MX2014003459A - Fibras de refuerzo y su uso para reforzar concreto. - Google Patents

Fibras de refuerzo y su uso para reforzar concreto.

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Daniel Gil
Julie Mazzi
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Mariano Rico Martínez
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Abstract

La Presente invención se relaciona con una composición aprestante para reforzar hebras de fibra de vidrio, la cual comprende un agente de acoplamiento de silano, un agente formador de película de poliuretano que incluye isocianato bloqueado y agua. La invención también se relaciona con hebras de fibra de vidrio sobre las cuales ha sido aplicada la composición aprestante, y con concreto reforzado con las hebras de fibra de vidrio.

Description

FIBRAS DE REFUERZO Y SU USO PARA REFORZAR CONCRETO CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se relaciona de manera general con una composición aprestante para reforzar materiales de fibra, y de manera más particular, con una composición química para fibras de refuerzo cortadas usadas para reforzar concreto.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION Las fibras de vidrio son útiles en una variedad de tecnologías. Por ejemplo, las fibras de vidrio son comúnmente usadas como refuerzo en matrices poliméricas para formar plásticos o composiciones reforzadas con fibra de vidrio. Las fibras de vidrio han sido usadas en forma de filamentos continuos o cortados, hebras, hilos, telas tejidas, telas no tejidas, filamentos cortados y continuos, fieltros, mallas, y entelados para polímeros de refuerzo.
Las Figuras de vidrio cortadas son comúnmente usadas como materiales de refuerzo en composiciones. De manera convencional, las fibras de vidrio son formadas atenuando flujos de un material de vidrio fundido de una boquilla u orificio. Una composición aprestante acuosa o tratamiento químico, es aplicada típicamente a las fibras de vidrio después de que son estiradas desde la boquilla. Una composición aprestante acuosa que comúnmente contiene lubricantes, agentes de acoplamiento y resinas aglutinantes formadoras de película es aplicada a las fibras. La composición aprestante proporciona protección a las fibras contra la abrasión interfilamento, asegura una buena cohesión entre los filamentos y promueve la compatibilidad entre las fibras de vidrio y la matriz en la cual las fibras de vidrio van a ser usadas. Una composición aprestante usada para reforzar resinas termoendurecibles se describe en la WO 2008/085304.
Las fibras de vidrio también pueden ser usadas como refuerzos en concreto, como se describe en JP-A-2002068810, JP-A-2002154853, JP-A- 2003246655 y JP-A-2003335559. En esas solicitudes de patente, el énfasis es sobre la composición de vidrio, la cual tiene que ser resistente a álcalis para resistir el ambiente de pH alto en el concreto. El concreto reforzado con fibras de vidrio no resistentes a álcalis es descrito en la US6582511; se dice que ese concreto tiene únicamente resistencia a la fisuración por contracción plástica mejorada.
BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION El objetivo de la presente invención es proporcionar fibras de vidrio que exhiban alta cohesión y resistencia a la abrasión, así como una buena durabilidad en una matriz de cemento con el tiempo.
Por lo tanto un objetivo de la presente invención es proporcionar una hebra de fibra de vidrio de refuerzo que esté formada de una pluralidad de fibras de vidrio individuales recubiertas con una composición aprestante que comprende al menos un agente de acoplamiento de silano, un agente formador de película de poliuretano que incluye un isocianato bloqueado, y agua.
Los ejemplos de agentes formadores de película de poliuretano que incluyen un isocianato bloqueado que puede ser usado en la composición aprestante incluyen agentes formadores de película de poliuretano a base de poliéster que incluyen un isocianato bloqueado y agentes formadores de película de poliuretano a base de poliéter que incluyen un isocianato bloqueado. El agente formador de película de poliuretano que incluye un isocianato bloqueado puede estar en forma de una dispersión, emulsión y/o solución acuosa.
El isocianato del agente formador de película de poliuretano preferiblemente se desbloquea a una temperatura que permite el desbloqueo simultáneo o casi simultáneo y el curado del agente formador de película de poliuretano. En una modalidad, el isocianato bloqueado se desbloquea a una temperatura entre aproximadamente 107.2°C (225°F) y aproximadamente 176. °C (350°F) , preferiblemente a una temperatura entre aproximadamente 125°C (250°F) y aproximadamente 165.6°C (330°F).
