ES2432640T3

ES2432640T3 - Medio mecanizable pulverizable

Info

Publication number: ES2432640T3
Application number: ES03719503T
Authority: ES
Inventors: Dennis Mark Lettkeman; Eldon L. Whiteside; Raymond A. Ii Kaligian
Original assignee: United States Gypsum Co
Current assignee: United States Gypsum Co
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2023-03-27
Also published as: ES2360209T3; WO2003082766A1; DE60328668D1; MXPA04009327A; EP1487757B1; EP1485330A1; WO2003082766A8; JP2005521623A; EP1487757A1; JP2005521622A; CA2477709A1; JP2005521621A; ATE496013T1; US7374611B2; CA2478319C; EP1487756A1; WO2003082767A1; MXPA04009326A; WO2003082765A1; ATE438598T1

Abstract

Una mezcla a emplear junto con agua para preparar la lechada pulverizable que se hidratapara formar una composición de yeso mecanizable, dicha mezcla comprendiendo: entre un 80% y un 98% en peso de hemihidrato de sulfato de calcio; entre un 1% y un 5% en peso de un aglutinante adhesivo para adherir dicha mezcla de yeso aun sustrato; y entre un 0,001% y un 10% de un polisacárido elegido entre el grupo que consiste en unescleroglucano, un esquizofilano.

Description

M EDIO MECANIZABLE PULVERIZABLE

Descripci6n

ANTECEDENTES

[0001] Esta aplicacion hace referencia a un medio mecanizable pulverizable con buena estabilidad.

5M

Mas especificamente, hace referencia a un yeso pulverizable con buenas propiedades de mecanizacion y pulverizacion. [0002] La presente invencion hace referencia a una mezcla de yeso para formar una composicion pulverizable, mecanizable, y especificamente a una mezcla de yeso que puede adaptarse para su

10M vertido sobre un molde, su aplicacion con un palustre, o su aplicacion con un pulverizador sobre un sustrato, y su mecanizacion con la forma deseada para producir un modelo de dimensiones precisas. [0003] El yeso tambien es conocido como dihidrato de sulfato de calcio, alabastro o escayola. El yeso de Paris tambien se conoce como yeso calcinado, estuco, semihidrato de sulfato de calcio, medio hidrato de sulfato de calcio o hemihidrato de sulfato de calcio. Tambien puede utilizarse yeso

15M sintetico, que es un derivado de los procesos de desulfuracion de gases de emision de las centrales electricas. Cuando se extrae, el yeso crudo se encuentra en forma de dihidrato. En esta forma, existen aproximadamente dos moleculas de agua unidas a cada molecula de sulfato calcico. Con tal de producir la forma de hemihidrato, el yeso puede calcinarse para eliminar parte del agua de hidratacion mediante la siguiente ecuacion:

20M CaS��CaS��

[0004] El hemihidrato de sulfato de calcio puede producir al menos dos formas de cristal. El yeso calcinado alfa se elabora mediante un proceso continuo o discontinuo donde el dihidrato de

25M sulfato de calcio se calcina bajo presion. El yeso calcinado alfa forma menos cristales aciculares que el yeso calcinado beta, permitiendo agrupar los cristales firmemente, consiguiendo un yeso mas denso y mas fuerte. La morfologia del cristal permite que el agua fluya facilmente entre los cristales, requiriendo menos agua para elaborar una lechada fluida. Los cristales mas alargados son caracteristicos del yeso calcinado beta. La estructura del cristal deriva en un producto menos denso

30M ya que los cristales se agrupan de manera menos compacta. La forma beta tambien requiere mas agua para fluidificar el yeso calcinado. Si el calcinado del dihidrato se lleva a cabo bajo presion ambiental, se obtiene la forma beta y el coste es relativamente bajo comparado con el yeso calcinado alfa. [0005] Un numero de productos utiles de yeso pueden elaborarse mezclando el hemihidrato de

35M sulfato de calcio con agua y formando el resultante producto de lechada con la forma deseada. Se deja que el producto de lechada frague permitiendo al hemihidrato de sulfato de calcio reaccionar con suficiente agua para convertir el hemihidrato en una matriz de cristales de dihidrato enlazados. A medida que se forma la matriz, el producto de lechada se vuelve firme y mantiene la forma deseada. El exceso de agua debe eliminarse del producto mediante su secado.

40M [0006] Cuando no se utilizan aditivos, la cantidad de agua anadida a la lechada de yeso calcinado determina la densidad de la matriz de yeso fraguada. Cuanta mas agua se utiliza, mas aumenta en

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volumen la lechada. La demanda teorica de agua del hemihidrato de sulfato de calcio puro es del 8,6

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% en peso. Las formas de matriz del sulfato de calcio hidratado llenan el volumen originalmente ocupado por la lechada, atrapando el exceso de agua en los intersticios del cristal de la matriz de yeso. Para iguales cantidades de yeso, los intersticios son mayores y mas numerosos para absorber

5M el agua excedente a medida que la proporcion de agua aumenta. A medida que el tamano y el numero de espacios aumenta, tanto la densidad como la resistencia de la matriz disminuye en comparacion con una composicion con poco o ningun exceso de agua. Sin embargo, las lechadas con poco exceso de agua son muy dificiles de mezclar, particularmente si se utiliza yeso calcinado beta.

10M [0007] La cantidad de agua utilizada determina la plasticidad de la lechada. La plasticidad es la propiedad del yeso que permite una deformacion permanente y continua en cualquier direccion. Al contrario que los materiales de baja viscosidad, los materiales plasticos necesitan una fuerza apreciable para iniciar el flujo. Un material de plasticidad baja suele describirse como quot;pobrequot; o dificil de trabajar, la plasticidad alta se describe con el termino quot;ricaquot; o facil de trabajar.

15M [0008] En algunos tipos de fabricacion, los moldes utilizados en la produccion son escayolas a partir de modelos. Un metodo de realizar un modelo incluye dar forma a un sustrato con una fresadora CNC u otro tipo de fresadora de alto rendimiento. En las aplicaciones en las que los modelos son grandes, como en la industria automovilistica, de embarcaciones y aeroespacial, es necesario un gran volumen de material de sustrato para construir un modelo. Por lo tanto, es deseable que el material del

20M sustrato sea ligero y economico. Ademas, el material debe ser mecanizable a un alto grado de precision dimensional. Por consiguiente, el material debe ser capaz de mantener un borde afilado y un contorno liso con dimensiones estables partiendo de una temperatura ambiente hasta los DC ( �50DF). [0009] Para producir modelos grandes, es comun fabricar en primer lugar un sustrato con un tamano

25M ligeramente menor al tamano total del modelo.

