Inventos patentados en España.

Inventos patentados en España.

Inventos patentados en España en los últimos 80 años. Clasificación Internacional de Patentes CIP 2013.

ADITIVOS DE ALTO PESO MOLECULAR PARA COMPOSICIONES DE YESO CALCINADO Y DE CEMENTO.

Resumen:

Una mezcla para ser utilizada en combinación con agua en la preparación de una lechada mejorada que se hidrata para formar un cemento de yeso de aplicación a la intemperie con una expansión reducida

, que comprende: 30-70% en peso de cemento hidráulico; 30-70% en peso de yeso calcinado; y 0,05-2,5% en peso de policarboxilato, en donde dicho policarboxilato es un polímero a base de oxialquilenglicol-alquiléteres y derivados de ácidos dicarboxílicos insaturados.

Solicitante: UNITED STATES GYPSUM COMPANY.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 125 SOUTH FRANKLIN STREET,CHICAGO, ILLINOIS 60606.

Inventor/es: LETTKEMAN,DENNIS,MARK, WHITESIDE,ELDON,L, BEDWELL,WILLIAM,K, KALIGIAN,RAYMOND,A.,II.

Fecha de Publicación de la Concesión: 16 de Febrero de 2010.

Fecha Concesión Europea: 5 de Agosto de 2009.

Clasificación Internacional de Patentes: E04F15/12 (.Revestimientos de suelos hechos de productos preparados "in situ", p. ej. suelos de magnesita, terrazo, mosaico (productos minerales o bituminosos C 04 B; materiales plásticos orgánicos C 08 L)), C04B22/14G2, C04B28/14H, C04B28/14H4.

Clasificación PCT: C04B24/26 (..obtenidos por reacciones en las que intervienen solamente enlaces insaturados carbono-carbono [4]), C04B28/14 (.que contienen cementos de sulfato de calcio [4]).

Clasificación antigua: C04B24/26 (..obtenidos por reacciones en las que intervienen solamente enlaces insaturados carbono-carbono [4]), C04B28/14 (.que contienen cementos de sulfato de calcio [4]).

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Descripción:

Aditivos de alto peso molecular para composiciones de yeso calcinado y de cemento.

Antecedentes

Esta invención se refiere a materiales de moldeo para su uso a la intemperie.

Más concretamente, la invención se refiere a un producto de cemento de yeso o escayola de alta resistencia y baja expansión.

El moldeo de artículos es una técnica bien conocida para la fabricación de productos para praderas de césped y jardines a la intemperie, tales como estatuas, piedras para escalones y similares. El proceso de moldeo, que incluye preparar un molde, verter una lechada de material hidráulico dentro del molde y dejar que la misma endurezca, requiere mucho menos trabajo y, por tanto, es menos costoso, que muchos otros métodos de producción de un artículo conformado.

Tanto el yeso como el cemento son materiales hidráulicos bien conocidos. El yeso se conoce también como sulfato cálcico dihidratado, tierra alba o yeso calcinado. El yeso de París también es conocido como yeso calcinado, estuco, sulfato cálcico semihidratado, sulfato cálcico medio-hidratado o sulfato cálcico hemihidratado. En esta forma, existen aproximadamente dos moléculas de agua asociadas con cada molécula de sulfato cálcico. Con el fin de producir la forma del hemihidrato, el yeso puede ser calcinado para expulsar parte del agua de hidratación mediante la siguiente ecuación:

CaSO4•2H2O rightarrow CaSO4•1/2H2O + 3/2H2O

El sulfato cálcico hemihidratado puede producir al menos dos formas cristalinas. El yeso calcinado a se produce mediante un procedimiento continuo o mediante un procedimiento con roca en terrones en donde el sulfato cálcico dihidratado se calcina bajo presión. El yeso calcinado a forma menos cristales aciculares que el yeso calcinado ß, permitiendo que los cristales se apelmacen fuertemente entre sí, produciendo un yeso más denso y más fuerte. La morfología cristalina permite que el agua fluya fácilmente entre los cristales, necesitándose menos agua para formar una lechada fluible. Los cristales más alargados son característicos del yeso calcinado ß. Esta estructura cristalina da lugar a un producto menos denso debido a que los cristales están apelmazados de manera más suelta. La forma ß también requiere más agua para fluidificar el yeso calcinado. Si la calcinación del dihidrato se lleva a cabo a presión ambiente, se obtiene la forma ß y el coste es relativamente bajo en comparación con el yeso a.

