ES2929882T3

ES2929882T3 - Composición de encolado para fibras de vidrio de hebras troceadas para uso en húmedo

Info

Publication number: ES2929882T3
Application number: ES17732710T
Authority: ES
Inventors: Helen Huang; Mohammed Tazi
Original assignee: Owens Corning Intellectual Capital LLC
Current assignee: Owens Corning Intellectual Capital LLC
Priority date: 2016-06-17
Filing date: 2017-06-15
Publication date: 2022-12-02
Anticipated expiration: 2037-06-15
Also published as: KR20190018679A; PL3472115T3; US20190161405A1; EP3472115B1; CN109476537B; WO2017218726A1; DK3472115T3; KR102387494B1; US11001525B2; CN109476537A; CA3027494A1; CA3027494C; EP3472115A1

Abstract

Se proporciona una composición de encolado que incluye agua, un formador de película de polivinilpirrolidona, un agente de acoplamiento de silano, un lubricante y un tensioactivo. El formador de película de polivinilpirrolidona constituye del 30% en peso al 50% en peso de los sólidos secos de la composición de apresto. También se proporcionan fibras de vidrio de hebras cortadas para uso en húmedo para uso en el refuerzo de paneles de yeso. Las fibras de vidrio de hebras cortadas para uso húmedo incluyen fibras de vidrio cortadas a las que se les ha aplicado la composición de apresto. La composición de apresto mejora la integridad del haz de fibras, la velocidad de flujo de la fibra, la consistencia de la velocidad de flujo de la fibra y la dispersabilidad de las fibras de vidrio de hebras cortadas para uso en húmedo en una matriz o suspensión de yeso. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Composición de encolado para fibras de vidrio de hebras troceadas para uso en húmedo

Campo

La invención se refiere a composiciones de encolado, y más particularmente a composiciones de encolado para fibras de vidrio de hebras troceadas para uso en húmedo (WUCS) utilizadas para reforzar placas de yeso.

Antecedentes

Las placas de pared formados por un núcleo de yeso intercalado entre capas de revestimiento se utilizan comúnmente en la industria de la construcción como paredes internas y techos para edificios residenciales y comerciales. Los materiales de revestimiento aportan ventajosamente flexibilidad, resistencia a la extracción de clavos y resistencia al impacto a los materiales que forman el núcleo de yeso. Además, el material de revestimiento puede proporcionar una superficie duradera y otras propiedades deseables (p. ej., una superficie decorativa) a la placa de yeso. El núcleo de yeso generalmente contiene yeso y otros componentes, tales como fibras de refuerzo, productos químicos resistentes al agua, aglutinantes, acelerantes y cargas de baja densidad.

Las fibras de vidrio se utilizan comúnmente en la producción de placas de yeso para paredes para mejorar la resistencia mecánica, tal como la resistencia a la flexión y la resistencia al impacto. Los filamentos de vidrio individuales se agrupan típicamente en grandes cantidades para formar una fibra que se empaqueta para formar una mecha. La mecha, a su vez, puede emplearse de muchas formas. Por ejemplo, las fibras de vidrio pueden utilizarse en forma troceada e incorporarse a una matriz de yeso o pueden ensamblarse en telas o esteras tejidas o no tejidas y utilizarse como material de revestimiento. Las fibras de vidrio pueden formarse estirando vidrio fundido en filamentos a través de un manguito o placa con orificios y aplicando una composición de encolado acuosa que contiene lubricantes, agentes de acoplamiento y formadores de película. La composición de encolado proporciona protección a las fibras frente a la abrasión entre filamentos y promueve la compatibilidad entre las fibras de vidrio y la matriz en la que se van a utilizar las fibras de vidrio. Después de aplicar la composición de encolado, las fibras húmedas pueden juntarse en una o más hebras, cortarse y recogerse como hebras de fibras troceadas en húmedo. Estas fibras troceadas en húmedo pueden depositarse en una lechada de yeso para servir como refuerzo para una placa de yeso formada a partir de la lechada de yeso. Sin embargo, las fibras de vidrio troceadas convencionales a menudo no fluyen o no se dispersan bien en una lechada de yeso. Además, las fibras de vidrio de tamaño convencional no se alimentan bien a través de los aparatos de alimentación convencionales para suministrar las fibras de vidrio troceadas a la lechada de yeso. Como resultado, los fabricantes se ven obligados a emplear una velocidad de alimentación alta o mayor para lograr la cantidad mínima de fibras de vidrio requeridas. Emplear una velocidad de avance alta puede causar que una cantidad innecesariamente alta de fibras de vidrio esté presente en la placa de yeso final. En otros casos, las fibras de vidrio de tamaño convencional no se pueden alimentar a altas velocidades de alimentación objetivo, por ejemplo, 6,35-9,07 kg/min (14-20 lbs/min), lo que puede dar como resultado que se alimenten menos fibras de vidrio a la lechada de yeso de lo deseado.

Además, las velocidades de flujo de fibra irregulares durante la alimentación pueden causar una distribución desigual de la fibra en la lechada de yeso. Por ejemplo, se puede establecer una velocidad de flujo de fibra objetivo durante la alimentación, pero debido al tamaño no uniforme del haz de fibra, los defectos de la fibra o la acumulación de fibra durante la alimentación, puede producirse un flujo de fibra irregular. Una distribución desigual de fibras puede causar debilidad y/o falla de la placa de yeso.

Las fibras troceadas en húmedo utilizadas en la fabricación de placas de yeso también pueden tener tendencia a acumularse o agruparse en el sistema de alimentación después de rondas de alimentación prolongadas. La acumulación de fibras puede requerir paradas en la línea de procesamiento de placas de yeso para que se pueda eliminar la acumulación de fibras, lo que reduce la eficiencia. El documento WO 2007/044764 divulga una composición de encolado de fibra que comprende un formador de película de polivinilpirrolidona que tiene un peso molecular en el rango de 10.000 a 70.000, al menos un lubricante y un agente de acoplamiento.

Compendio

La invención se refiere a composiciones de encolado que incluyen agua, un formador de película de polivinilpirrolidona, un agente de acoplamiento de silano, un lubricante y un tensioactivo como se define en las reivindicaciones. La invención también se refiere a fibras de vidrio encoladas con las composiciones de encolado de la invención para su uso en el refuerzo de placas de yeso. La invención se refiere adicionalmente a placas de yeso como se define en las reivindicaciones.

La composición de encolado incluye agua, un formador de película de polivinilpirrolidona que tiene un peso molecular promedio en peso de 1.000.000 Da a 1.700.000 Da, un agente de acoplamiento de silano, un lubricante que comprende de 30% en peso a 50% en peso de los sólidos secos de la composición de encolado, en donde el lubricante comprende un producto de reacción de condensación de un ácido graso saturado que tiene al menos 16 átomos de carbono y una poliamina, y un tensioactivo que comprende un éster de ácido graso de polietilenglicol. El formador de película de polivinilpirrolidona comprende de 30% en peso a 50% en peso de los sólidos secos de la composición de encolado.

La invención proporciona fibras de vidrio para su uso en el refuerzo de placas de yeso. Las fibras de vidrio comprenden una pluralidad de fibras de vidrio troceadas recubiertas con una composición de encolado como se define anteriormente. La composición de encolado está presente en las fibras de vidrio troceadas en una cantidad de 0,05% en peso a 0,3% en peso basado en el peso total de las fibras de vidrio troceadas encoladas.

