ES2226749T3 - Procedimiento e instalacion para el tratamiento de fibras destinadas ala fabricacion de materiales compuestos tales como cemento y bitumen, y material compuesto asi obtenido. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para el tratamiento de fibras (30) destinadas a la fabricación de materiales compuestos, en el que : - se forma un aglomerado de dichas fibras, - se lleva por calentamiento (en 12), a un estado fluido, un aditivo (32) que es sólido a la temperatura ambiente y neutro para las fibras, - se añade (en 16) a dicho aglomerante dicho aditivo en estado fluido, - se reparte (mediante 18) de forma homogénea las fibras (30) en el seno del aditivo fluido, - se hace que dicho aditivo vuelva al estado sólido, de manera que se obtenga un semiproducto (34) formado por el aditivo sólido y las fibras (30), semiproducto en cuyo seno del que el reparto de fibras es homogéneo, - se corta (en 24) dicho semiproducto (34) bajo la forma de elementos discretos (36), caracterizado porque las fibras son fruto de la industria del reciclaje y provienen de materiales compuestos, y porque se añaden los elementos discretos (36), como elementos de carga, a unos cementos o unos bitúmenes, con el fin de formar unos cementos compuestos o unos bitúmenes compuestos.

Description

Procedimiento e instalación para el tratamiento de fibras destinadas a la fabricación de materiales compuestos tales como cemento y bitumen, y material compuesto así obtenido.

La presente invención se refiere a un procedimiento y a una instalación para el tratamiento de fibras destinadas a la fabricación de materiales compuestos, para asegurar su manipulación y su dosificación.

La invención se refiere más particularmente a la fibras de vidrio, pero se refiere también a cualquier otro tipo de fibras, por ejemplo de carbono, de aramida o incluso también a las fibras de origen vegetal.

Las utilizaciones de estas fibras son múltiples. Son incorporadas por ejemplo directamente en una matriz que contiene una resina termoplástica, de manera que forma granulados compuestos.

Desde el punto de vista práctico, el operario dispone de fibras ensambladas baja la forma de un aglomerado que lo incorpora directamente en el material destinado a recibir estas fibras.

La utilización de un aglomerado de este tipo adolece de ciertos inconvenientes, puesto que se revela difícil de manipular y de dosificar. De manera que, el material compuesto, una vez formado, presenta una densidad desigual en fibras, a saber que encubre unas zonas en las que la cantidad de fibras es demasiado pequeña o demasiado grande. Esto no permite conferir a los materiales compuestos las propiedades requeridas.

Se ha propuesto, en el documento nº US-A-3 712 776, un procedimiento para el tratamiento de fibras de vidrio, en el que estas últimas se mezclan con una resina termoplástica, en un dispositivo de amasado. La mezcla así obtenida se dirige a continuación, a través de un dispositivo de alimentación, hacia una extrusora. El producto correspondiente es conducido a continuación hacia un baño, y después se transforma en gránulos, por medio de un dispositivo de corte.

También se ha propuesto, en el documento nº EP-A-0 610 619, un procedimiento de fabricación de granulados por extrusión, en el que se mezclan unos compuestos termoplásticos con unas fibras de celulosa.

El documento nº US-A-5 028 266 describe un granulado que permite la introducción de un material de relleno fibroso en el interior de una masa de bitumen líquido.

Los documentos PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1998, nº 06, 30 abril 1998 (1998-04-30) & JP 10 053451 A (SEKISUI CHEM CO LTD; U G KIZAI KK), 24 febrero 1998 (1998-02-24) tienen como objeto el tratamiento de desechos industriales que contienen unas fibras de vidrio.

El documento DATABASE WPI sección Ch, Semana 199616 de Derwent Publications Ltd., Londres, GB; Clase A26, AN 1996-1577342 XP002148819 y el documento de patente nº JP 08 041442 A (WATANABE S), 13 febrero 1996 (1996-02-13) da a conocer el moldeo de una composición formada por una mezcla de arena, de gránulos de cerámica, de gránulos resinosos reforzados con fibras, de cáscaras de huevo, de un material de tipo caucho y de una resina de tipo silicona.

La invención prevé mejorar las enseñanzas del documento nº US-A-3 712 776, que constituye el estado de la técnica más próximo, proponiendo realizar un procedimiento para el tratamiento de fibras que, garantizando al mismo tiempo una resistencia satisfactoria para los elementos de carga así obtenidos, resulte ventajoso en términos ecológicos y económicos.

Por esta razón, la invención tiene por objeto un procedimiento según el texto redactado en la reivindicación 1.

Se entiende por aditivo neutro con respecto a las fibras, un aditivo que no induce ninguna modificación sustancial de las propiedades del material compuesto cargado por medio de estas fibras.

