ES2273851T3 - Fibras de plastico para mejorar el hormigon. - Google Patents
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Abstract
Un método para preparar un artículo de hormigón que comprende mezclar hormigón, agua y fibras reforzantes que comprenden al menos dos filamentos enlazados y curar la mezcla para formar el artículo de hormigón, caracterizado por que los filamentos comprenden un núcleo polimérico del que al menos 10% de la superficie está cubierta por un revestimiento polimérico que comprende un polímero que se funde-desgasta que tiene una temperatura de fusión inferior a la del núcleo polimérico, tal que, durante dicha mezcla, al menos 50% de las fibras reforzantes se desgastan solamente en un extremo o extremos de la fibra sin separarse en dos o más fibras.
Description
Fibras de plástico para mejorar el hormigón.
La invención se refiere a fibras de plástico
para reforzar hormigón y al hormigón que contiene las fibras.
Generalmente, el hormigón es un material frágil
con elevada resistencia a la compresión pero baja resistencia a la
tracción. En la industria del hormigón, todo el trabajo del hormigón
viene especificado, típicamente en base a su resistencia a la
compresión. Cualquier intento para mejorar la resistencia al
agrietamiento (resistencia a la tracción) y la tenacidad del
hormigón casi siempre requiere la introducción de adición
reforzante. Por ejemplo, se añaden barras de refuerzo (barras de
acero) que proporcionan integridad estructural, pero no eliminan el
agrietamiento. También se han añadido mallas metálicas para reducir
el agrietamiento, pero no se pueden usar eficazmente para reforzar
el hormigón de geometría compleja.
Las fibras de plástico también se han usado para
mejorar la resistencia a la tracción y la tenacidad (resistencia al
agrietamiento). Sin embargo, la adición de fibras de polímero
sintéticas causa casi siempre una reducción de la resistencia a la
compresión. Además, cuando se usan fibras de plástico, tienden a
mejorar solamente la resistencia a la tracción (resistencia antes
de aparecer la primera grieta) o la tenacidad (resistencia al
agrietamiento), pero no ambas al mismo tiempo.
Ejemplos de fibras de plástico incluyen
polipropileno (PP), polietileno (PE), poli(tereftalato de
etileno) (PET), fibras aramidas (por ejemplo, KEVLAR^{TM}) y de
alcohol polivinílico. Sin embargo, todas estas fibras tienen uno o
más problemas, tales como elevado coste, baja resistencia alcalina,
baja tenacidad o baja unión interfacial entre el hormigón y la
fibra.
El polipropileno y el polietileno han sido las
fibras más preferidas hasta el momento debido a su elevada
tenacidad y a su bajo coste. Desafortunadamente, estas fibras tienen
muy baja unión interfacial. Para remediar este problema, se han
formado revestimientos en la superficie de las fibras aplicando un
líquido, tal como glicerol-éter o glicol-éter sobre la superficie
de la fibra, como se describe en el documento WO 980766. También se
han aplicado revestimientos por deposición en vapor, tal como se
describe en el documento JP 60054950. De manera similar, se ha
hecho una modificación química de la superficie, tal como se
describe en el documento JP 10236855 (tratamiento de la superficie
de un polioxialquilenfenil-éter-fosfato y éster de
ácido graso polioxialquílico). Desafortunadamente, estos métodos
conducen naturalmente a mayor coste, complejidad y unión
potencialmente insuficiente del revestimiento a la
fibra.
fibra.
Otro remedio ha sido la incorporación de
partículas inorgánicas en y sobre la fibra, tal como se describe en
el documento JP 07002554. Desafortunadamente, el procedimiento de la
fibra se hace mucho más difícil (por ejemplo, rotura de la fibra) y
aumenta el coste y, generalmente, disminuye la tenacidad de la
fibra.
Además, se sabe que se prefieren fibras más
grandes para mejorar la tenacidad del hormigón. Desafortunadamente,
las fibras más grandes agravan adicionalmente el problema de la
unión con la matriz de hormigón debido a la reducida superficie
específica. Además, ninguno de estos métodos tratan otro problema
asociado con las fibras de plástico en el hormigón, que es la
tendencia de las fibras más grandes a agruparse en bolas que son
difíciles de romper cuando se añaden al hormigón, dando como
resultado unas peores propiedades del hormigón.
La patente de EE.UU. nº 5.993.537 y el documento
WO 99/46214 describen una fibrilación no controlada de fibras
grandes en hormigón. Describen la conveniencia de fibrilar fibras
grandes en muchas fibras más pequeñas y fibras parcialmente
fibriladas. Ambos describen que la fibrilación convenientemente debe
ser tan grande que la superficie específica de las fibras aumente
50 veces o más. Sin embargo, esta cantidad de fibrilación extrema
puede conducir a problemas con la docilidad, asiento, mezcla y menor
aumento de tenacidad deseable de fibras más grandes.
Por lo tanto, sería deseable proporcionar una
fibra mejorada para mejorar las propiedades del hormigón, por
ejemplo, que resuelva uno o más de los problemas de la técnica
anterior, tal como, mejorar la tenacidad sin aumentar el coste del
hormigón cuando se usan fibras de polipropileno económicas, mientras
que al mismo tiempo no creen otros problemas, tales como asiento y
menor docilidad.
Ahora se ha descubierto una nueva fibra
polimérica que tiene una unión mejorada con el hormigón que da como
resultado un hormigón que tiene propiedades mejoradas, menor coste o
ambos, comparado con otro hormigón reforzado, lo cual se consigue
mediante una fibra que tiene fibrilación controlada.
Un aspecto de la invención es una fibra
reforzante para usar hormigón reforzado, fibra que tiene una
longitud de 6,3 a 101,6 mm (0,25 a 4 pulgadas) y comprende al menos
dos filamentos enlazados juntos y los filamentos comprenden un
núcleo polimérico, envuelto al menos parcialmente por un
revestimiento polimérico que comprende un polímero que se
funde-desgasta que tiene una temperatura de fusión
inferior a la del núcleo polimérico, tal que la fibra reforzante,
durante dicha mezcla durante un tiempo de 30 segundos a 20 minutos
usando un mezclador de hormigón que tiene una mezcla de hormigón de
50 a 70 por ciento en peso de cemento Portland con agregado balance
y una razón de cemento Portland a agua de 0,4 a 0,6 en peso, se
desgasta predominantemente solamente en un extremo o extremos de la
fibra. Este desgaste controlado de la fibra vence el problema de la
unión inadecuada de fibras de gran diámetro dando mayor superficie
específica para anclarse a los extremos, mientras que no causa una
subida de la viscosidad nociva cuando las fibras se fibrilan
completamente.
En esta, el desgaste predominantemente en el
extremo o extremos significa que bajo condiciones de mezcla típicas
encontradas cuando se obtienen artículos inorgánicos curados, tales
como hormigón, una mayoría de las fibras presentes en el artículo
tras el curado no se han separado en dos o más fibras. Esto es
análogo al desgaste de una cuerda, sin que la cuerda se divida en
dos cuerdas más pequeñas.
Otro aspecto de la invención es un artículo de
hormigón que comprende hormigón que tiene en el fibras reforzantes
que comprenden al menos dos filamentos enlazados, comprendiendo
dichos filamentos un núcleo polimérico, envuelto al menos
parcialmente por un revestimiento polimérico que comprende un
polímero que se funde-desgasta que tiene una
temperatura de fusión inferior a la del núcleo polimérico, y al
menos 50 por ciento en número de las fibras reforzantes, se
desgastan solamente en un extremo o extremos de las fibras
reforzantes.
