ES2286465T3

ES2286465T3 - Panel de yeso resistente al moho y metodo para fabricar el mismo.

Info

Publication number: ES2286465T3
Application number: ES03762153T
Authority: ES
Inventors: Srinivas Veeramasuneni; Rodney Phillip Musselman
Original assignee: United States Gypsum Co
Current assignee: United States Gypsum Co
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2007-12-01
Anticipated expiration: 2023-06-27
Also published as: US20040005484A1; EP1532079A1; ATE361266T1; JP2005531440A; CA2487367C; US6893752B2; HK1078069A1; AU2003253741A1; PT1532079E; DK1532079T3; DE60313620T2; MXPA04012107A; AU2003253741B2; NZ536783A; WO2004002916A1; EP1532079B1; JP4413137B2; DE60313620D1; AR039748A1; CA2487367A1

Abstract

Método para fabricar un producto de yeso resistente al moho que comprende: formar una suspensión de yeso calcinado, agua superior a la cantidad necesaria para hidratar todo el yeso calcinado para formar sulfato de calcio dihidratado y una sal de piritiona soluble en agua; depositar la suspensión sobre una hoja de material de revestimiento; conformar la suspensión sobre el material de revestimiento para obtener un panel; mantener la suspensión en condiciones suficientes para que el yeso calcinado reaccione con una parte del agua para formar un núcleo que comprende una matriz de reticulación de cristales de yeso fraguado; y calentar el panel para producir la evaporación del agua que no ha reaccionado con el yeso calcinado.

Description

Panel de yeso resistente al moho y método para fabricar el mismo.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un producto y procedimiento para fabricar paneles de yeso. Más particularmente, la presente invención se refiere a un panel de yeso con una resistencia mejorada al moho (también denominado mildiú).

Los paneles de yeso son productos de construcción muy conocidos que se han usado durante años. Se utilizan principalmente como un producto para paredes interiores y techos, pero también hasta cierto punto como un producto de exterior. Se usa una suspensión que incluye sulfato de calcio hemihidratado y agua para formar el núcleo, y se deposita de forma continua sobre una hoja de cobertura de papel que se mueve por debajo de una mezcladora. Una segunda hoja de cobertura de papel se aplica sobre la misma y se forma el conjunto resultante con la forma de un panel. El sulfato de calcio hemihidratado se hace reaccionar con el agua suficiente para transformar el hemihidrato en una matriz de cristales de sulfato de calcio dihidratado de reticulación, produciendo su fraguado y que se vuelva firme. La tira continua así formada se transporta sobre una cinta hasta que se fragua el yeso calcinado, y tras esto se corta la tira para formar placas de la longitud deseada, placas que se transportan a través de un horno de secado para eliminar el exceso de humedad.

Los hongos, tales como el moho, pueden crecer en entornos en los que estén presentes cuatro elementos clave. Debe haber presentes esporas de moho, nutrientes para que los hongos se metabolicen y agua. La temperatura también es un parámetro crítico para el crecimiento de los hongos, aunque numerosas especies de moho crecen a las temperaturas requeridas para que habiten los seres humanos por lo que esto se considera a menudo algo dado en el crecimiento de moho en edificios. Aunque diversos entornos proporcionan diferentes cantidades de cada uno de estos elementos, el vapor de agua y las esporas están constantemente en el aire que nos rodea. Las esporas requieren suficientes nutrientes para poder crecer si se asientan sobre un sustrato en el que la humedad está presente.

Mientras que diversos nutrientes están presentes normalmente en las partículas de polvo en el aire que nos rodea, los almidones también proporcionan nutrición suficiente para el crecimiento de moho y con frecuencia están presentes tanto en los materiales de cobertura como en el núcleo de yeso de los paneles de yeso. En los paneles de yeso, con frecuencia se usa almidón para una serie de fines. Se usa para favorecer la adhesión entre el núcleo y el material de cobertura. El papel prensado usado comúnmente para cubrir los paneles es una fuente de almidón y las fibras celulósicas proporcionan nutrición para el crecimiento de moho. Se usa azúcar para recubrir partículas de sulfato de calcio dihidratado, usado con frecuencia como un acelerador del fraguado en la suspensión de yeso calcinado. También se usan otros almidones para modificar las propiedades de la composición de yeso fraguado. Así, cuando los paneles de placas de yeso se vuelven húmedos y no se secan fácilmente, el uso de almidones en materiales de cobertura y de núcleo proporciona un medio adecuado para el posible crecimiento de esporas de moho. Los paneles de placas de yeso, incluso si no están tratados de forma especial para hacerlos resistentes al moho, todavía no experimentarán normalmente problemas de crecimiento de moho en aplicaciones de construcción en interiores o en otras aplicaciones en las que sea posible mantenerlos secos o secarlos fácilmente tras volverse húmedos.

Sin embargo, existen algunas aplicaciones en las que la placa de yeso es deseable por su resistencia al fuego, pero en las que puede volverse húmedo y no secarse fácilmente. En edificios de gran altura, por ejemplo, se construyen los huecos de ascensor antes de cerrar el edificio. Se usan paneles de yeso gruesos, tales como los paneles de revestimiento de yeso de marca Sheetrock® de USG Corp., Chicago, IL, para revestir los huecos de ascensor para proporcionar resistencia al fuego. La pared del hueco puede estar expuesta a la lluvia durante la construcción del edificio, y puede no tener la oportunidad de secarse perfectamente antes de cerrarse el edificio. Los paneles usados en este entorno, y otros entornos en los que el crecimiento de moho es posible, están sujetos a la mejora aumentando la resistencia de los paneles al crecimiento de mohos.

