ES2627660T3

ES2627660T3 - Proceso multicapa para la producción de paneles estructurales cementosos reforzados con fibra altamente resistentes con contenido en fibra mejorado

Info

Publication number: ES2627660T3
Application number: ES07839892.2T
Authority: ES
Inventors: Ashish Dubey
Original assignee: United States Gypsum Co
Current assignee: United States Gypsum Co
Priority date: 2006-11-01
Filing date: 2007-11-01
Publication date: 2017-07-31
Anticipated expiration: 2027-11-01
Also published as: RU2009115831A; BRPI0716351A2; CN101553321A; BRPI0716351B1; CN101553321B; RU2454285C2; MX2009004689A; AR063771A1; JP2014028523A; EP2150357A4; WO2008057376A3; CA2668122A1; US20070110970A1; JP5520606B2; AU2007318006A1; WO2008057376A2; JP5896967B2; JP2010508174A; EP2150357B1; EP2150357A2

Abstract

Un proceso para la fabricación de paneles cementosos reforzados con fibra, que comprende: la utilización de una primera fórmula: para determinar una fracción de zona de superficie de fibra proyectada de una primera capa de fibra (30, 70) que se ha de depositar en cada capa de lechada de fraguado (46, 80) del panel resultante; la utilización de una segunda fórmula: para determinar una fracción de zona de superficie de fibra proyectada de una segunda capa de fibra (68, 84) que se ha de depositar en cada capa de lechada de fraguado (46, 80) del panel resultante; el suministro de una fracción de volumen de lechada deseada Vf de un porcentaje de las fibras en la capa de lechada reforzada con fibra; el ajuste de al menos uno del diámetro de fibra df, y un grosor de capa de lechada reforzada con fibra tl en torno a 1,27 hasta 8,89 mm (0,05 - 0,35 pulgadas) y la distribución, además, de la fracción de volumen Vf de fibras en una proporción Xf del suministro de fibras mediante la comparación de las fibras en la segunda capa con las fibras en la primera capa de fibra de modo que tanto la fracción de zona de superficie de fibra y la fracción de zona de superficie de fibra para cada capa de fibra sea menor que 0,65; la aportación de un suministro de fibras individuales sueltas según la fracción de zona de superficie de fibra calculada anteriormente que también comprende: (a) el suministro de una cinta en movimiento (14, 26); (b) la deposición de la primera capa de fibras individuales sueltas (30, 70) sobre la cinta (14, 26); (c) la deposición de una capa de lechada de fraguado (46, 80) sobre la primera capa de fibras sueltas individuales (30, 70); (d) la deposición de la segunda capa de fibras individuales sueltas (68, 84) sobre la capa de lechada de fraguado; y (e) la incrustación de dichas fibras individuales sueltas en dicha lechada de modo que dichas múltiples capas de fibras se distribuyan a través de cada dicha capa de lechada en dicho panel.

Description

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DESCRIPCION

Proceso multicapa para la produccion de paneles estructurales cementosos reforzados con fibra altamente resistentes con contenido en fibra mejorado

CAMPO TECNICO

[0001] La presente invencion se refiere a un proceso continuo y aparato relacionado para la produccion de paneles estructurales mediante la utilizacion de una lechada de fraguado y, mas en concreto, a un proceso para la fabricacion de paneles cementosos reforzados, a los que se denomina en el presente documento paneles estructurales cementosos (PEC) (conocidos tambien como paneles estructurales de cemento), en el que se mezclan fibras separadas con una lechada de fraguado rapido para conseguir resistencia y dureza a la flexion. La invencion tambien se refiere a la produccion de un panel PEC segun el presente proceso.

[0002] Los paneles cementosos se han utilizado en el sector de la construccion para formar las paredes interiores y exteriores de estructuras residenciales y/o comerciales. Las ventajas de dichos paneles incluyen la resistencia a la humedad en comparacion con las placas a base de yeso estandar. Sin embargo, un inconveniente de dichos paneles convencionales consiste en que no tienen suficiente resistencia estructural en la medida en que dichos paneles pueden compararse con el contrachapado estructural o el tablero de partfculas orientadas (OSB, por sus siglas en ingles), si no mas resistentes que los ultimos.

[0003] Normalmente, los presentes paneles cementosos del estado de la tecnica incluyen al menos una capa de cemento o compuesto de yeso endurecido entre capas de un material reforzador o estabilizador. En algunos casos, el material reforzador o estabilizador es malla de fibra de vidrio continua o el equivalente, mientras que en otros casos, se utilizan fibras separadas cortas en el nucleo cementoso como material reforzador. En el caso anterior, la malla se aplica normalmente desde un rollo en forma de lamina sobre o entre capas de lechada de fraguado. Ejemplos de tecnicas de produccion utilizadas en paneles cementosos convencionales se proporcionan en las patentes estadounidenses con n.° 4,420,295; 4,504,335 y 6,176,920, cuyos contenidos se incorporan como referencia en el presente documento. Asimismo, se exponen generalmente otras composiciones de yeso-cemento en las patentes estadounidenses con n.° 5,685,903; 5,858,083 y 5,958,131, asf como en los documentos GB 2 065 742 A, JP 2007 007876 A, EP 0 459 271 A2, US 2002/187296 A1, US 2005/0641641 A1, US 2006 147681 A1, US 2006/168906 A1 y US 2005/061237 A1.

[0004] El documento US 2005/064164 A1, por ejemplo, se refiere a un proceso para la fabricacion de una placa cementosa reforzada con fibra, similar al proceso y a la placa cementosa segun la presente invencion. Sin embargo, se descubrio que la cantidad de fibras en la lechada no se controlo o coordino de forma adecuada con el proceso de incrustacion para conseguir caractensticas de rendimiento adecuadas.

[0005] Un inconveniente general de los procesos convencionales de produccion de paneles cementosos que utilizan la acumulacion de multiples capas de lechada y fibras separadas para obtener un grosor de panel deseado consiste en que las fibras separadas introducidas en la lechada en forma de alfombra o de cinta no se distribuyen de forma adecuada y uniforme en la lechada y, por lo tanto, las propiedades reforzadoras que se obtienen en esencia debido a la interaccion entre las fibras y la matriz vanan a traves del grosor de la placa, en funcion del grosor de cada capa de placa y el numero de otras variables. Cuando tiene lugar la penetracion insuficiente de la lechada a traves de la red de fibra, se obtiene una union y una interaccion pobre entre las fibras y la matriz, lo que conlleva el desarrollo de una baja resistencia del panel. Ademas, en casos extremos en los que se da una formacion de capas diferente de lechada y fibras, una union inadecuada y una distribucion poco eficaz de las fibras provoca la utilizacion ineficaz de las fibras, lo que conlleva, finalmente, el desarrollo de una resistencia extremadamente baja del panel.

[0006] Otro inconveniente de los procesos convencionales de produccion de paneles cementosos consiste en que los productos resultantes son demasiado costosos y, por lo tanto, no son competitivos con el tablero de partfculas orientadas (OSB) o el contrachapado estructural/exterior.

[0007] Una causa del coste relativamente elevado de los paneles cementosos convencionales se debe al tiempo de inactividad de la cadena de produccion provocado por el fraguado prematuro de la lechada, especialmente en partfculas o grumos que perjudican el aspecto de la placa resultante y afectan al rendimiento del equipo de produccion. Acumulaciones considerables de lechada fraguada de forma prematura sobre el equipo de produccion requieren apagados de la cadena de produccion, lo que incrementa el coste final de las placas.

[0008] En consecuencia, se necesita un proceso y/o un aparato relacionado para la produccion de paneles cementosos reforzados con fibra, que da lugar a una placa con propiedades estructurales comparables al contrachapado estructural y OSB, lo que reduce el tiempo de inactividad de la cadena de produccion debido a las partfculas de lechada fraguadas de forma prematura. Tambien se necesita un proceso y/o un aparato relacionado para la produccion de dichos paneles estructurales cementosos, que utiliza de forma mas eficaz los

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componentes materiales para reducir los costes de produccion en comparacion con los procesos de production convencionales.

