MX2007015521A - Productos de yeso de secado rapido. - Google Patents

Abstract

Se elabora un fango que incluye agua, al menos 50 por ciento en peso de hemihidrato de sulfato de calcio, y un dispersante policarboxilato especifico preparado utilizando al menos tres unidades repetidora. Una primera unidad repetidora es una unidad repetidora tipo vinil eter. Una segunda unidad repetidora incluye una unidad repetidora tipo acido maleico. Una tercera unidad repetidora incluye una unidad repetidora tipo acido acrilico. El dispersante de polimero tiene un peso molecular desde aproximadamente 20,000 a aproximadamente 80,000 Daltons. El fango elaborado de esta composicion puede elaborarse con niveles de agua reducidos para acelerar el secado y reducir costos de secado.

Description

PRODUCTOS DE YESO DE SECADO R PIDO REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud se relaciona con la solicitud de patente co-pendiente de los E.U.A. Número de Serie 1 1/152,317, con título "Modifiers for Gypsum Products and Method of Using Them"; la solicitud de patente de los E.U.A. Número de Serie 11/152,323 con título "Method of Making a Gypsum Slurry with Modifiers and Dispersants" y la solicitud de patente de los E.U.A. Número de Serie 11/152,404, con título "Effective Use of Dispersants in Wallboard Containing Foam", todas incorporadas aquí como referencia. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a productos de yeso de secado rápido. Más específicamente, se refiere a un fango o compuesto acuoso de yeso y un pladur que requiere menos tiempo de secado que los productos convencionales. Productos a base de yeso para construcción son comúnmente utilizados en construcción. Pladur elaborado de yeso es retardador de fuego y puede utilizarse en la construcción de paredes de casi cualquier forma. Se utiliza primordialmente como una pared interior y producto de techo. El yeso tiene propiedades amortiguadoras del sonido. Si se daña, es de parchado o reemplazado relativamente sencillo. Existen una variedad de acabados decorativos que pueden aplicarse al pladur, incluyendo pintura, tinte y papel tapiz. Incluso con todas estas ventajas, todavía es un material de construcción relativamente económico. Una razón para el bajo costo de paneles de pladur es que se elaboran por un proceso que es rápido y efectivo. Un compuesto, incluyendo sulfato de calcio hemihidrato y agua, se utiliza para formar el núcleo, y se deposita continuamente sobre una hoja de papel de cubierta que se mueve bajo un mezclador. Una segunda hoja de papel de cubierta se aplica sobre el mismo y el montaje resultante se crea en forma de un panel. Sulfato de calcio hemihidrato reacciona con una cantidad suficiente de agua para convertir el hemihidrato en una matriz de cristales de sulfato de calcio dihidrato interenclavados, ocasionando que fragüe y se vuelva firme. La tira continua así formada se transporta sobre una banda hasta que el yeso calcinado fragua, y la tira es después cortada para formar tableros de la longitud deseada, dichos tableros se transportan a través de una secadora para retirar humedad excesiva. Ya que cada una de estas etapas toma sólo minutos, pequeños cambios en cualquiera de las etapas de proceso puede resultar en graves ineficiencias en el proceso de elaboración. La cantidad de agua añadida para formar el fango excede la necesaria para completar las reacciones de hidratación. Exceso de agua da al fango suficiente fluidez para fluir fuera del mezclador y hacia el material de revestimiento a formarse con ancho y grosor apropiados. Mientras el producto está húmedo, es muy pesado para moverse y relativamente frágil. El agua en exceso se retira del tablero por evaporación. Si se permitiera que el agua en exceso se evaporara a temperatura ambiente, ocuparía mucho espacio apilar y almacenar el pladur mientras se le permite secarse con aire o tener un transportador lo suficientemente grande para proporcionar tiempo de secado adecuado. Hasta que el tablero fragua y está relativamente seca, es algo frágil, así que deberá protegerse contra ruptura o daño. Para secar los tableros en un periodo de tiempo relativamente corto, el producto de pladur se seca usualmente al evaporar el agua excedente a temperaturas elevadas, por ejemplo, en un horno u horno industrial. Es relativamente costoso construir y manejar el horno a temperaturas elevadas, particularmente cuando aumenta el costo de combustibles fósiles. Una reducción en costos de producción podría llevarse a cabo al reducir la cantidad de agua excedente presente en tableros de yeso fraguadas que luego se retira por evaporación. Dispersantes se conocen por el uso con yeso que ayuda a hacer más fluida la mezcla de agua y sulfato de calcio hemihidrato de tal manera que se necesita menos agua para hacer un fango capaz de fluir. Dispersantes de naftaleno sulfonato son bien conocidos, pero tienen eficacia limitada. Dispersantes policarboxilato se utilizan comúnmente con cementos y, en un menor grado, con yeso. La clase de compuestos representados por el término "dispersantes de policarboxilato" es enorme, y es muy difícil predecir como reaccionarán los compuestos individuales en diferentes medios. A pesar de la gran cantidad en la técnica previa de dispersantes de policarboxilato, es difícil predecir el efecto de cualquier compuesto particular sobre los productos en los que se utiliza. Policarboxilatos son generalmente conocidos por mejorar la fluidez en cemento. Esto no quiere necesariamente decir que el policarboxilato producirá el mismo resultado en productos de yeso. Yeso y cemento forman diferentes patrones de cristal que pueden dispersarse de manera diferente en una solución de policarboxilato. Los