ES2706904T3 - Paneles de placas de yeso y métodos de fabricación de los mismos - Google Patents

Abstract

Un agente de unión para su uso en la fabricación de paneles de placas de yeso caracterizado por que comprende un agente de flujo y al menos el 50% en peso de un almidón modificado térmicamente que tiene: (i) una viscosidad de pasta en suspensión fría como se determina según el Método 1 como se describe en las páginas 6 a 7 de la descripción; de no más de 250 mPa.s; (ii) una viscosidad pico como se determina según el Método 2 como se describe en la página 7 de la descripción; de no más de 600 Unidades Brabender; y (iii) un valor de retención de agua como se determina según el Método 3 como se describe en las páginas 7 a 10 8 de la descripción; de no más de 90 g/m2.

Description

DESCRIPCIÓN

Paneles de placas de yeso y métodos de fabricación de los mismos

Campo de la invención

La presente invención se refiere a paneles de placas de yeso, tales como paneles a base de yeso, y a métodos para hacer tales paneles.

Antecedentes de la invención

Los paneles de placas de yeso se usan en la industria de la construcción para la construcción de techos y paredes interiores. Son relativamente baratos de producir e instalar en comparación con materiales y métodos de construcción más tradicionales. Típicamente, consisten en un material central intercalado entre dos láminas de material de revestimiento (por ejemplo, papel), pero también se puede producir solamente con una única lámina de material de revestimiento o, de hecho, ninguna en absoluto. Alternativamente, se puede incorporar un entramado directamente en el material central. En cualquier caso, la composición del material central será fundamental en la determinación de las propiedades funcionales del panel resultante (por ejemplo, resistencia, resistencia al agua, aislamiento acústico y térmico, dureza, etc.).

Los paneles de placas de yeso se forman típicamente en un proceso continuo en el que se proporciona una pasta en suspensión mezclando ingredientes secos con agua. En el caso de paneles de doble cara como se ha descrito anteriormente, la pasta en suspensión (que finalmente formará el material central de la placa de yeso) entonces se deposita y se intercala entre dos láminas de papel de revestimiento. El producto resultante se prensa al espesor requerido mediante una placa de formación y se deja fraguar. El panel entonces se puede cortar a medida y se seca para eliminar cualquier exceso de agua.

Los documentos US2005/223949, US2007/284027 y US2044401 describen placas de yeso que comprenden un material de almidón (por ejemplo, en almidón tratado con ácido); una pirodextrina y un almidón modificado con ácido y molido seco, respectivamente.

Los ingredientes secos de la pasta en suspensión normalmente incluirán yeso calcinado, un agente de unión para asegurar la adhesión entre el material central y el material de revestimiento, y uno o más aditivos tales como agentes espumantes, retardadores de fuego, biocidas, etc. El agente de unión típicamente consiste en almidón que se añade crudo (sin cocer) a la pasta en suspensión de escayola. Durante el proceso de fabricación, el almidón se cuece (o “se pega”), dando como resultado un aumento de la viscosidad y un aumento de la capacidad de contención de agua (también conocida como “retención de agua”). Estos efectos juntos se detectan como una mejora en la fuerza de desprendimiento de la placa (es decir, en la adherencia entre los materiales centrales y de revestimiento).

Desafortunadamente, un aumento demasiado grande de la viscosidad también afectará a la capacidad de migración y puede, a su vez, tener un efecto perjudicial sobre la adherencia. La capacidad de contención de agua de un almidón juega un papel clave en el crecimiento correcto de los cristales de yeso. Esto es lo más crítico en la interfaz entre el material central y el material del revestimiento a medida que los cristales se entrelazan con las fibras de papel para mejorar la adherencia. Como tal, una alta viscosidad pico que da como resultado una pobre capacidad de migración también conducirá a una adherencia reducida.

Un compromiso entre movilidad (baja viscosidad) y retención de agua (generalmente mejorada con alta viscosidad) se necesita por lo tanto para optimizar la unión. Con este fin, almidones solubles en agua fría, tales como almidones gelatinizados previamente o dextrinas solubles, se han probado como alternativas a los agentes de unión de almidones nativos típicos usados en la fabricación de placas de yeso. Aunque tienen la ventaja de una buena movilidad, nunca se han adoptado para uso industrial a gran escala porque su solubilidad afecta negativamente a la reología de la pasta en suspensión de yeso. Además, no presentan el aumento en la viscosidad y retención de agua durante el secado que se requiere para una buena adherencia.

