PT87803B

PT87803B - Processo para a preparacao de um agente emulsor contendo um alcool gordo c14 e processo para a preparacao de um elemento de construcao expandido ou celular

Info

Publication number: PT87803B
Application number: PT87803A
Authority: PT
Original assignee: Biro Guy Dion
Priority date: 1987-06-25
Filing date: 1988-06-23
Publication date: 1992-10-30
Also published as: IS3358A7; FR2617058A1; AU1950488A; JPS6418434A; ZA884553B; WO1988010244A1; PT87803A; CN1030876A; MA21295A1; IL86720A0; EP0296941A1

Description

presente invento diz respeito essencialmente a um processo para a preparação de um agente emulsor que contem um álcool gordo C_14> à utilização do agente emulsor misturado com um ligante hidráulico e a um processo para a preparação de um elemento de construção expandido ou celular.

A utilização de um agente emulsor para a produção de elementos de construção expandidos ou celulares é muito conhecida na técnica de construção, nomeadamente para preparar os betões celulares, as argamassas celulares.

Por exemplo, o documento FR-A-2 503 617 descreve um processo para a obtenção de argamassas celulares no qual se utiliza em emulsor mas que é descrito nenhum exemplo de emulsor particular.

Do mesmo modo, o documento EP-A-0 121 633 descreve um processo para a produção de uma argamassa celular, assim como um emulsor polivalente para esta produção. Este emulsor apresenta a seguinte composição:

- ureia : 10% —

- CH₃-(CH₂)₁₀-CH₂-0-S0₃-HN(CH₂-CH₂-0H)₃ : 45%

- C₂H₅-0-CH₂-CH₂-0-CH₂-CH₂-0H : 10%

- álcool isobutílico : 10% um amido de fórmula : R-C0NH-CH₂-CH₂-0H : 3% sendo R um alquilo de ácido gordo ^c ·] 2 /14

- água, a perfazer, ou seja, 22%.

Este agente emulsor e preparado de uma forma perfeitamente homogénea por uma mistura de diver; sos componentes agitados a uma temperatura de 54 a 57⁹C, sendo esta temperatura mantida durante 47 a 49 horas.

Este emulsor assim preparado é de seguida pôsto em solução aquosa na preparação de 30 g de emulsor para 2,2 1 de ãgua (p. 2, linhas 23, 24), que se leva em seguida a um Volume de 57 1 no exemplo descrito, para fo_r mar 57 1 de espuma a juntar de seguida numa mistura de 20 kg de cimento de presa lenta e de 7 1 de ãgua previamente preparada numa betoneira a fim de realizar uma argamassa celular leve e resistente permitindo obter na moldagem os efeitos de revestimento dando ao produto final o aspecto da pedra de cantaria assim como superfícies lisas (ver p. 2, linhas 9 a 34).

As bolas de polimetano expandido ou análogos podem ser acrescentadas para melhorar as performances desta argamassa sem modificação das caracteristicas mecânicas (p. 2, linha 35 à p. 3, linha 5).

Por outro lado, é igualmente conhe eido o emprego de proteínas, nomeadamente naturais, como agen tes emulsores. Por exemplo, o documento FR-A-2 374 271 descre ve a adição de sangue ou de um extracto de sangue animal, nomeadamente sob forma seca, como emulsor para a preparação de cimento, argamassa e betão.

Todos os agentes emulsores anterio res apresentam os maiores inconvenientes seguintes:

a) 0 seu poder espumante é relativamente fraco, o que exige a adição de uma quantidade de emulsor relativamente importante, que conduz em seguida a uma quantidade de agente tensioactivo muito inoportuno para a estabilidade do produto acabado, de onde resulta a dificuldade de diminuir e de esta-5bilizar o teor residual da água, isto depois da cristalização dos 10% que estão contidos no ligante hidráulico, como o betão.

