ES2585704T3

ES2585704T3 - Alto nivel de almidón hidroxietilado y alto nivel de dispersante en panel de yeso para paredes

Info

Publication number: ES2585704T3
Application number: ES08845911.0T
Authority: ES
Inventors: Qiang Yu; Sharon L. Tracy
Original assignee: United States Gypsum Co
Current assignee: United States Gypsum Co
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2016-10-07
Anticipated expiration: 2028-10-15
Also published as: CA2703358A1; RU2010118087A; AR069160A1; TW200922775A; ES2585704T5; MX2010004015A; CN101855067A; WO2009058558A1; CL2008003214A1; CN103496204A; EP2212105B2; EP2212105A4; CO6280413A2; RU2484970C2; JP2011502094A; EP2212105B1; EP2212105A1; US20080070026A1; BRPI0819230A2

Abstract

Una lechada que contiene yeso que comprende: agua, estuco, un almidón hidroxietilado, trimetafosfato de sodio y un dispersante naftalensulfonato, donde el almidón hidroxietilado está presente en una cantidad del 0,5% en peso al 10% en peso basado en el peso de estuco, donde el dispersante naftalensulfonato está presente en una cantidad del 0,1% al 3,0% en peso basado en el peso de estuco, y donde el trimetafosfato de sodio está presente en una cantidad del 0,1% al 0,4% en peso basado en el peso de estuco.

Description

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DESCRIPCION

Alto nivel de almidon hidroxietilado y alto nivel de dispersante en panel de yeso para paredes CAMPO TECNICO

[0001] Esta invencion hace referencia a un metodo de produccion de lechadas de yeso que contienen almidon hidroxietilado, un dispersante naftalensulfonato, y trimetafosfato de sodio y productos realizados a partir de las mismas. Tambien hace referencia a un metodo para aumentar la resistencia en seco de productos que contienen yeso, que incluyen paneles para paredes, usando un dispersante naftalensulfonato en combinacion con un almidon hidroxietilado y trimetafosfato de sodio en la lechada utilizada para realizar los productos.

TECNICA ANTERIOR

[0002] Determinadas propiedades del yeso (sulfato de calcio dihidratado) lo hacen muy popular para su utilizacion en la fabricacion de productos de construccion e industriales, como paneles de yeso para paredes. El yeso es una materia prima generalmente economica y abundante que, a traves de un proceso de deshidratacion y rehidratacion, puede ser vaciar, moldeado o formado de otro modo en formas utiles. El material base a partir del cual se fabrican los paneles de yeso para paredes y otros productos de yeso es la forma hemihidratada del sulfato de calcio (CaSO4'1/2H2O), comunmente denominada "estuco", que se produce mediante conversion del calor de la forma dihidratada de sulfato de calcio (CaSO4'2H2O), de la cual se extraen 1-1/2 moleculas de agua.

[0003] Los productos que contienen yeso convencionales, como los paneles de yeso para paredes, pueden tener numerosas ventajas, como bajo coste y facilidad de trabajo, aunque pueden generarse cantidades notables de polvo de yeso cuando los productos son cortados o perforados. Se han logrado diversas mejoras en la fabricacion de productos que contienen yeso utilizando almidones como ingredientes en las lechadas utilizadas para fabricar tales productos. El almidon pregelatinizado, como cola, puede aumentar la resistencia a flexion y resistencia a compresion de los productos que contienen yeso que incluyen paneles para paredes. Los paneles de yeso para paredes conocidos contienen niveles de almidon de menos de 10 lb/MSF (0,05 kg/m2).

[0004] Tambien es necesario utilizar cantidades sustanciales de agua en las lechadas de yeso que contienen almidon pregelatinizado para asegurar la correcta fluidez de la lechada. Desafortunadamente, la mayoria de esta agua debe eliminarse finalmente mediante secado, que resulta caro debido al elevado coste de los combustibles utilizados en el proceso de secado. Este paso de secado tambien requiere tiempo. Se ha descubierto que el uso de dispersantes naftalensulfonato puede aumentar la fluidez de las lechadas, superando asf el problema de demanda de agua. Ademas, tambien se ha descubierto que los dispersantes naftalensulfonato, si el nivel de uso es lo suficientemente alto, pueden reticular el almidon pregelatinizado para unir los cristales de yeso tras el secado, aumentando asf la resistencia en seco del compuesto de yeso. De este modo, la combinacion del almidon pregelatinizado y el dispersante naftalensulfonato proporciona un efecto similar a la cola en la union de los cristales de yeso endurecidos. Las sales trimetafosfato no han sido reconocidas en el pasado por afectar a los requisitos de agua de la lechada de yeso. Sin embargo, los presentes inventores han descubierto que aumentar el nivel de la sal trimetafosfato a niveles hasta ahora desconocidos en presencia de un dispersante espedfico hace posible lograr una adecuada fluidez de la lechada con una cantidad de agua inesperadamente reducida, incluso en presencia de altos niveles de almidon. Esto, por supuesto, es altamente deseable porque a su vez reduce el uso de combustible para el secado asf como el tiempo de proceso asociado a las fases posteriores del proceso de extraccion de agua. De este modo, los presentes inventores han descubierto tambien que la resistencia en seco del panel de yeso puede aumentarse utilizando un dispersante naftalensulfonato en combinacion con almidon pregelatinizado en la lechada utilizada para fabricar el panel para paredes.

[0005] Los paneles de yeso para paredes de la presente invencion debenan distinguirse de paneles o losas acusticas que no tienen laminas de cubierta. Ademas, los paneles para paredes de esta invencion debenan distinguirse de losas o paneles acusticos que incluyen poliestireno como agregado ligero. De manera destacada, las losas y paneles acusticos antes mencionados no cumplen muchas de las normas ASTM aplicables a paneles de yeso para paredes. Por ejemplo, los paneles acusticos conocidos no tienen la resistencia a flexion requerida de los paneles de yeso para paredes incluyendo aquellos de la presente invencion. Por el contrario, para que las losas o paneles acusticos cumplan las normas ASTM, se exige que la superficie expuesta de las losas o paneles acusticos tengan depresiones o huecos vados que no resultanan deseables en un panel de yeso para paredes, y afectarian de manera adversa a las propiedades de resistencia a la extraccion de clavos.

[0006] La generacion de polvo es un problema potencial durante la instalacion de todos los paneles de pared. Cuando el panel de yeso para paredes es trabajado, por ejemplo, mediante corte, serrado, encaminamiento, rotura, clavado o enroscado, o perforado, pueden generarse cantidades sustanciales de polvo de yeso. Para los fines de esta divulgacion, "polvorizacion" y "generacion de polvo" significa la liberacion de polvo en suspension

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en el espacio de trabajo de alrededor durante el trabajo de un producto que contiene yeso, por ejemplo, mediante corte, serrado, encaminamiento, marcado/rotura, clavado o enroscado, o perforado del panel para paredes. El trabajo puede incluir tambien generalmente la manipulacion del panel normal, que incluye el polvo producido al raspar o acanalar los paneles de manera accidental durante el transporte, porte e instalacion. Si se encontrara una forma de producir un panel para pared de baja densidad en la que dicha generacion de polvo fuera reducida de manera significativa, esto representana una contribucion especialmente util a la tecnica.

[0007] Los almidones pregelatinizados pueden facilitar lechadas que contienen yeso utiles. Por ejemplo, se revela un panel de yeso para pared de bajo polvo formado a partir de una lechada que contiene almidon pregelatinizado en US 2007/048490 A1. Un inconveniente del almidon pregelatinizado en comparacion con el almidon modificado con acido corriente es la demanda de agua superior. Por lo tanto, se requieren ratios mas elevadas de agua-estuco para producir una lechada con almidon pregelatinizado que tenga la fluidez adecuada para la formacion del panel para pared. Ademas, si se encuentra una forma de mejorar la fluidez en una lechada que contiene yeso concreta que incluye que contenga un almidon alternativo, un dispersante naftalensulfonato, y trimetafosfato de sodio, al tiempo que se mantiene una resistencia adecuada o se mejora la resistencia en un panel de yeso para paredes acabado, representana una util contribucion a la tecnica.

