WO2023277678A1 - Composiciones de mezcla seca que comprenden cemento, éteres de celulosa y copolimero de vinilo acetato etileno con utilidad de fabricación de adhesivos para baldosas cementosas, vitro piso, porcelanato, azulejo, piedra natural, piedra cultivada, cantera y mármol - Google Patents
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- the present invention belongs to the field of binder compositions for construction, particularly compositions for cementitious adhesives.
- pegazulejo is known as a cement-based adhesive that is used to glue tiles, tiles and ceramics to different surfaces, generally concrete, brick or prefabricated materials such as aluminum or drywall.
- These commercial products contain, in addition to cement, resins and additives that help to achieve maximum adhesion on the surface where they are applied. Its presentation is in powder form, packed in 20 kg bags, it is mixed with water to obtain a paste that will be placed on the substrate to proceed with the gluing of the tile. You can check if the adhesion is adequate when placing one of the pieces. in the paste and remove it again to make sure that the piece has been covered in its entirety with glue.
- the mixture of a sticky paste can vary depending on the quantity and for what type of work is being worked on, if it is a large building an electric agitator or a low-speed tire is used, if it is for a small work can be mixed by hand in a clean, dry container.
- the problem is that if only a small amount of adhesive material is required, the rest of the 20kg bag will become hard over time.
- the water/cement ratio is a constant established by the manufacturer, depending on the composition used. It is established in liters of water per container unit (for example, 25 kg bags), and the mixture is always carried out by pouring the powder content of the container over the water already deposited in the mixing container. A mechanical stirrer with low stirring speed should be used for mixing, so that the result is a homogeneous paste that does not present lumps or occlusion of air.
- the construction standards establish the name and codification of the adhesives used in the placement of cementitious tiles, vitro floor, porcelain, tile, natural stone, cultivated stone, quarry, marble, based on mandatory adhesion requirements under different conditions (normal hardening , water immersion, heat aging and thermal shock) laboratory test
- the standards contemplate optional characteristics, also called special (extended open time, reduced slip, fast setting, deformability and chemical resistance) that extend the benefits of these materials in their various applications.
- the main characteristics of the bonding materials for flooring materials are the following: Adhesion or adhesion capacity, deformability, slippage, open time, setting time, conservation time and maturation time.
- cementitious adhesives contain portland cement, which acts as the main binder, sand and additives to improve their adhesion characteristics, deformability, resistance to humidity, etc. They are always prefabricated products that are supplied in bags, for single-component products, or in bags and drums, for multi-component products.
- adhesives that are suitable for interior applications, exterior flooring and applications in water immersion. Usually they contain redispersible thermoplastic resins, as additives to improve their adhesion characteristics and confer limited deformability. Mexican standards establish the minimum requirements that cementitious adhesives must meet, those that are suitable for the most demanding applications in terms of adherence, deformability, weather resistance, etc.
- composition of the present invention are the condition of adherence of the product to floors, and durability, mainly referring to water absorption and the format of the tile, vitrofloor or tile.
- Water absorption determines whether mechanical adhesion is sufficient or not and must be complemented or replaced by chemical adhesion.
- the limit is set at a water absorption capacity of 6%.
- adhesives containing a high resin content are generally recommended, to ensure correct chemical adhesion.
- cementitious adhesives with a low resin content can be used, but they must be contain a sufficient amount of water retainers, due to the high absorption/suction of the support that will absorb the water necessary for the hydration of the adherent, which compromises the final adherence.
- Adhesion In general, the phenomenon of adhesion occurs when we are faced with a system made up of two materials that are intended to be joined and which are called adherents, and a second material that establishes the union and which is called glue or adhesive.
- Adhesion can be defined as the ability to transfer a force from the adherent through the adhesive bond. In fact, the adhesion will be all the greater, the greater the mechanical energy that the adhesive bond can absorb.
- adhesion is quantified by the force that can be applied to the adhesive bond up to the point in time when the decrease in said adhesion manifests itself.
- the adhesive bond is subjected to mechanical stress, until it breaks or loses cohesion, using two standardized methods. Shearing or shearing, when a force is applied parallel to the plane of the adhesive bond
- dispersants based on polycarboxylate ethers can be individually adapted to the requirements of the adhesive industry for cementitious tiles, vitro flooring, porcelain, tile, natural stone, cultivated stone, quarry and marble, among others.
- the redispersible polymer powders known to date generally comprise a redispersing adjuvant which is soluble in water, and which is generally added to the polymer dispersion prior to spray drying. As stated in the prior art, this advantageously avoids or reduces the formation of primary particles during the spray drying operation.
- Polyvinyl alcohols have been used historically for many years as redispersing aids for ethylene vinyl acetate (EVA) dispersions.
- US Patent No. 3,883,489 assigned to Hoechst Akiengesellschaft makes use of pols(vinyl alcohol) as a redispersing aid for ethylene-vinyl acetate dispersions.
- vinyl alcohols can also be used as redispersing aids in the manufacture of redispersible acrylic or styrene-acrylic polymer powders.
- US Patent No. 5,567,750 assigned to Wacker-Chemie GmbH, makes use of a polyvinyl alcohol together with an amine-functional polyvinyl alcohol for the manufacture of a polymer powder. redispersible styrene-acrylic.
- US Patent No. 5,225,478 also describes the use of phenolsulfonic acid-formaldehyde condensates and their alkali salts or alkaline earth metal salts as a redispersing aid.
- the patent No. 6,028,167 describes an improvement by controlling the molecular weight of redispersant adjuvants.
- Australian Patent No. 718,907 discloses an improvement in naphthalenesulfonic acid-formaldehyde condensates by controlling or restricting the molecular weight of redispersing aids.
- nonionic cellulose ethers which are water-soluble cellulose ethers that exhibit a flocculation temperature in water below 100°C.
- cellulose ethers examples include methylhydroxyethylcellulose ethers, methylhydroxypropylcellulose ethers, methylcellulose ethers and ethylhydroxyethylcellulose ethers, which have a flocculation temperature in water of about 50-75°C. These cellulose ethers are appreciated as they have good thickening and wetting ability and lower surface tension. They also report improved flowability to an aqueous composition compared to hydroxyethylcellulose ethers with a flocculation temperature above 100°C.