b) Uma fraca estabilidade quando armazenados, nomeadamente os emulsores de base proteínica são praticamente impossíveis de estabilizar quando armazenados devido às suas origens animais. 0 produto descrito em EP-A-0 121 633, desde que esteja armazenado durante 6 meses e exposto a variações de temperaturas mesmo lentas, forma por decantação um precipitado noviço.

c) Uma fraca estabilidade aos choques térmicos. Nomeadamente, o emulsor descrito em EP-A-0 121 633, logo que é subvertido a choques térmicos de + 2²C a 20^eC em alternância de 12 h, termina com a decantação de um precipitado noviço.

d) Uma pequena parte de mistura da espuma obtida com o emulsor, com os diferentes ingredientes de modo que é praticamente impossível fazer variar a densidade do produto acabado obtendo-se então um produto acabado de valor isolante e portador inteiramente intermédio.

e) Um tempo de desmoldagem relativamente elevado.

Por exemplo, com o emulsor descrito em EP-A-0 121 633, é preciso, a 20^QC, uma espera de 10 a 12 h no molde para que o produto fique autoconsolidado e possa assim ser desmoldado. Este tempo muito longo implica pesados investimentos no número de moldes necessários e na sua muito lenta rotação o que provoca uma má exploração industrial.

presente invento tem então como fim resolver o novo problema técnico que consiste no fornec/ mento de um emulsor que apresenta um grande poder espumante permitindo assim ser utilizado em solução aquosa e ser mist£ rado na água numa parte tão reduzida como 4 a 7%, estando assim presente em quantidades residuais muito fracas após a

-6cristalização, seguida de polimerização do produto acabado.

presente invento tem ainda como finalidade resolver o novo problema técnico cue consiste no fornecimento de um agente emulsor tendo uma estabilidade melhorada, quando armazenada de modo significativo.

presente invento tem ainda por fim resolver o novo problema técnico que consiste no fornecimento de um agente emulsor tendo uma estabilidade melhorada aos choques térmicos, de modo significativo.

presente invento tem ainda como finalidade resolver o novo problema técnico que consiste no fornecimento de um agente emulsor capaz de preparar produtos de densidade variável dentro de amplos limites, por exemplo entre 0,15 e 1,2 ou mesmo 1,5.

presente invento tem ainda por fim resolver o novo problema técnico que consiste no fornecimento de um emulsor capaz de acelerar a reacção de polimerização de tal modo que o produto fique auto-consolidado e possa ser desmoldado depois de ter estado apenas 3 a 4 horas no molde.

Todos estes novos problemas técnicos são resolvidos pela primeira vez de maneira satisfatória com o presente invento, tornando-o aplicável ao nível industrial.

Assim, de acordo com o primeiro ponto de vista, o presente invento fornece um processo de pr£ paração de um agente emulsor, caracterizado por conter um álcool gordo (o que significa que a cadeia carbonada contém 14 átomos de carbono).

Segundo um molde de realização va£ tajoso este processo de preparação de um agente emulsor cara£ teriza-se por compreender uma mistura de álcool gordo C_1Q-C₁₄. Compreende ainda de preferência a proporção relativa na mistura de álcool gordo do álcool gordo C₁₂ é de 67-71%, o teor em álcool gordo C₁₄ é de 24-30%.

Segundo um modo de realização actualmente preferido, o processo de preparação é caracterizado por se preparar separadamente duas componentes A e B seguintes :

Componente A:

- ureia : cerca de 10% — +

- CH₃(CH₂)₁₀-CH₂-0-S0₃-HN(-CH₂-CH₂-0H)₃ : cerca de 42%

- C₂H₅-0-CH₂-CH₂-0-CH₂-CH₂-0H : cerca de 10%

- álcool isobutílico : cerca de 7%

- amida R-C0NH-CH₂-CH₂-0H : cerca de 3% na amida R ê um ácido rico ^C12/14

- água : a perfazer 100% da mistura de A e B

Componente B:

- álcool isobutílico : cerca de 3%

- mistura de álcool gordo ^ciq^-C16 ' ^{2,5 a 3}’⁵%’ ^de preferência cerca de 3% que se mistura em seguida.

