MXPA02006020A - Metodo y aparato para extruir articulos cementosos. - Google Patents

Abstract

Un metodo y aparato (20) para extruir cemento en fibra; el extrusor comprende una cubierta (30) con un par de tornillos de auto tallado de toma constante (40) montados de manera giratoria en el mismo; los tornillos mezclan y/o amasan de manera continua los componentes del cemento en fibra que se proveen a traves de varios medios de alimentacion (61, 62) para formar una pasta sustancialmente homogenea y forzar la pasta a traves de un dado (50) para formar un material extruido cementoso sin curar adecuado para curacion.

Description

MÉTODO Y APARATO PARA EXTRUIR ARTÍCULOS CEMENTOSOS CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere a métodos y aparatos para extruir artículos cementosos en particular productos para construcción de cemento reforzado con fibra.

TÉCNICA ANTECEDENTE Los tableros de cemento reforzados con fibra y otros productos se han utilizado ampliamente como materiales para paredes, techos, terrazas, pisos, etc., de construcciones y para sustitutos para resguardos de madera, estructuras, etc. Existen muchos métodos para formar y acomodar tales productos de FRC incluyendo procedimientos de lámina Hatschek, procedimientos de tubo Mazza, procedimientos de lámina Magnani, moldeo por inyección, tendido a mano, fraguado, prensado por filtro, formación mediante rodillo, etc. La extrusión de productos de cemento en fibra se ha realizado en una base limitada pero tiene un número de dificultades que han reducido su viabilidad comercial. En el procedimiento de extrusión, los materiales en bruto que constituyen el producto se mezclan juntos y se amasan para formar t tir» sólido que se puede forzar a través de un dado para formar la forma final, El material se puede someter a altas presiones en el dado. Con el firr de formar un producto uniforme, con buen acabado de superficie y propiedades consistentes, es importante que el sólido que se presenta al dado tenga Ufia 5 dispersión uniforme de todos sus componentes y tenga buenas propiedades de flujo. Actualmente en la técnica, existen varias maneras convencionales en las cuales el sólido cementoso se extruye, sin embargo, todas están basadas en procedimientos intermitentes de mezclado/amasado. 0 Por ejemplo la fibra de celulosa se puede preparar mediante molido para formar una masa de fibras sueltas (consultar la Patente de E.U.A. 5,047,086). Esta se combina entonces con el material cementoso, cal, sílice, modificadores de densidad, auxiliares de procesamiento, etc., y se mezcla en seco profundamente en un mezclador adecuado. La cantidad requerida de 5 agua se introduce entonces y el material se amasa en una máquina amasadora hasta que se obtiene una pasta de la consistencia y uniformidad deseada. Este sólido se alimenta después a ia máquina de extrusión que utiliza uno o más tornillos transportadores para presentar el material al dado y producir la fuerza requerida para empujar el material a través del dado. 0 Entonces el procedimiento de preparar y extruir otro lote de material cementoso se repite. De manera similar, en otro ejemplo (Patente de E.U.A. 5,891 ,3J4), las fibras, ya sea que sean de celulosa o polímeros sintéticos, se filié fiilttt^ # mezclan junto con el agua y se dispersan. Después los componentes sólidos de la formulación se añaden, se hace el amasado con maquinas amasadoras y el sólido se alimenta a la máquina de extrusión cuando la consistencia y uniformidad deseada se obtienen. 5 La parte de mezclado y amasado de la preparación se hace algunas veces en etapas múltiples, en donde se utiliza una combinación de mezcladores de doble paleta y transportadores de tornillo para trabajar y homogeneizar la mezcla. Una alimentación continua constante de la mezcla se suministra entonces a la máquina de extrusión en un esfuerzo para 10 convertir lo que es esencialmente un procedimiento intermitente en la etapa de mezclado en seco a un procedimiento continuo en la etapa de extrusión. Este procedimiento tipo intermitente es obviamente bastante ineficaz. Se utilizan varios mezcladores y amasadores junto con dispositivos para asegurar la alimentación constante al extrusor. , 15 Un procedimiento verdaderamente continuo de extrusión de cemento en fibra no es conocido en la técnica anterior. Existen muchas ? razones por las cuales hasta la fecha, no se han utilizado máquinas de extrusión de alta velocidad continuas o de hecho consideradas como que son adecuadas para extruir cemento en fibra incluyendo la dificultad con 20 alimentación controlada de la celulosa en fibra, las altas temperaturas generadas por las velocidades y pares de torsión generados por estas máquinas, el esfuerzo cortante localizado de alta intensidad, la naturaleza altamente abrasiva del material cementoso, silicio y otros comunes en la íftdustria de la construcción y el alto costo de capital de estas máquinas de extrusión. Para explicar, cuando las fibras utilizadas en materiales de construcción de fibra-cemento eran predominantemente de asbesto, loa problemas con amasado y dispersión no eran tan agudos. El asbesto tiene mejores propiedades de dispersión y de retención de agua que digamos las fibras de celulosa, pero cuando se utiliza como refuerzo en composiciones cementosas aún requiere el uso menos extensivo de auxiliares de procesamiento. Además, como es bien sabido en la técnica, el uso de fibras de asbesto está prohibido por la ley en muchos países y es indeseable incluso en aquellos países en donde su uso es legal. De acuerdo con esto, esfuerzos anteriores para encontrar fibras de refuerzo para pastas cementosas extruibles se han concentrado en fibras no de asbesto y en particular, seleccionando o tratando dichas fibras no de asbesto de manera que sus características de dispersión y de retención de agua las hagan adecuadas para utilizarse en moldeo por extrusión con uso mínimo de auxiliares de procesamiento. Las fibras sintéticas se han considerado y se utilizan de manera común, sin embargo, son costosas y algunas son incapaces de curarse a altas temperaturas tales como en un autoclave. Actualmente, las fibras de celulosa permanecen como la fibra de elección para materiales mixtos de cemento reforzado para materiales de construcción, en donde muestran excelente rendimiento con relación a fuerza mecánica, resistencia y durabilidad a un costo bajo. Sin embargo, las fibras de celulosa son difíciles de dispersar y extruir y requieren con frecuencia el uso de auxiliares de procesamiento poderosos. Cuando los materiales mixtos de cemento en fibra se elaboran con fibra de celulosa como el agente de refuerzo, la fibra se introduce en la matriz en forma sustancialmente individual. Es decir, las fibras se deben dispersar una de otra, con cada fibra teniendo tanto contacto como sea posible con la matriz, para permitir que las fibras sean lo más efectivas. Las fibras que se agrupan o se amontonan juntas provocan variaciones localizadas en propiedades de producto y son perjudiciales para el rendimiento total. Comercialmente, la fibra de celulosa está disponible principalmente en forma de napa, la cual es similar en apariencia a papel grueso. Con