ES2273738T3 - Producto ligero, aislante termico de gran resistencia mecanica y procedimiento de produccion del mismo. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para la formación de un material que consiste esencialmente en las etapas de: (a) formar una mezcla que comprende un mineral en una cantidad de un mínimo del 90% en peso que se selecciona de un grupo que contiene perlita expandida, piedra pómez, materiales relacionados con piedra pómez, arcillas expandidas, vermiculita exfoliada, flogopita exfoliada o una combinación de los mismos, un agente aglutinante que se selecciona de un grupo que contiene mineral de kernita, concentrado de kernita, mineral de tincalconita, concentrado de tincalconita, mineral de bórax, concentrado de bórax, tetraborato sódico pentahidratado, tetraborato sódico decahidratado, tetraborato sódico anhidro, una mezcla de hidróxido sódico y ácido bórico o una mezcla de carbonato sódico y ácido bórico o cualquier combinación de los mismos en forma de polvo seco, en forma de una solución o en forma de una suspensión acuosa que contiene Na2O y B2O3 en una cantidad inferior al 10% en peso formando un enlace permanente reforzado en la estructura cuando se calienta; b) moldear dicha mezcla a la forma deseada añadiendo una cantidad suficiente de agua; (c) calentar la mezcla moldeada controlando estrechamente la temperatura a una temperatura entre 650-950 ºC.
Description
Producto ligero, aislante térmico de gran
resistencia mecánica y procedimiento de producción del mismo.
La presente invención se refiere a productos
conformados, ligeros, insolubles en agua y aislantes que comprenden
minerales expandidos tales como perlita y/o piedra pómez combinados
con aditivos inorgánicos seleccionados debido a su capacidad de
formar un enlace permanente reforzado en la estructura y un
procedimiento para su
producción.
producción.
La perlita es un silicato de aluminio volcánico
vítreo, que contiene del 2 al 5% de agua combinada, que se expande
de 10 a 30 veces su volumen original cuando se calienta a
temperaturas entre 760-1150ºC dependiendo de la
composición del material en bruto. La volatilización del agua
combinada durante el tratamiento térmico expande el mineral
reblandecido formando una espuma que solidifica en forma de un
agregado de celdillas ligero, con densidades aparentes que varían
en el intervalo de entre 80-240 kg/m^{3}. El
producto expandido resultante encuentra una variedad de
aplicaciones relacionadas con la industria y la construcción debido
a sus principales características de: ligereza, porosidad,
capacidad ignífuga, aislamiento térmico, control de ruidos,
propiedades anticondensación y falta de toxicidad.
La piedra pómez es un silicato de aluminio
volcánico y ligero con estructura esponjosa formado por la expansión
de gases durante el enfriamiento rápido de la lava fundida. El
nombre se aplica a un grupo de materiales que tienen origen y
estructura física similares, tales como pumicita, carbonillas
volcánicas, escoria, y toba volcánica. Siempre está asociada a
actividad volcánica reciente y puede mostrar propiedades ácidas y
básicas dependiendo de su contenido en SiO_{2} y CaO/MgO. La
piedra pómez es más ácida y las carbonillas, escoria, y toba son
más básicas. La piedra pómez tiene características de densidad
aparente baja que varía en el intervalo de 480-960
kg/m^{3}, una relación elevada entre resistencia y peso, una
conductividad térmica baja y una transmisión del sonido baja. Todas
estas características hacen que sea deseable para usar como material
de construcción para bloques y cementos ligeros, como abrasivo,
absorbente, vehículo para insecticidas y como carga y
acondicionador mineral.
La perlita expandida, la piedra pómez y el grupo
de materiales relacionados con la piedra pómez, vermiculita
exfoliada y flogopita, arcillas expandidas, etc. son materiales
porosos, ligeros y aislantes de amplio consumo para usos
relacionados con la construcción que consisten en agregados de
cemento, agregados de yeso, productos conformados y mampostería y
relleno de oquedades. En la preparación de productos ligeros y
aislantes a partir de estos materiales, se usan cemento, yeso,
silicatos alcalinos (silicato sódico líquido) y materiales
poliméricos de diversos tipos como agentes aglutinantes. También se
usan fibras de origen de orgánico e inorgánico con fines de
refuerzo en algunas formulaciones.
