ES2343958T3 - Proceso y aparato para fabricar un cuerpo celular a base de un ligado hidraulico. - Google Patents
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
- C04B38/007—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof characterised by the pore distribution, e.g. inhomogeneous distribution of pores
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-
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- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
- C04B38/007—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof characterised by the pore distribution, e.g. inhomogeneous distribution of pores
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- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
- C04B38/10—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by using foaming agents or by using mechanical means, e.g. adding preformed foam
-
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- C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
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-
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-
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-
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-
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Abstract
Proceso continuo para fabricar cemento celular fraguado, que comprende las etapas de: (i)mezclar un material cementoso, agua, un agente espumante y opcionalmente aditivos en un mezclador primario bajo unas condiciones de mezclado de alta cizalladura, siendo la velocidad periférica por lo menos de 400 m/min, en un lodo líquido de flujo libre con un asentamiento de por lo menos 100 mm; posteriormente (ii)inyectar aire en un mezclador secundario bajo condiciones de cizalladura controlada en el lodo líquido de la etapa (i) y distribuir aire por el lodo líquido para formar un lodo líquido celular; posteriormente (iii)moldear dicho lodo líquido celular de la etapa (ii); y finalmente (iii)permitir que dicho lodo líquido celular fragüe.
Description
Proceso y aparato para fabricar un cuerpo
celular a base de un ligado hidráulico.
La presente invención se refiere a un proceso y
a un aparato para fabricar un lodo líquido cementoso celular y al
material fraguado obtenido de ella. La invención también se refiere
a unos procesos y unos aparatos que incorporan el presente proceso.
La presente invención se refiere en primer lugar a la fabricación de
placas de cartón-yeso y más concretamente a la
fabricación de un núcleo de placa de cartón-yeso en
líneas de placas de cartón-yeso continuas.
Los materiales cementosos se conocen desde hace
muchos años. Ejemplos de un material cementoso puede ser el yeso
(que se encuentra disponible de muchas formas), cemento Pórtland,
cemento Sorel, cemento de escorias, cemento de cenizas volantes,
cemento de aluminato de calcio, y similares.
Las placas de cartón-yeso
consisten, a grosso modo, en dos hojas de un material con una
determinada resistencia a la tracción, como el papel, que cubren un
núcleo, esencialmente de cemento que generalmente es escayola, con
una determinada resistencia a la tracción. La resistencia a la
flexión del material composite depende de las resistencias
combinadas de los componentes.
Un elemento que influye en la resistencia del
núcleo es la relación agua/yeso utilizada para la preparación. Una
regla de oro es que la resistencia a la compresión de un cuerpo de
escayola aumenta con el cuadrado de su densidad aparente. En el
intervalo de aplicación la densidad aumenta casi linealmente con la
inversa de la relación A/Y. De esta manera, una relación A/Y baja
se considera tradicionalmente como favorable.
El núcleo de una placa de
cartón-yeso suele aligerarse incorporando aire en la
preparación del núcleo. El aire en el núcleo aparece en forma de
burbujas. Se ha descubierto que el tamaño y la distribución de las
burbujas tienen influencia en las propiedades mecánicas del núcleo y
por tanto de la placa. Resultan favorables una distribución por
tamaños amplia del diámetro de burbuja y dispersadas uniformemente
por la totalidad. Resulta favorable una capa de material denso, sin
oquedades o con menos oquedades, cerca de un revestimiento
opcional. En ese sentido, se puede volver a las patentes US
5.085.929 y 5.116.671 de Bruce.
El aire suele introducirse en el lodo líquido de
yeso en forma de espuma prefabricada. En los sistemas normales de
generación de espuma, se diluye una cantidad de surfactante que
genera espuma con agua y a continuación se combina con aire
comprimido. La espuma se genera utilizando diversos dispositivos y
procesos. Esta espuma se inyecta en el mezclador, habitualmente
directamente en el mezclador. El mezclador, que suele ser un
mezclador de alta cizalladura, asegura que la espuma se combine
completamente con el lodo líquido de yeso pero a costa de una
enorme reducción de la eficacia de la espuma. El volumen de la
espuma añadida al lodo líquido es por lo general 3 veces el volumen
realmente combinado en la placa. Por tanto, de acuerdo con la
técnica anterior clásica, parte del agua de calibración para el
yeso se añade con la espuma. Más agua en la espuma eleva la
densidad de la espuma y permite un mezclado más uniforme con el lodo
líquido de yeso, que tiene mayor densidad que la espuma. Sin
embargo, esta agua adicional reduce la resistencia final de la
matriz de yeso aumentando innecesariamente el espacio entre los
cristales de yeso y, por tanto, formando una estructura más
débil.
US-P-5.575.844
de Bradshaw describe un mezclador secundario (montado en la misma
carcasa), en el que se introduce la espuma, mientras que el agua y
el yeso se introducen en el mezclador primario. El primer mezclador
es para el yeso y el agua mientras que el segundo es para la adición
de espuma, donde la cizalladura es menor.
US-P-5.714.032
de Ainsley describe un mezclador de dos cámaras, que comprende una
primera cámara de alta cizalladura y una segunda cámara de baja
cizalladura, cámara en la que se introduce la espuma.
US-P-5.683.635
de Sucech describe un proceso en el que la espuma se introduce en el
lodo líquido en un punto donde se agita menos que durante la
creación del lodo líquido en el primer mezclador, de manera que la
espuma se agite menos que si se introdujera en el propio mezclador
de agujas.
EP-A-0.613.764
de BPB Industries describe un proceso en el que se utiliza una
primera cámara de mezcla para mezclar los ingredientes secos con
agua, y se utiliza una segunda cámara de mezcla para mezclar el lodo
líquido con una espuma prefabricada.
Aunque estos documentos proporcionan unos
procesos con un consumo de espuma menor, todavía se combina agua
adicional con la espuma en detrimento de las propiedades del núcleo
de yeso final.
Además, estos documentos describen unos procesos
que todavía proporcionan el volumen de poro habitual sin control
sobre el tamaño y distribución de las burbujas.
También se conoce la inyección directa de aire
durante la creación del lodo líquido cementoso.
US-P-6.443.258
de Putt describe un proceso para fabricar unos paneles que absorben
el ruido en los que se mezclan yeso, fibras, agua y agente
espumante y se airean simultáneamente utilizando un dispositivo de
mezcla similar a un mezclador TM Kitchen Aid, dispositivo de mezcla
que rota y orbita. El aire queda atrapado, del entorno, en el lodo
líquido, donde el quedarse atrapado es el resultado de la
combinación de una mezcla seca de yeso, (y aditivos opcionales) y
una mezcla acuosa de agua y surfactante.
DE-A-2.117.000
de Anton describe un mezclador para producir un lodo líquido para
acabados de pared. El aparato puede hacerse funcionar de acuerdo
con dos formas de realización. En la primera, el aire se fuerza en
un flujo de agua de calibración, donde dicha agua ha pasado por un
cartucho lleno de un surfactante. Lo que se introduce en el
mezclador de lodo líquido es en realidad espuma (espuma
presurizada). En la segunda forma de realización, no se menciona
ningún surfactante. El aire se introduce en el lodo líquido a través
de un elemento de vidrio fritado poroso, a un nivel del tornillo de
mezcla del mezclador único que se utiliza. El tipo de mezclador
utilizado en este documento no resulta adecuado para la producción
de placas o paneles, puesto que el lodo líquido que se produce es
de alta viscosidad para adherirse a la pared, haciendo que este
lodo líquido no resulte apto en absoluto para la producción
convencional de placas o paneles. Por último, este tipo de
mezclador presenta el inconveniente de una gran pérdida de aire.
Este diseño presenta el fatal defecto de ser una bomba de volumen
constante y sin ningún control sobre la cantidad de aire que entra a
la bomba. Esto causa una variación de la relación entre agua y
yeso.