Na presente descrição, todas as percentagens são dadas em peso, salvo indicação contraria.

-8De acordo com um segundo aspecto, o invento cobre igualmente um processo de preparação do agente emulsor tal como foi anteriormente definido que consiste em primeiro lugar em preparar o composto A por mistura de diversos constituintes, de preferência sendo a ãgua utilizada quer desmineralizada quer oxidada abundantemente ao ar de modo a neutralizar os efeitos de certos produtos de depuração tais como o cloro e outras substâncias químicas nocivas à conservação (estagnação) e à formação da espuma.

Para realizar a mistura A, a mistura é feita num recipiente munido de meios de agitação do tipo Vórtice laminar a uma temperatura que não será nunca inferior a 15^eC e que em geral estarS compreendida entre 15^SC e 3Q5C.

Após a homogeneização da mistura A, e mistura B que foi preparada separadamente por adição do álcool isobutílico na mistura de álcool gordo, é adicionada à mistura A, respeitando a mesma temperatura da mistura, e mantendo-se a agitação durante um total de 4 horas.

Segundo um terceiro aspecto, o pre sente invento diz respeito igualmente à utilização do emulsor tal como foi anteriormente definido em mistura com ligante hidráulico para a obtenção de elemento de construção expandidos ou celulares, tais como elementos de isolamento térmico ou sonoro, ou elementos portadores.

Para ser feito, de preferência, o agente emulsor é utilizado segundo o invento na proporção de 4 a 7%. em relação à água de formação de espuma que será utilizada para a formação de espuma a juntar ao ligante hidráu lico ou à composição do conteúdo, adicionado então para provo car a sua expansão ou formação de espuma e assim preparar o elemento de construção ou produto acabado análogo.

-9Segundo um quarto aspecto de preparação de um elemento de construção expandido ou celular com a ajuda de um ligante hidraúlico, caracterizado porque se utj_ liza um agente emulsor tal como foi anteriormente definido e que compreende a formação separada de espuma utilizando-se uma proporção de 4 a 7% do agente emulsor em relação à água utilizada para a formação da espuma.

Finalmente, segundo um quinto aspecto o presente invento cobre ainda o elemento de construção expandido ou celular, caracterizado porque foi preparado pelo emprego de um agente emulsor tal como foi anteriormente definido.

Graças a este agente emulsor segun_ do o invento, o agente emulsor apresenta um grande poder espumoso, uma estabilidade quando armazenado melhorada, uma estabilidade aos choques térmicos melhorado, em relação aos agen_ tes emulsores anteriormente conhecidos. Por outro lado, e igualmente de modo totalmente inesperado, o agente emulsor, segundo o invento aumenta radicalmente a cinética de polimerização do ligante hidráulicos permitindo a obtenção de produ_ tos auto-consolidados, e por conseguinte desmoldáveis ao fim de 3 a 4 h, em vez das 12 h anteriores, o que parece ser devido a um fenómeno de carbonatação, sem limitação deste efeito de carbonatação.

Por outro lado, o agente emulsor segundo o invento permite poder obter densidade variáveis seguindo a utilização desejada indo de 0,15 a 1,2, e mesmo 1,5.

Outros fins, características e vaii tagens do invento surgirão claramente ao técnico da especialidade a partir dos exemplos ilustrativos abaixo indicados que de modo algum limitarão o âmbito do invento.

Exemplo 1 segundo o invento

Preparação de um betão expandido, sem carga.

Para a preparação de 1 m de produto acabado, é necessário utilizar a seguinte composição:

- cimento : 558 Kg

- água : 223,2 Kg

- espuma para a expansão : âgua 89,7 Kg + emulsor segundo o invento:

0,627 Kg.