Los productos obtenidos adolecen de desventajas
tales como baja resistencia al agua y al fuego y menores valores de
aislamiento y resistencia a la compresión dependiendo del tipo y la
cantidad de agente aglutinante que se use. Por ejemplo, cuando se
usa cemento o yeso, la resistencia a la compresión de los productos
formados aumenta al aumentar la cantidad de cemento o yeso que se
use, pero se observan desventajas correspondientes en términos de
las propiedades de ligereza y aislamiento.
Sería preferible, sin embargo, ser capaz de unir
tales materiales ligeros y aislantes con cantidades menores de
agente aglutinante de tal forma que el producto obtenido fuera mejor
en términos de resistencia mecánica, ligereza, propiedades
aislantes, resistencia al fuego e insolubilidad en agua comparados
con los productos que ya se preparan a partir de ellos.
La patente de Estados Unidos n.º 4.451.294
describe una composición de material de silicato en forma de bloques
y artículos compuestos esencialmente por silicato sódico líquido,
silicato sódico sólido, bórax y perlita. Este material resistente
al agua, aislante térmico (\lambda = 0,04-0,1
W/m.deg.) posee una densidad aparente de 100 a 300 kg/m^{3} con
una resistencia a la compresión de 0,3 a 1 MPa y puede aplicarse a
temperaturas desde -50 hasta 550ºC. Aunque las características de
resistencia al agua, aislamiento térmico y baja densidad aparente
de esta composición son favorables, el hecho de que la temperatura
aplicación más elevada sea baja (550ºC) y especialmente el valor de
resistencia máxima a la compresión que es sólo de 1 MPa limitan su
uso para muchos fines relacionados con la construcción. También,
los principales componentes de la composición son silicatos sódicos
líquidos y sólidos y la perlita se usa solo del 6 al 17% como
aditivo.
La patente de Estados Unidos n.º 4.313.997
describe una composición que comprende 65-95% en
peso de perlita y 5-35% en peso de una resina
acuosa, emulsionada, pegajosa de poliacrilato. Aunque la cantidad de
la perlita expandida de la formulación es elevada, el producto sólo
es adecuado para usar como producto de tipo tablero debido a sus
inferiores cualidades mecánicas e ignífugas.
Se ha descubierto que si se añaden pequeñas
cantidades de material que contiene Na_{2}O y B_{2}O_{3} a la
perlita expandida, a la piedra pómez y al grupo de materiales
relacionados con la piedra pómez o una mezcla apropiada de los
anteriormente mencionados, se obtienen materiales ligeros, de alta
resistencia mecánica, insolubles en agua y aislantes en forma de
bloques y artículos mediante tratamiento térmico. Se proporciona
una composición que comprende más del 90% en peso de perlita, de
piedra pómez o del grupo de materiales relacionados con la piedra
pómez o mezcla de ellos y un aditivo en cantidades inferiores al
10% en peso que contiene Na_{2}O y B_{2}O_{3.}
Esta composición puede usarse para producir un
material ligero, aislante térmico, de elevada resistencia a la
compresión, insoluble en agua mediante tratamiento térmico a
temperaturas entre 650-950ºC, que poseen una baja
densidad aparente (de 300 a 800 kg/m^{3}) y una capacidad de
aislamiento térmico mejorado (\lambda = 0,07 a 0,25
W/m.deg.)cuando se usa para formar un artículo que tiene una
resistencia a la compresión de 0,49 a 5,59 MPa.
Se han proporcionado mejoras significativas a
través del material mejorado de la presente invención. Primero, la
menor cantidad de aditivo de la presente invención permite un
aumento significativo en el porcentaje en peso de la perlita (o de
la piedra pómez y del grupo de materiales relacionados con la piedra
pómez) que afectan directamente a la ligereza y capacidad de
aislamiento térmico del producto.
Un segundo beneficio de la invención es que la
duración del tratamiento térmico es corta.
Todavía más, el material de la presente
invención es resistente a las llamas y al calor y sólo se sinteriza
a temperaturas de hasta 1000ºC.