Se lleva el aditivo inicialmente sólido a un estado fluido, a saber en el que este aditivo, que puede presentar una viscosidad alta, es maleable, de manera que permite un amasado intimo con las fibras.

La invención permite alcanzar los objetivos mencionados anteriormente.

Los elementos discretos obtenidos de acuerdo con la invención resultan fácilmente manipulables y presentan un tamaño reducido. Estos elementos discretos tienen una dosificación fácil, en la media en que un operario puede dispersarlos él mismo de forma homogénea, en particular en el seno de un cemento o de bitumen que estas fibras deben reforzar.

Debe observarse que en el seno de un elemento discreto aislado, la densidad de fibras puede ser sensiblemente diferente del contenido nominal en fibras del material compuesto una vez realizado, sin que ello resulte perjudicial para las propiedades de este último. En efecto, estos elementos discretos se forman a partir de un semiproducto en el que las fibras están repartidas de forma homogénea.

La utilización de estos elementos discretos, que están en estado sólido, no genera sensiblemente ninguna polvareda, lo que es ventajoso en términos medioambientales y de condiciones de trabajo para un operario.

La utilización de fibras condicionadas en forma de elementos discretos obtenidos de acuerdo con la invención, conduce a la obtención de materiales cargados de baja densidad y cuya resistencia mecánica resulta satisfactoria. Además, el precio de coste de estos materiales es poco elevado.

El procedimiento para el tratamiento de acuerdo con la invención asegura un completo revestimiento de las fibras por el aditivo en fase sólida. Esto confiere a las fibras, antes de su utilización, un buen comportamiento en un medio agresivo.

Según una característica de la invención, el aditivo comprende una fracción sustancial de compuestos termoplásticos. Se podrá por ejemplo hacer uso de unas poliolefinas, a saber unos polietilenos o polipropilenos, unos compuestos estirénicos, tales como el acetato butadieno estireno, o ABS, unas poliamidas, unos cloruros de polivinilo o PVC, unos polialcoholes de vinilo, o PVA, unos tereftalatos de polibutadieno, o PBT, o incluso unos tereftalatos de polietileno, o PET.

Según una característica ventajosa de la invención, el aditivo es un polietileno de baja densidad. La utilización de este último resulta ventajosa en la medida en que este polietileno de baja densidad posee una temperatura de fusión poco elevada y presenta una gran fluidez, de manera que el mismo es capaz de rodear las fibras de manera satisfactoria. Además, posee una baja densidad, así como un coeficiente de rozamiento ventajoso. También, se ha constatado por el solicitante que, en contacto con cementos o con bitumen, induce a un reparto y a una difusión muy satisfactorias de los elementos discretos, en el seno de este cemento o de este bitumen.

Según otra característica de la invención, se añade el aditivo según las proporciones comprendidas entre 20 y 80%, preferentemente entre 20 y 50% del peso total de los elementos discretos una vez realizados.

Se pueden repartir las fibras en el seno del aditivo fluido por acción termomecánica, especialmente por extrusión. Se podrá, sin embargo utilizar cualquier otro procedimiento apropiado.

Se podrá asociar un elemento de carga a una matriz, de manera que forme un material compuesto. También podrá ser añadido a unos cementos o incluso a unos bitúmenes, de manera que confiera a estos últimos unas propiedades mejoradas, en particular en términos de antiformación de grietas.

Las fibras de refuerzo citadas anteriormente son ventajosamente fruto de la industria del reciclaje. Poseen, de forma ventajosa, una longitud superior a 10 mm, preferentemente superior a 15 mm. Estas dimensiones confieren al elemento de carga formado de esta manera una resistencia muy satisfactoria, e inducen especialmente a un aumento de las características mecánicas de base de este elemento.

El elemento de carga presenta una dimensión principal comprendida entre 20 y 40 mm, preferentemente entre 25 y 35 mm.

Según otra característica ventajosa, este elemento de carga presenta una dimensión transversal comprendida entre 3 y 7 mm, preferentemente entre 4 y 6 mm.

Estas diferentes dimensiones confieren al elemento de carga una gran facilidad de manipulación, así como de almacenamiento.

Por último, la invención tiene por objeto un bitumen o un cemento compuesto, que comprenden una matriz reforzada por medio de elementos de carga tales como los definidos anteriormente.

La invención se describirá a continuación, con referencia a los dibujos anexos, dados únicamente a título de ejemplos no limitativos y en los que:

- la figura 1 es un esquema de principio que ilustra una instalación de tratamiento de fibras de acuerdo con la invención;

- la figura 2 es una vista esquemática lateral de un elemento discreto obtenido de acuerdo con la realización del procedimiento de la invención.

La instalación de tratamiento de fibras, ilustrada en la figura 1, comprende una extrusora 12, de tipo clásico.

Esta extrusora está provista de una entrada 14 en forma de embudo, de un cuerpo principal 16 en el que está alojado un tornillo sin fin 18, así como de una salida 20 en la proximidad de la cual están previstos unos medios de refrigeración 22.

