BR112021007989A2 - carbonação de produtos de fibrocimento - Google Patents
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- C04B40/006—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation involving the elimination of excess water from the mixture
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- C04B40/02—Selection of the hardening environment
- C04B40/024—Steam hardening, e.g. in an autoclave
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Abstract
CARBONAÇÃO DE PRODUTOS DE
FIBROCIMENTO. A presente invenção refere-se a um processo para
proporcionar um produto de fibrocimento, o processo compreendendo as
etapas de (a) proporcionar um produto de fibrocimento não curado, (b)
curar o produto de fibrocimento não curado, (c) opcionalmente jateamento
abrasivo de no mínimo parte da superfície do produto de fibrocimento
curado, (d) tratar o produto de fibrocimento curado com CO2 (a chamada
carbonação) em uma concentração de 0,01 a 100 %, em uma temperatura de 5
a 90°C e umidade relativa de 30 a 99 % por um período de 1 minuto até
48 horas. Os produtos de fibrocimento obtidos apresentam menos
eflorescência.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CARBO- NAÇÃO DE PRODUTOS DE FIBROCIMENTO". Campo da Invenção
[0001] A presente invenção refere-se a produtos de fibrocimento e à produção dos mesmos e em particular à carbonação de produtos de fibrocimento de modo a reduzir ou eliminar completamente a formação de eflorescência sobre o fibrocimento. Antecedentes da Invenção
[0002] Produtos de fibrocimento, em particular folhas ou painéis, são de conhecimento geral na arte. Tipicamente compreendem cimen- to, enchimentos, fibras, tais como fibras de processo, no caso um pro- cesso de Hatschek é usado, por exemplo, fibras de celulose, fibras de reforço, por exemplo, fibras de álcool polivinílico (PVA), fibras de celu- lose, fibras de polipropileno (PP) e semelhantes, e aditivos. No caso dos produtos de fibrocimento serem curados ao ar, também podem ser usados enchimentos como calcário. Quando o produto de fibrocimento é curado por autoclave, é adicionada uma fonte de silicato, como areia.
[0003] Os produtos resultantes são de conhecimento geral como materiais de construção temporários ou permanentes, por exemplo, para cobrir ou proporcionar paredes ou telhados, tais como telhas, ou placas de fachada e semelhantes.
[0004] Produtos de fibrocimento são de conhecimento geral e am- plamente usados como materiais de construção exterior, por exemplo, como materiais de cobertura e/ou revestimento.
[0005] Os produtos de fibrocimento que são expostos ao ambiente externo frequentemente sofrem do que geralmente é chamado de eflo- rescência. Eflorescência é uma ocorrência natural quando se usa produtos à base de cimento sujeitos ao exterior ou a ambientes úmidos e geralmente é definida como a formação de depósitos de sais, geralmente brancos, ocorrendo sobre ou próximo à superfície de um material poroso, tal como o fibrocimento. Sob condições ambien- tais apropriadas, como umidade, sais tipicamente incluídos no material de fibrocimento curado podem migrar para a superfície do produto de fibrocimento, onde uma mancha branca se torna visível.
[0006] Qualquer tipo de cimento é suscetível à eflorescência, mas o cimento Portland reagido representa o colaborador chave para a eflorescência.
[0007] Este fenômeno não diminui ou afeta as propriedades mecânicas do produto de fibrocimento, mas é visto como um defeito visual. Pode levar um longo período, como meses, antes deste fenômeno de eflorescência se tornar visível.
[0008] A eflorescência inicial pode ser removida com uma escova e água. Também pode ser removida por lavagem manual com deter- gente suave e escova de cerdas duras. Mas para depósitos pesados, pode precisar ser usado ácido clorídrico diluído, ou alternativamente sulfato de zinco, ácido sulfúrico, ácido acético, ácido cítrico, ácido glicólico, ácido fórmico ou bicarbonate de sódio ao invés de ácido clo- rídrico diluído.
[0009] Tradicionalmente, as pessoas também têm usado jatea- mento de areia para limpeza de eflorescência. Mas, infelizmente, este método erode a superfície devido à ação abrasive e aumenta a po- rosidade da superfície. Se a superfície não for selada adequadamente com um material à prova d'água, então o cimento poroso vai absorver água (umidade) e deste modo a eflorescência vai reaparecer.
[00010] Para reduzir o risco de eflorescência, o produto de fibroci- mento pode ser provido com um selante hidrofóbico, tornando a super- fície do produto mais hidrofóbica. Deste modo, a penetração de água, a qual parece ser necessária para permitir que os sais migrem para a superfície, pode ser reduzida.
[00011] O problema de eflorescência pode não ser nunca elimina- do. No entanto, pode ser controlado e contido, e podem ser tomadas medidas para reduzir drasticamente o potencial para sua ocorrência.
[00012] Portanto, é desejável descobrir um método alternativo para reduzir drasticamente o potencial para a ocorrência de eflorescência. Sumário da Invenção
[00013] Um objetivo da presente invenção é proporcionar um modo mais efetivo para limitar ou prevenir a disseminação de eflorescência sobre produtos de fibrocimento expostos a ambientes exteriores ou úmidos sem afetar de modo prejudicial as outras propriedades dos re- feridos produtos, em particular as propriedades mecânicas e o aspecto visual do produto.
[00014] Aeste respeito, os presentes inventores desenvolveram um novo método para produzir e/ou tartar produtos de fibrocimento. Os produtos de fibrocimento obtidos apresentam eflorescência no- tavelmente reduzida. O uso de aditivos de hidrofobação na lama do fibrocimento, o uso de um revestimento ou agente de hidrofobação so- bre a superfície do fibrocimento curado ou a provisão de um re- vestimento translúcido ou claro, todos métodos conhecidos para re- duzir ou evitar eflorescência, pode ser evitada pelo presente método.
[00015] Em um primeiro aspecto, a presente invenção proporciona um processo para proporcionar um produto de fibrocimento, o proces- so compreendendo as etapas de (a) proporcionar um produto de fibrocimento não curado, (b) curar o produto de fibrocimento não curado em um mo- do de rotina, tal como por curea ao ar ou cura hidrotérmica (também denominada autoclave), (c) opcionalmente jateamento abrasivo de no mínimo parte da superfície do produto de fibrocimento curado, (d) tratar o produto de fibrocimento curado com CO» (a chamada carbonação) em uma concentração de 0,01 a 100 %, em uma temperatura de 5 a 90ºC, umidade relativa de 30 a 99 % por um período de 1 minuto até 48 horas.
[00016] Submetendo produtos de fibrocimento curados a car- bonação nas condições especificadas acima, a eflorescência é limita- da ou mesmo evitada sobre os produtos de fibrocimento produzidos.
[00017] De modo contrário aos processos de carbonação da arte anterior, a etapa de carbonação no presente processo ocorre sobre produtos de fibrocimento curados, ao passo que nos processos da arte anterior o processo de carbonação ocorre na pré-cura e/ou auxilia a cura dos produtos referidos.
[00018] BR 102015000055-3 refere-se à hidratação acelerada do fibrocimento na presença de excesso de CO>2 em pressão atmosférica para aumentar a resistência mecânica, a resistência ao intemperismo, a estabilidade dimensional, a durabilidade, a porosidade e a absorção de água. Não existe nenhuma menção de qualquer efeito potencial sobre a eflorescência. A carbonação é usada para assegurar a cura completa dos produtos de fibras e é aplicada imediatamente depois da moldagem ou durante as primeiras horas de cura.
[00019] Em um segundo aspecto, a presente invenção proporciona os produtos de fibrocimento obtidos pelo processo referido.
[00020] Em um terceiro aspecto, a presente invenção proporciona o uso do tratamento com CO» acima mencionado para limitar ou prevenir a ocorrência de eflorescência sobre a superfície externa de produtos de fibrocimento expostos a um ambiente úmido.
[00021] Em um quarto aspecto, a presente invenção proporciona a utilização dos produtos de fibrocimento obtidos como cobertura de uma construção civil, por exemplo, para proporcionar paredes ou tel- hados.
[00022] As reivindicações independentes e dependentes estipulam características particulares e preferenciais da invenção. Caracterís- ticas das reivindicações dependentes podem ser combinadas com ca- racterísticas das reivindicações independentes ou de outras reivindi- cações dependentes, e/ou com características estipuladas na de- scrição acima e/ou nas partes que se seguem conforme apropriado.
