ES2660006T3 - Aceleradores para composiciones de yeso con resistencia mejorada a la deformación permanente - Google Patents

Abstract

Acelerador para una composición de yeso calcinado acuosa que comprende un borato seleccionado del grupo que consiste en ulexita, colemanita y una mezcla de ulexita y colemanita, y un material acelerador en forma de sulfato de calcio dihidratado, donde el borato está al menos parcialmente recubierto en el material acelerador.

Description

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DESCRIPCIÓN

Aceleradores para composiciones de yeso con resistencia mejorada a la deformación permanente Campo de la invención

[0001] La presente invención se refiere, en términos generales, a composiciones de yeso. Más específicamente, la presente invención se refiere a composiciones de yeso fraguado que presentan resistencia mejorada a la deformación permanente.

Antecedentes de la invención

[0002] El yeso fraguado (sulfato de calcio dihidratado) es un material conocido incluido, habitualmente, en muchos tipos de productos. A modo de ejemplo, el yeso fraguado es un componente principal de productos finales creados mediante la utilización de enlucidos tradicionales (por ejemplo, paredes interiores de edificios con superficie de enlucido), y también en placas de yeso cubiertas de papel empleadas en la construcción en seco típica de paredes y techos interiores de edificios.

[0003] Además, el yeso fraguado es el componente principal de las placas y productos de mezcla de yeso y fibra de celulosa, y también se incluye en productos de relleno y alisado de las juntas entre los bordes de las placas de yeso. Asimismo, por medio de muchos materiales de especialidad, tales como materiales útiles para el modelado y la fabricación de moldes que se fabrican con precisión, se producen productos que contienen cantidades considerables de yeso fraguado.

[0004] Normalmente, dichos productos que contienen yeso se preparan mediante la formación de una mezcla de yeso calcinado (sulfato de calcio hemihidratado y/o sulfato de calcio anhidrita) y agua (y otros componentes, cuando proceda). La mezcla se moldea con una forma deseada o se reparte sobre una superficie y, a continuación, se deja endurecer para formar yeso fraguado (es decir, rehidratado) mediante la reacción del yeso calcinado con el agua para formar una matriz de yeso hidratado cristalino (sulfato de calcio dihidratado). La hidratación deseada del yeso calcinado es lo que permite la formación de una matriz entrelazada de cristales de yeso fraguado, lo que confiere fuerza a la estructura de yeso en el producto que contiene yeso. Se utiliza un calentamiento suave para eliminar el agua residual restante (es decir, no reaccionada) para producir un producto seco.

[0005] Un problema asociado a dichos productos que contienen yeso consiste en que, habitualmente, se someten a la deformación permanente (por ejemplo, pandeo) especialmente en condiciones elevadas de humedad, temperatura o carga. Por ejemplo, la posibilidad del pandeo es especialmente problemática en los casos en los que se almacenan las placas y azulejos que contienen yeso o en los que se emplean de un modo en el que se colocan de forma horizontal. En este sentido, si la matriz de yeso fraguado en estos productos no es lo suficientemente resistente a la deformación permanente, los productos pueden empezar a pandearse en zonas entre los puntos a los que están sujetados o en zonas en las que una estructura subyacente los sustenta. Esto puede resultar antiestético y puede conllevar dificultades durante la utilización de los productos. Asimismo, en muchas aplicaciones, los productos que contienen yeso deben poder soportar cargas, por ejemplo, cargas de aislamiento o de condensación, sin pandeo perceptible.

[0006] Otro problema asociado a dichos productos que contienen yeso fraguado consiste en que la estabilidad dimensional puede ponerse en peligro durante su fabricación, procesamiento y aplicación comercial. Por ejemplo, en la preparación de productos de yeso fraguado, suele quedar una cantidad considerable de agua residual (es decir, no reaccionada) en la matriz después del fraguado del yeso. Después del secado del yeso fraguado con el fin de eliminar el exceso de agua, los cristales de yeso fraguado entrelazados en la matriz tienden a juntarse a medida que se evapora el agua. En este sentido, a medida que el agua desaparece de los intersticios cristalinos de la matriz de yeso, la matriz tiende a contraerse debido a las fuerzas naturales del yeso fraguado que resistieron a la presión capilar aplicadas por el agua en los cristales de yeso. A medida que aumenta la cantidad de agua en la mezcla de yeso calcinado acuosa, la carencia de estabilidad dimensional resulta más problemática.

[0007] También cabe tener en cuenta la estabilidad dimensional incluso después de haber realizado el producto secado final, especialmente en condiciones de cambios de temperatura y humedad en las que el yeso fraguado es propenso, por ejemplo, a expandirse y contraerse. Por ejemplo, la humedad absorbida en los intersticios cristalinos de una matriz de yeso de una placa o azulejo de yeso expuestos a una humedad y temperatura altas puede agravar un problema de pandeo al hacer que se expanda la placa humidificada.

[0008] Si se evitara o se minimizara dicha inestabilidad dimensional, podrían obtenerse diversas ventajas. Por ejemplo, los métodos de producción de placas de yeso actuales permitirían producir más producto si las placas no se contrajeran durante el secado, y los productos que contienen yeso en los que se desea basarse para tener una forma precisa y unas proporciones dimensionales (por ejemplo, para su utilización en el modelado y la fabricación de moldes) cumplirían sus funciones mejor.

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[0009] En los documentos de patente WO 96/38394 A1 y JP 51 028819 A se exponen lechadas que contienen yeso fraguado conocidas. Sin embargo, todavía se necesitan mejoras.

[0010] Por consiguiente, de lo anterior se desprende que, en la técnica, se necesita una composición de yeso fraguado que presente una resistencia mejorada a la deformación permanente (p. ej., pandeo) y una estabilidad dimensional mejorada. En la presente invención, se da a conocer una composición de yeso fraguado que satisface, al menos, una de estas necesidades. A partir de la descripción de la invención que se proporciona en el presente documento, resultarán obvias estas y otras ventajas de la presente invención, así como otras características de la invención.

Sumario de la invención

[0011] La presente invención hace referencia a un acelerador para una composición de yeso calcinado acuosa de acuerdo con la reivindicación 1 y a un método de formación de una composición que contiene yeso fraguado de acuerdo con la reivindicación 5. Otros modos de realización son objeto de las reivindicaciones dependientes. La totalidad de los modos de realización que se describen en la presente solicitud, que no son conformes al alcance de protección de las reivindicaciones, quedan excluidas de la presente invención.

[0012] La presente invención hace referencia a una composición de yeso fraguado que presenta una resistencia mejorada a la deformación permanente y/o una estabilidad dimensional mejorada.

[0013] De conformidad con la presente invención, se da a conocer un acelerador para una composición de yeso calcinado acuosa que comprende un borato y un material acelerador.

[0014] En diversos modos de realización de la invención, el material acelerador es sulfato de calcio dihidratado.

[0015] En otros modos de realización de la invención, el borato y el material acelerador se proporcionan en una mezcla molida.

[0016] En otros modos de realización adicionales de la invención, la mezcla molida presenta un tamaño de partícula medio inferior a aproximadamente 5 pm.

[0017] En todavía otros modos de realización adicionales de la invención, la mezcla molida presenta una superficie de al menos aproximadamente 7000 cm2/gramo.

Descripción detallada de la invención

[0018] La presente invención hace referencia a una composición que contiene yeso fraguado que comprende una matriz entrelazada de yeso fraguado formada de, es decir, con la utilización de, al menos, yeso calcinado, agua y un material potenciador que comprende (i) un compuesto orgánico polifosfónico o una mezcla de dichos compuestos; (ii) un borato seleccionado entre ulexita, colemanita o una mezcla de ulexita y colemanita; o una mezcla de uno o más compuestos orgánicos polifosfónicos y uno o más boratos. La invención contempla la introducción de material potenciador de borato en la composición que contiene yeso fraguado por medios distintos a su adición directa a la composición acuosa anteriormente mencionada. Por lo tanto, el borato puede transportarse en un material acelerador. En este sentido, el borato puede introducirse en la composición acuosa en forma de mezcla molida de borato y de material acelerador, específicamente, sulfato de calcio dihidratado (p. ej., semillas de yeso).

[0019] Una composición que contiene yeso fraguado puede comprender una matriz entrelazada de yeso fraguado formada de, es decir, con la utilización de, al menos, yeso calcinado, agua y un material potenciador que comprende (i) un compuesto policarboxílico o una mezcla de compuestos policarboxílicos; y (ii) un compuesto polifosfato o una mezcla de compuestos polifosfato. Los compuestos policarboxílicos o compuestos polifosfato, por separado o juntos, puede utilizarse con los compuestos orgánicos polifosfónicos o con los boratos descritos anteriormente, o con ambos.