Se sabe que los paneles de yeso han utilizado cubiertas de papel prensado tratadas con un fungicida. El papel tratado no es eficaz para controlar el crecimiento de moho por varias razones. Muchos fungicidas no conservan su eficacia a través del procedimiento de secado de los paneles en un horno debido a las altas temperaturas. El agua usada en la fabricación de paneles de yeso puede contener esporas de moho, proporcionando una fuente de esporas tanto del aire como del yeso fraguado. Por normas medioambientales, existe un límite de la concentración de fungicida que puede estar presente sobre la superficie del papel, y parece que esa concentración no es suficiente ni para proteger el papel ni el núcleo de yeso fraguado.

Se han realizado intentos para añadir fungicidas a la suspensión de yeso, dando como resultado diferentes problemas. Los fungicidas solubles en agua tienden a migrar con el agua durante el procedimiento de secado, depositándose sobre la cobertura cuando se evapora el agua. Además de dejar el núcleo desprotegido, la cobertura de papel puede tener una concentración de fungicida que es demasiado elevada para cumplir con las normas medioambientales. Los fungicidas que son insolubles son difíciles de dispersar en la suspensión acuosa y no proporcionan protección para el material de cobertura. Las sustancias químicas añadidas directamente a la suspensión de yeso pueden tener también efectos perjudiciales sobre las propiedades del producto de yeso fraguado. Cuando se añadió ácido bórico, un fungicida conocido, a una suspensión en cantidad suficiente para inhibir en gran medida el crecimiento de moho, los paneles eran tan frágiles que se formaban grietas y esquirlas a medida que se movían a lo largo de los rodillos desde el horno.

Otra técnica para proteger una placa de yeso es usar un procedimiento de dos etapas para cubrir una suspensión del núcleo que contiene fungicida con un papel de revestimiento tratado. Además de muchos de los problemas tratados anteriormente, el uso de un procedimiento de dos etapas es más caro que un procedimiento en una única etapa. Así, aunque se conocen bien muchos fungicidas, esta aplicación particular plantea problemas exclusivos para encontrar un fungicida que inhiba el crecimiento de moho tanto en la cobertura como en el núcleo de los paneles de placas de yeso de una manera rentable.

Las sales de piritiona son aditivos antimicrobianos muy conocidos para aplicaciones de recubrimiento. Están disponibles comercialmente como Omadine® de sodio u Omadine de zinc, fabricados por Arch Chemicals, Inc. de Norwalk, CT, o pueden prepararse según el procedimiento de la patente estadounidense número 3.159.640. La técnica anterior sólo enseña que estas sales son útiles en su estado húmedo como conservantes o como agentes antimicrobianos a corto plazo en aplicaciones de películas delgadas, secas tales como pinturas, adhesivos, calafateo y sellados. La patente estadounidense número 5.939.203 describe que los compuestos de juntas y compuestos de parcheo son medios de base adecuados para su uso con sales de piritiona en composiciones de recubrimiento. Los compuestos de juntas o parcheo se extienden de forma fina sobre las juntas intermedias o imperfecciones en paneles de placas de yeso, formando una película delgada. El uso de piritiona de sodio en estos compuestos actuaría como un conservante de estado húmedo para productos premezclados e inhibiría el crecimiento microbiano sobre la película seca del producto.

Sumario de la invención

En un aspecto, la presente invención caracteriza un panel de yeso que tiene resistencia al moho tanto en el material de revestimiento como en el núcleo de yeso sin tratarlos por separado con agentes antimicrobianos.

Más específicamente, la presente invención proporciona un panel de yeso resistente al moho que incluye un núcleo de al menos 3 mm (1/8 de pulgada) de espesor de una matriz de reticulación de cristales de sulfato de calcio dihidratado, un material de revestimiento sobre al menos un lado del panel y que tiene una sal de piritiona dispersada a través tanto del núcleo como del material de revestimiento.

Otro aspecto de la presente invención es un método de fabricación de un producto de yeso resistente al moho. Se forma una suspensión de yeso calcinado, agua superior a la cantidad necesaria para hidratar todo el yeso calcinado para formar sulfato de calcio dihidratado y una sal de piritiona soluble en agua, después se deposita sobre una hoja de material de revestimiento. Se conforma la suspensión sobre el material de revestimiento para obtener un panel y se mantiene en condiciones suficientes para que el yeso calcinado reaccione con una parte del agua para formar un núcleo que comprende una matriz de reticulación de cristales de yeso fraguado. El calentamiento del panel produce la evaporación del agua que no ha reaccionado con el yeso calcinado. El producto de este procedimiento es otro aspecto de esta invención.

El panel de yeso de esta invención es ventajoso para su uso en zonas, tales como las paredes del hueco de ascensor, en las que hay posibilidad de que los paneles de yeso se vuelvan húmedos. El uso de sales de piritiona no sólo proporciona resistencia al moho en la superficie de los paneles con los que se fabrica, sino que también reduce el crecimiento de moho por todo el espesor del panel.