[0009] Asimismo, la necesidad anteriormente citada de paneles estructurales cementosos, tambien denominados PEC, que estan configurados para funcionar en el entorno de la construction como el contrachapado y el OSB, significa que los paneles son clavables y pueden cortarse o trabajarse mediante la utilization de sierras convencionales y otras herramientas de carpinteria convencionales. Asimismo, los paneles PEC deberian cumplir con los estandares del codigo de la construccion para la resistencia a la cizalladura, la capacidad de carga, la expansion inducida por agua y la resistencia a la combustion, lo que se mide con las pruebas reconocidas, tales como ASTM E72, ASTM 661, ASTM C 1185 y ASTM E136 o equivalentes, como se aplica a laminas de contrachapado estructural.

EXPOSICION DE LA INVENCION

[0010] Las necesidades mencionadas anteriormente se cumplen o se superan con creces mediante la presente invention, que incluye un proceso multicapa para la produccion de paneles estructurales cementosos (paneles PEC), segun la revindication 1. Otros modos de realization son objeto de las reivindicaciones dependientes. Todos los modos de realizacion descritos en la presente solicitud que no se encuentran dentro del alcance de la protection de las reivindicaciones quedan excluidos de la presente invencion.

[0011] Despues de una entre una deposition inicial de fibras cortadas distribuidas libremente o una capa de lechada sobre una cinta en movimiento, las fibras se depositan sobre la capa de lechada. Un dispositivo de incrustation mezcla completamente las fibras recien depositadas en la lechada de modo que las fibras se distribuyan por la lechada, tras lo que se anaden capas adicionales de lechada; a continuation, fibras cortadas, seguido de mas incrustacion. El proceso se repite para cada capa del panel, como se desee. Al finalizar, la placa tiene un componente de fibra mas uniformemente distribuido, lo que da lugar a paneles relativamente resistentes sin necesitar alfombras gruesas de fibras reforzadoras, como se expone en tecnicas de produccion de la tecnica anterior para paneles cementosos. Ademas, el panel resultante se obtiene, de forma opcional, con una cantidad incrementada de fibras por capa de lechada que en los paneles anteriores.

[0012] En un modo de realizacion preferido, se depositan multiples capas de fibras sueltas cortadas individuales con respecto a cada capa de lechada depositada. La secuencia preferida consiste en que una capa de fibras sueltas se deposite, bien sobre la cinta en movimiento o lechada actual, seguido de una capa de lechada; a continuacion, otra capa de fibras. Despues, la combination fibra/lechada/fibra se somete a incrustacion para mezclar completamente las fibras en la lechada. Se ha descubierto que este procedimiento permite la incorporation y la distribution de una cantidad relativamente elevada de fibras de lechada a traves de la lechada mediante la utilizacion de menos capas de lechada. En consecuencia, puede reducirse el equipo de produccion de paneles y el tiempo de procesamiento, al tiempo que se obtiene un panel PEC con caracteristicas de resistencia mejoradas.

[0013] Mas en concreto, se proporciona un proceso para la produccion de paneles estructurales cementosos hechos de al menos una capa de lechada cementosa reforzada con fibra, incluyendo el proceso para cada capa de este tipo el suministro de una cinta en movimiento; la deposicion de una primera capa de fibras sueltas individuales sobre la cinta; la deposicion de una capa de lechada de fraguado sobre la primera capa de fibras sueltas individuales depositada; la deposicion de una segunda capa de fibras sueltas individuales sobre la capa de lechada de fraguado depositada; y la incrustacion activa de ambas capas de fibras sueltas individuales en la capa de lechada para distribuir las fibras a traves de la lechada.

[0014] En otro modo de realizacion, un aparato para la produccion de un panel estructural cementoso multicapa incluye una estructura de tipo cinta transportadora que soporta una cinta en movimiento; una primera estacion de distribucion de fibra suelta en relation operativa con la estructura y configurada para depositar fibras sueltas sobre la cinta en movimiento; una primera estacion de suministro de lechada en relacion operativa con la estructura y configurada para depositar una capa fina de lechada de fraguado sobre la cinta en movimiento de modo que se cubran las fibras. Una segunda estacion de distribucion de fibra suelta se proporciona en relacion operativa con la estructura y esta configurada para depositar fibras sueltas sobre la lechada. Un dispositivo de incrustacion esta en relacion operativa con la estructura y esta configurado para generar una action de amasado en la lechada para incrustar las fibras en la lechada.

[0015] En todavia otro modo de realizacion, se da a conocer un proceso para la fabrication de paneles cementosos con fibra incrustada, que comprende:

la utilizacion de una primera formula:

c p

^ f i,i

7i(l + X f)df

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para determinar una fraccion de zona de superficie de fibra proyectada de una primera capa de fibra que se ha de depositar en cada capa de lechada de fraguado del panel resultante; la utilizacion de una segunda formula:

C P

^ f 2,1

7r(\ + X f)d f

para determinar una fraccion de zona de superficie de fibra proyectada de una segunda capa de fibra que se ha de depositar en cada capa de lechada de fraguado del panel resultante; el suministro de una fraccion de volumen de lechada deseada Vf de un porcentaje de las fibras en la capa de lechada reforzada con fibra;

el ajuste de al menos uno del diametro de la fibra df, y un grosor de capa de lechada reforzada con fibra ti en torno a 0,05 - 0,35 pulgadas (0,127 - 0,889 cm) y la distribucion, ademas, de la fraccion de volumen Vf de fibras en una proportion Xf del suministro de fibras mediante la comparacion de las fibras en la segunda capa con las fibras en la primera capa de fibra de modo que tanto la fraccion de zona de

superficie de fibra menor que 0,65;

vu

y la fraccion de zona de superficie de fibra ;p

para cada capa de fibra sea

la aportacion de un suministro de fibras individuales sueltas segun la fraccion de zona de superficie de fibra calculada anteriormente l ; la aportacion de una cinta en movimiento;

la deposition de la primera capa de fibras individuales sueltas sobre la cinta;

la deposicion de una capa de lechada de fraguado sobre la primera capa de fibras sueltas individuales; la deposicion de la segunda capa de fibras individuales sueltas sobre la capa de lechada de fraguado; y la incrustation de las fibras individuales sueltas en la lechada de modo que las multiples capas de fibras se distribuyan a traves de cada capa de lechada en el panel.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

[0016]

La figura 1 es una vista en alzado esquematica de un aparato que es adecuado para la realization del presente proceso;

La figura 2 es una vista en perspectiva de una estacion de suministro de lechada como las que se utilizan en el presente proceso;

La figura 3 es una vista en planta superior fragmentaria de un dispositivo de incrustacion adecuado para su utilizacion con el presente proceso;

La figura 4 es una section vertical fragmentaria de un panel estructural cementoso producido segun el presente procedimiento;

La figura 5 es una vista en alzado esquematica de un aparato alternativo utilizado para practicar un proceso alternativo al que se lleva a cabo en la figura 1;

La figura 6 es una vista en alzado esquematica de un aparato alternativo utilizado para practicar un proceso alternativo; y

La figura 7 es una vista esquematica de una lechada multicapa de muestra que pone en practica el presente proceso.

MEJOR MODO DE LLEVAR A CABO LA INVENCION

[0017] Con referencia ahora a la figura 1, se muestra de forma esquematica una cadena de production de paneles estructurales indicada generalmente como 10. La cadena de produccion 10 incluye una estructura de soporte o mesa de formation 12 que tiene una pluralidad de patas 13 u otros soportes. En la estructura de soporte 12 se incluye un transportador en movimiento 14, tal como una cinta transportadora continua de un material similar a la goma con una superficie lisa impermeable al agua. Sin embargo, se contemplan superficies porosas. Como se conoce en la tecnica, la estructura de soporte 12 puede estar hecha de al menos un segmento similar a una mesa, que puede incluir las patas designadas como 13. La estructura de soporte 12 tambien incluye un tambor motriz principal 16 en un extremo distal 18 de la estructura y un tambor de retorno 20 en un extremo proximal 22 de la estructura. Ademas, se proporciona preferiblemente al menos un dispositivo de seguimiento y/o de tension de correa 24 para mantener una tension y un posicionamiento deseados del transportador 14 sobre los tambores 16, 20.

