ES2290933T3 - Empleo de polvos de polimero redispersables en agua como aglomerante para arena de juntas. - Google Patents
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Abstract
Empleo de polvos de polímero redispersables en agua como aglomerante para arena de juntas, caracterizado porque se emplean polvos de polímero redispersables funcionalizados del grupo que comprende polímeros de uno o más monómeros del grupo de los ésteres vinílicos de ácidos alquilcarboxílicos lineales o ramificados con 1 a 18 átomos C estabilizados con polímeros de ácidos mono- o dicarboxílicos etilénicamente insaturados o sus anhídridos, con un contenido de ácido de 50 a 99% molar, ésteres de ácido acrílico o ésteres de ácido metacrílico de alcoholes o dioles lineales o ramificados con 1 a 18 átomos C, dienos, olefinas, compuestos vinil-aromáticos y halogenuros de vinilo, en mezcla con arena.
Description
Empleo de polvos de polímero redispersables en
agua como aglomerante para arena de juntas.
La invención se refiere al empleo de polvos de
polímero redispersables en agua, a base de polímeros estabilizados
con coloides protectores de monómeros etilénicamente insaturados
como aglomerante para arena de juntas.
La colocación de adoquinados de piedras combadas
se realiza generalmente sobre un lecho de arena, incorporándose
habitualmente para el relleno de las juntas entre los adoquines
arena suelta o una suspensión de arena. En este caso es
inconveniente que, con el transcurso del tiempo, por ejemplo en el
caso de precipitaciones frecuentes, la arena se separa de la
junta.
Por el documento EP-A 401674 se
conocen aminorresinas endurecibles en medio ácido como aglomerante
para composiciones de relleno de juntas. Por el documento
DE-A 3726293 se conocen composiciones de relleno de
juntas a base de una resina epoxi emulsionable y arena de cuarzo.
El documento DE-A 4421970 describe un material para
juntas constituido por arena de cuarzo, polvo de cuarzo y un
aglomerante polímero, en el que se emplean aglomerantes líquidos de
polibutadieno. El documento EP-A 968977 se refiere a
composiciones para juntas constituidas por un componente pastoso a
base de dispersión de resina sintética y cargas minerales así como
un componente seco de cemento y arena de cuarzo. Por el documento
JP-A 05-085792 se conoce el empleo,
como composición de relleno de juntas, de una mezcla de arena y
polvos de redispersión a base de ésteres polivinílicos,
concretamente copolímeros acetato de vinilo-VeoVa.
En los sistemas que se reticulan por reacción, es inconveniente su
alto precio y su elaboración complicada. Las composiciones de
relleno de juntas con aglomerantes líquidos tienen asimismo
inconvenientes en su elaboración, dado que éstos no pueden
incorporarse en la junta por introducción simple. Las mezclas de
arena con ésteres polivinílicos redispersables pueden elaborarse de
hecho fácilmente, pero conducen sólo a una consolidación
insuficiente de la composición de relleno de juntas.
Persistía por tanto el objetivo de proporcionar
una composición de relleno de juntas a base de arena y aglomerante
que contenga un aglomerante en polvo, que conduzca a una
consolidación duradera de la composición de relleno de junta.
Objeto de la invención es el empleo de polvos de
polímero redispersables en agua como aglomerante para arena de
juntas, caracterizado porque se emplean polvos de polímero
redispersables funcionalizados del grupo que comprende
polímeros de uno o más monómeros del grupo de
los ésteres vinílicos de ácidos alquilcarboxílicos lineales o
ramificados con 1 a 18 átomos C estabilizados con polímeros de
ácidos mono- o dicarboxílicos etilénicamente insaturados o sus
anhídridos, con un contenido de ácido de 50 a 100% molar, ésteres de
ácido acrílico o ésteres de ácido metacrílico de alcoholes o dioles
ramificados o lineales con 1 a 18 átomos C, dienos, olefinas,
compuestos vinilaromáticos y halogenuros de vinilo, en mezcla con
arena.