el fin de dispersar las fibras, es común utilizar un molino de martillo. Como se sabe bien en la técnica, el procedimiento llamado "fibrizar" utiliza la acción de impacto rápido de un molino de martillo para separar las fibras individuales de la napa. También es posible utilizar un molino tipo triturador para el mismo efecto. El producto resultante es una masa suelta con una densidad volumétrica muy baja con una consistencia que parece lana de algodón. Ya que este material ligero y esponjoso es difícil de manejar y se compacta durante el almacenamiento, se produce con frecuencia inmediatamente antes de utilizarse. Sin embargo, la facilidad de manejo se puede mejorar cuando las fibras son muy cortas, el producto actúa más como un polvo y es posible que dicho material se forme en bolsas y se transporte. El uso de pulpa fibrizada, y el uso de molinos de martillo está asociado con el control de ruido, control de polvo, control de explosión y otros asuntos costosos. Adicionalmente, la forma de la celulosa fibrízada no es tal que se pueda bombear o transportar fácilmente y la alimentación continua exacta es extremadamente difícil. Se han hecho esfuerzos para superar este problema formando en pellas la celulosa (por ejemplo Cellulose Filler Factory elabora un producto llamado "Topcel") pero estas pellas son únicamente de 75% celulosa y contienen una gran cantidad de contaminantes indeseables. Mas aún, las fibras son extremadamente cortas y débiles y no son del tipo útil para proveer buen refuerzo. Con relación a las altas temperaturas generadas por los procedimientos de extrusión convencionales, surge un problema con los auxiliares de procedimiento que se utilizan para plastificar el cemento en fibra. Las formulaciones cementosas contienen generalmente una cantidad de auxiliares de procesamiento para incrementar las propiedades de flujo y permitir el amasado y mezclado de la pasta para dispersar los varios ingredientes. Estos auxiliares de procesamiento también pueden ayudar en las propiedades de retención de forma y mejorar el acabado de superficie. Con frecuencia es el caso de que estos auxiliares de procesamiento incrementan de manera significante el costo del producto extruido. Los auxiliares de procesamiento que se utilizan más comúnmente con extrusión de cemento en fibra (por ejemplo patente de E.U.A. 5,047,086) son éteres de celulosa de alta viscosidad tales como metilcelulosa (MC) hidroxiporpilmetilcelulosa (HPMC) y hidroxietilmetilcelulosa ffCMC). Todos estos experimentan un fenómeno conocido como gelación dß alta temperatura. Es decir, la viscosidad del aditivo padece un incremento agudo cuando la temperatura excede una temperatura de límite específico» conocida como la temperatura de gel. La temperatura de gel de estos aditivos varia con la química exacta (es decir el grado de sustitución, etc). Incluso con extrusores de cemento en fibra de un solo tornillo convencionales, las camisas de enfriamiento se requieren algunas veces para contrarrestar la elevación de temperatura en el barril en extrusor durante largos periodos de operación rápida, para mantener el material extruido por debajo de la temperatura de gel del auxiliar del procesamiento que se está utilizando. Los esfuerzos para resolver este problema se han dirigido principalmente como desarrollo de auxiliares de procesamiento con temperaturas de gel más elevadas. La alta velocidad de rotación del tornillo que se utiliza en los extrusores continuos, combinada con los libramientos angostos puede provocar una elevación de temperatura más considerable en la sustancia que se está extruyendo que la que se encuentra en el uso de extrusores de fibra convencionales. Por lo tanto se cree que el uso de extrusores continuos puede no ser compatible con los auxiliares de procesamiento que se utilizan comúnmente para cemento en fibra. La elevación de temperatura también es una preocupación con relación al fraguado del cemento y el secado del producto final. Una elevación muy alta de temperatura puede secar el producto, removiendo agua esencial para hidratación de cemento. Además, la aceleración térmica de la reacción ü-fc' ' ifel fraguado de cemento puede provocar complicaciones en el control desde el punto de vista de control de procesamiento (así como de mantenimiento). Los extrusores continuos también provocan dificultades con el uso de modificadores de densidad. El uso de auxiliares de modificación de 5 densidad es bien conocido en la técnica de elaboración de cemento en fibra. Esto se utilizan para hacer al producto más ligero y más atractivo desde el punto de vista de manejo e instalación. Ejemplos de aditivos comunes para este propósito son arcillas expandidas tales como perlita y vermiculita, silicatos de calcio de baja densidad, ceniza oíante o de fondo. Muchos de 10 estos aditivos son altamente porosos y frágiles estructuralmente. Aunque su estructura permanece intacta durante las etapas de mezcla y amasado de fabricación de cemento en fibra convencional, las máquinas de extrusión continuas de alta velocidad están construidas generalmente con libramientos muy pequeños e inducen grandes cantidades de esfuerzo cortante localizado. - 15 Este procedimiento daña la estructura de esto llenadores de modificación de densidad, pulverizándolos e incrementando su densidad, disminuyendo por lo tanto su eficacia como modificadores de densidad. El problema de alto desgaste provocado por la naturaleza abrasiva de los componentes de cemento en fibra está relacionado de cerca 20 con el esfuerzo cortante alto mencionado anteriormente. Libramientos muy pequeños y rotaciones rápidas de los tomillos dan surtimiento a alto desgaste. Aunque varios tratamiento de metal y recubrimiento están disponibles para mejorar la resistencia al desgaste del extrusor, la pasta de cemento en fibra es por naturaleza más abrasiva que los materiales para los cuales están diseñados. Dado el alto costo del extrusor y sus componentes de reemplazo, esto es un obstáculo para su uso en la industria de cemento en fibra de bajo margen. La presente invención busca proveer un método y aparato para extruir cemento en fibra que supera al menos algunas de las dificultades de la técnica anterior o provee una alternativa comercial a la misma.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En un primer aspecto, la presente invención provee un extrusor de cemento en fibra que tiene una cubierta y al menos un par de tornillos de auto-tallado de toma constante montados de manera giratoria en la misma, dichos tornillos estando dispuestos para mezclar y/o amasar de manera continua los componentes del cemento en fibra para formar una pasta sustancialmente homogénea y formar la pasta a través de un dado para formar un material extruido cementoso verde adecuado para curación. Los tornillos del extrusor están dispuestos preferiblemente para proveer una o más zonas de mezcla y/o amasado a lo largo de la longitud del mismo. Una zona de extrusión directamente corriente arriba del dado también se provee preferiblemente para compactar y forzar la pasta a través del dado. Una zona de vacío también se puede incluir para desgasificar la pasta antes centrada al dado.

