MXPA06003492A

MXPA06003492A - Producto de cemento de placa, y proceso de fabricacion.

Info

Publication number: MXPA06003492A
Application number: MXPA06003492A
Authority: MX
Inventors: Charlotte Famy; Gael Cadoret; Paul Houang; Valdir Aparecido Zampieri
Original assignee: Saint Gobain Mat Constr Sas
Priority date: 2003-10-02
Filing date: 2004-10-01
Publication date: 2007-04-16
Also published as: NZ546876A; CN1863750B; FR2860511A1; FR2860511B1; US20050072056A1; CN1863750A; US7128965B2; CO5670365A2

Abstract

La presente invencion se refiere a un producto, en particular en placa, susceptible de ser obtenido por el procedimiento de Hatschek y sin proceso de autoclave, y susceptible de ser utilizado como plafon, elemento de mampara o de separacion, estando el producto formado de una matriz de cemento armado de fibras que comprende al menos un aglutinante hidraulico tal como cemento, al menos una carga tal como carbonato de calcio y al menos fibras sinteticas. La invencion se refiere tambien a un procedimiento de fabricacion del producto.

Description

PRODUCTO DE CEMENTO EN PLACA, Y PROCESO DE FABRICACIÓN La presente invención se refiere al área de la fabricación de productos a base de cemento (generalmente de .cemento Portland) o a otro aglutinante hidráulico armado o reforzado con fibras. Se refiere más particularmente a la fabricación de productos en hoja o en placa, utilizables como elementos de construcción, principalmente como plafones, elementos de separación o mamparas.

La fabricación de esos productos se realiza normalmente de acuerdo con una tecnología de fabricación de papel por la vía húmeda, que toma ventaja de la presencia de fibras en la mezcla. Esta técnica consiste en formar una hoja parecida a un papel, por filtración a partir de una suspensión acuosa fluida obtenida esencialmente por la mezcla de cemento, fibras y agua, hoja donde eventualmente una superposición de hojas son enseguida escurridas por succión y/o presión. Las fibras, generalmente de celulosa, se fijan sobre el filtro constituyendo un tamiz complementario o armadura de fijación, donde las mallas tienen un tamaño capaz de retener aún las partículas finas de cemento o de otro aglutinante o aditivo así como una parte importante del agua que contribuye a la cohesión del espesor en formación sobre el tamiz.

De acuerdo con una técnica particular, el filtro está constituido por un tambor recubierto de una tela filtrante instalado en un tanque que contiene la suspensión: al poner en rotación al tambor dentro del tanque, la presión hidrostática fuerza a una parte del agua a atravesar la tela cuando los sólidos que son principalmente las fibras de celulosa, las partículas de cemento y otros aditivos, se acumulan sobre el tamiz del tambor en una capa fina cuyo espesor aumenta con la rotación del tambor. Es la técnica llamada de Hatschek.

Esta técnica permite fabricar diferentes tipos de productos tales como paneles de techo, plafones, elementos de mampara, etc., y cada uno estos diferentes tipos de productos deberán responder a exigencias particulares. Así, los productos de techumbre deberán presentar principalmente buenas propiedades de resistencia mecánica, mientras que los plafones, los elementos de mampara o de separación destinados a estar inmóviles presentan generalmente propiedades de resistencia mecánica un poco menos elevadas, al mismo tiempo que características de estabilidad dimensional (valores de contracción) más estrictas (para evitar principalmente la aparición de fisuras a nivel de los clavos) .

El recurso, en una etapa de autoclave, a temperatura elevada (superior a 150°C) y a alta presión (a la presión de saturación del orden de algunas bar.), sobre los productos provenientes del procedimiento de Hatschek, permite generalmente limitar las características de contracción (variación longitudinal baja en función de la variación del porcentaje de humedad) . Si bien los productos de techumbre, menos estrictos en términos de desempeño de estabilidad dimensional, pueden obtenerse sin recurrir a la operación del autoclave, hasta ahora no ha sido posible obtener buenos productos utilizables como plafones o elementos de mampara o de separación por la técnica de Hatschek sin recurrir a una etapa de autoclave o sin utilizar formulaciones complejas, demandantes en términos de mantenimiento o de costos.