tiempos de fraguado de estos materiales hidráulicos es muy diferente, haciendo que los efectos retardadores de algunos policarboxilatos que son insignificantes en cemento críticos para el fraguado de una tablero de yeso. Hay incluso variaciones dentro del contexto de productos de yeso, con algunos policarboxilatos efectivos para ciertas fuentes de yeso y no otras. La falta de capacidad de pronóstico en la eficacia de policarboxilato en yeso o cemento hace difícil la elaboración de un producto de pladur bajo en agua dadas las restricciones del proceso de elaboración. Además de actuar como un dispersante, se conoce que policarboxilatos retardan el fraguado de componentes acuosos hidráulicos. Retardación en el fraguado de un compuesto de cemento por varios minutos tendría poco o ningún efecto. Sin embargo, sobre una línea de pladur de alta velocidad, retardo de fraguado de minutos podría resultar en una tablero demasiado suave para cortarse, demasiado frágil para moverse al horno o incluso que el fango de yeso se filtre a través de las aberturas sobre el transportador y fraguado en el piso. Pladur es de preferencia al menos 50 por ciento fraguado cuando es cortado por el cuchillo para resistir manejo subsiguiente. Cuando altas dosis de policarboxilatos se utilizan para elaborar un fango fluido a bajas proporciones de agua a estuco, el tiempo de fraguado puede retrasarse lo suficiente para requerir reducir la velocidad de la línea de producción del tablero, reduciendo severamente la eficiencia. Además, no siempre se puede superar la retardación de los tiempos de fraguado por el uso de dispersantes de policarboxilato por la adición de aceleradores de fraguado convencionales. La adición de aceleradores de fraguado al mezclador disminuye el tiempo de fraguado, pero también causa la formación de cristales dihidrato antes de que el fango salga del mezclador, resultando en espesamiento prematuro, fluidez del fango reducida y finalmente pérdida de fuerza del tablero de yeso. De esta manera, el uso de aceleradores de fraguado para superar la retardación de fraguado puede vencer el propósito de agregar el dispersante de policarboxilato para incrementar la fluidez en primer lugar. Será una mejora si un fango de yeso se desarrollara con el cual se pudiera elaborar pladur que no requiere secado en horno o largos periodos de secado. Más aún, el fango mejorado se secará rápidamente sin el aumento de tiempos de fraguado asociados con el uso de dispersantes de policarboxilato. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Estos y otros problemas asociados con el uso de dispersantes de policarboxilato se mejoran por la presente invención que se dirige a un fango que incluye agua, al menos 50 por ciento en peso de hemihidrato de sulfato de calcio, y un dispersante de policarboxilato específico preparado utilizando al menos tres unidades repetidoras. Una primera unidad repetidora es una unidad repetidora tipo vinil éter. Una segunda unidad repetidora incluye una unidad repetidora de tipo ácido maleico. Una tercera unidad repetidora incluye una unidad repetidora de tipo ácido acrílico. El fango elaborado de esta composición puede elaborarse con niveles de agua reducidos para acelerar el secado y reducir los costos de secado. El dispersante de polímero tiene un peso molecular de aproximadamente 20, 000 a aproximadamente 80,000 Daltons. El tiempo de fraguado del fango de yeso de la presente invención es menos retardado a una concentración dispersante constante que aquellos elaborados con otros dispersantes policarboxilato en la técnica previa. Esto ayuda a reducir el costo del panel de pladur de yeso al reducir la necesidad de aceleradores de fraguado y al reducir el agua en exceso en el compuesto acuoso, con la disminución asociada en costos de secado. Este dispersante también es más efectivo que otras composiciones de policarboxilato. La cantidad de policarboxilato puede reducirse y aún obtener un fango fluido. Ya que el dispersante es a menudo una porción relativamente costosa de la composición, costos de manufactura pueden reducirse notablemente. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN El fango de yeso y pladur de la presente invención se elaboran de una mezcla de agua, un material hidráulico que incluye sulfato de calcio hemihidrato y un dispersante de policarboxilato específico. Este dispersante es un copolímero que incluye unidades repetidoras de tipo ácido acrílico, unidades repetidoras de tipo ácido maleico y unidades repetidoras que incluyen una unidad repetidora poli oxialquiléter. El material hidráulico incluye cualquier hemihidrato de sulfato de calcio, también conocido como estuco o yeso calcinado, en cantidades de al menos 50 por ciento. De preferencia, la cantidad de sulfato de calcio hemihidrato es de al menos 80 por ciento. En muchas formulaciones de pladur, el material hidráulico es substancialmente por completo hemihidrato de sulfato de calcio. El uso de anhidrito de sulfato de calcio también se contempla, aunque es utilizando de preferencia en pequeñas cantidades de menos de 20 por ciento. Otro componente clave del fango de yeso o pladur de esta invención es el dispersante usado específico. Los dispersantes de interés son una subclase de los compuestos de clase descritos con más detalle en la Patente de los E.U.A.

Número 6,777,517 incorporados aquí por referencia. Son copolímeros que contienen unidades repetidoras desde al menos tres unidades repetidoras y de preferencia tienen un peso molecular de desde aproximadamente 20,000 a aproximadamente 50,000 Daltons. Más preferiblemente, el peso molecular del copolímero es desde aproximadamente 30,000 a aproximadamente 50,000 Daltons.