- Water-soluble methylethylhydroxyethylcellulose ethers are also known and are described in the European patent application EP 929 716 Ai, and in the international applications PCT/SE02/02164 and PCT/SE02/02165.
- cellulose ethers can be used advantageously in mortars or flooring adhesive compositions.
- nonionic cellulose ether composed of polycarboxylate ether copolymer, CaSO 4 - 2H 2 O, and redispersible acrylic polymer to manufacture adhesive compositions for glass floors and other floors, with the advantage that the floor adhesive composition of the present invention does not present any type of corrosion in the applied materials.
- Another object is to propose a useful composition for adhesive of cementitious tiles, vitro floor, porcelain, tile, natural stone, cultivated stone, quarry and marble.
- Another object is to propose a composition with utility for adhesive that allows the reduction of the dose of cellulose ether without compromising the performance of the product and the application.
- Yet another object of the invention is to propose a composition useful for adhesive that can be offered in small dose packages, from 130 grams.
- the present invention relates to dry mix compositions including cellulose ethers and ethylene vinyl acetate copolymer, calcium sulfate dihydrate, cellulose fiber and redispersible acrylic polymer and having improved gel strength for use in the manufacture of adhesives.
- dry mix compositions for use in the manufacture of tile adhesives or cementitious mortars comprise the following total solids weight percentage: Nonionic cellulose ethers - 17.46 to 18.54%;
- the preferred dry mix composition for use in the manufacture of adhesives or cementitious mortars for tiles comprise the following percentage by weight of total solids: ⁇ Non-ionic cellulose ethers - 18.0%
- the composition of the invention has the advantage of being able to use cementitious adhesives with tiles, vitro floors, porcelain tiles, tiles, natural stone, cultivated stone, quarry and marble with high water absorption (greater than 10%), since it contains a sufficient amount of water retainers, due to the high absorption/suction of the support that will absorb the water necessary for the hydration of the adherent, which compromises the final adherence.
- cellulose ether has versatile properties and can be used as a thickening agent or rheology modifier in an aqueous formulation of the composition of the invention.
- the composition of the present invention allows the reduction of the dose of cellulose ether, which can be from 17.46 to 18.54%, percentage by weight of total solids, this without compromising the performance of the product and the application, through the synergy of the use of the other components of the invention, which have improved gel strength characteristics, such as, at a given concentration, a higher degree of thickening or viscosity in the elastic static with respect to the same cellulose ether measured in the state viscous.
- Nonionic cellulose ethers have been used for a long period of time as a thickening agent in aqueous compositions, for example, in aqueous latex-containing paint compositions. They also have a considerable effect on the stability, consistency and water retention of aqueous paint compositions. In addition, nonionic cellulose ethers are easy to combine with the ingredients appearing in the composition of the present invention.
- Cellulose ether is powder which is made by refined short cotton or wood fiber as main raw materials, after chemical treatment and by reaction of etherifying agents such as chlorinated ethylene, chlorinated propylene and oxidized ethylene.
- cellulose ether The manufacturing process of cellulose ether is complex, it starts with the extraction of cellulose from cotton or wood, and then it is transformed into alkali cellulose after adding sodium hydroxide and by chemical reaction (alkaline solution). Under the action of etherification agents (etherification reaction), cellulose ethers are generated from alkaline cellulose through processes such as water washing, drying, and milling.
- etherifying agents can convert alkaline cellulose to different types of cellulose ethers.
- the molecular structure of cellulose is composed of the molecular bonds of dehydrated glucose units. Each glucose contains three hydroxyl groups. under certain conditions, the hydroxyl groups will be substituted by methyl, hydroxyethyl, hydroxypropyl and the like groups, and can form cellulose of different varieties (for example, if it is substituted by methyl, then it is called methylcellulose; if it is substituted by hydroxyethyl, then it is called hydroxyethylcellulose; if it is replaced by hydroxypropyl, then it is called hydroxypropylcellulose).
- methyl cellulose is a mixed ether produced by the etherification reaction, with methyl as the main material, but containing a small amount of hydroxyethyl or hydroxypropyl, it is called methyl hydroxyethyl cellulose ether, or methyl hydroxypropyl cellulose ether. Due to the difference in substituents (such as methyl, hydroxyethyl, and hydroxypropyl) and the difference in the degree of substitution (the amount of reactive hydroxyl substituted substance in each cellulose), cellulose ethers of different varieties and qualities can be obtained. Different varieties can be widely used in construction, food and pharmaceutical industries as well as other different fields such as daily chemical industry and petroleum industry.
- high viscosity nonionic cellulose ether means a crosslinked cellulose ether which, in the absence of crosslinking, would have a viscosity of 40,000 to 50,000 mPas, measured as a 2% solution. in weight in water using a Haake Rotovisko MRV 100 rheometer (Thermo Fisher Scientific, Düsseldorf, DE) at 20 °C and a shear rate of 2.55 s.
- the dry mix compositions of the present invention may further include an emulsion polymer binder formed by a polymerization method, resulting in a water-redispersible polymer powder.
- the aqueous emulsion polymers can be selected from various composition classes, such as, for example, vinyl acetate polymers, vinyl acetate-acrylic copolymers, vinyl acetate-ethylene, alone or together.
- poly(ethylene-co-vinyl acetate) called EVA is a water-redispersible polymer, which is included in the composition from 16.68 to 17.72%, referred to percentage by weight of solids. total and is used as a cement modifier.
- EVA-based latex-modified portland cement mortars are a standard product on the market for ceramic tile laying, however compositions such as the present invention are not known.
- EVA latexes are marketed with different characteristics, including the amount of each copolymer, the type of protective colloid, and the nature of the antiblock agent.
- EVA ethylene-to-ethylene copolymer
- free radicals, pressure and high temperatures which can vary from 150°C to 300°C, with pressure variations ranging from 103 to 345 MPa; Stirred tubular autoclaves are used to carry out the reaction, autoclaves with higher VA content (18%) are preferred in order to better control critical variables such as molecular weight and monomer content.
- composition of the invention also refers to other redispersible polymer powders, aggregates from 58.20 to 61.80%, referred to percentage by weight of total solids, where such film-forming polymers Redispersibles are used as binders for tile adhesives, vitro floor, porcelain, tile, natural stone, cultivated stone, quarry, marble, these in synergy with the rest of the other components of the composition of the invention.
