MXPA01001102A - Producto que contiene yeso con incrementada resistencia a deformación permanente y método y composición para producirlo - Google Patents
Producto que contiene yeso con incrementada resistencia a deformación permanente y método y composición para producirloInfo
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Abstract
La invención proporciona un producto que contiene yeso fraguado que tiene resistencia incrementada a deformación permanente y un método para prepararlo, comprende formar una mezcla de un material sulfato de calcio, agua, y una cantidad apropiada de uno o más materiales mejoradores seleccionados deácidos fosfóricos condensados, cada uno de los cuales comprende 2 o más unidades deácido fosfórico;y sales o iones de fosfatos condensados, cada uno de los cuales comprende 2 o más unidades fosfato. La mezcla luego se mantiene bajo condiciones suficientes para que el material sulfato de calcio forme un material de yeso fraguado.
Description
PRODUCTO QUE CONTIENE YESO CON INCREMENTADA RESISTENCIA A
DEFORMACIÓN PERMANENTE Y MÉTODO Y COMPOSICIÓN PARA
PRODUCIRLO Campo de la Invención Esta invención se refiere a un método y composición para preparar productos que contienen yeso fraguado, por ejemplo tableros de yeso, tableros compuesto de yeso reforzado, plastes, materiales maquinables, materiales pa::a tratamiento de juntas y mosaicos acústicos y a métodos y composiciones para producirlos. Más particularmente, la invención se refiere a estos productos que contienen yeso fraguado, que tienen incrementada resistencia a deformación permanente (por ejemplo resistencia a flexión) al emplear uno o más materiales mejoradores. Algunas modalidades preferidas de la invención se refieren a la producción de estos productos por hidratación de yeso calcinado en la presencia de un agente mejorador, que provoca que el yeso fraguado producido por esta hidratación tenga incrementada resistencia, resistencia a deformación permanente (por ejemplo resistencia a flexión) y estabilidad dimensional
(por ejemplo sin encogimiento durante secado del yeso fraguado) . El material mejorador también proporciona otras propiedades mejoradas y ventajas al preparar los productos que contienen yeso fraguado. En una modalidad alterna de la invención, el yeso fraguado se trata con uno o más materiales mejoradores, para proporcionar similar, si no la fl| misma resistencia incrementada, resistencia a deformación permanente (por ejemplo resistencia a flexión) , estabilidad 5 dimensional y otras propiedades mejoradas y ventajas en productos que contienen yeso. En algunas modalidades de la invención, el producto que contiene yeso fraguado de la invención contiene concentraciones relativamente elevadas de sales cloruro, sin embargo evita los efectos nocivos de 10 estas concentraciones de sal en productos que contienen yeso, en general. Antecedentes Muchos productos útiles bien conocidos contienen yeso fraguado (sulfato de calcio dihidrato) como un
componente significante y a menudo como el principal. Por ejemplo, el veso fraguado es el componente principal de tableros de yeso con frente de papel, empleados en construcciones de muro seco típicas de paredes interiores y techos de edificios (ver por ejemplo las patentes de los
E.U.A. Nos. 4,009,062 y 2,985,219). También es el componente principal de tableros compuestos de fibras de celulosa/yeso y productos, como se describe en la patente de los E.U.A. No. 5,320,677. Los productos que llenan y alisan las juntas entre bordes de tablero de yeso, a menudo
contienen cantidades principales de yeso (ver por ejemplo la patente de los E.U.A. No. 3,297,601). Mosaicos acústicos útiles para suspender techos pueden contener porcentajes significantes de yeso fraguado, como se describe por ejemplo en las patentes de los E.U.A. No. 5,395,438 y 3.246,063. Plastes tradicionales en general, por ejemplo péira utilizar en crear paredes de construcción internas con superficies de plaste, usualmente dependen primordialmente en la formación de yeso fraguado. Muchos materiales de especialidad, tales como un material útil para modelar y formar moldes, que pueden maquinarse en forma precisa, se describen en la patente de los E.U.A. No. 5,534,059, contienen cantidades principales de yeso. La mayoría de los productos que contienen yeso, se preparan al formar una mezcla de yeso calcinado (sulfato de calcio herrihidrato y/o sulfato de calcio anhidrito) y agua y otros componentes, según sea apropiado) vaciar la mezcla en un molde de forma deseada o sobre una superficie y permitir me la mezcla endurezca para formar yeso fraguado (es decir rehidratado) por reacción de yeso calcinado con el agua, para formar una matriz de yeso hidratado cristalino (sulfato de calcio dihidrato) . Esto es a menudo seguido por ligero calentamiento para desplazar el agua libre, restante (sin reaccionar) para producir un producto seco. Es la hidratación deseada del yeso calcinado lo que permite la formación de una matriz enclavada de cristales de yeso fraguado, de esta manera impartiendo resistencia a la estructura de yeso en el producto que contiene yeso. Todos los productos que contienen yeso anteriormente descritos pueden beneficiarse si la resistencia de sus estructuras de cristal y yeso fraguado componentes £3e incrementaran a fin de hacerlas más resistentes a los esfuerzos o tensiones que pueden encontrar durante el uso. También hay un esfuerzo continuo por hacer más ligeros en peso a muchos productos que contienen yeso al substituir materiales de menor densidad (por ejemplo perlita expandida o huecos de aire) para parte de su matriz de yeso fraguada. En estos casos hay necesidad por incrementar la resistencia de yeso fraguado sobre los niveles normales justo para mantener la resistencia de producto total a los niveles previos de densidad superior, debido a que: hay menos masa de yeso fraguado para proporcionar resistencia en el producto de densidad inferior. Además, hay necesidad por mayor resistencia a deformación permanente (por ejemplo resistencia a flexión) en la estructura de muchos de estos productos que contienen yeso, especia.lmente bajo condiciones de alta humedad y temperatura o incluso de carga) . El ojo humano típicamente no puede percibir flexión de un tablero que contiene yeso a menos de aproximadamente .254 cm (.1 pulgada) de flexión por longitud de .609 m. (2 pies) de tablero. De esta manera, hay necesidad por productos que contienen yeso, que son resistentes a deformación permanente sobre la vida útil de estos productos. Por ejemplo, tableros y mosaicos que contienen yeso, a menudo se almacenan o emplean en una forma en donde; se colocan horizontalmente. Si la matriz de yeso fraguado en estos productos no es suficientemente resistente a deformación permanente, en especial con altas humedad y temperatura o incluso carga, los productos pueden empezar a pandearse en áreas entre los puntos en donde se sujetan a o sostienen por una estructura subyacente. Esto puede ser imperceptible y pueden provocar dificultades en el uso de los productos. En muchas aplicaciones, los productos que contienen yeso deben ser capaces de transportar cargas, por ejemplo cargas de aislamiento o condensación, sin flexión perceptible. De esta manera hay necesidad continua por poder formar yeso fraguado que tiene resistencia incrementada a deformación permanente (por ejemplo resistencia a flexión) . También hay necesidad por mayor estabilidad dimensional del yeso fraguado en productos que contienen yeso durante su fabricación, procesamiento y aplicación comercial. Especialmente bajo condiciones cambiantes de temperatura y humedad, el yeso fraguado puede encogerse o expandirse. Por ejemplo, la humedad recogida o absorbida
^ en los intersticios de cristales de una matriz de yeso de un tablero o mosaico de yeso expuesto a altas humedad y
temperatura, puede agravar un problema de flexión al provocar que el tablero humidificado se expanda. También, en la preparación de productos de yeso fraguado, usualmente hay una car.tidad significante de agua libre (sin reaccionar) que queda en la matriz después de que se ha
^^ 10 fraguado el yeso. Esta agua libre, usualmente se desplaza subsecuentemente con ligero calentamiento. Conforme el agua de evaporación deja los intersticios de cristal de la matriz de yeso, la matriz tiende a encogerse de fuerzas naturales del yeso fraguado (es decir el agua retiene
separadas porciones de los cristales de yeso fraguados enclavados en la matriz, que luego tienden a moverse más cerca entre sí, conforme se evapora el agua) . Si esta inestabilidad dimensional pudiera evitarse o minimizarse, resultarían diversos beneficios.
Por ejemplo, los métodos de producción de tableros de yeso existentes, producirán más productos y los tableros no se encogieran durante secado y productos que contienen yeso que se desean dedicados a mantener una forma precisa y proporciones dimensionales (por ejemplo para utilizar en
modelado y elaboración de moldes) servirían a su propósito de mejor manera. También, por ejemplo algunos plastes pretendidos pera superficies de paredes de construcción en interiores pueden beneficiarse al no encogerse durante secado, de manera tal que puede aplicarse plaste en capas más gruesas sin peligro de fisuración, en vez de requerir ser aplicados en capas más delgadas múltiples con largas pausas para permitir secado adecuado entre aplicaciones de capas . Algunos tipos particulares de productos que contienen yeso también exhiben otros problemas particulares. Por ejemplo, productos que contienen yeso de menor densidad a menudo se elaboran al utilizar agentes de espumado para crear burbujas acuosas en fangos de yeso calcinado (mezclas acuosas fluíbles) que producen huecos permanentes correspondientes en el producto cuando se forma el yeso fraguado. A menudo es un problema que, debido a que las espumas acuosas empleadas son inherentemente estables y por lo tanto muchas de las burbujas pueden unirse y escapar al fango relativamente diluido (como burbujas en ur baño de burbujas) antes que se forme el yeso fraguado, significantes concentraciones de agentes de espumado tienen que emplearse para producir la concentración deseada de huecos en el yeso fraguado, a fin de obtener in producto de densidad deseada. Esto incrementa lo¡3 costos y riesgos de efectos adversos de los agentes de espumado químicos en otros componentes o propiedades de los productos que contienen yeso. Sería conveniente el poder reducir la cantidad de agente de espumado requierida para producir una concentración de huecos deseada en los productos que contienen yeso fraguado. También, hay necesidad por nuevas y mejoradas composiciones y métodos para elaborar productos que contienen yeso fraguado, elaborados a partir de mezclas que contienen altas concentraciones (es decir al menos 0.015% en peso, con base en el peso de materiales de sulfato de calcio en la mezcla) de iones cloruro o sales de los mismos. Los iones cloruro o sales de los mismos pueden ser impurezas en el propio material de sulfato de calcio o el agua (por ejemplo agua de mar o agua sub-superficial o freática que contiene salmuera) empleada en la mezcla, que antes de la presente invención no pudieron emplearse para hacer productos que contienen yeso fraguado estables. También hay necesidad por nuevas y mejoradas composiciones y métodos para tratar yeso fraguado, para mejorar la resistencia, resistencia a deformación permanente (por ejemplo resistencia a flexión) y estabilidad dimensional. De esta manera hay necesidad continua por nuevos y mejorados productos que contienen yeso fraguado y composiciones y métodos para producirlos, que resuelven, evitan o minimizan los problemas anteriormente anotados. La presente invención cumple o satisface estas necesidades. Compendio de la Invención Los presentes inventores han encontrado
inesperadamente productos y composiciones que contienen yeso fraguado y métodos para su preparación, que satisfacen inesperadamente las necesidades anteriormente descritas.