[0010] Se suelen utilizar materiales y tableros de herramientas baratos, Styrofoam (espuma de poliestireno) y similares para fabricar el sustrato. El sustrato se cubre con sucesivas capas de un material mecanizable hasta que el sustrato es mayor que el modelo. Finalmente, el sustrato cubierto se mecaniza en la forma deseada.

30M [0011] Las mezclas de yeso para formar composiciones mecanizables son conocidas. Principalmente, la patente estadounidense num. 5.5��.059 de Immordino describe una composicion de yeso de alta densidad para su uso como composicion mecanizable, que es facilmente tallable, capaz de mantener bordes afilados y contornos lisos, y una dimension estable partiendo de una temperatura ambiente hasta los DC ( 50DF). Este yesocontieneunaglutinante depolimero para aumentarla resistencia

35M del yeso y para prevenir la generacion de polvo durante la mecanizacion. Segun se publica en la patente Immordino, el aglutinante es un terpolimero de cloruro de etileno �vinilo acetato� vinilo. Es preferible anadirle al yeso hasta un �0 o �0 por ciento en peso de aglutinante de polimero para obtener la consistencia deseable. La composicion de Immordino publica la adicion de un agente lubricante interno para minimizar la friccion durante la mecanizacion. Ademas, esta composicion

40M puede no aplicarse mediante pulverizador al sustrato ya que, si se pulveriza, debido a los efectos de la gravedad, la composicion fluiria antes de fraguarse y antes de alcanzar un grosor mecanizable.

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[0012] La patente estadounidense num. 6.�55.099 de Kaligian et al publica un yeso pulverizable y

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mecanizable utilizando un aglutinante interno, un aglutinante externo y un sistema de acelerantes y retardantes. Pese a que se obtiene un tiempo de fraguado adecuado, el sistema acelerante es complejo y sensible a la temperatura y otras condiciones.

5M [0013] Los materiales mecanizables adaptados para aplicarse mediante un pulverizador sobre un sustrato tambien se conocen como espumas de poliuretano y poliester. El poliester no es deseable ya que solo es posible aplicar aproximadamente una capa de �,6mm ( ��6 pulgadas) cada vez. Por lo tanto, se necesitan numerosas capas de poliester para acumular un grosor apreciable. Ademas, debido a que cada capa debe dejarse secar antes de la siguiente, este metodo consume mucho

10M tiempo. [0014] Las espumas de poliuretano no son deseables ya que no producen una capa con un grosor uniforme y las capas normalmente tienen muchas bolsas de aire. Por lo tanto, para conseguir una precision dimensional, se necesita una preparacion significativa de la superficie seguida por la mecanizacion El poliester y las espumas de poliuretano generan electricidad estatica y cantidades

15M indeseables de polvo durante la mecanizacion. La combinacion de la estatica y el polvo crea un desorden no deseado. Ademas, el isocianato utilizado para curar los poliuretanos es un conocido carcinogeno. [0015] Por lo tanto, en la tecnica existe la necesidad de un medio para estabilizar el tiempo de fraguado de una lechada y para permitir a una composicion pulverizada acumularse rapidamente con

20M un grosor mecanizable. Existe una necesidad adicional de aumentar la concentracion del yeso calcinado beta en relacion con el yeso calcinado alfa con una demanda de agua aproximadamente constante. Cuando se cubren estas necesidades, los productos elaborados con yeso pulverizable y mecanizable pueden fabricarse mas rapidamente, produciendo menos residuos y �o a un coste mas bajo.

25M

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION [0016] Por consiguiente, se ha descubierto que el uso de polisacaridos elegidos entre el grupo que consiste en un escleroglucano, esquizofilano en composiciones de yeso pulverizables y mecanizables permite el uso de un sistema acelerante simplificado que es mas estable dentro de un intervalo de

30M tiempo, temperatura y fuerza transversal. [0017] De acuerdo con los intereses de la invencion se emplea una mezcla junto con agua para preparar una lechada pulverizable que se hidrata para formar una composicion de yeso mecanizable, dicha mezcla comprendiendo:

entre un 80% y un 98% en peso de hemihidrato de sulfato de calcio;

35M entre un �% y un 5% en peso de un aglutinante adhesivo para adherir dicha mezcla de yeso a un sustrato; y

entre un 0,00� % y un �0% de un polisacarido elegido entre el grupo que consiste en un escleroglucano, esquizofilano.

40M [0018] Sorprendentemente, en esta formulacion, los polisacaridos de escleroglucano y o esquizofilano actuan no solo como espesante, sino que tambien permiten un descenso en el numero

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de acelerantes y retardantes. El sistema acelerante mas simple es mas controlable y mas estable

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dentro de un amplio intervalo de variables. El yeso pulverizable resultante mantiene la plasticidad deseada durante mas tiempo al pulverizarse. La lechada (o yeso) es estable a temperaturas mas altas. Tambien es posible una pulverizacion consistente durante un intervalo mas amplio de fuerzas

5M transversales que se aplican sobre la lechada a medida que se empujan hacia la pistola de pulverizacion para su aplicacion. [0019] Ademas, el yeso pulverizable se mantiene unido y se adhiere a si mismo cuando se pulveriza sobre una superficie sin adherencia. Cuando se seca, el yeso tiene una buena mecanizacion y lubricidad. Durante el proceso de mecanizacion, el yeso se mantiene unido y se corta a partir del

10M modelo en raspaduras uniformes. Esto minimiza la cantidad generada de polvo fino de yeso, resultando en un lugar de trabajo mas limpio y menos tiempo necesario para limpiar. De manera ventajosa, se obtienen estos beneficios sin una acumulacion de cera en la superficie como a veces ocurre con la adicion de polietilenglicol. [0020] El producto pulverizable mejorado tambien permite un programa de trabajo mas eficiente

15M porque el producto se seca mas rapido. El producto puede pulverizarse a una mayor velocidad hundiendolo y sumergiendolo menos. Cuando se acumula el grosor deseado, ya esta listo para su mecanizacion en menos de �0 minutos.