Este agente emulsor segundo o invento tem a seguinte composição:

Componente A:

- ureia : 10%

- CH₃-(CH₂)₁₀-CH₂-0-S0₃.HN(CH₂-CH₂-0H)₃ : 42%

- C₂H₅-0-CH₂-CH₂-0-CH₂-CH₂-0H : 10%

- álcool isobutilico : 7%

- amida R-C0NH-CH₂-CH₂-0H : 3% nesta amida R é um alquilo de ácido gordo ^c2 /14 (por exemplo comercializado com a denominação Camperlan)

- água : 22%

Componente B:

- álcool isobutilico : 3%

- mistura de álcool gordo em ^c«j0-Cθ nas seguintes proporções relativas :

- álcool gordo C_1Q

- álcool gordo

- álcool gordo C₁₄

- álcool gordo C₁₆ inferior a 2

67-71

24-30 inferior a 2.

-11Com vantagem, esta mistura de ál cool gordo apresenta um índice de hidroxilo (mgKOH/g) compreeji dido entre 290 e 293, um índice de saponificação (mgKOH/g) inferior a 1, um índice de ácido (mgKOH/g) inferior a 0,1, um indice de iodo (gI₂/100 g) inferior a 0,5, um teor em água inferior a 0,1 uma proporção de hidrocarboneto igual ou inferior a 1. Apresenta-se com um aspecto liquido a sólido com uma zona de solidificação compreendida entre 17 e 23^eC, uma densidao de de 30^sC em g/cm = 0,82 e um peso molecular médio de 194.

A preparação do produto acabado, aqui do betão, acontece da maneira seguinte;

Primeiramente, prepara-se separadamente as componentes A e B do agente emulsor por mistura em recipientes distintos a uma temperatura compreendida entre 15^eC e 30^sC máximo, de preferência com uma agitação do tipo vértice-laminar.

Uma vez obtidas soluções homogéneas da componente A e da componente B junta-se a componente B na componente A mantendo-se a temperatura entre 15⁵C e 30^eC no má ximo, e uma agitação do tipo vértice-laminar durante 4 h.

Obtém-se assim os 0,627 kg do agente emulsor procurado.

-12Este agente emulsor pode ser armazenado sem qualquer problema, apresente um excelente poder es_ pumante, uma estabilidade na armazenagem muito melhorada, sem formação de precipitado, mesmo depois de 6 meses de armazenamento sendo exposto a variações de temperatura.

Apresenta igualmente uma excelente resistência aos choques térmicos não formando precipiatdo depois de ter sido submetido a choques térmicos entre +2^QC e 20^eC em alternância durante 12 h.

Este agente emulsor é em seguida adicionado aos 89,7 kg de água, que é de preferência água desmineralizada ou oxidada abundantemente ao ar de modo a neutralizar os efeitos de certos produtos de diferença tais como o cloro e outras substâncias químicas nocivas à conservação (estagnação) e à formação de espuma.

Por outro lado, mistura-se numa be toneira, por exemplo em meio exterior, os 558 kg de cimento e os 223,2 kg de água até à obtenção de uma papa espessa onde depois se incorpora a espuma que acabou de ser preparada contendo o agente emulsor segundo o invento.

Observa-se que a braçagem que tem lugar aquando da mistura não destrói a espuma segundo o invento que ê perfeitamente resistente não sendo quebrável pela braçagem da mistura, o que constitui um resultado particularmente inesperado para um técnico especializado.

Após 28 dias de polimerização,obtêm -se um betão expandido que tem uma densidade de 0,5.

Neste betão assim produzido, após 28 dias de polimerização, retira-se antecipadamente três amos3 tras de dimensão 100 χ 100 χ 100 m que se submetem a um en-13-

saio de resistência à compressão e obtém-se um valor de resi£ tência à compressão de 2,0 a 2,7 MPa ou 20 a 27 bares.

E de notar que com o agente emulsor segundo o invento era possível desmoldar o betão após somente 3 a 4 h de repouso no molde a 20^sC, o que pareçe seu devido e um fenómeno de carbonatação que acelera o endurecimento do betão expandido ou celular, sem contudo influenciar e lei física que impõe os 28 dias necessários ao betão para lhe assegurar a sua resistência óptima.

