MXPA03007436A

MXPA03007436A - Procedimiento de reduccion de peso de placas de escayola.

Info

Publication number: MXPA03007436A
Application number: MXPA03007436A
Authority: MX
Inventors: Garcin Robert
Original assignee: Lafarge Platres
Priority date: 2001-03-06
Filing date: 2002-03-05
Publication date: 2004-10-15
Also published as: FR2821838B1; ATE370922T1; CA2439851C; CA2439851A1; DE60221972D1; ZA200306314B; UA78697C2; NO20033933L; RU2003129512A; JP2004521852A; FR2821838A1; BR0207896A; WO2002070427A1; PL363890A1; RU2277077C2; EP1368282A1; PL205528B1; AR033869A1; US20040099362A1; KR100814450B1

Abstract

Procedimiento de fabricacion de placas de escayola que presentan una densidad de nucleo inferior a 0,77, que comprende las etapas de formacion de una espuma a partir de agua y de un agente tensioactivo que consiste en por lo menos un alquilsulfato de formula H(CH2)nOSO3-M+, en la que n es un numero comprendido entre 6 y 16, M es un cation monovalente, y el numero medio de atomos de carbono nm, es de 9 a 10, y la introduccion de la espuma obtenida en una pasta de escayola, caracterizado porque la cantidad de agente tensioactivo introducido no excede de 0,32 g/l de pasta de escayola. Aplicacion a la fabricacion de placas de escayola de peso reducido.