[00023] As características, recursos e vantagens acima e outros da presente invenção se tornarão evidentes a partir da descrição detalha- da que se segue, tomada em conjunto com os desenhos anexados, os quais ilustram, a título de exemplo, os princípios da invenção. Esta de- scrição é dada a título de exemplo somente, sem limitar o âmbito da invenção.
[00024] As reivindicações independentes e dependentes estipulam características particulares e preferenciais da invenção. Carac- terísticas das reivindicações dependentes podem ser combinadas com características das reivindicações independentes ou de outras reivindi- cações dependentes, e/ou com características estipuladas na de- scrição acima e/ou nas partes que se seguem conforme apropriado.
[00025] As características, recursos e vantagens acima e outros da presente invenção se tornarão evidentes a partir da descrição detalha- da que se segue, tomada em conjunto com os desenhos anexados, os quais ilustram, a título de exemplo, os princípios da invenção. Esta de- scrição é dada a título de exemplo somente, sem limitar o âmbito da invenção. Os números de referência citados abaixo se referrem aos desenhos anexados. Breve Descrição dos Desenhos
[00026] A Figura 1 mostra um gráfico da resistência ao impacto Charpy (em % relativa comparada com a Amostra 1) das amostras de fibrocimento 1 a 8 conforme produzido com as composições represen- tadas na Tabela 1. A resistência ao impacto Charpy foi medida 29 dias depois de produção e de curar ao ar (amostras 1 a 6 e 8) ou de curar em autoclave (amostra 7).
[00027] A Figura 2 representa a resistência à flexão (módulo de ruptura; em % relativa comparada com a Amostra 1) das amostras de fibrocimento 1 a 8 conforme produzido com as composições represen- tadas na Tabela 1. O módulo de ruptura foi medido 29 dias depois de produção e de curar ao ar (amostras 1 a 6 e 8) ou de curar em auto- clave (amostra 7) fazendo uso de um aparelho UTS/INSTRON (tipo 3345; cel=5000N).
[00028] A Figura 3 representa a resistência à flexão (módulo de ruptura; in % relativa comparada com a Amostra 9) das amostras de fibrocimento 9 to 11 conforme produzido com as composições repre- sentadas na Tabela 4. O módulo de ruptura foi medido 29 dias depois de produção e de curar ao ar fazendo uso de um aparelho UTS/INSTRON (tipo 3345; cel=5000N).
[00029] As Figuras 4, 5 e 11 mostram produtos de decks de fi- brocimento de acordo com a presente invenção, os quais foram fabri- cados adicionando um ou mais pigmentos sobre a peneira da máquina Hatschek durante a formação de um ou mais filmes de fibrocimento superiores. Conforme pode ser visto a partir das fotos nas Figuras 4, 5 e 11, isto resulta em um padrão colorido semelhante a mármore irregu- lar.
[00030] As Figuras 6 a 10 mostram produtos de decks de fibroci- mento com um padrão decorativo de superfície em relevo de acordo com a presente invenção.
[00031] A Figura 12 mostra produtos de decks de fibrocimento com um padrão decorativo de superfície jateada abrasivamente de acordo com a presente invenção.
[00032] A Figura 13 mostra produtos de decks de fibrocimento com um padrão decorativo de superfície esculpida de acordo com a presente invenção.
[00033] A Figura 14 mostra um produto de fibrocimento pré- carbonado (esquerda) de acordo com o procedimento descrito no Ex- emplo 5 e um produto de fibrocimento não pré-carbonado (direita; Ref) não submetido ao procedimento descrito no Exemplo 5.
[00034] A Figura 15 mostra os mesmos produtos de fibrocimento pré-carbonados e não pré-carbonados conforme mostrado na Figura 14 depois de submissão por 3000 horas em um Weather-Ometer, o que corresponde a cerca de 10 anos de exposição externa natural.
[00035] Os mesmos sinais de referência se referem aos mesmos elementos, a elementos similares ou a elementos análogos nas diferentes figuras. Descrição de Modalidades Ilustrativas
[00036] A presente invenção será descrita com respeito a modali- dades particulares.
[00037] Deve ser notado que o termo "compreendendo", usado nas reivindicações, não deve ser interpretado como sendo restrito aos meios listados depois disso; não exclui outros elementos ou etapas. Portanto, deve ser interpretado como especificando a presença das características, etapas ou componentes estipulados conforme refer- idos, mas não exclui a presença ou adição de uma ou mais carac- terísticas, etapas ou components diversos, ou grupos dos mesmos. Portanto, o âmbito da expressão "um dispositivo compreendendo os meios A e B" não deve ser limitado a dispositivos consistindo somente nos componentes A e B. Significa que, com respeito à presente in- venção, os únicos componentes relevantes do dispositivo são A e B.
[00038] Do início ao fim desta especificação, é feita referência a "uma modalidade" ou "outra modalidade". As referências referidas in- dicam que uma característica particular, descrita em relação à modali- dade, é incluída em no mínimo uma modalidade da presente invenção. Portanto, os aparecimentos das expressões "em uma modalidade" ou
"em outra modalidade" em vários locais do início ao fim desta especifi- cação não estão necessariamente todos se referindo à mesma modal- idade, embora possam. Além disso, os recursos ou características par- ticulares podem ser combinados em qualquer maneira adequada em uma ou mais modalidades, conforme será evidente para uma pessoa com conhecimento regular na arte.
[00039] Os termos que se seguem são proporcionados unicamente para auxiliar no entendimento da invenção.
[00040] “Conforme usado aqui, neste requerimento de patenet, as formas do singular "um", "uma", e "o", "a" incluem tanto referentes no singular quanto no plural, a menos que o contexto claramente dite de modo diverso.
[00041] Os termos "compreendendo", "compreende" e "consistindo em" conforme usado aqui, neste requerimento de patente, são sinôni- mos com "incluindo", "inclui" ou "contendo", "contém", e são inclusivos ou abertos e não excluem membros, elementos ou etapas do método adicionais, não mencionados.
[00042] A menção de faixas numéricas por pontos fnais inclui todos os números e frações agrupados dentro das faixas respectivas, bem como os pontos finais mencionados.
[00043] O termo "cerca de" conforme usado aqui, neste requeri- mento de patente, ao referir a um valor mensurável, tal como um parâmetro, uma quantidade, uma duração temporal, e semelhantes, pretende englobar variações de +/-10% ou menos, de modo preferen- cial de +/-5% ou menos, de modo mais preferencial de +/-1% ou menos, e de modo ainda mais preferencial de +/-0,1% ou menos do e a partir do valor especificado, na medida que semelhantes variações sejam apropriadas para realizar na invenção descrita. Deve ser enten- dido que o valor ao qual o modificador "cerca de" se refere também é o mesmo descrito especificamente e de modo preferencial.
[00044] Os termos "lama cimentícia (fibra)" ou "lama de cimento (fi- bra)" conforme referido aqui, neste requerimento de patente, se refer- em de modo geral a lamas compreendendo no mínimo água, fibras e cimento. A lama de fibrocimento, conforme usado no contexto da presente invenção, também pode compreender adicionalmente outros componentes, tais como, mas não limitados a, calcário, giz, cal viva, cal apagada ou hidratada, areia moída, farinha de areia de sílica, farinha de quartzo, sílica amorfa, fumaça de sílica condensada, mi- crossílica, metacaulim, wollastonita, mica, perlita, vermiculita, hidróxido de alumínio, pigmentos, agentes antiespuma, floculantes, e outros aditivos.
[00045] "“Fibra(s)" presente(s) na lama de fibrocimento conforme descrito aqui, neste requerimento de patente, podem ser, por exemplo, fibras de processo e/ou fibras de reforço, ambas as quais podem ser fibras orgânicas (tipicamente fibras de celulose) ou fibras sintéticas (álcool polivinílico, poliacrilonitrilo, polipropileno, poliamida, poliester, policarbonato, etc.).
[00046] "Cimento" presente na lama de fibrocimento conforme descrito aqui, neste requerimento de patente, pode ser, por exemplo, mas não limitado a cimento Portland, cimento com alto teor de alumi- na, cimento Portland de ferro, trass-cimento, cimento de escória, ges- So, silicatos de cálcio formados por tratamento em autoclave e com- binações de ligantes particulares. Em modalidades mais particulares, o cimento nos produtos da invenção é o cimento Portland.