Exemplo 2 de comparação

Procede-se a um ensaio comparativo utilizando o agente emulsor conhecido pelo documento EP-A-0 121 633, p. 3 e 4, e que é constituído pelo elemento A segundo o Invento modificado.

Assim, procede-se como no exemplo 1, a não ser que se utilize o emulsor de comparação descrito no EP-A-121 633 p. 3 e 4, e que apresenta a seguinte composição:

- ureia : 10% “ +

- CH₃(CH₂)_1θ-CH₂-0-S0₃-HN(CH₂-CH₂-0H)₃: 45%

- C₂H₅-0-CH₂-CH₂-0-CH₂-CH₂-0H: 10%

- álcool isobutílico: 10%

- amida R-C0NH-CH₂-CH₂-0H : 3% na qual R é um alquilo de ácido gordo ^c·]2/14

-14(por exemplo comercializado com a denominação Camperlan)

- âgua : 22%

Produz-se o agente emulsor por mis^ tura de todos estes compostos a uma temperatura de 54 a 57-C que é mantido durante 47 a 49 h como foi descrito no EP-A-0 121 633, em quantidade necessária para obter 0,627 Kg de agente emulsor.

Forma-se em seguida a espuma como foi descrito no exemplo 1 misturando este agente emulsor com

89,7 kg de água e a espuma é em seguida introduzida na mistura previamente preparada de 558 Kg de cimento e de 223,2 kg de âgua.

Verifica-se que uma desmoldagem não é possivêl senão depois de 10 a 12, de 20^QC.

Depois de 28 dias, retira-se previamente três amostras da mesma dimensão que as descritas no exemplo 1 para medir a resistência à compressão.

Obtém-se uma resistência 3 compre^ são de 1,2 a 1,6 MPa ou 12 a 16 bares, que é todavia nitidamente muito inferior 3 resistência 3 compersão obtida com o agente emulsor segundo o invento.

A densidade obtida é igualmente de

0,5.

-15Exemplo 3 segundo o invento

Betão misturado com uma carga

Neste exemplo segundo o invento, substitui-se 50% do cimento por cinzas soltas cuja composição é a seguinte:

- SiO₂	: 43 a 54%
“ ^A12°3	: 22 a 32
^Fe2°3	: 4 a 15%
- CaO :	1 a 8%
- MgO :	1 a 3%
- Na₂0	: 0,5 a 5%
- K₂0 :	1 a 5%
- ^S03 ··	0,2 a 2%

- não-queimado : 2,5 a 7%

Procede-se como no exemplo 1, a não ser que haja 279Kg de cimento para misturar com os 279 Kg de cinzas soltas e 334,8 kg de água, sendo a quantidade de água aumentada pois as cinzas absorvem cerca de 2 vezes mais água que o cimento. A espuma utilizada ê idêntica à que foi preparada no exemplo 1.

Depois de 28 dias de polimerização, obtém-se uma densidade de 0,480, sendo a densidade das cinzas 25% mais fraca que a do cimento.

A resistência à compressão de 28 dias é de : 2,2 a 3MPa ou 22 a 30 bares.

-16Nota: nesta última formulação (de£ moldagem entre 3 e 4 horas), a resistência à compressão sobre amostras de 100x100x100 m/m tem um novo valor = 2,2 a 3 MPa ou 22 a 30 bares, ou seja um ganho de cerca de 10%.

Faz-se um ensaio de resistência â chama do seguinte modo:

Prepare-se duas amostras de dimensão 300x200x100 mm que se colocam sobre os dois ângulos na extremidade deixando assim o centro no vazio.

Aplica-se então em pleno centro a chama de um maçarico de acetileno, bútio n^s150, fornecendo cer ca de 2000 a 2200²C, durante 4 minutos.

