COMPOSICIONES PARA JUNTA DE CINTA CON SISTEMA DE ESPESADOR DE CARBQXIMETILO (CMC) CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a composiciones útiles como materiales para sellar juntas en la industria de los materiales de construcción. En particular, esta invención se refiere' al uso de carboximetilcelulosa (CMC) con un alto grado de sustitución de caraboximetilo (CMDS) y al uso de una cantidad reducida de arcilla para mejorar las composiciones para junta de cinta. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las paredes de paneles de yeso son generalmente formadas de grandes paneles los cuales están clavados, atornillados, o pegados sobre los montantes de paredes de edificios. Las juntas en donde secciones de paneles están colocadas a tope entre ellas son cubiertas con .un conjunto de junta y después se integra una cinta de refuerzo de fibra de vidrio o papel dentro del compuesto de junta y se deja secar. Una vez seco el compuesto de junta, se coloca una segunda aplicación de compuesto de junta sobre la junta y se deja secar. Se aplica también un recubrimiento del compuesto de junta para cubrir las cabezas de clavo o tornillos o cualquier grieta en la pared de paneles y se deja secar. Después del secado de los compuestos de junta, la junta y el recubrimiento- de clavos o tornillos son ligeramente pulidos y la pared recibe después un acabado con un material decorativo como, por ejemplo, pintura.. Típicamente, las composiciones de junta de cinta, que se conocen normalmente como compuestos de junta, contienen un aglomerante, un sistema de espesador, un rellenador, agua, un biocida, arcilla y mica. Esta composición de junta es una composición de mezcla preparada, de tipo de secado normalmente vendida en botes de 19 litros (cinco galones) o cajas corrugadas. El agua y el rellenador son los ingredientes que conforman el mayor porcentaje en peso en la composición de junta. Los compuestos de junta ya sea son compuestos de peso regular que son de tipo tradicional o compuestos ligeros. Los compuestos de junta de peso regular tienen un peso de aproximadamente 1.55 a 1.65 g/cc (de aproximadamente 13 a 14 libras por galón [ppg] ) mientras que los compuestos de junta ligeros tienen un peso de aproximadamente 0.9 a 1.2 g/cc (de aproximadamente 8 a 10 libras por galón) . El compuesto de junta ligero se está volviendo el compuesto más deseable en la industria. Aún cuando la arcilla de atapulgita es la arcilla de elección para el control de la reología del compuesto de junta de cinta, proporciona a la composición de junta de cinta muchas propiedades indeseables. La arcilla de atapulgita (1) es un factor clave que provoca inestabilidad de reología y viscosidad con el enve ecimiento del compuesto de junta, (2) puede contribuir a la formación de grietas durante el secado, (3) puede proporcionar una textura granulosa a la composición de junta de cinta que requiere de un manejo repetido con la cuchara para proporcionar una superficie lisa en la pared, (4) · es. un producto natural que requiere ya sea de estandarización de lote a lote por parte del usuario o bien cambios constantes en los requisitos de agua y el nivel de uso de arcilla debido a variación natural, (5) provoca variación en cuanto a la magnitud del encogimiento durante el secado, especialmente cuando los niveles de uso deben ser alterados debido a la variación de lote a lote, y (6) puede causar una variación no deseada del color en el compuesto de junta. Independientemente de lo anterior, la arcilla de atapulgita se utiliza típicamente en el rango de 1.5 a 3.5% en peso. Existen beneficios relacionados con el uso de CMC en compuestos de junta. No atrapa/arrastra aire, por consiguiente la formación de pequeños hoyos después de lijar no será un problema. Normalmente, la CMC no proporciona una lisura suficiente a un compuesto de junta. Sin embargo, cuando se reduce el nivel de arcilla de atapulgita, si ofrece una lisura suficiente. Aun cuando se ha utilizado CMC en composiciones de junta de cinta como reemplazo de arcilla y/o mica, es difícil colocarla en un compuesto de junta primariamente debido a la presencia de cationes de bajo peso molecular tales como Mg++, A1+++ o Ca++. Aún en concentraciones relativamente bajas, estas especies catiónicas pueden formar complejo con la CMC, lo que resulta en formación de gel con una reologia indeseable de compuesto de junta. Los investigadores han encontrado formas para que productos de CMC específicos tengan un desempeño aceptable en ciertas condiciones. La Patente Norteamericana 3,891,582 divulga una composición de junta para el sellado de paneles de yeso para pared que contiene un aglomerante resinoso, piedra caliza, arcilla, mica, lubricante, estabilizador y un espesador que se mezclan con agua para formar un producto que es normalmente aplicado con cuchara. Use utiliza CMC fibrosa insoluble en agua, como sustituto de asbesto. La Patente Norteamericana 5,336,318 divulga compuestos de junta sin arcilla preparados con espesadores típicos aceptados en la industria en combinación con un espesador asociativo. Esta composición no puede ser utilizada cuando se emplea una piedra caliza de dolomita. La Patente Norteamericana 5,382,287 divulga el uso de CMC súper absorbente con grado de sustitución de carboximetilo (CMDS) dentro de un rango de 0.35 a 0.75 y un grado de polimerización (DP) entre 200 y 4000 para servir como agente de hinchamiento y puede reemplazar la arcilla y/o mica en una formulación de compuesto de junta cuando se utiliza una cantidad de 0.01 la 0.5% en peso. La Patente Norteamericana 5,512,616 divulga una composición de compuesto de junta que utiliza el HPGuar no boratada. Se indica específicamente que no puede utilizar guar no derivatizado . No se hace mención a niveles reducidos de arcilla. La presente invención utiliza guar no derivatizada cuando la arcilla de atapulgita es reducida a niveles muy debajo de la práctica estándar, por ejemplo, a 0.25 - 0.75% (de 1.5 a 2.5% es "típico"). Ninguna de la técnica anterior divulga la presente invención. Sin embargo, a pesar de lo que se sabía en la técnica anterior, siguió existiendo la necesidad de un medio más sencillo para producir compuestos de junta de cinta. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a una composición de compuesto de junta de cinta -de tipo de secado, en forma de mezcla preparada, que comprende un aglomerante, un sistema de espesador, un rellenador, agua y. un biocida, en donde el sistema de espesador comprende una carboximetilcelulosa (CMC) sódica no reticulada con un grado inferior de sustitución (DS) de 0.76 y un límite inferior de grado de polimerización (DP) de 1,000 y está presente en una cantidad de 0.01 a 0.6% en peso con base en el peso total de la composición. En la presente composición, la arcilla y la mica pueden estar presentes en cantidades menores, si están presentes. En otras palabras, la arcilla y la mica son . opcionales y pueden estar presentes en una cantidad 'desde cero por ciento hasta 0.75 por ciento en peso. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Se ¦ encontró de manera sorprendente que la arcilla de atapulgita puede ser utilizada en composiciones para junta de cinta de tipo de secado, en mezcla preparada con CMC con una C DS de al menos 0.76, si la arcilla se mantenía una cantidad de 0.5% en peso o menos en compuesto de junta de peso regular, y 0.75% en peso en compuesto de junta de peso ligero. Antes de la presente invención, la arcilla tenía un efecto negativo sobre la estabilidad de la viscosidad del compuesto, especialmente a temperaturas elevadas, es decir, a temperaturas superiores a aproximadamente 38° C (100° F) , la temperatura exacta dependiendo del tipo de compuesto de junta y de los tipos y proporciones de materias primas. Además, la arcilla de atapulgita afecta también negativamente la resistencia a las grietas de los compuestos de junta de tipo de secado. Por consiguiente, ha sido un objetivo reducir significativamente o eliminar la arcilla de atapulgita de estos tipos de compuestos de junta con el objeto de eliminar estos inconvenientes de la arcilla. De conformidad con la presente invención, las composiciones de compuesto de junta de tipo de secado de esta invención contienen un aglomerante, un sistema de espesador, un rellenador, agua, un biocida, arcilla (sujeto a las limitaciones presentadas arriba) y, opcionalmente, mica. Ingredientes adicionales comúnmente utilizados en compuestos de junta son conservadores, agentes humectantes, removedores de espuma, y plastificantes . Estos ingredientes adicionales son normalmente utilizados en cantidades menores generalmente dentro de un rango de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 1.0% con base en el peso seco total de la composición. AGLOMERANTE : El aglomerante comúnmente utilizado en composiciones de compuesto de junta de tipo de secado, en mezcla preparada, son emulsiones de látex tales como alcohol polivinilico, látex de acetato de vinil etileno o látex de poli (acetato de vinilo) , que son ácidas. El aglomerante resinoso es un agente coalescente que al secar el cemento forma una matriz delgada para sujetar la arcilla, mica, piedra caliza, y en el presente caso, la CMC. En otras palabras, el aglomerante es la matriz que mantiene los demás ingredientes en sus lugares apropiados con el objeto de formar el producto deseado. Por consiguiente, el aglomerante es un ingrediente esencial en el compuesto de junta. Otros materiales que pueden ser utilizados como aglomerantes incluyen almidón, caseína, poliacrilamida, y copolimeros de acrilamida y ácido acrilico. En general, el aglomerante de látex está dentro de un rango desde un limite inferior de aproximadamente 1% hasta un limite superior de aproximadamente 3%, preferentemente aproximadamente 2.5% en peso, con base en el peso total de la composición. SISTEMA DE ESPESADOR: El sistema de espesador de la presente invención puede ser carboximetilcelulosa (CMC) sódica solamente que tiene ciertas características o bien el sistema de espesador puede contener una mezcla de otros modificadores de la reologia con la CMC. La CMC divulgada aquí en combinaciones ya sea con co-espesador no iónico/modificadores de reologia tales como MHPC o guar u otros, o en combinación con oros productos de CMC no cubiertos por esta invención puede utilizarse en compuestos de junta de cinta como modificador de reologia y al mismo tiempo como sustituto parcial o completo de arcilla atapulgita. Esta reducción/eliminación de la arcilla permite la eliminación de las características negativas asociadas con el uso de arcilla, mientras mantiene las propiedades reológicas positivas normalmente proporcionadas por la arcilla y sus interacciones con otros minerales y polímeros solubles en agua. El nivel de mica, una de cuyas funciones es cancelar los efectos negativos de la arcilla (por ejemplo, formación de grietas) , puede ser reducido de manera significativa. (Es común no utilizar mica en compuestos de junta de peso ligero, pero es un ingrediente común en productos de peso regular.