DESCRIPCION DETALLADA DE L� S DIBUJ�S

20M [0021] Esta invencion se dirige a una mezcla seca que se anade al agua para formar una lechada pulverizable, y cuando se fragua, puede ser facilmente mecanizable con una forma deseable. Dicha mezcla es util para hacer modelos de yeso u otros articulos que requieran cortarse y formarse con el yeso fraguado. La mezcla seca incluye hemihidrato de sulfato de calcio, un aglutinante externo y un polisacarido elegido del grupo que consiste en un escleroglucano, un esquizofilano. Un aglutinante

25M interno reemplaza una parte del polisacarido en algunos modos de realizacion de la invencion.

[0022] El componente primario de la mezcla seca es hemihidrato de sulfato de calcio. La composicion de mezcla seca preferiblemente incluye entre un 80% y un 98% de hemihidrato en peso. Mas preferiblemente, entre un 80% y un 95% o entre un 88% y un 95% de la mezcla seca es hemihidrato de sulfato de calcio.

30M [0023] Tanto el hemihidrato de sulfato de calcio alfa (0 -CaS� ) como el hemihidrato de sulfato de calcio beta ([ -CaS� ) pueden utilizarse en la mezcla. La version alfa de los cristales de hemihidrato de sulfato de calcio es menos acicular en forma que la version beta. La forma menos acicular permite a los cristales impregnarse y fluir mucho mejor al mezclarse con agua. La menor demanda de agua de la forma alfa resulta en un compuesto mas compacto y con una mayor

35M densidad en comparacion con la matriz enlazada resultante de cristales de hemihidrato de sulfato de calcio utilizando la forma beta del hemihidrato de sulfato de calcio. Segun se conoce en la tecnica, la combinacion del hemihidrato de sulfato de calcio alfa y o beta controla la cantidad de agua necesaria para elaborar una lechada practicable, que controla la densidad del modelo de escayola final. [0024] La seleccion el yeso calcinado alfa o beta, o una combinacion de ambos, para una aplicacion

40M particular depende de un numero de factores. Preferiblemente, el yeso calcinado beta se utiliza en gran medida donde el coste es la principal preocupacion. El yeso calcinado beta tambien es preferible

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donde se utiliza un tallado a mano del modelo, ya que la forma beta es mas facil de cortar a mano.

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Sin embargo, en algunos modos de realizacion, donde la adicion de agua se minimiza para obtener resistencia, se prefiere la forma alfa. La seleccion de yeso calcinado alfa, yeso calcinado beta o mezclas de ambos para una aplicacion particular esta dentro del conocimiento comun de un artesano

5M en este campo. [0025] La mezcla seca de la presente composicion tambien incluye un aglutinante adhesivo para aumentar la resistencia de union adhesiva en la interfaz de capa del sustrato�mecanizable. Preferiblemente, el aglutinante adhesivo es un polvo de polimero redispersable con propiedades adhesivas. El aglutinante adhesivo deberia ser hidrofobico para evitar la migracion con agua hacia la

10M superficie expuesta al aire que no contacta con el sustrato de la capa mecanizable. No es crucial que el aglutinante adhesivo posea una temperatura de transicion vitrea, Tg, mayor que la temperatura ambiental, ya que la concentracion de aglutinante adhesivo en la mezcla seca es baja. Ademas, los polimeros adhesivos con estas propiedades fisicas pueden anadirse de cualquier forma de polvo o emulsion redispersable.

15M [0026] Preferiblemente, el aglutinante adhesivo es un polimero derivado del acetato de polivinilo que se pulveriza seco y revestido con poli(alcohol vinilico) (tambien conocido como un protector de coloide). El revestimiento mejora la redispersion acuosa del aglutinante adhesivo. En un modo de realizacion, la mezcla seca incluye entre un 0,�% y un 5%, preferiblemente un %, en peso de copolimero de etileno y acetato de vinilo. El copolimero de etileno y acetato de vinilo esta disponible

20M bajo el nombre comercial VINNAPAS RP 6 de Wacker Polymer Systems, LP de Adrian, MI o Elotex 50E �00 (National Starch and Chemical, Bridgewater, NJ).

[0027] Un homopolimero de acetato de vinilo puro puede utilizarse en lugar de un copolimero de etileno y acetato de vinilo. La mayoria de homopolimeros de acetato de vinilo comercialmente disponibles que se venden en forma de polvos son redispersables en agua, ya que los granulos

25M individuales de polvo estan revestidos con un material hidrofilico. Cualquiera de estas clases de polimero puede existir ya sea en forma de polvo o de emulsion y puede introducirse en el sistema ya sea como una mezcla seca o rebajada con agua.

[0028] El alcohol polivinilico puede utilizarse como un aglutinante adhesivo. Sin embargo, ya que el alcohol polivinilico es muy soluble en el agua, tiende a migrar hacia la superficie de la capa

30M mecanizable durante el fraguado. Como resultado, un gradiente de concentracion del alcohol polivinilico se situa en la superficie que no contacta con el sustrato que inhibe la perdida de humedad y tiene tendencia a arrastrar aire durante el mezclado, lo que resulta en imperfecciones en la estructura cristalina. El tiempo de fraguado tambien aumenta debido a la naturaleza retardante del alcohol polivinilico, y la estabilidad dimensional se reduce debido al aire arrastrado. tro potencial

35M aglutinante adhesivo alternativo puede seleccionarse de entre los aglutinantes acrilicos conocidos en la tecnica, pero, al igual que los alcoholes polivnilicos, tambien tienden a arrastrar aire y retrasar el fraguado y por lo tanto son menos deseables. [0029] Los polisacaridos escleroglucano y �o esquizofilano de alto peso molecular son otro componente de la mezcla seca. El polisacarido actua como dispersante para mantener los

40M componentes de la lechada en suspension hasta que la matriz de cristal se forma lo suficiente como para asegurar una distribucion uniforme. Se evita que se asienten arena u otros materiales. El

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polisacarido tambien actua como un modificador de viscosidad que mantiene la viscosidad uniforme

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hasta que la lechada se fragua. Una viscosidad mas baja proporciono una lechada que podria bombearse a una presion mas baja y a volumenes mas altos, produciendo un producto secado mas duro que las composiciones anteriores. Al mismo tiempo, se mejora la plasticidad de la mezcla,

5M permitiendo que fluya bajo una presion vertical y que resista el flujo cuando se elimina la presion vertical. Cuando se pulveriza, el producto se acumula mas rapido en el modelo y es mas fuerte tras su fraguado. tras propiedades que se alteran mediante la adicion de polisacaridos incluye una suspension mejorada del material de particulas, sangrado reducido, un mejor manejo, una aplicacion mas sencilla y un bombeo mejorado.

