ES2217851T3 - Procedimiento para la obtencion de cuerpos moldeados minerales. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la obtención de cuerpos moldeados enlazados por fases de hidrato de silicato de calcio (CSH), en el que se combina una mezcla de materias primas constituidas por un componente mineral y, al menos, una substancia que contiene calcio, que puede reaccionar para dar fases de hidrato de silicato de calcio, al menos con un agente plastificante y con agua hasta el plastificado, se compacta en una extrusora de husillo, se descarga a presión a través de una boquilla y la pieza en bruto, obtenida de este modo, se endurece a una presión desde 8 hasta 25 bares y a una temperatura desde 180 hasta 240ºC en una atmósfera de vapor de agua mediante reacción hidrotérmica para un cuerpo moldeado enlazado por fases de CSH, empleándose como agente plastificante un óxido de polietileno o un éter de celulosa, que porta uno o varios substituyentes del grupo formado por metilo, etilo, hidroxietilo, hidroxipropilo y sulfoetilo.

Description

Procedimiento para la obtención de cuerpos moldeados minerales.

La presente invención se refiere a un nuevo procedimiento para la obtención de cuerpos moldeados minerales, enlazados por fases constituidos por hidrato de silicato de calcio (cuerpos moldeados enlazados por fases de CSH). El empleo de este procedimiento posibilita la fabricación de una gran multiplicidad de formas de los cuerpos moldeados enlazados por fases de CSH, que lo que era posible con los procedimientos tradicionales hasta el presente. Además pueden moldearse piezas en bruto con el nuevo procedimiento, cuyo tamaño está limitado únicamente por el tamaño de la cuba de endurecimiento. Los cuerpos moldeados, fabricados de este modo, presentan una elevada resistencia así como una elevada dureza superficial.

Hasta el presente se fabrican los cuerpos moldeados enlazados por fases de CSH para el empleo en el sector de la construcción por mezclado y prensado de arena humedecida con cal viva o con hidrato de cal y, eventualmente, con otros componentes, reacción previa a la temperatura de la disolución, prensado para dar piezas en bruto y, a continuación, endurecido en vapor de agua a temperaturas desde 180 hasta 240ºC y a presiones desde 8 hasta 25 bares.

La etapa parcial del moldeado de las piezas en bruto a partir de las mezclas anteriormente citadas se llevaba a cabo, hasta el presente, en prensas hidráulicas discontinuas aproximadamente a 6 hasta 20 N/mm^{2}. Estas presiones elevadas son necesarias para garantizar la cohesión entre los granos de las piezas en bruto puesto que las piezas en bruto se desmenuzarían en otro caso durante el transporte desde la prensa hasta los bastidores para la cuba de endurecimiento. A pesar de la elevada fuerza de compresión existen siempre piedras que se rompen durante el transporte hasta el horno o que muestran formación de grietas debido a una cohesión demasiado pequeña.

Puesto que la tendencia en las construcciones de edificios va dirigida, por motivos de cosas, al empleo de piedras de arena calcárea cada vez de mayor tamaño, se requieren también prensas y moldes de las prensas cada vez mayores para su fabricación así como fuerzas de compresión mayores.

En el caso de las piedras de gran tamaño y en el caso de fuerzas de compresión elevadas, los moldes quedan sometidos a solicitaciones por presión extraordinariamente elevadas, lo cual conduce a que tales moldes sean muy caros. Por lo tanto la tarea de la presente invención consistía en encontrar un procedimiento con el cual pudiesen fabricarse cuerpos moldeados enlazados por fases de CSH con grandes dimensiones y con una mayor diversidad de formas y con mayor economía que hasta el presente.

Según la invención se resolvió la tarea mediante un procedimiento en el que se combina una mezcla de materias primas constituida por un componente mineral y, al menos, por una substancia que contenga calcio, que pueda reaccionar para dar fases de hidrato de silicato de calcio, con uno o varios agentes plastificantes, con agua y, en caso dado, con cargas hasta el plastificado, eventualmente a continuación se lamina o se amasa, se compacta en una extrusora de husillo y se prensa, se extruye en forma de barra a través de una boquilla y la pieza en bruto formada se endurece a continuación mediante reacción hidrotérmica en una atmósfera de vapor de agua a temperatura elevada y bajo presión elevada para dar cuerpos moldeados enlazados por fases de CSH.

La extrusión de las piezas en bruto de hidrato de silicato de calcio en estado no endurecido es desconocida hasta el presente. Se conoce únicamente la extrusión de suspensiones de hidrato de silicato de calcio ya completamente endurecidas en el autoclave (DE-PS 17 96 293). En este caso se somete a una suspensión acuosa de CaO y de SiO_{2}, en la proporción en masa desde 0,5 : 1 hasta 1 : 1, la mayoría de las veces con fibras de asbesto o con arcillas, en el autoclave, a la reacción conocida para la formación de cristales de tobermorita o de xonolita. En este caso la proporción en peso entre los componentes secos y el agua es aproximadamente de un 1 : 10. La suspensión obtenida de hidrato de silicato de calcio se extruye a continuación. Cuando se considera con mayor detalle se observa que, en este procedimiento se requiere una elevada proporción de CaO, que aumenta considerablemente los costes de los materiales. Las arcillas, eventualmente empleadas, reducen, como es conocido en general, la resistencia. El empleo de fibras de asbesto ayuda a la masa ciertamente con relación a su aptitud a la extrusión, sin embargo ya no es recomendable por motivos de salud y se ha prohibido ya en muchos países. Finalmente las elevadas necesidades de agua conducen a costes subsiguientes para el secado/eliminación del agua, elevados. La patente japonesa J 61-53 141 se describe, igualmente, la extrusión de cristales de xonolita ya endurecidos, que han sido fabricados previamente en suspensión acuosa. Con el fin de separar la elevada proporción de agua del material moldeado a continuación mediante extrusión, se necesitaba un secado prolongado de más de 12 horas a 150 hasta 160ºC.

