PREPARACIÓN

D E S C R I P C I Ó N

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención, tal y como expresa el enunciado de la memoria descriptiva que se redacta, se refiere a un aditivo destinado a mejorar las propiedades del yeso comúnmente empleado en construcción, así como al procedimiento para obtener dicho aditivo.

El aditivo propuesto está presentado en forma de polvo seco, de manera que la mezcla con el yeso cuyas propiedades se pretenden mejorar se realizará antes de la mezcla con agua, circunstancia de la cual es posible obtener numerosas ventajas que a continuación se describirán, entre la cuales cabe un producto fácil de empleo y transporte de composición final sólido. Además gracias a la adición de este aditivo, se mejoran las propiedades del sulfato de calcio aumentando sustancialmente sus propiedades como: comportamiento plástico frente a ondas de presión con aumentos significativos de dureza superficial, triplica/cuadriplica la resistencia mecánica, así como una importante mejora en la capacidad de resistencia al fuego.

CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

El campo de aplicación de la presente invención se encuentra dentro del sector de la industria dedicada a la fabricación de materiales para la construcción, como elemento protector de estructuras en general frente al fuego y/o explosiones. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Es conocida por parte del titular de la presente memoria la existencia de un aditivo para mezclado con yeso común P200800891 el cual consiste en un mortero modificado de sulfato cálcico que presenta la particularidad de incorporar vermiculita expandida y además de la mezcla de sulfato cálcico y agua, aditiva la mezcla con ácido tartárico, ácido cítrico, sulfato de cobre y citrato potásico o sódico, el cual se ha de administrar sobre la fase líquida de la mezcla, previamente al vertido de dicha fase sobre el yeso.

El empleo de ácido cítrico en aditivos para yeso resulta bastante frecuente y es posible encontrar multitud de productos en el mercado que lo incluyen en su composición. Dicho ácido posee una naturaleza higroscópica que provoca el que cristalice en granulos de tamaño variable en función de la humedad captada, razón por la cual, todos los aditivos que emplean ácido cítrico han de ser añadidos al agua de la mezcla. O dicho de otro modo, su aplicación siempre es en fase líquida.

Otro antecedente conocido es el consistente en un aditivo de alto peso molecular para composiciones de yeso calcinado y de cemento, consistente en una mezcla para ser utilizada en combinación con agua en la preparación de una lechada que se hidrata para formar un cemento de yeso de aplicación a la intemperie con una expansión reducida, que comprende: 30-70% en peso de cemento hidráulico; 30-70% en peso de yeso calcinado; y 0,05-2,5% en peso de policarboxilato, en donde dicho policarboxilato es un polímero a base de oxialquilenglicol-alquiléteres y derivados de ácidos dicarboxílicos insaturados. El aditivo expuesto en dicha memoria también está destinado a aplicarse en el agua de preparación del yeso, por lo que evidentemente difiere de las propiedades y ventajas del aditivo seco que se preconiza.

Así, a la hora de realizar la mezcla de yeso aditivado, se hace necesario reunir los componentes principales (yeso, agua) por una parte y disponer al mismo tiempo del aditivo en fase líquida, que habrá de ser dosificado convenientemente en el lugar de empleo y, habitualmente, por personal no cualificado para la realización adecuada de la dosificación. Aun realizándose en fase líquida y en la proporción adecuada, puede no haberse llegado a una homogenización por escaso tiempo o realización no adecuada por densidades o precipitaciones del producto. Además, la falta de control sobre la dosificación hace imposible conocer la calidad del yeso hasta que éste ha sido dispuesto en la superficie a la que va destinado, habiendo de confiar únicamente en la pericia de los operarios, teniendo un hándicap, la repetitividad de la operación.

Se hace por tanto deseable, un aditivo para yesos que ofrezca las cualidades del ácido cítrico o de los ácidos policarboxilicos pero que al existir en fase sólida, pueda mezclarse con el yeso directamente en fábrica, incluyendo dicho aditivo en el propio saco de yeso con todas garantías cuantificables por sistemas de control de calidad, minimizando así las posibilidades de errores en la dosificación y facilitando el trabajo de los operarios que van a darle el uso final en obra. Esto hará que al disponer de un control de la dosificación se puedan incorporar otras adiciones que confieran propiedades mecánicas a un mas elevadas, como son fibras de carbono, polipropileno, poliamidas tipo poliparafenileno tereftal amida, fibras de vidrio y otros componentes como son fibras minerales que refuercen aun más el comportamiento al fuego intrínseco en la propia matriz. Es además importante señalar la posibilidad de incorporar también a la matriz: espumantes, aireantes o incluso materiales aislantes como poliestirenos, poliuretanos, etc,.