10M [0030] Los polisacaridos particularmente preferibles para usar con esta invencion son variados. Las gomas biopolimericas son las mas preferibles. Los productos glucano, como el escleroglucano, esquizofilano y similares son especialmente preferibles. El escleroglucano se elabora con un hongo filamentoso del genero Sclerotium. El esquizofilano es un polisacarido extracelular producido por un hongo del genero esquizofilo (Schnizophyllum). El escleroglucano y el esquizofilano son

15M polisacaridos cuya cadena lineal de �-unidades enlazadas de D-glicosil con aproximadamente entre un �0 y un �5 por ciento de la cadena lineal conteniendo unidades unicas de D-glicosil que se adhieren con �-6 enlaces. La media de peso molecular es mayor que o igual a 5x 06. Estos son homopolisacaridos no ionicos. Las cadenas estan unidas entre ellas en una disposicion de helice triple. Se disuelven en agua para formar soluciones pseudo plasticas. La caracterizacion de estos

20M compuestos y un metodo para elaborarlos se muestra en la patente estadounidense num. �.95�. ��0.

[0031] Un escleroglucano preferible se comercializa por SKW Chemical, Inc (Marietta, GA) bajo el nombre comercial de BI� VIS.

[0032] Los polisacaridos son utiles en cantidades aproximadamente entre un 0,00� % y un �0% en peso de los componentes secos. Los intervalos preferibles incluyen entre un 0,0� % y un %, entre un 25M 0,05% y un %, y entre un 0,05% y un 5% en peso seco. En modos de realizacion que incluyen un aglutinante interno, mencionado abajo en detalle, las concentraciones de polisacarido de entre 0,00 �% y 5% en peso son utiles. Los intervalos preferibles de concentracion de polisacarido son entre 0,0�% y %, entre 0,0 �% y % , y entre 0,0�% y 0,6% aproximadamente para estos modos de realizacion. Donde no se utiliza un aglutinante interno opcional, se utilizan concentraciones mas altas

30M de polisacarido, entre 0,00�% y 0% aproximadamente. Las concentraciones de polisacarido preferibles para los modos de realizacion sin un aglutinante interno incluyen entre un 0,05% y un �%, entre un 0,� % y un �%, y entre un 0,07% y 0,9% aproximadamente.

[0033] La mezcla seca incluye opcionalmente un aglutinante interno dispersable lubricante que se dispersa cuando la mezcla de escayola seca se mezcla con agua para formar lechada, se deposita a 35M lo largo de la estructura cristalina del dihidrato de sulfato de calcio tras fraguarse, y permite a la composicion endurecida mantener una esquina afilada al mecanizarse. El aglutinante interno se dispersa en la lechada y despues se deposita sobre la estructura cristalina de dihidrato de sulfato de calcio tras el fraguado. La colocacion de aglutinante interno sobre los cristales de dihidrato de sulfato de calcio enlazados evita la propagacion de grietas en la estructura cristalina. Esto permite que la 40M composicion endurecida sea de dimensiones estables partiendo de una temperatura ambiente hasta los DC ( �50DF), y mantenga un borde afilado y un contorno liso al mecanizarse. Ademas, el

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aglutinante interno promueve la produccion de raspaduras generalmente del mismo tamano durante

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la mecanizacion, y da como resultado una reduccion drastica del polvo.

[0034] En modos de realizacion preferibles, se contempla que el aglutinante interno sea un polvo de polimero que fluye libre, redispersable en agua con una temperatura de transicion vitrea, Tg,

5M suficiente para permitir que el polimero este rigido a una temperatura ambiental. En algunos modos de realizacion preferibles, el polimero es soluble en agua, y el grado de solubilidad en agua es inversamente proporcional al peso molecular del aglutinante.

[0035] Preferiblemente, el aglutinante interno es un polvo de polietilenglicol amorfo de alto peso molecular. El poli(etilenglicol) esta comercialmente disponible y tambien puede prepararse mediante

10M muchas tecnicas de polimerizacion conocidas y convencionales. En un modo de realizacion preferible, un polvo de poli(etilenglicol) con un peso molecular medio de 8.000 Daltons se utiliza para proporcionar una distribucion uniforme del polimero en la lechada. Tambien se contempla una forma no en polvo del poli(etilenglicol). [0036] La adicion del polimero redispersable en agua que fluye libre da como resultado una

15M mecanizacion adecuada de la composicion tras su fraguado. Se ha descubierto que este polimero aumenta ligeramente la plasticidad de la lechada debido a un efecto higroscopico. Si la proporcion de agua y yeso es fija el efecto higroscopico dara como resultado un ligero efecto espesante. El ligero efecto espesante mejora la habilidad de la formulacion para aplicarse con un pulverizador sobre superficies verticales. Ademas, el poli(etilenglicol) demuestra cualidades lubricantes inherentes. Esta

20M calidad da como resultado una reduccion de la friccion durante la mecanizacion y por lo tanto previene la aglomeracion del aglutinante interno mientras se mecaniza. [0037] La mezcla seca incluye hasta un %, preferiblemente entre un -��%, mas preferiblemente entre un y un ��% o entre un y un 7%, incluso mas preferiblemente el intervalo entre un y un 6% aproximadamente, en peso de polvo poli(etilenglicol). Se contempla que, en los intervalos preferibles

25M arriba mencionados, una concentracion mas baja del aglutinante interno produce una resistencia aumentada de la composicion, pero tambien aumenta el desgaste del equipo de mecanizacion. Con concentraciones mas altas de este aglutinante interno, la resistencia es menor pero resulta un menor desgaste del equipo de mecanizacion. Por lo tanto, en el intervalo preferible entre 6-8%, el 6% proporcionara una resistencia relativamente mayor, mientras que el 8% proporcionara una lubricidad

30M relativamente mayor. El polvo de poli(etilenglicol) esta disponible bajo el nombre comercial CARB WAX (Union Carbide Corp., Danbury, CT).