También se han sugerido almidones diluidos con ácido como posibles alternativas a los almidones nativos. En comparación con los almidones nativos, los almidones diluidos con ácido presentan una reducida viscosidad pico durante el proceso de pegado y, por lo tanto, una migración mejor (más rápida) durante la gelatinización. Los almidones diluidos con ácido son por lo tanto más eficientes que los almidones no modificados a este respecto. Sin embargo, debido a su reducida viscosidad, también conducen a una menor retención de agua.

De este modo, a pesar de los esfuerzos en la técnica, sigue siendo difícil de alcanzar un agente de unión que combina (1) muy baja solubilidad en agua fría, (2) una baja viscosidad pico y (3) alta retención de agua después de pegar. Las soluciones propuestas hasta la fecha han tendido a optimizar una característica (por ejemplo, movilidad) en detrimento de otras (por ejemplo, retención de agua) y la necesidad de una solución que optimice las tres todavía es necesaria. La presente invención aborda esta necesidad.

Compendio de la invención

En un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un agente de unión para su uso en la fabricación de paneles de placas de yeso como se define en la reivindicación 1.

Según un aspecto adicional de la presente invención, se proporciona un panel de placa de yeso que comprende un material central y una o más láminas de material de refuerzo caracterizado por que el material central comprende un agente de unión como se ha definido anteriormente.

Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona un método de fabricación de un panel de placa de yeso que comprende las etapas de:

a) mezclar al menos un material de escayola o yeso con agua y un agente de unión para formar una pasta en suspensión;

b) dar forma a la pasta en suspensión para formar una placa,

c) opcionalmente incorporar una o más láminas de material de refuerzo en la placa y/o revistiéndola con la misma con una o más superficies; y

d) secar la placa,

caracterizado por que el agente de unión es un agente de unión como se ha definido anteriormente.

Descripción detallada de la invención

La presente invención proporciona un agente de unión para su uso en la producción de placas de yeso, y en particular para su uso en hacer y/o mejorar la adherencia entre el material central de las placas de yeso y sus una o más láminas de revestimiento.

El término “placa de yeso”, como se usa en la presente memoria, se refiere a todos los tipos de paneles de construcción usados en la industria de la construcción. También pueden denominarse, en la técnica, paneles de mampostería, tabla roca, paneles de techo o revestimientos de techo, paneles de cemento y paneles de yeso. Se caracterizarán por un material central y, opcionalmente, una o más láminas de material de refuerzo. El material de refuerzo se usará preferiblemente para revestir el material central en una o ambas de sus superficies principales, pero también (o alternativamente) se puede incorporar dentro del material central en sí mismo. El material de refuerzo consistirá preferiblemente en un material de papel, el espesor y calidad del cual se determinarán fácilmente por un experto en la técnica. Alternativamente, se puede usar un material de entramado, especialmente si está destinado a ser incorporado dentro del material central. Según algunas realizaciones, el material de refuerzo también puede incluir hojas, fieltros, plásticos u otros materiales laminares.

La composición del material central variará de un fabricante a otro y que depende del uso final previsto del panel. Su componente principal será típicamente yeso calcinado, también conocido como pasta de yeso. También puede incluir uno o más aditivos tales como fibras (típicamente papel y/o fibra de vidrio), plastificantes, agentes espumantes, aceleradores de fraguado (tales como potasa), agentes quelantes (tales como EDTA o almidón), retardantes de moho y/o de fuego (tales como fibra de vidrio o vermiculita), agentes a prueba de agua (tales como emulsiones de cera para una menor absorción de agua), etc. Un experto será capaz de determinar los componentes necesarios del material central en base a su experiencia y a la práctica estándar en la industria.

En cualquier caso, los materiales centrales usados según la presente invención incluirán un agente de unión específico. En particular, el agente de unión según la reivindicación 1 comprenderá un material de almidón caracterizado por que tiene (i) una viscosidad de la pasta en suspensión fría de no más de 250 mPa.s, preferiblemente de no más de 200 mPa.s, más preferiblemente de no más de 150 mPa.s y lo más preferiblemente de no más de 100 mPa.s; (ii) una viscosidad pico de no más de 600 Unidades Brabender (BU), preferiblemente de no más de 400 BU, más preferiblemente de no más de 200 BU, y lo más preferiblemente de no más de 100 BU; y (iii) un valor de retención de agua de no más de 90 g/m2, preferiblemente de no más de 80 g/m2, más preferiblemente de no más de 70 g/m2. Según una realización particular, el material de almidón tendrá una viscosidad de pasta en suspensión fría de entre 100 y 150 mPa.s (especialmente de alrededor de 125 mPa.s), una viscosidad pico de entre 100 y 200 BU (especialmente de alrededor de 160 BU), y un valor de retención de agua de entre 60 y 80 g/m2 (especialmente de alrededor de 70 g/m2). Cada uno de estos valores se mide según los Métodos 1 a 3, respectivamente, como se expone a continuación. En particular, se debería observar que el valor de retención de agua se mide en términos de liberación de agua y, por lo tanto, un valor más bajo se traduce en una mejor retención de agua.