US-P-6.376.558
de Bahner describe un mezclador convencional en el que el aire se
introduce a presión a través de un vidrio fritado poroso situado en
las paredes del mezclador rotativo. En este único mezclador, el
lodo líquido se genera en un proceso de una sola etapa, puesto que
todos los componentes del lodo líquido se introducen al mismo
tiempo en la cámara de mezcla. Este dispositivo puede arrastrar el
aire llevado al mezclador por el lodo líquido. Además, la condición
para distribuir el aire en el lodo líquido variará de acuerdo con
la composición del lodo líquido, el caudal a través del mezclador, y
será más variable ya que el mezclador es desgastado por el lodo
líquido.
US-P-2.097.088
de Mills describe un mezclador convencional para placas de
cartón-yeso en el que el aire se introduce a
presión a través de unas aberturas situadas en la parte del fondo
del mezclador. Se dice que dicho mezclador resulta adecuado para
mezclar yeso y fibras. Este documento no reconocía la cuestión del
agente espumante y la estabilidad de la espuma, puesto que entonces
no se utilizaban agentes espumantes. En este único mezclador, el
lodo líquido se genera en un proceso de una sola etapa, puesto que
todos los componentes del lodo líquido se introducen al mismo
tiempo en la cámara de mezcla. Al igual que en la referencia Bahner
este dispositivo puede arrastrar un aire descontrolado llevado al
mezclador por el yeso.
US-P-5.250.578
de Cornwell describe una composición cementosa celular espumada útil
para absorber sonidos. Los componentes, entre otros yeso, agua,
agente espumante y agente filmógeno, un agregado, opcionalmente
fibras, y aire pueden combinarse en un lodo líquido preferentemente
mediante la clásica introducción de espuma en el lodo líquido.
También puede introducirse el aire mediante agitación mecánica.
US-P-1.687.067
de Hinton describe un proceso continuo para fabricar un material
cementoso celular, en el que una pulpa de alta viscosidad (que
contiene un denominado reactivo de flotación de espuma o aceite de
flotación) se agita en un reactor, donde se hace burbujear aire
desde el fondo del reactor y la pulpa cementosa espumada que se
añade encima del disco se desborda de dicho reactor a un nivel casi
equivalente. Se dice que las burbujas formadas de esa manera son
"burbujas minúsculas", debido al uso de un disco perforado que
rota rápidamente u otro medio situado justo por encima de la placa
que distribuye el aire. El aire, en este método, que es atrapado se
mezclaría mal en el lodo líquido, especialmente para un cemento de
fraguado rápido. El mezclador tal como se describe no resulta
adecuado para cementos de fraguado rápido porque permite unos
tiempos de residencia largos debido a la proporción entre la
longitud y el diámetro y la orientación vertical. No se mencionan
los productos que podrían fabricarse utilizando dicho proceso.
US-P-1.660.402
de Thompson describe un proceso para producir un material cementoso
celular. En una primera etapa primero se produce un lodo líquido
(p. ej., yeso y agua), en un mezclador de vórtice que no permite la
adición de un agente espumante en el agua de calibración. A
continuación se introduce este el lodo líquido en una cámara de
mezcla de aire, donde se crean burbujas de aire. El aire se agita en
el lodo líquido sin control sobre la cantidad o forma de las
oquedades en el lodo líquido. A continuación se introduce agua
coloidizada (p. ej., con saponina que es el único agente mencionado
en el texto que podría funcionar como agente espumante), donde este
líquido actuará como agente espumante. Por tanto, este proceso
depende de la adición del espumante después de haber creado las
burbujas de aire en el lodo líquido, donde el espumante introducido
añade adicionalmente agua a la cantidad inicial de agua y sin
control de la forma de las burbujas en la masa endurecida. El
agente espumante diluido se introduce en el segundo mezclador, donde
esta agua adicional tiene el mismo efecto que el agua añadida en la
espuma prefabricada de diseños posteriores.
US-P-5.013.157
de Mills describe un proceso y un aparato para fabricar un lodo
líquido cementoso aireado. Los componentes cementosos secos se
mezclan en un mezclador de tornillo; la mezcla se descarga en una
tolva, donde dicha tolva también se conecta a un dispositivo de
alimentación de agua en su parte del fondo a la vez que está libre
en su parte superior. A continuación el lodo líquido húmedo entra en
una bomba de tornillo adicional, cuya rotación crea una succión de
aire y por consiguiente el arrastre de aire a el lodo líquido
húmedo (puesto que la capacidad nominal de la bomba es mayor que la
velocidad a la que se alimenta el lodo líquido húmedo a la entrada
de mezcla). De esta manera se forma de lodo líquido aireado.
US-P-5.660.465
de Mason describe un proceso y un aparato similar al descrito en
US-P-5.013.157 anteriormente. En
Mason, el agua se alimenta al mismo tiempo a la primera bomba de
tornillo, de manera que sale un lodo líquido de dicha primera
bomba. A continuación se alimenta el lodo líquido de manera similar
de un canal a una tolva, donde dicha tolva se conecta a una bomba
de lodo líquido de cavidad progresiva de desplazamiento positivo.
Ajustando la velocidad de rotación, puede modificarse la relación
entre lodo líquido y aire arrastrado.
En los documentos anteriores de Mills y Mason,
siempre que se utiliza una bomba para arrastrar aire, esto no tiene
como resultado unos resultados favorables puesto que aquellas bombas
mencionadas no son mezcladores y no mezclan correctamente. En el
mejor de los casos las bombas pueden clasificarse como máquinas de
amasado, que no pueden crear espumas.
WO-02/20423 de Windsor
Technologies describe un proceso en el que se inyecta aire
comprimido en un lodo líquido de yeso, que a continuación se somete
a turbulencia en una tubería, mientras se inyecta aire comprimido
adicional. El lodo líquido de yeso se somete a una cizalladura lo
más alta posible por medio de una turbulencia para obtener burbujas
de aire con el menor tamaño posible. El mezclado del lodo líquido de
yeso con el aire se lleva a cabo sin utilizar ninguna mezcladora o
mezclador mecánico. Un tratamiento de este tipo no permite que el
aire se distribuya y se obtenga un lodo líquido celular.
Ninguno de los documentos anteriores describe la
inyección de aire convertida en un proceso industrial fiable
utilizado para la fabricación de paneles placas de
cartón-yeso.
Por tanto todavía existe una necesidad de
proporcionar un proceso y un aparato de mezcla adicionales que
permitirían el control de la estructura de las burbujas con el
objetivo de producir un lodo líquido celular o espumado de alta
calidad.
Ninguno de los documentos anteriores muestra o
describe la presente invención.
Por tanto la invención proporciona:
- -
- un proceso continuo para fabricar cemento celular fraguado, que comprende las etapas de: (i) mezclar el material cementoso, agua, agente espumante y opcionalmente aditivos en un mezclador primario bajo condiciones de mezclado de alta cizalladura, siendo la velocidad periférica por lo menos de 400 m/min, en un lodo líquido de flujo libre con un asentamiento de por lo menos 100 mm; posteriormente (ii) inyectar aire en un mezclador secundario bajo condiciones de cizalladura controladas en el lodo líquido de la etapa (i) y distribuir aire por el lodo líquido para formar un lodo líquido celular; posteriormente (iii) moldear dicho lodo líquido celular de la etapa (ii); y finalmente (iv) permitir que dicho lodo líquido celular fragüe.
- -
- Un dispositivo de mezcla para fabricar un lodo líquido de cemento celular, que comprende: (i) por lo menos un primer dispositivo de mezcla que comprende una entrada de cemento y una entrada de agua y agente espumante, siendo dicho primer mezclador un mezclador de alta cizalladura operado a una velocidad periférica de por lo menos 400 m/min y bajo condiciones para preparar un lodo líquido fluido; y (ii) por lo menos un segundo dispositivo de mezcla que comprende unos medios de inyección de aire, operándose dicho segundo mezclador bajo condiciones de cizalladura controlada y siendo capaz de distribuir el aire por el lodo líquido.