Las unidades repetidoras pueden estar presentes en el copolímero en cualquier orden, incluyendo colocación aleatoria a lo largo de la estructura principal del polímero. La primera unidad repetidora es una unidad repetidora de tipo ácido acrílico o su derivado, mostrado en la Fórmula I. R1 es un átomo de hidrógeno o un radical de hidrocarburo alifático que tiene desde 1 hasta 20 átomos de carbono. X es - OaM, -O-(CmH2mO)n-R2, -NH-(CmH2mO)n-R2, en donde M es un hidrógeno, un catión de metal monovalente o bivalente, un ion de amonio o un radical amina orgánico, a es 1/2 o 1 dependiendo de si M es un catión monovalente o bivalente, m es 2 a 4, n es 0 a 200 y R2 es un átomo de hidrógeno, un radical de hidrocarburo alifático que tiene desde 1 hasta 20 átomos de carbono, un radical de hidrocarburo cicloalifático que tiene desde 5 hasta 8 átomos de carbono, un radical de aril substituido o sin substituir que tiende desde 6 hasta 14 átomos de carbono. Primeras unidades repetidoras preferidas incluyen ácido acrílico y ácido metacrílico o sus sales de metal monovalentes o bivalentes. Metales preferidos son sodio, potasio, calcio o amonio.

La segunda unidad repetidora es una unidad repetidora de tipo vinil éter, mostrada en la Fórmula II. R2 es como se describió anteriormente. R3 es un átomo de hidrógeno, o un radical de hidrocarburo alifático que tiene desde 1 hasta 5 átomos de carbono. P es desde 0 hasta 3, m es desde 2 hasta 4 y n es desde 0 hasta 200. De preferencia, R2 es un átomo de hidrógeno o un radical de hidrocarburo alifático que tiene desde 1 hasta 5 átomos de carbono y p= 0 hasta 3. El uso de éteres de monovinil polietilen glicol (p=0 y m=2) son particularmente ventajosos, con n siendo de preferencia desde 1 a 50.

La tercera unidad repetidora es una unidad repetidora de tipo ácido maleico o su éster, como se muestra en la Fórmula lll. En la Fórmula lll, R4 es un hidrógeno o un radical de hidrocarburo alifático que tiene desde 1 hasta 5 átomos de carbono. S es un átomo de hidrógeno, un ácido carboxílico, la sal acida que contiene un catión de metal monovalente o bivalente, un ion de amonio o un radical de amina orgánico o el éster ácido de un radical de hidrocarburo alifático que tiene desde 3 hasta 20 átomos de carbono, un radical de hidrocarburo cicloalifático que tiene desde 5 hasta 8 átomos de carbono o un radical de arilo que tiene desde 6 hasta 14 átomos de carbono. T es un éster ácido de un radical de hidrocarburo alifático que tiene desde 3 hasta 20 átomos de carbono, un radical de hidrocarburo cicloalifático que tiene desde 5 hasta 8 átomos de carbono o un radial de arilo que tiene desde 6 hasta 14 átomos de carbono. Ejemplos de compuestos éster preferidos incluyen maleato de di-n-butil maleato o fumarato o mono-n-butil maleato o fumarato, Polimerización de los monómeros se lleva a cabo por cualquiera de los métodos de copolimerización acostumbrados. Un método preferido para elaborar el polímero se muestra en la Patente de los E.U.A. Número 6,777,517, anteriormente incorporada por referencia. Varios dispersantes polícarboxilato disponibles comercialmente son útiles en esta invención. MELFLUX 2641 F es un producto de Degussa Construction Polymers, GmbH (Trostberg Alemania) y se suministra por Degussa Corp. (Kennesaw, GA) (de aquí en adelante "Degussa") como la serie Dispersante 2641. (MELFLUX es una marca registrada de Degussa Construction Polymers GmbH). Es un polvo de flujo libre producido al secar por rocío el poliéter carboxilato modificado. Otros dispersantes policarboxilato preferidos en esta serie incluyen dispersantes MELFLUX 2651 F y MELFLUX 2500L por Degussa y otros dispersantes policarboxilato que están basados en unidades repetidoras de oxialquílen-alquil éteres, ácido maleico y ácido acrílico. MELFLUX 2500L es un dispersante líquido que contiene típicamente 43-45 por ciento de sólidos en peso en una suspensión acuosa. Al medir el dispersante líquido, sólo los polímeros sólidos se consideran al calcular la dosis del dispersante, y el agua del dispersante se considera cuando se determina la cantidad total de agua a utilizarse. Muchos polímeros pueden elaborarse con las mismas tres unidades repetidoras utilizando distribuciones diferentes de ellas. La proporción de las unidades repetidoras que contienen ácido a las unidades repetidoras que contienen vinil éter está directamente relacionada con la densidad de carga. De preferencia, la densidad de carga del copolímero está en el rango de aproximadamente 300 hasta aproximadamente 3000 [mujequiv. cargas/g co- polímero. Se ha encontrado que el dispersante más efectivo probado para reducción de agua en esta clase de dispersantes, 2651 , tiene la carga de densidad más alta. Sin embargo, también se ha descubierto que el aumento en densidad de carga además resulta en un aumento en el efecto retardador del dispersante. Dispersantes con una carga de densidad baja, tal como MELFLUX 2500L retarda los tiempos de fraguado menos que el dispersante 2651 que tiene una carga de densidad alta. Debido a que retardación en los tiempos de fraguado aumenta con el incremento en eficacia obtenido con dispersantes de carga de densidad alta, elaborar un fango bajo en agua, con buen flujo y tiempos de fraguado razonables requiere mantener la densidad de carga en un rango medio. Más preferiblemente, la densidad de carga del co- polímero está en el rango desde aproximadamente 600 hasta aproximadamente 2000 [mujequiv. cargas/g co-polímero. También se nota que los dispersantes policarboxilato de la presente invención son suficientemente efectivos que no necesitan combinarse con otros dispersantes. El pladur, y el fango con el cual se elabora, opcionalmente está libre de dispersantes tipo naftaleno. Sin embargo, ha sido descubierto que la eficacia del dispersante se mejora más al agregar una porción del dispersante al agua dosificada en el mezclador, y agregar una porción del dispersante en el agua y jabón utilizados para elaborar espuma, la cual es incorporada en el fango de yeso. En algunas modalidades de esta invención, dos dispersantes diferentes se utilizan en el mezclador y la espuma, tal como MELFLUX 2500L en el mezclador y un dispersante naftalen sulfonato en la espuma. Este método permite controlar el tamaño de las burbujas de la espuma y la eficacia del dispersante, y se reivindica en co- pendiente E.U.A. Número de Serie 11/152,404, con título "Effective Use of Dispersants in Wallboard Containing Foam", incorporada aquí previamente por referencia.