La CMC de la presente invención debe tener un limite inferior de CMDS de 0.76, preferentemente 0.78, y un limite superior de 1.5, preferentemente 1.2. Esta CMC debe tener también un limite inferior de grado de polimerización (DP) de 5000, preferentemente 6000 con un limite superior de 25,000, preferentemente 20,000. Otros modificadores de reologia que pueden ser utilizados en combinación con la CMC de la presente invención son, por ejemplo, etilhidroxietilcelulosa (EHEC) , hidroxietilcelulosa (HEC) , hidroxietilcelulosa hidrofóbicamente modificada, hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) , metilhidroxietilcelulosa (MHEC) , hidroxipropil guar, y guar no derivatizado . La cantidad del sistema de espesador en la composición de compuesto de junta puede estar dentro de un rango desde un limite inferior de aproximadamente 0.01% en peso, preferentemente 0.3% en peso con base en el peso seco total de. los ingredientes de compuesto de junta (excluyendo el agua presente en la composición de compuesto de juntas) . El limite superior del sistema de espesador es de aproximadamente 0.6% en peso. RELLENADQRES: Los reíleñadores son un ingrediente importante en los compuestos de junta. Sirven para agregar cuerpo al compuesto de junta, hacer que el compuesto sea económico, y controlar el pH de la composición. Rellenadores convencionales que pueden ser utilizados ya sea solos o en combinación en la presente invención incluyen carbonato de calcio, dihidrato de sulfato de calcio (yeso), y piedra caliza dolomítica. Se puede utilizar el hemihidrato de sulfato de calcio (yeso de Paris) como componente menor en presencia de otros rellenadores con el objeto de controlar mejor el tiempo de abertura y la formación de grietas y otras propiedades de compuesto de junta. El rellenador preferido es carbonato de calcio finamente molido. El rellenador es un polvo seco que comprende habitualmente al menos aproximadamente 45% en peso, preferentemente 50% en peso, con base en el peso de la composición de compuesto de junta, y generalmente cae dentro del rango de aproximadamente 45 hasta un limite superior de aproximadamente 65% en peso. Con el objeto de alcanzar el pH deseado de la composición de 8 a 10, el rellenador es el ingrediente alcalino principal y por consiguiente, es el ingrediente principal que controla el pH. Si por alguna razón el rellenador no puede proporcionar el ajuste adecuado del pH, en caso necesario, se puede agregar también un modificador de pH con el objeto de elevar la alcalinidad de la composición. AGUA: El agua se agrega a los ingredientes secos del compuesto de junta para proporcionar la viscosidad de la composición de compuesto de junta generalmente dentro de un rango de aproximadamente 300 a aproximadamente 700 unidades Brabender . Cuando se mezclan los ingredientes secos en un sitio, la cantidad de agua que se agrega para formar un compuesto de junta de mezcla preparada o un compuesto de junta humidificado dependerá de la viscosidad deseada. BIOCIDA: Un biocida es un ingrediente importante en las composiciones de compuesto de junta. Incrementan la vida de anaquel y evitan que la composición se eche a perder. En otras palabras, los biocidas evitan que microorganismos tales como mohos, bacterias y hongos, crezcan en la composición y también en las paredes de la estructura de la construcción en donde se usa. Ejemplos de dos biocidas eficientes aceptados en la industria son: Producto Troysan® 174, (2 [Hidroximetil) amino] etanol) , un biocida de espectro amplio, comercializado por Troy Chemical Corp . ; y Producto Proxel® GXL, (1, 2-bencisotiazolin-3-ona) , un biocida para todos los propósitos; comercializado por ICI Americas .
El biocida debe estar presente generalmente en una cantidad dentro de un rango de un limite inferior de aproximadamente 0.05 hasta un limite superior de aproximadamente 1.0% en peso con base en el peso total de los ingredientes. ARCILLA Y/0 MICA:
De conformidad con la presente invención, arcillas adecuadas para su uso en un compuesto para junta son cualquiera de las sustancias de tierras naturales, de grano fino, en gran medida cristalinas de silicatos de aluminio hidroso que contienen habitualmente sustancias alcalinas, tierras alcalinas, y yerro que conforman el grupo de materiales de arcilla. En este grupo se incluyen sepiolita, montmorillonita, bentonita, ilita, caolín, y atapulgita. La atapulgita es la arcilla preferida. La atapulgita se utiliza típicamente en niveles dentro de un rango de 1.5 a 3.5% del peso total del compuesto de junta. De conformidad con la presente invención, se ha encontrado que los efectos positivos de la arcilla superan los efectos negativos cuando se utiliza en pequeñas cantidades inferior o iguales a aproximadamente 1.0% en peso, preferentemente inferiores a aproximadamente 0.75% en peso, y con mayor preferencia inferiores a 0.5% en peso con base en el peso total de la composición. Se observará también que el límite inferior de la arcilla en esta invención es cero. Estos rangos abarcan todos los pesos, tales como compuestos de peso ligero y compuestos de peso pesado, y pueden variar según las características deseadas del compuesto. Los beneficios de la. arcilla son típicamente utilizados de conformidad con lo descrito en la sección de Antecedentes arriba. Según las variables de la formulación, la eliminación total de la arcilla puede resultar (pero no siempre, como se observará en los ejemplos citados en el presente) en un compuesto de junta con un cuerpo débil, un compuesto de junta difícil de manejar con la cuchara y que presenta dificultades para obtener un espesor uniforme de compuesto de junta con la cuchara. Si los bajos niveles de arcilla citados directamente arriba se utilizan en combinación con la CMC, se elimina este inconveniente potencial y, los efectos positivos adicionales de una menor cantidad de grietas, una textura más suave, un mejor encogimiento obtenido cuando la arcilla está presente en bajos niveles de uso se conservan. INGREDIENTES MISCELÁNEOS: Si se desea un compuesto de junta de tipo de secado de peso ligero que tiene una resistencia