Cada modalidad de la invención satisface una o más de estas necesidades . 10 Un producto que contiene yeso fraguado de la invención con incrementada resistencia a deformación permanente, se prepara de acuerdo con la invención al formar una me?'.cla de material de sulfato de calcio, agua y una cantidad =.propiada de uno o más materiales mejoradores
seleccionados de: ácidos fosfóricos condensados, cada uno de los cuales comprende dos o más unidades de ácido fosfórico; y sales o iones de fosfatos condensados, cada uno de los cuales comprende dos o más unidades fosfato. La mezcla luego se mantiene bajo condiciones 20 suficientes péira que el material sulfato de calcio forme el material de yeso fraguado mejorado. Como se emplea aquí, el término "material sulfato de calcio" se: pretende que signifique sulfato de calcio anhidrito; su'.fato de calcio hemihidrato; sulfato de calcio dihidrato, iones calcio y sulfato; o mezclas de cualesquiera o todos los mismos. En algunas modalidades de la invención, el material sulfato de calcio primordialmente es sulfato de calcio hemihidrato. En estos casos, todos los materiales mejoradores anteriormente descritos impartirán resistencia incrementada a deformación permanente al yeso fraguado formado. Sin embargo, algunos materiales mejoradores (por ejemplo las siguientes sales, o porciones aniónicas de los mismos: trimetafosfato de sodio) también referido aquí como STMP, hexametafosfato de sodio que tiene 6 a 27 unidades fosfato repetitivas (también referidas aquí como SHMP) , y polifosfato de» amonio que tiene 1,000 a 3,000 unidades de sulfato repetitivas también referidas aquí como APP) ) proporcionarán beneficios preferidos, tales como mayor incremento en resistencia a flexión. También, APP proporciona ijual resistencia a flexión a la proporcionada por STMP, aún cuando se agregan en solo un cuarto de la concentración de STMP. En algunas modalidades preferidas de la presente invención, esto se logra al agregar el ion trimetafosfato a una mezcla de yeso calcinado y agua, para utilizarse en elaborar productos que contienen yeso fraguado (como se emplea aquí, el término "yeso calcinado", se pretende que signifique sulfato de calcio -hemihidrato, sulfato de calcio ß-hemihidrato, sulfato de calcio anhidrito soluble en agua, o mezcla de cualesquiera o todos los mismos, y los términos "yeso fraguado" y "yeso hidratado" se pretenden
• que signifiquen sulfato de calcio dihidrato. Cuando el 5 agua en la me.zcla reaccione espontáneamente con el yeso calcinado para, formar el yeso fraguado, el yeso fraguado se encuentra inesperadamente que tiene resistencia incrementada, resistencia a deformación permanente (por ejemplo resistencia a flexión) y estabilidad dimensional, ^^ 10 en comparación con el yeso fraguado que se forma de una mezcla que no contiene ion trimetafosfato . El mecanismo para estas mep oras en propiedades no se comprende. Aún más, se ha encontrado inesperadamente que el ion trimetafo¡3fato (como APP) no retarda la velocidad de
formación de yeso fraguado a partir de yeso calcinado. De hecho, cuando se agrega a niveles de concentración relativamente superiores dentro de sus rangos de adición útiles, el ion trimetafosfato actualmente acelera la velocidad de hidratación del yeso calcinado para formar el
yeso fraguado. Esto es especialmente sorprendente, como el incremento en la resistencia del yeso fraguado, debido a que generalmente se había considerado en la técnica del yeso que los materiales fosfóricos o de fosfato retardan la velocidad de formación de yeso fraguado y disminuyen la
resistencia del yeso formado. Esto es de hecho verdadero para la mayoría de estos materiales, pero no para el ion trimetafosfato . De esta manera, en general algunas modalidades preferidas de la invención proporcionan un método para elaborar un producto que contiene yeso fraguado que tiene una resistencia incrementada, resistencia a deformación permanente (por ejemplo resistencia a flexión) y estabilidad dimensional, que comprende: formar una mezcla de yeso calcinado, agua e ion trimetafosfato, y mantener la mezcla bajo condiciones (por ejemplo una temperatura de preferencia inferior a aproximadamente (49°C (120°F)) suficiente pa::a que el yeso calcinado se convierta en yeso fraguado. En algunas modalidades preferidas de la invención, el método consiste en producir un tablero de yeso que comprende un núcleo de yeso fraguado emparedado entre hojas de papel de cubierta u otro material. El tablero se prepara al formar una mezcla fluible (fango) de yeso calcinado, agua e ion trimetafosfato, depositarla entre las hojas de cubierta y dejar que la estructura resultante fragüe y seque. Mientras que el tablero así producido tiene todas las propiedades deseadas de resistencia incrementada, resistencia a formación permanente (por ejemplo resistencia a flexión) y estabilidad dimensional, se ha observado que por razones desconocidas cuando este tablero por alguna razón se ha vuelto húmedo o se ha humectado o no se ha secado completamente durante producción, la unión entre el núcleo de yeso y las hojas de cubierta (usualmente comprende papel) puede perder resistencia o incluso fallar, aún cuando el tablero contenga un almidón no pre-gelatinizado típico (por ejemplo un almidón modificado con ácido) que normalmente contribuye a mejor integridad de unión de papel-a-núcleo. Las hojas de cubierta luego pueden deslaminarse o desprenderse del tablero, lo que sería inaceptable. Afortunadamente, los presentes inventores tanibién han encontrado una solución posible a este problema acompañante. Han encontrado que el problema puede evitarse al incluir un almidón pre-gelatinizado en el fango de producción. Este almidón luego se distribuye a través del núcleo de yeso resultante, y se ha encontrado inesperadamente que esto evita el debilitamiento de la unión entre el núcleo y las hojas de cubierta. De esta manera, en algunas de sus modalidades, la invención proporciona una composición y método para producir un tablero de yeso adicionalmente mejorado. La composición comprende una mezcla de agua, yeso calcinado, ion trimetafosfato y un almidón pre-gelatinizado. El método comprende formar esta mezcla, depositarla entre hojas de cubierta y permitir que la estructura resultante fragüe y seque . En casos en donde se desea producir un tablero de yeso de peso más ligero, la invención proporciona una 5 composición y método para lograrlo. La composición comprende un.a mezcla de agua, yeso calcinado, ion trimetafosfato, y una espuma acuosa, y el método comprende formar esta mezcla, depositarla entre hojas de cubierta y permitir que la estructura resultante fragüe y seque. Esta
composición y método proporcionan un tablero de peso más ligero, debido a que las burbujas de espuma acuosa resultan en huecos de aire correspondientes en el núcleo de yeso fraguado del tablero resultante. La resistencia total del tablero es superior que un tablero de la técnica previa
producido con la inclusión de espuma acuosa en la mezcla, debida a la resistencia incrementada que se proporciona por la inclusión de ion metafosfato en la mezcla empleada para formar el tablero de la invención. Por ejemplo, tableros para cielorraso con espesor de 1.27 cm (media pulgada)
elaborados de acuerdo con la presente invención, tienen mayor resistencia a deformación permanente (por ejemplo resistencia a flexión) que tableros de cielorraso de 1.59 cm (5/8 de pulgada) elaborados utilizando las composiciones y métodos de la técnica previa. De esta manera, la presente invención proporciona ahorros en costos substanciales para la producción de tablero de cielorraso. Inesperadamente, se ha encontrado que es otro beneficio a le. inclusión de ion trimetafosfato en mezclas que también contienen una espuma acuosa. Es decir, se ha encontrado que proporcionalmente se crean más huecos de aire (y más volumen de huecos de aire total) por .cantidad unitaria de espuma acuosa-empleada en el producto que contiene yeeo resultante cuando se incluye ion trimetafosfato en la mezcla. La razón por esto no se conoce, pero el resultado benéfico es que se tiene que emplear menos agente espumante para producir la cantidad deseada de volumen de huecos de aire en el producto que contiene yeso fraguado. Esto a su vez resulta en menores costos de producción y menos riesgo de efectos adversos de agentes de espumado químico u otros componentes o propiedades del producto que contiene yeso. En cilgunas modalidades, la invención proporciona un tablero compuesto que comprende yeso fraguado y un material de refuerzo, preparado al: formar o depositar una mezcla en una superficie, en donde la mezcla comprende el material de refuerzo, un material de sulfato de calcio, agua y una cantidad apropiada de uno o más materiales mejoradores seleccionados de ácidos fosfóricos condensados, cada uno de Los cuales comprende dos o más unidades de ácido fosfórico; y sales o iones de fosfatos condensados, cada uno de las cuales comprende dos o más unidades
J*fe| fosfato. La mezcla luego se mantiene bajo condiciones suficientes para que el material sulfato de calcio forme un
material de yeso fraguado. La invención también proporciona un tablero de yeso que comprende yeso fraguado y partículas huésped, al menos una porción del yeso fraguado se coloca en y alrededor de huecos accesibles en las partículas huésped. ^^ 10 El tablero se prepara al formar o depositar una mezcla en una superficie, en donde la mezcla comprende: las partículas huésped; sulfato de calcio hemihidrato, al menos una porción del cual están en la forma de cristales en y alrededor de los huecos de las partículas huésped; agua; y
una cantidad expropiada de uno o más materiales mejoradores seleccionados del grupo que consiste de ácidos fosfóricos condensados, cada uno de los cuales comprende dos o más unidades de ácido fosfórico; y sales o iones de fosfatos condensados, cada uno de los cuales comprende dos o más
unidades fosfato. La mezcla luego se mantiene bajo condiciones suficientes para que el sulfato de calcio hemihidrato forme yeso fraguado, con lo que la porción del yeso fraguado en y alrededor de los huecos accesibles en las partículas huésped, forma por hidratación in si tu de los cristales de sulfato de calcio hemihidrato en y alrededor de los huecos de las partículas huésped. á i La invención también proporciona un producto maquinable que contiene yeso fraguado, preparado al formar 5 una mezcla que comprende un almidón, partículas de un polímero redispersable en agua, un material sulfato de calcio, agua y una cantidad apropiada de uno o más materiales mejoradores seleccionados de: ácidos fosfóricos condensados, cada uno los cuales comprende dos o más
unidades de ácido fosfórico; y sales o iones de fosfatos condensados, cada una de las cuales comprende dos o más unidades fosfato. La mezcla luego se mantiene bajo condiciones suficientes para que el material sulfato de calcio forme un material de yeso fraguado. 15 La invención también proporciona un producto que contiene yeso fraguado, que se emplea para acabar una junta entre bordes de tablero de yeso, el producto preparado al insertar en la junta de una mezcla, comprende un aglutinante, un espesante, un agente no nivelador, un
material de sulfato de calcio, agua y una cantidad apropiada de uno o más materiales mejoradores seleccionados de ácidos fosfóricos condensados, cada uno de los cuales comprende dos o más unidades de ácido fosfórico; y sales o iones de fosfatos condensados, cada uno de los cuales
comprende dos o más unidades fosfato. La mezcla luego se mantiene bajo condiciones suficientes para que el material sulfato de caücio forme un material de yeso fraguado. La invención también proporciona un mosaico acústico que contiene yeso fraguado, preparado al formar o depositar en una charola, una mezcla que comprende almidón gelatinizado, una lana mineral, un material sulfato de calcio, agua y una cantidad apropiada de uno o más materiales mejoradores seleccionados de ácidos fosfóricos condensados, cada uno de los cuales comprende dos o más unidades de ácido fosfórico; y sales o iones de fosfatos condensados, cada uno de los cuales comprende dos o más unidades fosfato. La mezcla luego se mantiene bajo condiciones suficientes para que el material sulfato de calcio forme un material de yeso fraguado. La invención también proporciona otro tipo de mosaico acústico que contiene yeso fraguado, preparado al formar o depoe.itar en una charola, una mezcla que comprende un almidón ge Latinizado, partículas de perlita expandida, un agente de refuerzo de fibras, un material de sulfato de calcio, agua y una cantidad apropiada de uno o más materiales mejoradores, seleccionados de ácidos fosfóricos condensados, cada uno de los cuales comprende dos o más unidades de ácido fosfórico; y sales o iones de fosfatos condensados, cada uno de los cuales comprende dos o más unidades fosfato. La mezcla luego se mantiene bajo condiciones suficientes para que el material sulfato de calcio forme un material de yeso fraguado. La invención también proporciona productos que contienen yeso fraguado, elaborados al formar una mezcla de material mejorador, sulfato de calcio dihidrato y agua. Más específioamente, estas modalidades involucran el tratamiento de yeso vaciado con material mejorador. La formación de una mezcla de material mejorador, agua y sulfato de calcio dihidrato, se ha encontrado que proporciona productos que contienen yeso fraguado que tienen incrememtada resistencia, resistencia a deformación permanente, (es decir resistencia a flexión) y estabilidad dimensional. Este tratamiento post-fraguado puede lograrse por adición del material mejorador, ya sea al rociar o impregnar el sulfato de calcio dihidrato vaciado con el material mejorador. En el caso de este tratamiento post-fraguado, el material mejorador puede seleccionarse del grupo que consiste de: ácidos fosfóricos, cada uno de los cuales comprende una o más unidades de ácido fosfórico; sales o ioneei de fosfatos condensados, cada una de las cuales comprende dos o más unidades fosfato; y sales monobásicas o iones monovalentes de ortofosfatos . En algunas modalidades, la invención proporciona una composición y método para producir productos que contienen yeso fraguado a partir de mezclas que contienen altas concentraciones de iones cloruro o sus sales (es decir al menos 0.015% en peso con base en el peso de materiales de sulfato de calcio en la mezcla) . Los iones cloruro o sus sales pueden ser impurezas en el material sulfato de caücio mismo o el agua (por ejemplo agua de mar o agua freática o de sub-superficie que contiene salmuera) empleada en la mezcla, que antes de la presente invención no podrían utilizarse para generar productos que contiene yeso fraguado estable. En tratamiento pre-fraguado de material sulfato de calcio de acuerdo con la presente invención, además se ha descubierto que algunos materiales mejoradores retardarán la velocidad de hidratación en la formación de yeso fraguado y aceptarán adversamente la resistencia del producto que contiene yeso fraguado. Se ha descubierto que este retardo y el efecto adverso en la resistencia pueden mejorarse o incluso superarse al incluir en la mezcla un acelerador en cantidad y forma apropiadas. Además se ha descubierto que el tablero de yeso que tiene una forma deseada, puede elaborarse de acuerdo con las enseñanzas de la presente invención. Antes de la presente invención, la forma de tablero de yeso plano regular se modifica típicamente al humectar el tablero con agua, para debilitar el tablero y hacerlo más flexible y luego modificar la forma del tablero según se deseada y luego esperar que seque el tablero. Sin embargo, esta técnica previa da lugar a muchas desventajas de fabricación e instalación, ya que el humectado requerido para debilitar el tablero y hacerlo más flexible, de manera tal que se modifique a una forma deseada, tarda una cantidad significante le tiempo, es decir al menos una hora o más, y doce horas no es poco común. Además, la técnica previa no es suscepti.ble a fácil modificación de la forma deseada del tablero. Si el tablero no se debilita adecuadamente, es difícil modificar la forma del tablero según se desee. Esto es, se requiere más fuerza para modificar la forma del tablero según se desee y si se aplica demasiada fuerza, el tablero se romperá. De esta manera, hay gran necesidad por métodos y composiciones que disminuyan el tiempo de humectado y mejoren la facilidad de fabricación e instalación del tablero de yeso de forma deseada. De acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, por ejemplo un tablero de yeso plano puede rociarse con una solución de cloruro acuoso que contiene cualquier material mejorador (como se describió anteriormente en este compendio de la presente invención y en los ejemplos a continuación) para debilitar el tablero y hacerlo más flexible. El tablero debilitado y más flexible luego puede modificarse fácilmente a una forma deseada con menos fuerza que las técnicas previas, y la forma deseada en el tablero modificado se mantendrá después de que el tablero se seca debido a los efectos benéficos del material mej orador. Descripción de; los Dibujos La Figura 1 es una gráfica que ilustra peso del producto de los productos del tablero de yeso incluyendo el tablero de yeso de la presente invención. La Figura 2 es una gráfica que compara la resistencia a la flexión de un tablero de yeso elaborado de acuerdo con la presente invención, con tableros de yeso comercialmente disponibles, en donde todos los tableros probados se instalan utilizando conexiones de cielorraso o techo, engrapadas y roscadas convencionales. La Figura 3 es una gráfica que compara la resistencia a la flexión de un tablero de yeso elaborado de acuerdo con la presente invención con tableros de yeso comercialmente disponibles, en donde todo los tableros probados se instalan utilizando una conexión de techo F2100 convencional (es decir adhesivo) . La Figura 4 es una gráfica que compara el efecto de deflexión d.e un tablero de yeso elaborado de acuerdo con la presente invención y un tablero de yeso comercialmente disponible. La Figura 5 es una gráfica que ilustra el efecto de deflexión del tratamiento de tablero de yeso de acuerdo con la presente invención, preparado a partir de tablero de yeso que comprende yeso previamente fraguado y seco (es flj decir sulfato de calcio dihidrato) . Descripción des Modalidades Preferidas 5 La presente invención puede practicarse empleando composiciones y métodos similares a aquéllos empleados en la técnica previa para preparar diversos productos que contienen yeso fraguado. La diferencia esencial en las composiciones y métodos de algunas modalidades preferidas
de esta invención a partir de composiciones y métodos empleados en la técnica previa para preparar diversos productos que contienen yeso fraguado, es que se incluye una sal trimetafosfato para permitir que en métodos de la invención, la rehidratación de yeso calcinado forme yeso
fraguado y se lleva a cabo en la presencia de ion trimetafosfato y de esta manera produce los beneficios de la invención, En otros aspectos, las composiciones y métodos de La invención pueden ser iguales que las composiciones y métodos correspondientes de la técnica
previa. La sal trimetafosfato incluida en composiciones de la invención puede comprender cualquier sal trimetafosfato soluble en agua que no interactúa adversamente con otros componentes de la composición.
