MXPA02010603A

MXPA02010603A - Compuesto de union y metodo para hacer el mismo.

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Publication number: MXPA02010603A
Application number: MXPA02010603A
Authority: MX
Inventors: Amba Ayambem
Original assignee: Nat Gypsum Properties Llc
Priority date: 2000-04-26
Filing date: 2001-04-19
Publication date: 2003-03-10
Also published as: US6436185B1; WO2001081268A2; CA2407607C; WO2001081268A3; US20030105204A1; CA2407607A1; US6645291B2; US20020038618A1; AU2001259100A1

Abstract

Un compuesto de union incluye agua, carbonato de calcio, y un retardador de fraguado polimerico soluble en agua formado a partir de un monomero que tiene dos o mas grupos carboxilo; el compuesto de union es util en diversas aplicaciones y en un compuesto de union hibrido elaborado con un compuesto de union de tipo fraguado de semihidrato de sulfato de calcio.

Description

COMPUESTO DE UNION Y MÉTODO PARA HACER EL MISMO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere de manera general a la producción de composiciones cementosas y específicamente, la invención se refiere a la producción de compuestos para uso en uniones de llenado y revestimiento entre láminas de tablero de pared de yeso, para reparar otras imperfecciones en materiales de construcción, y para texturizar.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA TECNOLOGÍA RELACIONADA Una forma común para construir paredes interiores incluye el uso de paneles o láminas de tablero de pared inorgánicas, tales como tablero de pared de yeso, con frecuencia referidas simplemente como "tablero de pared" o "muro seco". El tablero de pared por lo regular se produce al encerrar un núcleo de una suspensión acuosa de yeso y otros aditivos entre dos grandes láminas de papel. Después de que la suspensión de yeso ha fraguado y secado, la lámina se corta en tamaños estándares. De manera general, una pared se hace al asegurar, por ejemplo, con tornillos y/o clavos, el tablero de pared a una estructura de soporte, por ejemplo, piezas de madera vertical u horizontalmente orientadas. Debido a que el tablero de pared normalmente se provee en láminas o paneles de tamaño estándar, al momento de formar una pared a partir de las láminas, generalmente existirá un número de uniones entre láminas adyacentes. En gran parte de la construcción de tableros de pared, es necesario ocultar estas uniones entre paneles adyacentes, de modo que la pared tenga un acabado monolítico liso, similar al obtenido con métodos convencionales de yeso húmedo. Por lo regular, también es necesario ocultar los tornillos y/o clavos utilizados para asegurar los paneles de tablero de pared al ensamblaje, las indentaciones ocasionadas por los tornillo y/o clavos, imperfecciones en los paneles de tablero de pared, y otros materiales (por ejemplo, guardacantos) utilizados para formar la pared. Se conoce un número de composiciones de compuestos de unión (algunas veces referidas por los aplicadores como "lodo") que se pueden utilizar para ocultar las uniones entre láminas adyacentes de tablero de pared, otras imperfecciones en el tablero de pared, y otros puntos de construcción (por ejemplo, guardacantos). Para ocultar las uniones entre paneles de tablero de pared, normalmente se aplica un compuesto de unión en varias capas o revestimientos. Un primer revestimiento de compuesto de unión se coloca en la unión entre los tableros de pared con un cuchillo, pala, o llana para tableros de pared. El primer revestimiento tiene principalmente el propósito de llenar el espacio entre los tableros de pared adyacentes. Luego se puede incrustar cinta de unión (por ejemplo, hecha de papel) en el primer revestimiento de compuesto de unión. El compuesto de unión se puede aplicar en varias, por ejemplo, tres capas o revestimientos con el fin de obtener un acabado liso. Cada revestimiento de compuesto de unión se debe dejar secar o fraguar antes de la colocación del siguiente revestimiento de compuesto de unión. (Si el revestimiento anterior no se deja secar o fraguar, pueden ocurrir problemas tales como encogimiento y/o fisura excesivos). Una vez seca o fraguada, el área tratada se lija antes de aplicar el siguiente revestimiento de acabado de compuesto de unión. Los compuestos de unión se pueden utilizar para otros propósitos, por ejemplo, para reparar imperfecciones en diversos materiales de construcción y para añadir textura a paredes y techos. Existen muchos tipos diferentes de compuestos de unión. Los compuestos de unión se pueden proveer en una forma de polvo seco o en una forma mezclada por molino, de mezcla preparada. También pueden ser de un tipo de "secado" o un tipo de "fraguado". El compuesto de unión puede ser provisto en forma de un polvo seco, al cual los aplicadores agregan una cantidad de agua en el sitio de trabajo para dar al compuesto de unión una consistencia adecuada. Otros compuestos de unión, con frecuencia referidos como compuesto de unión de "mezcla preparada", son premezclados con agua y otros aditivos durante la fabricación del producto. Estos compuestos de unión generalmente son empacados y vendidos en una caja corrugada o balde de plástico en una forma que es adecuada para uso con poca o ninguna adición de agua en ei sitio de trabajo. Entre las composiciones de compuestos de unión de la técnica anterior, se sabe de manera general, utilizar un llenador (por ejemplo, carbonato de calcio, semihidrato de sulfato de calcio, o dihidrato de sulfato de calcio), espesante, conservador, y un aglutinante, así como otros varios aditivos para producir un compuesto de unión, como se describe en la patente de E.U.A. No. 5,633,797 (5 de agosto de 1997), cuya descripción se incorpora a la presente como referencia. Muchos compuestos de unión son de tipo "secado" o de "reporte de fraguado". Los compuestos de unión del tipo de secado contienen carbonato de calcio (CaC?3, es decir, piedra caliza) y/o dihidrato de sulfato de calcio (CaSO *2H2O)y/o talco (Mg3SÍ4?10(OH)2 o 3MgO'4SiO2*H2O). Antes de uso (generalmente durante fabricación), estos componentes y un aglutinante (junto con otros varios ingredientes) se mezclan durante un tiempo específico con agua. El compuesto de unión de tipo de secado así producido, tiene un alto contenido iónico y pH básico. Después de aplicación, cuando el compuesto se seca (es decir, el agua se evapora), permanece un material cementoso seco, relativamente duro. El dihidrato de sulfato de calcio y carbonato de calcio pueden comprender una porción sustancial de lo que algunas veces se refiere como el componente llenador. Muchos compuestos de unión convencionales de tipo secado sufren encogimiento durante secado, io cual hace difícil obtener una superficie de pared lisa. El encogimiento puede ser particularmente problemático cuando se aplica un segundo revestimiento de compuesto sobre un revestimiento anterior que no está completamente seco. Las escalas generales de ingredientes utilizadas en un compuesto de unión de tipo secado, de peso convencional, de uso general incluyen los ingredientes mostrados a continuación en el cuadro 1.

