ES2277593T3 - Material cementoso extrudible. - Google Patents
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Abstract
El uso de uno o más agentes dispersantes en la extrusión de un material cementoso con los propósitos de incrementar la eficacia de un agente mejorador de la viscosidad durante la extrusión, con un uso en donde el agente mejorador de la viscosidad se proporciona como 0, 3 a 5% en peso de sólidos secos del material cementoso y el agente dispersante se proporciona como 0, 05 a 0, 5% en peso de sólidos secos del material cementoso.
Description
Material cementoso extrudible.
La presente invención se refiere a productos
para la construcción y particularmente a productos para la
construcción de cemento reforzados con fibras.
Los tableros de cemento reforzados con fibras y
otros productos se han usando ampliamente como materiales en
paredes, techos, tejados, suelos, etc; de construcciones y como
sustitutos para estructuras, elementos de madera, etc.
Existen muchos métodos para conformar y perfilar
tales productos de cemento reforzados con fibras (FRC, del inglés
Fibre Reinforced Cement) que incluyen el proceso de láminas
Hatschek, el proceso de conductos Mazza, el proceso de láminas
Magnani, el moldeado por inyección, el apilamiento manual, el
moldeado, el prensado en filtro, el conformado por rodillo, etc.
La extrusión de productos de cemento con fibras
se ha llevado a la práctica a un nivel limitado debido a que tiene
un número de dificultades que han reducido su viabilidad comercial.
En el proceso de extrusión, se hace pasar por la fuerza a una
suspensión o pasta cementosa a través de una matriz y el material
puede someterse a elevadas presiones. Por esta razón, es importante
que la pasta o suspensión tenga buenas características de fluidez.
La formulación cementosa a menudo contiene elementos que están
presentes casi exclusivamente como ayudantes para el procesado, para
incrementar las propiedades de fluidez, las propiedades de retención
del perfil o para mejorar el acabado de la superficie. Un tipo común
de estos aditivos puede clasificarse de una forma genérica como
agente mejorador de la viscosidad (VEA, del inglés Viscosity
Enhancing Agent) o "ligante". Una función principal de estos
aditivos es incrementar la viscosidad de la fase líquida, y
contrarrestar problemas tales como la segregación de las fases
líquida y sólida ("retención de agua"), la falta de una
retención del perfil, la dispersión no uniforme de los componentes
sólidos, etc.
Para materiales tales como las arcillas
extrudidas en la industria de la cerámica y del ladrillo, las buenas
propiedades de fluidez inherentes a la arcilla implica que el uso de
tales VEA se pueda minimizar, y por lo tanto, abaratarse. Sin
embargo, si las suspensiones de sólidos que requieren conformarse no
son plásticas (tales como las pastas o suspensiones cementosas), y
son resistentes de una forma inherente a fluir, los aditivos son, a
menudo, caros materiales de polímero orgánico de elevado peso
molecular. Además, la demanda por agentes mejoradores de la
viscosidad se puede incrementar debido a la presencia de fibras de
refuerzo, especialmente si estas fibras resultan muy difícil de
dispersar o si no tienen unas buenas características de retención de
agua.
Generalmente el amianto tiene mejores
propiedades de retención de agua y de suspensión que las fibras de
pulpa, y cuando se usa como material de refuerzo en las
composiciones cementosas, se requiere un uso menos extensivo de los
agentes mejoradores de la viscosidad, sin embargo, como es bien
conocido en la técnica, el uso de fibras de amianto está declarado
como ilegal en muchos países e incluso, en aquellos países en donde
su uso es legal, no es deseable.
Por consiguiente, se han reunidos esfuerzos
previos en fibras de refuerzo sin amianto para pastas cementosas de
extrusión y, en particular, para elegir o tratar tales fibras sin
amianto de forma que su características de retención de agua y
dispersión las hagan aptas para su uso en el moldeo por extrusión
con un uso mínimo de agentes mejoradores de la viscosidad. Por
ejemplo, el documento de Patente de los EE.UU. número 5.891.374
describe un proceso para producir un material compuesto de matriz de
cemento reforzado con fibra. En este documento, el cemento
hidráulico, el agua y pequeñas cantidades de ligante soluble en agua
se mezclan junto con fibras sintéticas para producir un producto de
material compuesto extrudido y curado. Opcionalmente, se puede
añadir un agente reductor del agua para ayudar a un alineamiento
preferencial de las fibras en la dirección portante de la
carga.
