ES2324954T3 - Mezcla de yeso con propiedades mecanicas mejoradas y procedimiento para añadir un aditivo al yeso. - Google Patents
Mezcla de yeso con propiedades mecanicas mejoradas y procedimiento para añadir un aditivo al yeso. Download PDFInfo
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Abstract
Mezcla de yeso con al menos un aditivo, caracterizada por el hecho de que el aditivo contiene: A) al menos un alcoxisilano de la fórmula general RxSi(OR'')y y/o al menos un polisiloxano alcoxifuncional conteniendo al menos dos grupos SiRm(OR'')n idénticos o diferentes, donde R es en cada caso, independientemente el uno del otro, un resto de arilo o alquilo o alquenilo no sustituido o sustituido con 1 a 20 átomos de carbono, x es un número entero de 0 a 3, R'' es en cada caso, independientemente el uno del otro, un resto alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, y es un número entero de 1 a 4, donde la suma de x + y es = 4, y m es un número entero de 0 a 2 y n es un número entero de 1 a 3, donde la suma de m + n es <= 3, y B) al menos una sal de ácidos minerales y metales del subgrupo IIIB a VIII, IB o IIB de la clasificación periódica de elementos.
Description
Mezcla de yeso con propiedades mecánicas
mejoradas y procedimiento para añadir un aditivo al yeso.
La presente invención se refiere a mezclas de
yeso que presentan propiedades mecánicas e hidrófobas mejoradas por
la adición de una mezcla de aditivos novedosa así como un
procedimiento para la preparación de tales mezclas de yeso por
adición al yeso de silanos especiales y sales metálicas.
En la fabricación de productos de yeso,
particularmente cuerpos moldeados de yeso, como p. ej. paneles de
cartón de yeso, se intentan mejorar esencialmente dos propiedades:
estas son por un lado la resistencia mecánica, en particular la
resistencia a la flexión, y por otra parte la resistencia al
agua.
Una mejora de la resistencia mecánica se logra
según el estado de la técnica por la adición a los productos de
yeso de fibras como por ejemplo de madera, vidrio o fibras de
celulosa. Los procedimientos de este tipo para la modificación del
yeso con fibras están descritos por ejemplo en la patente EP
1404512 y la literatura secundaria citada en la misma. Lo
desventajoso en la modificación con fibras es el alto porcentaje de
fibras que debe ser añadido al yeso, lo que tiene como consecuencia
un elevado aumento del peso específico. Además ese nivel de
propiedades mecánicas tiene que ser mejorado para determinadas
aplicaciones.
Para la mejora de la resistencia al agua, los
cuerpos moldeados de yeso son dotados de una materia hidrófuga.
Según el estado de la técnica, esto puede suceder principalmente
por aplicación de un revestimiento hidrófobo sobre el cuerpo
moldeado, por ej. por tratamiento con emulsiones con contenido en
polisiloxano, o bien por una llamada hidrofobización de masa, en la
cual son añadidas unas preparaciones organosilícicas a los
componentes de yeso. La hidrofobización de masa es esencialmente
más eficiente respecto a una reducción de la absorción de agua y
por ello se practica ampliamente en la industria. Los
procedimientos correspondientes emplean como componentes
organosilícicos típicamente siloxanos H y están descritos como
ejemplo en la patente DE 10220659 A1 y en la literatura secundaria
citada en la misma.
Además la hidrofobización de masa de yeso con
ayuda de silanos especiales está descrita en:
La patente DE 3041294 describe cuerpos moldeados
de yeso que se han hecho hidrófobos dotados de una materia
hidrófuga con ayuda de etil-, propil- o butilsilanoles y aluminatos
alcalinos, donde los silanoles son preparados por hidrólisis de los
correspondientes alquiltrialcoxisilanos. La patente EP 0819663
describe cuerpos moldeados de yeso que se han hecho hidrófobos
fabricados por hidrofobización de masa con una mezcla de
alquiltrialcoxisilanos o alquildialcoxisilanos y aminoalcoxisilanos,
con lo cual los grupos alquilo de los alquilalcoxisilanos presentan
como máximo 6 átomos de carbono. La patente
US-5776245 describe mezclas de silanos,
preferiblemente aminosilanos con polisiloxanos para la
hidrofobización de masa de yeso. WO 08101702 describe un
procedimiento para la hidrofobización de yeso por adición de
alcoxisilanos, emulsionantes especiales y diversos catalizadores de
sal metálica que catalizan, como es sabido, la condensación de
silanol. Según la teoría de WO 08101702 se puede lograr una mejora
de las propiedades mecánicas por adición de alcoxisilanos y
porcentajes comparativamente altos en ácido silícico. La adición de
ácido silícico como sustancia de relleno de refuerzo es sin embargo
indeseada por motivos económicos y de seguridad en el trabajo.
Los procedimientos de hidrofobización de masa
conocidos proveen para muchas aplicaciones unos resultados
satisfactorios respecto a la reducción de la absorción de agua de
los cuerpos moldeados de yeso fabricados con el mismo pero no
tienen influencia alguna o solamente deficiente sobre las
propiedades mecánicas. En resumen se puede constatar que hasta la
fecha de hoy no existe procedimiento alguno para la adición de yeso
que permita simultáneamente una reducción de la absorción de agua y
una mejora de las propiedades mecánicas. Por lo tanto la tarea de
la presente invención es proveer un procedimiento de este tipo.