[00047] Uma "folha de (fibrocimento)" conforme usado aqui, neste requerimento de patente, também referida como um painel ou uma placa, deve ser entendida como um elemento plano, usualmente re- tangular, um painel de fibrocimento ou uma folha de fibrocimento sen- do provido de material de fibrocimento. O painel ou a folha tem duas faces ou superfícies principais, sendo as superfícies com a maior área superficial. A folha pode ser usada para proporcionar uma superfície externa para paredes, tanto internas quanto externas, de um prédio ou construção, por exemplo, como placa de fachada, tampume, etc.
[00048] A invenção será agora adicionalmente explicada em de- talhes com referência a várias modalidades. Deve ser entendido que cada modalidade é proporcionada a título de exemplo e de modo al- gum é limitante para o âmbito da invenção. A este respeito, será evi- dente para os versados na arte que podem ser feitas várias modifi- cações e variações para a presente invenção sem se afastar do âm- bito ou do espírito da invenção. Por exemplo, características ilustradas ou descritas como parte de uma modalidade, podem ser usadas em outra modalidade para produzir uma modalidade ainda adicional. Portanto, pretende-se que a presente invenção cobra as modificações e variações referidas, conforme englobadas dentro do âmbito das reivindicações anexadas e equivalentes das mesmas.
[00049] No contexto da presente invenção, produtos de fibrocimen- to devem ser entendidos como produtos cimentícios compreendendo cimento e fibras sintéticas (e opcionalmente naturais). Os produtos de fibrocimento são compostos de lama de fibrocimento, a qual é formada em um chamado produto de fibrocimento "verde", e em seguida cura- dos.
[00050] Dependente em alguma extensão do processo de cura usado, a lama de fibrocimento tipicamente compreende água, fibras do processo ou de reforço, as quais são fibras orgânicas sintéticas (e op- cionalmente também fibras orgânicas naturais, tais como celulose), cimento (por exemplo, cimento Portland), calcário, giz, cal viva, cal apagada ou hidratada, areia do solo, farinha de areia de sílica, farinha de quartzo, sílica amorfa, fumaça de sílica condensada, microssílica, caulim, metacaulim, wollastonita, mica, perlita, vermiculita, hidróxido de alumínio (ATH), pigmentos, agentes antiespuma, floculantes, e/ou outros aditivos. Opcionalmente aditivos de cor (por exemplo, pigmen- tos) são adicionados, de modo a obter um produto de fibrocimento o qual é chamado colorido na massa.
[00051] Em modalidades particulares, os produtos de fibrocimento da invenção têm uma espessura de entre cerca de 4 mm e cerca de 200 mm, em particular entre cerca de 6 mm e cerca de 200 mm, mais em particular entre cerca de 8 mm e cerca de 200 mm, ainda mais em particular entre cerca de 10 mm e cerca de 200 mm.
[00052] Os produtos de fibrocimento conforme referido aqui, neste requerimento de patente, incluem produtos de cobertura de telhado ou parede feitos de fibrocimento, tais como tapumes de fibrocimento, placas de fibrocimento, folhas de fibrocimento planas, folhas de fi- brocimento corrugadas e semelhantes. De acordo com modalidades particulares, os produtos de fibrocimento de acordo com a invenção podem ser elementos de armação de telhado ou de fachada, folhas planas ou folhas corrugadas.
[00053] Os produtos de fibrocimento da presente invenção geral- mente compreendem a partir de cerca de 0,1 a cerca de 8 % em peso, tal como particularmente a partir de cerca de 0,5 a cerca de 4 % em peso de fibras, tal como mais particularmente entre cerca de 1a 3% em peso de fibras com respeito ao peso total do produto de fibroci- mento.
[00054] De acordo com modalidades particulares, os produtos de fibrocimento de acordo com a invenção são caracterizados pelo fato de que compreendem fibras escolhidas entre o grupo que consiste em fibras de celulose ou outras fibras de reforço inorgânicas ou orgânicas em uma % em peso de cerca de 0,1 a cerca de 5. Em modalidades particulares, as fibras orgânicas são selecionadas entre o grupo que consiste em polipropileno, fibras de álcool polivinílico, fibras de poli- acrilonitrilo, polietileno, fibras de celulose (tais como polpas de madeira ou polpas kraft anuais), fibras de poliamida, fibras de poliester, fibras de aramida e fibras de carbono. Em modalidades particulares adicion- ais, fibras inorgânicas são selecionadas entre o grupo que consiste em fibras de vidro, fibras de rockwool, fibras de lã de escória, fibras de wollastonita, fibras cerâmicas e semelhantes. Em modalidades particu- lares adicionais, os produtos de fibrocimento da presente invenção po- dem compreender fibrilas fíbridas, tais como, por exemplo, mas não limitadas a, fibrilas fíbridas poliolefínicas em uma % em peso de cerca de 0,1 a 3, tal como "polpa de madeira sintética".
[00055] De acordo com algumas modalidades particulares, os produtos de fibrocimento da presente invenção compreendem 20 a 95 % em peso de cimento como ligante hidráulico.
[00056] O cimento nos produtos da invenção é selecionado entre o grupo que consiste em cimento Portland, cimento com alto teor de alumina, cimento Portland de ferro, trass-cimento, cimento de escória, gesso, silicatos de cálcio formados por tratamento com autoclave e combinações de ligantes particulares. Em modalidades mais particula- res, o cimento nos produtos da invenção é o cimento Portland.
[00057] De acordo com modalidades particulares, os produtos de fibrocimento de acordo com a invenção opcionalmente compreendem components adicionais. Estes components adicionais nos produtos de fibrocimento da presente invenção podem ser selecionados entre o grupo que consiste em água, areia, farinha de areia de sílica, fumaça de sílica condensada, microssílica, cinzas volantes, sílica amorfa, quartzo moído, a rocha do solo, argilas, pigmentos, caulim, metacau- lim, escória de alto forno, carbonatos, pozolanas, hidróxido de alumí- nio, wollastonita, mica, perlita, carbonato de cálcio, e outros aditivos (por exemplo, aditivos colorantes) etc. Será entendido que cada um destes componentes está presente em quantidades adequadas, as quais dependem do tipo do produto de fibrocimento específico e po-
dem ser determinadas pela pessoa versada na arte. Em modalidades particulares, a quantidade total dos componentes adicionais referidos de modo preferencial é inferior a 70 % em peso, comparada com o pe- So a seco inicial total da composição.
[00058] — Aditivos adicionais que podem estar presentes nos pro- dutos de fibrocimento da presente invenção podem ser selecionados entre o grupo que consiste em dispersantes, plastificantes, agentes antiespuma e floculantes. A quantidade total de aditivos de modo pref- erencial é entre cerca de 0,1 e cerca de 1 % em peso, comparada com O peso a seco inicial total da composição.
[00059] Em um primeiro aspecto, a presente invenção proporciona um processo para proporcionar um produto de fibrocimento, o proces- so compreendendo as etapas de: (a) proporcionar um produto de fibrocimento não curado, (b) curar o produto de fibrocimento não curado, (c) opcionalmente jateamento abrasivo de no mínimo parte da superfície do produto de fibrocimento curado, (d) tratar o produto de fibrocimento curado com CO, em uma concentração de 0,01 a 100 %, em uma temperatura de 5 a 90ºC, umidade relativa de 30 a 99 % por um período de 1 minuto até 48 horas.
[00060] Uma primeira etapa no processo da presente invenção é proporcionar um produto de fibrocimento não curado, o que pode ser realizado de acordo com qualquer método conhecido na arte para preparar produtos de construção.
[00061] No caso de um substrato de fibrocimento, uma lama de fi- brocimento pode ser preparade primeiro por uma ou mais fontes de no mínimo cimento, água e fibras. Em determinadas modalidades es- pecíficas, estas uma ou mais fontes de no mínimo cimento, água e fi- bras são conectadas operativamente a um dispositivo de mistura con-
tinua construído de modo a formar uma lama de fibrocimento ci- mentício. Em modalidades particulares, ao usar fibras de celulose ou o equivalente de fibras de resíduos de papel, é usado um mínimo de cerca de 3%, tal como cerca de 4%, da massa total da lama destas fibras de celulose. Em modalidades particulares adicionais, quando são usadas exclusivamente fibras de celulose, é usado entre cerca de 4% a cerca de 12%, tal como mais particularmente, entre cerca de 7% e cerca de 10%, da massa total de lama destas fibras de celulose. Se as fibras de celulose forem substituídas por fibras minerais curtas, tais como lã de rocha, é mais vantajoso substituir as mesmas em uma pro- porção de 1,5 a 3 vezes o peso, de modo a manter aproximadamente o mesmo conteúdo por volume. Em fibras longas e cortadas, tais como mechas de fibra de vidro ou fibras sintéticas de alto módulo, tais como fibras de polipropileno, polivinil acetato, policarbonato ou acrilonitrilo, a proporção pode ser menor do que a proporção da fibras de cellulose substituída. A liberdade das fibras (medida em graus Shopper-Riegler) em princípio não é crítica para os processos da invenção. Em modali- dades ainda particulares, foi visto que uma faixa entre cerca de 15 DEG SR e cerca de 45 DEG SR pode ser particularmente vantajosa para os processos da invenção.