DIVULGACION DE LA INVENCION

[0008] La invencion comprende generalmente una lechada que incluye estuco, un almidon hidroxietilado, dispersante naftalensulfonato y trimetafosfato de sodio. El dispersante naftalensulfonato esta presente en una cantidad de 0,1% - 3,0% en peso basado en el peso de estuco seco. El almidon hidroxietilado esta presente en una cantidad de 0,5% en peso a 10% en peso basado en el peso del estuco seco en la formulacion. El trimetafosfato de sodio esta presente en una cantidad de 0,1% - 0,4% en peso basado en el peso del estuco seco. Otros aditivos de la lechada pueden incluir aceleradores, aglutinantes, fibras de vidrio o papel y otros componentes conocidos. La invencion tambien comprende los productos que contienen yeso hechos con dichas lechadas.

[0009] Un producto que contiene yeso conocido preferido es el panel de yeso para paredes. En este modo de realizacion, la invencion constituye un panel de yeso para paredes que comprende una composicion de yeso endurecida formada entre dos laminas de cubierta sustancialmente paralelas, la composicion de yeso endurecida realizada usando la lechada que contiene yeso de agua, estuco, un almidon hidroxietilado, un dispersante naftalensulfonato, y trimetafosfato de sodio. Este panel de yeso para paredes realizado segun la invencion tiene una alta resistencia inesperada, y todavfa un peso muy inferior a los paneles convencionales.

[0010] En otro modo de realizacion, la invencion constituye un metodo para hacer paneles de yeso para paredes mezclando una lechada que contiene yeso que comprende agua, estuco, un almidon hidroxietilado, dispersante naftalensulfonato, y trimetafosfato de sodio. donde el almidon hidroxietilado esta presente en una cantidad de al menos un 0,5% en peso hasta un 10% en peso basado en el peso de estuco. La lechada que contiene yeso resultante se deposita sobre una primera lamina de cubierta de papel, y se coloca una segunda lamina de cubierta de papel sobre la lechada depositada para formar un panel de yeso para paredes. El panel de yeso para paredes es cortado despues de que la lechada que contiene yeso se haya endurecido lo suficiente para cortarla, y el panel de yeso para paredes resultante es secado. Se usaran tambien otros ingredientes convencionales en la lechada que incluyen, cuando sea apropiado, aceleradores, aglutinantes, fibra de papel, fibra de vidrio, y otros ingredientes conocidos. Normalmente se anade una espuma de jabon para reducir la densidad del producto de panel de yeso para paredes final.

MEJOR MODO PARA LLEVAR A CABO LA INVENCION

[0011] Se ha descubierto de manera inesperada que los almidones hidroxietilados tienen una demanda de agua inferior mientras que mejoran la fluidez en una lechada que contiene yeso. Ademas, los paneles de yeso para paredes acabados preparados a partir de lechadas que contienen yeso que incluyen agua, estuco, un almidon hidroxietilado, dispersante naftalensulfonato, y trimetafosfato de sodio presentan caractensticas de resistencia mejoradas, especialmente rendimiento frente a extraccion de clavos.

[0012] El almidon hidroxietilado, a veces denominado "almidon etilado", debe usarse en lechadas que contienen yeso preparadas segun la presente invencion. Un almidon hidroxietilado preferido es S-Size 30G, un almidon de mafz modificado disponible en PacMoore Products, Hammond, Indiana, que tiene el siguiente analisis tfpico: humedad del 10 al 13%, pH de 5,0 a 7,5, tamano de partfcula 95% a traves de malla 100, densidad relativa 1,50, peso molecular: mayor de 10.000, densidad aparente 35 pcf (560 kg/m3). Vease tambien Ejemplo 11.

[0013] El almidon hidroxietilado debena utilizarse en una cantidad de al menos 0,5% en peso hasta 10% en peso, basado en el peso de estuco seco utilizado en la lechada que contiene yeso. En un modo de realizacion preferido, el almidon hidroxietilado se utiliza en una cantidad de 3% en peso basado en el peso de estuco seco.

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[0014] La fluidez mejorada de lechadas que contienen yeso esta relacionada con una viscosidad inferior. Se ha descubierto que una combinacion concreta de un almidon hidroxietilado, dispersante naftalensulfonato y trimetafosfato de sodio, utilizada en una lechada que contiene yeso realizada segun la presente invencion, proporciona una viscosidad inferior y mejores caractensticas de formacion de pelfcula que las lechadas realizadas con otros almidones. Por ejemplo, en muestras acuosas que comprenden almidon pregelatinizado, las viscosidades son relativamente altas, al tiempo que se producen pelfculas de buena resistencia con la coccion. En muestras acuosas que comprenden almidon hidroxietilado y un dispersante, se reducen las viscosidades, al tiempo que se produce una pelfcula que es demasiado flexible. En muestras acuosas que comprenden almidon hidroxietilado, un dispersante y trimetafosfato de sodio, se reducen las viscosidades, al tiempo que se produce una pelfcula que es fuerte, pero elastico. Vease el Ejemplo 12.

[0015] Sin pretender quedar vinculado a una teona, la combinacion concreta de un almidon hidroxietilado, dispersante naftalensulfonato y trimetafosfato de sodio, utilizada en una lechada que contiene yeso para la produccion de un panel de yeso para paredes proporciona un entrecruzamiento inesperadamente mejorado para proporcionar una pelfcula mas flexible, pero fuerte y elastica, que da lugar a propiedades de extraccion de clavos y otras caractensticas de resistencia mucho mejores de lo que se habna previsto de otro modo.

[0016] Segun un modo de realizacion de la presente invencion, se proporcionan productos que contienen yeso acabados realizados a partir de lechadas que contienen yeso que contienen estuco, un almidon hidroxietilado, dispersante naftalensulfonato, y trimetafosfato de sodio. El dispersante naftalensulfonato esta presente en una cantidad de 0,1% - 3,0% en peso basado en el peso de estuco seco. El almidon hidroxietilado esta presente en una cantidad de 0,5% en peso hasta 10% en peso basado en el peso de estuco seco en la formulacion. El trimetafosfato de sodio esta presente en una cantidad de 0,1% - 0,4% en peso basado en el peso de estuco seco. Otros ingredientes que pueden utilizarse en la lechada incluyen aglutinantes, fibra de papel, fibra de vidrio y aceleradores. Normalmente se anade una espuma de jabon a las lechadas que contienen yeso formuladas recientemente para reducir la densidad del producto que contiene yeso acabado, por ejemplo, panel de yeso para paredes.

[0017] La rehidratacion de sulfato de calcio hemihidratado (estuco) y posterior endurecimiento exige una cantidad teorica espedfica de agua (1-1/2 moles de agua/moles de estuco) para formar cristales de sulfato de calcio dihidratado. Sin embargo, el proceso comercial generalmente exige exceso de agua. Este exceso de agua de proceso produce huecos de agua de evaporacion en la matriz de cristales de yeso que son generalmente de forma sustancialmente irregular, y tambien estan interconectados con otros huecos de agua, formando canales irregulares en una red generalmente continua entre los cristales de yeso endurecidos. Por el contrario, los huecos de aire (burbujas) son introducidos en la lechada de yeso usando espuma de jabon. Los huecos de aire son generalmente de forma esferica/redonda, y tambien estan separados generalmente de otros huecos de aire y son, por tanto, generalmente discontinuos. Los huecos de agua pueden distribuirse dentro de las paredes de los huecos de aire (vease, por ejemplo, las Figs. 8-10).

[0018] En paneles para paredes mas blandos, el polvo puede quedar capturado tanto en huecos de agua como huecos de aire (p.ej., captura de pequenas agujas de yeso como polvo de cristal simple). Los paneles para paredes mas duros favorecen la captura de polvo en los huecos de aire, ya que se generan trozos o fragmentos mas grandes del nucleo de yeso endurecido al trabajar estos paneles. En este caso, los fragmentos de polvo son demasiado grandes para los huecos de agua, pero quedan atrapados en los huecos de aire. Es posible, segun un modo de realizacion de esta invencion, lograr una captura de polvo aumentada introduciendo una distribucion de tamanos hueco/poro preferida en el nucleo de yeso endurecido. Se prefiere tener una distribucion de tamanos de huecos pequenos y grandes, como una distribucion de huecos de aire y agua. En un modo de realizacion, puede prepararse una distribucion de huecos de aire preferida usando espuma de jabon. Veanse Ejemplos 6 y 7 a continuacion.