La adición de sal de piritiona a la suspensión de yeso también sirve para proteger tanto el núcleo fraguado como el material de revestimiento en una única etapa. Durante el fraguado y el secado, una parte de la sal migra desde el núcleo hasta el revestimiento. Sorprendentemente, se retiene una parte del fungicida en el núcleo incluso cuando el agua superior a la requerida para la hidratación se mueve hasta la superficie del panel y se evapora durante el secado. Así la etapa de añadir sales de piritiona confiere una resistencia al moho mejorada por todo el espesor del panel.

Descripción detallada de la invención

Ahora se ha descubierto sorprendentemente que cuando se añaden las sales solubles de piritiona a una suspensión de yeso calcinado, una parte del compuesto de piritiona permanece en el núcleo, mientras que una parte migra hasta el material de revestimiento, proporcionando protección tanto al material de revestimiento como al núcleo de yeso.

Cualquier sal de piritiona soluble en agua que tenga propiedades antimicrobianas es útil en el presente panel de yeso. Se conoce a la piritiona por varios nombres, que incluyen N-óxido de 2-mereaptopiridina; 1-óxido de 2-piridinatiol (registro CAS número 1121-31-9); 1-hidroxipiridin-2-tiona y 1-hidroxi-2(1H)-piridinationa (registro CAS número 1121-30-8). El derivado de sodio (C_{5}H_{4}NOSNa), conocido como piritiona de sodio (registro CAS número 3811-73-2), es una realización de esta sal que es particularmente útil. Las sales de piritiona están disponibles comercialmente de Arch Chemicals, Inc. de Norwalk, CT, tales como Omadine de sodio u Omadine de zinc.

Las sales de piritiona útiles son muy solubles en agua. Mientras que la solubilidad se mide basándose en un porcentaje en peso en agua a 25ºC (77ºF) y a pH de 7, la solubilidad de la sal de piritiona es suficiente para producir una concentración de sal disuelta en el agua de al menos el 0,1% de la disolución resultante. Omadine de sodio, una piritiona preferida, tiene una solubilidad de aproximadamente el 53%. Omadine de zinc, que no muestra migración del fungicida al interior del material de revestimiento, tiene una solubilidad de aproximadamente el 0,0015%. Preferiblemente, la solubilidad de la sal de piritiona es desde aproximadamente el 0,1% hasta aproximadamente el 75%, más preferiblemente desde aproximadamente el 5% hasta aproximadamente el 60% o incluso más preferiblemente desde aproximadamente el 30% hasta aproximadamente el 55%. Se espera que otras sales de piritiona con una solubilidad superior al 0,1% sean adecuadas para su uso con el presente panel de yeso.

La solubilidad de un fungicida no es una garantía de que permanecerá completamente dispersado en la suspensión o de que migrará al interior del material de revestimiento junto con el agua que se filtra fuera del núcleo y a través del material de revestimiento durante la vaporización, mientras que, lo más sorprendentemente, una parte eficaz de la sal de piritiona no migra y parece anclarse en el núcleo mediante algún mecanismo desconocido. Se espera que las moléculas que son muy solubles y sumamente móviles se muevan con el agua a medida que se evapora y se queden sobre la superficie del panel de placas de yeso. Una especie del fungicida sumamente reactiva con el sulfato de calcio del yeso o cualquier aditivo usado tiene la posibilidad de formar una especie insoluble que no migra o formar un precipitado que se asienta. La capacidad del fungicida para migrar, su reactividad con los componentes de la suspensión y la solubilidad actúan conjuntamente para determinar si un fungicida es adecuado para su uso con esta invención. Las sales de piritiona que tienen la solubilidad requerida son útiles en esta invención.

Es particularmente sorprendente que la sal de piritiona protege tanto el núcleo de yeso como el material de revestimiento. Aunque no se desea limitarse por la teoría, se cree que una parte de la sal de piritiona migra al interior del papel de revestimiento, mientras que una parte se ancla en el núcleo de yeso. Quizá el ión Ca^{++} desplaza lentamente el ión sodio para reaccionar con el ión piritiona, formando una especie menos móvil o menos soluble. También es posible que a medida que la matriz de moléculas de sulfato de calcio dihidratado empieza a formarse, los iones piritiona más grandes se vuelvan menos móviles y se queden atrapados en los intersticios de la matriz debido a su tamaño. Cualquiera de estas teorías, ambas o incluso otra teoría podrían ser totalmente responsables de la distribución observada del fungicida por todo el núcleo y el material de revestimiento. Independientemente del mecanismo real, los fungicidas que presentan este comportamiento son útiles en la placa de yeso de esta invención.

Se añade la sal de piritiona a la suspensión de yeso en cualquier cantidad eficaz. En una realización, se usan al menos 100 partes de sal por partes por millón de yeso calcinado basándose en el peso. Se calculan todas las concentraciones de la sal de piritiona como la cantidad equivalente del derivado de sodio y basándose en el peso del yeso calcinado. Las concentraciones de piritiona de sodio preferidas incluyen al menos 100 ppm, más preferiblemente desde aproximadamente 100 ppm hasta aproximadamente 600 ppm, todavía más preferiblemente desde aproximadamente 100 ppm hasta aproximadamente 400 ppm, incluso más preferiblemente desde aproximadamente 200 ppm hasta aproximadamente 400 ppm y lo más preferiblemente desde aproximadamente 200 ppm hasta aproximadamente 300 ppm.