Un aspecto más de la invención es un método para
preparar hormigón, que comprende mezclar hormigón, agua y una fibra
reforzante que comprende al menos dos filamentos enlazados, y curar
la mezclar para formar el artículo de hormigón, donde los
filamentos comprenden un núcleo polimérico, envuelto al menos
parcialmente por un revestimiento polimérico que comprende un
polímero que se funde-desgasta que tiene una
temperatura de fusión inferior a la del núcleo polimérico, tal que,
durante dicha mezcla al menos 50 por ciento de las fibras se
desgastan solamente en un extremo o extremos. Generalmente, esta
cantidad de desgaste da como resultado un aumento de la superficie
específica de al menos 2 veces a generalmente como máximo 10 veces,
preferiblemente como máximo 5 veces y más preferiblemente como
máximo 3 veces de la superficie específica de la fibra original.
Otro aspecto es una fibra reforzante que
comprende un núcleo polimérico de polipropileno envuelto al menos
parcialmente por un revestimiento que comprende un polímero que se
funde/desgasta que tiene una temperatura de fusión inferior a la
del núcleo de polipropileno y se selecciona entre polietileno de
baja densidad, polietileno de baja densidad injertado con anhidrido
maleico, copolímero de etileno-estireno o
polietileno que tiene un índice de fusión de 5 a 35 y una densidad
de 0,9 g por cc a 0,965 g por cc, copolímero de etileno y ácido
acrílico y sus
combinaciones.
combinaciones.
La fibra reforzante se puede usar en cualquier
artículo inorgánico curado a baja temperatura, tal como hormigón,
mortero, yeso y fibra prensada. El hormigón de esta invención se
puede usar en cualquier aplicación adecuada para hormigón, pero es
especialmente adecuado para aparcamientos, pavimento de puentes,
revestimiento sobre pavimentos de asfalto (white toppings),
túneles, minería, estabilización de taludes, fines arquitectónicos,
tales como piedras decorativas para paisajes, pistas de patinaje,
arquitectura moderna, esculturas artísticas, techos de
solidificación rápida/que no se descuelgan, piscinas y para reparar
y modificar estructuras existentes.
La fibra reforzante comprende al menos dos
filamentos fundidos que comprenden un núcleo polimérico envuelto al
menos parcialmente por un revestimiento que comprende un polímero
que se funde-desgasta, tal que la fibra, cuando se
mezcla con material en forma de partículas inorgánico, se desgasta
predominantemente solamente en un extremo o extremos de la
fibra.
El desgaste en un extremo o extremos es cuando
la fibra se divide en al menos dos fibrillas distintas gastadas,
donde un extremo de estas fibrillas está completamente separado de
la fibra y el otro extremo aún está unido a la fibra. En otras
palabras, esto es similar al desgaste de una cuerda en los extremos.
Generalmente, las fibrillas gastadas tienen como máximo la mitad de
la longitud de la fibra antes de haberse gastado. Preferiblemente,
las fibrillas gastadas tienen como máximo un tercio (1/3), más
preferiblemente como máximo dos quintos (2/5) y lo más
preferiblemente, como máximo un cuarto (1/4) de la longitud de la
fibra antes de desgastarse.
En otras palabras, la fibra reforzante se
desgasta predominantemente en un extremo o extremos cuando una
mayoría (es decir, mayor que 50 por ciento en número) de dichas
fibras se desgastan solamente en un extremo o extremos cuando se
mezclan usando un mezclador de hormigón que tiene una mezcla de
hormigón de 50 a 70 por ciento en peso de cemento Portland con
agregado balance y una razón de cemento Portland a agua de 0,4 a 0,6
en peso. La cantidad de desgaste se puede determinar mediante
técnicas microscópicas conocidas. Preferiblemente al menos 60 por
ciento, más preferiblemente al menos 75 por ciento, incluso más
preferiblemente al menos 90 por ciento y lo más preferiblemente al
menos 95 por ciento de las fibras están gastadas solamente por un
extremo o extremos después de esta mezcla. Una realización más
preferida es cuando esencialmente todas las fibras están gastadas
solamente por el extremo o extremo de las fibras.
El aumento de la superficie desgastada ayuda a
mejorar la tenacidad del hormigón reforzado. Sin embargo, cuando el
desgaste es muy grande, la tenacidad disminuye. En otras palabras,
el desgaste inicial conduce a la mejora de la tenacidad, pero mucho
desgaste/fibrilación es perjudicial. Generalmente, la tenacidad
aumenta cuando la superficie específica de la fibra aumenta debido
a la fibrilación de al menos 2 veces hasta 3 veces, disminuye hasta
5 veces, disminuye lentamente de 5 a 10 veces y después disminuye
drásticamente por encima de 10 veces la superficie específica de la
superficie específica de la fibra original.
La fibra reforzante comprende al menos dos
filamentos que se han fundido. La fibra reforzante puede comprender
cualquier cantidad útil de filamentos mayor que o igual a dos.
Generalmente, la cantidad de filamentos que se enlazan es como
máximo 3000. Preferiblemente, la cantidad de filamentos es al menos
12, más preferiblemente al menos 36, lo más preferiblemente al
menos 72 a preferiblemente como máximo 1000, más preferiblemente
como máximo 500 y lo más preferiblemente como máximo 350.
La fibra reforzante puede tener cualquier forma
(es decir, forma de la sección transversal), tal como redonda,
cuadrada, triangular, lobular, de estrella y laminar (es decir,
similar a una cinta). Los filamentos se pueden fundir por cualquier
método adecuado, tal como fundir los filamentos según se están
obteniendo por uno de los procedimientos descritos más abajo.
Según se obtienen, las fibras, generalmente
tienen 0,25 a 4 pulgadas (6,3 a 101,6 mm) de largo. Preferiblemente,
las fibras tienen al menos 0,6 a como máximo 3 pulgadas (15,24 a
76,2 mm) de largo. Generalmente, cada filamento tiene al menos 0,5
mm (micrómetros) a 1000 mm (micrómetros) en área transversal.
Preferiblemente, cada filamento tiene al menos 1 a como máximo 500
mm (micrómetros) en área transversal. Generalmente, la fibra tiene
al menos 2 a como máximo 2000 mm (micrómetros) en área transversal.
Preferiblemente, la fibra tiene al menos 6 a como máximo 500 mm
(micrómetros) en área transversal. Más preferiblemente, la fibra
tiene como máximo 100 mm (micrómetros) y lo más preferiblemente
como máximo 50 mm (micrómetros) en área transversal.
Generalmente, el núcleo polimérico comprende al
menos 50 por ciento en volumen a como máximo 95 por ciento en
volumen de la fibra reforzante. Preferiblemente, el núcleo
polimérico comprende al menos 55 por ciento, más preferiblemente al
menos 60 por ciento y lo más preferiblemente al menos 65 por ciento
a preferiblemente como máximo 75 por ciento.
El núcleo polimérico puede ser cualquier
polímero útil en la formación de la fibra reforzante siempre que el
núcleo polimérico sea diferente a un polímero que comprende el
revestimiento. Un polímero es diferente cuando la química es
diferente (por ejemplo, policarbonato frente a polietileno) o las
propiedades (estructura) son diferentes (por ejemplo, polietileno
lineal frente a ramificado y polietileno de alta densidad frente a
polietileno de baja densidad).
