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

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

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....

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.