ES2295590T3 - Utilizacion de polimeros solubles en agua como agentes coadyuvantes de la desecacion para la produccion de agentes dispersantes polimericos. - Google Patents

Utilizacion de polimeros solubles en agua como agentes coadyuvantes de la desecacion para la produccion de agentes dispersantes polimericos. Download PDF

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Abstract

Utilización de polímeros solubles en agua, que se componen de a) monómeros insaturados monoetilénicamente, que llevan grupos de ácidos, en una forma ácida, o bien parcial o totalmente neutralizada, de la serie que consiste en ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido 2-etil-acrílico, ácido 2-propil-acrílico, ácido vinil-acético, los ácidos crotónico e isocrotónico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido itacónico, ácido citracónico, ácido vinil-sulfónico, ácido metalil-sulfónico, ácido 2-acrilamido-2-metil-propil-sulfónico, ácido 4-vinil-fenil-sulfónico, ácido vinil-fosfónico, así como (semi)ésteres y/o amidas de los citados ácidos carboxílicos y sus mezclas y/o sus anhídridos y eventualmente b) otros monómeros neutros, insaturados monoetilénicamente, copolimerizables con los monómeros del conjunto a), de la serie que consiste en (met)acrilonitrilo, alcohol (met)alílico, vinil-éteres tales como p.ej. hidroxi- y alcoxi-poli(etilenoxi)- o respectivamente -poli(propilenoxi)-vinil-éteres, así comoalil-éteres análogos con hasta 10 unidades repetidas tales como p.ej. poli(etilenglicol)monoalil-éteres u OE-OP-monoalquil-éteres mixtos, N-vinil-acetamida, N-vinil-lactamas, N-vinil-pirrolidona, N-vinil-imidazol, comonómeros con funcionalidades de silicio tales como (met)acriloxialquil-tri-(alcoxi)-silanos, vinil-trialcoxi-silanos y vinil-metil-dialcoxi-silanos con radicales alquilo o respectivamente alcoxi de C1 a C5, así como sus derivados y sus mezclas como agentes coadyuvantes de la desecación para la producción de agentes dispersantes poliméricos, en forma de polvo, caracterizada porque el agente dispersante polimérico en forma de polvo tiene una humedad residual de < 5 % en peso.

Description

Utilización de polímeros solubles en agua como agentes coadyuvantes de la desecación para la producción de agentes dispersantes poliméricos.
Es objeto del presente invento la utilización de polímeros solubles en agua, que tienen una composición definida, como agentes coadyuvantes de la desecación para la producción de agentes dispersantes poliméricos, en forma de polvo.
Por lo general se conocen dispersiones acuosas de polímeros. En estos casos se trata de sistemas con propiedades redispersables, que contienen esencialmente unas madejas de forma esférica a base de cadenas de polímeros, entrelazadas unas en otras (las denominadas partículas de polímeros) en una distribución dispersa. Al igual que las soluciones de polímeros al evaporar el disolvente, las dispersiones acuosas de polímeros al evaporar el agente dispersante acuoso tienen el potencial de la formación de películas de polímeros, por lo que ellas encuentran utilización en particular como agentes aglutinantes, pegamentos y agentes de revestimiento.
En el caso de la aplicación de las dispersiones acuosas de polímeros es desventajoso el hecho de que ellas, como una forma comercial, no satisfacen totalmente. Así, su transporte desde el lugar de producción hasta el lugar de uso, junto al transporte del polímero modificado implica siempre el transporte del agua de amasadura que propiamente está fácilmente disponible en todos los sitios. Además, a las dispersiones acuosas de polímeros se les pueden añadir agentes aglutinantes con la finalidad de efectuar su modificación tan sólo en el lugar de uso, puesto que, en caso contrario, éstas se endurecen antes del uso. Por lo demás, en los casos de las dispersiones de polímeros, debido a su composición compleja, al almacenar y al transportar la formulación presta para el uso se presentan problemas por una separación de fases, un espesamiento posterior, y un deterioro causado por la acción de heladas o bacterias.
Una forma deseable de las dispersiones acuosas de polímeros la constituye, por lo tanto, al añadir agua, un polvo polimérico, que es redispersable. Una gran ventaja de los polvos redispersables frente a las dispersiones líquidas, consiste en que se pueden preparar unas mezclas de morteros secos, que sólo se tienen que mezclar con agua en el sitio de la obra. Esto aporta muchas ventajas, tales como una seguridad laboral aumentada, una manipulación segura y un vaciado más sencillo de los envases.
Los agentes dispersantes y en particular los agentes dispersantes de cementos, se añaden en el sector de la construcción en muchos casos a materiales de construcción que se endurecen hidráulicamente, a fin de conseguir una capacidad para fluir y una elaborabilidad suficientes del hormigón o del mortero, lo que es importante en particular en el caso de unos bajos valores denominados de a/c. En efecto, cuanto más pequeña sea la relación de agua a cemento (a/c), tanto más grandemente aumentan la capacidad de resistencia mecánica y la durabilidad de los materiales de construcción que contienen cemento, tales como hormigón o mortero. La consistencia y la elaborabilidad de estos materiales de construcción disminuyen no obstante con unas relaciones a/c decrecientes.
Las resinas de melamina, formaldehído y sulfito, así como las resinas de ácido naftaleno-sulfónico y formaldehído, que se emplean desde hace mucho tiempo, con frecuencia ya no satisfacen hoy en día los requisitos, puesto que, entre otras cosas, se da una gran importancia a una larga elaborabilidad en el caso de un desarrollo simultáneamente rápido de la resistencia mecánica y de una alta capacidad de resistencia mecánica del producto final. Un problema adicional se establece en el caso de la aplicación de tales agentes fluidificantes en el sector minero (como hormigones inyectados) y en el sector de los interiores, en donde se puede llegar a la puesta en libertad del formaldehído, que está contenido en los productos debido a su producción, y que es toxicológicamente peligroso, y de esta manera se puede llegar a unas cargas para la higiene en el trabajo.
Desde hace poco tiempo, se emplean, por lo tanto, unos agentes dispersantes de cementos sobre la base de poli(carboxilato-éteres), que son capaces de cumplir los requisitos antes mencionados de una manera mucho mejor. Estos poli(carboxilato-éteres) se preparan mediante unas reacciones de polimerización por radicales preferiblemente en un medio acuoso y resultan como una solución acuosa. La polimerización se puede efectuar también, no obstante, en mezclas de agua con disolventes orgánicos o en una emulsión o respectivamente en sustancia.
En sectores de aplicación en los que los polímeros se necesitan como aditivos para mezclas secas previamente producidas en fábrica, la utilización de formulaciones acuosas es desventajosa también en este caso, e incluso se excluye totalmente. Para tales sectores, es por lo tanto imperativamente necesario poner a disposición en forma de polvos todos los aditivos, y por consiguiente, también el agente dispersante.
Un método especialmente conveniente para la transformación de una dispersión de polímero en un polvo polimérico redispersable o en un agente dispersante en forma de polvo es el procedimiento de la desecación por atomización, en el que la dispersión de polímero se atomiza en una corriente de aire caliente y se deshidrata. Puesto que los polímeros, que se han de emplear para la modificación de agentes aglutinantes minerales o como agentes aglutinantes para revoques de materiales sintéticos. tienen por regla general una temperatura de transición vítrea situada por debajo de 60ºC, sin la utilización concomitante de agentes coadyuvantes de la atomización, el procedimiento de la desecación por atomización para la producción de sus polvos poliméricos redispersables o bien no se puede aplicar en absoluto o solamente se puede aplicar en un intervalo de temperaturas que no es rentable económicamente. Una desventaja adicional de los polvos poliméricos producidos sin agentes coadyuvantes de la atomización mediante una desecación de dispersiones acuosas de polímeros, consiste además en que su redispersabilidad al añadir agua, por regla general, no satisface totalmente, por cuanto que la distribución de diámetros del polímero, que resulta al redispersar, se diferencia por regla general de una manera manifiesta de la que tiene la dispersión acuosa de partida (distribución de diámetros de las partículas primarias).