[0019] La ratio de huecos de aire (mayores de 10 micras) a huecos de agua (menos de 5 micras) dentro del nucleo de yeso endurecido puede oscilar entre 1,8:1 y 9:1. Una ratio preferida de huecos de aire (mayores de 10 micras) a huecos de agua (menos de 5 micras) dentro del nucleo de yeso endurecido puede oscilar entre 2:1 y 3:1. En un modo de realizacion, la distribucion de tamanos hueco/poro dentro del nucleo de yeso endurecido debena oscilar entre 10 - 30% de huecos inferiores a 5 micras y 70 - 90% de huecos superiores a 10 micras, como porcentaje de huecos totales medidos. Dicho de otro modo, la ratio de huecos de aire (mayores de 10 micras) a huecos de agua (menores de 5 micras) dentro del nucleo de yeso endurecido oscila entre 2,3:1 y 9:1. En un modo de realizacion preferido, la distribucion de tamanos hueco/poro dentro del nucleo de yeso endurecido debena oscilar entre 30 - 35% de huecos inferiores a 5 micras y 65 - 70% de huecos superiores a 10 micras, como porcentaje de huecos totales medidos. Dicho de otro modo, la ratio de huecos de aire (mayores de 10 micras) a huecos de agua (menos de 5 micras) dentro del nucleo de yeso endurecido oscila entre 1,8:1 y 2,3:1.

[0020] Se prefiere que el tamano de hueco de aire (burbuja) medio sea inferior a 100 micras de diametro. En un

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modo de realization preferido, la distribution de tamano hueco/poro dentro del nucleo de yeso endurecido es: mayor de 100 micras (20%), de 50 micras a 100 micras (30%) y menor de 50 micras (50%). Es decir, un tamano de hueco/poro medio preferido es de 50 micras.

[0021] Los huecos de aire pueden reducir la fuerza de adhesion entre un nucleo de yeso endurecido de baja densidad espumado y las laminas de cubierta. Puesto que mas de la mitad de los paneles de yeso compuestos en volumen puede consistir en huecos de aire debido a la espuma, la espuma puede interferir en la union entre el nucleo de yeso endurecido de baja densidad espumado y las laminas de cubierta de papel. Esto es abordado proporcionando de manera opcional una capa de alta densidad de union no espumada (o espumada de manera reducida) en las superficies de contacto con el nucleo de yeso de la lamina de cubierta superior o la lamina de cubierta inferior, o ambas la lamina de cubierta superior y la lamina de cubierta inferior, antes de aplicar las laminas de cubierta al nucleo. Esta formulation de capa de alta densidad de union no espumada, o alternativamente, de espumacion reducida, sera la misma que la formulacion del nucleo de lechada de yeso excepto que no se anadira jabon, o se anadira una cantidad de jabon (espuma) sustancialmente reducida. De manera opcional, para formar esta capa de union, la espuma puede extraerse mecanicamente de la formulacion del nucleo, o puede aplicarse una formulacion libre de espuma diferente a la superficie de contacto de papel de cubierta/nucleo de yeso endurecido de baja densidad espumado.

[0022] Se prefiere la espuma de jabon para introducir y controlar los tamanos de huecos de aire (burbujas) y distribucion en el nucleo de yeso endurecido, y para controlar la densidad del nucleo de yeso endurecido. Una rango preferido de jabon es desde 0,2 lb/MSF (0,001 kg/m2) hasta 0,7 lb/MSF (0,003 kg/m2); un nivel mas preferido de jabon es de 0,4 lb/MSF (0,002 kg/m2) a 0,5 lb/MSF (0,0024 kg/m2).

[0023] La espuma de jabon debe anadirse en una cantidad efectiva para producir las densidades deseadas, y de manera controlada. Para controlar el proceso, un operador debe monitorizar la espuma de la lmea de formation de paneles y mantener la envoltura llena. Si la envoltura no se mantiene llena, resultan paneles con bordes huecos, ya que la lechada no puede llenar el volumen necesario. El volumen de envoltura se mantiene lleno aumentando el uso de jabon para evitar la rotura de burbujas de aire durante la fabrication del panel (para una mejor retention de las burbujas de aire), o aumentando el mdice de espuma de aire. Por tanto, generalmente, el volumen de envoltura es controlado y ajustado aumentando o disminuyendo el uso de jabon, o aumentando o reduciendo el mdice de espuma de aire. La tecnica de controlar la espuma incluye ajustes de la "lechada dinamica" sobre la mesa anadiendo espuma de jabon para aumentar el volumen de lechada, o disminuyendo el uso de espuma de jabon para disminuir el volumen de lechada.

[0024] Un dispersante naftalensulfonato debe usarse en las lechadas que contienen yeso preparadas segun la presente invention. Los dispersantes naftalensulfonato utilizados en la presente invention incluyen acido polinaftalensulfonico y sus sales (polinaftalensulfonatos) y derivados, los cuales son productos de condensation de acidos naftalensulfonicos y formaldehido. Los polinaftalensulfonatos especialmente deseables incluyen naftalensulfonato de calcio y sodio. El peso molecular medio de los naftalensulfonatos puede oscilar entre 3.000 y 27.000, aunque se prefiere que el peso molecular sea de entre 8.000 y 22.000, y mas preferiblemente que el peso molecular sea de entre 12.000 y 17.000. Como producto comercial, un dispersante de peso molecular superior tiene una viscosidad superior, y contenido de solidos inferior, que un dispersante de peso molecular inferior. Los naftalensulfonatos utiles incluyen DILOFLO, DAXAD y LOMAR D, disponibles en GEO Specialty Chemicals, Lafayette, Indiana. Los naftalensulfonatos se utilizan preferiblemente como soluciones acuosas en el rango de 35-55% en peso de contenido de solidos, por ejemplo. Se prefiere en mayor medida utilizar los naftalensulfonatos en forma de una solution acuosa, por ejemplo, en el rango de 40-45% en peso de contenido de solidos. De manera alternativa, cuando sea procedente, los naftalensulfonatos pueden usarse en forma de polvo o solido seco, como LOMAR D, por ejemplo.

[0025] Los polinaftalensulfonatos utiles en la presente invencion tienen la estructura general (I):

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donde n es > 2, y donde M es sodio, potasio, calcio y similares.

[0026] El dispersante naftalensulfonato, preferiblemente como una solucion en agua del 45% en peso, puede usarse en un rango de 0,5% a 3,0% en peso basado en el peso del estuco seco utilizado en la formulacion del compuesto de yeso. Un rango mas preferido de dispersante naftalensulfonato es de 0,5% a 2,0% en peso basado en el peso de estuco seco, y un rango aun mas preferido es de 0,7% a 2,0% en peso basado en el peso de estuco seco. Por el contrario, el panel de yeso para paredes conocido contiene este dispersante a niveles de 0,4% en peso, o inferiores, basado en el peso de estuco seco.

[0027] Dicho de otra manera, el dispersante naftalensulfonato, basado en peso seco, puede usarse en un rango de 0,1% a 1,5% en peso basado en el peso del estuco seco utilizado en la formulacion del compuesto de yeso. Un rango mas preferido de dispersante naftalensulfonato, basado en solidos secos, es de 0,25% a 0,7% en peso basado en el peso de estuco seco, y un rango aun mas preferido (basado en solidos secos) es de 0,3% a 0,7% en peso basado en el peso de estuco seco.

[0028] La lechada que contiene yeso puede contener opcionalmente una sal trimetafostato, por ejemplo, trimetafosfato de sodio. Cualquier polifosfato o metafosfato soluble en agua adecuado puede usarse segun la presente invencion. Se prefiere el uso de una sal trimetafosfato, que incluye sales dobles, que son sales de trimetafosfato que tienen dos cationes. Las sales trimetafosfato especialmente utiles incluyen trimetafosfato de sodio, trimetafosfato de potasio, trimetafosfato de calcio, trimetafosfato de calcio y sodio, trimetafosfato de litio, trimetafosfato de amonio, y similares, o combinaciones de los mismos. Una sal trimetafosfato preferida es trimetafosfato de sodio. Se prefiere utilizar la sal trimetafosfato como solucion acuosa, por ejemplo, en el rango de 10-15% en peso de contenido de solidos. Tambien pueden utilizarse otros polifosfatos dclicos o adclicos, como se describe en la patente estadounidense n° 6.409.825 de Yu et al., incorporada aqrn mediante referencia.

[0029] El trimetafosfato de sodio es un aditivo conocido en las composiciones que contienen yeso, aunque se utiliza generalmente en un rango de 0,05% a 0,08% en peso basado en el peso de estuco seco utilizado en la lechada de yeso. En los modos de realizacion de la presente invencion, el trimetafosfato de sodio (u otro polifosfato o metafosfato soluble en agua) puede estar presente en un rango de 0,10% a 0,4% en peso basado en el peso de estuco seco utilizado en la formulacion de compuesto de yeso. Un rango preferido de trimetafosfato de sodio (u otro polifosfato o metafosfato soluble en agua) es de 0,12% a 0,3% en peso basado en el peso de estuco seco utilizado en la formulacion de compuesto de yeso.