Objeto de la presente invención son mezclas de
yeso, en las cuales está contenido un aditivo, donde el aditivo
consiste esencialmente en o contiene:
- A)
- al menos un alcoxisilano de la fórmula general
R_{x}Si(OR')_{y}
- \quad
- y/o al menos un polisiloxano alcoxifuncionalizado conteniendo al menos dos grupos de SiR_{m}(OR')_{n} idénticos o diferentes, donde
- R
- es en cada caso, independientemente el uno del otro, un resto de arilo o alquilo o alquenilo sustituido o no sustituido con 1 a 20 átomos de carbono,
- X
- es un número entero de 0 a 3,
- R'
- es en cada caso, independientemente el uno del otro, un resto de alquilo con 1 a 4 átomos de carbono,
\newpage
- Y
- es un número entero de 1 a 4,
- \quad
- donde la suma de x + y es = 4, y
- m
- es un número entero de 0 a 2 y n es un número entero de 1 a 3, donde la suma de m + n es \leq 3, y
- B)
- al menos una sal de ácidos minerales y metales de los subgrupos IIIB a VIII, IB o IIB de la clasificación periódica de elementos,
donde eventualmente están
contenidas otras adiciones, aditivos o agentes
adyuvantes.
Objeto de la presente invención es también un
procedimiento para la preparación de mezclas de yeso mejoradas por
adición al yeso de silanos u oligosilanos según la reivindicación
1, es decir alcoxisilanos o polisiloxanos con grupos alcoxi como
grupos funcionales, y sales metálicas. Objeto de la presente
invención son finalmente también cuerpos moldeados de yeso o
paneles de cartón de yeso que contienen o al menos consisten
esencialmente en la mezcla de yeso según la invención.
La invención se basa en la observación
sorprendente de que la aditivación del yeso con determinados
silanos descritos después con más detalle según la reivindicación
1, mejor dicho alcoxisilanos o polisiloxanos con grupos
alcoxifuncionales, en combinación con sales metálicas especificadas
a continuación con más detalle, permite la fabricación de cuerpos
moldeados que presentan una resistencia al agua excelente o una
absorción de agua muy reducida y simultáneamente una resistencia a
la flexión muy mejorada. Por lo tanto, ante todo la combinación de
componentes de aditivos A) y B) según la invención permite una
mejora simultánea de la hidrofobia y las propiedades mecánicas y es
por consiguiente técnicamente superior a la aditivación conocida
con silanos. Esto está probado por ensayos comparativos
correspondientes citados más adelante.
En vista de la teoría de WO 08101702 debe
constatarse que las sales de ácidos minerales y metales de los
subgrupos IIIB a VIII, IB o IIB utilizables según la invención como
componente B) de la clasificación periódica de elementos son
fundamentalmente diferentes a aquellas sales metálicas citadas en
la publicación previa y no representan sales metálicas que catalizan
la condensación de silanol en un volumen mencionable.
Preferiblemente los componentes B utilizados prácticamente no
tienen propiedades catalíticas o propiedades catalíticas a este
respecto.
Como yeso pueden utilizarse dentro del marco de
la presente invención principalmente todos los tipos de yeso
técnicamente disponibles como por ejemplo el yeso de pavimento,
yeso de mármol, yeso de alabastro, anhidrita o el sulfato cálcico
que se produce la desulfuración de gases de humo. Preferiblemente
se utiliza escayola (CaSO_{4} \cdot 0,5 H_{2}O) en forma de
yeso de construcción, yeso estuco o yeso aislante para la
fabricación de cuerpos moldeados de yeso dentro del marco de la
presente invención.
La mezcla de yeso puede contener además
adiciones que faciliten por ejemplo la elaboración de la mezcla de
yeso o mejoren las propiedades de los productos fabricados a partir
de aquellas o sirvan para otros fines. Por ejemplo las adiciones
pueden facilitar la fabricación de cuerpos moldeados de yeso o
paneles de cartón de yeso o mejorar las propiedades de cuerpos
moldeados de yeso o paneles de cartón de yeso. Dichas adiciones son
por ejemplo cemento, sustancias de relleno como dióxido de silicio,
silicatos, fibras minerales, fibras de vidrio, fibras orgánicas
como por ejemplo fibras de celulosa o de madera, aceleradores como
por ejemplo sulfato alumínico o sulfato potásico, reductores como
por ejemplo albúmina o tartratos, plastificantes para la lechada de
escayola como por ejemplo sulfonato de lignina o también adherentes
para cartón como por ejemplo el almidón.
Las adiciones al yeso pueden estar contenidas en
total en una proporción de \leq 50% en peso, preferiblemente de
\leq 25% en peso, particularmente de \leq 5-10%
en peso con respecto al peso en seco de la mezcla de yeso.
