Material de refuerzo de fibras, productos fabricados a partir del mismo y procedimiento para fabricar el mismo.

Una mezcla de fibras sintéticas para su uso como refuerzo para material cementoso,

que comprende:

un primer componente de fibra formado por un material homopolimérico; y

un segundo componente de fibra sintética que es un copolímero diferente del primer componente de fibra y estácompuesto de una pluralidad de monofilamentos trenzados para formar un haz no interconectado, con un gradode trenzado superior a 0,9 giros/pulgada (0,36 giros/cm), en donde el primer componente de fibra está fibrilado,en donde el primer componente de fibra está formado por un homopolímero de polipropileno, y en donde elsegundo componente de fibra está formado por un copolímero de polipropileno y polietileno de alta densidad.

Material de refuerzo de fibras, productos fabricados a partir del mismo y procedimiento para fabricar el mismo.

Antecedentes de la invención

Campo de la invención La presente invención hace referencia a un material de refuerzo y, más concretamente, a un material de fibra sintética para proporcionar tanto refuerzo estructural como de control de grietas a los materiales de construcción.

Descripción de los antecedentes de la invención Es bien sabido que la incorporación de un componente de refuerzo a los materiales de construcción, como, por ejemplo, materiales cementosos, ladrillos, asfalto y similares mejora la integridad estructural del material y reduce las 10 probabilidades de que se agrieten. Cuando se incorpora a materiales cementosos como, por ejemplo, el hormigón, el componente de refuerzo se añade para reducir el efecto de dos principales deficiencias estructurales: 1) baja resistencia a la tracción; y 2) baja resistencia a la rotura. La resistencia a la tracción del hormigón es relativamente baja porque el hormigón, cuando está encofrado, normalmente contiene múltiples micro-grietas. La rápida propagación de estas micro-grietas bajo la tensión aplicada es la responsable de la baja resistencia a la tracción del

material. Debido al uso generalizado y las muchas aplicaciones del hormigón, se han llevado a cabo investigaciones considerables para reducir los efectos de sus propiedades estructurales deficientes.

Entre los materiales de refuerzo típicos que se añaden a los materiales cementosos se incluyen, por ejemplo, varias capas de tela metálica o fibras de refuerzo. En esta técnica, se conocen múltiples aditivos de fibra de refuerzo que proporcionan características de resistencia a los materiales de construcción. Entre las fibras de refuerzo típicas se 20 incluyen las fibras de amianto, fibras de vidrio, fibras de acero, fibras minerales y fibras de celulosa. Algunas fibras de refuerzo son más adecuadas que otras para algunas aplicaciones concretas. Por ejemplo, las fibras de amianto son conocidas por proporcionar un refuerzo efectivo pero, debido a que son perjudiciales para el medio ambiente y la salud, no se usan ampliamente. Además, las fibras de vidrio y las fibras de acero son relativamente caras y tienen tendencia a descomponerse en los materiales cementosos. Las fibras de acero normalmente se descomponen en la 25 superficie del material reforzado con fibras, mientras que las fibras de vidrio se descomponen continuamente como resultado de la naturaleza alcalina del cemento. También, debido a las características físicas y químicas de las fibras de acero, hay cierta dificultad para distribuir de forma uniforme la fibra de acero por la mezcla. Además, hay algunas deficiencias físicas y operativas inherentes a la fibra de vidrio que reducen su efectividad. Entre dichas deficiencias se incluyen, por ejemplo, el rebote en aplicaciones de hormigón al aire libre, y un coste de los equipos relativamente alto debido al desgaste de los equipos ocasionado por el contacto con las fibras de acero.

