MXPA05000985A

MXPA05000985A - Material termoplastico compuesto, orientado con relleno reactivo.

Info

Publication number: MXPA05000985A
Application number: MXPA05000985A
Authority: MX
Inventors: William R Newson
Original assignee: Psa Composites Llc
Priority date: 2002-07-24
Filing date: 2003-07-18
Publication date: 2005-09-12
Also published as: AU2003250655A1; CN1688433A; KR20050115220A; NO20050438L; EP1556204A1; CN100354108C; CA2499741A1; WO2004009334A1; US20060057348A1; JP2006504547A

Abstract

Se proporciona un material compuesto que incluye un polimetro altamente orientado producido por un procedo de extraccion y un relleno particulado capaz de reaccionar con un fluido para formar un enlace cementoso. La cantidad y grado de dispersion del relleno se selecciona para formar un polimetro de interpenetracion y redes cementosas al reaccionar el relleno con el fluido.

Description

MATERIAL TERMOPLÁSTICO COMP U ESTO ORI ENTADO CON RELLENO REACTIVO CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a materiales compuestos en los cuales un relleno en partículas se dispersa por todo un pol ímero altamente orientado. Más particularmente , la presente invención se refiere a tales estructuras compuestas en las cuales el relleno en partículas es reactivo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La solicitud de patente de inventor anterior del Inventor PCT/CAOO/01555 describe un material compuesto y un proceso para hacer tal material compuesto. El proceso consta de las siguientes etapas de proceso: i. Combinar un polímero termoplástico que se puede estirar y orientar con u n relleno en partículas para formar un material de inicio; ii. calentar y estirar el material de inicio dentro de una primera columna; iii. ajusfar la temperatura de la primera columna a una temperatura de estirado; iv. presentar la primera columna a un matriz de estirado y provocar q ue la primera col umna salga de la matriz de estirado como una seg unda columna q ue tiene un área en corte transversal menor a aq uella de la primera columna; y, v. aplicar una fuerza de tracción a la segunda columna para estirar la primera columna a través de la matriz de estirado en un nivel suficiente para provocar la orientación del polímero y provocar que la segunda columna dismin uya en densidad para formar el material compuesto. Un resultado sorprendente del proceso de arriba cuando se practica, por ejemplo con polipropileno y serrín de madera, es que el producto q ue resulta es una estructura porosa con muchas de sus propiedades comparables con la madera y en muchas aplicaciones conveniente como un sustituto para madera. En muchas aplicaciones el producto que resulta sería más benéfico q ue la madera ya que el producto que resulta es relativamente impermeable a h umedad y por consig uiente sobrevivirá mucho mejor que la madera en ambientes conducentes a putrefacción . La presente invención considera el uso de rellenos de partículas reactivos para lograr propiedades acrecentadas adicionales en el producto final . Es un objetivo de la presente invención suministrar un material compuesto q ue consta de un polímero orientado y un relleno en partículas con propiedades de cemento, en el cual el material compuesto tiene una densidad menor a la densidad teórica de los materiales de inicio combinados y en la cual el pol ímero orientado forma una matriz por toda la cual el relleno en partículas con propiedades de cemento se dispersa en tal manera que el relleno con propiedades de cemento se puede hacer reaccionar con un fl uido conveniente para crear una estructura enlazada a base de cemento que compenetre la matriz de polímero orientado.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA I NVENCIÓN Un material compuesto se suministra el cual tiene un polímero termop lástico altamente orientado producido por un proceso de estirado, y un relleno en partículas capaz de reaccionar con un fluido para formar u n enlace con propiedades de cemento. La cantidad y grado de dispersión del relleno es tal, como para formar un polímero de compenetración y redes de vacío en el material compuesto, permitiendo la reacción del relleno con el fluido. El relleno en partículas puede ser un cemento de silicato o yeso. En una modalidad de la invención el relleno en partículas incluye ai menos uno de cemento Portland y sulfato de calcio hemi-hidrato. El relleno en partículas además puede incluir un componente no reactivo tal como serrín de madera.