MX2008001313A - Polimerizacion de siloxano en paneles para paredes. - Google Patents

Abstract

Se mejora la polimerizacion de siloxano usando una lechada a base de yeso que incluye estuco, cenizas finas de clase C, oxido de magnesio y una emulsion de siloxano y agua. Esta lechada se utiliza en un metodo para hacer articulos de yeso resistentes al agua que incluye hacer una emulsion de siloxano y agua, luego combinar la lechada con una mezcla seca de estuco, oxido de magnesio y cenizas finas de clase C. Luego, la lechada se conforma segun se desee y se deja fraguar el estuco y el siloxano polimeriza. El producto que se obtiene es util para hacer un panel de yeso resistente al agua con un nucleo que incluye matrices entrelazadas de cristales de sulfato de calcio dehidrato y una resina de silicona, donde las matrices entrelazadas tienen disperso un catalizador que comprende oxido de magnesio y componentes provenientes de cenizas finas de clase C.

Description

POLIMERIZACIÓN DE SILOXANO EN PANELES PARA PAREDES ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un método para producir productos de yeso resistentes al agua que incluyen siloxano. Más específicamente, la presente invención se refiere al agregado de un novedoso catalizador para curar el siloxano en un producto de yeso. En la construcción se usan comúnmente productos de edificación basados en yeso. El tabique preformado elaborado con yeso es retardador del fuego y puede utilizarse en la construcción de paredes casi de cualquier forma. Se utiliza principalmente como un producto de paredes interiores y cielorrasos. El yeso tiene propiedades amortiguadoras del sonido. Cuando se daña, resulta relativamente fácil de emparchar o reemplazar. Existen una variedad de terminaciones decorativas, incluso pintura y empapelado, que pueden aplicarse al tabique preformado. Aún contando con todas estas ventajas, de todos modos se trata de un material de construcción relativamente económico. El yeso se conoce también como sulfato de calcio dihidratado, térra alba o yeso natural. El yeso París se conoce también como yeso calcinado, estuco, sulfato de calcio semihidratado, hemihidrato de sulfato de calcio o sulfato de calcio hemihidratado. También se puede usar yeso sintético, que es un subproducto de los procesos de desulfurización de los gases de escape de centrales generadoras. Cuando se extrae, el yeso en bruto en general se encuentra en forma de dihidrato. En dicha forma, hay aproximadamente dos moléculas de agua de agua asociadas con cada molécula de sulfato de calcio. Para producir la forma hemihidratada, el yeso se puede calcinar para expulsar parte del agua de hidratación según la siguiente ecuación: CaS04*2H20-»CaS04»l/2H20 + 3/2H20 Se pueden hacer muchos productos de yeso útiles mezclando el estuco con agua y permitiéndole fraguar dejando que el sulfato de calcio hemihidratado reaccione con el agua para convertir el hemihidrato en una matriz de cristales entrelazados de sulfato de calcio dihidratado. A medida que se forma la matriz, la lechada del producto se vuelve firme y mantiene una forma deseada. Luego se debe extraer el agua en exceso del producto por secado. En ausencia de aditivos para impedirlo, el yeso fraguado absorbe hasta un 50% de su peso cuando se sumerge en agua. Los tableros o paneles que absorben agua se hinchan, se deforman y pierden resistencia. Esta propiedad no es deseable en productos que es probable que sean expuestos al agua. En áreas tales como cuartos de baño o cocinas, son comunes las altas temperaturas y humedades, y es probable que las paredes sean salpicadas. En dichas áreas, es preferible usar una placa de yeso que muestre resistencia al agua, manteniendo de esa manera su rigidez y estabilidad dimensional. Se han hecho muchos intentos de mejorar la resistencia al agua de los productos de yeso. A la lechada se le han agregado diversos hidrocarburos, incluso cera, resinas y asfalto, para conferir resistencia al agua al producto fraguado. Se conoce bien el uso de siloxanos, que forman resinas de silicona en los productos de yeso, para conferir resistencia al agua. Aunque el uso de siloxanos en lechadas de yeso es un medio útil para conferir resistencia al agua al producto terminado, existen desventajas asociadas con el mismo. Cuando se agrega a una lechada de yeso para formar resinas de silicona in si tu, el siloxano puede hacer que el curado se haga más lento. El siloxano forma un intermediario reactivo de silanol para dar ácido polimetilsilícico, que se retícula para formar la resina de silicona. La reacción procede lentamente, y frecuentemente continúa después de que el yeso está fraguado y requiere entre una y dos semanas para desarrollar completamente su resistencia al agua. Los paneles para paredes que se hacen usando este método se deben almacenar durante un tiempo suficiente como para desarrollar resistencia al agua antes de que la placa se pueda embarcar. En algunos casos, el siloxano puede no curar dentro de un tiempo razonable o puede no curar completamente. En dichos casos, la resistencia al agua no se desarrolla en el placa de yeso hasta un nivel satisfactorio. Además, la falta de un curado completo conlleva al uso de una mayor dosis de siloxano, aumentando el costo de los materiales en bruto. Se sabe que los catalizadores, como por ejemplo óxidos alcalino térreos e hidróxidos, aceleran la reacción de curado del siloxano en una lechada de estuco. Dichos catalizadores son relativamente solubles en agua y elevan el pH de la lechada. Un alto pH puede interferir con la rehidratación del estuco, y puede reaccionar negativamente con algunos aditivos preferidos para paneles para paredes. Por lo tanto, aunque se promueve la polimerización del