.El objetivo de la presente invención ha sido, por lo tanto, el poner a punto un nuevo producto susceptible de ser obtenido a un menor costo por el procedimiento de Hatschek y sin uso del autoclave, presentando este producto propiedades mecánicas y/o desempeños de estabilidad dimensional satisfactorios, en particular apropiados para su utilización como plafones, elementos de mampara o de separación.

Ese objetivo ha sido logrado por el producto de acuerdo con la invención, presentándose este producto en particular bajo la forma de placa, siendo susceptible de ser obtenido por el procedimiento de Hatschek y sin autoclave, y siendo susceptible de ser usado como plafón, elemento de mampara o de separación, comprendiendo el producto cemento en una proporción de al menos entre 18 y 55%, carbonato de calcio en una proporción de al menos entre 30 y 70%, y al menos fibras sintéticas tales como fibras de alcohol polivinílico o de poliolefina.

Por "fibras sintéticas" se entiende, en oposición a las fibras naturales tales como las fibras de celulosa, las. fibras obtenidas por síntesis (que implica una reacción química controlada por el hombre) , principalmente fibras orgánicas, en particular provenientes de derivados del petróleo, siendo esas fibras generalmente fusibles y estando formadas por al menos un polímero, en particular termoplástico, tal como un alcohol polivínílico (o polialcohol vinílico) o una poliolefina. Preferiblemente, estas fibras son fibras de alcohol polivinílico (PVA) o ventajosamente fibras de polipropileno (PP) o eventualmente fibras de polietileno (PE) .

El producto de acuerdo con la invención es susceptible de ser obtenido por el procedimiento de Hatschek, es decir, a partir de un material en hoja, obtenido principalmente por filtración, sobre un tamiz o filtro, de una suspensión acuosa (comprendiendo esta suspensión en la presente invención los constituyentes que se definen en adelante, es decir, al menos un aglutinante hidráulico, una carga y fibras sintéticas como se definieron anteriormente) , siendo los espesores del material " en hoja así constituido, llegado el caso, superpuestos hasta la obtención del espesor final deseado, a fin de obtener una placa. La placa puede ser también escurrida por succión y/o ser presionada (principalmente para ajustar la densidad y/o imprimir un motivo decorativo) , por ejemplo por un rodillo de formato (generalmente sobre el cual se superponen las hojas de material aportadas por el fieltro y enrolladas sobre el rodillo) o por una prensa mecánica estática, y/o sufrir una etapa de maduración, generalmente dentro de una estufa a baja temperatura (por ejemplo del orden de 60°C) y/o al aire libre. El producto de acuerdo con la invención presenta ventajosamente las propiedades buscadas sin necesidad de recurrir a una etapa de autoclave.

El producto de acuerdo con la invención, obtenido así en forma generalmente de placa conformada de una o de varias hojas formadas por filtración de una suspensión acuosa de acuerdo con la descripción anterior, está por lo tanto formado de una matriz de cemento armado de fibras, incluyendo la matriz los constituyentes mencionados en la definición de la invención, pudiendo esta matriz o este producto ser eventualmente provistos de otros elementos, en particular proporcionados sobre la placa obtenida de acuerdo con el procedimiento anterior, tales como de 'decoración (capa de pintura, impresión, etc.,), de fijación, etc.

Conforme a la definición' de la invención, el producto de acuerdo con la invención comprende al menos un aglutinante hidráulico tal como - cemento; se trata en general de cemento Portland. La proporción de aglutinante o cemento en la suspensión utilizada para . obtener el producto, como se ha mencionado anteriormente, está comprendida preferiblemente entre 18 y 75% por peso, ventajosamente entre 18 y 65%, en proporción al peso total de materia seca (de aquí en adelante, los valores o proporciones por peso en la suspensión, siempre se dan en pesos de materia seca con relación al peso total de materia seca) .