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Modalidades preferidas de la presente invención ahora se describirán únicamente a modo de ejemplo, con referencia a las fig uras q ue le acompañan en las cuales: La Figura 1 es una ilustración en corte transversal de u n método de formación para formar un material compuesto según la presente invención; La Fig ura 2 es una ilustración esq uemática de un proceso contin uo para formar un material compuesto segú n la presente invención; La Fig ura 3 es un gráfico q ue ilustra absorción de ag ua durante un tiempo de un material compuesto estirado en matriz hidratado según u na modalidad de la presente invención; La Figura 4 es un gráfico que ilustra pérdida de agua durante u n tiempo de un material compuesto estirado en matriz hidratado según una modalidad de la presente invención; La Figura 5 es un gráfico que ilustra pérdida y absorción de ag ua durante tiempo de un material compuesto hid ratado seg ún una modalidad de la presente invención; La Fig ura 6 es un g ráfico que ilustra el nivel en el cual la masa de las muestras hidratadas y no hidratadas de un material compuesto según una modalidad de la presente invención cambia cuando las muestras se q ueman; La Figura 7 es un gráfico q ue ilustra la correspondencia de altura de llama con el nivel de quemadura de la muestra de la Figura 6; La Figura 8 es un gráfico que ilustra las capacidades de transporte de carga relativas de materiales compuestos hidratados y no hidratados q ue tienen un primer porcentaje de relleno según una modalidad de la presente invención; La Fig ura 9 es un gráfico q ue ilustra las capacidades de transporte de carga relativas de materiales compuestos hidratados y no hidratados q ue tienen un seg undo porcentaje de relleno según una modalidad de la presente invención ; La Figura 1 0 es un gráfico que ilustra las capacidades de transporte de carga relativas de materiales compuestos hidratados y no hidratados que tienen un tercer porcentaje de relleno seg ún una modalidad de la presente invención; y, La Fig ura 1 1 es un gráfico que ilustra pérdida de agua de un material compuesto hidratado estirado libremente según una modalidad de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERI DAS Un proceso de estirado para producir un polímero termoplástico altamente orientado con un relleno en partículas conveniente para la presente aplicación se ha descrito en la Solicitud de PCT No. PCT/CA00/01555 y se describe en los antecedentes de arriba . La Figura 1 il ustra el proceso de estirado. Seg ún la Figura 1 un material de alimentación combinado, el cual es un polímero termoplástico q ue se puede orientar y un material de relleno que se indica generalmente por la referencia 10 se mete a la fuerza a través de una matriz de estirado 20 que tiene un paso 22 el cual disminuye en un área en corte transversal hacia una salida 24. El material combinado se calienta e inicialmente se mete a la fuerza a través de la salida 24 hasta q ue un extremo 30 aparece, ei cual se puede sujetar por un aparato de tracción 40. Una fuerza de tracción suficiente para provocar ambas, orientación y una d ismin ución en la densidad , se aplica en la d irección de la flecha 44 y el resu ltado final es una matriz de polímero altamente orientado porosa que se dispersa por todo lo cual , es el material de relleno en partículas y aire. La Fig ura 2 ilustra un proceso continuo para uso con un aparato tal como la matriz 20 que se ilustra en la Fig ura 1 con la diferencia principal de q ue se utilizan cintas sujetadoras tal como se ilustra en la referencia 40 en vez una combinación de cadena y abrazadera como se ilustra en la Figura 1 . Más arriba (a la izq uierda como se ilustra) de la matriz 20 está una tolva de alimentación 121 , la cual suministra un estirador 1 20 el cual co-mezcla y combina una combinación de u n polímero que se puede orientar y relleno en partículas y además incita la mezcla co-mezclada a través de una matriz de estirado 1 22. Un primer tirón 125 alimenta la columna estirada a través de un horno continuo 1 26 en donde la temperatura de columna se aj usta a una temperatura de estirado. El resto del proceso es sustancialmente el mismo como el q ue se ilustra en la Figura 1 . Como se menciona arriba, el trabajo inicial se hizo, utilizando rellenos relativamente inertes por lo cual significa q ue el relleno generalmente no fue reactivo con ambos, el polímero y en ambientes de aplicación típicos. Según la presente invención , se contemplan rellenos de partícula reactivos los cuales pueden por ejemplo, suministrar sistemas en red de compenetración q ue penetran a través de ia matriz de polímero orientado y/o propiedades anti-microbianas . Pueden haber otras aplicaciones para la tecnolog ía actual con varios rellenos reactivos. A modo de ejemplo, alg unos compuestos de calcio se han contemplado como cand idatos potenciales. Las propiedades de algunos de estos se describen abajo, sin embargo, se debe comprender que estos son solo ejemplos y no una lista exhaustiva. Hay muchos rellenos que se utilizan en termoplásticos y la consideración inicial se ha dado para unos que pueden tener el impacto económico más potencial . El cemento Portland y sulfatos de Calcio (o yeso) se consideran debido a su reacción con ag ua y la posibilidad de formar el polímero orientado relleno primero, y hacerlo reaccionar con agua como una operación secundaria. Esto es único en la historia de la formación de productos yeso y cemento. La Tabla 1 da un breve panorama de estas familias de rellenos.

