Productos de yeso de secado rápido.

Una lechada de yeso que comprende:

agua;

un material hidráulico que comprende al menos 50% de sulfato de calcio hemihidratado;

y

un dispersante de policarboxilato que tiene un peso molecular en el intervalo de 20.000 a 80.000 daltons, que comprende una unidad repetitiva de tipo éter vinílico, una unidad repetitiva de tipo ácido acrílico y una unidad repetitiva de tipo ácido maleico.

Productos de yeso de secado rápido REFERENCIAS CRUZADAS A SOLICITUDES RELACIONADAS

Esta solicitud está relacionada con el número de serie estadounidense 11/152.317, titulada "Modifiers for Gypsum Products and Method of Using Them"; nº de serie estadounidense 11/152.323 titulado "Method of Making a Gypsum Slurr y with Modifiers and Dispersants" y nº de serie estadounidense 11/152.404, titulado, "Effective Use of Dispersants in Wallboard Containing Foam" copendientes.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Esta invención hace referencia a productos de yeso de secado rápido. Más específicamente, hace referencia a una lechada de yeso y un cartón-yeso que exige menos tiempo de secado que los productos convencionales.

Los productos de construcción basados en yeso son usados comúnmente en la construcción. El cartónyeso hecho de yeso es ignífugo y puede usarse en la construcción de paredes de casi cualquier forma. Se usa principalmente como pared interior y producto para techos. El yeso tiene propiedades de amortiguación de ruido.

Se repara o reemplaza de manera relativamente sencilla si resulta dañado. Existe una variedad de acabados decorativos que pueden aplicarse al cartón-yeso, incluyendo pintura, tinción y papel tapiz. Incluso con todas estas ventajas, continúa siendo un material de construcción relativamente económico.

Una razón para el bajo coste de los paneles de cartón-yeso es que se fabrican mediante un proceso que es rápido y eficiente. Una lechada, que incluye sulfato de calcio hemihidratado y agua, se usa para formar el 20 núcleo y se deposita de manera continua sobre una lámina de cubierta de papel que se mueve bajo un mezclador. Se aplica una segunda lámina de cubierta de papel sobre la misma y el ensamblaje resultante se conforma en la forma de un panel. El sulfato de calcio hemihidratado reacciona con una cantidad suficiente de agua para convertir el hemihidrato en una matriz de cristales de sulfato de calcio dihidratado de interbloqueo, lo que provoca que se endurezca y se haga firme. La franja continua así formada se transporta sobre una cinta hasta que el yeso calcinado se endurece, y a continuación la franja se corta para formar tableros de longitud deseada. Los tableros son transportados a través de un horno de secado para eliminar el exceso de humedad. Puesto que cada una de estas fases dura solo minutos, los pequeños cambios en cualquiera de las fases del proceso pueden llevar a grandes ineficiencias en el proceso de fabricación.

La cantidad de agua añadida para formar la lechada se encuentra por encima de la necesaria para completar las reacciones de hidratación. El exceso de agua da a la lechada suficiente fluidez para fluir fuera del mezclador y sobre el material de revestimiento a modelar a una anchura y groso apropiados. Mientras el producto está mojado, es muy pesado para moverlo y relativamente frágil. El exceso de agua se elimina del tablero mediante evaporación. Si se deja que el exceso de agua se evapore a temperatura ambiente, sería necesaria una gran cantidad de espacio apilar y almacenar cartón-yeso mientras se deja que se seque al aire o contar con una cinta transportadora lo suficientemente larga para proporcionar un tiempo de secado adecuado. Hasta que el tablero se endurece y está relativamente seco, es algo frágil de manera que debe protegerse de daños o aplastamiento.

Para secar los tableros en un periodo de tiempo relativamente corto, el producto de cartón-yeso normalmente se seca evaporando el agua extra a elevadas temperaturas, por ejemplo, en un horno o estufa.

Resulta relativamente caro construir y operar el horno a temperaturas elevadas, especialmente cuando el coste de los combustibles fósiles se eleva. Podría lograrse una reducción en los costes de producción reduciendo la cantidad de exceso de agua presente en tableros de yeso endurecidos que es más tarde eliminada por evaporación.

