MXPA06012317A - Sistemas a base de cemento que utilizan auxiliares de plastificacion/extrusion preparados a partir de pelusas de algodon natural. - Google Patents

Sistemas a base de cemento que utilizan auxiliares de plastificacion/extrusion preparados a partir de pelusas de algodon natural.

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MXPA06012317A
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Dieter Schweizer
Wolfgang Hagen
Wolfgang Hildebrandt
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Abstract

Una composicion mezclada de un eter celulosico formado a partir de pelusas de algodon natural y por lo menos un aditivo se mezcla en una composicion de mortero de extrusion de cemento donde la cantidad del eter celulosico en la composicion del mortero de extrusion de cemento se reduce significativamente. Cuando se mezcla esta composicion de mortero de extrusion de cemento con una cantidad suficiente de agua y se extruye para formar un objeto con una formacion de grieta comparable o inferior, las propiedades de plastificacion y/o extrusion del mortero humedo resultante son mejoradas o comparables como comparadas cuando se utilizan eteres celulosicos similares convencionales.

Description

SISTEMAS A BASE DE CEMENTO QUE UTILIZAN AUXILIARES DE PLASTIFICACIÓN/EXTRUSIÓN PREPARADOS A PARTIR DE PELUSAS DE ALGODÓN NATURAL CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona a una composición mezclada para proceso de extrusión de cemento utilizando un agente de retención de agua mejorado y/o un auxiliar de plastificación/extrusión que se prepara a partir de pelusas de algodón natural.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los morteros basados en cemento, tradicionales son con frecuencia simples mezclas de cemento y arena. La mezcla seca se mezcla con agua para formar un mortero. Estos morteros tradicionales, per se, tienen deficiente fluidez o manejabilidad y operabilidad. Consecuentemente, la aplicación de estos morteros exige bastante trabajo, especialmente en los meses de verano bajo condiciones de clima caliente, debido a la rápida evaporación o remoción del agua a partir del mortero, lo cual resulta en inferior o deficiente operabilidad así como periodos de destapado y corrección cortos e hidratación insuficiente del cemento. Las características físicas de un mortero endurecido tradicional se influencian fuertemente por su proceso de hidratación, y de este modo, por la velocidad de remoción de agua del mismo durante la operación de fraguado. Cualquier influencia, la cual afecta estos parámetros al incrementar la velocidad de remoción de agua o al disminuir la concentración de agua en el mortero en el comienzo de la reacción de fraguado, puede provocar un deterioro de las propiedades físicas y formación de grietas dentro del mortero resultante .. Para superar o para minimizar los problemas de pérdida de agua antes mencionados, la técnica anterior describe los usos de éteres celulósicos como agentes de retención de agua para mitigar este problema. Un ejemplo de esta técnica anterior es la Patente Norteamericana 4,501,617 que describe el uso de hidroxipropilhidroxietilcelulosa (HPHEC) como . auxiliar de retención de agua para mejorar la manejabilidad o fluidez del mortero. Los usos del éter celulósico en aplicaciones de mortero secas se describen en las patentes de la técnica anterior, tal como DE 3046585, EP 54175, DE 3909070, DE3913518, CA2456793, EP 773198. La publicación alemana 4,034,709 Al describe el uso de pelusas de algodón natural para preparar éteres celulósicos' como aditivos para morteros hidráulicos basados en cemento o composiciones de concreto. Los éteres celulósicos (los CE) representan una importante clase de polímeros solubles en agua comercialmente importantes. Estos CE son capaces de incrementar la viscosidad del medio acuoso. Esta capacidad de viscosidad de un CE se controla principalmente por su peso molecular, sustituyentes químicos unidos a éste, y las características conformacionales de la cadena polimérica. Los CE se utilizan en muchas aplicaciones, tales como construcción, pinturas, alimentos, cuidado personal, farmacéuticos, adhesivos, detergentes/productos de limpieza, yacimientos petrolíferos, industria papelera, cerámicas, procesos de polimerización, industria de la piel y tejidos. Metilcelulosa (MC) , metilhidroxietilcelulosa (MHEC) , etilhidroxietilcelulosa (EHEC) , metilhidroxipropilcelulosa (MHPC) , hidroxietilcelulosa (HEC) e hidroxietilcelulosa hidrofóbicamente modificada (HMHEC) ya sea sola o en combinación se utilizan más ampliamente para formulaciones de mortero secas en la industria de la construcción. Por una formulación de mortero seco se quiere decir una mezcla de yeso, cemento y/o cal como el aglutinante inorgánico utilizado ya sea solo o en combinación con agregados (por ejemplo, sílice y/o arena/polvo de carbonato) y aditivos. Para su uso, estas mezclas secas se mezclan con agua y se utilizan como materiales húmedos. Para las aplicaciones pretendidas, se requieren polímeros solubles en agua que proporcionan viscosidad elevada en la disolución en agua. Al utilizar MC, MHEC, MHPC, EHEC, HEC o HMHEC o combinaciones de los mismos, se consiguen propiedades deseadas del mortero seco tales como retención elevada de agua (y consecuentemente un control definido del contenido de agua y la formación menor de grietas) . Además, puede observarse una operabilidad y consistencia satisfactoria del material resultante. Ya que un incremento en la viscosidad de la solución de CE resulta en capacidad de retención de agua mejorada y propiedades de adhesión, los CE de peso molecular elevado son deseables con el fin de operar más eficientemente y redituablemente. Con el fin de conseguir viscosidad de solución elevada, el éter celulósico de partida tiene que seleccionarse cuidadosamente. Actualmente, al utilizar pelusas de algodón purificado o pulpas de madera de viscosidad elevada, la viscosidad de solución al 2% en peso más elevada que puede conseguirse es aproximadamente 70,000-80,000 mPas (utilizando un viscómetro Brookfield RVT a 20°C y 20 rpm, utilizando un huso del número 7) . Los éteres celulósicos (los CE) utilizan como auxiliares de extrusión en aplicación de extrusión de cemento. En esta aplicación, una mezcla seca basada en cemento se mezcla con agua. En la etapa de extrusión