Description

PROCEDIMIENTO DE REDUCCIÓN DE PESO DE PLACAS DE ESCAYOLA La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de placas de escayola de peso reducido . Una placa de escayola es un elemento paralelepipédico constituido por escayola (sulfato de calcio dihidratado) recubierto por un cartón o un papel o también por fibras minerales sobre cada una de sus caras . El material compuesto así formado presenta buenas propiedades mecánicas, sirviendo las hojas sobre las caras tanto de armazón como de ornamento. El núcleo de escayola se obtiene a partir de una pasta de escayola formada principalmente mediante una mezcla de sulfato de calcio hidratable y agua, con la adición si llega el caso de adyuvantes usuales. Por la expresión "sulfato de calcio hidratable" se ha de entender, en la presente memoria, un sulfato de calcio anhidro (anhidrita II o III) o un sulfato de calcio semi-hidratado (CaS04-½H2O) en su forma cristalina a o ß. Dichos compuestos son bien conocidos para la persona experta en la materia y se obtienen generalmente por cocción de un yeso. La pasta se endurece rápidamente por hidratación de la escayola. A continuación, las placas se calientan en secadores con el fin de eliminar el exceso de agua. La reducción de peso de las placas de escayola, además de su resistencia mecánica, constituye una apuesta importante. Con el fin de reducir el peso de la placa de escayola, es corriente introducir aire en la pasta añadiendo una espuma a la pasta de escayola. La reducción de la densidad de las placas de escayola se investiga por su doble interés económico: por una parte, ello permite reducir el peso del producto y facilitar de este modo su transporte, y por otra parte, ello permite superar la limitación de la cadencia de producción por la disminución de la demanda de escayola. En realidad, la calcinación del yeso requiere tiempo y es posible que esta etapa sea un elemento limitativo de la velocidad de la línea de producción. La disminución de la demanda de escayola permite además reducir los costes de producción relacionados con la cocción. Por lo tanto, la reducción de la densidad de las placas de escayola permite disminuir los costes de transporte, aumentar la velocidad de la línea y al mismo tiempo disminuir los costes de producción. Se conocen diferentes composiciones de agentes tensioactivos para reducir el peso de las placas de escayola. Con frecuencia, dichas composiciones contienen alquiletersulfatos . Así, se describe una composición de agentes tensioactivos a base de alquilsulfatos y alquiletersulfatos en el documento WO 95/16515. En dicha composición, la relación entre alquilsulfatos y alquildi-ó trietersulfatos es de por lo menos 12 : 1, con preferencia entre 30 : 1 y 60 : 1. Los alquilsulfatos solos son indeseables. En realidad, una placa de escayola obtenida con un alquilsulfato solo, presenta una reducción de peso muy mediocre . El documento US 5.643.510 describe la utilización de una mezcla de alquilsulfatos y alquiletersulfatos con el fin de controlar el tamaño de las burbujas de aire en las placas de escayola. El documento indica que los alquilsulfatos, que forman espumas inestables, no se utilizan solos, ya que la obtención de una placa con una densidad dada necesitaría un consumo aproximadamen e 3 veces superior al de un agente tensioactivo que comprende un alquiletersulfato. De este modo, el agente tensioactivo preferente es una mezcla que contiene aproximadamente el 10 % de alquiletersulfato . Sin embargo, la utilización de alquilsulfatos en lugar de un alquiletersulfato como agente tensioactivo presenta ciertas ventajas. En realidad, mientras que el alquilsulfato se puede obtener mediante sulfatación directa del alcohol graso correspondiente, es necesario pasar por una etapa de etoxilación para obtener el alquiletersulfato . Dicha etapa no es solamente costosa, sino que puede conducir además a la formación de productos secundarios indeseables. El problema que se propone resolver la invención consiste por lo tanto en proponer un procedimiento para la fabricación de placas de escayola de peso reducido poco costosas utilizando un agente tensioactivo que sea poco costoso y que esté fácilmente disponible. Por regla general, la calidad de un agente tensioactivo se evalúa en relación con el volumen de espuma que permite obtener. En realidad, para la obtención de un volumen dado de espuma, parece lógico que se consumirá una mayor cantidad de~ agente tensioactivo con débil poder espumante. Esto presenta incidencias económicas sobre el precio de coste de la placa de escayola . Sin embargo, la estabilidad de la espuma antes de su introducción en la pasta de escayola, y posteriormente en la misma, constituye asimismo un factor nada despreciable. De este modo, a un volumen igual, una espuma poco estable conducirá a una placa de escayola menos ligera que una espuma estable. Según el documento US 5.643.510, los alquilsulfatos forman espumas poco estables en la pasta de escayola. Resulta por otra parte claro que la placa de escayola debe presentar, incluso con peso reducido, adicionalmente características comparables a las de las placas que no se han reducido de peso, tal como en lo que se refiere a la resistencia mecánica. La calidad de la unión entre la pasta de escayola y las caras de la placa, tanto en ambiente seco como húmedo, constituye también una exigencia de calidad que se trata de satisfacer. La invención se basa en la comprobación de que si ciertas composiciones de alquilsulfatos presentan en general un ligero sobreconsumo con respecto a las mezclas con alquiletersulfatos , éstas permiten la obtención de placas de escayola que presentan una reducción de peso considerable. En vista de tal reducción de peso, el sobrecoste económico eventual está grandemente compensado. En realidad, la economía generada por la reducción de peso puede representar hasta 7 veces el sobrecoste asociado con el consumo suplementario de agente tensioactivo. El balance resulta por lo tanto globalmente muy positivo. Las placas de escayola así reducidas de peso presentan además características de resistencia mecánica y de unión con las caras externas perfectamente aceptables . Este efecto sorprendente parece asociado a una interacción entre el agente tensioactivo, la espuma y la pasta de escayola. En realidad, si bien el poder espumante de dichos alquilsulfatos es con frecuencia menos elevado en comparación con el de los agentes tensioactivos usuales que comprenden alquiletersulfatos, se comprueba que algunos de entre ellos permiten la obtención de espumas compatibles con la pasta de escayola. Además, al contrario de la enseñanza de la técnica anterior, se ha encontrado que el sobreconsumo es muy moderado y puede incluso en ciertos casos ser nulo. Parece que dicho efecto es por lo menos parcialmente debido a una muy buena compatibilidad entre la pasta de escayola y la espuma, en función de sus viscosidades respectivas. Más particularmente, parece que la fluidez de las dos fases se puede regular de manera que la mezcla se haga sin una pérdida excesiva del volumen de espuma. De este modo, se mejora la eficacia de la espuma generada por el agente tensioactivo. Parece pues que el consumo de agente tensioactivo así como su capacidad de