siloxano, otras consideraciones hacen que no sea deseable el uso de dichos catalizadores. Se sabe que el óxido de magnesio ("MgO") cataliza las reacciones del siloxano, pero si la reactividad del catalizador es suficientemente alta como para curar completamente el siloxano, sucede un agrietamiento que no es deseable. El MgO calcinado liviano tiene la actividad necesaria para curar rápidamente el siloxano, pero dicha actividad causa reacciones secundarias no deseadas. Dichas reacciones secundarias generan hidrógeno, que causa la expansión del producto y grietas en el yeso fraguado. El MgO muy calcinado o calcinado a fondo tiene menor reactividad, pero da como resultado un producto menos resistente al agua. Por lo tanto, cuando se utiliza MgO es solo, es muy difícil balancear la actividad del catalizador con el grado deseado de polimerización del siloxano. También existen ciertas fuentes de estuco en las cuales es muy difícil promover la polimerización del siloxano. El yeso es una mezcla compleja de sulfato de calcio en diversas formas, sales y una variedad de aluminatos, silicatos y aluminosilicatos. Aparentemente algunas fuentes de yeso incluyen uno o más componentes que impiden la formación de la resina de silicona. Cuando se utilizan con dichos estucos, los catalizadores conocidos no llegan al nivel deseado de resistencia al agua de menos del 5% de absorbancia de agua. Por lo tanto, en el arte existe la necesidad de un catalizador y un método para producir artículos de yeso resistentes al agua con una mejor resistencia al agua a un costo razonable. El catalizador debería ser relativamente barato, con buena actividad para la polimerización de siloxano con un mínimo de reacciones secundarias no deseadas. Debería haber poca interferencia entre el catalizador y otros aditivos comunes para yeso. RESUMEN DE LA INVENCIÓN La presente invención satisface o excede las anteriores necesidades y otras, acelerando la polimerización de siloxano y en algunos casos reduciendo la cantidad de siloxano que es necesaria para satisfacer las especificaciones de ASTM 1398. Más específicamente, la polimerización de siloxano mejora ajL usar una lechada que incluye estuco, cenizas finas de clase C, óxido de magnesio y una emulsión de siloxano y agua. Esta lechada se utiliza en un método para hacer artículos de yeso resistentes al agua que incluye hacer una emulsión de siloxano y agua, luego combinar la lechada con una mezcla seca de estuco, óxido de magnesio y cenizas finas de clase C. Luego se forma la lechada según se desee y el estuco se deja fraguar y el siloxano polimeriza. El producto que se obtiene es útil para hacer un panel de yeso resistente al agua con un núcleo que incluye matrices entrelazadas de cristales de sulfato de calcio dihidrato y una resina de silicona, donde las matrices entrelazadas tienen disperso a través de sí un catalizador que comprende óxido de magnesio y componentes provenientes de cenizas finas de clase C. La mezcla de óxido de magnesio y cenizas finas de clase C cataliza la polimerización de siloxano para acelerar el desarrollo de resistencia al agua en el producto hecho a partir de la lechada. No es necesario almacenar los productos resistentes al agua tales como paneles para paredes durante largos períodos de tiempo a la espera de que se completen las reacciones de polimerización del siloxano. El uso de dicho catalizador también aumenta el grado en que se completa la reacción, permitiendo obtener una mejor resistencia al agua. Se pudo conseguir una absorción de agua menor que un 5% en peso usando la combinación de ceniza fina y magnesia, que no se pudo conseguir con ninguno de los catalizadores solos. Por lo tanto, además de acelerar la reacción de polimerización, dicho catalizador también permite que el siloxano polimerice más completamente permitiendo reducir la cantidad de siloxano en algunos casos. Como el siloxano es uno de los aditivos más costosos para paneles para paredes, la reducción de la dosificación permite obtener ahorros en el costo de los materiales en bruto. Otra ventaja de la presente invención es la estabilidad dimensional del producto. Algunos compuestos que se utilizan para catalizar esta reacción dan como resultado una expansión significativa a medida que se seca el producto. La expansión del interior del tablero causa grietas en la superficie exterior del mismo, dañándola. El uso de ceniza fina y óxido de magnesio da como resultado muy poca expansión y grietas muy pequeñas en el producto terminado . Este catalizador combinado de ceniza fina y magnesia también permite una polimerización satisfactoria usando un más amplio rango de grados de óxido de magnesio. Aunque el arte anterior revela solamente grados de óxido de magnesio que la magnesia calcinada a fondo es apropiada para actuar como catalizador para la polimerización de siloxano, cuando se combinan con ceniza fina, aún se puede utilizar óxido de magnesio muy calcinado o calcinado liviano. Esta característica da a los fabricantes de productos de yeso una libertad adicional al seleccionar fuentes de óxido de magnesio para utilizar en la lechada. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención contempla ampliamente mejorar la resistencia al agua de los artículos a base de yeso agregando un siloxano polimerizable a la lechada que se utiliza para hacer los artículos a base de yeso. Preferiblemente, el siloxano se agrega en forma de una emulsión. Luego se forma la lechada y se seca en condiciones que promueven la polimerización del siloxano para formar una resina de silicona altamente reticulada. Se agrega al lechada de yeso un catalizador que promueve la polimerización del siloxano para formar una resina de silicona altamente reticulada.