CUADRO 1 Compuesto de unión de peso convencional Ingrediente Porcentají e de peso Agua 20 - - 37 Conservadores 0.02 - 1.0 Carbonato de calcio 10 - 100 Mica (Llenador) 0.5 - - 5.0 Arcilla de atapulguita (agente de no nivelación) 0.5 - - 5.0 Espesante de celulosa 0.12 - 1.0 Látex (Aglutinante) 1.0 - - 4.0 Para evitar varias desventajas del tipo de secado del compuesto de unión, se han desarrollado compuestos del "tipo fraguado". Un compuesto de unión de tipo fraguado generalmente incluye semihidrato de sulfato de calcio (CaS?4»1/2H2?, también referido como yeso calcinado). (Véase patente de E.U.A. No. 5,653,797). Para producir yeso calcinado, el dihidrato de sulfato de calcio se convierte de yeso puro al estado hemihidratado a través de un procedimiento de calcinación adecuado. Un procedimiento de calcinación de yeso remueve una y media molécula de agua de cada molécula de yeso de dihidrato de sulfato de calcio. La forma hemihidratada de sulfato de calcio es sustancialmente más soluble en agua que la forma dihidratada de sulfato de calcio. El semihidrato de sulfato de calcio puede comprender una porción sustancial de lo que algunas veces se refiere como el componente llenador en un compuesto de unión de tipo fraguado. Durante uso en un compuesto de unión de tipo fraguado, el semihidrato de sulfato de calcio es rehidratado al estado dihidratado a través de la adición de agua. Este procedimiento de rehidratación normalmente ocurre durante un período ligeramente corto. Por consiguiente, ha sido extremadamente difícil producir un compuesto de unión de tipo fraguado que comprenda yeso hemihidratado premezclado con agua, debido a que el producto se fraguaría en su contenedor de almacenamiento. De esta forma, los compuestos de unión del tipo fraguado tienen que ser suministrados de manera general en forma de polvo. También se conocen compuestos de unión de tipo fraguado, de mezcla preparada. Por ejemplo, Jakacki et al. patente de E.U.A. No. 4,661 ,161 (28 de abril de 1987) describe un compuesto de unión de tipo fraguado que comprende una suspensión acuosa de semihidrato de sulfato de calcio y un agente retardante de fraguado formado de dos ingredientes: un retardador proteínico orgánico y un agente quelatador, por ejemplo, seleccionado de ácido dietilentríaminpentaacético, ácido etilendiamintetraacético, y sales del mismo. Esta patente describe que el compuesto tiene una duración de almacenamiento debidamente prolongada para comercialización, y que para que cuando se mezcla con un acelerador, el compuesto de unión se hidrata después de un período para formar un material de fraguado que tiene propiedades de compuesto de unión aceptables. Sin embargo, se cree que los compuestos de unión del tipo fraguado, de mezcla preparada no han sido exitosamente empleados a nivel comercial, debido a la necesidad de encontrar un agente retardante adecuado y un acelerador adecuado para superar al agente retardante. La solicitud de patente del R.U. GB 2335657A sugiere además una composición de mezcla preparada la cual se fragua cuando se mezcla con una cantidad efectiva de un acelerador de fraguado. La composición comprende una mezcla de material cementoso, agua, y un retardador que comprende un polímero. Se informa que la composición de unión de tipo fraguado tiene una larga duración de almacenamiento y tiempos de fraguado cortos. El material cementoso de preferencia es semihidrato de sulfato de calcio, y preferiblemente semihidrato de sulfato de calcio alfa. Los compuestos de unión de tipo fraguado tienen la ventaja de tener tiempos de acabado generalmente más rápidos (tiempo de fraguado) que los compuestos de unión de tipo secado. Esto es ventajoso por las razones expuestas anteriormente. Además, debido a que los compuestos de unión de fraguado forman una red cristalina durante fraguado, (a diferencia de simple secado), estos compuestos normalmente proveen una unión más duradera y fuerte entre láminas de tablero de pared adyacentes que los compuestos de unión de tipo secado. Sin embargo, debido a que estos compuestos proveen una red cristalina fuerte con el fraguado, el compuesto de unión con frecuencia es más difícil de lijar para un acabado liso. Un compuesto de unión de tipo fraguado a base de semihidrato de sulfato de calcio se puede combinar con un compuesto de unión de tipo secado a base de carbonato de calcio para producir un compuesto de unión que tenga ventajas de cada tipo individual de compuesto. Dicho compuesto de unión híbrido se puede utilizar en aplicaciones típicas de compuestos de unión de tipo secado y de tipo fraguado convencionales. Un problema con esta práctica es que el carbonato de calcio actúa como un acelerador de fraguado de semihidrato de sulfato de calcio. De esta forma, cuando un compuesto de unión de tipo fraguado a base de semihidrato de sulfato de calcio se fragua, por su cuenta, en un marco de tiempo de aproximadamente 120 minutos, su tiempo de fraguado después de ser mezclado con un compuesto de unión de tipo secado a base de piedra caliza (2/3 de compuesto de unión híbrido por volumen) se reduce sustancialmente, a aproximadamente 60 minutos. Esta drástica reducción en tiempo de fraguado limita de una manera inaceptable la ventana de tiempo de trabajo para los pulidores en el campo para aplicar el compuesto. Una solución parecería ser la adición de un retardador de fraguado convencional para el compuesto de unión de tipo secado. Otros han descrito agentes retardantes para uso en otras ciertas aplicaciones. Sin embargo, aunque se han sugerido varios tipos de retardadores, el propósito de los retardadores, el producto final, y las condiciones bajo las cuales el producto (por ejemplo, en fabricación de tableros de pared o cementación de tuberías y alojamientos de pozos de petróleo y gas) han diferido sustancialmente de ese propósito, condiciones de producción, y condiciones de trabajo de compuestos de unión, particularmente compuestos de unión de tipo secado a base de carbonato de calcio. Por ejemplo, aunque los fabricantes de tableros de pared han utilizado ciertos tipos de agentes retardantes, el propósito en esa aplicación es evitar la absorción inmediata de agua y endurecimiento de la suspensión durante producción, así como facilitar el control de la suspensión. En producción de tableros de pared, los agentes retardantes se añaden para estabilizar una suspensión de estuco solamente durante solo cuestión de segundos. Se entiende que los agentes retardantes se utilizan típicamente en producción de tableros de pared a una velocidad extremadamente baja, por ejemplo aproximadamente 0.0007 por ciento en peso (por ejemplo, en un lote de 634.9 kg, por lo regular se pueden agregar aproximadamente 30 gramos del retardador). Cuando se dejan en un sistema de suspensión de contenido ¡ónico elevado, acuoso, de pH básico conformado por dichos llenadores como carbonato de calcio y talco, los retardadores convencionales pierden completamente su potencia retardante hacia semihidrato de sulfato de calcio rápidamente, por ejemplo, en tan solo un día. Por consiguiente, sería aconsejable proveer un compuesto de unión de tipo secado/de tipo fraguado híbrido que produzca una unión durable y fuerte entre láminas de tablero de pared adyacentes y que tenga encogimiento reducido, y que incluso sea capaz de ser lijado para un acabado liso como un compuesto de unión de tipo secado. También sería conveniente proveer un compuesto de unión de tipo secado de mezcla preparada que reduzca el efecto de aceleración de carbonato de calcio hacia el fraguado de semihidrato de sulfato de calcio, y de preferencia, que también sea estable de almacenamiento durante períodos requeridos para uso práctico y comercial. Más aún, sería conveniente proveer un método para producir un compuesto de unión de tipo secado/de tipo fraguado híbrido que se fragüe y/o se seque en un marco de tiempo aceptable para uso práctico y comercial.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Es un objetivo de la invención superar uno o más de los problemas antes descritos. Por consiguiente, un aspecto de la invención, es un compuesto de unión de tipo secado que incluye agua, carbonato de calcio, y un retardador de fraguado polimérico soluble en agua formado a partir de un monómero que tiene dos o más grupos carboxilo. Una modalidad de la invención provee un compuesto de unión del tipo secado/de tipo fraguado híbrido que incluye agua, carbonato de calcio, semihidrato de sulfato de calcio, y un retardador de fraguado polimérico soluble en agua formado a partir de un monómero que tiene dos o más grupos carboxilo. Otra modalidad de la invención provee un método para producir una unión híbrida de tipo secado/de tipo fraguado que incluye los pasos de formar una mezcla de carbonato de calcio y un retardador de fraguado polimérico soluble en agua formado a partir de un monómero que tiene dos o más grupos carboxilo, formar una mezcla de semihidrato de sulfato de calcio y agua, y combinar las mezclas anteriores. Aspectos y ventajas adicionales de la invención serán evidentes para los expertos en la técnica a partir de una revisión de la siguiente descripción detallada, tomada junto con las reivindicaciones anexas. Aunque la invención es susceptible a modalidades en diferentes formas, a continuación se describen modalidades específicas de la invención con el entendimiento de que la descripción es ilustrativa, y no pretende limitar la invención a las modalidades específicas aquí descritas.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN De manera general, la invención se refiere a compuestos de unión y métodos de producción de los mismos. Un aspecto de la invención es un compuesto de unión de tipo secado. Un compuesto de unión de tipo secado de la invención incluye agua, carbonato de calcio (piedra caliza), y un retardador de fraguado polimérico soluble en agua (inhibidor de fraguado) formado a partir de un monómero que tiene dos o más grupos carboxilo. La cantidad de agua utilizada en un compuesto de unión de la invención puede ser de aproximadamente 20% en peso a aproximadamente 37% en peso y de preferencia, está en una escala de aproximadamente 25% en peso a aproximadamente 35% en peso, y particularmente de aproximadamente 30% en peso a aproximadamente 33% en peso, con base en el peso total del compuesto de unión. El carbonato de calcio (piedra caliza) se puede adquirir de Georgia Marbie of Kennesaw, Georgia, York Limestone of York, Pennsyivania, o Pfizer Limestone of New York, New York, por ejemplo. El carbonato de calcio en un compuesto de unión de tipo secado de la invención, de preferencia es de por lo menos 50% en peso (% en peso) y preferiblemente aproximadamente 60% en peso a aproximadamente 70% en peso, del peso total del compuesto de unión. De manera general, un retardador de fraguado polimérico soluble en agua utilizado en el compuesto unión de tipo secado de la invención, se forma a partir de un monómero que tiene dos o más grupos carboxilo. El término "soluble en agua" se define en la presente como una solubilidad mínima de 5% en peso en agua a 25°C. El monómero puede ser por ejemplo un ácido dicarboxílico, tal como ácido adípico, ácido ftálico, ácido sebácico, y ácido maleico, y un derivado de un ácido dicarboxílico (por ejemplo, ácido 2-metiimaleico, anhídrido maleico, y derivados de éster). El monómero también puede ser un ácido carboxílico de mayor orden, y un derivado de un ácido carboxílico de mayor orden (incluyendo uno o más de un anhídrido y un éster). El monómero también puede ser una mezcla de cualquiera de los compuestos antes mencionados. Preferiblemente, el monómero es un ácido dicarboxílico insaturado o un derivado de un ácido dicarboxílico insaturado (que incluye uno o más de un anhídrido y un éster). Particularmente, el monómero se selecciona del grupo que consta de ácido maleico, derivados de ácido maleico, y mezcla de los mismos. De preferencia, el monómero se selecciona del grupo que consta de anhídrido maleico, ácido maleico, y mezclas de los mismos. El retardador de fraguado polimérico soluble en agua utilizado en el compuesto de unión de tipo secado de la invención, también puede ser una sal de cualquiera de los compuestos y mezclas antes mencionados. Las sales adecuadas incluyen sales de metal alcalino, sales de metal alcalino terreo, y sales de amonio. Se prefieren las sales de sodio. Cuando se utiliza un anhídrido ácido tal como anhídrido maieico como el monómero, se puede hidrolizar posteriormente a un ácido carboxílico, ya sea antes de añadirlo al carbonato de calcio y agua para formar un compuesto de unión de tipo secado de la invención, o in situ en el compuesto de unión de tipo secado de la invención. Otro monómero preferido (y un retardador de fraguado polimérico preferido) incluye dos o más grupos carboxilo en átomos de carbono sucesivos, los átomos de carbono sucesivos formando (siendo parte de) la estructura de base de polímero (cadena). Dicho de otra forma, un monómero preferido incluye por lo menos dos átomos de carbono sucesivos que forman (que son parte de) la cadena polimérica, e incluye por lo menos dos grupos carboxilo en los átomos de carbono sucesivos (es decir, dependen de los átomos de carbono sucesivos). Acido maleico y derivados adecuados de ácido maleico son ejemplos de este tipo de monómero preferido. En el caso de ácido maleico, los grupos carboxilo dependen directamente de dos átomos de carbono sucesivos, es decir, están unidos directamente a dos átomos de carbono sucesivos, aunque esto no necesita ser el caso. Por ejemplo, uno o más de los grupos carboxilo se pueden separar del átomo de carbono sucesivo correspondiente mediante uno o más átomos adicionales, de preferencia una porción C1-C4 saturada o insaturada. Generalmente, se prefieren monómeros en los cuales los grupos carboxilo estén ubicados en la molécula más cercana a los átomos de carbono que forman la estructura de base de polímero. Asimismo, se prefieren retardadores de fraguado poliméricos en los cuales los grupos carboxilo están ubicados en el polímero más cercano a los átomos de carbono que forman la estructura de base de polímero. De preferencia, una porción de monómero tiene un pKi inferior a aproximadamente 4.26, preferiblemente inferior a aproximadamente 1.91. Mientras más bajo sea un valor de pK (por ejemplo, pKi), mayor será la tendencia de un grupo carboxilo (por ejemplo, el primer grupo carboxilo) a disociarse y por extensión, mejores serán las oportunidades de interferir con formación y crecimiento de cristal de yeso. El retardador de fraguado polimérico utilizado en el compuesto de unión de tipo secado de la invención puede ser un homopolímero o un copolímero. El término copolímero se define en la presente por incluir terpolímerss y polímeros de mayor orden. Se prefieren copolímeros, por las razones descritas más adelante. El retardador de fraguado polimérico utilizado en el compuesto de unión de tipo secado de la invención, de preferencia tiene un peso molecular suficientemente bajo para que el retardador de fraguado no espese en exceso el compuesto de unión de tipo secado de ia invención en el cual se incorpora. De preferencia, el peso molecular del retardador de fraguado polimérico es de aproximadamente 1 ,000 a aproximadamente 15,000, más particularmente de aproximadamente 2,000 a aproximadamente 5,000, preferiblemente de aproximadamente 3,000. Cuando se utilizan monómeros de bajo peso molecular que tienen dos o más grupos carboxilo (por ejemplo, ácido maleico), se prefiere formar un copolímero con uno o más de otros monómeros. Sin la intención de limitarse a ninguna teoría particular, se considera que algunas veces puede ser difícil sintetizar un homopolímero con un peso molecular tan alto como 3,000 utilizando un monómero de bajo peso molecular, tal como ácido maleico. Los acrilatos son monómeros particularmente preferidos para formar copolímeros con monómeros de bajo peso molecular que tienen dos o más grupos carboxilo, tales como ácido maleico o anhídrido maleico. Otros monómeros, adecuados para copolimerización con un monómero que tiene dos o más grupos carboxilo incluyen estireno, cloruro de vinilo, esteres vinílicos, acrilonitrilo, ácido aerifico, esteres de acrilato (por ejemplo, metilacrílato, etilacriltato y N-butilacrilato), sales de ácido acrílico, sales de esteres de acrilato, acrilamida, acroleina, ácido vinilsulfónico, alilacetato, y alquenos tales como etileno, vinilcetonas, y monóxido de carbono. Las sales de los monómeros anteriores también pueden ser útiles, particularmente sales de metal alcalino; son particularmente preferidas sales de sodio. Los monómeros no polares (por ejemplo, estireno, alquenos, etc.) se añaden de preferencia de tal modo que no afecten de forma negativa la solubilidad global del retardador de fraguado polimérico resultante en sistemas acuosos. Los copolímeros se pueden ensamblar a través de cualquier método adecuado, en adiciones aleatorias o alternas, que incluyen injertar un monómero que tiene dos o más grupos carboxilo en polímeros existentes, y mediante condensaciones. La cantidad de monómero que tiene dos o más grupos carboxilo dentro de un copolímero, de preferencia está en la escala de aproximadamente 10% a aproximadamente 90%, de preferencia aproximadamente 50%. En un retardador de fraguado polimérico de peso molecular más elevado, la cantidad de monómero que tiene dos o más grupos carboxilo puede ser inferior, mientras que en un retardador de fraguado polimérico de peso molecular más bajo, la cantidad de monómero que tiene dos o más grupos carboxilo puede ser más alta. En un compuesto de unión de tipo secado preferido de la invención, la cantidad de monómero que tiene dos o más grupos carboxilo es de aproximadamente 50% y el peso molecular es de aproximadamente 3000. Un compuesto preferido útil como un retardador de fraguado polimérico en el compuesto de unión de tipo secado de la invención, se vende bajo el nombre comercial ALCOSPERSE 408 de Aleo Chemical, una división de National Starch and Chemical Company. Este retardador de fraguado polimérico es un terpolímero de sal de sodio de ácido maleico, ácido acrílico, y un tercer monómero no ¡ónico o aniónico. Se informa que el anhídrido maleico conforma 50% de las unidades de repetición dentro de la cadena de polímero. Se informa que el terpolímero ALCOSPERSE 408 tiene un peso molecular promedio en peso de aproximadamente 3000, y es comercializado como una solución acuosa al 43%. La cantidad de retardador de fraguado polimérico utilizado en el compuesto de unión de tipo secado de la invención variará dependiendo de la aplicación particular en la cual se utilice. Por ejemplo, cuando se añade un compuesto de unión de tipo secado de la invención a un compuesto de unión de tipo fraguado que tiene un tiempo de fraguado relativamente corto, la cantidad de retardador de fraguado polimérico utilizado en el compuesto de unión de tipo secado de la invención será mayor. Asimismo, cuando se añada una mayor proporción de un compuesto de unión de tipo secado de la invención a un compuesto de unión de tipo fraguado, la cantidad de retardador de fraguado polimérico utilizado en el compuesto de unión de tipo secado puede ser reducida. Generalmente, el retardador de fraguado polimérico puede ser de aproximadamente 0.001% en peso a aproximadamente 0.5% en peso, de preferencia aproximadamente 0.01 % en peso a aproximadamente 0.1 % en peso del compuesto de unión de tipo secado, con base en el peso total del compuesto de unión de tipo secado. De esta forma, por ejemplo, cuando se añaden aproximadamente dos partes en volumen de un compuesto de unión de tipo secado de la invención a una parte en volumen de un compuesto de unión de tipo fraguado que tiene un tiempo de fraguado de aproximadamente 210 minutos, el retardador de fraguado polimérico de preferencia es de aproximadamente 0.03% en peso a aproximadamente 0.08% en peso, preferiblemente 0.04% en peso del compuesto de unión de tipo secado, con base en el peso total del compuesto de unión de tipo secado, para alcanzar un tiempo de fraguado de aproximadamente 80 a aproximadamente 150 minutos, preferiblemente aproximadamente 120 minutos. En un compuesto de unión de tipo secado de la invención, la cantidad de retardador de fraguado polimérico de preferencia se incrementa con contenido creciente de carbonato de calcio. Asimismo, en un compuesto de unión de tipo secado de la invención, la cantidad de retardador de fraguado polimérico se reduce de preferencia con contenido reducido de carbonato de calcio.