Algunos ejemplos de sales útiles son trimetafosfato de sodio, trimetafosfato de potasio, trimetafosfato de amonio, trimetafosfato de litio, trimetafosfato de aluminio y sus sales mixtas, entre otros. Se prefiere trimetafosfato de sodio. Está disponible fácilmente en el comercio, por ejemplo de Solutia Inc. de St . Louis, Missouri, previamente una unidad de Monsanto Company de St . Louis, Missouri . Para utilizarse en la práctica de uno de los métodos preferidos de la invención, la sal trimetafosfato se disuelve en la mezcla acuosa de yeso calcinado, para producir una concentración de ion trimetafosfato desde aproximadamente .004 a aproximadamente 2.0 % en peso, con base en el peso de yeso calcinado. Una concentración preferida de ion trimetafosfato es de aproximadamente .04 a aproximadamente 0.16%. Una concentración más preferida es aproximadamente .08%. Si se desea para más fácil almacenamiento y suministro en la práctica de algunas modalidades de la invención, la sal trimetafosfato puede predisolverse en agua e insertarse en la mezcla en la forma de una solución acuosa. De acuerdo con una modalidad preferida de la invención, e'.. ion trimetafosfato solo requiere estar presente en la mezcla acuosa de yeso calcinado durante la hidratación del yeso calcinado para forma yeso fraguado. Por lo tanto, mientras que usualmente es más conveniente y de esta manera se prefiere insertar el ion trimetafosfato en la mezcla en una etapa previa, también es suficiente insertar el ion trimetafosfato en la mezcla de yeso calcinado y agua en una etapa algo posterior. Por ejemplo, para prepara tableros de yeso típicos, agua y yeso calcinado se reúnen en un aparato de mezclado, se mezclan completamente y luego se depositan usualmente sobre una hoja de cubierta en una banda en movimiento, y una segunda hoja de cubierta se coloca sobre la mezcla depositada antes de que ocurra la parte principal de la rehidratación del yeso calcinado, para formar el yeso fraguado. Mientras que es más conveniente el llevar el ion trimetafosfato a la mezcla durante su preparación en el aparato de mezclado, también es suficiente el agregar el ion trimetafosfato en una etapa posterior, por ejemplo al rociar una solución acuosa del ion sobre la mezcla acuosa depositada de yeso calcinado, justo antes de que se coloque la segunda hoja de cubierta sobre el depósito, de manera tal que la solución acuosa de ion trimetafosfato impregne en la mezcla depositada y esté presente cuando ocurra el volumen de la hidratación para formar el yeso fraguado. Otros métodos alternos de llevar el ion trimetafosfato en la mezcla serán aparentes para aquéllos con destreza ordinaria en la especialidad y por supuesto se consideran dentro del alcance de la presente invención. Por ejemplo, puede ser posible el pre-revestir una o ambas de las hojas de cubierta con una sal trimetafosfato, de manera tal que la sal se disuelva y provoque que el ion trimetafosfato migre a través de la mezcla cuando el depósito de la mezcla acuosa del yeso calcinado entre en contacto con la hoja de cubierta. Otra alternativa es mezclar una sal trimetafosfato con yeso en bruto incluso antes de que se caliente para formar el yeso calcinado, de manera tal que la sal ya esté presente cuando el yeso calcinado se mezcle con agua, para provocar la rehidratación. Otros métodos alternos de llevar el ion trimetafosfato en la mezcla son agregar el ion trimetafosfato al yeso fraguado por cualquier medio conveniente, tal como por rociado o impregnado de yeso fraguado, con una solución que contiene trimetafosfato. Se ha encontrado que el ion trimetafosfato migrará al yeso fraguado a ;ravés de hojas de papel convencionales empleadas en el procesamiento de yeso fraguado. El yeso calcinado empleado en la invención puede estar en las formas y concentraciones que se encuentran típicamente úciles en las modalidades correspondientes de la técnica previa. Puede ser sulfato de calcio a-hemihidrato, sulfato de calcio ß-hemihidrato, sulfato de calcio anhidrito soluble en agua o mezcla de cualesquiera o todos, a pe.rtir de fuentes naturales o sintéticas. En algunas modalidades preferidas, se emplea sulfato de calcio -hemihidrato por su rendimiento del yeso fraguado que tiene una resistencia relativamente elevada. En otras modalidades preferidas, se emplean sulfato de calcio ß-hemihidrato o una mezcla de sulfato de calcio ß-hemihidrato y sulfato de calcio anhidrito soluble en agua. Otros aditivos convencionales pueden emplearse en la práctica de la invención en cantidades usuales para impartir propiedades convenientes y facilitar la fabricación tal como por ejemplo espuma acuosa, aceleradores de fraguado, retardantes de fraguado, inhibidores de recalcinación, aglutinantes, adhesivos, auxiliares de dispersión, agentes de nivelación o no nivelación, espesantes, bactericidas, fungicidas, ajustadores c.e pH, colorantes, materiales de refuerzo, pirorretardantes, repelentes del agua, rellenos o cargas y sus mezclas. En éilgunas modalidades de la invención preferidas en donde el método y composición son para preparar tablero de yeso que comprende un núcleo de material que contiene yeso fraguado emparedado entre hojas de cubierta, se emplea ion trimetafosfato en las concentraciones y formas descritas anteriormente . En otros aspectos, la composición y método pueden practicarse con los mismos componentes y en la misma forma que las composiciones y métodos correspondientes para prepara el tablero de yeso de la técnica previa por ejemplo, como se describe en las patentes de los E.U.A. No. 4,009,062 y 2,985,219, las descripciones de las cuales aquí se incorporan por referencia. Tableros producidos utilizando esta composición y método de la invención preferidos exhiben mejorada resistencia, resistencia a deformación permanente y estabilidad dimensional. En métodos y composiciones preferidos para preparar table;ro de yeso, en donde las hojas de superficie del tablero comprenden papel, también se emplea un almidón pre-gelatinizcido para evitar el riesgo de otra forma ligeramente incrementada de deslaminación de papel, bajo condiciones de extrema humedad. La pregelatinización de almidón en crudo o en bruto se logra al cocer en agua a temperaturas de al menos 85°C (185°F) o por otros métodos bien conocidos. Algunos ejemplos de almidones pregelatinizados fácilmente disponibles, que sirven a los propósitos de la presente invemción son (identificados por sus nombres comerciales) : Almidón PCFIOOO disponible de Lauhoff Grain Co.; y AME IKOR 818 y HQM PREGEL, ambos disponibles de Archer Daniels Midland Co . Para utilizarse en una práctica preferida de la invención, el almidón pregelatinizado se incluye en la mezcla acuosa de yeso calcinado a una concentración desde aproximadamente 0.08 a aproximadamente 0.5 % en peso, con base en el peso del yeso calcinado. Una concentración preferida de almidón pregelatinizado es de aproximadamente 0.16 a aproximadamente 0.4%. Una concentración más preferida es aproximadamente 0.3%. Si la modalidad correspondient.e de la técnica previa también contiene un almidón que no se ha pregelatinizado (como muchos) el almidón pregelatinizado en la modalidad de la invención también puede servir para reemplazar todo o una porción de la cantidad de ese almidón de la técnica previa normalmente empleado . En modalidades de la invención que emplean un agente de espumado para dar por resultado huecos en el producto que contiene yeso fraguado para proporcionar peso más ligero, cualquiera de los agentes de espumado convencionales conocidos útiles para preparar productos de yeso fraguado espumado, pueden emplearse. Muchos de estos agentes de espumado son bien conocidos y están fácilmente disponibles e el comercio, por ejemplo de GEO Specialty Chemical de Ambler, Pennsylvania. Para ' mayores descripciones de agentes de espumado útiles, ver por ejemplo: las patentes de los E.U.A. Nos. 4,676,835; 5,158,612; 5,240,639; y 5,643,510; y la publicación de la solicitud internacional del PCT WO 95/16515, publicada en Junio 22, 1995. En muchos casos, se preferirá formar huecos relativamente grandes en el producto de yeso, a fin de ayudar en mantener su resistencia. Esto puede lograrse al emplear un agente de espumado que genera espuma que es relativamente inestable cuando está en contacto con fango de yeso calcinado. De preferencia, esto se logra el mezclar una cantidad principal de agente espumado que se conoce genera espuma relativamente inestable, con una cantidad menor de agente de espumado que se conoce genera espumado relativamente estable. Esta mezcla de agente de espumado puede ser premezclada "fuera de - línea" es decir separar del proceso de la preparador, del producto de yeso espumado. Sin embargo, es preferible mezclar estos agentes de espumado de manera concurrente y continua como una parte integral "en - línea" del proceso. Esto puede lograrse por ejemplo al bombear corrientes separadas de los diferentes agentes de espumado y llevar las corrientes en conjunto en o justo antes del generador de espuma que se emplea para generar la corriente de espuma acuosa, que luego se inserta dentro y mezcla con el fango de yeso calcinado. Al mezclar de esta manera, la proporción de agentes de espumado en esta mezcla puede ajustarse en forma simple y eficiente (por ejemplo al cambiar el gasto de flujo de una o ambas de las corrientes separadas) para lograr las características de huecos deseadas en el producto de yeso fraguado espumado. Este ajuste será en respuesta a un examen del producto final para determinar si este ajuste se requiere. Adicional descripción de este mezclado y ajuste "en - línea" puede encontrarse en la patente de los E.U.A. No. 5,643,510 y en la solicitud de patente de los E.U.A. copendiente No. de Serie 08/577,367 presentada en Diciembre 22, 1995. Un ejemplo de un tipo de agente de espumado útil para generar espumas inestables, tiene la fórmula R0S03" N+ (Q) en donde R es un grupo alquilo que contiene de 2 a 20 átomos de carbono y N es un catión. De preferencia, R es un grupo alquilo que contiene de 8 a 12 átomos de carbono. Un ejemplo de un tipo de agente de espumado, útil para generar espumas estables, tiene la fórmula CH3(CH2)xCH2(OH2CH2)?OS03" M+ (J) en donde X es un número de 2 a 20, Y es un número de 0 al 10 y es mayor que 0 cuando menos en 50% del agente de espumado y R es un catión. En algunas modalidades preferidas de la invención, agentes de espumado que tienen las fórmulas (Q) y (J) anteriores, se mezclan en conjunto, de manera tal que el agente de espumado de la fórmula (Q) y la porción del agente de espumado de la fórmula (J) en donde Y es 0, juntos consti.tuyen de 86 a 99% en peso de la mezcla resultante de agentes de espumado. En algunas modalidades preferidas de la invención, la espuma acuosa se ha generado a partir de un agente de espumado pre-mezclado que tiene la fórmula CH3(CH2)xCH2(OCH2CH2)?OS03~ M+ (Z) en donde X es un número de 2 a 20, Y es un número de 0 a 10 y 0 es al menos 50% en peso del agente de espumado y N es un catión. De preferencia Y es O en 86 a 99% en peso del agente de espumado de la fórmula (Z) . En algunas modalidades inventivas preferidas en donde el método y composición son para preparar un tablero compuesto que comprende yeso fraguado y partículas de un material de refuerzo, se emplea y un trimetafosfato en las concentraciones y formas descritas anteriormente. Se prefiere particularmente que el producto compuesto comprenda yeso fraguado y partículas huésped, al menos una porción del yeso fraguado se coloca en y alrededor de huecos accesibles en las partículas huésped. La composición de la invención comprende una mezcla de: partículas huésped que tienen huecos accesibles; yeso calcinado, al menos una porción del cual está en la forma de cristales en y alrededor de los huecos en las partículas huésped; y ur.a sal trimetafosfato soluble en agua. La composición puede mezclarse con agua para producir una mezcla de la invención de agua, partículas huésped que tienen huecos accesibles, yeso calcinado, al menos una porción del cual está en la forma de cristales en y alrededor de los huecos en las partículas huésped e ion trimetafosfato. El método comprende formar esta mezcla, depositarla en una superficie o en un molde, y dejar que fragüe y seque. En otros aspectos, la composición y método pueden practicarse con los mismos componentes y en la misma forma que las composiciones y métodos correspondientes para preparar el tablero compuesto de la técnica previa, por ejemplo como se describe en la patente de los E.U.A. No. 5,320,677, la descripción de la cual aquí se incorpora por referencia. En algunas modalidades de la invención preferidas, en donde el método y composición son para preparar un material maquinable, se emplea ion trimetafosfato en las concentraciones y formas descritas anteriormente. En algunas formas preferidas de estas modalidades, la composición comprende una mezcla de yeso calcinado, una sal trimetafosfato soluble en agua, un almidón y partículas de polímero redispersable en agua. La composición puede mezclarse con agua para producir una mezcla de la invención de agua, yeso calcinado, ion trimetafosfato, almidón y partículas de polímero redispersable en agua. El método comprende formar esta mezcla, depositarla en una superficie o en un molde, y dejar que fragüe y seque. Con relación a aspectos diferentes a !.a inclusión de sales e iones trimetafosfato, la composición y método pueden practicarse con los mismos componentes y en la misma forma que las composiciones y métodos correspondientes para preparar material de plaste maquinable de la técnica previa, por ejemplo como se describe en la patente de los E.U.A. No. 5,564,059, la descripción de la cual aquí se incorpora por referencia. En algunas modalidades de la invención preferidas en donde el Tiétodo y composición son para producir un material que se emplea para acabar una junta entre bordes de tableros de yeso, sal o ion trimetafosfato, se emplean en las concentraciones anteriormente descritas. Con relación a aspectos diferentes a la inclusión de sales e iones trimetafosfato, la composición y método pueden practicarse con los mismos componentes y en la misma forma que las composiciones y métodos correspondientes para producir un material de acabado de junta de la técnica previa, por ejemplo como se describe en la patente de los E.U.A. No. 3,297,601, la descripción de la cual aquí se incorpora por referencia. En algunas formas preferidas de estas modalidades, la composición comprende una mezcla de yeso calcinado, una sal trimetafosfato soluble en agua, un aglutinante, un espesante y un agente no nivelante. La composición puede mezclarse con agua para producir una mezcla de la invención de yeso calcinado, ion trimetafosfato, aglutinante, espesantes y un agente no nivelante. El método comprende formar esta mezcla, insertarla en una junta entre bordes de tableros de yeso y dejar que fragüe y seque.
