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

Proceso y aparato para fabricar un cuerpo celular a base de un ligado hidráulico.

Campo de la invención

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.

Descripción de los antecedentes de la técnica

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...

1. Proceso continuo para fabricar cemento celular fraguado, que comprende las etapas de:

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 a-hemihidrato, sulfato de calcio ß-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).

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.

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:

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.