Los ejemplos de agentes de acoplamiento de silano que pueden ser usados en la composición aprestante incluyen aminosilanos, ésteres de silano, vinilsilanos, metacriloxisilanos, epoxisilanos , silanos de azufre, ureidosilanos, isocianatosilanos, y mezclas de los mismos. En una modalidad, es usado un solo agente de acoplamiento de silano, o una mezcla de dos o tres agentes de acoplamiento de silano .
El agente formador de película de poliuretano que incluye un isocianato bloqueado puede estar presente en la formulación aprestante en una cantidad de aproximadamente 25% hasta aproximadamente 75% en peso (contenido de sólidos secos) de la composición sólida total y los agentes de acoplamiento de silano pueden estar presentes en la composición aprestante en una cantidad de aproximadamente 2% hasta aproximadamente 15% en peso (contenido de sólidos secos) de la composición sólida total.
Otro objetivo más de la presente invención es proporcionar concreto reforzado que comprende concreto y hebras de fibra de vidrio como se definió anteriormente. Las hebras de fibra de vidrio pueden estar presentes en el concreto en una cantidad de aproximadamente 0.02% hasta aproximadamente 3% en volumen del concreto, preferiblemente de 0.05% hasta aproximadamente 2% en volumen del concreto.
Las hebras de fibra de vidrio preferiblemente tienen una longitud de aproximadamente 0.64 hasta aproximadamente 5.08 cm (de aproximadamente 0.25 hasta aproximadamente 2.5 pulgadas), de manera más preferible de aproximadamente 1.2 cm hasta aproximadamente 4.5 cm y un diámetro de filamento de aproximadamente 13 hasta aproximadamente 23 µ?t?. Las hebras de fibras de vidrio tienen una densidad lineal másica de aproximadamente 50 hasta aproximadamente 50 tex, preferiblemente de aproximadamente 130 hasta aproximadamente 500 tex.
En una modalidad, las hebras de fibra de vidrio están en forma de hebras cortadas.
Otro objetivo más de la presente invención es proporcionar un método para formar hebras de fibra de vidrio reforzadas el cual comprende los pasos de aplicar una composición aprestante a una pluralidad de fibras de vidrio atenuadas, reunir las fibras de vidrio en hebras de fibra de vidrio que tienen un número predeterminado de fibras de vidrio en ellas, cortar las hebras de fibra de vidrio para formas haces de fibra de vidrio cortada húmedos, y secar los haces de fibra de vidrio cortada húmedos en un horno de secado para formar haces de fibra de vidrio cortada.
Una ventaja de la presente invención es que las fibras de vidrio exhiben una mejor resistencia a la abrasión durante la etapa de mezclado en concreto fresco, de modo que las fibras puedan retener sus componentes físicos. Una ventaja de las fibras fabricadas de acuerdo con la presente invención es que no perturban ni hacen disminuir la capacidad de trabajo del concreto fresco. Además de esto, esas fibras generan un refuerzo fuerte del concreto endurecido con la capacidad de actuar y crear ductilidad durante la etapa posterior a la fisuración o fractura. Esas fibras también presentan una durabilidad a largo plazo en la matriz de cemento gracias a la alta resistencia química del polímero de poliuretano reticulado creado en la superficie de la fibra de vidrio .
Los anteriores y otros objetivos, características y ventajas de la invención serán más completamente evidentes aquí posteriormente a partir de una consideración de la descripción detallada siguiente y las figuras acompañantes.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La Figura 1 es un diagrama de flujo que ilustra los pasos de un proceso ejemplar para formar haces de fibra de vidrio de acuerdo con al menos una modalidad ejemplar de la presente invención.
La Figura 2 es una ilustración esquemática de una línea de procesamiento para formar haces de hebras cortadas secas de acuerdo con al menos una modalidad ejemplar de la presente invención.