Según la invención, el material de almidón de la presente invención es un almidón modificado térmicamente, obtenido ventajosamente mediante modificación seca o semiseca.

El material central típicamente comprenderá hasta el 5% del agente de unión. Ventajosamente, comprenderá entre 0.1% y 5%, en particular entre 0.1 y 1%, en peso (en base al peso total en seco) del agente de unión. El agente de unión, a su vez, comprende el material de almidón en una cantidad al menos del 50% en peso sobre una base de peso en seco. Preferiblemente, comprenderá al menos el 70% en peso del material de almidón. Según ciertas realizaciones, puede contener al menos el 80% en peso del material de almidón. Alternativamente, puede contener el material de almidón en una cantidad, en peso, del 85% o más, 90% o más, 95% o más, o incluso 99% o más. En una realización particular, el agente de unión consistirá en el material de almidón. Según ciertas realizaciones preferidas, el agente de unión de la presente invención no comprenderá ningún almidón diluido con ácido o degradado enzimáticamente.

El agente de unión puede comprender uno o más aditivos. Según la invención incluye un agente que fluye (tal como productos a base de sílice o sales de fosfato). Sorprendentemente, se ha encontrado que, para ser efectivos, estos agentes de flujo solamente necesitan ser añadidos en una cantidad de 0.1% o menos en peso (en base al peso en seco total del agente de unión). De este modo, los agentes de unión de la presente invención contendrán 0.1% o menos en peso de agente de flujo, preferiblemente 0.05% o menos, incluso más preferiblemente 0.01% o menos. También puede comprender uno o más hidrocoloides tales como goma xantana, goma guar, pectina y/o carragenanos. Preferiblemente, el uno o más hidrocoloides se incluirán en el agente de unión en una cantidad (en base al peso en seco total) del 5-10%.

En uso, el agente de unión de la presente invención se mezclará con los otros llamados ingredientes secos del material central (por ejemplo, yeso calcinado aditivos opcionales) y se formará una pasta en suspensión añadiendo agua. La pasta en suspensión entonces se conformará a un espesor deseado. Una o más láminas de material de refuerzo se pueden incorporar dentro de la pasta en suspensión y/o usar para revestirla en una o más de sus superficies. La pasta en suspensión, formada de este modo, entonces se permitirá que se seque. Si es necesario, una vez secados total o parcialmente, los paneles se pueden terminar (por ejemplo, cortar a medida, recubrir, tratar, etc.). Cada uno de estas etapas se puede realizar, ventajosamente, en un proceso de producción continuo. Este método es también una parte de la presente invención.

Según una posible configuración, para la producción de paneles de placas de yeso de doble cara (es decir, en donde el material central se intercala entre dos láminas de material de refuerzo), la pasta en suspensión se extenderá, de una manera uniforme, sobre una lámina de material de refuerzo (papel, por ejemplo). Una segunda lámina de material de refuerzo se aplica entonces a la superficie expuesta restante de la pasta en suspensión, dando como resultado de manera eficaz una envolvente cerrada de pasta de suspensión.

La etapa de secado se puede llevar a cabo en varias fases. De este modo, por ejemplo, se preferirá permitir que se fragüe primero la pasta en suspensión conformada. Esto se puede realizar, en la línea de producción, en una serie de cintas de fraguado. Una vez que la pasta en suspensión se ha fraguado (endurecido), se puede cortar en paneles de una longitud deseada y entonces se puede completar la etapa de secado, por ejemplo, en un horno, una cámara de secado o un secador de múltiples niveles. Los paneles secos entonces se pueden terminar (por ejemplo, recortar) y usar. Como será evidente para un experto en la técnica, también se pueden incorporar en el proceso anterior etapas adicionales, tales como impresión o formación de juntas.

Sorprendentemente, se ha encontrado que el proceso anterior se puede realizar a velocidades más altas cuando se usa un agente de unión según la presente invención. Sin desear estar limitado por la teoría, se cree que esto es gracias a una mejor modulación de la retención de agua. Además, se ha encontrado que los paneles de placas de yeso resultantes tienen una resistencia al desprendimiento mejorada en comparación con paneles producidos con agentes de unión estándar a las mismas velocidades de dosificación (debido a la movilidad mejorada de los materiales de almidón presentes durante la etapa de secado y su capacidad de contención de agua superior). En particular, esto significa que el agente de unión de la presente invención es capaz de reducir o evitar el desprendimiento y la separación de los materiales de refuerzo del material central del panel de placa de yeso.