En otra modalidad, los tornillos están dispuestos para proveer un flujo consistente de material cementoso a través del extrusor y una combinación predeterminada de material cementoso a cualquier punto preseleccionado a lo largo de la longitud de los tornillos. El extrusor también 5 incluye preferiblemente una o más entradas de alimentación a lo largo de la longitud de los tornillos para proveer los componentes respectivos para el * cemento reforzado en fibra a los tomillos. Directamente corriente abajo de cada entrada, una zona de mezcla y/o amasado se puede proveer para * mezclar y/o amasar el alimento entrante con la pasta. 10 Dicho extrusor se pude incluir en un sistema de extrusión con un medio de alimentación adaptado para alimentar de manera continua los componentes para el cemento reforzado con fibra al extrusor de cemento en fibra, y un dado que está colocado en el extremo de salida del extrusor. En otro aspecto, la presente invención provee un método para -15 extruir cemento reforzado por fibra que comprende someter los componentes de una composición de cemento reforzado por fibra a un extrusor que tiene al menso un par de tornillos de auto-tallado de toma constante para mezclar y/o amasar los componentes del cemento en fibra para formar una pasta sustancíalmente homogénea y forzar la pasta a través de un dado. 20 Los componentes del cemento en fibra se pueden proveer por separado al extrusor o en forma precompuesta. Preferiblemente, los componentes de cemento reforzado por fibra, incluyendo fibras, se proveen de manera continua al extrusor en puntos diferentes a lo largo de la longitud de los tornillos. El método se puede llevar a cabo de tal manera que el material extruido que deja el extrusor es auto-soportado. Además, el material extruido puede estar parcialmente o completamente soportado mediante el uso de sistemas de presión interna. Por ejemplo, si un material extruido de sección hueca se está proveyendo, puede ser posible presurizar el interior de la sección para soportar o incluso expandir el material extruido. Además, el tiempo de residencia de la composición cementosa en el extrusor se puede ajustar para permitir la extrusión de agentes de fraguado rápido. Los solicitantes han descubierto de manera sorpresiva que un tipo particular de extrusor que se utiliza en la industria de polímero es adecuado para extrusión continua de cemento reforzado por fibra. Existen muchos diseños de máquinas de extrusión en la industria de polímero que se pueden alimentar con muchos ingredientes diferentes directamente en la sección de alimentación del extrusor. Un tipo específico de extrusor de polímero es el llamado extrusor de "tornillo doble de auto-tallado" (SWTS). Este extrusor comprende dos tomillos montados de manera giratoria en una cubierta que incluye dos agujeros de intersección cilindrica paralelos. Los tornillos están en engranes de manera que el material que se va a procesar se somete a un campo poderoso de fuerzas cortantes. Un ejemplo de dicho extrusor SWTS se describe en la patente de E.U.A. no. 3,883,122. Este tipo de máquina es particularmente eficaz debido a que la toma constante de los tornillos provee una acción de auto-tallado que minimiza la cantidad de retroflujo no controlado de sustancia que se está bombeando. Esta acción de autotallado también actúa para limpiar el interior de la cubierta reduciendo por lo tanto el tiempo de limpieza. Es este extrusor tipo SWTS el que el solicitante ha descubierto de la manera más sorpresiva que es no únicamente adecuado para extrusión de cemento en fibra sino que provee ventajas significantes sobre técnicas de producción convencionales como se explicará enseguida. En particular, con un extrusor tipo SWTS normal para fibras de polímero, se proveen bobinas de calentamiento y enfriamiento dentro de la cubierta. Dicho calentamiento y enfriamiento no es necesario para extruir cemento reforzado por fibra.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las Figuras 1 y 2 son vistas en diagrama del procedimiento de extrusión convencional y el nuevo aparato y procedimiento que se proponen, respectivamente, y Las Figuras 3 y 4 son vistas en planta y en elevación lateral de un extrusor de cemento en fibra de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

MEJOR MODO PARA LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN Volviendo en primer lugar a la figura 1 , una breve explicación del procedimiento de extrusión de cemento en fibra convencional ayudará a reconocer las características únicas del nuevo procedimiento y aparato. En la figura 1 , los varios componentes del cemento en fibra se proveen a una planta de pesado 1. Esta planta de pesado provee las cantidades precisas de los varios componentes a un mezclador 2 en donde se mezclan en seco y/o en húmedo a la homogeneidad y consistencia deseada. Este material se transfiere después como un lote al amasador 30 el cual amasa el material una vez más con la adición opcional de agua. El sólido o pasta cementosos se transfiere entonces como un lote a un alimentador 4. Este alimentador provee un suministro constante de material cementoso al extrusor 5. Todo el procedimiento hasta el alimentador 4 es un procedimiento tipo intermitente. El extrusor 5 forza el material cementoso a través del dado 6. Se debe reconocer, sin embargo, que el extrusor únicamente compacta y forza el material cementoso a través de un dado. No ocurre mezcla o amasado sustantivo de los varios componentes en el extrusor convencional de un solo