[0018] Ademas, en el modo de realizacion preferido, puede proporcionarse una cinta 26 de papel de estraza, papel antiadhesivo y/u otras cintas de material de soporte disenado para soportar una lechada antes del fraguado, como se conoce en la tecnica, y colocarse las mismas sobre el transportador 14 para protegerlo y/o mantenerlo limpio. Sin embargo, tambien se contempla que los paneles producidos por la presente cadena 10 se formen directamente sobre el transportador 14. En la situation anterior, se proporciona al menos una unidad de

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lavado de correa 28. El transportador 14 se mueve a lo largo de la estructura de soporte 12 por medio de una combinacion de motores, poleas, correas o cadenas que dirigen el tambor motriz principal 16, como se conoce en la tecnica. Se contempla que la velocidad del transportador 14 pueda variar para ajustarse a la aplicacion.

[0019] En la presente invencion, la produccion de un panel estructural cementoso se inicia mediante uno de deposicion de una capa de fibras sueltas cortadas 30 o una capa de lechada sobre la cinta 26. Una ventaja de depositar las fibras 30 antes de la primera deposicion de lechada consiste en que las fibras se incrustaran cerca de la superficie exterior del panel resultante. La presente cadena 10 contempla una variedad de dispositivos de deposicion y corte de fibras; sin embargo, el sistema preferido emplea al menos un bastidor 31 que sostiene varias bobinas 32 de cuerda de fibra de vidrio, desde cada una de las cuales se suministra una cuerda de fibra 34 a una estacion o aparato de corte, tambien denominados cortador 36.

[0020] El cortador 36 incluye un rodillo de cuchillas giratorio 38 desde el que se proyectan de forma radial cuchillas de extension 40 que se extienden transversalmente a lo largo de la anchura del transportador 14, y que esta dispuesto en relacion cercana, de contacto y giratoria con un rodillo yunque 42. En el modo de realizacion preferido, el rodillo de cuchillas 38 y el rodillo yunque 42 estan dispuestos en relacion relativamente cercana de modo que el giro del rodillo de cuchillas 38 tambien gire el rodillo yunque 42. Sin embargo, tambien se contempla lo contrario. Asimismo, el rodillo yunque 42 esta cubierto preferiblemente con un material de soporte resistente contra el que las cuchillas 40 cortan las cuerdas 34 en segmentos. El espaciado de las cuchillas 40 sobre el rodillo 38 determina la longitud de las fibras cortadas. Como se observa en la figura 1, el cortador 36 esta dispuesto por encima del transportador 14 cerca del extremo proximal 22 para maximizar la utilizacion productiva de la longitud de la cadena de produccion 10. A medida que se cortan las cuerdas de fibra 34, las fibras 30 caen sueltas sobre la cinta transportadora 26.

[0021] A continuacion, una estacion de suministro de lechada o un suministrador de lechada 44 recibe un suministro de lechada 46 desde una ubicacion de mezcla distante 47, tal como una tolva, silo o similares. Tambien se contempla que el proceso pueda comenzar con la deposicion inicial de lechada sobre el transportador 14. Si bien se contempla una variedad de lechadas de fraguado, el presente proceso esta disenado especialmente para producir paneles estructurales cementosos. Como tal, la lechada se compone preferiblemente de cantidades variables de cemento Portland, yeso, conglomerado, agua, aceleradores, plastificantes, agentes espumantes, rellenos y/u otros ingredientes conocidos en la tecnica y descritos en las patentes indicadas anteriormente, que se han incorporado como referencia. Las cantidades relativas de estos ingredientes, incluida la eliminacion de algunos de los anteriores o la adicion de otros pueden variar para ajustarse a la aplicacion.

[0022] Si bien se contemplan diversas configuraciones de suministradores de lechada 44 que depositan de manera uniforme una capa fina de lechada 46 sobre el transportador en movimiento 14, el suministrador de lechada preferido 44 incluye un rodillo dosificador 48 dispuesto transversalmente a la direccion del desplazamiento del transportador 14. Un rodillo de acompanamiento o de respaldo 50 esta dispuesto en relacion cercana, paralela y giratoria con respecto al rodillo dosificador 48 para formar una lmea de contacto 52 entre los mismos. Un par de paredes laterales 54, preferiblemente de material antiadherente, tal como Teflon® o similares, evita que la lechada 46 vertida en la lmea de contacto 52 se salga por los lados del suministrador 44.

[0023] Una caractenstica importante de la presente invencion consiste en que el suministrador 44 deposita una capa fina relativamente uniforme de la lechada 46 sobre el transportador en movimiento 14 o la cinta transportadora 26. El grosor adecuado de capa se situa entre aproximadamente 0,05 pulgadas y 0,20 pulgadas (0,127 - 0,5 cm). Sin embargo, con cuatro capas preferidas en el panel estructural preferido producido a traves del presente proceso y un panel de construccion adecuado de aproximadamente 0,5 pulgadas (1,27 cm), un grosor de capa de lechada especialmente preferido es aproximadamente 0,125 pulgadas (0,3175 cm).

[0024] Con referencia ahora a la figura 1 y 2, para conseguir un grosor de capa de lechada como se describe anteriormente, se proporcionan diversas caractensticas al suministrador de lechada 44. En primer lugar, para asegurar una disposicion uniforme de la lechada 46 a lo largo de toda la cinta 26, se suministra la lechada al suministrador 44 a traves de una manguera 56 localizada en un dispensador de fluidos propulsado, accionado mediante cable, que oscila lateralmente 58 del tipo conocido en la tecnica. En consecuencia, la lechada que fluye desde la manguera 56 se vierte en el suministrador 44 en un movimiento de oscilacion lateral para rellenar un deposito 59 definido por los rodillos 48, 50 y las paredes laterales 54. La rotacion del rodillo dosificador 48, en consecuencia, extrae una capa de la lechada 46 desde el deposito.

[0025] A continuacion, un rodillo de control de grosor o de monitorizacion de grosor 60 esta dispuesto ligeramente por encima y/o ligeramente aguas abajo de una lmea central vertical del rodillo dosificador principal 48 para regular el grosor de la lechada 46 extrafda desde el deposito del suministrador 57 sobre una superficie exterior 62 del rodillo dosificador principal 48. Otra caractenstica relacionada del rodillo de control de grosor 60 es que permite permite manejar las lechadas con viscosidades diferentes y constantemente cambiantes. El rodillo dosificador principal 48 avanza en la misma direccion de desplazamiento T que la direccion de

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movimiento del transportador 14 y la cinta transportadora 26, y el rodillo dosificador principal 48, el rodillo de respaldo 50 y el rodillo de monitorizacion de grosor 60 avanzan de forma giratoria en la misma direccion, lo que minimiza las posibilidades de fraguado prematuro de lechada sobre las superficies exteriores en movimiento respectivas. A medida que la lechada 46 sobre la superficie exterior 62 avanza hacia la cinta transportadora 26, un cable de separacion transversal 64 ubicado entre el rodillo dosificador principal 48 y la cinta transportadora 26 asegura que la lechada 46 se deposita completamente sobre la cinta transportadora y no retrocede hacia la lmea de contacto 52 ni el deposito del suministrador 59. El cable de separacion 64 tambien ayuda a mantener el rodillo dosificador principal 48 sin lechada de fraguado prematuro y mantiene una cortina relativamente uniforme de lechada.

[0026] Una segunda estacion o aparato de cortado 66, preferiblemente identico al cortador 36, se dispone aguas abajo del suministrador 44 para depositar una segunda capa de fibras 68 sobre la lechada 46. En el modo de realizacion preferido, al aparato de cortado 66 se le suministran cuerdas 34 desde el mismo bastidor 31 que alimenta al cortador 36. Sin embargo, se contempla que podnan suministrarse bastidores por separado 31 a cada cortador individual, en funcion de la aplicacion.

