ES2879333T3 - Proceso de fabricación de una pasta de yeso o de un producto de yeso con el uso de un polvo de cera, productos obtenidos mediante el proceso y uso del polvo de cera para obtener un producto de yeso resistente a la humedad - Google Patents

Proceso de fabricación de una pasta de yeso o de un producto de yeso con el uso de un polvo de cera, productos obtenidos mediante el proceso y uso del polvo de cera para obtener un producto de yeso resistente a la humedad Download PDF

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Abstract

Un proceso para fabricar una pasta de yeso que comprende: - poner en contacto y mezclar al menos los siguientes componentes: yeso, agua y polvo de cera, en donde - del 0,1 al 10 % en peso del polvo de cera está contenido en la pasta de yeso, con respecto a la masa de yeso seco; - teniendo el polvo de cera - un tamaño de partícula por debajo de 500 μm, - un tamaño de partícula promedio d50 (promedio en número) por debajo de 300 μm; y - el polvo de cera comprende la siguiente composición de cera: i. al menos un 70 % en peso de cera de hidrocarburo, ii. al menos un 5 % en peso de una cera polar, iii. del 0 al 10 % en peso de resinas de hidrocarburos, y iv. del 0,1 al 5 % en peso de uno o más componentes seleccionados de entre el grupo que consiste en uno o más polioles, almidones, azúcares, alcoholes polivinílicos y derivados de los mismos; y en donde - la composición de cera tiene una viscosidad dinámica a 100 °C por debajo de 12 cP y - el índice de acidez de la composición de cera está por debajo de 10 mg de KOH/g.

Description

DESCRIPCIÓN
Proceso de fabricación de una pasta de yeso o de un producto de yeso con el uso de un polvo de cera, productos obtenidos mediante el proceso y uso del polvo de cera para obtener un producto de yeso resistente a la humedad
La invención se refiere a un procedimiento de fabricación de una pasta de yeso poniendo en contacto y mezclando yeso, agua, polvo de cera y, opcionalmente, otros componentes, aplicando la pasta de yeso y un producto de yeso, tal como una placa de escayola o tablero obtenidos mediante el proceso y el uso del polvo de cera para la fabricación de un producto de yeso resistente a la humedad.
Descripción
Las propiedades mecánicas de la placa de escayola se ven influidas por el núcleo de yeso y el revestimiento de la placa de escayola y su interacción sinérgica. Esto implica que la placa de escayola actúe reforzando el área de tensión, que, junto con el núcleo de yeso, da a la placa de escayola de yeso la fuerza y la rigidez a la flexión requeridas (estrés a la rotura, deformación). Se distinguen varios tipos de placas de yeso, por ejemplo, las que incluyen aditivos para retardar la absorción de agua (placas de escayola de yeso impregnadas y placas de escayola de yeso impregnadas ignífugas).
La absorción de agua y el tiempo de secado de las placas de escayola de yeso se prueban según DIN EN 520 (2 horas en agua a 23 °C).
placa de escayola placa de escayola impregnada Absorción de agua en % en peso 30-50 < 5-10
Tiempos de secado en horas 70 15
La placa de escayola de yeso está hecha de yeso y aditivos para el núcleo de yeso, así como cartón de alta calidad revestido repetidamente. El yeso de París (yeso de baja cocción, producido a temperaturas de aproximadamente 120 °C a 180 °C) se utiliza con frecuencia.
Adicionalmente, también hay materiales de construcción de yeso en forma de paneles hechos de yeso, que se denominan "paneles de yeso". Se trata de paneles de construcción producidos en fábrica a partir de yeso de París y agua para componentes estructurales que no soportan peso. Los paneles de yeso pueden contener fibras, cargas y sustancias aditivas, así como otros aditivos, pudiendo ser coloreados con pigmentos para distinguirlos visualmente. Tienen superficies lisas visibles y están diseñados con acabados de lengua y ranura alternados en las superficies de apoyo y de almacenamiento. En este caso también se conocen placas repelentes de agua.
La producción de placas de escayola se lleva a cabo en plantas de producción altamente automatizadas. Se elabora una pasta líquida homogénea de yeso de París, agua y posiblemente aditivos en un dispositivo de dosificación y mezcla continua. Esta pasta se vierte sobre el revestimiento de papel que se coloca sobre una cinta transportadora. A continuación, un rodillo presiona el revestimiento de papel superior sobre la superficie de yeso. Una vez que ha fraguado la pasta, las placas se cortan y se expulsan hidráulicamente a la secadora. A esto le sigue el secado en un secador continuo calentado. Después de secar, las placas se combinan en paquetes o se cargan en palés. La producción de paneles de yeso se describe en DIN EN 12589.
Las placas de fibra de yeso también se denominan placas de escayola a base de yeso.