Asimismo es conocido que, en el caso de la producción de agentes dispersantes en forma de polvo, que tienen una alta solubilidad en agua, en el transcurso de los métodos de desecación convencionales resultan frecuentemente unos geles insolubles, que desarrollan, por su parte, un mal efecto (véase el documento de patente japonesa JP 07-14829):
Además, hay que enfrentarse al problema de que junto a las paredes de la torre de desecación se pegan unas cantidades no insignificantes de polvos poliméricos, lo que reduce drásticamente el rendimiento de productos.
Otra desventaja adicional del procedimiento de desecación por atomización convencional, en el caso de este tipo de polímeros, consiste en que antes de la desecación se tienen que añadir frecuentemente unas cantidades no insignificantes de aditivos inorgánicos, a causa de los cuales disminuye forzosamente la porción eficaz en el polvo resultante; o, por el contrario, el polímero es absorbido por el material de soporte, lo que a su vez conduce a unas pérdidas manifiestas de su efecto en la aplicación.
Además, en el caso de la adición de materiales inorgánicos con una densidad relativamente alta, en la solución polimérica tiene lugar fácilmente una sedimentación del material de soporte. Si esto ocurre durante el transporte de la solución polimérica desde el recipiente de reserva hasta el equipo de desecación, resultan entonces unas fuertes heterogeneidades en el producto final.
A fin de solucionar estos problemas, se ha intentado añadir a la solución polimérica uno o varios agentes de reducción y luego secar mediante amasadura y mezcladura (documento de solicitud de patente europea EP 1.052.232 A1). Este procedimiento es, sin embargo, muy costoso, puesto que la solución polimérica aumentada de concentración se tiene que secar en la mayoría de los casos bajo vacío y bajo un gas inerte. Además de esto, en el caso de la pulverización de soluciones muy viscosas, el motor de los equipos de desecación es sometido con frecuencia a unas solicitaciones que van más allá de su límite de potencia, lo que conduce a una desconexión automática y por consiguiente a unos períodos de tiempo de parada, que son desventajosos desde un punto de vista económico. Además, en el caso de tales procedimientos no se presenta ningún transcurso seguro del trabajo. Finalmente, en el caso de estos procedimientos, el polímero sólido se tiene con frecuencia todavía que desmenuzar y/o moler, lo que hace necesaria una etapa adicional de trabajo y provoca más costos.
Desde hace mucho tiempo se conocen, por fin, unos compuestos cuya adición a dispersiones acuosas de polímeros reduce el aspecto de la formación irreversible de partículas secundarias, que ya se ha mencionado como indeseada, al secar. Estos compuestos son recopilados bajo el concepto general de agentes coadyuvantes de la desecación. Ellos son conocidos en muchos casos en particular también como agentes coadyuvantes de la atomización, puesto que la desecación por atomización, asimismo ya mencionada, favorece en un grado especial la formación de partículas secundarias irreversibles. Los agentes coadyuvantes de la atomización impiden de una manera totalmente general una conglutinación o respectivamente una formación de grumos durante el proceso de desecación y disminuyen, por regla general, simultáneamente la formación de un recubrimiento polimérico que se adhiere a la pared del aparato secador al realizar la desecación por atomización y provocan de esta manera un aumento del rendimiento de polvo.
Así, p.ej., en el documento de publicación de solicitud de patente alemana DE-OS 20.49.114 y en el documento de patente alemana DE-PS 44.34.010 se recomiendan unos productos de condensación a base de ácido melamina-sulfónico y formaldehído como agentes de desecación para dispersiones acuosas de polímeros, mientras que en el documento DE-OS 24.45.813 y en el documento EP-A-78.449 se divulgan unos productos de condensación a base de ácido naftaleno-sulfónico y formaldehído.
El documento EP-A 407.889 recomienda unos productos de condensación a base de ácido fenol-sulfónico y formaldehído como agentes de desecación para dispersiones acuosas de polímeros.
El documento DE-OS 24.45.813 recomienda unos productos de condensación, que contienen grupos sulfo, a base de hidrocarburos aromáticos mono- o plurinucleares y de formaldehído como agentes coadyuvantes de la desecación, mientras que el documento DE-OS 41.18.007 describe unos productos de condensación a base de fenoles sulfonados, urea, otras bases nitrogenadas orgánicas y formaldehído, como agentes de desecación.
En el documento DE-OS 33. 44.242 se citan como agentes coadyuvantes de la desecación unos lignina-sulfonatos.
Los documentos DE-OS 22.38.903 y EP-A 576.844 describen la utilización de una poli(N-vinil-pirrolidona) como agente coadyuvante de la desecación, los documentos EP-A 62.106, EP-A 601.518 y el documento de patente europea EP-PS 632.096 describen la utilización de poli(alcoholes vinílicos) como agentes coadyuvantes de la desecación.
Los documentos DE-OS 195.39.460, EP-A 671.435 y EP-A 629. 650 divulgan unos homo- y copolímeros del ácido 2-acrilamido-2-metil-propano-sulfónico como agentes coadyuvantes de la desecación, que son adecuados para dispersiones acuosas de polímeros.
A partir del documento EP-A 467.103 se puede deducir la producción de polvos poliméricos redispersables en medios acuosos, mediante una desecación y mediando una adición de copolímeros a base de 50 a 80% en moles de un ácido mono- y/o dicarboxílico insaturado olefínicamente y de 20 a 50% en moles de un alqueno de C_{3} a C_{12} y/o estireno como agentes coadyuvantes de la desecación.
De acuerdo con el documento DE-OS 44.06.822 se recomiendan unos polímeros de injerto a base de poli(óxidos de alquileno) y ácidos mono-/dicarboxílicos insaturados o respectivamente sus anhídridos, después de haberse efectuado una derivatización con aminas o con alcoholes primarias/os o secundarias/os como agentes coadyuvantes de la desecación.
Los documentos DE-OS 33.44.242 y EP-A 536.597 mencionan un almidón y derivados de almidones como adecuados agentes coadyuvantes de la desecación, mientras que el documento DE-OS 33.42.242 divulga también derivados de celulosas como adecuados agentes coadyuvantes de la desecación.
El documento DE-OS 493.168 recomienda finalmente unos organopolisiloxanos como agentes coadyuvantes de la desecación.
Los agentes coadyuvantes de la desecación, conocidos de acuerdo con el citado estado de la técnica, poseen numerosas y múltiples desventajas: en efecto, si se utilizan los productos de condensación de ácido naftaleno-sulfónico o ácido fenol-sulfónico y formaldehído conocidos a partir de los documentos DE-OS 24.45.813, EP-A 78.449 y EP-A 407.889, entonces se obtienen unos productos coloreados. Los productos de condensación a base de fenoles sulfonados, ureas, otras bases nitrogenadas y formaldehído, como agentes coadyuvantes de la atomización, tal como se describen en el documento DE-OS 41. 18.007 son ciertamente de color blanco después de la desecación por atomización, pero ellos, sin embargo, en un medio fuertemente alcalino, como el que es típico para agentes aglutinantes minerales, y en presencia de iones metálicos, tienden a colorearse posteriormente. Además, un almacenamiento más prolongado disminuye la redispersabilidad, puesto que las partículas de polvo tienden bajo el peso propio del polvo a pegarse unas con otras o a formar grumos. Otra desventaja en el caso de la utilización de los productos de condensación que contienen formaldehído, antes citados, consiste en que sus soluciones acuosas tienen un contenido no insignificante de formaldehído libre. De esta manera se llega, al realizar la desecación, a una contaminación con formaldehído de la corriente de aire de salida, lo que hace necesaria una purificación cara del aire de salida.