Las realizaciones preferidas de la presente invención se han descrito solamente a modo de ilustración. Las modificaciones de estas y otras realizaciones serán evidentes para un experto en la técnica tras la lectura de esta descripción y, por lo tanto, se considerarán dentro del alcance de la presente invención. Realizaciones adicionales de la presente invención se describirán ahora en los siguientes ejemplos no limitativos.

Ejemplos

Método 1: Viscosidad de Pasta en Suspensión Fría (CSV)

Principio: se hace a 25°C una pasta en suspensión de base seca al 44% del material de almidón que se va a probar. Cuando se dispersa completamente, se hace una medición de la viscosidad Brookfield.

Método: se añaden 110 g (base seca) del material de almidón que se va a probar a un cubilete de vidrio de 400 mi normalizado junto con agua desmineralizada hasta un peso total de 250 g. La composición entonces se mezcla suavemente con una espátula de agitación, evitando la inclusión de burbujas de aire. La viscosidad de la pasta en suspensión obtenida se mide usando un viscosímetro Brookfield RV, siguiendo las instrucciones del fabricante. La viscosidad se mide en mPa.s con un husillo número 2 a 100 rpm (nota: si la viscosidad está por encima del máximo de la escala (400 mPa.s) la prueba se puede repetir usando un husillo n° 3 a 100 rpm).

Método 2: Viscosidad Pico

Principio: el material de almidón se dispersa en agua y se somete a la prueba de Viscosidad Brabender, usando un aparato Viscograph E (Brabender) y siguiendo las instrucciones del fabricante.

Método: para cada material de almidón que se va a probar, se preparan 480 mg de pasta de suspensión de almidón con un 15% en peso del material de almidón. Las muestras se preparan en cubiletes de plástico o vidrio de forma baja de 600 ml usando agua desmineralizada y se mezclan con una varilla o cuchara de plástico. Cuando se alcanza la homogeneidad, la pasta en suspensión se vierte en la copa del viscosímetro Brabender preparado, y se insertan el cabezal y el sensor de medición.

Se usan un cartucho de 350 cmg y una velocidad de revolución de 75 rpm. La muestra se calienta desde 50°C (temperatura de inicio S0) hasta 95°C (temperatura nominal S1) a una velocidad de calentamiento de 1.5°C/min. La muestra se mantiene entonces en S1 durante 30 min. Luego se enfría de nuevo a 50°C (temperatura nominal S2) a una velocidad de enfriamiento de 1.5°C/min usando un baño de agua refrigerada fijado a 15°C.

La viscosidad se mide en Unidades Brabender (BU). Se pueden notificar cuatro viscosidades, a saber:

Viscosidad pico: viscosidad en el pico

Viscosidad superior: viscosidad cuando la temperatura alcanza precisamente 95°C

Viscosidad de pasta caliente: viscosidad después de precisamente 30 min a 95°C

Viscosidad final: viscosidad cuando la temperatura alcanza precisamente 50°C.

Método 3: Valor de Retención de Agua (WRV)

Principio: el agua liberada por una composición durante la aplicación de presión se absorbe por un papel de filtro. El aumento de peso del papel de filtro se usa entonces para determinar la cantidad de agua liberada por la composición y, por lo tanto, su capacidad de contención de agua (o “valor de retención de agua”).

Método: el material de almidón que se va a analizar se cuece por lotes al 20% de sólidos secos durante 30 minutos a 96°C. Entonces se añaden 12 partes del almidón cocido (al 20% de sólidos secos) a 100 partes de yeso (tal como yeso Kemwhite - al 66% de sólidos secos) junto con agua para formar una pasta en suspensión con un contenido final de sólido seco del 53% en peso. Para almidones no modificados, 100 partes de yeso (al 66% de DS) y 5 partes de almidón nativo (al 6% de DS) se mezclaron con agua hasta un contenido final de sólidos secos del 46% en peso. El método usa un Medidor Gravimétrico de Retención de Agua AA-GWR (Modelo 250), siguiendo las instrucciones del fabricante. Se pesa un papel de filtro Blue Ribbon (peso 1: antes de la prueba). El filtro se coloca entonces en la placa de muestra y se cubre con un filtro Millipore (tamaño de poro de 5 pm), con el lado brillante hacia arriba. El cilindro se coloca entonces en la placa con la cara de sellado hacia arriba.