Por ejemplo, el núcleo polimérico pueden ser
poliolefinas, poliéter o poliéster con funcionalidad hidroxi
termoplásticos, poliésteres, poliamidas, poliéteres, polisacáridos,
polisacáridos modificados o fibras naturales o cargas en forma de
partículas; poliuretanos termoplásticos, elastómeros termoplásticos
y copoliéster modificado con glicol (PETG). También se pueden
emplear otros polímeros de tipo poliéster o poliamida en la práctica
de la presente invención para preparar la fibra. Tales polímeros
incluyen polihexametilen-adipamida,
policaprolactona, polihexametilen-sebacamida,
poli(2,6-naftalato de etileno) y
poli(1,5-naftalato de etileno),
poli(1,2-dioxibenzoato de tetrametileno) y
copolímeros de tereftatlato de etileno e isoftalato de etileno.
El poliéter o poliéster con funcionalidad
hidroxi termoplástico, puede ser de cualquier tipo adecuado, tal
como los conocidos en la técnica. Por ejemplo, puede ser uno de los
descritos en las patentes de EE.UU. nº 5.171.820; 5.275.853;
5.496.910; 5.149.768 y 3.305.528.
Los poliésteres y los métodos para su
preparación son bien conocidos en la técnica y se hace referencia a
ellos para los fines de esta invención. Con fines ilustrativos y no
limitantes, se hace referencia particularmente a las páginas
1-62 del Volumen 12 de la Encyclopedia of Polymer
Science and Engineering, revisión de 1988, John Wiley &
Sons.
Las poliamidas pueden incluir los diversos
grados de nailon, tal como nailon 6, nailon 6,6 y nailon 12.
Por el término "poliolefina" se entiende un
polímero o copolímero derivado de monómeros de olefina simples, tal
como etileno, propileno, butileno, isopreno y uno o más monómeros
copolimerizables con ellos. Tales polímeros (incluyendo materias
primas, sus proporciones, temperaturas de polimerización,
catalizadores y otras condiciones) son bien conocidos en la técnica
y se hace referencia a ellos para los fines de esta invención.
Comonómeros adicionales, que se pueden polimerizar con etileno,
incluyen monómeros de olefina que tienen de 3 a 12 átomos de
carbono, ácidos carboxílicos (tanto monofuncionales como
difuncionales) insaturados etilénicamente y derivados de tales
ácidos, tales como ésteres (por ejemplo, acrilatos de alquilo) y
anhídridos. Monómeros ejemplares, que se pueden polimerizar con
etileno, incluyen 1-octeno, ácido acrílico, ácido
metacrílico, acetato de vinilo y anhídrido maleico.
Las poliolefinas, por ejemplo, incluyen
polipropileno, polietileno y copolímeros y sus mezclas, así como
terpolímeros
etileno-propileno-dieno. Las
poliolefinas preferidas son polipropileno, polietileno lineal de
alta densidad (HDPE), polietileno de baja densidad lineal
ramificado heterogéneamente (LLDPE), tal como resina de polietileno
DOWLEX (una marca registrada de The Dow Chemical Company),
polietileno de densidad ultrabaja lineal ramificado
heterogéneamente (ULDPE), tal como ATTANE ULDPE (una marca
registrada de The Dow Chemical Company); copolímeros de
a-olefina/etileno lineal, ramificado homogéneamente,
tal como TAFMER (una marca registrada de Mitsui Petrochemicals
Company Limited) y EXACT (una marca registrada de Exxon Chemical
Company); polímeros de \alpha-olefina/etileno
sustancialmente lineal, ramificado homogéneamente, tal como AFFINITY
(una marca registrada de The Dow Chemical Company) y ENGAGE (una
marca registrada de DuPont Dow Elastomers L.L.C) elastómeros de
poliolefina, que se pueden preparar como se describe en las
patentes de EE.UU. nº 5.272.236 y 5.278.272; y polímeros y
copolímeros de etileno polimerizados por radicales libres de alta
presión, tales como polietileno de baja densidad (LDPE),
copolímeros de etileno-ácido acrílico (EAA), tal como PRIMACOR
(marca registrada de The Dow Chemical Company), y copolímeros de
etileno-acetato de vinilo (EVA), tal como polímeros
ESCORENE (una marca registrada de Exxon Chemical Company), y ELVAX
(una marca registrada de E.I. du Pont de Nemours & Co.). Las
poliolefinas más preferidas son los copolímeros de etileno
sustancialmente lineales y lineales ramificados homogéneamente con
una densidad (medida según ASTM D-792) de 0,85 a
0,99 gramos por cm^{3}, una razón de peso molecular medio ponderal
a peso molecular medio numérico (Mw/Mn) de 1,5 a 3,0, un índice de
fusión medido (medido según ASTM D-1238 (190/2,16))
de 0,01 a 100 gramos por 10 minutos, y un I10/I2 de 6 a 20 (medido
según ASTM D-1238 (190/10)).
En general, el polietileno de alta densidad
(HDPE) tiene una densidad de al menos 0,94 gramos por centímetro
cúbico (gramo por cc) (Método de ensayo ASTM
D-1505). El HDPE se produce comúnmente usando
técnicas similares a la preparación de polietilenos lineales de
baja densidad. Tales técnicas se describen en las patentes de
EE.UU. nº 2.825.721; 2.993.876; 3.250.825 y 4.204.050. El HDPE
preferido empleado en la práctica de la presente invención tiene
una densidad de 0,94 a 0,99 gramos por cc y un índice de fusión de
0,01 a 35 gramos por 10 minutos, determinado por el método de
ensayo ASTM D-1238.
Los polisacáridos, que se pueden emplear en la
práctica de la presente invención, son los distintos almidones,
celulosas, hemicelulosas, xilanos, gomas, pectinas y pullulans. Los
polisacáridos son conocidos y se describen, por ejemplo, en la
Encyclopedia of Polymer Science and Technology, 2ª edición,
1987. Los polisacáridos preferidos son almidón y celulosa.
Los polisacáridos modificados, que se pueden
emplear en la práctica de la presente invención, son los ésteres y
éteres de polisacáridos, tal como, por ejemplo, éteres de celulosa y
ésteres de celulosa, o ésteres de almidón y éteres de almidón. Los
polisacáridos modificados son conocidos y se describen, por ejemplo,
en la Encyclopedia of Polymer Science and Technology, 2ª
edición, 1987.
El término "almidón" según se usa en esta
memoria, se refiere a carbohidratos de origen vegetal natural
compuestos principalmente de amilosa y/o amilopectina, e incluye
almidones no modificados, almidones que han sido deshidratados pero
no secados, almidones modificados físicamente, tal como almidones
gelatinizados o cocinados termoplásticos, almidones con un valor
ácido (pH) modificado donde se ha añadido ácido para disminuir el
valor ácido de un almidón hasta un intervalo de 3 a 6, almidones
gelatinizados, almidones no gelatinizados, almidones reticulados y
almidones desintegrados (almidones que no están en forma de
partículas). Los almidones pueden estar en forma granular, de
partículas o en polvo. Se pueden extraer de diversas plantas, tal
como, por ejemplo, patatas, arroz, tapioca, maíz, guisantes y
cereales, tal como centeno, avenas y trigo.
Las celulosas son conocidas y se describen, por
ejemplo, en la Encyclopedia of Polymer Science and
Technology, 2ª edición, 1987. Las celulosas son grandes
polímeros de carbohidratos naturales (polisacáridos) que consisten
en unidades anhidroglucosa unidas por un enlace de oxígeno para
formar largas cadenas moleculares que son esencialmente lineales.