[0020] Una composición que contiene yeso fraguado puede comprender yeso fraguado (p. ej., una matriz entrelazada de yeso fraguado), en la que el yeso fraguado se trata en un proceso de tratamiento posterior al fraguado con un material potenciador que puede seleccionarse entre (i) un compuesto orgánico fosfónico o una mezcla de dichos compuestos; (ii) un borato seleccionado entre ulexita, colemanita o una mezcla de ulexita y colemanita; (iii) un compuesto carboxílico o una mezcla de dichos compuestos; o una mezcla de (i), (ii) y/o (iii). El producto de yeso fraguado no ha de secarse cuando se trata después del fraguado, aunque puede secarse. En el tratamiento de fraguado posterior, también puede utilizarse un compuesto inorgánico de fosfato en combinación con uno o más de los otros materiales potenciadores mencionados anteriormente.

[0021] La composición que contiene yeso fraguado mencionada presenta resistencia mejorada a la deformación permanente (p. ej., pandeo) y/o estabilidad dimensional mejorada. A modo de ejemplo, la composición que contiene yeso fraguado puede presentarse en forma de placa de yeso.

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[0022] La composición que contiene yeso fraguado comprende una matriz entrelazada de yeso fraguado y se prepara a partir de una mezcla (p. ej., lechada o suspensión) que comprende agua y yeso calcinado. El yeso calcinado puede ser fibroso o no fibroso. Preferiblemente, una parte principal (p. ej., al menos un 50 % en peso) del yeso calcinado es no fibroso.

[0023] En algunos modos de realización, el yeso calcinado consiste esencialmente en yeso calcinado no fibroso. Asimismo, el yeso calcinado puede presentarse en forma de sulfato de calcio hemihidratado alfa, sulfato de calcio hemihidratado beta, sulfato de calcio anhidro soluble en agua o mezclas de los mismos. En algunos modos de realización, una parte principal (p. ej., al menos un 50 % en peso) del yeso calcinado es sulfato de calcio hemihidratado beta. En algunos modos de realización, el yeso calcinado consiste esencialmente en sulfato de calcio hemihidratado beta.

[0024] De acuerdo con la presente invención, se proporcionan uno o más materiales potenciadores para conferir a la composición que contiene yeso fraguado resistencia al pandeo y/o estabilidad dimensional mejoradas. A modo de ejemplo, la resistencia al pandeo conferida por los materiales potenciadores confiere, de forma ventajosa, a la composición que contiene yeso fraguado una forma más estable con el paso del tiempo. Por ejemplo, la resistencia al pandeo conferida por el material potenciador es ventajosa al superar la presencia de determinadas sales (p. ej., sales de cloruro) que pueden estar presentes como impurezas en la mezcla de yeso calcinado acuosa y que pueden, de otro modo, conllevar el pandeo durante su utilización. Además, la estabilidad dimensional mejorada (p. ej., resistencia a contracción) conferida por los materiales potenciadores es ventajosa, por ejemplo, con respecto a la resistencia a tensiones de secado y, por lo tanto, a la contracción, durante la preparación, así como con respecto a la resistencia de la expansión dimensional en funcionamiento.

[0025] El material potenciador puede estar presente en la mezcla acuosa de yeso calcinado durante la hidratación del yeso calcinado para formar yeso fraguado (es decir, tratamiento previo al fraguado). En algunos tratamientos previos al fraguado, entre los materiales potenciadores adecuados, se encuentran, por ejemplo, (i) un compuesto orgánico polifosfónico o una mezcla del mismo; (ii) un borato seleccionado entre ulexita, colemanita o una mezcla de los mismos; o una mezcla de (i) y (ii). Además, las mezclas pueden incluir, de forma opcional, un segundo material potenciador seleccionado entre, por ejemplo, (iii) un compuesto policarboxílico o una mezcla del mismo; (iv) un compuesto polifosfato o una mezcla del mismo; o una mezcla de (iii) y (iv). Los expertos en la materia observarán que pueden utilizarse diversas combinaciones y modificaciones de los agentes potenciadores de los cuatro grupos (i)-(iv) de materiales potenciadores en los sistemas expuestos.

[0026] En algunos tratamientos previos al fraguado, el material potenciador mezclado en la mezcla de yeso calcinado acuosa incluye (i) un compuesto policarboxílico o una mezcla de compuestos policarboxílicos; y (ii) un compuesto polifosfato o una mezcla de compuestos polifosfato.

[0027] En los casos en los que el material potenciador se incluye en la mezcla acuosa de yeso calcinado o se añade en la misma durante la hidratación del yeso calcinado para formar yeso fraguado, el material potenciador puede incluirse en cualquier momento adecuado y en diversas formas. A modo de ejemplo, el material potenciador puede incluirse o añadirse, de forma conveniente, en la mezcla acuosa, por ejemplo, antes de que el agua y el yeso calcinado se junten para mezclarse o en ese momento (p. ej., en un aparato de mezcla). Otra posibilidad consiste en mezclar el material potenciador con yeso crudo incluso antes de calentarlo para formar yeso calcinado, de modo que el material potenciador ya esté presente cuando se mezcla el yeso calcinado con agua para provocar la rehidratación.

[0028] Asimismo, el material potenciador puede suministrarse (p. ej., mediante pulverización) en la mezcla acuosa ya mezclada de yeso calcinado después de depositarse sobre una hoja de cubierta (p. ej., sobre una cinta en movimiento). Por lo general, a continuación, se coloca una segunda hoja de cubierta sobre la mezcla depositada. De esta manera, la solución de material potenciador quedará absorbida en la mezcla depositada y estará presente cuando se produzca la mayor parte de la hidratación para formar yeso fraguado.

[0029] Otros métodos alternativos consistentes en proporcionar el material potenciador resultarán evidentes para los expertos en la materia y se considera que entran en el alcance de la invención. Por ejemplo, una o ambas hojas de cubierta pueden cubrirse previamente con el material potenciador, por ejemplo, de manera que el material potenciador se disuelva y se desplace a través de la mezcla cuando el depósito de la mezcla acuosa de yeso calcinado se ponga en contacto con la hoja de cubierta recubierta.

[0030] En los casos en los que se selecciona el borato, al menos algunos de los boratos pueden mezclarse y, posteriormente, molerse con un material acelerador antes de la introducción de la mezcla molida resultante en la composición acuosa. En dichos casos, el material acelerador, es decir, sulfato de calcio dihidratado y el borato se mezclan y, a continuación, se muelen. Sin pretender ceñirse a ninguna teoría particular, se cree que, tras la molienda, el borato se fija a la superficie exterior del material acelerador del sulfato de calcio dihidratado, por lo que se proporciona al menos una capa de recubrimiento parcial en el material. Sin tener en cuenta la teoría, sin embargo, la combinación de borato y acelerador, después de la molienda, sirve, de forma deseada, como acelerador, y también proporciona el producto de yeso resultante con resistencia mejorada al pandeo. La presencia del borato como, al menos, un recubrimiento parcial en el material acelerador permite proteger, de

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forma deseable, la actividad del acelerador mediante la minimización de las interacciones adversas de los sitios activos del acelerador con humedad (p. ej., durante el almacenamiento), de manera que se evita la necesidad y el gasto asociado de un material de recubrimiento adicional (p. ej., azúcar o ácido bórico). La ulexita y la colemanita son boratos de origen natural y se pueden obtener a un coste mucho más barato que los materiales sintéticos, por ejemplo, el ácido bórico.

[0031] De forma ventajosa, la mezcla de borato y material acelerador de la invención se muele en condiciones suficientes para proporcionar la composición de acelerador molido resultante con un tamaño de partícula medio inferior a 5 m. Preferiblemente, la composición molida también tiene una superficie de al menos aproximadamente 7000 cm2/gramo. En el documento de patente U.S. Patent 3,573,947, se proporciona un procedimiento general para llevar a cabo la molienda, aunque en algunos modos de realización de la invención no se necesita el calentamiento para fabricar el acelerador recubierto de borato descrito en el presente documento. A continuación, la mezcla de acelerador molido resultante puede añadirse a la mezcla de yeso calcinado acuosa en una cantidad eficaz para mantener el control de la tasa de conversión de la mezcla de yeso calcinado para fraguar el yeso al nivel deseado. Entre los boratos, la ulexita y la colemanita son particularmente adecuados para este modo de introducción, prefiriéndose todavía más la primera.