[0030] Hay dos formas de estuco, alfa y beta. Estos dos tipos de estuco son producidos por distintos medios de calcinacion. En las presentes invenciones puede usarse la forma beta o la forma alfa de estuco.

[0031] Pueden utilizarse aceleradores en las composiciones que contienen yeso de la presente invencion, como se describe en la patente estadounidense n° 6.409.825 de Yu et al., incorporada aqrn mediante referencia. Puede producirse un acelerador resistente al calor (HRA, por sus siglas en ingles) deseable a partir de la molienda en seco de yeso natural (sulfato de calcio dihidratado). Pueden utilizarse pequenas cantidades de aditivos (normalmente el 5% en peso) como azucar, dextrosa, acido borico, y almidon para producir este HRA. Actualmente se prefiere azucar o dextrosa. Otro acelerador util es "acelerador estabilizado de clima" o "acelerador estable de clima" (CSA, por sus siglas en ingles) como se describe en la patente estadounidense n° 3.573.947, incorporada aqrn mediante referencia.

[0032] La ratio agua/estuco (w/s), o "WSR" es un parametro importante, ya que el exceso de agua debe eliminarse eventualmente por calentamiento. En los modos de realizacion de la presente invencion, una ratio w/s preferida es de 0,7 a 1,3. En un modo de realizacion preferido, la ratio w/s es 0,8.

[0033] Otros aditivos de la lechada de yeso pueden incluir aceleradores, aglutinantes, agentes impermeabilizantes, fibras de vidrio o papel, arcilla, biocida y otros componentes conocidos.

[0034] Las laminas de cubierta puede hacerse de papel como en los paneles de yeso para paredes convencionales, aunque pueden usarse otros materiales de lamina de cubierta utiles conocidos en la tecnica (p.ej., esterillas de fibra de vidrio). Las laminas de cubierta de papel proporcionan caractensticas de resistencia al panel de yeso para paredes. El papel de lamina de cubierta util incluye Manila de 7 capas y News-line de 5 capas, disponibles en United States Gypsum Corporation, Chicago, Illinois; Grey-Back de 3 capas y Manila Ivory de 3 capas, disponible en Carauster, Newport, Indiana; y Manila papel grueso y papel mH Manila HT (alta resistencia), disponible en United States Gypsum Corporation, Chicago, Illinois. Las laminas de cubierta de papel comprenden laminas de cubierta superior, o papel frontal, y laminas de cubierta inferior, o papel trasero. Un papel de lamina de cubierta trasera preferido es News-Line de 5 capas. Los papeles de lamina de cubierta frontal preferida incluyen papel MH Manila HT (alta resistencia) y Manila de 7 capas.

[0035] Las esterillas fibrosa pueden utilizarse tambien como una o ambas de las laminas de cubierta. Una

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esterilla fibrosa util es una esterilla de fibra de vidrio en la que los filamentos de fibra de vidrio estan unidos mediante un adhesivo. Preferiblemente las esterillas fibrosas seran esterillas de fibra de vidrio no tejida en las que los filamentos de fibra de vidrio estan unidos mediante un adhesivo. Mas preferiblemente, las esterillas de fibra de vidrio no tejida tendran un revestimiento de resina grueso. Por ejemplo, podnan usarse las esterillas de fibra de vidrio no tejida Duraglass, disponibles en Johns-Manville, que tienen un peso de 1,2-2,0 libras/100pies cuadrados (0,059-0,098 kg/m2), con 40-50% del peso de la esterilla viniendo del revestimiento de resina. Otras esterillas fibrosas utiles incluyen, sin caracter limitativo, esterillas tejidas de vidrio y tejidos no celulosicos.

[0036] Los siguientes ejemplos ilustran en mayor medida la invencion. No deberan interpretarse de ningun modo limitativos del alcance de la invencion.

EJEMPLO 1

Formulaciones de lechada de yeso de muestra (ejemplo no acorde a la presente invencion)

[0037] Las formulaciones de lechada de yeso se muestran en la Tabla 1 a continuacion. Todos los valores en la Tabla 1 estan expresados en porcentaje en peso basado en el peso de estuco seco. Los valores entre parentesis son peso seco en libras (kg) (lb/MSF) (kg/m2).

TABLA 1

Componente: Formulacion A Formulacion B

Estuco (lb/MSF): (732 lb/MSF) (3,57 kg/m2) (704 lb/MSF) (3,45 kg/m2)

Trimetafosfato de sodio: 0,20 (1,50 lb/MSF)(0,0073 kg/m2) 0,30 (2,14 lb/MSF)(0,010 kg/m2)

Dispersante (naftalensulfonato): 0,18 (1,35 lb/MSF)(0,0066 kg/m2) 0,581 (4,05 lb/MSF)(0,02 kg/m2)

Almidon pregelatinizado (polvo seco): 2,7 (20 lb/MSF)(0,1 kg/m2) 6,4 (45 lb/MSF)(0,22 kg/m2)

Almidon de panel: 0,41 (3,0 lb/MSF)(0,02 kg/m2) 0

Acelerador resistente al calor (HRA): (15 lb/MSF) (0,073 kg/m2) (15 lb/MSF)(0,073 kg/m2)

Fibra de vidrio: 0,27 (2,0 lb/MSF)(0,0098 kg/m2) 0,28 (2,0 lb/MSF)(0,0098 kg/m2)

Fibra de papel: 0 0,99 (7,0 lb/MSF)(0,034 kg/m2)

Jabon*: 0,03 (0,192 lb/MSF)(0,00094 kg/m2) 0,03 (0,192 lb/MSF)(0,00094 kg/m2)

Agua total (lb): 805 lb (365 kg) 852 lb (386 kg)

Ratio agua/estuco: 1,10 1,21

*Utilizado para pregenerar espuma. 1 1,28% en peso como una solucion acuosa 45%.

EJEMPLO 2

Preparacion de paneles de yeso para paredes

[0038] Los paneles de yeso para paredes de muestra se preparan segun la patente estadounidense n° 6.342.284 de Yu et al. Y 6.632.550 de Yu et al., incorporadas aqu mediante referencia. Esto incluye la generacion separada

5 de espuma y la introduccion de la espuma en la lechada de todos los otros ingredientes como se describe en el Ejemplo 5 de estas patentes.

[0039] Los resultados de la prueba para los paneles de yeso para paredes fabricados usando las Formulaciones A y B del Ejemplo 1, y un panel de control normal se muestran en la Tabla 2 a continuacion. Como en este ejemplo y otros ejemplos a continuacion, se realizaron pruebas de resistencia a la extraccion de clavos, dureza

10 del nucleo y resistencia a flexion segun ASTM C-473. De manera adicional, se observa que el panel de yeso para paredes tfpico es aproximadamente de 1/2 pulgadas (1,3 cm) de grosor y tiene un peso de entre 1600 y 1800 libras por 1.000 pies cuadrados de material, o lb/MSF (7,7-8,7 kg/m2). ("MSF" es una abreviatura estandar en la tecnica para mil pies cuadrados; es una medida de area para cajas, medios corrugados y paneles para paredes.)

15 TABLA2

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Resultados de pruebas de laboratorio: Panel de control Panel de formulacion A Panel de formulacion B

Peso de panel (lb/MSF): 1587 lb/MSF) (7,75 kg/m2) 1066 lb/MSF) (5,20 kg/m2) 1042 lb/MSF) (5,09 kg/m2)

Resistencia a extraccion de clavos (lb): 81,7 lb (37,1 kg) 50,2 lb (22,8 kg) 72,8 lb (33,0 kg)

Dureza del nucleo (lb): 16,3 lb (7,39 kg) 5,2 lb (2,4 kg) 11,6 lb (5,26 kg)

Carga de union humidificada (lb): 17,3 lb (7,85 kg) 20,3 lb (9,21 kg) 15,1 lb (6,85 kg)

Fallo de union humidificada (%): 0,6 5 11,1

Resistencia a flexion, mirando hacia arriba (MD) (lb): 47 lb (21 kg) 47,2 lb (21,4 kg) 52,6 lb (23,9 kg)

Resistencia a flexion, mirando hacia abajo (MD) (lb): 51,5 lb (23,4 kg) 66,7 lb (30,3 kg) 78,8 lb (35,7 kg)

Resistencia a flexion, mirando hacia arriba (XMD) (lb): 150 lb (68 kg) 135,9 lb (61,64 kg) 173,1 lb (78,52 kg)