Por otra parte, otras ventajas que ofrece el aditivo que se preconiza, derivadas de la composición que más adelante se describirá son:

- Reducción de la cantidad de agua de mezcla necesaria pudiendo realizar relaciones agua/yeso aditivado de 0,3; es decir se puede llegar a fabricar composiciones de 300 gramos de agua por 1000 gramos de sulfato aditivado.

- Mejora de la trabajabilidad de la mezcla y facilidad de control del tiempo de fraguado. A medida que se aumenta la dosificación del aditivo aumenta el tiempo de fraguado o el tiempo de trabajabilidad de la mezcla.

- Posibilidad de aportación, como se ha indicado, de otros materiales o sustancias como fibras o elementos aligerantes, debido a la alta compacidad de la mezcla.

- Obtención de una matriz final de baja capilaridad.

- Una vez fraguado, mejora de la resistencia a cambios bruscos de temperatura.

- Elevada resistencia mecánica.

- Alta dureza superficial y mecánica a la flexión compresión.

- Elevada resistencia al fuego.

- Alto índice de aislamiento a las ondas de presión para soportar explosiones. Esta propiedad se deduce de las pruebas efectuadas con explosiones reales en ensayos de campo.

No es conocida por parte del titular de la presente memoria la existencia de ningún aditivo para yesos con la composición que presenta el aditivo que se describe, así como tampoco ninguno que ofrezca una mejora de las propiedades de la mezcla final añadiéndose en fase sólida.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

La invención que se preconiza consiste en un aditivo para yesos, en forma de polvo seco, que se aplica sobre el yeso seco antes de proceder al mezclado con agua. Más concretamente, el aditivo presenta la siguiente composición: sobre una base de ácido policarboxílico (ácido cítrico, entre otros), se adiciona una proporción en peso de entre el 0,8% y 1,2% de dióxido coloidal de silicona, estando el porcentaje exacto a emplear en función de las tolerancias que se establezcan dentro del proceso de fabricación del aditivo seco. A mayor cantidad de dióxido coloidal de silicona empleado, mayor es el efecto de dispersión provocado sobre las partículas del ácido.

Tras las investigaciones realizadas, se ha concluido que el efecto del dióxido coloidal comienza a ser significativo a partir de la adición en peso del 0,8%, mientras que a partir del 1,2%, una adición en peso superior no provoca cambios significativos en la actuación de este componente sobre el comportamiento final del aditivo seco.

La aplicación del ácido cítrico en forma de cristales (en su forma anhidra) mezclados junto con la masa seca no produce resultados aceptables ya que la higroscopia del ácido provoca que se formen grumos que no se disuelven adecuadamente, lo que imposibilita el adecuado control de la cantidad de aditivo que finalmente incorporaría el yeso. Es por esta razón que se hace necesario añadir algún elemento que impida dicha formación de grumos, permitiendo una adecuada disolución del aditivo. Dicho elemento debe poseer muy determinadas cualidades, como son una alta termoestabilidad para que no sufra alteraciones en su estructura durante el fraguado, impermeabilidad que evite su interactuación con el agua del fraguado y que posea una alta absorción selectiva sobre los cristales hidratados del ácido cítrico, encontrando que el dióxido coloidal de silicona cumple con dichos requisitos además de ofrecer otras propiedades añadidas que refuerzan las características ventajosas del aditivo.

La mezcla del dióxido coloidal de silicona con el ácido policarboxílico confiere al aditivo seco la propiedad de ser un efectivo dispersante además de protegerlo frente a la higroscopia del ácido evitando la formación de grumos o precipitados. Además, la diferencia de tensión superficial del dióxido coloidal de silicona mantiene la dispersión o las partículas separadas un largo periodo de tiempo.

El proceso se establece por la adsorción del grupo polar hacia la superficie del ácido. La fuerte adsorción está originada por el gran número de puntos de la superficie a los que se une el dispersante al mismo tiempo. El resto del esqueleto polimérico es lo bastante grande como para crear un efecto conocido como estabilización estérica, mediante el cual se crea una barrera física que mantiene separadas las partículas del ácido. La defloculación permanente se consigue con una distancia de separación mínima entre partículas de 200 Á. Además de produce una disminución de la viscosidad de la mezcla.

La dosificación posterior de mezcla aditivo-yeso (conseguida la formulación), es para cada 1000 kg de yeso seco de entre 0,25 y 1 kg de aditivo, variando la cantidad en función de las propiedades finales buscadas para la mezcla.

El aumento de la cantidad de aditivo en el yeso provocará un aumento proporcional del tiempo de fraguado del yeso una vez mezclado con agua. Para el amasado de la mezcla será suficiente con una relación de 1 kg de yeso por cada 0,3 kg de agua, como mínimo en el caso óptimo de mezclado con medios mecánicos y energéticos, siendo lo habitual una relación de 0,5 kg de agua por 1 kg de yeso y estableciendo como relación máxima de 1 kg de yeso para 0,7 kg de agua.