La Figura 3 es una ilustración esquemática de un haz de hebras cortadas de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente invención.
DESCRIPCION DETALLADA Y MODALIDADES PREFERIDAS DE LA INVENCION La presente invención se relaciona con una hebra de fibra de vidrio de refuerzo que está formada de una pluralidad de fibras de vidrio de refuerzo individuales recubiertas con una composición aprestante. La composición aprestante comprende al menos un agente de acoplamiento de silano, un agente formador de película de poliuretano que incluye un isocianato bloqueado, y agua. El isocaianato bloqueado utilizado en el agente de formación de película de poliuretano preferiblemente se desbloquea a una temperatura que permite el desbloqueo y curado simultáneos o casi simultáneos del agente formador de película de poliuretano. Las fibras de vidrio aprestadas con la composición aprestante pueden ser cortadas y secadas en línea para formar haces de fibra de vidrio cortada. El corte de las fibras de vidrio en línea hace disminuir los costos de fabricación para los costos producidos a partir de las fibras de vidrio aprestadas y evita el paso intermedio de devanado, secado y corte fuera de línea. La composición aprestante puede ser aplicada a las fibras de vidrio por cualquier método convencional incluyendo la aplicación por rodillo de presión, inmersión-estiramiento, deslizamiento, o roció para lograr la cantidad deseada de la composición aprestante sobre las fibras. Puede ser usado cualquier tipo de vidrio, como vidrio tipo A, vidrio tipo C, vidrio tipo E, vidrio tipo S, vidrio tipo E-CR (por ejemplo, fibras de vidrio Advantex® comercialmente disponibles de Owens Corning) , vidrio sin boro, vidrio de lana, vidrio resistente a álcali (por ejemplo, el vidrio Cem-FIL® comercialmente disponible de Owens Corning) o combinaciones de los mismos como fibra de refuerzo. Preferiblemente, la fibra de refuerzo es una fibra de vidrio resistente a álcalis. La composición aprestante puede ser aplicada a las fibras con una pérdida tras la ignición (LOI) de aproximadamente 0.8 hasta aproximadamente 2.5 sobre la fibra seca, preferiblemente de aproximadamente 1.4 hasta aproximadamente 2.2, de manera más preferible de aproximadamente 1.6 hasta aproximadamente 2.2. Como se usa en conjunto con esta aplicación, la LOI puede ser definida como el porcentaje de materia sólida orgánica depositada sobre las superficies de la fibra de vidrio. De manera alternativa, la fibra de vidrio puede ser usada en combinación con hebras de uno o más polímeros sintéticos como, pero sin limitarse a, poliéster, poliamida, aramida, poliarmamida, polipropileno, polietileno, alcohol polivinílico y mezclas de las mismas.
Como se discutió anteriormente, la composición aprestante comprende al menos un agente de acoplamiento de silano. Los silanos funcionan ínter alia para reducir el nivel de pelusa, o filamento de fibra rotos, durante el procesamiento posterior. Cuando sea necesario puede ser agregado un ácido débil como ácido acético, ácido bórico, ácido metabórico, ácido succinico, ácido cítrico, ácido fórmico, y/o ácido poliacrílico a la composición aprestante para ayudar a la hidrólisis del agente de acoplamiento de silano. Los ejemplos de agentes de acoplamiento de silano que pueden ser usados en la composición aprestante pueden ser caracterizados por los grupos funcionales amino, epoxi, vinilo, metacriloxi, ureido, isocianato, y azamido. En modalidades preferidas, los agentes de acoplamiento de silano incluyen silano que contienen uno o más átomos de nitrógeno que tienen uno o más grupos funcionales como amina (primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria), amino, imino, amido, imido, ureido, isocianato o azamido.