Ingredientes opcionales en el compuesto de unión de tipo secado de la invención incluyen arcilla, mica, talco, aglutinantes, llenadores, agentes espesantes, conservadores, agentes despumantes, yeso, látex, glicol, humectantes, y otros ingredientes adecuados para uso en compuestos de unión. El compuesto de unión de tipo secado de la invención, generalmente se produce al combinar ambos ingredientes sólidos y líquidos. Los ingredientes sólidos utilizados en el compuesto de unión de tipo secado de la invención, descritos con más detalle a continuación, pueden incluir piedra caliza, perlita, arcilla, mica, espesantes, aglutinantes, talco, yeso (dihidrato de sulfato de calcio), y urea. Dos o más de ios materiales o ingredientes sólidos se pueden premezclar en un aparato de mezcla o mezcladora. Los materiales sólidos pueden incluir humedad absorbida o químicamente combinada. Los ingredientes líquidos utilizados en el compuesto de unión de tipo secado de la invención también se premezclan de preferencia. Los ingredientes líquidos utilizados en el compuesto de unión de tipo secado de la invención pueden incluir agua, látex, glicol, ftalato de dibutilo, conservadores, despumantes, y humectantes. Por ejemplo, se puede premezclar agua y látex (por ejemplo, en forma de una emulsión), mientras que el resto de ingredientes líquidos (descritos a detalle más adelante) se pueden premezclar por separado. Alternativamente, todos los ingredientes líquidos se pueden premezclar juntos.