tornillo 5. Después de salir del dado, el material es soportado por charolas 7 y transportado mediante un transportador 8 a un área de apilación 9. Esta técnica convencional está claramente limitada al procedimiento inicial intermitente de mezclado/amasado el cual es el paso que determina la velocidad, en particular si se desea alterar la fomulación de producto. La figura 2 es un diagrama del aparato de extrusión de FRC de acuerdo con la presente invención. Excepto las operaciones finales de transporte y apilación de producto después de dejar el extrusor, todos los componentes del procedimiento convencional se reemplazan por una sola disposición de planta dosificadora 10/extrusor 20. Como será claro para los expertos en la técnica, además de varias ventajas que surgen del procedimiento de extrusión, el aparato en sí es sustancialmente más sencillo de utilizar, reduce el área de la planta de fabricación y el costo de capital y es un procedimiento realmente continuo. Volviendo a las Figuras 3 y 4, el extrusor 20 comprende una cubierta 30 con al menos un par de tomillos de toma constante paralelos 40. En la modalidad que se muestra, se muestran dos tornillos. Se apreciará por los expertos en la técnica, sin embargo, que el extrusor podría incluir un número mayor de tornillos y proveer aún las ventajas que se discuten enseguida. Un dado 50 se provee en un extremo del extrusor desde el cual emana el material extruído. Los medios de alimentación 60 están provistos a lo largo de la longitud de la cubierta para alimentar varios componentes de la composición del cemento en fibra a los tornillos. Una tolva de alimentación 61 se provee en el extremo guía de la cubierta. En la modalidad que se muestra, un alimentador lateral 62 se provee aproximadamente a medio camino a lo largo de la cubierta. Se entenderá sin embargo, a partir de la siguiente descripción, que se pueden proveer más de una tolva de alimentación 61 y alimentador lateral 62. 5 Una o más aberturas 70 también se pueden proveer en la cubierta para adición de fluidos tales como agua, suspensiones u otros componentes tales como agentes mejoradores de viscosidad, etc. Estos permiten que el operador mantenga la consistencia deseada de la pasta que pasa a través del extrusor. 10 Cada tomillo 40 comprende preferiblemente una serie de componentes o módulos intercambiables que definen varias zonas. Por ejemplo, cada tornillo comprende elementos de tomillo de mano derecha 41 que sirven principalmente para transportar la pasta desde una zona a la siguiente. Las zonas de mezclado/amasado 42 están provistas en varios .15 puntos a lo largo de la longitud de los tomillos. En estas zonas la pasta se mezcla y se amasa simultáneamente para asegurar una composición ir homogénea. Una zona de extrusión 43 se provee directamente corriente arriba del dado 50 para compactar y forzar la pasta a través del dado. Si se desea las rastras del tomillo en esta área pueden estar espaciadas juntas de 20 manera más cercana. Esto se requiere para proveer la presión deseada para compactación y forzado de la pasta a través del dado. Una zona de vacío 44 se puede proveer de manera opcional corriente arriba de la zona de extrusión 43. Esta zona tiene una serie de elementos de mano izquierda que sirven para proveer un retroflujo y acumulación de la pasta corriente arriba de la zona de vacío. Esto resulta en que la pasta forma un sello fluido entre los elementos de tornillo y la cubierta. Corriente abajo, la pasta que pasa a través del dado forma de manera similar 5 un sello fluido. La zona de vacío 44 que está conectada a una fuente de vacío a través de la salida 46 reduce por lo tanto la presión en la zona de vacío y remueve por lo tanto cualesquiera sacos de aire u otros gases en la pasta. Como se apreciará por los expertos en la técnica, esta desgasificación de la pasta es deseable para asegurar que no permanecen bolsas de aire en la 10 pasta mientras es forzada a través del dado, o en el material extruido que deja el dado. Como se mencionó anteriormente, los tomillos están formados de una serie de componentes o módulos intercambiables. Esto permite que uno operador haga a la medida la velocidad/tiempo de residencia de la pasta .15 en el extrusor y también el tipo y cantidad de mezclado/amasado/fuerzas cortantes que se aplican a la pasta. Al proveer un flujo consistente del material t cementoso a través del extrusor, un operador puede determinar entonces la composición del material cementoso en cualquier punto preseleccionado a lo largo de la longitud de los tornillos. 20 Para explicar, en una modalidad, varios componentes se pueden añadir en la tolva de alimentación 61 con la intensión de que estos componentes reaccionen uno con otro. Puede ser necesario añadir otros componentes, por ejemplo, modificadores de baja densidad, en el alimentador lateral 62. Se puede preferir que estos modificadores de baja densidad se añadan corriente arriba para asegurar que los componentes mencionados anteriormente han reaccionado al grado deseado y para evitar que se aplique fuerza cortante en exceso a los modificadores de baja densidad. Esto se puede obtener fácilmente con la presente invención debido a que los tornillos 40 se pueden hacer a la medida para proveer el tiempo de residencia y el amasado/mezclado/esfuerzo cortante necesario entre la tolva de alimentación 61 y el alimentador lateral 62. De manera alternativa, o además de, se pueden proveer otros módulos que contienen alimentadores laterales al punto deseado