Cuando el hemihidrato se añade a agua, se deja endurecer la lechada de producto permitiendo que el sulfato cálcico hemihidratado reaccione con agua suficiente para convertir el hemihidrato en una matriz de cristales de dihidrato entrelazados. A medida que se forma la matriz, la lechada de producto llega a ser firme y mantiene la forma deseada.

El cemento hidráulico se emplea en diversas aplicaciones en donde su dureza, resistencia al agua y durabilidad hacen que sea un producto valioso, tal como en estructuras de hormigón. Los productos que requieren menos capacidad de desgaste, dureza o resistencia al agua suelen estar constituidos por una lechada de yeso calcinado mezclada con cemento hidráulico. Los cementos, tal como el cemento Portland fraguan mediante las reacciones de hidratación relativamente más lentas de silicato cálcico y aluminatos. En consecuencia, la adición al cemento de sulfato cálcico hemihidratado ofrece un fraguado más rápido y el incremento consecuente de productividad durante la fabricación de productos que contienen cemento. Sin embargo, el yeso es algo menos soluble en agua y las mezclas que contienen tanto yeso como cemento hidratado no son tan resistentes al agua como el cemento por sí solo o el cemento que contiene una pequeña cantidad de yeso.

Los artículos moldeados para su uso a la intemperie deberán ser resistentes al viento, a la intemperie y otros peligros derivados de su presencia a la intemperie. Cuando no se utilicen aditivos, la cantidad de agua añadida a la lechada de yeso calcinado determina la densidad de la matriz de yeso fraguado. A medida que se utiliza más agua, la lechada aumenta de volumen. La demanda teórica de agua del sulfato cálcico hemihidratado puro es de 18,6% en peso. La matriz de sulfato cálcico hidratado rellena el volumen originalmente ocupado por la lechada, atrapando el agua en exceso en los intersticios cristalinos de la matriz de yeso. Para iguales cantidades de yeso, los intersticios son más grandes y más numerosos para absorber el exceso de agua a medida que se aumenta la proporción de agua. A medida que aumenta el tamaño y el número de los espacios, tanto la densidad como la resistencia de la matriz disminuyen en comparación con una composición con poca o ningún exceso de agua. Sin embargo, las lechadas con poco exceso de agua son muy difíciles de mezclar, particularmente si se utiliza yeso calcinado ß.

Sin embargo, si se reduce la proporción de agua para incrementar la resistencia de los artículos moldeados de este tipo, generalmente se presenta un incremento en la expansión del artículo a medida que fraguan los materiales hidráulicos. La expansión de los materiales hidráulicos, mientras endurecen o fraguan los mismos, limitan la vida útil de los moldes con los cuales se puede utilizar. El artículo en expansión impone presión sobre el molde, formando pequeñas fisuras por tensión que cada vez son más grandes a medida que se llevan a cabo sucesivos usos. Los detalles en el molde se pueden perder. El artículo puede llegar a distorsionarse a medida que se debilita el molde.

Ya se conoce en la técnica el uso de algunos compuestos poliméricos en una escayola o cemento de yeso. Es conocido el uso de polímeros acrílicos en lechadas hidráulicas, como se describe en la Patente US No. 4.202.857, Japanese Abstract XP002246339 y Japanese Abstract XP002246340. La Patente US No. 4.028.125 sugieren el uso de un carboxilato de bajo peso molecular que tiene menos de 6 átomos de carbono como un retardador para una lechada de cemento.

La EP 0 644 165 revela el uso de una emulsión acuosa de precursor polimérico junto con yeso calcinado y agua para formar una lechada. El precursor polimérico es preferentemente una resina acrílica termoendurecible que tiene una mezcla de monómeros acrílicos. No se citan monómeros acrílicos específicos, pero se dice que la resina mejora la resistencia al agua del producto al impedir que el agua entre en los poros de la matriz de yeso.