Los procesos para la fabricación de productos de yeso impregnados están sujetos a numerosas patentes y publicaciones. Los compuestos de impregnación se describen como aditivos útiles añadidos al mezclador durante la fase de preparación de los productos mezclados.
Los productos de yeso, preferentemente placas de escayola de yeso, se proporcionan con aditivos que retrasan la absorción de agua, para su uso en áreas húmedas. Los aditivos de impregnación normalmente se añaden a la pasta de yeso antes de que los productos de yeso se fabriquen y trabajen en la pasta de manera homogénea. Posteriormente, los productos de yeso generalmente se secan a una temperatura alta de, por ejemplo, 100 a 150 °C y, a continuación, se enfrían.
Si el yeso no se somete a un tratamiento hidrófugo, la humedad hace que el cartón se ablande, lo que conduce a la deformación y liberación del revestimiento de papel. El uso de placas de escayola de yeso en baños, cuartos de lavandería, etc. es, por tanto, problemático debido a su rigidez y deformación decrecientes. Esto es particularmente perjudicial cuando la placa de escayola de yeso tiene adheridas baldosas de cerámica, por ejemplo.
La humedad hace que el cartón se ablande, pierda su rigidez interior y se parta bajo el peso de las baldosas de cerámica, haciendo que la capa de cartón adherida a las placas se caiga. Por tanto, la destrucción del cartón de yeso restante es solo cuestión de tiempo.
Además de la disminución de la rigidez y la deformación, la corrosión y el moho pueden acelerar la destrucción. Ni siquiera la capa adhesiva aplicada a toda la superficie de las baldosas cerámicas, que suele tener una base sintética, no puede inhibir el efecto de la humedad.
Se conoce el uso de emulsiones/dispersiones de silicio o siloxano para la impregnación. Adicionalmente, se conocen dispersiones a base de parafina o ceras de lignito. También se utilizan otros polímeros y resinas, que no entran en la categoría de ceras. Los alcoholes polivinílicos se denominan polímeros.
En algunos casos, los componentes de cera también se añaden a la mezcla de yeso en forma de polvo. Las mezclas de dispersiones asfálticas o bituminosas, en algunos casos usadas en combinación con alcoholes polivinílicos, en donde se ha añadido al yeso un compuesto de silicio o una emulsión de resina sintética, también se conocen en la literatura.
Sin embargo, a menudo es difícil lograr una mejora en la repelencia al agua o hacer que el producto sea más hidrofóbico, sin deteriorar otras propiedades importantes tales como la estabilidad de espuma requerida de la pasta para producir suficientes huecos de aire en el producto final.
A menudo se usan dispersiones acuosas de los aditivos debido a su mejor procesabilidad y reciclabilidad. Además, las dispersiones acuosas se pueden manipular a temperaturas ambiente y muestran una baja viscosidad que facilitan el proceso de mezcla. Por otro lado, la necesidad de utilizar un vehículo acuoso (fase continua) es una desventaja inherente, debido a que los costes de transporte de la dispersión aumentan. Además, las dispersiones acuosas muestran una estabilidad de almacenamiento y una resistencia a la temperatura limitadas. Algunas dispersiones también se clasifican como mercancías peligrosas o perniciosas para el agua, lo que aumenta aún más los costes y esfuerzos logísticos. Finalmente, las dispersiones tienen una mayor masa y volumen debido a la cantidad adicional de agua y necesitan más espacio y tanques adicionales que los aditivos 100 % activos.
Sólido, los aditivos en polvo no presentan estas desventajas y pueden dosificarse directamente a la composición total del yeso. El documento GB 2081242 A desvela la preparación de una pasta de yeso para hacer láminas de cartón de yeso hidrofóbicas, el agua de la mezcla, el yeso y <4 % de una composición de cera, estando dicha composición de cera en forma de partículas de 0,1-0,5 mm y comprende al menos un 25 % en peso de cera de lignito y/o cera de carnauba en combinación con hasta un 75 % en peso de hidrocarburos sólidos, teniendo la mezcla de cera una viscosidad en estado fundido a 90 °C de 15-75 cP y un índice de acidez superior a 5.
El documento DD 205423 A1 enseña el uso de materiales sólidos fundibles en forma de cera o productos similares a la cera para la impregnación de material aglutinante de sulfato de calcio en un recipiente agitador. La adición de, por ejemplo, un 3 % de composición de cera dura granulada que consiste en un 50 % de cera de parafina y un 50 % de cera de lignito a una temperatura de 80-100 °C y un tiempo de agitación de 30 minutos conduce a una reducción de la absorción de agua del 40 % después de 2 horas para un producto de yeso fabricado del mismo.
