MXPA02002008A

MXPA02002008A - Material extruible de cemento.

Info

Publication number: MXPA02002008A
Application number: MXPA02002008A
Authority: MX
Inventors: Peter Cole Goodwin
Original assignee: James Hardie Res Pty Ltd
Priority date: 1999-08-26
Filing date: 2000-08-24
Publication date: 2002-09-18
Also published as: AUPQ246599A0; EP1246782B1; KR20020042654A; AR038652A1; ES2277593T3; TWI232210B; CA2382274A1; CN1185180C; JP2003508328A; DE60032023T2; NZ517408A; EP1246782A4; PL353862A1; BR0013615A; DE60032023D1; DK1246782T3; WO2001016048A1; GT200000141A; HK1047427B; CZ2002692A3

Abstract

Un metodo y un agente para tratar un material de cemento para extrusion, que comprende anadir al material de cemento un agente mejorador de viscosidad y un agente de dispersion en una cantidad suficiente para aumentar la eficacia del agente mejorador de viscosidad; aumentado la eficacia del agente mejorador de viscosidad se puede mantener la capacidad de extrusion con menos agente mejorador de viscosidad o un agente mejorador de viscosidad de calidad interior (mas barato) que el que se usa convencionalmente o se puede mejorar la capacidad de extrusion para la misma cantidad de agente mejorador de viscosidad en comparacion con una dosificacion convencional.

Description

MATERIAL EXTRUIBLE DE CEMENTO CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere a productos para construcción y particularmente productos para construcción de cemento reforzados particularmente con fibra.

TÉCNICA ANTECEDENTE Los tableros de cemento reforzadas con fibras y otros productos se han utilizado ampliamente como materiales para paredes, techos, tejados, pisos, etc., de construcciones y para sustitutos de acabados de madera, estructuras, etc. Existen muchos métodos para formar dichos productos de FRC que incluyen procedimientos de laminación de Hatschek. El procedimiento de tubería Mazza, procedimiento de laminación de Magnani, moldeo por inyección, moldeo a mano, colada, filtrar con filtro prensa, formación de perfiles estampados, etc. La extrusión de productos de cemento de fibra se ha realizado en una base limitada pero tiene un número de dificultades que han reducido su disponibilidad comercial. En el procedimiento de extrusión, ia suspensión de cemento o pasta se fuerza a través de un dado y el material puede someterse a presiones elevadas. Por esta razón, es importante que la suspensión o pasta tengan buenas características de flujo. La formulación de cemento con frecuencia contiene elementos que están presentes casi en su totalidad como auxiliares de procedimiento, incrementando las propiedades de flujo, las propiedades de retención de forma o mejorando el acabado de superficie. Un tipo común de estos aditivos puede clasificarse ampliamente como agentes mejoradores de viscosidad (VEA, por sus siglas en inglés) o "aglutinantes". Una función principal de éstos, es incrementar la viscosidad de la fase líquida, y encontrar problemas tales como segregación de las fases líquidas y sólidas ("retención de agua "), falta de retención de forma, dispersión no uniforme de los componentes sólidos, etc. Para los materiales tales como arcillas extruídas en la industria de ladrillos y azulejos, las propiedades de flujo inherentemente buenas de la arcilla significan que el uso de dichos VEA puede reducirse al mínimo, y por lo tanto hacerse económico. Sin embargo, cuando las suspensiones sólidas que requieren formarse no son plástico (tales como suspensiones o pastas de cemento), e inherentemente resistentes al flujo, los aditivos con frecuencia son polímeros orgánicos de alto peso molecular costosos. Además, la demanda de agentes mejoradores de viscosidad puede incrementarse mediante la presencia de fibras de refuerzo, especialmente si éstas son duras para dispersarse o no tienen buenas características de retención de agua. El amianto generalmente tiene propiedades de retención de agua y dispersión mejores que las que las fibras de pulpa, y cuando se utilizan como refuerzos en las composiciones de cemento, requieren menos uso extensivo de agentes mejoradores de viscosidad, sin embargo, como es bien sabido en la técnica, el uso de fibras de amianto está fuera de la ley en muchos países y no se desea aún en esas ciudades en las cuales su uso es legal. Asimismo, esfuerzos previos para encontrar las fibras de refuerzo para pastas de cemento extruibles se han concentrado en fibras sin amianto y, en particular, eligiendo o tratando dichas fibras sin amianto de manera que sus características de dispersión y de retención de agua las hagan adecuadas para utilizarse en moldeo por extrusión con un uso mínimo de agentes mejoradores de viscosidad. Por ejemplo, en la patente de E.U.A. No. 5,891 ,374 se describe un procedimiento para producir un material mixto de matriz de cemento reforzado con fibra. En este documento, el cemento hidráulico, agua y bajas cantidades de aglutinante soluble en agua se mezclan juntas con las fibras sintéticas para producir un producto de material mixto curado y extruído. Opcionalmente, un agente reductor de agua puede añadirse para ayudar a la alineación preferencial de las fibras en la dirección de soporte de carga. Dichas fibras sintéticas se utilizan comúnmente. Sin embargo, son costosas y algunas no son capaces de curarse a temperaturas elevadas tales como en un autoclave. En la actualidad, las fibras de pulpa de madera permanecen como la fibra primaria de elección para el material mixto de cemento de refuerzo para materiales de construcción, en donde muestran un rendimiento excelente con relación a la resistencia mecánica, dureza y durabilidad a un bajo costo. Sin embargo, las composiciones de cemento extruibles que contienen fibras de pulpa de madera tienen requerimientos muy severos para la modificación reológica y requieren polímeros orgánicos de alto peso