- -
- Un dispositivo de mezcla como se ha descrito anteriormente que comprende adicionalmente por lo menos un primer dispositivo de mezcla adicional que comprende una entrada de lodo líquido fluido y una entrada de agente espumante.
- -
- Un aparato para fabricar un cuerpo de cemento espumado fraguado, que comprende (a) por lo menos un mezclador de acuerdo con la invención, (b) unos medios para moldear un lodo líquido celular y (c) unos medios para mover un soporte.
\vskip1.000000\baselineskip
Una forma de realización se basa en el uso de
dos etapas de mezclado que se llevan a cabo por separado: la
primera mezcla el material cementoso, el agua y el espumante. La
segunda etapa de mezclado se lleva a cabo para incorporar el aire.
Estas etapas de mezclado se llevan a cabo en condiciones diferentes,
estando la primera bajo alta cizalladura para crear un lodo líquido
homogéneo mientras que la segunda está bajo cizalladura y
trayectoria de flujo controladas para crear una estructura de espuma
deseada. Las condiciones de cizalladura controlada son aquellas
condiciones que el experto en la materia puede seleccionar
dependiendo del lodo líquido, la velocidad de inyección del aire, y
la estructura de oquedades o estructura celular deseada. Por
ejemplo, dependiendo del asentamiento del lodo líquido, las
condiciones de cizalladura controlada serán hacia una baja
cizalladura o hacia una cizalladura más alta (pero todavía
básicamente más baja que las condiciones de alta cizalladura del
primer mezclador) si se buscan más bien burbujas minúsculas o más
bien grandes. El tipo del segundo mezclador también influirá, así
como el tipo de espumante, aditivos, etc. El experto en la materia
sabrá mediante ensayos rutinarios cómo determinar y aplicar las
condiciones de cizalladura controlada para obtener la estructura de
oquedades deseada.
La idea básica de la forma de realización es
utilizar el lodo líquido como el líquido utilizado para crear un
lodo líquido espumado. La formación de espuma se da a continuación
prácticamente sin añadir agua que necesariamente viene con la
espuma prefabricada puesto que sólo se añade aire en una segunda
etapa. Esto no excluye la adición opcional de aditivos líquidos,
que preferentemente no excederían el dos por ciento en peso del
lodo líquido total. Esto tampoco excluye utilizar espuma
prefabricada en la primera etapa. Esto tampoco excluye la adición
por etapas de los componentes, donde el yeso, el agua y
opcionalmente los aditivos se añadirían en el primer mezclador,
mientras que el agente espumante se añadiría aproximadamente a la
salida del primer mezclador, antes de la alimentación al segundo
mezclador que proporciona el mezclado con aire.
Aplicando la forma de realización, pueden
controlarse la dimensión y distribución de las burbujas de la
espuma mediante las condiciones de mezclado y la trayectoria de
flujo. El resultado es un cuerpo espumado, que puede optimizarse
para formar un cuerpo más fuerte o más ligero o para utilizar menos
agente espumante y menos agua que el proceso existente para
producir placas de peso normal.
El proceso de la forma de realización permite
una optimización de un lodo líquido cementoso de alta calidad en la
primera etapa, y un lodo líquido espumado con una distribución y
tamaño de burbuja controlados (incluso bimodal). Podría crearse una
distribución bimodal separando la descarga del mezclador de yeso en
dos mezcladores de aire diferentes. Los diferentes flujos podrían
recombinarse suavemente en una distribución bimodal verdadera.
Los mezcladores de alta cizalladura deberían
tener preferentemente un espacio interno relativamente pequeño con
un tiempo de residencia corto, y la alta cizalladura evita la
obstrucción en el mezclador. El mezclador de cizalladura controlada
con yeso también debería satisfacer preferentemente determinados
criterios para evitar la obstrucción o generación de incrustaciones
en el mezclador. Una característica preferente es el diseño de una
cavidad interna que evitará la reticulación del lodo líquido antes
de la descarga. También pueden aplicarse otras características
conocidas en la técnica (mantener la entrada abierta con el material
moviéndose hacia la descarga; revestimientos especiales y/o paredes
flexibles; partes calentadores donde se producen los enlaces de
fase, etc.). Preferentemente, el segundo mezclador generará una
distribución del tiempo de residencia bastante ajustada.
Otro elemento de la presente forma de
realización es el control del aire incorporado en el lodo líquido
asegurando la "red" oquedades de aire incorporadas en el lodo
líquido, puesto que todo el aire introducido en el lodo líquido en
el segundo mezclador se incorporará en el producto cementoso
final.
El proceso de la invención también proporciona
paneles y placas de cartón-yeso y unos paneles con
unas propiedades mejoradas.
La invención se describe con respecto a los
siguientes dibujos.
- La figura 1 es una representación esquemática
de la invención;
- La figura 2 representa una primera forma de
realización de un mezclador de alta cizalladura de la invención:
- La figura 3 representa una segunda forma de
realización de un mezclador de alta cizalladura de la invención;
- Las figuras 4, 4a y 4b representan una forma
de realización de un mezclador de cizalladura controlada de la
invención;
- La figura 5 representa una segunda forma de
realización de un mezclador de cizalladura controlada de la
invención;
- Las figuras 6 y 6a representan una tercera
forma de realización de un mezclador de cizalladura controlada de
la invención;
- La figura 7 representa una cuarta forma de
realización de un mezclador de cizalladura controlada de la
invención;
- La figura 8 representa una cuarta forma de
realización de un mezclador de cizalladura controlada de la
invención.
La invención se describe en mayor detalle más
adelante, donde las formas de realización no se dan de manera que
limiten la práctica de esta invención.
Con respecto a la figura 1, el proceso de la
forma de realización descrita comprende unos medios de dosificación
de un(os) componente(s) seco(s) 1 y unos medios
de dosificación de un(os) componente(s)
líquido(s) 2, un mezclador multi-etapa 3, y
un dispositivo de formación 4, siendo dicho dispositivo de formación
uno clásico. El mezclador multi-etapa 3 comprende
un mezclador primario 5, que es preferentemente un mezclador de
alta cizalladura, y un mezclador secundario 6, que es un mezclador
de cizalladura controlada.
El agente espumante se dosifica en el primer
mezclador junto con los otros diversos componentes (secos y
líquidos). Se proporcionan unos medios de dosificación de aire 7 en
el mezclador secundario 6. Estos medios de dosificación de aire 7
llevarán la cantidad requerida de aire que se necesita para producir
el lodo líquido celular. A continuación se envía el lodo líquido
celular a un dispositivo de formación clásico 4, opcionalmente
mediante un dispositivo de esparcido 6a.
La figura 2 es una representación esquemática de
una forma de realización del primer mezclador primario utilizado en
la invención. Un mezclador similar se describe en
DE-A-3.138.808. El mezclador 5
comprende unos medios de dosificación de componentes secos y
componentes líquidos 8, alimentan a un único dispositivo. Dicho
dispositivo utiliza un desbordamiento de líquido en un embudo 12.
Los materiales secos (material cementoso y aditivos secos de
haberlos) se dosifican y combinan en un dispositivo de alimentación
que descarga en el embudo 12. Los aditivos líquidos se dosifican a
la fase líquida a través de la tubería 13a. La tubería entra
tangencialmente en el recipiente 13 permitiendo rotar al líquido el
cual, a continuación, fluye de manera uniforme sobre el borde del
embudo 12. Un raspador 9 se sitúa en el embudo 12. El raspador 9 y
el tornillo abierto 10 son accionados por un motor que asegura que
no se pegue ningún material seco a las paredes. A continuación la
tubería 15 alimenta un mezclador de alta cizalladura rotatorio 5a.