En EP 0 725 044 se describe una lechada auto-nivelante de yeso y cemento para su aplicación en suelos. Se emplea un dispersante acrílico que contiene dos o tres unidades recurrentes para mejorar la fluidez de la lechada. Ninguno de los monómeros es un ácido dicarboxílico.

De este modo, existe todavía la necesidad en la técnica de disponer de un medio para mejorar la resistencia de artículos moldeados mientras se crea una expansión mínima del material de lechada que está fraguando. También existe la necesidad de mantener la estabilidad dimensional de artículos moldeados, al tiempo que se extiende la vida de los moldes a partir de los cuales se producen dichos artículos. Cuando se cumplan estas necesidades, se podrán preparar productos mediante el moldeo de yeso o mezclas de yeso y cemento hidratado que son más fuertes, mantienen los detalles de diseño y/o se pueden producir a un menor coste.

Breve descripción de la invención

Estas y otras necesidades son satisfechas por la mezcla descrita en la reivindicación 1 o por la lechada descrita en la reivindicación 13 o por el método de fabricación de un artículo moldeado de acuerdo con la reivindicación 16.

Más concretamente, se emplea una mezcla que ha de utilizarse en combinación con agua para preparar una lechada que se hidrata para formar un cemento de yeso o escayola para su uso al aire libre. La mezcla incluye 30-70% en peso de yeso calcinado y 0,05-2,5% de un policarboxilato, en donde el policarboxilato es un polímero a base de oxialquilenglicol-alquiléteres y derivados de ácidos dicarboxílicos insaturados. Cuando la mezcla se incorpora en agua en una cantidad menor del 40% en peso basado en el peso de la mezcla, se forma una lechada que se expansiona muy poco al mismo tiempo que se cura.

La baja expansión conduce a productos que son más fieles al diseño del molde. No existe distorsión del modelo tal como puede ocurrir cuando existe un alto grado de expansión. La pequeña cantidad de expansión es deseable para que la lechada recoja todo el detalle del molde. Sin embargo, la expansión no deberá ser suficiente para causar que el molde sea difícil de retirar. El desmoldeo es difícil cuando la expansión hace que el artículo moldeado empuje hacia el exterior contra las paredes del molde, manteniéndolo en su sitio mediante fricción. El bajo grado de expansión también puede conducir a una vida más prolongada del molde.

Descripción detallada de la invención

Una composición de yeso moldeable que tiene baja expansión incluye sulfato cálcico hemihidratado, cemento hidráulico y policarboxilato como dispersante.

El sulfato cálcico hemihidratado o el yeso calcinado constituye el principal componente de la mezcla moldeable. Cuando se incorpora agua en esta mezcla, se obtienen composiciones que se transforman desde una lechada acuosa de sulfato cálcico hemihidratado a una matriz de dihidrato cristalino mediante hidratación. Los componentes incluyen al menos 30% de sulfato cálcico hemihidratado basado en el peso de los componentes secos libres de áridos. Preferentemente, los componentes secos libres de áridos incluyen al menos 35% y con suma preferencia al menos 40% de hemihidrato en peso. Los hemihidratos a preferidos incluyen aquellos preparados a partir de un procedimiento en lechada, tal como HYDROCAL C-Base, J-Base o E-Base de United States Gypsum Co. (Chicago, IL), mediante procedimientos con rocas en terrones, tal como HYDROCAL A-Base, o B-Base, o mediante cualquier otro método de producción de hemihidrato calcinado a. El yeso de moldeo No. 1 constituye un hemihidrato ß preferido, tal como el descrito por United States Gypsum Co. (Chicago, IL). El yeso sintético, que es un subproducto de los procedimientos de desulfuración de gases de combustión procedentes de centrales energéticas, también se puede emplear de manera similar al yeso calcinado ß.