[0027] Con referencia ahora a las figuras 1 y 3, a continuacion, un dispositivo de incrustacion, generalmente nombrado 70, se dispone en relacion operativa con la lechada 46 y el transportador en movimiento 14 de la cadena de produccion 10 para incrustar las fibras 68 en la lechada 46. Si bien se contempla una variedad de dispositivos de incrustacion, incluidos, pero sin caracter limitativo, vibradores, rodillos de pata de cabra y similares, en el modo de realizacion preferido, el dispositivo de incrustacion 70 incluye al menos un par de barras generalmente paralelas 72 montadas de forma transversal a la direccion de desplazamiento T de la cinta transportadora 26 sobre la estructura 12. Cada barra 72 se proporciona con una pluralidad de discos de diametro relativamente grande 74 que estan separados axialmente entre sf en la barra por medio de discos de diametro pequeno 76.

[0028] Durante la produccion de paneles PEC, las barras 72 y los discos 74, 76 giran conjuntamente alrededor del eje longitudinal de la barra. Como se conoce en la tecnica, bien una, bien ambas barras 72 pueden accionarse, y si solamente se acciona una, la otra puede accionarse mediante correas, cadenas, transmision por engranaje u otras tecnologfas de transmision de fuerza conocidas para mantener una direccion y velocidad correspondientes al tambor motriz. Los discos respectivos 74, 76 de las barras adyacentes, preferiblemente paralelas, 72 se engranan entre sf para crear una accion de "amasado" o de "masaje" en la lechada, lo que incrusta las fibras 68 previamente depositadas sobre la misma. Ademas, la relacion giratoria, engranada y cercana de los discos 72, 74 evita la acumulacion de lechada 46 en los discos y, en efecto, crea una accion "autolimpiadora" que reduce considerablemente el tiempo de inactividad de la cadena de produccion debido al fraguado prematuro de los grumos de lechada.

[0029] La relacion engranada de los discos 74, 76 en las barras 72 incluye una disposicion adyacente cercana de las periferias opuestas de los discos separadores de diametro pequeno 76 y los discos principales de diametro relativamente grande 74, lo que tambien facilita la accion autolimpiadora. A medida que los discos 74, 76 giran en relacion entre sf en proximidad inmediata (pero preferiblemente en la misma direccion), es diffcil que las partfculas de lechada queden atrapadas en el aparato y fraguen prematuramente. Por medio del suministro de dos conjuntos de discos 74, que estan lateralmente inclinados en relacion entre sf, la lechada 46 se somete a multiples actos de alteracion, con la creacion de una accion de "amasado" que incrusta de forma adicional las fibras 68 en la lechada 46.

[0030] Una vez se han incrustado las fibras 68 o, dicho de otro modo, a medida que la cinta transportadora en movimiento 26 pase por el dispositivo de incrustacion 70, se completa una primera capa 77 del panel PEC. En el modo de realizacion preferido, la altura o grosor de la primera capa 77 se encuentra en el rango aproximado de 0,05-0,20 pulgadas (0,127-0,5 cm). Se ha demostrado que este rango proporciona la fuerza y rigidez deseadas cuando se combina con capas similares en un panel PEC. Sin embargo, se contemplan otros grosores en funcion de la aplicacion.

[0031] Para la construccion de un panel estructural cementoso de un grosor deseado, se necesitan capas adicionales. A tal efecto, se proporciona un segundo suministrador de lechada 78 en relacion operativa con el transportador en movimiento 14, que es sustancialmente identico al suministrador 44, y se dispone para la deposicion de una capa adicional 80 de la lechada 46 sobre la capa actual 77.

[0032] A continuacion, se proporciona un cortador adicional 82 en relacion operativa con la estructura 12, sustancialmente identico a los cortadores 36 y 66, con el fin de depositar una tercera capa de fibras 84 suministradas desde un bastidor (no mostrado) construido y dispuesto en relacion con la estructura 12 de forma similar al bastidor 31. Las fibras 84 se depositan sobre la capa de lechada 80 y se incrustan mediante la utilizacion de un segundo dispositivo de incrustacion 86. De forma similar a la construccion y disposicion del dispositivo de incrustacion 70, el segundo dispositivo de incrustacion 86 se monta ligeramente superior en

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relacion con la cinta transportadora en movimiento 14 de manera que no se altere la primera capa 77. De este modo, se crea la segunda capa 80 de lechada y fibras incrustadas.

[0033] Con referencia ahora a la figura 1 y 4, con cada capa sucesiva de lechada de fraguado y fibras, se proporciona una estacion de suministro de lechada adicional 44, 78 seguido de un cortador de fibras 36, 66, 82 y un dispositivo de incrustacion 70, 86, en la cadena de produccion 10. En el modo de realizacion preferido, se proporcionan cuatro capas totales 77, 80, 88, 90 para formar el panel PEC 92. Sobre la disposicion de las cuatro capas de lechada de fraguado con fibras incrustadas descrita anteriormente, se proporciona preferiblemente un dispositivo de formacion 94 (figura 1) a la estructura 12 para dar forma a una superficie superior 96 del panel 92. Dichos dispositivos de formacion 94, se conocen en la tecnica de la produccion de lechada/tabla de fraguado y son normalmente placas de resorte o placas vibratorias que adaptan la altura y la forma del panel multicapa para ajustarse a las caractensticas dimensionales deseadas. Una caractenstica importante de la presente invencion es que el panel 92 consiste en multiples capas 77, 80, 88, 90 que, tras fraguar, forman una masa integral reforzada con fibra. Siempre y cuando la presencia y la ubicacion de las fibras en cada capa este controlada y mantenida en diversos parametros deseados como se expone y se describe a continuacion, sera practicamente imposible deslaminar el panel 92 producido por medio del presente proceso.

[0034] En este momento, las capas de lechada han empezado a fraguar y los paneles respectivos 92 se separan entre sf mediante un dispositivo de corte 98, que es un cortador con chorro de agua en el modo de realizacion preferido. Otros dispositivos de corte, incluidas las cuchillas en movimiento, se consideran adecuados para esta operacion, siempre y cuando puedan crear bordes adecuadamente afilados en la presente composicion de panel. El dispositivo de corte 98 se dispone en relacion con la cadena 10 y la estructura 12 de modo que los paneles se produzcan con una longitud deseada, que puede ser diferente de la representacion mostrada en la figura 1. Puesto que la velocidad de la cinta transportadora 14 es relativamente lenta, el dispositivo de corte 98 puede montarse para cortar perpendicularmente a la direccion de desplazamiento de la cinta 14. Con velocidades de produccion mas rapidas, dichos dispositivos cortadores se suelen montar en la cadena de produccion 10 en un angulo en la direccion del desplazamiento de la cinta. Tras el corte, los paneles separados 92 se apilan para manejarse, empaquetarse, almacenarse y/o transportarse mas tarde, como se conoce en la tecnica.

[0035] Con referencia ahora a las figuras 4 y 5, un modo de realizacion alternativo a la cadena de produccion 10 se indica generalmente como 100. La cadena 100 comparte muchos componentes con la cadena 10 y estos componentes compartidos se indican con numeros de referencia identicos. La diferencia principal entre la cadena 100 y la cadena 10 consiste en que en la cadena 10, despues de la creacion de los paneles PEC 92, una parte inferior 102 o cara inferior del panel sera mas lisa que la parte superior o cara superior 96, incluso despues de pasar por el dispositivos de formacion 94. En algunos casos, en funcion de la aplicacion del panel 92, puede ser preferible tener una cara lisa y una cara relativamente rugosa. Sin embargo, en otras aplicaciones, puede ser deseable tener una tabla en la que ambas caras 96, 102 sean lisas. Puesto que la textura lisa se genera por el contacto de la lechada con el transportador liso 14 o la cinta transportadora 26, para obtener un panel PEC con ambas caras o lados lisos, tanto la cara superior como la inferior 96, 102 necesitan formarse contra el transportador 14 o la cinta de liberacion 26.