molecular como agentes mejoradores de viscosidad. Se cree que el agente mejorador de viscosidad realiza dos funciones. En primer lugar, actúa como un espesante de suspensión altamente sólido para incrementar las propiedades de retención de agua de la suspención, y en segundo lugar, también lubrica las partículas suspendidas permitiendo así que la suspensión altamente sólida fluya bajo deformación sin la separación y segregación en fases. Se cree que la efectividad de dicho agente mejorador de viscosidad es una combinación de tres acciones, principalmente: adsorción de agua mediante moléculas de polímero de cadena larga, incrementando la viscosidad del agua mezclada; asociación de cadenas de polímeros adyacentes, bloqueando así el movimiento de agua, y entrelazado y enredado de las cadenas de polímero, comportándose en una forma por completo antiplástica. Para suspensiones que implican cemento y fibra de pulpa que se procesan mediante extrusión, los agentes mejoradores de viscosidad comúnmente utilizados son éteres de celulosa de alta viscosidad tales como metilcelulosa, hidroxipropilmetilcelulosa o hidroxietilmetilcelulosa. La patente de E.U.A. 5,047,086 describe el uso de una alquilcelulosa y/o hidroxialquilcelulosa de viscosidad extremadamente elevada (>80,000 cps @ solución al 2% a 20°C) a niveles de 0.2-1 % en peso en la preparación de estas composiciones. Esta patente también describe que si los grados de 5 viscosidad inferiores (12,000-40,000 cps @ solución al 2% a 20°C) de estos compuestos (para aquellos utilizados en composiciones de extrusión de cemento/amianto) se utilizan, se requieren niveles de adición mucho mayores. Aún cuando se elaboran los moldes con dichos agentes de grado de viscosidad elevada en un esfuerzo por reducir al mínimo la cantidad 10 utilizada, la relación de costo del agente mejorador de viscosidad al costo total de moldeo extruído puede encontrarse en el orden de un cuarto a una mitad. De este modo es claro que cualquier método para reducir el costo y/o cantidad • de agentes mejoradores de viscosidad que se requieren para lograr una capacidad de moldeo excelente, se desea en gran medida. 15 Además del aspecto de costo, los agentes mejoradores de viscosidad altamente efectivos como hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) e hidroxietilmetilcelulosa (HEMC) experimentan un fenómeno conocido como gelificación a temperatura elevada. Es decir, la viscosidad del agente sufre un k incremento elevado cuando la temperatura excede una temperatura limite 20 específica, conocida como temperatura de gelificación. La temperatura de gelificación de estos agentes de viscosidad varía con la química exacta (es decir, grado sustitución, etc.). Aunque este fenómeno puede ser útil en algunas aplicaciones, se limita en otras. Por ejemplo, las camisas de enfriamiento generalmente se requieren para contrarrestar la elevación de temperatura en el cilindro del extrusor durante grandes períodos de accionamiento rápido, para mantener el material extruído por debajo de la temperatura gelificación del agente mejorador de viscosidad que se utiliza. Como resultado, en algunos casos los agentes mejoradores de viscosidad con temperatura de gelificación superior se prefieren para evitar esta complicación. De este modo, la capacidad de utilizar un tipo de agente mejorador de viscosidad que no sufra solidificación térmica (como hidroxietilcelulosa (HEC)) podría ser una gran ventaja en ciertas aplicaciones. La presente invención busca aminorar al menos alguno de los inconvenientes de la técnica anterior o proveer una alternativa comercial de la misma.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En un primer aspecto, la presente invención provee un agente de extrucción para utilizarse en material de cemento extruible, que comprende un agente mejorador de viscosidad y agente de dispersión en una cantidad suficiente para incrementar la eficacia del agente mejorador de viscosidad durante la extrusión de dicho material de cemento. El solicitante ha encontrado que mediante la adición de un agente de dispersión adecuado, la eficacia del agente mejorador de viscosidad puede incrementarse. La referencia para incrementar la eficacia del agente mejorador de viscosidad se refiere a la adición del agente de dispersión adecuado suficiente para proveer uno de tres resultados. i) mantener la extruibilidad con menos agente mejorador de viscosidad en comparación con la dosificación convencional sin el agente de dispersión, ii) mantener la extruibilidad con el uso de un agente mejorador de viscosidad de un grado inferior (más económico) que el que convencionalmente se utiliza, o iii) mejorar la extruibilidad para la misma cantidad de agente mejorador de viscosidad en comparación con la dosificación convencional. A menos que el contexto claramente lo requiera de otra manera, a través de la descripción y la reivindicaciones, las palabras "comprende", "comprendiendo", y similares se construyen en un sentido inclusivo en oposición al sentido exclusivo o detallado; es decir, en el sentido de "incluye, más no se limita a". En un segundo aspecto, la presente invención provee una formulación de cemento extruible que comprende un material de cemento, opcionalmente con cal, sílice, modificadores de densidad, fibras de refuerzo y agua, y un agente mejorador de viscosidad y un agente de dispersión en una cantidad suficiente para incrementar la eficacia del agente mejorador de viscosidad durante la extrusión de dicha formulación de cemento. En un tercer aspecto, la presente invención se provee para el uso de uno o más agentes de dispersión en la extrusión de un material de cemento con el propósito de incrementar la eficacia de un agente mejorador de viscosidad durante la extrusión. Los agentes de dispersión, también conocidos como plastificantes o