Resistencia a flexion, mirando hacia abajo (XMD) (lb): 144,4 lb (65,5 kg) 125,5 lb (56,9 kg) 165,4 lb (75,0 kg)

MD: direccion de la maquina XMD: transversal a la direccion de la maquina

[0040] Como se ilustra en la Tabla 2, los paneles de yeso para paredes preparados utilizando las lechadas de Formulacion Ay B presentan reducciones significativas en peso en comparacion con el panel de control. En 35 relacion de nuevo con la Tabla 1, las comparaciones del panel de la Formulacion A y el panel de la Formulacion B son las mas sorprendentes. Las ratios de agua/estuco (w/s) son similares en la Formulacion A y Formulacion B. Un nivel significativamente superior de dispersante naftalensulfonato es utilizado tambien en la Formulacion B. Ademas, en la Formulacion B se utilizo almidon sustancialmente mas pregelatinizado, 6% en peso, un aumento mayor del 100% sobre la Formulacion A acompanado por aumentos notables de resistencia. Incluso asf, la 40 demanda de agua para producir una fluidez reducidapermanecio baja en la lechada de Formulacion B, siendo la diferencia un 10% en comparacion con la Formulacion A. La baja demanda de agua en ambas Formulaciones se atribuye al efecto sinergico de la combinacion de dispersante naftalensulfonato y trimetafosfato de sodio en la

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lechada de yeso, que aumenta la fluidez de la lechada de yeso, incluso en presencia de un nivel sustancialmente mayor de almidon pregelatinizado.

[0041] Como se ilustra en la Tabla 2, los paneles para paredes preparados utilizando la lechada de Formulacion B presentan una resistencia sustancialmente aumentada en comparacion con el panel para paredes preparado utilizando la lechada de la Formulacion A. Al incorporar cantidades aumentadas de almidon pregelatinizado en combinacion con cantidades aumentadas de dispersante naftalensulfonato y trimetafosfato de sodio, la resistencia a la extraccion de clavos en el panel de Formulacion B mejoro en un 45% sobre el panel de la Formulacion A. Tambien se observaron aumentos sustanciales en la resistencia a flexion en el panel de Formulacion B en comparacion con el panel de Formulacion A.

EJEMPLO 3

Ensayos de reduccion de peso del panel de yeso para paredes de 1/2 pulgada (1,3 cm) (Ejemplo no conforme a la presente invencion)

[0042] A continuacion, se muestran en la Tabla 3 ejemplos adicionales de paneles de yeso para paredes (Paneles C, D y E), que incluyen formulaciones de lechada y resultados de ensayo. Las formulaciones de lechada de la Tabla 3 incluyen componentes principales de las lechadas. Todos los valores entre parentesis estan expresados en porcentaje en peso basado en el peso de estuco seco.

TABLA 3

Parametro/componente formulacion de ensayo: Panel de control Panel de formulacion C Panel de formulacion D Panel de formulacion E

Estuco seco (lb/MSF): 1300 (6,3 kg/m2) 1281(6,25 kg/m2) 1196(5,84 kg/m2) 1070 (5,22 kg/m2)

Acelerador (lb/MSF): 9,2 (0,045 kg/m2) 9,2 (0,045 kg/m2) 9,2 (0,045 kg/m2) 9,2 (0,045 kg/m2)

DILOFLO1 (lb/MSF): 4,1 (0,020 kg/m2) (0,32%) 8,1 (0,040 kg/m2) (0,63%) 8,1 (0,040 kg/m2) (0,68%) 8,1 (0,040 kg/m2) (0,76%)

Almidon corriente (lb/MSF): 5,6 (0,027 kg/m2) (0,43%) 0 0 0

Almidon de mafz pregelatinizado (lb/MSF): 0 10 (0,05 kg/m2) (0,78%) 10 (0,05 kg/m2) (0,84%) 10 (0,05 kg/m2) (0,93%)

Trimetafosfato de sodio (lb/MSF): 0,7 (0,003 kg/m2) (0,05%) 1,6 (0,0078 kg/m2) (0,12%) 1,6 (0,0078 kg/m2) (0,13%) 1,6 (0,0078 kg/m2) (0,15%)

Ratio agua / estuco total (w/s): 0,82 0,82 0,82 0,84

Resultados de pruebas de formulacion de ensayo

Peso panel seco (lb/MSF): 1611 (7,87 kg/m2) 1570 (7,67 kg/m2) 1451 (7,08 kg/m2) 1320 (6,44 kg/m2)

Resistencia a extraccion de clavos (lb): 77,3t (35,1 kg) 85,5 (38,8 kg) 77,2 (35,0 kg) 65,2 (29,6 kg)

t Estandar ASTM: 77 lb (35 kg) 1 DILOFLO es una solucion de naftalensulfonato en agua al 45%

[0043] Como se ilustra en la Tabla 3, los paneles C, D y E se realizaron de una lechada que tiene cantidades sustancialmente aumentadas de almidon, dispersante DILOFLO y trimetafosfato de sodio en comparacion con el panel de control (un aumento del doble sobre el porcentaje del almidon y dispersante, y un aumento del doble o triple para el trimetafosfato), mientras se mantiene la ratio w/s constante. Sin embargo, el peso del panel es

5 reducido significativamente y la resistencia medida mediante resistencia a la extraccion de clavos no se vio drasticamente afectada. Por lo tanto, en este ejemplo de un modo de realizacion de la invencion, la nueva formulacion (como, por ejemplo, Panel D) puede proporcionar mayor almidon formulado en una lechada util y fluida, mientras se mantiene la misma ratio w/s y una resistencia adecuada.

EJEMPLO 4

10 Ensayo de resistencia cubica de yeso humedo (Ejemplo no conforme a la presente invencion)

[0044] Los ensayos de resistencia cubica humeda se llevaron a cabo utilizando estuco en panel Southard CKS, disponible en United States Gypsum Corp., Chicago, Illinois y agua corriente en el laboratorio para determinar su resistencia a compresion humeda. Se utilizo el siguiente procedimiento de ensayo en laboratorio.

[0045] Se utilizo estuco (1000 g), CSA (2 g) y agua corriente (1200 cc) a 70°F (120 °C) para cada molde cubico 15 de yeso humedo. El almidon de mafz pregelatinizado (20 g, 2,0% basado en peso de estuco) y CSA (2 g, 0,2%

basado en peso de estuco) se mezclaron en seco minuciosamente primero en una bolsa de plastico con el estuco antes de mezclar con la solucion de agua corriente que contema ambos 2%, como se indica en la Tabla 4). Se utilizaron tambien cantidades variables de trimetafosfato de sodio como se indica en la Tabla 4.

[0046] Los ingredientes secos y la solucion acuosa se combinaron inicialmente en un mezclador Waring de 20 laboratorio, la mezcla producida se dejo empapar durante 10 segundos y a continuacion se mezclo la mezcla a

baja velocidad durante 10 segundos para producir la lechada. Las lechadas asf formadas se moldearon en tres moldes cubicos de 2"x2"x2" (5 x 5 x 5 cm). Los cubos moldeados se extrajeron entonces de los moldes, se pesaron y se sellaron dentro de bolsas de plastico para evitar la perdida de humedad antes de que se realizara el ensayo de resistencia a la compresion. La resistencia a compresion de los cubos humedos se midio utilizando 25 una maquina ATS y se registro como una media en libras por pulgada cuadrada (psi). Los resultados obtenidos fueron los siguientes:

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Muestra de ensayo n°: Trimetafosfato de sodio, gramos (% peso basado en estuco seco) DILOFLO 1 (% peso basado en estuco seco) Peso cubo humedo (2"X2"X2"), (5x5x5 cm) g Resistencia a compresion cubo humedo, psi

1: 0 1,5 183,57 321 (2,21 MPa)

2: 0,5 (0,05) 1,5 183,11 357 (2,46 MPa)

3: 1 (0,1) 1,5 183,19 360 (2,48 MPa)

4: 2 (0,2) 1,5 183,51 361 (2,49 MPa)

5: 4 (0,4) 1,5 183,65 381 (2,63 MPa)

6: 10 (1,0) 1,5 183,47 369 (2,54 MPa)

7: 0 1,0 184,02 345 (2,38 MPa)

8: 0,5 (0,05) 1,0 183,66 349 (2,41 MPa)

9: 1 (0,1) 1,0 183,93 356 (2,45 MPa)

10: 2 (0,2) 1,0 182,67 366 (2,52 MPa)

11: 4 (0,4) 1,0 183,53 365 (2,52 MPa)

12: 10 (1,0) 1,0 183,48 341 (2,35 MPa)

13: 0 2,0 183,33 345 (2,38 MPa)

14: 0,5 (0,05) 2,0 184,06 356 (2,45 MPa)

15: 1 (0,1) 2,0 184,3 363 (2,50 MPa)

16: 2 (0,2) 2,0 184,02 363 (2,50 MPa)

17: 4 (0,4) 2,0 183,5 368 (2,54 MPa)

18: 10 (1,0) 2,0 182,68 339 (2,34 MPa)

1 DILOFLO es una solucion de naftalensulfonato en agua al 45%

[0047] Como se ilustra en la Tabla 4, las muestras 4-5, 10-11, y 17, que presentan niveles de trimetafosfato de sodio en el rango de 0,12 - 0,4% de la presente invencion proporciono generalmente una resistencia a la compresion cubica humeda superior en comparacion con las muestras con trimetafosfato de sodio fuera de esta rango.