Preferiblemente el al menos un alcoxisilano
presenta la fórmula general R_{x}Si(OR')_{y}, en la cual
el polisiloxano que contiene al menos dos grupos de
SiR_{m}(-OR')_{n} es particularmente un producto de condensación
de uno o varios de los silanos citados, donde R es en cada caso,
independientemente el uno del otro, un resto de arito o alquilo o
alquenilo eventualmente sustituido o no sustituido con 1 a 20
átomos de carbono,
- x
- es un número entero entre 0 y 3,
- R'
- es independientemente un resto de alquilo con 1 a 4 átomos de carbono,
- y
- es un número entero entre 1 y 4,
donde la suma de x + y es = 4, y donde
- m
- es un número entero de 0 a 2 y n es un número entero de 1 a 3, donde la suma de m + n es \leq 3.
El polisiloxano utilizado según la invención
presenta por consiguiente al menos un grupo alcoxi como grupo
funcional.
El al menos un polisiloxano contenido puede
presentar en cada caso 2 a 20 o también más átomos de Si, por
ejemplo 2 a 6 o hasta 10, que cada vez están puenteados bajo
formación de un grupo Si-O-Si. Si m
+ n es < 3, entonces las valencias libres de polisiloxano son
saturadas preferiblemente por puentes de -O-, que puentean a otros
grupos de SiR_{m}(-OR')_{n}, o eventualmente también halógeno.
Los polisiloxanos pueden representar particularmente en cada caso
productos de condensación de los silanos presentes en la mezcla con
los mismos. El polisiloxano utilizable según la invención presenta
generalmente dos o varios grupos alcoxi, preferiblemente los grupos
alcoxi son ligados a al menos dos o varios o todos los átomos de Si
de la estructura de polisiloxano. Preferiblemente en cada caso hay
al menos un grupo alcoxi por cada átomo de Si de la estructura de
siloxano, es decir n = 1 para todos los grupos Si. En su caso, n
puede ser 2 para al menos uno, algunos o todos los grupos Si.
Eventualmente puede estar presente sin embargo también un
polisiloxano que presenta un grupo alcoxi solamente en un átomo de
Si de la estructura de polisiloxano, donde los otros átomos de Si
solamente presentan restos R.
El al menos un polisiloxano utilizado según la
invención puede ser lineal, particularmente según la fórmula
R[Si(OR')_{2}-O]_{a}R' o
R[Si(OR')_{2}-O]_{b}
Si(OR')_{2}R con a, b puede ser un número entero,
preferiblemente para a entre 2 y 10 o 20 y para b entre 1 y 10 o
20, o puede ser ramificado o cíclico. Particularmente puede existir
una mezcla de polisiloxanos lineales, ramificados y/o cíclicos,
cada vez preferiblemente como productos de condensación de los
silanos citados. Eventualmente se puede reticular una cierta parte
o todo el polisiloxano.
El resto orgánico R es preferiblemente cada vez
enlazado por un enlace C-Si con el átomo de silicio
del alcoxisilano o polisiloxano.
Particularmente el polisiloxano puede ser en
cada caso un producto de condensación de los alcoxisilanos citados
más abajo.
Se entiende que en lo sucesivo pueden entenderse
bajo el concepto de "alcoxisilano" también los polisiloxanos
utilizados según la invención, siempre que de la coherencia global
no se deduzca otra cosa.
Los restos R en el respectivo alcoxisilano o
polisiloxano pueden ser en cada caso idénticos o también
diferentes. Lo correspondiente rige para los restos R'.
R particularmente puede ser en cada caso,
independientemente el uno del otro, un resto de arilo o alquilo o
alquenilo sustituido o no sustituido con 1 a 6 y, en el caso de
alquilo y/o alquenilo también con 1 a 4 o 1 a 2 átomos de
carbono.
Además, R puede ser en cada caso,
independientemente el uno del otro, un resto de arilo o alquilo o
alquenilo sustituido o no sustituido con 7 a 20, particularmente 7
a 18 átomos de carbono. Así puede controlarse si por el respectivo
aditivo se mejoran aún más las propiedades mecánicas del producto
fabricado a partir de la mezcla de yeso o su absorción de agua.
Se entiende que eventualmente pueden estar
presentes también dentro de un alcoxisilano o en diferentes
alcoxisilanos del aditivo según la invención los restos R arriba
citados, uno al lado del otro, con respectivamente 1 a 6 átomos de
carbono por una parte y con 7 a 20 átomos por otra parte.
Al menos uno, varios o todos los restos R pueden
ser en particular independientemente cada vez un resto alquilo. R
puede ser en cada caso igual también dentro de un alcoxisilano o
polisiloxano.
Especialmente uno o varios de los restos R
pueden ser un resto de alquileno, particularmente seleccionado del
grupo vinilo o alilo.
En especial uno, varios o en su caso también
todos los restos R pueden ser un resto arilo, particularmente
seleccionado del grupo fenilo y bencilo. Particularmente al menos
un resto o todos los restos R pueden ser respectivamente fenilo o
bencilo.
R puede ser en cada caso particular no
sustituido.
R' puede presentar en cada caso 1 a 4 átomos de
carbono. R' puede ser de cadena recta o ramificado. De especial
preferencia, R' tiene 1 o 2 átomos de carbono y puede ser
seleccionado independientemente del grupo metilo y etilo. En
particular R' puede ser en cada caso metilo o etilo.
Además, R' cada vez puede ser particularmente no
sustituido.