Puede utilizarse cualquier tipo de mezclador de alta cizalladura
conocido. Son ejemplos el mezclador de agujas, el gorator®, el
mezclador de rotor/estator y el mezclador de disco.
Un mezclador preferente es un mezclador de disco
inclinado. La disposición inclinada con la descarga 19 en el punto
más alto evita la captura de aire ambiental en el lodo líquido. La
tubería 15 se conecta al mezclador a través de la entrada 16. Un
disco accionado por motor 17 rota a alta velocidad en el alojamiento
18. El disco se sitúa excéntricamente en la carcasa, tocando la
pared en el sitio de descarga para evitar que la alimentación tome
un "atajo" a la descarga sin pasar por el mezclador o que
finalmente permanezca en el mezclador. A continuación el lodo
líquido cementoso abandona el mezclador 5a a través de la salida de
descarga 19. Puede lograrse el control actuando sobre el caudal del
líquido en la tubería 13a y/o en el caudal del material cementoso
mediante unos tornillos 10 y 11. La dimensión típica para un caudal
de 20 m^{3}/h es un diámetro del disco de aproximadamente 80
cm.
La Figura 3 es una representación esquemática de
una variante de la forma de realización de la figura 2. En la
figura 3, se reconocerá el embudo 12, el recipiente 13, y la tubería
asociada 13a, el tornillo de alimentación 11, el tornillo 10, y la
tubería 15. En esta forma de realización, el dispositivo de
raspador-tornillo 9 se monta para rotar en el
embudo 12. Su fuerza motriz se entrega a 9 mediante un motor (M1).
Un eje adicional 20 rotará dentro del raspador 9 y el tornillo 10,
donde un motor extra, M2, accionará dicho eje 20. Dicho eje 20 se
extenderá adicionalmente aguas abajo con respecto al tornillo 10. El
eje 20 va equipado en su fondo con una turbina 21. Dicha turbina
puede ser cualquier turbina conocida en la técnica, como una turbina
impulsora, un disco de alta velocidad endentada, etc. Dicha turbina
21 rota a alta velocidad, creando así una alta cizalladura en el
medio. A continuación se descargará el lodo líquido cementoso a
través de la tubería 22, que puede estar opcionalmente equipada con
una válvula de control de flujo 23. También puede proporcionarse un
sensor 24 para detectar el nivel de la mezcla en el espacio 14 o
cualquier otra ubicación a lo largo de la tubería 15 (también
podría proporcionarse dicho sensor en la forma de realización de la
figura 2). Un sensor de este tipo permite un mejor control, en el
que el sensor 24 puede gobernar la válvula de control 23 y/o el
caudal del líquido en la tubería 13a y/o el caudal del material
cementoso mediante los tornillos 10 y 11. Las dimensiones típicas
son un diámetro de aproximadamente 20 cm y una longitud de la zona
de mezclado de una a dos veces el diámetro.
El lodo líquido cementoso que abandona los
mezcladores de alta cizalladura, como lo representados en las
figuras 2 y 3, pero sin limitarse a ellos, se envía a continuación a
un mezclador de cizalladura controlada en el que el lodo líquido
cementoso se mezcla con aire para crear un lodo líquido cementoso
celular. Pueden utilizarse muchos mezcladores de cizalladura
controlada con ese fin.
Un mezclador puede comprender una placa fritada
porosa hecha de vidrio, metal, materiales sintéticos o cerámica.
Tal placa fritada porosa puede tener unos tamaños de poro del orden
de diez micrones, para un grosor de aproximadamente unos pocos
milímetros. Los dispositivos de inyección de aire como se describen
en DE-A-2.117.000 y
US-P-6.376.558 resultan apropiados.
En particular, resulta adecuado un agitador en un alojamiento donde
parte de la pared comprende un vidrio fritado poroso. Resultan
apropiados muchos agitadores (agitador de varillas, tornillo,
etc.). De manera alternativa, puede inyectarse el aire utilizando un
tubo de aspiración o cualquier otro dispositivo de inyección de
aire. También puede introducirse el aire mediante una multitud de
orificios, o a través de tamices, o preferentemente a través de
boquillas que inyecten el aire.
La figura 4 describe un primer ejemplo de un
mezclador secundario. Consiste principalmente en un tubo horizontal
30 con un eje agitador rotatorio 32 a lo largo de su eje largo. El
agitador es accionado por un motor 32. La orientación de la
alimentación del lodo líquido primario no resulta en elemento
esencial. Sin embargo en una forma de realización preferente es
tangencial con respecto a la parte superior del tubo horizontal.
Resultan posibles emplazamientos diferentes del orificio alimentador
33 para adaptar el tiempo de residencia promedio del lodo líquido
en el segundo mezclador. Con el mismo fin un disco de separación 34
puede modificar el volumen activo del tubo de acuerdo con los
requisitos del lodo líquido. El agitador puede ser del "tipo
jaula de ardilla" 30a, como se muestra en la figura 4a. Como se
muestra en la figura 4b, el agitador puede comprender otros medios
para la agitación, por ejemplo unos alambres tendidos 30b y/o unos
muelles estilo tornillo 30c. El lodo líquido aireado abandona el
mezclador a través de una salida 35 enfrente del extremo receptor.
La orientación de la salida 35 es preferentemente en el lado
superior para mantener el mezclador lleno. Puede inyectarse el aire
por medio de unos cuerpos fritados 36 dispuestos a lo largo del lado
inferior del tubo. El aire está a presión y es dosificado por las
válvulas 37 y unos caudalímetros 38. Una variante, no mostrada en
la presente memoria, es con la carcasa cónica con el diámetro mayor
en el extremo de descarga. En este caso el lado inferior de la
carcasa podría ser horizontal de manera que el eje del agitador
apunte hacia arriba hacia la descarga.
La figura 5 describe un tipo diferente de
mezclador secundario. Consiste principalmente en un recipiente de
mezcla cilíndrico vertical 40, un fondo con alimentación de lodo
líquido que puede ser central, como se muestra en 41, o lateral y
unos elementos fritados 42 para la inyección de aire. Un agitador
con (opcionalmente) un motor 44 y unos elementos de agitación 45
crea el producto espumado. Una válvula 46 y un caudalímetro 47
controlan el flujo de aire. La descarga se da en la parte superior,
saliendo el lodo líquido como un desbordamiento. Una entrada 49
para aditivos líquidos dosificados es opcional.
El mezclador secundario mostrado en la figura 6
es también un mezclador vertical. Se introduce el aire por medio de
una o varias boquillas 50 que pueden montarse para inyectar aire
tangencialmente alrededor de la circunferencia del mezclador. La
alimentación del lodo líquido primario 51 es tangencial con respecto
al extremo inferior del recipiente de mezcla. La alimentación del
lodo líquido y el aire convergen en una boquilla venturi creando
una premezcla. La salida 52 se encuentra en la parte superior, como
en la figura anterior. El agitador 53 va equipado con una multitud
de, preferentemente, alambres elásticos 54 hechos de metal o
plástico. Una entrada 55 para aditivos líquidos dosificados es
opcional. La figura 6a es una vista superior de esta forma de
realización.
En una variante de los mezcladores de las
figuras 5 y 6, no mostrados en la presente memoria, el recipiente
del mezclador se cierra en el extremo superior, pero dejando un
determinado espacio sobre la salida. En el lado superior de la
cubierta hay un sensor de nivel que captura el nivel de lodo líquido
y una tubería, equipada con un manómetro, una válvula de control de
la presión y un caudalímetro. La válvula de control de la presión
es guiada por el sensor de nivel de tal manera que el nivel del lodo
líquido permanece constante con respecto a la descarga. El
manómetro permite monitorizar si se ha creado resistencia en el
sistema de descarga/distribución. El caudalímetro en colaboración
con el caudalímetro 47 permite monitorizar la fracción de aire
atrapado. También permitiría que la descarga del desbordamiento
actuase contra una resistencia, por ejemplo, un dispositivo de
distribución.