Tabla 1 - Compuestos de calcio en este estu dio Silicato de Calcio (Cemento Portland) El cemento Portland se hace de pied ra caliza, arcil la y arena como los ingredientes primarios en un horno giratorio llamado un horno rotatorio en donde temperaturas alcanzan los 1 500°C (2,732° F). El calor intenso provoca reacciones q uímicas que convierten las materias primas parcialmente fu nd idas en bolitas llamada escoria . Después de ag regar algo de yeso y otros materiales clave, la mezcla se pulveriza a un polvo g ris extremadamente fino (75 micrones) llamado "cemento Portland". Hay diferentes tipos de cemento Portland que se fabrican para cumplir varios req uisitos físicos y qu ímicos. La Especificación C-1 50 de la Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (ASTM) suministra 8 tipos de cemento Portland. Por ejemplo, el cemento Portland Tipo 1 es un cemento normal, con un fin general conveniente para todos ios usos y es el tipo que se usará en este trabajo. Los cuatro compuestos principales en el cemento Portland tienen composiciones q ue se aproximan a silicato de tricalcio C3S, silicato de dicalcio C2S, aluminato de tricalcio C3A, y aluminoferrito de tetracalcio C4AF. Pequeñas variaciones en el contenido de cal provocan grandes alteraciones en los contenidos de C3S y C2S de cementos. La presencia de un excedente de cal no combinada o suelta se debe evitar en la escoria de cemento, ya q ue sufre un incremento en el volumen durante la hidratación de esta manera, debilitando la pasta endurecida. Los compuestos de cemento anhídridos, cuando se mezclan con ag ua para formar pastas, producen soluciones de cal saturadas inestables en las cuales los productos de hidratación se depositan g rad ualmente por una reacción exotérmica. Cuando se han hidratado por separado, los cuatro compuestos principales producen sus propios productos de reacción y ganan firmeza a diferentes nive!es. El silicato de tricalcio C3S tiene todos los atributos del cemento Portland . Cuando finalmente se pulveriza y se mezcla con agua , se hidrata rápidamente y cristales de hidróxido de calcio Ca(OH)2 se precipitan rápidamente. Alrededor de los granos originales, se forma un silicato de calcio h idratado gelatinoso el cual al ser impermeable, aminora la velocidad de otra hidratación considerablemente. El C3S hidratado se pone rígido o endurece en unas horas y gana firmeza muy rápidamente, consiguiendo la mayor parte de su firmeza en un mes. Beta silicato de dicalcio bC2S, la forma hidráulica de C2S, no muestra un tiempo de frag uado definido, pero se end urece lentamente durante un periodo de algunos días. Este produce poca firmeza por casi catorce días, pero después de un año su firmeza es igual a aquella del C3S. La mayor reacción del C3S se puede atribu ir a la estructura más abierta de la celos ía de cristal del C3S comparada con el embalaje denso de los iones en bC2S. El aluminato de tricalcio C3A reacciona muy rápidamente con agua y la pasta se pone rígida casi instantáneamente con la evolución de tanto calor que se puede deshidratar. La adición de yeso al 3-4% a la escoria de cemento, lo cual corresponde al 25-50% del contenido de C3A, produce un tiempo de frag uado normal. El C3A hidratado produce poca firmeza y tiene una baja resistencia al ataque de sulfato. El alumioferrito de tetracalcio C4AF, o la fase ferrita, reacciona rápidamente con agua , pero menor al C3A, y desarrolla poca firmeza . Cuando los cuatro compuestos principales se mezclan juntos en cemento Portland , la presencia de yeso parece tener un resultado de poca importancia sobre los niveles de hid ratación y productos de reacción de los dos compuestos de silicato de calcio C3S y bC2S, mientras que afecta considerablemente a C3A y C4AF. En la presencia de una solución de cal y yeso, C3A prod uce no únicamente un hidrato aluminio calcio, sino también compuestos de suifoaluminato de calcio. En el caso de C4AF, un sulfoferrito análogo se forma pero ambos de estos compuestos de sulfato tienen poco o nulo valor con propiedades de cemento. Los fabricantes de Cemento Portland en Canadá son: Ciment Québec Inc. Essroc Italcementi Group www. esscroc.com Federal White Cement Ltd . Glacier Northwest Canadian Ltd . www.qlaciernw. com Lafarge North America Inc. Lehigh Inland Cement Limited Mi ller Cement www. millerqroup. ca St. Lawrence Cement Inc. www. stlawrencecement. com St. Mary's Cement Company Sulfato de Calcio (Yeso) El yeso es sulfato de calcio hid ratado, CaS04.2(H20). Es uno de los minerales más comunes en ambientes sedimentarios.