El documento DE 19628749 B4 describe un agente hidrofugante de tipo sólido que consiste en un 40-50 % de una fracción de cera de lignito obtenida por extracción con disolvente, un 40-50 % de parafina y hasta un 10 % de ácido graso para la hidrofugación de material mineral, tal como yeso. En este proceso, el agente hidrofugante se muele en seco junto con el material mineral a baja velocidad de molienda y se distribuye finamente sobre la superficie de las partículas minerales. El tamaño de partícula resultante es <0,5 mm. El proceso de molienda debe realizarse de tal manera que la temperatura de molienda sea 20 °C por debajo de la temperatura de fusión de la fracción de cera de lignito del agente hidrofugante. El agente hidrofugante tiene un punto de solidificación de 50-65 °C, una viscosidad de 10 a 25 mPas y un índice de acidez de 2-40 mg de KOH/g. El problema es que la temperatura de proceso del agente hidrofugante, que tiene que estar 20 °C por debajo de la temperatura de fusión de la fracción de cera de lignito para evitar atascos o bloqueos del aparato de molienda. Esto da como resultado el requisito de un enfriamiento o el uso de solo pequeñas velocidades de molienda. Por tanto, la patente sugiere la molienda previa del agente hidrofugante con el material mineral para obtener productos de premezcla en polvo estables.
El documento EP 1556313 B1 describe sólidos que consisten en ceras de triglicéridos vegetales como aditivos en polvo para mejorar la resistencia al agua de las placas escayola. Las ceras mencionadas en el documento EP 1556313 B1 son ceras vegetales hidrogenadas con un punto de fusión de 49-85 °C (punto de gota de Mettler). La adición de otras sustancias, tales como ceras de parafina, ceras de Fischer-Tropsch, ceras microcristalinas, betún y alcohol polivinílico también se menciona. El documento EP 1556313 B1 señala que es deseable la aplicación de ceras en forma de polvos "para su uso en la fabricación de placas de yeso resistentes a la humedad, dado que la mayoría de los componentes que se utilizan hoy en día en la fabricación de yeso se manipulan como polvos secos antes de mezclarlos en el punto de inyección sobre la reserva de papel".
Es más, las ceras actualmente utilizadas en la fabricación de yeso resistente al agua tienen puntos de fusión relativamente bajos y son blandas. Esta combinación de una baja temperatura de fusión y una amplia distribución del peso molecular da como resultado una cera que se fundirá si se muele en un dispositivo de reducción de tamaño de uso común, tal como un molino de martillos. El enfriamiento mientras se muele, ya sea por medios mecánicos o criogénicos es posible, pero el aumento significativo resultante en los costes de procesamiento hace que la técnica no sea práctica.
Una alternativa para procesar una parafina de bajo punto de fusión en forma de polvo es atomizar la cera a través de boquillas de alta presión. Las parafinas con puntos de fusión por debajo de aproximadamente 71,2 °C (160 °F) no se pueden atomizar por pulverización debido a su tendencia a "bloquearse" o adherirse entre sí en condiciones normales de almacenamiento y temperatura. La parafina con un punto de fusión más alto y otras ceras con un punto de fusión más alto que podrían ser adecuadas para la atomización son demasiado costosas para su uso en la fabricación de yeso. El documento EP 1556313 B1 sugiere superar el problema utilizando una distribución de peso molecular relativamente estrecha de una cera de origen vegetal. Además, la cera es relativamente dura en comparación con la parafina de bajo punto de fusión que se usa normalmente en la fabricación de emulsiones para aplicaciones de yeso.
El documento US 20130323508 A1 cedido al presente solicitante (Sasol Wax GmbH) desvela un proceso para moler ceras, preferentemente ceras de parafina, en un molino de chorro, incluyendo un molino de chorro de contador de lecho fluidizado, utilizando un poliol como ayuda para la molienda. Con este método, los polvos de cera tienen un tamaño de partícula promedio d50 (promedio en número) de menos de 10 pm, preferentemente menos de 7 pm o un tamaño de partícula promedio dg0 (promedio en número) de menos de 15 pm, preferentemente menos de 10 pm (en cada caso según la norma ISO 13320: 2009). Con este método es posible moler ceras, que no son ceras duras (vegetales, naturales o sintéticas/parcialmente sintéticas) sin enfriamiento para obtener gránulos muy finos de forma económica.
Sumario de la invención
El objetivo de la presente invención es proporcionar un agente hidrofugante en forma de polvo de cera fina, que es adecuado para la fabricación de una pasta de yeso, productos de yeso, incluyendo placas de escayola, cartón y paneles, que supera las dificultades descritas anteriormente tales como los problemas para moler la mezcla de cera y la separación de la fase de cera de la pasta de yeso.
Se prefiere utilizar partículas pequeñas, que se puede mezclar homogéneamente con la pasta de yeso, dado que la polvo de cera puede separarse de la pasta de yeso debido a sus propiedades hidrofóbicas, la densidad más baja y la solubilidad en agua baja. Si no se distribuye de manera homogénea por todo el producto de yeso, el producto no mostrará una resistencia uniforme a la humedad.