[0036] A tal efecto, la cadena de produccion 100 incluye suficientes estaciones de corte de fibra 36, 66, 82, estaciones de suministro de lechada 44, 78 y dispositivos de incrustacion 70, 86 para producir al menos cuatro capas 77, 80, 88 y 90. Pueden crearse capas adicionales mediante la repeticion de estaciones como se describe anteriormente en relacion con la cadena de produccion 10. Sin embargo, en la cadena de produccion 100, en la produccion de la ultima capa del panel PEC, se proporciona una plataforma superior 106 que tiene una cinta de rotacion reversa 108 que da vueltas alrededor de los rodillos principales 110, 112 (uno de los cuales se acciona) que deposita una capa de lechada y fibras 114 con una superficie exterior lisa sobre la lechada multicapa en movimiento 46.

[0037] Mas en concreto, la plataforma superior 106 incluye una estacion de deposicion de fibras superior 116 similar a la estacion de deposicion de fibras 36, una estacion de suministro de lechada superior 118 similar a la estacion de suministro 44, una segunda estacion de deposicion de fibras superior 120 similar a la estacion de corte 66 y un dispositivo de incrustacion 122 similar al dispositivo de incrustacion 70 para depositar la capa de cobertura 114 en posicion invertida sobre la lechada en movimiento 46. En consecuencia, el panel PEC resultante 124 tiene la superficie superior e inferior lisa 96, 102.

[0038] Otra caractenstica de la presente invencion consiste en que el panel PEC resultante 92, 124 se construye de modo que las fibras 30, 68, 84 se distribuyan de manera uniforme a traves del panel. Se ha demostrado que esto permite la produccion de paneles relativamente mas fuertes con una utilizacion relativamente mas eficaz y menor de fibras. La fraccion de volumen de fibras en relacion con el volumen de lechada en cada capa preferiblemente constituye aproximadamente en el rango de 1,5 % a 3 % en volumen de las capas de lechada 77, 80, 88, 90, 114.

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[0039] Con referencia ahora a las figuras 6 y 7, se ha demostrado en el suministro de paneles producidos mediante la utilizacion del aparato de las figuras 1-5 que en algunos casos el numero de fibras por capa de lechada se limita excesivamente debido una dificultad percibida en la incrustacion adecuada de suficientes numeros de fibras para producir un panel PEC satisfactoriamente fuerte. Puesto que la incorporacion de una fraccion de volumen superior de fibras sueltas distribuidas a lo largo de la lechada es un factor importante en la obtencion de la fuerza de panel deseada, se desea una eficacia mejorada en la incorporacion de dichas fibras. Se cree que el sistema mostrado en las figuras 1-5 en algunos casos requiere numeros excesivos de capas de lechada para obtener un panel PEC que tenga suficiente fraccion de volumen de fibra.

[0040] En consecuencia, en la figura 6 se ilustra una cadena o sistema de produccion de paneles PEC alternativo y se muestra generalmente como 130 para producir paneles PEC reforzados con fibra de alto rendimiento que incorporan un volumen relativamente alto de fibras por capa de lechada. En muchos casos, se obtienen niveles aumentados de fibras por panel mediante la utilizacion de este sistema. Si bien el sistema de las figuras 1-5 expone la deposicion de una capa de fibras distinta unica en cada capa de lechada distinta consiguiente depositada despues de la capa inicial, la cadena de produccion 130 incluye un metodo de acumulacion de multiples capas de fibra reforzadoras distintas en cada capa de lechada distinta para obtener el grosor de panel deseado. Mas preferiblemente, el sistema expuesto incrusta al menos dos capas distintas de fibras reforzadoras, en una operacion unica, en una capa de lechada distinta individual. Las fibras reforzadoras distintas se incrustan en la capa de lechada distinta mediante la utilizacion de un dispositivo de incrustacion de fibra adecuado.

[0041] Mas en concreto, en la figura 6 los componentes utilizados en el sistema 130 y compartidos con el sistema 10 de las figuras 1-5 se indican con numeros de referencia identicos, y la descripcion anterior de estos componentes se considera aplicable aqm. Asimismo, se contempla que el aparato descrito en relacion con la figura 6 se combine con el de las figuras 1-5 de un modo actualizado; y tambien se contempla que el sistema 130 de la figura 6 se suministre con la plataforma superior 106 de la figura 5.

[0042] En el sistema alternativo 130, la produccion de paneles PEC se inicia mediante la deposicion de una primera capa de fibras sueltas cortadas 30 sobre la cinta 26. A continuacion, la estacion de suministro de lechada o el suministrador de lechada 44 recibe un suministro de lechada 46 desde la ubicacion de mezcla distante 47, tal como una tolva, silo o similares. Se contempla que la lechada 46 en este modo de realizacion sea la misma que la utilizada en la cadena de produccion 10 de las figuras 1-5.

[0043] Ademas, el suministrador de lechada 44 es basicamente el mismo, incluido el rodillo dosificador principal, 48 y el rodillo de respaldo 50 para formar la lmea de contacto 52 y tener las paredes laterales 54. Los grosores de capa adecuados se situan entre aproximadamente 0,05 pulgadas y 0,35 pulgadas (0,127 - 0,889 cm). Por ejemplo, para fabricar un panel estructural nominal de %" (10,889cm) de grosor, se prefieren cuatro capas de lechada con un grosor de capa de lechada especialmente preferido de menos de aproximadamente 0,25 pulgadas (0,635 cm) en el panel estructural preferido producido mediante el presente proceso.

[0044] Con referencia ahora a las figuras 2 y 6, la lechada 46 se suministra al suministrador 44 a traves de la manguera 56 ubicada en el dispensador de fluidos propulsado, accionado mediante cable, que oscila lateralmente 58. En consecuencia, la lechada que fluye desde la manguera 56 se vierte en el suministrador 44 en un movimiento de oscilacion lateral para rellenar el deposito o caja formadora 59 definido por los rodillos 48, 50 y las paredes laterales 54. La rotacion del rodillo dosificador 48, en consecuencia, extrae una capa de la lechada 46 desde el deposito.

[0045] El sistema 130 se suministra preferiblemente con una puerta vibratoria 132 que dosifica la lechada sobre el rodillo de deposicion o dosificador 48. Mediante la vibracion, la puerta 132 evita la acumulacion considerable en las esquinas de la caja formadora 59 y proporciona una capa de lechada mas uniforme y gruesa que la que se proporciona sin vibracion. Incluso con la adicion de la puerta vibratoria 132, el rodillo dosificador principal 48 y el rodillo de respaldo 50 se accionan de forma rotatoria en la misma direccion de desplazamiento T que la direccion de movimiento del transportador 14 y la cinta transportadora 26, lo que minimiza las posibilidades de fraguado prematuro de lechada sobre las superficies exteriores en movimiento respectivas.

[0046] A medida que la lechada 46 sobre la superficie exterior 62 del rodillo dosificador principal 48 se desplaza hacia la cinta transportadora 26, se proporciona una cuchilla limpiadora desviada por un resorte 134 que separa la lechada del rodillo dosificador principal 48 y deposita la lechada sobre la cinta transportadora 26. Una mejora sobre el cable de separacion 64, la cuchilla limpiadora 134 proporciona a la lechada 46 una via directa hacia abajo a dentro de aproximadamente 1,5 pulgadas (3,81 cm) de la cinta transportadora 26, lo que permite que una cortina de lechada continua se deposite de manera continua sobre la cinta o cadena de formacion, lo que resulta importante para la produccion de paneles homogeneos.

[0047] Una segunda estacion o aparato de cortado 66, preferiblemente identico al cortador 36, se dispone aguas abajo del suministrador 44 para depositar una segunda capa de fibras 68 sobre la lechada 46. En el modo de realizacion preferido, al aparato de cortado 66 se le suministran cuerdas 34 desde el mismo bastidor 31 que

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alimenta al cortador 36. Sin embargo, se contempla que podnan suministrarse bastidores por separado 31 a cada cortador individual, en funcion de la aplicacion.