Tales fibras sintéticas se usan normalmente. Sin
embargo, estas fibras son caras y algunas no se pueden curar a
elevadas temperaturas tales como las existentes en un autoclave. En
la actualidad, las fibras de madera resultan la principal elección
para fibras destinadas a reforzar materiales compuestos de cemento
para materiales de construcción, debido a que éstas muestran un
excelente comportamiento con respecto a la resistencia mecánica, a
la dureza y a la durabilidad a un bajo coste. Sin embargo, las
composiciones de cemento capaces de ser extrudidas que contienen
fibras de pulpa de madera tienen requisitos muy estrictos para la
modificación de la reología y se requiere el uso de caros
materiales de polímero orgánico de elevado peso molecular como
agentes mejoradores de la viscosidad.
Se cree que el agente mejorador de la viscosidad
desarrolla dos funciones. En primer lugar, actúa como un agente
espesante de la suspensión de elevado contenido en sólidos para
incrementar las propiedades de retención del agua de la suspensión,
y en segundo lugar, también lubrifica las partículas suspendidas
permitiendo de ese modo fluir a la suspensión de elevado contenido
en sólidos bajo deformación sin segregación y separación de
fases.
Se cree que la eficacia de tal agente mejorador
de la viscosidad es una combinación de tres acciones, a saber:
- -
- adsorción del agua por parte de las moléculas de polímero de cadena larga, incrementando de la viscosidad del agua de mezcla,
- -
- asociación de cadenas de polímero adyacentes, bloqueando además el movimiento del agua, y
- -
- entrelazado y entrecruzando las cadenas de polímero, comportándose de ese modo como un agente reductor de tamaño puro.
Para las suspensiones que implican cemento y
fibra de pulpa procesadas mediante extrusión, los agentes
mejoradores de viscosidad usados generalmente son éteres de celulosa
de elevada viscosidad tales como metilcelulosa,
hidroxipropilmetilcelulosa o hidroxietilmetilcelulosa. El documento
de Patente de los EE.UU. número 5.047.086 describe el uso de
alquilcelulosa de viscosidad extremadamente elevada (>80.000 cps
en disolución al 2% a 20ºC) y/o hidroxialquilalquilcelulosa a
niveles de 0,2-1% en peso en la preparación de estas
composiciones. Este documento de Patente también describe que si se
usan categorías de viscosidad reducida
(12.000-40.000 cps en disolución al 2% a 20ºC) para
estos compuestos (parecidos a los usados en las composiciones para
extrusión de cemento/fibras de amianto), se requieren niveles de
adición mucho más elevados.
Aún cuando se fabrican las piezas por moldeo con
tales agentes de categoría de elevada viscosidad en un esfuerzo para
minimizar la cantidad utilizada, la relación de coste de agente
mejorador de la viscosidad a coste de moldeo por extrusión puede
estar en el orden de un cuarto a un medio. Así, resulta claro que
sea enormemente deseable cualquier método para reducir el coste y/o
la cantidad de agentes mejoradores de viscosidad necesaria para
obtener una capacidad de moldeo excelente.