La figura 7 describe una forma de realización de
la invención, que combina la etapa de inyectar aire y esparcir el
lodo líquido espumado en un material de soporte. El lodo líquido
cementoso se descarga desde el mezclador de alta cizalladura a
través de una tubería de descarga 60 (que puede conectarse a los
dispositivos representados en las figuras 2 y 3 o cualquier otro
mezclador primario adecuado). Como se conoce en la técnica, el lodo
líquido cementoso no espumada se esparcirá sin modificación a
diferencia del lodo líquido espumado que puede segregarse cuando se
encuentran presentes burbujas grandes o puede coligarse a lo largo
del desplazamiento. Por tanto, en la presente forma de realización,
el lodo líquido cementoso se esparce por una placa 61. A
continuación el lodo líquido cementoso fluirá desde la placa 61 a
un mezclador horizontal 62 en algunos aspectos similar en su
concepto al diseñado en la figura 4 pero que funciona en flujo
cruzado en vez de a lo largo de su eje. Este mezclador 62 que actúa
como un dispositivo de agitación e inyección de aire, que comprende
un recipiente rectangular con unas paredes verticales traseras 63 y
delanteras 67 y un fondo de media caña. La parte inferior de la
parte redondeada, indicada como 64 comprende unos elementos fritados
porosos 65 que pueden extenderse sobre aproximadamente un 10 a un
50% de la circunferencia. El aire se inyecta a través de dichos
elementos fritados en el lodo líquido cementoso para formar un lodo
líquido celular. Un agitador rotatorio 66, que encaja en la parte
redondeada, asegurará el mezclado del aire con el lodo líquido. El
agitador es preferentemente, pero sin limitarse a ello, del tipo
dibujado en las figuras 4a ó 4b. Siendo dicho lodo líquido aireado
descargada a lo ancho del dispositivo, no necesita esparcirse
nuevamente a lo ancho del material de soporte. Por tanto, a
diferencia de la técnica existente en la que el lodo líquido
espumado se vierte en ubicaciones específicas, puede entonces
evitarse un gradiente de tamaño de burbuja mediante un flujo
continuo y consistente de lodo líquido aireado sobre el soporte. El
lodo líquido aireado saldrá del mezclador fluyendo sobre la pared 67
y a continuación estará en contacto con el material de soporte 68.
Preferentemente se coloca una pared de separación 69 básicamente en
la parte central del mezclador y cerca del agitador, para limpiar el
agitador en caso de resultar necesario y para asegurar que sólo el
material aireado se deposite en el material de soporte. El
mezclador rota en sentido contrario a las agujas del reloj
funcionando como una bomba para mover el lodo líquido aireado hacia
el soporte. Las dimensiones típicas para un caudal de 20 m^{3}/h
de lodo líquido primario son un diámetro de la parte redondeada de
aproximadamente 250 mm y una anchura de aproximadamente 1.200
mm.
La figura 8 describe una variante adicional del
segundo mezclador utilizado en la invención, utilizado en un
desarrollo a escala de laboratorio. Comprende un tambor 70 con una T
71 en su fondo para recibir el lodo líquido (que puede fabricarse
de acuerdo con cualquier proceso de alta cizalladura) a través de la
tubería 72 y el aire a través de la tubería 73. El aire y el lodo
líquido se mezclan hasta cierto punto en la T, y a continuación la
mezcla penetra en el tambor 70. El tambor 70 va equipado con un eje
rotatorio con unas palas agitadoras 74a, 74b, etc., p. ej., 8 palas
por tramo, donde el eje comprendería p. ej. 4 tramos, con el tramo
inferior cercano a la entrada del tambor 70. El tambor 70 mostrará
una descarga superior inclinada 75. Por ejemplo, el tambor podría
tener un diámetro interior de aproximadamente 90 mm, con unas palas
de aproximadamente 40 mm de radio y 1 mm de grosor. El tambor será
de aproximadamente 210 mm de altura hasta la parte más baja de la
parte inclinada de descarga 75, y las palas se encontrarán a lo
largo del eje separadas entre sí aproximadamente 60 mm. La entrada
de la T dentro del tambor tiene un diámetro de aproximadamente 15
mm.
\newpage
Resulta beneficioso utilizar una boquilla para
inyectar aire para algunas formas de realización de la invención.
La expansión del aire en el lodo líquido tras la inyección,
especialmente por la boquilla, resulta beneficiosa en algunos
aspectos para la distribución del aire. Además, la boquilla hace el
diseño más simple y sería menos propenso a obturarse con el yeso
fraguado y más tolerante a las fibras, siempre y cuando se
utilicen.
El mezclador de alta cizalladura utilizado en la
invención es por lo general uno en el que la velocidad periférica
es generalmente por lo menos de 400 m/min, preferentemente desde 500
hasta 700 m/min y un tiempo de residencia promedio de 1 a 10
segundos para crear un lodo líquido libre de grumos y homogénea.
El mezclador secundario se caracteriza
generalmente por la capacidad de distribuir el aire adecuadamente
por el lodo líquido (este mezclador no puede caracterizarse
generalmente por la cizalladura o velocidad solas). Las condiciones
operativas dependen del diseño básico del mezclador, los medios de
introducción del aire, la viscosidad del lodo líquido, el tiempo de
residencia promedio y la distribución por tamaños de las burbujas
deseada. El experto sabría cómo adaptar las dimensiones y las
velocidades de rotación mediante pruebas de rutina, de manera que
las condiciones operativas finales aseguren un buen mezclado de las
burbujas en el lodo líquido. Si ya se ha introducido el aire en
burbujas finamente divididas suele ser suficiente un mezclado suave
para homogeneizar la mezcla. En el caso en el que el aire se
introduce en burbujas más grandes o como un flujo continuo el
mezclador debería poder reducir el tamaño de las burbujas, si así se
requiere. En un mezclador de tubo horizontal del tipo mostrado en
la figura 4 o un mezclador vertical como se muestra en las figuras
5 y 6, con un agitador de tipo batidor, el modo de operación puede
describirse por la velocidad de las varillas y el producto del
número de varillas multiplicado por el tiempo de residencia
promedio. A continuación se determinan los valores tras un ensayo
de rutina.
La invención también proporciona un proceso para
fabricar placas de cartón-yeso con unas capas y/o
bordes de densidades mayores que el núcleo. Es conocido que produce
unos bordes duros aplicando flujos específicos de lodo líquido de
yeso en el momento que el lodo líquido se moldea sobre la banda
móvil. En las formas de realización de la invención, parte del lodo
líquido producido por el mezclador de alta cizalladura, que no se
espuma o se espuma en un grado bastante bajo, se desvía y se utiliza
como flujo para los bordes duros. De manera similar, parte del lodo
líquido producido por el mezclador de alta cizalladura puede
utilizarse para producir las capas densas que se encuentran
presentes entre el núcleo espumado y el soporte. En ese sentido, se
podría volver a las patentes US 5.085.929 y 5.116.671 de Bruce.
También se encuentra dentro del ámbito de la invención utilizar una
pequeña cantidad de espuma prefabricada en el primer mezclador, por
ejemplo para tener unos bordes de una densidad determinada (por
ejemplo si el lodo líquido no espumado tuviera como resultado un
borde demasiado duro). La cantidad de espuma prefabricada
introducida dependerá de las propiedades finales deseadas.
La distribución de burbujas amplia también puede
lograrse mediante más de un mezclador de aire cada uno de los
cuales forma una parte de la distribución. A continuación esas
distribuciones se recombinan para formar la distribución
deseada.
