Agentes espumantes para agua dura y métodos para la producción de placas de yeso.

Un lodo de yeso que comprende yeso calcinado, agua dura que tiene un mínimo de aproximadamente 80 mg/L de calcio y espuma generada a partir de un alquil extoxi sulfato que incluye una parte hidrofílica que incluye aproximadamente de 0,

2 a aproximadamente 3,0 grupos etoxi y una parte hidrofóbica que incluye una distribución de longitudes de cadena alquilo que incluye de aproximadamente un 20% a aproximadamente un 60% de cadenas C8; de aproximadamente un 20% a aproximadamente un 60% de cadenas C10; de aproximadamente un 14% a aproximadamente un 36% de cadenas C12 y de aproximadamente un 2% a aproximadamente un 20% de cadenas C14.

Agentes espumantes para agua dura y métodos para la producción de placas de yeso Antecedentes de la invención [0001] La presente invención hace referencia a una composición y método para un espumado de paneles de yeso mejorado. Más específicamente, la presente invención hace referencia a un aditivo y métodos para usar un 5 aditivo en un espumado de paneles de yeso mejorado. De forma incluso más específica, la presente invención hace referencia a composiciones y métodos que utilizan un aditivo para reducir el impacto del agua dura en el espumado de paneles de yeso.

Los paneles de yeso, a menudo llamados placas de yeso, tabiquería seca, cartón-yeso o tablero, se fabrican normalmente utilizando un cartón-yeso revestido como se usa en la construcción en seco. Se añade una 10 espuma pregenerada a la mezcla de lodo del panel; la espuma se genera a partir de una mezcla de un agente espumante, aire y agua en un aparato generador de espuma adecuado. El lodo de yeso espumado se deposita entonces en un papel móvil u otro sustrato soportado sobre una larga cinta móvil. Puede aplicarse un segundo sustrato encima del lodo para constituir la segunda cara de la placa de yeso. A continuación, las capas tipo sándwich pasan a través de una estación de conformado que determina la anchura y grosor de la placa de yeso. 15 En el funcionamiento continuo, el lodo de yeso comienza a endurecerse inmediatamente después de que se forme la placa. Después la placa se corta, se seca y agrupa en longitudes comercialmente aceptables.

Dureza

Mg/L de calcio

Blanda

0-20

Moderadamente blanda

20. 40

Ligeramente dura

40. 60

Moderadamente dura

60. 80

Dura

80. 120

Muy dura

>120

El agua mezclada para formar la espuma del lodo de yeso espumado puede variar en dureza. El agua dura normalmente se define como agua que tiene un contenido mineral relativamente alto. Por el contrario, el agua blanda contiene pocos minerales o ninguno. Los niveles de contenido normalmente constan de niveles más 20 altos de calcio e iones metálicos de magnesio en forma de carbonatos, pero pueden incluir diversos metales diferentes también así como bicarbonatos y sulfatos. Las descripciones de la dureza del agua se corresponden aproximadamente con los márgenes de concentraciones de minerales:

El uso de agua dura en la espuma del lodo de yeso da lugar a la producción de bajos volúmenes de espuma y defectos de la placa relacionados con la fusión no deseada de células de espuma una vez se ha endurecido el yeso. En algunos casos, se desea la fusión controlada para crear células de espuma relativamente grandes en la espuma. Sin embargo, en la mayoría de casos el uso de agua dura resulta en un espumado no predecible que puede limitar la velocidad en la línea y provocar vacíos de células de espuma que son mucho 35 mayores de lo deseado. Estos vacíos de espuma de gran tamaño pueden traducirse en problemas de calidad y/o recuperación, incluyendo una reducción en la resistencia o integridad del cartón-yeso.

La estabilidad a corto plazo de la espuma añadida a un lodo de yeso es importante en la producción de paneles de yeso. El control de esta estabilidad controla el tamaño de burbuja del núcleo de la placa y la resistencia del panel de yeso a impactos. Para controlar la estabilidad de la espuma, pueden seleccionarse 40 composiciones de jabón o puede usarse un sistema de espuma que combina una mezcla binaria de jabón para aumentar el tamaño de las burbujas y la resistencia. Se ha determinado que un tamaño de burbujas mayor proporciona mayor resistencia al panel de yeso acabado que el tamaño de burbujas menor. Sin embargo, los tamaños de burbuja excesivamente grandes pueden ser perjudiciales para la calidad del panel. Por esta razón, es importante cuando se desarrolla un tensoactivo tener en cuenta otros factores que pueden afectar al tamaño 45 de la burbuja además de las mezclas de jabones existentes o un sistema de espuma para producir mezclas de jabones estables e inestables para crear un tensoactivo de espuma. Por ejemplo, el agua del proceso también puede afectar a la estabilidad de la espuma y en algunos casos producir un núcleo de la placa con vacíos en la espuma excesivamente grandes, como es el caso en presencia de agua dura. La presente invención proporciona una composición y métodos para usar una composición de tensoactivo que proporciona una estabilidad y control 50 aumentados para el lodo de yeso en un margen más amplio de condiciones de proceso. Las composiciones según los principios de la presente invención tienen el potencial de aumentar la velocidad de la línea y/o disminuir el coste de la placa durante la fabricación.