La invención también proporciona una placa de yeso. La placa de yeso incluye una capa de yeso que tiene una primera superficie principal y una segunda superficie principal. La capa de yeso comprende yeso y una pluralidad de fibras de vidrio troceadas recubiertas con una composición de encolado como se define anteriormente que se distribuyen en el yeso. La placa de yeso también incluye una primera capa de revestimiento aplicada a la primera superficie principal de la capa de yeso y una segunda capa de revestimiento aplicada a la segunda superficie principal de la capa de yeso.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una ilustración esquemática de una línea de procesamiento ilustrativa para formar una placa de yeso.

La Figura 2 ilustra una realización ilustrativa de una placa de yeso como se describe en el presente documento.

La Figura 3 es un gráfico que muestra la variación en la magnitud del motor cuando se alimentan fibras de vidrio WUCS a una velocidad de flujo objetivo de 1,81 kg/min (4 lbs/min) como se describe en el Ejemplo 3. La Figura 4 es un gráfico que muestra la desviación de una velocidad de flujo objetivo de 1,81 kg/min (4 lb/min) cuando se alimentan fibras de vidrio WUCS como se describe en el Ejemplo 3.

La Figura 5 es un gráfico que muestra la cantidad de fibras de vidrio WUCS alimentadas por minuto a una magnitud de motor fija de 12,64 mA como se describe en el Ejemplo 3.

La Figura 6 es un gráfico que muestra la variación en la magnitud del motor cuando se alimentan fibras de vidrio WUCS a una velocidad de flujo objetivo de 6,35 kg/min (14 lb/min) como se describe en el ejemplo 3. La Figura 7 es un gráfico que muestra la desviación de una velocidad de flujo objetivo de 6,35 kg/min (14 lb/min) cuando se alimentan fibras de vidrio WUCS como se describe en el Ejemplo 3.

La Figura 8A es una imagen que muestra la densidad de empaquetamiento de las fibras de vidrio WUCS. La Figura 8B es una imagen que muestra la densidad de empaquetamiento del mismo peso de fibras de vidrio WUCS que en la Figura 8A, pero recubiertas con una realización ilustrativa de la composición de encolado de la invención descrita en el presente documento.

Descripción detallada

La terminología que se establece en el presente documento es solo para la descripción de las realizaciones y no debe interpretarse como una limitación de la divulgación en su conjunto. Como se emplean en la descripción y las reivindicaciones adjuntas, se pretende que las formas singulares "un", "uno", "una", "el" y "la" incluyan también las formas plurales, a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Todas las referencias a características o limitaciones singulares de la presente divulgación incluirán la característica o limitación plural correspondiente, y viceversa, a menos que se especifique lo contrario o se implique claramente lo contrario por el contexto en el que se hace la referencia. A menos que se indique lo contrario (p. ej., mediante el uso del término "precisamente"), se debe entender que todos los números que expresan cantidades, propiedades tales como peso molecular, condiciones de reacción, etc., como se emplean en esta divulgación, están modificados en todos los casos por el término "aproximadamente". En consecuencia, a menos que se indique lo contrario, las propiedades numéricas expuestas en esta divulgación son aproximaciones que pueden variar dependiendo de las propiedades deseadas que se pretenden obtener en las realizaciones descritas en el presente documento.

El término "integridad de haz", como se emplea en el presente documento, se refiere al grado en que los filamentos individuales de material (p. ej., vidrio) se adhieren entre sí o, dicho de otro modo, el grado en que los filamentos individuales se resisten a separarse de una hebra en la que se formaron previamente. Preferiblemente, las fibras encoladas descritas en el presente documento tienen suficiente integridad de haz para asegurar un flujo de fibra adecuado cuando se introducen en una lechada o matriz resinosa, y también para dispersarse bien en la lechada o matriz, tal como una lechada de yeso. Se puede utilizar una prueba de densidad de empaquetamiento para evaluar la integridad del haz de fibras. Por ejemplo, se puede colocar un peso predeterminado de fibras en un contenedor y se puede medir el nivel (altura) de las fibras en el contenedor. Un nivel medido más bajo de las fibras indica una mayor integridad del haz.

La invención se refiere a una composición de encolado que comprende agua, un formador de película de polivinilpirrolidona, un agente de acoplamiento de silano, un lubricante y un tensioactivo como se define en las reivindicaciones. La invención también se refiere a fibras de vidrio encoladas con la composición de encolado de la invención para su uso en el refuerzo de placas de yeso, así como a placas de yeso que incluyen fibras de vidrio troceadas encoladas con la composición de encolado de la invención.

La invención se basa, al menos en parte, en el descubrimiento de que las fibras de vidrio de hebras troceadas de uso en húmedo (WUCS) utilizadas en la fabricación de placas de yeso fluyen más rápido y se dispersan mejor cuando las fibras WUCS exhiben una integridad de haz mejorada. Se ha encontrado que las fibras WUCs encoladas con una composición de encolado que incluye una cantidad significativa de un formador de película de polivinilpirrolidona, particularmente un formador de película de polivinilpirrolidona de alto peso molecular, exhiben integridad de haz, velocidad de flujo y regularidad de la velocidad de flujo mejoradas (es decir, menos variación en la velocidad de flujo en comparación con una velocidad de flujo objetivo) y la dispersabilidad de las fibras WUCS en la matriz de yeso o lechada.

La composición de encolado comprende agua, un formador de película de polivinilpirrolidona que tiene un peso molecular promedio en peso de 1.000.000 Da a 1.700.000 Da, un agente de acoplamiento de silano, un lubricante que comprende de 30% en peso a 50% en peso de los sólidos secos de la composición de encolado, en donde el lubricante comprende un producto de reacción de condensación de un ácido graso saturado que tiene al menos 16 átomos de carbono y una poliamina, y un tensioactivo que comprende un éster de ácido graso de polietilenglicol. El formador de película de polivinilpirrolidona comprende de 30% en peso a 50% en peso de los sólidos secos de la composición de encolado.

Las composiciones de encolado divulgadas en el presente documento incluyen un formador de película de polivinilpirrolidona. En general, los formadores de película se utilizan en composiciones de encolado para fibras de vidrio para proteger las fibras de vidrio de la abrasión entre filamentos en el proceso de formación de fibras. Los formadores de película también promueven la unión de las fibras de vidrio entre sí en varios puntos de contacto a lo largo de las fibras, lo que confiere una integridad eficaz de la hebra o del haz de modo que la integridad se mantenga durante el procesamiento posterior. Como se mencionó anteriormente, se ha encontrado que una composición de encolado que incluye una cantidad significativa de un formador de película de polivinilpirrolidona puede mejorar la integridad del haz de fibras WUCS.

La polivinilpirrolidona es un polímero soluble en agua preparado a partir del monómero N-vinil-2-pirrolidona. Los cuatro grados comerciales más comunes de polivinilpirrolidona son K-15, K-30, K-60 y K-90, que tienen los siguientes pesos moleculares promedio en peso correspondientes (Mw): 6000 a 15.000 Da para PVP K-15; 40.000 a 80.000 Da para PVP K-30; 390.000 a 470.000 Da para PVP K-60; y 1.000.000 a 1.700.000 Da para PVP K-90. Los diversos grados de formador de película de polivinilpirrolidona están disponibles comercialmente de numerosos proveedores, incluido Ashland Specialty Ingredients (Wilmington, Delaware).