Algunos ingredientes, tales como espesantes y retardadores de fraguado poliméricos útiles en la invención, están disponibles ya sea en forma líquida o en forma de polvo. De manera general, los llenadores y extensores también se pueden utilizar en un compuesto de unión de tipo secado de la invención. Los llenadores adecuados incluyen perlita, yeso (dihidrato de sulfato de calcio), mica y talco. Los llenadores generalmente se utilizan para controlar la densidad del compuesto de unión, y también pueden proveer otras propiedades ventajosas a un compuesto de unión de la invención. La perlita se utiliza de preferencia en un compuesto de unión de tipo secado de la invención para controlar la densidad, encogimiento, y resistencia a la fisura del compuesto de unión. Se prefiere una perlita expandida, tal como perlita expandida SILCEL 43-34, disponible de Silbrico Corp. de Chicago, Illinois. La cantidad de perlita utilizada, de preferencia está en la escala de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 6% en peso, con base en el peso total del compuesto de unión. Sin embargo, la perlita no necesita ser utilizada en compuestos de unión de peso convencional de la invención. La mica también se incluye de preferencia en un compuesto de unión de tipo secado de la invención. La mica, la cual es un mineral de densidad volumétrica baja utilizada como un llenador o extensor, puede ser adquirida por KGM Corp. de Kings Mountain, Carolina del Norte. La mica también puede mejorar la resistencia a la fisura del compuesto de unión. La cantidad de mica utilizada, de preferencia está en una escala de aproximadamente 1 % en peso a aproximadamente 4% en peso, con base en el peso total del compuesto de unión. Aigunas modalidades del compuesto de unión de tipo secado de la invención, además de piedra caliza, también incluyen yeso (dihidrato de sulfato de calcio). La cantidad de yeso utilizado en el compuesto de unión, de preferencia está en la escala de aproximadamente 5% en peso a aproximadamente 60% en peso (con base en el peso total del compuesto de unión). El talco se incluye de preferencia en un compuesto de unión de tipo secado de la invención para mejorar las propiedades de aplicación y además como un pigmento extensor blanco. El talco, tal como los productos TALEROM o MP 45-26 fabricados por Barretts Minerals Inc., de Dülon, Montana, pueden ser útiles en el compuesto de unión. La cantidad de talco utilizado en el compuesto de unión, de preferencia está en una escala de aproximadamente 1 % en peso a aproximadamente 4% en peso, con base en el peso total del compuesto de unión. La arcilla de preferencia se utiliza en un compuesto de unión de tipo secado de la invención como un agente de no nivelación y/o un agente espesante que controla la viscosidad o reología del producto final. La arcilla también ayuda a incrementar o crear las propiedades de retención de agua del compuesto de unión. Se puede utilizar una arcilla tal como la arcilla blanca SUPERGEL B/Mil disponible de Mil White de Houston, Texas. La cantidad de arcilla utilizada de preferencia está en una escala de aproximadamente 1 % en peso a aproximadamente 4% en peso, con base en el peso total del compuesto de unión. Los espesantes se utilizan para controlar la viscosidad, afectar la reología, y afectar las características de retención de agua de un compuesto de unión. Los espesantes adecuados pueden incluir el producto METHOCEL HPMC-40320 fabricado por Dow Chemical de Midland, Michigan, y productos vendidos bajo los nombres comerciales HEC Nexton-IP5A, IP8A, y 3082R de Aqualon Chemical Company de Wilmington, Delaware, una división de Hercules Chemical. La cantidad de espesante utilizado en un compuesto de unión de tipo secado de la invención, de preferencia está en una escala de aproximadamente 0.1 % en peso a aproximadamente 5% en peso, con base en el peso total del compuesto de unión. Específicamente, la cantidad de un producto METHOCEL utilizado en el compuesto de unión, de preferencia es de aproximadamente 0.1% en peso a aproximadamente 1% en peso, con base en peso del compuesto de unión. La cantidad de un espesante HEC, IP5A, IP8A, y 3082R utilizado en el compuesto de unión puede estar en una escala de aproximadamente 0.1 % en peso a aproximadamente 5% en peso, con base en el peso total del compuesto de unión. Los aglutinantes de preferencia se utilizan en un compuesto de unión de tipo secado de la invención, para mejorar la unión al sustrato tal como tablero de pared. Los aglutinantes adecuados pueden incluir alcohol polivinílico, disponible de Air Products de Allentown, Pennsylvania. Un aglutinante de preferencia se incluye en una escala de aproximadamente 0.1 % en peso a aproximadamente 0.4% en peso, con base en el peso total del compuesto de unión. Se puede utilizar un glicol en un compuesto de unión para proveer propiedades funcionales al compuesto de unión tal como borde húmedo, tiempo de abertura, control de tiempo de secado, y estabilidad de congelamiento/descongelamiento. Se prefieren glicoles, tales como glicol dietílico, fabricado por Dow Chemical Co. de Midland, Michigan, y etilenglicol y propilenglicol. La cantidad de glicol utilizado en un compuesto de unión de tipo secado de la invención, de preferencia está en una escala de aproximadamente 0.1 % en peso a aproximadamente 1 % en peso con base en el peso total del compuesto de unión. El látex, tal como Air Flex 530BP fabricado por Air Product de Allentown, Pennsylvania, y Reichhold 40716 fabricado por Reichhold Corp. de Raleigh; Carolina del Norte, se puede utilizar en el compuesto de unión. Látex adicionales que se pueden utilizar incluyen etileno-acetato de vinilo, emulsión de acetato de polivinilo, y látex de acrilato de acetato de viniio. La cantidad de látex utilizado en un compuesto de unión de tipo secado, de preferencia está en una escala de aproximadamente 2% en peso a aproximadamente 2.9% en peso, con base en el peso total del compuesto de unión. Un despumante, tal como el despumante NXZ 9201 A fabricado por Geo Chemical de Clasterd, New Jersey, se puede incluir en un compuesto de unión de tipo secado de la invención, de preferencia en una escala de aproximadamente 0.118% en peso aproximadamente 0.125% en peso, con base en el peso total del compuesto de unión. De manera general, se puede utilizar cualquier despumante a base de hidrocarburo o a base de silicio. Un humectante, tal como sorbitol disponible de Rogette Corp. de Gumee, Illinois, se puede incluir en un compuesto de unión de tipo secado de la invención, de preferencia en una escala de aproximadamente 0.01 % en peso a aproximadamente 0.05% en peso, con base en el peso total del compuesto de unión. El compuesto de unión de tipo secado de la invención es un compuesto de unión de usos múltiples, útil para aplicaciones en donde se utilizaría un compuesto de unión de tipo secado convencional, y en combinación con un compuesto de unión de tipo fraguado para crear un compuesto de unión híbrido útil en una variedad de aplicaciones, en donde son útiles compuestos de unión de tipo fraguado y en donde son útiles compuestos de unión de tipo secado. El compuesto de unión de tipo secado de la invención, cuando se combina con un compuesto de unión de tipo fraguado a base de semihidrato de sulfato de calcio y agua, produce un compuesto de unión híbrido que tiene ventajas de ambos tipos individuales de compuestos de unión (tales como buena resistencia y facilidad de lijado), y que incluso se fragua y/o seca en un marco de tiempo aceptable para uso práctico y comercial.