subsiguiente, el material plastificado se extruye mediante un dado de extrusión. Con el fin de conseguir plasticidad de los materiales basados en cemento, es necesario un agente de plastificación, el cual proporciona buena plasticidad a la mezcla basada en cemento así como extrusión estable y adecuada y suficiente resistencia antes de cochura. Aquí, por razones de costo, es deseable tener similar o incluso mejor plasticidad en un nivel de adición inferior. Debido a sus propiedades de buen enlace, son necesarios los éteres celulósicos de viscosidad elevada para tener buenas propiedades de plastificación. Además, debido a su capacidad de retención de agua elevada estos CE de viscosidad elevada evitan una pérdida muy rápida de agua dentro del mortero basado en cemento, lo cual resulta en la formación de menos grietas . Debido a su retención de agua, adhesión y propiedades de enlace, los éteres celulósicos tales como metilcelulosa, metilhidroxietilcelulosa, metilhidroxipropilcelulosa, hidroxietilcelulosa o hidroxietilcelulosa hidrofóbicamente modificada (HMHEC) o combinaciones de los mismos, se utilizan normalmente como auxiliares en estos procesos de extrusión de cemento. Ejemplos de esta técnica anterior son ÜS2003071392, JP9142962, JP8225355, JP8183647 y JP4164604. Existe aún una necesidad en el proceso de extrusión de cemento para tener un agente ' de retención de agua que puede utilizarse en una manera redituable para mejorar las propiedades de rendimiento de plastificación y extrusión así como para reducir la tendencia para formación de grietas del material extruido resultante. Con el fin de ayudar a conseguir este resultado, se preferiría proporcionar un agente de retención de agua que proporcione una viscosidad de solución Brookfield de preferencia mayor de aproximadamente 80,000 mPas y aún redituable para uso como un espesante y/o agente de retención de agua.
COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente' invención se relaciona a una composición mezclada para uso en una composición de mortero de extrusión de cemento de una celulosa ya sea en una cantidad de 20 a 99.9% en peso de alquilhidroxialquilcelulosas e hidroxialquilcelulosas, y mezclas de las mismas, preparadas a partir de pelusas de algodón natural, y al menos un aditivo en una cantidad de 0.1 a 80% en peso de agentes espesantes orgánicos o inorgánicos, agentes anti-pandeo, agentes de arrastre de aire, agentes humectantes, desespumantes, superplastificantes, superabsorbedor, dispresantes, complexantes de calcio, retardadores, aceleradores, repelentes acuosos, polvos redispersables, biopolímeros y fibras; Cuando la composición mezclada se utiliza en una composición de mortero de extrusión de cemento seco y se mezcla con una cantidad suficiente de agua, la composición de mortero de extrusión de cemento produce un mortero de extrusión de cemento que puede utilizarse como mortero para extrusión de tuberías, ladrillos, placas, soportes de separación u otros objetos en donde la cantidad de la composición mezclada en la composición de mortero se reduce significativamente con la formación comparable o inferior de grietas mientras las propiedades de plastificación y/o extrusión del mortero húmedo resultante se mejoran o es comparable como se comparan, cuando se utilizan éteres celulósicos similares convencionales. La presente invención también se dirige a una composición de mortero de extrusión basada en cemento seco de un cemento hidráulico, material agregado fino y un agente de retención de agua y/o auxiliar de plastificación o extrusión de al menos un éter celulósico preparado a partir de pelusas de algodón natural . Cuando se mezcla la composición de mortero de extrusión basada en cemento seco con una cantidad suficiente de agua, ésta produce un mortero que puede utilizarse como el mortero para la extrusión de tuberías, ladrillos, placas, soportes de distancia u otros objetos en donde la cantidad del éter celulósico en el mortero se reduce significativamente con la formación comparable o inferior de grietas mientras las propiedades de plastificación y/o extrusión se mejoran o son comparables como se comparan, cuando se utilizan éteres celulósicos similares convencionales .
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Se ha encontrado que ciertos éteres celulósicos, particularmente alquilhidroxialquilcelulosas e hidroxialquilcelulosas, hechas de pelusas de algodón natural (RCL) tienen viscosidad de solución inusualmente elevada relativa a la viscosidad de éteres celulósicos comerciales, convencionales hechos a partir de pelusas de algodón purificados o pulpas de. madera de viscosidad elevada. El uso de estos éteres celulósicos en composiciones de mortero de extrusión de cemento proporciona varias ventajas (es decir, costo inferior en el uso y mejores propiedades de aplicación) y propiedades de rendimiento mejoradas que hasta ahora no son posible de conseguir utilizando éteres celulósicos convencionales . Se utiliza la extrusión de cemento, por ejemplo, con el fin de producir ladrillos basados en cemento, tuberías, soportes de separación o paneles. En el proceso de extrusión, una masa basada 'en cemento plastificado se extruye mediante un dado de un extrusor con el fin de proporcionar una cierta forma a la masa. De acuerdo con esta invención, los éteres celulósicos de la alquilhidroxialquilcelulosas e hidroxialquilcelulosas se preparan a partir de pelusas de algodón natural seccionadas o enteras. El grupo alquilo de las alquilhidroxialquilcelulosas tiene 1 a 24 átomos de carbono y el grupo hidroxialquilo tiene 2 a 4 átomos de carbono. También, el grupo hidroxialquilo de las hidroxialquilcelulosas tiene 2 a 4 átomos de carbono. Estos éteres celulósicos proporcionan beneficios inesperados y sorprendentes al mortero de extrusión de cemento. Debido a la viscosidad extremadamente elevada de los CE basados en RCL, podría observarse el rendimiento de aplicación eficiente en el mortero de extrusión de cemento. Los CE basados en RCL proporcionan buena plasticidad al material basado en cemento. Aún en el nivel de uso inferior de los CE basados en RCL como se compara, utiliza actualmente los CE comerciales de viscosidad elevada, rendimiento de aplicación similar o mejorado con respecto a la formación de grietas (grietas menores) , se consiguen las propiedades de plastificación