Ésteres vinílicos apropiados son los de ácidos
carboxílicos con 1 a 12 átomos C. Preferiblemente se emplean
acetato de vinilo, propionato de vinilo, butirato de vinilo,
2-etilhexanoato de vinilo, laurato de vinilo,
acetato de 1-metilvinilo, pivalato de vinilo y
ésteres vinílicos de ácidos monocarboxílicos ramificados en
\alpha con 9 a 13 átomos C, por ejemplo VeoVa 9® o VeoVa10®
(nombres comerciales de la firma Shell). Se prefiere
particularmente el acetato de vinilo.
Monómeros apropiados del grupo de los ésteres de
ácido acrílico o ésteres de ácido metacrílico son ésteres de
alcoholes lineales o ramificados con 1 a 15 átomos C. Ésteres de
ácido metacrílico o ésteres de ácido acrílico preferidos son
acrilato de metilo, metacrilato de metilo, acrilato de etilo,
metacrilato de etilo, acrilato de propilo, metacrilato de propilo,
acrilato de n-butilo, metacrilato de
n-butilo, acrilato de t-butilo,
metacrilato de t-butilo y acrilato de
2-etilhexilo. Son particularmente preferidos
acrilato de metilo, metacrilato de metilo, acrilato de
n-butilo, acrilato de t-butilo y
acrilato de 2-etilhexilo.
Como compuestos vinilaromáticos se prefieren
estireno, metilestireno y viniltolueno. El halogenuro de vinilo
preferido es cloruro de vinilo. Las olefinas preferidas son etileno,
propileno y los dienos preferidos son 1,3-butadieno
e isopreno.
Se prefieren particularmente polímeros que
contienen una o varias unidades monómeras del grupo acetato de
vinilo, ésteres vinílicos de ácidos monocarboxílicos ramificados en
\alpha con 9 a 13 átomos C, cloruro de vinilo, etileno, acrilato
de metilo, metacrilato de metilo, acrilato de etilo, metacrilato de
etilo, acrilato de propilo, metacrilato de propilo, acrilato de
n-butilo, metacrilato de n-butilo,
acrilato de 2-etilhexilo, y estireno. En la
mayoría de los casos se prefieren polímeros de acetato de vinilo con
etileno; de acetato de vinilo, etileno y un viniléster de ácidos
monocarboxílicos ramificados en \alpha con 9 a 13 átomos C; de
acrilato de n-butilo con acrilato de
2-etilhexilo y/o metacrilato de metilo; de estireno
con uno o más monómeros del grupo acrilato de metilo, acrilato de
hexilo, acrilato de propilo, acrilato de n-butilo,
y acrilato de 2-etilhexilo; de acrilato de vinilo
con uno o más monómeros del grupo acrilato de metilo, acrilato de
etilo, acrilato de propilo, acrilato de n-butilo,
acrilato de 2-etilhexilo y opcionalmente
etileno.
etileno.
La elección de los monómeros o la elección de
las proporciones en peso de los comonómeros se realiza en este caso
de tal manera que resulte generalmente una temperatura de transición
vítrea Tg de -50ºC a +120ºC, preferiblemente 0ºC a +50ºC. La
temperatura de transición vítrea Tg de los polímeros puede
determinarse de manera conocida por calorimetría de barrido
diferencial (DSC). El valor Tg puede precalcularse también
aproximadamente por medio de la ecuación de Fox. Según Fox T.G.,
Bull. Am. Physics Soc. 1, 3, página 123 (1956), se
cumple:
1/Tg = x_{1}/Tg_{1} +
x_{2}/Tg_{2} + ... +
x_{n}/Tg_{n},
donde x_{n} representa la
fracción en peso (% peso/100) del monómero n, y Tg_{n} es la
temperatura de transición vítrea en grados Kelvin del homopolímero
del monómero n. Valores Tg para homopolímeros se presentan en
Polymer Handbook, 2ª edición, J. Wiley & Sons, Nueva York
(1975).