Cuando se extrae de la mina, se comprueba que el yeso en bruto se encuentra en la forma dihidratada. El hecho de que se seleccione un yeso calcinado a o ß, o una combinación de ambos, para una aplicación particular, depende de las propiedades deseadas del producto que ha de ser preparado, del coste o de la disponibilidad del yeso calcinado. Preferentemente, se emplea el yeso calcinado ß en el mayor grado posible. Sin embargo, en algunas modalidades, tal como la formulación de moldeo "en estado no seco", o en cualquier otra situación en donde se requiera que el artículo moldeado tenga una alta resistencia, se prefiere la forma a. La selección de un yeso calcinado adecuado o de mezclas del mismo para una aplicación particular, queda dentro del conocimiento normal del experto en esta materia.

Al igual que el yeso, el cemento hidráulico endurece debido a la hidratación química con agua. Cementos hidráulicos preferidos son cemento Portland, cemento de Clase C y otros cementos de Tipo 5 o sus equivalentes. Estos cementos son más resistentes en un ambiente a la intemperie y el producto será de larga duración. Se cree que otros cementos son adecuados para la formación de una composición de moldeo de baja expansión; sin embargo, los cementos de Tipo 1 y otros cementos envejecen rápidamente a la intemperie. Los mismos son adecuados en la composición moldeable en el caso de que la vida del producto no sea un factor importante o en el caso de que se añadan productos químicos a la composición para reducir los efectos del envejecimiento. El cemento más ampliamente utilizado es cemento Portland (Aalsborg Cement, Denmark), el cual es particularmente preferido para utilizarse en esta invención. Se puede emplear cemento gris o bien cemento blanco.

En la presente invención, se ha llegado a la conclusión de que los policarboxilatos dispersantes producen una lechada moldeable con una estabilidad dimensional mejorada y con una vida más prolongada del artículo moldeado. Los policarboxilatos también mejoran la capacidad de flujo de la lechada de manera que se necesita menos agua para preparar una lechada fluible. Resulta ventajoso utilizar esta propiedad para sustituir todo o una parte del yeso a en una fórmula a la forma ß con la misma consistencia o para reducir el agua para preparar un producto más fuerte y más denso. Igualmente, se pueden reducir los costes de transporte puesto que las formulaciones pueden ser adaptadas para utilizar yeso calcinado tanto a como ß, cualquiera que sea el más fácilmente disponible.

Los niveles de agua se pueden reducir a un valor en o por debajo de la demanda teórica de agua empleando los policarboxilatos dispersantes. La reducción al mínimo de la adición de agua presenta la ventaja añadida de requerir menos tiempo y/o energía para secar los productos. Además, se absorbe menos agua por el molde tras el moldeo, necesitándose menos tiempo y energía para secar el molde de manera que pueda ser reutilizado. Cuando el agua se reduce a niveles en o por debajo de aquel requerido teóricamente para completar la hidratación, los áridos o cargas se pueden añadir húmedos sin pérdida alguna en la resistencia del producto. En el producto fraguado y seco, los policarboxilatos envejecen mejor que los productos con otros aditivos.

Los policarboxilatos son polímeros obtenidos por polimerización de una mezcla monómera que incluye un monómero del tipo de ácido carboxílico insaturado. El polímero de policarboxilato sumamente preferido, comercializado con el nombre registrado Melflux 1641, 1643 o 1643F por SKW Polymers (Kennsaw, GA), es un co-polímero basado en oxialquilenglicol-alquiléteres y derivados de ácidos dicarboxílicos insaturados, tales como aquellos descritos en la Patente US No. 5.798.425.

En esta invención se puede emplear una amplia variedad de policarboxilatos.

Con preferencia, los policarboxilatos son solubles en agua. Se prefieren los pesos moleculares de 100.000 a 5.000.000 de daltons aproximadamente. Pueden resultar adecuados crudos policarboxilatos que se encuentran al margen del intervalo de peso molecular preferido, pero los pesos moleculares más bajos tienden a ser menos eficaces, mientras que los pesos moleculares más altos son extremadamente viscosos y difíciles de bombear. Métodos de preparación de policarboxilatos son bien conocidos para los expertos en la materia.