Una desventaja adicional de los polvos redispersables, producidos de esta manera es la posible liberación de formaldehído en el caso de, o respectivamente después de, su aplicación, debido a unas reacciones de descomposición, tal como las que se pueden desarrollar en un medio básico de una matriz cementosa. La consecuencia de ello es que tales dispersiones redispersables se evitan cada vez más en recintos internos, debido a aspectos ecológicos y
sanitarios.
Los agentes coadyuvantes de la atomización, conocidos a partir de los documentos DE-OS 41.18.007 y EP-A 467.103 empeoran las propiedades como productos de los polímeros que han sido atomizados con ellos como agentes aglutinantes en la aplicación. En el caso de los agentes coadyuvantes de la atomización son desventajosos sus copolímeros solubles en agua, neutralizados total o parcialmente, que, junto a unos monómeros hidrófobos, contienen también de 50 a 80% en moles de unos monómeros que tienen grupos carboxilo, incorporados en la polimerización (véase el documento EP-A 467.103), Sobre la base de tales polvos poliméricos no se pueden formular, por ejemplo, revoques de material sintético de ningún tipo, cuya resistencia frente al agua satisfaga en su plena extensión. Esto es válido también para los agentes coadyuvantes de la atomización sobre la base de vinil-pirrolidona y acetato de vinilo de acuerdo con el documento EP-A 78.449 o de un poli(alcohol vinílico) según el documento DE-OS 22.14.410. Una desventaja adicional de los agentes coadyuvantes de la atomización del estado de la técnica está fundamentada en que ellos no se comportan de manera neutra en lo que respecta a la duración de la solidificación de los morteros u hormigones modificados, sino que por regla general retrasan fuertemente la solidificación. Los agentes coadyuvantes de la atomización según el documento EP-A 629.650 son inadecuados asimismo como agentes coadyuvantes en el caso de la desecación de dispersiones acuosas de polímeros.
De un modo no controvertido, los polvos no sólo poseen unas ventajas logísticas y económicas frente a las formulaciones acuosas, puesto que en particular no tiene lugar ningún transporte de agua, sino que también poseen una serie de ventajas técnicas. Así, por ejemplo, se suprime la adición de agentes biocidas con finalidades de estabilización, al igual que las medidas para la higiene en los depósitos, que son costosas en ciertas circunstancias. En general, por consiguiente, se debe de pretender el empleo de polvos.
Para el presente invento se ha planteado, por lo tanto, la misión, de poner a disposición unos agentes coadyuvantes de la desecación para la producción de agentes dispersantes poliméricos, en forma de polvo. Con estos agentes coadyuvantes de la desecación no se ha de influir negativamente sobre las propiedades originales de los polímeros en lo que respecta al efecto, sobre todo, en sistemas hidráulicos y en general no deben establecerse efectos secundarios indeseados de ningún tipo en el caso del tratamiento en sistemas de materiales de construcción, tales como, por ejemplo, unas descoloraciones o un aumento de la viscosidad. El agente coadyuvante de la desecación debe de ser además bien compatible con el agente dispersante polimérico, de tal manera que se evite una posible separación de fases o respectivamente una separación de los componentes o respectivamente de los componentes antes del proceso de desecación. Los agentes coadyuvantes de la desecación han de ser adecuados también para la producción de polvos poliméricos redispersables en el medio acuoso, que se puedan emplear también como un aditivo en agentes aglutinantes minerales, pero también, por ejemplo, para la producción de revoques de materiales sintéticos. Finalmente, los polvos poliméricos obtenidos han de estar exentos de componentes toxicológicamente peligrosos, tales como p.ej. formaldehído.
El problema planteado por esta misión se resolvió por medio de la utilización conforme al invento de polímeros solubles en agua, que se componen de
a)
monómeros, insaturados monoetilénicamente, que llevan grupos de ácidos, en una forma ácida, o bien parcial o totalmente neutralizada, de la serie que consiste en ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido 2-etil-acrílico, ácido 2-propil-acrílico, ácido vinil-acético, los ácidos crotónico e isocrotónico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido itacónico, ácido citracónico, ácido vinil-sulfónico, ácido metalil-sulfónico, ácido 2-acrilamido-2-metil-propil-sulfónico, ácido 4-vinil-fenil-sulfónico, ácido vinil-fosfónico, así como (semi)ésteres y/o amidas de los mencionados ácidos carboxílicos y sus mezclas y/o sus anhídridos
y eventualmente
b)
otros monómeros copolimerizables con los monómeros del conjunto a), de la serie que consiste en (met)acrilonitrilo, alcohol (met)alílico, vinil-éteres tales como p.ej. hidroxi- y alcoxi-poli(etilenoxi)- o respectivamente -poli(propilenoxi)-vinil-éteres, así como alil-éteres análogos con hasta 10 unidades repetidas, tales como p.ej. poli(etilenglicol)monoalil-éteres o bien óxido de etileno (OE)-óxido de propileno (OP)-monoalil-éteres mixtos, N-vinil-acetamida, N-vinil-lactamas, N-vinil-pirrolidona, N-vinil-imidazol, comonómeros con funcionalidades de silicio, tales como (met)acriloxi-alquil-tri-(alcoxi)-silanos, vinil-trialcoxi-silanos y vinil-metil-dialcoxi-silanos con radicales alquilo o respectivamente alcoxi de C_{1} a C_{5},así como sus derivados y sus mezclas
como agentes coadyuvantes de la desecación para la producción de agentes dispersantes poliméricos, en forma de polvo, teniendo el agente dispersante polimérico en forma de polvo una humedad residual de < 5% en peso.
Sorprendentemente, se ha mostrado que los polímeros utilizados conforme al invento son extremadamente eficaces al realizar la desecación por atomización por cuanto que se impide ahora ventajosamente un pegamiento del polvo polimérico durante la producción. Además, es sorprendente el hecho de que los agentes coadyuvantes de la atomización de acuerdo con el invento se puedan emplear también en unas cantidades, que van más allá de las cantidades requeridas para la desecación por atomización y en tal caso, a pesar todo, se reduzca manifiestamente la tendencia al apelmazamiento del polvo dispersable, sin repercutir negativamente sobre las propiedades físicas de los sistemas de agentes aglutinantes que fraguan mineralmente. De manera totalmente sorprendente y no previsible, se ha mostrado además que los polvos redispersables producidos mediante la utilización reivindicada influyen positivamente sobre las propiedades de corrimiento y, por consiguiente, sobre la elaborabilidad así como sobre la calidad de la superficie de agentes aglutinantes que fraguan mineralmente, sin actuar en tal caso sobre los componentes individuales, dispersándolos.
En lo que se refiere a los agentes dispersantes poliméricos, en forma de polvo, se ha comprobado sorprendentemente que ellos se pueden producir mediante la utilización de los polímeros solubles en agua, ya descritos, especialmente con la convencional desecación por atomización, en unos rendimientos muy buenos y sin formaciones de costras junto a la pared del aparato secador, en una forma de polvo de alto valor, no siendo necesarias etapas posteriores de molienda y tamizado de ningún tipo. El hecho de que esto sea posible adicionalmente a los requisitos deseados de acuerdo con el planteamiento de la misión, por medio de la utilización reivindicada, no se podía prever de este modo.