Las composiciones contempladas para su uso en modos de realización de la invención maximizan la inclusión de aire y minimizan el uso en lodos para panel de yeso. En un modo de realización, la composición es un tensoactivo. En otros modos de realización, la composición es una combinación de jabones, que incluye 5 jabones estables, jabones inestables y mezclas de los mismos. Un jabón inestable hace referencia a un tensoactivo de un agente espumante que puede producir volúmenes abundantes de espuma y llegar a ser inestable con el contacto con los lodos de yeso. Un jabón estable hace referencia a un jabón desarrollado para maximizar la inclusión de aire y minimizar el uso en lodos de placas de yeso. Se conocen composiciones que utilizan combinaciones de los jabones estables y los inestables, como en la patente estadounidense nº 5.643.510 10 concedida a Sucech, que mezcla composiciones de los jabones estables y los inestables para una forma y tamaño de burbuja deseado.

La patente estadounidense nº 4.676.835 describe mezclas de tensoactivos de alquil etoxi sulfato que comprenden cadenas C6-C8 y cantidades menores de cadenas C10-12 para mejorar la estabilidad de la espuma. 15

En algunos casos, otros ingredientes en los lodos de yeso pueden provocar vacíos excesivamente grandes. Por ejemplo, el uso de agua dura como agua de proceso puede provocar un tamaño de burbuja del núcleo de espuma excesivamente grande y ajustes de jabón (incluso hasta un 100% de jabón estable) que no son capaces de reducir el tamaño de burbuja del núcleo a niveles óptimos. Por tanto, hay casos en los que simplemente usando más de los agentes espumantes estables (como tensoactivos) no será suficiente para 20 ajustar el tamaño de burbuja. Para establecer calidad y control, las líneas de producción pueden recurrir a velocidades más lentas, reformulación y/o costes de fabricación de las placas más elevados.

Breve sumario de la invención [0009] Según un modo de realización, se proporciona un lodo de yeso. El lodo de yeso se forma a partir de yeso calcinado y agua. Se añade una espuma al lodo de yeso. La espuma incluye agua, aire dispersado y un 25 tensoactivo, donde el tensoactivo está hecho de una distribución de longitudes diferentes de cadena alquilo incluyendo de aproximadamente 20% a aproximadamente 60% de cadenas C8; de aproximadamente 20% a aproximadamente 60% de cadenas C10; de aproximadamente 14% a aproximadamente 36% de cadenas C12 y de aproximadamente 2% a aproximadamente 20% de cadenas C14 en la parte hidrofóbica y una parte hidrofílica que tiene aproximadamente de 0, 2 a 3, 0 grupos etoxi. 30

Según un modo de realización de la invención, se proporciona una composición para estabilizar espuma en un lodo de yeso en presencia de agua dura. La composición incluye alquil etoxi sulfato. El alquil etoxi sulfato tiene una parte hidrofílica que incluye aproximadamente de 0, 2 a aproximadamente 3, 0 grupos etoxi. El alquil etoxi sulfato también tiene una parte hidrofóbica que incluye una distribución de longitudes de cadena alquilo que incluye aproximadamente de 20% a aproximadamente 60% de cadenas C8, de aproximadamente 20% a 35 aproximadamente 60% de cadenas C10, de aproximadamente 14% a aproximadamente 36% de cadenas C12 y de aproximadamente 2% a aproximadamente 20% de cadenas C14.

Según otro modo de realización de la invención, se proporciona un método para formar un lodo de yeso en presencia de agua dura. El método incluye mezclar un yeso calcinado con agua para formar un lodo de yeso. A continuación, se añade una espuma, donde la espuma tiene estabilidad es agua dura. La espuma incluye 40 agua, aire y un tensoactivo. Se contempla que el yeso calcinado pueda ser mezclado con agua dura o que la espuma pueda incluir agua dura o que ambos casos incluirán agua dura. El tensoactivo incluye una parte hidrofílica que incluye aproximadamente de 0, 2 a aproximadamente 3, 0 grupos etoxi. El tensoactivo también incluye una parte hidrofóbica que incluye una distribución... [Seguir leyendo]

1. Un lodo de yeso que comprende yeso calcinado, agua dura que tiene un mínimo de aproximadamente 80 mg/L de calcio y espuma generada a partir de un alquil extoxi sulfato que incluye una parte hidrofílica que incluye aproximadamente de 0, 2 a aproximadamente 3, 0 grupos etoxi y una parte hidrofóbica que incluye una distribución de longitudes de cadena alquilo que incluye de aproximadamente un 20% a aproximadamente un 5 60% de cadenas C8; de aproximadamente un 20% a aproximadamente un 60% de cadenas C10; de aproximadamente un 14% a aproximadamente un 36% de cadenas C12 y de aproximadamente un 2% a aproximadamente un 20% de cadenas C14.