En estas modalidades de acabado de junta preferidas, el aglutinante, espesante y agente no nivelante se eligen de Los componentes bien conocidos por aquéllos con destreza en la especialidad de compuestos de junta. Por ejemplo, el aglutinante puede ser un aglutinante de látex convencional, con poli (vinil acetato) y poli (etilen-co-vinil acetato) que se prefieren e incluyen en un rango de aproximadamente 1 a aproximadamente 15% en peso de la composición. Un ejemplo de un espesante útil es un espesante celulósico, por ejemplo etil hidroxietil celulosa, hidroxipropil metilcelulosa, metil hidroxipropil celulosa, o ridroxietil celulosa, incluidos en un rango desde aproximadamente 0.1 a aproximadamente 2% en peso de la composición. Ejemplos de agentes no nivelantes convenientes son arcillas atapulgita, sepiolita, bentonita y montmoril'.onita, incluidas en un rango desde aproximadamente 1 a aproximadamente 10% en peso de la composición. En algunas modalidades de la invención preferidas en donde el método y la composición son para preparar un mosaico acústico, se incluye ion trimetafosfato en las concentraciones anteriormente descritas. En algunas formas preferidas de estas modalidades, la composición comprende una mezcla de agua, yeso calcinado, ion trimetafosfato, un almidón gelatinizado y lana mineral o una mezcla de agua, yeso calcinado, ion trimetafosfato, un almidón gelatinizado, partículas de perlita expandida y un agente de refuerzo ds fibras. El método comprende formar esta mezcla, vaciarla en una charola y dejar que fragüe y seque. Con relación aspectos diferentes a la inclusión de ion trimetafosfato, la composición y método pueden practicarse con los mismcs componentes y en la misma forma que las composiciones y métodos correspondientes para producir un mosaico acústico de la técnica previa, por ejemplo como se describe en las patentes de los E.U.A. Nos. 5,395,438 y 3,246,063, las descripciones de las cuales aquí se incorporan por referencia. Se presentan los siguientes ejemplos para ilustrar adiclonalmente algunas modalidades preferidas de la invención y para compararlos con métodos y composiciones fuera del alcemce de la invención. A menos de que de otra forma se indique, concentraciones de materiales en composiciones y mezclas se dan en por ciento en peso, con base en el peso del yeso calcinado presente. La abreviatura "!3TMP" representa trimetafosfato de sodio y la abreviatura "TMP" representa trimetafosfato. EJEMPLO 1 Resistencia de compresión en cubo de laboratorio. Muestra de productos que contienen yeso, se prepararon de acuerdo con la invención y compararon con respecto a la resistencia a compresión, con muestras preparadas utilizando diferentes métodos y composiciones. fl El procedimiento de prueba empleado fue de acuerdo con un ASTM C472-93. 5 Se prepararon muestras por mezclado en seco: 500 g de sulfato de calcio ß-hemihidrato; 0.6 g de un acelerador de fraguado que comprende partículas molidas finas de sulfctto de calcio dihidrato revestidas con azúcar para mantener eficiencia y calentar como se describe en la 10 patente de los E.U.A. No. 3,573,947, la descripción de la cual aquí se incorpora por referencia; y 0 g de aditivo (muestras de control), 0.5 - 2 g de STMP (muestras de la invención preferidas) o 0.5 a 2 g de otros aditivos fosfato (muestras comparativas) . Las muestras luego se mezclaron 15 con 700 ml de agua corriente que tiene una temperatura de 21.1°C (70°F) en un mezclador WARING de 2 litros de capacidad, se dejaron impregnar o empapar por 5 segundos y mezclaron a be.ja velocidad por 10 segundos. Los fangos así formados se vaciaron en moldes para preparar cubos (con 20 5.08 cm (2 pulgadas) por lado. Después de que el sulfato de calcio hemihidrato fraguara para formar yeso (sulfato de calcio dihidrato) , los cubos se retiraron de los moldes y secaron en un horno ventilado a 44.4°C (112°F) por cuando menos 72 horas o hasta que su peso dejara de cambiar. Los cubos secos tuvieron la densidad de aproximadamente 704.9 kg/m3 (44 libras por pie cúbico (pcf) ) . Se midió la resistencia a compresión de cada cubo seco en una máquina de prueba SATEC . Se reportan resultandos en la Tabla 1 a continuación, como valores promedio de las tres muestras probadas. Los valores de resistencia para muestras de control variaron, debido a que emplearon diversas fuentes de sulfato de calcio ß-hemihidrato y/o diferentes lotes de sulfato de calcio ß-hemihidrato. Se reportan en la tabla resultados en la forma de resistencia a compresión medida en kg/cm2 (libras por pulgada cuadrada (psi) ) y el cambio en por ciento de resistencia frente al control relevante (% ?) . Se estiman valores medidos que tienen un error experimental de aproximadamente +/- 5% (de esta manera un incremento de resistencia reportado sobre el control de 10% puede actualmente haber estado en cualquier punto en el rango de 5 a 15%) .
TABLA 1
Resistencia a compresión
Los datos en la Tabla 1 ilustran que las muestras de la invención (STMP) exhiben generalmente una resistencia incrementada significante frente a los controles, mientras que muestras comparativas, generalmente mostraron muy poco o ningún incremento en resistencia o incluso un decremento significante en resistencia. EJEMPLO 2 Resistencia a Deformación Permanente (Resistencia a Flexión de Tablero de Yeso de Laboratorio) . Muestras de tableros que contienen yeso se prepararon en un laboratorio de acuerdo con la invención y compararon con respecto a resistencia a deformación permanente, con tableros muestra preparados utilizando métodos y composiciones fuera del alcance de la invención.
Se prepararon muestras en un mezclador Waring de
litros de capacidad por 10 segundos a baja velocidad; 1.5 kg de sulfato de calcio ß-hemihidrato; 2 g de acelerador como se definió previamente; 2 litros de agua corriente; y 0 g de aditivo (muestras de control) , 3 g de STMP
(muestras de la invención) , o 3 g de otros aditivos
(muestras comparativas) . Los fangos así formados se vaciaron en charolas para preparar muestras de tablero de yeso planas cada una que tiene dimensiones de aproximadamente 15.24 x 60.96 x 1.27 cm (6x24x >. pulgadas) .
Después que el. sulfato de calcio hemihidrato fraguara para formar yeso (sulfato de calcio dihidrato) , los tableros se secaron en un horno a 44.4°C (112°F) hasta que su peso dejara de cambiar. El peso medido final de cada tablero se registró. No se aplicó frente de papel a estos tableros a fin de evitar el efecto de cubiertas de papel en el desempeño de flexión de los tableros de yeso bajo condiciones humidificadas . Cada tablero seco luego se colocó en una posición horizontal sobre dos soportes con ancho de 1.27 cm (media pulgada) cuya longitud se extiende por todo lo ancho del tablero, con un soporte en cada extremo del tablero. Los tableros quedaron en esta posición por un período especificado de tiempo (en este ejemplo 4 días) bajo condiciones circundantes continuas de temperatura de 32.2°C (90°F) y 90% de humedad relativa. La extensión de flexión del tablero luego se determinó al medir la distancia (en cm
(pulgada)) del centro de la superficie superior del tablero, desde el plano horizontal imaginario que se extiende entre los bordes superiores de los extremos del tablero. La resistencia a deformación permanente de la matriz de yeso fraguado del tablero se considera que es inversamente proporcional a la extensión del flexión del tablero. De esta manera entre mayor sea la extensión de la flexión menor será la resistencia relativa a deformación permanente de la matriz de yeso fraguado que comprende el tablero. Las pruebas de resistencia a deformación permanente se reportan en la Tabla 2, incluyendo la composición y concentración (% en peso con base en el peso de sulfato de¡ calcio hemihidrato) del aditivo, el peso final del tablero y la proporción de flexión medida. Los aditivos empleados en las muestras comparativas (fuera del alcance de la invención) son representativos de otros materiales qus se han empleado para intentar mejorar la resistencia de tablero de yeso a flexionado bajo condiciones de alta humedad.
TABLA 2 Extensión de Flexión de Tablero de Yeso
Los datos en la Tabla 2 ilustran que el tablero (STMP) preparado de acuerdo con la invención fue mucho más resistente a flexión (y de esta manera mucho más resistente a deformación permanente) que el tablero de control y los tableros comparativos que no son de la invención. Aún más, el tablero preparado de acuerdo con la invención tuvo flexión que fue mucho menor que 0.254 cm (.1 pulgada) de flexión por longitud de .61 metros (2 pies) del tablero, y de esta manerei no fue perceptible al ojo humano. EJEMPLO 3 Resistencia a Deformación Permanente (Resistencia a Flexión de Tablero de Yeso en Línea de Producción) Una comparación de peso del producto se ilustra en la Figura 1, y la resistencia a flexión de estos productos se ilustra en las Figuras 2 y 3. El peso de producto de tablero para cielorraso o techo interior de 1.27 cm (1/2 pulgada) de acuerdo con la presente invención (es decir me?clando trimetafosfato con yeso calcinado y agua) tiene el mismo peso que el tablero de yeso regular interior de 1,27 cm (1/2 pulgada) SHEETROCKMR elaborado por United States Gypsum Company. El tablero de techo interior promedio de 1,27 cm (1/2 pulgada) mostrado en la Figura 1, es el tablero de techo de alta resistencia Gold BondMR elaborado por National Gypsum Company. El tablero de yeso promedio de 1,59 cm (5/8 de pulgada) mostrado en la Figura 1, es el tablero de yeso Firecode Tipo X de 1.59 cm (5/8 de pulgada) SHEETROCKMR elaborado por United States Company. La Figura 2 es una gráfica que compara la resistencia a flexión de un tablero de yeso elaborado de acuerdo con ".a presente invención, con tableros de yeso comercialmente disponibles descritos anteriormente, en donde todos los tableros probados se instalan utilizando conexión con el techo convencional, engrapada o atornillada y roscada. La Figura 3 es una gráfica que compara la resistencia a flexión de un tablero de yeso elaborado de acuerdo con la presente invención, con tableros de yeso comercialmente disponibles descritos anteriormente, en donde todos los tableros probados se instalan utilizando una conexión con el techo a base de adhesivo de dos partes F2100 convencional. Los tableros de yeso y otros detalles de construcción para producir los techos utilizados en las comparaciones de flexión ilustradas en las Figuras 2 y 3, fueron como sigue: A) Tablero de Yeso - 1. 1.27 x 121.9 x 243.8 cm (1/2 x 48 x 96 pulgadas) elaborado de acuerdo con la presente invención. 2. Tablero de Techo de Alta Resistencia Gold BondMR de National Gypsum Company de 1.27 x 121.9 x 243.8 cm (1/2 x 48 x 96 pulgadas) . 3. Tablero de yeso SHEETROCKMR regular de 1.27 x 121.9 x 243.8 cm (1/2 x 48 x 96 pulgadas) elaborado por la United States Gypsum Company.
4. Tablero de yeso Firecode Tipo X SHEETROCKMR de 1.59 x 121.9 x 243.8 cm (5/8 x 48 x 96 puljadas) elaborado por la United States Gypsum Company. 5 B. Armazones o cerchas - 45.7 cm (18 pulgadas) de altura por 259 cm (102 pulgadas) de largo, fabricado a partir de madera nominal de 5.08 x 7.62 cm (2 3 pulgadas) por R.J. Colé Inc. Compuesto de junta - compuesto de junta USG Tuff r 10 Set HES . Cinta de junta - cinta de junta auto adherente con malla de fibras de vidrio USG. C. Pintura de barrera al vapor - Barrera al vapor plata • 4512 ítem: 246900. D. Aislamiento - lana para soplado de aislamiento 15 delta, fibra mineral Rockwool . E. Textura de Rocío - Textura de Rocío para techo Q T m dium Poly USG SHEETROCKMR. F. Sujetadores - grapas de 2.54 cm (1 pulgada) C por 3.175 cm (1 1/4 de pulgada) Lg por Ga (y
tornillos de muro seco de #6 por 1 1/4 Lg . Adhesivo de uretano de dos partes F2100 de Foamseal , Ine . Construcción de Techo.
A. Elementos de 5.08 x 10.16 cm (2 x 4s) se conectaron en ambos extremos de los armazones fek para, hacer un bastidor de armazones. B. Doce; (12) hojas de tableros de yeso se conectaron 5 a la estructura de armazón con adhesivo S2100. Un cincho de tira promedio de 2.54 cm (1 pulgada) se mide en los tableros de yeso. C. El techo se elevó cuidadosamente y colocó sobre cuatro paredes previamente construidas para
fornar una habitación de 2.44 x 1.22 metros (8 x 48 pies) . D. La sstructura del techo se conectó a la placa superior de las paredes con tornillos de #8 x 8.8!) cm (3 % pulgadas) alrededor del perímetro.