Mientras que un panel de placas de yeso tiene una pluralidad de lados o caras, no es necesario cubrir todas las caras con un material de revestimiento. En algunas circunstancias, uno o más lados se dejan opcionalmente sin revestir. Los paneles destinados para su uso con esta invención incluyen al menos un lado con un material de revestimiento que es susceptible de ayudar al crecimiento de hongos. El material de revestimiento no necesita contener un nutriente, pero será más susceptible de ayudar al crecimiento de hongos si ya contiene un nutriente.

Un material de revestimiento "que contiene nutrientes" es uno que incluye cualquier nutriente que pueda alimentar el crecimiento de hongos hasta un nivel detectable. Los materiales de revestimiento que contienen papel, pulpa o cualquier almidón son los más comunes. El nutriente está presente de forma adecuada en el panel de yeso acabado, y no necesita ser un componente inherente sólo del material de revestimiento. Frecuentemente se añaden almidones, por ejemplo, a la suspensión del núcleo para favorecer la adhesión entre el núcleo y el papel de revestimiento. Se lleva el almidón soluble en agua al interior del papel a medida que se conduce el agua en exceso desde el núcleo y actúa como un adhesivo. La presencia del almidón en el material de revestimiento tras el secado es suficiente para alimentar el crecimiento fúngico, y así sería un revestimiento "que contiene nutrientes" para los fines de esta invención. El papel prensado es un material de revestimiento preferido debido a su habitual disponibilidad y rentabilidad. El papel de revestimiento está blanqueado o no blanqueado de forma opcional. El papel comprende una o más capas o láminas. Se contempla que, cuando se usan múltiples láminas, es adecuado que una o más láminas sean diferentes entre sí en uno o más sentidos. También se contempla que puede usarse un material de revestimiento distinto a papel en esta
invención.

La suspensión usada para realizar el núcleo de yeso comprende agua y yeso calcinado. Cualquier yeso calcinado que comprenda sulfato de calcio hemihidratado, sulfato de calcio anhidro o ambos es útil en esta suspensión. El sulfato de calcio hemihidratado puede producir al menos dos formas cristalinas, las formas alfa y beta. El sulfato de calcio hemihidratado beta se usa normalmente en paneles de placas de yeso, pero también se contempla que los paneles fabricados de sulfato de calcio hemihidratado alfa también son útiles en esta invención. El fungicida, así como otros aditivos tratados a continuación, se añaden a la suspensión.

El agua está presente en cualquier cantidad útil para fabricar los paneles de placas de yeso. Se añade agua suficiente a los componentes secos para preparar una suspensión fluida. Una cantidad de agua adecuada excede la cantidad necesaria para hidratar todo el yeso calcinado para formar sulfato de calcio dihidratado. Se determina la cantidad exacta de agua, al menos en parte, por la aplicación con la que se usará el producto, la cantidad y el tipo de aditivos usados y si se usa la forma alfa o beta del hemihidrato. Se calcula una razón de agua con respecto a estuco basándose en el peso de agua comparado con el peso del yeso calcinado seco. Las razones preferidas oscilan desde aproximadamente 0,6:1 hasta aproximadamente 1:1.

En algunas realizaciones de la invención, se incluyen aditivos en la suspensión de yeso para modificar una o más propiedades del producto final. Se indican concentraciones en cantidades por 93 metros cuadrados (1000 pies cuadrados ("MSF")) de paneles de placas acabados. Se usan almidones o desespumantes en cantidades desde aproximadamente 24,9 hasta aproximadamente 97,8 g/m^{2} (desde aproximadamente 6 hasta aproximadamente 20 lb./MSF) para aumentar la densidad y reforzar el producto. Se añaden retardadores del fraguado (hasta aproximadamente 9,8 g/m^{2} (2 lb./MSF)) o aceleradores (hasta aproximadamente 171 g/m^{2} (35 lb./MSF)) para modificar la velocidad a la que tienen lugar las reacciones de hidratación. El "CSA" es un acelerador del fraguado que comprende el 95% de sulfato de calcio dihidratado triturado conjuntamente con el 5% de azúcar y calentado hasta 121ºC (250ºF) para caramelizar el azúcar. El CSA está disponible de USG Corporation, Southard, OK Plant, y se prepara según la patente estadounidense número 3.573.947. Se añaden opcionalmente fibras de vidrio a la suspensión en cantidades de al menos 44 g/m^{2} (9 lb./MSF). También se añaden hasta 73,4 g/m^{2} (15 lb./MSF) de fibras de papel a la suspensión.

Los dispersantes o tensioactivos son aditivos habituales para modificar la viscosidad o las propiedades superficiales de la suspensión. Los sulfonatos de naftaleno son los dispersantes preferidos, tal como Diloflow® de Geo Specialty Chemicals, Cleveland, OH. Preferiblemente, se añade un dispersante a la suspensión del núcleo en cantidades hasta 78,2 g/m^{2} (16 lb./MSF). Se añaden emulsiones de cera, tratadas en más detalle a continuación, a la suspensión de yeso en cantidades de hasta 8,2 litros/m^{2} (20 gal./MSF) para mejorar la resistencia al agua del panel de placas de yeso acabado. Las sales de piritiona son útiles junto con otros conservantes. No existen efectos adversos conocidos cuando se usan sales de piritiona junto con otros aditivos. Se contempla por tanto que las sales de piritiona son útiles cuando se combinan con cualquier aditivo añadido a la suspensión del núcleo de yeso para modificar otras propiedades del núcleo de yeso fraguado.