mejorada a las grietas, la propiedad de peso ligero puede ser mejorada mediante la incorporación de perlita expandida especialmente tratada en la formulación. Se sabe bien en la técnica que la perlita expandida debe tener un tamaño de partícula que pasará a través de una malla 100, para su incorporación en un compuesto de junta. La perlita expandida es un material muy ligero que contiene muchas grietas y fisuras finas a través de las cuales el agua puede penetrar y podría destruir de esta forma su capacidad de aligerar el compuesto de junta. Como resultado, la perlita expandida es frecuentemente tratada para volverla insensible al agua. El método preferido es tratar la perlita expandida con un compuesto de silicona pero otros materiales pueden también utilizarse para volverla insensible al agua. La perlita expandida especialmente tratada está disponible en el comercio en proveedores tales como Silbrico Corporation. Si se utiliza una perlita no tratada, se debe tomar cautela para evitar una absorción excesiva de agua durante la fabricación y sobre la vida de anaquel esperado del compuesto de junta. Los ejemplos de peso ligero ilustrados aquí fueron preparados utilizando el producto SilCell® 3534 de Silbrico, una perlita con tratamiento superficial comúnmente utilizada en la industria. La perlita puede ser utilizada en cantidades que tienen un limite superior de aproximadamente 8.5% en peso preferentemente 6.0 por ciento en peso. Según preferencias locales, otros ingredientes pueden utilizarse en la formulación de compuesto de junta. Incluyen, sin limitarse a estos ejemplos, agentes que arrastran aire, surfactantes, humectantes, sales amortiguadoras de pH, remoledores de espuma, y mezclas de los mismos. La presente invención tiene muchas ventajas en comparación con la técnica anterior. No se basa en una CMC súper absorbente con solubilidad limitada y comportamiento tixotrópico extremo en medio acuoso. Por consiguiente, la presente invención tiene una ventaja en comparación con la Patente ÜS 5,382,287 en la medida en que el producto de CMC es más fácil de utilizar, no requiere de pasos específicos para fabricar el compuesto de junta que pueden no estar disponibles para todos los fabricantes y usuarios potenciales de la tecnología actual. Asimismo, la tecnología actual permite el uso de niveles inferiores de espesadores de lo que se requiere cuando se práctica la tecnología de la patente US 5,383,287. La evidencia sugiere también que una CMDS más elevada, mayor que 0.75, es tal vez más eficiente, diferenciando también la tecnología actual de la patente 5,383,287. Esto es sorprendente puesto que entre mayor es la CMDS, mayor es la expectativa de la posibilidad de reacción entre los carboxilos ionizados de la CMC y las especies catiónicas típicamente encontradas en los compuestos de junta. Normalmente, los compuestos de junta pueden ser preparados mediante la combinación de todos los ingredientes húmedos y la mezcla durante un minuto para homogeneización . Una mezcla de todos los sólidos se agrega después al recipiente de mezclado, con mezclado continuo. Toda la masa es mezclada durante un total de hasta 20 minutos. Fabricantes diferentes pueden modificar este procedimiento. En general, entre más elevada es la concentración de arcilla, mayor es el tiempo de mezclado requerido. Por consiguiente, el uso de niveles reducidos de arcilla descritos aquí puede en muchos casos permitir la reducción de dicho tiempo de mezclado, con un incremento de la producción total de la planta. Se puede utilizar una CMC con una CMDS > 0.75 y dentro de los limites de Mw y DP proporcionados arriba, en la práctica de esta invención. Los productos Aqualon CMC 7H4XF, X33277-58-3, y X33432-76-2, cuyas propiedades son descritas aqui, el producto Cekol® 100,000 de Noviant y el producto Walocel® 40,000 de Wolff también descritos aqui pueden todos emplearse como espesadores en compuesto de junta de cinta, ya sea solos o bien con un co-espesador, este segundo espesador siendo una CMC seleccionada que no cumple los requisitos de la presente invención y que no puede utilizarse como el único espesador en un compuesto de junta, o bien hidroxietilcelulosa, celulosa, hidroxietilcelulosa hidrofóbicamente modificada, hidroxipropil guar, metilhidroxipropilcelulosa, guar no derivatizado, otros espesadores bien conocidos por parte de las personas con conocimientos en la materia, o combinaciones de los mismos. La elección de o-espesador, y la proporción de los dos (o más) espesadores determinarán si se debe seguir utilizando arcilla atapulgita para proporcionar la reologia deseable al compuesto de junta. Por ejemplo, utilizando 7 partes de guar no derivatizado con 3 partes de producto Cekol® 100,000 se puede eliminar totalmente la arcilla atapulgita cuando se utiliza el espesador a un nivel de 0.5%. Si la mezcla de espesador es guar con producto Aqualon X33432-76-2, también con un nivel de uso total de 0.6% y una proporción en peso 7/3, se puede eliminar otra vez el nivel de atapulgita. Esto muestra que diferentes productos, uno con una CMDS de 0.76 y un DP de 9800, el otro con una CMDS de 0.92 y un DP de 20,000 pueden utilizarse. Sin embargo, si un producto Aqualon con el mismo DP pero una CMDS inferior (0.62) es el componente de CMC con guar en la misma proporción, el compuesto de junta es notablemente más débil, teniendo también un carácter de gel que dificultaría el manejo con la cuchara, puesto que el compuesto de junta se enrolla sobre si mismo. Por consiguiente, se ha encontrado que una CMDS inferior de 0.62 es inaceptable. Una mezcla de tres componentes a un nivel de uso de 0.6%, que consiste de 3.5 partes de CMC 7H4XF + 1.5 partes de producto Cekol 100, 000 + 5.0 partes de guar permite la reducción de la atapulgita a un nivel inferior a 0.25%, el nivel óptimo exacto no se ha determinado todavía (es un nivel finito, > 0%) . Niveles típicos de uso de espesador en productos de peso regular son 0.4 - 0.5% con base en el peso total del compuesto de junta. Se está trabajando para determinar los niveles mínimos de uso para los espesadores que son el tema de esta invención. Un