de jabones. El jabón CA-330 y jabón CA-460 son jabones 40 similares que difieren principalmente en el porcentaje de contenido sólido (concentración). Basándose en la mayor generación de espuma, las pruebas adicionales se concentraron en las mezclas de jabón con jabón CA-330 y jabón CA-460. Los ensayos de descomposición de espuma de la Figura 2 utilizaron las siguientes combinaciones:

Solución: PFM-33 Agua desionizada Agua dura

Agua: 0

Tabla 2 45

Solución: PFM-33 Agua desionizada Agua dura

CA 0%: 100% No Sí

10% Aromox C/12-W: 90% No Sí

10% CL 120: 90% No Sí

10% CA-330: 90% No Sí

10% CA-460: 90% No Sí

5

[0039] El volumen de espuma generado con el aditivo estabilizador en la muestra de agua dura es mayor que sin el aditivo estabilizador. Los resultados de la descomposición de la espuma se muestran en la FIG. 4, con un énfasis especial en la rotura de la espuma en el primer minuto de medición. 10

[0040] Las mediciones de tensión superficial se muestran a continuación en la Tabla 3. Los resultados de generación de espuma para las mezclas de jabón CA-460 y jabón CA-330 a concentraciones de aproximadamente 10%, 20% y 30% en muestras de agua desionizada y agua dura se muestran en la FIG. 3. Como se muestra, la tensión superficial es minimizada alrededor de aproximadamente 20% de estabilizador de jabón para jabón PFM-33. La estabilidad del jabón máxima corresponde con la tensión superficial más baja. 15 Basándose en este resultado, los jabones que contienen aproximadamente un 20% de aditivo estabilizador deberían comportarse mejor en condiciones de agua dura.

Tabla 3

20

Solución: PFM-33 Agua desionizada Agua dura

Agua: 0 71,6 71,46

CA 0%: 100% 37,17 34,5

10% CA-330n: 90% 35,14 31,24

20% CA-330n: 80% 33,75 31,66

30% CA-330n: 70% 39,18 31,78

Agua: 0 71,69 71,88

10% CA-460: 90% 31,48 29,76

20% CA-460: 80% 29,36 29,54

30% CA-460: 70% 29,65 30,22

25

Ejemplo 2 30

[0041] Se configuró una segunda prueba para la muestra de agua dura usando jabón CA-330 con un jabón estable existente (jabón FA-403). El jabón FA-403 incluye tanto longitudes de cadena alquilo C8 como C10 para la parte hidrofóbica de la composición, teniendo aproximadamente 40% de longitudes de cadena C8 y aproximadamente 60% de longitudes de cadena C10. El jabón CA-330 se utilizó puesto que tiene un porcentaje de sólidos que es similar a otros jabones utilizados normalmente en plantas. Una mezcla de jabón CA-460 con 35 jabones normalmente usados en plantas forma un gel tras la mezcla con el jabón a menos que se añada alcohol para evitar la formación de gel. Se debe entender que incluso aunque los presentes ejemplos se describan como mezclas de jabones, puede usarse un solo jabón que tenga una distribución de longitudes de cadena alquilo similar. Incluso en los casos en los que se añadió suficiente alcohol, existe potencial de formación de gel con el contacto con otro jabón que tenga tamaños de burbuja específicos durante el procesamiento. 40

[0042] Se prepararon jabones para las pruebas un día antes de los ensayos. Tres lotes de 20 libras (9 kg) de jabón, por ejemplo, se mezclaron con una concentración de jabón CA-330 de aproximadamente 10%, 20% y

30%.

[0043] La prueba se llevó a cabo en paneles de edificación de ½" de la marca SHEETROCK®. Al principio, la planta estaba operando con una mezcla de jabones del 50% (50% jabón FA-403 y 50% jabón Polystep B25). La composición de jabón Polystep B25 contiene tanto longitudes de cadena alquilo C10 como C12. Más particularmente, la composición de jabón Polystop B25 incluye aproximadamente 90% de longitudes de cadena 5 C10 y aproximadamente 10% de longitudes de cadena C12. La composición de jabón Polystep B25 usada aquí era aproximadamente una composición de concentración al 38%. Para esta prueba, no hubo cambios en las condiciones de operación o formulación. El jabón FA-403 en la mezcla fue sustituido con el jabón de la prueba. Los jabones probados incluyeron:

Tabla 4 10

: % FA-403 % Polystep B25 Concentración de CA-330

Control: 50 50 0

Prueba 1: 90 0 10

Prueba 2: 80 0 20

Prueba 3: 70 0 30

15

El cambio de jabones de cada condición no tuvo un efecto notable en la operación. Se recogieron asentamientos para vigilar el tamaño de burbujas del núcleo durante la prueba.

[0044] Puede usarse sulfonato de naftaleno (un dispersante), almidón Gypset y mezclas de jabón de tamaño de burbuja específico en la formulación para aumentar el tamaño de burbuja del núcleo (incluso en plantas en las que el agua no sea un problema). Puesto que el objetivo de la prueba era reducir o eliminar el impacto del agua 20 dura en la estabilidad de la espuma, se deseaba una mejor disminución en el tamaño de burbuja con la adición del aditivo estabilizador de espuma. A medida que aumentaba el porcentaje de jabón estabilizante, disminuía el tamaño de burbuja del núcleo. El tamaño de burbuja en las muestras de placa se ilustra en la FIG. 5. Para medir el tamaño de burbuja medio y la distribución de tamaños, se usó un analizador de imagen Clemex Vision Image Analyzer, como se expone en la Tabla 5: 25