Además del aspecto del coste, los agentes
mejoradores de la viscosidad de elevada eficacia como
hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC, del inglés hydroxypropyl methyl
cellulose) e hidroxietilmetilcelulosa (HEMC, del inglés hydroxyethyl
methyl cellulose) experimentan un fenómeno conocido como gelación a
temperatura elevada. Es decir, la viscosidad del agente sufre un
incremento acusado cuando la temperatura supera una temperatura
limite específica, conocida como temperatura de gel. La temperatura
de gel para estos agentes mejoradores de la viscosidad varía de
forma concreta con la estructura química (por ejemplo, con el grado
de substitución, etc.). Aunque este fenómeno puede ser útil en
algunas aplicaciones, es limitante en otras. Por ejemplo, en algún
caso para hacer frente al aumento de la temperatura en el tambor de
extrusión durante periodos largos de operación rápida se requieren
camisas de refrigeración con la finalidad de mantener al material
extrudido por debajo de la temperatura de gel correspondiente al
agente mejorador de la viscosidad que se está usando. Como resultado
de ello, en algunos ejemplos, se prefieren agentes mejoradores de la
viscosidad con elevadas temperaturas de gel para eliminar esta
complicación. Por lo tanto, capacidad de usar un tipo de agente
mejorador de la viscosidad que no sufra gelación térmica (como la
hidroxietilcelulosa (HEC, del inglés hydroxyethyl cellulose) sería
una gran ventaja en ciertas aplicaciones.
La solicitante ha encontrado que mediante la
adición de un agente dispersante apto se puede incrementar la
eficacia del agente mejorador de la viscosidad en la extrusión de un
material cementoso. La referencia para incrementar la eficacia del
agente mejorador de la viscosidad se toma en relación a la adición
del agente dispersante apto en cantidad suficiente para proporcionar
uno de los tres resultados indicados a continuación:
- i)
- mantener la capacidad de extrusión con menos agente mejorador de la viscosidad, comparada con la dosis convencional sin agente de suspensión,
- ii)
- mantener la capacidad de extrusión con el uso de un agente mejorador de la viscosidad de categoría inferior (más barato) usado de forma convencional, o
- iii)
- mejorar la capacidad de extrusión para la misma cantidad del agente mejorador de la viscosidad, comparada con la dosis convencional.
A menos que se indique claramente en el contexto
otra cosa, en la totalidad de la memoria y de las reivindicaciones,
las palabras "comprende", "que comprende" y semejantes se
interpretan en un sentido amplio y opuesto a un sentido exclusivo o
exhaustivo; es decir, en el sentido de "que incluye, pero no
limitado a".
La presente invención proporciona el uso de uno
o más agentes dispersantes en la extrusión de un material cementoso
con el propósito de incrementar la eficacia de un agente mejorador
de la viscosidad durante la extrusión, siendo un uso en donde el
agente mejorador de la viscosidad se proporciona como 0,3 a 5% en
peso de sólidos secos del material cementoso y el agente dispersante
se proporciona como 0,05 a 0,5% en peso de sólidos secos del
material cementoso.
Los agentes dispersantes, también conocidos como
plastificantes o super plastificantes, se han usado desde hace
tiempo en la industria del hormigón para mejorar la trabajabilidad
de la pasta o para incrementar la fluidez. Las fuerzas de atracción
existentes entre las partículas de cemento que causan la
aglomeración se neutralizan mediante la adsorción de polímeros
aniónicos. La dispersión de estas fuerzas de las partículas de
cemento, existentes entre las partículas de cemento, y que provocan
la aglomeración se neutralizan mediante la adsorción de polímeros
aniónicos. La dispersión de estas partículas de cemento está
relacionada con la repulsión eléctrica producida por la absorción
del grupo cargado negativamente. Este mecanismo se ha confirmado en
agentes dispersantes del tipo sulfonatos tales como formaldehído
melamina sulfonato y formaldehído naftaleno sulfonato. El mecanismo
de dispersión para los polímeros acrílicos se cree que se debe a un
efecto de impedimento estérico más que a una repulsión
electrostática. Sin embargo, estos agentes dispersantes no se han
usado como modificadores de la reología en suspensiones de cemento
reforzadas con fibra.
El solicitante ha encontrado una sorprendente
sinergia entre los agentes mejoradores de la viscosidad y los
agentes dispersantes. La combinación del agente mejorador de la
viscosidad y del agente dispersante es muy superior en términos de
modificación de la reología que cada componente por separado. La
adición del agente dispersante también permite el uso de un rango
más amplio de agentes mejoradores de la viscosidad que el propuesto
de otra forma. Lo que explica, tal como se menciona anteriormente,
que los agente mejoradores de la viscosidad más comunes sean
hidroxipropilmetilcelulosa, hidroxietilmetilcelulosa y
metilcelulosa. Estos productos son bastante caros y por
consiguiente, se evitan preferentemente grandes adiciones.