El agua está presente en cualquier cantidad útil para hacer paneles de tableros de yeso. Se agrega suficiente agua a los componentes secos para elaborar un fango fluido. Una cantidad adecuada de agua excede 75 por ciento de la cantidad requerida para hidratar todo el yeso calcinado para formar dihidrato de sulfato de calcio. La cantidad exacta de agua se determina, al menos en parte, por la aplicación con la que el producto será utilizado y la cantidad y tipo de aditivos utilizados. El contenido de agua se determina, en parte, por el tipo de yeso calcinado que se utiliza. Estuco alfa calcinado requiere menos agua para alcanzar la misma fluidez que el estuco beta-calcinado. Una proporción de agua-a-estuco se calcula en base al peso de agua comparado con el peso del yeso calcinado seco.

Proporciones preferidas varían desde aproximadamente 0.2: 1 hasta aproximadamente 1 : 1. El uso de menos agua que la requerida en teoría para hidratar los componentes hidráulicos, aproximadamente .19 kg (.19 libra) de agua por kg (libra) de estuco, se contempla para usarse en algunas modalidades de la invención. El agua utilizada para elaborar el fango debe ser tan pura como sea posible para el mejor control de las propiedades tanto del fango como del yeso fraguado. Sales y compuestos orgánicos son bien conocidos para modificar el tiempo de fraguado del fango o compuesto acuoso, variando ampliamente de aceleradores a inhibidores de fraguado. Algunas impurezas llevan a irregularidades en la estructura mientras que se forma la matriz de interconexión de formas de cristal dihidrato, reduciendo la fuerza del producto fraguado. La fuerza del producto y consistencia son así mejoradas por el uso de agua tan libre de contaminantes como sea práctico. Los polímeros de esta invención tienen eficacia aumentada en la presencia de modificadores opcionales. El uso de modificadores en productos de yeso se describe en la solicitud co-pendiente de los E.U.A. Número de Serie 11/152,317, con título "Modifiers for Gypsum Products and Method of Using Them", anteriormente incorporada por referencia. La función exacta de los modificadores es desconocida, pero permiten que la cantidad de policarboxilato sea reducida en una demanda constante de agua, así reduciendo el costo y la retardación de fraguado. Cal es un modificador opcional que se utiliza en cantidades de desde aproximadamente 0.05 por ciento a aproximadamente 0.5 por ciento en peso. Otro ejemplo de modificadores preferidos son carbonato de sodio o sosa comercial (carbonato de sodio anhidro), carbonato de potasio y otros modificadores que trabajan bien con el policarboxilato sin elevar significativamente el pH. Otros carbonatos, hidróxidos, silicatos, fosfonatos, fosfatos y cemento también son útiles como modificadores. Es desconocido hasta el momento exactamente cómo actúa el modificador para mejorar la eficacia del policarboxilato. De preferencia los modificadores y el dispersante se agregan al agua del mezclador antes de la adición del hemihidrato. Si tanto el modificador como el dispersante están en forma seca, pueden premezclarse y agregarse con el estuco. Modificadores son menos efectivos cuando se agregan al fango después del contacto del dispersante con el yeso calcinado. El modificador es de preferencia substancialmente mezclado con el agua y dispersante antes de la adición del yeso calcinado como se describe en la Solicitud co-pendiente de los E.U.A. Número de Serie 11/152,323, con título "Method of Making a Gypsum Slurry with Modifiers and Dispersants", previamente incorporada por referencia. Otro método preferido es obtener el modificador y dispersante en forma seca y premezclarlos con el estuco seco.

Además del fango de yeso básico, la composición de yeso opcionalmente incluye aditivos para impartir propiedades específicas al yeso. Retardadores de fraguado (hasta aproximadamente 9.8g/m2 (2 Ib. /MSF)) o aceleradores de secado (hasta aproximadamente 170 g/m2 (35 Ib./MSF) se agregan para modificar la velocidad en la que las reacciones de hidratación se llevan acabo.