reducción de peso no son únicamente una función del poder espumante del mismo, sino que depende asimismo de la combinación compleja de los otros parámetros del procedimiento. Esto hace pensar que en particular las características físico-químicas de la pasta de escayola, y especialmente su fluidez, tienen una influencia sobre el efecto de la reducción de peso obtenida . La invención tiene pues por objeto un procedimiento para la fabricación de placas de escayola que presentan una densidad de núcleo inferior a 0,77, y que comprende las etapas de : formación de una espuma a partir de agua y un agente tensioactivo que consiste en por lo menos un alquilsulfato de fórmula - H (CH2) nOS03~M+, en la que n es un número comprendido entre 6 y 16, M es un catión monovalente, y el número medio de átomos de carbono nm es de 9 a 10, e introducción de la espuma obtenida en una pasta de escayola, caracterizado porque la cantidad de agente tensioactivo introducido no excede de 0,32 g/1 de pasta de escayola. Se entiende por "densidad" la relación de la masa de un volumen dado de pasta de escayola a la masa de dicho volumen de agua. Por densidad de núcleo, se entiende la densidad de la placa de escayola con exclusión del material que recubre las caras. Con preferencia, el consumo de agente tensioactivo es inferior a 0,24 g/1, y en particular inferior a 0,16 g/1 de pasta de escayola. En general, el consumo es superior a 0,05 g/1 de pasta de escayola para las placas con un espesor de 12,5 mm, y de 0,02 g/1 para las placas con un espesor de 6 mm. La placa de escayola producida presenta con preferencia una resistencia a la compresión superior a 2 MPa, y en particular superior a 3 MPa. Según un modo de realización preferido, el agente tensioactivo comprende del 5 al 60 % en peso de dodecilsulfato . Según un modo de realización preferido, el agente tensioactivo comprende del 40 al 95 % en peso de decilsulfato . Según otro modo de realización preferido, el agente tensioactivo comprende del 5 al 60 % en peso de octilsulfato . El agente tensioactivo particularmente preferido comprende del 5 al 15 % en peso de octilsulfato de sodio y del 85 al 95 % en peso de decilsulfato de sodio . El agente tensioactivo particularmente preferido presenta un número medio de átomos de carbono comprendido entre 9,5 y 10, con preferencia de 9,7 a 9,9. Con preferencia, M se selecciona entre sodio, potasio, magnesio y amonio. Según un modo de realización, el agente tensioactivo comprende además un secuestrante y/o un hidrótropo . La invención se refiere asimismo a la utilización de un agente tensioactivo para reducir el pes"o de las placas de escayola, que consiste en por lo menos un alquilsulfato de fórmula H (CH2) n0S03_M+, en la que n es un número comprendido entre 6 y 16, M es un catión monovalente, y el número medio de átomos de carbono nm es de 9 a 10, siendo la cantidad utilizada inferior a 0,32 g/1 de pasta de escayola. Con preferencia, dicho agente tensioactivo se utiliza para la obtención de placas de escayola que presentan una densidad de núcleo inferior a 0,77, en particular inferior a 0,74 y muy par icularmente inferior a 0,72. La densidad de núcleo es sin embargo generalmente superior a 0,48. Se describirán con detalle ahora otras características y ventajas de la invención en la siguiente descripción. La composición de escayola comprende escayola, agua y una composición de agentes tensioactivos . Ésta puede contener además otros aditivos, tales como los que se utilizan habitualmente . Adicionalmente , la espuma formada por la composición de agentes tensioactivos considerada permite obtener reducciones de peso comparables para placas de escayola realizadas con diferentes tipos de yeso. De este modo, la composición de agentes tensioactivos es ventajosa en el sentido de que es poco sensible a la calidad del yeso que se utiliza. Por otra parte, las características de la espuma formada por la composición de agentes tensioactivos son poco sensibles a la temperatura. Así, cuando la temperatura del agua varía, el volumen de espuma generada permanece sensiblemente constante. Además, se observa que la calidad de unión entre la escayola y la hoja externa de las placas de escayola es notable. Las características mecánicas de las placas de escayola se evalúan usualmente por la resistencia a la flexión del núcleo, la dureza del núcleo, la dureza a la bola y la resistencia a la compresión de la placa de escayola. Resulta de una gran importancia práctica asimismo la resistencia que opone la placa de escayola a la introducción de una cabeza de clavo de ¼ de pulgada, lo que se ha convenido en denominar el "nail pulí test" o resistencia a la penetración. Las condiciones de este ensayo se describen en la norma ASTM C 73 - procedimiento B . Además, se comprueba que las placas de escayola obtenidas muestran una buena unión entre la escayola y la hoja externa. Una composición de agentes tensioactivos apropiada para la puesta en práctica del procedimiento es, por ejemplo, una mezcla de alquilsulfatos de C8 y CXo tal como el Emal A10 DE comercializado por KAO CORPORATION SA. Es, sin embargo, asimismo posible proceder a una mezcla a partir de otros alquilsulfatos o de mezclas de alquilsulfatos pax'a llegar a una composición que tenga un número medio de átomos de carbono de 9 a 10. Los alquilsulfatos que presentan la fórmula H(CH2)nOS03M se obtienen en general mediante sulfatación de los alcoholes correspondientes. En principio, n es la mayoría de las veces un número par debido a la mejor disponibilidad de dichos alcoholes. Sin embargo, se pueden utilizar igualmente los alquilsulfatos con n impar en el ámbito de la invención. Con preferencia, la cadena de los alquilsulfatos que entran en la composición comprende de 8 a 12 átomos de carbono . La composición de agentes tensioactivos puede comprender además un agente idrotrópico . Dichos agentes hidrotrópicos son, por ejemplo, metanol, etanol, isopropanol, etilen-glicol , propilen-glicol, polietilen-glicol y polipropilen-glicol , así como monoalquiléteres de etilen-glicol, alquil-poliglicósidos y sus mezclas. Venta osamente, la composición puede comprender un agente secuestrante o quelante, que permite mantener en solución los iones de magnesio o de calcio en particular en agua dura. Dichos agentes secuestrantes o quelantes son, por ejemplo, ácidos hidroxicarboxílicos y sus sales, aldosas y cetosas, complejantes minerales, más particularmente fosfatos, boratos y polifosfatos , complej antes orgánicos seleccionados más particul rmente entre el grupo que comprende EDTA, NTA, etc. y derivados del ácido fosfórico de estructura polimérica que contienen grupos hidroxi y/o amina y/o carboxilato. La espuma obtenida permite introducir en la placa de escayola del 0,01 al 0,04 % en peso de agente tensioactivo (expresado en estado seco) con respecto al peso de la placa. La espuma representa un volumen comprendido entre el 20 y el 40 % del de la placa de escayola . La pasta de escayola espumada puede contener por otra parte ventajosamente adyuvantes que se utilizan usualmente, tales como fluidificantes, aceleradores, almidón, etc. La invención se comprenderá mejor con respecto a los siguientes ejemplos, que se proporcionan a título ilustrativo y no limitativo.

