ES2614102T3 - Panel de fibrocemento con fibra modificada - Google Patents

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Abstract

Un producto de material de construcción que comprende un aglutinante de cemento, un agregado y fibras de refuerzo de celulosa que se han tratado con aceite catiónico o no iónico, donde la fibra de refuerzo de celulosa es una fibra de pulpa química de celulosa blanqueada.

Description

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DESCRIPCION
Panel de fibrocemento con fibra modificada
Esto se refiere a un panel de fibrocemento que incorpora una fibra de pulpa de celulosa modificada.
Antecedentes
La estructura interna de las casas y otras edificaciones esta comunmente protegida frente a los elementos ambientales por medio de materiales de friso exterior. Estos materiales de friso son tipicamente tablones o paneles formados por madera, hormigon, ladrillo, aluminio, estuco, materiales compuestos de madera o materiales compuestos de fibro-cemento. Algunos materiales compuestos de fibrocemento comunes son frisos de fibrocemento, cubiertas para tejados y pasamanena, que generalmente estan formados por cemento, sflice, arena, pulpa de madera no blanqueada y diversos aditivos. Los productos de fibro-cemento ofrecen diversas ventajas con respecto a otros tipos de materiales, tales como frisos de madera, ya que son impermeables al agua, relativamente baratos de fabricar, resistentes al fuego e invulnerables frente a la pudricion o el dano provocado por insectos.
La mayona de los productos de friso de cemento reforzado con fibra estan formados usando un proceso de Hatsheck. El proceso de Hatsheck se desarrollo inicialmente para la produccion de materiales compuestos de asbestos, pero ahora se usa para la fabricacion de materiales que no son asbestos, materiales compuestos de cemento reforzado con fibra de celulosa. En el presente proceso, se someten a re-formacion de pulpa balas de fibras de pulpa de celulosa no blanqueada en agua para proporcionar fibras sustancialmente identificadas. Las fibras sometidas a reformacion de pulpa se refinan y despues se mezclan con cemento, arena de sflice, arcilla y otros aditivos para formar una mezcla. La mezcla de fibro-cemento se deposita sobre un sustrato de banda de fieltro, se deshidrata a vado, se lamina y en algunos casos se prensa, y despues se somete a curado para formar una matriz de cemento reforzada con fibras en forma de laminas. La forma puede tener el aspecto de friso de madera biselado convencional.
Otros procesos de fabricacion de fibrocemento usados comunmente conocidos por los expertos en la tecnica son: el proceso de Magnani, extrusion, moldeo por inyeccion, moldeo a mano, moldeo y proceso de tubena de Mazza.
Las fibras de pulpa de celulosa tienen dos papeles en la fabricacion de los productos de fibrocemento.
Las fibras de pulpa de celulosa actua como medio de filtro en la suspension de mezcla de cemento durante el proceso de drenaje en la formacion de la varilla para contribuir a retener las partfculas de cemento y sflice al tiempo que se retira el exceso de agua de la suspension de cemento. Si no existe medio de filtro, entonces se pierde una gran cantidad de solidos de la suspension con el agua durante el proceso de drenaje. La finalidad del medio de filtro es retener la mezcla de cemento dentro del producto al tiempo que se retira el agua.
Las fibras tambien refuerzan el producto de cemento. Los fabricantes de paneles de fibrocemento quieren una buena resistencia y buena flexibilidad del panel de cemento. La resistencia viene indicada por el modulo de rotura del panel. La flexibilidad se muestra por medio de la deflexion del panel bajo carga maxima. La carga maxima es la cantidad de fuerza que se puede aplicar al panel antes de que se rompa. La deflexion a la carga maxima es cuanto se desvfa el panel del plano horizontal antes de la rotura en el plegado de tres puntos.
El documento JPH05306155 describe un panel de fibrocemento que comprende fibras de madera impregnadas en aceite. El documento EP1829845 describe un material de construccion reforzado con fibras que comprende pulpa celulosica tratada por via qrnmica. Las sustancias qrnmicas usadas incluyen tensioactivos cationicos.
Un patron frente al cual se miden otras fibras de pulpa qrnmica de celulosa es la fibra de pulpa qrnmica no blanqueada de abeto de Douglas. Otras fibras deben ser comparables con la fibra de pulpa qrnmica no blanqueada de abeto de Douglas en cuanto a modulo de rotura, carga maxima y deflexion a la carga maxima si se consideran para su uso en el panel de fibrocemento.