"CSA" es un acelerador de fraguado que comprende 95 por ciento de dihidrato de sulfato de calcio co-molido con 5 por ciento de azúcar y se calienta a 121 grados C (250 grados F) para caramelizar el azúcar. CSA está disponible de United States Gypsum Company, Southard, planta OK, y se elabora de acuerdo con la Patente de los E.U.A. Número 3,573,947, incorporada aquí por referencia. Sulfato de potasio es otro acelerador preferido. HRA es dihidrato de sulfato de calcio recién molido con azúcar en una proporción de aproximadamente 2.25 a 15.88 kg (5 a 35 libras) de azúcar por 45.36 kg (100 libras) de sulfato de calcio dihidrato. Se describe con mayor detalle en la Patente de los E.U.A. Número 2,078,199, incorporada aquí por referencia. Ambos de estos son aceleradores preferidos. Otro acelerador, conocido como acelerador de yeso húmedo, también es un acelerador preferido. Una descripción del uso de y un método para elaborar acelerador de yeso húmedo se describe en la Patente de los E.U.A. Número 6,409,825, incorporada aquí por referencia. Este acelerador incluye al menos un aditivo seleccionado del grupo que consiste de un compuesto fosfónico orgánico, un compuesto y mezclas que contienen fosfato. Este acelerador en particular exhibe longevidad substancial y mantiene su efectividad con el tiempo de tal manera que el acelerador de yeso húmedo puede elaborarse, almacenarse, e incluso transportarse por grandes distancias antes del uso. El acelerador de yeso húmedo se utiliza en cantidades que varían desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 24.3 a 390 g/m2 (80 libras por cada 1000 ft2) de producto de tablero. En algunas modalidades de la invención, se incluyen aditivos en el fango de yeso para modificar una o más propiedades del producto final. Se utilizan los aditivos en la manera y cantidades como se conoce en la técnica. Se reportaron concentraciones en cantidades por cada 92.9 m2 (1000 ft2 ("MSF")) de paneles de tablero terminados. Se utilizan almidones en cantidades desde aproximadamente 3 hasta aproximadamente 14.6 a 97.6 g/m2 (20 Ibs./MSF) para aumentar la densidad y fuerza del producto. Opcionalmente se agrega fibra de vidrio al fango en cantidades de al menos 54 g/m2 (11 Ib./MSF). Se agregan hasta 73.2 g/m2 (15 Ib./MSF) de fibras de papel al compuesto. Emulsiones de cera se agregan al fango de yeso en cantidades de hasta 0.4 kg/m2 (90 Ibs./MSF) para mejorar la resistencia al agua del panel de tablero de yeso acabado. En modalidades de la invención que usan un agente de espumado para producir huecos en el producto que contiene yeso fraguado para proporcionar peso más ligero, pueden emplearse cualesquiera de los agentes de espumado convencionales conocidos por ser útiles al preparar productos de yeso fraguado espumado. Muchos agentes de espumado son bien conocidos y comercialmente disponibles fácilmente, por ejemplo, la línea HYONIC de jabones de GEO Specialty Chemicals, Ambler, PA. Espumas y un método preferido para preparar productos de yeso espumado se describen en la Patente de los E.U.A. Número 5,683,635, incorporada aquí por referencia. Si se agrega espuma al producto, además de la porción del dispersante que se agrega al mezclador, un segundo dispersante se agrega opcionalmente al agua espumosa como se muestra en la solicitud de patente de los E.U.A. Número de Serie 11/152,404, con título "Effective Use of Dispersants in Wallboard Containing Foam", anteriormente incorporado por referencia. Un compuesto de trimetafosfato se agrega al fango de yeso en algunas modalidades para mejorar la resistencia del producto y para reducir disminución de resistencia a combado del yeso fraguado. De preferencia la concentración del compuesto trimetafosfato es desde aproximadamente 0.07 por ciento hasta aproximadamente 2.0 por ciento en base al peso del yeso calcinado. Composiciones de yeso que incluyen compuestos trimetafosfato se describen en las Patentes de los E.U.A. Números 6,342,284 y 6,632,550, ambas incorporadas aquí por referencia. Sales de trimetafosfato ejemplicativas incluyen sales de sodio, potasio o litio de trimetafosfato, tales como aquellas disponibles de Astaris, LLC, St.