- composition of the invention in general, is produced by dry blending the aforementioned raw materials, such as modified cellulose-based thickeners, and dry polymer powder to obtain a ready-to-use finished product for mixing with sand. and in-situ cement where water is added at the point of use.
- raw materials such as modified cellulose-based thickeners
- dry polymer powder to obtain a ready-to-use finished product for mixing with sand. and in-situ cement where water is added at the point of use.
- the present invention also refers to a method of applying the adhesive composition for glass floors and other floors, in formats of up to 0.80 x0.80 m on floors and 0.60 x0.60 m on walls, where said method involves the following main steps :
- the phrase "based on total solids" refers to weight amounts of any given ingredient compared to the total weight amount of all non-volatile ingredients in the aqueous composition, including synthetic polymers, ethers of cellulose, vinyl acetate ethylene copolymer, calcium sulfate dihydrate, cellulose fiber bww-40 or arbocel w-40 and redispersible acrylic polymer.
- dry mix means a storage-stable powder containing, cellulose ether, ethylene vinyl acetate copolymer, calcium sulfate dihydrate, cellulose fiber, and redispersible acrylic polymer.
- tile glue refers to a cement-based adhesive that is used to bond tile, tile, and ceramic to various surfaces, typically concrete or precast such as aluminum or drywall. It also contains cement, resins and additives that help to achieve maximum adhesion on the surface where it is applied. Its presentation is in powder form, packed in 20 kg bags. Mix with water to obtain a paste that will be placed on the substrate to proceed with gluing the tile. You can check if the adhesion is adequate by placing one of the pieces in the paste and removing it again to make sure that the piece has been covered with glue in its entirety.
- composition of the invention there is no water present, it is a dry mixture, therefore, it is stable when stored in sachets, sacks, buckets and drums, but preferably it is packed in small envelopes of 130, 150 and 350 grams.
- a 19-liter bucket 3 liters of drinking water are poured, 5 liters of gray or white cement are added, the components of the present invention are added in an amount of 250 grams, which is packed in an envelope with its label.
- the components are mixed inside the bucket for up to 40 seconds, the previously sifted sand is incorporated gradually until the 19-liter bucket is filled, water can be added if required and it continues beating until a homogeneous paste is achieved, it is left to rest for 5 minutes and beat again.
- the dry mix composition for the manufacture of 250 gr of adhesives includes the following commercially available materials:
- Adhesives of the composition of the present invention for glass floors were tested as follows: Adhesive strength: The adhesive strength of the compositions was determined according to the Mexican standard NMX-C-420-1 -ONNCCE-2017.
- the tensile adhesive strength is determined after storage of bonded tile under the conditions: normal storage bonded tile stored for 7 days under standard climatic conditions of 25 °C and 60% relative humidity; and, normal storage adhered tile floors stored for 28 days in standard climatic conditions of 25 °C and 60% relative humidity.
- Shaking test to determine water demand This test determines the consistency of the mortar and the optimal water-solid ratio.
- 100 g of a dry mix for an adhesive of the composition of the invention are mixed in a 150 ml cup with a defined amount of water.
- the mixture is stirred for 30 sec with a wooden stirrer (hardwood, 250 x 13 x 5 mm), stirring up to an additional 60 sec if the mixture is not homogeneous after 30 sec.
- a wooden stirrer hardwood, 250 x 13 x 5 mm
- the mortar sample is returned to the cup and allowed to settle for 5 min.
- the sample is then shaken again for 1 min, during which its thickening behaviour, shear stability and resistance to stirring are evaluated.
- the rest strength (shear stability after a new agitation) is evaluated a second time in the agitator of wood and the surface of the adhesive. Permanent strength and shear stability are evaluated visually to determine the consistency of the mortar paste, as follows:
- An acceptable result is at least 95%; a preferred result is at least 97.5%.
- the shake test is used to assess the proper amount of water to prepare a mortar paste with a laboratory mixer.
- Water demand is reported as the fraction of the total weight of the mortar that comprises water.
- the amount of water (dose) reported to evaluate each formulation of the composition of the invention is the one that resulted in 100% for the evaluation of permanent resistance and 97.5% or more, for the evaluation of shear stability. of the mortar pastes.
Abstract
La invención se refiere a composiciones de mezcla seca que incluyen éteres de celulosa y copolímero de vinilo acetato etileno, sulfato de calcio dihidratado, fibra de celulosa y polímero acrílico redispersable y que tienen una resistencia de gel mejorada para su uso en la fabricación de adhesivos para baldosas cementosas, vitro piso, porcelanato, azulejo, piedra natural, piedra cultivada, cantera, mármol así como a métodos para usar las composiciones en formatos de hasta 0.80 x0.80 m en pisos y 0.60 x0.60 m en muros. La invención propone una composición con utilidad para adhesivo que se oferte paquetes en dosis pequeñas, desde 130 gramos.
Description
COMPOSICIONES DE MEZCLA SECA QUE COMPRENDEN CEMENTO. ÉTERES DE CELULOSA Y COPOLIMERO DE VINILO ACETATO ETILENO CON UTILIDAD DE FABRICACIÓN DE ADHESIVOS PARA BALDOSAS CEMENTOSAS. VITRO PISO. PORCELANATO. AZULEJO, PIEDRA NATURAL, PIEDRA CULTIVADA, CANTERA Y MÁRMOL
CAMPO DE LA INVENCION
La presente invención pertenece al campo de las composiciones conglomerantes para construcción, particularmente a composiciones para adhesivos cementantes.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Es conocido el uso de pegazulejo como un adhesivo base cemento que se utiliza para pegar losetas, azulejos y cerámicos a diferentes superficies, generalmente concreto, ladrillo o prefabricados como aluminio o tablaroca. Dichos productos comerciales contienen además de cemento, resinas y aditivos que ayudan a conseguir una máxima adherencia sobre la superficie donde son aplicados. Su presentación es en modalidad polvo, empacada en sacos de 20 kg, se mezcla con agua hasta obtener una pasta que se colocará en el sustrato para proceder al pegado del azulejo, se puede comprobar si la adherencia es la adecuada al colocar una de las piezas en la pasta y volverla a retirar para cerciorarse de que la pieza ha sido cubierta de pegazulejo en su totalidad.
Un problema de estos productos, es que existen pisos que requieren una mayor adherencia, por lo que se tiene que aplicar un adhesivo especial para ellos.