Los policarboxilatos dispersantes se pueden añadir en cantidades de 0,05% a 2,5% aproximadamente tomando como referencia los sólidos en seco. Otros intervalos preferidos para la adición del policarboxilato incluyen de 0,05% a 1% y de 0,05% a 0,5%, todo ello basado en los sólidos secos, excluyendo cualquier árido que pueda estar presente. En el extremo más alto del intervalo de adición del policarboxilato, se observa un retardo de las reacciones de hidratación, así como cierta reducción en la resistencia del producto. La eficacia del aditivo depende de la composición exacta con la cual se utilice. Se puede emplear solo como un superplastificante o se puede emplear en combinación con otros plastificantes incluyendo, pero no de forma limitativa, ligninas, naftaleno sulfonado y/o dispersantes de melamina sulfonada. El uso de un aditivo controlador del pH tal como, pero no de forma limitativa, cal y/o cemento Portland, para proporcionar la lechada con un pH básico, mejora el comportamiento de los policarboxilatos cuando la lechada tiene una alta concentración de hemihidrato.

La cantidad de adición de agua se elige en base a la composición que haya de ser empleada y teniendo en cuenta también la aplicación a la cual se destina dicha composición. Cuando los policarboxilatos se añaden a composiciones de cemento o de yeso calcinado que tienen una alta concentración de yeso calcinado a, se puede obtener una lechada fluible cuando la consistencia se encuentra por debajo de la demanda teórica de agua.

La cantidad de agua añadida a la mezcla seca oscila entre 13% del peso de la mezcla seca y 50% en peso aproximadamente. Con preferencia, el contenido en agua oscila entre 13% y 40% aproximadamente y más preferentemente entre 20% y 30% aproximadamente. Si el hemihidrato se encuentra principalmente en la forma â, el intervalo de agua preferido es de 25 a 40% en peso aproximadamente basado en el peso de los ingredientes secos. Para facilitar la operación de mezcla, el intervalo de agua preferido es de 20% a 490% aproximadamente. Las composiciones de bajo contenido en agua emplean agua en la cantidad de 13% a 25% aproximadamente. La selección de la cantidad adecuada de agua a añadir queda dentro del conocimiento del experto en la materia.

El agua utilizada para preparar la lechada deberá ser lo más pura posible para un mejor control de las propiedades tanto de la lechada como del yeso fraguado. Para modificar el tiempo de fraguado de la lechada, son bien conocidas las sales y también compuestos orgánicos, variando ampliamente entre aceleradores e inhibidores del fraguado. Algunas impurezas conducen a irregularidades en la estructura a medida que se forma la matriz entrelazada de cristales de dihidrato, reduciendo la resistencia del producto fraguado. De este modo, se mejoran la resistencia y consistencia del producto mediante el uso de agua que está libre de contaminantes en la mayor medida posible.

El uso del policarboxilato permite mezclar los cementos de yeso que han de ser preparados con un agregado húmedo sin que se produzca una reducción de la resistencia o densidad. Las propiedades de flujo mejoradas de los cementos de yeso con policarboxilatos permite una fácil operación de mezcla incluso cuando la consistencia se encuentra por debajo de la demanda teórica de agua. Por ejemplo, la demanda teórica de agua para un hemihidrato típico con una pureza de 93-98% es de 20-21%. La demanda teórica de agua para cementos es ligeramente mayor. Se pueden preparar consistencias para la mezcla combinada de hemihidrato/cemento tan bajas como del 15% por medio de la adición de los policarboxilatos dispersantes en el caso de que el árido se añada en estado húmedo a una composición con una consistencia por debajo de la teórica, ayudando el agua adicional a completar el proceso de hidratación de los materiales a base de hemihidrato y cemento. De este modo, la densidad y la resistencia del producto no se ven afectadas en comparación con un producto con la consistencia teórica.