y/o extrusión. De acuerdo con la presente invención, la composición mezclada tiene una cantidad de éter celulósico de 20a 99.9% en peso, de preferencia 70 a 99.5% en peso. Los CE no iónicos solubles en agua, basados en RCL de la presente invención incluyen (como los CE primarios) , particularmente, alquilhidroxialquilcelulosas e hidroxialquilcelulosas hechas a partir de pelusas de algodón natural (RCL) . Ejemplos de tales derivados incluyen metilhidroxietilcelulosas (MHEC) , metilhidroxiporpilcelulosas (MHPC) , metiletilhidroxietilcelulosas (MEHEC) , etilhidroxietilcelulosas (EHEC) , etilhidroxietilcelulosas hidrofóbicamente modificadas (HMEHEC) , hidroxietilcelulosas (HEC) e hidroxietilcelulosas hidrofóbicamente modificadas (HMHEC), y mezclas de las mismas. Los sustituyentes hidrofóbicos pueden tener 1 a 25 átomos de carbono, dependiendo de su composición química, éstos pueden tener, cuando es aplicable, un grado de metilo o etilo de sustitución (DS) de 0.5 a 2.5, una sustitución molar de hidroxialquilo (HA-MS) de aproximadamente 0.01 a 6, y una sustitución molar de hidroxialquilo (HS-MS) de aproximadamente 0.01 a 0.5 por unidad de anhidroglucosa. Más particularmente, la presente invención se relaciona al uso de estos CE no iónicos solubles en agua, como un agente de retención de agua eficiente y/o un auxiliar de plastificación o extrusión en composiciones de mortero de extrusión de cemento seco siendo auxiliares en el proceso de extrusión de cemento. Al practicar la presente invención, los CE convencionales hechos de pelusas de algodón purificado y pulpas de madera (los CE secundarios) pueden utilizarse en combinación con los CE basados en RCL. La preparación de varios tipos de CE a partir de celulosas purificadas se conoce en la técnica. Estos CE secundarios pueden utilizarse en combinación con los CE de RCL primarios para practicar la presente invención. Estos CE secundarios se referirán en esta solicitud como los CE convencionales, debido a que la mayoría de ellos son productos comerciales o se conocen en el mercado y/o la literatura. Ejemplos de los CE secundarios son metilcelulosa (MC) , metilhidroxietilcelulosa (MHEC) , metilhidroxipropilcelulosa (MHPC) , hidroxietilcelulosa (HEC) , etilhidroxietilcelulosa (EHEC) , metiletilhidroxietilcelulosa (MEHEC) , etilhidroxietilcelulosas hidrofóbicamente modificadas (HMEHEC) , hidroxietilcelulosas hidrofóbicamente modificadas (HMHEC) , sulfoetilmetilhidroxietilcelulosas (SEMHEC) , sulfoetilmetilhidroxipropilcelulosas (SEMHPC) , y sulfoetilhidroxietilcelulosas (SEHEC) . De acuerdo con la presente invención, una modalidad preferida hace uso de MHEC y MHPC teniendo una viscosidad de solución Brookfield acuosa de más de 80,000 mPas, de preferencia de más de 90,000 mPas, como se mide en un viscómetro Brookfield RVT a 20 °C y 20 rpm, y una concentración de 2% en peso utilizando un huso del número 7. De acuerdo con la presente invención, la composición mezclada tiene una cantidad de al menos un aditivo de entre 0.1 a 80% en peso, de preferencia entre 0.5 y 30% en peso. Ejemplos de los aditivos son agentes espesantes orgánicos o inorgánicos y/o agentes de retención de agua secundarios, agentes anti-pandeo, agentes de arrastre de aire, agentes humectantes, desespumantes, superplastificantes, superabsorbedor, dispersantes, complexantes de calcio, retardadores, aceleradores, repulsares acuosos, polvos redispersables, biopolímeros y fibras. Un ejemplo del agente espesante orgánico es polisacáridos. Otros ejemplos de aditivos son agentes quelantes de calcio, ácidos de fruta, y agentes activos de superficie. Ejemplos más específicos de los aditivos son homo o copolímeros de acrilamida. Ejemplos de tales polímeros son poliacrilamida, poli (acrilamida-acrilato dé co-sodio) , poli (acrilamida-ácido co-acrílico) , poli (acrilamida-metilpropansulfonato de co-sodio-acrilamido) , poli (acrilamida-ácido co-acrilamido metilpropalsulfónico) , poli (acrilamida-cloruro de co-dialildimetilamonio) , poli (acrilamida-cloruro de co- (acriloilamino)propiltrimetilamonio) , poli (acrilamida-cloruro de co- (acriloil) etiltrimetilamonio) y mezclas de los mismos . Ejemplos de aditivos polisacáridos son éter de almidón, almidón, guar, derivados de guar, dextrano, quitina, quitosan, xilano,- goma de xantano, goma welan, goma gellan, mañano, galactano, glucano, arabinoxilano, alginato y fibras de celulosa. Otros ejemplos específicos de los aditivos son gelatina, polietilenglicol, caseína, sulfonatos de lignina, naftalen-sulfonato, condensado de melamina-formaldehído sulfonado, condensado de naftaleno-formaldehído sulfonado, poliacrilatos, éter de policarboxilato, sulfonatos de poliestireno, fosfatos, fosfonatos, homo o copolímeros reticulados de ácido acrílico y sales de los mismos, sales de calcio de ácidos orgánicos que tienen 1 a 4 átomos de carbono, sales de alcanoatos, sulfato de aluminio, aluminio metálico, bentonita, montmorillonita, sepiolita, fibras de poliamida, fibras de polipropileno, alcohol poiivinílico y homo, co o terpolímeros basados en acetato de vinilo, éster maleico, etileno, estireno, butadieno, versatato de vinilo y monómeros acrílicos . Las composiciones mezclas de esta invención pueden prepararse por una amplia variedad de técnicas conocidas en el arte anterior. Ejemplos incluyen mezclado en seco simple, rocío de soluciones o fusiones sobre materiales secos, co-extrusión o co-molienda. De acuerdo con la presente invención, la composición mezclada cuando se utiliza en un mortero de extrusión de cemento seco y se mezcla con una cantidad suficiente de agua para producir un mortero, la cantidad de la mezcla, y consecuentemente el éter celulósico, se reduce significativamente. La reducción de la mezcla o éter celulósico es al menos 5%, de preferencia al menos 10%. Incluso con tales reducción en el CE, comparables a la formación inferior de grietas se encuentra y el comportamiento de plastificación y/o extrusión del mortero húmedo es comparable o se mejora como se compara cuando se utilizan éteres celulósicos similares convencionales. La composición mezclada de la presente invención pueden comercializarse directa o indirectamente por fabricantes de mortero basados en cemento quienes pueden utilizar tales mezclas directamente en sus instalaciones de fabricación. La composición mezclada puede mezclarse también por costumbre