EJEMPLOS Ejemplo 1 Se preparan miniplacas con un superficie de 0,1 m2 que tienen un espesor de 12,5 mm a partir de escayola de St . Loubés, que es una escayola que se obtiene por cocción instantánea de un yeso natural que presenta las siguientes características : - contenido de yeso : 68,8 % - anhidrita : 0,90 % - magnesia : 3,70 % - dolomita : 8,80 % - talco : 0,80 % - flogopita : 1,10 % - microlina : 3,80 % - cuarzo : 9,50 % - celestina : 0, 60 % - clinocloro : 2, 00 % Dichas placas se preparan de la siguiente manera: Se prepara una espuma mediante agitación durante 1 minuto en un generador de espuma del tipo Hamilton Beach regulado a una tensión de 55 voltios de una mezcla de 5,25 mi de una solución de 50 g/1 de una composición constituida por alquilsulfatos de sodio que contiene el 42 % en peso de C8, y el 53 % en peso de CIO siendo el número medio de átomos de carbono nm, teniendo en cuenta las masas molares de los constituyentes, de 9, con 170 mi de agua a una temperatura de 22 °C. La espuma se introduce a continuación en una mezcla de 700 g de agua a una temperatura de 50 °C y 1.130 g de escayola a una temperatura de 22 °C. La pasta de escayola se deposita entre dos hojas de cartón. Se elimina el excedente después del llenado. La miniplaca se seca a continuación en una estufa a una temperatura regularmente creciente de 100°C a 200°C en 15 min, y después regularmente decreciente de 200°C a 90°C en 25 minutos.