Los polímeros solubles en agua, previstos para la utilización conforme al invento, son en sí conocidos. Así, el documento DE-OS 196.25.984 describe un procedimiento para la preparación de una dispersión acuosa de polímeros mediante una polimerización de a) unos monómeros insaturados monoetilénicamente, que llevan grupos de ácidos, en una forma ácida, o bien parcial o totalmente neutralizada, en presencia de grasas o aceites hidrofilizadas/os, de procedencia vegetal y/o animal y/o técnica, con eventualmente b) otros monómeros copolimerizables con los monómeros a), empleándose como monómeros a) entre otros, ácido acrílico, ácido metacrílico y ácido metalil-sulfónico. Estas dispersiones acuosas de polímeros se utilizan, no obstante, exclusivamente para el emulsionamiento de compuestos hidrófobos, o en el caso de la producción y del tratamiento de cueros y pieles.
El documento DE-OS 195.16.957 describe, entre otras cosas, un procedimiento para la preparación de polímeros solubles en agua, que son adecuados para agentes de lavado y limpieza, a base de ácidos dicarboxílicos insaturados monoetilénicamente, de monómeros insaturados monoetilénicamente, que contienen grupos de ácido sulfónico o de sulfato, y de monómeros insaturados monoetilénicamente, que después de una hidrólisis en condiciones ácidas o de una saponificación en condiciones alcalinas se pueden transformar en unidades de monómeros con grupos hidroxilo unidos por enlaces covalentes, y eventualmente otros monómeros copolimerizables por radicales, formándose los polímeros dianas buscados mediante una polimerización por radicales y una hidrólisis o una saponificación en medios acuosos a 40 hasta 180ºC. Ciertamente, se ha descrito en este documento también la utilización como agentes dispersantes de los polímeros obtenidos de esta manera, pero no se ha descrito su idoneidad como agentes coadyuvantes de la desecación en el caso de la producción de polvos poliméricos redispersables o de agentes dispersantes poliméricos, en forma de polvo.
Conforme al invento se ha comprobado, por fin, que los indicados polímeros solubles en agua se pueden emplear como agentes coadyuvantes de la desecación para la producción de agentes dispersantes poliméricos, en forma de polvo. Los polímeros empleados para la modificación de agentes aglutinantes minerales tienen usualmente una temperatura de transición vítrea situada por debajo de 60ºC, por lo que se tienen que añadir también agentes coadyuvantes de la atomización para la producción rentable de polímeros en forma de polvo. Los agentes dispersantes para sistemas cementosos tienen, como característica estructural esencial, unas cadenas laterales que contienen poliglicoles, que asimismo poseen unas bajas temperaturas de transición vítrea, las cuales, de acuerdo con la bibliografía, deben de estar situadas entre 158 y 233ºC Kelvin (compárese p.ej. la cita de J. Brandrup, E.H. Immergut, Polymer Handbook (Manual de polímeros) 3ª edición, Sección VI, 229, J. Wiley, 1989). A causa de la característica de las bajas temperaturas de transición vítrea, los agentes dispersantes muestran unas temperaturas de reblandecimiento relativamente bajas, que se sitúan manifiestamente por debajo de las temperaturas de desecación ajustadas al realizar la desecación por atomización. A fin de hacer posible la producción de agentes dispersantes en forma de polvo mediante una desecación por atomización, o respectivamente poder llevar a cabo esta desecación por atomización en unas condiciones rentables, es necesaria la adición de agentes coadyuvantes de la desecación. Los polvos poliméricos redispersables y los agentes dispersantes en forma de polvo tienen, por consiguiente, la propiedad física común de una baja temperatura de transición vítrea, en particular una temperatura de transición vítrea de \leq 60ºC.
Dentro del marco del presente invento se han mostrado como adecuados en particular unos polímeros solubles en agua, que contienen por lo menos 20% en peso, preferiblemente por lo menos 30% en peso de monómeros a) y a lo sumo 80% en peso de monómeros b). Además, los polímeros solubles en agua contienen preferiblemente por lo menos 5% en peso, en particular por lo menos 10% en peso de monómeros b).
Se ha mostrado adicionalmente como ventajoso, dentro del marco de la utilización conforme al invento, el hecho de que los grupos de ácidos de los monómeros insaturados monoetilénicamente a) sean neutralizados por lo menos parcialmente antes, durante o después de haberse efectuado la polimerización. La neutralización por lo menos parcial se puede efectuar en particular con ayuda de hidróxidos de metales alcalinos y/o alcalino-térreos, amoníaco, una amina, una poliamina o un amino-alcohol.
Monómeros preferidos del grupo a) son (met)acrilamida así como un (met)acrilato de hidroxialquilo, con alquilo = de C_{1} a C_{5}, un poli(etilenoxi, propilenoxi o respectivamente butilenoxi)-(met)acrilato de hidroxialquilo con alquilo = de C_{1} a C_{5},
Para determinados casos de utilización se puede manifestar como ventajoso que el polímero soluble en agua tenga un peso molecular medio numérico M_{n} de 1.000 a 100.000 g/mol y de manera preferida entre 2.000 y 70.000 g/mol, de manera especialmente preferida comprendido entre 3.000 y 50.000 g/mol, lo que toma en cuenta asimismo el presente invento.
En lo que se refiere a los monómeros b) se ha de indicar que para poli(etilenoxi)-vinil-éteres, poli(propilenoxi)-vinil-éteres y los análogos poli(etilenoxi)-alil-éteres o respectivamente poli(propilenoxi)-alil-éteres, tales como p.ej. poli(etilenglicol)monoalil-éteres o bien OE-OP-monoalil-éteres mixtos, la longitud de la cadena de los eslabones de poli(alquiloxi) de los monómeros no está limitada, pero, no obstante, n \leq 10 muestra unas ciertas ventajas.
Los polímeros solubles en agua, empleados conforme al invento, se pueden obtener mediante una serie de posibles procedimientos de producción. Se prefieren la polimerización por radicales en agua o en una mezcla, que contiene agua, con como máximo 30% en peso de un disolvente orgánico, pero también las polimerizaciones en emulsión o una polimerización en sustancia sin disolventes.
Los polímeros solubles en agua se pueden emplear como agentes coadyuvantes de la desecación en estado seco, p.ej. en forma de polvo, pero también en forma de soluciones acuosas, que contienen de 1 a 99% en peso del polímero soluble en agua, prefiriéndose unas proporciones comprendidas entre 20 y 70% en peso, y siendo preferidas muy especialmente las que están comprendidas entre 35 y 60% en peso.
Independientemente de qué manera se hubieron obtenido los polímeros solubles en agua, o respectivamente de que los agentes coadyuvantes de la desecación se empleen en una forma de polvo o en solución acuosa, el presente invento prevé que los agentes coadyuvantes de la desecación sean añadidos al proceso de producción de agentes dispersantes en unas proporciones hasta de como máximo 50% en peso y preferiblemente comprendidas entre 5 y 30% en peso, en particular de 10 a 20% en peso, referidas al agente dispersante.
Puesto que los agentes dispersantes se obtienen en particular en forma de polvo con ayuda de procesos de desecación por atomización conocidos, el presente invento considera también la utilización de los agentes coadyuvantes de la desecación preferiblemente en estos procesos. El agente coadyuvante de la desecación se puede emplear en este caso en particular en un aparato secador por contacto, en un aparato secador de capa fluidizada o en un aparato secador de cinta transportadora, o en un proceso de desecación, que se lleva a cabo con ayuda de una radiación térmica, tal como p.ej. una radiación de infrarrojos o de microondas.
De manera preferida, los polímeros solubles en agua se pueden emplear en el caso de la producción de un agente dispersante, que está constituido por elementos estructurales que contienen poli(oxialquileno), monómeros de ácidos carboxílicos y/o anhídridos de ácido carboxílico, como los que se conocen en particular a partir de los documentos de solicitudes de patentes internacional WO 97/39037, europea EP-A 0.610.699 o internacional WO 98/28353.
En lo que respecta al agente dispersante polimérico, en forma de polvo, el invento prevé que la utilización del agente coadyuvante de la desecación se efectúe de tal manera que se obtenga un agente dispersante polimérico, en forma de polvo, que tiene una humedad residual < 5% en peso, y preferiblemente < 2% en peso.