Preferiblemente, el siloxano es en general un siloxano lineal fluido modificado con hidrógeno, pero también puede ser un siloxano cíclico modificado con hidrógeno. Dichos siloxanos son capaces de formar resinas de silicona altamente reticuladas. Dichos fluidos son bien conocidos por aquellos con una experiencia normal en el arte y se pueden obtener comercialmente y están descritos en la literatura de patentes. Típicamente, los siloxanos lineales modificados con hidrógeno que son útiles para practicar la presente invención comprenden aquellos con una unidad repetitiva con la fórmula general: donde R representa un radical hidrocarburo monovalente saturado o insaturado. En las formas de realización preferidas, R representa un grupo alquilo y aún más preferiblemente R es un grupo metilo. Durante la polimerización, los grupos terminales se eliminan por condensación y los grupos siloxano están conectados juntos para formar la resina de silicona. También ocurre la reticulación de las cadenas. La resina de silicona que se obtiene confiere resistencia al agua a la matriz de yeso a medida que se forma. Los artículos a base de yeso resistentes al agua de la presente invención se hacen preferiblemente con un metil hidrógeno siloxano fluido sin solvente que comercializa acker-Chemie GmbH (Munich, Alemania) con el nombre SILRES BS 94 como el siloxano. El fabricante dice que este producto es un siloxano fluido que no contiene agua ni solventes. Se contempla que se puede utilizar entre aproximadamente 0,3 y 1,0% del siloxano BS 94, en base al peso de los ingredientes secos. Se prefiere usar entre aproximadamente 0,4 y aproximadamente 0,8% del siloxano en base al peso del estuco seco. Después de formar la lechada, con el siloxano se forma una emulsión o una suspensión estable al agua. Se contempla el uso de varias emulsiones de siloxano en esta lechada. Las emulsiones de siloxano en agua también se pueden adquirir comercialmente, pero las mismas pueden incluir agentes emulsionantes que tienden a modificar las propiedades de los artículos de yeso, como por ejemplo el pegado del papel en productos de paneles para paredes. Por lo tanto, se prefieren las emulsiones o suspensiones estables que se preparan sin usar emulsionantes. Preferiblemente, se forma una suspensión in si tu mezclando el siloxano fluido con agua. Es esencial que la suspensión de siloxano sea estable hasta alcanzar la mezcladora de patillas y que permanezca bien dispersa en las condiciones de la lechada. La suspensión o emulsión de siloxano debe permanecer bien dispersa en presencia de los aditivos opcionales, como por ejemplo aceleradores de fraguado, que están presentes en la lechada. La suspensión o emulsión de siloxano también debe seguir siendo estable a través de los pasos donde se forman los artículos a base de yeso. Preferiblemente, la suspensión permanece estable durante más de 40 minutos. Más preferiblemente, permanece estable durante por lo menos una hora. En la memoria descriptiva y las reivindicaciones a continuación, el término "emulsión" incluye verdaderas emulsiones y suspensiones que son estables por lo menos hasta que el estuco está fraguado en un 50%. En una forma de realización preferida, por lo menos una porción del agua de mezcla se alimenta continuamente a la mezcladora de alto esfuerzo de corte. El siloxano fluido se dosifica dentro de la mezcladora de alto esfuerzo de corte junto con el agua para formar la emulsión en 1-2 segundos. La proporción de agua a siloxano no es crítica y se sabe que es útil una mezcla de 25 partes de agua a una parte siloxano. Esta emulsión es estable durante varios minutos sin el agregado de un emulsionante, un tiempo suficientemente largo como para mezclar la lechada, formar el artículo y permitir que comience a fraguar. En la alternativa, también se contempla el uso de una porción del agua de mezcla para formar la emulsión. Se combina con el siloxano una corriente que se separa del agua de mezcla en la mezcladora de alto esfuerzo de corte. Luego, preferiblemente la emulsión de siloxano se agrega al agua de mezcla antes de formar la lechada para proveer un tiempo suficiente como para que la emulsión de siloxano se mezcle íntimamente con el agua que se utiliza para formar la lechada y que se disperse uniformemente a través de todo el artículo que se obtiene . Aunque sin deseos de limitarse a una teoría, se cree que la resistencia al agua se desarrolla cuando el siloxano cura dentro de los paneles para paredes formados. La reacción de polimerización procede lentamente por sí misma, requiriendo que los paneles para paredes se almacenen durante un tiempo suficiente como para desarrollar resistencia al agua antes del embarque. Se sabe que los catalizadores aceleran la reacción de polimerización, reduciendo o eliminando el tiempo necesario para almacenar el producto de paneles para paredes mientras se desarrolla la resistencia al agua. El uso de óxido de magnesio calcinado a fondo para la polimerización de siloxano se describe en U.S. No. de Serie 10/917.177, co-pendiente, titulada "Method of Making Water-Resistant Gypsum-Based Article", que se incorpora aquí por referencia. El óxido