El formador de película de polivinilpirrolidona utilizado en las composiciones de encolado divulgadas en el presente documento tiene un peso molecular promedio en peso de 1.000.000 a 1.700.000 Da.

El formador de película de polivinilpirrolidona comprende de 30% en peso a 50% en peso de los sólidos secos de la composición de encolado. En ciertas realizaciones ilustrativas, el formador de película de polivinilpirrolidona comprende de 35% en peso a 50% en peso de los sólidos secos de la composición de encolado, incluyendo de 35% en peso a 45% en peso, de 38% en peso a 45% en peso, y también incluyendo de 40% en peso a 43% en peso de los sólidos secos de la composición de encolado.

Las composiciones de encolado divulgadas en el presente documento también incluyen un lubricante. El lubricante comprende un lubricante de amida grasa que es el producto de condensación de un ácido graso saturado que tiene al menos 16 átomos de carbono y una poliamina. Los ejemplos no limitantes de ácidos grasos saturados adecuados para su uso en la formación del lubricante de amida grasa incluyen, pero no se limitan a, ácido palmítico, ácido margárico, ácido esteárico, ácido araquídico y combinaciones de los mismos. En ciertas realizaciones ilustrativas, los ácidos grasos saturados para su uso en la formación del lubricante de amida grasa comprenden un ácido graso saturado con una cadena de alquilo lineal que tiene una solubilidad en agua de menos de aproximadamente 0,003 g/litro en agua, tal como ácido esteárico. En ciertas realizaciones ilustrativas, el ácido graso saturado para su uso en la formación del lubricante de amida grasa es ácido esteárico.

La poliamina para su uso en la formación del lubricante de amida grasa puede ser una poliamina de bajo a alto peso molecular en la que los enlaces de amina o los grupos amina se encuentran a lo largo de la cadena molecular. Las poliaminas adecuadas para formar el lubricante de amida grasa primaria incluyen aminas terciarias que tienen un peso molecular bajo, tales como, por ejemplo, donde los grupos alquilo anclados al átomo de nitrógeno de la amina tienen de 1 a 6 átomos de carbono. Como se utiliza en el presente documento, pretende que el término "poliamina de bajo peso molecular" indique una poliamina que tiene un peso molecular de 50 Da a 200 Da, y se pretende que el término "poliamina de alto peso molecular" indique una poliamina que tiene un peso molecular en el rango de 400 Da a 2.000 Da. En ciertas realizaciones ilustrativas, la poliamina para su uso en la formación del lubricante de amida grasa tiene un peso molecular de 100 Da a 800 Da. Los ejemplos no limitantes de poliaminas adecuadas que se pueden utilizar para formar el lubricante de amida grasa incluyen, pero no se limitan a, tetraetilenpentamina (TEPA), dietilentriamina (DETA), tetraetilentriamina (TETA), etilendiamina, dietilentriamina, trietilentetramina y pentaetilenhexamina. En ciertas realizaciones ilustrativas, la poliamina utilizada para formar el lubricante de amida grasa es tetraetilenpentamina.

Como se mencionó anteriormente, el lubricante es un lubricante de amida grasa que comprende un producto de reacción de condensación de un ácido graso saturado que tiene al menos 16 átomos de carbono y una poliamina. En ciertas realizaciones ilustrativas, el ácido graso saturado utilizado para formar el lubricante de amida grasa es ácido esteárico y la poliamina utilizada para formar el lubricante de amida grasa es tetraetilenpentamina.

Los lubricantes comercialmente disponibles adecuados para su uso en las composiciones de encolado ilustrativas divulgadas en el presente documento incluyen, pero no se limitan a, Lubesize K-12 (un producto de reacción de condensación de ácido esteárico y tetraetilenpentamina) de AOC, LLC (Collierville, TN), Katax 8726 de Pulcra Chemicals, LLC (Rock Hill, SC), Stantex G-8145 de Pulcra Chemicals, lLc (Rock Hill, SC) y Lubril Cat-X/VC de Hexion, Inc. (Columbus, OH).

La composición de encolado incluye un lubricante en una cantidad tal que el lubricante comprende de 30% en peso a 50% en peso de los sólidos secos de la composición de encolado. En ciertas realizaciones ilustrativas, el lubricante comprende de 35% en peso a 50% en peso de los sólidos secos de la composición de encolado, incluyendo de 35% en peso a 45% en peso, de 38% en peso a 45% en peso, y también incluyendo de 40% en peso a 43% en peso de los sólidos secos de la composición de encolado. En algunas de las realizaciones ilustrativas anteriores, el lubricante es un lubricante de amida grasa que comprende un producto de reacción de condensación de un ácido graso saturado que tiene al menos 16 átomos de carbono y una poliamina. En algunas de las realizaciones ilustrativas anteriores, el ácido graso saturado utilizado para formar el lubricante de amida grasa es ácido esteárico y la poliamina utilizada para formar el lubricante de amida grasa es tetraetilenpentamina.

Las composiciones de encolado divulgadas en el presente documento confieren una excelente integridad de haz a las fibras encoladas con dichas composiciones de encolado. Sin estar ligado a ninguna teoría en particular, se cree que la cantidad de formador de película de polivinilpirrolidona utilizada en las composiciones de encolado ilustrativas es un factor importante para lograr la mejora observada en la integridad del haz de fibras. Sin embargo, también se cree que las cantidades relativas del formador de película de polivinilpirrolidona y el lubricante juegan un papel importante en la consecución de una excelente integridad del haz de fibras. Como se mencionó anteriormente, la mejora la integridad del haz de fibras puede mejorar la velocidad de flujo de las fibras cuando se utilizan en una matriz o lechada de yeso.

Por consiguiente, en ciertas realizaciones ilustrativas, la composición de encolado comprende un formador de película de polivinilpirrolidona y un lubricante en cantidades tales que una razón en peso, basada en sólidos secos, del formador de película de polivinilpirrolidona con respecto al lubricante es de 0,6:1 a 1,7:1. En ciertas realizaciones ilustrativas, la razón en peso, basada en sólidos secos, del formador de película de polivinilpirrolidona con respecto al lubricante en la composición de encolado es de 0,6:1 a 1,5:1, incluyendo de 0,7:1 a 1,4:1, de 0,8:1 a 1,3:1, de 0,9:1 a 1,2:1, de 0,95:1 a 1,1:1, e incluyendo también de 0,98:1 a 1,05:1.

Las composiciones de encolado divulgadas en el presente documento incluyen un agente de acoplamiento de silano. El agente de acoplamiento de silano puede estar en un estado parcial o totalmente hidrolizado o en un estado no hidrolizado. El agente de acoplamiento de silano también puede estar en forma monomérica, oligomérica o polimérica antes, durante o después de su uso. El agente de acoplamiento de silano funciona para mejorar la adherencia de los polímeros formadores de película a las fibras de vidrio y para reducir el nivel de pelusa, o filamentos de fibra rotos, durante el procesamiento posterior. Los ejemplos de agentes de acoplamiento de silano que se pueden utilizar en las composiciones de encolado divulgadas en el presente documento se pueden caracterizar por los grupos funcionales amino, epoxi, vinilo, metacriloxi, ureido, isocianato y azamido.