Los ejemplos no limitantes de agentes de acoplamiento de silano adecuado incluyen aminosilanos , ésteres de silano, vinilsilanos , metacriloxisilanos , epoxisilanos, silanos de azufre, ureidosilanos e isocianatosilanos . Los ejemplos específicos de agentes de acoplamiento de silano para usarse en la presente invención incluyen [gamma] -aminopropiltrietoxisilano (A-1100), n-fenil- [gamma] -aminopropiltrimetoxisilano (Y-9669) , n-trimetoxi- silil-propil-etilen-diamina (A-1120), metiltriclorosilano (A-154), [gamma] -cloropropil-trimetoxi-silano (A-143), vinil-triacetoxisilano (A-188), metiltrimetoxisilano (A-1630), [gamma] -ureidopropiltrimetoxisilano (A-1524). Otros ejemplos de agentes de acoplamiento de silano adecuados son expuestos en la Tabla 1. Todos los agentes de acoplamiento de silano definidos anteriormente y en la Tabla 1 se encuentran compercialmente disponibles de GE Silicones preferiblemente. El agente de acoplamiento de silano es un aminosilano o un diaminosilano .
Tabla 1 La composición aprestante puede incluir uno o más agentes de acoplamiento. Los agentes de acoplamiento pueden estar presentes en la composición aprestante en una cantidad de aproximadamente 2% hasta aproximadamente 15% en peso (contenido de sólido seco) de la composición sólida total, preferiblemente en una cantidad de aproximadamente 5% hasta aproximadamente 15% en peso (contenido de sólido seco) , de manera más preferible en una cantidad de aproximadamente 10% hasta aproximadamente 15% en peso (contenido de sólido seco) de la composición sólida total.
Como se discutió anteriormente, la composición aprestante comprende un agente formador de película de poliuretano. Los agentes formadores de película crean una mejor adhesión entre las fibras de refuerzo, lo cual da como resultado una mejor integridad de la hebra. En la composición aprestante, el agente formador de película actúa como un agente de unión polimérica para proporcionar protección adicional a las fibras de refuerzo y para mejorar la procesabilidad, como para reducir la pelusa que pueda ser generada por el corte a alta velocidad.
El agente de formación de película de poliuretano usando en la formulación aprestante de la presente invención incluye un isocianato bloqueado. Los agentes de formación de película preferidos para usarse en la composición aprestante incluyen poliuretanos a base de poliéster y a base de poliéter que incluyen un isocianato bloqueado. Como se usa aquí el término "bloqueado" indica que los grupos isocianato han reaccionado de manera reversible con un compuesto, de modo que el grupo isocianato bloqueado resultante sea estable para activar los hidrógenos a temperatura ambiente pero reactivo con hidrógenos activos en el poliuretano formador de película a temperaturas elevadas, como, por ejemplo, a temperaturas entre aproximadamente 93.33°C (200°F) y aproximadamente 204.4°C (400°F).
El isocianato utilizado en la composición aprestante puede ser bloqueado totalmente o bloqueado parcialmente de modo que no reaccione con los hidrógenos activos de los otros componentes hasta que las hebras de fibra de vidrio tratadas químicamente (es decir aprestadas) sean calentadas a una temperatura suficiente para desbloquear el isocianato bloqueado y curar el agente formador de película. En la composición aprestante usada en la invención, el isocianato preferiblemente se desbloquea a una temperatura entre aproximadamente 107.2°C (225°F) y aproximadamente 1756.7°C (350°F), y de manera más preferible a una temperatura entre aproximadamente 125°C (250°F) y aproximadamente 165.6°C (330°F). Los grupos adecuados para usarse como bloqueador o porción bloqueadora del isocianato bloqueado son bien conocidos en la técnica e incluyen grupos como alcoholes, lactamas, oximas, ésteres malónicos, acetoacetatos de alquilo, triazoles, fenoles, aminas, y bencil t-butilamina (BBA) . Puede ser usado uno o varios grupos bloqueadores diferentes.
Los ejemplos no exhaustivos de dispersión en agua del isocianato bloqueado incluyen Baybond PU 403, Baybond PU RSC 825, Baybond 406, Baybond PU130 de (Bayer) , itcobond 60X (Witco), Baxenden 199-76X, Trixene DP/9B1961, Stantex EC 1159 PRO (de Pulcra) .