Por ejemplo, mientras que un compuesto de unión de tipo de la técnica anterior, cuando se combina con un compuesto de unión de tipo fraguado convencional (que tiene un tiempo de fraguado de aproximadamente 210 minutos) en una relación de 2:1 en volumen (secado:fraguado) se secaría y/o fraguaría en tan sólo 60 minutos, un compuesto de unión híbrido de la invención hecho con el mismo compuesto de unión de tipo fraguado convencional (que tiene un tiempo de fraguado de aproximadamente 210 minutos), de preferencia se fragua y/o seca en aproximadamente 80 a aproximadamente 150 minutos, preferiblemente aproximadamente 130 minutos. El compuesto de unión de tipo secado de la invención también se puede utilizar como si fuera un compuesto de unión convencional de tipo secado, la composición retardante de fraguado polimérico utilizado en el compuesto de unión de la invención no tiene efectos nocivos en el rendimiento del compuesto de unión cuando se utiliza sola. Por lo tanto, otro aspecto de la invención es un compuesto de unión híbrido que incluye un retardador de fraguado polimérico soluble en agua formado a partir de un monómero que tiene dos o más grupos carboxilo, agua, carbonato de calcio, y semihidrato de sulfato de calcio. De preferencia, el compuesto de unión híbrido incluye por lo menos aproximadamente 10% en peso de carbonato de calcio. De preferencia, el compuesto de unión híbrido incluye por lo menos aproximadamente 10% en peso de semihidrato de sulfato de calcio.