Mediante la combinación del agente mejorador de
la viscosidad con un agente dispersante, se incrementa la eficacia
del agente mejorador de la viscosidad, mejorando de ese modo su
capacidad de ser extruído, es decir la capacidad de fluir bajo una
fuerza aplicada, o de reducir la cantidad de agente mejorador de la
viscosidad requerido para mantener la capacidad de ser extruído.
Además se pueden usar agentes mejoradores de la viscosidad más
baratos tales como hidroxipropilmetilcelulosa o hidroxietilcelulosa
de categoría inferior. Estos agentes mejoradores de la viscosidad
más baratos pueden estar en torno a la mitad del coste de los éteres
de celulosa de categoría superior.
La presente invención posibilita la formación de
composiciones con una capacidad para ser moldeadas y trabajabilidad
mejoradas o alternativamente, posibilita la reducción del coste
permitiendo el uso de menos cantidad de agentes mejoradores de la
viscosidad y/o el uso de agentes mejoradores de la viscosidad de
categoría inferior (más baratos). La adición de
0,05-0,5% en peso de un agente dispersante, puede
tener como resultado reducir en un \sim20% el requisito de agentes
mejoradores de la viscosidad y/o usar un agente mejorador de la
viscosidad menos potente con una capacidad de extrusión equivalente
o mejor, en comparación con composiciones con niveles convencionales
de agentes mejoradores de la viscosidad.
Como se pondrá de manifiesto por personas
habituadas con la técnica, y tal como se trata anteriormente,
incrementar la eficacia del agente mejorador de la viscosidad para
mejorar/mantener la capacidad de extrusión también evitará o
reducirá los problemas comunes de extrusión tales como la
segregación, el desgarro, la separación de fases, la desecación,
etc. También puede tener como resultado un incremento en la
integridad estructural y una mejor retención del perfil del
material extrudido.
En algunos casos, la mejora en la capacidad de
extrusión se ha demostrado mediante el incremento en la velocidad de
extrusión. Por ejemplo, algunas formulaciones cementosas que
contienen agente mejorador de la viscosidad y opcionalmente algún
agente dispersante se pueden extrudir a una relativamente baja
velocidad con una relativamente elevada presión en cabeza en la
matriz. El solicitante ha encontrado que mediante la adición de una
cantidad apropiada de agente dispersante, se puede incrementar en
gran medida la velocidad de extrusión y reducir de forma similar la
presión en cabeza de la matriz. Normalmente tales resultados se
obtienen mediante el incremento en la cantidad o de la categoría del
agente mejorador de la viscosidad en la pasta cementosa. Es bastante
inesperado que tales mejoras se puedan obtener mediante la única
adición de un agente dispersante.
Ejemplos de agentes mejoradores de la viscosidad
de categoría superior son éteres de celulosa de alto peso molecular,
por ejemplo aquilcelulosa o hidroxialquilcelulosa. Los VEA de
categoría inferior pueden ser los mismos compuestos con un peso
molecular inferior. Agentes mejoradores de la viscosidad aptos para
su uso en la presente invención incluyen metilcelulosa,
hidroxietilcelulosa, hidroxietilmetilcelulosa,
hidroxipropilmetilcelulosa, carboximetilcelulosa, etilcelulosa,
hidroxibutilmetilcelulosa, alcohol de polivinilio, arcillas,
arcillas modificadas, goma Welan y otras gomas naturales. El agente
mejorador de la viscosidad y/o el agente dispersante se puede añadir
conjuntamente o de forma separada a la suspensión cementosa o bien,
se pueden incluir en la formulación seca antes de la preparación de
la suspensión. Como se pondrá de manifiesto por personas habituadas
con la técnica, es importante que el agente dispersante y el agente
mejorador de la viscosidad se mezclen completamente en la suspensión
para proporcionar una mezcla homogénea.