Es conocido que el hormigón tiene tendencia a contraerse tras haberse fraguado, debido a la evaporación del exceso de agua de la mezcla. La contracción plástica es la causa de la formación de grietas de contracción poco después del vertido del hormigón, que debilitan la matriz del mismo. A diferencia de otros materiales fibrosos, las fibras sintéticas son conocidas por reducir las grietas ocasionadas por la temprana contracción plástica. Por ejemplo, 35 en la US 3.591.395, una fibra fibrilada formada a partir de una capa de poliolefina, se ha usado con éxito para evitar

o reducir las grietas. Las fibras se estiran múltiples veces y a continuación se cortan siguiendo líneas al menos parcialmente transversales a la dirección de orientación. De este modo las fibras se fibrilan. "Cuando se mezclan con materiales cementosos, de forma que crean deformaciones para mejorar el anclaje y la unión en la matriz de hormigón, las fibras cortadas se dispersan por toda la mezcla, se abren para formar mallas, y de este modo mejorar

resistencia y unión de la matriz cementosa.

Se han llevado a cabo algunos avances en el área del refuerzo de fibras para proporcionar una mayor dureza y durabilidad, y reducir el agrietamiento en la matriz de los materiales de construcción, como el hormigón. Sin embargo, las fibras reforzadas de las técnicas anteriores tienen varias desventajas que debilitan o limitan su efectividad. Por consiguiente, se necesita una fibra de refuerzo mejorada que confiera mejores propiedades 45 estructurales a los materiales de construcción a los cuales se añadan. En particular, existe la necesidad de una fibra de refuerzo sintética que, cuando se añada por ejemplo a materiales cementosos, proporcione un material de construcción que presente una menor permeabilidad, mayor resistencia a la fatiga, mayor dureza y menor contracción plástica.

El documento US6340522B1 revela las fibras tridimensionales usadas para reforzar materiales cementosos como el 50 hormigón. Las fibras son preferiblemente planas o están aplanadas y tienen el primer y el segundo extremo opuestos, planos o aplanados, y que están trenzados desfasados.

De acuerdo con la invención actual, se proporciona una mezcla de fibras sintéticas para el uso como refuerzo para el material cementoso, compuesta de: un primer componente de fibra formado por un material homopolímero; y un segundo componente de fibra sintética que es un copolímero que está diferenciado del primer componente de fibra y 55 se compone de múltiples monofilamentos trenzados para formar un haz no interconectado, con un grado de trenzado superior a 0, 9 giros/pulgada ( 0, 36 giros/cm) , donde el primer componente de fibra está fibrilado, donde el primer componente de fibra está formado por un homopolímero de polipropileno, y donde el segundo componente de

fibra está formado por un copolímero de polipropileno y polietileno de alta densidad.

Ventajosamente, el primer componente de fibra se añade a la mezcla sintética en cantidades que varían del 5 al 50 por ciento en peso total. Preferentemente, el segundo componente de fibra se añade a la mezcla sintética en cantidades que varían de un 50

y un 95 por ciento en peso total.

Ventajosamente, el segundo componente de fibra se trenza para formar el haz no interconectado en ausencia de un agente humectante. Convenientemente, el primer componente de fibra y el segundo componente se mezclan en ausencia de un agente

humectante.

Ventajosamente, el grado de trenzado en el segundo componente de fibra es inferior a 2, 2 giros/pulgada (0, 87 giros/cm) . Preferentemente, el grado de trenzado en el segundo componente de fibra está comprendido entre más de 0, 9

giros/pulgada (0, 36 giros/cm) y 1, 1 giros/pulgada (0, 43 giros/cm) .

Convenientemente, el grado de trenzado en el segundo componente de fibra es de 1, 1 giros/pulgada (0, 43 giros/cm) . Ventajosamente, el primer componente de fibra tiene entre 100 y 20 000 denieres por filamento. Preferentemente, el segundo componente de fibra se compone de uno o más monofilamentos no fibrilados entre 350

y 6000 denieres por filamento.