El procedimiento según la invención se lleva a cabo de la siguiente manera:

En primer lugar se mezclan en cualquier orden las materias primas. En primer lugar se lleva a cabo, en general, una mezcla previa en seco de todos los componentes secos, a continuación se combina con la cantidad de agua calculada y de nuevo se mezcla hasta el plastificado. Sin embargo es posible también combinar las materias secas con una solución acuosa del agente plastificante o mezclar simultáneamente todos los componentes y el agua. Igualmente es posible combinar en estado húmedo como la tierra una parte o todos los componentes.

Como componente mineral se empleará preferentemente material que contenga SiO_{2}. Especialmente pueden emplearse gravas, trozos, arenas, cenizas o harinas que contengan SiO_{2}, molidas o no molidas, y mezclas constituidas por uno o varios de estos materiales, de forma muy especialmente preferente a arena de cuarzo o harina de cuarzo. Básicamente pueden extruirse arenas con diversos tamaños de grano, sin embargo deben tomarse precauciones en el momento de la composición de las arenas con relación a la destrucción del tamaño de grano, que posibilite la formación de un material lo más compacto posible. Como substancias que contienen calcio, que pueden reaccionar para dar las fases CSH, se emplearán, preferentemente, hidrato de cal (Ca(OH)_{2}), cal viva (CaO) así como mezclas de los mismos. Adicionalmente pueden emplearse como cargas, fibras y/o virutas a base de celulosa o a base de polímeros sintéticos así como fibras de carbono.

Como agentes plastificantes se emplearán, preferentemente, óxido de polietileno así como éteres de celulosa, especialmente con uno o varios substituyentes de metilo, de etilo, de hidroxietilo, de hidroxipropilo y/o de sulfoetilo. La masa plastificada se compacta a continuación en una extrusora de husillo y se descarga por prensado a través de una boquilla. Las piezas en bruto, obtenidas de este modo, se endurecen, de manera usual, bajo presión y elevada temperatura, preferentemente desde 8 hasta 25 bares y desde 180 hasta 240ºC en vapor de agua.

Ejemplo

	En primer lugar se efectúa una mezcla previa en seco de
36,2	partes de arena de cuarzo de F 34
8,7	partes de hidrato de cal blanco
63,8	partes de harina de cuarzo con una superficie de 1.506 cm^{2}/g
1,09	partes de agente plastificante Walocel VP-M-14140,

a continuación se mezclan con 843,4 partes de agua durante 10 minutos para dar una pasta homogénea. El producto mezclado, plastificado, se carga en la tolba de carga de la extrusora, se envía hasta el husillo de la extrusora, se evacua en la cámara de vacío, se comprime y se prensa a través de una boquilla. La fuerza de compresión en la boca de la tobera es de 3 bares. La muestra se descarga y se endurece durante varias horas aproximadamente a 180 hasta 240ºC y a 8 hasta 25 bares de presión de vapor de agua.

Claims (11)

1. Procedimiento para la obtención de cuerpos moldeados enlazados por fases de hidrato de silicato de calcio (CSH), en el que se combina una mezcla de materias primas constituidas por un componente mineral y, al menos, una substancia que contiene calcio, que puede reaccionar para dar fases de hidrato de silicato de calcio, al menos con un agente plastificante y con agua hasta el plastificado, se compacta en una extrusora de husillo, se descarga a presión a través de una boquilla y la pieza en bruto, obtenida de este modo, se endurece a una presión desde 8 hasta 25 bares y a una temperatura desde 180 hasta 240ºC en una atmósfera de vapor de agua mediante reacción hidrotérmica para un cuerpo moldeado enlazado por fases de CSH, empleándose como agente plastificante un óxido de polietileno o un éter de celulosa, que porta uno o varios substituyentes del grupo formado por metilo, etilo, hidroxietilo, hidroxipropilo y sulfoetilo.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque como componente mineral se emplea un material que contiene SiO_{2}.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque se emplean gravas, trozos, arena, cenizas o harinas molidas o no molidas, que contengan SiO_{2}, o mezclas formadas por varios de estos minerales.

4. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque tras el mezclado de las materias primas y como paso previo al compactado en la extrusora de husillo, de la mezcla de las materias primas se somete, adicionalmente, a una laminación o a un amasado.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la mezcla de las materias primas contiene adicionalmente fibras.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la mezcla de las materias primas contiene fibras y/o virutas a base de celulosa o a base de polímeros sintéticos o fibras de carbono.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque como material que contiene SiO_{2} se emplea arena de cuarzo, harina de cuarzo o una mezcla constituida por ambos materiales.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque como substancia que contiene calcio se emplea hidrato de cal (Ca(OH)_{2}) o cal viva (CaO) o sus mezclas.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque para la fabricación de las mezclas de las materias primas se lleva a cabo, en primer lugar, una mezcla previa en seco o en húmero de todo los componentes, con excepción del agua, a continuación se combina la premezcla con agua y se mezcla hasta el plastificado.

10. Cuerpos moldeados enlazados por fases de CSH obtenibles según un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9.

11. Empleo de un cuerpo moldeado enlazado por fases de CSH, fabricado por medio de un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, como material para la construcción.