Los tiempos de fraguado se suelen retardar para proporcionar tiempos de trabajo más prolongados o acelerar para conseguir un fraguado y acabado más rápidos. Los policarboxilatos tienen un efecto retardante a concentraciones más elevadas, pero se utilizarán frecuentemente otros retardadores o aceleradores para controlar de manera más precisa el tiempo de fraguado. Los expertos en el campo de la formulación de composiciones de yeso calcinado o de cemento conocen la forma de ajustar el nivel de aceleradores y retardadores para obtener el tiempo de fraguado deseado. Retardadores preferidos incluyen retardadores proteicos (Industrial SUMA, San Paulo, Brasil), citrato sódico, Crema de Tartar y ácido dietilentriaminpentaacético (Akzo Nobel, The Netherlands). Los aditivos para acelerar el tiempo de fraguado incluyen sulfatos tal como sulfato de aluminio o sulfato potásico, ácidos y retardadores proteicos utilizados en cantidades de hasta 1% en peso tomando como referencia una base en seco libre de áridos.

Un acelerador preferido es sulfato cálcico dihidratado que ha sido finamente molido. Recién preparado, tiene una alta potencia. Sin embargo, cuando se almacena antes de su uso, pierde su efectividad. La Patente US No. 2.078.198 describe aceleradores mejorados que comprenden sulfato cálcico dihidratado mezclado con azúcar. Esta mezcla hace que el sulfato cálcico dihidratado esté menos expuesto a deterioro por envejecimiento. En la Patente US No. 3.573.947 se describe el calentamiento de la mezcla co-molida de azúcar y sulfato cálcico dihidratado, de tal manera que el azúcar caramelizado forma un revestimiento sobre el sulfato cálcico dihidratado. El revestimiento de azúcar fundido estabiliza además al sulfato cálcico dihidratado, reduciendo los efectos del envejecimiento en un mayor grado que la mezcla de azúcar/dihidrato sin calentar. El sulfato cálcico dihidratado molido preparado de esta manera viene referenciado en los ejemplos como "CSA" (United States Gypsum Co., Chicago, IL).

Cuando se añaden áridos a la composición, se puede emplear cualquier árido conocido por los expertos en la materia. La arena es el árido más común utilizado debido a su bajo coste y fácil disponibilidad. El árido se puede seleccionar para modificar la densidad del producto acabado. En esta invención puede aplicarse una amplia variedad de arenas incluyendo las arenas Mohawk Medium, Rich Mix Fine, Atlanta, Dothan, Florida y similares. Los áridos más pesados tales como, pero no de forma limitativa, roca, grava y sílice ahumada incrementarán la densidad del producto, mientras que la adición de hadita, arcilla, piedra pómez, espuma, vermiculita o microesferas huecas disminuirán la densidad. También se puede emplear cualquier tipo de carga, tal como perlita, cenizas volantes o escoria. El árido se añade a la composición en cantidades de hasta 300% en peso de los componentes libres de áridos referenciado sobre una base en seco.

Las composiciones de yeso calcinado de esta invención tienen opcionalmente un número de otros aditivos dependiendo de la aplicación específica. Estos aditivos pueden incluir desespumantes, espesantes, resinas poliméricas, conservantes y otros aditivos. Los aditivos para una finalidad particular, así como las concentraciones adecuadas, ya son conocidos por parte de los expertos en la materia. También son útiles como aditivos los agentes colorantes, tales como pigmentos, colorantes o tintes. Los desespumantes se utilizan en cantidades menores del 10% en peso. Un desespumante preferido es Foamaster CN (Astro Chemicals Kankakee, IL). En esta invención se pueden emplear cualesquiera agentes colorantes conocidos. El dióxido de titanio resulta particularmente útil para blanquear la composición. Los agentes colorantes se emplean y se añaden en las cantidades y mediante los métodos ya tradicionalmente utilizados para las composiciones de este tipo. Para modificar las propiedades de la lechada se añaden opcionalmente resinas poliméricas, tal como Elotex 10184 o 50E200 (National Starch & Chemical, Bridgewater, NJ) o VINNAPAS RP-226 (Wacker Polymer Systems, LP, Adrian, MI).