[0032] En algunos modos de realización, el material potenciador se proporciona mediante el tratamiento de la composición que contiene yeso fraguado ya formada (o parcialmente formada) que comprende el yeso fraguado (es decir, un tratamiento posterior al fraguado). En algunos modos de realización, entre los materiales potenciadores adecuados, se encuentran, por ejemplo, (i) un compuesto orgánico fosfónico o una mezcla del mismo; (ii) un borato seleccionado entre ulexita, colemanita o una mezcla de los mismos; (iii) un compuesto carboxílico o una mezcla del mismo; o mezclas de (i), (ii) y/o (iii). De manera opcional, dichos modos de realización pueden incluir un segundo material potenciador seleccionado entre, por ejemplo, un compuesto fosfato o una mezcla del mismo.

[0033] Tal y como se observa anteriormente, el tratamiento de la composición que contiene yeso fraguado con el material potenciador puede producirse antes o después de secarse la composición de yeso fraguado (p. ej., en un horno) para eliminar el agua residual (es decir, no reaccionada). En este sentido, el material potenciador se aplica (p. ej., se pulveriza o se sumerge en una solución, tal como una solución acuosa que contiene, por ejemplo, entre aproximadamente un 0,01 % y aproximadamente un 2 % de material potenciador) en la composición que contiene yeso fraguado con el fin de alcanzar el tratamiento deseado. Preferiblemente, el tratamiento se aplica antes del secado de la composición que contiene yeso fraguado. Si el tratamiento se aplica después del secado de la composición que contiene yeso fraguado, la composición de yeso fraguado, preferiblemente, se vuelve a secar después de la aplicación del tratamiento (p. ej., con la composición que contiene yeso fraguado, de forma opcional, expuesta de nuevo a agua, tal como, por ejemplo, mediante remojo). De forma deseable, el material potenciador se desplazará a la composición de yeso fraguado, incluso a través de hojas de papel convencionales utilizadas en el procesamiento del yeso fraguado.

[0034] Cabe destacar que el material potenciador puede añadirse a la mezcla de yeso calcinado acuosa antes de la formación de un poco del yeso fraguado y, al mismo tiempo, también como tratamiento después de la formación de partes de yeso fraguado. En este sentido, puede producirse al mismo tiempo un tratamiento previo al fraguado y un tratamiento posterior al fraguado. Por ejemplo, la adición del material potenciador durante el fraguado (p. ej., mientras sólo se ha formado un poco del yeso fraguado) constituiría un tratamiento previo al fraguado en relación con partes en las que el yeso fraguado todavía debe formarse y constituiría un tratamiento posterior al fraguado con respecto a partes en las que el yeso fraguado se ha formado.

[0035] Cabe observar que son posibles combinaciones de los diversos enfoques para introducir el material potenciador al producto de yeso fraguado final, por ejemplo, combinaciones de tratamientos previos al fraguado (p. ej., molienda con un acelerador y/o adición en seco) y/o posteriores al fraguado (en diversas combinaciones de uno o más materiales potenciadores) para proporcionar las diversas ventajas descritas en la presente memoria.

[0036] El material potenciador puede incluirse en cualquier cantidad adecuada. A modo de ejemplo, la cantidad de material potenciador se selecciona, preferiblemente, para obtener ventajas; por ejemplo, una cantidad suficiente para conferir una resistencia al pandeo y/o una estabilidad dimensional deseadas a la composición de yeso fraguado. En este sentido, la cantidad eficaz de material potenciador variará, por ejemplo, en función de la cantidad de impurezas, por ejemplo, aniones cloruro en la materia prima de yeso calcinado, así como el tipo de material potenciador seleccionado y otros factores. Por ejemplo, en un tratamiento previo al fraguado, la cantidad de material potenciador incluida o añadida en la mezcla de yeso calcinado acuosa se encuentra entre, preferiblemente, aproximadamente un 0,01 % y aproximadamente un 5 % en peso del yeso calcinado y, más preferiblemente, la cantidad de material potenciador incluida o añadida en la mezcla de yeso calcinado acuosa se encuentra entre aproximadamente un 0,1 % y aproximadamente un 2 % en peso del yeso calcinado. En un tratamiento posterior al fraguado, la cantidad de material potenciador utilizado en la práctica de la invención, preferiblemente, se encuentra entre aproximadamente un 0,01 % y aproximadamente un 5 % en peso del yeso y, más preferiblemente, entre aproximadamente un 0,1 % y aproximadamente un 2 % en peso del yeso.

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[0037] El material potenciador puede suministrarse en un tratamiento previo al fraguado o posterior al fraguado por medio de, por ejemplo, una solución (p. ej., acuosa) que comprende el material potenciador y/o como aditivo en seco. En caso de suministro del material potenciador por medio de una solución, la concentración del material potenciador en la solución se selecciona con el fin de proporcionar la cantidad adecuada de material potenciador sobre la base del peso de yeso calcinado o yeso fraguado tratados como se indica anteriormente. Con respecto a un tratamiento posterior al fraguado, la solución de tratamiento, preferiblemente, también tiene suficiente agua para humedecer completamente el yeso fraguado (p. ej., para distribuir, de manera uniforme, el material potenciador a través de la matriz de yeso).

[0038] En relación ahora con los materiales potenciadores, los compuestos orgánicos fosfónicos (p. ej., los fosfonatos orgánicos o ácidos fosfónicos) incluyen, al menos, un grupo funcional RPO3M2, donde M es un catión, fósforo o hidrógeno y R es un grupo orgánico. Se prefiere la utilización de un compuesto orgánico polifosfónico tanto para el tratamiento previo al fraguado como para el tratamiento posterior al fraguado, a pesar de poder utilizarse un compuesto orgánico monofosfónico en tratamientos posteriores al fraguado. Los compuestos orgánicos polifosfónicos preferidos incluyen, al menos, dos grupos de sal fosfonato o de iones, al menos dos grupos de ácidos fosfónicos o al menos un grupo de sal fosfonato o de iones y al menos un grupo de ácidos fosfónicos. Un compuesto monofosfónico útil en un tratamiento posterior al fraguado incluye un grupo de sal fosfonato o de iones o al menos un grupo de ácidos fosfónicos.

[0039] La inclusión de compuestos orgánicos fosfónicos como material potenciador es ventajosa porque se ha descubierto que dichos compuestos confieren resistencia al pandeo a las composiciones que contienen yeso fraguado, tal como, por ejemplo, en condiciones húmedas. Asimismo, la inclusión de los compuestos orgánicos fosfónicos también mejora la estabilidad dimensional porque se cree que, por ejemplo, los compuestos orgánicos fosfónicos favorecen la unión de cristales en la matriz de yeso fraguado.

[0040] En particular, el grupo orgánico de los compuestos orgánicos fosfónicos se une directamente al fósforo (p. ej., sin un oxígeno en medio). A modo de ejemplo, los compuestos orgánicos fosfónicos adecuados para su utilización incluyen, sin carácter limitativo, compuestos caracterizados por las estructuras siguientes:

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En estas estructuras, R se refiere a una fracción orgánica que contiene al menos un átomo de carbono unido directamente a un átomo P y n representa un número de entre aproximadamente 1 y aproximadamente 1000, preferiblemente un número de entre aproximadamente 2 y aproximadamente 50.

[0041] Los compuestos orgánicos fosfónicos incluyen, por ejemplo, ácido aminotrimetilen fosfónico, sal pentasódica de ácido aminotrimetilen fosfónico, ácido 1-hidroxietiliden-1,1-difosfónico, sal tetrasódica de ácido 1- hidroxietiliden-1,1-difosfónico, sal pentasódica de ácido dietilentriamino pentametilen fosfónico, sal trisódica de ácido dietilentriamino pentametilen fosfónico, ácido hexametileno diamino tetrametileno fosfónico, sal potásica de ácido hexametileno diamino tetrametileno fosfónico. En algunos modos de realización, se utilizan fosfonatos DEQUEST® (p. ej., DEQUEST® 2000, DEQUEST® 2006, DEQUEST® 2016, DEQUEST® 2054, DEQUEST® 2060S, DEQUEST® 2066A), comercializados por Solutia, Inc., San Luis, Misuri. Otros ejemplos de compuestos

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orgánicos fosfónicos adecuados se encuentran, por ejemplo, en el documento de patente U.S. Patent No. 5,788,857.