plastificantes superiores, se han utilizado durante mucho tiempo en la industria de concreto para mejorar la facilidad de trabajo de la pasta o para incrementar la fluidez. Las fuerzas de atracción que existen entre las partículas de cemento que provocan la aglomeración se neutralizan mediante la adsorción de polímeros aniónicos. La dispersión de estas partículas de cemento se relaciona con la repulsión eléctrica producida por la adsorción del grupo negativamente cargado. Este mecanismo se ha confirmado en agentes de dispersión tipo sulfonados tales como formaldehído de melamina sulfonada y formaldehído de naftaleno sulfonado. El mecanismo de dispersión para polímeros acrílicos se cree que se atribuye a un efecto de obstáculo estérico en lugar de a una repulsión electrostática. Estos agentes de dispersión, sin embargo, no se han utilizado como modificadores de reología en suspensión de cemento reforzado por fibra. El solicitante ha encontrado una sinergia sorprendente entre los agentes mejoradores de viscosidad y los agentes de dispersión. La combinación del agente mejorador de viscosidad y el agente de dispersión es superior en términos de modificación de reología que los componentes solos. La adición del agente de dispersión también permite el uso de una escala mucho más amplia de agentes mejoradores de viscosidad que se han propuesto de otra manera. Para explicar, como se mencionó anteriormente, los agentes mejoradores de viscosidad más comunes son hidroxipropilmetilcelulosa, hidroxietilmetilcelulosa y metilcelulosa. Estos productos son muy costosos y asimismo se evitan preferiblemente grandes adiciones. Al combinar el agente mejorador de viscosidad con un agente de dispersión, la efectividad del agente mejorador de viscosidad se incrementa, mejorando así su extruibilidad, es decir la capacidad de fluir bajo una fuerza aplicada, o reduciendo la cantidad de agente mejorador de viscosidad requerida para mantener la extruibilidad. Además, los agentes mejoradores de viscosidad más económicos pueden utilizarse tales como hidroxipropilmetilcelulosa de grado inferior o hidroxietilcelulosa. Estos agentes mejoradores de viscosidad más económicos pueden estar alrededor de la mitad del costo de los éteres de celulosa de grado superior. La invención de la presente permite la formación de composiciones con capacidad de moldeo y facilidad de trabajo mejoradas o alternativamente la reducción de costo al permitir el uso de menos agentes mejoradores de viscosidad y/o el uso de grados inferiores (más económicos) de agentes mejoradores de viscosidad. La adición de 0.05-0.5% en peso de un agente de dispersión, puede dar como resultado el requerimiento de agentes mejoradores de viscosidad que caigan -20% y/o que se utilicen agentes mejoradores de viscosidad menos potentes con una extruibilidad equivalente o mejor que las composiciones con los niveles convencionales del agente mejorador de viscosidad.

Como será evidente para los expertos en la técnica, y como se discutió anteriormente, al incrementar la efectividad del agente mejorador de viscosidad para mejorar/mantener la extruibilidad también se evitarán o reducirán los problemas de extrusión comunes tales como segregación, desgarramiento, separación por fases, deshidratación, etc. También da como resultado un incremento en la integridad estructural y una mejor retención de la forma del material extruído. En algunos casos, la mejora en la extruibilidad se ha demostrado al incrementar la velocidad de extrusión. Por ejemplo, algunas formulaciones de cemento que contienen el agente mejorador de viscosidad y opcionalmente algún agente de dispersión pueden eximirse pero a una velocidad relativamente baja con una presión de descarga relativamente superior en el colorante. El solicitante ha encontrado que mediante la adición de una cantidad adecuada de agente de dispersión, la velocidad de extrusión puede incrementarse marcadamente y la presión de descarga del colorante de igual manera se reduce. Dichos resultados se logran normalmente al incrementar la cantidad o grado del agente mejorador de viscosidad en la pasta de cemento. No se espera que dichas mejoras puedan lograrse mediante la simple adición de un agente de dispersión. Ejemplos de agentes mejoradores de viscosidad de alto grado son los éteres de celulosa de peso molecular elevado, por ejemplo, alquilcelulosa o hidroxialquilcelulosa. Los VEA de bajo grado pueden ser los mismos compuestos a un peso molecular inferior. Los agentes mejoradores de viscosidad adecuados para utilizarse con la presente invención incluyen metilcelulosa, hidroxietilcelulosa, hidroxietilmetilcelulosa, hidroxipropilmetilcelulosa, carboximetilcelulosa, etilcelulosa, hidroxibutilmetilcelulosa, hidroxipropilmetilcelulosa, carboximetilcelulosa, etilcelulosa, hidroxibutilmetilcelulosa, alcohol polivinílico, arcillas, arcillas modificadas, gomas de Welan y otras gomas naturales. El agente mejorador de viscosidad y/o agente de dispersión pueden añadirse juntos o por separado a la suspensión de cemento o de hecho incluirse en la formulación en seco antes de la preparación de la suspensión. Como será evidente para los expertos en la técnica, es importante que el agente de dispersión y el agente mejorador de viscosidad se mezclen perfectamente a través de la suspensión para proveer una mezcla homogénea. Los agentes de dispersión adecuados incluyen formaldehído de melamina sulfonada, formaldehído de naftaleno sulfonado, polímero amino- sulfonado, materiales de lignosulfonato modificado y polímeros acrílicos tales como copolímero de ácido acrílico con éster acrílico, copolímeros de ácido acrílico con éster de policarboxilato y polímeros acrílicos entrelazados. En un cuarto aspecto, la presente invención provee un método para extruir un material de cemento, la mejora comprende añadir una