El lodo líquido cementoso celular resultante
comprende burbujas de diversos tamaños. Las presentes formas de
realización de la presente invención permiten un compromiso para
conciliar el tamaño de las burbujas y su tendencia a segregarse en
un lodo líquido denso. Puede ser posible obtener una distribución
bimodal del tamaño de burbuja en el mezclador secundario. Se
contempla, aunque no se prefiere, inyectar un volumen pequeño de
espuma en el primer mezclador de alta cizalladura para crear un lodo
líquido aligerado mediante unas burbujas muy pequeñas. En tal caso,
la inyección directa de aire en el segundo mezclador se configuraría
para crear unas burbujas mayores y por tanto una distribución
bimodal del equilibrio deseado.
El material cementoso puede ser cualquier
material que fragüe con agua. Preferentemente el material cementoso
es yeso, es decir, sulfato de calcio hidratable (anhidrita o
\alpha- ó \beta-hemihidrato). También puede ser
cualquier aglutinante hidráulico. El material cementoso es
generalmente un polvo de grano fino con un tamaño medio de
partícula en el intervalo comprendido entre 5 y 100 \mum. Las
formas de realización específicas de la invención están diseñadas
particularmente para un cemento de fraguado rápido, con un tiempo de
fraguado inferior a 30 min, preferentemente inferior a 20 min, más
preferentemente inferior a 10 min.
El material también puede comprender agregados
y/o materiales de relleno. Los agregados son partículas inertes con
un tamaño medio básicamente superior al del cemento. Los materiales
de relleno son polvos inertes con un tamaño medio básicamente
inferior al del cemento. Ejemplos de materiales de relleno son humo
de sílice, cenizas volantes, escoria de horno alto, micro sílice y
caliza fina. Ejemplos de agregados adecuados son vermiculita
ligera, perlita, micro-esferas, y pizarra expandida,
mientras que los agregados pesados serían arena caliza o
silícea.
El agente espumante que puede utilizarse puede
ser, pero no se limita a, cualquiera que se utilice en la técnica
de las placas de cartón-yeso p. ej. sulfato de éter
de alquilo y/o sulfato de alquilo. Pueden encontrarse ejemplos en
las siguientes publicaciones:
US-P-4676835,
US-P-5158612,
US-P-5240639,
US-P-5085929,
US-P-5643510,
WO-A-9516515,
WO-A-9723337,
WO-A-0270427 y
WO-A-0224595. La cantidad de
espumante utilizado es clásica y puede ser desde 0,01 hasta 1 g/l
de lodo líquido (expresado en material activo sobre contenido
sólido del lodo líquido).
En una forma de realización, el lodo líquido y
el material cementoso fraguado resultante comprenderán fibras. La
cantidad de fibras es por lo general desde un 0,05 hasta un 5% en
volumen, en base al volumen del lodo líquido primario. Son por lo
general de 3 a 20 mm de longitud y tienen por lo general un diámetro
de 10 a 20 \mum. Resultan adecuadas las fibras de vidrio o fibras
sintéticas de alto módulo. En otras formas de realización, la
invención se practica en ausencia de fibras. En ausencia de fibras
significa que la cantidad es inferior al 0,01% en peso,
preferentemente inferior al 0,001% (sólo impurezas involuntarias) y
por lo general no se encontrarán presentes fibras en absoluto. Una
fibra es cualquier fibra utilizada por lo general en la técnica. Se
puede hacer referencia a
US-P-6.443.258. "En ausencia de
fibras" no excluye la presencia de material de celulosa,
especialmente que se origina a partir de material de recuperación,
como se utiliza por lo general en el presente campo.
El material cementoso fraguado resultante puede
tener un volumen de oquedades que puede variar dentro de unos
límites amplios. El espacio de las oquedades de un material
cementoso endurecido consiste en dos clases: las oquedades dejadas
por el agua evaporada y las burbujas creadas por el aire.
Generalmente, el volumen de las oquedades del agua depende sólo de
la relación agua/yeso, mientras que el proceso de aireación puede
controlar el volumen de las burbujas de aire. Para un yeso, los
oquedades del agua varían desde aproximadamente un 40 hasta
aproximadamente un 65% en vol. o una relación A/Y de 0,45 a 1,05
respectivamente. El volumen de las burbujas de aire para una
relación A/Y determinada, por ejemplo 0,65, varía desde
aproximadamente un 25% en vol. hasta aproximadamente un 83% en vol.
para unas densidades desde 900 hasta 200 kg/m^{3} respectivamente.
De esta manera, p. ej., para una densidad dada de 400 kg/m^{3} y
una relación A/Y de 0,65 se descubrió una oquedad de agua de
aproximadamente un 17,5% en vol. y un volumen de burbujas de
aproximadamente un 65,5% en vol., que tiene como resultado un
volumen de poro total de aproximadamente un 83% en vol. Por tanto,
el % en vol. total en la composición fraguada puede variar entre
unos límites amplios; puede tener un volumen de entre un 47 y un
95% en una forma de realización mientras en otra forma de
realización tiene un volumen de entre un 53 y un 75%.
Los materiales de soporte son aquellos que se
utilizan en la técnica de una manera convencional. En una forma de
realización, el soporte es papel. En otra forma de realización, el
material de soporte es un fieltro no tejido, preferentemente un
fieltro de fibra vidrio o un fieltro hecha de otras fibras (p. ej.,
fibras sintéticas o una mezcla de fibras de celulosa y fibras
sintéticas). También se abarca el uso de soportes composites con
dos o más capas de fibras de composiciones y orientaciones
diferentes. El lodo líquido cementoso puede penetrar parcialmente
en el soporte, completamente, o el soporte puede incluso embeberse
en el núcleo cementoso.
La placa resultante puede ser una placa densa o
una placa ligera, con unas densidades de núcleo desde 200 hasta
1.100 kg/m^{3}.
Debe entenderse que también podría utilizarse en
el presente proceso cualquier aditivo utilizado clásicamente en la
técnica. Los aditivos son aquellos que influyen en el comportamiento
del lodo líquido como los retardantes/aceleradores pero sin
limitarse a ellos y los aditivos que influyen en el comportamiento
del producto final como los repelentes de agua y biocidas pero sin
limitarse a ellos. La gama de aditivos es muy amplia como entenderá
el experto en la materia.
Pueden añadirse resinas para la mejora de las
propiedades estéticas y/o mecánicas, conocidas en la técnica.
Ejemplos de resinas beneficiosas solas o en combinaciones son:
poliacrílico, poliestireno, cloruro de polivinilo, poliolefina,
poliuretano, celulósica, polialcohol, poliamida, poliéster,
poliéter, polifenólica, polisulfuro, polisulfona, silicona,
fluoropolímero. Estos tipos de resinas puede combinarse en
copolímeros u otras combinaciones, p. ej., como copolímeros de
estireno-butadieno.
Ejemplos de parejas de retardante/acelerador son
convencionalmente el retardante de yeso/BMA, poliacrilato de
sodio/sulfato de aluminio y fosfonato de sodio/sulfato de cinc.
También puede utilizarse un agente estabilizante
de las burbujas.
También puede utilizarse un modificador de la
viscosidad soluble en agua. Ejemplos de polímeros (de celulosa,
polialcohol, poliuretano, poliéster, poliéter, poliacrílico, co- y
terpolímeros de los mismos), arcilla (modificada/natural), humo de
sílice, aditivos modificados en la superficie o modificados
hidrófobamente.
En la producción de placas de
cartón-yeso convencional el lodo líquido que sale
del mezclador tiene tendencia a ser compacta en comparación con las
muestras discretas de laboratorio de la misma relación agua/yeso.
Este fenómeno tiene que ver con la aceleración forzada del fraguado
y el hecho de que un mezclador de placa de
cartón-yeso continuo convencional puede retener
partes del lodo líquido mucho más tiempo que el tiempo de
residencia promedio. De esta manera, en la técnica es bien conocido
combinar retardantes y aceleradores o para posponer el primer
endurecimiento lo más cerca posible del momento de formación.