La celulosa se puede hidrolizar para formar glucosa. El grado de
polimerización abarca desde 1000 para pasta soluble a 3500 para
fibra de algodón, dando un peso molecular de 160.000 a 560.000. La
celulosa se pude extraer de tejidos vegetales (madera, grasa y
algodón). Las celulosas se pueden usar en forma de fibras.
El revestimiento envuelve al menos parcialmente
el núcleo polimérico. "Parcialmente" significa generalmente
que al menos 10 por ciento de la superficie del núcleo polimérico
está cubierta por el revestimiento polimérico. Preferiblemente, al
menos 20 por ciento, más preferiblemente al menos 50 por ciento,
incluso más preferiblemente al menos 75 por ciento y lo más
preferiblemente al menos 90 por ciento de la superficie del núcleo
polimérico está cubierta por el revestimiento. Una realización
preferida incluye un revestimiento que cubre esencialmente toda la
superficie del núcleo polimérico o cubre completamente el núcleo
polimérico.
El núcleo polimérico, es preferiblemente
poliolefina, nailon y poliéster. Más preferiblemente, el núcleo
polimérico es polipropileno, homopolímero de polietileno, nailon o
poliéster. Lo más preferiblemente, el núcleo polimérico es
polipropileno que tiene un índice de fluidez en estado fundido de 4
a 20.
El revestimiento comprende un polímero que se
funde-desgasta (polímero FF, del inglés
fusing-fraying). El polímero FF proporciona
la fusión de filamentos según se forma la fibra reforzante, y el
desgaste controlado en los extremos cuando la fibra se mezcla con
partículas inorgánicas, tal como hormigón. El polímero FF también
puede permitir al núcleo ser compatible con otros componentes de
revestimiento, tal como un polímero activador mecánico descrito más
abajo. "Compatible" significa que hay suficiente adhesión del
revestimiento al núcleo de modo que tras la mezcla, por ejemplo, en
el hormigón, las fibras no se separan completamente bajo condiciones
típicas de mezcla, usadas, por ejemplo, en la obtención de
hormigón. También se cree que ayuda a dispensar y dispersar las
fibras cuando se mezclan con hormigón.
El polímero FF puede ser cualquier polímero
siempre y cuando tenga una temperatura de fusión menor que el
núcleo polimérico y de como resultado una adherencia suficiente del
revestimiento al núcleo polimérico. La temperatura de fusión del
polímero FF debería ser lo suficientemente baja de modo que durante
la hilatura de las fibras, el polímero FF permita la fusión del
revestimiento causando la fusión de los filamentos sin afectar
sustancialmente al núcleo polimérico. Se cree que esta fusión
controlada permite el desgaste controlado cuando las fibras se
mezclan después con partículas inorgánicas, tal como hormigón. El
polímero FF también puede proporcionar una unión química mejorada
de la fibra a, por ejemplo, hormigón.
Generalmente, el polímero FF tiene una
temperatura de fusión que es al menos 10ºC inferior a la temperatura
de fusión del núcleo polimérico. Preferiblemente, la temperatura
del polímero FF es al menos 15, más preferiblemente al menos 20 y
lo más preferiblemente al menos 30 a preferiblemente como máximo
100.
De manera ilustrativa, cuando el núcleo de la
fibra es polipropileno que tiene un índice de fluidez de 12, el
polímero FF es deseablemente polietileno que tiene un índice de
fusión entre 5-35 y una densidad entre 0,9 gramos
por cc a 0,965 gramos por cc en asociación con un copolímero de
etileno-estireno, con un contenido de estireno bajo
o un PE de baja densidad (0,870 gramos por cc).
Preferiblemente, el polímero FF es un copolímero
de etileno-estireno con bajo contenido de estireno
(por debajo de 30 por ciento de estireno en peso), copolímero de
etileno-estireno con alto contenido de estireno (por
encima de 60 por ciento de estireno en peso), PE de baja densidad
(por ejemplo, 0,870 gramos por cc), polietileno de baja densidad
injertado con anhídrido maleico (MAH), polipropileno injertado con
anhídrido maleico, copolímero de etileno-ácido acrílico (por
ejemplo, PRIMACOR), polietileno, etileno-ácido metacrílico o sus
combinaciones. Lo más preferiblemente, el polímero FF es copolímero
de etileno-ácido acrílico. El copolímero de etileno-ácido acrílico
es preferiblemente uno que tiene 5-20 por ciento en
peso de grupos ácido acrílico y más preferiblemente
9-14 por ciento en peso de grupos ácido
acrílico.
El revestimiento puede contener otros
componentes, tal como un polímero activador mecánico. El polímero
activador mecánico se puede usar para aumentar la rugosidad de la
superficie de la fibra reforzante, la cual se cree que aumenta la
unión mecánica de la fibra a, por ejemplo, una matriz de hormigón.
El polímero activador mecánico se puede emplear en cualquier
cantidad útil hasta una cantidad de, como máximo, típicamente, 20
por ciento en volumen del revestimiento. El polímero activador
mecánico tiene uno o más de lo siguiente: (i) expansión térmica
suficientemente diferente de la del polímero FF, (ii) immiscible con
el polímero FF, (iii) solubilizado o hinchado por agua y (iv)
presenta comportamiento de fractura en estado fundido, tal que la
superficie de la fibra reforzante es más basta que una fibra
formada sin el polímero activador mecánico. Los ejemplos incluyen
nailon, alcohol polivinílico y poliéter o poliéster con
funcionalidad hidroxi termoplástico.
En general, las fibras se pueden formar mediante
procedimientos bien conocidos, tal como hilatura por fusión,
hilatura húmeda, o hilatura conjugada. Las fibras de la presente
invención se pueden extruir con cualquier tamaño o longitud
deseada. También se pueden extruir con cualquier forma deseada, tal
como, por ejemplo, sección transversal cilíndrica, forma de cruz,
trilobal o de tipo cinta.
Las fibras pueden tener las siguientes
estructuras de la sección transversal de la fibra:
- (1)
- En paralelo
- (2)
- Revestimiento-núcleo
- (3)
- Islas-en-el mar y
- (4)
- Cítrico (tarta segmentada).
Un método para producir fibras bicomponentes en
paralelo se describe en la patente de EE.UU. nº 5.093.061. El
método comprende: (1) alimentar dos corrientes de polímero a través
de orificios por separado y reunirlas a sustancialmente la misma
velocidaded para unirse en paralelo como una corriente combinada por
debajo de la cara superior de la hilera; o (2) alimentar dos
corrientes de polímero por separado a través de orificios, que se
reúnen en la superficie de la hilera, a sustancialmente la misma
velocidad, para unirse en paralelo como una corriente combinada en
la superficie de la hilera. En ambos casos, la velocidad de cada
corriente de polímero en el punto de unión se determina por la
velocidad de la bomba dosificadora y por el tamaño del orificio. La
sección transversal de la fibra tiene una interfase recta entre dos
componentes.
Las fibras en paralelo se usan generalmente para
producir fibras autorrizadas. Todas las fibras autorrizadas
disponibles comercialmente se producen usando un sistema basado en
las diferentes características de encogimiento de cada
componente.
Las fibras bicomponentes de tipo
revestimiento-núcleo son aquellas fibras en las que
uno de los componentes (núcleo) está rodeado completamente por un
segundo componente (revestimiento). La adhesión no siempre es
esencial para la integridad de la fibra.