Existen diversas maneras para que la mezcla de un pegazulejo puede variar dependiendo la cantidad y para qué tipo de obra se está trabajando, si se trata de una edificación grande se usa un agitador eléctrico o un neumático de baja velocidad, si es para una obra pequeña puede mezclarse manualmente en un recipiente limpio y seco.
El problema es que, si se requiere solo una pequeña cantidad de material adhesivo, el resto del saco de 20 kg terminará por hacerse duro al paso del tiempo.
También es conocido que en los adhesivos cementosos la proporción agua/cemento es una constante establecida por el fabricante, en función de la composición servida. Se establece en litros de agua por unidad de envase (por ejemplo, sacos de 25 Kg), y la mezcla se efectúa siempre vertiendo el contenido en polvo del envase sobre el agua ya depositada en el recipiente de mezcla. Para la mezcla debe utilizarse un agitador mecánico con baja velocidad de agitación, de manera que el resultado sea una pasta homogénea que no presente grumos ni oclusión de aire.
Las normas de construcción establecen la denominación y codificación de los adhesivos usados en la colocación de baldosas cementosas, vitro piso, porcelanato, azulejo, piedra natural, piedra cultivada, cantera, mármol, en base a requisitos obligatorios de adherencia bajo diferentes condiciones (endurecimiento normal, inmersión en agua, envejecimiento por calor y choque térmico) de ensayo en laboratorio
Las normas contemplan características opcionales, también llamadas especiales (tiempo abierto ampliado, deslizamiento reducido, fraguado rápido, deformabílidad y resistencia química) que amplían las prestaciones de estos materiales en sus diversas aplicaciones.
Las características principales de los materiales de agarre de materiales para piso son las siguientes: Adhesión o capacidad de adhesión, deformabílidad, deslizamiento, tiempo abierto, tiempo de ajuste, tiempo de conservación y tiempo de maduración.
También es ampliamente conocido que los adhesivos cementosos contienen cemento portland, que actúa como ligante principal, arenas y aditivos para mejorar sus características de adherencia, deformabílidad, resistencia a la humedad, etc. Se trata siempre de productos prefabricados que se suministran en sacos, para los productos mono componente, o en saco y bidón, para los productos multicomponentes.
Existen adhesivos que son adecuados para aplicaciones interiores, pavimentos exteriores y aplicaciones en inmersión en agua. Generalmente
contienen resinas termoplásticas redispersables, como aditivos para mejorar sus características de adherencia y conferir una limitada deformabilidad. Las normas mexicanas establecen ¡os requisitos mínimos que deben cumplir los adhesivos cementosos, aquellos que son adecuados para ¡as aplicaciones más exigentes en términos de adherencia, deformabilidad, resistencia a la intemperie, etc.
La norma NMX-G-420-1-ONNCCE-2017 de la industria de la construcción relativa a mezclas adhesivas para Instalación de recubrimientos cerámicos y piedras naturales, establece los requisitos mínimos que deben cumplir los adhesivos cementosos para aplicaciones en revestimientos interiores. Estas características y la consideración de sus valores numéricos, o prestaciones cuantitativas, permiten determinar el adhesivo idóneo para cada aplicación en función de las exigencias y condiciones específicas de ¡a misma. Las características descritas y la consideración de los valores numéricos para las mismas, habitualmente reflejados en los catálogos comerciales, permiten seleccionar el adhesivo más idóneo para cada aplicación, en función de sus exigencias y condiciones específicas.
Sin embargo, existe la falta de un producto como el que se propone en la presente invención, que presenta grandes ventajas de la composición, en cuanto a su adherencia, facilidad de aplicación, reacciones alérgicas y bajos costos.
Son características importantes de la composición de la presente invención, la condición la adherencia del producto en pisos, y la durabilidad, referidos principalmente a la absorción de agua y el formato de la baldosa, vitropiso o azulejo.
La absorción de agua determina que la adherencia mecánica sea o no suficiente y haya que complementarla o sustituirla por una adherencia química. Al seleccionar un adhesivo, para todo tipo de baldosas se establece la frontera en una capacidad de absorción de agua del 6%. Así, para baldosas con absorción igual o inferior al 6%, generalmente se aconseja adhesivos que contengan alto contenido de resinas, para asegurar una correcta adherencia química. Con baldosas de alta absorción de agua (mayor al 10%) se pueden utilizar adhesivos cementosos de bajo contenido en resinas, pero estos deben
contener suficiente cantidad de retenedores de agua, debido a la alta absorción/succión del soporte que absorberá el agua necesaria para la hidratación del adherente, lo cual compromete la adherencia final.
En general, el fenómeno de adherencia tiene lugar cuando estamos frente a un sistema formado por dos materiales que se pretenden unir y que se llaman adherentes, y un segundo material que establece la unión y que se denomina pegante o adhesivo. La adherencia se puede definir como la capacidad de transferir una fuerza procedente del adherente a través de la unión adhesiva. De hecho, ia adherencia será tanto mayor, cuanto mayor sea la energía mecánica que pueda absorber la unión adhesiva.
En consecuencia, se cuantifica la adherencia por la fuerza que se puede aplicar a la unión adhesiva hasta el instante en que se manifiesta la disminución de dicha adherencia. Para medir la adherencia se somete a esfuerzo mecánico la unión adhesiva, hasta la rotura o pérdida de cohesión, disponiendo de dos métodos normalizados. De cszallamiento o cizalladura, cuando se aplica una fuerza paralela al plano de la unión adhesiva
De tracción, cuando ia fuerza aplicada es perpendicular al plano de la unión adhesiva. Si se aplica fuerza por unidad de superficie, se está midiendo presión. La unidad más utilizada es newton por milímetro cuadrado (N/mm2). Cuando en un recubrimiento cerámico se habla de adherencia mecánica, se refiere a un tipo de adherencia basado en la cohesión del adhesivo alcanzada en el proceso de hidratación de un mortero.
Por otra parte, es conocido que los dispersantes a base de éteres de policarboxilato (PCEs) pueden adaptarse individualmente a los requerimientos de la industria de los adhesivos para baldosas cementosas, vitro piso, porcelanato, azulejo, piedra natura!, piedra cultivada, cantera y mármol, entre otros.
Al revisar el estado de la técnica se encuentra que los polvos de polímeros redispersables conocidos hasta la fecha, comprenden generalmente un coadyuvante redispersante que es soluble en agua, y que se añade generalmente a la dispersión de polímero antes del secado por pulverización.