[0042] Si se incluye en la mezcla de yeso calcinado acuosa en un tratamiento previo al fraguado, la cantidad de compuesto orgánico fosfónico utilizada para preparar la mezcla, preferiblemente, se encuentra entre aproximadamente un 0,01 % y aproximadamente un 1 % en peso del yeso calcinado y, más preferiblemente, entre aproximadamente un 0,05 % y aproximadamente un 0,2 % en peso del yeso calcinado. En un tratamiento posterior al fraguado, la cantidad de compuesto orgánico fosfónico utilizado que se le administra a la composición de yeso fraguado, se encuentra entre aproximadamente un 0,01 % y aproximadamente un 1 % en peso del yeso y, más preferiblemente, entre aproximadamente un 0,05 % y aproximadamente un 0,2 % en peso del yeso. Por ejemplo, el compuesto orgánico fosfónico puede suministrársele a la composición de yeso fraguado mediante una solución (p. ej., acuosa) que comprende el compuesto orgánico fosfónico.

[0043] Los compuestos carboxílicos también son adecuados para su utilización como material potenciador. Preferiblemente, los compuestos carboxílicos son solubles en agua. Se prefiere la utilización de un compuesto policarboxílico, aunque puede utilizarse un compuesto monocarboxílico en tratamientos posteriores al fraguado. En este sentido, un compuesto policarboxílico incluye, al menos, dos grupos de sal carboxilato o de iones, al menos dos grupos de ácidos carboxílicos o al menos un grupo de sal carboxilato o de iones y al menos un grupo de ácidos carboxílicos. Un compuesto monocarboxílico útil en un tratamiento posterior al fraguado incluye un grupo de sal carboxilato o de iones o al menos un grupo de ácidos carboxílicos.

[0044] La inclusión de compuestos carboxílicos como material potenciador es ventajosa porque se ha descubierto que los compuestos carboxílicos confieren resistencia al pandeo a las composiciones que contienen yeso fraguado, tal como, por ejemplo, en condiciones húmedas. Asimismo, la inclusión de los compuestos carboxílicos también mejora la estabilidad dimensional porque se cree que, por ejemplo, los grupos carboxilo favorecen la unión de cristales en la matriz de yeso fraguado. A modo de ejemplo, el compuesto policarboxílico puede presentarse en forma de poliacrilato, polimetacrilato o polietacrilato. En un tratamiento posterior al fraguado, el compuesto carboxílico, de forma adicional, puede presentarse en forma de citrato (p. ej., sales, tales como, por ejemplo, citrato de sodio).

[0045] En un tratamiento previo al fraguado, los compuestos policarboxílicos adecuados para su utilización, preferiblemente, tienen un peso molecular de entre aproximadamente 100 000 dalton y aproximadamente 1 millón de dalton. Los compuestos policarboxílicos con un peso molecular superior son menos deseables, porque la viscosidad es demasiado elevada, mientras que los que tienen un peso molecular inferior (progresivamente decreciente por debajo de 100 000 dalton) son menos eficaces. En algunos tratamientos previos al fraguado, el compuesto policarboxílico presenta un peso molecular de entre aproximadamente 200 000 dalton y aproximadamente 700 000 dalton, tal como, por ejemplo, un peso molecular de entre aproximadamente 400 000 dalton y aproximadamente 600 000 dalton. En algunos casos, el compuesto carboxílico es un poliacrilato, en cuyo caso el poliacrilato, preferiblemente, presenta un peso molecular de entre aproximadamente 200 000 dalton y aproximadamente 700 000 dalton, más preferiblemente aproximadamente 400 000 dalton y aproximadamente 600 000 dalton.

[0046] En un tratamiento posterior al fraguado, el compuesto carboxílico presenta, preferiblemente, un peso molecular de entre aproximadamente 200 dalton y aproximadamente 1 000 000 dalton. Por ejemplo, en algunos tratamientos posteriores al fraguado, el compuesto carboxílico presenta un peso molecular de entre aproximadamente 200 dalton y aproximadamente 100 000 dalton (p. ej., entre aproximadamente 1000 dalton y aproximadamente 100 000 dalton o entre aproximadamente 10 000 dalton y aproximadamente 100 000 dalton) mientras que en otros modos de realización el compuesto carboxílico presenta un peso molecular de entre aproximadamente 100 000 dalton y aproximadamente 1 millón de dalton (p. ej., entre aproximadamente 200 000 dalton y aproximadamente 700 000 dalton o entre aproximadamente 400 000 dalton y aproximadamente 600 000 dalton).

[0047] Si se incluye en la mezcla de yeso calcinado acuosa en un tratamiento previo al fraguado, la cantidad de compuesto carboxílico utilizada para preparar la mezcla, preferiblemente, se encuentra entre aproximadamente un 0,01 % y aproximadamente un 5 % en peso del yeso calcinado y, más preferiblemente, entre aproximadamente un 0,05 % y aproximadamente un 2 % en peso del yeso calcinado. En un tratamiento posterior al fraguado, la cantidad de compuesto carboxílico utilizada que se le administra a la composición de yeso fraguado se encuentra, preferiblemente, entre aproximadamente un 0,01 % y aproximadamente un 5 % en peso del yeso y, más preferiblemente, entre aproximadamente un 0,05 % y aproximadamente un 2 % en peso del yeso. Por ejemplo, el compuesto carboxílico puede suministrársele a la composición de yeso fraguado mediante una solución (p. ej., acuosa) que comprende el compuesto carboxílico.

[0048] En el contexto de la presente invención, los boratos y, en particular, la ulexita de origen natural (NaCaB5Og.8H2O) y la colemanita (Ca2BaOn.5H2O) o mezclas de ulexita y colemanita, también pueden incluirse como material potenciador. En algunos casos, se prefiere la ulexita, en parte debido a su relativo bajo coste. En particular, los boratos no son completamente solubles en agua. De forma sorprendente, incluso dichos boratos

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semisolubles, que son compuestos poliboro, producen el grado deseado de efectos. Esto es todavía más sorprendente porque otros materiales que contienen boro completamente solubles, tal como el ácido bórico, que es un compuesto monoboro, producen muchos menos efectos deseados y no son adecuados para su utilización dentro del alcance de la invención. La inclusión de estos boratos como materiales potenciadores es ventajosa, puesto que se ha descubierto que confieren resistencia al pandeo a los materiales que contienen yeso fraguado, incluso en presencia de impurezas; por ejemplo, cloruros, en la mezcla de yeso calcinado acuosa. Esto es significante, ya que permite que se utilice una concentración de yeso calcinado menor y más barato en la producción de productos de yeso fraguado, tales como placas, sin influir negativamente de forma considerable en la resistencia al pandeo. Además, los boratos no retrasan de forma considerable la formación de la composición que contiene yeso fraguado.

[0049] En el método de tratamiento previo al fraguado, el borato puede añadirse a la mezcla de yeso calcinado acuosa en forma de polvo y/o de solución (p. ej., una solución acuosa). En algunos casos, por ejemplo, el borato puede añadirse después de molerlo con acelerador de sulfato de calcio dihidratado, según como se describe anteriormente. Asimismo, en algunos casos, el borato se añade mediante la utilización de ambas técnicas.

[0050] Si se incluye en la mezcla de yeso calcinado acuosa en un tratamiento previo al fraguado, la cantidad de borato añadida a la mezcla, preferiblemente, se encuentra entre aproximadamente un 0,1 % y aproximadamente un 2 % en peso del yeso calcinado y, más preferiblemente, entre aproximadamente un 0,2 % y aproximadamente un 0,5 % en peso del yeso calcinado. En un tratamiento posterior al fraguado, la cantidad de borato utilizado para tratar el yeso fraguado, preferiblemente, se encuentra entre aproximadamente un 0,1 % y aproximadamente un 2 % en peso del yeso y, más preferiblemente, entre aproximadamente un 0,2 % y aproximadamente un 0,5 % en peso del yeso. Por ejemplo, el borato puede suministrársele a la composición de yeso fraguado por medio de una solución (p. ej., acuosa) que comprende el borato.

[0051] Asimismo, pueden combinarse fosfatos inorgánicos con los demás materiales potenciadores descritos en la presente memoria. En particular, se prefieren los compuestos polifosfato inorgánicos, aunque puede utilizarse un compuesto monofosfato inorgánico en tratamientos posteriores al fraguado. En este sentido, los polifosfatos inorgánicos se seleccionan entre, por ejemplo, ácidos fosfónicos condensados, cada uno de los cuales comprende dos o más unidades de ácido fosfórico, sales o iones de fosfatos condensados, cada uno de los cuales comprende dos o más unidades de fosfato, o compuestos que incluyen una o más unidades de ácido fosfórico y una o más sal fosfonato o unidades de iones. Un compuesto monofosfato útil en un tratamiento posterior al fraguado incluye una unidad de ácido fosfórico o una sal fosfonato o unidad de iones.