Se reivindica proceso para la fabricación de una pasta de yeso que comprende:
- poner en contacto y mezclar al menos los siguientes componentes: yeso, agua y polvo de cera, en donde - del 0,1 al 10 % en peso del polvo de cera está contenido en la pasta de yeso, con respecto a la masa de yeso seco;
- teniendo el polvo de cera
- un tamaño de partícula por debajo de 500 pm,
- un tamaño promedio de partícula d50 (promedio en número) por debajo de 300 pm; y
- el polvo de cera consiste en o comprende la siguiente composición de cera:
i. al menos un 70 % en peso de cera de hidrocarburo,
ii. al menos un 5 % en peso de una cera polar,
iii. de 0 a 10 % en peso de resinas de hidrocarburos, y
iv. de 0,1 a 5 % en peso de uno o más componentes seleccionados de entre el grupo que consiste en uno o más polioles, almidones, azúcares, alcoholes polivinílicos y sus derivados; y
en donde
- la composición de cera tiene una viscosidad dinámica a 100 °C por debajo de 12 cP y
- el índice de acidez de la composición de cera está por debajo de 10 mg de KOH/g.
También se reivindica un producto de yeso según la reivindicación 12 y el uso de un polvo de cera que tiene
- un tamaño de partícula por debajo de 500 pm,
- un tamaño de partícula promedio dso (promedio en número) por debajo de 300 pm; y el polvo de cera consiste en o comprende la siguiente composición de cera:
i. al menos un 70 % en peso de cera de hidrocarburo,
ii. al menos un 5 % en peso de una cera polar,
iii. de 0 a 10 % en peso de resinas de hidrocarburos, y
iv. de 0,1 a 5 % en peso de uno o más componentes seleccionados de entre el grupo que consiste en uno o más polioles, almidones, azúcares, alcoholes polivinílicos y sus derivados; y
en donde
- la composición de cera tiene una viscosidad dinámica a 100 °C por debajo de 12 cP y
- el índice de acidez de la composición de cera está por debajo de 10 mg de KOH/g;
para la fabricación de un producto de yeso resistente a la humedad en donde el producto de yeso tiene una absorción de agua según DIN EN 520 por debajo del 10 % en peso después de dos horas a 23 °C.
En cada caso se describen más detalles en las reivindicaciones subordinadas.
Según una definición adicional de la invención, se proporciona un proceso para fabricar una pasta de yeso, comprendiendo el proceso:
- preparar una composición de cera que tiene una viscosidad dinámica a 100 °C por debajo de 12 cP y un índice de acidez por debajo de 10 mg de KOH/g,
- la composición de cera consiste en o comprende:
i. al menos un 70 % en peso de cera de hidrocarburo,
ii. al menos un 5 % en peso de una cera polar,
iii. de 0 a 10 % en peso de resinas de hidrocarburos, y
iv. de 0,1 a 5 % en peso de uno o más componentes seleccionados de entre el grupo que consiste en uno o más polioles, almidones, azúcares, alcoholes polivinílicos y sus derivados;
- convertir la composición de cera en un polvo de cera que tiene un tamaño de partícula de todas las partículas del polvo de cera por debajo de 500 pm y el tamaño de partícula promedio dso (promedio en número) de las partículas en el polvo de cera está por debajo de 300 pm;
- mezcla de yeso, agua y polvo de cera para formar la pasta de yeso, en donde la pasta de yeso contiene de 0,1­ 10 % en peso del polvo de cera, en relación con la masa de yeso seco.
Otro aspecto de la invención proporciona el uso de un polvo de cera para mejorar la resistencia a la humedad de un producto de yeso, en donde
- el polvo de cera tiene un tamaño de partícula de todas las partículas del polvo de cera por debajo de 500 pm y el tamaño de partícula promedio d50 (promedio en número) de las partículas en el polvo de cera está por debajo de 300 pm;
- el polvo de cera consiste en o comprende:
i. al menos un 70 % en peso de cera de hidrocarburo,
ii. al menos un 5 % en peso de una cera polar,
iii. 0-10 % en peso de resinas de hidrocarburos, y
iv. de 0,1 a 5 % en peso de uno o más componentes seleccionados de entre el grupo que consiste en uno o más polioles, almidones, azúcares, alcoholes polivinílicos y sus derivados; y
el producto de yeso tiene una absorción de agua según la norma DIN EN 520 por debajo del 10 % en peso después de dos horas a 23 °C.
El objetivo se consigue mediante las realizaciones descritas anteriormente y en las reivindicaciones independientes. Las realizaciones ventajosas de la invención se especifican en las reivindicaciones subordinadas o se describen a continuación.