Esta baja relación agua/yeso confiere a la mezcla propiedades de elevada resistencia mecánica, dureza superficial y resistencia a flexión y compresión. La baja red capilar de agua lo hace especialmente idóneo para mezclar con otros materiales y crear desarrollos de conjuntos constructivos en aras de conseguir aumentar propiedades de comportamiento según el uso (por ejemplo térmico, acústico, frente a llamas u ondas de choque o presión provocadas por explosiones).

Otro posible modo de aplicación del aditivo que se describe consiste en su aplicación sobre el mortero ya en proceso de fraguado, que servirá en este caso como retardante, permitiendo aumentar la trabajabilidad de la masa. El procedimiento para la elaboración del aditivo propuesto consistirá en una serie de pasos que a continuación se describen:

- Disposición de la base de ácido policarboxílicos (ácido cítrico, entre otros), que podrá ser obtenido mediante cualquiera de los métodos tradicionales, disponiendo éste en forma anhidra (polvo cristalino).

- Sobre dicha base del ácido policarboxilico o ácido cítrico, se adicionará el dióxido coloidal de silicona en la proporción de 0,8-1,2% por cada 1000 gr de ácido.

- Ambos componentes serán mezclados mecánicamente con un agitador enérgico o por ejemplo una mezcladora de palas, removiendo la mezcla hasta que adapte un color y textura homogéneo, realizando este acto a temperatura ambiente, no inferior a 5°C ni superior a 30°C.

- Finalmente, se habrá de empaquetar adecuadamente la mezcla de forma que se evite el contacto con el aire exterior, que pudiera variar los parámetros de humedad del producto final. Así, el envoltorio para el empaquetado habrá de ser opaco y estanco.

El aditivo conseguido, presenta además la ventaja de ser inerte con respecto a los materiales habitualmente empleados en yesos modificados, de modo que es posible incluir en la mezcla además de fibras ya mencionadas, áridos, poliuretano, poliestireno, perlita, etc. sin posibilidad de provocar una reacción inesperada que degradara la calidad del producto final. La versatilidad ofrecida por el aditivo descrito, por tanto, hace que éste se configure como un elemento novedoso que resuelve importantes problemas asociados a este tipo de producto, aportando además una fácil aplicación y el empleo para su fabricación de componentes económicos y fácilmente adquiribles en el mercado. EJEMPLO DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN

Según lo explicado anteriormente, se procede a describir un ejemplo de realización de la presente invención, el cual es meramente descriptivo, no pretendiendo limitar el alcance de la invención descrita en la memoria. En el presente ejemplo se describirá además de la fabricación del aditivo que se preconiza, la mezcla a realizar para su aplicación final en conjunción con el yeso, destinada a emplearse para un proceso de fabricación del aditivo con altos niveles de control de calidad.

En el interior de una cubeta plástica cuadrada de 9 litros de capacidad, dispuesta en un ambiente interior, protegido de luz solar y humedad, se dispondrá ácido policarboxilico o ácido cítrico deshidratado o dihidratado en forma cristalizada hasta completar 5 Kg de ácido. A continuación se procederá a añadir el dióxido coloidal de silicona depositándolo sobre la base de ácido cítrico indicada anteriormente.

En un mezclador especial de fuerte turbulencia se introduce 5 Kg de ácido policarboxilico (entre otros, ácido cítrico) añadiendo en el mezclador así mismo, 0,05kg (50 gramos) de dióxido coloidal de silicona (porcentaje en peso del 1,2% sobre la masa total de aditivo). En este se mezcla entre 5 y 10 minutos.

A continuación, se envasará la mezcla mediante un plástico con barrera y opaco que proteja convenientemente el producto obtenido, en atmosfera seca.

El paso siguiente consistirá en el mezclado del aditivo seco obtenido con la matriz de yeso seco. Para fabricar un saco de 2 kg de yeso se añadirá, para el ejemplo presente, 1 gramo de aditivo (intervalo de aplicación de mezcla entre 0,05- 2gr). Estos componentes, una vez depositados en una cubeta plástica rectangular, se mezclará mecánicamente con la ayuda de una varilla (también puede emplearse cualquier mezclador mecánico) durante unos 15 minutos, hasta que el conjunto presente un aspecto homogéneo. Finalmente, para realizar el amasado de los 2 kg de yeso se dispondrá de un 1 litro de agua, realizándose la mezcla de forma tradicional. El proceso de fraguado se retrasará en la proporción empleada del aditivo que medido en tiempo de trabajabilidad del operario, implica desde 5 minutos a varias horas. Esto implica la posibilidad de usarlo mediante moldeo posterior. También está la posibilidad de aplicar el yeso manualmente o mediante máquina, disponiendo éste de las propiedades ventajosas que se han descrito anteriormente.

Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan, haciendo constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba siempre que no se altere, cambie o modifique su principio fundamental.