Un segundo techo se construye utilizando tornillos y grapas para conectar los tableros de yeso a los armazones. También se elevó y conectó a cuatro (4) paredes. Dos (2) techos se construyeron utilizando tres 20 (3) hojas de cada tablero de tipo yeso en cada techo. El primer techo se sujetó mecánicamente (ver Figura 2) mientras que el otro se sujetó solo con adhesivo de uretano S2100 (ver Figura 3) . Los tableros de yeso se colocaron, alternando tipos de tablero de yeso sobre los techos. Los 25 armazones empLeados fueron de longitud 2.57 metros (8 pies 5 pulgadas) por altura de 45.72 cm (18 pulgadas) y están espaciados a 60.96 cm (24 pulgadas) al centro ("o.c."). El techo sujeto mecánicamente utiliza grapas de 2.54 cm (1 pulgada) de corona y 3.175 cm (1 1/4 de pulgada) Lg por 16 Ga, a 17.78 cm (7 pulgadas) o.c. sobre costuras y tornillos de muro seco #6 por 3.175 cm (1 1/4 de pulgada) Lg, a 30.48 cm (12 pulgadas) o.c. sobre los armazones de campo . El techo conectado de manera adhesiva empleó una tira de aproximadamente 3.175 cm (1 1/4 de pulgada) sobre los armazones. Se empleó una tira en un lado de los armazones de campo y sobre una tira en ambos lados de armazones en '.as costuras de yeso. El tablero de yeso se conecta con los bordes envueltos en papel, alineados paralelos a las cuerdas de armazones . La posición inicial se midió después de que las costuras del yeso se pegaron con cinta. A continuación, los techos se pintaron con pintura de barrera al vapor y luego texturiizaron por rocío. Se tomó una segunda lectura inmediatamente después de texturizado. El aislamiento Rock ool luego se sopló sobre la parte superior de los armazones. Luego se tomó una tercer lectura. La temperatura y humedad se elevaron durante el tiempo en que se inyectó por soplado el aislamiento. La temperatura y humedad objetivo fueron 32.2°C (90°F) y un 90% de humedad relativa. Estas condiciones se sostuvieron por siete (7) días mientras que se midieron deflexiones cada mañana y tarde. Después de siete (7) días, la habitación se abrió y bajó a la temperatura ambiente. Se tomaron mediciones de flexión por tres (3) días más y luego se terminó la prueba. Como se ilustra en la Figura 2 y 3, tableros de yeso elaborados de acuerdo con la presente invención proporcionan significante resistencia a flexión sobre otros tableros de yeso y estuvieron por debajo de un umbral de aproximadamente .254 cm (.1 pulgada) de flexión por longitud de .61 m (2 pies) de tablero, perceptible al ojo humano . EJEMPLO 4 Resistencia a Extracción de Clavos en Tableros de Yeso de Laboratorio Muestras preparadas en laboratorio de tableros de yeso cubiertos! con papel típicos, producidos de acuerdo con la presente invención se compararon con tableros de control respecto a resistencia a extracción de clavos. La resistencia a extracción de clavos es una medida de una combinación de la resistencia del núcleo de yeso del tablero, sus Liojas de cubierta de papel y la unión entre el papel y el yeso. La prueba mide la fuerza máxima requerida para extraer un clavo con una cabeza a través del tablero hasta que ocurra una fisuración mayor de tablero, y se lleva de acuerdo con ASTM C 473-95. flj Se prepararon fangos al mezclar en un mezclador
HOBART por 40 segundos a velocidad media; 3.0 kg de sulfato 5 de calcio hemihidrato; 5 g de acelerador como se definió previamente; 10 g de almidón LC - 211 (un almidón de trigo no pregelatinizado modificado con ácido molido en seco, incluido típicamente en formulaciones de la técnica previa para tablero de yeso y comercialmente disponible de Archer ^ 10 Daniels Midland Milling Co . ) ; 20 g de fibras de papel tratadas en molino de martillos fino; 3 litros de agua corriente; 0 a 6 g de STMP; y 0 a 30 g de almidón de maíz pregelatinizado PCF 1000, disponible comercialmente de Lauhoff Grain Co. 15 Los fangos así formados se vaciaron en charolas sobre papel y luego se les aplicó papel a su superficie superior para preparar muestras de tablero de yeso planas. Cada una que tiene dimensiones de aproximadamente 35.6 x 60.96 x 1.27 cm (14 x 24 x pulgadas) . El papel en una
superficie fue de múltiples capas con capas exteriores de manila, y el papel en la otra superficie fue periódico de múltiples capas, ambos típicos de papel empleados para preparar tablero de yeso cubierto con papel en la industria de tablero. Cada tablero luego se mantuvo en un horno a
176.7°C (350°F) hasta que perdió 25% en peso y luego se transfirió a y mantuvo en un horno a 44.4°C (112°F) hasta que alcanzó peso constante. Peso final del tablero y la resistencia a extracción de clavos se midieron. Los resultados se reportan en la Tabla 3. TABLA 3
Resistencia a Extracción de Clavos
Los resultados en la TABLA 3 muestran que tableros preparados de acuerdo con la invención exhiben superior resistencia total (resistencia a extracción de clavos) en comparación con tableros de control. EJEMPLO 5 • Estabilidad Dimensional y Resistencia a Deformación 5 Permanente del Tablero de Yeso de Línea de Producción Tableros de yeso espumados cubiertos con papel, se prepararon en una línea de producción de escala íntegra típica en una instalación para fabricación de tableros de
• yeso comercial. Se prepararon tableros con diversas 10 concentraciones de ion trimetafosfato y se compararon con tableros de control (preparados sin ion trimetafosfato) respecto a estabilidad dimensional y resistencia a deformación permanente. Excepto por la inclusión de ion trimetafosfato en la preparación de algunos de los 15 tableros, los tableros se prepararon utilizando métodos e ingredientes típicos de métodos e ingredientes de producción de tablero de yeso de la técnica previa. Los ingredientes y sus porcentajes en peso aproximados (expresados como rangos relativamente estrechos con base en 20 el peso de yeso calcinado empleado) se enlistan en la Tabla 4.
TABLA 4 Ingredientes de Producción de Tableros de Yeso
En la TABLA 4: el acelerador de fraguado comprende partículas de sulfato de calcio dihidrato revestidas con azúcar finamente dividida como se describe en la patente; de los E.U.A. No. 3,573,947, en donde el acelerador no se calienta durante su separación; el almidón fue almidón HI-BOND modificado con ácido, molido en seco que se obtiene comercialmente de Lauhoff Grain Co . ; el dispersante fue DILOFLO, un naftalen sulfonato que se obtiene comercialmente de GEO Specialty Chemicals de Ambler, Pennsylvania; la fibra de papel fue fibra de papel tratada en molino de martillos fina, el retardador de fraguado fue VERSENEX 80, un agente quelante que se obtiene comercialmente; de Van Walters & Rogers de Kirkland, Washington; el agente de espumado fue WITCOLATE 1276 que se obtiene comercialmente de Witco Corp. de Green ich, Connecticut; el trimetafosfato de sodio se suministró comercialmente: por Monsanto Co., de St . Louis, Missouri; y el inhibidor de recalcinación fue CERELOSE 2001, una dextrosa que se emplea para reducir recalcinación de extremos de tablero durante el secado. Los tableros se produjeron en una línea de producción continua con ancho de 1.22 m (4 pies) por: introducción y mezclado continuo de los ingredientes en un mezclador para formar un fango acuoso (el agente de espumado se emplea para generar espuma acuosa en un sistema de generación de espuma separado; la espuma luego se introdujo en el fango a través del mezclador) ; depositar continuamente el fango en una hoja de cubierta de papel (papel de frente) en una banda en movimiento; colocar otra hoja de cubie;rta de papel (papel de respaldo) sobre el fango depositado para formar un tablero con espesor de 1.27 cm (1/2 pulgada) ; cuando la hidratación del sulfato de calcio hemihidrato para foramr sulfato de calcio dihidrato procede suficiente para ser al fango suficientemente duro para cortar en forma precisa, cortar el tablero en movimiento para hacer tableros individuales de aproximadamente 3.66 x 1.22 m (12 x 4 pies) y 1.27 cm (1/2 pulgada) de espesor; y secar los tableros en un horno de múltiples plataformas calentado. La resistencia a deformación permanente de los
• tableros luego se determinó al medir el pandeo como se 5 describe en el Ejemplo 2, excepto porque los tableros probados fueron secciones de aproximadamente .305 x 1.22 m (1 x 4 pies) la dimensión de .305 m (1 pie) es en la dirección de línea de producción, (es decir dirección paralela) que se cortan desde los tableros de producción.
• 10 La medición del pandeo se lleva a cabo después de acondicionar Los tableros en un ambiente de temperatura 32.2 °C (90°F) y 90% de humedad relativa por 24, 48 y 96 horas. Los resultados se reportan en la Tabla 5 para muestras de la invención que se producen con diversas
concentraciones de ion trimetafosfato y muestras de control (trimetafosfato de sodio 0%) que se producen inmediatamente antes y después de las muestras de la invención.
TABLA 5 Flexión de Tablero de Yeso de Línea de Producción (Ta.blero de .305 x 1.22 m (1 x 4 ft )
Los datos en la Tabla 5 ilustran que los tableros preparados de acuerdo con la invención fueron progresivamente más resistentes a pandeo (y de esta manera progresivamente más resistentes a deformación permanente) que los tableros de control, conforme se incrementa la concentración de STMP. La resistencia a flexión que se proporciona por las composiciones y métodos de la presente invención se ilustra adicionalmente en la Tabla 5A. Más específicamente, la Tabla 5A muestra la flexión, es decir deflexión humidificada de acuerdo con ASTM C 473-95, de un tablero de yeso de línea de producción que tiene las dimensiones de: .305 x .61 m (1 x 2 pies) que tiene la misma fórmula mostrada en la tabla anterior 4. La Tabla 5A muestra las mismas tendencias en resistencia al pandeo de acuerdo con ASTM C 473-95 como las tendencias en la resistencia de; pandeo para tableros más largos .305 a 1.22 m (1 x 4 pies) como se ilustra en la Figura 5. TABLA 5A Resultados de Prueba de Detección de Flexión Humidificada ASTM C 473-95 para Tablero de Yeso de Línea de Producción
Ambos tableros de producción húmedos de 3.66 x 1.22 m (12 x 4 pies) y tableros de línea de producción secos de 3.66 x 1.22 m (12 x 4 pies) también se midieron (de acuerdo con ASTM C473-95 (para determinar las cantidades de encogimiento de sus anchos y longitudes después de secado). Entre más se encogen los tableros, menos es su estabilidad dimensional. Los resultados se reportan en la Tabla 6. TABLA 6 Encogimiento de Tablero de Línea de Producción
Los datos en la TABLA 6 muestran que tableros preparados de acuerdo con la invención fueron más dimensionalmente estables que los tableros de control . A 0.04% de adición de STMP por encima, no se encontró encogimiento en longitud o ancho. EJEMPLO 6 Resistencia a. Pandeo Bajo Condiciones Humidificadas y de Condensación (Tableros de Yeso de Línea de Producción) . Una prueba adicional ilustra la resistencia al pandeo que se proporciona por las composiciones y métodos de la presente: invención. Más específicamente, tableros de cielorraso o techo de línea de producción se probaron en donde se dejó que ocurriera condensación controlada a una barrera de vapor colocada entre el tablero de cielorraso y las vigas. El método para esta prueba es como sigue. Se construyó un pequeño recinto de habitación y ático a pequeña escala. El espacio del ático se aisló en su parte superior y liados y se mantiene frío para obtener condensación controlada en el cielorraso o techo. El área de techo fue de 2.44 x 2.44 m (8 x 8 pies) , con bastidor de .61 x 2.44 m (2 x 8 pies) y O.C. de 60.96 cm (24 pulgadas) . El espacio de la habitación se circunscribió por una poli-barrera a vapor de .1524 mm (6 mils) en su parte superior y dados, y la humedad del espacio de la habitación se elevó para obtener condensación controlada en el techo. Dos tableros de 1.22 x 2.44 m (4 x 8 pies) de material de prueba (un producto de prueba y uno de control) se conectaron lado-por-lado a los armazones de soporte, con la barrera a vapor de polietileno de .1524 mm (6 mils) ubicada directamente sobre el tablero. Los extremos del tablero no se sujetaron. La humedad en la porción de la habitación luego se incrementó mediante un humificador de vaporización, mientras que la temperatura en el ático se redujo utilizando una unidad de acondicionamiento de aire de ventana. La salida de vapor del humificador se ajustó hasta que ocurrió una condensación constante en la barrera de vapor sobre; el tablero de techo. No se hizo intento por mantener temperatura y humedad constantes a través de la prueba. Los resultados deberán por lo tanto verse como una medida relati.va del desempeño de resistencia a flexión entre los productos de prueba y control, y no un intento por pronosticar la cantidad de flexión en un ambiente acondicionado definido. fl) La flexión de techo luego se midió periódicamente para tres sitios sobre el tablero (la extensión media entre 5 cada par de armazones de soporte) dando un total de 6 lecturas de deflexión por producto por prueba. La temperatura de los recintos de la habitación y el ático se registraron también en cada medición de flexión. ._. Para información de fondo, las condiciones de
punto de rocío teóricas (considerando la temperatura ambiente constante de (21.1°C (70°F) ) se muestran a continuación.