Ejemplo 2 Se fabrican placas de escayola según el ejemplo 1, pero sustituyendo la composición de agentes tensioactivos por la misma cantidad de un agente tensioactivo que contiene el 25 % en peso de alquilsulfato C8 y el 75 % en peso de alquilsulfato CIO. El número medio de átomos de carbono nm en la composición es de 9,5.

Ej emplo 3 Se fabrican placas de escayola según el ejemplo 1, pero sustituyendo la composición de agentes tensioactivos por la misma cantidad de un agente tensioactivo que contiene el 11 % en peso de alquilsulfato C8 y el 89 % en peso de alquilsulfato CIO. El número medio de átomos de carbono nm en la composición es de 9,8.

Ej emplo ¾ Se fabrican placas de escayola según el ejemplo 1, pero sustituyendo la composición de agentes tensioactivos por la misma cantidad de un agente tensioactivo que contiene el 33,3 % en peso de alquilsulfato C8, el 58,4 % en peso de alquilsulfato CIO y el 8,3 % en peso de alquilsulfato C12. El número medio de átomos de carbono nm en la composición es de 9,5.

Ej emplo 5 Se fabrican placas de escayola según el ejemplo 1, pero sustituyendo la composición de agentes tensioactivos por la misma cantidad de un agente tensioactivo que contiene el 75 % en peso de alquilsulfato C8 y el 25 % en peso de alquilsulfato CIO. El número medio de átomos de carbono nm en la composición es de 8,5.

Ejemplo 6 Se fabrican placas de escayola según el ejemplo 1, pero sustituyendo la composición de agentes tensioactivos por la misma cantidad de un agente tensioactivo que contiene un alquilsulfato (AS) y un alquiletersulfato (AES) . Este agente tensioactivo se vende por la sociedad STEPAN con la denominación Al hafoamer. Las placas que se producen según los ejemplos, una vez secas hasta peso constante de acuerdo con la norma francesa NF P 72-302, se pesan y se determina su densidad de núcleo. Los resultados se indican en la siguiente tabla 1.