[0052] La inclusión de dichos fosfatos inorgánicos también mejora la resistencia al pandeo y, con respecto a los tratamientos posteriores al fraguado, otra resistencia mecánica (p. ej., resistencia a la compresión) de la composición que contiene yeso fraguado. En algunos casos, los fosfatos inorgánicos se presentan en forma de sales, como las siguientes, o de partes aniónicas de las mismas: un compuesto trimetafosfato (p. ej., sales, tales como, por ejemplo, trimetafosfato de sodio, trimetafosfato de calcio, trimetafosfato de calcio sódico, trimetafosfato de potasio, trimetafosfato de litio), hexametafosfato sódico que tiene 6-27 unidades de fosfato que se repiten, polifosfato de amonio que tiene 500-3000 (preferiblemente, 1000-3000) unidades de fosfato que se repiten, pirofosfato tetrapotásico, tripolifosfato dipotásico trisódico, tripolifosfato de sodio, pirofosfato tetrasódico, pirofosfato de ácido de sodio o ácido polifosfórico que presenta 2 o más unidades de ácido fosfórico que se repiten. En algunos ejemplos, el compuesto de fosfato inorgánico incluye trimetafosfato de sodio y/o polifosfato de amonio. Entre los ejemplos de compuestos monofosfato (también denominados compuestos ortofosfato) útiles en tratamientos posteriores al fraguado, se encuentra el dihidrogenofosfato monosódico, el dihidrogenofosfato monopotásico y el ácido fosfórico.

[0053] Si se incluye en la mezcla de yeso calcinado acuosa en un tratamiento previo al fraguado, la cantidad de dichos fosfatos inorgánicos utilizados o añadidos a la mezcla, preferiblemente, se encuentra entre aproximadamente un 0,004 % y aproximadamente un 2 % en peso del yeso calcinado y, más preferiblemente, entre aproximadamente un 0,04 % y aproximadamente un 0,16 % en peso del yeso calcinado. En un tratamiento posterior al fraguado, la cantidad de dichos fosfatos inorgánicos utilizados, preferiblemente, se encuentra entre aproximadamente un 0,004 % y aproximadamente un 2 % en peso del yeso y, más preferiblemente, entre aproximadamente un 0,04 % y aproximadamente un 0,16 % en peso del yeso. Por ejemplo, el fosfato inorgánico puede suministrársele a la composición de yeso fraguado por medio de una solución (p. ej., acuosa) que comprende el fosfato.

[0054] Asimismo, en la medida en que cualquiera de los materiales potenciadores retrase la tasa de hidratación de la formación del yeso fraguado (y afecte, de forma negativa, a la resistencia de la composición que contiene yeso fraguado), tal como, por ejemplo, con respecto a los compuestos orgánicos fosfónicos, compuestos carboxílicos o fosfatos (distintos al polifosfato de amonio o a un compuesto de trimetafosfato), cualquiera de dichos retrasos puede mejorarse o incluso superarse mediante la inclusión en la mezcla de un acelerador de acuerdo con la presente invención, en particular, sulfato de calcio dihidratado. Obviamente, también pueden incluirse otros aceleradores conocidos en la técnica, tales como sulfato de aluminio, bisulfato de sodio o sulfato de zinc.

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[0055] La composición que contiene yeso fraguado puede presentarse en forma de placa de yeso que, preferiblemente, presenta una resistencia al pandeo, según se establece de acuerdo con ASTM C473-95, inferior a aproximadamente 0,1 pulgadas (~0,254 cm) por dos pies (~0,61 m) de largo de dicha placa. Además, la placa de yeso presenta, preferiblemente, una contracción durante la preparación de la misma (p. ej., cuando el compuesto que contiene yeso fraguado se seca) inferior a aproximadamente 0,02 pulgadas (~0,051 cm) por cuatro pies (~1,22 m) de ancho e inferior a aproximadamente 0,05 pulgadas (~0,127 cm) por doce pies (~3,66 m) de largo.

[0056] La composición de yeso puede incluir también aditivos opcionales, por ejemplo, pero sin carácter limitativo, un aditivo de refuerzo, un agente ligante (p. ej., polímeros, tal como látex), perlita expandida, huecos de aire formados por una espuma acuosa, un almidón, tal como un almidón pregelatinizado, agentes aceleradores, agentes retardantes, agentes de resistencia al agua, bactericidas, fungicidas, biocidas, una capa fibrosa (p. ej., en una placa de yeso que comprende la composición de yeso), así como otros aditivos, tal y como observará un experto en la materia, o combinaciones de los mismos.

[0057] El aditivo de refuerzo puede incluirse en la composición de yeso de la invención, si se desea, con el fin de mejorar la resistencia durante el procesamiento. Por ejemplo, el aditivo de refuerzo puede incluir fibras celulósicas (p. ej., fibras de papel), fibras minerales, otras fibras sintéticas o combinaciones de las mismas. El aditivo de refuerzo, tal como las fibras de papel, puede proporcionarse en cualquier cantidad adecuada. Por ejemplo, en algunos modos de realización, el aditivo de refuerzo está presente en una cantidad de entre aproximadamente un 0,1 % y aproximadamente un 5 % de porcentaje en peso de la composición de yeso fraguado.

[0058] Para facilitar una disminución de la densidad, la composición de yeso fraguado puede incluir, de forma opcional, huecos de aire formados por una espuma acuosa. En particular, puede añadirse un agente espumante a la mezcla de yeso calcinado acuosa durante la preparación. Es deseable para una gran parte del agente espumante generar espuma que sea relativamente inestable cuando entra en contacto con la lechada de yeso calcinado acuosa. Asimismo, una parte pequeña del agente espumante genera, de forma deseable, espuma relativamente estable. A modo de ejemplo, en algunos casos la espuma acuosa se forma a partir de al menos un agente espumante que presenta la fórmula

CHs(CH2)xCH2(OCH2CH2)yOSO3-M+.

En particular, M es un catión, X es un entero de entre 2 y aproximadamente 20, Y es un entero de entre aproximadamente 0 y aproximadamente 10, y es 0 en al menos aproximadamente un 50 de porcentaje en peso del al menos un agente espumante. Preferiblemente, Y es 0 en aproximadamente entre un 86 y aproximadamente un 99 de porcentaje en peso del al menos un agente espumante.

[0059] Asimismo, la composición de yeso puede incluir, de forma opcional, un almidón, tal como un almidón pregelatinizado o un almidón modificado con ácido. La inclusión del almidón pregelatinizado minimiza o evita el riesgo de la delaminación de papel en condiciones de humedad crecientes. Un experto en la materia comprenderá métodos de pregelatinización de almidón crudo, tal como, por ejemplo, cocer almidón crudo en agua a temperaturas de al menos 185 °F (~85 °C) u otros métodos. Ejemplos adecuados de almidón pregelatinizado incluyen, pero sin carácter limitativo, el almidón PCF1000, comercializado por Lauhoff Grain Company y los almidones AMERIKOR 818 y HQM PREGEL, comercializados ambos por Archer Daniels Midland Company. Si se incluye, el almidón pregelatinizado puede estar presente en cualquier cantidad adecuada. Por ejemplo, si se incluye, el almidón pregelatinizado puede estar presente en una cantidad de entre aproximadamente un 0,1 % y aproximadamente un 5 % de porcentaje en peso de la composición.

[0060] La composición de yeso puede incluir también una capa fibrosa. La capa fibrosa puede estar tejida o no tejida. De forma deseable, la capa fibrosa está compuesta por un material que puede amoldarse a la expansión de la composición de yeso durante la hidratación. A modo de ejemplo, la capa fibrosa puede presentarse en forma de capa de papel, capa de fibra de vidrio u otra capa de fibra sintética. En algunos casos, la capa fibrosa no está tejida y puede incluir fibra de vidrio. De forma deseable, la capa fibrosa puede aplicarse a la superficie y/o incorporarse a la escayola de yeso durante la formación con el fin de mejorar la integridad y la maniobrabilidad de la escayola de yeso seco durante la producción, el manejo y la aplicación práctica. Asimismo, la capa fibrosa puede utilizarse como superficie expuesta en un producto final (p. ej., una placa de techo) y, como tal, proporciona una apariencia monolítica estéticamente agradable que puede ser lisa, de forma deseable. En caso de proporcionarse, la capa fibrosa puede tener cualquier grosor adecuado. Por ejemplo, en algunos modos de realización, la capa fibrosa tiene un grosor de entre aproximadamente 0,003 pulgadas (~0,00762 cm) y aproximadamente 0,15 pulgadas (~0,381 cm).