2. La composición de la reivindicación 1, donde dicho alquil etoxi sulfato es un jabón premezclado.

3. Un método para formar un lodo de yeso en presencia de agua dura que tiene un mínimo de aproximadamente 10 80 mg/L de calcio, comprendiendo el método las fases de:

mezclar un yeso calcinado con agua dura que tiene un mínimo de aproximadamente 80 mg/L de calcio para formar un lodo de yeso;

y añadir una espuma que tenga estabilidad en agua dura, donde dicha espuma incluye agua dura que 15 tiene un mínimo de aproximadamente 80 mg/L de calcio, aire y un tensoactivo, donde dicho tensoactivo incluye una parte hidrofílica que incluye de aproximadamente 0, 2 a aproximadamente 3, 0 grupos etoxi y una parte hidrofóbica que incluye una distribución de longitudes de cadena alquilo que incluye de aproximadamente un 20% a aproximadamente un 60% de cadenas C8; de aproximadamente un 20% a aproximadamente un 60% de cadenas C10; de aproximadamente un 14% a aproximadamente un 36% 20 de cadenas C12 y de aproximadamente un 2% a aproximadamente un 20% de cadenas C14.

4. El método de la reivindicación 3, donde dicho tensoactivo es un jabón premezclado.

5. El método de la reivindicación 3, donde la formación de dicho lodo de yeso incluye además añadir un aditivo; 25 donde dicho aditivo ayuda en la formación de burbujas del núcleo de espuma más grandes.

6. El método de la reivindicación 5, donde dicho aditivo incluye almidones, dispersantes de éter policarboxilato, sulfonato de naftaleno o mezclas de los mismos.

7. Un panel de yeso formado en presencia de agua dura, comprendiendo el panel:

un yeso calcinado 30

agua dura que tiene un mínimo de aproximadamente 80 mg/L de calcio a mezclarse con el yeso calcinado para formar un lodo de yeso;

una espuma añadida al lodo de yeso, donde dicha espuma se forma combinando agua dura que tiene un mínimo de aproximadamente 80 mg/L de calcio, aire y un tensoactivo, donde dicho tensoactivo incluye una parte hidrofílica que incluye de aproximadamente 0, 2 a aproximadamente 3, 0 grupos etoxi y 35 una parte hidrofóbica que incluye una distribución de longitudes de cadena alquilo que incluye de aproximadamente un 20% a aproximadamente un 60% de cadenas C8; de aproximadamente un 20% a aproximadamente un 60% de cadenas C10; de aproximadamente un 14% a aproximadamente un 36% de cadenas C12 y de aproximadamente un 2% a aproximadamente un 20% de cadenas C14; donde dicha espuma es estable en presencia de agua dura; y una cara frontal y una cara trasera, donde se 40 deja que dicho lodo de yeso espumado se endurezca entre dichas caras delantera y trasera y además donde una vez endurecido, el panel de yeso es procesado para su acabado.

8. El panel de yeso de la reivindicación 7, donde dicho tensoactivo es un jabón premezclado.

9. El panel de yeso de la reivindicación 7, donde dicho lodo de yeso incluye además un aditivo; donde dicho 45 aditivo ayuda en la formación de burbujas del núcleo de espuma más grandes.

10. El panel de yeso de la reivindicación 9, donde dicho aditivo incluye almidones, dispersantes de éter policarboxilato, sulfonato de naftaleno o mezclas de los mismos.

11. El lodo de la reivindicación 1, donde el agua dura tiene de 80 a 120 mg/L de calcio.

12. El lodo de la reivindicación 1, donde el agua dura tiene un mínimo de 120 mg/L de calcio. 50

13. El método de la reivindicación 3, donde el agua dura tiene de 80 a 120 mg/L de calcio.

14. El método de la reivindicación 3, donde el agua dura tiene un mínimo de 120 mg/L de calcio.

15. El panel de yeso de la reivindicación 7, donde el agua dura tiene de 80 a 120 mg/L de calcio.

16. El panel de yeso de la reivindicación 7, donde el agua dura tiene un mínimo de 120 mg/L de calcio.