relevante a lo largo de la longitud de los tornillos en los cuales las condiciones predeterminadas deseadas existen para inclusión de otros aditivos tales como pulpa. De acuerdo con esto, se puede observar que el extrusor 20 tiene virtualmente un número infinito de variaciones que permiten que un operador haga a la medida el dispositivo para producir el producto requerido. Como se mencionó anteriormente, el extrusor también permite que los constituyentes seleccionados para el producto final se introduzcan en forma individual o en una forma precompuesta. Un material cementoso adecuado es bien conocido en la técnica e incluye cemento, cal o materiales que contienen cal tal como cemento portland, cal hidratada o mezcla de las mismas. Los cementos combinados también son adecuados como son combinaciones de otros materiales que contienen cal tales como piedra caliza, escoria granulada, sílice humeante condensada. Los materiales fibrosos adecuados pueden incluir asbestos, sin embargo, es más preferible utilizar fibras no de asbesto incluyendo celulosa tal como fibras de celulosa de madera blanda y madera dura, fibras de celulosa no de madera, lana mineral, fibras de acero, fibras de polímeros sintéticos tales como poliamidas, poliésteres, polipropileno, polimetilpenteno, poliacrilonitrilo, poliacrilamida, viscosa, nylon, PVC, PVA, rayón y vidrio, cerámica o fibras de carbón. El extrusor 20 puede recibir continuamente componentes individuales o componentes en forma precompuesta, proveyendo ventajas significantes sobre la técnica anterior. Existe por supuesto un número de formas en las cuales estos componentes se pueden alimentar al extrusor. Un método de alimentación preferido de las fibras por ejemplo en la máquina de extrusión descrita anteriormente podría consistir de lo siguiente. La fibra de celulosa en forma de napa se empapa en agua con una relación de fibra a agua de 4:100. La suspensión de fibra resultante se mezcla entonces con cualquier componente o componentes de la composición de cemento en fibra que se consideran deseables para formar una suspensión uniforme de un contenido de sólidos de aproximadamente 10%. Un componente se puede considerar deseable si la composición de fibra de cemento no es afectada de manera adversa por su exposición prolongada al agua, o si por cualquier razón su uso en una forma de suspensión dispersa en agua es ventajoso o si mejora la capacidad de ser filtrada de la suspensión de fibra. Un ejemplo de un componente deseable es sílice molida, que con frecuencia se procesa en un molino de esfera húmedo y por lo tanto está disponible en forma de suspensión. También es no absorbente y ayuda con la dispersión y el paso de filtración que se describe posteriormente. Otro ejemplo de un componente deseable puede ser cualquier aditivo modificador de densidad que se va a utilizar en la composición de cemento en fibra. Nuevamente, pueden ser fácilmente obtenibles como suspensiones, pero también ayudan en la dispersión y filtración total. La suspensión se deshumecta entonces utilizando equipo de deshumectación adecuado. Dicho equipo de deshumectación puede ser una prensa de filtro de banda, un decantador centrífugo, una prensa de tomillo o similar. La torta deshumectada debe tener un contenido de agua no más alto que un valor que corresponde a la cantidad de agua máxima permitible para una mezcla de cuerpo mixto extruible. La torta deshumectada se descompone entonces en pequeños fragmentos utilizando equipo adecuado, típicamente un mezclador de sólidos. Los fragmentos de torta pequeños deben estar en una escala de tamaño de manera que se pueden alimentar en el extrusor con un alimentador de tornillo. Otro método preferido para alimentar la fibra de celulosa en la máquina de extrusor es de la siguiente manera. La fibra de celulosa en forma de napa se desmenuza en piezas pequeñas utilizando un dispositivo mecánico. Dicho dispositivo mecánico puede ser un desmenuzador de rueda, un granulador, un molino de pasador, un molino de martillo o similar. La napa desmenuzada es aún suficientemente densa y con suficiente capacidad de flujo para ser transportada de manera continua mediante una banda transportadora o dispositivo alimentador tal como un tornillo de alimentación. 5 Las piezas desmenuzadas de napa son sin embargo suficientemente pequeñas de manera que pueden entrar a la máquina de extrusión continuamente sin bloquear la entrada. Otro método preferido para alimentar la fibra de celulosa en la í máquina de extrusión es de la siguiente manera. La fibra se obtiene o se 10 prepara como rollos de napa. El ancho del rollo es preferiblemente menor que el tamaño de ia entrada de alimentación en el extrusor. Un sistema de rodillos de sujeción se dispone de tal manera que transporte la cinta de napa hacia la sección de alimentación de la máquina de extrusión a una velocidad determinada como sea deseable mediante la velocidad del procedimiento de €15 producción y la cantidad de fibra deseada en el cuerpo mixto. Aún otro método para alimentar la fibra de celulosa en la i máquina de extrusión puede implicar una simple aspersión de agua adaptada para ablandar la pulpa de celulosa antes de su entrada en la máquina. Esto ayuda en el mezclado/amasado consistente de la celulosa en la pasta. 20 En todos los casos anteriores, todos los ingredientes deseados para la composición de cemento en fibra se añaden como polvos o líquidos, utilizando máquinas de alimentación controladas de manera adecuada que son bien conocidas en la técnica.