cantidad de agente de dispersión suficiente para incrementar la eficacia de un agente mejorador de viscosidad contenido en dicho material de cemento. En un quinto aspecto, la presente invención provee un método para tratar un material de cemento para extrusión, dicho método comprende añadir al material de cemento un agente mejorador de viscosidad y un agente de dispersión en una cantidad suficiente para incrementar la eficacia del agente mejorador de viscosidad durante dicha extrusión. Como se discutió anteriormente, es importante cuando se extruye una pasta de cemento o suspensión que los criterios reológicos rigurosos se cumplan mientras se reduce al mínimo el costo debido al uso de agentes mejoradores de viscosidad. Para determinar las cantidades adecuadas de agente mejorador de viscosidad y agente de dispersión, o de hecho los análisis comparativos realizados de diferentes formulaciones, una simple prueba de extrusión puede realizarse con lo cual se provee una pasta de cemento que incluye el agente mejorador de viscosidad y agente de dispersión. La pasta tratada entonces se aplica a un dado de prueba a una presión de prueba para confirmar su extruibilidad. Como será evidente para los expertos en la técnica, las cantidades exactas del agente mejorador de viscosidad y agente de dispersión dependerán de un número de factores incluyendo el tipo del agente utilizado, el contenido de la pasta de cemento y de hecho el equipo de extrusión en el cual se utilizará la pasta de cemento. No es totalmente evidente en esta etapa, por qué el efecto sinergístico entre el agente de dispersión y el agente mejorador de viscosidad se obtiene. El efecto de la sinergia difiere, sin embargo, entre varios agentes mejoradores de viscosidad y agentes de dispersión. Aunque en algunos casos, la eficacia del agente mejorador de viscosidad sólo ha incrementado de manera marginal, todas las mezclas han mostrado un efecto sinergístico y el solicitante no observa ninguna base en la cual el efecto sinergístico no deba mantenerse en una operación de escala total. El agente mejorador de viscosidad y el agente de dispersión pueden añadirse simultáneamente o de manera separada al material de cemento. El agente mejorador de viscosidad y el agente de dispersión pueden añadirse como sólidos secos, ya sea antes o después de la adición de agua a los otros componentes sólidos. El agente mejorador de viscosidad y el agente de dispersión también pueden dispersarse en agua primero y posteriormente añadirse a los otros componentes sólidos. El líquido, sólido, solución, emulsión, o formas de suspensión de los agentes mejoradores de viscosidad y agentes de dispersión, pueden utilizarse. También es posible proveer el agente mejorador de viscosidad, agente de dispersión y todos los componentes del producto incluyendo material de cemento, modificadores de densidad, fibras, etc., mezcladas en seco juntos para una mezcla subsecuente con agua para formar una pasta o suspensión. Alternativamente, algunos de los componentes sólidos, por ejemplo, el material de cemento, cal, sílice, modificadores de densidad etc., pueden mezclarse en seco con el agente mejorador de viscosidad perfectamente. El agua entonces puede añadirse para pre-humedecer la mezcla. El agente de dispersión puede entonces disolverse en el resto del agua y añadirse a la solución a la mezcla. La mezcla generalmente no se ^^^j^¿?a^^ tí?¡j¿jíi^«¡M^¿^^^^^^^^^¿?i i¿i?^_i=¿i«_ to requiere por más de cinco minutos. El tiempo de mezcla en húmedo total preferiblemente no excede los 15 minutos. La mezcla resultante entonces se amasa durante alrededor de 5 minutos dependiendo de la efectividad de la facilidad de amasado. En cuanto a esto, los tiempos de amasado prolongados deben evitarse. El material es entonces adecuado para utilizarse en el aparato de extrusión. En una forma alternativa, una suspensión o pasta de cemento puede proveerse con la consistencia deseada, con cantidades adecuadas del agente mejorador de viscosidad y agente de dispersión añadidas subsecuentemente como polvo, a la pasta. En este ejemplo, no se requiere un tiempo mayor de amasado para mezclar perfectamente el agente mejorador de viscosidad y el agente de dispersión en la pasta. Si se desea, el agente mejorador de viscosidad y el agente de dispersión pueden proveerse a la suspensión o pasta de cemento por medio de componentes separados de la mezcla de FRC. Para explicar, debe ser apropiado tratar previamente la fibra de pulpa reforzada con un agente de dispersión. El material de cemento puede dosificarse previamente con un agente mejorador de viscosidad con lo cual se combina con un agente de dispersión al momento de mezclarlo con una fibra. También debe entenderse que más de un agente mejorador de viscosidad y más de un agente de dispersión pueden utilizarse en la mezcla. Las composiciones formadas en las formas antes mencionadas pueden curarse a temperatura ambiente y presión o a temperaturas superiores y presiones superiores. Los métodos de curación tales como inyección de vapor a temperaturas elevadas o curación con vapor de agua a alta presión y presiones a temperaturas elevadas son posibles. A pesar de la técnica anterior, el material de cemento extruido resultante es adecuado para curación en el autoclave. Esto es una diferencia adicional de la técnica anterior que utiliza fibras sintéticas no adecuadas para la curación con vapor de agua a alta presión. El régimen exacto de curación, tal como tiempos de curación previos, temperaturas, presiones y tiempos de curación deben optimizarse para la formulación específica. Como es bien sabido, para lograr una resistencia óptima, es importante evitar que los productos de cemento se sequen fuera durante la curación. Las composiciones formadas utilizando el método de esta invención no muestran efectos adversos en