Coloides protectores apropiados a base de
polímeros de ácidos mono- o dicarboxílicos etilénicamente
insaturados, para los polvos de polímero redispersables son homo- y
copolímeros de uno o más monómeros del grupo que comprende ácido
acrílico, ácido metacrílico, ácido fumárico, ácido maleico y
anhídrido maleico. Se prefieren homo- y copolímeros de ácido
acrílico, ácido metacrílico y anhídrido maleico. Son particularmente
preferidos ácido poliacrílico y ácido polimetacrílico. Son también
preferidos copolímeros con unidades de ácido acrílico, ácido
metacrílico y ácido (anhídrido) maleico y unidades de monómeros
copolimerizables con ellos, siendo en estos casos la proporción de
ácido 80 a 99% molar. Ejemplos de monómeros copolimerizables son
alquenos como etileno y propileno, compuestos vinilaromáticos como
estireno, ésteres de ácido acrílico como acrilato de butilo,
ésteres de ácido metacrílico como metacrilato de metilo,
alquilviniléteres como metilviniléter, metacrilamida y acrilamida.
Ejemplos de copolímeros preferidos son copolímeros ácido
maleico-metilviniléter, ácido
metacrílico-metacrilato de metilo, y ácido
metacrílico-acrilamida.
Los pesos moleculares de los coloides
protectores mencionados para los polvos de polímero redispersables
son \leq 250.000 g/mol, preferiblemente \leq 150.000 g/mol, y
de modo particularmente preferido 5.000 a 50.000 g/mol,
determinados en cada caso como valor medio ponderal Mw, por ejemplo
por cromatografía de permeación de gel. Los coloides protectores
con funcionalidad carboxilo están contenidos por regla general en
una cantidad total de 1 a 40% en peso, referida al peso total del
polímero base, en los polvos de redispersión. Los coloides
protectores con funcionalidad carboxilo mencionados son asequibles
por los procesos conocidos por los expertos o pueden obtenerse en
el comercio.
La preparación de los polímeros base para los
polvos de polímero redispersables en agua se realiza por los
procesos de polimerización habituales tales como polimerización en
suspensión y polimerización en emulsión a una temperatura
comprendida entre 40ºC y 100ºC, después de iniciación de la
polimerización con los iniciadores habituales solubles en agua o
solubles en monómero. En los procesos mencionados de la
polimerización en suspensión y en emulsión, la polimerización se
realiza en presencia de sustancias tensioactivas tales como coloides
protectores y/o emulsionantes. Una vez terminada la polimerización,
es posible realizar una post-polimerización para la
separación del monómero residual con aplicación de métodos
conocidos, o pueden separarse los monómeros residuales volátiles
por destilación, y/o conduciendo o haciendo pasar gases de barrido
inertes tales como aire, nitrógeno o vapor de agua. Para la
preparación de los polvos de polímero, las dispersiones acuosas,
opcionalmente después de adición de coloides protectores como
adyuvantes de atomización, se secan, por ejemplo por secado en lecho
fluidizado, liofilización o secado por aspersión. Preferiblemente
las dispersiones se secan por aspersión. La proporción de coloide
protector puede añadirse en este caso antes, durante o después de la
polimerización.
El polvo de polímero funcionalizado y
dispersable en agua se emplea generalmente en una cantidad de 0,5 a
10% en peso, preferiblemente 1,0 a 5,0% en peso, referida a la
proporción de arena. Opcionalmente pueden incorporarse otros
aditivos en la mezcla de arena y polvo de redispersión.
Aditivos apropiados son también agentes para
ajuste del valor de pH de la redispersión de los polvos de polímero.
En el caso de los polvos de polímero se añaden preferiblemente
aditivos básicos en polvo tales como carbonato de calcio. La
cantidad de aditivos es preferiblemente 5 a 40% en peso, referida al
polvo de polímero, lo que conduce generalmente a un valor de pH de
la redispersión de pH \geq 8.
La mezcla de arena para juntas, polvo de
polímero y opcionalmente otros aditivos se incorpora en estado seco
o húmedo por colocación en las juntas entre los adoquines.
Con los aditivos básicos mencionados, se
promueve en estado húmedo la separación del coloide protector con
funcionalidad carboxilo del polvo de polímero. Precisamente en
condiciones meteorológicas críticas tales como lluvia, se refuerza
con ello la fuerza de adhesión del polvo, y se evita el arrastre de
la arena de la junta por lavado.