En las realizaciones de la invención que emplean un agente espumante para producir cavidades en el producto que contiene yeso fraguado para proporcionar un peso más ligero, puede emplearse cualquiera de los agentes espumantes convencionales que se sabe que son útiles para preparar productos de yeso fraguados espumados. Se conocen bien muchos de tales agentes espumantes y están disponibles comercialmente de manera sencilla, por ejemplo, de GEO Specialty Chemicals, Ambler, PA. Se describen espumas y un método preferido para preparar productos de yeso espumados en la patente estadounidense número 5.683.635.

Se añade un compuesto de trimetafosfato a la suspensión de yeso en algunas realizaciones para mejorar la resistencia del producto y para reducir la resistencia al pandeo del yeso fraguado. Preferiblemente, la concentración del compuesto de trimetafosfato es desde aproximadamente el 0,1% hasta aproximadamente el 2,0% basándose en el peso del yeso calcinado. Se describen las composiciones de yeso que incluyen compuestos de trimetafosfato en la patente estadounidense número 6.342.284. Las sales trimetafosfato a modo de ejemplo incluyen sales de sodio, litio o potasio de trimetafosfato, tales como las disponibles de Astaris, LLC., St. Louis, MO.

Además, la composición de yeso puede incluir opcionalmente un almidón, tal como un almidón pregelatinizado o un almidón modificado con ácidos. La inclusión del almidón pregelatinizado aumenta la resistencia de la colada de yeso fraguado y seco y minimiza o evita el riesgo de delaminación del papel en condiciones de humedad aumentada (por ejemplo, con respecto a razones elevadas de agua con respecto a yeso calcinado). Un experto en la técnica apreciará métodos para pregelatinizar almidón de partida, tales como, por ejemplo, cocer el almidón de partida en agua a temperaturas de al menos aproximadamente 85ºC (185ºF) u otros métodos. Ejemplos adecuados de almidón pregelatinizado incluyen, pero no se limitan a, almidón PCF 1000, disponible comercialmente de Lauhoff Grain Company y Amerikor 818 y almidones Hqm Pregel, ambos comercialmente disponibles de Archer Daniels Midland Company. Si se incluye, el almidón pregelatinizado está presente en cualquier cantidad adecuada. Por ejemplo, si se incluye, el almidón pregelatinizado puede añadirse a la mezcla usada para formar la composición de yeso fraguado de modo que esté presente en una cantidad de desde aproximadamente el 0,5% hasta aproximadamente el 10% por ciento en peso de la composición de yeso fraguado.

Una realización preferida de esta invención comprende un panel de placas de yeso resistente al agua con resistencia al moho. La fabricación de paneles de placas de yeso resistentes al agua, conocidos como "placa fresca", se conoce bien en la técnica. Se enseña una realización de una placa de yeso resistente al agua en la patente estadounidense número 2.432.963 concedida a Camp, en la que se añade desde aproximadamente el 5% en peso hasta aproximadamente el 15% de una emulsión de cera-asfalto a la suspensión de yeso. La cera de parafina es la cera preferida, y preferiblemente tiene un punto de fusión inferior a 74ºC (165ºF). Está presente en una razón de cera con respecto a asfalto de aproximadamente 1:1 a aproximadamente 1:10. Un asfalto preferido tiene un punto de reblandecimiento de anillo y bola que no es superior a 85ºC (185ºF). Se forma la emulsión de cera y asfalto dispersando la cera y el asfalto usando un agente dispersante, después se añade a la suspensión de yeso de cualquier forma conveniente.

Se enseña otra realización del panel de placas de yeso resistente al agua en la patente estadounidense número 6.010.596 concedida a Song, en la que se añade una emulsión de cera a la suspensión del núcleo.

El presente panel de yeso excede los 3 mm (1/8 de pulgada) de espesor para evitar una ruptura excesiva durante la fabricación. Preferiblemente los paneles de yeso son desde aproximadamente 9,5 mm (3/8 de pulgada) hasta aproximadamente 51 mm (2 pulgadas), desde aproximadamente 19 mm (3/4 de pulgada) hasta aproximadamente 32 mm (1-1/4 de pulgada) o desde aproximadamente 13 mm (1/2 pulgada) hasta aproximadamente 25 mm (1 pulgada) de espesor. El espesor exacto del panel depende del uso final en el que se pondrá. Se usan con frecuencia paneles de mayor espesor cuando se desean clasificaciones elevadas para la resistencia al fuego. Los paneles relativamente delgados se contemplan para su uso en zonas de alta humedad, tales como un cuarto de baño en una casa. Se usan paneles de revestimiento de yeso de marca Sheetrock de 25 mm (1 pulgada) de espesor para revestir huecos de ascensor en edificios comerciales.

Mientras que los paneles individuales pueden fabricarse en un procedimiento discontinuo, la placa de yeso se fabrica más habitualmente en un procedimiento continuo, se forma para obtener un panel largo y se corta en paneles de longitudes deseadas. Se obtiene el material de revestimiento formado y se pone en el lugar para recibir la suspensión de yeso. Preferiblemente, el material de revestimiento es de una anchura para formar una longitud continua de panel que requiere sólo dos cortes para fabricar un panel con las dimensiones finales deseadas. El material de revestimiento se alimenta de forma continua a la línea de placas.