de magnesio calcinado a fondo es insoluble en agua e interactúa menos con otros componentes de la lechada. Este acelera el curado del siloxano y, en algunos casos, hace que el siloxano cure más completamente. Se puede obtener comercialmente con una composición consistente. Una fuente de óxido de magnesio calcinado a fondo preferida en particular es BAYMAG 96. Este tiene un área superficial por BET de por lo menos 0,3m2/g. La pérdida a la ignición es menor del 0,1% en peso. El óxido de magnesio se utiliza preferiblemente en cantidades entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 0,5% en base al peso del estuco seco. Existen por lo menos tres grados de óxido de magnesio en el mercado, dependiendo de la temperatura de calcinación. El óxido de magnesio "calcinado a fondo" se calcina a entre 1500°C y 2000°C, eliminando la mayor parte, de la reactividad, si no toda. El MagChem P98-PV (Martin Marietta Magnesia Specialties, Betesda, MD) es un ejemplo de un óxido de magnesio "calcinado a fondo" . BayMag 96 (Baymag, Inc. de Calgary, Alberta, Canadá) y MagChem 10 (Martin Marietta Magnesia Specialties, Betesda, MD) son ejemplos de magnesia "muy calcinada". El óxido de magnesio "muy calcinado" se calcina a temperaturas entre 1000 °C y aproximadamente 1500 °C. Este tiene un estrecho rango de reactividad, alta densidad, y normalmente se utiliza en aplicaciones donde se requiere degradación lenta o reactividad química, como por ejemplo en piensos para animales y fertilizantes. El tercer grado es la magnesia "calcinado liviana" o "cáustica" , que se produce por calcinación a temperaturas entre aproximadamente 700 °C y aproximadamente 1000 °C. Dicho tipo de magnesia se utiliza en un amplio rango de aplicaciones, que incluyen plásticos, caucho, papel y el proceso de pulpa, aditivos para calderas de acero, adhesivos y neutralización de ácidos. Los ejemplos de magnesia calcinada liviana incluyen BayMag 30, BayMag 40, y BayMag 30 (-325 Mesh) (BayMag, Inc. de Calgary, Alberta, Canadá) . Se ha descubierto que los catalizadores preferidos se hacen con una mezcla de óxido de magnesio y cenizas finas de clase C. Cuando se combinan en dicha manera, es útil cualquiera de los grados de óxido de magnesio. Sin embargo, se prefieren los óxidos de magnesio calcinado a fondo y muy calcinado debido a su menor reactividad. La reactividad relativamente alta de los óxidos de magnesio, puede causar reacciones de craqueo que pueden producir hidrógeno. A medida que se genera el hidrógeno, el producto se expande, causando grietas donde ha fraguado el estuco. La expansión también causa la rotura de los moldes donde se vierte el estuco, causando pérdida de detalles y deformación del producto en una o más dimensiones. Preferiblemente, las fuentes de óxido de magnesio preferidas son BayMag 96, MagChem P98-PV y MagChem 10. Preferiblemente, el óxido de magnesio y la ceniza fina se agregan al estuco antes de agregarlos al agua de mezcla. Frecuentemente, los componentes secos tales como los anteriores, se agregan al estuco a medida que se mueve a lo largo de una cinta transportadora hacia la mezcladora. Una ceniza fina preferida es una ceniza fina de clase C. La ceniza fina hidráulica de clase C, o su equivalente, es el componente de ceniza fina más preferido. En la tabla 1 se muestra una composición típica de una ceniza fina de clase C. La ceniza fina con alto contenido de cal, con un contenido de cal mayor del 20% en peso, se obtiene del proceso de ciertos carbones. La denominación ASTM C-618, que se incorpora aquí por referencia, describe las características de las cenizas finas de clase C. Una ceniza fina de clase C preferida la provee Bayou Ash Inc., Big Cajún, II, LA. Preferiblemente, la ceniza fina se utiliza en cantidades entre aproximadamente 0,1% y aproximadamente 5% en base al peso del estuco seco. Más preferiblemente, la ceniza fina se utiliza en cantidades entre aproximadamente 0,2% y 1,5% en base al peso del estuco seco. Tabla I Composición típica de la ceniza fina de tipo C La catálisis del siloxano da como resultado una polimerización y reticulación del siloxano más rápida y más completa para formar la resina de silicona. La hidratación del estuco forma un matriz de cristales entrelazados de sulfato de calcio dihidrato. Mientras se está formando la matriz de yeso, las moléculas de siloxano también están formando una matriz de resina de silicona. Como las mismas se forman simultáneamente, por lo menos en parte, las dos matrices se entrelazan entre sí. El agua en exceso y los aditivos a la lechada, que incluyen la ceniza fina, óxido de magnesio y los aditivos que se describen más adelante, que estaban dispersos a través de todo la lechada, pasan a estar dispersos a través de toda la matriz en los espacios intersticial . Cuando se utiliza para hacer placas de yeso, hay varios aditivos que son útiles para mejorar las propiedades del artículo terminado. Se utilizan las cantidades de aditivos tradicionales. Excepto que se haga notar, no existen interacciones conocidas entre el catalizador o polisiloxano que interfieran con los aditivos. Las cantidades de varios aditivos se informan como "lbs/MSF," que