Los paneles de fibrocemento fabricados con fibras de pulpa de celulosa blanqueada normalmente tienen elevada resistencia pero son fragiles, dando como resultado una flexibilidad pobre. Estos paneles tienden a romperse si se someten a flexion y tambien tienden a romperse cuando se utilizan clavos. Sena ventajoso proporcionar un panel de fibrocemento fabricado con fibras de pulpa qrnmica de celulosa blanqueada que exhiban tanto elevada resistencia como buena flexibilidad.
La presente invencion proporciona un producto de material de construccion de acuerdo con la reivindicacion 1. Descripcion
Los paneles de fibrocemento de la presente invencion pueden estar fabricados por cualquier numero de procesos. Los procesos tfpicos son el proceso de Hatsheck, el proceso Magnani, extrusion, moldeo por inyeccion, moldeo a
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mano, moldeo y proceso de tubena de Mazza.
En la fabricacion del panel de fibrocemento, se someten a re-formacion de pulpa balas de fibra de pulpa de celulosa en agua para proporcionar fibras sustancialmente identificadas. Las fibras sometidas a re-formacion de pulpa se refinan y despues se mezclan con cemento, arena de s^lice y otros aditivos para formar una mezcla. La mezcla a continuacion se conforma para dar lugar a un panel de fibrocemento. En un proceso la mezcla de fibro-cemento se deposita sobre un sustrato de banda de fieltro, se deshidrata a vacm, y se cura para formar una matriz de cemento reforzada con fibras en forma de lamina. Las laminas pueden adoptar la forma de un friso de madera biselado convencional. Tambien pueden adoptar la forma de laminas para construccion, paneles, tablones o cubiertas para tejados.
La composicion normal del panel de fibrocemento es de un 10 a un 90 % en peso de cemento, de un 20 a un 80 % en peso de arena de sflice, y de un 2 a un 18 % en peso de fibras de pulpa de celulosa. Los otros aditivos que se encuentran generalmente en el panel de fibrocemento son: modificadores de densidad, modificadores de peso, retardadores de llama, arcilla, caolm, metacaolm, sflice pirogena, cenizas volantes, agentes de desespumado, modificadores de viscosidad, agregados de peso ligero, perlita, vermiculita, mica, piedra pomez, ceniza, floculantes, alumbre, alumina trihidratada, agentes impermeables, volastonita, carbonato de calcio, resinas, pigmentos, tierras diatomeas y resinas.
La proporcion de aglutinante de cemento, agregado, modificadores de densidad, y aditivos se puede variar para obtener las propiedades optimas para diferentes aplicaciones, tales como cubiertas para tejados, pisos, forjados, pavimentacion, tubenas, frisos, pasamanena, sofitos, soportes para contrapisos de tejas. Para un producto curado al aire, se puede usar un porcentaje elevado de cemento, mas preferentemente aproximadamente un 60-90 %. En una realizacion curada al aire, no se usa sflice molida fina, aunque se puede usar sflice como carga.
El aglutinante de cemento es preferentemente cemento Portland pero tambien puede ser, sin limitacion, cemento de alto contenido en alumina, caliza, cemento de alto contenido en fosfato, y cemento de escoria de alto horno granulado y molido, o sus mezclas. El agregado es preferentemente arena de sflice molida pero puede ser tambien, sin limitacion, sflice amorfa, micro sflice, sflice pirogena, tierras diatomeas, cenizas volantes de combustion de carbon y cenizas de parte inferior, cenizas de cascara de arroz, escorias de alto horno, escoria granulada, escoria de acero, oxidos minerales, hidroxidos minerales, arcillas, magnasita o dolomita, oxidos metalicos e hidroxidos y perlas polimericas, o sus mezclas.