Tiene una dureza de 2 y una g ravedad específica (ahora llamada g ravedad relativa) de 2.3+. La piedra de yeso natural se extrae del suelo y después se tritura , y muele a un polvo fino. Después se calcina en donde 3/4 del agua q uímicamente enlazada se elimina . El res ultado es estuco también comúnmente conocido como yeso blanco, un polvo bien seco que cuando se mezcla con ag ua, rápidamente se rehidrata y se "restablece" , o endurece. Los fabricantes de Yeso en Norte América son: National Gypsum Company www. national.gypsum. com G-P Gypsum www.gp.com/gypsum James Hardie Gypsum www. hardirock. com CGC Inc. www.cgcinc.com U SG www. usg .com American Gypsum www. americangypsum.com Modalidades Cementos reforzados de fibra que utilizan asbesto o fibras celulosas se ha utilizado ampliamente para aplicaciones de bloques de metal o madera para exteriores en la industria de construcción de casas. Las desventajas de las configuraciones de cascajo de cemento/bloques de metal o madera de cemento actual incluyen peso significativo para propósitos de transporte y una estructura bastante frágil la cual se debe manipular delicadamente. Por ei contrario, según la presente invención , se suministra una estructura en la cual u n material de relleno en partículas capaz de formar un enlace con propiedades de cemento, se dispersa por todo un polímero altamente orientado pero q ue no reacciona con el fluido o catalizador lo cual podría provocar que se ponga rígido. Esto da un prod ucto con una dureza y peso ligero relativo comparado con el cemento de fibra, que es ligero para transportar, resistente y fácil de instalar. Posterior a su instalación, se puede hidratar ya sea naturalmente a través de humedad ambiental o mojar con ag ua, para formar un enlace con propiedades de cemento entre cavidades adyacentes de material con propiedades de cemento para producir un polímero de compenetración y matrices de cemento. La hidratación también puede suceder antes de la transportación. Aunque el material de relleno en partículas puede ser totalmente material con propiedades de cemento, también puede ser un material con propiedades de cemento combinado con un relleno, por ejemplo serrín de madera o algún otro relleno no reactivo (en el ambiente). Para alcanzar interconexión entre las "cavidades" del material de relleno en partículas, la proporción de relleno para polímero debe ser suficiente para asegurar que los poros de la matriz de polímero orientado porosa, estén sustancialmente abiertos y el relleno en partículas ocupe una porción relativamente grande de los poros o vacíos en la matriz de polímero. Esto contrasta con la invención descrita en la solicitud de patente del inventor anterior PCT/CAOO/01 555, en donde el material compuesto se construyó de una matriz de polímero orientado porosa rellena con poros sustancialmente cerrados q ue contienen aire y el material de relleno en partículas. U na porción sustancial del volumen era aire y el relleno en partículas ocupó una porción relativamente pequeña de los poros o vacíos en la matriz de polímero. En la presente invención, si la proporción de relleno es demasiado peq ueña , se quedará en poros cerrados, y por eso será inaccesible para el fluido de reacción , el cual provoca la reacción con propiedades de cemento. Las proporciones específicas de relleno para polímero pueden depender de algún punto en los parámetros de proceso tal como temperatura y nivel de estirado. En general , sin embargo se espera que casi una proporción de volumen 50:50 se requerirá para establecer redes de compenetración Se debe comprender que la proporción de volumen puede ser sig nificativamente diferente a la proporción de peso de los componentes constituyentes, dependiendo de la densidad de los componentes. Por ejemplo, el cemento Portland tiene una gravedad relativa de 3.1 mientras q ue el polipropileno tiene una gravedad relativa de 0.9. En una modalidad preferida de la invención, el polímero termoplástico que se puede orientar es polipropileno. Sin embargo, una persona experta en la materia reconocerá q ue otros polímeros termoplásticos q ue se pueden orientar, tal como polietileno, poliestireno, cloruro polivinilo ("PVC") y P ET se pueden emplear. La lista anteriormente mencionada es únicamente a modo de ejemplo y no tiene la intención de ser exhaustiva, cualq uier polímero termopíástico que produce un incremento en su fuerza contra las propiedades de alargamiento como resultado de estirarse a una temperatura elevada, que resulta posiblemente de un alargamiento de su estructura molecular constituyente, se puede utilizar.

