ES2288771T3

ES2288771T3 - Masa de silicatos.

Info

Publication number: ES2288771T3
Application number: ES99109016T
Authority: ES
Inventors: Daniel Dr. Neupert; Andreas Dr. Drechsler; Stephan Dr. Merklein; Jurgen Dr. Klein; Andrea Reisser; Gebhard Dr. Wagner; Peter Dr. Schober; Karl-Heinz Kasler
Original assignee: Lafarge Roofing Technical Centers GmbH; Lafarge Roofing Technical Centers Ltd
Current assignee: BMI Technical Services GmbH; Lafarge Roofing Technical Centers Ltd
Priority date: 1999-05-07
Filing date: 1999-05-07
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2019-05-07
Also published as: JP2002544107A; CZ300609B6; HUP0201606A2; CZ20013960A3; EP1050518A1; AR023860A1; BR0010343A; UA72510C2; HU227771B1; DE59914416D1; PL199682B1; WO2000068163A1; ZA200108495B; MY142812A; ATE367369T1; DK1050518T3; CN1183056C; PL351541A1; CN1362940A; EP1050518B1

Abstract

Masa de silicato, que presenta una matriz aglomerante amorfa que contiene al menos un óxido alcalino y dióxido de silicio, en la cual - el óxido alcalino es óxido de litio, óxido de sodio y/o óxido de potasio; - la matriz aglomerante amorfa contiene por cada mol de óxido alcalino más de 25 moles de dióxido de silicio, - la masa de silicato contiene, además, por cada 1000 g de dióxido de silicio 400 g a 7000 g de material de carga, cuyas partículas poseen un grosor menor de 200 µm, - la matriz aglomerante amorfa contiene, además, por cada 1000 g de dióxido de silicio 10 g a 150 g, distribuidos homogéneamente, de un alquilpolisiloxano hidroxifuncional integrado.

Description

Masa de silicatos.

La invención se refiere a una masa de silicatos que presenta una matriz amorfa aglomerante, que comprende al menos un óxido alcalino y dióxido de silicio, siendo el óxido alcalino, óxido de litio, óxido de sodio y/o óxido de potasio, y a un procedimiento preferido para la preparación de esta masa de silicatos.

Una masa de silicatos de este tipo se puede utilizar, por ejemplo, para el recubrimiento de elementos de la construcción, especialmente de tejas para tejados. Las tejas de hormigón, esto es las tejas de hormigón para tejados, se recubren en su superficie para evitar eflorescencias y para conseguir un aspecto estético. El recubrimiento de una teja para tejados está sometido a lo largo del tiempo a una fuerte corrosión por los agentes atmosféricos. Mientras que en verano a fuerte radiación solar la temperatura en la superficie puede ascender hasta aproximadamente 80ºC, cuando hiela en invierno la temperatura puede descender hasta menos 30ºC. Crítico es el ataque por el cambio hielo-deshielo, así como por la lluvia ácida.

Del documento DE-25 39 718 B2 se conoce un procedimiento para el recubrimiento de piezas para la construcción premoldeadas, a base de un aglomerante inorgánico que contiene habituales aditivos, con recubrimientos de tipo vítreo que contienen silicato y/o fosfato, por lo que a partir del aglomerante inorgánico y agua y de los habituales aditivos se prepara una masa moldeable, a partir de ésta se moldean las piezas constructivas, y sobre las piezas constructivas preformadas se aporta en una fina capa una pasta que contiene vidrio soluble y/o fosfatos y óxidos metálicos, eventualmente pigmentos y materiales de relleno y, a continuación, se endurece incorporando a la masa sales inorgánicas solubles, en una cantidad mínima de 0,5% en peso referido al aglomerante inorgánico o, respectivamente, en el caso de ladrillos de arenas calizas, referido al aglomerante más el aditivo, las cuales transforman la pasta que contiene agua en un estado de tipo gel incapaz de fluir, de la cual se aportan sobre la pieza constructiva premoldeada 190 a 400 g por m^{2}, después de lo cual se endurecen tanto la pieza de construcción como el recubrimiento. Para el recubrimiento se aportan pastas que contienen agua y que contienen álcalis con 42 a 63% en moles de SiO_{2}, 11 a 27% en moles de óxidos alcalinos y entre 19 y 42% en moles de óxidos metálicos, referidos al peso total de estos componentes. Como óxidos metálicos se añaden a la pasta, por ejemplo, ZnO, MgO, PbO, CaO, B_{2}O_{3} y/o Al_{2}O_{3}.