El agente formador de película de poliuretano que incluye un isocianato bloqueado puede estar presente en la composición aprestante en una cantidad de aproximadamente 25% hasta aproximadamente 75% en peso (contenido de sólido seco) de la composición sólida total, preferiblemente en una cantidad de aproximadamente 30% hasta aproximadamente 70% en peso (contenido de sólidos secos) , de manera más preferible en una cantidad de aproximadamente 35% hasta aproximadamente 70% en peso (contenido de sólidos secos) . El agente formador de película puede ser agregado en forma de una dispersión, emulsión o solución acuosa.
La composición aprestante comprende además agua para disolver o dispersar los sólidos activos para la aplicación sobre las fibras de vidrio. El agua puede ser agregada en una cantidad suficiente para diluir la composición aprestante acuosa hasta una viscosidad que sea adecuada para su aplicación a fibras de vidrio y para lograr el contenido de sólidos deseados sobre las fibras. En particular, la composición aprestante puede contener hasta aproximadamente 90% en peso de agua.
Además del poliuretano bloqueado con isocianato, la composición aprestante puede incluir un formador secundario de películas a base de polímero como un epoxi, poliéster, acetato de vinilo, acrílicos, poliuretano no reactivo, poliolefinas funcionalizadas o mezclas de los mismos en una cantidad de aproximadamente 5% hasta aproximadamente 60% en peso (contenido de sólidos secos) de la composición sólida total. Los ejemplos no exhaustivos de dispersión acuosa de esos polímeros incluyen Neoxil 1143, Neoxil 9158 (disponible de DSM) , Epirez 5520 (disponible de Hexion) , itcobond 290H (disponible de Chemtura) , Airflex EP 740 (disponible de Wacker), Filco 310 (disponible de COIM) , Vinamul 8828, Vinamul 8852, Impranil DLS (Bayer) .
En algunas modalidades, la composición aprestante puede comprender opcionalmente al menos un lubricante para facilitar la fabricación de la fibra y el proceso de composición y fabricación. En modalidades donde es utilizado un lubricante, el lubricante puede estar presente en la composición aprestante en una cantidad de aproximadamente 0.1% hasta aproximadamente 5% en peso (contenido de sólidos secos) de la composición sólida total. Aunque puede ser usado cualquier lubricante adecuado, los ejemplos de lubricantes para usarse en la composición aprestante incluyen, pero no se limitan a, estearatos de etilenglicol solubles en agua (por ejemplo, monoestearato de polietilenglicol , estearato de butoxietilo, monooleato de polietilenglicol y butoxietilestearato) , oleatos de etilenglicosilo, aminas grasas etoxiladas, glicerina, aceites minerales emulsificados , emuslsiones de órgano polisiloxano, ceras carboxiladas, ceras o poliolefinas lineales o (hiper) ramificadas con grupos químicos funcionales o no funcionales, ceras o poliolefinas funcionalizadas o modificadas, nanoarcillas, nanopartículas y nanomoléculas. Los ejemplos específicos de lubricantes adecuados para usarse en la composición aprestante incluyen etanolamida esteárica, vendida bajo la designación comercial Lubesize K-12 (disponible de AOC) ; PEG 400 MO, un éster de monooleato que tiene 400 grupos de óxido de etileno (disponible de Cognis) ; Emery 6760 L, una sal de polietileniminpoliamida (disponible de Cognis) ; Lutensol ON60 (disponible de BASF) ; Radiacid (un ácido esteárico disponible de Fina) ; Michemlub 723 (de Michelman) y Astor HP 3040 y Astor HP 8114 (ceras microcristalinas disponibles de IGI International Waxes, Inc) .