Polipropi leno de Cemento Orientado, Extendido Estirado en Matriz Hidratado In situ: Cemento Portland común se compuso por compuestos de Aclo con copolímero de polipropileno virgen (Basell PDC 1275, MFI 8-10) a un nivel de cemento al 75% en peso para propileno al 25% en peso. Este compuesto además se mezcló con polipropileno homopolímero virgen (BP 10-6014, MFI aprox. 0.7) para producir materiales finales que tienen niveles variados de cemento Portland. Estos materiales de polipropileno/cemento se estiraron sobre un solo estirador de vuelta (1 .75" Deltaplast) a través de una matriz de 1 .75"X 0.375". En los experimentos iniciales los materiales se estiraron a un nivel de 1 p/min y se compusieron de cemento al 37.5 % en peso, 52.5% en peso, y 67.5% en peso en polipropileno. Estos materiales después se pasaron a través de un horno de convección a presión de 8 p a 145 grados Celsius y después se sacaron continuamente a través de una matriz convergente calentada (145 grados C) con ángulos de matriz de inferior y superior de 15 g rados y ángulos laterales de 25 grados, y la proporción de tamaño de pieza para área de salida de 1 .8. Cada uno de estos niveles de relleno de cemento resultó en una densidad diferente en la parte fina!, como se enumera en ia Tala 2, abajo. Estirar (es decir, esti rado en matriz o estirado libremente) el material compuesto resulta en un material q ue tiene u na densidad relativa significativamente menor a aquella de su moldura de inicio. Como con el caso de polipropileno de relleno de madera orientado, extendido, se creé que ésta densidad reducida es un resultado del polipropileno y el relleno en partículas no adheridos uno a otro (posiblemente debido a un mal emparejamiento en las polaridades respectivas del relleno en partículas y ei polipropileno), pero más bien q ue permanecen separados y por eso crean vacíos durante el proceso de estirado. Las densidades en la Tabla 2 se calcularon, midiendo las d imensiones y masa de las muestras, calculando el volumen, y a través de eso, la densidad . Los métodos de desplazamiento de l íquido para medir densidad o volumen no son de confianza en este caso ya que ei material absorberá rápidamente algo de líq uido dentro de la estructura porosa .