El producto de acuerdo con la invención comprende también fibras sintéticas tales como las anteriormente mencionadas. Ventajosamente, esas fibras están presentes a una proporción comprendida entre 0.5 y 10% por peso en la suspensión, y pueden presentarse en forma más o menos dispersa o aglomerada. Preferiblemente, esas fibras se eligen de modo que presenten un diámetro de 5 a 16 µm (generalmente de 10 a 15 µm) y son fibras cortas (de longitud inferior a unos cuantos centímetros) , en particular se eligen de modo que presenten una longitud de 3 a 15 mm (por ejemplo de 3 a 8 mm, incluso de 4 a 7 mm, para las fibras de PVA, y de 5 a 15 mm, incluso de 6 a 12 mm, para las fibras de PP) . También preferiblemente, las fibras se eligen de manera que presenten una resistencia a la ruptura bajo tracción (o tenacidad) de al menos 400 MPa (particularmente de al menos 500 MPa para las fibras de PP y de al menos 800 MPa, incluso de 900 MPa, para las fibras de PVA) , un módulo de Young de al menos 4 GPa (en particular de al menos 6 GPa para las fibras de PP y de al menos 20 GPa para las fibras de PVA) y una deformación comprendida entre 6 y 40% (particularmente entre 6 y 12%, incluso entre 7 y 11%, para las fibras de PVA y de entre 15 y 25%, incluso de entre 17 y 20%, para las fibras de PP) , siendo medidos estos valores de acuerdo con la norma DIN 53816.

Generalmente, el producto de acuerdo con la invención comprende también, en combinación con las fibras anteriores, al menos fibras vegetales, principalmente de celulosa, en particular blanqueadas o crudas (no blanqueadas) , preferiblemente refinadas a un grado SR (o Schopper) del orden de 40 a 70, incluso de 55 a 65, en particular de pino, pero también de sisal, u otra, preferiblemente no excediendo la proporción total de fibras (incluyendo las fibras sintéticas y las eventuales fibras de celulosa) del 10% por peso en la suspensión.

Una parte del cemento también puede ser reemplazada por al menos un material reactivo susceptible de reaccionar con el cemento, con la formación principalmente de silicato de calcio, en particular por al menos una puzolana o un material de reactividad puzolánica. Esta puzolana (o materia de reactividad puzolánica) se elige preferiblemente entre aluminosilicatos, aluminosilicatos de calcio y sílice amorfa, y de manera particularmente preferible, es metacaolín, que es una forma deshidroxilada de silicato de aluminio, o de cenizas volátiles de central térmica que son materiales del tipo de aluminosilicatos, aluminosilicatos de calcio (tipo F o C de acuerdo con la norma ASTM C618) , o un material reactivo del tipo de las cenizas de cascaras de arroz que son a base de una forma amorfa de sílice, o una escoria (de alto horno) proveniente de la fabricación de hierro colado, que es un material del tipo de aluminosilicato de calcio, . o aún de puzolanas naturales como rocas o cenizas volcánicas, toba, traquita ( trass' ) , sílice fósil, o kiesselguhr' .

Preferiblemente, esta puzolana, utilizada en forma de polvo, presenta una granulometría caracterizada por un diámetro medio (D50) mayor a 1 µm y menor o igual a 50 µm, ventajosamente del orden de 10 a 30 µm. Este polvo presenta también por lo general una superficie específica del orden de 10 a 50 m2/g (medida por el método BET) .

Ventajosamente, la proporción total de cemento (o aglutinante) y de puzolana (o material de actividad puzolánica) eventualmente no excede de 75% por peso, preferiblemente no excede de 65% por peso y de modo particularmente preferible no excede de 60% por peso en la suspensión, siendo la proporción por peso del cemento sobre • la puzolana preferiblemente mayor o igual a 2. El modo de realización que combina (entre los constituyentes definidos según la invención) el cemento con la puzolana privilegia para el producto final la obtención de propiedades mecánicas mejoradas, lo que permite tener desempeños de estabilidad dimensional relativamente satisfactorios.

Paralelamente, se obtienen buenos resultados en términos de estabilidad dimensional y resultados completamente satisfactorios en término de propiedades mecánicas, independientemente de la presencia o no de la puzolana, cuando se combina una proporción de cemento limitada (comprendida entre 18 y 55% y preferiblemente comprendida entre 20 y 50%) con una proporción de carbonato de calcio (o carga) más elevada (comprendida entre 30 y 70% y preferiblemente comprendida entre 35 y 65%), como se ilustra más adelante.