trabajo previo, utilizando CMC ya sea retículada, parcialmente insoluble o tixotrópica, y otros espesadores estándares (pero no CMC soluble ni co-espesador como por ejemplo guar) indicó que niveles desde 0.45 - 0.5% son factibles. Debido a la naturaleza del producto de guar, se espera que niveles totales de espesador al menos desde 0.45 - 0.5% sean factibles en compuesto de junta de peso regular, tal vez desde 0.4% en el caso de pesos ligeros. EJEMPLOS Los ejemplos siguientes ilustran la práctica de la invención, que tienen explotación industrial dentro del marco de la industria de la construcción. Partes y porcentajes se proporcionan en peso a menos que indique lo contrario. La viscosidad fue medida en unidades Brabender (B.U.) de conformidad con lo determinado por ASTM C-474-67. La adhesión fue también medida según ASTM C-474-67. Se midieron las grietas y los cráteres en paneles horizontales con aire forzado a través de los paneles a partir de un ventilador oscilante de 35.5 centímetros (14 pulgadas) durante 45 minutos y se dejó después secar durante la noche utilizando las numéricas de: ninguna (10), huella (9), muy ligera (8), ligera (7), moderada (6), moderada-fuerte (5) o fuerte (4). Técnicas de preparación de compuestos de junta, técnicas de análisis de CMDS y DP se proporcionan también inmediatamente abajo. TÉCNICA DE PREPARACIÓN DE COMPUESTOS DE JUNTA ESTÁNDAR Los ingredientes mostrados en la tabla 1 abajo son los pensados para preparar los compuestos de junta cuyas propiedades se describen aqui . Los ingredientes fueron intimamente mezclados empleando mezcladoras planetarias estándares marca Hobart o Kitchen Aid. Los compuestos de juntas fueron preparados en cantidades de mil gramos, incluyendo el agua. Se agregó la totalidad de los ingredientes líquidos a los recipientes de mezclado, se agitó durante 20-30 segundos. Se elaboró una pre-mezcla de todos los ingredientes secos y las cantidades requeridas de cada componente en una jarra de volumen suficiente de tal manera que los ingredientes pudieran ser agitados previamente para lograr el mezclado. Estos ingredientes secos fueron después agregados al recipiente de mezclado mientras estaba en la posición de "encendido" a la velocidad mas baja. La adición de todos los sólidos se llevo acabo durante un lapso de 15 segundos. La mezcla fue sometida a un proceso de mezclado durante dos minutos, durante dicho lapso de tiempo se formo la pasta cohesiva. El proceso de mezclado fue detenido de tal manera que el material en los lados del recipiente de mezclado y dentro de las cuchillas de mezclado fuese raspado y retornado al cuerpo principal de la pasta. El proceso de mezclado fue reanudado entonces durante 8 minutos después del cual se efectuó otra vez el proceso de raspado. Un proceso de mezclado final de 5 minutos fue requerido para asegurar una humidificación completa y una distribución uniforme de todos los ingredientes. El compuesto de junta fue después cubierto y se dejo reposar durante 16 a 24 horas. En ese momento, después de un mezclado manual ligero, se vertió la viscosidad como se muestra en las tablas 2 y 3. En caso necesario, la viscosidad del compuesto de junta fue reducida a 400 a 425 densidad Bü mediante la adición de pequeñas cantidades de agua, generalmente menos que 3% en peso del compuesto de junta total. Se efectuó entonces la prueba de los compuestos de junta. MEDICIÓN DE LAS CMDS DE PRODUCTOS CMC El producto de CMC fue disuelto en agua e hidrolizado con ácidos trifluorocético (TFA) 2 molar. La solución de CMC/TFA fue después purgada con argón, y en tubo tapado se colocó después en un bloque de calefacción a 120° C durante 8 horas.
La CMC hidrolizada fue secada con una corriente de nitrógeno.
Este material se conoce como la mezcla de monosacáridos de
CMC. Se analizó para la sustitución de carboximetilo por técnicas estándares de cromatografia liquida para obtener la
CMDS. MEDICIÓN DEL GRADO DE POLIMERIZACIÓN DE LOS PRODUCTOS DE CMC El peso molecular relativo de la medición de CMC fue determinado primero por la separación por cromatografía por exclusión de tamaños del polímero en una fase móvil acuosa que consiste de acetato de litio diluido a pH 8.5. La calibración de Mw se efectúa con estándares de poli (oxido de etileno) y poli (etilenglicol) (PEO/PEG) de distribución estrecha. El análisis fue cuantitativo, los valores Mw no fueron absolutos sino que relativos a la calibración de medición al PEO/PEG. Así, el peso molecular promedio en peso (M ) requerido o expresado como en PEO en Daltones. Este método fue aplicado a la medición de CMC. PROTOCOLO DE ANÁLISIS La solución de CMC fue preparada en jarras de 112 gramos (4 onzas) mediante una disolución de 6 mg. de CMC sólida en 320 mi. de agua des-ionizada y agitándola durante la noche. Se agregaron 30 mis de fase móvil de concentración doble a la solución que fue después agitada durante una hora adicional. Las soluciones fueron filtradas y analizadas a través de cromatografía de exclusión de tamaños (SEC) . Un refractómetro diferencial de Hewlett-Packard 1047A fue el detector primario. Esta metodología SEC especifica para medir los pesos moleculares proporcionó el peso molecular promedio en peso (Mw) . El grado de polimerización fue obtenido a partir de Mw dividido entre el peso molecular de la unidad de glucosa de la misma sustitución. Por consiguiente, el DP fue un grado de polimerización promedio en peso (DPW, ) que se conocerá aquí como DP para mayor simplicidad. EJEMPLOS DE DESEMPEÑO DE COMPUESTO DE JUNTA Las formulas especificas de compuestos de juntas que se utilizaron para ilustrar el alcance de la presente invención se muestran en la tabla 1. Los compuestos de junta de "peso regular" ("peso pesado") tradicionales tienen densidades dentro de un rango de 1.43-1.8 g/cc (12-15 libras por galón (ppg) ) mientras que el compuesto de junta de peso ligero tiene densidades de un rango de 0.8-1.3 g/cc (7-11 ppg). Los 21 ejemplos fuero diseñados para ilustrar la utilidad de la CMC como agente activo en compuestos de junta y para definir los limites de dicha utilidad de CMC. A menos que se indique de otra forma en las notas de aquí de tablas aquí, se puede considerar que todos los compuestos de junta presentaron buenas propiedades iniciales, pueden ser fácilmente aplicados por cuchara y alisados en el panel de pared. Algunos cambiaron con el envejecimiento de corto plazo de conformidad como lo indicado en caso apropiado. TABLA 1