Los ejemplos de agentes de acoplamiento de silano particulares adecuados para su uso en la composición de encolado incluyen, pero no se limitan a, Y-aminopropiltrietoxisilano (A-1100), n-trimetoxi-silil-propil-etilendiamina (A-1120), Y-glicidoxipropiltrimetoxisilano (A-187), Y-metacriloxipropiltrimetoxisilano (A-174), n-paminoetil-Y-aminopropiltrimetoxisilano (A-1120), metil-triclorosilano (A-154), metiltrimetoxisilano (A-163), Y-mercaptopropiltrimetoxi-silano (A-189), Y-cloropropil-trimetoxi-silano (A-143), vinil-trietoxi-silano (A-151), vinil-tris-(2-metoxietoxi)silano (A-2171), vinil-triacetoxisilano (A-188), octiltrietoxisilano (A-137), metiltrietoxisilano (A-162) y metiltrimetoxisilano (A-1630). Todos los agentes de acoplamiento de silano enumerados en el presente documento están disponibles comercialmente como productos Silquest de Momentive Performance Materials, Inc. (Waterford, Nueva York).

En ciertas realizaciones ilustrativas, el agente de acoplamiento de silano se selecciona del grupo que consiste en un aminosilano, un metacriloxisilano, un éster de silano, un vinilsilano, un epoxisilano, un sulfosilano, un ureidosilano, un isocianatosilano, un azamidosilano, y combinaciones de los mismos. En ciertas realizaciones ilustrativas, el agente de acoplamiento de silano comprende un aminosilano. En ciertas realizaciones ilustrativas, el agente de acoplamiento de silano comprende Y-aminopropiltrietoxisilano (A-1100).

En ciertas realizaciones ilustrativas, la composición de encolado incluye un agente de acoplamiento de silano en una cantidad tal que el agente de acoplamiento de silano comprende de 2% en peso a 10% en peso de los sólidos secos de la composición de encolado. En ciertas realizaciones ilustrativas, el agente de acoplamiento de silano comprende de 4% en peso a 10% en peso de los sólidos secos de la composición de encolado, incluyendo de 4% en peso a 8% en peso, y también incluyendo de 5% en peso a 7% en peso de los sólidos secos de la composición de encolado. En algunas de las realizaciones ilustrativas anteriores, el agente de acoplamiento de silano se selecciona del grupo que consiste en un aminosilano, un metacriloxisilano, un éster de silano, un vinilsilano, un epoxisilano, un sulfosilano, un ureidosilano, un isocianatosilano, un azamidosilano y combinaciones de los mismos. En algunas de las realizaciones ilustrativas anteriores, el agente de acoplamiento de silano comprende un aminosilano. En algunas de las realizaciones ilustrativas anteriores, el agente de acoplamiento de silano comprende Y-aminopropiltrietoxisilano (A-1100).

Las composiciones de encolado divulgadas en el presente documento incluyen un tensioactivo. El tensioactivo funciona para promover la estabilidad de la composición de encolado y también ayuda a dispersar las fibras encoladas con la composición de encolado cuando se añaden a una matriz o lechada de yeso.

El tensioactivo utilizado en la composición de encolado comprende un tensioactivo de éster de ácido graso de polietilenglicol. En ciertas realizaciones ilustrativas, el tensioactivo de éster de ácido graso de polietilenglicol comprende monooleato de polietilenglicol, en donde el radical de polietilenglicol tiene un peso molecular de 380 Da a 420 Da (es decir, PEG400MO). Un tensioactivo de monooleato de polietilenglicol disponible comercialmente ilustrativo, en donde el radical de polietilenglicol tiene un peso molecular de 380 Da a 420 Da, que es adecuado para su uso en las composiciones de encolado divulgadas en el presente documento es Mapeg® 400 MO de BASF Corporation (Florham Park, Nueva Jersey).

En ciertas realizaciones ilustrativas, la composición de encolado incluye el tensioactivo en una cantidad tal que el tensioactivo comprende de 5% en peso a 15% en peso de los sólidos secos de la composición de encolado. En ciertas realizaciones ilustrativas, el tensioactivo comprende de 6% en peso a 15% en peso de los sólidos secos de la composición de encolado, incluyendo de 8% en peso a 15% en peso, de 10% en peso a 15% en peso, y también incluyendo de 10% en peso a 12% en peso de los sólidos secos de la composición de encolado. El tensioactivo utilizado en la composición de encolado comprende un tensioactivo de éster de ácido graso de polietilenglicol. En algunas de las realizaciones ilustrativas anteriores, el tensioactivo de éster de ácido graso de polietilenglicol comprende monooleato de polietilenglicol, en donde el radical de polietilenglicol tiene un peso molecular de 380 Da a 420 Da (es decir., PEG400MO).

En ciertas realizaciones ilustrativas, las composiciones de encolado divulgadas en el presente documento incluyen un ácido débil. El ácido débil se puede utilizar para ajustar el pH de la composición de encolado, así como para hidrolizar los grupos funcionales alcoxi del agente de acoplamiento de silano. El ácido débil puede comprender uno o más ácidos débiles. Los ejemplos de ácidos débiles adecuados que se pueden utilizar en las composiciones de encolado divulgadas en el presente documento incluyen, pero no se limitan a, ácido acético, ácido succínico, ácido cítrico y combinaciones de los mismos. Las composiciones de encolado divulgadas en el presente documento tienen un pH de 3,5 a 6, preferiblemente de 4 a 6, y más preferiblemente de aproximadamente 5. Dado el rango de pH, un experto en la técnica podría seleccionar el tipo y la cantidad de ácido débil para su uso en las composiciones de encolado divulgadas en el presente documento. De acuerdo con ciertas realizaciones, las composiciones de encolado divulgadas en el presente documento comprenden un ácido débil en una cantidad de 0,05% en peso a 0,4% en peso de la composición de encolado, incluyendo de 0,1% en peso a 0,35% en peso, de 0,1% en peso a 0,3% en peso, de 0,1% en peso a 0,25% en peso, de 0,15% en peso a 0,25% en peso, y también incluyendo de 0,2% en peso a 0,25% en peso de la composición de encolado. Preferiblemente, el ácido débil utilizado en la composición de encolado es ácido acético.

La composición de encolado también puede incluir aditivos convencionales tales como tintes, aceites, cargas, estabilizadores térmicos, agentes antiespumantes, antioxidantes, agentes supresores de polvo, agentes humectantes, agentes antimicrobianos, fungicidas, biocidas y/u otros aditivos convencionales. La cantidad de aditivos en la composición de encolado preferiblemente no supera el 2% en peso basado en los sólidos secos de la composición de encolado.

Las composiciones de encolado ilustrativas divulgadas en el presente documento también incluyen agua. La composición de encolado contiene una cantidad de agua suficiente para diluir los sólidos de la composición de encolado hasta una viscosidad adecuada para su aplicación a las fibras de vidrio. De acuerdo con ciertas realizaciones ilustrativas, la composición de encolado comprende agua en una cantidad de 90% en peso a 99,5% en peso de la composición de encolado, incluyendo de 92% en peso a 99% en peso, de 94% en peso a 98% en peso, y también incluyendo agua en una cantidad de 95% en peso a 98% en peso de la composición de encolado. El contenido total de sólidos, o la cantidad de sólidos secos, de la composición de encolado puede ser de 0,5% en peso a aproximadamente 10% en peso, incluyendo de 1% en peso a 8% en peso, de 2% en peso a 6% en peso, de 2% en peso a 5% en peso, y también incluyendo de 2% a 4% en peso. Preferiblemente, la composición de encolado tiene un contenido total de sólidos de 2% en peso a 5% en peso. El contenido de sólidos totales de la composición de encolado puede modificarse, por ejemplo, dependiendo de la naturaleza del vidrio encolado, las propiedades superficiales de la composición de vidrio y cuando se desee generar diferencias en la humectabilidad de la superficie del vidrio.