El producto de acuerdo con la invención- también puede incluir aditivos, tales como caolín y/o floculantes y/u otros adyuvantes de la suspensión acuosa, etc.

En una forma de realización particularmente preferible, la suspensión comprende: - de 20 a 50% por peso de aglutinante hidráulico (b cemento) , ventajosamente de 25 a 45%; - de 35 a 65% por peso de carga mineral inerte o de baja reactividad (o carbonato de calcio), ventajosamente de 38 a 62%) ; - de 2 a 10% por peso de fibras, donde al menos una parte son fibras sintéticas, ventajosamente de 3 a 8%; - de O a 30% por peso de puzolana (o material de reactividad puzolánica), ventajosamente de 0 a 25%; - de 0 a 10% por peso de aditivos, principalmente de 0 a 5%; siendo la proporción de aglutinante (o cemento) y de puzolana preferiblemente menor a 60% y siendo la proporción del cemento sobre la puzolana mayor o igual a 2.

Preferiblemente, la proporción de fibras sintéticas es de al menos 1% por peso en la suspensión o de al menos 25% por peso en relación con el peso tot^l de las fibras (siendo las otras fibras eventuales ventajosamente fibras de celulosa) , y de modo particularmente preferible la proporción de fibras sintéticas representa de 1 a 5%, incluso de 1.5 a 4% por peso en la suspensión.

El producto de acuerdo con la invención tiene ventajosamente la forma (o está destinado a usarse como) un plafón, un elemento de mampara o un elemento de separación.

La invención también tiene por objeto un proceso de fabricación del producto de acuerdo con la invención, caracterizado en que se prepara un material en hoja por filtración, sobre un tamiz o filtro, de una suspensión acuosa tal como la anteriormente definida, llegado el caso se superponen los espesores de este material en hoja hasta obtener el espesor final deseado para obtener una placa, y eventualmente se somete la placa a un escurrimiento por succión y/o presión mecánica (bajo rodillo de formato y/o baj o. rensa) y/o a una etapa de maduración, generalmente a varias decenas de grados (por ejemplo 60 °C) en estufa durante varías horas (por ejemplo 8 horas) y/o al aire libre.

Eventualmente, la placa puede sufrir otros tratamientos, por ejemplo puede dársele forma y/o impresión y/o decorado, por ejemplo puede ser moldeada, principalmente cuando aún está bajo una forma maleable (por ejemplo durante el prensado) , en particular para obtener una placa ondulada o no plana, una que presente un aspecto de madera, etc.

Los ejemplos siguientes ilustran dos formulaciones de productos de acuerdo con la invención, así como las propiedades mecánicas y de estabilidad dimensional de estos productos.

Ejemplo 1. En este ejemplo, la matriz se realiza a partir de la siguiente composición de materia seca: - 34.7% cemento Portland normalizado CEM I 52.5, - 60% de carbonato de calcio, - 2.3% de fibras de PVA proporcionadas por la sociedad Lanzhou, - y 3% de fibra de celulosa blanqueada de pino a 60 grados Shopper.

Ej emplo 2. En este ejemplo, la matriz se realiza a partir de la siguiente composición en pesos de materia seca: - 39.7% cemento Portland normalizado CEM I 52.5, - 40% de carbonato de calcio, - 2.3% de fibras de PVA proporcionadas por la sociedad Kuraray, - 3% de fibras de celulosa blanqueada de pino a 60 grados Shopper, - y 15% de cenizas volátiles vendidas por la sociedad Pozo Fly Comercio de Cinzas Lima Ltada.

Fabricación de muestras. Las placas de fibroce ento se fabrican por el procedimiento de Hatschek.

En particular, se prepara una suspensión acuosa diluida (siendo la dilución, por ejemplo, del orden de 50 a 200 g de materia seca por litro de agua, como es habitual para la técnica de Hatschek) de las composiciones arriba indicadas, añadiendo 0.04% de floculante de poliacrilamida aniónica en proporción al peso de materia seca de los constituyentes de arriba.