Para que los polvos de agentes dispersantes poliméricos permanezcan resistentes frente al pegamiento y a la conglutinación también a unas temperatura más altas, durante el transporte y el almacenamiento, o respectivamente en unas zonas climáticas correspondientemente calientes, puede ser absolutamente conveniente añadir a la mezcla todavía unos correspondientes aditivos que mejoren la calidad, de carácter más o menos finamente dividido, al agente dispersante polimérico producido con el agente coadyuvante de la desecación después de su producción. El tipo de estos aditivos no está sometido en este caso a ninguna limitación especial, pero los respectivos materiales deberían ser bien compatibles física y químicamente con el agente dispersante. El efecto dispersante del agente no debería ser influido negativamente y las propiedades mejoradoras de la calidad se deberían ajustar ya mediante la adición de sólo unas pequeñas cantidades de los aditivos. En este contexto, el presente invento prevé como aditivos mejoradores de la calidad, en particular, la utilización de greda, ácido silícico, calcita, dolomita, polvo fino de cuarzo, bentonita, polvo fino de piedra pómez, dióxido de titanio, óxido de aluminio, cenizas volantes, cementos, silicatos, talco, mica, anhidrita, cal, tierra de infusorios (kieselgur), yeso, magnesita, tierra arcillosa, caolín, polvos finos de pizarra y de piedra, sulfato de bario, así como mezclas de éstos. De manera especialmente preferida, los aditivos mejoradores de la calidad se deberían emplear en este caso en una forma finamente dividida y en este contexto en particular con un tamaño de partículas de 0,1 a 1.000 \mum.
Los agentes dispersantes poliméricos, obtenidos mediando la utilización conforme al invento de los agentes coadyuvantes de la desecación, son adecuados sobre todo como aditivos para aplicaciones químicas en la construcción y se pueden añadir conforme al invento preferiblemente a materiales de construcción minerales en unas proporciones de 0,05 a 5% en peso, referidas al sistema de base que fragua, previendo el invento en particular la adición de los agentes dispersantes poliméricos, en forma de polvo, obtenidos de acuerdo con el invento, a sistemas minerales, tales como materiales de construcción que contienen betún, a agentes aglutinantes que fraguan hidráulicamente, tales como cemento, o respectivamente a materiales de construcción que están basados en agentes aglutinantes que fraguan hidráulicamente de manera latente, yeso, anhidrita u otros materiales de construcción basados en sulfato de calcio, masas cerámicas, masas refractarias, a materiales de construcción para campos petrolíferos y a materiales de construcción basados en dispersiones.
Además, conforme al invento se prefiere una forma de realización del presente invento en una variante en la que el agente coadyuvante de la desecación se añade a una dispersión acuosa de un agente aglutinante orgánico redispersable, que se compone de un polímero de base escogido entre el conjunto que consiste en los polímeros de ésteres vinílicos, estireno, acrilatos, cloruro de vinilo o poliuretanos.
En este caso, la dispersión acuosa de un agente aglutinante orgánico redispersable puede contener adicionalmente, y en cada caso referido al polímero de base,
a)
hasta 30% en masa de un agente fluidificante de cemento
y/o
b)
hasta 30% en masa de un coloide protector, tal como p.ej. un poli(alcohol vinílico) y/o
c)
hasta 2% en masa de por lo menos una sustancia activa superficialmente, tal como agentes emulsionantes o humectantes
y/o
d)
hasta 3% en masa de un agente espesante tal como un poli(ácido acrílico)
y/o
e)
hasta 2% en masa de un agente antiespumante.
Dentro del marco de este invento, y con respecto a los productos producidos con los agentes coadyuvantes de la desecación, en forma de polvos redispersables, a éstos se le pueden añadir además
a)
de 1 a 30% en peso, referido al peso total de los componentes poliméricos, de un agente antiapelmazante fino, tal como silicatos de aluminio finamente molidos, tierra de infusorios, gel de sílice coloidal, ácido silícico pirógeno, ácido silícico de precipitación, microsílice, caolín, talco, cementos, tierra de diatomeas, los carbonatos de calcio y/o de magnesio, así como hidrosilicato de magnesio,
y
b)
de 0,1 a 10% en peso, referido al polímero de base, de otros aditivos.
En lo que respecta al polvo redispersable obtenido, se ha de considerar como preferido el hecho de que éstos se empleen en materiales de construcción que fraguan mineralmente así como en pegamentos para baldosas, masas de emplastecido, materiales de construcción de yeso, morteros de cal, morteros de cemento, revoques y morteros secos. Sin embargo, también es posible su empleo en formulaciones de pegamentos y agentes colorantes para pinturas y/o como agentes aglutinantes únicos para agentes de revestimiento.
Finalmente, por el presente invento se abarca también un polvo que actúa redispersándose, el cual se puede producir mediando utilización de los polímeros solubles en agua como agentes coadyuvantes de la desecación o respectivamente según una de las variantes descritas.
En este caso, se reivindica conjuntamente asimismo una composición de material de construcción, que contiene
-
de 10 a 60% en peso de un agente aglutinante mineral,
-
de 0,1 a 20% en peso de un polvo polimérico producido con el agente coadyuvante de la desecación de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9,
-
hasta 25% en peso de agentes coadyuvantes usuales, en cada caso referido a la composición total
y
-
como cantidad restante, aditivos tales como arena, materiales de carga, pigmentos, fibras naturales y/o fibras sintéticas.
Con la presente utilización de acuerdo con el invento de polímeros solubles en agua como agentes coadyuvantes de la desecación para la producción de agentes dispersantes poliméricos, en forma de polvo, se pueden llevar a cabo sin dificultades, por fin, los procesos de desecación por atomización, que en caso contrario son problemáticos, puesto que los polímeros de partida de los agentes dispersantes empleados hasta ahora, en particular en soluciones acuosas, ahora ya no se descomponen ni siquiera bajo una carga térmica extrema, y los productos resultantes como polvos poliméricos ya no resultan p.ej. en una forma oleosa ni respectivamente forman grumos. Los pegamientos que resultaban hasta ahora casi regularmente junto a la pared del aparato secador, se pueden evitar totalmente, y se suprimen totalmente los costosos procesos de molienda con un subsiguiente tamizado, como los que se presentaban hasta ahora debido a las porciones de materiales inertes inorgánicos.
Los siguientes Ejemplos ilustran las ventajas de la utilización conforme al invento.
Ejemplos I. Producción de polvos redispersables (Ejemplos de comparación)
Para la preparación de las respectivas soluciones de los Ejemplos 1 hasta 4 se emplearon unas dispersiones acuosas estabilizadas con poli(alcoholes vinílicos) en cada caso con un contenido de materiales sólidos de 50% en peso, sobre la base de un copolímero de acetato de vinilo y etileno (Dispersión 1) o respectivamente sobre la base de un terpolímero de etileno, cloruro de vinilo y laurato de vinilo (Dispersión 2) de la entidad Wacker Polymer Systems GmbH.
Además, se utilizaron unos agentes coadyuvantes de la desecación producidos según los siguientes Ejemplos de síntesis:
Ejemplo de síntesis 1
En un recipiente de reacción, equipado con un refrigerante de reflujo, un agitador, un termómetro, un embudo de goteo y un sistema de gaseo con nitrógeno, en 460 g de agua se disolvieron 98 g de anhídrido de ácido maleico, 33,2 g de ácido 2-acrilamido-2-metil-propano-sulfónico (AMPS), 65 g de acrilato de hidroxipropilo y 36 g de ácido acrílico. Mediando aportación de nitrógeno, la solución de reacción se calentó a 60ºC en un baño de agua y se añadieron gota a gota 4,3 g de peroxodisulfato de amonio así como 8,5 g de mercapto-etanol en 20 g de agua. La mezcla de reacción se agitó durante 2 horas a 70ºC bajo nitrógeno, después de esto se enfrió a la temperatura ambiente y se neutralizó con una solución de hidróxido de sodio a un pH de 7,0. El producto resultante era una solución polimérica transparente con un contenido de materiales sólidos de 44% en peso y un peso molecular Mw \sim 5.000.