La composición de encolado se puede preparar añadiendo un ácido débil al agua desionizada en un recipiente. A continuación, se añade al recipiente un agente de acoplamiento de silano y se deja hidrolizar durante aproximadamente 5 a 10 minutos. Después de la hidrolización del agente de acoplamiento de silano, se añaden el lubricante, el formador de película de polivinilpirrolidona y el tensioactivo para formar una mezcla. Si es necesario, el pH de la mezcla puede ajustarse al nivel deseado. La composición de encolado resultante se puede diluir con agua desionizada adicional para lograr un contenido total de sólidos objetivo.

La composición de encolado se puede aplicar a filamentos de vidrio que se forman mediante técnicas convencionales tales como estirar vidrio fundido a través de un manguito calentado para formar fibras de vidrio sustancialmente continuas. Cualquier tipo de vidrio, tal como vidrio de tipo A, vidrio de tipo C, vidrio de tipo E, vidrio de tipo S, o modificaciones de los mismos, es adecuado para su uso como material de fibra. Por ejemplo, en una modificación del vidrio tipo E, el óxido de boro se reemplaza por óxido de magnesio. Tal vidrio está disponible comercialmente de Owens Corning Composite Materials, LLC (Toledo, Ohio) bajo el nombre comercial Advantex™.

En un aspecto, la invención proporciona fibras de vidrio para su uso en el refuerzo de placas de yeso. Las fibras de vidrio comprenden una pluralidad de fibras de vidrio troceadas recubiertas con la composición de encolado divulgada en la presente. Cualquiera de las realizaciones divulgadas y descritas anteriormente de la composición de encolado puede estar presente en las fibras de vidrio troceadas. Las fibras de vidrio troceadas se pueden formar mediante procedimientos convencionales conocidos en la técnica. En ciertas realizaciones ilustrativas, las fibras de vidrio troceadas son fibras de vidrio de hebras troceadas para uso en húmedo (WUCS). En general, las fibras de vidrio WUCS son un refuerzo de bajo coste que proporcionan resistencia al impacto, estabilidad dimensional y propiedades mecánicas mejoradas, tales como firmeza y rigidez mejoradas para un producto terminado, tal como una placa de yeso. En ciertas realizaciones ilustrativas, las fibras de vidrio WUCS recubiertas con las composiciones de encolado ilustrativas divulgadas en el presente documento tienen un contenido de humedad de 2% en peso a 15% en peso, incluyendo de 4% en peso a 12% en peso, e incluyendo también un contenido de humedad de 5% en peso a 10% en peso.

Las composiciones de encolado divulgadas en el presente documento también se pueden aplicar a otras fibras de refuerzo tales como fibras naturales, fibras minerales, fibras de carbono, fibras cerámicas y/o fibras sintéticas tales como fibras de poliéster, poliamida y/o aramida. El término "fibra natural", como se emplea junto con la presente divulgación, se refiere a fibras vegetales extraídas de cualquier parte de una planta, incluyendo, pero sin limitarse a, tallo, semillas, hojas, raíces o líber. Sin embargo, la composición de encolado ilustrativa divulgada en el presente documento se aplica preferentemente a fibras de vidrio, en particular fibras WUCS, debido a su bajo coste y alta resistencia a la tracción y módulo. Como se describe en detalle a continuación, las fibras WUCS encoladas con las composiciones de encolado ilustrativas divulgadas en el presente documento se pueden utilizar para reforzar placas de yeso. Mediante el uso de fibras WUCS, la placa de yeso tiene las propiedades mecánicas para recibir clavos y tornillos en los procedimientos de construcción sin agrietarse u otros fallos mecánicos. Las fibras de vidrio WUCS encoladas tienen la ventaja adicional de que se mezclan fácilmente y se pueden dispersar por completo en una matriz o lechada de yeso, como se analiza en detalle a continuación. La presencia de fibras sintéticas puede ser ventajosa cuando se busca una mayor resistencia al impacto. En general, la inclusión de fibras orgánicas no suele ser deseable porque estas fibras reducen la resistencia al moho, que es una característica deseable en las aplicaciones de placas de yeso.

La composición de encolado se aplica a las fibras (p. ej., fibras de vidrio WUCS) de modo que la composición de encolado esté presente en las fibras en una cantidad de 0,05% en peso a 0,3% en peso basado en el peso total de las fibras encoladas. La cantidad de composición de encolado presente en las fibras también se denomina "contenido de sólidos de la hebra". En ciertas realizaciones ilustrativas, la composición de encolado está presente en las fibras en una cantidad de 0,1% en peso a 0,2% en peso basado en el peso total de las fibras encoladas. Esto puede determinarse por la pérdida por ignición (LOI) de las fibras encoladas, que es la reducción de peso experimentada por las fibras encoladas después de calentarlas a una temperatura suficiente para quemar o pirolizar la composición de encolado de las fibras. La composición de encolado se puede aplicar a fibras de varios diámetros, incluyendo fibras que tienen un diámetro de 10 micrómetros a 23 micrómetros, e incluyendo adicionalmente fibras que tienen un diámetro de 14 micrómetros a 18 micrómetros.

La composición de encolado se puede aplicar a las fibras de cualquier manera convencional utilizando cualquier aplicación convencional tal como rociando o estirando las fibras que se vayan a encolar a través de un rodillo giratorio o estacionario humedecido con la composición de encolado. La composición de encolado se aplica preferiblemente a las fibras en una cantidad suficiente para proporcionar a las fibras un contenido de humedad de 5% en peso a 10% en peso basado en el peso total de las fibras.

En una realización ilustrativa, las fibras de vidrio se encolan con una realización de la composición de encolado divulgada en el presente documento y se procesan y empaquetan como fibras de vidrio de hebras troceadas para uso en húmedo que se utilizan posteriormente para formar una placa de yeso. Por ejemplo, las fibras WUCS encoladas se depositan en una matriz o lechada de yeso que se utiliza para formar una placa de yeso. La lechada de yeso puede ser una lechada de yeso convencional que incluye agua, yeso, varios acelerantes, aglutinantes y productos químicos repelentes al agua. El yeso, también conocido como sulfato de calcio dihidratado (CaSO4'2 H²O), es un mineral natural derivado de la tierra. Cuando se calcina, las tres cuartas partes del agua de cristalización se eliminan para producir sulfato de calcio hemihidrato (CaSO4'1/2H2O). Si la calcinación se lleva a cabo bajo presión, se produce una forma a de yeso. El yeso a tiene partículas regulares, en forma de aguja (acicular) o de varilla. Por otro lado, si la calcinación se realiza a presión atmosférica, se produce una forma p de yeso con partículas porosas de forma irregular. Aunque el yeso en la lechada puede ser yeso a, yeso p o una combinación de los mismos, el yeso p es más preferido debido a su menor coste y mayor capacidad para absorber agua en comparación con el yeso a. Una ventaja de los materiales a base de yeso en general es que se les puede dar forma, moldear y procesar en un corto período de tiempo debido a las características de fraguado y endurecimiento rápidos que ocurren naturalmente en el yeso. Además, el yeso exhibe un nivel de resistencia al fuego.