El uso de estos aditivos no requiere etapas de mezclado o condiciones de elaboración especiales para preparar un producto de alta calidad. Dependiendo del aditivo exacto seleccionado, este se puede encontrar disponible en forma líquida, en forma seca o en ambas formas. Si se emplea en forma líquida, la concentración de aditivos se determina sobre una base en seco. Generalmente, los ingredientes húmedos se mezclan con el agua antes de la adición de los componentes secos. Los ingredientes secos suelen mezclarse previamente empleando alimentadores de polvos, tras lo cual el material compuesto seco se añade al agua de mezcla que ya contiene los ingredientes húmedos. Los aditivos de esta invención son compatibles con esta técnica de mezcla común, o bien se pueden adaptar a otros métodos de mezcla como serán bien conocidos por parte de los expertos en la materia.

Estas y otras modalidades quedan demostradas en los siguientes ejemplos. En los ejemplos, salvo que se diga otra cosa, todas las cantidades indicadas son en gramos. Las concentraciones o porcentajes se calculan sobre una base en peso seco libre de áridos.

Salvo que se indique lo contrario, se preparó una muestra de 4.000 g a base de los componentes secos. Todos los componentes secos, incluyendo áridos, se pesaron y se mezclaron en seco de forma conjunta. La cantidad predeterminada de agua desionizada se midió y vertió en una cubeta mezcladora. El material mezclado en seco se añadió al agua y se anotó el tiempo como el punto de partida para determinar el tiempo de fraguado. La cubeta mezcladora se colocó en un mezclador Hobart y se sacudió durante 5 segundos aproximadamente. Después de 1 minuto de remojo, el material se mezcló a baja velocidad durante 2 minutos. Se retiró la cubeta del mezclador y el contenido se agitó durante 15 segundos aproximadamente para asegurar que todo el material se mezclara uniforme- mente.

Las referencias al tiempo de fraguado se refieren al tiempo de fraguado Vicat según ASTM C-472. El tiempo de fraguado Vicat se inició a partir del tiempo en el que se añadió el yeso al agua para las mezclas a mano y a partir del tiempo en el que se retiró la lechada del mezclador para las mezclas con máquina. Una de las muestras estaba constituida por 50 g de material seco libre de áridos y agua suficiente para producir una consistencia normal para la aplicación deseada. La muestra se vertió sobre una lámina acrílica para formar una empanada. Se mantuvo una aguja Vicat de 300 g en un punto equidistante entre el centro y el borde exterior de la empanada, perpendicularmente a la superficie de esta última. La aguja se mantuvo en la superficie de la empanada y se soltó para que cayera libremente por su propio peso. Se determinó el tiempo de fraguado cuando la aguja no pudo penetrar hasta el fondo de la empanada. En el caso de que el grado de penetración no fuera claro, se aplicó un pequeño empuje a la aguja para determinar si la misma había tocado la superficie subyacente.

Ejemplo 1

Se preparó un cemento de yeso formulado para su aplicación a la intemperie de acuerdo con la Tabla I y al cual se añadieron cantidades variables de policarboxilato según la Tabla II

TABLA I
Cemento de yeso formulado para su aplicación a la intemperie

La anterior fórmula base fue modificada por la adición de diversas cantidades de policarboxilatos como se muestra a continuación en la Tabla II. La cantidad de sulfato de aluminio y sulfato potásico se muestra como un intervalo de debido a que se combinaron dos lotes de material en una relación desconocida. Aunque la cantidad exacta de estos componentes en la mezcla seca combinada no se conocía con precisión, la misma era constante, asegurando que solo la cantidad de policarboxilato variaba en los datos ofrecidos a continuación.

Se modificaron cincuenta gramos (50 g) del anterior cemento de yeso base por la adición de policarboxilato Melflux 1641 como se indica en cada uno de los siguientes ejemplos. A la mezcla se añadió agua hasta que se formó una empanada de 10,8 cm (4-1/4'') como se ha descrito anteriormente. La cantidad de agua añadida a cada muestra, el diámetro de la empanada y el tiempo de fraguado de cada una de ellas se ofrecen en la siguiente Tabla II.