Agentes dispersantes aptos incluyen melamina
formaldehído sulfonato, naftaleno formaldehído sulfonato, polímero
aminosulfonato, materiales de lignosulfonato modificado y polímeros
acrílicos tales como copolímeros de ácido acrílico con éster
acrílico, copolímeros de ácido acrílico con éster de policarboxilato
y polímeros acrílicos reticu-
lados.
lados.
Como se describe anteriormente, es importante
que cuando se extrude una suspensión o pasta cementosa se ajusten
los rigurosos criterios reológicos mientras se minimiza el coste
debido al uso de agentes mejoradores de la viscosidad.
Para determinar las cantidades aptas de agente
mejorador de la viscosidad y de agente dispersante, o bien para
desarrollar un análisis comparativo de diferentes formulaciones, se
puede realizar una ensayo de extrusión sencillo en el que se
proporciona una pasta cementosa que incluye al agente mejorador de
la viscosidad y al agente dispersante. A continuación, y para
confirmar la capacidad de ser extrudida, la pasta tratada se aplica
a una matriz de ensayo a una presión de ensayo. Como se pondrá de
manifiesto por personas habituadas con la técnica, las cantidades
exactas del agente mejorador de la viscosidad y del agente
dispersante dependerán de un número de factores que incluyen el tipo
de agente usado, el contenido de la pasta cementosa y,
efectivamente, del equipo de extrusión en el que se usará la pasta
cementosa.
En esta etapa no está totalmente claro porqué se
obtiene el efecto sinérgico entre el agente dispersante y el agente
mejorador de la viscosidad. Sin embargo, el efecto de la sinergia
difiere entre diferentes agentes mejoradores de la viscosidad y
agentes dispersantes. Aunque en algunos casos, la eficacia del
agente mejorador de la viscosidad sólo se ha incrementado de forma
marginal, todas las mezclas han mostrado algún efecto de sinergia y
el solicitante no ve fundamentos por los que el efecto de sinergia
no se pudiera mantener en una operación a gran escala.
El agente mejorador de la viscosidad y el agente
dispersante se pueden añadir de forma simultanea o de forma separada
al material cementoso. El agente mejorador de la viscosidad y el
agente dispersante se pueden añadir como sólidos secos, bien antes o
después de la adición del agua a los otros componentes sólidos. El
agente mejorador de la viscosidad y el agente dispersante también se
pueden dispersar primero en agua y, a continuación, añadirse a los
otros componentes sólidos. Se pueden usar formas líquidas, sólidas,
en disolución, en emulsión o en suspensión para los agentes
mejoradores de la viscosidad y de agentes dispersantes.
También es posible proporcionar el agente
mejorador de la viscosidad, el agente dispersante y el resto de los
componentes del producto, que incluyen al material cementoso, a los
modificadores de densidad, a las fibras, etc., mezclados
conjuntamente en seco para seguidamente mezclarlos con agua para
formar una pasta o suspensión dispersas en agua primero y, a
continuación, se añaden al resto de los componentes sólidos. Los
agentes mejoradores de la viscosidad y los agentes dispersantes se
puede usar como formas líquidos, sólidas, en disolución, en
emulsión o en suspensión.
También es posible proporcionar el agente
mejorador de la viscosidad, el agente dispersante y el resto de los
componentes del producto, que incluyen al material cementoso, a los
modificadores de densidad, a las fibras, etc., mezclados
conjuntamente en seco para seguidamente mezclarlos con agua para
formar una pasta o suspensión.
Alternativamente, algunos de los componentes
sólidos, por ejemplo material cementoso, cal, sílice, modificadores
de densidad, etc. se pueden mezclar completamente en seco con el
agente mejorador de la viscosidad. A continuación, y para
pre-humedecer la mezcla se puede añadir agua. A
continuación, el agente dispersante se puede disolver en el resto
del agua y añadirse la disolución a la mezcla. Generalmente no se
requiere mezcla durante más tiempo de cinco minutos.