La lechada de yeso puede incluir componentes adicionales para modificar las propiedades de la placa de yeso. Por ejemplo, se pueden añadir cargas de baja densidad para reducir el coste, la densidad general de la placa de yeso y también se puede utilizar como expansor. Si se desea una placa más densa, se puede utilizar una carga más densa, tal como carbonato de calcio. Además, en la lechada de yeso se pueden incluir una o más resinas poliméricas que son al menos parcialmente dispersables en agua y, lo más preferiblemente, totalmente dispersables en agua. La resina polimérica proporciona firmeza, flexibilidad, tenacidad, durabilidad y resistencia al agua al producto final. Además, la presencia de al menos un agente de acoplamiento en la lechada de yeso puede proporcionar atributos deseables adicionales. Por ejemplo, la presencia de un agente de acoplamiento ayuda a unir los componentes de la resina polimérica y la carga. (p. ej., perlita) de la lechada de yeso. En particular, la adición de un agente de acoplamiento a la lechada de yeso aumenta la fuerza de unión entre la perlita, una carga preferida, y el polímero.

En un aspecto, la invención proporciona una placa de yeso. La placa de yeso comprende un núcleo de yeso que tiene una primera superficie principal y una segunda superficie principal. El núcleo de yeso comprende yeso y una pluralidad de fibras de vidrio troceadas que tienen la composición de encolado divulgada en el presente documento aplicada y distribuida en el yeso. Como se ha descrito anteriormente, la composición de encolado incluye agua, un formador de película de polivinilpirrolidona, un agente de acoplamiento de silano, un lubricante y un tensioactivo como se ha descrito anteriormente. El formador de película de polivinilpirrolidona comprende de 30% en peso a 50% en peso de los sólidos secos de la composición de encolado. La placa de yeso también incluye una primera capa de revestimiento aplicada a la primera superficie principal del núcleo de yeso y una segunda capa de revestimiento aplicada a la segunda superficie principal del núcleo de yeso.

Se puede utilizar una lechada de yeso que contiene una pluralidad de fibras de vidrio encoladas para formar una placa de yeso, tal como se ilustra en la FIG. 1. En al menos una realización ilustrativa, un primer material de revestimiento 20 se alimenta desde un rollo de suministro 22 y se transporta mediante un primer aparato transportador 24 (p. ej., un transportador) a una zona de formación 26. En ciertas realizaciones ilustrativas, el primer aparato transportador 24 es una cinta transportadora. La primera capa de revestimiento 20 se puede seleccionar entre materiales que proporcionen las propiedades físicas, mecánicas y/o estéticas deseadas. Los ejemplos de materiales que se pueden utilizar como primera capa de revestimiento 20 incluyen una malla, velo o tela de fibra de vidrio, materiales tejidos o no tejidos y papel u otros artículos celulósicos. Las capas de revestimiento aportan ventajosamente flexibilidad, resistencia a la extracción de clavos y/o resistencia al impacto a los materiales que forman el núcleo de yeso de la placa de yeso. Además, las capas de revestimiento pueden proporcionar una superficie bastante duradera y/u otras propiedades deseables, tales como una superficie decorativa para placas de yeso. En ciertas realizaciones ilustrativas, las esteras fibrosas se utilizan como primer material de revestimiento 20. Las características físicas de la placa de yeso 10 dependen, al menos parcialmente, del tipo de estera fibrosa elegida como primera y/o segunda capa de revestimiento 20, 40 y debe apreciarse que no todas las esteras fibrosas proporcionarán las mismas características físicas.

En ciertas realizaciones ilustrativas, se deposita una lechada de yeso que contiene las fibras de vidrio 30 encoladas desde un suministro de yeso 32 a través de un aparato de depósito tal como una manguera 34 o una serie de mangueras (no mostradas) a la primera capa de revestimiento 20. La lechada de yeso 30 puede ser una lechada de yeso como la descrita anteriormente. Un segundo material de revestimiento 40 se alimenta desde un rodillo de suministro 42 y se transporta simultáneamente a la zona de formación 26 mediante un segundo aparato de transporte 44. El segundo material de revestimiento 40 puede ser igual o diferente del primer material de revestimiento 20. Sin embargo, se prefiere que la primera y la segunda capas de revestimiento 20, 40 sean iguales o similares entre sí para evitar el alabeo. En la zona de formación 26, el segundo material de revestimiento 40 se aplica a la capa de yeso 36 de tal manera que el segundo material de revestimiento 40 se coloca en contacto con la capa de yeso 36. La zona de formación 26 y la cantidad de lechada de yeso 30 que se deposita sobre el primer material de revestimiento 20 se seleccionan de tal manera que la lechada de yeso 30 se comprime en el primer y segundo materiales de revestimiento 20, 40. Por ejemplo, las esteras fibrosas utilizadas como primer y segundo materiales de revestimiento 20, 40 se entrelazan mecánicamente con la capa de yeso 36. Como resultado, no se necesitan aditivos químicos ni adhesivos para unir la primera y segunda capas de revestimiento 20, 40 y la capa de yeso 36 cuando se utilizan esteras fibrosas como materiales de revestimiento. El producto resultante es un compuesto de yeso intercalado intermedio 50 formado por una capa de yeso 36 intercalada entre la primera y la segunda capas de revestimiento 20, 40.

El producto compuesto de yeso intercalado intermedio 50 está soportado preferentemente inicialmente por un transportador (p. ej., el primer aparato transportador 24) u otro aparato transportador similar. Después de obtener suficiente resistencia en verde, que surge de las reacciones naturales del yeso a lo largo del tiempo, la cinta transportadora 24 termina y una serie de rodillos 52 transportan el producto de yeso intercalado intermedio 50 a un aparato de corte 56. (p. ej., una cuchilla) donde el producto de yeso intermedio 50 se corta en placas de yeso individuales 10. La placa de yeso 10 está formada por una capa interior de yeso 36 unida al primer y segundo materiales de revestimiento 20, 40. Aunque un transportador 24 y una serie de rodillos 52 se representan como dispositivos de transporte para el compuesto de yeso intercalado intermedio 50, debe apreciarse que se podría utilizar una serie de transportadores u otros aparatos de transporte similares conocidos por los expertos en la técnica para transportar el producto compuesto de yeso intercalado intermedio 50 desde la zona de formación 26 hasta el aparato de corte 56.

Después de que el compuesto de yeso intercalado intermedio 50 se haya cortado en paneles de yeso 10 discretos, los paneles de yeso 10 pueden transportarse posteriormente mediante una segunda serie de rodillos 58 a un aparato de secado (no mostrado) tal como un secador multizona para facilitar el secado adicional de la capa de yeso. La distancia desde la zona de formación 26 hasta el aparato de corte 56 es una distancia suficiente para proporcionar una resistencia en verde lo suficientemente fuerte como para cortar el producto de yeso intercalado intermedio 50 en los paneles de yeso 10 sin rotura ni alabeo de las placas de yeso 10. En la práctica, la distancia puede ser de 60,96 m (200 pies) o más, dependiendo de la velocidad de la línea.