Convenientemente, el primer componente de fibra tiene una longitud de fibra entre 19 y 60 mm y el segundo componente de fibra tiene una longitud de fibra entre 19 y 60 mm. Preferentemente, el primer componente de fibra y el segundo componente de fibra tienen la misma longitud de fibra. Ventajosamente, el segundo componente de fibra está formado por una cantidad mayor de un polipropileno y una

cantidad menor de un polietileno de alta densidad. Convenientemente, el segundo componente de fibra tiene la forma de monofilamentos no fibrilados. Preferentemente, el primer componente de fibra está presente en la mezcla sintética en un 6, 7 por ciento en peso

total y el segundo componente de fibra está presente en la mezcla de fibras sintéticas en un 93, 3 por ciento en peso

total. Ventajosamente, la segunda fibra está formada de un 70 a un 80 por cien por peso de polipropileno y de un 20 a un 30 por cien por peso de polietileno de alta densidad.

La presente invención también proporciona un material cementoso reforzado compuesto de la mezcla de fibras

sintéticas de la invención, distribuida por una matriz de material cementoso. Preferentemente, la mezcla de fibras sintéticas está presente en el material cementoso en cantidades que varían de un 0, 1 y un 2, 0 por ciento en volumen.

Convenientemente, la mezcla de fibras sintéticas está presente en el material cementoso en cantidades que varían

de un 0, 5 y un 2, 0 por ciento en volumen. Preferentemente,... [Seguir leyendo]

1. Una mezcla de fibras sintéticas para su uso como refuerzo para material cementoso, que comprende:

un primer componente de fibra formado por un material homopolimérico; y un segundo componente de fibra sintética que es un copolímero diferente del primer componente de fibra y está compuesto de una pluralidad de monofilamentos trenzados para formar un haz no interconectado, con un grado de trenzado superior a 0, 9 giros/pulgada (0, 36 giros/cm) , en donde el primer componente de fibra está fibrilado, en donde el primer componente de fibra está formado por un homopolímero de polipropileno, y en donde el segundo componente de fibra está formado por un copolímero de polipropileno y polietileno de alta densidad.

2. La mezcla de fibras sintéticas de la reivindicación 1, en la que el primer componente de fibra se añade a la mezcla sintética en cantidades que varían del 5 al 50 por ciento en peso total y en la que el segundo componente de fibra se añade a la mezcla sintética en cantidades que varían del 50 al 95 por ciento en peso total.

3. La mezcla de fibras sintéticas de la reivindicación 1, en la que el segundo componente de fibra se trenza para formar el haz no interconectado en ausencia de un agente humectante.

4. La mezcla de fibras sintéticas de la reivindicación 1, en la que el primer componente de fibra y el segundo componente de fibra se mezclan en ausencia de un agente humectante.

5. La mezcla sintética de la reivindicación 1, en la que el grado de trenzado en el segundo componente de fibra es inferior a 2, 2 giros/pulgada (0, 87 giros/cm) .

6. La mezcla de fibras sintéticas de la reivindicación 1, en la que el grado de trenzado en el segundo componente de fibra varía de más de 0, 9 giros/pulgada (0, 36 giros/cm) a 1, 1 giros/pulgada (0, 43 giros/cm) .

7. La mezcla de fibras sintéticas de la reivindicación 1, en la que el grado de trenzado en el segundo componente de fibra es de 1, 1 giros/pulgada (0, 43 giros/cm) .

8. La mezcla de fibras sintéticas de la reivindicación 1, en la que el primer componente de fibra tiene entre 100 y 20 000 denieres por filamento.

9. La mezcla de fibras sintéticas de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que el segundo componente de fibra está compuesto de uno o más monofilamentos no fibrilados de 350 a 6000 denieres por filamento.

10. La mezcla de fibras sintéticas de una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en la que el primer componente de fibra tiene una longitud de fibra de 19 a 60 mm y el segundo componente de fibra tiene una longitud de fibra de 19 a 60 mm.

11. La mezcla de fibras sintéticas de la reivindicación 10, en la que el primer componente de fibra y el segundo componente de fibra tienen la misma longitud de fibra.

12. La mezcla de fibras sintéticas de la reivindicación 1, en la que el segundo componente de fibra está formado por una cantidad importante de un polipropileno y una cantidad menor de un polietileno de alta densidad.