Ejemplo de síntesis 2
Correspondientemente al procedimiento del Ejemplo de síntesis 1, en 350 g de agua se hicieron reaccionar 46 g de ácido acrílico, 43,3 g de acrilato de hidroxipropilo, 43,4 g de ácido itacónico y 30 g de la sal de sodio del ácido metalil-sulfónico en presencia de 2,5 g de peroxodisulfato de amonio y de 5,0 g de 2-mercapto-etanol. El resultado fue una solución polimérica transparente con un contenido de materiales sólidos de 40% en peso y un peso molecular Mw \sim 7000.
\newpage
En el proceso de desecación por atomización se utilizaron las siguientes soluciones:
Ejemplo 1
(Ejemplo de comparación)
4.000 partes en peso de la Dispersión 1 se mezclaron homogéneamente con 750 g de una solución acuosa al 44% de un agente coadyuvante de la desecación según el Ejemplo de síntesis 1 (que corresponden a 16,5% en masa del copolímero por 100% en masa del material sólido en dispersión) y se diluyeron con 1.075 g de agua hasta llegar a un contenido de materiales sólidos de 40% en masa.
Ejemplo 2
(Ejemplo de comparación)
4.000 partes en peso de la Dispersión 1 se mezclaron homogéneamente con 900 g de una solución acuosa al 40% de un agente coadyuvante de la desecación según el Ejemplo de síntesis 2 (que corresponden a 18% en masa del copolímero por 100% en masa del material sólido de dispersión) y se diluyeron con 1.000 g de agua hasta llegar a un contenido de materiales sólidos de 40% en masa.
Ejemplo 3
(Ejemplo de comparación)
4.000 partes en peso de la Dispersión 2 se mezclaron homogéneamente con 795 g de una solución acuosa al 44% de un agente coadyuvante de la desecación según el Ejemplo de síntesis 1 (que corresponden a 17,5% en masa del copolímero por 100% en masa del material sólido en dispersión) y se diluyeron con 1.080 g de agua hasta llegar a un contenido de materiales sólidos de 40% en masa.
Ejemplo 4
(Ejemplo de comparación)
4.000 partes en peso de la Dispersión 1 se mezclaron homogéneamente con 1.000 g de una solución acuosa al 40% de un agente coadyuvante de la desecación según el Ejemplo de síntesis 2 (que corresponden a 20% en masa del copolímero por 100% en masa del material sólido en dispersión) y se diluyeron con 1.000 g de agua hasta llegar a un contenido de materiales sólidos de 40% en masa.
Ejemplo 5
(De comparación)
Vinnapas RE 5011, un polvo redispersable obtenible comercialmente de la entidad Wacker Polymer Systems GmbH.
La subsiguiente desecación por atomización se llevó a cabo en un aparato secador de laboratorio de la entidad Niro. La dispersión acuosa de polímero, que se había de secar en cada caso, se atomizó por medio de un disco rotatorio, sirviendo como componente de inyección un nitrógeno comprimido previamente a 4 bar. La temperatura de entrada del gas desecante fue de 130ºC y su temperatura de salida estaba situada en 60 hasta 64ºC.
Los polvos obtenidos a partir de las soluciones de los Ejemplos 1 hasta 4 son redispersables en un medio acuoso de una manera totalmente satisfactoria. Como se desprende de la Tabla 2, los polvos redispersables producidos de esta manera, tenían unas propiedades de corrimiento esencialmente mejores que las del Ejemplo de comparación 5, no actuando los agentes coadyuvantes de la desecación poliméricos, utilizados en cada caso, por sí mismos de manera dispersante (véase la receta de ensayo 2 y la Tabla 2) en cementos Pórtland puros y en morteros puros de cemento fundido de tierra arcillosa.
Debido a las muy buenas propiedades de corrimiento, los polvos redispersables producidos según los Ejemplos de comparación 1 hasta 4 tienen también muy buenas propiedades de autocuración, sin retardar el comportamiento de fraguado de la masa (véase la Tabla 1). La propiedad de autocuración se valora en este caso mediante un denominado ensayo de corte con cuchillo. El comportamiento de fraguado es caracterizado, por una parte, mediante la determinación de la dureza Shore D y, por otra parte, mediante el comportamiento de solidificación según Vicat.
\newpage
Receta de ensayo 1:
1
TABLA 1 Ensayo de técnica de aplicaciones
2
\vskip1.000000\baselineskip
Prescripción de mezcladura:
esparcir durante 1/2 min, luego
agotar durante 1/2 min, luego
agitar durante 2 min con una cuchara, luego
un período de tiempo de maduración de 1 min, y
agitar durante 1 min con una cuchara
\vskip1.000000\baselineskip
Grado de fluidez de acuerdo con la norma EN 12 706: con un anillo d = 30 mm, h = 50 mm
La determinación del grado de fluidez o respectivamente el ensayo de corte con cuchillo se llevaron a cabo a los x min después de haber comenzado la mezcladura.
\vskip1.000000\baselineskip
Escala de evaluación (ensayo de corte con cuchillo):
Nota 1: el corte se corre totalmente
Nota 2: el corte se corre, pero es visible
Nota 3: el corte se corre, pero es visible un borde
Nota 4: el corte se corre, pero es bien visible un borde
Nota 5: el corte se corre mal
Nota 6: el corte se corre mal, con una incisión
Nota 7: el corte no se corre
\newpage
Receta de ensayo 2:
3
Las mezclas para morteros se prepararon de acuerdo con la norma DIN EN 196-1, párrafo 6.3. El comportamiento de fluidez se determinó en un ensayo en canal de fluidez de acuerdo con la pauta de morteros para colar de la Deutscher Betonverein e.V. (Asociación Alemana del Hormigón) (versión de septiembre de 1990, repasada en su redacción en 1996) en cada caso después de 5, 30 y 60 min.
TABLA 2
4
II. Producción de agentes dispersantes en forma de polvo Ejemplos de comparación (ensayos de desecación) Ejemplo 1.1
Una solución acuosa de un agente dispersante, preparada de acuerdo con el documento DE 195.13.126, se concentró por evaporación en un evaporador rotatorio a 80ºC y 100 mbar durante 2 h. En este caso se formó una masa cerosa, muy viscosa, que finalmente se separó por rascado desde la pared de vidrio en estado caliente. Después del enfriamiento a la temperatura ambiente, resultaron unos grumos poliméricos cerosos y pegajosos (véase la Figura 1), que debido a su consistencia no se pudieron seguir moliendo. Una transformación de la solución polimérica acuosa en su polvo polimérico correspondiente no es posible de este modo.
Ejemplo 1.2
Una solución de un agente dispersante, preparada de acuerdo con el documento DE 199.26.611 A1, se aplicó en una delgada capa de aproximadamente 3 mm sobre una chapa de cocción y se secó a 130ºC durante 4 h en un armario de desecación. Con un contenido creciente de materiales sólidos, la solución se volvió cada vez más viscosa y se formaron burbujas. La consistencia del material concentrado caliente era pegajosa y elástica como el caucho. Al enfriar a unas temperaturas situadas por debajo de 40ºC, la masa se solidificó para dar una capa quebradiza, que se separó por rascado desde la chapa. Se podía observar que, con un espesor creciente de capa, la masa polimérica elástica como el caucho ya no se seca totalmente. Esta masa polimérica es, después del enfriamiento a la temperatura ambiente, por lo tanto todavía ligeramente pegajosa y el contenido de humedad residual oscila entre 4 y 10%. Además, al secar la solución polimérica, a partir de un espesor de capa de aproximadamente 2 mm, aparecieron unas heterogeneidades, que se pueden percibir ópticamente ya sólo por una diferente coloración de las capas de polímeros superior e inferior (véase la Figura 2).