Em 15 a 20 s, a espessura de 100 mm ê reduzida a 95 mm sem que a amostra se deforma, formando uma pequena cova com um diâmetro de cerca de 50 mm.

Desde que se forma a pequena cova, é evidente um fenómeno de vitrificação. Esta zona vitrificada torna-se vermelho seja sem modificação de evolução anteriormeii te descrita.

Sobre as duas amostras, durante os 4 minutos de esposição à chama do maçarico, a parte oposta não sofre sensivelmente o aumento de temperatura podendo ser posta a mão sem risco de queimaduras.

E assim possível afirmar que o betão carregado assim produzido é pelo menos um pára-chamas, cujo M0, estável ao fogo, apresenta uma excelente homogeneidade, que parece devida à carbonatação causada pelo agente emuj_ sor segundo o invento.

-17Com efeito, se se realizar o mesmoteste com um betão obtido com o agente emulsor do exemplo 2, nas mesmas condições, não se observa este fenómeno de verificação e a parte oposta aumenta sensivelmente de temperatura, a mão não pode ser aí colocada sem queimaduras de modo que o betão assim obtido não pode ser considerado como sendo pára-chamas.

Reconhece-se assim que o invento traz importantes vantagens técnicas, desconhecidas por um téc nico especializado.

Naturalmente, o agente emulsor segundo o invento pode ser adicionado a qualquer tipo de ligaii te hidráulico, quer seja não carregado ou carregado. Por outro lado, este agente emulsor pode ainda ser utilizado nomeadamente eliminar a poeira dos gases ou para a despoluição atmosférica .

Claims

REIVINDICAÇOES:

1³. - Processo para a preparação de um agente emulsor, caracterízado por se utilizar um álcool gordo C₁₄.
2®. - Processo de acordo com a rej. vindicação 1, caracterizado por se utilizar uma mistura de álcoois gordos ^ciq-C₁₆.
3³. - Processo de acordo com a re^ vindicação 1 ou 2, caracterizado por se utilizar uma mistura de alcoóis gordos com um teor preponderante em ^C12“^C14·
4³. - Processo de acordo com a rej_ vindicação 2 ou 3, caracterizado por se realizar uma mistura de álcoois gordos compreendendo 67 a 71% de álcool gordo ^C12 e 24 a 30% de álcool gordo C₁₄.
5³. - Processo de acordo com uma das reivindicações 1 ou 4, caracterizado por se preparar, separadamente dois componentes A e B, seguintes:

Componente A:

- ureia : cerca de 10% +

- CH₃(CH₂)_1Q-CH₂-0-Siy₃-HN (CH₂-CH₂0H) ₃ : cerca de 42%

- C₂H₅-0-CH₂-CH₂-0-CH₂-CH₂-0H: cerca de 10%

- álcool isobutílico: cerca de 7%

Qnt

-19- amida R-CONH-Ch^-CI^-OH: cerca de 3%

- na amida, R é um ácido gordo C₁₂/₁₄

- água; a perfazer 100% da mistura de A e B.

Componente B

- álcool isobutílico: cerca de 3%

- mistura de álcoois gordos 2,5 a 3,5%, de preferência cerca de 3%, que se misturam em seguida.
6^?. - Processo para a prepararação de um agente de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por se preparar, separadamente o componente A por uma mistura dos seus constituintes a uma temperatura compreendida entre 15 e 30⁵C e o componente B por mistura dos seus con£ tituintes a uma temperatura compreendida entre 15 e 30^eC, depois se adicionar o componente B ao componente A, mantendo a mesma temperatura e, mantendo em agitação durante 4 H, sendo esta agitação, de preferência, do tipo vórtice laminar.
7⁵. - Processo para a preparação de um elemento de construção expandido ou celular com a ajuda de um ligante hidráulico, caracterizado por se utilizar um agente emulsor tal como foi preparado em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, e por compreender a formação separada

-20de espuma, utilizando uma proporção de 4 a 7% do agente emul sor em relação à água utilizada para a formação da espuma.