[0061] Los experimentos siguientes ilustran todavía más la presente invención pero, obviamente, no debería interpretarse que limitan, de ninguna manera, su alcance. En los experimentos que se describen a continuación, las abreviaturas siguientes tienen los significados indicados a continuación:

OPPC se refiere a un compuesto orgánico polifosfónico;

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OPPC1 se refiere a ácido aminotrimetilen fosfónico;

OPPC2 se refiere a sal pentasódica de ácido aminotrimetilen fosfónico;

OPPC3 se refiere a sal tetrasódica de ácido 1-hidroxietiliden-1,1-difosfónico OPPC4 se refiere a sal potásica de ácido hexametileno diamino tetrametileno fosfónico OPPC5 se refiere a ácido dietilentriamino pentametilen fosfónico;

OPPC6 se refiere a sal trisódica de ácido dietilentriamino pentametilen fosfónico;

PAA se refiere a ácido poliacrílico;

PAA1 se refiere a ácido poliacrílico que presenta un peso molecular de aproximadamente 2000 dalton;

PAA2 se refiere a ácido poliacrílico que presenta un peso molecular de aproximadamente 30 000 dalton;

PAA3 se refiere a ácido poliacrílico que presenta un peso molecular de aproximadamente 250 000 dalton;

PAA4 se refiere a ácido poliacrílico que presenta un peso molecular de aproximadamente 450 000 dalton;

PAA5 se refiere a ácido poliacrílico que presenta un peso molecular de aproximadamente 750 000 dalton;

PAA6 se refiere a Belclene 283 (comercializado por FMC Corporation, Princeton, Nueva Jersey);

PAA7 se refiere a Belclene 200 (comercializado por FMC Corporation); y

PAA8 se refiere a Belsperse 161 (comercializado por FMC Corporation).

Experimentos Experimento 1

Resistencia a la deformación permanente (Resistencia al pandeo de placa de yeso de laboratorio)

[0062] Se prepararon muestras de placas que contienen yeso en un laboratorio mediante la utilización del acelerador de acuerdo con la invención y se compararon con respecto a la resistencia a la deformación permanente.

[0063] Se prepararon las muestras mediante mezcla en un mezclador WARING de 5 litros durante 10 segundos a velocidad baja: 1,5 kg de sulfato de calcio hemihidratado beta; 2 g de un acelerador de fraguado que comprende partículas molidas finas de sulfato de calcio dihidratado recubiertas con azúcar para mantener el rendimiento y calentado como se describe en el documento de patente estadounidense n.° 3,573,947; 2 litros de agua del grifo; y 0 g de aditivo (muestras control), 1,5 g de un compuesto orgánico polifosfónico o 1,5 g de otros aditivos. Las lechadas formadas de esta manera se moldearon en placas para preparar muestras de placa de yeso plana, cada una con unas dimensiones de aproximadamente 15,24 x 60,96 x 1,27 cm (6 x 24 x 1/2 pulgadas). Después de que fraguara el sulfato de calcio hemihidratado para formar yeso (sulfato de calcio dihidratado), se secaron las placas en un horno a 112 °F (~44,4 °C) hasta que dejara de cambiar su peso. Se registró el peso medido final de cada placa. No se aplicó revestimiento de papel a estas placas con el fin de evitar el efecto de las coberturas de papel en el rendimiento de pandeo de las placas de yeso en condiciones húmedas.

[0064] A continuación, se colocó cada placa secada en una posición horizontal sobre dos soportes de 1/2 pulgadas de ancho cuya longitud se extendía la anchura total de la placa, situándose un soporte en cada extremo de la placa. Las placas permanecieron en esta posición durante un periodo de tiempo determinado (en este ejemplo, 4 días) en condiciones ambientales continuas de 90 °F (~32,2 °C) de temperatura y una humedad relativa de un 90 por ciento. A continuación, se determinó el grado de pandeo de la placa midiendo la distancia (en pulgadas) del centro de la superficie superior de la placa desde el plano horizontal imaginario que se extiende entre los bordes superiores de los extremos de la placa. La resistencia a la deformación permanente de la matriz de yeso fraguado de la placa se considera inversamente proporcional al grado de pandeo de la placa. Por consiguiente, cuanto mayor sea el grado de pandeo, menor será la resistencia relativa a la deformación permanente de la matriz de yeso fraguado que comprende la placa.

[0065] Las pruebas de resistencia a la deformación permanente se dan a conocer en la Tabla I, incluida la composición y la concentración (porcentaje en peso a partir del peso de sulfato de calcio hemihidratado) del aditivo, el peso final de la placa y el grado de pandeo medido.

[0066] En estos experimentos de laboratorio, se determinó la desviación de pandeo de acuerdo con la prueba de desviación humidificada ASTM C473-95, con la salvedad de que las placas de yeso sometidas a la prueba no incluyeran papel de placa y con la salvedad de que las placas sometidas a la prueba tuvieran unas medidas de 0,5 pies (~0,154 m) x 2 pies (~0,61 m), en lugar de 1 pie (~0,305 m) x 2 pies (~0,61 m). Sin embargo, se ha 5 descubierto que la desviación de pandeo de las placas preparadas en el laboratorio está relacionada con la desviación de pandeo de las placas de 1 pie (~0,305 m) x 2 pies (~0,61 m) que se describen en la prueba ASTM C473-95 y, en caso de haber alguna diferencia, la diferencia consistirá en que la desviación de pandeo es mayor en las placas preparadas en el laboratorio. Por definición, si las placas preparadas en el laboratorio cumplen con normas de resistencia al pandeo deseadas, las placas preparadas de conformidad con ASTM C473-95 también 10 cumplirán con normas de resistencia al pandeo deseadas.

Tabla I

Aditivo

Nivel de adición a partir del % en peso de yeso calcinado Peso de placa seca (gramo) Absorción de agua de habitación 90/90 (% en peso) Desviación de pandeo humidificada diez días (pulgadas)

Control

0,0 536,2 0,15 0,985 2,5 cm

Vidrio al fosfato

0,1 538,5 0,24 0,013 0,033 cm

Polifosfato de amonio

0,1 534,8 0,42 0,012 0,031 cm

Trimetafosfato de sodio

0,1 531,4 0,23 0,035 0,089 cm

OPPC1

0,1 539,2 0,15 0,044 0,112 cm

OPPC2

0,1 537,1 0,24 0,077 0,196 cm

OPPC3

0,1 536,3 0,28 0,117 0,297 cm

OPPC4

0,1 541,3 0,13 0,060 0,152 cm

OPPC5

0,1 551,2 0,29 0,102 0,259 cm

OPPC6

0,1 515,8 0,32 1,253 3,18 cm

[0067] Los datos de la Tabla I muestran que la placa preparada mediante la utilización de compuestos orgánicos polifosfónicos era mucho más resistente al pandeo (y, por lo tanto, mucho más resistente a la deformación permanente) que la placa control. Asimismo, la placa preparada con algunos de los compuestos orgánicos

15 polifosfónicos presentaba un pandeo muy inferior a 0,1 pulgadas (~0,254 cm) de pandeo por dos pies (~0,61 m) de largo de la placa y, por lo tanto, no es perceptible al ojo humano. Otros compuestos orgánicos polifosfónicos, tal como OPPC 3 y OPPC 5, mostraron una mejora notable del pandeo en comparación con el control.

[0068] Los aceleradores de acuerdo con la presente invención pueden utilizarse para superar efectos de retraso y de reducción de la resistencia que pueden deberse a los compuestos orgánicos polifosfónicos y si se hubiera

20 añadido un acelerador para superar dichos efectos en los experimentos anteriores, se esperaría que las placas fabricadas con cualquiera de estos compuestos orgánicos polifosfónicos presentara un pandeo inferior a 0,1 pulgadas (~0,254 cm) por dos pies (~0,61 m) de largo de la placa.

Experimento 2

[0069] En este experimento, se ilustra la utilización de ulexita como material potenciador para la mejora de la 25 resistencia al pandeo en placa de yeso. Se determinó, como se describe anteriormente en el experimento 1, la

resistencia a la deformación permanente mediante la utilización de ulexita como aditivo per se mezclada con un acelerador de fraguado que comprende partículas molidas finas de sulfato de calcio dihidratado según se describe anteriormente.

[0070] Además, se ilustra el efecto ventajoso de la utilización de ulexita en presencia de un contenido elevado de 30 impurezas de sal de cloruro. Se preparó la placa de yeso según se describe en el experimento 1, con la salvedad

de que se introdujera el ion de cloruro en la mezcla junto con el aditivo de ulexita. Se sometió a prueba la desviación de pandeo de acuerdo con el procedimiento ASTM C 473-95 en placas preparadas en el laboratorio, según se describe anteriormente.