Como se declara en el estado de la técnica, esto evita o reduce ventajosamente la formación de partículas primarias durante la operación de secado por pulverización.
Los poli(alcoholes vinílicos) se han usado históricamente durante muchos años como coadyuvantes redispersantes para dispersiones de etileno-acetato de vinilo (EVA).
Por ejemplo, la patente de Estados Unidos n° 3.883.489, cedida a Hoechst Akííengesellschaft hace uso de pols(a!coho! vinílico) corno coadyuvante redispersante para dispersiones de etileno-acetato de vinilo. Aunque no sean tan eficaces, los palí(a!coho!es vinílicos) también se pueden usar como coadyuvantes redispersantes en la fabricación de polvos de polímeros acrilicos o estireno-acrílicos redispersables.
Por ejemplo, la patente de Estados Unidos n° 5.567.750, cedida a Wacker- Chemie GmbH, hace uso de un poli(alcohol vinílico) junto con un poli(aicoho! vinílico) con función amina para la fabricación de un polvo de polímero estireno-acrílico redispersable.
La patente de Estados Unidos n° 5.519.084, cedida a Air Products and Chemicals, hace uso de un poli(alcohol vinílico) como coadyuvante redispersante con un polímero acrílico que consiste en hasta 15% de ácido carboxílico olefínicamente insaturado. No obstante, ios poii(alcoholes vinílicos) no son completamente satisfactorios como coadyuvantes redispersantes para dispersiones acrílscas o estireno-acrílicas o de estirenobutadieno porque son para dispersiones de etileno-acetato de vinilo.
También se conoce el uso de sales de condensados de ácido arilsulfónico- formaldehído como coadyuvantes redispersantes, especialmente para dispersiones acrílicas. La Germán Offenlegungsschrift 2445813 traducida como “Polvo sintético redispersable y método de producción” describe el uso de condensados de ácido fenolsulfónico-formaldehído y condensados de ácido naftalensulfónico-formaldehído y sus sales alcalinas o sus sales de metal alcalinotérreo como coadyuvantes redispersantes para polvos redispersables.
La patente de Estados Unidos n° 5.225.478, también describe el uso de condensados de ácido fenolsulfónico-formaldehído y sus sales alcalinas o sales de metal alcalinotérreo como un coadyuvante redispersante. La patente
de Estados Unidos n° 6.028.167, describe una mejora controlando el peso molecular de los coadyuvantes redlspersantes.
Igualmente, la patente australiana n° 718.907 describe una mejora en los condensados de ácido naftalensulfónsco-formaldehído controlando o restringiendo el peso molecular de los coadyuvantes redispersantes.
También son conocidos los éteres de celulosa no iónicos, que son los éteres de celulosa solubles en agua que exhiben una temperatura de floculación en el agua por debajo de 100°C.
Son ejemplos de tales éteres de celulosa los éteres de metilhidroxietilcelulosa, éteres de metilhidroxlpropilcelulosa, éteres de metilcelulosa y éteres de etilhidroxietilcelulosa, que tienen una temperatura de floculación en el agua de aproximadamente 50-75°C. Estos éteres de celulosa son apreciados, dado que tienen una buena capacidad espesante y humectante y reducen la tensión superficial. También comunican una capacidad de fluir mejorada a una composición acuosa en comparación con éteres de hidroxietilcelulosa con una temperatura de floculación por encima de 100°C.
Se conocen también éteres de metiletilhidroxietilcelulosa solubles en agua que se describen en la solicitud de patente europea EP 929 716 Ai, y en las solicitudes internacionales PCT/SE02/02164 y PCT/SE02/02165.
Estos éteres de celulosa se pueden usar ventajosamente en morteros o composiciones para adhesivo de pisos.
Otros de los aditivos utilizados, especialmente como acelerantes de fraguado, presentan problemas asociados a su empleo. Por ejemplo, la corrosión de armaduras metálicas incorporadas a! sistema de cemento cuando se emplea el cloruro cálcico como acelerante; o e! elevado nivel de sales solubles que Incorporan a la mezcla, dadas las elevadas dosificaciones necesarias para algunos de estos productos (Justnes y Nygaard, Cement and Concrete Research, 1995;25(8):1766~1774; Asad et al., Cement and Concrete Research 2003;33:9-13; Aggoun et al. Construction and Building Materials 2008;22:106-1 10).
No obstante, para las aplicaciones expuestas, no existen actualmente soluciones aceptables que combinen éter de celulosa no iónico, compuesto de copolímero de éter de policarboxilato, CaS04- 2H2O y polímero acrílico redíspersable para fabricar composiciones de adhesivos para vitropísos y otros pisos, con la ventaja de que la composición de adhesivos para pisos de la presente invención no se presenta ningún tipo de corrosión en los materiales aplicados.
OBJETO DE LA INVENCIÓN
Por lo tanto, es un objeto de la presente invención superar los problemas mencionados para adhesivos de pisos que se presentan en el estado de la técnica.
Otro objeto es proponer una composición con utilidad para adhesivo de baldosas cementosas, vitro piso, porcelanato, azulejo, piedra natural, piedra cultivada, cantera y mármol.
Otro objeto es proponer una composición con utilidad para adhesivo que permite la reducción de la dosis de éter de celulosa sin comprometer el rendimiento del producto y la aplicación.
Aun otro objeto de la invención es proponer una composición con utilidad para adhesivo que se oferte paquetes en dosis pequeñas, desde 130 gramos.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a composiciones de mezcla seca que incluyen éteres de celulosa y copolímero de vinilo acetato etileno, sulfato de calcio dihidratado, fibra de celulosa y polímero acrílico redíspersable y que tienen una resistencia de gel mejorada para su uso en la fabricación de adhesivos para baldosas cementosas, vitro piso, porcelanato, azulejo, piedra natural, piedra cultivada, cantera, mármol así como a métodos para usar las composiciones en formatos de hasta 0.80 x 0.80 m en pisos y 0.60 x 0.60 m en muros.