La manera más común de producir fibras de tipo
revestimiento-núcleo es una técnica en la cual dos
líquidos poliméricos (masas fundidas) se llevan por separado a una
posición muy próxima a los orificios de la hilera y después se
extruyen en forma de revestimiento-núcleo. En el
caso de fibras concéntricas, el orificio que proporciona el
"núcleo" polimérico está en el centro de la salida del orificio
de hilatura, y las condiciones de flujo del núcleo polimérico
fluido se controlan estrictamente para mantener la concentricidad de
ambos componentes en la hilatura. Las modificaciones en los
orificios de la hilera permiten obtener diferentes formas del
núcleo o/y revestimiento dentro de la sección transversal de la
fibra.
La estructura
revestimiento-núcleo se emplea cuando es deseable
para la superficie tener la propiedad de uno de los polímeros, tal
como lustre, capacidad para aceptar colorantes o estabilidad,
mientras que el núcleo puede contribuir a la resistencia y al coste
reducido. Las fibras de tipo revestimiento-núcleo se
usan como fibras rizadas y como fibras de unión en la industria de
textiles no tejidos.
Los métodos para producir fibras bicomponentes
de tipo revestimiento-núcleo se describen en las
patentes de EE.UU. nº 3.315.021 y 3.316.336.
Las fibras de tipo
islas-en-el mar también se denominan
fibras de tipo matriz-filamento, que incluyen fibras
bicomponentes heterogéneas. Un método para producir fibras de tipo
islas-en-el mar se describe en la
patente de EE.UU. nº 4.445.833. El método comprende inyectar
corrientes de núcleo polimérico en corrientes de revestimiento
polimérico a través de pequeños tubos con un tubo para cada
corriente del núcleo. Las corrientes combinadas
revestimiento-núcleo convergen dentro del orificio
de la hilera y forman una corriente conjugada del tipo
islas-en-el mar.
La mezcla de diferentes corrientes poliméricas
con un mezclador estático en el procedimiento de hilatura también
produce fibras bicomponentes del tipo
islas-en-el mar. El mezclador
estático divide y vuelve a dividir la corriente polimérica para
formar una corriente matriz con múltiples núcleos. Este método para
producir fibras de tipo islas-en-el
mar se describe en la patente de EE.UU. nº 4.414.276.
La estructura
islas-en-el mar se emplea cuando es
deseable aumentar el módulo de la fibra, reducir la absorción de
humedad, reducir la capacidad para aceptar colorantes, mejorar la
capacidad para texturizarla o dar a la fibra un aspecto lustroso
extraordinario.
Las fibras bicomponentes de tipo cítrico o
bicomponentes de tipo tarta segmentada se pueden obtener mediante
distribución de polímeros y/o modificaciones de la hilera de la
unidad empleada en los métodos descritos anteriormente para
producir las fibras en paralelo,
revestimiento-núcleo o
islas-en-el mar. Por ejemplo,
introduciendo una primera corriente de polímero y una segunda
corriente de polímero alternativamente a través de ocho canales
radiales hacia el orificio de la hilera en lugar de dos canales, la
fibra resultante es una fibra de tipo cítrico de ocho segmentos. Si
el orificio de la hilera tiene la configuración de tres o cuatro
ranuras en un círculo (una configuración de orificio común para
producir fibras huecas), la fibra es una fibra de tipo cítrico
hueca con ocho segmentos. La fibra de tipo cítrico hueca también se
puede obtener por el uso de configuraciones de orificio de la
hilera especiales con una boquilla extrusora del
revestimiento-núcleo, como se describe en las
patentes de EE.UU. nº 4.246.219 y 4.357.290.
Un artículo de hormigón comprende hormigón que
tiene una fibra reforzante, donde al menos 50 por ciento de la
fibra reforazante está desgastada solamente en los extremos de las
fibras reforzantes. "Desgastado" se usa de la misma manera que
se ha descrito anteriormente.
El hormigón usado para formar el artículo de
hormigón de esta invención puede ser cualquier hormigón adecuado,
tal como los conocidos en la técnica. Generalmente, el hormigón es
una mezcla que comprende cemento Portland. El cemento Portland se
usa como se entiende comúnmente en la técnica y se define en
Hawley's Condensed Chemical Dictionary12^{th} Ed., R.
Lewis, Van Nostrand Co., NY, p. 239, 1993.
Se entiende que la fibra reforzante en el
hormigón es un sólido en condiciones ambiente. En otras palabras,
el polímero se añade como un objeto sólido y es un sólido después de
curarse el hormigón.
La cantidad de fibra reforzante en el hormigón
generalmente abarca de 0,05 por ciento en volumen a 10 por ciento
en volumen del artículo de hormigón. Preferiblemente, la cantidad
del polímero reforzante es al menos 0,1 por ciento, más
preferiblemente al menos 0,3 por ciento y lo más preferiblemente al
menos 0,5 por ciento a preferiblemente como máximo 3 por ciento,
más preferiblemente como máximo 2 por ciento y lo más
preferiblemente como máximo 1,5 por ciento en volumen del
artículo.
El artículo de hormigón se puede obtener
mezclando la fibra reforzante, agua y hormigón de cualquier manera
adecuada. Preferiblemente, los componentes secos del hormigón (por
ejemplo, cemento, arena y gravilla) se mezclan primero en seco y
después se mezcla agua para obtener una mezcla húmeda. Con
posterioridad, la fibra reforzante se mezcla con la mezcla húmeda
durante un tiempo suficiente para desgastar los extremos de al menos
50 por ciento de las fibras, pero no tanto como para que las fibras
comiencen a fibrilarse completamente, por ejemplo, tal que la
superficie específica de las fibras aumente sustancialmente más de
10 veces la superficie específica de las fibras originales.
Después, esta mezcla se cuela, se gunita o se moldea o se dispensa
mediante cualquier método adecuado, tal como los conocidos en la
técnica.
Generalmente, el hormigón se mezcla con la fibra
reforzante durante al menos 30 segundos a como máximo 20 minutos.
Preferiblemente, el tiempo de mezcla es al menos 1 minuto, más
preferiblemente al menos 2 minutos y lo más preferiblemente al
menos 3 minutos a preferiblemente como máximo 15 minutos, más
preferiblemente como máximo 10 y lo más preferiblemente, como
máximo 5 minutos.
Se pueden añadir a la mezcla otros aditivos
útiles en la formación de hormigón, tal como los conocidos en la
técnica. Los ejemplos incluyen superplastificantes, reductores de
agua, sílice pirógena, escoria de horno, incorporadores de aire,
inhibidores de corrosión y emulsiones poliméricas.
Todos los porcentajes son en peso mientras no se
especifique de otra manera.
\vskip1.000000\baselineskip
Un revestimiento estaba comprendido de 80 por
ciento de polietileno (PE) (densidad 0,913), 10 por ciento de PE
0,955 injertado con anhídrido maleico (MAH) y 10 por ciento de
etileno-estireno con 30 por ciento de copolímero de
estireno y un núcleo de polipropileno (PP) que tiene un índice de
fluidez de 12. Cada uno de estos se obtuvo en The Dow Chemical
Company, Midland, MI.
La fibra se produjo en Hills Inc. (W.