significa libras de aditivo por cada mil pies cuadrados de tablero. Algunas formas de realización de la invención emplean un agente espumante para producir vacíos en el producto que contiene yeso fraguado para dar un peso más liviano. En dichas formas de realización, se puede emplear cualquiera de los agentes espumantes convencionales que se sabe que son útiles para preparar productos de yeso fraguado espumado. Muchos de dichos agentes espumantes son bien conocidos y son fáciles de obtener comercialmente, por ejemplo la línea de jabones HYONIC de GEO Specialty Chemicals, Ambler, PA. Las espumas y un método preferido para preparar productos de yeso espumado se revelan en la Patente de los EE.UU. No. 5.683.635, que se incorpora aquí por referencia. Los dispersantes se utilizan para mejorar la capacidad de fluir de la lechada y reducir la cantidad de agua que se utiliza para hacer la lechada. Cualquier dispersante conocido es útil, incluyendo policarboxilatos, melaninas sulfonadas o naftaleno sulfonato. El naftaleno sulfonato es el dispersante más preferido, y se utiliza en cantidades entre aproximadamente Olb/MSF y 181b/MSF, preferiblemente entre aproximadamente 4lb/MSF y aproximadamente 121b/MSF. Un dispersante de naftaleno sulfonato preferida es el dispersante DAXAD (Dow Chemical, Midland, MI) El agua se agrega a la lechada en cualquiera de variadas cantidades que la hacen fluir mejor. La cantidad de agua a usar varía en gran medida de acuerdo con la aplicación en la que se utilice, el dispersante exacto que se emplee, las propiedades del estuco y los aditivos que se usen. La proporción agua/estuco ("WSR") para el tabique preformado es preferentemente de entre aproximadamente 0,2 y 1,2 en base al peso en seco del estuco. Comúnmente, se prefiere una WSR de entre aproximadamente 0,4 y aproximadamente 0,9. El agua empleada para hacer la lechada debe ser tan pura como sea práctico para el óptimo control de las propiedades tanto de la lechada como del yeso fraguado. Las sales y compuestos orgánicos se conocen bien como componentes que modifican el tiempo de fraguado de la lechada, y varían ampliamente de aceleradores a inhibidores de fraguado. Algunas impurezas causan irregularidades en la estructura cuando se forma la matriz entrelazada de cristales de dihidrato, reduciendo la resistencia del producto fraguado. La resistencia y consistencia del producto se amplía de este modo por el uso de agua, que debe estar tan libre de contaminantes como sea práctico. El estuco, también conocido como hemihidrato de sulfato de calcio o yeso calcinado, está presente en cantidades de por lo menos 50% de los materiales secos. Preferentemente, la cantidad de estuco es de por lo menos 80%. En muchas formulaciones de tabiques preformados, el componente seco del material contiene más de 90% o incluso 95% de hemihidrato de sulfato de calcio. El método de calcinación no es importante y resulta adecuado el estuco calcinado ya sea alfa o beta. También se contempla el uso de anhidrita de sulfato de calcio, aunque se usa preferentemente en pequeñas cantidades de menos de 20%. En algunas realizaciones, se agrega a la lechada de yeso un compuesto de trimetafosfato para mejorar la resistencia del producto y la resistencia a la deformación del yeso fraguado. Preferentemente la concentración del compuesto de trimetafosfato es de entre aproximadamente 0,07% y 2,0% en base al peso del yeso calcinado. Las composiciones de yeso que incluyen compuestos de trimetafosfato se exponen en las Patentes de Estados Unidos Nos. 6.342.284 y 6.632.550, ambas incorporadas aquí como referencia. Las sales de trimetafosfato expuestas como ejemplo incluyen las sales de trimetafosfato de sodio, potasio o litio, como las producidas por Astaris, LLC., St. Louis, MO. Debe ejercerse sumo cuidado al usar trimetafosfato con cal u otros modificadores que elevan el pH de la lechada. En un pH superior a aproximadamente 9,5, el trimetafosfato pierde su capacidad de reforzar el producto y el fraguado de la lechada se ve gravemente retardado. También se agregan otros aditivos a la lechada que son típicos de la aplicación particular en la que va a emplearse la lechada de yeso. Se agregan retardadores de fraguado (de hasta aproximadamente 2 libras/MSF (9,8g/m2)) o aceleradores de secado (de hasta aproximadamente 35 libras/MSF (170 g/m2) ) para modificar la velocidad con que suceden las reacciones de hidratación. "CSA" es un acelerador de fraguado que comprende 95% de dihidrato de sulfato de calcio molido conjuntamente con 5% de azúcar y calentado a 250°F (121°C) para caramelizar el azúcar. El CSA se adquiere a USG Corporation, Southard, planta de OK, y está elaborado de acuerdo con lo expuesto en la Patente de Estados Unidos No. 3.573.947, incorporada aquí como referencia. El sulfato de potasio es otro acelerador preferido. El HRA es dihidrato de sulfato de calcio recién molido con azúcar en una proporción de aproximadamente entre 5 y 25 libras de azúcar por 100 libras de dihidrato de sulfato de calcio. Se describe con mayor detalle en la Patente de Estados Unidos No. 2.078.199, incorporada aquí como referencia. Ambos son aceleradores preferidos.