Se conocen dispersantes para su uso con yeso que ayudan a fluidizar la mezcla de agua y sulfato de 45 calcio hemihidratado de manera que sea necesaria menos agua para hacer una lechada fluida. Los dispersantes de sulfonato de naftaleno son bien conocidos, pero presentan una eficacia limitada. Los dispersantes de policarboxilato son comúnmente utilizados con cementos y, en menor medida, con yeso. La clase de compuestos representada por el término "dispersantes de policarboxilato" es enorme, y es muy difícil predecir cómo reaccionan los compuestos individuales en diferentes medios. WO 02/083594 A1 y EP 0 736 553 A2, por 50 ejemplo, describen diversos dispersantes de policarboxilato.

A pesar de la gran cantidad de técnica precedente relativa a dispersantes de policarboxilato, es difícil predecir el efecto de cualquier compuesto concreto sobre los productos con los que se usa. Los policarboxilatos son generalmente conocidos por mejorar la fluidez en cemento. Esto no significa necesariamente que el policarboxilato producirá el mismo resultado en productos de yeso. El yeso y el cemento forman diferentes

patrones de cristal que pueden dispersarse de manera diferente en una solución de policarboxilato. Los tiempos de endurecido de estos materiales hidráulicos son muy diferentes, lo que hace los efectos retardantes de algunos policarboxilatos, que son insignificantes en el cemento, críticos en el endurecido de un cartón-yeso. Existen incluso variaciones dentro del ámbito de los productos de yeso, siendo efectivos algunos policarboxilatos para 5 determinadas fuentes de yeso y no para otras. La falta de predictibilidad de la eficacia del policarboxilato en yeso o cemento, hace difícil fabricar un producto de cartón-yeso con baja agua dadas las limitaciones del proceso de fabricación.

Además de actuar como dispersante, los policarboxilatos son conocidos por retardar el endurecimiento de lechadas hidráulicas. El retraso en el endurecimiento de una lechada de cemento en algunos minutos tiene poco 10 efecto o ninguno. Sin embargo, en una línea de cartón-yeso de alta velocidad, el retraso de minutos del endurecido podría resultar en tableros demasiado blandos para cortar, demasiado frágiles para moverlos al horno o incluso lechada de yeso filtrándose a través de las aberturas en la cinta transportadora y endureciéndose en el suelo. El cartón-yeso está endurecido al 50% preferiblemente cuando se corta con cuchilla para soportar la manipulación posterior. Cuando se utilizan altas dosis de policarboxilatos para hacer una lechada fluida a ratios bajas de agua a estuco, el tiempo de endurecimiento puede retrasarse lo suficiente para necesitar una reducción en la velocidad de la cinta de fabricación de tableros, reduciendo severamente la eficiencia.

Además, el retraso de los tiempos de endurecimiento por el uso de dispersantes de policarboxilato no siempre puede ser superado mediante la adición de aceleradores del endurecimiento convencionales. La adición de aceleradores de endurecimiento al mezclador disminuye el tiempo de endurecimiento, pero también provoca la formación de cristales dihidrato antes de que la lechada deje el mezclador, lo que resulta en un engrosamiento prematuro, fluidez reducida de la lechada y en última instancia pérdida de resistencia en el tablero de yeso. De este modo, el uso de aceleradores del endurecimiento para superar el retraso del endurecimiento puede impedir el propósito de la adición del dispersante de policarboxilato de aumentar la fluidez en primer lugar.