En particular, x puede ser en cada caso 0. x
puede ser especialmente también 1.
El respectivo resto alquilo o resto de alquenilo
R puede ser en cada caso lineal o ramificado o cíclico.
Particularmente el resto alquilo puede ser lineal, lo que puede
regir también para el resto de alquileno.
El aditivo puede contener sólo esencialmente uno
de los alcoxisilanos utilizados según la invención, pueden estar
contenidos también varios alcoxisilanos. Los alcoxisilanos pueden
ser cada vez de un tipo, es decir x puede ser idéntico para todos
los alcoxisilanos o pueden estar presentes también alcoxisilanos el
uno al lado del otro con diferente x. Se entiende que el aditivo
según la invención pueda contener también uno o varios de los
alcoxisilanos diferentes citados o alcoxisilanos en combinación con
oligómeros (polisiloxanos).
El respectivo resto alquilo R puede ser en cada
caso, independientemente el uno del otro, lineal o ramificado o
cíclico, siendo preferiblemente lineal.
El respectivo resto alquilo R puede presentar,
según una forma de realización preferida, 1 a 6 o 1 a 4 átomos de
carbono o 1 a 2 átomos de carbono. Por ello, los productos
fabricados a partir de las mezclas de yeso, como cuerpos moldeados
de yeso o paneles de cartón de yeso, pueden presentar eventualmente
propiedades mecánicas mejoradas. Los restos de alquilo o alquenilo
pueden presentar, según otra forma de realización alternativa,
también 7 a 18 o hasta 20, por ejemplo 10 a 18 átomos de carbono,
por lo cual las mezclas de yeso y productos fabricados a partir de
estas, como cuerpos moldeados de yeso o paneles de cartón de yeso,
pueden ser fabricados con reducido poder de absorción de agua.
R es seleccionado de preferencia en cada caso,
independientemente el uno del otro, del grupo metilo, etilo,
propilo y fenilo, particularmente del grupo metilo.
Ejemplos para alcoxisilanos adecuados según la
invención son ésteres de ácido silícico de la fórmula general
Si(OR)_{4} como tetraetoxisilano, tetrametoxisilano
o alquiltrialcoxisilanos de la fórmula general
RSi(OR)_{3} como metiltrimetoxisilano,
etiltrimetoxisilano, viniltrimetoxisilano, propiltrimetoxisilano,
butiltrimetoxisilano, feniltrimetoxisilano, octiltrimetoxisilano,
deciltrimetoxisilano, dodeciltrimetoxisilano,
hexadeciltrimetoxisilano, octadeciltrimetoxisilano así como los
correspondientes trietoxisilanos. El aditivo puede contener en
particular uno de estos alcoxisilanos o varios alcoxisilanos
seleccionados de este grupo.
Según la invención son utilizables además
alquiltrialcoxisilanos de la fórmula general
RSi(OR)_{3}, en los que el resto R puede llevar un
grupo funcional, como por ejemplo un grupo amínico, un grupo tiol,
un grupo ureido, grupos halogenados y/o un grupo epóxido. El
halógeno puede ser particularmente cada vez cloro, eventualmente
también flúor o bromo. Ejemplos para dichos alcoxisilanos
utilizables según la invención son el
glicidiloxipropiltrimetoxisilano, el
3-aminopropiltrimetoxisilano,
3-aminopropiltrietoxisilano,
N-2-aminoetil-3-aminopropiltrimetoxisilano,
3-aminopropildietoximetilsilano,
3-mercaptopropiltrimetoxisilano o
3-mercaptopropiltrietoxisilano. El aditivo puede
contener en particular uno de estos alcoxisilanos o varios
alcoxisilanos seleccionados de este grupo.
Preferiblemente, dentro del marco de invención,
se pueden utilizar el tetraetoxisilano y alquilalcoxisilanos no
sustituidos como el metiltrimetoxisilano, etiltrimetoxisilano,
propiltrimetoxisilano, butiltrimetoxisilano, octiltrimetoxisilano,
deciltrimetoxisilano, dodeciltrimetoxisilano,
hexadeciltrimetoxisilano, octadeciltrimetoxisilano y los
correspondientes trietoxisilanos.
Especialmente preferibles como componente A)
dentro del marco de la presente invención son los
alquilalcoxisilanos de la fórmula general
R-Si(OR')_{3}, donde R representa un resto
de alquilo lineal o ramificado con 4 a 18 átomos de carbono y R'
representa un grupo metilo o etilo. Ejemplos de dichos
alquilsilanos utilizables especialmente preferibles como componente
A) son el butiltrimetoxisilano, octiltrimetoxisilano,
deciltrimetoxisilano, dodeciltrimetoxisilano,
hexadeciltrimetoxisilano o el octadeciltrimetoxisilano así como los
correspondientes trietoxi-
silanos.
silanos.
En particular, el componente A puede ser uno o
varios de los alcoxisilanos seleccionados del grupo
tetraetoxisilano, cloropropiltrietoxisilano, octiltriethoxisilano,
hexadeciltrimetoxisilano, metiltrietoxisilano y/o un producto de
condensación oligómero de estos alcoxisilanos, incluyendo los
oligómeros mezclados.