La relación molar de dióxido de silicio a óxido alcalino se encuentra entre 1,56 y 3,82. Para transformar una pasta de esta clase en un estado de tipo gel, incapaz de fluir, es necesaria la adición de sales inorgánicas solubles. Conforme al procedimiento aquí descrito, la pasta se aporta sobre la pieza de construcción premoldeada y junto con ésta se endurece o bien en autoclave bajo presión a altas temperaturas o por puro tratamiento térmico a presión normal.

Del documento EP 0 247 910 se conoce un recubrimiento inorgánico de silicato, en el cual la matriz aglomerante contiene aproximadamente 100 partes en peso de silicato de potasio, referido a la materia sólida, aproximadamente desde 10 hasta aproximadamente 40 partes en peso de partículas finas de dióxido de silicio y aproximadamente desde 15 a aproximadamente 100 partes en peso de pigmentos nacarados. Utilizando vidrio soluble con una relación molar de dióxido de silicio a óxido alcalino de 3,95, la relación molar de dióxido de silicio a óxido alcalino en el recubrimiento puede ser hasta 6,15. Como procedimiento para la preparación de un objeto recubierto se describe, que la masa de recubrimiento se aporta sobre el sustrato y a continuación, junto con éste, se tiene que llevar para el endurecimiento a una temperatura de aproximadamente 200ºC hasta aproximadamente 400ºC.

Del documento US 2,956,958 se conocen mezclas acuosas de partículas coloidales de SiO_{2}, en especial soles de sílice, en los cuales la mezcla contiene 1 parte en peso de partículas con diámetro de más de 50 nm y un diámetro medio D en el intervalo de 50 nm a 150 nm, x partes en peso, con x = 0 a 0,07, de partículas con un diámetro de 0,25 D a 0,4 D y 0,04 a 0,4- x partes en peso de partículas con un diámetro de 4 nm a 0,25 D. Las partículas son partículas amorfas de SiO_{2} de forma esférica, y a partir de las mezclas se preparan cuerpos moldeados o, preferentemente, recubrimientos secos. En virtud del empleo de soles de sílice con partículas de diámetros definidos diferentes, se consigue una densidad de la masa seca especialmente alta. El secado tiene lugar a temperaturas entre 110ºC y 400ºC.

Del documento WO 95/29 139-A1 se conoce una masa de silicato que presenta una matriz aglomerante amorfa, la cual contiene al menos un óxido alcalino y dióxido de silicio y que, además, contiene óxidos del grupo óxido de aluminio, óxido de calcio, dióxido de titanio, óxido de magnesio, dióxido de circonio y/o óxido de boro. La matriz de aglomerante amorfa contiene de 4 a 25 moles de dióxido de silicio por cada mol de óxido alcalino, siendo el óxido alcalino óxido de litio, de sodio y/o de potasio y, además, la matriz aglomerante amorfa contiene en la misma distribución por cada 100 moles de dióxido de silicio hasta 80 moles de óxido de aluminio y/o hasta 45 moles de óxido de calcio, dióxido de titanio, óxido de magnesio, dióxido de circonio y/u óxido de boro. Esta masa de silicato se forma por endurecimiento de una mezcla acuosa de silicato, que está preparada a partir de un sol de sílice fuertemente alcalino con un contenido en materia sólida de 30 a 70% en peso. Esta mezcla de silicato endurece después de su preparación muy rápidamente para dar la masa de silicato, es decir, no es estable al almacenamiento.

Del documento EP 0 687 657 B se conoce una composición de polisiloxano, su fabricación y su utilización para recubrimientos. Su preparación tiene lugar por secado de una mezcla que contiene agua como agente dispersante y

A): 10 a 60% en peso de al menos una resina de polisiloxano,

B): 5 a 65% en peso de al menos un ácido silícico coloidal en forma de sol de sílice,

C): 5 a 80% en peso de al menos un pigmento inorgánico y/o de material de carga inorgánico y

D): 0 a 30% en peso de otro aditivo o de una mezcla de varios aditivos, siendo la suma de los componentes A), B), C) y D), referida a la sustancia activa, 100% en peso.