Melbourne,Fl) usando un equipo de hilatura por fusión disponible
comercialmente. Se eligió una configuración redonda, sin embargo,
se pueden usar también otras formas tal como trilobal, trilobal
punteado y en cruz, tarta segmentada micro-denier,
islas-en-el mar y en tiras. Las
fibras de tipo revestimiento/núcleo se fabricaron con una razón de
revestimiento a núcleo de 25:75 a 40:60 en peso. Las condiciones
usadas para formar la fibra fueron:
\vskip1.000000\baselineskip
Temperatura de extrusión (ºC)
| Zona | Revestimiento mezcla de PE | Núcleo de PP |
| 1 | 86 | 215 |
| 2 | 193 | 240 |
| 3 | 220 | 250 |
| 4 | 217 | 260 |
| Estado fundido | 266 | |
| Presión del extrusor: 750 psi (5,2 MPa) | ||
| Velocidad del rodillo de denier: 160 rpm | ||
| Velocidad del rodillo de tensión: 163 rpm | ||
| Tasa de estiramiento: 8:1 | ||
| Temperatura de enfriamiento: 55ºF (13ºC) | ||
| Temperatura del rodillo de tensión: 93ºC | ||
| Temperatura del cilindro estirador nº 1: 110ºC | ||
| Temperatura del cilindro estirador nº 2: 130ºC | ||
| Temperatura del cabezal de hilatura: 270ºC | ||
| \begin{minipage}[t]{100mm}Producto de acabado para hilatura opcional (tensioactivo): (5656 de Gouldstone Technologies, Monroe, Carolina del Norte) 12 por ciento en peso en agua (aplicado antes de la fusión de las fibras).\end{minipage} |
\vskip1.000000\baselineskip
La fibra reforzante consistía en 72 microfibras
(filamentos) fundidos y tenían un denier global de 1800 (2 mg/cm;
200 tex) (72 filamentos), una tenacidad de 4,5 gramos por denier
(40,5 g/tex) y un alargamiento de 29 por ciento.
Un revestimiento estaba comprendido de 80 por
ciento de PE(densidad 0,913 gramos por cc), 10 por ciento de
etileno-ácido acrílico (PRIMACOR^{TM})) y 10 por ciento de
etileno-estireno con 30 por ciento de copolímero de
estireno y un núcleo de PP que tiene un índice de fluidez de 12.
Cada uno de estos se obtuvo en The Dow Chemical Company, Midland,
MI. Esta fibra reforzante se obtuvo de manera similar al ejemplo
1.
\vskip1.000000\baselineskip
Un revestimiento estaba comprendido de 80 por
ciento de PE (0,913 gramos por cc), 10 por ciento de PE de 0,870
injertado con MAH y 10 por ciento de PE de 0,955 gramos por cc
injertado con MAH y un núcleo de PP que tiene un índice de fluidez
de 20. Cada uno de estos se obtuvo en The Dow Chemical Company,
Midland, MI. Esta fibra reforzante se obtuvo de manera similar al
ejemplo 1.
\vskip1.000000\baselineskip
Un revestimiento estaba comprendido de 80 por
ciento de PE (0,913 gramos por cc), 10 por ciento de copolímero de
etileno-ácido metacrílico (EMAA), 10 por ciento de
etileno-estireno con 30 por ciento de estireno y un
núcleo de PP que tiene un índice de fluidez de 4. Cada uno de estos
se obtuvo en The Dow Chemical Company, Midland, MI. Esta fibra
reforzante se obtuvo de manera similar al ejemplo 1.
\vskip1.000000\baselineskip
Un revestimiento estaba comprendido de 70 por
ciento de PE (0,913g/cc), 20 por ciento de etileno-ácido acrílico,
10 por ciento de etileno-estireno con
20-35 por ciento de copolímero de estireno y un
núcleo de PP que tiene un índice de fluidez de 12. Cada uno de
estos se obtuvo en The Dow Chemical Company, Midland, MI. Esta fibra
reforzante se obtuvo de manera similar al ejemplo 1.
\vskip1.000000\baselineskip
Un revestimiento estaba comprendido de 80 por
ciento de PE (0,913 gramos por cc), 10 por ciento de copolímero de
etileno-ácido acrílico con 9,6 por ciento de grupos ácido, 10 por
ciento de PE de baja densidad (0,870 gramos por cc) injertado con
anhídrido maleico y un núcleo de PP que tiene un índice de fluidez
de 12. Cada uno de estos se obtuvo en The Dow Chemical Company,
Midland, MI. Esta fibra reforzante se obtuvo de manera similar al
ejemplo 1.
\vskip1.000000\baselineskip
Se preparó una mezcla de hormigón mezclando
12,95 por ciento en volumen de cemento Portland (Holnam^{TM}) Tipo
1), 35,28 por ciento en volumen de arena (2NS), 28,9 por ciento en
volumen de gravilla, 21,38 por ciento en volumen de agua corriente,
0,49 por ciento de superplastificante (suponiendo 40 por ciento de
sólidos-WRDA-19 de WR Grace) y 1,0
por ciento en volumen de fibras poliméricas. La razón de cemento a
agua fue 0,52.
Las fibras poliméricas eran una fibra
bicomponente que comprendían un núcleo de polipropileno y un
revestimiento que comprendía una mezcla basada en PE. El
polipropileno era un polipropileno con un índice de fluidez de 12
(polipropileno INSPIRE^{TM}) H509-12G, disponible
en The Dow Chemical Company, Midland, MI) y constituía 70 por
ciento en peso de la fibra.
Los ingredientes secos (por ejemplo, cemento,
arena y gravilla) se añadieron primero y después se añadió agua
para obtener una mezcla base. La fibra reforzante (2 pulgadas (50,8
mm) de largo) se añadió después a la mezcla base. La dispensación
fue fácil y las fibras no mostraron tendencia alguna a entrelazarse
y a ovillarse. El tiempo de mezcla total fue 5 minutos. El asiento
medido para esta mezcla de hormigón fue 120 mm y el contenido en
aire fue 6 por ciento. Las fibras se fibrilan en los extremos de la
fibra lo suficiente para aumentar la superficie específica hasta 2
veces la superficie específica original de las fibras. (Con fines
comparativos, el asiento de una mezcla de hormigón que contiene
fibras fibriladas hasta 5 veces es 75 mm y en monofilamentos
individuales es 40 mm.) La mezcla de hormigón que contiene fibras se
colocó en moldes en forma de barra rectangulares que tenían 4
pulgadas (101,6 mm) por 4 pulgadas (101,6 mm) por 14 pulgadas (355,6
mm) y se curó en un baño de agua a temperatura constante de 20ºC
durante 14 días. Además, la mezcla de hormigón que contiene las
fibras se curó durante 1 y 14 días en las mismas condiciones en
moldes cilíndricos (diámetro de 3 pulgadas (76,2 mm) y altura de 6
pulgadas (152,4 mm)).