[00062] Assim que é obtida uma lama de fibrocimento, a fabricação dos produtos de cimento reforçados com fibras pode ser executada de acordo com qualquer procedimento conhecido. O processo mais am- plamente usado para a fabricação de produtos de fibrocimento é o processo de Hatschek, o qual é realizado usando uma máquina de fabricação de papel com cilindro de peneira modificada. Outros pro- cessos de fabricação incluem o processo de Magnani, injeção, ex- trusão, fluxo (flow-on) e outros. Em modalidades particulares, os produtos de fibrocimento da presente invenção são proporcionados usando o processo de Hatschek. O produto de fibrocimento "verde" ou não curado é opcionalmente pós-comprimido geralmente em pressões em uma faixa de cerca de 22 a cerca de 30 MPa de modo a obter a densidade desejada.
[00063] Os produtos de fibrocimento obtidos são em seguida cura- dos de acordo com processos de rotina conhecidos na arte. De acordo com uma modalidade preferencial da presente invenção, os produtos de fibrocimento são curados até um grau tal de modo a proporcionar o produto de fibrocimento com as propriedades físico-mecânicas re- queridas.
[00064] Os produtos de fibrocimento podem ser deixados para curar durante um tempo no ambiente no qual são formados, ou alternati- vamente podem ser submetidos a uma cura térmica (em pressão at- mosférica ou por autoclave).
[00065] Em modalidades particulares adicionais, o produto de fi- brocimento "verde" é curado, tipicamente por cura ao ar em pressão atmosférica (produtos de fibrocimento curados ao ar) ou sob pressão em presença de vapor e temperature aumentada (curado em auto- clave). Para produtos curados em autoclave, tipicamente areia de síl- ica é adicionada à lama de fibrocimento original. A cura em autoclave em princípio resulta na presença de a.o. 11.3 À (angstrom) Tober- morite no produto de fibrocimento.
[00066] Em ainda modalidades particulares adicionais, o produto de fibrocimento "verde" pode ser primeiro pré-curado ao ar, depois do quê o produto pré-curado é adicionalmente curado ao ar até ter sua re- sistência final, ou curado em autoclave usando pressão e vapor, para proporcionar ao produto suas propriedades finais.
[00067] No caso dos produtos de fibrocimento da presente invenção serem totamente curados ao ar, geralmente a etapa (b) envolve per- mitir que os produtos curem ao ar durante um período de tempo de no mínimo 7 dias, de modo preferencial de no mínimo 14 dias, de modo mais preferencial de no mínimo um mês.
[00068] Em modalidades particulares da presente invenção, o pro- cesso pode compreender adicionalmente, depois da etapa de cura, a etapa de secagem (no mínimo parcial) dos produtos de fibrocimento obtidos. Depois da cura, o produto de fibrocimento sendo um painel, uma folha ou uma placa, ainda pode compreender um peso de água significativo, presente como umidade. Esta pode ser até 10 mesmo 15 % em peso, expressa por peso do produto seco. O peso do produto seco é definido como o peso do produto quando o produto é sub- metido a secagem a 105ºC em uma fornalha ventilada, até ser obtido um peso constante.
[00069] A secagem referida é feita de modo preferencial por seca- gem ao ar e é terminada quando a percentage em peso de umidade do produto de fibrocimento for menor ou igual a 8 % em peso, mesmo menor ou igual a 6 % em peso, expressa porpeso de produto seco, e de modo mais preferencial entre 4 % em peso e 6 % em peso, inclu- sive.
[00070] Em uma etapa subsequente, no mínimo parte da superfície do produto de fibrocimento curado é opcionalmente jateada abrasiva- mente. De acordo com uma modalidade preferencial, os produtos de fibrocimento da presente invenção são jateados abrasivamente antes do tratamento do produto com CO».
[00071] Jateamento abrasivo no contexto da presente invenção é a abrasão de uma superfície impulsionando forçosamente uma corrente de material abrasive ou uma corrente de partículas abrasivas contra a superfície a ser tratada sob alta pressão. As partículas abrasivas refer- idas podem ser partículas minerais (por exemplo, mas não limitadas a areia, garnet, sulfato de magnésio, kieserlita, ...), partículas naturais ou orgânicas (tais como, mas não limitadas a, cascas de nozes ou mi- olos de frutos moídos, ...), partículas sintéticas (tais como, mas não limitadas a, amido de miho ou amido de trigo e semelhantes, bicar- bonate de sódio, gelo seco e semelhantes, escória de cobre, escória de níquel, ou escória de carvão, óxido de alumínio ou corundo, car- boneto de silício ou carborundo, contas de vidro, shot/grão de cerâmi- ca, abrasivo plástico, grão de vidro, e semelhantes), grade de metal (tal como, mas não limitada a, shot de aço, grão de aço, shot de aço inoxidável, grão de aço inoxidável, shot de corundo, grão de corundo, fio cortado, shot de cobre, shot de alumínio, shot de zinco) e qualquer combinação destes.
[00072] De acordo com outras modalidades particulares da in- venção, o jateamento abrasivo é jateamento de tiro abrasivo (abrasive shotblasting) realizado usando, por exemplo, uma turbina de rodas de jateamento de tiro (shot blasting wheels turbine), a qual impulsiona uma corrente de partículas em alta velocidade, tais como partículas de metal, contra a superfície a ser tratada usando força centrífuga.
[00073] De acordo com algumas modalidades particulares da in- venção, o jateamento abrasivo é jateamento com areia realizado usando um maquinário de jato de areia, o qual impulsiona uma cor- rente de partículas do tamanho de areia em alta velocidade contra a superfície a ser tratada usando gás sob pressão.
[00074] Em seguida ao jateamento, a superfície é geralmente Lavada para remover o pó.
[00075] A etapa (d) do processo da presente invenção envolve tra- tar o produto de fibrocimento curado com CO, (a chamada car- bonação) em uma concentração de 0,01 a 100 % por volume, em uma temperatura de 5 a 90ºC, umidade relativa de 30 a 99 % por um período de 1 minuto até 48 horas em pressão atmosférica ou pressão superior (tal como, por exemplo, até 5 bar).
[00076] De modo geral o tratamento referido ocorre em um ambi- ente de clima na temperatura, umidade relativa e concentrações de
CO>2 mencionadas acima.
[00077] De acordo com uma modalidade da presente invenção, o produto de fibrocimento curado é tratado com CO? em uma concen- tração de 1 a 30 %, de modo preferencial de 5 a 20%.
[00078] De acordo com outra modalidade da presente invenção, o tratamento com CO,» ocorre em uma temperatura de 30 a 70ºC, de modo preferencial de 20 a 60ºC.
[00079] “De acordo com outra modalidade da presente invenção, o tratamento com CO,» ocorre em uma umidade relativa de 70 a 95 %, de modo preferencial de 40 a 95%.
[00080] “De acordo com outra modalidade da presente invenção, o tratamento com CO,» ocorre durante um período de no mínimo 2 minu- tos ou mesmo no mínimo 5 minutos ou mesmo no mínimo 10 minutos ou mesmo no mínimo 15 minutos. O tratamento de carbonação refer- ido de modo preferencial dura menos de 24 horas ou menos de 16 horas ou menos de 8 horas ou menos de 4 horas ou menos de 2 horas ou menos de 1 hora.
[00081] “De acordo com uma modalidade particularmente preferen- cial da presente invenção a carbonação ocorre por uma duração de entre 1 horas e 8 horas, em uma concentração de CO» de cerca de 30 % , uma temperatura de cerca de 60ºC e uma umidade relativa de cer- ca de 95 %.
[00082] Em um segundo aspecto, a presente invenção proporciona os produtos de fibrocimento obtidos pelo processo referido.
[00083] Em um terceiro aspecto, a presente invenção proporciona o uso do tratamento com CO» acima mencionado para limitar ou prevenir a ocorrência de eflorescência sobre a superfície externa de produtos de fibrocimento expostos a um ambiente úmido.