En la FIG. 2 se representa una placa de yeso 10 formada según la presente divulgación. Como se muestra en la FIG. 2, las fibras de vidrio encoladas 60 se distribuyen de manera sustancialmente uniforme dentro de la capa de yeso 36. Se ha descubierto que la composición de encolado presente en las fibras de vidrio permite que las fibras se dispersen de manera sustancialmente uniforme en la lechada de yeso. Como se emplea en el presente documento, el término "dispersas de manera sustancialmente uniforme" significa que las fibras de vidrio se distribuyen de manera uniforme o casi uniforme dentro de la lechada de yeso. En otras palabras, se logra una notable mejora en la distribución de las fibras de vidrio por toda la lechada de yeso en comparación con las fibras de vidrio que tienen aplicados encolados convencionales. En consecuencia, hay una reducción en las zonas dentro de la lechada de yeso que tienen muy pocas (incluso ninguna) o demasiadas fibras de vidrio. Una distribución uniforme, o casi uniforme, de las fibras dentro de la lechada de yeso, atribuible a la composición de encolado de la invención, proporciona una mayor resistencia mecánica a la placa de yeso. En particular, la composición de encolado permite que las fibras encoladas fluyan más fácilmente hacia la lechada de yeso, logrando así una distribución sustancialmente uniforme de las fibras dentro de la capa de yeso de la placa de yeso.

Las composiciones de encolado divulgadas en el presente documento proporcionan una serie de ventajas. Por ejemplo, la composición de encolado proporciona una fluidez mejorada de las fibras de vidrio en una lechada de yeso con una reducción simultánea en la cantidad de energía o potencia requerida para alimentar las fibras a la suspensión. Además, se logran velocidades de flujo más regulares de las fibras de vidrio dentro de la lechada de yeso cuando las fibras se encolan con las composiciones de encolado divulgadas en el presente documento. Adicionalmente, se ha determinado que las fibras encoladas con las composiciones de encolado divulgadas en el presente documento muestran una dispersión mejorada en la lechada de yeso.

Ejemplos

Los siguientes ejemplos ilustran realizaciones ilustrativas de composiciones de encolado y fibras de vidrio WUCS encoladas con las composiciones de encolado como se divulga y describe en el presente documento.

Ejemplos 1 y 2

Los Ejemplos 1 y 2 ilustran composiciones de encolado ilustrativas según los conceptos de la invención generales divulgados en el presente documento. Las composiciones de encolado se prepararon de acuerdo con las formulaciones expuestas en la Tabla 1. La cantidad de materiales utilizados para preparar las composiciones de encolado se enumeran como kilogramos por 1.000 kilogramos de la composición de encolado. Las composiciones de encolado se prepararon de la siguiente manera. Se añadieron agua desionizada y ácido acético a un recipiente. A continuación, se añadió el agente de acoplamiento de silano (A-1100) al recipiente con agitación para hidrolizar el agente de acoplamiento de silano (A-1100). Después de la hidrolización del agente de acoplamiento de silano (A-1100), se añadieron y mezclaron el formador de película de polivinilpirrolidona (PVP K-90), el lubricante (Lubesize K12) y el tensioactivo (PEG400 MO) para formar la composición de encolado. A continuación, la composición de encolado se diluyó con agua para lograr el contenido total de sólidos deseado (sólidos de la mezcla). A continuación, se mezcló la composición de encolado final para obtener una solución homogénea.

TABLA 1

kg/1000 kg kg/1000 kg Ácido acético - 2,15 1,39

A-1100 (agente de acoplamiento de silano) 58 4,28 2,77 Lubesize K12 (lubricante) 8,8 166,48 107,54 PEG400 MO (tensioactivo) 100 3,31 2,64

PVP K-90 (formador de película) 6 243,07 157,02

Agua DI - 580,7 728,63

Contenido total de sólidos (sólidos de la mezcla) ~ 3,5% ~ 2,31%

Las composiciones de encolado de los Ejemplos 1 y 2 se aplicaron a fibras de vidrio de manera convencional (tal como mediante un aplicador de tipo rodillo) y posteriormente se cortaron para formar fibras de vidrio WUCS. El contenido de humedad de la fibra para los Ejemplos 1 y 2 fue de aproximadamente 6,8% en peso a aproximadamente 7,1% en peso. El contenido de sólidos de la hebra para el Ejemplo 1 fue de aproximadamente 0,2% en peso, mientras que el contenido de sólidos de la hebra para el Ejemplo 2 fue de aproximadamente 0,16% en peso. Las fibras de vidrio WUCS con las composiciones de encolado de los Ejemplos 1 y 2 tenían una longitud de fibra de aproximadamente 1,27 cm (media pulgada) y un diámetro de aproximadamente 16 micrómetros.

Ejemplo 3

En este ejemplo, se realizaron una serie de pruebas de alimentación de fibra para evaluar la velocidad de flujo de la fibra y la consistencia del flujo de fibra de fibras de vidrio WUCS encoladas con las composiciones de encolado ilustrativas de acuerdo con los conceptos de la invención generales divulgados en el presente documento, en comparación con una fibra de vidrio WUCS comercialmente disponible encolada con una composición de encolado convencional.

La velocidad de flujo de la fibra y la consistencia del flujo de fibra se midieron alimentando las fibras de vidrio WUCS a través de un sistema de alimentación Schenck AccuRate SolidsFlow. Se realizó una primera prueba de alimentación alimentando las fibras de vidrio WUCS a una velocidad objetivo de 1,81 kg/min (4 lbs/min) y registrando la magnitud del motor requerida para mantener la velocidad objetivo. Se realizó una segunda prueba de alimentación alimentando las fibras de vidrio WUCS a una magnitud de motor fija de 12,64 mA y midiendo la cantidad de fibra alimentada por minuto durante un período de tiempo de 20 minutos. Se realizó una tercera prueba de alimentación alimentando las fibras de vidrio WUCS a una velocidad objetivo de 6,35 kg/min (14 lbs/min) y registrando la magnitud del motor requerida para mantener la velocidad objetivo.

Ciertas características de las fibras de vidrio WUCS evaluadas en este ejemplo se proporcionan a continuación en la Tabla 2. Las fibras de vidrio WUCS encoladas con las composiciones de encolado ilustrativas divulgadas en el presente documento se etiquetan como "Gyp-39". La composición de encolado aplicada a las fibras de vidrio WUCS Gyp-39 es la misma que la composición de encolado del Ejemplo 1 anterior. El ejemplo comparativo de fibras de vidrio WUCS evaluadas en este ejemplo son fibras de vidrio WUCS disponibles comercialmente y están etiquetadas como "CE1". Los componentes de la composición de encolado aplicada a las fibras de vidrio WUCS CE1 se proporcionan a continuación en la Tabla 3.

TABLA 2

Fibras de vidrio WUCS Humedad Sólidos de la hebra Longitud de la fibra Diámetro de la fibra Gyp-39 - 0,165% - 1,27 cm - 16 micras

CE1

- 0,193% - 1,27 cm - 16 micras

TABLA 3

Componentes de encolado CE1 % Sólidos Activos kg/1000 kg Ácido acético - 2,81

A-1100 (agente de acoplamiento de silano) 58 3,71

Lubesize K12 (lubricante) 8,8 311,1

GP-2925* (lubricante/formador de película) 20 27,44

Agua DI - 655

Contenido total de sólidos (sólidos de la mezcla) - 3,5%

•Resina de poliamida disponible de Georgia-Pacific Chemicals

Primera prueba de alimentación - La primera prueba de alimentación se realizó alimentando por separado cada una de las fibras de vidrio WUCS a una velocidad objetivo de 1,81 kg/min (4 lbs/min) durante 30 minutos y registrando la magnitud del motor (es decir, energía) requerida para mantener la velocidad objetivo. Como se observa en la Figura 3, la energía requerida para alimentar las fibras de vidrio WUCS Gyp-39 a 1,81 kg/min (4 lbs/min) fue mucho menor que la energía requerida para alimentar las fibras de vidrio WUCS CE1 a 1,81 kg/min (4 lbs/min). La menor energía requerida durante el procedimiento de alimentación demuestra que las fibras de vidrio WUCS Gyp-39 fueron más fáciles de alimentar que las fibras de vidrio WUCS CE1. Además, la Figura 4 muestra que las fibras de vidrio WUCS Gyp-39 tenían mucha menos desviación durante el procedimiento de alimentación que las fibras de vidrio WUCS CE1. La desviación más pequeña muestra que el flujo de fibras de vidrio WUCS Gyp-39 a través del sistema de alimentación fue más homogéneo y más regular que el flujo de las fibras de vidrio WUCs CE1.