En el caso que la composición de cemento en fibra deseada requiera la presencia de aditivos de disminución de velocidad, se pueden utilizar muchos modificadores de densidad bien conocidos en la técnica. Se pueden añadir secos o como una suspensión en cualquier parte a lo largo de la máquina de extrusión. Si el modificador de densidad es frágil y se daña fácilmente por el grado de esfuerzo cortante y la compresión que recibe en las máquinas de extrusión que se describen, entonces su tiempo de residencia en la máquina se pueden minimizar y los elementos de tornillo en la máquina optimizarse para minimizar el daño. Sin embargo, en una modalidad preferida de esta invención, el modificador de densidad está compuesto de esferas vitreas huecas. Estas esferas se forman comúnmente en la ceniza a partir de estaciones de energía de quemado de carbón. Se pueden utilizar como un extendedor y aditivo en fabricación de concreto, pero no son conocidas por utilizarse en cuerpos mixtos de cemento en fibra. La ceniza volante recolectada en los precipitadores eléctricos o alojamientos de bolsa de estaciones de energía contiene esferas vitreas cuya composición es principalmente alúmina y sílice. Una fracción de estas esferas está hueca y se pueden separar y utilizarse como modificadores de densidad. La densidad de las esferas cubre una amplia escala y grados diferentes se pueden utilizar en cantidades diferentes para obtener el efecto deseado sobre la densidad del producto. Un ejemplo de dichas esferas está disponible comercialmente bajo el nombre comercial Extendospheres de PQ Corporation. Las esferas de este tipo son suficientemente fuertes para soportar la presión y el esfuerzo cortante en el procedimiento de extrusión sin daño substancial. En la práctica de esta invención, las esferas huecas se pueden añadir como un polvo seco de flujo libre, como una suspensión bombeable o en forma precompuesta con fibra y otros ingredientes como se describe al principio. El punto al cual se introducen a lo largo de los tornillos también es variable de acuerdo con la preferencia. Además de la sorprendente capacidad del extrusor SWTS para extruir cemento reforzado por fibra, muchas otra ventajas surgen durante el desarrollo de esta invención. Estas incluyen la capacidad de extruir pastas suficientemente rígidas para apilación, la capacidad de disminuir la cantidad o costo de auxiliares de procesamiento que se utilizan en la extrusión, la capacidad de utilizar químicas de "fraguado rápido", la capacidad para reducir el espacio de la planta de fabricación y la capacidad de reducir costos de capital, la facilidad de cambio de producto y formulación, la facilidad de mantenimiento y la facilidad de utilizar extrusores SWTS para desarrollo de producto. Las máquinas de extrusión de doble tornillo que se proponen en la presente, que combinan las acciones de formación de compuesto con las acciones de transporte y presurización tienen tornillos de agarre continuo con muy poco espacio entre ellos, de tal manera que los tornillos proveen una acción de auto-tallado sobre cada uno y pueden extruir pastas de cemento en fibra que son extremadamente rígidas y requieren altas presiones para deformarse. Cuando dichas pastas se proveen a un extrusor de cemento en fibra tradicional, la pasta se atoraría en la entrada del dado. La ventaja de poder extruir dichas pastas rígidas es que se puede utilizar contenido de agua mucho más bajo, mejorando la resistencia en crudo del material extruído sin curar y la resistencia curada del producto final. Un material extruído de superficie seca con alta resistencia en crudo y rigidez es una gran ventaja en procesamiento debido a que los productos sin curar se pueden apilar uno encima de otro sin ningún peligro de que se deformen bajo la carga o se adhieran uno a otro. Como se explicó anteriormente, se anticipo inicialmente que la elevación de temperatura asociada con extrusores continuos de alta velocidad crearía dificultades cuando se extruye cemento reforzado por fibra, de hecho, la elevación de temperatura que se encuentra en este extrusor también es una ventaja en esta situación, debido a que el producto sin curar tiene una superficie firme seca inmediatamente al salir del dado, y es menos propenso a daño accidental. Adicionalmente, cuando el cuerpo mixto de cemento en fibra se fabrica utilizando el procedimiento convencional, y cuando se desea que el producto extruído tenga secciones huecas, con frecuencia es necesario complementar el refuerzo de fibras de celulosa con fibras de polímero de fibras más largas, más costosas. Las fibras de polipropileno son un ejemplo común. Esto es para dar al material extruído sin curar mayor resistencia para retener la forma y soportar su peso a través de las secciones huecas. La capacidad de extruir productos mucho más rígidos a través de extrusor SWTS provee una ventaja en cos# dignificante al minimizar el uso de fibras más largas costosas para secciones huecas. Se ha mencionado anteriormente que los auxiliares de procedimiento aumentan de manera significante el costo de materiales de partida en extrusión de cemento en fibra. Se ha descubierto que cuando se utiliza el extrusor SWTS que se propone en la presente, los niveles a los cuales estos auxiliares de procesamiento se necesitan se reducen de manera significante. Una reducción de niveles de modificador de viscosidad de hasta 50% se observa para una composición típica. En la solicitud de patente provisional Australiana no. PO 2465 se demostró por el solicitante que utilizando una combinación particular de ciertos agentes de dispersión y agentes mejoradores de viscosidad como auxiliares de procesamiento en la extrusión de cemento en fibra, se provee un efecto sinergístico que alivia la necesidad de agentes mejoradores de viscosidad de alto grado y permite utilizar agentes mejoradores de viscosidad alternativos o de grado más bajo que no padecen la gelificación térmica. Se ha encontrado que dicha combinación sinergística también es efectiva en la máquina de extrusión SWTS para minimizar la pérdida y efectividad de auxiliares de procesamiento asociados con elevación de temperatura. Para algunos auxiliares de procesamiento tales como metilcelulosa, se puede requerir algo de enfriamiento del extrusor para reducir el efecto de gelificación. Otros auxiliares de procesamiento tales como hidroxietilcelulosa se pueden utilizar en el extrusor sin necesidad de bovinas especialistas de calentamiento o enfriamiento. Como se mencionó anteriormente, el método y aparato que se describe también permite el uso de química "de fraguado rápido". En el procedimiento de extrusión de cemento en fibra, tener un producto que cura rápidamente con