EJEMPLOS DE 1 A 9 - COMPUESTOS DE JUNTA DE PESO REGULAR Tabla 2 abajo muestra los componentes específicos de los Ejemplos y resultados de la prueba de viscosidad (BU) , formación de grietas, formación de cráteres, textura y adhesión . TABLA 2 DETALLES ESPECÍFICOS DE COMPUESTOS DE JUNTA PARA PROPÓSITOS
GENERALES DE PESO REGULAR
ta: los ejemplos 8, 8A tienen 0.06% de CMC, 70:30 X33277 -3 : 7-H4XF El ejemplo 1 es un control que utiliza Culminal© MHPC 20000PFR, ¦ como espesador. La formación de grietas y la formación de cráteres son marginalmente aceptables. Con otros productos Culminal MHPC de varias propiedades quimicas, otros trabajos han mostrado mejoras en cuanto a estas dos propiedades . Ejemplo 2 muestra que guar + CMC 7H4XF con arcilla atapulgita al 2% proporciona un compuesto para junta grueso, granuloso que se deterioro visiblemente con el paso del tiempo. Se observará que se utilizó una cantidad total de espesador de 0.06%, no de 0.4%, porque la experiencia pasada, entiende la experiencia adquirida de trabajo para las referencias de patente mencionadas arriba, indicó que 0.4% seria insuficiente. 0.6% es demasiado. El ejemplo 2A proporcionó propiedades de compuesto para junta cuando el espesador total fue reducido a 0.05% se observó que el compuesto para junta seguía conservando una textura granulosa. La viscosidad bajo de 760 (ejemplo 2) a 600 Bü, pero, con el envejecimiento, se elevó también, y la textura de 2A, espesó pero no de manera tan excesiva como en el ejemplo 2, aun cuando suficientemente para impedir que fuera útil. Cuando el nivel de espesor total fue reducido a 0.4%, EJEMPLO 2B, el compuesto de junta fue inicialmente ligeramente débil, con alta de resistencia al corrimiento, y fue difícil de transferir de la cuchara al panel. En poco tiempo, el esfuerzo de formación (carácter de gel) se elevo de manera inaceptable, debido a interacciones de la CMC con la atapulgita. Este comportamiento no era inesperado, habiendo sido observado con otros productos de mezcla de . CMC cuando la arcilla de atapulgita fue utilizada en niveles típicos empleados por la industria. Se llegó a la conclusión que para que la CMC sea un espesador de compuesto de junta útil, el nivel de atapulgita tenía que ser significativamente disminuido. El ejemplo 3 mostró los efectos y disminuyo la arcilla a 0.25%, las otras condiciones permaneciendo iguales como en el ejemplo 2. Un total de 0.6% de espesador, CMC 7H4XF + guar, se utilizó. La viscosidad del compuesto de junta fue 550 BU, la textura fue solamente, ligeramente granulosa, adhesión, resistencia a formación de grietas y de cráteres fueron muy buenas. Con el enve ecimiento de corto plazo, el compuesto para juntas se espeso en una medida menor, era utilizable y de buena calidad después de 3 dias en comparación con los ejemplos 2 y 2A que fueron muy espesos y no utilizables, y 2B que se presentó un espesamiento a un grado ligeramente menor. Los ejemplos 4,5, y 6 fueron efectuados para determinar el rango de utilidad de productos de CMC en compuestos para junta, específicamente cuando se mezclan con un producto de guar. El guar nunca ha logrado aceptación con los productores de compuestos para .juntas debido a que tiende a proporcionar un producto pastoso, difícil de aplicar. Estos ejemplos muestran que puede ser utilizado para proporcionar compuestos para junta de calidad con muy buenas propiedades, cuando se mezclan con dos productos de CMC significativamente diferentes: Aqualon CMC X33432-76-2 (CMDS = 0.92, DP = 20,000) y X33277-58-3 (CMDS = 1.12, DP = 15,600). Ejemplo 4, espesado con una mezcla_ 50/50 de guar y Aqualon CMC X33432-76-2, es un muy buen compuesto para juntas que proporciona propiedades excelentes, incluyendo adhesión. El Ejemplo con Aqualon CMC X33277-58-3, es muy similar al Ejemplo 4; su único punto negativo es una textura ligeramente gruesa. Para eliminar este inconvenientes menor, el nivel total de espesador fue reducido a 0.5% (Ejemplo 6). Este compuesto para justa tiene todas las características positivas de los anteriores, sin textura gruesa o de tipo goma. También contiene solamente 0.25% de arcilla. Las características muy mejoradas en cuanto a formación de grietas y de cráteres con relación al control y a los ejemplos con 2% de arcilla fueron también notables. - Se observa que si el guar fuese el único espesador, el compuesto para junta presentaría inestabilidad, sinéresis (sangrado) ocurriendo en tiempos dependientes de otros ingredientes que están presentes y dependiendo también de la forma de fabricación del compuesto para juntas (por ejemplo, el tiempo de mezclado, pre-mezclado o adición individual de ingredientes clave) . Este inconveniente indeseado no ocurrió en presencia de CMC. Los Ejemplos 7 y 7A muestran que una mezcla de guar más CMC puede utilizarse en ausencia de arcilla. El producto Cekol© 100, 000 de Noviant (CMDS = 0.76, DP = 9800) a un nivel de espesador total de 0.6% fue utilizado en estos dos ejemplos, la reologia fue ligeramente diferente de la reologia obtenida en los ejemplos 4-6 que tienen 0.25% de arcilla. Los productos de los Ejemplos 7 y 7A tienen menos cuerpo y so más sueltos. Sin embargo, estas propiedades se prefieren frecuentemente en regiones en las cuales el clima tiende a ser frió, en donde dicho compuesto para junta "más suelto" adquirirá típicamente cuerpo conforme la temperatura baja a un nivel inferior a los promedios de verano. El Ejemplo 7? muestra que la eliminación de la mica no afectó significativamente las propiedades de compuesto para junta, el único cambio evidente siendo un incremento muy leve en el nivel de por si ya bajo de formación de grietas. Con referencia al Ejemplo 1 se observa que el control, con 5% de mica y sin CMC, presenta una mayor frecuencia de formación de grietas.