Sería una mejora si se desarrollara una lechada de yeso a partir de la cual se pudiera hacer cartón-yeso que no exija secado en horno o largos tiempos de secado. Además, la lechada mejorada se secaría rápidamente sin el aumento en los tiempos de endurecimiento asociado al uso de dispersantes de policarboxilato.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Estos y otros problemas asociados al uso de dispersantes de policarboxilato son mejorados por la presente invención que se dirige a una lechada que incluye agua, al menos un 50% en peso de sulfato de calcio 30 hemihidratado, y un dispersante de policarboxilato específico preparado usando al menos tres unidades repetitivas. Una primera unidad repetitiva es una unidad repetitiva de tipo éter vinílico. Una segunda unidad repetitiva incluye una unidad repetitiva de tipo ácido maleico. Una tercera unidad repetitiva incluye una unidad repetitiva de tipo ácido acrílico. La lechada hecha de esta composición puede hacerse con niveles de agua reducidos para acelerar el secado y reducir los costes de secado. El dispersante polimérico tiene un peso molecular de desde aproximadamente 20.000 a aproximadamente 80.000 daltons.

El tiempo de endurecimiento de la lechada de yeso de esta invención se retrasa menos a una concentración de dispersante constante... [Seguir leyendo]

1. Una lechada de yeso que comprende:

agua;

un material hidráulico que comprende al menos 50% de sulfato de calcio hemihidratado; y un dispersante de policarboxilato que tiene un peso molecular en el intervalo de 20.000 a 80.000

daltons, que comprende una unidad repetitiva de tipo éter vinílico, una unidad repetitiva de tipo ácido acrílico y una unidad repetitiva de tipo ácido maleico.

2. La lechada de la reivindicación 1, donde dicho material hidráulico comprende al menos un 80% de sulfato de 10 calcio hemihidratado en peso.

3. La lechada de la reivindicación 1, donde dicho material hidráulico se compone esencialmente de sulfato de calcio hemihidratado.

4. La lechada de la reivindicación 1, donde dicha lechada comprende además acelerador de yeso húmedo.

5. La lechada de la reivindicación 1, donde dichas unidades repetitivas se unen entre sí en orden aleatorio para 15 formar dicho dispersante de policarboxilato.

6. La lechada de la reivindicación 1, donde la densidad de carga de dicho dispersante de policarboxilato se encuentra en el intervalo de 300 a 3000 µequiv. de cargas/g de copolímero.

7. La lechada de la reivindicación 6, donde dicha densidad de carga se encuentra en el intervalo de 600 a 2.000 µequiv. de cargas/g de copolímero.

8. La lechada de la reivindicación 1, donde dicha lechada se encuentra libre de dispersantes de naftaleno.

9. La lechada de la reivindicación 1, donde el peso molecular se encuentra preferiblemente en el intervalo de

30.000 a 50.000 daltons.

10. Un panel de cartón-yeso que comprende:

al menos una pieza de material de revestimiento unida a un núcleo de yeso, dicho núcleo hecho de una 25 lechada que comprende:

agua; un material hidráulico que comprende al menos un 50% de sulfato de calcio hemihidratado; y un dispersante de policarboxilato que tiene un peso molecular en el intervalo de 20.000 a 80.000 daltons, que comprende una unidad repetitiva de tipo éter vinílico, una unidad repetitiva 30 de tipo ácido acrílico y una unidad repetitiva de tipo ácido maleico.

11. El cartón-yeso de la reivindicación 10, donde dicho material hidráulico comprende al menos un 80% de sulfato de calcio hemihidratado.

12. El cartón-yeso de la reivindicación 11, donde dicho material hidráulico se compone esencialmente de sulfato de calcio hemihidratado.

13. El cartón-yeso de la reivindicación 10, donde la densidad de carga de dicho dispersante de policarboxilato se encuentra en el intervalo de 300 a 3000 µequiv. de cargas/g de copolímero.

14. El cartón-yeso de la reivindicación 10, donde dicha lechada se encuentra libre de dispersantes de naftaleno.

15. El cartón-yeso de la reivindicación 10, donde dicho núcleo comprende además un compuesto de trimetafosfato.

16. El cartón-yeso de la reivindicación 11, que comprende además un modificador que comprende al menos uno del grupo compuesto por cal, hormigón, silicatos, fosfatos, fosfonatos y carbonatos.

17. El cartón-yeso de la reivindicación 16, donde el modificador comprende al menos uno del grupo compuesto 45 por ceniza de sosa, carbonato de potasio, cal y cemento.