[0038] Los derivados del polvo de polimero redispersable basados en acetato de vinilo, como los terpolimeros de cloruro de vinilo�acetato de vinilo �etileno y terpolimeros de versatato de vinilo�acetato de vinilo�etileno, tambien pueden utilizarse como aglutinante interno. Ademas, los copolimeros

35M acrilico�de vinilo, los terpolimeros de acrilato versatato de vinilo� acetato de vinilo� etileno, copolimeros de estireno acrilico, y copolimeros de versatato de vinilo, acetato de vinilo pueden utilizarse como aglutinante interno. [0039] Sin embargo, segun se ha mencionado antes, todo o parte del aglutinante interno puede reemplazarse aumentando la proporcion de polisacarido. Se preve que estos dos componentes

40M forman una escala deslizante donde la concentracion del aglutinante interno puede disminuir cuando aumenta la concentracion de polisacarido. Al contrario tambien es cierto, sin embargo, hay que tener

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cuidado cuando se aumenta la concentracion de algunos aglutinantes internos, como los PEG. En

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concentraciones altas, el PEG produce una superficie cerosa que promueve la adhesion de las raspaduras mecanizadas a la superficie que esta siendo mecanizada, a la herramienta de corte y la una a la otra. Esto puede provocar acumulaciones de raspaduras pegajosas que deben eliminarse

5M frecuentemente y son dificiles de limpiar. Preferiblemente, las concentraciones PEG se mantienen en un intervalo donde las raspaduras se alejan limpiamente de la superficie de corte durante la mecanizacion. [0040] Un polimero fluyendo libre, redispersable en agua, altamente ramificado denominado metoxi polietilenglicol, tambien puede utilizarse como un aglutinante interno en lugar de un poli(etilenglicol).

10M En la presente composicion, un peso molecular preferible del metoxi polietilenglicol esta entre �.000 y

5.000 Daltons.

[0041] La cantidad de agua anadida a la mezcla seca oscila entre un �0% del peso de la mezcla seca al 50% en peso. Preferiblemente, el contenido de agua oscila entre un �0% y un 0%, y mas preferiblemente entre un �8% y un %. La seleccion de una cantidad adecuada de agua se

15M encuentra dentro de los conocimientos de un artesano de la tecnica. Un yeso pulverizable, de secado rapido incluye preferiblemente agua en el intervalo entre un 5% y un �5% aproximadamente en peso de la mezcla seca.

[0042] El agua utilizada para realizar la lechada deberia ser tan pura como practica para obtener un mejor control de las propiedades tanto de la lechada como de la escayola fraguada. Las sales y los

20M compuestos organicos son bien conocidos por modificar el tiempo de fraguado de la lechada, variando mucho entre acelerantes e inhibidores de fraguado. Algunas impurezas llevan a irregularidades en la estructura a medida que se forma la matriz entrelazada de cristales de dihidrato, reduciendo la resistencia del producto fraguado. La resistencia del producto y la consistencia aumentan por lo tanto con el uso de agua que es tan libre de contaminantes como practica.

25M [0043] En otro modo de realizacion de la invencion, el contenido de agua preferible oscila entre un �5% y un 5% aproximadamente. La mejora de la fluidez de la lechada permite la formacion de una lechada bombeable con un menor nivel de agua. En cualquier composicion de yeso, un aumento de adicion de agua disminuye la resistencia del yeso fraguado. Si un yeso pulverizable requiere resistencia, la adicion de agua puede reducirse para hacer el producto mas duro. Las formulas de

30M secado rapido tambien pueden obtenerse reduciendo el contenido de agua ya que hay menos agua que eliminar mediante el secado. [0044] Los yesos pulverizables requieren un mayor control del tiempo de fraguado que otras composiciones de yeso. Una vez que el agua se anade a la lechada, los cristales de dihidrato de sulfato de calcio empiezan a formarse. Para cuando la lechada pasa a traves del aparato

35M pulverizador, los cristales deberian mantenerse lo suficientemente pequenos como para pasar a traves del aparato sin obstruirlo. Despues de salir del aparato pulverizador, la lechada deberia ser lo suficientemente gruesa para pegarse al sustrato o a las capas anteriores al yeso sin deslizarse. Las velocidades de fraguado suelen retrasarse para proporcionar tiempos de trabajo mas largos y despues acelerarse para un fraguado y acabado mas rapidos.

40M [0045] Los aditivos preferibles en la mezcla seca para acelerar la velocidad de fraguado incluyen acidos y sulfatos, como un sulfato minimo, utilizado en cantidades de hasta un �0% en peso seco

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libre de agregados. La concentracion de acelerantes en la presente invencion se reduce sobre aquel

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de la tecnica anterior y es preferiblemente menor a un % en peso. [0046] El dihidrato de sulfato de calcio que ha sido finamente pulverizado tambien es un acelerante preferible. Cuando esta recien preparado, tiene una alta potencia. Sin embargo, cuando se almacena

5M antes del uso, pierde su efectividad. La patente estadounidense num. �.078.� 98, publica acelerantes mejorados comprendiendo dihidrato de sulfato de calcio mezclado con azucar. Esta mezcla representa el dihidrato de sulfato de calcio menos sujeto al deterioro por edad. El calentamiento de la mezcla de azucar molido y dihidrato de sulfato de calcio para que el azucar caramelizado forme un revestimiento sobre el dihidrato de sulfato de calcio se publica en la patente estadounidense num.