Los retardadores de fraguado poliméricos solubles en agua útiles y preferidos en un compuesto de unión híbrido de la invención, son aquellos descritos anteriormente con relación al compuesto de unión de tipo secado de la invención. Cuando se utiliza en un compuesto de unión híbrido, la cantidad del retardador de fraguado polimérico soluble en agua puede variar dependiendo del tiempo de fraguado del compuesto de unión de tipo fraguado particular utilizado, las cantidades relativas de cada tipo de compuesto de unión utilizado, y el tiempo de fraguado deseado para el compuesto de unión híbrido. Otro aspecto de la invención es un método para formar un compuesto de unión híbrido de tipo secado/de tipo fraguado que incluye los pasos de formar una primera mezcla de agua, retardador de fraguado polimérico soluble en agua formado a partir de un monómero que tiene dos o más grupos carboxilo, y carbonato de calcio, formar una segunda mezcla de semihidrato de sulfato de calcio y agua, y combinar la primera y segunda mezclas. La primera mezcla de agua, un retardador de fraguado polimérico soluble en agua formado a partir de un monómero que tiene dos o más grupos carboxilo, y carbonato de calcio, de preferencia incluye por lo menos aproximadamente 10% en peso de carbonato de calcio con base en el peso de la primera mezcla completa. Esta mezcla también incluye de preferencia los ingredientes opcionales preferidos antes mencionados con relación al compuesto de unión de tipo secado de la invención, en las escalas mencionadas preferidas. Además, esta mezcla puede contener los ingredientes opcionales adicionales antes mencionados con relación al compuesto de unión de tipo secado de la invención, en las escalas preferidas antes mencionadas. Esta mezcla también puede contener ingredientes opcionales adicionales adecuados para uso en compuestos de unión que no interfieren de manera contraria con el tiempo de fraguado. La segunda mezcla de semihidrato de sulfato de calcio y agua, de preferencia incluye por lo menos aproximadamente 10% en peso, preferiblemente por lo menos aproximadamente 30% en peso, particularmente por lo menos aproximadamente 90% en peso del semihidrato de sulfato de calcio, con base en el peso de toda la mezcla. Esta mezcla también incluye de preferencia talco y un retardador de fraguado adecuado. Esta segunda mezcla puede incluir opcionalmente mica, látex, metilcelulosa, un fungicida, un despumante, un estabilizador, y otros aditivos útiles en compuestos de unión de tipo fraguado. De preferencia, la primera mezcla se combina con la segunda mezcla en una relación de 2:1 en volumen (secado:fraguado).