Los Ejemplos 8 y 8A muestran que CMCs pueden emplearse como los únicos espesadores en un compuesto para junta. En ausencia de arcilla, las superficies de compuesto de arcilla tienden a secarse sin protecciones apropiadas; y, se observa habitualmente un cuerpo débil. as CMCs utilizadas aqui fueron Aqualon X33277-58-3, descrito arriba, y 7H4XF, en una proporción de 70:30. El producto X33277-58-3 de Aqualon corresponde estrechamente al desempeño del producto Cekol 100,000 de Noviant, que se utilizó en los Ejemplos 7 y 7?. El Ejemplo 8, que tiene más de 10 semanas de edad, conserva las características reológicas que tenía a la hora de su elaboración, no se espesa ni se vuelve de tipo caucho, y su superficie no muestra signos de secado. El Ejemplo 8A muestra cómo el nivel típico de arcilla de 2% provocará que el compuesto de junta arriba adquiera una consistencia de tipo caucho en poco tiempo. En menos de "tres días, el Ejemplo 8A presentó una consistencia elástica, de tipo caucho, no fluyó, y no pudo ser extendido. Estas propiedades no podrían ser eliminadas con el mezclado o corte del compuesto para junta. Se ha determinado que 1.0% es excesivo, 0.75% puede ser aceptable, según las demás variables de compuesto para junta, y 0.5% es habitualmente aceptable. En ningún caso niveles de arcilla inferiores a 0.5% proporcionaron propiedades inaceptables al compuesto para junta. EJEMPLO 9 Este Ejemplo Ilustra que es preferible pero no necesario utilizar guar como parte del paquete de espesador. Si se considera necesario utilizar un co-espesador para mejoras especificas en una formulación dada, MHPC con CMCs proporcionan propiedades excelentes al compuesto para junta. Otro trabajo anterior ha mostrado que polímeros Nexton® HMHEC tienen también un buen desempeño con relación a CMC. Se espera que los mismos resultados puedan obtenerse con otros tipos de CMC utilizados en la presente divulgación en combinación con otros espesadores típicos de compuestos para junta/modificadores de reología, incluyendo, sin limitarse a estos ejemplos, hidroxietilcelulosa, Nexton HMHEC, metilhidroxietilcelulosa, y éteres de guar derivatizados . EJEMPLOS 10 A 15 — COMPUESTOS PARA JUNTA DE PESO LIGERO Los Ejemplos 10-15 muestran los beneficios y las limitaciones del uso de CMC en formulaciones de peso ligero que contienen perlita. Las propiedades de los compuestos para juntas se ilustran abajo. La Tabla 3 abajo muestra los componentes específicos de los Ejemplos y los resultados de la prueba de viscosidad (Bü) , formación de grieta, formación de cráteres, textura y adhesión. TABLA 3 DETALLES ESPECÍFICOS DE COMPUESTOS PARA JUNTA DE PESO LIGERO
Ej.# % de % de % de % MHPC % CMC Tipo de CMC BU Formación Formación Textura Adhesión arcimica Guar de de lla grietas cráteres
10 2.0 0 0 0.5 0 450 9 8 sm 80% 11 0 0 0 0 0.6 7H4XF 600 8 8 85%
11A 0 0 0 0 0.5 7H4XF 550 8 8 sm 80%
12 0 0 0 0 0.6 X33432-76-2 530 9 9 sm 90%
12A 0 0 0 0 0.5 X33432-7S-2 490 9 9 sm 90%
13 0 0 0.3 0 0.3 X33432-76-2 510 8 8 sm 85%
14 0.75 0 0.3 0 0.3 X33432-76-2 480 9 9 srti 85%
15 0.75 0 0 0.3 0.3 X33432-76-2 520 10 8 sm 100%
Las definiciones siguientes describen los ingredientes empleados en las tablas 2 y 3. Tipos de CMC: (1) X33432-76-2, Aqualon, CMDS = 0.92, DP = 20,000 (2) CMC 7H4XF, Aqualon CMDS = 0.78, DP = 7500 (3) Cekol 100,000, Noviant, CMDS = 0.76, DP = 9800 (4) X33277-58-3, Aqualon, CMDS = 1.12, DP = 15,600 (5) alocel 4000, Wolff, CMDS = 0.78, DP = 9800. Co-Espesadores : Galactosol 20H5F1 guar Culminal: MHPC 20000PFR (compuesto para junta de peso regular) Methocel : J75MS (Compuesto para junta de peso ligero) Calificaciones Numéricas: formación de grietas y formación de cráteres: 10: ¦ Ninguna 9: Huella 8 : Muy ligera 7 : Ligera 6: Moderada 5: Moderada - fuerte 4 : Fuerte Textura: sm = lisa gr = granulosa (si. = ligeramente) Adhesión: porcentaje base, medición de la adherencia de una cinta de papel sobre el panel de pared de yeso. El Ejemplo 10 es el Ejemplo de control gue muestra las propiedades del compuesto para junta cuando Methocel® J75MS de Dow es el espesador/modificador de reologia. El compuesto para junta es aceptable en la mayoría de los aspectos. Se encontró que la adhesión era del 80%, lo que se considera generalmente por muchos como el mínimo absoluto para compuestos para junta comercialmente aceptables. Los Ejemplos 11 y 11A muestran las propiedades proporcionadas al compuesto de junta cuando CMC 7H4XF es