ES2207335T3 - Cuerpo microporoso aislante del calor. - Google Patents
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Abstract
Cuerpo aislante del calor microporoso, que consta de un material aislante del calor prensado en seco, que contiene de 30 a 90 % en peso de óxidos metálicos de silicio y/o aluminio o mezclas de ellos, de 0 a 30% en peso de un agente de enturbiamiento, de 0 a 10 % en peso de un material fibroso inorgánico y de 0 a 15 % en peso de un agente aglutinante inorgánico, caracterizado porque el cuerpo contiene adicionalmente de 2 a 45 % en peso, de modo preferido de 5 a 15 % en peso de xonotlita.
Description
Cuerpo microporoso aislante del calor.
Es objeto del invento un cuerpo microporoso
aislante del calor, que consta de un material prensado aislante del
calor, que contiene de 30 a 90% en peso de un óxido metálico
finamente dividido, de 0 a 30% en peso de un agente de
enturbiamiento, de 0 a 10% en peso de un material fibroso, y de 10
a 15% en peso de un agente aglutinante inorgánico.
Un cuerpo aislante del calor de este tipo se
describe por ejemplo en el documento de solicitud de patente
europea EP-A-0.618.399, exigiéndose,
sin embargo, que por lo menos una de las superficies del cuerpo
moldeado presente poros de canal con un área de superficie de base
de los poros de 0,01 a 8 mm^{2} y una profundidad de penetración
de 5 a 100% referida al espesor del cuerpo moldeado y estando
contenidos de 0,004 a 10 poros de canal por 1 cm^{2} de la
superficie del cuerpo moldeado.
Estos cuerpos aislantes del calor se producen
mediante prensado en seco y subsiguiente sinterización a unas
temperaturas de 500 a 900ºC, siendo producidos los poros de canal
por perforación, troquelado o fresado así como preferiblemente
mediante troqueles de estampación. Mediante estas medidas se
consigue evacuar el vapor de agua, que se desprende una manera
explosiva en el caso de un rápido calentamiento, de tal manera que
no se llegue a una destrucción del cuerpo aislante del calor.
Las desventajas de estos cuerpos aislantes del
calor son el complicado procedimiento de producción así como el
empeoramiento de las propiedades aislantes del calor, mediante la
convección de los gases en los poros.
Un procedimiento adicional para la producción de
un cuerpo microporoso se describe en el documento
EP-A-0.623.567, en el que se prensan
unos con otros óxidos, hidróxidos y carbonatos de los metales del
2º Grupo Principal juntamente con un SiO_{2} producido por vía
pirógena así como eventualmente Al_{2}O_{3}, al igual que un
agente de enturbiamiento y una fibra orgánica, y luego se sinterizan
a unas temperaturas situadas por encima de 700ºC. Este
procedimiento no solamente es costoso y complicado, sino que
presenta además de ello la desventaja de que el enfriamiento
renovado de este material buen aislante exige largo tiempo.
Los cuerpos aislantes del calor producidos
mediando utilización de pegamentos muy estables térmicamente, así
como de un agente enturbiador y una arcilla, se describen en el
documento de patente alemana DE-C 40.20.771. En este
documento se describe también un estado de la técnica adicional que
se refiere a la producción y a la composición de cuerpos aislantes
del calor. La desventaja de todos los cuerpos aislantes del calor
con componentes orgánicos, y en particular con un material fibroso
orgánico, consiste en que éstos se queman a muy altas temperaturas
y presentan un indeseado desprendimiento de gases.
El documento DE 41.06.727 describe cuerpos
aislantes del calor con una envoltura a base de una lámina de
material sintético, teniendo que utilizarse especialmente láminas
contráctiles de material sintético. También estos cuerpos aislantes
del calor contienen todavía un material orgánico y en el caso de un
calentamiento muy alto pierden su estabilidad de forma o
resistencia a la deformación.
El documento DE-C 42.02.569
describe herramientas de moldeo para el prensado de cuerpos
aislantes del calor, en particular para cuerpos de calefacción
eléctrica por radiación, tales como placas de cocina.
El documento
EP-A-686.732 describe placas
aislantes del calor, que se prensan en seco y constan de materiales
diferentes en su interior y su exterior, que para su estabilización
presentan unos orificios, que constan de un modo continuo del
material externo. También estas placas se pueden producir solamente
con dificultades y no presentan propiedades óptimas ni desde el
punto de vista de la estabilidad mecánica ni del de sus propiedades
aislantes del calor.
Una desventaja adicional de las placas aislantes
del calor consiste en que es difícil cortarlas y elaborarlas de tal
manera que las capas externas no sean dañadas, a menos que se
utilicen herramientas muy caras tales como dispositivos de corte por
láser, puesto que éstas están en situación de sinterizar en
condiciones vítreas las aristas de corte que se acaban de
formar.
Un intento adicional de resolver los problemas
planteados en la producción de placas aislantes del calor y de
llegar en tal caso a propiedades óptimas, se describe en el
documento EP 0.829.346, en el que asimismo se reúnen una vez más las
dificultades y las desventajas del estado de la técnica.