Louis, MO. Deberá tenerse cuidado al usar trimetafosfato con cal u otros modificadores que elevan el pH del compuesto acuoso. Arriba de un pH de aproximadamente 9.5, el trimetafosfato pierde su habilidad para fortalecer el producto y el fango se vuelve severamente retardativo. Otros aditivos potenciales para el pladur son biocidas para reducir crecimiento de moho, mildeu u hongos. Dependiendo del biocida seleccionado y la intención de uso del pladur, el biocida puede agregarse al recubrimiento, al centro del yeso o ambos. Ejemplos de biocidas incluyen ácido bórico, sales piritiona y sales de cobre. Se pueden agregar biocidas ya sea al recubrimiento o al centro del yeso. Cuando se utilizan, se emplean biocidas en los recubrimientos en cantidades de menos de 500 ppm. Además, la composición de yeso puede incluir opcionalmente un almidón, tal como un almidón pregelatinizado y/o un almidón de ácido modificado. La inclusión del almidón pregelatinizado aumenta la fuerza del molde de yeso fraguado y seco y reduce o evita el riesgo de desprendimiento de lámina(s) bajo condiciones de humedad aumentada (por ejemplo, con respecto a proporciones elevadas de agua a yeso calcinado). Una persona con destreza ordinaria en la técnica apreciará métodos de pregelatinización de almidón crudo, tal como, por ejemplo, almidón para cocinar crudo en agua a temperaturas de al menos aproximadamente 85 grados C (185 grados F) u otros métodos. Ejemplos adecuados de almidón pregelatinizado incluyen, pero no están limitados a, almidón PCF 1000, comercialmente disponible de Lauhoff Grain Company y almidones AMERIKOR 818 y HQM PREGEL, ambos comercialmente disponibles de Archer Daniels Midland Company. Si se incluye, el almidón pregelatinizado está presente en cualquier cantidad adecuada. Por ejemplo, sí se incluye, el almidón pregelatinizado puede agregarse a la mezcla utilizada para formar la composición de yeso fraguado de tal forma que está presente en una cantidad desde aproximadamente 0.5 por ciento hasta aproximadamente 10 por ciento en peso de la composición de yeso fraguado. Almidones tales como USG95 (United States Gypsum Company, Chicago, IL) también se agregan opcionalmente para fortalecer el centro. Otros aditivos conocidos pueden emplearse como se requiera para modificar propiedades específicas del producto. Azúcares, tales como dextrosa, se utilizan para mejorar la unión de papel en los extremos de los tableros. Emulsiones de cera o polisiloxanos se utilizan para resistencia al agua. Si se requiere rigidez, comúnmente se agrega ácido bórico. Se puede mejorar retardo de fuegos por la adición de vermiculita. Estos y otros aditivos conocidos son útiles en el fango presente y formulaciones de pladur. Mientras que paneles de pladur individuales pueden elaborarse en procesos por lotes como se conocen en la técnica, más comúnmente tablero de yeso se elabora en un proceso continuo formado en un panel largo y cortado en paneles de tamaños deseados. El material de revestimiento formado se obtiene y se coloca en su lugar para recibir el fango de yeso. De preferencia, el material de revestimiento es de un ancho para formar una panel de longitud continua que requiere sólo dos cortes para elaborar un panel con las dimensiones finales deseadas. Cualquier material de revestimiento conocido es útil para elaborar los paneles de pladur, incluyendo papel, estera de vidrio y láminas de plástico. De preferencia el revestimiento es una revestimiento de múltiples papeles. El material de revestimiento se alimenta continuamente a la línea de la tabla. El fango se forma al mezclar los componentes secos y los componentes húmedos. Componentes secos del compuesto acuoso, el yeso calcinado y cualesquiera aditivos secos, se combinan antes de entrar al mezclador. El agua se mide directamente en el mezclador. Se agregan aditivos líquidos al agua, y el mezclador se activa por un corto periodo de tiempo para mezclarlos. Si uno o más modificadores se utilizan en la formulación, el modificador se agregará de preferencia al mezclador con el dispersante, antes de la adición del estuco. Los componentes secos se agregan al líquido en el mezclador, y se combinan hasta que los componentes secos se humedezcan. Mientras que disminuye la proporción de agua a estuco, deberá prestarse atención a la carga colocada sobre el mezclador. Reducir el agua del fango incrementa la viscosidad de la composición durante la mezcla. Incluso cuando una cantidad suficiente de dispersante se agrega para producir una mezcla fluida, la carga más pesada ocurre durante el mezclado inicial, antes de que el dispersante tenga una oportunidad de dispersar las partículas de yeso. Periodos de mezclado más largos no tienen efecto nocivo sobre el producto final.