Pueden ser agregados aditivos como ajustadores del pH, adyuvantes de procesamiento, agentes antiespumantes, agentes antiestáticos, agentes espesantes, promotores de la adhesión, compatibilizadores, estabilizadores, modificadores de impacto, pigmentos, tintes, colorantes y/o fragancias en pequeñas cantidades a la composición aprestante en algunas modalidades. La cantidad total de aditivos que puede estar presente en la composición aprestante puede ser de 0 hasta apoximadamente 5.0% en peso (contenido de sólidos secos) de la composición sólida total, y en algunas modalidades, los aditivos pueden ser agregados en una cantidad de aproximadamente 0.2% hasta aproximadamente 5.0% en peso (contenido de sólidos secos) de la composición sólida total. En la modalidad descrita de manera general en la Figura 1, se describe un proceso de formación de hebras de fibra de vidrio cortada de acuerdo con un aspecto de la invención. En particular, el proceso incluye formar fibras de vidrio (paso 20), aplicar la composición aprestante a las fibras de vidrio (paso 22), separación de las fibras para obtener hebras de fibra (paso 24), cortar las hebras de fibra a una longitud discreta (paso 26), y secar las hebras de fibra (paso 28) para formar haces de fibra de vidrio cortados.
Como se muestra con mayor detalle en la Figura 2, las fibras de vidrio 12 pueden ser formadas atenuando flujos de un material de vidrio fundido (no mostrado) desde una boquilla u orificio 30. La composición aprestante es aplicada a las fibras en una cantidad suficiente para proporcionar a las fibras un contenido de humedad de aproximadamente 6% hasta aproximadamente 12%. Las fibras de vidrio atenuadas 12 pueden tener un diámetro de aproximadamente 12 micrómetros hasta aproximadamente 24 micrómetros. Preferiblemente, las fibras 12 tienen un diámetro de aproximadamente 14 micrómetros hasta aproximadamente 20 micrómetros.
Después de que las fibras de vidrio 12 son estiradas desde la boquilla 30, la composición aprestante acuosa es aplicada a las fibras 12. La composición aprestante puede ser aplicada por métodos convencionales como por el rodillo de aplicación 32. Una vez que las fibras de vidrio 12 son tratadas con la composición aprestante, son reunidas y separadas en hebras de fibra 36 que tienen un número especifico, deseado de fibras de vidrio individuales 12.
La zapata separadora 34 separa las fibras de vidrio aprestadas, atenuadas, 12 en hebras de fibra 36. Las hebras de fibra de vidrio 36 pueden opcionalmente hacerse pasar a través de una segunda zapata separadora (no mostrada) para cortar las hebras de fibra 36. El número especifico de fibras de vidrio individuales 12 presentes en las fibras de vidrio 36 (y por lo tanto el número de separaciones de las fibras de vidrio 12) variará dependiendo de la aplicación particular para los haces de fibra de vidrio cortada 10, y es fácilmente determinado por un experto en la técnica. En la presente invención, se prefiere que cada hebra o haz de fibras de refuerzo contenga de 100 fibras hasta 2500 fibras o más.
Las hebras de fibra 36 se hacen pasar entonces de la zapata recopiladora 38 a una cortadora combinación 40/cot 60 donde son cortadas en haces de fibra de vidrio cortados y húmedos 42. Las hebras 46 pueden ser cortadas para tener una longitud de aproximadamente 1.28 cm (0.5 pulgadas) hasta aproximadamente 5.08 cm (2 pulgadas) . Los haces de fibra de vidrio cortados, húmedos 42 pueden caer sobre una transportadora 44 (como una transportadora foraminosa) para transportarlas a un horno de secado 46. Los haces de fibras cortadas aprestadas, húmedas 42 son entonces secados para consolidar o solidificar la composición aprestante sobre las fibras de vidrio 12. Preferiblemente, los haces de fibra húmedos 42 son secados en un horno 46 como un horno de lecho fluidizado, (es decir un horno Cratec® (disponible de Owens Corning) ) , un horno de bandeja térmica giratoria, o un horno dieléctrico para formar los haces de fibra de vidrio cortada, secos 10. En una modalidad, las fibras son tratadas con calor durante aproximadamente 15 minutos hasta aproximadamente 90 minutos a una temperatura entre aproximadamente 150°C y aproximadamente 170°C.