Tras 14 días de curado, las barras rectangulares
tenían una resistencia al primer agrietamiento media de 4,1 MPa
(oscila entre 3,9 y 4,6), determinada en un ensayo de flexión en
cuatro puntos. La tenacidad fue 30-40 Nm usando el
método de tenacidad japonés JSCE SF4. La resistencia a la compresión
de las barras cilíndricas tras 1 y 14 días de curado fue 16 MPa y
36 MPa medida según un ensayo de compresión estándar.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo comparativo
1
Las barras de hormigón sin fibras se obtuvieron
de la misma manera que se ha descrito en el ejemplo 1. El valor
del asiento fue 200 mm. Los resultados para estas barras fueron como
sigue. La resistencia media de flexión al primer agrietamiento tras
14 días de curado fue 4,5 MPa. La tenacidad media fue 1 Nm. La
resistencia a la compresión de estas barras tras 1 y 14 días de
curado fue 15 MPa y 42 MPa.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo comparativo
2
Las barras de hormigón se obtuvieron de la misma
manera que en el ejemplo 1, excepto que las fibras eran fibras
rizadas de polipropileno disponibles comercialmente en Synthetic
Ind. (Synthetic Ind., Chatanooga, TN). La fibra tenía una longitud
de 2 pulgadas (50,8mm), tenía una sección transversal de 0,6
mm^{2} y una tenacidad de 4,5 gramos por denier (40 g/tex). Las
fibras dispensadas en el hormigón se mezclaron sin entrelazarse y
no se observó que se ovillaran. Esta fibra no proporciona
fibrilación alguna, y como resultado, no se ve afectado el asiento
(200 mm). La resistencia media de flexión al primer agrietamiento
tras el curado de 14 días fue 3,8 MPa. La tenacidad fue 25 Nm. La
resistencia a la compresión de las barras tras 1 y 14 días de curado
fue 15 MPa y 37 MPa, respectivamente.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo comparativo
3
Las barras de hormigón se obtuvieron de la misma
manera que en el ejemplo 1, excepto que las fibras eran fibras de
polipropileno comerciales de WR Grace Corp (Boston, MA). La fibra
tenía una longitud de 2 pulgadas (50,8 mm). La fibra mostró una
tendencia a entrelazarse muy fuerte y se tenía que dispensar
individualmente en el hormigón. El valor del asiento de la mezcla
de hormigón fue 125 mm. La fibra mostró muy poca fibrilación
(incluso si el tiempo de mezcla se aumentaba a 10 y 20 minutos) 1,3
veces de la superficie específica original. La resistencia media de
flexión al primer agrietamiento tras el curado de 14 días fue 4,2
MPa. La tenacidad media fue 28 Nm. La resistencia a la compresión
de las barras tras 1 y 14 días de curado fue 12 MPa y 35 MPa,
respectivamente.
\vskip1.000000\baselineskip
La fibra del ejemplo 2 se usó para preparar
varias mezclas según el método del ejemplo 7. El tiempo de mezcla
de la fibra en el hormigón se varió para conseguir diferentes
niveles de desgaste. Las mezclas de hormigón que contienen fibras
se colaron en un molde de 4 por 4 por 14 pulgadas (101,6 por 101,6
por 355,6 mm) y se curaron durante 28 días. La tenacidad se midió
usando un estándar de tenacidad japonés.
| Mezcla | Tiempo de mezcla | Superficie específica de la fibra | Tenacidad |
| (min) | desgastada frente a la superficie | (Nm) | |
| específica de la fibra original | |||
| (SA_{f}/SA_{o}) | |||
| A | 3 | 1,5 | 31 |
| B | 5 | 2 | 34 |
| C | 10 | 3 | 36 |
| D | 15 | 5,6 | 34 |
| E | 17 | 9,5 | 27 |
| F | 20 | 13,5 | 21 |
El aumento en la superficie específica se midió
contando en el microscopio monofilamentos individuales que se
desgastaron de la fibra original y convirtiendo el número y la
longitud de las piezas desgastadas en superficie específica. Se
midieron veinte fibras en cada caso para calcular el número medio de
monofilamentos desgastados.
Se usó la fibra del ejemplo 5 para preparar
varios lotes de hormigón según el método del ejemplo 7 y variando
el tiempo de mezcla como en el ejemplo 8.
| Mezcla | Tiempo de mezcla | Superficie específica de la fibra | Tenacidad |
| (min) | desgastada frente a la superficie | (Nm) | |
| específica de la fibra original (SA_{f}/SA_{o}) | |||
| A | 1 | 1,5 | 30 |
| B | 3 | 2 | 33 |
| C | 5 | 5,8 | 32 |
| D | 7 | 9,6 | 27 |
| E | 10 | 16 | 21 |
| F | 15 | 20 | 17 |
Los ejemplos 8 y 9 demuestran que diferentes
revestimientos poliméricos tienen diferentes velocidades de
fibrilación. También se muestra que el aumento de superficie
específica, como se determinó microscópicamente, se puede usar como
un indicador para mostrar que las fibras se han fibrilado demasiado
(es decir, las fibras no se han desgastado predominantemente en los
extremos).
Claims (57)
1. Un método para preparar un artículo
de hormigón que comprende mezclar hormigón, agua y fibras
reforzantes que comprenden al menos dos filamentos enlazados y curar
la mezcla para formar el artículo de hormigón, caracterizado
porque los filamentos comprenden un núcleo polimérico del que al
menos 10% de la superficie está cubierta por un revestimiento
polimérico que comprende un polímero que se
funde-desgasta que tiene una temperatura de fusión
inferior a la del núcleo polimérico, tal que, durante dicha mezcla,
al menos 50% de las fibras reforzantes se desgastan solamente en un
extremo o extremos de la fibra sin separarse en dos o más
fibras.
2. Un método de la reivindicación 1,
en el que al menos 60 por ciento de las fibras reforzantes se
desgastan solamente en un extremo o extremos durante dicha
mezcla.
3. Un método de la reivindicación 2,
en el que al menos 75 por ciento de las fibras reforzantes se
desgastan solamente en un extremo o extremos de las fibras
reforzantes.
4. Un método de la reivindicación 3,
en el que al menos 90 por ciento de las fibras reforzantes se
desgastan solamente en un extremo o extremos de las fibras
reforzantes.
5. Un método de la reivindicación 4,
en el que al menos 95 por ciento de las fibras reforzantes se
desgastan solamente en un extremo o extremos de las fibras
reforzantes.
6. Un método de una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el tiempo de mezcla es al
menos 30 segundos a como máximo 20 minutos.
7. Un método de la reivindicación 6,
en el que el tiempo de mezcla es 1 a 15 minutos.
8. Un método de la reivindicación 7,
en el que el tiempo de mezcla es 2 a 10 minutos.
9. Un método de la reivindicación 8,
en el que el tiempo de mezcla es 3 a 5 minutos.
10. Un método de una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que núcleo polimérico es una
poliolefina, nailon o poliéster.
11. Un método de la reivindicación 10,
en el que el núcleo polimérico es un polipropileno.
12. Un método de la reivindicación 11,
en el que el núcleo polimérico es polipropileno que tiene un índice
de fluidez de 4 a 20.
13. Un método de una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el polímero que se
funde-desgasta tiene una temperatura de fusión que
es al menos 10ºC inferior a la temperatura de fusión del núcleo
polimérico.
14. Un método de la reivindicación 13,
en el que el polímero que se funde-desgasta tiene
una temperatura de fusión que es al menos 15ºC inferior a la
temperatura de fusión del núcleo polimérico.
15. Un método de la reivindicación 14,
en el que el polímero que se funde-desgasta tiene
una temperatura de fusión que es 20 a 100ºC inferior a la
temperatura de fusión del núcleo polimérico.
16. Un método de la reivindicación 15,
en el que el polímero que se funde-desgasta tiene
una temperatura de fusión que es 30 a 100ºC inferior a la
temperatura de fusión del núcleo polimérico.
17. Un método de una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el polímero que se
funde-desgasta es polietileno de baja densidad,
copolímero de etileno-estireno, polietileno de baja
densidad injertado con anhídrido maleico, polipropileno injertado
con anhídrido maleico, copolímero de etileno-ácido acrílico,
polietileno, etileno-ácido metacrílico o sus combinaciones.