En una realización más preferida de esta
invención, el producto está formado por perlita expandida y se usa
en cantidades \geq 90% en peso. La perlita expandida varía en el
intervalo de tamaño de 0-1 mm a 0-6
mm. En lugar de perlita, pueden usarse materiales tales como piedra
pómez o el grupo de materiales relacionados con la piedra pómez
(pumicita, escoria, carbonillas volcánicas, toba volcánica),
arcillas expandidas, vermiculita exfoliada, flogopita exfoliada o
una mezcla apropiada de todos los materiales mencionados.
El aditivo puede seleccionarse de un grupo que
contiene o kernita, tincalconita (tincal), mineral bórax o
concentrados; tetraborato sódico pentahidratado, tetraborato sódico
decahidratado, tetraborato sódico anhidro (fundido), una mezcla de
hidróxido sódico y ácido bórico y una mezcla de carbonato sódico y
ácido bórico o una combinación de dichos aditivos. Los aditivos
pueden usarse o en forma de polvo, en forma de suspensión acuosa o
en forma de solución.
El aditivo se añade sobre la perlita expandida y
se mezcla minuciosamente. Si fuera necesario, se añade una cantidad
suficiente de agua formando una suspensión espesa y la mezcla se
mezcla minuciosamente. Después, la mezcla se moldea a la forma
deseada.
La mezcla moldeada se calienta a una temperatura
cuidadosamente controlada entre 650-950ºC desde
aproximadamente 10 minutos a 2 horas. Los siguientes ejemplos
ilustran esta invención:
Se preparó una mezcla formada por:
93,3% en peso de perlita expandida (tamaño de
partícula inferior a 0,7 mm, densidad aparente = 297 kg/m^{3})
6,7% en peso de tincalconita molida concentrada
(contenido en B_{2}O_{3} = 32%).
Se añadió una cantidad suficiente de agua para
permitir dar forma a la mezcla y la mezcla se mezcló minuciosamente,
se le dio forma y el moldeado se calentó a 750ºC durante 1 hora. El
artículo producido poseía una densidad aparente de 415 kg/m^{3};
una resistencia a la compresión de 0,69 MPa y un coeficiente de
conductividad térmica \lambda = 0,080 W/m.deg.
Se preparó una mezcla formada por:
93,8% en peso de perlita expandida (tamaño de
partícula entre 0-2 mm, densidad aparente = 70,5
kg/m^{3})
6,2% en peso de tetraborato sódico decahidratado
(puro al 99,5%).
Se añadió una cantidad suficiente de agua a la
mezcla, se mezcló minuciosamente, se le dio forma y el moldeado se
calentó a 900ºC durante 1 hora. El artículo producido poseía una
densidad aparente de 400 kg/m^{3}; una resistencia a la
compresión de 2,84 MPa y un coeficiente de conductividad térmica
\lambda = 0,076 W/m.deg.
Se preparó una mezcla formada por:
96,1% en peso de perlita expandida (tamaño de
partícula entre 0-1 mm, densidad aparente = 60
kg/m^{3}),
3,9% en peso de tetraborato sódico anhidro
(fundido) (puro al 99%), en forma de una solución acuosa al 8%.
La mezcla se mezcló minuciosamente, se le dio
forma y después se calentó a 900ºC durante 15 minutos. El artículo
producido poseía una densidad aparente de 597 kg/m^{3}; una
resistencia a la compresión de 3,59 MPa y un coeficiente de
conductividad térmica \lambda = 0,099 W/m.deg.
Se preparó una mezcla formada por:
96,9% en peso de piedra pómez (tamaño de
partícula entre 0-3 mm, densidad aparente: 645
kg/m^{3})
3,1% en peso de tetraborato sódico anhidro
(fundido) (puro al 99%)
Se añadió una cantidad suficiente de agua a la
mezcla, se mezcló minuciosamente, se le dio forma y el moldeado se
calentó a 650ºC durante 30 minutos. El artículo producido poseía una
densidad aparente de 631 kg/m^{3}; una resistencia a la
compresión de 1,74 MPa y un coeficiente de conductividad térmica
\lambda = 0,189 W/m.deg.