La salida 20 de la extrusora 12 está puesta en comunicación con una unidad de granulación 24, de tipo clásico. La salida 26 de esta unidad de granulación 24 desemboca en un recipiente de acondicionamiento 28.

La realización del procedimiento para el tratamiento de fibras de acuerdo con la invención se describirá ahora con referencia a la figura 1.

Se admite, en la entrada 14 de la extrusora 12, unas fibras de vidrio 30 que forman un aglomerado, así como unos granulados 32 de polietileno de baja densidad. Estas fibras 30 y estos granulados 32 se introducen según unas proporciones ponderales iguales.

Estas fibras de vidrio se obtienen, en el ejemplo considerado, por reciclaje, según las enseñanzas del documento nº FR-A-2 765 123. También se pueden utilizar unas fibras de aramida, de carbono, vegetales o metálicas. Se puede utilizar, como sustituto del polietileno de baja densidad, cualquier otro aditivo neutro frente a las fibras 30, tales como unos compuestos termoplásticos.

Estos últimos pueden ser vírgenes o ser fruto de la industria del reciclaje, a saber que están formados entonces por unos trozos de botellas, o incluso de desechos de inyección, o de fragmentos de objetos realizados inicialmente en material termoplástico. Esta última medida es ventajosa en términos ecológicos, así como en términos económicos.

En el cuerpo 16 de la extrusora 12, los granulados 32 del aditivo de polietileno de baja densidad pasan del estado sólido a un estado plástico, en el que son fácilmente fluidos. La acción del tornillo sin fin 18 permite repartir de forma homogénea las fibras 30 en el seno del polietileno, en su estado fluido.

Los medios de enfriamiento 22 aseguran el retorno del polietileno a un estado sustancialmente sólido. De manera que, corriente abajo de la salida 26 de la extrusora 12 se forma una mecha 34, que constituye un semiproducto formado por el polietileno, que ha vuelto a su estado sólido, y las fibras 30 que están repartidas de manera homogénea en el seno de esta mecha 34. Esta última entra entonces en la unidad de granulación 24, de donde sale en forma de granulados, que constituyen unos elementos discretos 36 que se vierten en el recipiente 28.

La figura 2 representa, de forma más precisa, un elemento discreto 36, obtenido según el procedimiento tal como se ha descrito anteriormente. Este elemento discreto 36 presenta una forma alargada, casi cilíndrica. Su dimensión principal, o longitud, es de por ejemplo 30 mm, mientras que su dimensión transversal, o diámetro, es de por ejemplo 5 mm.

Este elemento 36 comprende un recubrimiento 38, formado por polietileno de baja densidad, en el seno del que están embebidas las fibras 30. Debe observarse que las fibras no se extienden sobre toda la longitud del elemento discreto 36 en forma de granulados.

Este elemento discreto 36 constituye un elemento de carga que podrá estar asociado a una matriz, de manera que forme un bitumen o un cemento compuesto con las propiedades mejoradas, en particular en términos de fisuración.

Claims (7)

1. Procedimiento para el tratamiento de fibras (30) destinadas a la fabricación de materiales compuestos, en el que:

- se forma un aglomerado de dichas fibras,

- se lleva por calentamiento (en 12), a un estado fluido, un aditivo (32) que es sólido a la temperatura ambiente y neutro para las fibras,

- se añade (en 16) a dicho aglomerante dicho aditivo en estado fluido,

- se reparte (mediante 18) de forma homogénea las fibras (30) en el seno del aditivo fluido,

- se hace que dicho aditivo vuelva al estado sólido, de manera que se obtenga un semiproducto (34) formado por el aditivo sólido y las fibras (30), semiproducto en cuyo seno del que el reparto de fibras es homogéneo,

- se corta (en 24) dicho semiproducto (34) bajo la forma de elementos discretos (36),

caracterizado porque las fibras son fruto de la industria del reciclaje y provienen de materiales compuestos, y porque se añaden los elementos discretos (36), como elementos de carga, a unos cementos o unos bitúmenes, con el fin de formar unos cementos compuestos o unos bitúmenes compuestos.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras (30) poseen una longitud superior a 10 mm, preferentemente superior a 15 mm.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el aditivo (32) comprende una fracción sustancial de compuestos termoplásticos.

4. Procedimiento según las reivindicación 3, caracterizado porque el aditivo (32) es un polietileno de baja densidad.

5. Procedimiento según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque el aditivo (32) es fruto de la industria del reciclaje.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se añade el aditivo (32) según unas proporciones comprendidas entre 20 y 80%, preferentemente entre el 20 y el 50%, del peso total de los elementos discretos una vez realizados.

7. Bitumen compuesto u hormigón compuesto obtenido por la realización del procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.