a requerimientos preferidos de diferentes fabricantes . La composición de mortero de extrusión de cemento de la presente invención tiene una cantidad de CE de aproximadamente 0.05 a 2.0% en peso. La cantidad de al menos un aditivo es desde aproximadamente 0.0001 a 15% en peso. Estos porcentajes en peso se basan en el peso total seco de todos los ingredientes de la composición de mortero basada en cemento seco. De acuerdo con la presente invención, las composiciones de mortero basadas en cemento seco tienen material agregado presente en la cantidad de 10-90% en peso, de preferencia en la cantidad de 20-80% en peso. Ejemplos del material agregado son arena de sílice, dolomita, piedra caliza, agregados de peso ligero (por ejemplo, poliestireno expandido, esferas de vidrio huecas, perlita, corcho, vermiculitas expandidas) , trozos de caucho (reciclados a partir de llantas de carros), y ceniza suelta. Por "fino" se quiere decir que los materiales agregados tienen tamaños de partícula de hasta 3.0 mm, de preferencia 1.0 mm. De acuerdo con la presente invención, el componente de cemento hidráulico se presenta en la cantidad de 10-90% en peso y de preferencia en la cantidad de 15-70% en peso. Ejemplos del cemento hidráulico son cemento Portland, cemento chatarra Portland, cemento de sílice ahumada Portland, cemento pozzolana Portland, cemento de esquisto quemado Portland, cemento de piedra caliza Portland, cemento compuesto . Portland, cemento a alto horno, cemento de pozzolana, cemento compuesto y cemento de aluminato de calcio. De acuerdo con la presente invención, la composición de mortero seco basada en cemento tiene una cantidad de al menos un aglutinante mineral de entre 10 y 80% en peso, de preferencia entre 20 y 60% en peso. Ejemplos de al menos un aglutinante mineral son cemento, pozzolana, chatarra a alto horno, cal hidratada, yeso y cal hidráulica. De acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, se preparan éteres celulósicos de acuerdo a la Solicitud de Patente Norteamericana No. de Serie 10/822,926, presentada el 13 de abril del 2004, la cual se incorpora en la presente para referencia. El material de partida de la presente invención es una masa de fibras de pelusas de algodón natural no purificado que tiene una densidad de volumen de al menos 8 gramos por 100 mi. Al menos 50% en peso de las fibras en esta masa tienen una longitud promedio que pasa a través de un tamiz norteamericano, número 10 del tamaño de filtro (aberturas de 2 mm) . Esta masa de pelusas de algodón natural no purificado se prepara obteniendo una masa suelta de un primer corte, segundo corte, tercer corte y/o pelusas de algodón natural, no purificado producidas por molino o mezclas de las mismas que contienen al menos 60% de celulosa como se mide por AOCS (American Oil Chemists' Society) Método Oficial Bb 3-47 y convirtiendo la masa suelta a una longitud en donde al menos 50% en peso de las fibras pasa a través de un tamiz estándar norteamericano de tamaño No. 10. Se preparan derivados de éter celulósico utilizando la masa desmenuzada mencionada anteriormente o fibras de pelusas de algodón natural como el material de partida. La masa cortada de pelusas de algodón natural se trata primero con una base en una lechada o proceso de sólidos elevados en una concentración de celulosa de más de 9% en peso para formar una lechada de celulosa activada. Luego, se hace reaccionar la lechada de celulosa activada durante un tiempo suficiente y a una temperatura suficiente con un agente de eterificación para formar el derivado de éter celulósico, el cual se recupera entonces. La modificación del proceso anterior para preparar los diversos CE de la presente invención se conoce bien en la técnica. Los CE de esta invención pueden prepararse también a partir de pelusas de algodón natural completas que se obtienen en pacas de RCL que son ya sea de primer, segundo, tercer corte y/o producidas por molino a partir del fabricante. Las pelusas de algodón natural incluyendo composiciones que resultan a partir de limpieza mecánica de pelusas de algodón natural, las cuales están sustancialmente libres de materia extraña no celulósica, tal como desechos de campo, residuos, cascaras de semillas, etc., pueden utilizarse para preparar éteres celulósicos de la presente invención. Las técnicas de limpieza mecánica de pelusas de algodón natural, incluyendo aquellas que implican técnicas de trillado, selección y separación de aire, son bien conocidas por aquellos expertos en la técnica. Al utilizar una combinación de técnicas mecánicas de trillado, y técnicas de separación de aire, se separan las fibras a partir de desechados al tomar ventajas de la diferencia de densidad entre las fibras y los desechos. Una mezcla de pelusas de algodón natural mecánicamente limpia y "como se encuentran" las pelusas de algodón natural pueden utilizarse también para fabricar éteres celulósicos. Cuando se compara con el mortero de extrusión de cemento preparado con éteres celulósicos convencionales, los morteros de esta invención son comparables o mejorados en el comportamiento de plastificación y/o extrusión y muestran formación de grietas pequeñas o comparables las cuales son parámetros importantes utilizados ampliamente en la técnica para caracterizar estos morteros basados en cemento. La "plastificación" se define como la capacidad de una masa para cambiar su forma permanentemente bajo la aplicación de fuerza de acuerdo a la fuerza aplicada sin fraccionarse o sin destruirse. Se evaluó la formación de grietas subjetivamente por el personal de laboratorio correspondiente mediante juicio visual de la superficie y apariencia del material plastificado . Debido al nivel de adición de CE. inferior cuando se compara con los morteros de extrusión de cemento preparados con éteres celulósicos convencionales, los morteros de esta invención tienen la ventaja de que pueden utilizarse en un nivel de adición inferior resultante en costos de producción más bajos para el producto basado en cemento extruido. Los materiales de extrusión de cemento típicos pueden contener algunos o todos los siguientes componentes: Tabla A: Composición de la Técnica Anterior Típica de Morteros de Extrusión de Cemento La invención se ilustra por los siguientes Ejemplos. Las partes y porcentajes son en peso, a menos que se observe de otro modo.