A causa del alto contenido en resina de polisiloxano, ésta forma en la mezcla secada la fase continua, en la cual están fijados los otros componentes.

El documento US 3,895,956 da a conocer una masa para recubrimiento que comprende material de carga inorgánico, sol de sílice y un agente hidrofugante soluble en agua.

Misión de la presente invención es conseguir una masa de silicato que forme tanto un cuerpo moldeado como también un recubrimiento de un sustrato, que sea estable frente a los ataques de los agentes atmosféricos, en especial a los cambios de hielo-deshielo, así como a los ataques por ácidos. El recubrimiento se debe poder aportar por procedimientos sencillos y endurecer a una temperatura de menos de 100ºC. La mezcla de silicatos utilizada para la preparación de la masa de silicato debe ser estable al almacenamiento en un recipiente cerrado al menos durante tres meses sin perjuicio para sus propiedades.

La misión se resuelve conforme a la invención porque la matriz aglomerante amorfa contiene por cada mol de óxido alcalino más de 25 moles de dióxido de silicio, porque, además, la matriz aglomerante amorfa por cada 1000 g de dióxido de silicio contiene homogéneamente distribuidos desde 10 g a 150 g de un aditivo hidrofugante integrado que contiene silicona y porque la masa de silicato contiene, además, por cada 1000 g de dióxido de silicio desde 400 g a 7000 g de material de carga, cuyas partículas poseen un grosor de menos de 200 \mum.

Cuando se menciona aquí óxido alcalino, ello corresponde al dato habitual en los análisis de silicatos del contenido en metal como óxido, aunque el metal realmente esté presente en forma de un compuesto químico como un silicato o similar.

La matriz aglomerante contiene una proporción muy elevada de dióxido de silicio, es decir más de 25 moles de dióxido de silicio por cada mol de óxido alcalino, preferentemente de 50 a 500 moles de dióxido de silicio por cada mol de óxido alcalino. Por ello, la masa de silicato conforme a la invención es extremadamente estable frente a los ataques mencionados al establecer la misión y, a pesar de ello, se puede aportar sobre un sustrato en forma de una mezcla acuosa de silicato. En virtud de su bajo contenido en álcali la mezcla de silicato utilizada para la preparación de la masa de silicato es estable al almacenamiento en un recipiente cerrado durante más de seis meses sin perjuicio para sus propiedades. Al sustraerle agua, la mezcla de silicato endurece ya a temperatura ambiente, para dar una masa de silicato sólida insoluble en agua, sin que sean necesarios agentes químicos de endurecimiento. Sin embargo, éstos se pueden añadir en el caso de desear un endurecimiento muy rápido.

La adición del aditivo hidrófugante ya en pequeña cantidad provoca una fuerte reducción en la absorción de agua de la masa de silicato endurecida, una mejora de la resistencia a los agentes atmosféricos y una muy buena integración de los materiales de carga y de los pigmentos eventualmente añadidos a la masa de silicato endurecida. En el ensayo de manchado, habitual en la técnica de colorantes, es decir el frotamiento de la superficie con un trapo, no se aprecia en el trapo huella alguna de pigmento y/o de material de carga incluso después de la exposición a los agentes atmosféricos. A causa de la pequeña proporción de aditivo hidrofugante, el SIO_{2} forma siempre la fase continua en la matriz aglomerante.

El aditivo hidrofugante que contiene silicona presenta preferentemente grupos reactivos, que posibilitan la integración en la matriz aglomerante. Se recomienda añadir un polisiloxano.

Los polisiloxanos se integran de forma muy sólida y duradera en la matriz aglomerante cuando contienen grupos reactivos. Especialmente ventajosos son los alquilpolisiloxanos con grupos funcionales alcoxi y/o hidroxi.

Como mejor se consiguen los efectos beneficiosos anteriormente descritos, es cuando el polisiloxano presenta predominantemente cadenas lineales de siloxano con un grado de ramificación de bajo a medio. Mientras los polisiloxanos puramente lineales presentan una consistencia aceitosa y los siloxanos altamente ramificados una consistencia dura de tipo resina, los polisiloxanos especialmente adecuados se caracterizan por una alta flexibilidad.