términos de propiedades físicas o mecánicas durante la curación o después, cuando se comparan con especímenes elaborados con técnicas convencionales utilizando agentes mejoradores de viscosidad de alto grado. De hecho, el uso de agentes de dispersión parece ayudar a la formación de un acabado de superficie superior. El método descrito y agente de tratamiento también son particularmente adecuados para producir artículos de material mixto de baja densidad, que contienen una proporción elevada de aditivos de modificación de densidad. Ejemplos de dichos aditivos serían perlita, vermiculita, hidrato de silicato de calcio de baja densidad, esferas huecas de cerámica, cenizas ft^^&j^^^^ volantes, etc. Esta invención también puede utilizarse con la adición de agentes inclusores de aire para modificar la densidad. Las densidades de 1.2 g/cm2 o por debajo pueden lograrse utilizando la presente invención. En aún un aspecto adicional, la presente invención provee un método para formar un artículo de cemento de baja densidad que comprende añadir un material de cemento, un aditivo de modificación de densidad, un agente mejorador de viscosidad y agente de dispersión al agua, extruyendo la pasta resultante y curando el artículo extruído, en donde el agente de dispersión se añade en una cantidad suficiente para incrementar la eficacia del agente mejorador de viscosidad. Esta invención también es adecuada para composiciones que contiene una variedad de fibras de refuerzo. Ejemplos de dichas fibras serían fibras (celulosa) de pulpa de madera, fibras de amianto, fibras de polímero, fibras de vidrio o metal. Esta es otra ventaja que surge de la presente invención. Las técnicas de extrusión de la técnica anterior se limitan a fibras particulares y contenidos de fibras particulares. La presente invención permite a un operador elegir el tipo y cantidad de fibra para que coincida específicamente con los artículos para su uso deseado por ejemplo, hasta alrededor de 25% de volumen. Además, se ha encontrado que la adición del agente mejorador de viscosidad y el agente de dispersión provee un producto extruido con un acabado de superficie mejorado. No está muy claro porqué ocurre esto, sin embargo, el solicitante ha encontrado una mejora claramente visible en el acabado de la superficie entre los artículos extruídos de acuerdo con la presente invención y los de la técnica previa. Incluso es verdad con los artículos que tienen un contenido más alto de fibra, es decir del 15% y más. Ahora la presente invención será descrita haciendo referencia a los siguientes ejemplos no limitantes: EJEMPLO 1 Se preparó una composición de acuerdo con los materiales y las proporciones indicadas en el cuadro 1 , los componentes sólidos se mezclaron en un mezclador Eirich de alta velocidad y después se amasaron junto con agua en un mezclador Hobart. Entonces la masa producida se extruyó en láminas de 50 mm de ancho y 10 mm de espesor usando un extrusor de mano para laboratorio con un barril de 75 mm. Para cada tipo de agente mejorador de viscosidad, se llevaron a cabo repetidos experimentos con diferentes niveles de adición para acertar el mínimo requerido para una buena extrusión, acabado de superficie y retención de forma. El cuadro 2 enumera los agentes mejoradores de viscosidad y agentes de dispersión con algunos detalles sobre su origen, química y costo. El cuadro 3 enumera los niveles de adición de los agentes mejoradores de viscosidad, y combinaciones de agentes mejoradores de viscosidad y agentes de dispersión que tienen un desempeño equivalente en el moldeado por extrusión, y hace posible las comparaciones del efecto de agente de dispersión. ti? -?&í.t CUADRO 1 Material Detalles Cantidad utilizada Fibra Pulpa Kraft de madera 11 % en peso de blanda blanqueada de sólidos Weyerhaeuser. Cemento OPC tipo 1 de Blue Cemento: Sílice 60:40 Circle Southrn Sílice 200G cuarzo molido Cemento: Sílice 60:40 agua 30% de peso total CUADRO 2 Tipo Detalles Costo VEA1 Shin-Etsu 90SHV-WF US$8.00/kg Hidroxietilmetil celulosa (HEMC) (12.000 mPas, solución al 1% @ 20°C, Brookfield) VEA2 Wolff Walsrode Walocel VP-M20677 US$7.41 /kg Hidroxietil metil celulosa (HEMC) (75.000-85.000 mPas-2% solución @ 20° C, Haake Rotovisco) VEA3 Dow 175 US$8.50/kg Hidroxipropil metil celulosa (HPMC) (75.000 mPas, 2% sol. Y 3000 mPas, 1% sol @ 20°C. tubo Ubbelohde) VEA4 Unión Carbide Cellosize QP 100MH US$6.50/kg Hidroxietil celulosa (HEC) (4000-6000 mPas, solución al 1% @ 25° C, VEA5 Brookfield) Dow J20 Hidroxipropilmetil celulosa (HPMC) (20.000 mPas, sol. al 2% y 900 mPas, 1 % sol. @ VEA6 20°C. tubo Ubbelohde) Sigma Aldrich- 42.933-8 Carboximetil celulosa (CNC) Av. Mol. Wt-700.000 DA1 Grado de solución = 0.9 US$2.80/kg SKW Melment F15 Formaldehido de melamina sulfonada (SMF) CUADRO 3 Cantidad Cantidad requerida con Costo de formulación requerida sin DA1 0.2% DA1 US$/tonelada VIEJO NUEVO VEA1 1.5% 1.2% 158.22 145.38 VEA2 1.5% 1.2% 151.98 140.39 VEA3 1.75% 1.2% 163.89 149.92 VEA4 Desempeño 1.2% 132.77 inadecuado EJEMPLO 2 Se preparó una composición de acuerdo con los materiales y las proporciones especificadas en el cuadro 4. Los componentes sólidos se mezclaron en un mezclador Eirich de alta velocidad y subsecuentemente se mezclaron con una solución de agua/VEA en un mezclador Hobart. Después se extruyó la pasta producida en hojas de 50 mm de ancho y 100 mm de espesor utilizando un extrusor de mano para laboratorio con un barril de 75 mm. Para cada tipo de agente mejorador de viscosidad se llevaron a cabo repetidos experimentos con diferentes niveles de adición, para especificar el mínimo requerido para una buena extrusión, acabado de superficie y retención de forma. El cuadro 6 muestra los niveles de agente mejorador de viscosidad que se requieren cuando se utiliza el método de la nueva invención, y cuando no se utiliza.