Tabla 2 Como la cantidad de cemento incrementa, la densidad g lobal d is min uye ya q ue las partículas de cemento actúan para formar vacíos du rante el proceso de estirado que resulta en un material final poroso. Este material final poroso se puede sumergir en agua para hidratar el cementa dentro de los vacíos de la estructura' porosa. Para acelerar la absorción de agua, las muestras se colocaron en una olla de presión modelo de cocina. En varios ocasiones las muestras se q uitaron de la olla de presión, se secaron sus superficies y se pesaron. La Figura 3 ilustra la absorción de agua durante un periodo de tiempo para las tres muestras. La fracción de vacío se calculó, utilizando la densidad del material antes y después del estirado. Al final de la prueba de absorción de agua sólo por debajo del 90% del volumen de vacío se llenó en el caso de cemento al 67.5%. Se esperaba q ue esta agua reaccionara con el cemento formando un producto hidratado en vez de los vacíos del material poroso. Para examinar el grado de hidratación del cemento, las muestras se permitieron curar en aire en condiciones ambientales y su peso se rastreó. (Fig ura 4). Aunq ue la Fig ura 4 revela que mucha del agua se pierde, algo se retiene después de q ue la muestra alcanza un estado estable (como en la muestra de cemento al 67.5% después de 1 6 000 minutos). La proporción de cantidad de agua retenida para cemento, indica el nivel de hidratación . En el caso de la muestra al cemento al 67.5% , la proporción de masa de cemento para agua es 6.3: 1 . La misma prueba se ideó en la Figura 5, pero se calculó la proporción de cemento para ag ua. Se puede ver al final de la prueba que se retuvo agua. Se debe observar que se desea un cemento bajo para proporción de agua para una hidratación completa. Para examinar el efecto de la combustión en el cemento hidratado, se colocaron muestras de cemento Portland hidratado y no hidratado al 67.5% en polipropileno, en un sostenedor de alambre sobre un cazo de oropel en una báscula. A estas muestras se le prendió fuego con una llama de butano y la combustión del material registró, cambio de masa y altura de llama. Mientras la combustión avanzó, la masa disminuyó, el nivel de disminución es más lento en la muestra hidratada comparada con la muestra no hidratada. La Figura 6 ilustra el nivel de cambio de masa de las muestras hidratadas y no hidratadas, la muestra hidratada mostrando un nivel más bajo de pérdida de masa que la muestra no hidratada. La masa se presenta como fracción de masa de muestra inicial. La Figura 7 ilustra los datos de la altura de llama y masa del experimento de combustión. Los resultados del nivel de consumo de material (g/min/cm3) se idearon junto con la altura de llama. El nivel de consumo se refleja en la altura de llama y las muestra hidratadas mostraron niveles y alturas de llama notablemente más bajos de consumo de material. Se observa que la muestra no hidratada comenzó a desprender pedazos grandes de material en 118 segundos, mientras la muestra hidratada permaneció intacta en toda la prueba. Como el polipropileno se consumió eficazmente del material, estuvo aparentemente en una fase continua y mecha en la superficie ya q ue se consumió/ahu mó. Ya q ue el residuo fue solo ligeramente más pequeño q ue el de la muestra orig inal no q uemada , es evidente q ue el cemento hid ratado ya sea, llena los vacíos con un cemento muy poroso, o cubre las paredes externas del vacío y en este modo mantiene el volumen de la pieza después de q ue se detuvo la combustión. Como el cemento hidratado restante permaneció como un bloq ue sólido y no se volvió polvo in mediatamente, puede constitu ir una segunda fase continua, o los dominios del cemento hidratado simplemente se pueden mantener juntos mecánicamente o por la ceniza del polipropileno de combustión. En cualquier caso, después de que el polipropileno se consumió el material restante tuvo tan poca firmeza q ue se consideraría ineficaz como un material estructu ral y se habrían convertido en polvo con un poco de viento. La examinación microscópica (a potencia 50x) no reveló ningún cambio en la apariencia de los vacíos antes y después de la hidratación. Hasta ahora, la forma exacta del cemento hidratado es desconocida. De estos resultados se puede ver que el cemento alcanza un cierto nivel de hidratación, que este cemento hid ratado no detiene al polipropileno de consumirse pero modifica aquel proceso de combustión comparado con los rellenos inertes. También, el resto de cemento no se deshizo inmediatamente después de que el polipropileno se elimi nó. Esto indica que el cemento hidratado no estuvo en la forma de partículas pequeñas en los vacíos, pero se esparció en los vacíos (probablemente con un tamaño de poro grande) y ya sea , formó una red ligada de partículas o se sujetaron juntas mecánicamente debido a su forma. Las muestras de polipropileno-cemento Portland estiradas en matriz hidratadas y no hidratadas se examinaron en flexión de punto 3 , utilizando una cuarta de prueba para proporción de espesor de no menor a 1 6 : 1 (como se demuestra en las Figuras 8 a 1 0). Los resultados indican q ue en todos los casos las muestra que se han expuesto al proceso de hidratación descrito han incrementado capacidad de transporte de carga; La Figura 8 q ue il ustra una comparación de muestras que tienen un contenido de cemento al 67.5% en peso, la Figura 9 que ¡lustra una comparación de muestras q ue tienen un contenido de cemento al 52.5% en peso, y la Fig ura 1 0 que ilustra una comparación de muestras que tienen un contenido de cemento al 37.5% en peso.