[00084] Em um quarto aspecto, a presente invenção proporciona a utilização dos produtos de fibrocimento obtidos como cobertura de uma construção civil.
[00085] Será reconhecido que os seguintes exemplos, dados para fins de ilustração, não devem ser considerados como limitando o âm- bito desta invenção. Embora somente umas poucas modalidades ex- emplares desta invenção tenham sido descritas em detalhes acima, os versados na arte vão reconhecer prontamente que são possíveis mui- tas modificações nas modalidades de exemplo, sem se afastar materi- almente dos novos ensinamentos e vantagens desta invenção. Por conseguinte, todas as modificações referidas se destinam a serem in- cluídas dentro do âmbito desta invenção, a qual é definida nas reivin- dicações que se seguem e todos os equivalentes das mesmas. Além disso, é reconhecido que podem ser concebidas muitas modalidades que não atindam todas as vantagens de algumas modalidades, contudo, a ausência de uma vantagem em particular não deve ser considerada como significando necessariamente que uma modalidade semelhante esteja for a do âmbito da presente invenção.
[00086] Vai se tornar claro, a partir dos resultados experimentais, conforme descrito abaixo, que os produtos de fibrocimento da presente invenção são caracterizados pelo fato de que defeitos de eflorescência indesejáveis (os quais são causados por exposição à umidade ou ao intemperismo durante exposição externa) estão completamente ou es- sencialmente ausentes (isto é, não ocorrem) quando estes produtos são submetidos ao processo presentemente reivindicado, antes de serem expostos a circunstâncias ou condições indutoras de eflo- rescência conhecidas (isto é, umidade, intemperismo...). Além disso, foi demonstrado que os produtos de acordo com a presente invenção têm um alto modulo de flexão (conforme mostrado nas Figuras 1 a 3).
[00087] “Também se tornará claro, a partir dos resultados descritos abaixo, que estas propriedades benéficas são efetuadas pela com-
posição específica do fibrocimento dos produtos de fibrocimento da presente invenção, conforme descrito em detalhes abaixo.
[00088] Além disso, os produtos de fibrocimento, conforme descrito nos Exemplos, têm um aspecto estético atraente devido a seu aspecto de cor de massa e seu padrão de superfície decorativa original (con- forme mostrado nas Figuras 4 a 13).
Exemplo 1: Efeito da composição de fibras sobre as propriedades mecânicas dos produtos de fibrocimento de acordo com a presente invenção
[00089] Produtos de fibrocimento foram produzidos com os méto- dos da presente invenção conforme descrito aqui, neste requerimento de patente, de acordo com as modalidades específicas que se se- guem.
1.1 Materiais e Métodos
1.1.1 Produção de amostras de lama de fibrocimento
[00090] Diferentes formulações de uma lama aquosa de fibrocimen- to foram preparadas conforme mostyrado na Tabela 1. Outros aditivos podem ter sido adicionados a estas formulações, sem serem essen- ciais para as descobertas da presente invenção.
1.1.2 Fabricação de produto de fibrocimento em máquina mini-Hatschek
[00091] Produtos cimentícios foram fabricados pela técnica de Hatschek de acordo com um processo piloto reproduzindo as princi- pais características dos produtos obtidos por processo industrial.
[00092] As folhas verdes das amostras 1 a 6 e 8 foram prensadas a 230 kg/cm? e curadas ao ar, submetendo as mesmas a uma cura a 60ºC por 8 horas, e depois disso cura em condições ambientais. À amostra 7 não foi curada ao ar, mas curada em autoclave por um total de 9 horas, em uma pressão entre 100 a 150 psi e em uma tempera- tura de 148 a 177 graus Celsius.
[00093] “Depois de duas semanas, os produtos de fibrocimento for-
mados foram analisados para suas características físico-mecânicas, isto é, resistência ao impacto Charpy e resistência à flexão.
1.1.3 Medição da resistência ao impacto Charpy
[00094] A resistência ao impacto Charpy foi medida de acordo com o padrão ASTM D-256-81, usando um aparelho Zwick DIN 5102.100/00 sobre amostras da mini-Hatschek secas ao ar de 15mm*120 mm e um vão de 100 mm.
[00095] “Cada uma das amostras da mini-Hatschek foram medidas em duas direções (direção da máquina e direção perpendicular a esta) duas semanas depois da produção.
[00096] A resistência ao impacto das mesmas amostras foi medida de novo depois de envelhecimento em um forno de 600L a 60 ºC e 90% de umidade relativa, com injeção de 1,5 L de CO2/min durante 24 horas. Portanto, a concentração de CO» varia de 7% no início do con- dicionamento até 12% ao final do condicionamento.
1.1.4 Medição da resistência à flexão
[00097] O módulo de ruptura (MOR; tipicamente expresso em Pa= kg/m.s?) de cada uma das amostras da mini-Hatschek foi medido fazendo uso de um aparelho UTS/INSTRON (tipo 3345; cel=5000N).
1.2 Resultados
1.2.1 Resistência ao impacto Charpy dos produtos de fibrocimento da presente invenção
[00098] A Tabela? ea Figura 1 mostram os resultados que foram obtidos com respeito à resistência ao impacto Charpy dos produtos de fibrocimento produzidos com as composições de fibrocimento das amostras 1 a 8 conforme apresentado na Tabela 1, usando os méto- dos da presente invenção. Os resultados na Tabela 2 foram derivados de valores médios de testes de várias amostras. Observou-se que a resistência ao impacto Charpy dos produtos de fibrocimento obtidos foi significativamente aprimorada para amostras curadas ao ar com-
preendendo fibras sintéticas (isto é, todas as amostras vs. a amostra 7, a qual foi uma amostra curada em autoclave, contendo exclusiva- mente fibras de celulose natural). As amostras 4, 5 e 6, com- preendendo uma combinação de diferentes tipos de fibras sintéticas, a saber, uma combinação de fibras de polipropileno combinadas com fibras de álcool polivinílico, tiveram desempenho particularmente bom (vide a Figura 1).
o O & A * o ê E E e|s EXE T/ o 0/0 o o SIE õ E o |O] | So O 2 . <R5/o aa = r SP ÇgoO 2 o o Di seo E so 8 o es co | /o tlelololo =mnm3 E 5 0 8 [=| v 8/8 8 8 sa uyu2 <N se] N O les es | N jo o S& Ss o = o £ XE SC & E o se a. 2 << o ee | o o e jo à& E E o O x] NS o e ejo os < osso ala so |Ej = a 9 o ES 28: o E EO é x o o / e o o ejo S/|'E SO 3 = eo [O No e ejo Bjs E 'S q > N& 5/6 QN] o Tr) ro & 23 o T LE o s SS oo = O EE Sw SS o S Sw o ol /ílolo o elo el lET o rr eo |O Na o e [es 2/1 3 o r o E 8 ISs ds - -| o Tl & É nu Y " oo n” 23 x o == xo E 8 = a o” do oo Oo S " 2/8 o 1 Lt |o o lo 22 E TN RN FIRAFIDIRIES e e 2 2 OQ o & ww o ala - - TWT E ovos o
D E ES EÇTS o bo o E o & SERES Çg E Er) dE dv Lo e É olho o/|o o SE EU 3 o sa jo o o SS No) E SSSS - o SET go qe = dg o o o o = = TVR oo ts E o SE 5X do E SS 293 2º É o bb oo o o - 2 qo & SO = No o 2/2 gs" oBS E E SS SS EE r o goSsoyo s |g g ESTES o | o ES > & | & ES 3%; |e SO TF o PA & | FCO a z 13 ESET s o = E É SSESESê E o = 2 AS Oi s| - 9/2) Q | | 8 CCT E gl ie 3 | Seo gS | 8 SE 8 |& |8 x go O OOo Ss) je 2 e ET |> |€ s s*ore$83 E 5 so a >/o = 7" o 2 o E Elo, o ao E o É OS TV É Solo / 2/5 x|S oo o rm o AX O BOB'S Ss 2/8 5/5/5 Sd , vo els SS oe BS no o/a ESET x alo E) 8/8/5853 o BT Ls Ss S 6 B/ 8 8|E 5 S/S = SEE) o 2 Ss DE CE x a o 2 Ss Sr 23 8/8 Se E SS DIS EX X|2|T ojir DS 2/2 SE 2/5 x E SF £lO El O li E vaic iz ol<ioE8<|8 3 E LFR;
tiva comparada com a Amostra 1) E BB | ELOI o Tabela 2. Valores da % relativa para a resistência ao impacto Charpy de produtos de fibrocimento obtidos de acordo com os métodos da invenção
1.2.2 Resistência à flexão
[00099] A Tabela3e a Figura 2 mostram os resultados que foram obtidos com respeito à resistência mecânica dos produtos de fibroci- mento produzidos com as composições de fibrocimento das amostras 1 a8 conforme apresentado na Tabela 1 usando os métodos da presente invenção. Os resultados na Tabela 3 foram derivados de valores médios de testes com várias amostras. Observou-se que o modulo de ruptura dos produtos de fibrocimento obtidos foi significa- tivamente aprimorado para amostras curadas ao ar compreendendo fibras sintéticas (isto é, todas as amostras vs. a amostra 7, a qual foi uma amostra curada em autoclave, contendo exclusivamente fibras de celulose natural). As amostras 4, 5 e 6, compreendendo uma com- binação de diferentes tipos de fibras sintéticas, a saber uma com- binação de fibras de polipropileno combinadas com fibras de álcool polivinílico, teve desempenho particularmente bom (vide a Figura 2). Amostra SMOR (% relativa comparada com a Amostra 1)
Amostra SMOR (% relativa comparada com a Amostra 1) [E es Tabela 3. Valores da % relativa para o módulo de ruptura de produtos de fibrocimento obtidos de acordo com os métodos da invenção
1.3 Conclusão
[000100] Para concluir, está claro que os produtos de fibrocimento fabricados de acordo com a presente invenção apresentam proprie- dades mecânicas aprimoradas. Em particular, os produtos de fibroci- mento curados ao ar compreendendo fibras sintéticas apresentam uma resistência ao impacto muito boa e uma alta resistência à flexão, quando comparados com produtos curados em autoclave não conten- do quaisquer fibras sintéticas.