Un problema esencial en la producción de cuerpos
aislantes del calor mediante prensado en seco de los componentes,
consiste en que estos materiales, después de haber sido prensados,
tienen tendencia a la resiliencia y a dilatarse de nuevo, por lo
que se tiene que trabajar por lo menos con unas presiones muy altas,
para conseguir resultados hasta cierto punto útiles.
Mediante la adición de un material fibroso se
puede mejorar ciertamente la resistencia a la flexión de las placas
aislantes del calor, pero unas cantidades más altas de fibras
conducen en la tendencia a la exfoliación y empeoran la coherencia
de la mezcla prensada durante la crítica etapa del desmoldeo.
En todos los casos, las placas aislantes del
calor no deberían contener componentes orgánicos y combustibles,
que en el caso de un alto calentamiento pueden conducir al
desprendimiento de gases, que en parte también son tóxicos.
Finalmente, si los cuerpos aislantes del calor terminados se deben
poder elaborar y transformar fácilmente y sin problemas, entonces
deben por ejemplo poder ser aserrados, cortados y perforados sin
problemas, no debiendo resultar ningún desprendimiento de polvo
indeseado.
Finalmente, en muchos casos se desea que los
cuerpos aislantes del calor sean buenos aisladores eléctricos, pero
existen casos de aplicación, en los que se desea que por lo menos
una de las superficies presente conductibilidad eléctrica, con el
fin de poder derivar las cargas electrostáticas.
Los problemas planteados por todas estas misiones
se resuelven ahora mediante cuerpos aislantes del calor
microporosos, que constan de un material aislante del calor,
prensado en seco, que contiene de 30 a 90% en peso de óxidos
metálicos de silicio y/o aluminio o mezclas de ellos, de 0 a 30% en
peso de agentes de enturbiamiento, de 0 a 10% en peso de un
material fibroso inorgánico y de 0 a 15% en peso de un agente
aglutinante inorgánico, conteniendo el cuerpo adicionalmente de 2 a
45% en peso, de modo preferido de 5 a 15% en peso de xonotlita.
Preferiblemente, este cuerpo aislante del calor
microporoso presenta en una o ambas superficies un recubrimiento a
base de un material estable y resistente frente al calor. Son
especialmente preferidos los recubrimientos, que son iguales o
diferentes y constan de xonotlita, mica o grafito que se ha
prensado previamente. En el caso de la utilización de xonotlita y/o
mica resultan recubrimientos que son buenos aisladores
(eléctricos). En el caso de la utilización de grafito resulta un
recubrimiento, que es conductor de la electricidad en un grado tal
que por lo menos puede derivar cargas electrostáticas. En el caso
de ciertas aplicaciones, puede ser por consiguiente ventajoso
producir una de las caras de recubrimiento a base de xonotlita y/o
mica, y el otro recubrimiento a base de grafito.
La producción de los cuerpos aislantes del calor
conformes al invento se efectúa mediante prensado en seco,
efectuándose mediante la adición de xonotlita una mejor
consolidación mecánica, sin que sea necesaria una sinterización a
altas temperaturas. Además, la adición de xonotlita conduce a una
menor resiliencia después del prensado. Además, la resistencia a la
flexión de los cuerpos aislantes del calor acabados mejora en grado
considerable mediante la adición de cantidades solo relativamente
pequeñas de un material fibroso, cuando la xonotlita es un
componente del cuerpo aislante del calor.
Finalmente, la utilización de xonotlita en el
núcleo conduce a un mejoramiento de la homogeneidad de la
mezcladura en seco, tanto durante la producción como también en el
producto final.
Los demás componentes de los cuerpos aislantes
del calor conformes al invento se pueden seleccionar entre los
materiales ya conocidos para esta finalidad. Como óxidos metálicos
finamente divididos se utilizan por ejemplo: ácidos silícicos
producidos por vía pirógena, inclusive ácidos silícicos producidos
por arco eléctrico, ácidos silícicos producidos por precipitación,
pobres en álcalis, aerogeles de dióxido de silicio, óxidos de
aluminio producidos de una manera análoga, así como sus mezclas. Son
especialmente preferidos los ácidos silícicos producidos por vía
pirógena.
Se pueden utilizar como agentes de enturbiamiento
dióxido de titanio, ilmenita, carburo de silicio, óxidos mixtos de
hierro-II y de hierro-III, dióxido
de cromo, óxido de zirconio, dióxido de manganeso, óxido de hierro,
dióxido de silicio, óxido de aluminio y silicato de zirconio, así
como sus mezclas. Estos agentes de enturbiamiento sirven sobre
todas las cosas para la absorción y la dispersión de rayos
infrarrojos y por consiguiente para un buen aislamiento frente a la
radiación térmica en el intervalo de altas temperaturas.
Como materiales fibrosos se adecuan: fibras de
vidrio, lana mineral, fibras de basalto, lana de escorias, fibras
cerámicas y monocristales (whiskers) así como cordones de fibras,
como se obtienen por ejemplo a partir de masas fundidas de óxido de
aluminio y/u óxido de silicio así como de mezclas de los mismos.