Descripción detallada de la invención
Sorprendentemente, se descubrió que un polvo de cera que comprende la siguiente composición de cera:
i. al menos un 70 % en peso de cera de hidrocarburo,
ii. al menos un 5 % en peso de una cera polar,
iii. de 0 a 10 % en peso de resinas de hidrocarburos,
iv. de 0,1 a 5 % en peso de uno o más componentes seleccionados de entre el grupo que consiste en uno o más polioles, almidones, azúcares, alcoholes polivinílicos y sus derivados;
es muy adecuado como agente hidrofugante en la producción y fabricación de una pasta de yeso y productos de yeso relacionados si se usa a una concentración de 0,1 a 10 % en peso, en relación con la masa de yeso seco, en la pasta de yeso.
El polvo de cera se añade, preferentemente, a la pasta de yeso mediante pulverización o esparcimiento y se mezcla.
Una realización preferida de la composición de cera según la invención comprende del 75 al 85 % en peso de cera de hidrocarburo de origen mineral, sintético o parcialmente sintético.
Otra realización preferida de la composición de cera comprende del 15 al 25 % en peso de una cera polar.
Una realización preferible adicional de la composición de cera comprende del 0 al 2 % en peso de resinas de hidrocarburos.
Uno o más polioles, uno o más almidones, uno o más azúcares, uno o más alcoholes polivinílicos y/o sus derivados, preferentemente uno o más almidones, uno o más azúcares, uno o más alcoholes polivinílicos y/o sus derivados, se utilizan como aditivo en la composición de cera, por ejemplo, para aumentar la adherencia al papel de las placas de yeso.
Una realización preferible adicional de la composición de cera comprende del 0,3 al 2 % en peso de uno o más componentes seleccionados del grupo que consiste en uno o más polioles, almidones, azúcares, alcoholes polivinílicos y sus derivados.
La concentración de polvo de cera en la pasta de yeso es, preferentemente, del 0,1 al 5 % en peso, del 1 al 3 % en peso o del 2 al 2,8 % en peso.
Cada partícula de polvo de cera tiene un tamaño de partícula por debajo de 500 pm, preferentemente por debajo de 300 pm, más preferentemente por debajo de 200 pm y, lo más preferentemente, por debajo de 100 pm. El tamaño promedio de partícula d50 (promedio en número) de la composición de polvo de cera según la invención está por debajo de 300 pm, preferentemente por debajo de 200 pm, más preferentemente por debajo de 100 pm y, lo más preferentemente, por debajo de 50 pm. Con esta distribución de partículas se puede obtener una distribución homogénea de cera por toda la pasta de yeso.
El tamaño de partícula se puede determinar con diferentes métodos, ya sea con difracción láser o tamizado. Ambos métodos pueden realizarse en estado húmedo o seco del polvo. En un estado húmedo, el polvo se dispersa en un medio acuoso y se diluye altamente para evitar la aglomeración de las partículas. Para el método de difracción láser son adecuados diferentes instrumentos (por ejemplo, Malvern Mastersizer 2000 o S, Beckman Coulter LS13320 o Sympatec HELOS). El método de tamizado en húmedo se realiza según la norma ASTM D185 y el tamizado en seco según la norma DIN ISO 3310-1:2001-09 o usando un tamiz con chorro de aire ALPINE 200 LS.
La viscosidad dinámica de la composición de cera a 100 °C está por debajo de 12 cP, preferentemente por debajo de 10 cP y, lo más preferentemente, por debajo de 8 cP. Con este intervalo de viscosidad se puede obtener un excelente sellado de microporos en el yeso durante el fraguado y secado de la pasta de yeso. La viscosidad dinámica de la composición de cera se calculó basándose en la viscosidad cinemática, medida con un viscosímetro Ubbelohde a 100 °C según la norma DIN 51562-2: 1988-12 y la densidad de la composición de cera a 100 °C.
El índice de acidez de la composición de cera está por debajo de 10 mg de KOH/g, preferentemente por debajo de 8 mg de KOH/g y, más preferentemente, por debajo de 6 mg de KOH/g. Con este intervalo de índice de acidez se pueden obtener resultados óptimos de hidrofugación. El índice de acidez se determinó según el método estándar DGF C-V 2 (de "Deutsche Einheitsmethoden zur Untersuchung von Fetten, Fettprodukten, Tensiden und verwandten Stoffen").
El punto de solidificación de la composición de cera (DIN ISO 2207: 1983) está entre 50 y 90 °C, preferentemente entre 60 a 80 °C y, más preferentemente, entre 62 y 75 °C.
La cera de hidrocarburo según la invención se selecciona de entre uno o más miembros del grupo que consiste en una cera de Fischer-Tropsch, una cera de polietileno y ceras sintéticas.