13. La mezcla de fibras sintéticas de la reivindicación 12, en la que el segundo componente de fibra está en forma de monofilamentos no fibrilados.

14. La mezcla de fibras sintéticas de la reivindicación 12, en la que el primer componente de fibra está presente en la mezcla sintética en un 6, 7 por ciento en peso total y el segundo componente de fibra está presente en la mezcla de fibras sintéticas en un 93, 3 por ciento en peso total.

15. La mezcla de fibras sintéticas de la reivindicación 12, en la que la segunda fibra está formada del 70 al 80 por ciento en peso por polipropileno y del 20 al 30 por ciento en peso por polietileno de alta densidad.

16. Un material cementoso reforzado, que comprende: la mezcla de fibras sintéticas de cualquier reivindicación anterior, distribuidas a lo largo de una matriz del material cementoso.

17. El material cementoso reforzado de la reivindicación 16, en el que la mezcla de fibras sintéticas está presente en el material cementoso en cantidades que varían del 0, 1 al 2, 0 por ciento en volumen.

18. El material cementoso reforzado de la reivindicación 16, en el que la mezcla de fibras sintéticas está presente en el material cementoso en cantidades que varían del 0, 5 al 2, 0 por ciento en volumen.

19. El material cementoso reforzado de la reivindicación 16, en el que la mezcla de fibras sintéticas está presente en el material cementoso en cantidades que varían del 0, 3 al 2, 0 por ciento en volumen.

20. El material cementoso reforzado de la reivindicación 16, en el que el material cementoso es hormigón armado.

21. El material cementoso reforzado de la reivindicación 16, en el que el material cementoso es asfalto reforzado.

22. Un procedimiento para formar una mezcla de fibras sintéticas para su uso como refuerzo para material cementoso, que consiste en: mezclar un primer componente de fibra con un segundo componente de fibra, fibrilándose el primer componente de fibra y formándose de una fibra de polipropileno homopolimérica, diferenciándose el segundo componente de fibra del primer componente de fibra y siendo un copolímero de un polipropileno y un polietileno de alta densidad, trenzándose el segundo componente de fibra para formar un haz de fibras, siendo el grado de trenzado mayor a 0, 9 giros/pulgada (0, 36 giros/cm) .

23. El procedimiento de la reivindicación 22, en el que el grado de trenzado es inferior a 2, 2 giros/pulgada (0, 87 giros/cm) .

24. El procedimiento de la reivindicación 22, en el que el grado de trenzado varía de más de 0, 9 giros/pulgada (0, 36 giros/cm) a 1, 1 giros/pulgada (0, 43 giros/cm) .

25. El procedimiento de la reivindicación 22, en el que el grado de trenzado es de 1, 1 giros/pulgada (0, 43 giros/cm) .

26. El procedimiento de la reivindicación 22, en el que el primer componente de fibra está presente en la mezcla de fibras sintéticas en cantidades que varían del 5 al 50 por ciento en peso total, y el segundo componente de fibra está presente en la mezcla de fibras sintéticas en cantidades que varían del 50 al 95 por ciento en peso total.

27. El procedimiento de la reivindicación 22, en el que el primer componente de fibra está presente en la mezcla sintética en un 6, 7 por ciento del peso total y el segundo componente de fibra está presente en la mezcla de fibras sintéticas en un 93, 3 por ciento del peso total.

28. El procedimiento de la reivindicación 22, en el que el segundo componente de fibra está compuesto por un haz trenzado de múltiples hebras de un monofilamento no fibrilado, teniendo dichos primer y segundo componentes de fibra sustancialmente la misma longitud, en el que cada uno tiene una longitud que varía de 19 a 60 mm.

29. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 22 a 28, en el que la mezcla de fibras sintéticas se mezcla con un material cementoso.

30. El procedimiento de la reivindicación 29, en el que el material cementoso es hormigón.

31. El procedimiento de la reivindicación 29, en el que el material cementoso es asfalto.