10 ml de pasta en suspensión (a 30°C) se introducen en el cilindro con una jeringa. El dispositivo se cierra entonces con el tapón y la presión se conecta y se ajusta a 1 bar. Después de dos minutos, se detiene la presión y se retira el tapón. Todos los componentes (placa, filtros y cilindro) se retiran entonces y se vierte la pasta en suspensión restante. El papel de filtro finalmente se pesa de nuevo (peso 2: después de la prueba) y el valor de retención de agua se calcula de la siguiente manera:

WRV [g/m2] = (peso 2 - peso 1) * 1250

Nota: dado que este método mide la liberación de agua, cuanto menor sea el valor, mejor será la capacidad de contención de agua (o de retención de agua).

Ejemplo 1: Análisis comparativo de diferentes materiales de almidón

Los siguientes materiales se probaron para viscosidad de pasta en suspensión fría, viscosidad pico y valor de retención de agua siguiendo los métodos (Métodos 1-3) expuestos anteriormente:

A: C*Plus 05483 (un almidón diluido estándar)

B: C*Película 07311 (una dextrina)

C: C*Gel 03401 (un almidón nativo)

D: C*Plus 07273 (un almidón modificado térmicamente)

Los resultados de estas pruebas se exponen en la Tabla 1, a continuación (donde un “+” indica un resultado positivo y un “-” indica un resultado negativo).

Tabla 1

* nota: debido a su alta viscosidad, fue muy difícil medir los valores de retención de agua para la Muestra C bajo las mismas condiciones que las otras muestras. Como tal, la retención de agua se midió en sólidos secos mucho más bajos para la Muestra C que para las otras muestras. Se esperaría que, a un contenido de sólido seco más alto, la capacidad de retención de agua de la Muestra C también sería más alta (es decir, un valor de WRV menor).

Como queda claro a partir de este análisis, la muestra D, que es la única muestra según la invención, es el material más adecuado para su uso según la presente invención, es decir con (1) baja solubilidad de pasta en suspensión, (2) una viscosidad pico baja y (3) alta retención de agua simultáneamente.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Un agente de unión para su uso en la fabricación de paneles de placas de yeso caracterizado por que comprende un agente de flujo y al menos el 50% en peso de un almidón modificado térmicamente que tiene:

(i) una viscosidad de pasta en suspensión fría como se determina según el Método 1 como se describe en las páginas 6 a 7 de la descripción;

de no más de 250 mPa.s;

(ii) una viscosidad pico como se determina según el Método 2 como se describe en la página 7 de la descripción;

de no más de 600 Unidades Brabender; y

(iii) un valor de retención de agua como se determina según el Método 3 como se describe en las páginas 7 a 8 de la descripción;

de no más de 90 g/m2

2. Un agente según la reivindicación 1, caracterizado por que el material de almidón tiene:

(i) una viscosidad de pasta en suspensión fría de no más de 200 mPa.s;

(ii) una viscosidad pico de no más de 400 BU; y

(iii) un valor de retención de agua de no más de 80 g/m2.

3. Un agente según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el material de almidón tiene:

(i) una viscosidad de pasta en suspensión fría de no más de 150 mPa.s;

(ii) una viscosidad pico de no más de 200 BU; y

(iii) un valor de retención de agua de no más de 70 g/m2.

4. Un agente según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el material de almidón tiene:

(i) una viscosidad de pasta en suspensión fría de entre 100 y 150 mPa.s;

(ii) una viscosidad pico de entre 100 y 200 BU; y

(iii) un valor de retención de agua de entre 60 y 80 g/m2.

5. Un agente según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que no incluye ningún almidón diluido con ácido.

6. Un agente según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que no incluye ningún almidón degradado enzimáticamente.

7. Un agente según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que comprende además uno o más hidrocoloides.

8. Un panel de placa de yeso que comprende un material central y una o más láminas de material de refuerzo caracterizado por que el material central comprende un agente de unión según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

9. Un método de fabricación de un panel de placa de yeso que comprende las etapas de:

a) mezclar al menos un material de escayola o yeso con agua y un agente de unión para formar una pasta en suspensión;

b) conformar la pasta en suspensión para formar la placa,

c) opcionalmente, incorporar una o más láminas de material de refuerzo en la placa y/o recubrirla con la misma en una o más superficies; y

d) secar la placa a secar,

caracterizado por que el agente de unión es un agente de unión según una cualquiera de las reivindicaciones