Temperatura Humedad relativa Temperatura del Ambiente del cuarto Ático 15 (70°F) 21.11°C 50% (51°F) 10.56°C (70°F) 21.11°C 60% (56°F) 13.33°C (70°F) 21.11°C 70% (60°F) 15.56°C (70°F) 21.11°C 80% (63°F) 17.22°C (70°F) 21.11°C 90% (68°F) 20.00°C
Se realizó una prueba durante un periodo de 90 días utilizando el siguiente material: tableros de yeso en línea de producción de 1.27 cm (1/2 pulgada) elaborado de acuerdo con la presente invención; y tableros de yeso
Firecode Tipo X de 1.59 cm (5/8 de pulgada) como se describió preiviamente . Los resultados se muestran en la Figura 4 y muestran que el tablero elaborado de acuerdo con la presente invención tiene consistentemente menos flexión que el control , es decir tablero de yeso Firecode Tipo X de 1.59 cm (5/8 de pulgada) como se describió previamente. En esta prueba, una carga distribuida de 1.49 kg/metro lineal (1.0 lb/pie lineal) se aplicó a la mitad de la extensión entre cada armazón inmediatamente después de la lectura del día 8. La aplicación de esta carga incrementó significativamente la flexión del tablero de control, pero tuvo mucho menos efecto en el tablero de la presente invención. Como se ilustra en la Figura 4, tableros de yeso elaborados de acuerdo con la presente invención tienen deflexión por pandeo que es significativamente inferior a la que es perceptible al ojo humano, es decir menos que .254 cm (.1 pulgada) o longitud de .61 m (2 pies) . EJEMPLO 7 Resistencia a Extracción de Clavos en Tablero de Yeso de Línea de Producción. Otro juego de tableros de yeso espumados con cubierta de papel se prepara en una línea de producción de escala íntegra, típica en una instalación de fabricación de tablero de yeso. Se prepararon tableros con tres concentraciones de ion trimetafosfato y se compararon con tableros de control (preparados sin ion trimetafosfato) con respecto a reeiistencia a extracción de clavos. Exceipto por la inclusión de ion trimetafosfato en
• la preparación de algunos de los tableros, los tableros se prepararon utilizando métodos e ingredientes típicos de métodos e ingredientes de producción de tablero de yeso de la técnica previa. Los ingredientes y sus porcentajes en peso fueron los mismos que aquéllos enlistados en la Tabla 4 anterior. 3.1 método de preparación de los tableros fue
como se describió en el Ejemplo 5. Se determinó resistencia a extracción de clavos de acuerdo con ASTM C 473-95. Los resultados se reportan en la Tabla 7 para muestras de la invención que se producen con diversas concentraciones de ion trimetafosfato y
muestras de control (0% de trimetafosfato de sodio) que se produce inmediatamente antes y después de las muestras de la invención. TABLA 7 Resistencia a Extracción de Clavo de Tablero de Yeso en
Los resultados en la TABLA 7 muestran que los tableros de producción preparados de acuerdo con la invención exhiben superior resistencia en general
(resistencia a extracción de clavos) en comparación con tableros de control . EJEMPLO 8 Integridad ce Unión de Papel con el Tablero de Yeso de Línea de Producción. Otro juego de tableros de yeso espumados cubiertos con papel se prepara en una línea de producción de cara íntegra típica en una instalación de fabricación de tablero de yeso. Se prepararon tableros con diversas concentraciones de ion trimetafosfato, almidón pregelatinizado y almidón no pregelatinizado y se compararon con tableros de control (preparados sin ion trimetafosfato o almidón pregelatinizado) respecto a la integridad de la unión entre el núcleo de tablero de yeso y su papel de; cubierta frontal, después de preparar bajo condiciones humidificadas y extremadamente húmedas.
Excepto por la inclusión de ion trimetafosfato y almidón pregelatinizado y la variación de la concentración de almidón no pregelatinizado en la preparación de algunos de los tableros, los tableros se prepararon utilizando métodos e ingredientes típicos de los métodos e ingredientes de producción de tableros de yeso de la técnica previa. Los ingredientes y sus porcentajes en peso fueron los mismos que aquéllos enlistados en la Tabla 4 anterior. El método de preparación de los tableros fue como se describió en el Ejemplo 5. El almidón pregelatinizado que se emplea en las pruebas fue PTF 1000, comercialmente disponible de la Lauhoff Grain Co. El almidón no pregelatinizado fue HI-BOND, un almidón no pregelatinizado modificado con ácido molido en seco comercialmente disponible de Lauhoff Grain "Co. Después de preparación de la línea de producción de los tableros, muestras con dimensiones de 10.16 x 16.51 cm (4 x 6.5 pulgadas) (la medida de 10.16 cm (4 pulgadas) es en la dirección de línea de producción (fueron cortados de los tableros) . Cada una de estas tres muestras de tablero más pequeñas luego se acondicionó al mantener el área total de la superficie exterior del papel de cubierta en su lado frontal en contacto con una tela totalmente impregnada con agua por aproximadamente 6 horas en un ambiente de 3:..2°C (90°F) de temperatura y 90% de humedad relativa y luego retirar el trapo húmedo y dejar que la muestra del tablero se secara lentamente en este mismo ambiente hasta que alcanzara peso constante (usualmente en 5 aproximadamente 3 días) . Una muesca recta con profundidad de .318 cm (1/8 pulgada) luego se practicó en la superficie posterior de la muestra del tablero a 6.35 cm (2 Vi pulgadas) de y paralela a uno de los bordes de 15.24 cm (6 pulgadas) . El núcleo de tablero luego se desprendió sobre
I 10 la muesca sin romper o tensionar en el papel lado frontal del tablero, y la pieza más grande 6.35 x 15.24 cm (2.5 x 6 pulgadas) de; la muestra de tablero luego se giró y forzó hacia abajo, mientras que la pieza más pequeña se mantuvo estacionaria y horizontalmente con su superficie posterior
hacia arriba en un intento por forzar el papel frontal en el lado de frente del tablero a desprenderse de la pieza más grande. La fuerza se incrementó hasta que las dos piezas del tablero se desprendieran completamente. La superficie frontal de la pieza más grande luego se examinó
para determinar en que porcentaje de su superficie se desprendió completamente el papel frontal del núcleo (referido como "desprendimiento limpio"). Este porcentaje se reporta en la Tabla 8 como "por ciento de falla de unión" .
TABLA 8 Falla de Unión de Papel en Tablero de Yeso de Línea de Producción.
Los datos en la TABLA 8 muestran que respecto al problema de falla de unión de papel -a-núcleo después de acondicionamiento extremadamente húmedo: STMP agrava el problema; incrementar la concentración del almidón no pregelatinizado típico (HI-BOND) no alivia el problema; agregando algo de almidón pregelatinizado (PCF 1000) alivia o elimina el problema. EJEMPLO 9 Post-tratéimiento de Sulfato de Calcio Dihidratado. En algunas modalidades preferidas alternas de la presente inveición, sulfato de calcio dihidratado vaciado se trata con una solución acuosa de ion trimetafosfato, en una forma suficiente para dispersar uniformemente la solución de ion trimetafosfato en el vaciado de sulfato de fl) calcio dihidratado para incrementar la resistencia, resistencia a deformación permanente (por ejemplo 5 resistencia a flexión) y estabilidad dimensional de productos que contienen yeso fraguado después de volver a secar. Más específicamente, tratamiento de sulfato de calcio dihidrato vaciado con ion trimetafosfato se ha descarto qu. increp !. resistencia, .escancia a
deformación permanente (por ejemplo resistencia a flexión) y estabilidad dimensional en una proporción semejante a aquélla lograda por las modalidades en donde ion trimetafosfato se agrega a yeso calcinado. De esta manera, la modalidad en donde el ion trimetafosfato se agrega a
yeso fraguado, proporciona nuevas composiciones y métodos para elaborar productos que contienen yeso mejorado, incluyendo pero no limitados a tableros, paneles, plastes, mosaicos, compuestos de fibras de celulosa/yeso, etc. Por lo tanto, cua.lquier producto basado en yeso que requiere
estricto control sobre resistencia a flexión se beneficiará de esta modalidad de la presente invención. El tratamiento también incrementa la resistencia del yeso moldeado o vaciado por -15%. Puede cargarse ion trimetafosfato a 0.04 - 2.0% (con base en el peso del yeso) en yeso vaciado al
rociar o imprsgnar con una solución acuosa que contiene ion trimetafosfato y luego volver a secar la pieza vaciada al yeso. flk Dos métodos de post-tratamiento de yeso fraguado son como sigue;. 5 1) estuco y otros aditivos (seco) más agua para producir fango I Espuma (para reducción de peso densidad) 1 ^ 10 Vaciado de yeso/fraguado final y secado I Post-tratamiento con STMP (rocío o impregnación) I Volver a secar el yeso vaciado 15 I Producto de yeso mejorado 2) Estuco y otros aditivos (seco) más agua para hacer fango I 20 Mezclado/agitación (húmedo) 1 Yeso vaciado/fraguado final 1 post-tratamiento con STMP 25 (Rociar la superficie) i Secado de producto de yeso I Producto de yeso mejorado En e.mbos de los métodos anteriores, la solución acuosa de ion trimetafosfato, de preferencia se aplica en una cantidad y forma suficientes para crear una concentración de aproximadamente 0.04 a 0.16% en peso (con base en el peso de sulfato de calcio dihidrato de ion trimetafosfato en la pieza vaciada de sulfato de calcio dihidrato) . Bene;ficios de la reducción en la deflexión de pandeo (es decir, resistencia a flexión) del primer método anterior se ilustran en la Figura 5. Cinco (5) tableros se elaboraron y probaron para deflexión de pandeo como se ilustra en la Figura 5. Los tableros secos pesaron en el rango de 750 a 785 gramos. Los tableros de control no tienen solución alguna aplicada a ellos después de el vaciado/fraguado final y secado de yeso. El tablero identificado como el tablero con solo agua se le aplicó solamente agua como un rocío al vaciado de yeso fraguado y seco, y luego se volvió a secar. El tablero identificado como el tablero de solución STMP tuvo una solución acuosa de ion trimetafosfato al 1% en peso aplicada como un rocío al vaciado de; yeso fraguado y seco y luego se volvió a secar. El tablero identificado como solución Gyp-STMP tuvo una mezcla acuosa saturada con yeso y contiene 1% en peso flk de ion trimetafosfato aplicado como un rocío a el vaciado de yeso fraguado y seco, y luego se volvió a secar. En 5 general, se prefiere que la solución a rociar contenga una concentración de ion trimetafosfato en el rango de 0.5% a 2%. La cantidad final de ion trimetafosfato tanto en el tablero de la solución es STMP como el tablero de la
• solución Gyp-3TMP fue 0.2% con base en el peso de estuco 10 empleado para producir el vaciado de yeso y 0.17% con base en el peso del tablero de yeso fraguado resultante. TABLA 9 Resultados de prueba de laboratorio de cubos de yeso, 5.08 x 5.08 x 5.08 cm (2 x 2 x 2) /núcleo de tablero de 15 60.96 x 15.24 x 1.27 cm (24 x 6 x 0.5) que se vacía a partir de estuco con diversas adiciones de STMP y cloruro de sodio.
EJEMPLO 10 Tratamiento de Materiales de Alto Contenido de Sal fl) Otras modalidades a las que se refieren los productos de la invención que contienen yeso fraguado
preparados a partir de mezclas de materiales de sulfato de calcio y agua que contienen altas concentraciones de iones cloruro o sales de los mismos (es decir cuando menos 0.015% en peso, con ase en el peso de materiales de sulfato de
^^ calcio en la mezcla, más usualmente 0.02 a 1.5% en peso) .
Los iones cloruro o sus sales pueden ser impurezas en el propio material sulfato de calcio o el agua (por ejemplo agua de mar o agua freática que contiene salmuera) empleado en la mezcla, que antes de la presente invención no pudieron utilizarse para hacer productos que contienen yeso
fraguado estables debido a los problemas acompañantes tales como ampollas, falla de unión del papel, quemado de extremo, baja resistencia a deformación permanente, baja resistencia y baja estabilidad dimensional. Las pruebas incluidas en la Tabla 9 se refieren 20 a tableros de yeso preparados y tratados en la misma forma que se describió en el Ejemplo 2, excepto porque diversas cantidades de ion cloruro se introducen en la mezcla junto con diversas cantidades de ion trimetafosfato. La deflexión de pandeo se probó en la misma forma que como se 25 describe en el Ejemplo 2.
Las pruebas incluidas en la Tabla 10 muestran que el tratamiento con ion trimetafosfato, permite el uso de mezclas que contienen altas concentraciones de iones cloruro o su sales. Los tableros se prepararon y trataron en la misma forma que en el Ejemplo 4, excepto porque diversas cantidades de ion cloruro se introdujeron en la mezcla junto con diversas cantidades de ion trimetafosfato.
La integridad de la unión entre el núcleo de tablero de yeso y su papel de cubierta frontal se probó en la misma forma que se describe en el Ejemplo 8.
TABLA 11
La Tabla 11 muestra tratamiento con ion trimetafosfatc y almidón PFC 1000 de materiales de alto contenido de sal cloruro (.08 a .16% en peso de cloruro de
• sodio en estuco) de tableros que de otra forma se
prepararon y trataron en una forma semejante a la previamente descrita en el Ejemplo 5. Como se ilustra en la Tabla 11, el tratamiento resulta en incremento en resistencia a extracción de clavos (medido en la misma forma como el Ejemplo 4, es decir a STM - C 473-95 (y
^ 10 proporciona dssempeño de unión semejante (medido en la misma forma que el Ejemplo 8) en comparación con tableros de control sin cloruro de sodio. Además tratamiento de ion trimetafcsfato proporciona mejora significante en flexión humidificado, incluso hasta 0.3% de adición de sal
cloruro.
TABLA 12 Resultados de prueba en planta de prueba de alto contenido de sal en instalación piloto de yeso.