[0048] Con referencia de nuevo a la figura 6, a continuacion, un dispositivo de incrustacion, generalmente nombrado 136, se dispone en relacion operativa con la lechada 46 y el transportador en movimiento 14 de la cadena de produccion 130 para incrustar la primera y la segunda capa de fibras 30, 68 en la lechada 46. Si bien se contempla una variedad de dispositivos de incrustacion, incluyendo, pero sin caracter limitativo, vibradores, rodillos de pata de cabra y similares, en el modo de realizacion preferido, el dispositivo de incrustacion 136 es similar al dispositivo de incrustacion 70 con la excepcion de que la superposicion de las barras adyacentes 138 se ha disminuido al rango de aproximadamente 0,5 pulgadas (1,27 cm). Ademas, el numero de discos 140 se ha reducido y los discos son sustancialmente mas gruesos que los mostrados en la figura 3. Asimismo, hay un espaciado o espacio libre mas ajustado entre los discos adyacentes que se solapan 140 de las barras adyacentes 138, del orden de 0,010 a 0,018 pulgadas (0,025-0,045 cm), para evitar que las fibras se acumulen entre los discos adyacentes. De lo contrario, el dispositivo de incrustacion 136 proporciona el mismo tipo de accion amasadora que el dispositivo 70, con el objetivo de incrustar o mezclar completamente las fibras 30, 68 en la lechada 46.

[0049] Para mejorar todavfa mas la incrustacion de las fibras 30, 68 en la lechada 46, se prefiere que en cada dispositivo de incrustacion 136 se proporcione a la estructura 12 al menos un vibrador 141 en proximidad operativa con la cinta transportadora 14 o la cinta de papel 26 para hacer vibrar la lechada 46. Se ha demostrado que dicha vibracion distribuye de manera mas uniforme las fibras cortadas 30, 68 a traves de la lechada 46. Los dispositivos vibradores convencionales se consideran adecuados para esta aplicacion.

[0050] Como se observa en la figura 6, para implementar el presente sistema 130 de multiples capas de fibras 30, 68 para cada capa de lechada 46, se proporcionan estaciones de cortado adicionales 142 entre el dispositivo de incrustacion 136 y las cajas de suministro posteriores 78, de manera que se depositen fibras 30, 68 para cada capa de lechada 46 antes y despues de la deposicion de la lechada. Se ha demostrado que esta mejora permite la introduccion de una cantidad de fibras considerablemente mayor en la lechada y, en consecuencia, aumenta la fuerza del panel PEC resultante. En el modo de realizacion preferido, si bien se muestran solo tres, se proporcionan cuatro capas totales de lechada y fibra combinadas para formar el panel PEC 92.

[0051] Tras la disposicion de las cuatro capas de lechada de fraguado con fibra incrustada como se describe anteriormente, se proporciona preferiblemente un dispositivo de formacion, tal como una carcasa vibratoria 144, a la estructura 12 para dar firma a una superficie superior 96 del panel 92. Mediante la aplicacion de la vibracion a la lechada, la carcasa 144 facilita la distribucion de las fibras 30, 68 a traves del panel 92, y proporciona una superficie superior mas uniforme 96. La carcasa 144 incluye un soporte de montaje 146, una lamina flexible 148 asegurada al soporte de montaje, un miembro de endurecimiento que se extiende la anchura de la lamina (no mostrado) y un generador de vibracion 150 preferiblemente ubicado en el miembro de endurecimiento para hacer que la lamina vibre. Se contemplan otros dispositivos de formacion, como se describe a continuacion y se conoce en la tecnica.

[0052] Una caractenstica importante de la presente invencion es que el panel 92 consiste en multiples capas 77, 80, 88, 90 que, tras fraguar, forman una masa integral reforzada con fibra. Siempre y cuando la presencia y la ubicacion de las fibras en cada capa este controlada y mantenida en diversos parametros deseados como se expone y se describe a continuacion, sera practicamente imposible deslaminar el panel 92 producido por medio del presente proceso.

[0053] La utilizacion de dos capas distintas de fibras reforzadoras con cada capa de lechada distinta individual proporciona los siguiente beneficios. En primer lugar, la division de la cantidad total de fibras que se han de incorporar a la capa de lechada en dos o mas capas de fibra distintas reduce la cantidad respectiva de fibras en cada capa de fibra distinta. La reduccion de la cantidad de fibras en la capa de fibra distinta individual mejora la eficacia de incrustacion de las fibras en la capa de lechada. A su vez, la eficacia mejorada de incrustacion de fibra da lugar a un enlace interfacial e interaccion mecanica superiores entre las fibras y la matriz cementosa.

[0054] A continuacion, puede incorporarse una cantidad mayor de fibras reforzadoras a cada capa de lechada mediante la utilizacion de multiples capas distintas de fibras reforzadoras. Esto se debe al descubrimiento de que la facilidad de incrustacion de las fibras en la capa de lechada se ha demostrado que depende de la zona de superficie total de las fibras en la capa de fibra distinta. La incrustacion de las fibras en la capa de lechada se hace mucho mas diffcil a medida que aumenta la cantidad de fibras en la capa de fibra distinta, lo que provoca un incremento en la zona de superficie de las fibras que se han de incrustar en la capa de lechada. Se ha demostrado que cuando la zona de superficie total de las fibras en la capa de fibra distinta alcanza un valor cntico, la incrustacion de las fibras en las capas de lechada es casi imposible. Este hecho impone un lfmite superior en la cantidad de fibras que pueden incorporarse con exito en la capa distinta de lechada. Para una cantidad determinada total de fibras que se han de incorporar a la capa de lechada distinta, la utilizacion de multiples capas de fibra distintas reduce la zona de superficie total de las fibras en cada capa de fibra distinta.

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Esta reduction en la zona de superficie de fibra (provocado por la utilization de multiples capas de fibra distintas), a su vez, proporciona una oportunidad para incrementar la cantidad total de fibras que pueden incrustarse con exito en la capa de lechada distinta.

[0055] Ademas, la utilizacion de multiples capas de fibra distintas permite una flexibilidad enorme con respecto a la distribution de fibras a traves del grosor del panel. La cantidad de fibras en las capas de fibra distintas individuales puede variarse para conseguir objetivos deseados. La creation resultante de una construction de "sandwich" se facilita enormemente mediante la presencia de una cantidad mas grande de capas de fibra distintas. Se prefieren, concretamente, configuraciones de panel con capas de fibra que tengan una cantidad de fibras superior cerca de los revestimientos del panel y una cantidad inferior de fibras en las capas de fibra cerca del nucleo del panel tanto en terminos de resistencia del producto como de optimization de costes.

[0056] En terminos cuantitativos, se ha investigado y establecido como parte del presente sistema 130 tanto la influencia del numero de capas de fibra y de lechada, como la fraction de volumen de fibras en el panel y el grosor de cada capa de lechada, asi como el diametro de la hebra de fibra en la eficacia de incrustation de la fibra. A continuation, se presenta y se desarrolla un tratamiento matematico para el concepto de fraccion de zona de superficie de fibra proyectada para el caso que incluye dos capas de fibra distintas y una capa de lechada distinta. Se ha demostrado que es practicamente imposible incrustar fibras en la capa de lechada si la fraccion de zona de superficie de fibra proyectada de la capa de fibra distinta sobrepasa un valor de 1,0. Aunque las fibras pueden incrustarse cuando la fraccion de zona de superficie de fibra proyectada se encuentra por debajo de 1,0, los mejores resultados se obtienen cuando la fraccion de zona de superficie de fibra proyectada es inferior a 0,65. Cuando la fraccion de zona de superficie de fibra proyectada oscila entre 0,65 y 1,00, la eficacia y facilidad de incrustacion de fibra varia, siendo la mejor incrustacion de fibra a 0,65 y la peor a 1,00. Otro modo de considerar esta fraccion es que aproximadamente un 65 % de una superficie de la lechada se cubra de fibras.