Ejemplo 1 Los Ejemplos 1 y 2 muestran algunas de las propiedades químicas y físicas de los polímeros de la presente invención como se compara a polímeros comerciales similares.
Determinación de sustitución Se sometieron éteres celulósicos a un desdoblamiento de éter Zeisel modificado a 150 °C con ácido yodhídrico. Se determinaron cuantitativamente los productos de reacción volátiles resultantes con una cromatografía de gas .
Determinación de viscosidad Se determinaron las viscosidades de soluciones de éter celulósico acuosas en soluciones que tienen concentraciones de 1% en peso y 2% en peso. Cuando se determina la viscosidad de la solución de éter celulósico, se utilizó la metilhidroxialquilcelulosa correspondiente en una base seca, es decir, el porcentaje de humedad se compensó por una cantidad en peso más elevada. Las viscosidades de metilhidroxialquilcelulosas comerciales, actualmente disponibles, las cuales se basan en pelusas de algodón purificadas o pulpas de madera de viscosidad elevadas tienen 2% en peso máximo de viscosidad de solución acuosa de aproximadamente 70,000 a 80,000 mPas (medida utilizando Brookfield RVT a 20 °C y 20 rpm) . Con el fin de determinar las viscosidades, se utilizó un viscómetro rotacional Brookfield RVT. Todas las medidas a 2% en peso de soluciones acuosas se hicieron a 20 °C y 20 rpm utilizando un huso del número 7.
Contenido de cloruro de sodio Se determinó el contenido de cloruro de sodio por el método Mohr. 0.5 g del producto se pesó en una balanza para análisis y se disolvió en 150 mi de agua destilada. 1 mi de 15% de HN03 se agregó entonces después de 30 minutos de agitación. Acto seguido, la solución se tituló con una solución de nitrato de plata normalizado (AgN03) utilizando un aparato comercialmente disponible.
Determinación de humedad Se midió la humedad utilizando una balanza para humedad comercialmente disponible a 105 °C. El contenido de humedad fue el cociente de la pérdida de peso y el peso de inicio, y se expresa en por ciento.
Determinación de tensión superficial Las tensiones superficiales de las soluciones de éter celulósico acuosa se midieron a 20 °C y una concentración de 0.1% en peso utilizando un Tensiómetro Digital Krüss K10. Para la determinación de la tensión superficial se utilizó el "Método de Placa Wilhelmy" así llamado, en donde una placa delgada se redujo a la superficie del líquido y la fuerza descendente dirigida a la placa se mide.
Tabla 1 : Datos Analíticos * 0.1% en peso de solución acuosa a 20 °C. La Tabla 1 muestra los datos analíticos de una metilhidroxietilcelulosa y una metilhidroxipropilcelulosa derivada de RCL. Los resultados indican claramente que estos productos tienen viscosidades más elevadas que los CE de viscosidad elevada comercialmente disponibles, actuales. En una concentración de 2% en peso, se encontraron viscosidades de aproximadamente 100,000 mPas . Debido a sus valores extremadamente elevados, fue más confiable y fácil medir las viscosidades de 1% en peso de soluciones acuosas. En esta concentración, las metilhidroxietilcelulosas y metilhidroxipropilcelulosas de alta viscosidad, comercialmente disponibles mostraron viscosidades en el rango de 7300 a aproximadamente 9000 mPas (véase la Tabla 1) . Los valores medidos para los productos basados en pelusas de algodón natural fueron significativamente más elevados que los materiales comerciales. Además, se mostró claramente en la Tabla 1 que los éteres celulósicos los cuales se basan en pelusas de algodón natural tienen tensiones superficiales más bajas que las muestras control.
Ejemplo 2 Se condujeron todas - las pruebas en una mezcla básica de mortero de extrusión de cemento de 65.00% en peso de Cemento Portland CEM I 42.5R y 35.00% en peso de arena de sílice con tamaños de partículas de 0.1-0.3 mm. En todos los experimentos la cantidad de la mezcla básica utilizada fue 350 g.
Procedimiento de plastificación Antes del proceso de plastificación, el CE se mezcló en seco con una pre-mezcla de arena y cemento (350 g de pre-mezcla) y se colocó en una cubeta de plástico. Se agregó agua a la mezcla mientras se combina la mezcla con una espátula para asegurar una buena humectación. Acto seguido, se inició un plasticorder Brabender y el material húmedo se llenó en la cámara de mezclado del plasticorder Brabender (equipado con dos aspas amasadoras) en un lapso de 10 segundos. El material se plastifico y/o se amasó durante 9 minutos. Después de este tiempo de amasado, la fuerza de torsión del Brabender así como la calidad de la masa no cambió más (fuerza de torsión final) . Se detuvo el plasticorder Brabender y la masa se sacó. Se probaron metilhidroxietilcelulosa (MHEC) y metilhidroxipropilcelulosa (MHPC) hechas de RCL en una mezcla básica de mortero de extrusión de cemento en comparación a MHEC y MHPC de viscosidad elevada, comercialmente disponibles (de Hercules) utilizadas como los controles. Para extrusión de cemento se utiliza un auxiliar con el fin de proporcionar buena plasticidad a la mezcla basada en cemento así como estabilidad, buena extrusión y suficiente resistencia antes de la cochura. Estas propiedades son esenciales para el proceso de extrusión. Después, se probaron diferentes éteres celulósicos relacionados con su capacidad para plastificar la mezcla básica de mortero de extrusión de cemento utilizando un plasticorder. Todas las muestras se plastificaron y/o amasaron durante 9 minutos. Acto seguido, se abrió el plasticorder y el material resultante se clasificó subjetivamente con respecto a la calidad de plastificación así como la formación de grietas. El resultado de esta invención se muestra en la Tabla 2.