En particular, el componente A puede ser uno o
varios de los alcoxisilanos seleccionados del grupo
tetraetoxisilano, octiltriethoxisilano, hexadeciltrimetoxisilano,
metiltrietoxisilano y/o un producto de condensación oligómero de
estos alcoxisilanos, incluyendo oligómeros mezclados.
Particularmente el componente A puede ser una
mezcla de los alcoxisilanos, tetraetoxisilano y
hexadeciltrimetoxisilano o una mezcla de los alcoxisilanos,
tetraetoxisilano y octiltrietoxisilano, donde los citados
alcoxisilanos pueden estar presentes en un proporción en peso de 5:1
a 1:5, por ej. 3:1 a 1:3, sin estar limitados a esto.
Siendo los alcoxisilanos sustituidos,
especialmente los grupos de alquilo, alquenilo o de arilo de los
mismos, éstos pueden ser sustituidos de manera simple o múltiple.
Los sustituyentes pueden ser un grupo funcional, como por ejemplo
un grupo aminico, un grupo tiol, un grupo ureido, un grupo
carboxilo, un grupo de ésteres, grupos halogenados y/o un grupo
epóxido, eventualmente también un grupo alcoxiamino o
monoalquilamino o dialquilamino. El halógeno particularmente puede
ser en cada caso cloro, eventualmente también flúor o bromo. Los
sustituyentes pueden presentar también en cada caso uno, dos, tres,
cuatro o más átomos de Si, de modo que pueden existir también
silanos polinucleares. Los átomos de Si preferiblemente son
sustituidos en cada caso con grupos alquilo o alcoxi, para los
cuales pueden valer cada vez las formas de realización
correspondientes a R'.
Todos los alcoxisilanos utilizables según la
invención pueden ser empleados naturalmente también en forma de sus
oligomerizados, que pueden ser producidos a partir de los silanos
según los procedimientos de prehidrólisis conocidos.
Según la invención se añade al yeso para la
aditivación como componente B) al menos una sal de ácidos minerales
y metales del subgrupo IIIB (conteniendo Sc etc.) hasta VIII
(conteniendo Fe, Cu, Ni, etc.) IB o IIB (según la nomenclatura más
antigua también subgrupos de IIIA a VIIIA, IB, IIB) de la
clasificación periódica de los elementos, preferiblemente sales de
los metales IVB (conteniendo Ti etc.) hasta VIII, IB o IIB. De
especial preferencia, el metal es aquel del primer período
transitorio de metal. Como ácidos minerales deben mencionarse como
ejemplo el ácido azótico, ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido
clorhídrico y ácido carbónico.
Preferiblemente se utilizan como componente B)
sales ácidas minerales de titanio, vanadio, manganeso, hierro,
cobalto, níquel, cobre o cinc o combinaciones de los mismos,
particularmente también sales de metales del grupo hierro, cobre,
cinc o preferiblemente también sales de hierro y/o de cobre.
Ejemplos de sales metálicas utilizables preferiblemente como
componente B) son: sulfato de titanilo, sulfato de vanadio, sulfato
de manganeso (II), cloruro de manganeso (II), cloruro de hierro
(II), sulfato de hierro (II), carbonato de hierro (II), cloruro de
hierro (Ill), cloruro de hierro (III), cloruro de cobalto (II),
cloruro de níquel (II), sulfato de níquel (II), cloruro de cobre
(I), cloruro de cobre (II), sulfato de cobre (II), cloruro de cinc
(II) o sulfato de cinc (II). Las sales pueden ser en cada caso
también sales de ácidos oxometálicos de los citados metales, por
ejemplo sales de titanilo, sales de vana-
dilo.
dilo.
El componente B puede contener en cada caso
solamente uno de los metales citados o mezclas de los mismos. Lo
correspondiente rige para las citadas sales metálicas.
En la mezcla de yeso según la invención está
presente preferiblemente el componente A), con respecto al peso en
seco de la mezcla de yeso, en un contenido del 0,1 al 5% en peso,
preferiblemente del 0,3 al 2% en peso, particularmente de aprox.
0,3 al 1,5% en peso, de especial preferencia del 0,5 al 1% en
peso.
Los componentes A) y B) pueden estar presentes
en la mezcla de yeso en un proporción de peso de A:B de 10:1 a
1:10, preferiblemente de 5:1 a 1:5, de especial preferencia de
aprox. 2:1 a 1:2.
Como componente B) se utilizan preferiblemente
las sales ácidas minerales del hierro, particularmente sales ácidas
minerales del hierro bivalente. Especialmente preferida es la
utilización de sulfato de hierro (II) como componente
B).
B).
El componente A) según la invención puede ser
añadido al yeso en cantidades del 0,1% al 5%, preferiblemente del
0,5% al 1,5%, de especial preferencia del 0,5 al 1% con respecto al
peso del yeso. El componente B) según la invención puede ser
añadido al yeso - independientemente de la cantidad de componente
A) elegida - en cantidades del 0,1% al 3%, preferiblemente del 0,3%
al 1,5%, de especial preferencia del 0,5% - 1% con respecto al peso
del yeso. Eventualmente las sales metálicas presentes ya en trazas
en el yeso en el sentido de la definición del componente B) de la
presente invención no quedan consideradas en este caso.