Se forma la suspensión mezclando los componentes secos y los componentes húmedos entre sí. Los componentes secos de la suspensión, el yeso calcinado y cualquier aditivo seco, se mezclan entre sí antes de entrar en la mezcladora. Se mide el agua directamente dentro de la mezcladora. Se añaden aditivos líquidos al agua, y se activa la mezcladora durante un tiempo corto para mezclarlos. Si se adquiere de Arch Chemicals, se vende Omadine de sodio en la forma de una suspensión al 40% de piritiona de sodio en agua, y se mezcla con el agua de la suspensión. Se añaden los componentes secos al líquido en la mezcladora, y se mezclan hasta que se humedecen los componentes secos.

La suspensión se mezcla entonces para conseguir una suspensión homogénea. Normalmente, se mezcla una espuma acuosa en la suspensión para controlar la densidad del material del núcleo resultante. Tal espuma acuosa se genera normalmente mediante el mezclado de alta cizalladura de un agente espumante apropiado, agua y aire antes de la introducción de la espuma resultante en la suspensión. La espuma puede insertarse en la suspensión en la mezcladora, o preferiblemente, en la suspensión a medida que sale de la mezcladora en un conducto de descarga. Véase, por ejemplo, la patente estadounidense número 5.683.635. En una planta de placas de yeso, con frecuencia se añaden los sólidos y líquidos de forma continua a una mezcladora, mientras que la suspensión resultante se descarga de forma continua de la mezcladora, y tiene un tiempo de permanencia promedio en la mezcladora inferior a 30 segundos.

La suspensión se dispensa de forma continua a través de una o más salidas desde la mezcladora a través de un conducto de descarga y se deposita sobre una máquina transportadora móvil que lleva el material de revestimiento y se le da la forma de un panel. Otra hoja de cobertura de papel se coloca opcionalmente sobre la suspensión, de modo que la suspensión está intercalada entre dos hojas de cobertura móviles que se transforman en los revestimientos del panel de yeso resultante. El espesor de la placa resultante está controlado por un rodillo formador, y se forman los bordes de la placa mediante dispositivos mecánicos apropiados que estrían, doblan y pegan los bordes superpuestos del papel de manera continua. Guías adicionales mantienen el espesor y anchura a medida que la suspensión de fraguado se desplaza sobre una cinta móvil. Mientras se mantiene la forma, el yeso calcinado se mantiene en condiciones suficientes (es decir, temperatura inferior a aproximadamente 49ºC (120ºF)) para reaccionar con una parte del agua para fraguar y formar una matriz de reticulación de cristales de yeso. Después los paneles de placas se cortan, desbastan y se pasan a secadoras para secar las placas fraguadas pero todavía algo húmedas.

Preferiblemente, se emplea un procedimiento de secado en dos fases. En primer lugar se someten los paneles a un horno de elevada temperatura para calentar rápidamente la placa y comenzar a retirar el agua en exceso. La temperatura del horno y el tiempo de permanencia de la placa varían con el espesor del panel. A modo de ejemplo, se seca preferiblemente una placa de 12,7 mm (1/2 pulgada) a temperaturas superiores a 149ºC (300ºF) durante aproximadamente de 20 a 50 minutos. A medida que se evapora el agua en la superficie, se extrae por acción capilar del interior del panel para sustituir al agua superficial. Este movimiento de agua relativamente rápido apoya a la migración del almidón y la sal de piritiona al interior del papel. Un horno de la segunda fase tiene temperaturas inferiores a 65,5ºC (150ºF) para limitar la calcinación de la placa.

No existe una prueba normalizada para la medición del crecimiento de moho sobre la superficie de los paneles de placas de yeso. Como resultado, la industria ha adoptado la norma ASTM D3273, desarrollada originariamente para someter a prueba el crecimiento de moho en pinturas y otros recubrimientos de superficies interiores. Este procedimiento, descrito brevemente a continuación, se usó para evaluar la resistencia relativa de los paneles de placas de yeso al crecimiento de mildiú y hongos de moho de superficie en un entrono interior duro. El rendimiento de un panel a una cierta clasificación según el método de prueba D3273 no implica ningún periodo específico de tiempo para un panel sin hongos. Sin embargo, un producto mejor clasificado casi siempre tiene mejor rendimiento en su uso final
real.

Se midieron muestras de panel de placa de yeso de 12,7 mm (1/2 pulgada) (Ejemplo 1) o panel de 25,4 mm (1 pulgada) y se cortaron hasta 76 milímetros (tres pulgadas) por 279 milímetros (once pulgadas). Se colgaron las muestras verticalmente en una cámara climatizada de 76 milímetros (tres pulgadas) sobre el suelo que se había impregnado con esporas de diversas variedades específicas de moho tal como se especifica en el procedimiento de prueba. Se mantienen las condiciones en la cámara a 32,2ºC (90ºF) y el 90% de humedad relativa durante un total de cuatro semanas. Al final de cada semana, se estudiaron partes aleatorias de la muestra bajo un microscopio para determinar la extensión del crecimiento de moho sobre la superficie de la muestra. En ese momento se asignó una clasificación a cada muestra por lo que a una muestra con una clasificación de diez no tenía crecimiento de moho y una muestra que consiguió la clasificación de cero tenía esencialmente el 100% de cobertura de moho. Tras el análisis microscópico, se devolvió la muestra a la cámara climatizada.