Tabla 2 : Prueba de diferentes éteres celulósicos en pruebas de plastificación (factor acuoso 0.15 (1> ) * sin plastificación; **** muy buena plastificación; + = H* (1) factor acuoso; cantidad de agua utilizada dividida por cantidad de mortero seco utilizado, por ejemplo 15 g de agua en 100 g de mortero seco resulta en un factor acuoso de 0.15. Los resultados muestran claramente la eficiencia elevada de ambos productos basados en RCL en comparación con las muestras control. En el mismo nivel de adición de 0.2% los RCL-CE muestran un comportamiento de plastificación aceptable así como formación baja de grietas, mientras las muestras control no fueron capaces de plastificar el sistema basado en cemento bajo estas condiciones. Cuando el nivel de adición de la muestra control se incrementó a 0.3%, se encontraron resultados de rendimiento similar como se comparan a los RCL-CE. De este modo, ambos CE basados en RCL son auxiliares eficientes de plastificación y/o extrusión para proceso de extrusión de cemento. Estos son capaces de plastificar el material basado en cemento incluso a un nivel de adición inferior significativo como se compara con las muestras control las cuales son los CE de viscosidad elevada comercialmente utilizados, en la actualidad.
Ejemplo 3 Se condujeron todas las pruebas en una mezcla básica de mortero de extrusión de cemento de 65.00% en peso de Cemento Portland CEM I 42.5R y 35.00% en peso de arena de sílice con tamaños de partícula de 0.1-0.3 mm..En todos los experimentos la cantidad de mezcla básica utilizada fue 350 g. Procedimiento de plastificación Se describe el procedimiento de plastificación en el Ejemplo 9. Se probó la metilhidroxietilcelulosa (MHEC) hecha a partir de RCL ya sea sola o en combinación con el superplastificante (RCL-MHEC modificado) en una mezcla básica de extrusión de cemento en comparación a la muestra control de MHEC de alta viscosidad, comercialmente disponible. Diferentes éteres celulósicos y éteres celulósicos modificados, respectivamente, se probaron con respecto a su capacidad para plastificar la mezcla básica basada en cemento utilizando un plasticorder. Todas las muestras se platificaron y/o amasaron durante 9 minutos. Acto seguido, el plasticorder se abrió y el material resultante se clasificó subjetivamente, con respecto a la calidad de plastificación así como a la formación de grietas. El resultado de esta investigación se muestra en la Tabla 3.
Tabla 3 : Prueba de diferentes CE/CE modificados en pruebas de plastificación (factor acuoso 0.15) * sin plastificación; **** muy buena plastificación; = H* Los resultados confirman de nuevo las tendencias, los cuales se encontraron en el Ejemplo 9: Los RC-CE . son más eficientes que los CE de viscosidad elevada actualmente disponibles. Cuando se modificó RCL-MHEC con liningsulfonato de calcio ( superplastificante) , el material basado en cemento resultante se plastifico también mejor que el material cementoso que contiene el producto MHEC 75000 modificado como el control. Además, las muestras que contienen RCL-MHEC mostraron menos formación de grietas. Fue aparente también que la adición de superplastificante resultó en propiedades de plastificación mejoradas. Los RCL-CE puro así como modificados fueron auxiliares eficientes para proceso de extrusión de cemento como se compara a las muestras control de los CE de viscosidad elevada utilizados comercialmente, en la actualidad; Los RCL-CE también consiguieron rendimiento de aplicación similar a dosis reducida. Aunque la invención se ha descrito con referencia a las modalidades preferidas, se entenderá que variaciones y modificaciones en forma y detalle de las mismas, pueden hacerse sin apartarse del espíritu y alcance de la invención reclamada. Tales variaciones y modificaciones van a considerarse dentro del campo y alcance de las reivindicaciones anexas a la misma.

Claims (38)

  1. REIVINDICACIONES 1. Una composición mezclada para uso en morteros de extrusión de cemento, que comprende: a) una celulosa ya sea en una cantidad de 20 a 99.9% en peso, seleccionada a partir del grupo que consiste de celulosas de alquilhidroxialquilo, celulosas de hidroxialquilo y mezclas de las mismas, preparadas de pelusas de algodón natural, y b) al menos un aditivo en una cantidad de 0.1 a 80% en peso, seleccionado a partir del grupo que consiste de agentes espesantes orgánicos p inorgánicos, agentes antipandeo, agentes de arrastre de aire, agentes humectantes, desespumantes, superplastificantes, superabsorbedores, dispersantes, complexantes de calcio, retardadores, aceleradores, repelentes acuosos, polvos redispersables, biopolímeros y fibras, en donde la composición mezclada, cuando se utiliza en una formación de mortero de extrusión de cemento seco y se mezcla con una suficiente cantidad de agua, la formulación producirá un mortero, que puede utilizarse como un mortero para extrusión de tuberías, ladrillos, placas, soportes de separación u otros objetos, en donde la cantidad de la composición mezclada en la composición de mortero se reduce significativamente, con formación de grietas comparable o inferior mientras las propiedades de plastificación y/o extrusión del mortero húmedo resultante se mejora o es comparable como se comparan cuando se utilizan éteres celulósicos similares convencionales. 2. La composición mezclada de la reivindicación 1, en donde el grupo alquilo de la celulosa de alquilhidroxialquilo tiene 1 a 24 átomos de carbono, y el grupo hidroxialquilo tiene 2 a 4 átomos de carbono. 3. La composición mezclada de la reivindicación 1, en donde el éter celulósico se selecciona a partir del grupo que consiste de metilhidroxietilcelulosas (MHEC) , metilhidroxipropilcelulosas (MHPC) , hidroxietilcelulosa
  2. (HEC) , etilhidroxietilcelulosas (EHEC) , metiletilhidroxietilcelulosas (MEHEC) , etilhidroxietilcelulosas hidrofóbicamente modificadas (HMEHEC) , hidroxietilcelulosas hidrofóbicamente modificadas
  3. (HMHEC) y mezclas de las mismas. 4. La composición mezclada de la reivindicación 1, en donde la mezcla comprende también uno o más éteres celulósicos convencionales seleccionados a partir del grupo que consiste de metilcelulosa (MC) , metilhidroxietilcelulosa
  4. (MHEC) , metilhidroxipropilcelulosa (MHPC) , hidroxietilcelulosa (HEC) , etilhidroxietilcelulosa (EHEC) , hidroxietilcelulosa hidrofóbicamente modificadas (HMHEC) , etilhidroxietilcelulosa hidrofóbicamente modificada (HMEHEC) , metiletilhidroxietilcelulosa (MEHEC) , sulfoetilmetilhidroxietilcelulosas (SEMHEC) , sulfoetilmetilhidroxipropilcelulosas (SEMHPC) , • y sulfoetilhidroxietilcelulosas (SEHEC) .