La cera polar se selecciona de entre uno o más miembros del grupo que consiste en parafina oxidada, opcionalmente parcialmente o totalmente hidrogenada; cera de Fischer-Tropsch oxidada, opcionalmente parcialmente o totalmente hidrogenada; una cera microcristalina oxidada; una cera de alfa-olefina oxidada, una cera de polietileno oxidada, una cera de copolímero de polietileno oxidado; una cera de uretano; vinil acetato de etileno; un polímero de acrilato y ceras de ésteres naturales, tales como, por ejemplo, cera de lignito y sus derivados, cera de abeja o cera de carnauba.
El polvo de cera se obtiene, preferentemente, moliendo en un molino de chorro, más preferentemente en un molino de chorro de contador o un molino de chorro de contador de lecho fluidizado, a temperaturas entre 10 y 40 °C, preferentemente de 20 a 30 °C. Además, el polvo de cera de la invención se puede obtener mediante atomización por pulverización directa mediante métodos usados en la producción de polvo de cera.
Además, se pueden utilizar resinas en la composición de cera a una concentración de 0,2 a 2 % en peso, seleccionados de entre uno o más miembros del grupo que consiste en resinas alifáticas, resinas aromáticas y resinas naturales, si es apropiado, resinas modificadas, por ejemplo, resina de pino o ésteres policíclicos alifáticos.
Se pueden añadir polioles como coadyuvantes de molienda en forma sólida o líquida durante el proceso de molienda, preferentemente polioles con de 2 a 12 átomos de carbono y de 0 a 4 grupos éter por molécula y al menos 2 grupos hidroxi por molécula, preferentemente hasta 4 grupos hidroxi por molécula. Del 0,1 al 5 % en peso, preferentemente del 0,1 al 3 % en peso y más preferentemente, del 0,2 al 2,5 % en peso de al menos un poliol se puede añadir a la composición de cera.
La invención también incluye un proceso de fabricación de un producto de yeso que comprende:
- proporcionar la pasta de yeso descrita anteriormente,
- moldear la pasta de yeso para darle una forma tridimensional a la pasta,
- secar la forma tridimensional aplicando calor a la forma tridimensional.
Este producto de yeso se caracteriza además opcionalmente por una absorción de agua según la norma DIN EN 520 de menos del 10 % en peso después de dos horas en agua a 23 °C.
El producto de yeso puede ser un panel o una placa de escayola y el moldeo puede comprender:
- proporcionar una primera capa de cartón,
- distribuir la pasta de yeso sobre la primera capa de cartón, y
- proporcionar una segunda capa de cartón sobre la pasta de yeso opuesta y paralela a la primera capa.
Las placas de escayola son paneles de construcción fabricados industrialmente fabricados esencialmente de yeso, cuyas superficies y posiblemente también los bordes longitudinales están rodeados por cartón firmemente adherido. El núcleo de yeso rodeado por cartón puede contener huecos de aire y aditivos para lograr las propiedades especificadas.
Otra realización de la presente invención se refiere al uso del polvo de cera para la fabricación de un producto de yeso resistente a la humedad en donde el producto de yeso tiene una absorción de agua según la norma DIN EN 520 por debajo del 10 % en peso después de dos horas a 23 °C.
El polvo de cera tiene
- un tamaño de partícula por debajo de 500 pm, preferentemente por debajo de 300 pm, más preferentemente por debajo de 200 pm y, lo más preferentemente, por debajo de 100 pm;
- un tamaño de partícula promedio d50 (promedio en número) por debajo de 300 pm, preferentemente por debajo de 200 pm, más preferentemente 100 pm, lo más preferentemente por debajo de 50 pm; y comprende la siguiente composición de cera:
- al menos el 70 % en peso de cera de hidrocarburo,
- al menos el 5 % en peso de una cera polar,
- del 0,1 al 5 % en peso de uno o más componentes seleccionados del grupo que consiste en uno o más polioles, almidones, azúcares, alcoholes polivinílicos y sus derivados; y
- opcionalmente del 0 al 10 % en peso de resinas de hidrocarburos; y
en donde
- la composición de cera tiene una viscosidad dinámica a 100 °C por debajo de 12 cP y
- el índice de acidez de la composición de cera está por debajo de 10 mg de KOH/g.
Ejemplos
Las placas de escayola producidas de forma convencional con las composiciones de polvo de cera A-G de la invención (Tabla 1) muestran una buena adherencia del papel y una absorción de agua reducida (medida según la norma DIN EN 520 a 23 °C) en comparación con los productos sin tratar (31 % en peso de absorción de agua). La emulsión 1 es una dispersión de cera a base de agua disponible comercialmente. El ejemplo Emulsión 1 (Emu 1 en la tabla 1) es un ejemplo comparativo.