De acuerdo con la presente invención, las composiciones de mezcla seca para su uso en la fabricación de adhesivos o morteros cementosos para baldosas comprenden el siguiente porcentaje en peso de sólidos totales: · Éteres de celulosa no iónico - 17.46 a 18.54 %;
• Copolímero de vinilo acetato etileno - 16,68 a 17.72 %;
• Sulfato de calcio dihidratado - 1.94 a 2.06 %;
• Fibra de celulosa bww-40, arbocel w40 o arbocel w500 - 2.71 a 2.88 %;
• Polímero acrílico redispersable - 58.20 a 61.80 %.
Donde la composición preferente de mezcla seca para su uso en la fabricación de adhesivos o morteros cementosos para baldosas comprenden el siguiente porcentaje en peso de sólidos totales: · Éteres de celulosa no iónico - 18.0%
• Copolímero de vinilo acetato etileno - 17.2%
• Sulfato de calcio dihidratado - 2.0 %
• Fibra de celulosa bww-40, arbocel w40 o arbocel w500 — 2.8 %
• Polímero acrílico redispersable - 60.0 %
Donde todos estos otros ingredientes de la composición son conocidos en la técnica y están disponibles en fuentes comerciales.
La composición de la invención tiene la ventaja de poder utilizar adhesivos cementosos con baldosas, vitro piso, porcelanato, azulejo, piedra natural, piedra cultivada, cantera y mármol de alta absorción de agua (mayor al 10%), ya que contiene suficiente cantidad de retenedores de agua, debido a la alta absorción/succión del soporte que absorberá el agua necesaria para la hidratación del adherente, lo cual compromete la adherencia final. De acuerdo con las composiciones de mezcla seca de la invención, el éter de celulosa tiene propiedades versátiles y se puede usar como agente espesante o modificador de la reología en una formulación acuosa de la composición de la invención.
De manera ventajosa, la composición de la presente invención permite la reducción de la dosis de éter de celulosa, que puede ser de 17.46 a 18.54 %, porcentaje en peso de sólidos totales, esto sin comprometer el rendimiento del producto y la aplicación, mediante la sinergia del uso de los otros componentes de la invención, que tienen características de resistencia de gel mejoradas, tales como, a una concentración dada, un grado mayor de espesamiento o viscosidad en el estático elástico con respecto al mismo éter de celulosa medido en el estado viscoso.
Los éteres de celulosa no iónicos se han usado durante un largo periodo de tiempo como agente espesante en composiciones acuosas, por ejemplo, en composiciones acuosas de pintura que contienen látex. Tienen también un efecto considerable sobre la estabilidad, consistencia y retención de agua de composiciones acuosas de pintura. Además, los éteres de celulosa no iónicos son fáciles de combinar con los ingredientes que aparecen en la composición de la presente invención.
El éter de celulosa es polvo que se fabrica por fibra de madera o de algodón corta refinada como materias primas principales, después del tratamiento químico y por la reacción de agentes eterificantes tales como el etileno clorado, el propileno clorado y el etileno oxidado.
El proceso de fabricación del éter de celulosa es complejo, comienza con la extracción de celulosa de algodón o madera y luego se transforma en celulosa alcalina después de agregar hidróxido de sodio y por reacción química (solución alcalina). Bajo la acción de los agentes de eterificación (reacción de eterificación), los éteres de celulosa se generan a partir de celulosa alcalina a través de procesos tales como el lavado con agua, el secado y la molienda.
Diferentes agentes eterificantes pueden convertir la celulosa alcalina en diferentes tipos de éteres de celulosa. La estructura molecular de la celulosa está compuesta por los enlaces moleculares de las unidades de glucosa deshidratada. Cada glucosa contiene tres grupos hidroxilo. Bajo ciertas
condiciones, los grupos hidroxilo estarán sustituidos por grupos metilo, hidroxietilo, hidroxipropilo y similares, y pueden formar celulosa de diferentes variedades (por ejemplo, si está sustituido por metilo, entonces se llama metilcelulosa; si está sustituido por hidroxietilo, entonces se llama hidroxietilcelulosa; si se sustituye por hidroxipropilo, entonces se llama hidroxipropilcelulosa).
Dado que la metilcelulosa es un éter mixto producido por la reacción de eterificación, con metilo como material principal, pero que contiene una pequeña cantidad de hidroxietilo o hidroxipropilo, se denomina metil hidroxietil celulosa éter, o metil hidroxipropil celulosa éter. Debido a la diferencia en los sustituyentes (como metilo, hidroxietilo e hidroxipropilo) y la diferencia en el grado de sustitución (la cantidad de sustancia sustituida de hidroxilo reactivo en cada celulosa), se pueden obtener éteres de celulosa de diferentes variedades y calidades. Las diferentes variedades pueden ser ampliamente utilizadas en la construcción, industrias alimentarias y farmacéuticas, así como en otros campos diferentes, como la industria química diaria y la industria del petróleo.
Como se usa en este documento, el término "éter de celulosa no iónico de alta viscosidad" significa un éter de celulosa reticulado que, en ausencia de reticulación, tendría una viscosidad de 40 000 a 50 000 mPas, medida como una solución al 2% en peso en agua usando un reómetro MRV 100 de Haake Rotovisko ( Thermo Fisher Scientific, Karlsruhe, DE) a 20 ° C y una velocidad de cizallamiento de 2,55 s.
Las composiciones de mezcla seca de la presente invención pueden incluir además, un aglutinante polimérico en emulsión formado mediante un método de polimerización, resultando como un polvo polimérico redispersable en agua. Los polímeros de emulsión acuosa se pueden seleccionar de varias clases de composición, tales como, por ejemplo, polímeros de acetato de vinilo, copolímeros de acetato de vinilo-acrílicos, acetato de vinilo-etileno, solos o en conjunto.
En la composición de la presente invención, el poli(etileno-co-acetato de vinilo) llamado EVA, es un polímero redispersable en agua, que en la composición se incluye del 16,68 a 17.72 %, referido a porcentaje en peso de sólidos totales y es utilizado como modificador de cemento.
Los morteros de cemento pórtland modificados con látex a base de EVA son un producto estándar en el mercado para la colocación de baldosas cerámicas, sin embargo, no se conocen composiciones como la presente invención.
Se comercializan varios látex de EVA con diferentes características, que incluyen la cantidad de cada copolímero, el tipo de coloide protector, y la naturaleza del agente antibloqueo.