10M �.57 �.9� 7. El revestimiento de azucar fundido tambien estabiliza el dihidrato de sulfato de calcio, reduciendo los efectos del envejecimiento a un grado mayor que una mezcla de azucar dihidrato sin calentar. El molido de dihidrato de sulfato de calcio preparado de esta manera se denomina en los ejemplos como quot;CSAquot; (United States Gypsum Co., Chicago, IL). [0047] La adicion de sulfato de potasio a la mezcla deberia minimizarse, ya que se ha descubierto

15M que la presencia de sulfato de potasio en la capa fraguada mecanizable reduce su resistencia. tros acelerantes, como el sulfato de aluminio, estan disponibles comercialmente y son reconocidos por aquellos especialistas en la tecnica de formular composiciones mecanizables, basadas en yeso. [0048] Puede incluirse una carga inerte en cualquiera de los modos de realizacion para mejorar la mecanizacion y para disminuir la densidad de la capa mecanizable. La carga preferible es una perlita

20M fina de baja densidad de superficie revestida, como el Noble Perlite �00C (Akzo Nobel, the Netherlands) comprendiendo hasta un � por ciento en peso de la mezcla basada en yeso seco. �tras

cargas inertes incluyen carbonato de calcio, grafito, microesferas de resina y similares.

[0049] Un antiespumante tambien puede anadirse a la mezcla seca. Los antiespumantes son bien conocidos en la tecnica y se utilizan para disminuir el arrastre de aire en la lechada, reduciendo asi

25M las bolsas de aire en la composicion tras pulverizar. Un antiespumante comprendiendo aproximadamente entre un 0,� % y un �%, mas preferiblemente entre un 0,�% y un 0,8% en peso de la mezcla seca, produce los resultados deseados. En la presente invencion, el antiespumante preferible es un antiespumante F� AMASTER CN y esta disponible por Geo Specialty Chemicals of Ambler, PA. Numerosos otros antiespumantes estan comercialmente disponibles y una persona

30M especialista en la tecnica podria encontrar un sustituto adecuado para el antiespumante preferible. [0050] Las composiciones de yeso calcinado de esta invencion opcionalmente tienen un numero de aditivos adicionales dependiendo de la aplicacion especifica. Estos aditivos pueden incluir espesantes, resinas polimericas, conservantes, y otros aditivos. Los aditivos con un objetivo particular, asi como las concentraciones apropiadas, son conocidos por aquellos especialistas de la

35M tecnica. Los agentes colorantes, como los pigmentos, los tintes o tinturas tambien son utiles como aditivos, particularmente en aplicaciones de suelo. Cualquier agente colorante conocido puede utilizarse con esta invencion. El dioxido de titanio es particularmente util para blanquear la composicion. Los agentes colorantes se utilizan en cantidades y se anaden mediante metodos convencionalmente utilizados para composiciones de este tipo. Los espesantes preferibles incluyen

40M espesantes celulosicos, como el Methocel (Dow Chemical, Midland, MI). Las resinas polimericas, como Elotex 50E 00 (National Starch & Chemical, Bridgewater, NJ), se anaden opcionalmente para

5M

10M

15M

20M

25M

30M

35M

40M

M

modificar las propiedades de la superficie de la lechada. tros aditivos son conocidos por modificar

M

las propiedades de la lechada de hemihidrato de sulfato de calcio o del yeso fraguado resultante. Sera apreciable por un artesano que existen otros aditivos conocidos para modificar las propiedades particulares de la lechada o del producto de yeso fraguado. Se contempla que cualquiera de ellos seria util con los modos de realizacion para los objetivos a los que estan destinados. [0051] Cualquiera de los modos de realizacion de esta invencion tambien puede almacenarse en un estado ya mezclado o en forma de lechada utilizando un agente quelante para evitar que el hemihidrato de sulfato de calcio se hidrate y forme dihidrato de sulfato de calcio. Un agente quelante, como el pirofosfato tetrasodico, podria anadirse a la mezcla seca. Cuando un usuario combina la mezcla con agua, la presencia del agente quelante evita que la lechada se frague. Para permitir el fraguado, se mezcla un agente acelerante con la lechada para invertir el efecto quelante. [0052] Los agentes acelerantes, como los sulfatos, por ejemplo el sulfato de aluminio, son bien conocidos por aquellos expertos en la tecnica de la formulacion de composiciones de yeso mecanizable.

[0053] Los yesos pulverizables elaborados de acuerdo con esta invencion pueden aplicarse a un sustrato utilizando cualquier aparato pulverizador apropiado conocido en la tecnica. Estos se aplican de manera beneficiosa utilizando una pistola pulverizadora segun se publica en la patente estadounidense num. 6.�7 �.�� 5. Esta pistola pulverizadora bombea la lechada a traves de la pistola. A medida que la lechada sale de la pistola, las gotas se impulsan mediante el vapor de atomos de un acelerante liquido de fraguado. El acelerante recubre las gotas de yeso, aumentando la velocidad de fraguado del yeso y provocando que se frague rapidamente a medida que se acumula en la superficie del modelo. Preferiblemente el acelerante liquido es una solucion acuosa de sales y otros compuestos conocidos por acelerar el tiempo de fraguado de la lechada de hemihidrato de sulfato de calcio. Un acelerante preferible de una solucion acuosa incluyendo dihidrato de sulfato de calcio, sulfato de cinc y sulfato de aluminio se publica en la patente estadounidense num. 6.�79.� 58 de Immordino.

[0054] Estos y otros modos de realizacion se demuestran en el siguiente Ejemplo. En los ejemplos, a no ser que se indique lo contrario, todas las cantidades en listas se indican en gramos. Las concentraciones o porcentajes se calculan en peso seco libre de otros materiales. [0055] En los siguientes ejemplos, las referencias al tiempo de fraguado hacen referencia al tiempo de fraguado Vicat por ASTM C-�7�. El tiempo de fraguado Vicat comenzaba desde el momento en el que el yeso se anadia al agua para mezclarlo manualmente y desde el momento en el que la lechada salia del mezclador para su mezcla mecanizada. Se elaboro una muestra de 50 gramos de material seco sin otros materiales y suficiente agua para conseguir una consistencia normal para la aplicacion deseada. La muestra se vertio sobre una lamina acrilica para formar un medallon. Una aguja de Vicat de �00 gramos se situo a medio camino entre el centro y el borde exterior del medallon, perpendicular a la superficie del medallon. La aguja se sostenia sobre la superficie del medallon y se liberaba para caer libremente por su propio peso. El tiempo de fraguado se determinaba cuando la aguja no podia penetrar el fondo del medallon. Si el grado de penetracion no estaba claro, se empujaba ligeramente la aguja para determinar si habia tocado la superficie subyacente.