EJEMPLO 5

Ensayos de produccion en planta de panel de yeso para paredes ligero de 1/2 pulgada (1,3 cm) (Ejemplo no conforme a la presente invencion)

[0048] Se llevaron a cabo ensayos adicionales (paneles de ensayo 1 y 2), que incluyen formulaciones de lechada y los resultados de ensayo se muestran en la Tabla 5 a continuacion. Las formulaciones de lechada de la Tabla 5 incluyen componentes principales de las lechadas. Los valores entre parentesis se expresan como porcentaje en peso basado en el peso de estuco seco.

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Parametro/compo- nente de formulacion de ensayo: Panel de control 1 Formulacion de planta Panel de ensayo 1 Panel de control 2 Formulacion de planta Panel de ensayo 2

Estuco seco (Ib/MSF): 13081b/MSF) (6,39 kg/m2) 1160 lb/MSF) (5,66kg/m2) 1212 lb/MSF) (5,92 kg/m2) 1120 lb/MSF) (5,47kg/m2)

DILOFLO1 (Ib/MSF): 5,98 lb/MSF)(0,0292 kg/m2) (0,457%) 7,98 lb/MSF)(0,0390 kg/m2) (0,688%) 7,18 lb/MSF) (0,0351 kg/m2) (0,592%) 8,99 lb/MSF)(0,0439 kg/m2) (0,803%)

Almidon corriente (lb/MSF): 5,0 lb/MSF)(0,024 kg/m2) (0,38%) 0 4,6 lb/MSF) (0,022 kg/m2) (0,38%) 0

Almidon de malz pregelatinizado (Ib/MSF): 2,0 lb/MSF)(0,0098 kg/m2) (0,15%) 10 lb/MSF)(0,05 kg/m2) (0,86%) 2,5 lb/MSF) (0,012 kg/m2) (0,21%) 9,0 lb/MSF)(0,044 kg/m2) (0,80%)

Trimetafosfato de sodio (Ib/MSF): 0,7 lb/MSF)(0,003 kg/m2) (0,05%) 2,0 lb/MSF)(0,0098 kg/m2) (0,17%) 0,6 lb/MSF) (0,003 kg/m2) (0,05%) 1,6 lb/MSF)(0,0078 kg/m2) (0,14%)

Ratio agua/estuco total (w/s): 0,79 0,77 0,86 0,84

Resultados de ensayo de formulacion de ensayo

Peso del panel en seco (lb/MSF): 1619 lb/MSF) (7,91 kg/m2) 1456lb/MSF) (7,12 kg/m2) 1553 lb/MSF) (7,58 kg/m2) 1443 lb/MSF) (7,05 kg/m2)

Resistencia a extraccion de clavos (lb): 81,5tlb (37,0 kg) 82,4 lb (37,4 kg) 80,7 lb (36,6 kg) 80,4 lb (36,5 kg)

Resistencia a flexion, media (MD) (lb): 41,7 lb (18,9 kg) 43,7lb (19,8 kg) 44,8 lb (20,3 kg) 46,9 lb (21,3 kg)

Resistencia a flexion, media (XMD) (lb): 134,1 lb (60,83 kg) 135,5 lb (61,46 kg) 146 lb (66,2 kg) 137,2 lb (62,23 kg)

Carga de union2 humidificada, media (lb): 19,2 lb (8,71 kg) 17,7 lb (8,03 kg) 20,9 lb (9,48 kg) 19,1 lb (8,66 kg)

Fallo de union2,3 humidificada (%): 1,6 0,1 0,5 0

t Estandar ASTM: 77 lb (35 kg) MD: direccion de la maquina XMD: transversal a la direccion de la maquina 1 DILOFLO es una solucion de naftalensulfonato en agua al 45% 2 90°F (32,22°C)/ 90% humedad relativa 3 Se comprende bien que bajo estas condiciones de ensayo, los porcentajes de Indices de fallo < 50% resultan aceptables.

[0049] Como se ilustra en la Tabla 5, los paneles de ensayo 1 y 2 se realizaron a partir de una lechada que tema cantidades sustancialmente aumentadas de almidon, dispersante DILOFLO, y trimetafosfato de sodio, mientras se disminuye ligeramente la ratio w/s, en comparacion con los paneles de control. Sin embargo, la resistencia medida mediante ensayos de flexion y resistencia a la extraccion de clavos se mantuvo o mejoro, y el peso del

5 panel se redujo de manera significativa. Por lo tanto, en este ejemplo de un modo de realizacion de la invencion, la nueva formulacion (como, por ejemplo, panel de ensayo 1 y 2) puede proporcionar mayor trimetafosfato y almidon formulado en una lechada util y fluida, mientras se mantiene sustancialmente la misma ratio w/s y una resistencia adecuada.

EJEMPLO 6

10 Ensayos de produccion en planta de panel de yeso para paredes ultra ligeros de 1/2 pulgada (1,3 cm) (Ejemplo no conforme a la presente invencion)

[0050] Se llevaron a cabo ensayos adicionales (paneles de ensayo 3 y 4) usando la Formulacion B (Ejemplo 1) como en el Ejemplo 2, excepto que el almidon de mafz pregelatinizado se preparo con agua a una concentracion del 10% (preparacion de almidon humeda) y se utilizo una mezcla de jabones HYONIC 25 AS and PFM 33

15 (disponibles en GEO Specialty Chemicals, Lafayette, Indiana). Por ejemplo, el panel de ensayo 3 se preparo con una mezcla de HYONIC 25 AS y PFM 33 oscilando entre 65-70% en peso de 25 AS, y el resto pFm 33. Por ejemplo, el panel de ensayo 4 se preparo con una mezcla 70/30 peso/peso de HYONIC 25AS/HYONIC PFM 33. Los resultados del ensayo se muestran en la Tabla 6 a continuacion.

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[0051] Como se ilustra en la Tabla 6, las caractensticas de resistencia medidas mediante extraccion de clavos y 35 dureza del nucleo se encontraban por encima del estandar ASTM. Tambien se midio que la resistencia a flexion superaba el estandar ASTM. De nuevo, en este ejemplo de un modo de realizacion de la invencion, la nueva formulacion (como, por ejemplo, panel de ensayo 3 y 4) puede proporcionar mayor trimetafosfato y almidon formulado en una lechada util y fluida, mientras se mantiene una resistencia adecuada.