• 83
La Tabla 12 muestra el tratamiento con ion trimetafosfatc y almidón PFC 1000 con materiales de superior contenido de sal cloruro (aquél mostrado en la Tabla 11 (.368 % en peso de sal cloruro en estuco, de tableros que de otra forma se prepararon y trataron en una forma semejante a la previamente descrita en el Ejemplo 5. Como se ilustra en la Tabla 12, el tratamiento resulta en un incremento en la resistencia a extracción de clavos (medido en la misma forma que el Ejemplo 4, es decir ASTM C - 473-95) y proporciona mejor desempeño de unión (medido en la misma forma que el Ejemplo 8) en comparación con tableros de control . EJEMPLO 11 Tratamiento de Yeso Calcinado con Diversos Materiales Meioradores En el ejemplo de las modalidades preferidas, previamente discutidas, el material mejorador es ion trimetafosfatc). Sin embargo en general, cualesquiera materiales mejoradores que caen dentro de la definición general de materiales mejoradores previamente discutidos producirá resultados benéficos (por ejemplo resistencia incrementada a. deformación permanente) en el tratamiento de yeso calcinado. Los materiales mejoradores generalmente útiles son ácidos fosfóricos condensados, cada uno de los cuales comprende dos o más unidades de ácido fosfórico; y sales o iones de fosfatos condensados, cada uno de los cuales comprende dos o más unidades fosfato. fl) Ejemplos específicos de estos materiales mejoradores incluyen por ejemplo los siguientes ácidos o 5 sales, o sus porciones aniónicas: trimetafosfato de sodio que tiene la fórmula molecular (NaP03)3, hexametafosfato de sodio que tiene 6 a 27 unidades fosfato repetitivas y que tiene la fórmula molecular Nan+2 Pn+2 03n+1 en donde n = 6 a
27, pirofosf tos tetrapotásico que tiene la fórmula fl ^ 10 molecular K4P2 7, tripolifosfato trisodico dipotasico que tiene la fórmula molecular Na3K2P3O10, pirofosfato tetrasódico que tiene la fórmula molecular Na4P207, trimetafosfato de aluminio que tiene la fórmula molecular A1(P03)3, piroEosfato ácido de sodio que tiene la fórmula
molecular Na2H2P207, polifosfato de amonio que tiene 1000 a 3000 unidades fosfato repetitivas y con la fórmula molecular (NH„) n+2Pn03n+1 en donde n = 1000 - 3000, o ácido polifosfórico que tiene dos o más unidades de ácido fosfórico repetitivas y que tiene la fórmula molecular
Hn+2Pn03n+1 en donde n es 2 o más . Los resultados de utilizar estos materiales mejoradores para tratar yeso calcinado se ilustran en las Tablas 13, 14 y 15. En la Tabla 13 diversos materiales mejoradores se
utilizaron pa.ra tratar yeso calcinado en el proceso de preparar tableros y cubos de yeso. Los tableros se prepararon y trataron en la misma forma que se describió previamente en el Ejemplo 2. Los cubos se prepararon y trataron en la misma forma que se describió previamente en el Ejemplo 1. Excepto en ambos casos, diversos materiales de mej oradores! diferentes, se utilizaron en lugar de solo ion trimetafosfato. Deflexión de pandeo humidificada se mide en la misma forma que como se describió con anterioridad e;n el Ejemplo 2. Resistencia a compresión se midió en la misma forma que se describió previamente en el Ejemplo 1. En a Tabla 14, se utilizó ácido polifosfórico para tratar yeso calcinado en el proceso de preparar tableros y cu os de yeso. Los tableros se prepararon y trataron en la misma forma que se describió previamente en el Ejemplo 2. Los cubos se prepararon y trataron en la misma forma que se describió previamente en el Ejemplo 1. Excepto en arrbos casos, diversos materiales mejoradores diferentes se utilizaron en vez de solo ion trimetafosfato. Deflexión de pandeo humidificado se midió en la misma forma que se describió previamente en el Ejemplo 2. Resistencia a compresión se midió en la misma forma que se describe previamente en el Ejemplo 1. En la Tabla 15, se utiliza polifosfato de amonio ("ATP") para tratar yeso calcinado en el proceso para preparar tableros y cubos de yeso. Los tableros se prepararon y trataron en la misma forma que se describió fl) previamente en el Ejemplo 2. Los cubos se separaron y trataron en la misma forma que se describió previamente en
el Ejemplo 1. Excepto en ambos casos, diversos materiales mejoradores diferentes se emplearon en vez de solo ion trimetafosfatc). Deflexión por pandeo humidificado se midió en la misma forma que se describió previamente del Ejemplo
^^ 2. La resistencia a compresión se midió en la misma forma
que se describió en el Ejemplo 1. Los resultados en las Tablas 13, 14 y 15 muestran que todos los materiales probados están dentro de la definición de materiales mejoradores anteriores, cuando se utilizan para tratar yeso calcinado en la producción de 15 productos que contienen yeso fraguado, provocan que los productos exhiban resistencia significante a deformación permanente en comparación con los controles. TABLA 13 Resultados de prueba de laboratorio de cubos de yeso,
5.08 x 5. OH x 5.08 cm (2 x 2 x 2) / tableros 60.96 x 15.24 x 1.27 cm (24 x 6 x .5 in) moldeados a partir de estuco con diversas adiciones de fosfato y cloruro.
TABLA 14 Resultados de prueba de laboratorio de cubos de yeso, 5.08 x 5.08 x 5.08 cm (2 x
2 x 2) / tableros 60.96 x 15.24 x 1.27 cm (24 x 6 x .5) vaciados a partir de estuco con adición de ácido polifosfórico.
TABLA 15 Resultados de prueba de laboratorio de cubos de yeso, 5.08 x 5.08 x 5.08 cm (2 x
2 2) / tableros 60.96 x 15.24 x 1.27 cm (24 x 6 x .5) vaciados a partir de CÓL CÜ COii aui Iüi c pOxi-.OS-.a--0 uc cüiOíi O .
EJEMPLO 12 Tratamiento de Sulfato de Calcio Dihidrato Vaciado con Diversos Materiales Meioradores En general, cualesquiera materiales mejoradores que caen dentro de la definición general de materiales mejoradores previamente discutidos, producirán resultados benéficos (por ejemplo resistencia incrementada a deformación permanente, y fuerza incrementada), en el tratamiento de sulfato de calcio dihidrato vaciado. Los materiales mej oradores generalmente útiles son: ácidos fosfóricos, cada uno de los cuales comprende una o más unidades de ácido fosfórico; sales o iones de fosfatos condensados, cada uno de los cuales comprende dos o más unidades fosfato; y sales monobásicas o iones monovalentes de ortofosfatos. Les resultados de utilizar estos materiales mejoradores para tratar sulfato de calcio dihidrato vaciado se ilustran en la Tabla 16. Er. la Tabla 16 diversos materiales diferentes se utilizaron para tratar sulfato de calcio dihidrato fraguado y seco en la forma de tableros y cubos. Los tableros se prepararon e;n la misma forma que se describió previamente en el Ejemplo 2 y trataron adicionalmente en la misma forma que en el Ejemplo 9. Los cubos se prepararon en la misma forma que ¡se describió previamente en el Ejemplo 1 y trataron ad.Lcionalmente en una forma semejante a la utilizada en el Ejemplo 9. Excepto en ambos casos, fl) diversos materiales mejoradores diferentes se utilizaron en vez de solc ion trimetafosfato. Deflexión de pandeo 5 humidificado se mide en la misma forma que se describió previamente sn el Ejemplo 2. Resistencia a compresión se midió en la misma forma que se describió previamente en el Ejemplo 1. Los resultados en la Tabla 16 muestran que todos 10 los materiales probados que están dentro de la definición de materiales mejoradores anteriores, cuando se utilizan para tratar sulfato de calcio dihidrato fraguado y seco vaciado, provocan que los productos resultantes exhiban resistencia significante a deformación permanente y 15 resistencia incrementada significante en comparación con los controles. TABLA 16 Resultados de prueba de laboratorio de cubos de yeso post-tratados de 5.08 x 5.08 x 5.08 cm (2 x 2 x 2) / 20 tableros 60.96 x 15.24 x 1.27 cm (24 x 6 x .5 in) vaciado a partir de estuco con diversas adiciones de fosfato y cloruro.
Aquéllos con destreza en la especialidad reconocerán que en la fabricación de productos que contienen yeso fraguado de acuerdo con la presente invención, puede emplearse un amplio rango de pH, es decir mayor que o Igual a 3.5. En la fabricación de tableros de yeso de acuerdo con la presente invención, el rango de pH operativo de preferencia será aproximadamente 5.0 a 9.0 y más preferiblemente a aproximadamente 6.5 a 7.5. EJEMPLO 13 Superando el Retardo y Disminución en Resistencia. En el tratamiento de pre- fraguado de material de sulfato de calcio de acuerdo con la presente invención, además se ha descubierto que algunos materiales mejoradores retardarán la velocidad de hidratación de formación de yeso fraguado y afectarán adversamente la resistencia del producto que contiene yeso fraguado. Se ha descubierto que este retardo y el efecto adverso en resistencia pueden mejorarse o incluso superarse al incluir en la mezcla un acelerador e;n una cantidad y forma apropiadas. Esto se ilustra en la siguiente Tabla 16. Se elaboró un fango de acuerdo con el Ejemplo 1 anterior, y se utilizó hexametafosfato de sodio como un material mejorador. Una porción del fango se prueba utilizando ASTM C472, para determinar el tiempo requerido para alcanzar 98% de hidratación de yeso fraguado. Otra porción del fango se utiliza para producir cubos de acuerdo con el Ejemplo 1 para probar la resistencia a compresión. Cualquiera de los materiales que se conocen útiles para acelerar la velocidad de formación del yeso fraguado puedenutilizarse para este propósito. Un acelerador preferido para este propósito es el acelerador identificado anteriormente en el Ejemplo 1. TABLA 17 Efecto de Acelerador para Superar Retardo y Disminución en Resistencia,
EJEMPLO 14 Impartir una Forma Deseada a Tablero de Yeso, Además se ha descubierto que tableros de yeso que tienen la forma deseada pueden elaborarse de acuerdo con fl) las enseñanzas de la presente invención. Antes de la presente invención, la forma de tablero de yeso claro
regular típicamente se modificaba al humectar el tablero con agua para debilitar el tablero y hacerlo más flexible y luego modj.ficar la forma del tablero según se desee y logre esperar que seque el tablero. Sin embargo, esta técnica previa da lugar a muchas desventajas de fabricación
e instalación, ya que el humectado requerido para debilitar el tablero y hacerlo más flexible de manera tal que pueda modificarse a una forma deseada, tarda una cantidad de tiempo significante, es decir al menos una hora o más, y no es poco común 2 horas. Además, la técnica previa no es
susceptible a fácil modificación de la forma deseada del tablero. Si. el tablero no se debilita adecuadamente, es difícil modi.ficar la forma del tablero según se desee. Esto es, se requiere más fuerza para modificar la forma del tablero segú:.? se desea, y si se aplica demasiada fuerza, el
tablero se romperá . De esta manera, hay gran necesidad por métodos y composiciones que disminuyan el tiempo humectado y mejoran la facilidad de fabricación e instalación del tablero de yeso de forma deseada. De acuerdo con una modalidad preferida de la
presente invención por ejemplo, un tablero de yeso plano puede rociarse con una solución de cloruro acuoso que contiene cualquier material mejorador (como se describió en el Ejemplos anteriores y Compendio de la Presente Invención) para debilitar el tablero y hacerlo más flexible. El tablero debilitado y más flexible luego puede modificarse fácilmente a una forma deseada con menos fuerza que técnicas previas, y la forma deseada en el tablero modificado ss mantendrá después de que el tablero se seca debido a los efectos benéficos del material mejorador, particularmente en la resistencia a deformación permanente. De manera más específica, por ejemplo se ha descubierto que el tablero de yeso plano regular con espesor de .794, .953 y 22.86 cm (5/16, 3/8 y 9 pulgadas) puede modificarse a una forma deseada al debilitar el tablero de yeso al rociar en el tablero, una solución de sal cloruro o una combinación de diversas soluciones de sal cloruro (tal como cloruro de sodio, cloruro de calcio, cloruro de magnesio, cloruro de potasio, cloruro de aluminio, etc.) que contiene un material mejorador como se describió anteriormente. Para lograr los resultados más preferidos, un agente humectante (tal como surfactante Tergitol NP-9 de Union Carbide Chemical & Plástic Company, Inc. NeodolMR 1-7 y NeodolMR 1-9 de Shell Chemical Company, Iconol TD-6, Iconol DA-6 BASF Corporation) pueden aplicarse para obtener un tratamiento de debilitamiento rápido y eficiente. Un almidón (tal como Stapol 580 y Stapol 630 de A.E. Staley Manufacturing Company (pueden emplearse para mejorar la unión final de papel a núcleo y mejorar la resistencia del tablero modificado. Un desespumante pueden incluirse en la solución de sal si el espumado se vuelve un problema debido a la característica de espumado de agentes de humectado. En la modalidad preferida, la solución de sal anterior y otros materiales de tratamiento, se aplican a un lado del tablero, mientras que el otro lado está sin tratar para manteneír la resistencia a la tracción del lado sin tratar del tablero, para evitar ruptura del tablero durante modificación de su forma. El tablero tratado, por ejemplo puede ser cualquier tablero de yeso cubierto con papel típico, con cualquiera de los típicos aditivos y formulaciones de yeso de este tabLero. En la modalidad preferida, el tablero tiene materiales de refuerzo internos, tales como fibras discretas (por ejemplo vidrio, papel y/o fibras sintéticas) , De acuerdo con la presente invención, tableros de yeso de cualquier tamaño y espesor pueden tener sus formas modificadas. De acuerdo con la modalidad preferida de la presente invención, la forma de tablero de yeso cubierto con papel ds .794, .953 y 1.27 cm (5/16, 3/8 y ¡. pulgada) se modifica al tratar un lado del tablero de yeso con una solución de "doblado" que comprende (con base en el peso total de solución) .05% en peso de cloruro de sodio, .05% en peso de trimetafosfato de sodio, .05% en peso de surfactante Tergitol NP-6, agente humectante (y .025% en peso de Stapol 580) almidón de maíz modificado. Hojas de tablero de yeso cubiertas con papel de 1.22 x 1.22 m (4 x 4 pies) de tablero de fibras prensadas marca USG SHEETROCKMR de diversos espesores se rociaron con la solución de doblado preferida anteriormente identificada, en una forma suficiente para impregnar el tablero de .794 cm (5/16 pulgada) con aproximadamente .908 kg (2 libras) de solución de doblado, el tablero de .953 cm (3/8 pulgada) con aproximadamente 1.82 kg (4 libras) de solución de doblado y el tablero de 1.27 cm ( pulgada) con aproximadamente 2.72 kg (6 libras) de solución de doblado. Se realizaron pruebas al tratar un lado del tablero de fibras de yeso, y los resultados fueron los mismos independientemente de si el lado tratado fue el lado de frente o el lado posterior. Los resultados se ilustran en la Tabla 18. Como se ilustra en la Tabla 18, la forma del tablero de yeso de diversos espesores puede modificarse según se desee después de tratamiento de acuerdo con la presente invención. Como se ilustra, la duración de tiempo requerido er.tre la aplicación de la solución de doblado y el doblado de tablero fue cuestión de minutos en vez de las horas requeridas con la técnicas previas. El radio de doblado mínimo (es decir una medición del grado de doblado alcanzable; entre más pequeño sea el radio mayor será el grado de doblado alcanzable) se ilustra en la Tabla :.8 para cada espesor de tablero. En cada caso, el radio mír.imo es significativamente más pequeño que el que puede lograrse con técnicas previamente conocidas. Como es usual, los tableros pueden doblarse más en la dirección a lo ancho del debilitador inherentemente. Un método preferido de tratamiento e instalación de tablero de yeso en un sitio de construcción es como sigue: Tomar sales cloruro, almidón, material mejorador, agente humectante y cantidad deseada de agua I Mezclado suavemente para obtener una solución de doblado uniforme I Se rocía solución de doblado en un lado del tablero de yeso 1 Espera por 5 a 25 minutos Se dobla el tablero de yeso a la curvatura deseada, se instala eL tablero y se deja que el tablero seque en forma natural.