Preferentemente, el tiempo total de mezcla en húmedo no debería
exceder 15 minutos. A continuación, la mezcla resultante se amasa
durante aproximadamente los mencionados 5 minutos, dependiendo de la
eficacia del equipo de amasado. En este aspecto, se deberían
eliminar largos tiempos de amasado. A continuación, el material es
apto para su uso en el aparato de extrusión.
En una forma alternativa, se puede proporcionar
una pasta o suspensión cementosa con la consistencia deseada, con
cantidades aptas de agente mejorador de la viscosidad y,
posteriormente, añadirse el agente dispersante como polvo a la
pasta. En este caso, se puede requerir un mayor tiempo de amasado
para mezclar completamente al agente mejorador de la viscosidad y al
agente dispersante en la pasta.
Si se desea, el agente mejorador de la
viscosidad y el agente dispersante se pueden proporcionar a la pasta
o a la suspensión cementosa vía componentes separados de la mezcla
de FRC. Esto se justifica porque puede resultar apropiado
pre-tratar la fibra de pulpa de refuerzo con un
agente dispersante. El material cementoso se podría
pre-dosificar con un agente mejorador de la
viscosidad en donde se combina con un agente dispersante durante la
mezcla con la fibra.
También se entendería que se pudieran usar en la
mezcla más de un agente mejorador de la viscosidad y más de un
agente dispersante.
Las composiciones formadas en las maneras
anteriormente mencionadas se pueden curar a temperatura y presión
ambiente o a temperaturas y presiones elevadas. Son posibles métodos
de curado como el curado con vapor a elevadas temperaturas o con
autoclaves a elevadas presiones y temperaturas. A diferencia de la
técnica anterior, el material cementoso extrudido resultante es apto
para el curado con autoclave. Esto es una distinción adicional sobre
la técnica anterior en la que el uso de fibras sintéticas no
resultaba apto para el curado en autoclave.
El régimen exacto de curado, tal como tiempos de
pre-curado, temperaturas, presiones y tiempos de
curado se debe optimizar para la formulación específica. Como es
bien conocido, para obtener una resistencia óptima es importante
evitar el secado de los productos cementosos durante el curado.
Las composiciones formadas usando el método de
esta invención no muestran efectos adversos en términos de
propiedades mecánicas o físicas durante el curado o después del
mismo cuando se comparan con especimenes realizados con técnicas
convencionales usando agentes mejoradores de la viscosidad de
categoría superior. De hecho, el uso de agentes dispersantes parece
ayudar a la formación de un acabado superficial superior.
El método descrito y el agente de tratamiento
también son particularmente aptos para producir artículos de
materiales compuestos de baja densidad, que contienen una elevada
proporción de aditivos modificadores de la densidad. Ejemplos de
tales aditivos serían perlita, vermiculita, silicato de calcio
hidrato de baja densidad, esferas huecas de cerámica, cenizas
volantes, etc. Esta invención también se puede usar con la adición
de agentes aireantes para modificar la densidad. Usando la presente
invención, se pueden obtener densidades de 1,2 g/cm^{3} o
inferiores.
En un aspecto adicional, la presente invención
proporciona un método de formar un artículo cementoso de baja
densidad que comprende añadir un material cementoso, un aditivo
modificador de la densidad, un agente mejorador de la viscosidad y
un agente dispersante al agua, extrudir la pasta resultante y curar
el artículo extrudido, en donde el agente dispersante se añade en
una cantidad suficiente para incrementar la eficacia del agente
mejorador de la viscosidad.
Esta invención también es apta para
composiciones que contienen una variedad de fibras de refuerzo.
Ejemplo de tales fibras serían fibras de pulpa de madera (celulosa),
fibras de amianto, fibras de polímero, fibras de metal o de vidrio.
Esto es una ventaja que surge de la presente invención. Las técnicas
de extrusión de la técnica anterior se limitan a fibras particulares
y a contenidos particulares de fibras. La presente invención permite
a un operario elegir el tipo y la cantidad de fibra para ajustar
específicamente el artículo a su uso deseado, por ejemplo hasta
aproximadamente 25% en volumen.