EJEMPLO 7

40 [0052] Calculo del porcentaje de volumen de huecos en nucleo de panel de yeso para paredes de 1/2 pulgada

(1,3 cm) de grosor en funcion del peso del panel y los resultados de corte de sierra (Ejemplo no conforme a la presente invencion)

TABLA 6

Resultado de pruebas de laboratorio: Panel de ensayo 3 (Formulacion B mas mezcla de jabon HYONIC 65/35) (n = 12) Panel de ensayo 4 (Formulacion B mas mezcla de jabon HYONIC 70/30) (n = 34)*

Peso de panel (lb/MSF): 1106 lb/MSF) (5,40 kg/m2) 1013 lb/MSF) (4,95 kg/m2)

Resistencia a extraccion de clavosa (lb): 85,5 lb (38,8 kg) 80,3 lb (36,4 kg)

Dureza del nucleob (lb): > 15 lb (> 6,8 kg) 12,4 lb (5,6 kg)

Resistencia a flexion, mediac (MD) (lb): 55,6 lb (25,2 kg) 60.31 lb (27,4 kg)

Resistencia a flexion, media (XMD) (lb): 140,1 lb (63,6 kg) 142.31 lb (64,6 kg)

* Excepto lo senalado. 1 n = 4 MD: direccion de la maquina XMD: transversal a la direccion de la maquina a Estandar ASTM: 77 lb (35 kg) b Estandar ASTM: 11 lb (5 kg) c Estandar ASTM: 36 lb (16 kg) d Estandar ASTM: 107 lb (48,5 kg)

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[0053] Se llevaron a cabo ensayos adicionales para determinar las densidades y volumenes de huecos (paneles de ensayo n° 5 a 13) utilizando la Formulacion B (Ejemplo 1) como en el Ejemplo 2, excepto que el almidon de mafz pregelatinizado se preparo con agua a una concentracion del 10% (preparacion de almidon humedo), se utilizo 0,5% fibra de vidrio, y se utilizo naftalensulfonato (DILOFLO) a un nivel de 1,2% en peso como una solucion acuosa al 45%. La espuma de jabon se produjo utilizando un generador de espuma de jabon y se introdujo en la lechada de yeso en una cantidad efectiva para proporcionar las densidades deseadas. En el presente ejemplo, se utilizo jabon a un nivel de 0,25 lb/MSF (0,0012 kg/m2) a 0,45 lb/MSF (0,0022 kg/m2). Es decir, el uso de espuma de jabon se aumento o disminuyo segun fuera adecuado. En cada ejemplo, el grosor del panel para paredes era de 1/2 pulgada (1,3 cm), y el volumen de nucleo se asumio uniforme a 39,1 ft3/MSF (0,0119 m3/m2). Se midieron los volumenes de huecos a traves de las muestras de panel para paredes de 4 pies (1,2 m) de ancho de las cuales se quito el papel frontal y trasero. Los papeles frontal y trasero pueden tener un grosor en el rango de 11-18 mil (0,28-0,46 mm) (cada lado). Los tamanos de poro/volumenes de hueco y distribucion de tamano de poro se determinaron mediante microscopfa electronica de barrido y tecnologfa de barrido TC por rayos X (XMT, por sus siglas en ingles).

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Panel de ensayo n°: Peso de panel (lb/MSF) Volumen de hueco de espuma1 (ft3/MSF) Distribucion de tamano de poro de espuma (%)t Volumen de hueco evaporativo2 (ft3/MSF) Distribucion de tamano de poro evap. (%)t Volumen de hueco en nucleo total3 (%) Densidad de nucleo de panel (pcf)4

5: 1600-1700 (Control) (7,88,3 kg/m2) 15 (0,0046 m3/m2) 54 12,7 (0,00387 m3/m2) 46 70,8 39-41 (620-660 kg/m3)

6: 1400 (6,8 kg/m2) 19,6 (0,00597 m3/m2) 66 10,3 (0,00313 m3/m2) 34 76,5 34 (540 kg/m3)

7: 1300 (6,3 kg/m2) 21,1 (0,00643 m3/m2) 69 9,4 (0,0029 m3/m2) 31 78,0 31 (500 kg/m3)

8: 1200 (5,9 kg/m2) 20,9 (0,00637 m3/m2) 68 10,0 (0,00305 m3/m2) 32 79,0 28 (450 kg/m3)

9: 1100 (5,4 kg/m2) 21,1 (0,00643 m3/m2) 67 10,4 (0,00317 m3/m2) 33 80,6 26 (420 kg/m3)

10: 1000 (5 kg/m2) 20,9 (0,00637 m3/m2) 65 11,1 (0,00338 m3/m2) 35 81,8 23 (370 kg/m3)

11: 900 (4,4 kg/m2) 23,4 (0,00713 m3/m2) 71 9,5 (0,0029 m3/m2) 29 84,1 21 (340 kg/m3)

12: 800 (3,9 kg/m2) 25,5 (0,00777 m3/m2) 76 8,1 (0,0025 m3/m2) 24 85,9 18(290 kg/m3)

13: 500 (2,4 kg/m2) 31,5 (0,00960 m3/m2) 88 4,5 (0,0014 m3/m2) 12 92,1 10(160 kg/m3)

1 Huecos de aire (burbujas) > 10 micras 2 Huecos de agua > 5 micras 3 Basado en vol. nucleo uniforme = 39,1 ft3/MSF (0,0119 m3/m2); a saber, volumen de hueco en nucleo total = vol. hueco de espuma + vol. hueco evaporativo/ 39,1 x 100 4 Basado en vol. de nucleo uniforme = 39,1 ft3/MSF (0,0119 m3/m2); a saber, densidad de nucleo de panel (pcf) = peso de panel (lb/MSF) - peso de laminas de cubierta de papel (lb/MSF)/ 39.1 ft3/MSF = peso de panel (lb/MSF) - 90 lb/MSF/ 39,1 ft3/MSF ((0,4 kg/m2)/(0,0119 m3/m2)) t Porcentaje de huecos medidos totales

[0054] Como se ilustra en la Tabla 7, se realizaron muestras de panel de ensayo que tienen volumenes de hueco de nucleo totales que oscilan entre 79,0% y 92,1%, que corresponden a densidades de nucleo del panel que oscilan entre 28 pcf (450 kg/m3) hasta 10 pcf (160 kg/m3), respectivamente. Como ejemplo, el corte de sierra del panel de ensayo 10, que tiene un volumen de hueco de nucleo total de 81,8% y una densidad de nucleo del panel de 23 pcf (370 kg/m3), genera aproximadamente un 30% menos de polvo que el panel de control. Como ejemplo adicional, si se realizaran paneles para paredes con una formulacion convencional con menos aglutinante (como almidon con o sin dispersante) que tuvieran significativamente menos de un 75 - 80% de volumen de hueco de nucleo total, se esperana una generacion de polvo notablemente mayor en el corte, serrado, encaminamiento, rotura, clavado o enroscado, o perforado. Por ejemplo, los paneles para paredes convencionales pueden generar fragmentos de polvo al cortar con sierra que tienen un diametro medio de 20-30

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micras, y un diametro mmimo de 1 micra. Por el contrario, los paneles de yeso para paredes de la presente invencion generaran fragmentos de polvo al cortar con sierra que tienen un diametro medio de 30-50 micras, y un diametro mmimo de 2 micras; el marcar/partir producira fragmentos incluso mayores.

[0055] Se ha demostrado que la combinacion de diversos componentes esenciales utilizada para producir la lechada que contiene yeso, a saber: estuco, dispersante naftalensulfonato, almidon de mafz pregelatinizado, trimetafosfato de sodio y fibras de vidrio y/o papel, en combinacion con una cantidad suficiente y efectiva de espuma de jabon, puede tener un efecto sinergico en la produccion de un panel de yeso para paredes de baja densidad util que tambien reduce drasticamente la formacion de polvo de yeso durante el corte con cuchilla, corte con sierra, marcado/rotura, perforacion y manejo del panel normal.

EJEMPLO 8

Captura de polvo en panel de yeso para paredes de bajo polvo (Ejemplo no conforme a la invencion)

[0056] Si se prepara un panel para paredes segun lo descrito en la presente invencion como en el Ejemplo 7, se espera que el polvo de yeso producido al trabajar el panel comprendera al menos 50% en peso de fragmentos de yeso mayores de 10 micras en diametro. Al menos 30% o mas del polvo total generado al trabajar el panel mediante corte, serrado, encaminamiento, marcado/rotura, clavado o enroscado y perforado, quedana capturado.

EJEMPLO 9

Formulacion de ensayo de produccion en planta de paneles de yeso para paredes ligeros de 1/2 pulgada (1,3 cm) adicional

[0057] Se prepararon formulaciones de lechada adicionales (Ensayo 14) como se muestra en la Tabla 8 a continuacion. Las formulaciones de lechada de la Tabla 8 incluyen los componentes principales de las lechadas. Los valores entre parentesis estan expresados en porcentaje en peso basado en el peso de estuco seco.