Las cantidades en componentes de aditivos A) y
B) son proporcionadas generalmente de manera que se logre un nivel
característico suficiente para la aplicación deseada referente a la
hidrofobia y resistencia a la flexión simultáneamente con un nivel
económico aceptable. Las cantidades en componentes de aditivos A) y
B) han de determinarse experimentalmente para cada caso
individual.
Los alcoxisilanos o polisiloxanos utilizables
según la invención son por consiguiente en cada caso compuestos
alcoxifuncionalizados, que son accesibles a una policondensación
intermolecular bajo formación de grupos
-Si-O-Si debido a los grupos alcoxi.
A esto contribuye particularmente también el hecho de que los
restos R con 1 a 20 átomos de carbono no representen estructuras de
polímeros o macromoleculares. Además se entiende que la preparación
de la mezcla de yeso que contiene los componentes de aditivos A y B
ocurre de tal manera que la policondensación del silano del
componente A tiene lugar en presencia del componente B y del yeso,
preferiblemente en caso de los componentes A y B homogéneos
incorporados en la mezcla de yeso. Particularmente el procedimiento
puede ser controlado de manera que la policondensación tenga lugar
durante el ligamento del yeso. Para ello ha de limitarse el tiempo
total de las etapas del procedimiento a realizar antes de la
incorporación de los componentes A y B en la mezcla de yeso o de las
etapas de procedimiento antes del fraguado de la mezcla de yeso, en
las cuales podría tener lugar una hidrólisis anticipada indeseada
de los compuestos alcoxi según la invención. Particularmente esto
rige para el tiempo de mezclado de los componentes A y B con agua o
el tiempo de otras etapas de elaboración, en las cuales podría
producirse una hidrólisis anticipada indeseada de los grupos alcoxi
citados, el tiempo de adición de la mezcla de yeso a los
componentes A y B y el tiempo de homogenización de la mezcla de yeso
con los demás aditivos. La fase acuosa que contiene el componente A
es preparada por consiguiente siempre fresca. En el caso de que uno
de los restos R contuviese un grupo funcional polimerizable, por
ej. grupos insaturados o grupos radicalmente polimerizables, el
procedimiento se realiza de manera que no tenga lugar una
polimerización de estos grupos o solo se realice en un volumen
mencionable después de la policondensación de los alcoxisilanos, de
modo que los alcoxisilanos y polisiloxanos utilizados según la
invención no contengan grupos de polímeros de este tipo. Se entiende
que los respectivos tiempos de elaboración dependen de la aptitud
del componente A utilizado para la hidrólisis y en su caso de otras
condiciones del procedimiento como la temperatura. Si se utilizan
compuestos que se hidrolizan con una rapidez media como componente
A y tiempos de elaboración y condiciones de elaboración habituales,
como por ej. de temperatura, como los que se utilizan durante la
fabricación de cuerpos moldeados de yeso, se cumplirán estas
condiciones. Esto rige particularmente para la fabricación
industrial de cuerpos moldeados de yeso, como por ej. paneles de
cartón yeso. El tiempo total de fabricación hasta la formación del
cuerpo moldeado de yeso a partir de la mezcla de yeso por
consiguiente está generalmente por debajo de una a dos horas,
durante las cuales generalmente no se realizará tratamiento alguno
por temperatura, prescindiendo del calor de reacción habitual.
Únicamente por la buena integridad debe señalarse que el
procedimiento según la invención se distingue de otros
procedimientos, en los cuales por ej. los copolímeros funcionales
con silicio en caso de temperaturas más elevadas y largos tiempos
de polimerización son transformados en dispersiones de polímero
acuosas.
En el procedimiento según la invención, los
componentes A) y B) pueden ser mezclados en cualquier sucesión con
agua, pudiendo utilizar en su caso simultáneamente emulsionantes
adecuados o también disolventes orgánicos como alcoholes. De lo
arriba mencionado resulta que aquí ha de respetarse preferiblemente
un tiempo de mezclado habitual para la fabricación de cuerpos
moldeados de yeso. El tiempo de mezclado habitualmente es de <
1/4 o \leq 1/2 horas. La utilización conjunta de emulsionantes o
disolventes orgánicos no es en este caso sin embargo preferida.
Eventualmente puede ser añadido también uno de los componentes, por
ej. la sal metálica, junto al yeso del otro compo-
nente.
nente.
Para la preparación de una lechada de yeso se
añade a continuación el yeso, proporcionándose la cantidad de agua
típicamente de tal manera que sobre 100 partes en peso de yeso se
suspenden 30-120 partes en peso de agua, idealmente
50-90 partes en peso de agua. Eventualmente la fase
acuosa puede ser añadida también al yeso, lo que es sin embargo
técnicamente desventajoso. El procedimiento de mezcla en este caso
está configurado preferiblemente de manera que se garantice una
dispersión uniforme de la mezcla de aditivos según la invención en
el yeso. La mezcla de los componentes A) y B) puede efectuarse por
lo demás con la cantidad total de agua o también sólo con una
cantidad parcial de agua. Las relaciones de cantidades arriba
citadas sin embargo han de respetarse en todo caso. La lechada de
yeso puede ser espumada en caso de necesidad por incorporación de
aire.