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CUADRO 4 Material Detalles Cantidad utilizada Fibra Pulpa Kraft de madera blanda 9% en peso de sólidos blanqueada de Weyerhauser. Cemento OPC tipo 1 de Blue Circle Southern Cemento: sílice 60:40 Sílice 200G cuarzo molido Cemento: sílice 60:40 Densidad Hidrato de silicato de calcio de baja 10% en peso de sólidos densidad Modificador 38% del peso total Agua (41 % cuando se usa VEA6) CUADRO 5 Cantidad requerida sin Cantidad requerida Costo de formulación DA1 con 0.3% DA1 USS/tonelada Viejo Nuevo VEA3 2% 1.8% 183.11 177.68 VEA4 Desempeño inadecuado 1.8% - 154.84 VEA5 Desempeño inadecuado 2% - - VEA6 Desempeño inadecuado 2.2% - 147.63* Precio estimado EJEMPLO 3 Se prepararon dos composiciones, una que contiene VEA3 (mezcla 1) y la otra VEA4/DA1 (mezcla 2) de acuerdo con los materiales y las proporciones especificadas en el cuadro 6. VEA3 es un HPMC de alto grado el y VEA4 es un compuesto de HEC más económico. Para cada uno se mezclaron los componentes sólidos en un mezclador Eirich de alta velocidad. ?éti&Atái i áM^éiiíá ?M.&ábMaskB Después se amasaron los sólidos secos junto con el agua en un mezclador Hobart hasta que se formó una pasta homogénea. Después se extruyó la pasta producida en hojas de 50mm de ancho y 10mm de espesor utilizando un extrusor de mano para laboratorio con un barril de 75mm. La mitad de las muestras fueron precuradas en condiciones ambientales durante ocho oras y la otra mitad en condiciones ambientales durante 36 horas. Después las tiras se curaron en una autoclave bajo una presión de vapor saturado a 177°C durante 8 horas. Después se probaron las propiedades mecánicas de las dos composiciones, y la figura 1 muestra los resultados. Se puede ver que no hay 10 una diferencia significativa en las propiedades mecánicas medidas entre las muestras hechas con VEA3 y VEA4/DA1. También se observó que la muestra hecha con VEA4/DA1 tenia el mejor acabado de superficie de las dos. • CUADRO 6 15 Material Detalles Cantidad utilizada Fibra Pulpa Kraft de madera 9% en peso de sólidos blanda blanqueada de Weyer auser. Cemento OPC tipo 1 de Blue Circle Cemento: sílice 60:40 Southern Sílice 200G cuarzo molido Cemento: sílice 60:40 Densidad PQ Extendospheres (esferas 10% en peso de sólidos huecas de cerámica, Modificador Densidad efectiva ~0.7 g/cc) • Agua 30% de peso total 20 VEA3 Como en el cuadro 2 2% en la mezcla 1 VEA4 Como en el cuadro 2 2% en la mezcla 2 DA1 Como en el cuadro 2 0.3% en ia mezcla 2 EJEMPLO 4 Se preparó una composición de acuerdo con los materiales y proporciones indicadas en el cuadro 7, los componentes sólidos se mezclaron en un mezclador Eirich a alta velocidad y después se amasaron junto con el agua en un mezclador Hobart. Después la pasta producida se extruyó en láminas de 50mm de ancho y de 10mm de espesor utilizando un extrusor de mano para laboratorio con un barril de 75mm. El cuadro 8 describe el agente mejorador de viscosidad y el agente de dispersión que se utilizó, y el cuadro 9 muestra los niveles de agente mejorador de viscosidad que se requieren, con o sin el agente de dispersión, y demuestra la sinergia.

CUADRO 7 Material Detalles Cantidad utilizada Fibra Pulpa Kraft de madera blanda 9% en peso de sólidos blanqueada de Weyerhauser. Cemento OPC tipo 1 de Blue Circle Southern 60:40 cemento: sílice Sílice 200G cuarzo molido 60:40 cemento: sílice Densidad Hidrato de silicato de calcio de baja 30% en peso de sólidos densidad Modificador Agua 52% del peso total Iñ^?í tí^?.k?JláltA ?tUiteíd??í?a^. a? ft ^ CUADRO 8 Tipo Detalles Costo VEA 7 Rheolate 101 de Elementis US$6.28/kg Emulsión de poliacrilato modificado de álcali hincable (15 Pa.s, sol. al 1 % @ 1 1/S relación de corte y PH=7.0, 25° C. Brookfield) DA1 SKW Melment F15 US$2.80/kg Formaldehído de melamina sulfonada CUADRO 9 Cantidad requerida sin Cantidad requerida Costo de formulación DA1 con 0.3% DA1 US$/tonelada Viejo Nuevo VEA 7 5.5% 4.5% 233.87 206.63 10 Los expertos en la técnica entenderán que las siguientes modalidades se muestran a manera de ejemplos solamente, y que otras aplicaciones/modalidades se pueden desarrollar sin apartarse del espíritu o el 15 alcance de la presente invención. <- AiJ ^utii átílíi

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1- Un agente de extrusión para usarlo en la extrusión de material de cemento, caracterizado porque comprende un agente mejorador de viscosidad y un agente de dispersión en una cantidad suficiente para aumentar la eficacia del agente mejorador de viscosidad durante la extrusión de dicho material de cemento. 2.- El agente de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el agente mejorador de viscosidad está provisto como de 0.3 a 5% de sólidos secos del material de cemento, y el agente de dispersión está provisto como de 0.05 a 0.5% en peso de sólidos secos de material de cemento. 3.- El agente de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado además porque el agente de dispersión se añade en una cantidad suficiente para mantener la capacidad de extrusión del material de cemento con una dosis reducida de agente mejorador de viscosidad en comparación con una dosis convencional. 4.- El agente de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado además porque el agente de dispersión se añade en una cantidad suficiente para mantener la capacidad de extrusión del material de cemento con un agente mejorador de viscosidad de grado inferior o de peso molecular más bajo en comparación con una dosis convencional. 5.- El agente de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado además porque el agente de dispersión se añade en una cantidad suficiente para aumentar la capacidad de extrusión para una cantidad de agente mejorador de viscosidad sustancialmente equivalente a una dosis convencional. 6.- El agente de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque el agente mejorador de viscosidad es un éter celulósico. 7.