18. Un método de la reivindicación 17,
en el que el polímero que se funde-desgasta es un
copolímero de etileno-ácido acrílico.
19. Un método de la reivindicación 18,
en el que el polímero que se funde-desgasta es
copolímero de etileno-ácido acrílico que contiene 5 a 20% en peso
de grupos ácido acrílico.
20. Un método de la reivindicación 19,
en el que el polímero que se funde-desgasta es
copolímero de etileno-ácido acrílico que contiene 9 a 14% en peso
de grupos ácido acrílico.
21. Un método de una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que revestimiento contiene un
polímero activador mecánico.
22. Un método de la reivindicación 21,
en el que el polímero activador mecánico es nailon, alcohol
polivinílico, poliéter o poliéster con funcionalidad hidroxi
termoplástico o sus combinaciones.
23. Un método de una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que las fibras, tras la mezcla,
tienen una superficie específica de dos a diez veces la superficie
de dichas fibras antes de la mezcla.
24. Un método de la reivindicación 23,
en el que la superficie específica, tras la mezcla, es dos a cinco
veces la superficie de dichas fibras antes de la mezcla.
25. Un método de la reivindicación 24,
en el que la superficie específica, tras la mezcla, es 2 a 3 veces
la superficie específica antes de la mezcla.
26. Un método de una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que las fibrillas desgastadas
tienen como máximo la mitad de la longitud de la fibra antes de
desgastarse.
27. Un método de la reivindicación 26,
en el que las fibrillas desgastadas tienen como máximo dos quintos
de la longitud de la fibra antes de desgastarse.
28. Un método de la reivindicación 27,
en el que las fibrillas desgastadas tienen como máximo un tercio de
la longitud de la fibra antes de desgastarse.
29. Un método de la reivindicación 28,
en el que las fibrillas desgastadas tienen como máximo un cuarto de
la longitud de la fibra antes de desgastarse.
30. Un método de una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que cada fibra comprende 12 a
1000 filamentos enlazados.
31. Un método de la reivindicación 30,
en el que cada fibra comprende 36 a 500 filamentos enlazados.
32. Un método de la reivindicación 31,
en el que cada fibra comprende 72 a 350 filamentos enlazados.
33. Un método de una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que las fibras tienen una
longitud de 6,3 a 101,6 mm (0,25 a 4 pulgadas).
34. Un método de la reivindicación 33,
en el que las fibras tienen una longitud de 15,24 a 76,2 mm (0,6 a
3 pulgadas).
35. Un método de una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que cada filamento tiene un área
transversal de 0,5 a 1000 \mum.
36. Un método de la reivindicación 35,
en el que cada filamento tiene un área transversal de 1 a 500
\mum.
37. Un método de una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que cada fibra tiene un área
transversal de 2 a 2000 \mum.
38. Un método de la reivindicación 37,
en el que cada fibra tiene un área transversal de 6 a 500
\mum.
39. Un método de la reivindicación 38,
en el que cada fibra tiene un área transversal de como máximo 100
\mum.
40. Un método de la reivindicación 39,
en el que cada fibra tiene un área transversal de como máximo 50
\mum.
41. Un método de una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el núcleo polimérico
comprende 50 a 95 por ciento en volumen de la fibra reforzante.
42. Un método de la reivindicación 41,
en el que el núcleo polimérico comprende 55 a 75 por ciento en
volumen de la fibra reforzante.
43. Un método de la reivindicación 42,
en el que el núcleo polimérico comprende 60 a 75 por ciento en
volumen de la fibra reforzante.
44. Un método de la reivindicación 43,
en el que el núcleo polimérico comprende 65 a 75 por ciento en
volumen de la fibra reforzante.
45. Un método de una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el revestimiento cubre al
menos 20 por ciento de la superficie del núcleo polimérico.
46. Un método de la reivindicación 45,
en el que el revestimiento cubre al menos 50 por ciento de la
superficie del núcleo polimérico.
47. Un método de la reivindicación 46,
en el que el revestimiento cubre al menos 75 por ciento de la
superficie del núcleo polimérico.
48. Un método de la reivindicación 47,
en el que el revestimiento cubre toda la superficie del núcleo
polimérico.
49. Un método de la reivindicación 1, en
el que el núcleo polimérico es polipropileno que tiene un índice de
fluidez de 8 a 16.
50. Un método de la reivindicación 49,
en el que el polímero que se funde-desgasta es
copolímero de etileno-ácido acrílico o copolímero de
etileno-estireno.
51. Un método de la reivindicación 1, en
el que el núcleo polimérico es un núcleo polimérico de polipropileno
y el polímero que se funde/desgasta se selecciona entre polietileno
de baja densidad, polietileno de baja densidad injertado con
anhídrido maleico, copolímero de etileno-estireno,
polietileno que tiene un índice de fusión de 5 a 35 y una densidad
de 0,9 gramos por cc a 0,965 gramos por cc, copolímero de
etileno-ácido acrílico y sus combinaciones.
52. Un método de la reivindicación 51,
en el que el polímero que se funde/desgasta es un copolímero de
etileno-ácido acrílico.
53 Un método de la reivindicación 51,
en el que la fibra reforzante está en una bolsa de papel cuando se
añade a la mezcla y las fibras se dispersan completamente
uniformemente en la mezcla en un tiempo de mezcla de 5 minutos.
54. Un artículo de hormigón que
comprende hormigón que tiene fibras reforzantes que comprenden al
menos dos filamentos enlazados, caracterizado porque los
filamentos comprenden un núcleo polimérico del que al menos 10% de
la superficie está cubierta por un revestimiento polimérico que
comprende un polímero que se funde-desgasta que
tiene una temperatura de fusión inferior a la del núcleo polimérico
y al menos 50% de las fibras reforzantes se desgastan solamente en
un extremo o extremos de las fibras reforzantes sin separarse en
dos o más fibras.
55. Un artículo de hormigón de la
reivindicación 54, en el que las fibras reforzantes son como se
define en cualquiera de las reivindicaciones 10 a 51.
56. Una fibra reforzante para usar
hormigón reforzante, la cual tiene una longitud de 6,3 a 101,6 mm
(0,25 a 4 pulgadas) que comprende al menos dos filamentos enlazados,
caracterizada porque los filamentos comprenden un núcleo
polimérico, del que al menos 10% de la superficie está cubierta por
un revestimiento polimérico que comprende un polímero que se
funde-desgasta que tiene una temperatura de fusión
inferior a la del núcleo polimérico, tal que la fibra reforzante
cuando se mezcla durante un tiempo de 30 segundos a 20 minutos
usando un mezclador de hormigón que tiene una mezcla de hormigón de
50 a 70 por ciento en peso de cemento Portland con agregado balance
y una razón de cemento Portland a agua de 0,4 a 0,6 en peso, se
desgasta solamente en un extremo o extremos de la fibra sin
separarse en dos o más fibras.
57. Una fibra reforzante de la
reivindicación 56, en la que el núcleo polimérico es un núcleo
polimérico de polipropileno y el polímero que se funde/desgasta se
selecciona entre polietileno de baja densidad, polietileno de baja
densidad injertado con anhídrido maleico, copolímero de
etileno-estireno, polietileno que tiene un índice
de fusión de 5 a 35 y una densidad de 0,9 gramos por cc a 0,965
gramos por cc, copolímero de etileno-ácido acrílico y sus
combinaciones.
58. Una fibra reforzante de la
reivindicación 56, en la que las fibras reforzantes son como se
define en cualquiera de las reivindicaciones 10 a 49 y 51.
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