Además, se ha encontrado que la adición del
agente mejorador de la viscosidad y del agente dispersante
proporciona un producto extrudido con un acabado de superficie
mejorado. No está del todo claro porqué ocurre esto, sin embargo, el
solicitante ha encontrado una mejora visible clara en el acabado de
la superficie entre los artículos extrudidos según la presente
invención y los de la técnica anterior. Esto es cierto incluso para
artículos con elevados contenidos en fibras, es decir 15% y
superiores.
A continuación, la presente invención se
describe con referencia a los siguientes Ejemplos no limitantes:
\vskip1.000000\baselineskip
Se preparó una composición según los materiales
y proporciones indicadas en la Tabla 1, los componentes sólidos se
mezclaron en un mezclador Eirich de alta velocidad y, a
continuación, se amasaron junto con el agua en un mezclador Hobart.
A continuación, la pasta producida se extrudió en láminas de 50 mm
de ancho y 10 mm de espesor usando un extrusor de laboratorio Handle
con un tambor de 75 mm. Para cada tipo de agente mejorador de la
viscosidad, se llevaron a cabo experimentos repetidos con diferentes
niveles de adición para establecer la cantidad mínima requerida para
una buena extrusión, acabado de superficie y retención del perfil.
La Tabla 2 recoge los agentes mejoradores de la viscosidad y los
agentes dispersantes analizados con algún detalle de su origen,
química y coste. La Tabla 3 recoge los niveles de adición de los
agentes mejoradores de la viscosidad y las combinaciones de los
agentes mejoradores de la viscosidad y de los agentes dispersantes
que tienen un comportamiento equivalente en el moldeado por
extrusión y permite hacer comparaciones del efecto del agente
dispersante.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Se preparó una composición según los materiales
y proporciones indicadas en la Tabla 4. Los componentes sólidos se
mezclaron en un mezclador Eirich de alta velocidad Eirich y, a
continuación, se mezclaron con una disolución agua/VEA en un
mezclador Hobart. A continuación, la pasta producida se extrudió en
láminas de 50 mm de ancho y 10 mm de espesor usando un extrusor de
laboratorio Handle con un tambor de 75 mm. Para cada tipo de agente
mejorador de la viscosidad, se llevaron a cabo experimentos
repetidos con diferentes niveles de adición para establecer la
cantidad mínima requerida para una buena extrusión, acabado de
superficie y retención del perfil. La Tabla 6 muestra los niveles
requeridos de agente mejorador de la viscosidad usando el método de
la nueva invención y sin
usarlo.
usarlo.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Se prepararon dos composiciones, una contiene
VEA 3 (Mezcla 1) y la otra VEA 4/DA 1 (Mezcla 2) según los
materiales y proporciones indicadas en la Tabla 6. VEA 3 es un HPMC
de categoría superior y VEA 4 es un compuesto de HEC más barato.
Para cada mezcla, todos los componentes sólidos se mezclaron en un
mezclador Eirich de elevada velocidad. A continuación, los sólidos
secos se amasaron juntos con agua en un mezclador Hobart hasta
formase una pasta homogénea. A continuación, la pasta producida se
extrudió en láminas de 50 mm de ancho y 10 mm de espesor usando un
extrusor de laboratorio Handel con un tambor de 75 mm. La mitad de
las muestras se pre-curaron a condiciones ambiente
durante 8 horas y la otra mitad a condiciones ambiente durante 36
horas. A continuación, las láminas se curaron en un autoclave bajo
presión de vapor saturado a 177ºC durante 8 horas. Se ensayaron las
propiedades mecánicas de las dos composiciones, y el Gráfico 1
muestra los resultados. Se puede apreciar que no existe una
diferencia significativa en las propiedades mecánicas medidas entre
las muestras realizadas con VEA 3 y VEA 4/DA 1. También se observó
que las muestras realizadas con VEA 4/DA 1 tenían el mejor acabado
de superficie de las dos.