  5. 5. La composición mezclada de la reivindicación 1, en donde la cantidad del éter celulósico es 70 a 99.5% en peso.
  6. 6. La composición mezclada de la reivindicación 1, en donde la cantidad de al menos un aditivo es 0.5 a 30% en peso. 7. La composición mezclada de la reivindicación 1, en donde al menos un aditivo es, y el agente espesante orgánico seleccionado a partir del grupo que consiste de polisacáridos . 8. La composición mezclada de la reivindicación 7, en donde los polisacáridos se seleccionan a partir del grupo que consiste de éter de almidón, almidón, guar, derivados de guar, dextrano, quitina, quisotán, xilano, goma de xantano, goma welan, goma gellan, mañano, galactana, glucano, arabinoxilano, alginato y fibras de celulosa. . La composición mezclada de la reivindicación 1, en donde al menos un aditivo se selecciona del grupo que consiste de homo-o co-polímeros de acrilamida, gelatina, polietilenglicol, caseína, sulfonatos de lignina, naftalen-sulfonato, condensado de melamina-formaldehído sulfonado, condensado de naftalen-formaldehído sulfonado, poliacrilatos, éter de policarboxilato, sulfonatos de poliestireno, fosfatos, fosfonatos, homo- o co-polímeros reticulados de ácido acrílico y sales de los mismos, sales de calcio de ácidos orgánicos que tienen 1 a 4 átomos de carbono, sales de alcanoatos, sulfato de aluminio, aluminio metálico, bentonita, montmorillonita, sepiolita, fibras de poliamida, fibras de polipropileno, alcohol polivinílico y homo-, co-, o terpolímeros basados en acetato de vinilo, éster maleico, etileno, estireno, butadieno, versatato de vinilo y monómeros acrílicos. 10. La composición mezclada de la reivindicación 1, en donde al menos un aditivo se selecciona a partir del grupo que consiste de agentes quelantes de calcio, ácidos de frutas y agentes activos superficiales. 11. La composición mezclada de la reivindicación 1, en donde la cantidad significativamente reducida de la mezcla utilizada en el mortero es al menos 5% de reducción. 12. La composición mezclada de la reivindicación 1, en donde la cantidad significativamente reducida de la mezcla utilizada en el mortero es al menos 10% de reducción. 13. La composición mezclada de la reivindicación 4, en donde la composición mezclada es MHEC o MHPC y superplastificante . 14. la composición mezclada de la reivindicación 13, en donde el superplastificante se selecciona a partir del grupo que consiste de caseína, sulfonatos de lignina, naftaleno-sulfonato, condensado de melamina-formaldehído sulfonado, condensado de naftaleno-formaldehído sulfonado, poliacrilatos, éter de policarboxilato, sulfonatos de poliestireno y mezclas de los mismos. 15. Una composición de mortero de extrusión de cemento que comprende cemento hidráulico, material agregado fino y un agente de retención de agua y un auxiliar de plastificación y/o extrusión de al menos un éter celulósico preparado a partir de pelusas de algodón natural en donde la composición de mortero de extrusión de cemento seco, cuando se mezcla con una cantidad suficiente de agua, produce un mortero de extrusión húmedo, que puede utilizarse para extrusión de tuberías, ladrillos, placas, soportes de separación u otros objetos, en donde la cantidad de éter celulósico en el mortero se reduce significativamente con formación de grietas comparable o inferior mientras las propiedades de plastificación y/o extrusión del mortero húmedo resultante se mejoran o son comparables como se comparan cuando se utilizan éteres celulósicos similares convencionales . 16. La composición de mortero de extrusión de cemento de la reivindicación 15, en donde al menos un éter celulósico se selecciona a partir del grupo que consiste de alquilhidroxialquilcelulosas y hidroxialquilcelulosas y mezclas de las mismas, preparadas como pelusas de algodón natural . 17. La composición de mortero de extrusión de cemento de la reivindicación 16, en donde el grupo alquilo de las alquilhidroxialquilcelulosas tiene 1 a 24 átomos de carbono y el grupo hidroxialquilo tiene 2 a 4 átomos de carbono. 18. La composición de mortero de extrusión de cemento de la reivindicación 15, en donde el éter celulósico se selecciona a partir del grupo que consiste de metilhidroxietilcelulosas (MHEC) , metilhidroxipropilcelulosas (MHPC) , metiletilhidroxietilcelulosas (MEHEC) , etilhidroxietilcelulosas (EHEC) , etilhidroxietilcelulosas hidrofóbicamente modificadas (HMEHEC) , hidroxietilcelulosas (HEC) , hidroxietilcelulosas hidrofóbicamente modificadas (HMHEC), y mezclas de las mismas. 19.. La composición de mortero de extrusión de cemento de la reivindicación 18, en donde el éter celulósico, cuando es aplicable, tiene un grado de metilo o etilo de sustitución de 0.5 a 2.5, una sustitución molar de hidroxietilo o hidroxipropilo (MS) de 0.01 a 6, y una sustitución molar (MS) del sustituyente/sustituyentes hidrofóbicos de 0.01-0.5 por unidad anhidroglucosa. 