Segunda prueba de alimentación - La segunda prueba de alimentación se realizó alimentando por separado cada una de las fibras de vidrio WUCS a una magnitud de motor fija de 12,64 mA y midiendo la cantidad de fibra alimentada por minuto durante un período de tiempo de 20 minutos. Se añadieron fibras continuamente a la tolva de alimentación para mantener un peso total constante de fibras en la tolva durante la prueba de alimentación. Como se observa en la Figura 5, la velocidad de flujo de fibra (kg/min) de las fibras de vidrio WUCS Gyp-39 fue sistemáticamente más alta que la velocidad de flujo de fibra de las fibras de vidrio WUCS CE1 durante el período de 20 minutos. La cantidad total de fibras de vidrio WUCS Gyp-39 alimentadas durante el período de 20 minutos fue de 51,26 kg (113 libras), mientras que la cantidad total de fibras de vidrio WUCS CE1 alimentadas durante el período de 20 minutos fue sólo de 16,33 kg (36 libras).

Tercera prueba de alimentación - La tercera prueba de alimentación se realizó alimentando por separado cada una de las fibras de vidrio WUCS a una velocidad objetivo de 6,35 kg/min (14 lbs/min) durante aproximadamente 17 minutos (113,40 kg (250 libras) de fibra se cargaron en la tolva de alimentación y se alimentaron a 6,35 kg/min (14 lbs/min)), y registrando la magnitud del motor (es decir, energía) requerida para mantener la velocidad objetivo. Como se observa en la Figura 6, la energía requerida para alimentar las fibras de vidrio WUCS Gyp-39 a 6,35 kg/min (14 lbs/min) fue mucho menor que la energía requerida para alimentar las fibras de vidrio WUCS CE1 a 6,35 kg/min (14 lbs/min). La menor energía requerida durante el procedimiento de alimentación demuestra que las fibras de vidrio WUCS Gyp-39 fueron más fáciles de alimentar que las fibras de vidrio WUCS CE1. Además, la Figura 7 muestra que las fibras de vidrio WUCS Gyp-39 tenían mucha menos desviación durante el procedimiento de alimentación que las fibras de vidrio WUCS CE1. La desviación más pequeña muestra que el flujo de fibras de vidrio WUCS Gyp-39 a través del sistema de alimentación fue más homogéneo y más regular que el flujo de fibras de vidrio WUCS CE1.

Ejemplo 4

En este ejemplo, la densidad de empaquetamiento de fibra de las fibras de vidrio WUCS Gyp-39 y las fibras de vidrio WUCS CE1 del ejemplo 3 se compararon cualitativamente. Como se observa en la Figura 8A, una tolva de alimentación se cargó con 90,72 kg (200 libras) de fibras de vidrio WUCS CE1. La misma tolva de alimentación también se cargó (de la misma manera) con 90,72 kg (200 libras) de fibras de vidrio WUCS Gyp-39, como se muestra en la Figura 8B. Una comparación de la Figura 8A y la Figura 8B muestra claramente que las fibras de vidrio WUCS Gyp-39 se empaquetan mucho más densamente que las fibras de vidrio WUCS CE1. El empaquetamiento denso de las fibras de vidrio WUCS Gyp-39 indica que las fibras de vidrio WUCS Gyp-39 tienen una integridad de haz mucho mejor en comparación con las fibras de vidrio WUCS CE1, lo que da como resultado un mejor flujo y alimentación de fibra.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una composición de encolado que comprende:

agua;

un formador de película de polivinilpirrolidona que tiene un peso molecular promedio en peso de 1.000.000 Da a 1.700.000 Da;

un agente de acoplamiento de silano;

un lubricante que comprende de 30% en peso a 50% en peso de los sólidos secos de la composición de encolado, en donde el lubricante comprende un producto de reacción de condensación de un ácido graso saturado que tiene al menos 16 átomos de carbono y una poliamina; y

un tensioactivo que comprende un éster de ácido graso de polietilenglicol;

en donde el formador de película de polivinilpirrolidona comprende de 30% en peso a 50% en peso de los sólidos secos de la composición de encolado.

2. La composición de encolado según la reivindicación 1, en donde el ácido graso saturado es ácido esteárico y la poliamina es tetraetilenpentamina.

3. La composición de encolado según una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en donde la razón en peso basada en sólidos secos del formador de película de polivinilpirrolidona con respecto al lubricante es de 0,6:1 a 1,7:1.

4. La composición de encolado según una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde el agente de acoplamiento de silano comprende de 2% en peso a 10% en peso de los sólidos secos de la composición de encolado.

5. La composición de encolado según una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde el agente de acoplamiento de silano se selecciona del grupo que consiste en un aminosilano, un metacriloxisilano, un éster de silano, un vinilsilano, un epoxisilano, un sulfosilano, un ureidosilano, un isocianatosilano, un azamidosilano y combinaciones de los mismos.

6. La composición de encolado según una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde el agente de acoplamiento de silano comprende Y-aminopropiltrietoxisilano.

7. La composición de encolado según una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el tensioactivo comprende de 5% en peso a 15% en peso de los sólidos secos de la composición de encolado.

8. La composición de encolado según una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en donde el éster de ácido graso de polietilenglicol es monooleato de polietilenglicol, y en donde el radical de polietilenglicol tiene un peso molecular de 380 Da a 420 Da.

9. La composición de encolado según una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde la composición de encolado tiene un contenido total de sólidos de 0,5% en peso a 10% en peso.

10. La composición de encolado según la reivindicación 1, en donde el tensioactivo comprende adicionalmente un poloxámero, una poloxamina o una combinación de los mismos.

11. Fibras de vidrio para uso en el refuerzo de placas de yeso, comprendiendo las fibras de vidrio:

una pluralidad de fibras de vidrio troceadas recubiertas con una composición de encolado según cualquiera de las reivindicaciones 1-10;

en donde la composición de encolado está presente en las fibras de vidrio troceadas en una cantidad de 0,05% a 0,3% en peso basado en el peso total de las fibras de vidrio troceadas encoladas.

12. Las fibras de vidrio según la reivindicación 11, en donde las fibras de vidrio troceadas tienen un contenido de humedad de 2% en peso a 15% en peso.

13. Una placa de yeso que comprende:

una capa de yeso que tiene una primera superficie principal y una segunda superficie principal, comprendiendo la capa de yeso yeso y una pluralidad de fibras de vidrio troceadas recubiertas con una composición de encolado según una cualquiera de las reivindicaciones 1-10 distribuidas en el yeso; una primera capa de revestimiento aplicada a la primera superficie principal de la capa de yeso; y una segunda capa de revestimiento aplicada a la segunda superficie principal de la capa de yeso.