Los modificadores de densidad pueden ser materiales de peso ligero organicos y/o inorganicos. Los modificadores de densidad pueden incluir materiales huecos de plastico, materiales de vidrio y ceramica, silicatos de calcio hidratados, microesferas y cenizas volcanicas que incluyen perlita, piedra pomez, bolas de shirasu y zeolitas en formas expandidas. Los modificadores de densidad pueden ser materiales naturales o sinteticos. Los aditivos pueden incluir, sin limitacion, modificadores de viscosidad, retardadores de llama, agentes impermeables, sflice pirogena, sflice geotermica, espesantes, pigmentos, colorantes, plastificantes, agentes espumantes, floculantes, coadyuvantes de drenaje, coadyuvantes de resistencia en humedo y en seco, materiales de silicona, polvo de aluminio, arcilla, caolm, alumina trihidratada, mica, metacaolm, carbonato de calcio, volastonita y emulsion de resina polimerica o sus mezclas.
Normalmente, se usan fibras de pulpa qmmica de abeto de Douglas en la fabricacion de paneles de fibrocemento. Se ha descubierto en la industria que estas proporcionan la mejor combinacion de modulo de ruptura, carga maxima y deflexion a carga maxima.
Si las fibras de pulpa de celulosa de abeto de Douglas no blanqueadas se encuentran en suministro reducido, entonces es necesario encontrar otras fibras de pulpa que se puedan usar. Normalmente, se han usado otras fibras de pulpa de celulosa no blanqueadas que tienen longitudes similares a las del abeto de Douglas. Un ejemplo es la madera roja.
Se han considerado las fibras de pulpa qmmica de madera blanda blanqueadas debido a su longitud pero no se han usado ya que tienden a dar como resultado paneles fragiles. Tienden a tener una resistencia que es la misma o ligeramente mas elevada que la fibra de pulpa qmmica de abeto de Douglas pero normalmente exhiben una flexibilidad que es bastante inferior a la de las fibras de pulpa qmmica de abeto de Douglas.
La presente invencion puede utilizar un numero de fibras de pulpa. Se pueden usar especies de comferas y hoja caduca. Tambien se conocen como maderas blandas y maderas duras. Las maderas blandas normalmente se usan debido a que tienen fibras mas largas que las maderas duras. Las especies de madera blanda tfpicas son picea, abeto, tsuga, tamarack, alerce, pino, cipres y secuoya. Las especies de madera dura tfpicas son, fresno, alamo, tilo, abedul, haya, castano, goma, olmo, arce y platano. El material celulosico reciclado se puede usar como material de partida para las fibras. La presente invencion puede usar pulpa qmmica, mecanica, termomecanica y quimiotermomecanica. Se pueden usar pulpas qmmicas de Kraft, sulfito o sosa. Las fibras pueden ser blanqueadas o no blanqueadas. La presente invencion se puede usar con fibras de pulpa qmmica de abeto de Douglas no blanqueadas.
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Normalmente, se usan las especies de comferas o madera blanda debido a la longitud de fibra. Las especies de madera dura o de hoja caduca tienen una longitud de fibra de 1-2 mm. Las especies de madera blanda o comferas tienen una longitud de fibra de 3,5 a 7 mm. El abeto de Douglas, abeto gigante, tsuga occidental, alerce occidental y pino del Sur tienen longitudes de fibra dentro del intervalo de 4 a 6 mm. La formacion de pulpa y el blanqueo pueden reducir la longitud media ligeramente debido a la ruptura de las fibras.
En la fabricacion de pulpa el material de madera se desintegra en fibras por medio de un proceso de tipo qmmico o mecanico. Las fibras posteriormente se blanquean de forma opcional. Las fibras se someten posteriormente a un proceso de suspension con agua en una bandeja de reserva. Posteriormente, se hace pasar la suspension a una caja de cabecera y despues se coloca en una varilla, se deshidrata y se seca para formar una hoja de papel. Los aditivos se pueden combinar con las fibras en la bandeja de reserva, la caja de cabecera o ambas. Los materiales tambien se pueden pulverizar sobre la lamina de pulpa antes, durante o despues de la deshidratacion y el secado.
Las fibras de la presente invencion se tratan con un material ya sea en la bandeja de reserva o en la caja de cabecera.
El material es un aceite globular cationico o no ionico. El aceite puede ser cualquier aceite vegetal o aceite mineral. Se puede tratar con un tensioactivo con el fin de formar los globulos y proporcionar un caracter cationico. La cantidad de aceite anadido a la pulpa es de dos a cinco kg de aceite por tonelada de pulpa de sulfato blanqueada y de uno a tres kg de aceite por tonelada de pulpa de sulfito blanqueada.