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Gráfica
1
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Se preparó una composición según los materiales
y proporciones indicadas en la Tabla 7, los componentes sólidos se
mezclaron en un mezclador Eirich de alta velocidad y, a
continuación, se amasaron junto con el agua en un mezclador Hobart.
A continuación, la pasta producida se extrudió en láminas de 50 mm
de ancho y 10 mm de espesor usando un extrusor de laboratorio Handlë
con un tambor de 75 mm. La Tabla 8 describe al agente mejorador de
la viscosidad y al agente dispersante usados y la Tabla 9 muestra
los niveles de agente mejorador de la viscosidad con y sin agente
dispersante y demuestra la sinergia.
Se entenderá por personas habituadas con la
técnica que las siguientes realizaciones se muestran únicamente a
modo de ejemplo y que se pueden desarrollar otras
aplicaciones/realizaciones sin separarse del espíritu o alcance de
la presente invención.
Claims (12)
1. El uso de uno o más agentes dispersantes en
la extrusión de un material cementoso con los propósitos de
incrementar la eficacia de un agente mejorador de la viscosidad
durante la extrusión, con un uso en donde el agente mejorador de la
viscosidad se proporciona como 0,3 a 5% en peso de sólidos secos del
material cementoso y el agente dispersante se proporciona como 0,05
a 0,5% en peso de sólidos secos del material cementoso.
2. El uso según la reivindicación 1, en donde se
añade el agente dispersante en una cantidad suficiente para mantener
la capacidad de ser extrudido del material cementoso con una dosis
reducida de agente mejorador de la viscosidad, comparado con una
dosis convencional.
3. El uso según la reivindicación 1, en donde se
añade el agente dispersante en una cantidad suficiente para mantener
la capacidad de ser extrudida del material cementoso con un agente
mejorador de la viscosidad de bajo peso molecular o de categoría
interior, comparado con una dosis convencional.
4. El uso según la reivindicación 1, en donde se
añade el agente dispersante en una cantidad suficiente para mejorar
la capacidad de ser extrudido para una cantidad de agente mejorador
de la viscosidad substancialmente equivalente a una dosis
convencional.
5. El uso según una cualquiera las
reivindicaciones 1 a 4, en donde el agente mejorador de la
viscosidad es un éter de celulosa.
6. El uso según una cualquiera las
reivindicaciones 1 a 5, en donde el agente mejorador de la
viscosidad es hidroxialquilcelulosa, hidroxialquilalquilcelulosa,
carboxialquilcelulosa o alquilcelulosa, o una de sus mezclas.
7. El uso según una cualquiera las
reivindicaciones 1 a 6, en donde el agente mejorador de la
viscosidad se elige del grupo que consiste en
hidroxipropilmetilcelulosa, hidroxietilmetilcelulosa, metilcelulosa,
hidroxietilcelulosa, carboximetilcelulosa, etilcelulosa y
hidroxibutilmetilcelulosa, o sus mezclas.
8. El uso según una cualquiera las
reivindicaciones 1 a 7, en donde el agente mejorador de la
viscosidad se elige del grupo que consiste en alcoholes de
polivinilo, gomas que incluyen goma Welan, goma de semilla de
algarrobo, y goma guar, alginato de sodio, emulsiones alcalinas
hinchables de copolímeros acrílicos, arcillas o arcillas
modificadas, polietilenglicol y polímeros basados en acrílico, o sus
mezclas.
9. El uso según una cualquiera las
reivindicaciones 1 a 8, en donde el agente dispersante es un agente
dispersante del tipo sulfonato.
10. El uso según una cualquiera las
reivindicaciones 1 a 9, en donde el agente dispersante es
formaldehído melamina sulfonato o formaldehído naftaleno
sulfonato.
11. El uso según una cualquiera las
reivindicaciones 1 a 10, en donde el agente mejorador de la
viscosidad y el agente dispersante se combinan antes de tratar al
material cementoso.
12. El uso según una cualquiera las
reivindicaciones 1 a 11, en donde el agente mejorador de la
viscosidad y el agente dispersante se combinan in situ con el
material cementoso.
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