Ejemplo
1
Se preparó una mezcla constituida por 95 partes
en peso de arena normal T4, 5 partes en peso de un polvo de
polímero constituido por un copolímero acetato de
vinilo-etileno (Tg = 9ºC) y un ácido poliacrílico
(Mw aprox. 20.000, 20% en peso referido a copolímero), y 1,1 partes
en peso de carbonato de calcio.
Esta mezcla se conformó en un molde para dar una
probeta de forma paralelepipédica con dimensiones de 1 cm x 4 cm x
16 cm, y se consolidó a presión hasta una densidad de 1,56
g/cm^{3}.
Ejemplo Comparativo
2
Se procedió análogamente al Ejemplo 1, con la
diferencia de que como polvo de polímero se empleó un copolímero
acetato de vinilo-etileno (Tg = 10ºC), que se había
estabilizado con un poli(alcohol vinílico) parcialmente
saponificado (grado de hidrólisis 88% molar, viscosidad Höppler 4
mPas, 15% en peso referido a copolímero), y no se empleó aditivo
básico alguno.
Para el ensayo de la resistencia al agua de la
composición para juntas se puso en el fondo de un tubo de prueba el
cuerpo conformado, y se cubrió la probeta con 57 ml de agua. Se
determinó la penetración del agua por unidad de tiempo y de
superficie. Los cuerpos conformados se ensayaron inmediatamente
después de su preparación y después de 24 horas de almacenamiento a
la temperatura ambiente.
Cuanto menor es la tasa de penetración, tanto
más estable es el cuerpo conformado y tanto más firme la unión de
la arena de moldeo.
Se obtuvieron los resultados siguientes:
Ejemplo
2
La permeabilidad al agua del cuerpo conformado
era inmediatamente después de su preparación 21,3 l/m^{2}/min y
mejoraba después de 24 h hasta 3,1 l/m^{2}/min.
Ejemplo Comparativo
2
Con un polvo de redispersión convencional no
pudo alcanzarse fijación alguna del cuerpo conformado. Por tanto no
pudo determinarse la permeabilidad al agua.
Claims (5)
1. Empleo de polvos de polímero redispersables
en agua como aglomerante para arena de juntas, caracterizado
porque se emplean polvos de polímero redispersables funcionalizados
del grupo que comprende
polímeros de uno o más monómeros del grupo de
los ésteres vinílicos de ácidos alquilcarboxílicos lineales o
ramificados con 1 a 18 átomos C estabilizados con polímeros de
ácidos mono- o dicarboxílicos etilénicamente insaturados o sus
anhídridos, con un contenido de ácido de 50 a 99% molar, ésteres de
ácido acrílico o ésteres de ácido metacrílico de alcoholes o dioles
lineales o ramificados con 1 a 18 átomos C, dienos, olefinas,
compuestos vinil-aromáticos y halogenuros de
vinilo,
en mezcla con arena.
2. Empleo según la reivindicación 1,
caracterizado porque se emplean copolímeros que contienen una
o más unidades monómeras del grupo acetato de vinilo, ésteres
vinílicos de ácidos monocarboxílicos ramificados en \alpha con 9
a 13 átomos C, cloruro de vinilo, etileno, acrilato de metilo,
metacrilato de metilo, acrilato de etilo, metacrilato de etilo,
acrilato de propilo, metacrilato de propilo, acrilato de
n-butilo, metacrilato de n-butilo,
acrilato de 2-etilhexilo y estireno, que están
estabilizados con 1 a 40% en peso de un coloide protector del grupo
de los homo- y copolímeros de uno o más monómeros del grupo que
comprende ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido fumárico, ácido
maleico y anhídrido maleico.
3. Empleo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque como coloides protectores está contenido
ácido poliacrílico o ácido polimetacrílico.
4. Empleo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque como coloides protectores están
contenidos copolímeros con unidades de ácido acrílico, ácido
metacrílico y ácido (anhídrido) maleico y unidades de monómeros
copolimerizables con ellos, siendo la proporción de ácido en este
caso 80 a 99% molar.
5. Empleo según las reivindicaciones 1 a 4,
caracterizado porque los polvos basados en los copolímeros
contienen además aditivos básicos en polvo.
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