Supongamos que:

Vt = Volumen total de una capa de fibra-lechada basica Vf,i = Volumen/capa de fibra total

Vfi = Volumen de fibra en la capa de fibra distinta 1 de una capa de fibra-lechada basica

Vf2 = Volumen de fibra en la capa de fibra distinta 2 de una capa de fibra-lechada basica

Vs,i = Volumen de lechada en una capa de fibra-lechada basica

Vf,i = Fraccion de volumen total de fibras en una capa de fibra-lechada basica

df = Diametro de hebra de fibra individual

If = Longitud de hebra de fibra individual

ti = Grosor total de capa individual incluyendo lechada y fibras

ts,i = Grosor de capa de lechada en una capa de fibra-lechada basica

Xf = Ratio de volumen de fibra de la capa 2 en relation con el volumen de fibra de la capa 1 de una capa de fibra-lechada basica

nf,i, nfi,i, nt2,i = Numero total de fibras en una capa de fibra

P P P

sf,i ’ sfij ’s/2,i = Zona de superficie proyectada total de fibras contenidas en una capa de fibra

imagen1

= Fraccion de zona de superficie de fibra proyectada para una capa de fibra

[0057] Para determinar la fraccion de zona de superficie de fibra proyectada para una capa de fibra en una disposition de un sandwich de capa de fibra/capa de lechada/capa de fibra compuesto por una capa de lechada distinta y dos capas de fibra distintas, se desarrolla la siguiente relacion:

Supongamos que:

El volumen de la capa de lechada es igual a Vs,l El volumen de las fibras en la capa 1 es igual a Vf1 El volumen de las fibras en la capa 2 es igual a Vf2

La fraccion de volumen total de fibras en la capa de fibra-lechada basica es igual a V,

El grosor total de la capa de fibra-lechada basica es igual a ti. El grosor de la capa de lechada es igual a

ts,l

Supongamos que:

El volumen total de fibras (esto es, las fibras en la capa 1 y la capa 2) es igual a Vtj :

vf,i = vn+vf2 0)

5

10

15

20

25

imagen2

Supongamos que:

El volumen total de la capa de fibra-lechada basica, vt =

Volumen total de capa de lechada + Volumen total de las dos capas de fibra =

Vs,l+Vf,l = Vs,l+Vfl+Vf2

(3)

[0058] Mediante la combinacion de (1) y (2):

imagen3

[0059] El volumen de fibra total de la capa de fibra-lechada basica en terminos de la fraction de volumen de fibra total puede escribirse como:

[0060] En consecuencia, el volumen de fibras en la capa 1 puede escribirse como:

v,*7,

v f\

(1+Xf)

[0061] De forma similar, el volumen de fibras en la capa 2 puede escribirse como:

_ XfvtVf,

vf 2

(1 + X/)

(6)

(7)

[0062] Si suponemos que las fibras tienen forma cilmdrica, el numero total de fibras en la capa 1, nfi,i puede derivarse de la ecuacion 6, como sigue:

imagen4

donde, dfes el diametro de hebra de fibra y ifes la longitud de hebra de fibra

[0063] De forma similar, el numero total de fibras en la capa 2, ni,i puede derivarse de la ecuacion 7, como sigue:

imagen5

[0064] La zona de superficie proyectada de una fibra cilmdrica es igual al producto de su longitud y diametro. En consecuencia, la zona de superficie proyectada total de todas las fibras en la capa 1 s _ p puede derivarse como:

' fU

p

’ fi,i

^ /7 ^ i

VU uf 1f

toyfi

7i(\ + Xf)df

(10)

[0065] De forma similar, la zona de superficie proyectada total de fibras en la capa 2

' f 2,1

puede derivarse como:

f2J

= n

d */

fi,i uf

4XfytVu

7i(l + X f)df

[0066] La zona de superficie proyectada de la capa de lechada sp_ puede escribirse como:

imagen6

5

10

15

20

25

30

35

imagen7

[0067] La fraction de zona de superficie de fibra proyectada de la capa de fibra 1 f p se define como sigue:

°/u

=

°/u

Zona de superficie proyectada de todas las fibras en la capa 1, sFfU

Zona de superficie proyectada de la capa de lechada,

(13)

[0068] Mediante la combination de las ecuaciones 10 y 12, la fraccion de zona de superficie de fibra proyectada de la capa de fibra 1 j puede derivarse como:

imagen8

[0069] De forma similar, mediante la combinacion de las ecuaciones 11 y 12, la fraccion de zona de superficie de fibra proyectada de la capa de fibra 2 ff ^ { puede derivarse como:

C P

^ f 2,1

n(\ + X f)d f

(15)

[0070] Las ecuaciones 14 y 15 muestran la dependencia de la fraccion de zona de superficie de fibra proyectada

de parametro SFfl t y Sf2J en otras varias variables ademas de la variable de fraccion de volumen de fibra

total, Vfj. Estas variables son el diametro de la hebra de fibra, el grosor de capa de lechada distinta y la cantidad (proportion) de fibras en las capas de fibra distintas individuales.

[0071] Observaciones experimentales confirman que la eficacia de incrustation de una capa de red de fibra extendida sobre una capa de lechada cementosa es una funcion de la "fraccion de zona de superficie de fibra proyectada" de parametro. Se ha descubierto que cuanto mas pequena sea la fraccion de zona de superficie de fibra proyectada, mas facil es la incrustacion de la capa de fibra en la capa de lechada. La razon para una buena eficacia de incrustacion de fibra puede explicarse por el hecho de que la extension de zona abierta o porosidad en una capa de red de fibra aumenta con disminuciones en la fraccion de zona de superficie de fibra proyectada. Con mas zona abierta disponible, la penetration de lechada a traves de la capa de red de fibra aumenta, lo que se traduce en una eficacia de incrustacion de fibra mejorada.

[0072] En consecuencia, para conseguir una buena eficacia de incrustacion de fibra, la funcion objetivo es el mantenimiento de la fraccion de zona de superficie de fibra por debajo de un valor critico determinado. Cabe destacar que mediante la variation de una o mas variables que aparecen en la ecuacion 15, la fraccion de zona de superficie de fibra proyectada puede adaptarse para conseguir una buena eficacia de incrustacion de fibra.

[0073] Se identifican distintas variables que afectan a la magnitud de la fraccion de zona de superficie de fibra proyectada y se han propuesto enfoques para adaptar la magnitud de la "fraccion de zona de superficie de fibra proyectada" para conseguir una buena eficacia de incrustacion de fibra. Estos enfoques conllevan la variacion de una o mas de las siguientes variables para mantener la fraccion de zona de superficie de fibra proyectada por debajo de un valor umbral critico: numero de capas de fibra y de lechada distintas, grosor de capas de lechada distintas y diametro de hebra de fibra.

[0074] En base a este trabajo basico, se ha descubierto que las magnitudes preferidas de la fraccion de zona de

superficie de fibra proyectada c f son como sigue:

^ f\,i

SP

Fraccion de zona de superficie de fibra proyectada preferida, fxi

<0,65

SF

Fraccion de zona de superficie de fibra proyectada mas preferida, fU

<0,45

5

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25

30

35

40

45

[0075] Para una fraccion de volumen de fibra de panel de diseno, Vf, por ejemplo un porcentaje de contenido de volumen de fibra en cada capa de lechada de 1-5 %, puede hacerse posible que se consigan las magnitudes preferidas mencionadas anteriormente de fraccion de zona de superficie de fibra proyectada mediante la adaptacion de una o mas de las variables siguientes: numero total de capas de fibra distintas, grosor de capas de lechada distintas y diametro de hebra de fibra. En concreto, los rangos deseables para estas variables que conducen a las magnitudes preferidas de fraccion de zona de superficie de fibra proyectada son como sigue:

Grosor de capas de lechada distintas, ts,i

Grosor preferido de capas de lechada distintas ts,i (0,889 cm) > 0,35 pulgadas

Grosor mas preferido de capas de lechada distintas ts,i (0,635 cm) > 0,25 pulgadas

Grosor todavfa mas preferido de capas de lechada distintas ts,i (0,381 cm) > 0,15 pulgadas

Diametro de hebra de fibra, df

Diametro de hebra de fibra preferido, df < 30 tex

Diametro de hebra de fibra todavfa mas preferido, df < 70 tex

Ejemplos

[0076] Con referencia ahora a la figura 4, se muestra un fragmento del panel 92 producido segun el presente proceso y mediante la utilizacion del presente sistema que tiene cuatro capas de lechada; 77, 80, 88 y 90. Este panel debena considerarse como un ejemplo solamente, por el hecho de que un panel 92 producido mediante el presente sistema puede tener una o mas capas. Mediante la utilizacion de las relaciones matematicas anteriores, las capas de lechada 77, 80, 88 y 90 pueden tener distintas fracciones de volumen de fibra. Por ejemplo, las capas de cara o de revestimiento 77 y 90 tienen una fraccion de volumen de fibra designada Vf de un 5 %, mientras que las capas interiores 80, 88 tienen una designada Vf de un 2 %. Esto proporciona un panel con resistencia exterior mejorada y un nucleo interior con relativamente menos resistencia, lo que puede ser deseable en diversas aplicaciones o para conservar las fibras por motivos de coste. Se contempla que la fraccion de volumen de fibra Vf pueda variar entre las capas 77, 80, 88 y 90 para ajustarse a la aplicacion, como puede hacer el numero de capas.