El fango después se mezcla para alcanzar un fango homogéneo. Usualmente, una espuma acuosa se mezcla en el fango para controlar la densidad del material de centro resultante. Una espuma acuosa así se genera usualmente por mezcla con alto nivel de cizalla de un agente de espumado apropiado, agua y aire antes de la introducción de la espuma resultante en el compuesto acuoso. La espuma puede insertarse en el fango en el mezclador, o de preferencia, en el fango mientras sale del mezclador en un conducto de descarga. Ver, por ejemplo, Patente de los E.U.A. Número 5,683,635, incorporada aquí por referencia. En una planta de tablero de yeso, frecuentemente sólidos y líquidos se agregan constantemente a un mezclador, mientras el fango resultante se descarga continuamente desde el mezclador, y tiene un tiempo de residencia promedio en el mezclador de menos de 30 segundos. El fango se administra continuamente a través de una o más salidas desde el mezclador a través de un conducto de descarga y se deposita sobre un transportador en movimiento que carga el material de fachada y formado en un panel. Otra hoja de cubierta de papel se coloca opcionalmente sobre el compuesto acuoso, de tal manera que el fango se intercala entre dos hojas de cubierta en movimiento las cuales se convierten en los frentes del panel de yeso resultante. El grosor del tablero resultante se controla por una placa de formación, y los bordes de el tablero se forman por dispositivos mecánicos apropiados que continuamente rayan, doblan y pegan los bordes sobre puestos del papel. Guías adicionales mantienen grosor y ancho mientras el fango viaja fraguando sobre una banda en movimiento. Mientras la forma se mantiene, el yeso calcinado se mantiene bajo condiciones suficientes (es decir, temperatura menor que aproximadamente 48.9 grados C (120 grados F)) para reaccionar con una porción del agua para fraguar y formar una matriz ínterconectada de cristales de yeso. Los paneles de tablero luego se cortan, recortan y se pasan a secadores para secar los tableros fraguadas pero todavía algo húmedas. De preferencia, se emplea un proceso de secado de dos etapas. Primero, los paneles se someten a un horno de secado de alta temperatura para calentar rápidamente el tablero y empezar a quitar el exceso de agua. La temperatura del secado y el tiempo de residencia del tablero pueden variar con el grosor del panel. A manera de ejemplo, una tablero de 12.7 mm (1/2-¡n) se seca preferiblemente a temperaturas mayores a 149 grados C (300 grados F) por aproximadamente 20 a 50 minutos. Conforme se evapora el agua en la superficie, se extrae por acción capilar desde el interior del panel para reemplazar el agua de la superficie. El movimiento de agua relativamente rápido ayuda a la migración de almidón y la sal piritiona en el papel. Un horno de segunda etapa tiene temperaturas menores a 149 grados C (300 grados F) para limitar la calcinación del tablero. En los ejemplos a continuación, se utilizaron pruebas de asentamiento para medir la fluidez de la muestra, mientras endurecimiento y tiempo de fraguado Vicat se utilizaron para comparar los tiempos de fraguado de las diversas composiciones. Todos los componentes secos se pesaron y mezclaron en seco juntos. Componentes secos se depositaron en el mezclador a través de un alimentador de pérdida de peso para precisión. Los componentes líquidos se pesaron para formulación precisa y se dosificaron dentro del mezclador continuo con una bomba peristáltica. La muestra de fango se vertió en un cilindro de 5 x 10 cm (2 x 4") colocado sobre una hoja de plástico, ligeramente sobre llenando el cilindro. El material en exceso se enrasa de la parte superior, luego el cilindro se eleva suavemente, permitiendo que el fango fluya hacia fuera desde el fondo, elaborando la torta o masa plana pequeña. La torta se midió ±3.18 mm (+1/8") en dos direcciones separadas por 90 grados, y el promedio se reporta como el diámetro de la torta. Se pasa una aguja Vicat 300 g a través de la torta del compuesto acuosa en una posición vertical. Continuar este procedimiento hasta el momento en que el fango no pueda cerrar la grieta tras la aguja mientras se introduce en la masa. Reportan el tiempo de endurecimiento desde el momento cuando el fango primero se recoge desde la descarga del mezclador. Referencias al tiempo de fraguado se refieren al tiempo de fraguado Vicat por ASTM C- 472, aquí incorporado por referencia. El tiempo de fraguado Vicat comienza desde el momento cuando el fango primero se recoge desde la descarga del mezclador. EJEMPLO 1 (Ejemplo Comparativo) Cuatrocientos gramos de estuco Southard PST se midió en cada muestra. Un dispersante que no está dentro de la clase definida por esta invención se probó por fluidez y retardo. Cantidades de dispersante MELFLUX 1641 F y acelerador CSA mostrados en la Tabla I se agregaron al estuco y se procesaron en tambor juntos para mezclarlos antes de la adición del agua. Agua de acuerdo con las cantidades mostradas en la Tabla I se agregó a la mezcla de estuco. La composición se mezcló de acuerdo con las direcciones anteriores. Se llevaron a cabo pruebas para el tamaño de la torta y tiempo de fraguado Vicat en cada una de las dosis. Los resultados se muestran en la Tabla I. TABLA I Como se mostró anteriormente, tanto la fluidez como el tiempo de fraguado disminuyeron mientras la concentración de dispersante aumentaba. EJEMPLO 2 Los mismos procedimientos empleados para el Ejemplo 1 anterior se utilizaron para probar tres dispersantes de esta invención. Resultados, incluyendo aquellos para el dispersante MELFLUX 2500L, se muestran en la Tabla II. TABLA II Como se mostró anteriormente, los dispersantes 2641 y 2651 son tan buenos como, o mejores que, el dispersante base MELFLUX 2500L y mejores que el dispersante MELFLUX 1641 F del ejemplo comparativo en su habilidad para elaborar una mezcla altamente fluida sin aumentar significativamente los tiempos de fraguado. EJEMPLO 3 La Tabla lll a continuación muestra las formulaciones de paneles de pladur de yeso formulados con o sin el dispersante de las tres unidades repetidoras de la presente invención. Formulaciones para tableros de 1.27 cm (1/2") con y sin el dispersante se muestran. A menos que se indique lo contrario, lb/1000 ft2 ("MSF") de producto de tablero. Equivalentes métricos en gramos por metro cuadrado se reportan entre paréntesis al lado de las unidades inglesas. TABLA lll Como puede verse en las formulaciones anteriores, el uso de un sistema de tres unidades repetidoras permite que el pladur se formule con demanda de agua reducida, de esta manera reduciendo costos de energía para secado. EJEMPLO 4 El efecto de los policarboxilatos varía con el estuco particular con el que se emplea. La Tabla IV muestra la reacción de compuestos de yeso desde una variedad de fuentes de yeso al policarboxilato de ésta invención. Se utilizó MELFLUX 2500L con diversos yesos para determinar el WST requerido para elaborar un fango de una fluidez determinada como se midió por la prueba de torta. Por cada prueba, 400 gramos de estuco se mezclaron con CSA y dispersante MELFLUX 2500L. Suficiente agua se agregó para elaborar una torta de 20 cm de diámetro. Después de la adición, un cronómetro se encendió y se permitió que los componentes de agua y secos se remojaran por 15 segundos en una batidora de laboratorio, luego se mezcló por 15 segundos. Un cilindro de asentamiento 5.08 x 10.16 cm (2 x 4") en el probador automatizado se llenó con la muestra, junto con una taza recubierta de cera para determinación de fraguado Vicat. La parte superior del cilindro se enrasó para nivelarla y el cilindro se elevó para permitir que el fango fluya libremente sobre una superficie lisa. Cuando el flujo de la torta se detuvo, el diámetro se midió en dos direcciones y el promedio al 0.1 cm más cercano se registró como el resultado. Mientras tanto se pasa la aguja Vicat a través del fango hasta que el fango no pueda cerrar la grieta tras la aguja mientras se introduce en la masa. Reportan el tiempo de endurecimiento desde el momento cuando el yeso y el agua tuvieron contacto primero hasta que el fango no puede rellenar la grieta. Continuar monitoreando el fango hasta el tiempo de fraguado Vicat, como se describió anteriormente, se alcanza. ** Para cada fuente de estuco, las pruebas se condujeron en dispersante al 0 por ciento, 0.1 por ciento, 0.3 por ciento y 0.5 por ciento sobre una base en peso seco. En cada nivel dispersante, la cantidad de agua y CSA varió para mantener un tamaño de torta constante, +3.18 mm (+1/8"), y una velocidad de endurecimiento de 2 minutos, + 15 segundos. Los resultados se muestran en la Tabla IV a continuación.