TABLA II
Demanda de agua y tiempos de fraguado con cantidades variables de policarboxilato

A medida que se incrementó la cantidad de policarboxilatos, descendió la demanda de agua de la muestra. El tiempo de fraguado de la muestra de ensayo disminuyó inicialmente a medida que aumentaba la concentración de policarboxilato hasta aproximadamente el nivel teórico de adición de agua, aumentando entonces a medida que incrementaba la cantidad de policarboxilatos, actuando el aditivo como un retardador.




Reivindicaciones:

1. Una mezcla para ser utilizada en combinación con agua en la preparación de una lechada mejorada que se hidrata para formar un cemento de yeso de aplicación a la intemperie con una expansión reducida, que comprende:

30-70% en peso de cemento hidráulico;

30-70% en peso de yeso calcinado; y

0,05-2,5% en peso de policarboxilato,

en donde dicho policarboxilato es un polímero a base de oxialquilenglicol-alquiléteres y derivados de ácidos dicarboxílicos insaturados.

2. Una mezcla de cemento de yeso según la reivindicación 1, en donde dicho yeso calcinado es yeso calcinado a.

3. Una mezcla de cemento de yeso según la reivindicación 1, en donde dicha composición comprende 35-65% de cemento hidráulico.

4. Una mezcla de cemento de yeso según la reivindicación 1, en donde dicha composición comprende 35-65% de yeso calcinado.

5. Una mezcla de cemento de yeso según la reivindicación 1, en donde dicho cemento comprende un cemento de Tipo 5.

6. Una mezcla de cemento de yeso según la reivindicación 1, en donde dicha composición comprende 0,05-1% de policarboxilato.

7. Una mezcla de cemento de yeso según la reivindicación 1, en donde dicho policarboxilato es soluble en agua.

8. Una mezcla de cemento de yeso según la reivindicación 1, en donde dicho policarboxilato tiene un peso molecular del orden de 100.000 a 5.000.000 de Daltons aproximadamente.

9. Una mezcla de cemento de yeso según la reivindicación 1, que comprende además al menos un aditivo elegido entre un acelerador del fraguado y un retardador del fraguado.

10. Una mezcla de cemento de yeso según la reivindicación 9, en donde dicho aditivo incluye al menos uno de los siguientes: sulfato de aluminio, sulfato potásico, ácidos, retardadores proteicos y sulfato cálcico dihidratado.

11. Una mezcla de cemento de yeso según la reivindicación 10, en donde dicho sulfato cálcico dihidratado se encuentra co-molido de forma fina con un azúcar.

12. Una mezcla de cemento de yeso según la reivindicación 1, en donde cuando se mezclan 100 partes de dicha mezcla con menos de 40 partes de agua para preparar una lechada, dicha lechada se expansiona en menos de 0,01% a medida que se cura.

13. Una composición mejorada de lechada de cemento de yeso que se hidrata para formar un cemento de yeso de aplicación a la intemperie con una expansión reducida, que comprende:

la mezcla de la reivindicación 1; y

menos de 40 partes de agua por 100 partes en peso de dicha mezcla tomando como referencia una base en seco libre de áridos.

14. Una lechada según la reivindicación 13, en donde el agua comprende menos de 25 partes por 100 partes en peso de los ingredientes secos.

15. Una lechada según la reivindicación 13, en donde dicha lechada se expansiona en menos de 0,01% a medida que se cura.

16. Un método de producción de un artículo de moldeo que comprende:

medir ingredientes secos que incluyen de alrededor de 30 partes a 70 partes de yeso calcinado; de alrededor de 30 a 70 partes de cemento hidráulico; y de alrededor de 0,1 a 10 partes de policarboxilato, siendo dicho policarboxilato un polímero a base de oxialquilenglicol-alquiléteres y derivados de ácidos dicarboxílicos insaturados;

medir menos de 40 partes de agua por 100 partes en peso de los ingredientes secos;

mezclar los ingredientes secos en el agua;

formar una lechada;

verter dicha lechada dentro de un molde que tiene la configuración adecuada para formar el artículo de moldeo;

dejar que dicha lechada se cure; y

extraer del molde el artículo moldeado.

17. Un método según la reivindicación 16, que comprende además añadir un árido húmedo a la lechada con anterioridad a dicha etapa de vertido.


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