La masa de silicato se puede adecuar de manera óptima al campo de aplicación previsto por adición de distintos materiales de carga. Como consecuencia de la adición de materiales de carga de finas partículas, entre las partículas del material de carga quedan tan solo espacios intermedios muy pequeños, que son llenados por el aglomerante. Por ello, la masa de silicato está exenta de grietas. El grosor de las partículas de material de carga es preferentemente menor que 40 \mum. Los datos del espesor en el caso de partículas en forma de esferas y de fibras se refieren a su diámetro.

La masa de silicato es especialmente estable frente al ataque de ácidos, cuando el material de carga también es resistente a los ácidos. Como materiales de carga cristalinos son preferibles cuarzo o silicatos. Como material de carga amorfo es preferible la harina de vidrio.

Se sobreentiende, que como material de carga también se pueden añadir mezclas de distintas sustancias cristalinas y/o amorfas. Seleccionando los materiales de carga adecuados se puede adaptar el coeficiente de dilatación térmica de un recubrimiento formado por masa de silicato endurecida al coeficiente de dilatación del sustrato, de modo que en el caso de cambios de temperatura no se produzcan grietas algunas en el recubrimiento.

Una masa de silicato especialmente exenta de grietas, con superficie lisa, se obtiene cuando la matriz aglomerante contiene un material de carga cristalino de la clase de los silicatos estratificados. Por ejemplo, el material de carga puede consistir en mica o en una mezcla de distintos silicatos estratificados.

La masa de silicato posee una resistencia a la tracción especialmente elevada cuando contiene material de carga en forma de fibras.

La masa de silicato se puede colorear con pigmentos colorantes para adaptarla a un color deseado. Como pigmentos son adecuados los pigmentos minerales tales como óxido de hierro o dióxido de titanio. Se entiende que para la coloración también se pueden utilizar materiales de carga coloreados, en especial harina de vidrio de color. También se pueden emplear pigmentos orgánicos tales como ftalocianina, quinacridona o similares, cuando éstos se aportan según el documento DE-C 195 33 081.

A continuación se describe un procedimiento preferido para la preparación de la masa de silicato conforme a la invención.

Para la preparación de la masa de silicato se utiliza una mezcla acuosa de silicato, que se seca a continuación. La mezcla acuosa de silicato puede contener un sol de sílice alcalino con más de 25 moles de dióxido de silicio por cada mol de óxido alcalino y un contenido en dióxido de silicio en el intervalo de 15 a 65 por ciento en peso, preferentemente 30 a 60 por ciento en peso, así como por cada 1000 g de dióxido de silicio, homogéneamente distribuidos, 10 g a 150 g de un aditivo integrable hidrofugante que contenga silicona, para la formación de la matriz aglomerante amorfa y, por cada 1000 g de dióxido de silicio, 400 g a 7000 g de material de carga con un grosor inferior a 200 \mum.

Se comprobó, que para conseguir una alta estabilidad en el almacenamiento de la mezcla acuosa de silicato, el valor del pH del sol de sílice tiene que estar ajustado a la proporción de aditivo hidrofugante. Para un bajo contenido en aditivo hidrofugante se puede añadir un sol de sílice con 500 moles de dióxido de silicio por cada mol de óxido alcalino. Para contenidos superiores en aditivo hidrofugante la proporción de óxido alcalino puede ser mayor.

Las partículas del sol de sílice muestran ventajosamente por término medio una superficie específica (BET) en el intervalo de 35 m^{2}/g a 600 m^{2}/g, preferentemente de 50 m^{2}/g a 300 m^{2}/g. Especialmente ventajosa es una superficie específica media (BET) de 160 m^{2}/g.

Especialmente adecuado es un sol de sílice cuyas partículas presentan al menos una distribución bimodal de tamaños de partículas. De esta manera se obtiene una masa de silicato especialmente resistente a los agentes atmosféricos.