La síntesis o generación de EVA se produce por la polimerización de etileno a través de radicales libres, presión y temperaturas elevadas, las cuales pueden variar desde 150°C hasta 300°C, con variaciones de presión que van desde 103 hasta 345 MPa;. Para llevar a cabo la reacción se utilizan autoclaves tubulares con agitación, se prefieren autoclaves con más alto contenido de VA (18%) con objeto de controlar mejor las variables críticas, como el peso molecular y el contenido de monómero.
La incorporación del acetato de vinilo en el proceso de polimerización del etileno produce un copolímero con una cristalinidad más baja que la del homopolímero de etileno común, por lo tanto estas resinas de más baja cristalinidad tienen temperaturas de fusión y temperaturas de termosello más bajas, y además de reducir la rigidez, resistencia a la tracción y dureza, son más transparentes, más flexibles a baja temperatura y más resistentes a la ruptura y al impacto, también son más permeables al oxígeno, al vapor agua y al óxido de carbono.
La composición de la invención se refiere además, a otros polvos de polímeros redispersables, agregados del 58.20 al 61.80 %, referido a porcentaje en peso de sólidos totales, donde tales polímeros formadores de película
redispersables se usan como ligantes de adhesivos de baldosas, vitro piso, porcelanato, azulejo, piedra natural, piedra cultivada, cantera, mármol, estos en sinergia con el resto de los demás componentes de la composición de la invención.
La composición de la invención en general, se produce por la mezcla en seco de las materias primas que se han mencionado, tales como espesantes con base de celulosa modificada y el polvo de polímero seco para obtener un producto acabado listo para uso para mezcla con arena y cemento in situ donde se añade agua en el punto de uso.
Estos sistemas son ventajosos, porque evitan la necesidad de un producto comercial de pegazulejo, esto mediante un sistema de dos componentes, un componente que contenga un paquete para dispersión acuosa del polímero y el otro componente que contenga el componente en polvo que puede contener un componente de fraguado hidráulico tal como cemento. El utilizar tales sistemas puede ser ventajoso por varias razones tales como economía, utilidad y consideraciones ambientales.
La presente invención se refiere además a un método de aplicación de la composición para adhesivos para vitropisos y otros pisos, en formatos de hasta 0.80 x0.80 m en pisos y 0.60 x0.60 m en muros, donde dicho método implica los siguientes pasos principales:
• Se tiene un sobre con una cantidad empacada del adhesivo de la invención, donde dicha cantidad puede ser desde 130 gramos hasta 350 gr, donde dicho sobre porta su etiqueta para especificar la cantidad de los materiales complementarios requeridos;
• En un recipiente manejable se vierte agua potable de acuerdo a lo establecido en la etiqueta del sobre con adhesivo;
• Se agrega cemento gris o blanco también de acuerdo a la composición de la invención;
• Se agregan los componentes de la presente invención en la cantidad total que viene empacada en dicho sobre con su etiqueta con especificaciones;
• Los componentes se mezclan dentro de un recipiente hasta por 40 segundos;
• Se incorpora la arena previamente cribada, gradualmente hasta llenar el recipiente;
• Se puede agregar agua si es requerida y se sigue batiendo hasta alcanzar una pasta homogénea, y
• Se deja reposar por 5 minutos y se vuelve a batir.
Como se usa en este documento, la frase "basado en sólidos totales" se refiere a cantidades en peso de cualquier ingrediente dado en comparación con la cantidad en peso total de todos los ingredientes no volátiles en la composición acuosa, incluidos polímeros sintéticos, éteres de celulosa, copolímero de vinilo acetato etileno, sulfato de calcio dihidratado, fibra de celulosa bww-40 o arbocel w-40 y polímero acrílico redispersable.
Como se usa en el presente documento, el término "mezcla seca" significa un polvo estable al almacenamiento que contiene, éter de celulosa, copolímero de vinilo acetato etileno, sulfato de calcio dihidratado, fibra de celulosa y polímero acrílico redispersable.
Como se usa en el presente documento, el término “pegazulejo” se refiere a un adhesivo base cemento que se utiliza para pegar losetas, azulejos y cerámicos a diferentes superficies, generalmente concreto o prefabricados como aluminio o tablaroca. Contiene además de cemento, resinas y aditivos que ayudan a conseguir una máxima adherencia sobre la superficie donde es aplicado. Su presentación es en modalidad polvo, empacada en sacos de 20 kg. Se mezcla con agua hasta obtener una pasta que se colocará en el sustrato para proceder al pegado del azulejo, se puede comprobar si la adherencia es la adecuada al colocar una de las piezas en la pasta y volverla a retirar para cerciorarse de que la pieza ha sido cubierta de pegazulejo en su totalidad.
En la composición de la invención no hay agua presente, se trata de una mezcla seca, por lo tanto, es estable al almacenamiento en sobres, costales,
cubetas y tambores, pero preferentemente se empaca en sobres pequeños de 130, 150 y 350 gramos.
La presente invención se ilustra adicionalmente por los siguientes ejemplos.
EJEMPLO
En una cubeta de 19 litros se vierten 3 litros de agua potable, se agregan 5 litros de cemento gris o blanco, se agregan los componentes de la presente invención en una cantidad de 250 gr, que viene empacada en un sobre con su etiqueta. Los componentes se mezclan dentro de la cubeta hasta por 40 segundos, se incorpora la arena previamente cribada, gradualmente hasta llenar la cubeta de 19 litros, se puede agregar agua si es requerida y se sigue batiendo hasta alcanzar una pasta homogénea, se deja reposar por 5 minutos y se vuelve a batir.
Se recomienda cribar o cernir la arena con una malla fina a fin de evitar que la gravilla natural de la arena se interponga en el ajuste y nivelado de las piezas a colocar, se recomienda también utilizar arenas limpias, que pueden arenas de rio lavadas, o marmolinas de granulometría media. Se recomienda realizar pruebas de adherencia y control de la mezcla antes de iniciar un pegado de piso, esto con la finalidad de determinar su correcta funcionalidad.
La composición de mezcla seca para la fabricación de 250 gr de adhesivos incluye los siguientes materiales existentes en el comercio:
• Éteres de celulosa no iónico - 45 gr
• Copolímero de vinilo acetato etileno - 43 gr
Sulfato de calcio dihidratado - 5 gr
Fibra de celulosa bww-40, arbocel w40 o arbocel w500 - 7 gr
Polímero acrílico redispersable - 150 gr
Métodos de prueba: Se probaron adhesivos de la composición de la presente invención para vitropisos de la siguiente manera: Resistencia adhesiva: La fuerza adhesiva de las composiciones fue determinado según la norma mexicana NMX-C-420-1 -ONNCCE-2017.