Tabla 1 * Ejemplos comparativos Las composiciones según la invención permiten obtener sin un sobreconsumo excesivo, en ?-elación con las mezclas de alquilsulfatos y alquiletersulfatos , reducciones de peso comparables. El ejemplo 3 ilustra una composición de agentes tensioactivos utilizada de forma preferente . Para evaluar las propiedades mecánicas de las placas, se mide la resistencia a la compresión a partir de una muestra de 5 x 5 cm2 tomada de la placa . La dureza a la bola y la carga de rotura del núcleo (ensayo de flexión en tres puntos) se miden según la norma NF P 72-302. La dureza del núcleo y la resistencia a la penetración (nail pulí test) se miden según la norma ASTM C473, procedimiento B . Los resultados obtenidos ponen en evidencia que con una composición de agentes tensioactivos según la técnica anterior (ejemplo 6) , cuando se tiene una densidad de núcleo equivalente, las prestaciones mecánicas que se obtienen son inferiores a las que se consiguen gracias al procedimiento según la invención. Las prestaciones que se obtienen con la composición según el ejemplo 5 corresponden a placas que presentan una densidad de núcleo más elevada.

De este modo, con una prestación mecánica suficiente, el modo de realización preferente corresponde al que conduce a una reducción de peso máxima. Los resultados de las mediciones se indican en la siguiente tabla 2. Tabla 2 * Ejemplos comparativos Por otra parte, las placas de escayola preparadas se han caracterizado por la medición de la adherencia entre el cartón y el núcleo. La medición consiste en arrancar el cartón y evaluar el porcentaje de desprendimiento del cartón con respecto al núcleo. El ensayo de adherencia seca se realiza sobre una placa seca. El ensayo de adherencia húmeda después de 2 horas se realiza después de una rehumidificación durante 2 horas a una temperatura de 30 °C en una atmósfera controlada al 90 % de humedad. Los resultados se muestran en la tabla 3 siguiente.

Tabla 3 *ejemplos comparativos Los resultados ponen en evidencia la superioridad de las composiciones según la invención en cuanto a la adherencia tanto seca como húmeda después de 2 horas, especialmente en comparación con agentes tensioactivos que contienen alquiletersulfatos .

Claims

REIVINDICACIONES

1. - Procedimiento para la fabricación de placas de escayola que presentan una densidad de núcleo inferior a 0,77, que comprende las etapas de-. formación de una espuma a partir de agua y un agente tensioactivo que consiste en por lo menos un alquilsulfato de fórmula H (CH2) nOS03"M+, en la ' que n es un número comprendido entre 6 y 16, M es un catión monovalente, y el número medio de átomos de carbono nm es de 9 a 10, e introducción de la espuma obtenida en una pasta de escayola, caracterizado porque la cantidad de agente tensioactivo introducido no excede de 0,32 g/1 de pasta de escayola.

2. - Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el consumo de agente tensioactivo es inferior a 0,24 g/1 de pasta de escayola.

3. - Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la placa de escayola producida presenta una resistencia a la compresión superior a 2 MPa.

4. - Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el agente tensioactivo comprende del 5 al 60 % en peso de dodecilsulfato .

5. - Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el agente tensioactivo comprende del 40 al 95 % en peso de decilsulfato .

6. - Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el agente tensioactivo comprende del 5 al 60 % en peso de octilsulfato .

7. - Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que M se selecciona entre sodio, potasio, magnesio y amonio.

8. - Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el agente tensioactivo comprende del 5 al 25 % en peso de octilsulfato de sodio y del 75 al 95 % en peso de decilsulfato de sodio.

9. - Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el agente tensioactivo comprende del 5 al 15 % en peso de octilsulfato de sodio y del 85 al 95 % en peso de decilsulfato de sodio.

10. - Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el agente tensioactivo comprende además un secuestrante.

11. - Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el agente tensioactivo comprende además un hidrótropo.

12. - Utilización de un agente tensioactivo para reducir el peso de las placas de escayola, que consiste en por lo menos un alquilsulfato de fórmula H (CH2) nOS03"M+, en la que n es un número comprendido entre 6 y 16, M es un catión monovalente, y el número medio de átomos de carbono nm es de 9 a 10, siendo la cantidad utilizada inferior a 0,32 g/1 de pasta de escayola.

13. - Utilización según la reivindicación precedente, en la que la placa de escayola presenta una densidad de núcleo inferior a 0,77.