Otro acelerador, conocido como acelerador de yeso húmedo o WGA también resulta preferido. Una descripción del uso y de un método para hacer acelerador de yeso húmedo se exponen en la Patente de Estados Unidos No. 6.409.825, aquí incorporada como referencia. Este acelerador incluye por lo menos un aditivo seleccionado del grupo que consta de un compuesto orgánico fosfónico, un compuesto que contiene fosfato o mezclas del mismo. Este particular acelerador presenta una sustancial longevidad y mantiene su efectividad a lo largo del tiempo, de tal manera que el acelerador de yeso húmedo puede hacerse, almacenarse e incluso transportarse largas distancias antes de usarlo. El acelerador de yeso húmedo se usa en cantidades que van de entre aproximadamente 5 y 80 libras por mil pies cuadrados (24,3 a 390 g/m2) de producto de placa. Otros aditivos potenciales para el tabique preformado son los biocidas que reducen el crecimiento del verdín, moho u hongos. Según el biocida seleccionado y el uso al que esté destinado el tabique preformado, el biocida puede agregarse al revestimiento, el núcleo de yeso o a ambos. Los ejemplos de biocidas incluyen ácido bórico, sales de piritiona y sales de cobre. Pueden agregarse biocidas al revestimiento o al núcleo de yeso. »Cuando se usan, los biocidas se aplican en los revestimientos en cantidades inferiores a 500 ppm. La piritiona se conoce con varios nombres, que incluyen 2-mercaptopiridina-N-óxido; 2-piridinatiol-1-óxido (Registro CAS No. 1121-31-9) ; 1-hidroxipiridina-2-tiona y 1 hidroxi-2 (1H) -piridinationa (Registro CAS No. 1121-30-8) . El derivado sódico (C5H4NOSNa) , conocido como piritiona de sodio (Registro CAS No. 3811-73-2), es una forma de realización de dicha sal que es particularmente útil. Las sales de piritiona se pueden obtener comercialmente de Arch Chemicals, Inc. de Norwalk, CT, como por ejemplo OMADINE Sodio u OMADINE Cinc. Además, la composición de yeso puede incluir como opción un almidón, por ejemplo almidón pregelatinizado o un almidón modificado con ácido. Se usan almidones en cantidades de entre aproximadamente 3 y 20 libras/MSF (14,6 a 97,6 g/m2) para aumentar la unión al papel y la resistencia del producto. La inclusión del almidón pregelatinizado aumenta la resistencia del fraguado y el secado del molde de yeso y minimiza o evita el riesgo de que se desprendan las láminas de papel en condiciones de aumento de la humedad (por ejemplo, en altas proporciones de agua respecto del yeso calcinado) . Un conocedor de la técnica apreciará que se trata de métodos para pregelatinizar el almidón crudo, por ejemplo, cociéndolo en agua a temperaturas de por lo menos aproximadamente 185°F (85°C) o de otros métodos. Los ejemplos adecuados de almidón pregelatmizado incluyen, sin limitarse a ello, el almidón PCF 1000, adquirible a Lauhoff Grain Company y los almidones AMERIKOR 818 y HQM PREGEL, ambos adquiribles a Archer Daniels Midland Company. Si se incluye, el almidón pregelatinizado puede estar presente en variadas cantidades adecuadas. Por ejemplo, si se incluye, el almidón pregelatinizado puede agregarse a la mezcla empleada para formar la composición de yeso fraguado de manera tal que esté presente en una cantidad de aproximadamente entre 0,5% y 10% por ciento en peso de la composición de yeso fraguado. Los almidones tales como USG95 (United States Gypsum Company, Chicago, IL) también se agregan como opción para fortificar el núcleo. Según sea necesario, pueden utilizarse otros aditivos conocidos para modificar propiedades específicas del producto. Se utilizan azúcares, tales como dextrosa, para mejorar la unión del papel en los extremos de las placas. Se utilizan emulsiones de cera o siloxanos para hacerlas resistentes al agua. Comúnmente se agrega ácido bórico si se necesita resistencia a la flexión. La retardación del fuego puede mejorarse por el agregado de vermiculita. Estos y otros aditivos conocidos son de utilidad en las presentes formulaciones de lechada y tabique preformado. Se agregan como opción fibras de vidrio a la lechada, en cantidades de hasta 11 libras/MSF (54 g/m2) . También se agregan a la lechada hasta 15 libras/MSF (73,2 g/m2) de fibras de papel.

Las emulsiones de cera se agregan a la lechada de yeso en cantidades de hasta 90 libras/MSF (0,439 kg/m2) para mejorar la resistencia al agua del panel de placa de yeso terminado . Durante la operación, se toma una corriente de desvío del agua de mezcla y se combina con siloxano y agua en una mezcladora de alto esfuerzo de corte para formar la emulsión de siloxano. Los dos componentes se mezclan durante varios minutos hasta que se forma una emulsión estable. Desde la mezcladora de alto esfuerzo de corte, la emulsión va directamente hacia la mezcladora de lechada donde se combina con el resto del agua de mezcla. Mientras tanto, el estuco se mueve hacia una mezcladora de lechada. Antes de entrar a la mezcladora, se agregan al estuco en polvo aditivos como almidones o aceleradores de fraguado. Algunos aditivos se agregan directamente a la mezcladora vía otro conducto. En el caso de la mayoría de los aditivos, no existe ninguna restricción en cuanto a colocarlos en la lechada, y pueden agregarse usando cualquier equipo o método que resulte conveniente . Después de la mezcla, a los paneles para paredes se les agrega opcionalmente espuma para reducir la densidad del producto. La espuma se genera combinando jabón y agua. La espuma después se inyecta a través de una manguera o conducto en la lechada de yeso en movimiento que sale de la mezcladora. El anillo de espuma es un aparato con múltiples aberturas que se disponen en un anillo perpendicular al eje de la manguera de manera que la espuma es empujada por presión dentro de la lechada de yeso cuando ésta pasa por el anillo de espuma. Cuando la espuma y la lechada se han mezclado juntas, la lechada que se obtiene se mueve hacia una cinta transportadora forrada con una pieza de material de revestimiento y se vierte sobre la misma. En la parte superior de la lechada se colocatra parte del material de revestimiento, formando un emparedado con la lechada entre los dos materiales de revestimiento. El emparedado se alimenta a una placa formadora, la altura de la cual determina el espesor de la placa de yeso. A continuación, el emparedado continuo se corta en largos apropiados, habitualmente de entre ocho