Se preparó una mezcla formada por:
96,8% en peso de piedra pómez (tamaño de
partícula entre 0-3 mm, densidad aparente = 645
kg/m^{3})
3,2% en peso de tetraborato sódico decahidratado
(puro al 99,5%).
A la mezcla se añadió una cantidad suficiente de
agua para permitir dar forma a la mezcla, se mezcló minuciosamente,
se le dio forma y el moldeado se calentó a 825ºC durante 10 minutos.
El artículo producido poseía una densidad aparente de 603
kg/m^{3}; una resistencia a la compresión de 2,16 MPa y un
coeficiente de conductividad térmica \lambda = 0,175 W/m.deg.
Se preparó una mezcla formada por:
93,4% en peso de piedra pómez (tamaño de
partícula entre 0-3 mm, densidad aparente = 645
kg/m^{3})
6,6% en peso de tincalconita molida concentrada
(contenido en B_{2}O_{3} = 32%), en forma de una suspensión
acuosa al 20% en peso.
La mezcla se mezcló minuciosamente, se le dio
forma y el moldeado se calentó a 825ºC durante 30 minutos. El
artículo producido poseía una densidad aparente de 625 kg/m^{3};
una resistencia a la compresión de 2,96 MPa y un coeficiente de
conductividad térmica \lambda = 0,189 W/m.deg.
Aunque la invención se ilustra y describe
haciendo referencia a todas las características específicas que se
describen relacionadas con las realizaciones preferidas, debe
entenderse que pueden realizarse cambios de ciertas características
que no alteren la función y concepto globales de la invención sin
desviarse del alcance de la invención, según se define en las
reivindicaciones.
Claims (5)
1. Un procedimiento para la formación de
un material que consiste esencialmente en las etapas de:
(a) formar una mezcla que comprende un mineral
en una cantidad de un mínimo del 90% en peso que se selecciona de
un grupo que contiene perlita expandida, piedra pómez, materiales
relacionados con piedra pómez, arcillas expandidas, vermiculita
exfoliada, flogopita exfoliada o una combinación de los mismos, un
agente aglutinante que se selecciona de un grupo que contiene
mineral de kernita, concentrado de kernita, mineral de tincalconita,
concentrado de tincalconita, mineral de bórax, concentrado de
bórax, tetraborato sódico pentahidratado, tetraborato sódico
decahidratado, tetraborato sódico anhidro, una mezcla de hidróxido
sódico y ácido bórico o una mezcla de carbonato sódico y ácido
bórico o cualquier combinación de los mismos en forma de polvo seco,
en forma de una solución o en forma de una suspensión acuosa que
contiene Na_{2}O y B_{2}O_{3} en una cantidad inferior al
10% en peso formando un enlace permanente reforzado en la estructura
cuando se calienta;
b) moldear dicha mezcla a la forma deseada
añadiendo una cantidad suficiente de agua;
(c) calentar la mezcla moldeada controlando
estrechamente la temperatura a una temperatura entre
650-950ºC.
2. El procedimiento de la reivindicación
1, en el que el intervalo del tamaño de las partículas para la
perlita expandida es 0-6 mm.
3. El procedimiento de la reivindicación
1, en el que el intervalo del tamaño de las partículas para la
piedra pómez es 0-30 mm.
4. El procedimiento de la reivindicación
1, en el que el intervalo del tamaño de las partículas para los
materiales relacionados con la piedra pómez es 0-30
mm.
5. Un producto producido de acuerdo con
las reivindicaciones 1 a 4.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP00983659A EP1339653B1 (en) | 2000-11-03 | 2000-11-03 | Lightweight, heat insulating, high mechanical strength shaped product and method of producing the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2273738T3 true ES2273738T3 (es) | 2007-05-16 |
Family
ID=37401268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES00983659T Expired - Lifetime ES2273738T3 (es) | 2000-11-03 | 2000-11-03 | Producto ligero, aislante termico de gran resistencia mecanica y procedimiento de produccion del mismo. |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| AT (1) | ATE342875T1 (es) |
| ES (1) | ES2273738T3 (es) |
-
2000
- 2000-11-03 ES ES00983659T patent/ES2273738T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2000-11-03 AT AT00983659T patent/ATE342875T1/de not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ATE342875T1 (de) | 2006-11-15 |
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