Exemplo 2: Efeito de sílica amorfa sobre as propriedades mecâ- nicas dos produtos de fibrocimento de acordo com a presente in- venção
[000101] Produtos de fibrocimento foram produzidos com os méto- dos da presente invenção conforme descrito aqui, neste requerimento de patente, de acordo com as modalidades específicas que se se- guem.
2.1 Materiais e Métodos
2.1.1 Produção de amostras de lama de fibrocimento
[000102] Foram preparadas diferentes formulações de uma lama aquosa de fibrocimento conforme mostrado na Tabela 4. Outros aditi- vos podem ter sido adicionados a estas formulações, sem serem es-
senciais para as descobertas da presente invenção. [gediente femima — Tamestra9 [ Amostra 10 | Amostra 11 [mess treme — sm jo om “Fibras de PVA de baixa re- [1,90 1,90 1,90 senna ram o smesamars a amo 7 Tabela 4. M% das Formulações de FC das amostras 9 a 11 (PVA: álcool polivinílico; pigmento óxido de ferro preto: Omnixon M21320; pigmento óxido de ferro marrom: Omnixon EB 31683). M% se refere à massa do componente em relação à massa total de todos os componentes com exceção da água livre, isto é, a matéria seca. *Tenacidade das fibras de PVA de baixa resistência de 2 dtex = 11 a 13 cN/dtex
2.1.2 Fabricação de produto de fibrocimento em máquina mini- Hatschek
[000103] Produtos cimentícios foram fabricados pela técnica de Hatschek de acordo com um processo piloto reproduzindo as princi- pais características dos produtos obtidos pelo processo industrial.
[000104] As folhas verdes das amostras 9 a 11 foram prensadas a 230 kg/cm? e curadas ao ar, submetendo as mesmas a uma cura a 60ºC por 8 horas, e depois disso curando em condições ambientais. Depois de duas semanas, os produtos de fibrocimento formados foram analisados para suas características físico-mecânicas.
2.1.4 Medição da resistência à flexão
[000105] módulo de ruptura (MOR; tipicamente expresso em Pa= kg/m.s?) de cada uma das amostras da mini-Hatschek foi medido fazendo uso de um aparelho UTS/INSTRON (tipo 3345; cel=5000N).
2.2 Resultados
2.2.1 Resistência à flexão
[000106] A Tabela 5 e a Figura 3 mostram os resultados que foram obtidos com respeito à resistência mecânica dos produtos de fibroci- mento produzidos com as composições de fibrocimento das amostras 9 a 11 conforme apresentado na Tabela 4 usando os métodos da presente invenção. Os resultados na Tabela 5 representam valores médios de testes de várias amostras. Observou-se que o módulo de ruptura dos produtos de fibrocimento obtidos foi significativamente aprimorado para amostras curadas ao ar compreendendo sílica amorfa, em particular em quantidades entre cerca de 4 % em peso e cerca de 7 % em peso (% em peso comparada com o peso seco total da composição de fibrocimento).
Amostra SMOR (% relativa comparada com a Amostra 9) e e Tabela 5. Módulo de ruptura (% relativa comparada com a Amos- tra 9) de produtos de fibrocimento obtidos de acordo com os métodos da invenção
2.3 Conclusão
[000107] Os resultados acima mostram que os produtos de fibroci- mento fabricados de acordo com a presente invenção apresentam propriedades mecânicas aprimoradas. Em particular, produtos de fi- brocimento curados ao ar compreendendo sílica amorfa apresentam uma maior resistência à flexão, quando comparados com produtos não contendo sílica amorfa. Em particular, produtos compreendendo quan-
tidades entre cerca de 4 % em peso e cerca de 7 % em peso de sílica amorfa apresentam desempenho muito bom.
Exemplo 3: Efeito da sílica amorfa sobre a estabilidade de conge- lamento-descongelamento dos produtos de fibrocimento de acordo com a presente invenção
[000108] Produtos de fibrocimento foram produzidos com os métodos da presente invenção conforme descrito aqui, neste requerimento de pa- tente, de acordo com as modalidades específicas que se seguem.
3.1 Materiais e Métodos
3.1.1 Produção de amostras de lama de fibrocimento
[000109] Diferentes formulações de uma lama aquosa de fibrocimen- to foram preparadas conforme mostrado na Tabela 6. Outros aditivos podem ter sido adicionados a estas formulações, no entanto, sem serem essenciais para as descobertas da presente invenção.
3.1.2 Fabricação de produto de fibrocimento em máquina mini-Hatschek
[000110] Produtos cimentícios foram fabricados pela técnica de Hatschek de acordo com um processo piloto reproduzindo as princi- pais características dos produtos obtidos pelo processo industrial.
[000111] As folhas verdes das amostras 12 a 15 foram prensadas a 230 kg/cm? e curadas ao ar, submetendo as mesmas a uma cura a 60ºC por 8 horas, e depois disso curando em condições ambientais. À amostra 16 não foi curada ao ar, mas curada em autoclave por um to- tal de 9 horas, em uma pressão entre 100 to 150 psi e em uma tem- peratura de 148 a 177 graus Celsius.
[000112] Depois de duas semanas, os produtos de fibrocimento forma- dos foram analisados para sua estabilidade dimensional, isto é, realizan- do testes de congelamento-descongelamento conforme descrito abaixo.
3.1.3 Medição da estabilidade dimensional por meio de teste de con- gelamento-descongelamento
[000113] A estabilidade dimensional das amostras 12 a 16 foi deter-
minada usando o seguinte procedimento.
Foi feito pré-condiciona- mento das amostras antes de realizar os testes de congelamento-des- congelamento.
Para este fim, amostras de 100 mm x 280 mm (bordas serradas) foram imersas em água durante 3 dias.
Em seguida, a es- pessura das amostras foi medida e correspondeu à medição depois de O ciclos (espessura de referência). Depois disso, as amostras foram submetidas ao máx.
De 300 ciclos de congelamento-descongela- mento.
Durante os ciclos de congelamento-descongelamento, as amostras foram mantidas alternando em -20 ºC + 3 ºC (temperatura de congelamento em um freezer tendo uma temperatura de cerca de -20 ºC) e em +20ºC + 3 ºC (temperatura de descongelamento em uma tina com água na qual as amostras foram imersas) a cada vez por um período de no mínimo 1 hora.
Durante a ciclagem, a temperatura no freezer e nas tinas de cobre foi registrada.