TABLA 8

Parametro/componente de formulacion de ensayo: Ensayo de formulacion en planta 14 Formulacion de control

Estuco seco (lb/MSF): 925 (4,52 kg/m2) 925 (4,52 kg/m2)

DILOFLO 1 (lb/MSF): 14 (1,5%) (0,068 kg/m2) 14 (1,5%) (0.068 kg/m2)

Almidon hidroxietilado: 26 (2,8%) (0,13 kg/m2) 0

Almidon de malz pregelatinizado (lb/MSF): 0 26 (2,8%) (0,13 kg/m2)

Trimetafosfato de sodio (lb/MSF): 2,78 (0,30%) (0,0136 kg/m2) 2,78 (0,30%) (0,0136 kg/m2)

Fibra de vidrio (lb/MSF): 2,0 (0,22%) (0,0098 kg/m2) 2,0 (0,22%) (0,0098 kg/m2)

Acelerador resistente al calor (lb/MSF): 13 (1,4%) (0,063 kg/m2) 13 (1,4%) (0,063 kg/m2)

Mezcla de jabon 2 (lb/MSF): 0,42 (0,045%) (0,0021 kg/m2) 0,42 (0,045%) (0,0021 kg/m2)

Ratio agua/estuco total (w/s): 0,76 0,88

1 DILOFLO es una solucion de naftalensulfonato en agua al 45% 2 85/15 peso/peso mezcla de jabones HYONIC 25 AS y PFM 33. Observese que durante el proceso de fabricacion dinamico, la ratio de jabon puede oscilar entre 70/30 en adelante hasta un rango objetivo deseado, p.ej., de 70/30 a 80/20 a 85/15 o hasta 90/10.

[0058] Como se muestra en la Tabla 8, la formulacion de lechada del ensayo 14 tiene una demanda de agua significativamente menor, y una fluidez significativamente mejorada, ya que la WSR era 0,8. Para la formulacion de control, la WSR requerida oscilaba entre 0,88 y 0,90. Por lo tanto, la demanda de agua en la composicion de lechada del ensayo 14 era un 10% inferior a la de la lechada de control que contema almidon de mafz pregelatinizado.

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Ensayos de produccion en planta de paneles de yeso para paredes ligeros de 1/2 pulgada (1,3 cm) adicionales

[0059] Los paneles de muestra se realizaron utilizando las formulaciones del Ejemplo 9, y se sometieron a ensayo las caractensticas de resistencia.

TABLA 9

Resultados de ensayo de formulacion de ensayo: Panel de ensayo de formulacion en planta 14 Panel de formulacion de control

Peso de panel seco (lb/MSF): 1211 (5,91 kg/m2) 1206 (5,89 kg/m2)

Resistencia a extraccion de clavos (lb): 80,8 (36,7 kg) 73,7 (33,4 kg)

[0060] Como se muestra en la Tabla 9, los paneles para paredes del ensayo 14 que tienen almidon hidroxietilado presentan un rendimiento frente a extraccion de clavos significativamente mejorado.

EJEMPLO 11

Analisis de alcoxilo de almidones representativos

[0061] Las muestras de almidon como en la Tabla 10 se sometieron a ensayo de sustitucion alcoxilo del esqueleto de celulosa, utilizando un modelo Agilent GC-MS n° 6890N/5973l. El analisis de alcoxilo se llevo a cabo utilizando la reaccion Zeisel clasica con los yoduros de los grupos alcoxilo siendo determinados mediante espectroscopia de masas - cromatograffa de gases.

TABLA 10

: Recuentos de area integrados

Muestra: metoxilo etoxilo 1-propoxilo iso-propoxilo tolueno

Almidon de mafz hidroxietilado: 30680 492017 3773 5632 12826464

Almidon de mafz pregelatinizado: 66856 16691 15623 8856 13228883

Almidon acido modificado LC- 2111: 64203 16166 21320 1493 13197117

1 Disponible en ADM Company, Decatur, Illinois.

EJEMPLO 12.

Resultados de ensayos de viscosidad y ensayos de formacion de pelfcula (Ejemplo no conforme a la presente invencion)

[0062] Se prepararon muestras acuosas para su ensayo como se muestra en la Tabla 11 de la siguiente manera: los componentes fueron suspendidos en agua desionizada (250 g). Se llevo a cabo su coccion calentando una placa calefactora convencional con agitador magnetico hasta que se alcanzo una temperatura de 240-247° F (116-119° C). Tras la coccion, se midio la viscosidad como se indica en la Tabla 11. A continuacion, se seco una muestra de 20 g de suspension calentada en un plato de pesaje durante la noche a 112-116° F (44,4-46,7° C) para formar las pelfculas de ensayo de la Tabla 11.

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Muestra n°: Cantidad de componente (g) Viscosidad media de la suspension no cocinada (mPa) 1 Viscosidad media de la suspension cocinada (mPa) 1 Caractensticas de resistencia de la pelicula

1: Almidon hidroxietilado (16,6) 7 29 La mas blanda y flexible

2: Almidon hidroxietilado (16,6) y dispersante DAXAD 2 (8,6) 7 27 Ligeramente mas dura y ligeramente menos flexible

3: Almidon hidroxietilado (16,6) y STMP (1,6) 7 28 Ligeramente mas dura y ligeramente menos flexible

4: Almidon hidroxietilado (16,6), dispersante DAXAD2 (8,6) y STMP (1,6) 8 32 Combinacion ideal de dureza y flexibilidad

5: Almidon de mafz pregelatinizado (16,6) 34 38 Muy duro y menos flexible que las muestras anteriores

STMP: trimetafosfato de sodio ''Viscosidad Brookfield (eje n°2 a 50 rpm) 2 DAXAD es una solucion de naftalensulfonato en agua al 45%

[0063] Como se muestra en la Tabla 11, la muestra 4 como suspension no cocida muestra una destacada reduccion de la viscosidad del 75% en comparacion con la muestra 5. Ademas, la muestra 4 tambien muestra excelentes caractensticas de formacion de pelfcula en terminos de dureza y flexibilidad. Estas caractensticas de formacion de pelfcula producen una notable mejora en los resultados de extraccion de clavos en el panel para paredes utilizando la combinacion senalada de un almidon hidroxietilado, un dispersante naftalensulfonato y trimetafosfato de sodio.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Una lechada que contiene yeso que comprende: agua, estuco, un almidon hidroxietilado, trimetafosfato de sodio y un dispersante naftalensulfonato, donde el almidon hidroxietilado esta presente en una cantidad del 0,5% en peso al 10% en peso basado en el peso de estuco, donde el dispersante naftalensulfonato esta presente en una cantidad del 0,1% al 3,0% en peso basado en el peso de estuco, y donde el trimetafosfato de sodio esta presente en una cantidad del 0,1% al 0,4% en peso basado en el peso de estuco.
2. La lechada que contiene yeso de la reivindicacion 1, donde el dispersante naftalensulfonato esta presente en una cantidad del 0,5% al 1,5% en peso basado en el peso de estuco.
3. La lechada que contiene yeso de la reivindicacion 1 o 2, donde el dispersante naftalensulfonato esta en forma de una solucion acuosa que contiene de un 40% a un 45% en peso de naftalensulfonato y la solucion acuosa esta presente en una cantidad del 0.5% al 3,0% en peso basado en el peso de estuco.
4. La lechada que contiene yeso de la reivindicacion 3, donde el almidon hidroxietilado esta presente en una cantidad del 3% en peso basado en el peso de estuco, donde el trimetafosfato de sodio esta presente en una cantidad del 0,3% en peso basado en el peso de estuco, y donde el dispersante naftalensulfonato esta en forma de una solucion acuosa que contiene de un 40% a un 45% en peso de naftalensulfonato y la solucion acuosa esta presente en una cantidad del 1,5% en peso basado en el peso de estuco.
5. Un panel de yeso para paredes de alta resistencia ligero que comprende:

una composicion de yeso endurecida formada entre dos laminas de cubierta sustancialmente paralelas, la composicion de yeso endurecida realizada utilizando una lechada que contiene yeso de la reivindicacion 1.
6. El panel de yeso para paredes de alta resistencia ligero de la reivindicacion 5, donde el dispersante naftalensulfonato esta en forma de una solucion acuosa que contiene de un 40% a un 45% en peso de naftalensulfonato y la solucion acuosa esta presente en una cantidad del 0,5% al 2,5% en peso basado en el peso de estuco.
7. El panel de yeso para paredes de alta resistencia ligero de la reivindicacion 5, donde el almidon hidroxietilado esta presente en una cantidad del 3% en peso basado en el peso de estuco.
8. El panel de yeso para paredes de alta resistencia ligero de la reivindicacion 5, donde el panel para paredes tiene un peso seco de 1000 lb/MSF (4,9 kg/m2) a 1400 lb/MSF (6,8 kg/m2).
9. El panel de yeso para paredes de alta resistencia ligero de la reivindicacion 5, donde el panel para paredes tiene un peso seco de 1200 lb/MSF (5,8 kg/m2).
10. El panel de yeso para paredes de alta resistencia ligero de la reivindicacion 5, donde la ratio agua/estuco es 0,8.