Los aceites vegetales que se podnan usar senan cualquier aceite vegetal que sea lfquido a la temperatura de secado de la pulpa, aproximadamente 100 °C. Los aceites vegetales que se podnan usar podnan incluir, entre otros, aceite de albaricoque, aceite de argan, aceite de alcachofa, aceite de babasu, aceite de moringa, aceite lobelia, aceite de Shorea de Borneo, aceite de calabaza, aceite de Cucurbita foetidissima, aceite de colza, aceite de algarroba, aceite de ricino, aceite de coco, aceite de copaiba, aceite de mafz, aceite de semilla de algodon, aceite de crambe, aceite de cufea, aceite de camelina, aceite de semilla de lino, aceite de semilla de uva, aceite de semilla de canamo, aceite de pongamia, aceite de jatrofa, aceite de yoyoba, aceite de semilla de kapok, aceite de mango, aceite de semilla de hierba de la pradera, aceite del arbol de los dedos, aceite de mostaza, aceite de semilla de gombo, aceite de oliva, aceite de nuez, aceite de palma, aceite de palmiste, aceite de cacahuete, aceite de hanga, aceite de quinoa, aceite de rabano, aceite de ramtilla, aceite de semilla de colza, aceite de salvado de arroz, aceite de sesamo, aceite de soja y aceite de lejfas celulosicas.
Un panel de fibrocemento que incorpora una fibra de pulpa blanqueada tratada con globulos de aceite cationico o no ionico que se ha unido a fibras, podna tener un modulo de rotura que sea comparable a un panel de fibrocemento que incorpore una fibra de pulpa qmmica de abeto de Douglas o un panel de fibrocemento que incorpore una fibra blanqueada tratada con un dispersante de amonio cuaternario, y podna tener una deflexion a carga maxima que sea mucho mayor que un panel de fibrocemento que incorpore fibra de pulpa qmmica de abeto de Douglas no blanqueada o un panel de fibrocemento que incorpore una fibra blanqueada tratada con un dispersante de amonio cuaternario. La deflexion de los paneles de aceite con las fibras tratadas de aceite podna ser mas del doble que cualquiera de los otros paneles. La resistencia al impacto de los paneles con fibras tratadas con aceite podna ser mayor que la de los paneles con fibras blanqueadas o los paneles con fibras blanqueadas tratadas con un dispersante de amonio cuaternario o los paneles con la fibra de abeto de Douglas no blanqueada convencional.
Sin pretender quedar ligado a teona alguna, se piensa que el motivo por el cual se podna obtener una deflexion mas elevada es que los globulos grandes revisten toda la fibra y permiten que la fibra se mueva con respecto al panel de cemento en el panel de fibrocemento. Esto maximiza la energfa de fuerza de friccion de la fibra dentro de la matriz en lugar de ligarla firmemente, dando como resultado que la resistencia a la traccion de la fibra se convierte en el unico componente para resistir la carga. Esto permitina que el panel de fibrocemento tenga una deflexion mayor que una fibra que una el cemento en el panel de fibrocemento.

Claims (7)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un producto de material de construccion que comprende un aglutinante de cemento, un agregado y fibras de refuerzo de celulosa que se han tratado con aceite cationico o no ionico, donde la fibra de refuerzo de celulosa es una fibra de pulpa qmmica de celulosa blanqueada.
  2. 2. Un producto de material de construccion que comprende un aglutinante de cemento, un agregado y fibras de refuerzo de celulosa que se han tratado con aceite cationico o no ionico, donde la fibra de refuerzo de celulosa es una fibra de pulpa de madera dura.
  3. 3. El producto de material de construccion de la reivindicacion 2, donde la fibra de celulosa es una fibra de pulpa qmmica de celulosa.
  4. 4. El producto de material de construccion de la reivindicacion 3, donde la fibra de pulpa es una fibra de pulpa blanqueada.
  5. 5. El producto de material de construccion de la reivindicacion 1, donde la fibra de celulosa es una fibra diferente de abeto de Douglas o madera roja.
  6. 6. El producto de material de construccion de cualquier reivindicacion anterior, donde el aceite es aceite vegetal en forma de globulos.
  7. 7. El producto de material de construccion de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde el aceite es un aceite mineral en forma de globulos.
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