Las fibras secas pueden entonces hacerse pasar sobre tamices (no mostrados) para remover bolas de pelusa grandes y otra materia indeseable antes de que las fibras de vidrio cortadas sean recolectadas. En una modalidad, más de (o igual a) el 99% del agua libre (agua que es externa a los haces de fibra cortada) es removida. Es deseable, sin embargo, que sustancialmente toda el agua sea removida por el horno secado 46. La frase "sustancialmente toda el agua", como se usa aquí, significa que toda o casi toda el agua libre de los haces de fibra es removida. En una modalidad preferida, los haces de fibra cortada húmedos 42 son secados sobre la transportadora 44 antes de ser secados en el horno 46. Esto puede hacerse, por ejemplo, soplando un flujo de aire caliente a través de una alfombra o dentro de un túnel (no mostrado) . El tratamiento de presecado tiene el efecto de reducir parcialmente la humedad de los haces de fibra cortada húmedos para evitar la formación de una tuerca, obstrucción y adhesión entre hebras que puedan ocurrir durante el tratamiento de secado. Cuando las fibras cortadas húmedas sean presecadas, esto se lleva a cabo preferiblemente durante unos cuantos segundos a una temperatura de aproximadamente 60°C hasta aproximadamente 130°C.
Un ejemplo de un haz de fibra de vidrio cortada 10 de acuerdo con la presente invención se describe de manera general en la Figura 3. Como se muestra en la Figura 3, el haz de fibra de vidrio cortada 10 está formado de una pluralidad de fibras de vidrio individuales 12 que tienen un diámetro 16 y una longitud 14. Las fibras de vidrio individuales 12 son colocadas en una orientación sustancialmente paralela entre si en un tejido apretado o formación (agrupada) . Como se usa aquí "sustancialmente paralelas" significa que las fibras de vidrio individuales 12 están paralelas o casi paralelas entre si. Los haces de fibra de refuerzo cortada, aprestados, secos pueden ser usados para reforzar concreto. Como se usa aqui, el término "concreto" significa la combinación de cemento, agregado, arena, agua y opcionalmente aditivos comúnmente usados en el campo.
Habiendo descrito de manera general esta invención, puede ser obtenida una comprensión adicional con referencia a ciertos ejemplos específicos ilustrados a continuación, los cuales se proporcionan para propósitos de ilustración únicamente y no pretenden ser todos incluyentes o limitantes a menos que se especifique otra cosa.
EJEMPLOS 1) Preparación y composición aprestante Los siguientes ejemplos fueron preparados agregando lentamente la solución de agente de acoplamiento de silano al agua y agitando durante aproximadamente 20 minutos para asegurar una hidrólisis completa del material. Entonces, las otras materias primas fueron diluidas en agua antes de ser mezcladas juntas y con el agente de acoplamiento de silano. La composición de los ejemplos 1-8 se das en la siguiente Tabla 2.
Las cantidades indicadas en los ejemplos se expresaron como % en peso (contenido de sólidos secos) de la composición sólida total.
Tabla 2 2) Producción de la fibra de vidrio La composición aprestante fue aplicada con un rodillo directamente sobre fibras de vidrio resistentes a álcalis por lo que se obtuvieron fibras de vidrio reforzada. Las propiedades de las fibras reforzadas se dan en la Tabla 3.
La composición aprestante de los ejemplos 3a, 4a y 5a fue idéntica a la de los ejemplos 3, 4 y 5 respectivamente, excepto que el contenido de sólidos secos totales del apresto fue modificado para modificar la LOI de las fibras. 3) Refuerzo de concreto La resistencia a la abrasión es una comparación cuantitativa del aspecto de la fibra de vidrio reforzado antes y después de mezclar durante 6 min con mortero fresco y agregados (0 a 4 mm) . Se otorgó un grado sobre una escala de 1 a 5 a las fibras; el grado 5 indica que la fibra tiene exactamente la misma forma antes y después del mezclado; el grado 1 indica que la fibra está completamente abierta o rota .