Las composiciones de polvo de cera A-E se produjeron usando una cera de parafina estándar ( Sasolwax 6403 con un punto de solidificación de 64 °C y una viscosidad a 100 °C de 6 cP) y un componente de cera polar (Sasolwax A28 o Sasolwax C80ox = cera de Fischer-Tropsch oxidadas o cera de lignito). Estas mezclas de ceras premezcladas se molieron (A-C, G) o se pulverizaron (D-F) para obtener un producto en forma de polvo.
La molienda se realizó en un molino de chorro y con la adición de TMP (trimetilolpropano) como coadyuvante de molienda en los ejemplos B y C (como se describe en el documento US 20130323508 A1).
Todos los productos se mezclaron con el almidón y el tamaño de partícula de la composición de polvo de cera se determinó tamizando con un tamiz de chorro de aire ALPINE e200LS de acuerdo con el manual de instrucciones en el caso de los valores d50 citados (A-C, G) o tamizando las mezclas de cera con un tamiz de latón de Haver & Boecker con un diámetro de 200 mm y un tamaño de malla de 400 pm con un cepillo (según la norma DIN ISO 3310-1:2001-09, ejemplos D-F).
En el caso del tamiz de chorro de aire ALPINE, se introduce en el instrumento un tamiz con el tamaño de malla necesario y se colocan sobre él 50 g de la muestra de polvo. Posteriormente se cierra el instrumento y se tamiza el polvo durante 2 minutos a 250 mmWs. Posteriormente, se equilibran los polvos tamizados y sin tamizar y se calcula la relación de tamaño de partícula.
Los resultados muestran que existe una clara relación entre el tamaño de partícula y la absorción de agua. Cuanto más pequeñas sean las partículas de las composiciones de polvo de cera (A-C y F G), menor será la absorción de agua.
Frente a las dispersiones de cera conocidas, los polvos de cera de la invención superan las desventajas mencionadas anteriormente. Además, la adición de cera no afecta negativamente al caudal ni al tiempo de fraguado de la pasta de yeso y tiene un bajo impacto en la formación de espuma durante el proceso de producción. Además, la invención aborda la tarea de garantizar una permeabilidad al vapor suficiente de los productos de yeso a pesar de la resistencia a la humedad.
Las dificultades descritas en la producción de polvos de cera ventajosos a base de ceras de parafina, tales como obstrucción y bloqueo del molino o las boquillas de pulverización, pueden resolverse mediante el método de producción especial de los polvos de cera de la invención. Además se producen partículas de cera muy pequeñas y finas, que son, preferentemente, adecuadas para la aplicación en productos de yeso y pueden obtenerse de una manera económica, factible y practicable.
La cantidad adecuada de ceras polares, el índice de acidez resultante de la mezcla de ceras y la baja viscosidad conducen a una procesabilidad superior de las mezclas de ceras y una resistencia a la humedad mejorada de los productos de yeso fabricados con las composiciones de polvo de cera de la invención.
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Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un proceso para fabricar una pasta de yeso que comprende:
- poner en contacto y mezclar al menos los siguientes componentes: yeso, agua y polvo de cera, en donde - del 0,1 al 10 % en peso del polvo de cera está contenido en la pasta de yeso, con respecto a la masa de yeso seco;
- teniendo el polvo de cera
- un tamaño de partícula por debajo de 500 |jm,
- un tamaño de partícula promedio d50 (promedio en número) por debajo de 300 jm ; y
- el polvo de cera comprende la siguiente composición de cera:
i. al menos un 70 % en peso de cera de hidrocarburo,
ii. al menos un 5 % en peso de una cera polar,
iii. del 0 al 10 % en peso de resinas de hidrocarburos, y
iv. del 0,1 al 5 % en peso de uno o más componentes seleccionados de entre el grupo que consiste en uno o más polioles, almidones, azúcares, alcoholes polivinílicos y derivados de los mismos; y
en donde
- la composición de cera tiene una viscosidad dinámica a 100 °C por debajo de 12 cP y
- el índice de acidez de la composición de cera está por debajo de 10 mg de KOH/g.
2. El proceso según la reivindicación 1, en donde la composición de cera comprende:
i. al menos el 75 % en peso de cera de hidrocarburo,
ii. al menos el 15 % en peso de una cera polar,
iii. del 0 al 2 % en peso de resinas de hidrocarburos, y
iv. del 0,3 al 2 % en peso de uno o más componentes seleccionados del grupo que consiste en uno o más polioles, almidones, azúcares, alcoholes polivinílicos y derivados de los mismos.
3. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde del 0,1 al 5% en peso, preferentemente del 1 al 3 % en peso, y más preferentemente del 2 al 2,8 % en peso del polvo de cera está contenido en la pasta de yeso, en relación con la masa de yeso seco.
4. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el polvo de cera consiste en partículas de cera que tienen un tamaño de partícula, en donde el tamaño de partícula se caracteriza por uno o más de los siguientes:
a) el tamaño de partícula está por debajo de 300 jm , preferentemente por debajo de 200 jm y, más preferentemente, por debajo de 100 jm ;
b) el tamaño promedio de partícula d50 (promedio en número) está por debajo de 200 jm , preferentemente por debajo de 100 jm y, más preferentemente, por debajo de 50 jm .
5. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la viscosidad dinámica a 100 °C de la composición de cera está por debajo de 10 cP, preferentemente por debajo de 8 cP.
6. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el índice de acidez de la composición de cera está por debajo de 8 mg de KOH/g y, preferentemente, por debajo de 6 mg de KOH/g.
7. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el punto de solidificación según la norma DIN ISO 2207:1983 de la composición de cera está entre 50 y 90 °C, preferentemente entre 60 y 80 °C y, más preferentemente, entre 62 y 75 °C.
8. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde independientemente una de otra:
a) la cera de hidrocarburo se selecciona de entre uno o más miembros del grupo que consiste en una cera de Fischer-Tropsch, una cera de polietileno y ceras sintéticas;
b) la cera polar se selecciona de entre uno o más miembros del grupo que consiste en parafina oxidada, opcionalmente parcial o totalmente hidrogenada; cera de Fischer-Tropsch oxidada, opcionalmente parcial o totalmente hidrogenada; una cera microcristalina oxidada; una cera de alfa-olefina oxidada, una cera de polietileno oxidada, una cera de copolímero de polietileno oxidado; una cera de uretano; vinil acetato de etileno; un polímero de acrilato y ceras de ésteres naturales;
c) la resina de hidrocarburo se selecciona de entre uno o más miembros del grupo que consiste en resinas alifáticas, resinas aromáticas y resinas naturales, y, opcionalmente, del 0,2 al 2 % en peso de la resina de hidrocarburo están contenidos en la composición de cera.
9. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la composición de cera comprende además del 0,1 al 5 % en peso, preferentemente del 0,1 al 3 % en peso y, más preferentemente, del 0,2 al 2,5 % en peso de al menos un poliol con de 2 a 12 átomos de carbono y, opcionalmente, de 0 a 4 grupos éter por molécula y al menos 2 grupos hidroxi por molécula, preferentemente 3 o 4 grupos hidroxi por molécula.
10. Un proceso para la fabricación de un producto de yeso, que comprende:
- proporcionar la pasta de yeso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
- moldear la pasta de yeso para darle una forma tridimensional a la pasta,
- secar la forma tridimensional aplicando calor a la forma tridimensional.
11. Un proceso de fabricación de un producto de yeso según la reivindicación 10, en donde el producto de yeso es un panel o una placa de escayola y el moldeo comprende:
- proporcionar una primera capa de cartón,
- distribuir la pasta de yeso sobre la primera capa de cartón, y
- proporcionar una segunda capa de cartón sobre la pasta de yeso opuesta y paralela a la primera capa.
12. Un producto de yeso que se puede obtener mediante el proceso de las reivindicaciones 10 u 11.
13. El producto de yeso según la reivindicación 12, que tiene una absorción de agua según la norma DIN EN 520 por debajo del 10 % en peso después de dos horas a 23 °C.
14. Uso de un polvo de cera que tiene
- un tamaño de partícula por debajo de 500 pm,
- un tamaño promedio de partícula d50 (promedio en número) por debajo de 300 pm; y
el polvo de cera comprende la siguiente composición de cera:
i. al menos un 70 % en peso de cera de hidrocarburo,
ii. al menos un 5 % en peso de una cera polar,
iii. del 0 al 10 % en peso de resinas de hidrocarburos, y
iv. del 0,1 al 5 % en peso de uno o más componentes seleccionados de entre el grupo que consiste en uno o más polioles, almidones, azúcares, alcoholes polivinílicos y derivados de los mismos; y
en donde
- la composición de cera tiene una viscosidad dinámica a 100 °C por debajo de 12 cP y
- el índice de acidez de la composición de cera está por debajo de 10 mg de KOH/g;
para la fabricación de un producto de yeso resistente a la humedad en donde el producto de yeso tiene una absorción de agua según la norma DIN EN 520 de por debajo del 10 % en peso después de dos horas a 23 °C.
15. El uso de un polvo de cera según la reivindicación 14, en donde el tamaño de partícula se caracteriza por uno o más de los siguientes:
a) el tamaño de partícula está por debajo de 300 pm, preferentemente por debajo de 200 pm y, más preferentemente, por debajo de 100 pm;
b) el tamaño promedio de partícula d50 (promedio en número) está por debajo de 200 pm, preferentemente por debajo de 100 pm y, más preferentemente, por debajo de 50 pm.
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