Se realizó una ligera modificación del procedimiento D3273 para adaptar el estudio tanto del papel de revestimiento como del núcleo de yeso en el ejemplo 1. Se prepararon las muestras para garantizar que el núcleo de yeso estaba expuesto a las condiciones medioambientales en el borde cortado, y que ninguno de los bordes estaba cubierto por el papel de revestimiento. Cuando se clasificaron las muestras a intervalos semanales, se determinó la cobertura del núcleo de yeso mediante análisis microscópico, así como el estudio de la superficie del papel de revestimiento. Se asignaron clasificaciones al núcleo de yeso y revestimiento independientemente.

En los siguientes ejemplos, se indican las concentraciones basándose en el peso de los componentes secos a menos que se indique de otra forma. Las concentraciones de los productos comerciales se miden basándose en 93 m^{2} (1000 ft^{2} ("MSF")) de panel de yeso acabado, y por tanto cambian dependiendo del espesor de la placa que se
produce.

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Ejemplo 1

Se fabricaron paneles de placas de yeso en el laboratorio que tenían la composición mostrada en la tabla I.

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TABLA I Composición de muestras de laboratorio

1

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El hemihidrato beta está disponible como estuco de la planta OK, Southard de USG Corporation. El trimetafosfato de sodio está disponible de Astaris, LLC. St. Louis, MO. El almidón pregelatinizado es almidón PCF 1000, disponible comercialmente de Lauhoff Grain Company, St. Louis, MO. La piritiona de sodio usada fue Omadine de sodio de Arch Chemicals, Inc., Norwalk, CT, a una concentración de 400 ppm basándose en el peso del yeso
calcinado.

Para cada muestra, se mezclaron entre sí los ingredientes anteriores y se dejaron empaparse durante aproximadamente 15 segundos. Se mezcló la suspensión en una mezcladora Waring durante 15 segundos a velocidad media, después se vertió sobre un trozo de un papel resistente al agua, sin tratar hasta obtener un espesor de 1,27 cm (1/2 pulgada). Cuando se fraguaron las placas, se secaron en un horno a 177ºC (350ºF) durante aproximadamente 30 minutos, después a 43ºC (110ºF) durante la noche.

Se sometieron ambas muestras a la temperatura y humedad de la cámara climatizada según el método de prueba ASTM D3273 descrito anteriormente. Se muestra la clasificación de cada una de las muestras en cada uno de los cuatro intervalos semanales en la tabla II.

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TABLA II Pruebas de resistencia al moho de muestras de laboratorio

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La tabla II muestra los resultados de la prueba de un ensayo biológico microbiano del control y la muestra de prueba, T1. La muestra control se estropeó prácticamente de forma continua por toda la superficie de la muestra en el plazo de 9 días desde el comienzo del procedimiento, mientras que tanto la superficie del papel como el núcleo de yeso de la presente composición tienen muy poco crecimiento de moho.

Es interesante observar que en la muestra inventiva, T1, aproximadamente el 10% del papel y núcleo tuvieron un crecimiento de moho en las semanas 2 y 3. Sin embargo, en la semana 4, el moho desapareció. Parece que los mohos empezaron a crecer, pero el fungicida acabó con ellos durante el transcurso de la prueba. También se esperan algunas variaciones en los resultados debido a la aleatoriedad en la selección de las zonas para el estudio
microscópico.

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Ejemplo 2

Se fabricaron tres muestras de paneles de revestimiento de yeso de marca Sheetrock® en una planta de placas usando sustancialmente el procedimiento comercial descrito anteriormente. Se etiquetó una muestra control sin modificar como B133, cuya composición se proporciona en la tabla III.

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TABLA III Composición de la muestra control B133

3

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Una segunda muestra, B134, incluyó 7,4 litros/m^{2} (18 gal./MSF) de una emulsión de cera y 14,7 g/m^{2} (3 lb./MSF) de ácido bórico añadido al núcleo de yeso. Esta segunda muestra también usó un papel tratado con fungicida. Se adquirió el papel tratado previamente con fungicida Metasol TK-100® de Caraustar Industries de Austell, GA. Se añadió emulsión de cera (Aqualite 70 de Bakor, Quebec, CA) a la muestra de prueba para mejorar la repelencia al agua del producto. El dispersante fue Diloflow de (GEO Specialty Chemicals, Cleveland, OH). El agente espumante fue Alpha Foamer de (Stepan Chemicals, Ontario CA). Se usó un retardador Versenex 80 (Dow Chemical, Midland, MI).

Se usó Omadine de sodio en una tercera muestra, B135, en lugar de ácido bórico. B135 usa el mismo papel tratado y emulsión de cera, en la misma concentración, que se usó en B134. Se usó Omadine de sodio en una concentración de 9,8 g/m^{2} (2 lb./MSF), que es equivalente a 200 ppm. Se proporciona un resumen de los aditivos de la composición de 8133 de tabla III a continuación en la tabla IV:

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TABLA IV Composición de la muestras de prueba

4

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Se sometieron todas las muestras a la temperatura y humedad de la cámara climatizada según el método de prueba ASTM D 3273 descrito anteriormente. Se evaluaron las muestras de prueba semanalmente durante cuatro semanas. Se muestra la clasificación de cada una de las muestras en cada uno de los cuatro intervalos semanales en la tabla V.

TABLA V Pruebas de resistencia al moho de muestras comerciales

5

La tabla V muestra los resultados de la prueba del ensayo biológico microbiano de las muestras B133, B134 y B135. La muestra control se estropeó prácticamente de forma continua por toda la superficie de la muestra en el plazo de 9 días desde el comienzo del procedimiento, mientras que las muestras tratadas muestran un crecimiento de moho inhibido en el revestimiento de papel tratado. La muestra B134 que usó otro fungicida, ácido bórico, mantuvo su resistencia al moho durante los primeros nueve días, después sucumbió rápidamente al crecimiento de moho y alrededor del día 14 se estropeó de forma continua. La muestra de piritiona de sodio, B135, demostró una resistencia mejorada al moho durante toda la vida de la prueba.