[0077] Ademas, pueden conseguirse modificaciones del contenido de fibra en cada capa de lechada. Por ejemplo, con una fraccion de volumen de fibra Vf de un 5 %, por ejemplo, la capa de fibra 1, de forma opcional, tiene una fraccion de volumen de lechada designada de un 3 % y la capa de fibra 2 tiene, de forma opcional, una fraccion de volumen de fibra designada de un 2 %. En consecuencia, Xf sera 3/2.

[0078] Los paneles se fabricaron mediante la utilizacion del sistema de la figura 6 y mediante la utilizacion de la formula de fraccion de zona de superficie de fibra proyectada descrita anteriormente. El grosor de panel oscilaba entre 0,5 y 0,82 pulgadas (1,27-2,08 cm). Los grosores de capa de lechada individual oscilaban entre 0,125 y 0,205 pulgadas (0,3175-0,5207cm). La fraccion de volumen de fibra total Vf oscilaba entre 2,75 y 4,05 %. En el Panel 1, como se describe anteriormente en relacion con la figura 4, las capas de fibra exteriores 1 y 8 teman una fraccion de volumen relativamente superior (%) como una funcion del volumen del panel total 0,75 % contra 0,43 % para las capas interiores, y la fraccion de zona de superficie de fibra proyectada oscilaba entre 0,63 en las capas exteriores 1 y 8 y 0, 36 en las capas interiores 2 a 7. En cambio, el panel 4 tema la misma fraccion de volumen % de 0,50 para todas las capas de fibra y una fraccion de zona de superficie de fibra proyectada constante similar de 0,42 para todas las capas de fibra. Se descubrio que todos los paneles de prueba teman incrustacion de fibra excelente. De forma interesante, el panel 1, solo tema una resistencia a la flexion ligeramente inferior que el panel 4, respectivamente 3401/3634 psi.

[0079] En el presente sistema 130, mediante el incremento del numero de capas de fibra, cada una con su propia fraccion de zona de superficie de fibra, pueden anadirse mas fibras a cada capa de lechada sin requerirse tantas capas de lechada. Mediante la utilizacion del proceso anterior, el panel 92 puede tener el mismo grosor que los paneles anteriores, con el mismo numero de fibras del mismo diametro, con un numero menor de capas de lechada. En consecuencia, el panel resultante 92 tiene capas de resistencia mejorada pero su produccion es mas barata, debido a una cadena de produccion mas corta mediante la utilizacion de menos energfa y bienes de equipo.

[0080] Si bien se ha mostrado y descrito un modo de realizacion concreto del proceso multicapa para producir paneles estructurales de cemento reforzados con fibra altamente resistentes con contenido en fibra mejorado, los expertos en la materia observaran que pueden realizarse cambios y modificaciones al mismo sin desviarse de la invencion en sus aspectos mas amplios y como se establece en las reivindicaciones siguientes.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para la fabrication de paneles cementosos reforzados con fibra, que comprende: la utilization de una primera formula:

C P

^ f 1,1

4 VfA

7r(l + X f)df

para determinar una fraction de zona de superficie de fibra proyectada de una primera capa de fibra (30, 70) que se ha de depositar en cada capa de lechada de fraguado (46, 80) del panel resultante; la utilizacion de una segunda formula:

C P

^ f 2,1

4 XfVffi ?r(l + Xf)df

para determinar una fraccion de zona de superficie de fibra proyectada de una segunda capa de fibra (68, 84) que se ha de depositar en cada capa de lechada de fraguado (46, 80) del panel resultante; el suministro de una fraccion de volumen de lechada deseada Vf de un porcentaje de las fibras en la capa de lechada reforzada con fibra;

el ajuste de al menos uno del diametro de fibra df, y un grosor de capa de lechada reforzada con fibra ti en torno a 1,27 hasta 8,89 mm (0,05 - 0,35 pulgadas) y la distribution, ademas, de la fraccion de volumen Vf de fibras en una proportion Xf del suministro de fibras mediante la comparacion de las fibras en la segunda capa con las fibras en la primera capa de fibra de modo que tanto la fraccion de zona de superficie de fibra c p y la fraccion de zona de superficie de fibra o p para cada capa de fibra sea menor que 0,65; /u f0'

f2,l

la aportacion de un suministro de fibras individuales sueltas segun la fraccion de zona de superficie de fibra calculada anteriormente p p ■ que tambien comprende:

(a) el suministro de una cinta en movimiento (14, 26);

(b) la deposition de la primera capa de fibras individuales sueltas (30, 70) sobre la cinta (14, 26);

(c) la deposicion de una capa de lechada de fraguado (46, 80) sobre la primera capa de fibras sueltas individuales (30, 70);

(d) la deposicion de la segunda capa de fibras individuales sueltas (68, 84) sobre la capa de lechada de fraguado; y

(e) la incrustation de dichas fibras individuales sueltas en dicha lechada de modo que dichas multiples capas de fibras se distribuyan a traves de cada dicha capa de lechada en dicho panel.
2. El proceso de la reivindicacion 1, que tambien incluye la repetition de dicho proceso para cada capa de lechada adicional utilizado en la formation de un panel cementoso reforzado con fibra de multiples capas, donde dicha primera deposicion de fibras se realizara sobre una capa de lechada previamente depositada.
3. El proceso de la reivindicacion 1 o 2, donde la fraccion de volumen de lechada Vf es al menos 1,0 % en volumen de las fibras en cada capa de lechada o dicha fraccion de zona de superficie de fibra proyectada es mas preferiblemente inferior a 0,45.
4. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tambien incluye la repeticion de dicho proceso para aplicar una segunda capa de lechada sobre dicha capa depositada y donde dicha etapa (b) se consigue mediante la deposicion de dicha primera capa de fibras sueltas individuales sobre dicha capa depositada de lechada que tiene fibras incrustadas.
5. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tambien incluye la repeticion de dicho proceso para crear un panel de cemento estructural que tiene multiples capas de lechada distintas, de modo que cada capa de lechada distinta se proporciona con al menos dos capas de fibras individuales sueltas distintas.
6. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tambien incluye la vibration de la lechada y de las fibras junto con dicha incrustacion activa de la etapa (e).
7. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tambien incluye la production de la ultima de las capas con una plataforma superior (106) y una cinta giratoria inversa (108) que deposita una capa de lechada y fibras con una superficie exterior lisa sobre la lechada multicapa en movimiento.
8. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tambien incluye la repeticion de dicho proceso para proporcionar multiples capas de lechada, cada una con una fraccion de volumen designada de fibras en volumen, y la preparation de un panel reforzado con fibra con un par de capas exteriores y al menos una capa

interior, teniendo dichas capas exteriores una fraccion de volumen superior de fibras a la de dicha al menos una capa interior.
9. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde la proporcion de fibras respectiva en las capas de lechada producidas por las etapas (b) hasta (e) se representa mediante una fraccion de zona de 5 superficie de fibra proyectada preferiblemente inferior a 0,65 y mas preferiblemente inferior a 0,45.