Polipropileno de Cemento Orientado, Extendido, Estirado Li bremente H id ratado In situ: Tiras de polipropileno/cemento estiradas con contenidos de cemento al 40, 50, y 60% (en peso) se prepararon y estiraron libremente ( es decir, estiradas si utilizar una matriz) en un modo de serie utilizando la plataforma de estirado. Las muestras de 48" en longitud, se cortaron y perforaron por una chaveta 2" de 3/8" de un extremo. Estas muestras cortadas se colocaron en un horno a 1 50C por un mínimo de 30 minutos. Las muestras después se quitaron del horno, el extremo final se enfrió en agua por unos segundos, y se colocó a través de la cámara de la plataforma de estirado ( 1 50C) con una chaveta a través del extremo final. Ei otro extremo después se agarró con el agarrador de la plataforma de estirado y se sacó a 8.5 pies/min. El primer grupo de muestras se sacó hasta q ue el cuello formado estuvo cerca del material enfriado alrededor de la chaveta de retención . Un segundo grupo de pruebas se llevó a cabo en donde las muestras se sacaron hasta q ue ya sea, la pieza se quebró o el eq uipo no pudo sacar más. La densidad y proporción de estirado lineal (LD R) de las muestras se puede encontrar en la Tabla 3.

Tabl a 3 Las muestras del experimento uno se colocaron en una olla de presión modelo de cocina y se expusieron a vapor a la presión del d iseño para el mecanismo. Las piezas se q uitaron en intervalos, la superficie se secó y después se pesó. Después de algún tiempo en la olla de presión , las piezas se quitaron y rápidamente se colocaron en ag ua a temperatura ambiente de manera q ue las superficies no tuvieron tiempo de enfriarse y su peso se mid ió periódicamente. Después de esto, se colocaron en temperatura atmosférica ambiental para curarse. Por lo q ue se refiere al cemento para proporción de

Claims

cantidad d e agua, estas muestras esti radas libremente muestran un conten ido de agua inicial alto, debido a su volumen de vacío grande, pero después de un tiempo, el cemento hidratado despide agua hasta q ue alcanza un estado estable muy parecido al de las muestras de cemento estirado en matriz de la sección anterior. (Fig ura 1 1 ) Lo de arriba tiene la intención de ser una descripción de la invención ilustrativa en vez de restrictiva. Variaciones, pueden ser evidentes para aquellos expertos en la materia relevante sin apartarse del espíritu y ámbito de la invención como se define por las reivindicaciones declaradas abajo. Aunq ue varios mecanismos se han sugerido, los cuales ahora se creen contribuyen con el producto resultante, se incluyen simplemente para ayudar en el entendimiento de la invención . Debe estar claro que algunos de estos mecanismos son especulativos y por consiguiente no se deben considerar como una limitación para la invención descrita.
REIVI N DICACION ES 1 . Un material estructural compuesto comprende: un polímero altamente orientado producido por un proceso de estirado; y, un relleno en partículas que no se ad hiere con dicho pol ímero altamente orientado capaz de reaccionar con un fl uido para formar un enlace con propiedades de cemento; d icho relleno se presenta en una cantidad, y se dispersa en un g rado, suficiente para formar un polímero de compenetración y redes con propiedades de cemento en dicho material compuesto en la reacción de dicho relleno con dicho fluido. 2. El material compuesto según la reivindicación 1 caracterizado porq ue: dicho relleno en partículas es un miembro seleccionado del grupo q ue consiste de cementos de silicato y yeso.
3. El material compuesto según la reivindicación 2 caracterizado porque: dicho relleno en partículas incluye al menos uno de cemento Portland y sulfato de calcio hemi-hidrato.
4. El material compuesto seg ún la reivindicación 3 caracterizado porq ue dicho relleno en partículas además i ncluye un componente no reactivo.
5. El material compuesto según la reivindicación 4 caracterizado porq ue dicho componente no reactivo es serrín de madera.
6. El material compuesto seg ún la reivi ndicación 1 caracterizado porq ue el proceso de estirado es un proceso de estirado en matriz.
7. El material compuesto seg ún la reivindicación 1 caracterizado porq ue el proceso de estirado es un proceso de estirado libre.
8. El material compuesto según la reivindicación 3 caracterizado porq ue la proporción de peso de cemento Portland a polímero orientado es entre 37.5 % en peso y 67.5% en peso.
9. El material compuesto según la reivindicación 3 caracterizado porque la proporción de peso de cemento Portland a polímero orientado es 67.5 % en peso.