TABLA IV Como puede verse de los datos anterior, existe una gran incapacidad de pronóstico en la reacción de diferentes estucos con un solo dispersante. De las 6 fuentes de estuco probadas, dos redujeron el WSR por aproximadamente 25 por ciento al agregar 0.1 por ciento del dispersante de esta invención. Dos de los estucos probados, Detroit y Ranier, mostraron casi ninguna reacción a la adición de 0.1 por ciento del dispersante MELFLUX 2500L. El estuco de Detroit continuó produciendo el mayor cambio en WSR entre dispersante al 0.1 por ciento y 0.3 por ciento y también el mayor cambio total (entre dispersante al 0 por ciento y dispersante al 0.3%). Adición de 0.3 por ciento de dispersante MELFLUX 2500L permite que el WSR se reduzca 0.34 en el estuco de Detroit, pero permite solamente una reducción de 0.24 WSR en estuco de East Chicago. Mientras una modalidad particular de la composición para un fango de yeso y un pladur elaborado con él se ha mostrado y descrito, será apreciado por aquellos con destreza en la especialidad que cambios y modificaciones pueden hacerse a estos sin alejarse de la invención en sus aspectos más amplios y como se describe en las siguientes reivindicaciones.

Claims (17)

1. REIVINDICACIONES 1. Un fango de yeso caracterizado porque comprende: agua; un material hidráulico que comprende al menos 50 por ciento de hemihidrato de sulfato de calcio; y un dispersante policarboxilato que tiene un peso molecular en el rango de 20,000 a 80,000 Daltons, que comprende una unidad repetidora tipo vinil éter, una unidad repetidora tipo ácido acrílico y una unidad repetidora tipo ácido maleico.
2. 2. El fango de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el material hidráulico comprende al menos 80 por ciento en peso de hemihidrato de sulfato de calcio.
3. 3. El fango de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el material hidráulico consiste esencialmente de hemihidrato de sulfato de calcio.
4. 4. El fango de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el fango además comprende acelerador de yeso húmedo.
5. 5. El fango de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque las unidades repetidoras se unen en orden aleatorio para formar el dispersante policarboxilato.
6. 6. El fango de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la densidad de carga del dispersante policarboxilato está en el rango de 300 a 3000 µequiv. cargas/g de co-polímero.
7. 7. El fango de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la densidad de carga está en el rango de 600 a 2,000 µequiv cargas/g copolímero.
8. 8. El fango de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el fango es libre de dispersantes naftaleno.
9. 9. El fango de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el peso molecular está de preferencia en el rango de 30,000 a 50,000 Daltons.
10. 10. Un panel de pladur, caracterizado porque comprende: al menos una pieza de material de frente conectada a un centro o núcleo de yeso, el centro elaborado de un fango que comprende: agua; un material hidráulico que comprende al menos 50 por ciento de hemihidrato de sulfato de calcio; y un dispersante policarboxilato que comprende una unidad repetidora tipo vinil éter, una unidad repetidora tipo ácido acrílico y una unidad repetidora tipo ácido maleico.
11. 11. El pladur de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el material hidráulico comprende al menos 80 por ciento de hemihidrato de sulfato de calcio.
12. 12. El pladur de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizado porque el material hidráulico consiste esencialmente de hemihidrato de sulfato de calcio.
13. 13. El pladur de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la densidad de carga del dispersante policarboxilato está en el rango de 300 a 3000 µequiv. de cargas/g de co-polímero.
14. 14. El pladur de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el fango está libre de dispersantes naftaleno.
15. 15. El pladur de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el centro además comprende un compuesto trimetafosfato.
16. 16. El pladur de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizado porque además comprende un modificador que comprende al menos uno del grupo que consiste de cal, concreto, silicatos, fosfatos, fosfonatos y carbonatos.
17. 17. El pladur de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el modificador comprende al menos uno del grupo que consiste de sosa comercial, carbonato de potasio, cal y cemento.