El tiempo de elaboración de la adición de yeso a
los componentes A y B (o viceversa) y la preparación de una lechada
de yeso homogénea así como la conformación de la misma es
generalmente inferior a 1/2 hora, en la mayoría de los casos
inferior a 15 a 20 minutos.
Para la fabricación de cuerpos moldeados de
yeso, la lechada de yeso preparado en el procedimiento según la
invención es introducida en un molde adecuado con el fin de darle
forma o es moldeada de otra manera adecuada, a continuación de lo
cual puede efectuarse un secado en un horno de secado, en su caso
después de un secado previo adecuado. Dentro del marco de la
presente invención se ha demostrado sorprendentemente que la lechada
de yeso adicionada y preparada según la invención presenta un
tiempo de fraguado abreviado en comparación con el yeso no
adicionado. Esto es una ventaja particular para la fabricación
industrial de cuerpos moldeados de yeso, particularmente paneles de
cartón yeso.
Se entiende que el aditivo según la invención
utilizado es incorporado preferiblemente de manera homogénea en la
mezcla de yeso o está dispersado, para lograr una hidrofobización
de masa, en su caso el aditivo puede ser aplicado sin embargo
también sobre la superficie de una pieza moldeada de yeso o de un
panel de yeso, donde la pieza moldeada de yeso esencialmente puede
estar dotada superficialmente del aditivo o prácticamente estar
impregnada completamente por este último. La impregnación puede
efectuarse de manera uniforme o bajo formación de un
gradiente.
gradiente.
Para la fabricación de dichos paneles de cartón
yeso se aplica la lechada de yeso sobre una cinta transportadora
que transporta un cartón adecuado. En caso de necesidad, la
superficie de yeso se cubre también con un cartón. Una vez
fraguados, los paneles de cartón yeso son cortados a la medida
deseada y secados preferiblemente en un horno adecuado.
El carácter de la invención es descrito
detalladamente a continuación con ayuda de unos ejemplos de
realización. La comparación de los ejemplos según la invención con
los ejemplos no conformes a la invención demostrarán
particularmente las mejoras en vista a la adición conocida con
alcoxisilanos.
\vskip1.000000\baselineskip
Según las indicaciones de cantidades de la
siguiente tabla se mezcla intensamente el agua con el alcoxisilano
y la sal metálica. Por lo tanto se producen mezclas homogéneas o
también heterogéneas. A continuación se prepara una lechada de
escayola introduciendo un yeso de construcción habitual en el
mercado en esta mezclas. La duración total de las etapas del
procedimiento habitualmente es de 15 a 30 minutos.
Después de una mezcla intensa se fabricaron con
la lechada de escayola unos cuerpos moldeados de yeso con una
longitud de 200 mm, una anchura de 20 mm y un espesor de 15 mm
introduciéndolos en un molde correspondiente. Tras el fraguado, los
cuerpos moldeados de yeso fueron sacados del molde y secados
durante 1 hora a 150ºC.
La medición de la absorción de agua se realizó
midiendo el aumento de peso tras la introducción de los cuerpos de
prueba en agua durante 15 minutos a 20ºC.
El cálculo de la resistencia a la tracción por
flexión Sigma se realizó a partir de la prueba del comportamiento
de rotura bajo carga de peso según la fórmula siguiente:
Dimensión de la
pieza bruta de yeso [mm]: 200 x 15 x 20 (longitud, espesor,
anchura)
Cálculo de la resistencia a la tracción por
flexión [Kg/cm^{2}]:
Sigma =(P x a x
b)/(L x
w);
P = carga (Kg) a = distancia de carga izquierda
(cm)
b = distancia de carga derecha (cm)
L = longitud del vano (cm)
W = par de resistencia
W = d x d x
b/6
d = espesor
(cm)
b = anchura (cm)
Los resultados de las pruebas están resumidas en
la siguiente tabla. La comparación de los ejemplos según la
invención VG3 a VG10 con los ejemplos no conformes a la invención
VG1 y VG2 demostrará mejor el carácter de la invención.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Esta lista de documentos citados por el
solicitante ha sido recopilada exclusivamente para la información
del lector y no forma parte del documento de patente europea. La
misma ha sido confeccionada con la mayor diligencia; la OEP sin
embargo no asume responsabilidad alguna por eventuales errores u
omisiones.