M

EJEMPL�� FFUERA DEL ALCANCE DE LA INVENCIONj

M

[0056] Una formulacion de yeso pulverizable, mecanizable se desarrollo utilizando un dispersante polisacarido. Se comparo la composicion de una formulacion comparativa, Formula y la de una formulacion de la presente composicion, Formula �. Las formulaciones se muestran en la Tabla I

5M: abajo:

Tabla I

Componente Yeso calcinado alfa PEG 8000 RP6 Carga Espesante Acelerante Acabado Ivory Lime Antiespumante Retardante CSA Amical�8 Polisacarido: Formulaciones de yeso pulverizable Formula �(9�,6 lbs.) ,0� Kg ( �,5 lbs.) �,0 �Kg ( �,5 lbs.) 680g (0,56� �b.) 55g (0,�88 lb.) 85g (0,�75 lb.) �70g (0,�� lb.) 5�g (0,��5 lb.) 57g (0,06� lb.) �9g (0,0�8 lb.) �7g (0,009 lb.) �g 0,0 Formula �(9�,� lbs.) ,�9Kg ( �,5 lbs.) �,0 �Kg ( �,5 lbs.) 680g (0,6�5 lb.) �8� g 0,0 0,0 0,0 (0,05 lb.) �g (0,009 lb.) g 0,0 0,0 (0.�75 lbs.) 80g

[0057] Ambos yesos se prepararon uniendo los ingredientes y pesandolos. Los ingredientes secos se

10M mezclaron. El agua se midio con una taza. Los ingredientes secos se mezclaron en el agua y se ligaron hasta obtener una mezcla homogenea. La Formula (comparativa) era muy viscosa y necesito ayuda para fluir fuera de la taza. La Formula con una viscosidad reducida fluyo fuera de la taza por si misma.

[0058] Cuando se anade un polisacarido, se eliminan dos acelerantes de fraguado y la cantidad de 15M retardante se reduce significativamente. Esto hizo que la lechada fuera menos sensible a la temperatura, que tuviera una viscosidad mas baja y se pulverizara mas facilmente.

EJEMPL�� Ffuera del alcance de la invencionj [0059] Las dos muestras se probaron mediante un Ensayo de Viscosidad Brookfield. La viscosidad de 20M cada muestra se probo cada minuto hasta solidificarse. Los resultados del ensayo de viscosidad (en centipoises) se resumen a continuacion:

25M

5M

10M

15M

M M TABLA II

Ensayo de Viscosidad de Yesos Pulverizables

Tiempo, Minutos: Formula Formula

��80: ��800

��560: ��80

��880: ��8�6

5: ��960 ��560

�0: ��080 ��760

�5: ��000 �09�0

�0: ��8�0 �0600

�5: ��6�0 �0000

�0: ��0 9��0

�5: ��60 8�80

�0: ��60 7880

�5: ��960 �05�0

50: �6�00 �9800

5�: �6��0 ��00

5�: �66�0 �7�00

5�: �7080 Fraguado

5�: �7760 M

55: �7960

56: �85�0

57: �8800

58: �96�0

59: �9960

60: Fraguado

[0060] La Formula (comparativa) del yeso pulverizable, mecanizable fue mas viscosa durante el periodo de ensayo. La Formula requeria menos energia para pulverizarse que la Formula . Cuando se pulveriza sobre una superficie vertical utilizando un aparato pulverizador descrito en la patente estadounidense num. 6.�7�.� �5, la Formula mostro una mejor adherencia al sustrato y una acumulacion mas rapida sin distorsion.

EJEMPL� � (EJEMPL� DE ACUERD� C�N LA INVENCION) [0061] Se desarrollo una formulacion para el yeso pulverizable, mecanizable que no requeria un aglutinante interno. El yeso se elaboro de acuerdo con la composicion de la Tabla III.

TABLA III

Formula sin aglutinante interno

�emihidrato-alfa 9�,7% RP-��6 �,5% Noble Perlite �00C 0,8% Foamaster CN 0,5% Biovis 0,5%

[0062] El yeso elaborado de acuerdo con este ejemplo se mezclo como en el Ejemplo � y se pulverizo como en el Ejemplo �. Se observo que las caracteristicas del pulverizador eran comparables a la

M

Formula del Ejemplo �. En comparacion con la Formula �, la Formula del aglutinante no interno

M

tenia caracteristicas comparables de pulverizacion. Durante la mecanizacion, se pegan menos virutas a la superficie mecanizada en la Formula sin aglutinante que en la Formula �. La Formula tenia una superficie cerosa a la que se adherian las virutas. Era necesario parar periodicamente para limpiar la

5M superficie de virutas y que fuera visible.

EJEMPL�� FFUERA DEL ALCANCE DE LA INVENCIONj

[0063] Se elaboro un yeso adecuado para la ornamentacion arquitectonica anadiendo un polisacarido. Las muestras de la presente composicion, P FGR, y un material comparativo, FGR, se

10M prepararon de la siguiente manera:

TABLA IV

Composicion de yeso base para la ornamentacion arquitectonica

Componente �P FGR (�875 lb.) FGR

15M

�759Kg

Yeso calcinado 0 ( �000 lb.) �8� 6Kg

50E �00 Resina ( �0 lb.) ��.6Kg 0

Acelerante ( �0 lb.) �,5Kg 0

Antiespumante (� lb.) �50g 0

20M

Melment F-�7G ( �0 lb.) �8, �Kg 0

Acelerante de fraguado

(� lb.) �50g (� lb.) �50g Dioxido de titanio

( �0 lb.) �8, �Kg

Retardante de fraguado ( ��.5 lb.) 6,� Kg ( ��.5 lb.) 6,� Kg

25M

Consistencia del polisacarido, ( �,0 lb.) �50g 0

cc agua�� 00g mezcla �0

[0064] El yeso compacto se preparo mezclando primero los componentes secos. Los componentes

30M humedos se anadieron al agua en un mezclador y se combinaron para elaborar una solucion homogenea. Los componentes secos se filtraron en el mezclador y se mezclaron hasta que se obtuvo una lechada uniforme. Cada una de las lechadas se virtio en un molde para formar una lamina de molde de �, �cm (0,5 pulgadas) de grosor.