Depois de cada 10 a 30 ciclos, a espessura das amostras foi medida e checada para possíveis defeitos.
o - o
E - FE) o o o a lo a jo lo jo jo E lo O EO nº 1 [O je jo < QN o = N O je | | jo o o o jo jo o o o o o eo |O | ja jo o o o o = o o Na - - o - = - o
E - 8 o 2 | o | jo jo o oe jo E x O = jo jo o o jo < NnN o e N = N N = o & |o leo | o lo o jo o O |O = jo jo o jo = o o = | = N = o & o | a o lo o 6 |O |O = [O jo. & co 5 lo e a = - o 8 o ki 5S o e o o F on 2 2 o ” S o x 2 — || s e — 2 |E Cd E 2/8 o = e | É E Go > o Ss a/E o E! E El ol o|3|S < Ss E 2 12 13 > > < Ss = = E E o Fá > SE Fo 2 go a = E elos 8 o o s je e lo js 8 /8/5| a Ss lo 2/8 Eis TE Tolo a/8 x | x o x 5 SE sis Sg o e 6 S|s $ E | S|Z = 28 = | é 4 [8/8 55 2 o 2| E 2 E 6/30 0 2/0 DIE | E XX LT o O jr SO 2 Sa 3/3 E we 22 £oE DOE RE 3 ar njiz n o |O 6 < jo E já <
Tabela 6. M% das Formulações de FC das amostras 12 a 16 (PVA: álcool polivinílico; PP: polipropileno; pigmento óxido de ferro preto: Omnixon M21320; pigmento óxido de ferro marrom: Omnixon EB 31683; ATH: trihidróxido de alumínio). M% se refere à massa do componente em relação à massa total de todos os componentes com exceção da água livre, isto é, a matéria seca. *Tenacidade das fibras de PVA de baixa resistência de 2 dtex = 11 a 13 cN/dtex * Tenacidade das fibras de PVA de alta resistência de 2 dtex = 13 to 15 cN/dtex
3.2 Resultados
3.2.1 Estabilidade dimensional dos produtos de fibrocimento da presente invenção
[000114] A Tabela 7 mostra os resultados que foram obtidos com respeito à estabilidade dimensional dos produtos de fibrocimento produzidos com as composições de fibrocimento das amostras 12 a 16 conforme apresentado na Tabela 6 usando os métodos da presente invenção. Os resultados na Tabela 7 foram derivados de valores mé- dios de testes de várias amostras. Observou-se que a estabilidade di- mensional dos produtos de fibrocimento obtidos foi significativamente aprimorada para amostras curadas ao ar compreendendo sílica amorfa. Na verdade, está claro a partir da Tabela 7 que as amostras 13 e 14 (compreendendo 7% de sílica amorfa) somente apresentam um aumento muito pequeno na espessura depois de 192 ciclos de congelamento-descongelamento, quando comparadas com as outras amostras não contendo qualquer sílica amorfa. É notado que as amostras curadas em autoclave foram completamente desintegradas depois de 138 ciclos de congelamento-descongelamento e, portanto, não puderam ser feitas medições adicionais.
S ds E 3 E 8 & = o «+ E 6 o O x omioççÇIia So 65 2 > |$ o N E 7” e E -|2 — |co NIE OIE 1 jo o 2 oO Fis x o OS NZ >|E =
E co lo lo jo = o + E 2 O] o No o = N S 8 1 - + | jo eo = o NS O xo) o > rio /|S | o e o o 2 DX o r g E BBE E | o So o o |o T Sõ ”v E 2 S o |N o 2º à «+ en | o |S 8 | já dá e = | o |E =|» SOS | o jo |o SS) o = ” E 8 o = — SO |o Mm o o Ss O jo o o Ss o 5 jo o E 9 S 2 8 2 ” 8 ww o bo | o o o TZEN=mZ| a lg E) So o o |o o Cc o 2 - o Ss s o So
E E 3 = 4 o o o = o Ss S&S x Ss FS o S o = o o < s SE Fr NO = S o wo Ss o o = E vo o s ã& 3 a je gs o SE = E E é — — r GS
3.3 Conclusão
[000115] Para concluir, os produtos de fibrocimento fabricados de acordo com a presente invenção apresentam propriedades mecânicas aprimoradas. Em particular, produtos de fibrocimento curados ao ar compreendendo cerca de 7% de sílica amorfa apresentam uma estabi- lidade dimensional muito boa, quando comparados com amostras não contendo sílica amorfa. Exemplo 4: Efeito da composição das fibras sobre a resistência ao impacto Charpy dos produtos de fibrocimento de acordo com a presente invenção
[000116] Produtos de fibrocimento foram produzidos com os méto- dos da presente invenção conforme descrito aqui, neste requerimento de patente, de acordo com as modalidades específicas que se se- guem.
4.1 Materiais e Métodos
4.1.1 Produção de amostras de lama de fibrocimento
[000117] Diferentes formulações de uma lama aquosa de fibrocimen- to foram preparadas conforme mostrado nas Tabelas 8 e 9. Outros aditivos podem ser sido adicionados a estas formulações, no entanto, sem serem essenciais para as descobertas da presente invenção.
o N o a o o o e lb = O je vs Pv 8 jo co e = a a o No o N o a o oe o o e lb = O je 8 oo 8 jo co e = a == lo No o o o a o o e o e o = O je 2 ee 8 jo co e = a = = o Ne o e
E & 8 o o o o a o a lo lo o jo E lo me nº JO 18 jo je <Q O E | N O es les | o o
E & so e jo lo jo e jo o 2 | o o E leo |O | | jo 2 ee 2 << 15 lo | a = = o = co Ss
E & so 2 jo lo jo e jo o o o E o |O | | jo 2 2 2 < | 5 lo |aN a = = -
NS Ss
E & so eme bh o| o o E lo jo | js jo) o 2 < & 5 o No] = = o HÁ 7 2 S 2 x FÃ s 2 s x x 8 | g [E E É FE xs T = 2 E E o < 2/8 e lo E 3 S | 5 >< vo S el IS mw << = E E Es eo & x >> se 2 S 8 $ o / o 8 o 2 A já |a =S vv E s £ lo oe w 5 ST o oo SÉ .$ [2 8 6 6/ TÁ NO 6/5 2 8 58 ES n/ oo &/ E SS oi aj ais E 8 > o 6 6/88 EE SE SS SS = Ss 2 E É sis E 5 2|o E [EE 3 0 0 2 o E DIE EX |X|2 | é jir 82/22 E ES = £ |ô je 10 1Ô | | Co poco im ie iz O |< jó [3 já |<
Tabela 8. M% das Formulações de FC das amostras 17 a 23 (PVA: álcool polivinílico; PP: polipropileno; pigmento óxido de ferro preto: Omnixon M21320; pigmento óxido de ferro marrom: Omnixon EB 31683; ATH: trihidróxido de alumínio). M% se refere à massa do componente em relação à massa total de todos os componentes com exceção da água livre, isto é, a matéria seca. *Tenacidade das fibras de PVA de baixa resistência de 2 dtex = 11 a 13 cN/dtex * Tenacidade das fibras de PVA de alta resistência de 2 dtex = 13 a 15 cN/dtex
4.1.2 Fabricação de produto de fibrocimento em máquina mini-Hatschek
[000118] Produtos cimentícios foram fabricados pela técnica de Hatschek de acordo com um processo piloto reproduzindo as princi- pais características dos produtos obtidos pelo processo industrial. As folhas verdes das amostras 17 a 23 foram prensadas a 230 kg/cm? e curadas ao ar, submetendo as mesmas a uma cura a 60ºC por 8 horas, e depois disso curando em condições ambientais. A amostra 20 não foi curada ao ar, mas curada em autoclave por um total de 9 horas, em uma pressão entre 100 a 150 psi e em uma temperatura de 148 a 177 graus Celsius (vide a Tabela 8). Depois de duas semanas, os produtos de fibrocimento formados foram analisados para sua resistência ao impacto Charpy.
4.1.3 Fabricação de produto de fibrocimento em uma máquina Hatschek industrial
[000119] Produtos cimentícios foram fabricados por um processo de Hatschek industrial. As folhas verdes das amostras 24 e 25 foram prensadas a 230 kg/cm? e curadas ao ar, submetendo as mesmas a uma cura a 60ºC por 8 horas, e depois disso curando em condições ambientais (vide a Tabela 9). Depois de duas semanas, os produtos de fibrocimento formados foram analisados para sua resistência ao impacto Charpy.