El concreto para colar el espécimen fue preparado mezclando cemento, arena (0 a 4 mm) , agregados (4 a 16 mm) y agua. La relación de agua/cemento fue de 0.55 y la relación entre los diferentes componentes condujo a un concreto perteneciente a la clase de compresión C30 y a la clase de fluidez S2. Se agregó 0.5% en volumen de fibras reforzadas de la invención al concreto asi obtenido con mezclado. Gracias a la buena capacidad de las fibras para dispersarse en concreto fresco, se obtuvo una dispersión homogénea después de un tiempo de mezclado de 2 a 3 minutos. Las propiedades mecánicas del concreto fueron evaluadas de acuerdo con el estándar EN 14651 después de 28 días. fRl, fR2 y fR3, son las resistencias respectivas en MPa en el desplazamiento de la abertura de la boca de la fisura (CMOD) de 0.5 mm, 1.5 mm y 2.5 mm respectivamente, calculada después de la prueba de las fibras de la invención en concreto.
Las propiedades del concreto también se dan en la Tabla 3.
Tabla 3 Puede observarse de la Tabla 3 que se obtuvieron fibras con una LOI entre aproximadamente 1.6 y 2.2. Las composiciones aprestantes de la invención, las cuales comprenden la cantidad requerida isocianato bloqueado, son adecuadas para reforzar una matriz de concreto puesto que presentan una buena resistencia a la abrasión y propiedades de abertura de la boca de la fisura. Debe notarse de manera particular que los valores de fRl son altos, y que los valores de fR3 retienen hasta aproximadamente 40% de los valores de fRl correspondientes.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Una hebra de fibra de vidrio de refuerzo que comprende una pluralidad de fibras de vidrio individuales recubiertas con una composición aprestante, la composición aprestante se caracteriza porque comprende al menos un agente de acoplamiento de silano, un agente formador de película de poliuretano que incluye un isocianato bloqueado y agua, donde el agente formador de película de poliuretano que incluye un isocianato bloqueado está presente en la composición aprestante en una cantidad de aproximadamente 75% en peso (contenido de sólidos secos) de la composición sólida total.
2. La hebra de fibra de vidrio de refuerzo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada por que el agente formador de película de poliuretano que incluye un isocianato bloqueado es seleccionado de un agente formador de película de poliuretano a base de poliéster que incluye un isocianato bloqueado y un agente formador de película de poliuretano a base de poliéter e incluye un isocianato bloqueado .
3. La hebra de fibra de vidrio de refuerzo de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizada por que el agente formador de película de poliuretano que incluye un isocianato bloqueado se desbloquea a una temperatura que permite el desbloqueo y curado simultáneo o casi simultáneo del agente formador de película de poliuretano.
4. La hebra de fibra de vidrio de refuerzo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que el isocianato bloqueado se desbloquea a una temperatura entre 107.2°C (225°F) y 176.7°C (350°F).
5. La hebra de fibra de vidrio de refuerzo de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada por que el isocianato bloqueado se desbloquea a una temperatura entre 125°C (250°F) y 165.6°C (330°F) .
6. La hebra de fibra de vidrio de refuerzo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por al menos un agente de acoplamiento de silano es seleccionado de aminosilanos, ásteres de silano, vinilsilanos, metacriloxisilanos , epoxisilanos , silanos de azufre, ureidosilanos , isocianatosilanos y mezclas de los mismos .
7. La hebra de fibra de vidrio de refuerzo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque los agentes de acoplamiento de silano están presentes en la composición aprestante en una cantidad de aproximadamente 2% hasta aproximadamente 15% en peso (contenidos de sólidos secos) , preferiblemente de aproximadamente 5% hasta aproximadamente 15% en peso (contenido de sólidos secos) de la composición sólida total.
8. La hebra de fibra de vidrio de refuerzo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque la composición aprestante comprende además otro agente formador de películas seleccionado de un epoxi, un poliéster, un acetato de polivinilo, acrílicos, un poliuretano no reactivo, una poliolefina funcionalizada y mezclas de los mismos, en una cantidad de aproximadamente 5% hasta aproximadamente 60% en peso (contenido de sólidos secos) de la composición sólida total.
9. La composición aprestante de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizada porque comprende otro agente formador de películas seleccionado de un epoxi, un poliéster, un acetato de polivinilo, acrílicos, un poliuretano reactivo, una poliolefina funcionalizada y mezclas de los mismos, en una cantidad de aproximadamente 5% hasta aproximadamente 60% en peso (contenido de sólidos secos) de la composición sólida total .
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