\bullet EP 1404512 A [0003]
\bullet DE 10220659 A1 [0004]
\bullet DE 3041294 [0006]
\bullet EP 0819663 A [0006]
\bullet US 5776245 A [0006]
\bullet WO 08101702 A [0006] [0006] [0011]
Claims (16)
1. Mezcla de yeso con al menos un aditivo,
caracterizada por el hecho de que el aditivo contiene:
- A)
- al menos un alcoxisilano de la fórmula general
R_{x}Si(OR')_{y}
y/o al menos un polisiloxano
alcoxifuncional conteniendo al menos dos grupos
SiR_{m}(OR')_{n} idénticos o
diferentes,
donde
- R
- es en cada caso, independientemente el uno del otro, un resto de arilo o alquilo o alquenilo no sustituido o sustituido con 1 a 20 átomos de carbono,
- x
- es un número entero de 0 a 3,
- R'
- es en cada caso, independientemente el uno del otro, un resto alquilo con 1 a 4 átomos de carbono,
- y
- es un número entero de 1 a 4,
donde la suma de x + y es = 4, y
- m
- es un número entero de 0 a 2 y n es un número entero de 1 a 3, donde la suma de m + n es \leq 3, y
- B)
- al menos una sal de ácidos minerales y metales del subgrupo IIIB a VIII, IB o IIB de la clasificación periódica de elementos.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Mezcla de yeso según la reivindicación 1,
caracterizada por el hecho de que contiene como componente
A) al menos un alcoxisilano de la fórmula general
R_{x}Si(OR')_{y} y/o al menos un polisiloxano
alcoxifuncional conteniendo al menos dos grupos SiR_{m}(O
R')_{n} idénticos o diferentes, donde
- R
- es en cada caso, independientemente el uno del otro, un resto de arilo o alquilo o alquenilo sustituido o no sustituido con 1 a 18 átomos de carbono,
- x
- es 0 ó 1
- R'
- es un resto alquilo con 1 a 4 átomos de carbono y
- y
- es 3 ó 4,
donde la suma de x+y es = 4.
\vskip1.000000\baselineskip
3. Mezcla de yeso según una de las
reivindicaciones 1 o 2, caracterizada por el hecho de que x
= 0.
4. Mezcla de yeso según una de las
reivindicaciones 1 o 2, caracterizada por el hecho de que x
es = 1.
5. Mezcla de yeso según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por el hecho de que R
representa restos de arilo o alquilo o de alquenilo respectivamente
idénticos o diferentes con 1 a 6 átomos de carbono, que son en cada
caso, independientemente el uno del otro, sustituidos o no
sustituidos.
6. Mezcla de yeso según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por el hecho de que R
representa restos de arilo o alquilo o de alquenilo respectivamente
idénticos o diferentes con 7 a 18 átomos de carbono que son en cada
caso, independientemente el uno del otro, sustituidos o no
sustituidos.
7. Mezcla de yeso según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizada por el hecho de que R
es un resto de alquilo.
8. Mezcla de yeso según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizada por el hecho de que se
utiliza al menos un alcoxisilano seleccionado del grupo de
tetraetoxisilano, cloropropiltrietoxisilano, octiltrietoxisilano,
hexadeciltrimetoxisilano, metiltrietoxisilano, incluyendo los
oligómeros de uno o varios de estos alcoxisilanos.
9. Mezcla de yeso según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizada por el hecho de que
como componente B) se utiliza al menos una sal ácida mineral
metálica de uno o varios metales seleccionados del grupo de titanio,
vanadio, manganeso, hierro, cobalto, níquel, cobre o cinc.
10. Mezcla de yeso según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizada por el hecho de que
como componente B) se utilizan sales ácidas minerales de hierro
bivalente.
11. Mezcla de yeso según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizada por el hecho de que
se utiliza sulfato de hierro (II) como componente B).
12. Mezcla de yeso según una de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizada por el hecho de que
el componente A) está presente en un contenido de 0,1 a 5% en peso
con respecto al peso en seco de la mezcla de yeso.
13. Mezcla de yeso según una de las
reivindicaciones 1 a 12, caracterizada por el hecho de que
los componentes A) y B) están presentes en una proporción en peso
de A: B = 10:1 a 1:10.
14. Procedimiento para la fabricación de
mezclas de yeso según una de las reivindicaciones 1 a 13 por
adición al yeso de
- A)
- al menos un alcoxisilano de la fórmula general
R_{x}Si(OR')_{y}
y/o al menos un polisiloxano
alcoxifuncional que contiene al menos dos grupos de
SiR_{m}(O R')_{n} idénticos o dife-
{}\hskip0.4cm rentes,
{}\hskip0.4cm rentes,
donde
- R
- es en cada caso, independientemente el uno del otro, un resto de arilo o alquilo o alquenilo no sustituido o sustituido con 1 a 20 átomos de carbono
- x
- es un número entero de 0 a 3,
- R'
- es en cada caso, independientemente el uno del otro, un resto de alquilo con 1 a 4 átomos de carbono,
- y
- es un número entero de 1 a 4,
donde la suma de x+ y es = 4, y
- m
- es un número entero de 0 a 2 y n es un número entero de 1 a 3,
donde la suma de m+n es \leq 3, y
- B)
- al menos una sal de ácidos minerales y metales de los subgrupos IIIB a VIII, IB o IIB de la clasificación periódica de los elementos,
donde los componentes A) y B) están dispersados
uniformemente en el yeso.
15. Cuerpo moldeado de yeso, fabricado al menos
parcialmente o al menos esencialmente entero de una mezcla de yeso
según una de las reivindicaciones 1 a 13.
16. Panel de cartón yeso, fabricado al menos
parcialmente o al menos esencialmente entero de una mezcla de yeso
según una de las reivindicaciones 1 a 13.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| DE102005009234A DE102005009234A1 (de) | 2005-02-25 | 2005-02-25 | Gipsmischung mit verbesserten mechanischen Eigenschaften und Verfahren zur Additivierung von Gips |
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| ES2324954T3 true ES2324954T3 (es) | 2009-08-20 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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