la extrusión es ventajoso por muchas razones. La curación rápida elimina la necesidad de tener el espacio y condiciones especiales (tales como cuartos de vapor y autoclaves) que se requieren para curación prolongada. Acorta los tiempos de inventario y reduce la necesidad de equipo especial que se requiere para manejar productos sin curar que no es muy fuerte. Aunque las químicas de curación rápida son bien conocidas en la industria del cemento, su uso es poco común en la extrusión de cemento en fibra. La razón para esto es que el peligro es demasiado alto de que el cemento fragüe muy rápidamente y la pérdida de grandes cantidades de materiales y detención del procedimiento de producción. Esto es debido a que la extrusión del cemento en fibra tradicional es un procedimiento semi-continuo y los tiempos de residencia son difíciles de controlar. También el volumen de trabajo del extrusor es grande, y la naturaleza de los extrusores permiten acumulación y retroflujo considerable. Los extrusores de tornillo doble de auto tallado que se proponen en la presente son diferentes en diseño de los extrusores de cemento en fibra convencionales en que generalmente tienen un volumen de trabajo más pequeño y una frecuencia giratoria más alta en operación típica. Esto resulta en una acción en donde volúmenes pequeños de material están viajando bastante rápidameÉrti a través del procedimiento. Esta máquinas también tienen flujo de material inverso mínimo y los tiempos de residencia son típicamente muy bajos y/o se pueden alterar de manera adecuada. Adicionalmente, debido a la naturaleza integrada y continúa del 5 procedimiento, se pueden introducir aditivos en cualquier lugar a lo largo de la longitud del procedimiento. Por lo tanto estas máquinas proveen de manera única para el uso y químicas que aceleran el fraguado del cemento en fibra en una manera que asegura su efectividad pero con un riesgo muy bajo de fraguado de que el cemento dentro de la máquina es muy bajo. Incluso sí 10 estas químicas se introducen en la parte más inicial de la máquina, los tiempos de residencia bajos en toda la máquina minimizan el riesgo de fraguado de cemento dentro de la máquina, y las presiones más altas que esta máquina es capaz de, minimizan el prospecto de que la pasta fragüe parcialmente y por lo tanto sea demasiado rígida para pasar a través del dado. *15 El calor generado por la máquina de extrusión (que es más grande que el , calor generado por un extrusor de cemento en fibra tradicional) también se puede utilizar de manera ventajosa para acelerar la reacción de fraguado. Otra ventaja de utilizar tecnología de extrusión de tornillo doble de auto tallado que se describe en la presente es que es posible eliminar 20 varios mezcladores y amasadores que se requieren en el procedimiento de extrusión de cemento en fibra tradicional y reducir el costo total y tamaño de la planta. Debido a que todo el procedimiento está integrado y manejado por un solo sistema de control, también es posible reducir el número de personal que 1 4 á í *kl*» -Sl -Lxí. *Á se requiere para operar la planta en comparación a una planta de extrusión de cemento en fibra tradicional. En el procedimiento de extrusión, el material de desperdicio se puede crear por accidente en la aplicación y manejo de material extruido sin curar, o por muchas otras razones. Debido a que los tiempos de residencia en las máquinas de SWT son tan cortos, y el volumen de trabajo pequeño y la acción de auto tallado de la máquina significa que ios materiales introducidos, en el extrusor viajan como un tapón a través del extrusor sin extenderse mucho a lo largo de los tornillos, los materiales de desperdicio se pueden alimentar de regreso en el extrusor ya sea a través de un alimentador lateral o cualquiera de las entradas de alimentación principales nuevamente al procedimiento, sin ningún riesgo de desestabilizar el procedimiento. Esta es una ventaja de costo significante durante la fabricación. Otra ventaja de utilizar extrusores SWTS en un procedimiento completamente continuo es la facilidad con la cual la formulación de la composición que se está extruyendo se puede cambiar. Debido a que cada componente se alimenta de manera independiente y la velocidad de alimentación se puede controlar dinámicamente mientras la máquina está operando, es posible cambiar las proporciones y/o la identidad de los materiales que se están alimentando. Los tiempos de residencia muy cortos significan que el período de transición también es bastante corto. Debido que la máquina es de auto tallado, todo el material se transporta a lo largo del tornillo y virtualmente no hay material viejo dejado en la máquina conforme ?*^ m i^k A ?. - i-is. ^i^i^jj * íimMát í m ¡ nuevo material pasa a través, haciendo virtualmente auto limpieza. Esto tiene varias ventajas en la producción. En primer lugar, si productos diferentes se van a fabricar en al misma planta, la transición de un producto a otro se puede hacer de manera continua, sin necesidad de apagar la producción, limpiar las máquinas o perder grandes volúmenes de materiales atrapados en el volumen de trabajo. En segunda, si se requiere apagado, los alimentadores se pueden detener y el extrusor virtualmente se vaciaría a sí mismo a través del dado, dejando muy poco material en el volumen de trabajo del extrusor, minimizando por lo tanto la cantidad de limpieza que se requiere y minimizando el riesgo de endurecimiento de cemento dentro y bloqueando el extrusor. Si se considera deseable, es posible reemplazar los componentes reactivos de la composición de extrusión con un sustituto inerte inmediatamente antes del apagado de manera que la pasta inerte reemplaza a la reactiva y la máquina se puede apagar entonces y dejarse sin riesgo de endurecimiento de cemento. Tercera, la capacidad de variar formulación durante la corrida es una gran ventaja durante desarrollo de producto cuando se pueden cambiar varias variables como se desee durante un período de tiempo muy corto y se pueden hacer observaciones de calidad de material extruido y recolección de muchas muestras diferentes con muy poco retraso de tiempo. Esta invención se puede practicar utilizando todos o cualquier combinación de los aspectos diferentes que se describen anteriormente. Como se entenderá por los expertos en la técnica, estas selecciones serán determinadas por la formulación exacta deseable para el producío terminado y las condiciones operativas preferidas para la máquina de extrusión específica que se está utilizando. Se apreciará que el método que se describe y el aparato se pueden modificar en formas diferentes a aquellas descritas sin apartarse del espíritu o alcance de la presente invención.