Ejemplo 1.3
Una solución acuosa de un agente dispersante, preparada de acuerdo con el documento DE 199.26.611 A1, se mezcló con 20% en masa de CaCO_{3} fino con un tamaño de granos de < 200 \mum y se secó en un aparato secador por contacto de la entidad List AG a 80ºC y 60 mbar. En este caso, después de un período de tiempo de desecación de 40 min se obtuvieron unos grumos exclusivamente grandes y duros (véase la Figura 3).
Ejemplos del invento (ensayos de desecación)
Unas soluciones acuosas de agentes dispersantes preparadas de acuerdo con el documento DE 195.13.126 así como de acuerdo con el documento DE 199.26.611 A1 se alimentaron, en cada caso sin [A; B] y con agentes coadyuvantes de la desecación (el polímero auxiliar HP) [A1, A2, B1, B2] por medio de una bomba dosificadora en un aparato secador por atomización de laboratorio de la entidad LabPlant y se aplicaron por atomización en una corriente de aire caliente. La temperatura de entrada fue de 180ºC, la temperatura de salida del aire seco estaba situada entre 50 y 70ºC. Como agentes coadyuvantes de la desecación HP se utilizaron los polímeros HP1 y HP2 que tienen la siguiente composición:
HP 1: anhídrido de ácido maleico
36,8% en masa
ácido 2-acrilamido-2-metil-propano-sulfónico [AMPS]
\\[2.1mm]{}\hskip0.7cm 38,8% en masa
acrilato de hidroxipropilo
24,4% en masa
\vskip1.000000\baselineskip
HP 2: ácido acrílico
29,0% en masa
acrilato de hidroxipropilo
58,3% en masa
sal de Na de ácido metalil-sulfónico
12,7% en masa
\vskip1.000000\baselineskip
Su producción se efectuó según los siguientes procedimientos:
HP1
En un recipiente de reacción, equipado con un refrigerante de reflujo, un agitador, un termómetro, un embudo de goteo y un sistema de gaseo con nitrógeno, en 530 g de agua se disolvieron 98 g de anhídrido de ácido maleico, 103,5 g de ácido 2-acrilamido-2-metil-propano-sulfónico (AMPS) y 65,1 g de acrilato de hidroxipropilo. Mediando aportación de nitrógeno, la solución de reacción se calentó a 60ºC en un baño de agua y se añadieron gota a gota 4,3 g de peroxodisulfato de amonio así como 8,5 g de mercapto-etanol en 20 g de agua. La mezcla de reacción se agitó durante 2 horas a 70ºC bajo nitrógeno, luego se enfrió a la temperatura ambiente y se neutralizó con una solución de hidróxido de sodio a un pH de 7,0. El producto resultante fue una solución polimérica transparente con un contenido de materiales sólidos de 40% en peso y un peso molecular Mw \sim 5.000.
HP2
Correspondientemente al procedimiento aplicado para HP1, bajo una atmósfera de nitrógeno, en 380 g de agua se disolvieron 46 g de ácido acrílico, 92,2 g de acrilato de hidroxipropilo y 20 g de la sal de sodio del ácido metalil-sulfónico. A continuación la solución se neutralizó con 55 g de una solución al 50% de hidróxido de sodio. Mediando aportación de nitrógeno, entonces la solución se calentó a 55ºC en un baño de agua y se inició la polimerización mediante adición de 20 g de una solución acuosa al 20% de persulfato de amonio. La mezcla de reacción se agitó durante 4 horas a 60ºC bajo nitrógeno. El resultado fue una solución polimérica transparente con un contenido de materiales sólidos de 45% en peso y con un peso molecular Mw \sim 7.000.
\newpage
La siguiente Tabla 3 muestra los resultados de la desecación por atomización. La designación HP representa el contenido del respectivo polímero auxiliar, expresado en % en masa, referido al contenido de materiales sólidos de la solución polimérica que se ha de secar.
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 3
\vskip1.000000\baselineskip
5
\vskip1.000000\baselineskip
La Figura 4 muestra el agente dispersante en forma de polvo del ensayo B1 después de la desecación por atomización.
\vskip1.000000\baselineskip
3. Ejemplos de aplicación
Los siguientes Ejemplos ilustran la capacidad para fluir y las propiedades físicas de sistemas cementosos. En la comparación, como agentes dispersantes se emplearon soluciones acuosas de polímeros (A; B) y agentes dispersantes en forma de polvo (A1, A2 y respectivamente B1, B2), que se habían secado por atomización con ayuda de agentes coadyuvantes de la desecación (HP):
\bullet
A: solución acuosa de un agente dispersante polimérico (PDM 1) de acuerdo con el documento DE 195.13.126
\bullet
B: solución acuosa de un agente dispersante polimérico (PDM 2) de acuerdo con el documento DE 199.26.611 A1
\bullet
A1: polvo secado por atomización después de la adición de 10% en masa de HP 1 a la solución acuosa del PDM 1
\bullet
A2: polvo secado por atomización después de la adición de 15% en masa de HP 2 a la solución acuosa del PDM 1
\bullet
B1: polvo secado por atomización después de la adición de 10% en masa de HP 1 a la solución acuosa del PDM 2
\bullet
B2: polvo secado por atomización después de la adición de 15% en masa de HP 2 a la solución acuosa del PDM 2
\newpage
Como receta orientativa patrón se escogió la siguiente mezcla:
\quad
\underbar{Masa [g]}
Cemento Porland (CEM I 42,5 R)
900,00
Arena cuarzosa patrón (0-2 mm, EN 196-1)
1.350,00
Agente antiespumante (Agitan P 800)
0,45
Agente dispersante
0,2 (serie A, B) o respectivamente
\quad
0,3 (1,1; 1,2) % en peso
Agua de amasadura
288 g
\vskip1.000000\baselineskip
Prescripción de mezcladura y métodos de determinación
Las mezclas de morteros se prepararon de acuerdo con la norma DIN EN 196-1, apartado 6.3. El comportamiento de fluidez se determinó con un ensayo de fluidez en canal de acuerdo con la pauta de morteros para colar del Deutscher Betonverein e.V. (versión de septiembre de 1990, repasada en su redacción en 1996) en cada caso después de 5, 30 y 60 minutos.
Para la determinación de las resistencias a la compresión, a partir de los respectivos morteros se produjeron unos prismas con las dimensiones 4 x 4 x 16 cm, éstos se desencofraron como muy tarde después de 24 h y luego se almacenaron en un clima normalizado (+ 20ºC y una humedad relativa de 65%) para el endurecimiento ulterior.
Los valores determinados en el canal de fluidez se recopilan en la Tabla 4, mientras que en la Tabla 5 se reproducen las resistencias a la compresión de las respectivas mezclas de morteros en diferentes momentos.