En caso deseado se pueden utilizar también de
manera adicional agentes aglutinantes inorgánicas tales como vidrio
soluble (silicato de potasio), fosfatos de aluminio, boruros de
aluminio, de titanio, de zirconio, de calcio, siliciuros tales como
siliciuro de calcio y siliciuro de calcio y de aluminio, carburo de
boro así como óxidos básicos tales como óxido de magnesio, óxido de
calcio y óxido de bario.
Por lo general, sin embargo tales agentes
aglutinantes ya no son necesarios en el caso de la utilización de
xonotlita. Algunos de estos agentes aglutinantes se pueden emplear
también como mezcla previa seca con xonotlita, puesto que ellos en
tal caso se pueden mezclar homogéneamente con especial
facilidad.
Como xonotlita se emplean una xonotlita producida
sintéticamente, puesto que la xonotlita natural no está a
disposición en cantidades suficientes ni a precios aceptables. La
producción de una xonotlita sintética se describe por ejemplo en los
documentos de patente británica GB-1193172 así como
de patente europea EP 0.231.460.
Esta xonotlita producida sintéticamente resulta
en tal caso por lo general en forma de esferitas, que constan de
agujas enmarañadas. Conforme al invento se pueden emplear sin
embargo también las agujas que ya no están, o apenas están, todavía
enmarañadas, que resultan en el caso de la producción, utilización y
elaboración de xonotlita para otras finalidades, y en tal caso se
mezclan también con los demás componentes de tales productos.
Si se desea un recubrimiento de una o ambas
superficies de los cuerpos aislantes del calor conformes al
invento, con un material estable y resistente frente al calor, se
pueden emplear las láminas usuales en el comercio a base de mica y
grafito. Además, es posible producir a partir de una xonotlita
previamente prensada un material estratificado, que se puede
incorporar por abajo y por arriba en el molde de prensa para el
resto de la mezcla seca y se puede prensar conjuntamente con
ella.
Los cuerpos aislantes del calor microporosos
conformes al invento se pueden hacer variar en sus propiedades,
según sea la finalidad deseada de aplicación, realizándose que
mediante la composición se pueden adaptar a la finalidad respectiva
también las propiedades físicas del producto final.
El invento se explica con mayor detalle mediante
los siguientes Ejemplos y Ejemplos comparativos.
Ejemplo 1 (Ejemplo
comparativo)
68% en peso de un ácido silícico pirógeno, 30% en
peso de rutilo como agente de enturbiamiento y 2% en peso de fibras
de sílice (con una longitud de 6 mm) se mezclan intensamente en un
mezclador forzado y luego se prensan en seco dentro de un molde
metálico rectangular con una presión de prensado de 0,9 MPa,
resultando una placa con una densidad de 320 kg/m^{3}. Después de
haber retirado la presión de prensado y de haber desmoldeado, en el
caso de una placa de 15 mm de espesor aumentó el espesor en 3 a 4%
por resiliencia y renovada dilatación. El cuerpo aislante del calor
presenta solamente una pequeña estabilidad mecánica.
A la mezcla de acuerdo con el Ejemplo 1 se le
añaden diferentes cantidades de xonotlita sintética (Promaxon®,
producto comercial de la entidad Promat N.V, Bélgica) y se prensa
igual que en el Ejemplo 1. La resiliencia y la renovada dilatación
se disminuyen manifiestamente por medio de cantidades crecientes de
xonotlita. Los datos se recopilan seguidamente y se representan en
la Figura 1:
| % de xonotlita | % de resiliencia |
| 0 | 3,5 |
| 10 | 1,8 |
| 20 | 0,9 |
La adición de xonotlita aumenta la resistencia a
la flexión de acuerdo con la siguiente recopilación y la Figura
2.
| % de xonotlita | Resistencia a la flexión (MPa) |
| 0 | 0,10 |
| 10 | 0,17 |
| 20 | 0,20 |
De estos datos y de la Figura 2 se puede deducir
que la adición de xonotlita hasta aproximadamente 20% en peso
mejora también la resistencia a la flexión.
Claims (4)
1. Cuerpo aislante del calor microporoso, que
consta de un material aislante del calor prensado en seco, que
contiene de 30 a 90% en peso de óxidos metálicos de silicio y/o
aluminio o mezclas de ellos, de 0 a 30% en peso de un agente de
enturbiamiento, de 0 a 10% en peso de un material fibroso inorgánico
y de 0 a 15% en peso de un agente aglutinante inorgánico,
caracterizado porque el cuerpo contiene adicionalmente de 2
a 45% en peso, de modo preferido de 5 a 15% en peso de
xonotlita.
2. Cuerpo aislante del calor microporoso de
acuerdo con la reivindicación 1, con por lo menos dos superficies,
caracterizado porque una o ambas de las superficies tienen
un recubrimiento a base de un material estable y resistente frente
al calor.
3. Cuerpo aislante del calor microporoso de
acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque los
recubrimientos son iguales o diferentes y constan de xonotlita,
mica o grafito que se ha prensado previamente.
4. Cuerpo aislante del calor microporoso de
acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque el
recubrimiento sobre ambas superficies consta de una película
previamente producida a base de mica.
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