- El agente de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque el agente de viscosidad es hidroxialquilcelulosa, hidroxialquilalquilcelulosa, carboxialquilcelulosa o alquilcelulosa, o mezclas de las mismas. 8.- El agente de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque el agente mejorador de viscosidad se selecciona del grupo que consiste en hidroxipropilmetilcelulosa, hidroxietilmetilcelulosa, metilcelulosa, hidroxietilcelulosa, carboximetilcelulosa, etilcelulosa e hidroxibutilmetilcelulosa, o mezclas de las mismas. 9.- El agente de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque el agente mejorador de viscosidad se selecciona del grupo que consiste en alcoholes _^^ | t^ poíívínífícos, gomas que incluyen goma de Welan, goma de algarrobilla, goma guar, alginato de sodio, emulsiones de álcali hinchable de copolímeros acrílicos, arcillas o arcillas modificadas, polietilenglicol y polímeros con base acrílica o mezclas de los mismos. 10.- El agente de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque el agente de dispersión es un agente de dispersión de tipo sulfonado. 11.- El agente de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque el agente de dispersión es un formaldehído de melamina sulfonada o formaldehído de naftaleno sulfonado. 12.- Una formulación de cemento extruible caracterizada porque comprende un material de cemento, opcionalmente con cal viva, sílice, modificadores de densidad, fibras de refuerzo y agua, y un agente mejorador de viscosidad y un agente de dispersión en una cantidad suficiente para aumentar la eficacia del agente mejorador de viscosidad durante la extrusión de dicha formulación de cemento. 13.- La formulación de cemento de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada además porque comprende de 0.3 a 5% en peso de sólidos secos de agente mejorador de viscosidad, y de 0.05 a 0.5% en peso de sólidos secos de agente de dispersión. 14.- La formulación de cemento de conformidad con la reivindicación 12 Ó13, caracterizada además porque el agente de dispersión se añade en una cantidad suficiente para mantener la capacidad de extrusión con una dosis reducida de agente mejorador de viscosidad, en comparación con una dosis convencional. 15.- La formulación de cemento de conformidad con la reivindicación 12 ó 13, caracterizada además porque el agente de dispersión se añade en una cantidad suficiente para mantener la capacidad de extrusión con un agente mejorador de viscosidad de grado bajo o con peso molecular bajo, en comparación con una dosis convencional. 16.- La formulación de cemento de conformidad con la reivindicación 12 ó 13, caracterizada además porque el agente de dispersión se añade en una cantidad suficiente para mantener la capacidad de extrusión para una cantidad de agente mejorador de viscosidad sustancialmente equivalente a una dosis convencional. 17.- La formulación de cemento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 16, caracterizada además porque el agente mejorador de viscosidad es un éter celulósico. 18.- La formulación de cemento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 17, caracterizada además porque el agente de viscosidad es hidroxialquilcelulosa, hidroxialquilalquilcelulosa, carboxialquilcelulosa o alquilcelulosa, o mezclas de las mismas. 19.- La formulación de cemento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 18, caracterizada además porque el agente mejorador de viscosidad se selecciona del grupo que consiste en _¿¿,¡A_-,A _fa_ _»|fa»....J*.a_¿_1 hidroxipropilmetilcelulosa, hidroxietilmetilcelulosa, metilcelulosa, hidroxietilcelulosa, carboximetilcelulosa, etilcelulosa e hidroxibutilmetilcelulosa, o mezclas de las mismas. 20.- La formulación de cemento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 19, caracterizada además porque el agente mejorador de viscosidad se selecciona del grupo que consiste en alcoholes polivinílicos, gomas que incluyen goma de Welan, goma de algarrobilla, goma guar, alginato de sodio, emulsiones de álcali hinchable de copolímeros acrílicos, arcillas o arcillas modificadas, polietilenglicol y polímeros con base acrílica o mezclas de los mismos. 21.- La formulación de cemento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 20, caracterizada además porque el agente de dispersión es un agente de dispersión de tipo sulfonado. 22.- La formulación de cemento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 21 , caracterizada además porque el agente de dispersión es formaldehído de melamina sulfonada o formaldehído de naftaleno sulfonado. 23.- El uso de uno o más agentes de dispersión en la extrusión de un material de cemento con el propósito de incrementar la eficacia de un agente mejorador de viscosidad durante la extrusión. 24.- En un método para extruir un material de cemento, la mejora comprende añadir una cantidad de agente de dispersión suficiente para incrementar la eficacia de un agente mejorador de viscosidad que está contenido en dicho material de cemento. 25.- El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado además porque el agente mejorador de viscosidad está provisto como de 0.3 a 5% en peso de sólidos secos del material de cemento y el agente de dispersión está provisto como el 0.05 a 0.5% en peso de sólidos secos de material de cemento. 26.- El método de conformidad con la reivindicación 24 ó 25, caracterizado además porque el agente de dispersión se añade en una cantidad suficiente para mantener la capacidad de extrusión del material de cemento con una dosis reducida de agente mejorador de viscosidad en comparación con una dosis convencional. 27.- El método de conformidad con la reivindicación 24 ó 25, caracterizado además porque el agente de dispersión se añade en una cantidad suficiente para mantener la capacidad de extrusión del material de cemento con un agente mejorador de viscosidad de grado inferior o peso molecular más bajo, en comparación con una dosis convencional. 28.