y doce pies, en la cuchilla de corte . Las placas después se trasladan hasta un horno para el secado. Las temperaturas del horno típicamente van de 450°F a 500°F máximo. Preferentemente hay tres o más zonas de temperatura en el horno. En la primera zona con la que se contacta la placa húmeda, la temperatura está al máximo y disminuye lentamente en las dos últimas zonas. El soplador de la primera zona se posiciona a la salida de la misma, soplando la contracorriente de aire en la dirección del recorrido de la placa. En las zonas segunda y tercera, los sopladores están situados a la entrada de la zona, dirigiendo el aire caliente a favor de la corriente respecto del recorrido de la placa. El calor menos severo en la última zona impide la calcinación de las áreas secas de la placa, que ocasionaría una unión deficiente del papel. El tiempo típico de permanencia en el horno es de aproximadamente cuarenta minutos, pero varía según la capacidad de la línea, la humedad de la placa y otros factores . EJEMPLO 1 Se agregaron dos gramos de óxido de magnesio calcinado a fondo BAYMAG 30 y 4 gramos de cenizas finas de clase C a 500 gramos de estuco proveniente de cada una de las varias fuentes que se especifican en la tabla II. Dichos componentes secos se pusieron en a bolsa de plástico y se sacudieron para mezclarlas. Se preparó una emulsión mezclando 3,2 gramos de siloxano BS 94 y 550 gramos de agua durante 2,5 minutos en una mezcladora Silverson de alto esfuerzo de corte (Silverson Machines, East Longmeadow, MA) . La emulsión se transfirió a una mezcladora Waring de 1 litro a 7500 rpm (Waring Products, Inc., Torrington, CT) durante 10 segundos. Luego se hizo una colada con la lechada en un molde cúbico de 2" x 2" x 2" . Una vez fraguados, los cubos se desmoldaron y se pusieron en un horno para secar hasta peso constante a 110 °F. Los cubos secos se empaparon en agua durante dos horas para la prueba de absorción de agua según se especifica en ASTM C1396, que se incorpora aquí por referencia. La ganancia de peso durante el remojo se utilizó para calcular la absorción de agua. TABLA II Este ejemplo demuestra la capacidad de dicha combinación de catalizadores de reducir la absorción de agua hasta menos del 5% en una variedad de estucos. EJEMPLO 2 Se realizaron pruebas a escala comercial donde para probar el comportamiento de una lechada que incluye 121b/MSF de siloxano, y con óxido de magnesio y ceniza fina según se indica en la tabla III. La ceniza fina y el óxido de magnesio se agregaron al estuco antes de entrar a la mezcladora. En la tabla III se muestran también la marca y el tipo de óxido de magnesio calcinado. Se agregó siloxano al agua de mezcla y se mezcló en una mezcladora de alto esfuerzo de corte para formar una emulsión. Esta emulsión y los componentes secos se combinaron en la mezcladora de estuco hasta que se formó una lechada homogénea, y la lechada se depositó sobre una cara de papel sobre una cinta transportadora. Sobre la lechada se puso un papel de refuerzo y el emparedado se alimentó a un rodillo formador que aplanó el sandwich hasta un espesor uniforme de % pulgada (l,2cm) . Cuando la lechada estuvo suficientemente fraguada como para mantener su forma, la placa continua se cortó en longitudes de 8 pies. TABLA III Cuando se agregó la ceniza fina al óxido de magnesio calcinado a fondo MagChem 10, la resistencia al agua mejoró más del 25%. La misma comparación es válida cuando se agregó la misma cantidad de ceniza fina a 31b/MSF de BayMag 30. La combinación de ceniza fina con 31b/MSF de BayMag 30 también tuvo un mejor desempeño que 41b/MSF de BayMag 30 solo. EJEMPLO 3 Se hicieron cubos de acuerdo con el Ejemplo 1 usando estuco Shoals y 0,6% en peso de siloxano BS 94. A la lechada se agregó ya sea óxido de magnesio Baymag 30, ceniza fina o ambos según se indica en la Tabla IV. La adsorción de agua objetivo fue del 6%. TABLA IV En el anterior ejemplo, cuando se utilizaron juntos óxido de magnesio y ceniza fina, la reducción de la cantidad de agua mejoró en un orden de magnitud. EJEMPLO 4 Se hicieron cubos de yeso de acuerdo con el método del Ejemplo 1 usando la dosificación de siloxano y composición catalizadora que se muestra en la tabla 4. Los resultados de la prueba de absorción de agua también se muestran en la tabla V. TABLA V Dichas pruebas se llevaron a cabo sobre estucos con ios cuales es particularmente difícil obtener una resistencia al agua satisfactoria. Ni la ceniza fina ni el MgO solos fueron capaces de producir el estándar deseado de una absorción de agua menor del 5%. Sin embargo, cuando se utilizaron ambos catalizadores juntos, se consiguió una absorción bastante por debajo del estándar, aún con una menor dosificación de siloxano. EJEMPLO 5 Se realizó una prueba a escala de planta para probar el catalizador en paneles para paredes a escala comercial. La composición de los paneles para paredes se muestra en la tabla VI. TABLA VI Aire para espuma 17pies3/ SF El HRA, Trimetafosfato, USG95, espesante, Daxad, LC-211, ceniza fina y MgO se agregaron al estuco seco. El agua para el siloxano y el siloxano se mezclaron en una mezcladora de alta velocidad a alta velocidad durante menos de 1 minuto para hacer una suspensión estable de siloxano en agua. Luego se bombeó la suspensión a la mezcladora de lechada y se combinó la mezcla catalizador/estuco con el agua de mezcla. El tiempo de residencia en la mezcladora fue menor de 15 segundos. Cuando la lechada se descargó de la mezcladora, se insertó la espuma, hecha con el jabón, aire para espuma y agua para espuma, dentro la lechada para reducir la densidad del producto. TABLA VI Se hicieron cubos a partir de una muestra de lechada de acuerdo con ASTM C1396. En la tabla VI se muestran los resultados de las pruebas de remojo. Dichas pruebas confirman que se pueden producir paneles para paredes con una absorción de agua menor del 5% en instalaciones comerciales usando el catalizador, lechada y método de la presente invención. Aunque se ha mostrado y descrito una forma de realización en particular del catalizador para la polimerización de siloxano de ceniza fina y óxido de magnesio, aquellos con experiencia en el arte apreciarán que a la misma se le pueden realizar cambios y modificaciones sin apartarse de la invención en sus aspectos más amplios y según se establece en las siguientes reivindicaciones .