En tales ensayos, la resistencia adhesiva a la tracción se determina tras el almacenamiento de vitropisos adheridos en las condiciones: almacenamiento normal vitropisos adheridos almacenados durante 7 días en condiciones climáticas estándar de 25 ° C y 60% de humedad relativa; y, almacenamiento normal vitropisos adheridos almacenados durante 28 días en condiciones climáticas estándar de 25 ° C y 60% de humedad relativa.
Prueba de agitación para determinar la demanda de agua: Esta prueba determina la consistencia del mortero y la relación agua-sólido óptima.
Se mezclan 100 g de una mezcla seca para un adhesivo de la composición de la invención en una taza de 150 mi con una cantidad definida de agua.
La mezcla se agita durante 30 seg con un agitador de madera (madera dura, 250 x 13 x 5 mm), agitando hasta 60 seg adicionales si la mezcla no se vuelve homogénea después de 30 seg.
Se observa la consistencia del adhesivo, su comportamiento de espesamiento inicial (es decir, el tiempo que comienza el espesamiento después de la mezcla), la estabilidad al cizallamiento y la resistencia a la agitación.
Luego, se retira toda la muestra de la taza usando el agitador de madera y se determina su superficie y resistencia en reposo.
Para determinar la resistencia en reposo, la mayor cantidad de muestra de mortero que se pueda sostener en el lado estrecho del agitador se retira de la taza y se observa visualmente después de 30 seg. para evaluar la consistencia de la pasta de mortero.
Para determinar la estabilidad al cizallamiento, la muestra de mortero se devuelve a la copa y se deja reposar durante 5 min.
Luego, la muestra se vuelve a agitar durante 1 min, durante el cual se evalúa su comportamiento espesante, estabilidad al cizallamiento y resistencia a la agitación.
A continuación, se evalúa por segunda vez la resistencia en reposo (estabilidad al cizallamiento después de una nueva agitación) en el agitador de
madera y la superficie del adhesivo. La resistencia permanente y la estabilidad al cizallamiento se evalúan visualmente para determinar la consistencia de la pasta de mortero, de la siguiente manera:
• 100 % = fuerza total en pie
• 97.5 % = casi ningún movimiento del adhesivo para vitropisos
• 95 % = movimiento continuo lento
• 92.5 % = movimiento continuo más rápido
• 90 % = movimiento continuo más rápido, todavía buena cohesión, pero se escurre
• 85% = el adhesivo es difícil de recoger y se rompe abruptamente
• <80% = el adhesivo no se puede absorber correctamente en el agitador de madera, el adhesivo tiene una consistencia fina / líquida.
• Un resultado aceptable es al menos el 95%; un resultado preferido es al menos el 97,5%.
Demanda de agua: la prueba de agitación se utiliza para evaluar la dosis de agua adecuada para preparar una pasta de mortero con una batidora de laboratorio.
La demanda de agua se informa como la fracción del peso total del mortero que comprende agua.
La cantidad de agua (dosis) informada para evaluar cada formulación de la composición de la invención es la que resultó en un 100% para la evaluación de la resistencia permanente y un 97,5% o más, para la evaluación de la estabilidad al cizallamiento de las pastas de mortero.
Si bien solo algunas características de la invención se han ilustrado y descrito en el presente documento, los expertos en la técnica tendrán muchas modificaciones y cambios. Por lo tanto, debe entenderse que las reivindicaciones adjuntas están destinadas a cubrir todas las modificaciones y cambios que caen dentro del verdadero espíritu de la invención.
Claims
1.- Composición de mezcla seca con utilidad para elaborar adhesivos para baldosas cementosas, vitro piso, porcelanato, azulejo, piedra natural, piedra cultivada, cantera, mármol, caracterizado porque incluye éteres de celulosa y copolímero de vinilo acetato etileno, sulfato de calcio dihidratado, fibra de celulosa y polímero acrílico redispersable
2.- La composición de mezcla seca para su uso en la fabricación de adhesivos para baldosas cementosas, vitro piso, porcelanato, azulejo, piedra natural, piedra cultivada, cantera y mármol, de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque incluye el siguiente porcentaje en peso:
• Éteres de celulosa no iónico - 17.46 a 18.54 %;
• Copolímero de vinilo acetato etileno - 16,68 a 17.72 %;
• Sulfato de calcio dihidratado - 1.94 a 2.06 %;
• Fibra de celulosa - 2.71 a 2.88 %; · Polímero acrílico redispersable - 58.20 a 61.80 %.
3.- La composición de mezcla seca para su uso en la fabricación de adhesivos para baldosas cementosas, vitro piso, porcelanato, azulejo, piedra natural, piedra cultivada, cantera y mármol, de acuerdo a las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incluye el siguiente porcentaje en peso: · Éteres de celulosa no iónico - 18.0%;
• Copolímero de vinilo acetato etileno - 17.2%;
• Sulfato de calcio dihidratado - 2.0 %;
Fibra de celulosa 2.8 %;
• Polímero acrílico redispersable - 60.0 %.
4.- La composición de mezcla seca para su uso en la fabricación de adhesivos para baldosas cementosas, vitro piso, porcelanato, azulejo, piedra natural, piedra cultivada, cantera y mármol de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque la fibra de celulosa es bww- 40, arbocel w 40 o arbocel w 500.
5.- Un método de aplicación de la composición para adhesivos para vitropisos y otros pisos, en formatos de hasta 0.80 x 0.80 m en pisos y 0.60 x0.60 m en muros, caracterizado por los siguientes pasos principales: · Se toma una cantidad empacada del adhesivo de la invención, de 130 gramos a 350 gramos preferentemente 250 gramos;
• En un recipiente se vierten 3000 mi agua potable;
• Agregar 5 Its cemento gris o blanco;
• Los componentes se mezclan hasta por 40 segundos; · Se agrega arena hasta completar de 19 litros;
• agregar agua en según el requerimiento de la aplicación;
• batir hasta alcanzar una pasta homogénea; y
• Se deja reposar por 5 minutos y se vuelve a batir.
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| MX2021008069A (es) | 2023-01-02 |
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