- El método de conformidad con la reivindicación 24 ó 25, caracterizado además porque el agente de dispersión se añade en una cantidad suficiente para incrementar la capacidad de extrusión para una cantidad de agente mejorador de viscosidad que es sustancialmente equivalente a una dosis convencional. 29.- El método de conformidad con la reivindicación 24 ó 25, caracterizado además porque el agente mejorador de viscosidad es un éter celulósico. 30.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 24 a 29, caracterizado además porque el agente de viscosidad es hidroxialquilcelulosa, hidroxialquilalquilcelulosa, carboxialquilcelulosa o alquilcelulosa, o mezclas de las mismas. 31.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 24 a 30, caracterizado además porque el agente mejorador de viscosidad se selecciona del grupo que consiste en hidroxipropilmetilcelulosa, hidroxietilmetilcelulosa, metilcelulosa, hidroxietilcelulosa, carboximetilcelulosa, etilcelulosa e hidroxbutilmetilcelulosa, o mezclas de las mismas. 32.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 24 a 31 , caracterizado además porque el agente mejorador de viscosidad se selecciona del grupo que consiste en alcoholes polivinílicos, gomas que incluyen goma de Welan, goma de algarrobilla, goma guar, alginato de sodio, emulsiones de álcali hinchable de copolímeros acrílicos, arcillas o arcillas modificadas, polietilenglicol y polímeros con base acrílica o mezclas de los mismos.- 33.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 24 a 32, caracterizado además porque el agente de dispersión es un agente de dispersión de tipo sulfonado. 34.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 24 a 33, caracterizado además porque el agente de dispersión es formaldehído de melamina sulfonada o formaldehído de naftaleno sulfonado. 35.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 24 a 34, caracterizado además porque el agente mejorador de viscosidad y el agente de dispersión se combinan antes de tratar el material de cemento. 36.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 24 a 35, caracterizado además porque el agente mejorador de viscosidad y el agente de dispersión se combinan in situ con el material de cemento. 37.- Un método para el tratamiento de un material de cemento para extrusión, caracterizado porque comprende añadir al material de cemento un agente mejorador de viscosidad y un agente de dispersión en una cantidad suficiente para aumentar la eficacia del agente mejorador de viscosidad durante dicha extrusión. 38.- El método de conformidad con la reivindicación 37, caracterizado además porque comprende de 0.3 a 5% en peso de sólidos secos de agente mejorador de viscosidad, y de 0.05 a 0.5% en peso de sólidos secos del agente de dispersión. 39.- El método de conformidad con la reivindicación 37 ó 38, caracterizado además porque el agente de dispersión se añade en una .cantidad suficiente para mantener la capacidad de extrusión con una dosis reducida de agente mejorador de viscosidad en comparación con una dosis convencional. 40.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 37 a 39, caracterizado además porque el agente de dispersión se añade en una cantidad suficiente para mantener la capacidad de extrusión con un agente mejorador de viscosidad de grado inferior o de menor peso molecular en comparación con una dosis convencional. 41.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 37 a 40, caracterizado además porque el agente de dispersión se añade en una cantidad suficiente para mejorar la capacidad de extrusión para la cantidad dada de agente mejorador de viscosidad sustancialmente equivalente a una dosis convencional. 42.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 37 a 41 , caracterizado además porque el agente mejorador de viscosidad es un éter celulósico. 43.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 37 a 42, caracterizado además porque el agente mejorador de viscosidad es hidroxialquilcelulosa, hidroxialquilalquilcelulosa, carboxialquilcelulosa o alquilcelulosa, o mezclas de las mismas. 44.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 37 a 43, caracterizado además porque el agente mejorador de viscosidad se selecciona del grupo que consiste en I. tlM .-tj-f?ifagip . Auiaa t,» -, j. aatow.^»!»-..^*»» hidroxipropilmetilcelulosa, hidroxietilmetilcelulosa, metilcelulosa, hidroxietilcelulosa, carboximetilcelulosa, etilcelulosa e hidroxibutilmetilcelulosa, o combinaciones de las mismas 45.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 37 a 44, caracterizado además porque el agente mejorador de viscosidad se selecciona del grupo que consiste en alcoholes polivinílicos, gomas que incluyen goma de Welan, goma de algarrobilla, goma guar, alginato de sodio, emulsiones de álcali hinchable de copolímeros acrílicos, arcillas o arcillas modificadas, propilenglicol y polímeros con base acrílica o mezclas de ios mismos. 46.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 37 a 45, caracterizado además porque el agente de dispersión es un agente de dispersión de tipo sulfonado. 47.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 37 a 46, caracterizado además porque el agente de dispersión es formaldehído de melamina sulfonada o formaldehído de naftaleno sulfonado. 48.- Un método para formar un artículo de cemento de baja densidad caracterizado porque comprende añadir a agua un material de cemento, aditivo modificador de la densidad, agente mejorador de viscosidad y agente de dispersión, extruir la pasta resultante y curar el artículo extruido, en donde el agente de dispersión se añade en una cantidad suficiente para aumentar la eficacia del agente mejorador de viscosidad. ^^ -^ ~*k**H»_M¿- -'" ' -- £>"^' "*>- •±. sv&t küt ^?^ -•**'* - 49.- El método de conformidad con la reivindicación 48, caracterizado además porque antes de la extrusión se puede añadir cal viva, sílice y/o refuerzo de fibra al material de cemento. 50.- El método de conformidad con la reivindicación 48 ó 49, caracterizado además porque la densidad del artículo curado no es mayor que 1.2 gramos por cm3