[0065] De acuerdo con el metodo de ensayo D� 56, el metodo de ensayo A, se cortaron diez muestras

35M de la lamina del molde. Las muestras tenian cada una un ancho de �,�cm (0,5 pulgadas), una longitud de 6,�cm ( �,5 pulgadas) y un grosor de �,� cm (0,5 pulgadas). Los resultados del ensayo para la formula de esta invencion, �P FGR, y la muestra comparativa se enumeran en la Tabla V a continuacion:

40M

M M

TABLA V

Resultados del Ensayo para un Yeso Pulverizable para la rnamentacion Arquitectonica

Prueba P FGR FGR

Densidad humeda (6 cubos de media)M (��0,6 Ib�pies ) ( ��,� Ib�pies ) �,09 g�cc �,97 g�cc

Densidad seca (6 cubos de media)M

( ��,7 lb� pies ) ( ��,9 lb� pies ) �,98 g�cc �,8� g�cc

Resistencia Compresiva Seca ( ��077 psi) ( �0�9� psi)

9�9.� Kg�cm 7��.6 Kg�cm

Dureza Barcol 65 57,�

Dureza seca Monotron ��,6 �06,7

Fuerza de flexion ( �0�� psi) ( �965 psi) ��.5 Kg�cm ��8.� Kg�cm

Fuerza de flexion 9.5� x �05 9.76 x �05

[0066] Segun se muestra, la densidad, la resistencia compresiva y la dureza son todas significativamente altas en la muestra preparada con un dispersante polisacarido comparado con la

5M muestra de comparacion. La preparacion de las muestras demuestra que el yeso pulverizable de esta invencion tambien puede moldearse con exito. Tambien puede allanarse o acabarse de cualquier manera convencional.

M

Claims

Reivindicaciones

M

1. Una mezcla a emplear junto con agua para preparar la lechada pulverizable que se hidrata para formar una composicion de yeso mecanizable, dicha mezcla comprendiendo:

5M entre un 80% y un 98% en peso de hemihidrato de sulfato de calcio; entre un �% y un 5% en peso de un aglutinante adhesivo para adherir dicha mezcla de yeso a un sustrato; y

entre un 0,00�% y un �0% de un polisacarido elegido entre el grupo que consiste en un escleroglucano, un esquizofilano. 10M 2. La mezcla de acuerdo con la reivindicacion � comprendiendo ademas un aglutinante interno.
3.

La mezcla de acuerdo con la reivindicacion en la que dicho aglutinante interno es un poli(etilenglicol).
4.

La mezcla de acuerdo con la reivindicacion en la que dicho aglutinante interno es un poli(etilenglicol) con un peso molecular de 8.000 Daltons.

15M 5. La mezcla de acuerdo con la reivindicacion en la que dicho aglutinante interno es un poli(etilenglicol), y dicho aglutinante adhesivo es un copolimero de etileno y acetato de vinilo.
6. La mezcla de acuerdo con la reivindicacion en la que dicho aglutinante adhesivo es una composicion redispersable con propiedades adhesivas.
7. La mezcla de acuerdo con la reivindicacion en la que dicho aglutinante adhesivo es un 20M copolimero de etileno y acetato de vinilo.
8.

La mezcla de acuerdo con la reivindicacion �, comprendiendo ademas una resina polimerica.
9.

La mezcla de acuerdo con la reivindicacion 8, donde dicho polisacarido tiene un peso molecular mayor a �.000.000 Daltons.
10.

La mezcla de acuerdo con la reivindicacion en la que dicha mezcla comprende entre un 80%

25M y un 90% en peso de dicho hemihidrato de sulfato de calcio, entre un 0,0 �% y un �% en peso de dicha goma bio polimerica, y entre un y un 5 por ciento en peso de dicho aglutinante adhesivo.
11. La mezcla de acuerdo con la reivindicacion �0 en la que dicho aglutinante interno es un poli(etilenglicol), y dicho aglutinante adhesivo es un copolimero de etileno y acetato de vinilo.

30M 12. La mezcla de acuerdo con la reivindicacion �0 incluyendo tambien menos del % de un agente antiespumante.
13.

La mezcla de acuerdo con la reivindicacion en la que dicha mezcla comprende entre un 6% y un 9% en peso de dicho poli(etilenglicol).
14.

Una lechada pulverizable que se hidrata para formar un yeso mecanizable, dicha lechada

35M comprendiendo una mezcla seca de acuerdo con la reivindicacion y entre un �0% y un 50% de agua en peso de dicha mezcla seca.
15. La lechada de acuerdo con la reivindicacion donde dicha lechada comprende menos del ��% en peso de agua basado en el peso de la mezcla seca.
16. La lechada de acuerdo con la reivindicacion �5, donde dicha lechada comprende menos del 40M �5% en peso de agua basado en el peso de la mezcla seca.
17. La lechada de acuerdo con la reivindicacion , en la que dicho hemihidrato de sulfato de

M

calcio es un hemihidrato de sulfato de calcio alfa.

M
18.

La lechada de acuerdo con la reivindicacion ��, comprendiendo ademas un antiespumante.
19.

La mezcla de acuerdo con la reivindicacion �8 en la que dicha mezcla comprende entre un 0,�% y un 0,8% en peso de dicha mezcla.

5M 20. La lechada de acuerdo con la reivindicacion ��, incluyendo ademas un retardante del tiempo de fraguado comprendiendo uno o mas compuesto(s) de entre el citrato de sodio, el acido citrico, el acido tartarico, el tartrato sodico, el material proteinico, o el fosfato.
21. Un metodo para fabricar un articulo formado con yeso comprendiendo: la mezcla de lechada de acuerdo con la reivindicacion ��, la pulverizacion de dicha lechada 10M sobre un sustrato;

la permision de dicha lechada a fraguarse formando un yeso endurecido; y la mecanizacion del yeso endurecido con una forma deseada con herramientas mecanicas.
22. Un articulo formado con yeso sobre un sustrato comprendiendo:

un articulo formado mecanizando el producto de lechada fraguado y seco de acuerdo con la 15M reivindicacion �� pulverizado sobre y adherido a un sustrato.

M