Una comparación de muestras B134 y B135 demuestra la importancia de piritiona en esta invención. El uso de otros fungicidas, tales como ácido bórico, no permite el mismo grado de resistencia al moho proporcionado por la piritiona de sodio. Aunque las sales de piritiona son los únicos fungicidas conocidos como útiles en esta invención, se contempla que pueden encontrarse otros fungicidas que sean adecuados para su uso en el núcleo de yeso pero migren al interior del papel de revestimiento del panel de placas de yeso acabado.

Ejemplo 3

Se llevó a cabo una prueba adicional usando concentraciones de piritiona de sodio inferiores al ejemplo 1 con papel de revestimiento sin tratar.

Se fabricaron las muestras comerciales según los procedimientos del ejemplo 2, pero sin tratar previamente el papel de revestimiento con fungicida. Se fabricó la muestra control 2 según la composición de la composición de B133 descrita en la tabla III. La muestra de prueba T2 se fabricó según la misma composición de base, pero con 9,8 g/m^{2} (2 lb./MSF) de Omadine de sodio añadida, para una concentración de 200 ppm. Se usó papel sin tratar y ninguna muestra incluyó una emulsión de cera. Se llevaron a cabo las pruebas según el método D 3273 descrito anteriormente. Se resumen a continuación los resultados para las primeras dos semanas de la prueba.

TABLA V Pruebas de resistencia al moho de muestras comerciales

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Incluso a concentraciones de 200 ppm de Omadine de sodio en T2 los paneles mostraron una resistencia al moho mejorada comparada con los paneles sin tratar. Incluso aunque es difícil comparar los resultados de diferentes ejemplos, es interesante observar que tras dos semanas, T2, que usó papel sin tratar, proporcionó aproximadamente la misma resistencia al moho que B135, que usó papel tratado con fungicida.

Claims

1. Método para fabricar un producto de yeso resistente al moho que comprende:

formar una suspensión de yeso calcinado, agua superior a la cantidad necesaria para hidratar todo el yeso calcinado para formar sulfato de calcio dihidratado y una sal de piritiona soluble en agua;

depositar la suspensión sobre una hoja de material de revestimiento;

conformar la suspensión sobre el material de revestimiento para obtener un panel;

mantener la suspensión en condiciones suficientes para que el yeso calcinado reaccione con una parte del agua para formar un núcleo que comprende una matriz de reticulación de cristales de yeso fraguado; y

calentar el panel para producir la evaporación del agua que no ha reaccionado con el yeso calcinado.

2. Método según la reivindicación 1, en el que la sal de piritiona comprende piritiona de sodio.

3. Método según la reivindicación 1, en el que la suspensión comprende además al menos uno de un acelerador del fraguado, un retardador del fraguado, una espuma acuosa, un dispersante, un tensioactivo y un almidón.

4. Método según la reivindicación 1, en el que el material de revestimiento no contiene fungicidas antes de dicha deposición de la suspensión.

5. Método según la reivindicación 1, en el que el material de revestimiento comprende papel.

6. Método según la reivindicación 5, en el que dicho papel comprende un papel prensado de múltiples láminas.

7. Método según la reivindicación 1, en el que dicha suspensión comprende al menos 0,6 partes en peso de agua por parte de yeso calcinado.

8. Método según la reivindicación 1, en el que dicha sal de piritiona está presente en la suspensión a una concentración de al menos 100 ppm, calculada como la sal de sodio equivalente y basándose en el peso del yeso calcinado.

9. Método según la reivindicación 1, que comprende además colocar una segunda hoja de material de revestimiento sobre la suspensión antes de dicha etapa de conformado.

10. Panel según la reivindicación 1, en el que dicho yeso calcinado comprende sulfato de calcio hemihidratado beta.

11. Método según la reivindicación 1, en el que dicha etapa de calentamiento comprende calentar la placa de yeso en un horno a temperaturas superiores a 149ºC (300ºF).

12. Panel de yeso resistente al moho que tiene una pluralidad de lados, que comprende un núcleo de al menos 3 mm (1/8 de pulgada) de espesor de una matriz de reticulación de cristales de sulfato de calcio dihidratado, un material de revestimiento sobre al menos un lado de dicho panel y que tiene una sal de piritiona dispersada por dicho núcleo y dicho material de revestimiento.

13. Panel según la reivindicación 12, en el que dicho material de revestimiento es papel.

14. Panel según la reivindicación 12, en el que dicho núcleo tiene material de revestimiento sobre al menos dos lados.

15. Panel según la reivindicación 12, en el que dicho panel comprende además al menos uno de un acelerador del fraguado, un retardador del fraguado, un agente espumante, un dispersante, un tensioactivo y un almidón.

16. Panel según la reivindicación 12, en el que dicha sal de piritiona está presente en la suspensión a una concentración de al menos 100 ppm, calculada como la sal de sodio equivalente y basándose en el peso del yeso calcinado.

17. Panel de yeso resistente al moho fabricado según el procedimiento que comprende:

depositar la suspensión sobre una hoja de material de revestimiento;