20. La composición de mortero de extrusión de cemento de la reivindicación 15, en donde la cantidad de éter celulósicos está entre 0.05 y 2.0% en peso. 21. La composición de mortero de extrusión de cemento de la reivindicación 15, en combinación con uno o más aditivos seleccionados a partir del grupo que consiste de agentes espesantes orgánicos o inorgánicos, agentes antipandeo, agentes de arrastre de aire, agentes humectantes, desespumantes, superplastificantes, superabsorbedores, dispersantes, complexantes de calcio, retardadores, aceleradores, repelentes acuosos, polvos redispersables, biopolímeros y fibras. 22. La composición de mortero de extrusión de cemento de la reivindicación 21, en donde uno o más aditivos son agentes espesantes seleccionados a partir del grupo que consiste de polisacáridos. 23. La composición de mortero de extrusión de cemento de la reivindicación 22, en donde los polisacáridos se seleccionan a partir del grupo que consiste de éter de almidón, almidón, guar, derivados de guar, dextrano, quitina, quitosán, xilano, goma de xantano, goma elan, goma gellan, mañano, galactano, glucano, arabinoxilano, alginato y fibras de celulosa. 24. La composición de mortero de extrusión de cemento de la reivindicación 21, en donde uno o más aditivos se seleccionan a partir del grupo que consiste de poliacrilamida, gelatina, polietilenglicol, caseína, sulfonatos de lignina , naftaleno-sulfonato, . condensado de melamina-formaldehído sulfonado, condensado de naftaleno- formaldehído sulfonado, poliacrilatos, éter de policarboxilato, sulfonatos de poliestireno, ácidos de -5 frutas, fosfatos, fosfonatos, homo o copolímeros reticulados de ácido acrílico y sales de los mismos, sales de calcio de .ácidos orgánicos que tienen 1 a 4 átomos de carbono, sales de alcanoatos, sulfato de aluminio, aluminio metálico, bentonita, montmorillonita, sepiolita, fibras de poliamida, 0 fibras de polipropileno, alcohol polivinílico y homo-, co- o terpolímeros basados en acetato de vinilo, éster maleico, etileno, estireno, butadieno, versatato de vinilo y monómeros acrílicos . 25. La composición de mortero de extrusión de 5 cemento de la reivindicación 21, en donde la cantidad de uno o más aditivos está entre 0.0001 y 15% en peso.. 26. La composición de mortero de extrusión de cemento de la reivindicación 15, en donde el material agregado fino se selecciona a partir del grupo que consiste 0 de arena de sílice, dolomita, piedra caliza, agregados de peso ligero, trozos de caucho y ceniza suelta. 27. La composición de mortero de extrusión de cemento de la reivindicación 26, en donde los agregados de peso ligero se seleccionan a partir del grupo que consiste de 5 perlita, poliestireno expandido, corcho, vermiculita expandida y esferas de vidrio huecas. 28. La composición de mortero de extrusión de cemento de la reivindicación 26, en donde el material agregado fino se presenta en la cantidad de 10-90% en peso. 29. La composición de mortero de extrusión de cemento de la reivindicación 26, en donde el material agregado fino se presenta en la cantidad de 20-80% en peso. 30. La composición de mortero de extrusión de cemento de la reivindicación 15, en donde el cemento hidráulico se selecciona a partir del grupo que consiste de cemento Portland, cemento chatarra Portland, cemento de sílice ahumada Portland, cemento pozzolana Portland, cemento de esquisto quemado Portland, cemento de piedra caliza Portland, cemento compuesto Portland, cemento a alto horno, cemento de pozzolana, cemento compuesto y cemento de aluminato de calcio. 31. La composición de mortero de extrusión de cemento de la reivindicación 15, en donde el cemento hidráulico se presenta en la cantidad de 10-90% en peso. 32. La composición de mortero de extrusión de cemento de la reivindicación 15, en donde el cemento hidráulico se presenta en la cantidad de 15-70% en peso. 33. La composición de mortero de extrusión de cemento de la reivindicación 15, en combinación con al menos otro aglutinante mineral seleccionado a partir del grupo que consiste de cal hidratada, yeso, puzzolana, chatarra a alto horno y cal hidráulica. 34. La composición de mortero de extrusión de cemento de la reivindicación 33, en donde al menos un aglutinante mineral se presenta en la cantidad de 0.1-30% en peso. 35. La composición de mortero de extrusión de cemento de la reivindicación 15, en donde la cantidad significativamente reducida del éter celulósico utilizada en la composición de mortero de extrusión de cemento es al menos 5% de reducción. 36. La composición de mortero de extrusión de cemento de la reivindicación 15, en donde la cantidad significativamente reducida del éter celulósico utilizada en la composición de mortero de extrusión de cemento es al menos 10% de reducción. 37. La composición de mortero de extrusión de cemento de la reivindicación 18, en donde el MHEC o MHPC tiene una viscosidad de solución Brookfield acuosa de más de 80,000 mPas como se mide en un viscómetro Brookfield RVT a 2% en peso, 20 °C y 20 rpm utilizando un huso del número 7. 38. La composición de mortero de extrusión de cemento de la reivindicación 18, en donde el MHEC o MHPC tiene una viscosidad de solución Brookfield acuosa de más de 90,000 mPas como se mide en un viscómetro Brookfield RVT a 2% en peso, 20 °C y 20 rpm utilizando un huso del número
  7. 7.
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