El nivel de uso en peso de solución: .05 a 1% de sal cloruro; .05 a .3% de agente humectante; .05 a .5% de material mejorador; .025 a .2% de almidón. Además, puede incluirse un desespumante (por ejemplo FoaMaster de Henkel Corporation en la solución de doblado en una cantidad de peso de solución de .01 a .05%, de ser necesario. La sal cloruro, agente humectante y material mejorador pueden aplicarse al tablero por separado, conjuntamente o en porciones, en cualquier tiempo antes del secado del tablero para obtener los beneficios de la presente invención. TABLA 18 Tiempo de Espera y Radio de Doblado Mínimo de Tableros de
Yeso de Diversos Espesores Tratados con Solución de Doblado de la Presente Invención.
La invención se ha descrito en detalle con referencia particular a ciertas modalidades preferidas de la misma, pero habrá de apreciarse que variaciones y modificaciones pueden efectuarse dentro del espíritu y alcance de la invención.
Claims (53)
- REIVINDICACIONES 1. Un método para la elaboración de un producto que contiene yeso fraguado que tiene resistencia incrementada a deformación permanente, caracterizado porque comprende: formar una mezcla de material de sulfato de calcio, agua, con un acelerador, y uno o más materiales mejoradores selectos del grupo que consiste de: ácidos fosfóricos condensados, cada uno de los cuales comprende dos o más unidades de ácido fosfórico; y sales o iones de fosfatos condensados, cada uno de los cuales comprende dos o más unidades fosfato, y mantener la mezcla bajo condiciones suficientes, para que el material sulfato de calcio forme una matriz de enclavamiento de material de yeso fraguado, el material o materiales mejoradores se han incluido en la mezcla en una cantidad y manera tal que el producto que contiene yeso fraguado tiene mayor resistencia a deformación permanente que la que tendría si el material mejorador no se hubiera incluido en la mezcla, el acelerador se ha incluido en una cantidad y forma de manera tal que el producto que contiene yeso fraguado tiene mayor resistencia que la que tendría si el acelerador no se hubiera incluido en la mezcla.
- 2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la concentración del material mejorador en la mezcla es de aproximadamente .004 a aproximadamente 2.0% en peso, con base en el peso del material sulfato de calcio.
- 3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la concentración de material mejorador en la mezcla es de aproximadamente .04 a aproximadcimente 0.16% en peso, con base en el peso de material sulfato de calcio.
- 4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la concentración de material mejorador en la mezcla es aproximadamente .08% en peso, con base en el peso de material sulfato de calcio.
- 5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material mejorador ccmprende uno o más de los siguientes ácidos o sales, o sus porciones aniónicas: trimetafosfato de sodio, hexametafosfato de sodio que tiene 6 a 27 unidades fosfato repetitivas, pirofosfato de tetrapotasio, tripolifosfato de trisodio dipotasio, tripolifosfato de sodio, pirofosfato de tetrasodio, trimetafosfato de aluminio, pirofosfato ácido de sodio, polifosfato de amonio que tiene 1000 a 3000 unidades fosfato repetitivas o ácido polifosfórico que tiene dos o más unidades de ácido fosfórico repetitivas.
- 6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la mezcla además comprende un almidón pregelatinizado.
- 7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material sulfato de calcio comprende uno o más de: sulfato de calcio anhidrito; sulfato de calcio hemihidrato, o iones de calcio y sulfato.
- 8. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material sulfato de calcio comprende sulfato de calcio hemihidrato.
- 9. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el material mejorador comprende una o más de las siguientes sales, o sus porciones aniónicas: trimetafosfato de sodio, hexametafosf to de sodio que tiene 6 a 27 unidades fosfato repetitivas y polifosfato de amonio que tiene 1000 a 3000 unidades fosfato repetitivas.
- 10. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la mezcla además comprende al menos .015% en peso (con base en el peso de material sulfato de calcio en la mezcla) de iones cloruro o sus sales.
- 11. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la mezcla comprende .02 a 1.5% en peso (con base en el peso de material sulfato de calcio en la mezcla) de iones cloruro o sus sales.
- 12. Un producto que contiene yeso fraguado que se prepara por el método de la reivindicación 10.
- 13. Tablero de yeso que tiene resistencia a flexión incrementada, que comprende un núcleo de material emparedado e;ntre hojas de cubierta, en donde el núcleo comprende una matriz enclavante de yeso fraguado, y el tablero se ha preparado por un método que comprende: formar o depositar una mezcla entre las hojas de cubierta, en donde la me?icla comprende un material sulfato de calcio, agua, un acelerador y uno o más materiales mejoradores seleccionados del grupo que consiste de: ácidos fosfóricos condensados, cada uno de los cuales comprende dos o más unidades de ácido fosfórico; y las sales o iones de fosfatos condensados, cada una de las cuales comprende dos o más unidades fosfato; y mantener la mezcla bajo condiciones suficientes para que el material sulfato de calcio forme la matriz de enclavamiento de yeso fraguado, el material o materiales mejoradores se han incluido en la mezcla en una cantidad y forma tal que el tablero de yeso tiene mayor resistencia a flexión que la que tendría si el material mejorador no se hubiera incluido en la mezcla, el acelerador SÍ? ha incluido en una cantidad y forma de manera tal que el tablero de yeso tiene mayo resistencia, que la que tendría si el acelerador no se hubiera incluido en la mezcla.
- 14. El tablero de yeso de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la concentración del material mejorador en la mezcla es de aproximadamente .004 a aproximadamente 2.0% en peso con base en el peso de material sulfato de calcio.
- 15|. El tablero de yeso de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la concentración del material mejorador en la mezcla es de aproximadamente .04 a aproximadamente .16% en peso, con base en el peso de material sulfato de calcio.
- 16. El tablero de yeso de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la concentración del material mejorador en la mezcla es de aproximadamente .08% en peso, con base en el peso de material sulfato de calcio.
- 17. El tablero de yeso de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el material mejorador comprende uno o más de los siguientes ácidos o sales, o sus porciones aniónicas: trimetafosfato de sodio, hexametafosfato de sodio que tiene 6 a 27 unidades fosfato repetitivas, pirofosfato tetrapotasio, tripolifosfato trisódico dipotásico, tripolifosfato de sodio, pirofosfato de tetrasodio, trimetafosfato de aluminio, pirofosfato ácido de sodio, polifosfato de amonio que tiene 1000 a 3000 unidades fosfato repetitivas o ácido polifosfórico que tiene 2 o más unidades de ácido fosfórico repetitivas.
- 18. El tablero de yeso de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el material sulfato de calcio comprende uno o más de; sulfato de calcio anhidrito; sulfato de calcio hemihidrato; o iones de calcio y sulfato.
- 19. El tablero de yeso de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el material sulfato de calcio comprende sulfato de calcio hemihidrato.
- 20. El tablero de yeso de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el material mejorador comprende una o más de las siguientes sales o sus porciones aniónicas: trimetafosfato de sodio, hexametafosf to de sodio que tiene 6 a 27 unidades fosfato repetitivas y polifosfato de amonio que tiene 1000 a 3000 unidades fosfato repetitivas.
- 21. El tablero de yeso de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la mezcla además comprende al menos .015% en peso (con base en el peso de material sulfato de calcio en la mezcla) de iones cloruro o sus sales.
- 22. El tablero de yeso de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la mezcla comprende .02 a 1.5% en peso (con base en el peso de material sulfato de calcio en la mezcla) de iones cloruro o sus sales.
- 23. El tablero de yeso de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque la mezcla además comprende un almidón pregelatinizado.
- 24. El tablero de yeso de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la mezcla además comprende un almidón pregelatinizado.
- 25. El tablero de yeso de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque la concentración del almidón pregelatinizado en la mezcla es de aproximadamente .08 a aproximadamente 0.5% en peso, con base en el peso del material sulfato de calcio.
- 26. El tablero de yeso de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque la concentración del almidón pregelatinizado en la mezcla es de aproximadamente .16 a aproximadamente 0.4% en peso, con base en el peso de material sulfato de calcio.
- 27. El tablero de yeso de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque la concentración del almidón pregelatinizado en la mezcla es aproximadamente 0.3% en peso, con base en el peso de material sulfato de calcio .
- 28. El tablero de yeso de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el núcleo tiene huecos distribuidos uniformemente; y la mezcla además comprende una espuma acuosa.
- 29. El tablero de yeso de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque la espuma acuosa formada a partir de un agente de espumado o una mezcla de agentes de espumado, tiene la fórmula CH3 (CH2) XCH2 (OH2CH2) Y0S03" M+ en donde x es un número de 2 a 20, Y es un número de 0 a 10 y 0 es al menos 50% en peso del agente de espumado o mezcla del agente ds espumado y N es un catión.
- 30. El tablero de yeso de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque Y es O en de 86 a 99% en peso del agente de espumado o mezcla del agente de espumado .
- 31. El tablero de yeso de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la mezcla además comprende un almidón pre-gelatinizado y una espuma acuosa.
- 32. Método para producir un tablero de yeso conformado, caracterizado porque comprende: preparar una solución acuosa uniforme que comprende agua, al menos una sal cloruro, un agente humectante y uno o más materiales mejoradores selecciones del grupo que consiste de: ácidos fosfóricos, cada uno de los cuales comprende una o más unidades de ácido fosfórico; sales o iones de fosfatos condensados, cada una de las cuales comprende dos o más unidades fosfato; y sales monobásicas o iones monovalentes de ortofosfatos, y aplicar la solución acuosa uniforme a un tablero de yeso, en una cantidad y forma suficiente para debilitar el tablero de yeso para permitir que la forma del tablero de yeso se modifique, modificar la forma de tablero de yeso según se desee, y permitir que el tablero de yeso seque para producir el tablero de yeso conformado, la sal cloruro, el material o materiales mejoradores y el agente humectado, se han aplicado al tablero de yeso en una cantidad y forma, de manera tal que la forma modificada del tablero de yeso conformado se logra en un tiempo más corto y el tablero de yeso conformado tiene mayor resistencia a deformación permanente que si la sal cloruro, material mejorador y agente humectante no se han aplicado al tablero de yeso.
- 33. El método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque la solución aplicada además comprende un almidón pre-gelatinizado.
- 34. El método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque la solución aplicada además comprende un desespumante.
- 35. El método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque la solución aplicada tie;ne una concentración de sal cloruro de .05 a 1.0% en peso de solución.
- 36. El método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque la solución aplicada tiene una concentración de agente humectante de .05 a .3% en peso de solución.
- 37. El método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque la solución aplicada tiene una concentración de material mejorador de .05 a .05% en peso de solución.
- 38. El método de conformidad con la reivindicación 33, caracterizado porque la solución aplicada tiene una concentración de almidón de .025 a .2% en peso de solución.
- 39. El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque la solución aplicada tiene una concentración de desespumante de .01 a .05% en peso de solución.
- 40. El método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque el tablero de yeso es un tablero cubierto con papel .
- 41. El método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque la solución acuosa uniforme se aplica a solo a un lado del tablero de yeso.
- 42. Un tablero de yeso conformado que se prepara por el método de la reivindicación 32.
- 43. Método para producir un tablero de yeso conformado, que comprende: aplicar al tablero de yeso una solución ac .osa uniforme que comprende agua y un agente humectante, aplicar a un tablero de yeso una solución acuosa uniforme que comprende agua y al menos una sal cloruro, aplicar al tablero de yeso, antes de permitir que el tablero ds yeso seque, una solución que comprende uno o más materiales mejoradores seleccionados del grupo que consiste de: ácidos fosfóricos, cada uno de los cuales comprende una o más unidades de ácido fosfórico; sales o iones de fosfatos condensados, cada una de los cuales comprende dos o más unidades fosfato; y sales monobásicas o iones monovalentes de ortofosfatos, modificar la forma de tablero de yeso según se desea, y permitir que el tablero de yeso seque para producir el tablero de yeso conformado, la sal cloruro, el material o materiales mejoradores y el agente humectante se han aplicado al tablero de yeso en una cantidad y forma de manera tal que la forma modificada del tablero de yeso conformado se logre en un tiempo más corto y el tablero de yeso conformado tiene mayor resistencia a deformación permanente que es la sal cloruro, material mejorador y .agente humectante no se hubieran aplicables al tablero de yeso.
- 44. El método de conformidad con la reivindicación 43, caracterizado porque una solución que comprende almidón pregelatinizado también se aplica al tablero de yeso antes de secado del tablero.
- 45,. El método de conformidad con la reivindicaci n 43, caracterizado porque una solución que comprende un desespumante también se aplica al tablero de yeso antes ds secado del tablero.
- 46. El método de conformidad con la reivindicación 43, caracterizado porque la solución aplicada comprende sal cloruro tiene una concentración de sal cloruro ie .05 a 1.0% en peso de solución.
- 47. El método de conformidad con la reivindicación 43, caracterizado porque la solución aplicada que; comprende el agente humectante, tiene una concentración de agente humectante de .05 a .3% en peso de solución.
- 48. El método de conformidad con la reivindicación 43, caracterizado porque la solución aplicada que comprende el material o materiales mejoradores tiene una concentración de material mejorador de .05 a .5% en peso de solución.
- 49. El método de conformidad con la reivindicación 44, caracterizado porque la solución aplicada que comprende almidón, tiene una concentración de almidón de .025 a .2% en peso de solución.
- 50. El método de conformidad con la reivindicación 45, caracterizado porque la solución aplicada que comprende un desespumante tiene una concentración de desespumante de .01 a .05% en peso de solución.
- 51. El método de conformidad con la reivindicación 43, caracterizado porque el tablero de yeso es un tablero de yeso cubierto con papel .
- 52. El método de conformidad con la reivindicación 43, caracterizado porque la sal cloruro, material o materiales mejoradores y el agente humectante se secan a solo un lado del tablero de yeso.
- 53. Un tablero de yeso conformado que se prepara por el método de la reivindicación 43.
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