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[0071] En estos experimentos, la cantidad de ulexita añadida a la lechada de yeso calcinado acuosa mediante la adición en mezcla molida con material acelerador es de aproximadamente un 0,05 % en peso del yeso calcinado. En el último experimento de la Tabla II, la ulexita total añadida a la lechada de yeso calcinado acuosa es aproximadamente un 0,15 % en peso del yeso calcinado (0,05 % en peso en forma de mezcla molida con material acelerador más un 0,10 % en peso añadido de manera adicional).

Tabla II

Acelerador

Nivel de acelerador a partir del % en peso de yeso calcinado Adición de NaCl a partir del % en peso de yeso calcinado Peso de placa seca (gramo) Absorción de agua de habitación 90/90 (% en peso) Desviación de pandeo humidificada dos semanas (pulgadas)

Control

1 0 511,4 0,8 0,214 0,544 cm

Revestido con ulexita

1 0 528,4 0,6 0,067 0,170 cm

Control

1 0,5 528,3 6,5 >1 >2,54 cm

Revestido con ulexita

1 0,5 529,4 6,1 0,235 0,597 cm

Revestido con ulexita + adición de 0,1 % en peso de ulexita (a partir del peso del yeso calcinado)

1 0,5 529,7 6,0 0,057 0,148 cm

[0072] Los datos de la Tabla II ilustran la mejora de la resistencia al pandeo (proporcionado en términos de desviación de pandeo) obtenida con la utilización de ulexita, bien mediante la adición de ulexita como mezcla molida de ulexita y sulfato de calcio dihidratado como acelerador o como aditivo independiente, bien un polvo seco o solución acuosa. Los datos también muestran que el borato, la ulexita, proporciona una mejora de la desviación de pandeo aunque haya una cantidad considerable de impurezas de anión de cloruro (p. ej., NaCl) en la mezcla de yeso calcinado acuosa (que puede estar presente en yeso calcinado de una calidad relativamente baja) y cuando la absorción de agua en el producto de yeso calcinado acabado es relativamente elevada.

Experimento 3

Tratamiento posterior al fraguado de sulfato de calcio dihidratado

[0073] En algunos casos, la escayola de sulfato de calcio dihidratado se trata con una solución acuosa de un material potenciador para aumentar la resistencia a la deformación permanente (p. ej., resistencia al pandeo), así como la estabilidad dimensional de productos que contienen yeso fraguado después de volver a secarse. Más en particular, se ha descubierto que el tratamiento de la escayola de sulfato de calcio dihidratado con diversos materiales potenciadores aumenta la resistencia a la deformación permanente (p. ej., la resistencia al pandeo) y la estabilidad dimensional. Por lo tanto, la adición del material potenciador al yeso fraguado proporciona nuevas composiciones y métodos para elaborar productos que contienen yeso mejorados, incluidos, pero sin carácter limitativo, placas, paneles, enlucidos, azulejos, compuestos de yeso y fibra de celulosa, etc. Por lo tanto, cualquier producto de yeso que requiera un control estricto de la resistencia al pandeo resultará beneficiado.

[0074] A continuación, se describen dos métodos ilustrativos de tratamiento posterior de yeso fraguado:

1) 2)

Estuco y otros aditivos (secos) más agua para Estuco y otros aditivos (secos) más agua para elaborar

elaborar lechada lechada

Espuma (para la reducción del peso o la densidad) Mezcla/agitación (húmedo)

I I

Escayola de yeso/fraguado final y secado

Escayola de yeso/fraguado final 12

1)

2)

Tratamiento posterior con material potenciador Tratamiento posterior con material potenciador

(pulverización o remojo) (pulverización de la superficie)

I I

Volver a secar la escayola de yeso Secar el producto de yeso

II Producto de yeso mejorado Producto de yeso mejorado

[0075] En ambos casos anteriores, la solución acuosa del material potenciador se aplica, preferiblemente, al yeso fraguado.

[0076] El material potenciador se pulverizó sobre la composición de yeso fraguado a modo de solución de material potenciador en agua. La cantidad de material potenciador en solución está basada en el peso del sulfato

5 de calcio dihidratado (yeso fraguado).

[0077] Las placas preparadas en el laboratorio se prepararon según se describe en el experimento 1 y la prueba de desviación de pandeo humidificada ASTM C473-95 se llevó a cabo en placas de laboratorio, también según se explica anteriormente en el experimento 1.

[0078] En la Tabla III, se ilustra la mejora de la desviación de pandeo alcanzada cuando el material potenciador o 10 aditivo es un compuesto orgánico polifosfónico. En la Tabla IV, se ilustra la mejora de la desviación de pandeo

alcanzada cuando el aditivo es un ácido poliacrílico. En la Tabla V, se ilustra la mejora de la desviación de pandeo alcanzada cuando el aditivo es citrato de sodio, compuesto carboxílico que incluye al menos dos grupos carboxilato.

Tabla III

Aditivo

Nivel de adición a partir del % en peso de yeso calcinado Peso de placa seca (gramo) Absorción de agua de habitación 90/90 (% en peso) Desviación de pandeo humidificada dos semanas (pulgadas)

Control

0,0 572,7 0,15 0,285 0,724 cm

Trimetafosfato de sodio

0,2 580,7 0,19 0,011 0,028 cm

OPPC1

0,2 586,9 0,24 0,021 0,053 cm

OPPC2

0,2 582,5 0,22 0,029 0,074 cm

OPPC3

0,2 573,9 0,26 0,045 0,114 cm

OPPC4

0,2 570,7 0,25 0,014 0,036 cm

OPPC5

0,2 606,8 0,36 0,012 0,031 cm

OPPC6

0,2 583,5 0,26 0,008 0,020 cm

15 [0079] Los datos de la Tabla III ilustran que la aplicación de polifosfonatos orgánicos al yeso fraguado

proporciona una mejora de la desviación de pandeo de la placa. Todas las placas mostraban una resistencia al pandeo muy inferior a las 0,1 pulgadas (~0,254 cm) por dos pies (~0,61 m) de largo de placa deseadas cuando se utilizaron los polifosfonatos orgánicos en el tratamiento posterior al fraguado.

Tabla IV

Aditivo

Nivel de adición a partir del % en peso de yeso calcinado Peso de placa seca (gramo) Absorción de agua de habitación 90/90 (% en peso) Desviación de pandeo humidificada dos semanas (pulgadas)

Control

0,0 552,6 0,59 0,424 1,077 cm

PAA1

0,2 567,5 1,2 0,043 0,109 cm

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Aditivo

Nivel de adición a partir del % en peso de yeso calcinado Peso de placa seca (gramo) Absorción de agua de habitación 90/90 (% en peso) Desviación de pandeo humidificada dos semanas (pulgadas)

PAA2

0,08 541 0,7 0,081 0,206 cm

PAA3

0,08 551,2 0,67 0,069 0,175 cm

PAA4

0,2 544,5 0,6 0,058 0,147 cm

PAA5

0,2 569,9 0,3 0,161 0,409 cm

PAA6

0,1 552,5 0,2 0,054 0,137 cm

PAA7

0,1 552,5 0,2 0,054 0,137 cm

PAA8

0,1 553,6 0,5 0,026 0,066 cm

[0080] Los datos de la Tabla IV ilustran que los carboxilatos proporcionan resistencia mejorada a la composición de yeso fraguado en un tratamiento posterior al fraguado. Los datos muestran que la utilización de carboxilatos solubles, es decir, PAA 1-4, PAA6 y PAA7 es más ventajosa que la utilización de carboxilatos que no son muy solubles en agua, por ejemplo, PAA5, aunque incluso el tratamiento posterior con PAA5 proporcionara una placa con resistencia al pandeo mejorada en comparación con el control.

Tabla V

Aditivo

Nivel de adición a partir del % en peso de yeso calcinado Peso de placa seca (gramo) Absorción de agua de habitación 90/90 (% en peso) Desviación de pandeo humidificada dos semanas (pulgadas)

Control

0,0 519,4 0,3 1,5 3,81 cm

Citrato de sodio

0,2 569,1 0,4 0,173 0,439 cm

[0081] En la Tabla V, se ilustran las ventajas inesperadas del tratamiento posterior al fraguado. El citrato de sodio es considerado, por lo general, como un retardante del fraguado y su utilización afecta negativamente la fuerza y la resistencia al pandeo cuando se utiliza como aditivo previo al tratamiento. Sin embargo, en un tratamiento posterior al fraguado, se ha descubierto que el citrato de sodio aumenta la resistencia al pandeo.