Fibras de PVA de baixa resistência de 2 dtex [190 oo “Fibras de PVA de alta resistência de 2 dtex | 0,00 a,9g Fibras de PVA de 7 dtex [000 a,9o EE tw Tm) E bw dm) E Re e ss bw mm) ee a an see bw mm) Tabela 9. M% das Formulações de FC das amostras 24 e 25 (PVA: álcool polivinílico; PP: polipropileno; pigmento óxido de ferro preto: Omnixon M21320; pigmento óxido de ferro marrom: Omnixon EB 31683; ATH: trihidróxido de alumínio). M% se refere à massa do componente em relação à massa total de todos os componentes com exceção da água livre, isto é, a matéria seca. *Tenacidade das fibras de PVA de baixa resistência de 2 dtex = 11 a 13 cN/dtex * Tenacidade das fibras de PVA de alta resistência de 2 dtex = 13 a 15 cN/dtex
4.2 Resultados
4.2.1 Medição da resistência ao impacto Char 000120] A resistência ao impacto Charpy foi medida de acordo com o y padrão ASTM D-256-81, usando um aparelho Zwick DIN 5102.100/00 sobre amostras da mini-Hatschek secas ao ar de 15mm*120 mm e um vão de 100 mm.
[000121] Cada uma das amostras 17 a 25 foi medida em duas dire- ções (direção da máquina e direção perpendicular a esta) duas sema- nas depois da produção.
[000122] A resistência ao impacto das mesmas amostras foi medida de novo depois de envelhecimento em um forno de 600L a 60 ºC e 90% de umidade relativa, com injeção de 1,5 L de CO2/min durante 24 horas. A concentração de CO,» varia, portanto, a partir de 7% no início do condicionamento até 12% ao final do condicionamento.
4.2.2 Resistência ao impacto Charpy dos produtos de fibrocimento da presente invenção
[000123] A Tabela 10 mostra os resultados que foram obtidos com respeito à resistência ao impacto Charpy dos produtos de fibrocimento produzidos com as composições de fibrocimento das amostras 17 a 25 conforme apresentado nas Tabelas 8 e 9 usando os métodos da presente invenção. Os resultados na Tabela 10 foram derivados de valores médios de testes de várias amostras. Observou-se que a re- sistência ao impacto Charpy dos produtos de fibrocimento obtidos foi significativamente aprimorada para amostras curadas ao ar com- preendendo fibras sintéticas (isto é, todas as amostras vs. a amostra 20, a qual foi uma amostra curada em autoclave, a qual continha ex- clusivamente fibras de celulose natural). As amostras 18, 19, 21, 22 e 23, cada uma das quais compreendia uma combinação de diferentes tipos de fibras sintéticas tiveram desempenho particularmente bom quando comparadas, por exemplo, com a amostra 17, contendo somente um tipo de fibras sintéticas. Finalmente, a combinação es- pecífica de um ou mais tipos de fibras de álcool polivinílico (PVA) com fibras de polipropileno (PP) resultou em produtos de fibrocimento com uma resistência ao impacto particularmente elevada. Isto está claro a partir dos experimentos com a mini-hatschek, ao comparar a amostra 19 e as amostras 21 a 23 (compreendendo fibras de PVA e PP) com, por exemplo, a amostra 17 (somente contendo fibras de PVA). O mesmo é verdadeiro para as amostras obtidas a partir dos testes in- dustriais, onde a amostra 25 (compreendendo uma combinação de fibras de PVA e PP) claramente tem uma resistência ao impacto signif- icativamente aprimorada em relação à amostra 24 (somente com- preendendo fibras de PVA). Amostra Impacto Charpy do fibrocimento 2 se — Tabela 10. Resistência ao impacto Charpys (em kJ/m?) de produ- tos de fibrocimento obtidos de acordo com os métodos da in- venção
4.3 Conclusão
[000124] Para concluir, está claro que os produtos de fibrocimento fabricados de acordo com a presente invenção apresentam proprie- dades mecânicas substancialmente aprimoradas, comparados com os produtos de fibrocimento conhecidos. Em particular, produtos de fi- brocimento curados ao ar compreendendo fibras sintéticas apresentam uma resistência ao impacto muito boa. Além disso, produtos de fi- brocimento curados ao ar compreendendo uma combinação de diferentes tipos de fibras sintéticas, especialmente uma combinação de fibras de álcool polivinílico e fibras de polipropileno têm melhor desempenho. Exemplo 5: Processo de pré-carbonação para evitar a ocorrência de eflorescência sobre a superfície de produtos de fibrocimento
[000125] Amostras de fibrocimento curado ao ar 26 a 38 (produzidas do mesmo modo conforme descrito acima nos Exemplos 1 a 4) foram submetidas a diferentes procedimentos de pré-carbonação sob as condições conforme dado na Tabela 1.
[000126] Depois de serem submetidas a diferentes tratamentos de pré-carbonação, as amostras foram postas em um Weather-Ometer por 3000 horas, o que corresponde a exposição externa natural de cerca de 10 anos.
Duração da | Eflorescência visível Amostra | % de CO2 | T(ºC) | Umidade (%) | exposição depois de 3000hrs em (min) Weather-Ometer (WOM) [Rar qa na dna na fm E BB e pm a FR e pm E e e pm a EB e pm a Bs e pm a e e Tm e 8 — EE me Tm e ER e e Tm e E e e e e [5 e e e a a soe e e a ss ge e e a a ER je e o e Tabela 1 — Condições de teste usadas para pré-carbonação das amostras de fibrocimento curadas ao ar 26 a 38 em comparação com uma amostra de referência não pré-carbonada (Ref)
[000127] A partir da Tabela 1 acima, está claro que os melhores re-
sultados (isto é, nenhuma eflorescência visível) foram obtidos usando um processo de pré-carbonação combinando as seguintes condições: 1) Umidade relativa igual ou superior a 80%, de modo preferencial superior a 90%, de modo preferencial superior a 95%; 2) Temperatura igual ou superior a 40ºC, de modo pref- erencial entre 40ºC e 60ºC, de modo mais preferencial de cerca de 60ºC; 3) Concentração de CO, de igual ou inferior a cerca de 30% (em volume), de modo preferencial entre 15% (em volume) e 30% (em volume), de modo mais preferencial de cerca de 20% (em vol- ume); 4) Exposição às condições 1), 2) e 3) acima por um período entre 1 a 12 horas.
- A Figura 14 mostra um produto de fibrocimento pré- carbonado correspondente à amostra 32 na Tabela 1 (amostra à es- querda na Figura 14) e um produto de fibrocimento não pré-carbonado correspondente à amostra Ref na Tabela 1 (amostra à direita na Fig- ura 14).
[00128] A Figura 15 mostra os mesmos produtos de fibrocimento pré-carbonado e não pré-carbonado conforme mostrado na Figura 14 depois de submissão por 3000 horas em um Weather-Ometer, o que corresponde a cerca de 10 anos de exposição externa natural.
Claims (9)
1. Processo para proporcionar um produto de fibrocimento, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de (a) proporcionar um produto de fibrocimento não curado, (b) curar o produto de fibrocimento não curado, (c) opcionalmente jateamento abrasivo de no mínimo parte da superfície do produto de fibrocimento curado, (d) tratar o produto de fibrocimento curado com CO, em uma concentração de 0,01 a 100 % por volume, em uma temperatura de 5 a 90ºC, umidade relativa de 30 a 99 % por um período de 1 minu- to até 48 horas.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que na etapa (d) a concentração de CO, é entre 1 e 30 % por volume, de modo preferencial de 5 a 20 % por volume.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracter- izado pelo fato de que a etapa (d) ocorre em uma temperatura de 20 a 60ºC.
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindi- cações precedentes, caracterizado pelo fato de que a etapa (d) ocorre em uma umidade relativa de 40 a 95 %.
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindi- cações precedentes, caracterizado pelo fato de que a etapa (d) ocorre durante um período de entre 1 horas e 8 horas.
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindi- cações precedentes, caracterizado pelo fato de que a etapa (b) en- volve deixar o produto curar ao ar durante um período de tempo de no mínimo 7 dias, de modo preferencial de no mínimo 14 dias, de modo mais preferencial de no mínimo um mês.
7. Produtos de fibrocimento, caracterizados pelo fato de que são obteníveis pelo processo como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes.
8. Uso dos produtos de fibrocimento como definidos na reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que é para cobertura de uma construção civil.
9. Tratamento, caracterizado pelo fato de que é de um produto de fibrocimento curado com CO? em uma concentração de 0,01 a 100 % por volume, em uma temperatura de 5 a 90ºC, umidade relativa de 30 a 99 % por um período de 1 minuto até 48 horas para limitar ou prevenir a ocorrência de eflorescência sobre a superfície ex- terna de produtos de fibrocimento expostos a um ambiente úmido.
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