EJEMPLOS Los siguientes ejemplos se proveen para ilustrar la invención pero no pretenden limitar el alcance de la misma.

EJEMPLO 1 Un compuesto útil como un retardador de fraguado polimérico soluble en agua en el compuesto de unión de tipo secado de la invención terpolímero ALCOSPERSE 408, se añadió en diferentes cantidades a un compuesto de unión de tipo secado convencional de usos generales (compuesto de unión de uso general GOLD BOND, vendido por National Gypsum Company). El compuesto de unión de tipo secado con retardador de fraguado polimérico se dejó reposar durante un tiempo prolongado, desde 4 días hasta 6 meses. Luego, se pesó una cantidad de un compuesto de unión en polvo seco que contiene semihidrato de sulfato de calcio de tipo fraguado (STA SMOOTH (210), vendido por National Gypsum Company) equivalente a una parte en volumen y se colocó en un contenedor, seguido de la adición de dos partes en volumen del compuesto de unión para usos generales GOLD BOND con retardador de fraguado polimérico, y una pequeña cantidad de agua, y los componentes se mezclaron. Los diferentes volúmenes se correlacionaron, de manera aproximada con pesos. Se midió el tiempo aproximado de fraguado para cada composición. Las composiciones y tiempo de fraguado se tabulan a continuación.

CUADRO 2 Los resultados muestran que un compuesto de unión de tipo secado de la invención es estable en almacenamiento (es decir, no pierde su potencia retardante de fraguado hacia semihidrato de sulfato de calcio) durante por lo menos 6 meses.