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 4 Dimensiones en el canal de fluidez de las mezclas de morteros
6
TABLA 5 Densidad aparente de los morteros frescos y resistencias a la compresión de los prismas de morteros
7

Claims (18)

1. Utilización de polímeros solubles en agua, que se componen de
a)
monómeros insaturados monoetilénicamente, que llevan grupos de ácidos, en una forma ácida, o bien parcial o totalmente neutralizada, de la serie que consiste en ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido 2-etil-acrílico, ácido 2-propil-acrílico, ácido vinil-acético, los ácidos crotónico e isocrotónico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido itacónico, ácido citracónico, ácido vinil-sulfónico, ácido metalil-sulfónico, ácido 2-acrilamido-2-metil-propil-sulfónico, ácido 4-vinil-fenil-sulfónico, ácido vinil-fosfónico, así como (semi)ésteres y/o amidas de los citados ácidos carboxílicos y sus mezclas y/o sus anhídridos
y eventualmente
b)
otros monómeros neutros, insaturados monoetilénicamente, copolimerizables con los monómeros del conjunto a), de la serie que consiste en (met)acrilonitrilo, alcohol (met)alílico, vinil-éteres tales como p.ej. hidroxi- y alcoxi-poli(etilenoxi)- o respectivamente -poli(propilenoxi)-vinil-éteres, así como alil-éteres análogos con hasta 10 unidades repetidas tales como p.ej. poli(etilenglicol)monoalil-éteres u OE-OP-monoalquil-éteres mixtos, N-vinil-acetamida, N-vinil-lactamas, N-vinil-pirrolidona, N-vinil-imidazol, comonómeros con funcionalidades de silicio tales como (met)acriloxialquil-tri-(alcoxi)-silanos, vinil-trialcoxi-silanos y vinil-metil-dialcoxi-silanos con radicales alquilo o respectivamente alcoxi de C_{1} a C_{5}, así como sus derivados y sus mezclas
como agentes coadyuvantes de la desecación para la producción de agentes dispersantes poliméricos, en forma de polvo, caracterizada porque el agente dispersante polimérico en forma de polvo tiene una humedad residual de < 5% en peso.
2. Utilización de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque los polímeros solubles en agua contienen por lo menos 20% en peso de monómeros a) y a lo sumo 80% en peso de monómeros b).
3. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque los grupos de ácidos de los monómeros insaturados monoetilénicamente a) se habían neutralizado por lo menos parcialmente antes, durante o después de haberse llevado a cabo la polimerización, en particular con ayuda de hidróxidos de metales alcalinos y/o alcalino-térreos, amoníaco, una amina, una poliamina o un amino-alcohol.
4. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque los monómeros del grupo a) se escogen entre (met)acrilato de hidroxialquilo, con alquilo = de C_{1} a C_{5}, poli (etilenoxi, propilenoxi o respectivamente butilenoxi)-(met)acrilato de hidroxialquilo con alquilo = de C_{1} a C_{5}.
5. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el polímero soluble en agua tiene un peso molecular medio numérico M_{n} de 1.000 a 100.000 g/mol, de manera preferida comprendido entre 2.000 y 70.000 g/mol y de manera especialmente preferida comprendido entre 3.000 y 50.000 g/mol.
6. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el polímero soluble en agua se obtiene mediante una polimerización, en particular por radicales, en agua o en una mezcla que contiene agua con como máximo 30% en peso de un disolvente orgánico, mediante una polimerización en emulsión o mediante una polimerización en sustancia sin disolventes.
7. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque como agente coadyuvante de la desecación se emplean unas soluciones acuosas, que contienen de 1 a 99% en peso del polímero soluble en agua, de manera especialmente preferida de 20 a 70% en peso, y de manera muy especialmente preferida entre 35 y 60% en peso.
8. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el agente coadyuvante de la desecación se aporta al proceso de producción en unas proporciones de como máximo 50% en peso y preferiblemente entre 5 y 30% en peso, referidas al agente dispersante.
9. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque el agente coadyuvante de la desecación se emplea en un proceso de desecación por atomización.
10. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque el agente coadyuvante de la desecación se emplea en un aparato secador por contacto, en un aparato secador de capa fluidizada o en un aparato secador de cinta transportadora, o en un proceso de desecación, que se puede llevar a cabo con ayuda de radiación térmica tal como p.ej. radiación de infrarrojos o de microondas.
11. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque el polímero soluble en agua se emplea para la producción de un agente dispersante, que se compone de elementos estructurales que contienen poli(oxialquileno), monómeros de ácidos carboxílicos y/o de anhídridos de ácidos carboxílicos.
12. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque el agente dispersante polimérico en forma de polvo tiene una humedad residual < 2% en peso.
13. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque al agente dispersante polimérico producido con el agente coadyuvante de la desecación se le añaden unos aditivos mejoradores de la calidad, del conjunto que consiste en greda, ácido silícico, calcita, dolomita, polvo fino de cuarzo, bentonita, polvo fino de piedra pómez, dióxido de titanio, óxido de aluminio, cenizas volantes, cementos, silicatos, talco, mica, anhidrita, cal, tierra de infusorios, yeso, magnesita, tierra arcillosa, caolín, polvos finos de pizarra y de piedra, sulfato de bario, así como mezclas de éstos.
14. Utilización de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizada porque los aditivos mejoradores de la calidad se emplean en una forma finamente dividida, preferiblemente con un tamaño de partículas de 0,1 a 1.000 \mum.
15. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque los agentes dispersantes poliméricos obtenidos son añadidos a materiales de construcción minerales en unas proporciones de 0,05 a 5% en peso, referidas al sistema de base que fragua.
16. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizada porque los agentes dispersantes poliméricos obtenidos son añadidos a sistemas minerales tales como materiales de construcción que contienen betún, a agentes aglutinantes que fraguan hidráulicamente, tales como cemento, o respectivamente a materiales de construcción basados en agentes aglutinantes que fraguan hidráulicamente de manera latente, a yeso, anhidrita u otros materiales de construcción basados en sulfato de calcio, a masas cerámicas, a masas refractarias, a materiales de construcción para campos de petróleo y a materiales de construcción basados en dispersiones.
17. Agente dispersante polimérico, en forma de polvo, que se puede producir mediando utilización de polímeros solubles en agua, que se componen de
a)
monómeros, insaturados monoetilénicamente, que llevan grupos de ácidos en una forma ácida, parcial o totalmente neutralizada, de la serie que consiste en ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido 2-etil-acrílico, ácido 2-propil-acrílico, ácido vinil-acético, los ácidos crotónico e isocrotónico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido itacónico, ácido citracónico, ácido vinil-sulfónico, ácido metalil-sulfónico, ácido 2-acrilamido-2-metil-propil-sulfónico, ácido 4-vinil-fenil-sulfónico, ácido vinil-fosfónico, así como (semi)ésteres y/o amidas de los citados ácidos carboxílicos y sus mezclas y/o sus anhídridos
y eventualmente
b)
otros monómeros neutros, insaturados monoetilénicamente, copolimerizables con los monómeros del conjunto a), de la serie que consiste en (met)acrilonitrilo, alcohol (met)alílico, vinil-éteres tales como p.ej. hidroxi- y alcoxi-poli(etilenoxi)- o respectivamente -poli(propilenoxi)-vinil-éteres), así como alil-éteres análogos con hasta 10 unidades repetidas tales como p.ej. poli(etilenglicol)monoalil-éteres u OE-OP-monoalil-éteres mixtos, N-vinil-acetamida, N-vinil-lactamas, N-vinil-pirrolidona, N-vinil-imidazol, comonómeros con funcionalidades de silicio tales como (met)acrilixoalquil-tri-(alcoxi)-silanos, vinil-trialcoxi-silanos y vinil-metil-dialcoxi-silanos con radicales alquilo o respectivamente alcoxi de C_{1} a C_{5} así como sus derivados y sus mezclas
como agentes coadyuvantes de la desecación, estado caracterizado el agente dispersante polimérico en forma de polvo porque tiene una humedad residual de < 5% en peso.
18. Formulación de materiales de construcción que contiene
-
de 10 a 60% en peso de un agente aglutinante mineral,
-
de 0,1 a 20% en peso de un agente dispersante polimérico, en forma de polvo, de acuerdo con la reivindicación 17,
-
hasta 25% en peso de agentes coadyuvantes usuales, en cada caso referido a la composición total, y
-
como cantidad restante aditivos tales como arena, materiales de carga, pigmentos, fibras naturales y/o fibras sintéticas.
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