Las placas fabricadas presentan una longitud del orden de 2.5 a 6 m, un ancho de 1.2 a 1.5 m y un espesor de 8 mm aproximadamente. Están constituidas por varias monocapas superpuestas en estado fresco (generalmente entre 7 y 9 monocapas) obtenidas usando la suspensión diluida de fibrocemento anteriormente descrita en la línea de Hatschek arriba mencionada, siendo estas monocapas superpuestas para formar una placa, y siendo esta última prensada bajo rodillo de formato a fin de retirar una cierta cantidad de agua y de aumentar la adhesión- de las monocapas entre sí.

Cura (maduración) : Las capas prensadas son curadas (maduradas) en un estudio a 60°C y 100% de humedad relativa durante 8 horas. Enseguida las placas son almacenadas durante 28 días para terminar su maduración. Al final de la maduración, las placas son troqueladas y caracterizadas como sigue.

Caracterizació : La caracterización de . las placas se hace inspirada en los procedimientos especificados en la norma ISO 8336.

- Determinación de la resistencia a la flexión (tres puntos) o MOR (módulo de ruptura) : Las resistencias a la flexión se determinan por una parte sobre las muestras inmersas 24 horas en agua a 20°C (MOR saturado) y por otra parte sobre las muestras secas en. una atmósfera de laboratorio a 20°C y 60% de humedad relativa (MOR seco) . El valor final de la resistencia a la flexión es una media sobre 10 muestras. La resistencia a la flexión se considera suficiente para la utilización como plafón, elemento de mampara o de separación, cuando el valor del MOR , saturado es mayor a 7 MPa y cuando el valor del MOR seco es mayor a 10 MPa.

- Contracción o "moisture movement": La longitud de la muestra .se mide después de su inmersión en agua durante 48 horas y después de su secado a 105°C en un recinto climático. La medición de la muestra seca a 105°C se. hace cuando la masa de la muestra es constante a cerca de 0.1%. El valor de la contracción final es un valor promedio de tres muestras. El valor de la contracción se considera como particularmente satisfactorio para la utilización como plafón, elemento de mampara o de separación, cuando es menor o igual a 0.2%.

Los resultados de las evaluaciones se reportan en la tabla 1 de abajo.

Tabla 1 Las placas preparadas con las formulaciones 1 y tienen desempeños de contracción completamente satisfactorios para su utilización como plafones, elementos de mampara o de separación, así como buenos desempeños mecánicos, igualmente satisfactorios para su utilización como plafones, elementos de mampara o de separación.

Los productos de acuerdo, con la invención pueden servir como plafón, elemento de mampara o de separación, u otro, pueden ser planos u ondulados, etc.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Producto, en particular en placa, susceptible de ser obtenido por el procedimiento de Hatschek y sin proceso de autoclave, y susceptible de ser utilizado como plafón, elemento de mampara o de separación, comprendiendo el producto al menos cemento, cuya proporción está comprendida entre 18 y 55%, al menos carbonato de calcio, cuya proporción está comprendida entre 30 y 70%, y al menos fibras sintéticas.

2. Producto de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que comprende además cuando menos una puzolana o material con reactividad puzolánica, preferiblemente elegida entre aluminosilicatos, aluminosilicatos de calcio y sílice amorfa.

3. Producto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado en que comprende además fibras vegetales, tales como fibras de celulosa.

4. Producto según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que es obtenido a partir de una suspensión que comprende, por peso de materia seca: -de 20 a 50% por peso de cemento; - de 35 a 65% por peso de carbonato de calcio; - de 2 a 10% por peso de fibras, donde al menos una parte son fibras sintéticas; - de 0 a 30% por peso de puzolana; - de 0 a 10% por peso de aditivos.

5. Producto de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado en que la proporción de fibras sintéticas es de al menos 1% por peso con relación al peso total de materia seca, o al menos de 25% por peso en relación con el peso total de las fibras.

6. Producto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que tiene la forma de un plafón o de un elemento de mampara o de separación.

7. Procedimiento de fabricación de un producto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, por filtración de una suspensión acuosa que comprende al menos cemento aglutinante hidráulico, una carga de fibras, y eventualmente la superposición de los espesores del material en hoja así constituido hasta la obtención del espesor final deseado, a fin de obtener una placa.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado en que la placa es escurrida y/o prensada y/o sometida a una etapa de maduración.