El proceso de mezclado en dos etapas de las
formas de realización de la invención permite mejorar el efecto
deseado separando el tiempo y el lugar de la adición de los dos
aditivos, donde el retardante se añadiría en la primera etapa y el
acelerador en la segunda etapa.
Además, se ha descubierto que la adición en el
primer mezclador de un producto que bloquea más o menos
completamente la rehidratación combinado con la adición en el
segundo mezclador de un producto que neutraliza el agente de
bloqueo, resulta favorable para el proceso. Una pareja de aditivos
de este tipo es el poliacrilato de sodio (p. ej., de un peso
molecular de aproximadamente 2.000) como agente de bloqueo y una sal
de aluminio como p. ej. el sulfato de aluminio como neutralizador.
Para los fines de la presente descripción el agente (neutralizador)
de bloqueo/desbloqueo se considerará como un retardante/acelerador.
El acelerador se añade por lo general justo en la entrada del
segundo mezclador.
Una forma de realización comprende las etapas de
en primer lugar preparar un lodo líquido de yeso y agua
(opcionalmente con aditivos) pero sin agente espumante. A
continuación se añade el espumante después de preparar el lodo
líquido; por lo general el espumante se inyectaría justo en la
entrada del segundo mezclador (es decir, al mismo tiempo que se
añade el acelerador en el segundo mezclador). No añadir el espumante
inicialmente también puede reducir adicionalmente el arrastre de
aire en el primer mezclador, de haberlo.
En otra forma de realización preferente, el
espumante se añade junto con el acelerador. Esto proporciona unos
beneficios adicionales, puesto que la eficacia del acelerador parece
mejorada. Además, el tiempo de vertido de las suspensiones con
espumante en el agua de calibración es menor que con el espumante
añadido junto con el acelerador.
La forma de realización con el espumante añadido
después del primer mezclador resulta especialmente útil para
aplicaciones a líneas de placas de cartón-yeso
estándares, donde el mezclador de alta cizalladura (por lo general
un mezclador de agujas) servirá como primer mezclador de la
invención, sin ningún riesgo considerable de arrastre de aire. Se
supone que la matriz obtenida en esta forma de realización es más
fuerte.
Cantidades de ejemplo de aditivos son 0,1 a 5
por ciento en peso.
Para la medición del asentamiento, se utilizará
el anillo de Schmidt. Se aplica el estándar NF B
12-401 ó ISO DIN 3050 (anillo de Schmidt: diámetro
interno 60 mm, altura 50 mm). Después de espolvorear el yeso en el
agua durante 15 seg y dejar que se empape durante 30 s, se agita la
mezcla durante 30 s antes de llenar el anillo de Schmidt. A
continuación se retira el anillo en 1 min 15 s y se mide el diámetro
del lodo líquido esparcido.
\vskip1.000000\baselineskip
Se prepararon muestras para comparar la
resistencia a la flexión en la siguiente composición:
El método utilizado para fabricar formulaciones
convencionales en el laboratorio es como sigue. Pesar los
componentes secos juntos excepto la potasa y la mezcla seca. El
agente espumante se mezcla en un 30% de agua de calibración y se
espuma durante 60 segundos en un mezclador Waring®. Pesar un 70% del
agua el plastificante, retardante y potasa, mezclados juntos y
mantenidos separados de la espuma. Los componentes secos se ponen
en un mezclador orbital de rotación Hobart® en una cuba con un
accesorio de mezcla de batidor de varillas. El agua y los aditivos
se vierten en los materiales secos y se agitan durante 5 segundos a
la velocidad 2. Se para el mezclador y se cambia la velocidad a
velocidad 3. Se añade espuma prefabricada a la cuba de mezcla y se
mezcla a la velocidad 3 durante 5 segundos. Se para el mezclador y
se vierte el lodo líquido en un envolvente de cartón para placas de
cartón-yeso. El cartón se soporta mediante unas
paredes verticales separadas al grosor de diseño de 12,5 mm. La
muestra se retira del soporte y se recorta al tamaño que se necesita
en el fraguado final. A continuación se seca a una temperatura
inicial alta y a una temperatura final baja en unas condiciones de
flujo de aire alto hasta que se seque. La muestra se acondiciona a
40ºC durante 24 horas. A continuación se pesa y se rompe en una
prueba de flexión en tres puntos.
El método de inyección directa de aire de las
formas de realización de la invención es el que sigue. Pesar los
componentes secos juntos excepto la potasa, de haberla, y la mezcla
seca. Pesar el agua, el plastificante, el agente espumante
retardante y la potasa, de haberla, y mezclarlos. Añadir lo seco a
lo húmedo. Mezclar los componentes con un mezclador de alta
cizalladura que sea una batidora de cocina que simule al mezclador
de la figura 3 durante 30 s hasta una consistencia fluida de 220 mm
en unos pocos segundos. Bombear el lodo líquido en el mezclador de
aire de la figura 5 a una velocidad de 100 l/h e inyectar aire a
través de un fondo fritado, a una velocidad de 1000 l/h y recoger
la descarga. A continuación el procedimiento de formación, secado y
ensayo es el mismo que anteriormente.
Las muestras resultantes tenían las siguientes
propiedades:
Claims (51)
1. Proceso continuo para fabricar cemento
celular fraguado, que comprende las etapas de:
- (i)
- mezclar un material cementoso, agua, un agente espumante y opcionalmente aditivos en un mezclador primario bajo unas condiciones de mezclado de alta cizalladura, siendo la velocidad periférica por lo menos de 400 m/min, en un lodo líquido de flujo libre con un asentamiento de por lo menos 100 mm; posteriormente
- (ii)
- inyectar aire en un mezclador secundario bajo condiciones de cizalladura controlada en el lodo líquido de la etapa (i) y distribuir aire por el lodo líquido para formar un lodo líquido celular; posteriormente
- (iii)
- moldear dicho lodo líquido celular de la etapa (ii); y finalmente
- (iii)
- permitir que dicho lodo líquido celular fragüe.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Proceso según la reivindicación 1, en el que
la etapa (i) se lleva a cabo en ausencia de fibra.
3. Proceso según la reivindicación 1, en el que
la etapa (i) se lleva a cabo en presencia de fibras.
4. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que la etapa (ii) se lleva a cabo bajo
condiciones de mezclado de baja cizalla.
5. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que la etapa (i) se lleva a cabo en
ausencia de espuma prefabricada añadida.
6. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que la etapa (i) se lleva a cabo en
presencia de espuma prefabricada añadida.
7. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, en el que el asentamiento del lodo líquido
obtenido en la etapa (i), es por lo menos de 150 mm.
8. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, en el que el asentamiento del lodo líquido
obtenido en la etapa (i), es de 200 mm a 250 mm.
9. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, en el que, en el producto fraguado final, el
volumen de los poros creado por las oquedades de agua es de entre
un 20 y un 65% en volumen y el volumen de las células creado por
inacción de aire es de entre un 3 y un 50% en volumen.
10. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, en el que, en el producto fraguado final, el
volumen de poro total es de entre un 47 y un 95% en volumen.
11. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, en el que, en el producto fraguado final, el
volumen de poro total es de entre un 53 y un 75% en volumen.
12. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, en el que la relación entre agua y cemento
está comprendida entre 0,25 y 1,1, preferentemente entre 0,45 y
0,85.
13. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 12, en el que el cemento es sulfato de calcio
\alpha-hemihidrato, sulfato de calcio
\beta-hemihidrato o una mezcla de los mismos.
14. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 13, en el que el cemento comprende
adicionalmente por lo menos un agregado y/o por lo menos un
material de relleno.
15. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 14, que comprende añadir un retardante y un
acelerador para el fraguado del cemento en la etapa (i).
16. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 14, en el que la etapa (i) comprende
adicionalmente la etapa de retardar el fraguado del cemento
mientras que la etapa (ii) comprende adicionalmente la etapa de
acelerar el fraguado del cemento.
17. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 15 ó 16, en el que el cemento es yeso y retardar el
fraguado del yeso se obtiene añadiendo un retardante de yeso
convencional antes de o simultáneamente a la etapa (i) y acelerar
el fraguado del yeso se obtiene añadiendo BMA antes de o
simultáneamente a la etapa (ii).
\newpage
18. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 15 ó 16, en el que el cemento es yeso y retardar el
fraguado del yeso se obtiene añadiendo poliacrilato de sodio antes
de o simultáneamente a la etapa (i) y acelerar el fraguado del yeso
se obtiene añadiendo sulfato de aluminio antes de o simultáneamente
a la etapa (ii).
19. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 15 ó 16, en el que el cemento es yeso y retardar el
fraguado del yeso se obtiene añadiendo fosfonato de sodio antes de
o simultáneamente a la etapa (i) y acelerar el fraguado del cemento
se obtiene añadiendo sulfato de cinc antes de o simultáneamente a la
etapa (ii).
20. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 19, en el que la etapa (i) y/o la etapa (ii)
comprenden adicionalmente la etapa de añadir una resina de mejora
de la resistencia al lodo líquido.
21. Proceso según la reivindicación 20, en el
que la resina de mejora de la resistencia es un copolímero de
estireno-butadieno.
22. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 21, en el que la etapa (i) y/o la etapa (ii)
comprenden adicionalmente la etapa de añadir un agente
estabilizante de las burbujas al lodo líquido.
23. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 22, en el que la etapa (i) y/o la etapa (ii)
comprenden adicionalmente la etapa de añadir un modificador de la
viscosidad soluble en agua al lodo líquido.
24. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 23, en el que la etapa (i) comprende dos sub
etapas (a) y (b), donde la sub etapa (a) comprende la etapa de
mezclar un material cementoso, agua y opcionalmente aditivos y la
sub etapa (b) comprende la etapa de añadir el agente espumante al
lodo líquido de la sub etapa (a).
25. Proceso según la reivindicación 24, en el
que la sub etapa (a) comprende adicionalmente la etapa de añadir un
retardante mientras que la sub etapa (b) comprende adicionalmente la
etapa de añadir un acelerador.
26. Proceso según la reivindicación 24 ó 25, en
el que la sub etapa (a) se lleva a cabo bajo condiciones de
mezclado de alta cizalladura.
27. Proceso según la reivindicación 24 ó 25, en
el que la sub etapa (b) se lleva a cabo bajo condiciones de
mezclado de cizalladura controlada o baja.
28. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 27, que comprende, entre la etapa (i) y la
etapa (ii), una etapa de esparcir el lodo líquido de la etapa (i)
antes de la introducción de aire.
29. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 28, en el que la etapa (iii) comprende la etapa
de depositar dicho lodo líquido en por lo menos un soporte móvil
para formar un núcleo celular.
30. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 29, en el que la etapa (iii) comprende la etapa
de depositar dicho lodo líquido en por lo menos un soporte móvil
para formar un núcleo celular y que comprende adicionalmente
desviar parte del lodo líquido obtenido en la etapa (i) como flujo
que se deposita contiguamente al núcleo celu-
lar.
lar.
31. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 29, en el que la etapa (iii) comprende la etapa
de depositar dicho lodo líquido en por lo menos un soporte móvil
para formar un núcleo celular y que comprende adicionalmente
desviar parte del lodo líquido obtenido en la etapa (i) como un
flujo que se deposita sobre y/o por debajo del núcleo celular.
32. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 29 a 31, en el que el soporte móvil es papel.
33. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 29 a 32, que comprende adicionalmente la etapa de
retirar el soporte una vez que el cemento ha fraguado.
34. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 29 a 31, en el que el soporte móvil es un fieltro
no tejido, preferentemente un fieltro de fibra de vidrio.
35. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 34, en el que la etapa (ii) comprende la sub
etapa de expandir aire entre la inyección y la distribución.
36. Dispositivo de mezcla para fabricar un lodo
líquido cementoso celular, que comprende:
- (i)
- por lo menos un primer dispositivo de mezcla que comprende una entrada de cemento y una entrada de agua y agente espumante, siendo dicho primer mezclador un mezclador de alta cizalladura operado a una velocidad periférica de por lo menos 400 m/min y bajo condiciones para preparar un lodo líquido fluido; y
- (ii)
- por lo menos un segundo dispositivo de mezcla que comprende unos medios de inyección de aire, operándose dicho segundo mezclador bajo condiciones de cizalla controlada y siendo capaz de distribuir el aire por el lodo líquido.
37. Dispositivo de mezcla según la
reivindicación 36, que comprende adicionalmente por lo menos un
primer dispositivo de mezcla adicional que comprende una entrada de
lodo líquido fluido y una entrada de agente espumante.
38. Dispositivo de mezcla según la
reivindicación 37 en el que se incorpora por lo menos un primer
dispositivo de mezcla adicional en el mezclador de alta cizalladura
de (i).
39. Dispositivo de mezcla según la
reivindicación 37 en el que el por lo menos un primer dispositivo de
mezcla adicional se incorpora en el mezclador de cizalladura
controlada de (ii).
40. Dispositivo de mezcla según cualquiera de
las reivindicaciones 36 a 39, en el que el segundo mezclador se
opera bajo condiciones de baja cizalladura.
41. Dispositivo de mezcla según cualquiera de
las reivindicaciones 36 a 40, en el que el primer mezclador
comprende unos medios de dosificación y alimentación, conectados a
unos medios de mezcla rotatorios de alta cizalladura.
42. Dispositivo de mezcla según cualquiera de
las reivindicaciones 36 a 41, en el que el primer mezclador
comprende un disco rotatorio concéntricamente o excéntricamente en
un alojamiento circular.
43. Dispositivo de mezcla según cualquiera de
las reivindicaciones 36 a 41, en el que el primer mezclador
comprende una turbina.
44. Dispositivo de mezcla según cualquiera de
las reivindicaciones 36 a 43, en el que el aire se inyecta en el
segundo mezclador por medio de unas partes fritadas porosas.
45. Dispositivo de mezcla según cualquiera de
las reivindicaciones 36 a 43, en el que el aire se inyecta en el
segundo mezclador por medio de una o varias boquillas.
46. Dispositivo de mezcla según cualquiera de
las reivindicaciones 36 a 43, en el que el lodo líquido y el aire
se alimentan a través de una T, estando equipada dicha T con una o
varias boquillas.
47. Dispositivo de mezcla según cualquiera de
las reivindicaciones 36 a 46, en el que el segundo mezclador de
cizalladura controlada comprende un cuerpo alargado, unos medios de
inyección de aire situados en la parte del fondo de dicho cuerpo
alargado, y unos medios de mezcla a lo largo del eje de dicho cuerpo
alargado.
48. Dispositivo de mezcla según la
reivindicación 47, en el que los medios de mezcla comprenden un eje
y unas varillas rígidas o flexibles dispuestas a intervalos
separados y unidas a dicho eje.
49. Dispositivo de mezcla según cualquiera de
las reivindicaciones 36 a 48, en el que el segundo mezclador
comprende unos medios para esparcir el lodo líquido que viene de
dicho primer mezclador de alta cizalladura.
50. Dispositivo de mezcla según la
reivindicación 49, que comprende adicionalmente unos medios para
esparcir el lodo líquido celular que viene de dicho segundo
mezclador de cizalladura controlada sobre un material de soporte
móvil.
51. Aparato para fabricar un cuerpo de cemento
espumado fraguado, que comprende (a) por lo menos un mezclador
según cualquiera de las reivindicaciones 36 a 50, (b) unos medios
para moldear un el lodo líquido celular y (c) unos medios para
mover un soporte.
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