EJEMPLO COMPARATIVO 2 Se prepararon composiciones que constan del compuesto de unión de tipo secado para usos generales GOLD BOND y uno de dos copolímeros de poliacrilato de sodio diferentes. Los copolímeros de poliacrilato de sodio utilizados son vendidos bajo los nombres comerciales RHODOLINE 231 (sal de sodio de copolímero de acriiamida-ácido acrílico) y RHODOLINE A77 (formulación patentada), de Rhodia Inc., Cranbury, NJ. Cada composición contenía 373.0 g de compuesto de unión de tipo secado para usos generales GOLD BOND y 0.007 % en peso a 0.1 % en peso (con base en el peso del compuesto de unión de tipo secado) ya sea de copolímero de poliacrilato de sodio RHODOLINE 231 o copolímero de poliacrilato de sodio RHODOLINE A77. El compuesto de unión de tipo secado con copolímero de poliacrilato de sodio se combinó inmediatamente con un compuesto de unión de tipo fraguado y agua, o se dejó reposar durante un tiempo prolongado. Se agregaron dos partes en volumen del compuesto de unión de tipo secado con aditivo así elaborado, a una parte en peso (66.0 g) de compuesto de unión de tipo fraguado STA SMOOTH 210 y 5.0 g de agua, y se mezclaron. Cuando el compuesto de unión de tipo secado con aditivo de copolímero de poliacrilato de sodio se mezcló inmediatamente con el compuesto de unión de tipo fraguado STA SMOOTH 210 y agua, se incrementaron los tiempos de fraguado de aproximadamente 3 a 4 horas (con 0.01 % en peso de aditivo) y hasta 4 días (con 0.1 % en peso de aditivo), en comparación con 75 minutos sin utilizar aditivo. Específicamente, se incrementó el tiempo de fraguado a 160 minutos al utilizar 0.007% en peso de copolímero de poliacrilato de sodio RHODOLINE A77. Sin embargo, cuando el compuesto de unión de tipo secado con cualquier copolímero de poliacrílato de sodio se dejó reposar, el aditivo perdió su potencia retardante de manera rápida - en tan solo un período de veinticuatro horas - y fue completamente ineficaz en un tiempo de reposo de 21 días. Específicamente, el tiempo de fraguado después de 21 días fue de 80 minutos utilizando 0.007% en peso de copolímero de poliacrilato de sodio RHODOLINE A77. La descripción anterior se da para claridad de entendimiento solamente, y no se deben entender limitaciones innecesarias de la misma, ya que las modificaciones dentro del alcance de la invención pueden ser evidentes para los expertos en la técnica.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES 1.- Un compuesto de unión, que comprende agua, carbonato de calcio, y un retardador de fraguado polimérico soluble en agua formado a partir de un monómero que tiene por lo menos dos grupos carboxilo. 2.- El compuesto de unión de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque dicho monómero comprende por lo menos dos átomos de carbono sucesivos que forman por lo menos una parte de la cadena de polímero y en donde dichos grupos carboxiio depende de dichos átomos de carbono sucesivos. 3.- El compuesto de unión de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque dicho monómero se selecciona del grupo que consta de ácido maleico, derivados de ácido maleico, y mezclas de los mismos. 4.- El compuesto de unión de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque dicho retardador de fraguado polimérico tiene un peso molecular de aproximadamente 1 ,000 a aprox. 15,000. 5.- El compuesto de unión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque dicho retardador de fraguado polimérico es un copolímero. 6.- El compuesto de unión de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque aproximadamente 10% en peso a aproximadamente 90% en peso de dicho copolímero se forma a partir de dicho monómero que tiene por lo menos dos grupos carboxilo. 7.- El compuesto de unión de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque dicho copolímero se forma a partir de un monómero seleccionado del grupo que consta de ácido acrílico, esteres de acrilato, sales de ácido acrílico, sales de esteres de acrilato, y mezclas de los mismos. 8.- El compuesto de unión de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque dicho copolímero es un terpolímero formado a partir de ácido maleico, ácido acrílico, y un monómero no iónico o aniónico. 9.- El compuesto de unión de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque comprende aproximadamente 0.001 % en peso a aproximado 0.5% en peso de dicho retardador de fraguado polimérico. 10.- El compuesto de unión de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque comprende por lo menos aproximadamente 10% en peso de carbonato de calcio. 11.- El compuesto de unión de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque comprende por lo menos aproximadamente 50% en peso de carbonato de calcio. 12.- El compuesto de unión de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque incluye adicionalmente una arcilla. 13.- El compuesto de unión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque incluye adicionalmente arcilla de atapulguita, un espesante de celulosa, y un aglutinante de látex. 14.- El compuesto de unión de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque incluye adicionalmente dihidrato de sulfato de calcio. 15.- El compuesto de unión de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque incluye adicionalmente semihidrato de sulfato de calcio. 16.- El compuesto de unión de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque comprende por lo menos aproximadamente 10% en peso de semihidrato de sulfato de calcio. 17.- Un compuesto de unión que comprende: aproximadamente 20% en peso a aproximadamente 37% en peso de agua; aproximadamente 10% en peso a aproximadamente 90% en peso de carbonato de calcio; aproximadamente 0.5% en peso a aproximadamente 5% en peso de mica; aproximadamente 0.5% en peso a aproximadamente 5% en peso de arcilla de atapulguita; aproximadamente 1 % en peso a aproximadamente 4% en peso de látex; y aproximadamente 0.001 % en peso a aproximadamente 0.5% en peso de un retardador de fraguado polimérico soluble en agua formado a partir de un monómero que tiene por io menos dos grupos carboxilo. 18.- Un método para producir un compuesto de unión, que comprende el paso de formar una mezcla de un retardador de fraguado polimérico soluble en agua formado a partir de un monómero que tiene por lo menos dos grupos carboxilo, agua, y carbonato de calcio. 19. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque dicho monómero comprende por lo menos dos átomos de carbono sucesivos que forman al menos una parte de la cadena de polímero en donde dichos grupos carboxilo dependen de dichos átomos carbono sucesivos. 20.- El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque dicho monómero se selecciona del grupo que consta de ácido maleico, derivados de ácido maleico, y mezclas de los mismos. 21- El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque dicho retardador de fraguado polimérico tiene un peso molecular de aproximadamente 1 ,000 a aproximadamente 15,000. 22.- El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque dicho retardador de fraguado polimérico es un copolímero. 23.- El método de conformidad con ia reivindicación 22, caracterizado además porque aproximadamente 10% en peso a aproximadamente 90% en peso de dicho copolímero se forma a partir de dicho monómero que tiene por lo menos p$ grupos carboxilo. 24.- El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado además porque dicho copolímero está formado a partir de un monómero seleccionado del grupo que consta de ácido acrílico, esteres de acrilato, sales de ácido acrílico, sales de esteres de acrilato, y mezclas de los mismos. 25.- El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado además porque dicho copolímero es un terpolímero formado a partir de ácido maleico, ácido acrílico, y un monómero no iónico o aniónico. 26.- El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque dicha mezcla comprende aproximadamente 0.001% a aproximadamente 0.5% en peso de dicho retardador de fraguado polimérico. 27.- El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque dicha mezcla comprende por lo menos aproximadamente 10% en peso de carbonato de calcio. 28.- El compuesto de unión de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado además porque dicha mezcla comprende por lo menos aproximadamente 50% en peso de carbonato de calcio. 29.- El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque dicha mezcla comprende adicionalmente una arcilla. 30.- El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque dicha mezcla comprende adicionalmente arcilla de atapulguita, un espesante de celulosa, y un aglutinante de látex. 31.- El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque dicha mezcla comprende adicionalmente dihidrato de sulfato de calcio. 32.- El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque dicha mezcla comprende adicionalmente semihidrato de sulfato de calcio. 33.- El método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado además porque dicha mezcla comprende por lo menos aproximadamente 10% en peso de semihidrato de sulfato de calcio.