[0082] Entre las diversas composiciones y materiales proporcionados por los presentes inventores, pueden incluirse las que se definen en los párrafos siguientes:

1. Una composición que contiene yeso fraguado que comprende una matriz entrelazada del yeso fraguado formado a partir de al menos yeso calcinado, agua y un material potenciador que comprende: (i) un compuesto orgánico polifosfónico o una mezcla de compuestos orgánicos polifosfónicos; o (ii) un borato que comprende ulexita, colemanita o una mezcla de ulexita y colemanita; o una mezcla de (i) y (ii).

2. La composición definida en el párrafo 1, donde dicha composición se forma, además, a partir de un segundo material potenciador que comprende un compuesto policarboxílico o una mezcla de compuestos policarboxílicos.

3. La composición definida en el párrafo 1, donde dicha composición se forma, además, a partir de un tercer material potenciador que comprende un compuesto polifosfato o una mezcla de compuestos polifosfato.

4. La composición definida en el párrafo 1, donde dicha composición está formada, además, a partir de un acelerador.

5. La composición definida en el párrafo 4, donde al menos una parte del borato se lleva en el acelerador.

6. La composición definida en el párrafo 1, donde el yeso fraguado se forma a partir de aproximadamente un 0,01 % en peso y aproximadamente un 5 % en peso de material potenciador, a partir del peso del yeso calcinado.

7. La composición definida en el párrafo 2, donde dicho compuesto policarboxílico presenta un peso molecular de entre aproximadamente 100 000 dalton y aproximadamente 1 millón de dalton.

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10

15

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8. La composición definida en el párrafo 2, donde dicho compuesto policarboxílico se selecciona entre el grupo que consiste en poliacrilatos, polietacrilatos y polimetacrilatos.

9. La composición definida en el párrafo 3, donde dicho compuesto polifosfato se selecciona entre el grupo que consiste en un compuesto trimetafosfato, hexametafosfato sódico que tiene 6-27 unidades de fosfato que se repiten, polifosfato de amonio, pirofosfato tetrapotásico, tripolifosfato de sodio, pirofosfato tetrasódico, pirofosfato de ácido de sodio y ácido polifosfórico que tiene 2 o más unidades de ácido fosfórico que se repiten.

10. La composición definida en el párrafo 3, donde dicho tercer material potenciador es un compuesto trimetafosfato.

11. La composición definida en el párrafo 3, donde dicho tercer material potenciador es polifosfato de amonio.

12. Una composición que contiene yeso fraguado que comprende una matriz entrelazada del yeso fraguado formado a partir de al menos yeso calcinado, agua y un material potenciador que comprende: (i) un compuesto policarboxílico o una mezcla de compuestos policarboxílicos; y (ii) un compuesto polifosfato o una mezcla de compuestos polifosfato.

13. Una composición que contiene yeso fraguado que comprende yeso fraguado, donde dicho yeso fraguado se trata con una mezcla de un líquido y un material potenciador que comprende: (i) un compuesto orgánico fosfónico o una mezcla de compuestos orgánicos fosfónicos; (ii) un borato que comprende ulexita, colemanita o una mezcla de ulexita y colemanita; o (iii) un compuesto carboxílico o una mezcla de compuestos carboxílicos; o una mezcla de (i), (ii) y/o (iii).

14. La composición que contiene yeso fraguado definida en el párrafo 13, donde dicha composición se trata, además, con un segundo material potenciador que comprende un compuesto fosfato o una mezcla de compuestos fosfato.

15. La composición definida en cualquiera de los párrafos 1 o 13, donde dicho material potenciador es un compuesto orgánico fosfónico.

16. La composición definida en el párrafo 15, donde dicho compuesto orgánico fosfónico es ácido aminotrimetilen fosfónico, sal pentasódica de ácido aminotrimetilen fosfónico, ácido 1 -hidroxietiliden-1,1- difosfónico, sal tetrasódica de ácido 1 -hidroxietiliden-1,1 -difosfónico, sal pentasódica de ácido dietilentriamino pentametilen fosfónico, sal trisódica de ácido dietilentriamino pentametilen fosfónico, ácido hexametileno diamino tetrametileno fosfónico o sal potásica de ácido hexametileno diamino tetrametileno fosfónico.

17. La composición definida en cualquiera de los párrafos 1 o 13, donde dicho borato es ulexita.

18. La composición definida en cualquiera de los párrafos 1 o 13, donde dicho borato es colemanita.

19. La composición definida en el párrafo 13, donde dicho compuesto carboxílico es un compuesto policarboxílico.

20. La composición definida en el párrafo 19, donde dicho compuesto policarboxílico presenta un peso molecular de entre aproximadamente 200 dalton y aproximadamente 1 millón de dalton.

21. La composición definida en el párrafo 13, donde dicho compuesto carboxílico se selecciona entre el grupo que consiste en poliacrilatos, polietacrilatos, polimetacrilatos y citratos.

22. La composición definida en cualquiera de los párrafos 1 o 19, donde dicho compuesto policarboxílico es un poliacrilato.

23. La composición definida en el párrafo 14, donde dicho segundo material potenciador es un compuesto polifosfato.

24. Una placa de yeso que comprende la composición definida en cualquiera de los párrafos 1 o 13.

25. La placa de yeso definida en el párrafo 24, donde dicha placa de yeso tiene una resistencia al pandeo, según se establece de acuerdo con ASTM C473-95, inferior a aproximadamente 0,1 pulgadas por dos pies de largo de dicha placa.

26. La placa de yeso definida en el párrafo 24, donde dicha placa de yeso tiene una contracción inferior a aproximadamente 0,02 pulgadas por cuatro pies de ancho e inferior a aproximadamente 0,05 pulgadas por doce pies de largo.

[0083] A lo largo de la descripción y las reivindicaciones de la presente memoria, las palabras "comprender" y "contener" y sus variaciones, se refieren a "incluido/a/os/as, pero sin carácter limitativo", y con ellas no se

pretende excluir (y no se excluyen) otras fracciones, aditivos, componentes, enteros o etapas. A lo largo de la descripción y las reivindicaciones de la presente memoria, el singular abarca el plural, a menos que el contexto indique lo contrario. En particular, en los casos en que se utiliza el artículo indefinido, debe considerarse que la memoria contempla la pluralidad, así como la singularidad, a menos que el contexto indique lo contrario.

5 [0084] Debe observarse que los rasgos, enteros, características, compuestos, fracciones o grupos químicos

descritos junto con un aspecto particular, modo de realización o ejemplo de la invención son de aplicación a cualquier otro aspecto, modo de realización o ejemplo descritos en la presente memoria, a menos que sean incompatibles entre sí. La totalidad de las características expuestas en la presente memoria (incluyendo cualquier reivindicación, resumen y dibujo adjuntos) y/o la totalidad de las etapas de cualquier método o proceso 10 expuestos, puede combinarse en cualquier combinación, excepto en combinaciones en las que al menos algunas de dichas características y/o etapas se excluyen mutuamente. La invención no se limita a los detalles de los modos de realización anteriores. La presente invención se extiende a cualquiera novedosa o a cualquier combinación novedosa de las características expuestas en la presente memoria (incluyendo cualquier reivindicación, resumen y dibujo adjuntos) o a cualquiera novedosa o a una combinación novedosa de las etapas 15 de cualquier método o proceso expuestos.

Claims (6)

1. 10

   15

   REIVINDICACIONES

   1. Acelerador para una composición de yeso calcinado acuosa que comprende un borato seleccionado del grupo que consiste en ulexita, colemanita y una mezcla de ulexita y colemanita, y un material acelerador en forma de sulfato de calcio dihidratado, donde el borato está al menos parcialmente recubierto en el material acelerador.
2. 2. Acelerador de acuerdo con la reivindicación 1, donde el borato y el material acelerador se proporcionan en una mezcla molida.
3. 3. Acelerador de acuerdo con la reivindicación 2, donde la mezcla molida presenta un tamaño de partícula medio inferior a 5 pm.
4. 4. Acelerador de acuerdo con la reivindicación 2, donde la mezcla molida presenta una superficie de al menos 7000 cm2/gramo.
5. 5. Método de formación de una composición que contiene yeso fraguado que comprende la adición del acelerador de acuerdo con la reivindicación 1 a una mezcla de yeso calcinado acuosa, donde el borato está presente en una cantidad de entre 0,1 % en peso y 5 % en peso a partir del peso del yeso calcinado.
6. 6. Método de acuerdo con la reivindicación 5, donde el borato está presente en una cantidad de entre 0,1 % en peso y 2 % en peso a partir del peso del yeso calcinado.