Muestra: % FA-403 % CA-330 Tamaño de vacío de aire medio

Control: 100 0 0,68

Prueba 1C: 95 5 0,55

Prueba 2C: 90 10 0,51

Prueba 3C: 85 15 0,46

Tabla 5

30

Las secciones transversales analizadas para la muestra control se muestran en la FIG. 6. La FIG. 7 demuestra una rutina de análisis de imagen de la muestra control mostrando los vacíos "encontrados". La FIG. 8 muestra la sección transversal de la Prueba 1C, con la rutina de análisis de imagen de la Prueba 1C en la FIG. 9. La sección transversal de la Prueba 2C se muestra en la FIG. 10, mientras que la rutina de análisis de imagen que 35 muestra los vacíos "encontrados" se muestra en la FIG. 11. La sección transversal de la Prueba 3C se muestra en la FIG. 12, mientras que la rutina de análisis de imagen que muestra los vacíos "encontrados" se muestra en la FIG. 13. La FIG. 14 es un gráfico que muestra el volumen de vacío de aire en % en función del diámetro del vacío de aire (medido en milímetros).

Claims

REIVINDICACIONES
1. Un lodo de yeso que comprende yeso calcinado, agua dura que tiene un mínimo de aproximadamente 80 mg/L de calcio y espuma generada a partir de un alquil extoxi sulfato que incluye una parte hidrofílica que incluye aproximadamente de 0,2 a aproximadamente 3,0 grupos etoxi y una parte hidrofóbica que incluye una distribución de longitudes de cadena alquilo que incluye de aproximadamente un 20% a aproximadamente un 5 60% de cadenas C8; de aproximadamente un 20% a aproximadamente un 60% de cadenas C10; de aproximadamente un 14% a aproximadamente un 36% de cadenas C12 y de aproximadamente un 2% a aproximadamente un 20% de cadenas C14.
2. La composición de la reivindicación 1, donde dicho alquil etoxi sulfato es un jabón premezclado.
3. Un método para formar un lodo de yeso en presencia de agua dura que tiene un mínimo de aproximadamente 10 80 mg/L de calcio, comprendiendo el método las fases de:

mezclar un yeso calcinado con agua dura que tiene un mínimo de aproximadamente 80 mg/L de calcio para formar un lodo de yeso;

y

añadir una espuma que tenga estabilidad en agua dura, donde dicha espuma incluye agua dura que 15 tiene un mínimo de aproximadamente 80 mg/L de calcio, aire y un tensoactivo, donde dicho tensoactivo incluye una parte hidrofílica que incluye de aproximadamente 0,2 a aproximadamente 3,0 grupos etoxi y una parte hidrofóbica que incluye una distribución de longitudes de cadena alquilo que incluye de aproximadamente un 20% a aproximadamente un 60% de cadenas C8; de aproximadamente un 20% a aproximadamente un 60% de cadenas C10; de aproximadamente un 14% a aproximadamente un 36% 20 de cadenas C12 y de aproximadamente un 2% a aproximadamente un 20% de cadenas C14.
4. El método de la reivindicación 3, donde dicho tensoactivo es un jabón premezclado.
5. El método de la reivindicación 3, donde la formación de dicho lodo de yeso incluye además añadir un aditivo; 25 donde dicho aditivo ayuda en la formación de burbujas del núcleo de espuma más grandes.
6. El método de la reivindicación 5, donde dicho aditivo incluye almidones, dispersantes de éter policarboxilato, sulfonato de naftaleno o mezclas de los mismos.
7. Un panel de yeso formado en presencia de agua dura, comprendiendo el panel:

un yeso calcinado 30

agua dura que tiene un mínimo de aproximadamente 80 mg/L de calcio a mezclarse con el yeso calcinado para formar un lodo de yeso;

una espuma añadida al lodo de yeso, donde dicha espuma se forma combinando agua dura que tiene un mínimo de aproximadamente 80 mg/L de calcio, aire y un tensoactivo, donde dicho tensoactivo incluye una parte hidrofílica que incluye de aproximadamente 0,2 a aproximadamente 3,0 grupos etoxi y 35 una parte hidrofóbica que incluye una distribución de longitudes de cadena alquilo que incluye de aproximadamente un 20% a aproximadamente un 60% de cadenas C8; de aproximadamente un 20% a aproximadamente un 60% de cadenas C10; de aproximadamente un 14% a aproximadamente un 36% de cadenas C12 y de aproximadamente un 2% a aproximadamente un 20% de cadenas C14; donde dicha espuma es estable en presencia de agua dura; y una cara frontal y una cara trasera, donde se 40 deja que dicho lodo de yeso espumado se endurezca entre dichas caras delantera y trasera y además donde una vez endurecido, el panel de yeso es procesado para su acabado.
8. El panel de yeso de la reivindicación 7, donde dicho tensoactivo es un jabón premezclado.
9. El panel de yeso de la reivindicación 7, donde dicho lodo de yeso incluye además un aditivo; donde dicho 45 aditivo ayuda en la formación de burbujas del núcleo de espuma más grandes.
10. El panel de yeso de la reivindicación 9, donde dicho aditivo incluye almidones, dispersantes de éter policarboxilato, sulfonato de naftaleno o mezclas de los mismos.
11. El lodo de la reivindicación 1, donde el agua dura tiene de 80 a 120 mg/L de calcio.
12. El lodo de la reivindicación 1, donde el agua dura tiene un mínimo de 120 mg/L de calcio. 50
13. El método de la reivindicación 3, donde el agua dura tiene de 80 a 120 mg/L de calcio.
14. El método de la reivindicación 3, donde el agua dura tiene un mínimo de 120 mg/L de calcio.
15. El panel de yeso de la reivindicación 7, donde el agua dura tiene de 80 a 120 mg/L de calcio.
16. El panel de yeso de la reivindicación 7, donde el agua dura tiene un mínimo de 120 mg/L de calcio.