Claims (19)

1. REIVINDICACIONES 1. Una lechada CARACTERIZADA PORQUE comprende: estuco; ceniza fina Clase C; óxido de magnesio; y una emulsión de siloxano y agua.
2. 2. La lechada de la reivindicación 1 CARACTERIZADA PORQUE la proporción entre dicha ceniza fina y dicho óxido de magnesio es entre aproximadamente 2:1 y aproximadamente 3:1.
3. 3. La lechada de la reivindicación 2 CARACTERIZADA PORQUE dicha ceniza fina está presente en la lechada en cantidades entre aproximadamente 0,1% y aproximadamente 5% en base al peso del estuco seco.
4. 4. La lechada de la reivindicación 1 CARACTERIZADA PORQUE dicha ceniza fina está presente en cantidades dentro del rango entre aproximadamente 0,1% y aproximadamente 5% en base al peso del estuco seco.
5. 5. La lechada de la reivindicación 1 CARACTERIZADA PORQUE dicho óxido de magnesio está presente en cantidades entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 0,5% en base al peso del estuco seco.
6. 6. La lechada de la reivindicación 1 CARACTERIZADA PORQUE dicho óxido de magnesio es un óxido de magnesio muy calcinado o calcinado a fondo.
7. 7. La lechada de la reivindicación 1 CARACTERIZADA PORQUE dicha emulsión comprende un polisiloxano fluido y agua.
8. 8. La lechada de la reivindicación 1 CARACTERIZADA PORQUE dicho siloxano es un siloxano fluido, lineal, modificado con hidrógeno.
9. 9. La lechada de la reivindicación 1 CARACTERIZADA PORQUE además comprende por lo menos uno del grupo que consiste en: almidones, agentes espumantes, aceleradores de fraguado, retardadores de fraguado, biocidas, dispersantes, fibras o mejoradores de la rigidez.
10. 10. La lechada de la reivindicación 1 CARACTERIZADA PORQUE dicha emulsión comprende una suspensión estable.
11. 11. La lechada de la reivindicación 1 CARACTERIZADA PORQUE dicha suspensión está libre de emulsionante.
12. 12. Un método para hacer un artículo de yeso resistente al agua CARACTERIZADO PORQUE comprende: hacer una emulsión de siloxano con siloxano y agua; mezclar óxido de magnesio y cenizas finas de clase C con estuco; combinar la emulsión de siloxano con la mezcla de estuco/catalizador; dar forma a la lechada; dejar fraguar la lechada de yeso, conformando el núcleo de los paneles para paredes; y polimerizar el siloxano.
13. 13. El método de la reivindicación 12 CARACTERIZADO PORQUE dicho paso de hacer la emulsión comprende mezclar el siloxano y el agua en una mezcladora de alto esfuerzo de corte.
14. 14. El método de la reivindicación 12 CARACTERIZADO PORQUE dicho paso de dar forma comprende hacer un sandwich con la lechada entre dos piezas de material de revestimiento para formar un panel para paredes.
15. 15. El método de la reivindicación 12 CARACTERIZADO PORQUE dicho paso de mezcla sucede antes de dicho paso de combinación.
16. 16. El método de la reivindicación 12 CARACTERIZADO PORQUE además comprende tomar una porción de una cantidad medida de agua de mezcla para utilizar como el agua.
17. 17. Un panel de yeso resistente al agua con un núcleo que comprende matrices entrelazadas de cristales de sulfato de calcio dihidrato y una resina de silicona, CARACTERIZADO PORQUE dichas matrices entrelazadas tienen disperso a través de ellas un catalizador que comprende óxido de magnesio y componentes provenientes de cenizas finas de clase C.
18. 18. El panel de la reivindicación 17 CARACTERIZADO PORQUE además comprende por lo menos uno del grupo que consiste en: almidones, agentes espumantes, aceleradores de fraguado, retardadores de fraguado, biocidas, dispersantes, fibras o mejoradores de la rigidez dispersos a través de dichas matrices entrelazadas.
19. 19. El panel de la reivindicación 17 CARACTERIZADO PORQUE dicho núcleo está formando un sandwich entre dos piezas de material de revestimiento.