el espesador, en ausencia de arcilla. El compuesto de junta tiene una textura espesa cuando se elabora; en 24 horas, se espesó hasta el punto de no poder aplicarse. De diluirse o prepararse con más agua, siguió ocurriendo el espesamiento, aún cuando en menor medida. El compuesto para junta podría ser utilizable si y solamente si se utilizara dentro de 5 - 6 horas después de la preparación. (Las propiedades del compuesto de junta fueron medidas dentro de este marco temporal). El Ejemplo 11A muestra que la reducción de la concentración de CMC a 0.5% resultó en una ligera disminución de la adhesión, igual a lo que se obtuvo con el control. No se muestra en la Tabla 3, pero se enfatiza que el nivel de CMC de 0.5% mejoró la estabilidad con el envejecimiento. El compuesto para junta se espesó ligeramente, pero fue utilizable y pudo ser fácilmente aplicado después de 3 dias de envejecimiento. Seguía faltando resistencia al corrimiento (cuerpo) a pesar de la viscosidad incrementada (580 BU) . Resultados similares fueron obtenidos con otros ejemplos de CMC que presentaban CMDS inferior a 0.9. Se llega a la conclusión que CMC con una CMDS mínima > 0-76 puede proporcionar satisfactoriamente propiedades satisfactorias a un compuesto para junta de peso ligero y será razonablemente estable con el envejecimiento. Y, los Ejemplos 12 y siguientes muestran que una CMDS de 0.92 proporcionará las propiedades requeridas al compuesto para junta de peso ligero, inicialmente y (no se muestra en la Tabla 3, pero se indica aquí) con el enve ecimiento. Se encontró también que la CMC con una CMDS de 1.12 se comporta de manera similar al presente Ejemplo. La CMC con una CMDS de 1.12 tiene una viscosidad inferior, un peso molecular menor, y un DP inferior; por consiguiente, ajustes ya sea en el contenido de CMC o en el nivel de agua serían necesarios para adecuarse exactamente a las propiedades obtenidas con la CMC con una CMDS de 0.92. Una CMDS de 1.12 proporciona también un compuesto para juntas que es estable con el tiempo. Los Ejemplos 12 y 12A muestran los efectos positivos de incrementar la CMDS a 0.92, en ausencia de arcilla. ? diferencia de lo observado en los Ejemplos 11 y 11A, estos compuestos para junta fueron de excelente calidad, inicialmente y después de envejecimiento. Se observó una excelente adhesión, una formación mejorada de grietas en comparación con el control. El Ejemplo 13 ilustra la utilidad del guar como co-espesador con el mismo CMS. El compuesto para junta otra vez es muy aceptable, con una textura ligeramente más espesa que lo que se obtiene con el Ejemplo 12 arriba, teniendo la misma concentración de espesador, pero 100% de CMC. La resistencia al corrimiento es ligeramente mejor en el caso del Ejemplo 13; es posible que si los compuestos para junta fuesen diluidos para uso con herramientas automáticas, se observarían diferencias . en cuanto a las propiedades de aplicación. Lo que se preferiría es evidentemente cuestión de gusto personal del usuario (y del fabricante) , y se mencionan aquí solamente para mostrar que existen diferencias debido a la presencia de guar. Los Ejemplos 14 y 15 ilustran las propiedades obtenidas en presencia de arcilla, en el nivel de 0.75%, cuando se utilizan combinaciones ya sea de CMC + guar o bien CMC + MHPC para espesar los compuestos para junta. Ambos son de excelente calidad. Sus propiedades reológicas son diferentes debido a la presencia de arcilla. La elección es otra vez una cuestión de preferencia personal. Cuando se eleva el nivel de arcilla al 1%, se empieza a observar una cierta inestabilidad y granulosidad. Se llega a la conclusión que cuando la CMC es la totalidad o una parte del paquete de espesador, el nivel de arcilla no debe rebasar aproximadamente 0.75% con el objeto de optimizar las propiedades de compuesto para junta. Se mostró también que propiedades aceptables fueron obtenidas en ausencia de arcilla. Las reologias difieren, la preferida siendo una cuestión de elección personal. Se ha observado también que el nivel de uso de espesadores que contienen CMC puede ser disminuido a niveles desde 0.4%. Mientras se ha descrito la invención con relación a modalidades especificas, se entenderá que no se contempla que estas modalidades sean limitativas y muchas variaciones y modificaciones, particularmente con relación a las mezclas de polímeros, son posibles sin salirse del alcance, intención, y espíritu de esta invención.