Claims (1)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES 5 1.- Un extrusor de cemento en fibra que tiene una cubierta y al menos un par de tomillos de autotallado de toma continua montados de manera giratoria en el mismo, dichos tornillos están dispuestos para mezclar y/o amasar de manera continua los componentes del cemento en fibra para formar una pasta sustancialmente homogénea y forzar la pasta a través de un 10 dado para formar un material extruido cementoso sin curar adecuado para curación. 2.- El extrusor de cemento en fibra de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque los tornillos están dispuestos para proveer una sección de mezcla, una sección de amasado y una sección 15 de extrusión y para aplicar una fuerza cortante consistente a los componentes •*• del cemento en fibra en cada una de estas secciones. 3.- El extrusor de cemento en fibra de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque cada tornillo comprende varios componentes intercambiables para alterar los tiempos de residencia en cada 20 una de las secciones de mezclado, amasado y de extrusión. 4.- El extrusor de cemento en fibra de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones previas, caracterizado ademas porque se provee una sección de vacío a lo largo de la longitud de los tornillos, el extremo corriente arriba de la sección al vacío estando definido por una porción enroscada de manera contraria del tornillo, la porción enroscada de manera contraria adaptada para proveer un retroflujo del material y formar por lo tanto un sello fluido, un segundo sello fluido siendo formado en la corriente debajo de la sección al vacío mediante material inmediatamente antes de la entrada al dado, la sección al vacío siendo conectable a una fuente de vacío para desgasificar la pasta. 5.- El extrusor de cemento en fibra de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado además porque los tornillos están dispuestos para proveer un flujo consistente de material cementoso a través del extrusor y una composición predeterminada del material cementoso en cualquier punto preseleccionado a lo largo de la longitud de los tornillos. 6.- El extrusor de cemento en fibra de conformidad cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que incluye adicionalmente uno o más medios de alimentación a lo largo de la longitud de los tornillos para proveer componentes para el cemento reforzado por fibra a los tomillos. 7.- Un sistema de extrusión para extruir cemento reforzado por fibra que comprende: Medios de alimentación adaptados para alimentar de manera continua componentes para el cemento reforzado por fibra a un extrusor, un extrusor de cemento en fibra de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores y un dado. 8.- Un método para extruir cemento reforzado por fibra que comprende someter los componentes de una composición de cemento reforzado por fibra a un extrusor que tiene al menos un par de tornillos de autotallado de toma continua para mezclar y/o amasar los componentes del 5 cemento en fibra para formar una pasta sustancialmente homogénea y forzar la pasta a través de un dado. 9- El método de conformidad con la reivindicación 8, * caracterizado además porque los componentes del cemento en fibra se proveen por separado al extrusor. 10 10.- El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque al menos uno de los componentes del cemento en fibra se proveen al extrusor en una forma precompuesta. 11.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado además porque uno o más de los B15 componentes se proveen al extrusor en puntos diferentes a lo largo de la longitud de los tornillos. 12.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11 , caracterizado además porque el material extruido que deja al extrusor es de autosoporte. 20 13.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado además porque los constituyentes de la composición de cemento reforzado por fibra se proveen al extrusor en forma seca. 14.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado además porque los constituyentes de la composición de cemento reforzado por fibra se proveen al extrusor en forrtfa liquida o de suspensión. 15.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 14, caracterizado además porque las fibras de celulosa se proveen al extrusor en el siguiente paso: i) la fibra en forma de napa se empapa con agua, ii) la fibra resultante se mezcla con cualquier otro componente de la composición de cemento en fibra que no es afectado de manera adversa por exposición prolongada a agua o un componente que es ventajoso a la capacidad de filtro de la suspensión de fibra, iii) la suspensión resultante sé deshumecta de tal manera que su contenido de agua no es más alto que el contenido de agua máximo correspondiente para la mezcla de cemento extruible, y iv) la torta deshumectada se descompone en pequeños fragmentos para ser alimentada en el extrusor. 16.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 14, caracterizado además porque la fibra de celulosa se provee al extrusor desmenuzando mecánicamente la fibra de celulosa en forma de napa en pequeñas piezas y alimentando dichas piezas desmenuzadas de napa al extrusor. 17.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 14, caracterizado además porque la fibra de celulosa en forma de un rollo o cinta de napa se alimenta directamente al extrusor a una á j^^jÉJ^^il^^ velocidad adecuada para la velocidad de producción y cantidad de fibra deseada en el material extruido resultante. 18.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 17, caracterizado además porque antes de la entrada de la fibra de celulosa en la máquina de extrusión, la fibra es asperjada con agua. 19.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 18, caracterizado además porque los tornillos están dispuestos para proveer una porción de mezclado y/o una porción de amasado antes de una porción de extrusión, los tiempos de residencia en cada porción siendo ajustables. 20.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 19, caracterizado además porque el tiempo de residencia de la composición cementosa en el extrusor se puede ajustar para permitir la adición de agentes de fraguado rápido. 21.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 20, caracterizado además porque los tornillos están dispuestos para proveer un flujo consistente de material cementoso a través del extrusor para proveer una composición predeterminada del material cementoso en cualquier punto preseleccionado a lo largo de la longitud de los tomillos. 22.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 21 , caracterizado además porque el extrusor corre a una ?t?pßraíura suficiente para curar parcialmente o secar la superficie del material extruído que deja el extrusor. 23.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 22, caracterizado además porque las velocidades de alimentación de los varios constituyentes y tiempos de residencia dentro del extrusor se pueden alterar de manera independiente para alterar la formulación de cemento reforzado con fibra sin interrumpir la producción. * * 24.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 23, caracterizado además porque se añaden fibras y/u 10 otros aditivos como una suspensión acuosa con un contenido de sólidos entre 5 y 30%. 25.- El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado además porque el contenido de sólidos es de entre 5 y 15%.