Se ha acreditado como adecuado un sol de sílice bimodal, en el cual aproximadamente el 40 al 80% en peso de las partículas presentan una superficie específica (BET) en el intervalo de 30 m^{2}/g a 100 m^{2}/g y aproximadamente el 20 al 60% en peso de las partículas presentan una superficie específica (BET) en el intervalo de 200 m^{2}/g a 600 m^{2}/g. Preferible es un sol de sílice bimodal, en el cual aproximadamente el 60% de las partículas presentan una superficie específica (BET) de 50 m^{2}/g y aproximadamente el 40% de las partículas, una superficie específica (BET) de 300 m^{2}/g.

Para la preparación de una masa de silicato coloreada la mezcla acuosa de silicatos puede contener pigmentos colorantes. Los pigmentos colorantes inorgánicos se pueden introducir directamente en la mezcla acuosa de silicato.

Es posible la coloración con pigmentos colorantes orgánicos tales como ftalocianina, quinacridona o similares, cuando a la mezcla acuosa de silicato se añade el pigmento colorante orgánico que está disperso en una dispersión acuosa de polímero compatible con la mezcla de silicatos. Como dispersiones de polímero son adecuadas en especial las dispersiones acuosas de polímero a base de acrilato de estireno y/o de acrilato puro. La proporción en peso de pigmento colorante orgánico a polímero no debe sobrepasar el valor 1. En virtud de su integración en la dispersión de polímero el pigmento colorante orgánico queda fijado a la matriz de forma duradera.

La masa de silicato puede servir de recubrimiento superficial, por ejemplo como capa protectora resistente a los agentes atmosféricos cuando la mezcla acuosa de silicato anteriormente descrita se aporta sobre un sustrato y se seca. El recubrimiento presenta una porosidad de menos del 20%.

La aportación de la mezcla acuosa de silicato para recubrir un sustrato se puede llevar a cabo a brocha, con rodillo, por vertido, por inmersión o preferentemente por pulverización. Propiedades óptimas de elaboración se pueden conseguir por adición de aditivos comerciales tales como espesantes, coadyuvantes de dispersión, desespumantes y/o agentes reticulantes. A continuación, en el secado subsiguiente, la mezcla acuosa de silicato endurece para dar lugar a una masa de silicato que forma el recubrimiento. El sustrato puede ser, por ejemplo, metal, hormigón reciente, o una base mineral dura tal como hormigón fraguado o revoque. También se forma un recubrimiento cerrado sobre una superficie porosa como la de hormigón poroso, el cual rechaza el agua, pero es permeable al vapor de agua.

El sustrato puede ser una teja para tejados. En virtud de la baja temperatura en la preparación de la masa de silicato, ésta es especialmente adecuada para el recubrimiento de tejas de hormigón para tejados. Por término medio, el espesor del recubrimiento se puede encontrar entre 20 \mum y 2 mm, preferentemente el espesor es de 0,1 mm.

La masa de silicato conforme a la invención también es notablemente adecuada para el recubrimiento de granulados, arenas o materiales de carga para efectos decorativos.

La masa de silicato no sólo es adecuada para recubrimientos, sino también para muchas aportaciones para las que actualmente se utilizan otros materiales, por ejemplo para rellenar e impermeabilizar juntas o para pegar entre sí materiales de construcción. Se ha comprobado, que una masa de silicato conforme a la invención que contiene como material de carga harina de chamota, es capaz de sustituir a la hasta ahora habitual masilla para juntas que se utiliza al colocar los tubos internos de chimeneas. En este caso, resulta especialmente ventajosa la alta resistencia a la temperatura y la buena resistencia a los ácidos de la masa de silicato endurecida. Los ensayos han mostrado sorprendentemente, que incluso después de cocer a fondo una chimenea, donde se puede dar una temperatura de hasta 1.100ºC, siguen manteniéndose garantizadas la estanqueidad y la resistencia de las juntas. Para estas aplicaciones son preferibles las masas de silicato con una pequeña proporción de aditivo hidrofugante.

La masa de silicato se puede utilizar, además, para conseguir motivos decorativos u ornamentales. Utilizando mezclas de silicato con colores diferentes se puede conseguir un efecto marmóreo en la masa de silicato.

A continuación se describirá con ayuda de 22 ejemplos de ejecución la preparación de masas de silicato, que tienen distinta composición, y su aportación.

Los soles de sílice que se describen a continuación son productos de la razón social Bayer AG, Leverkusen. En la descripción de los polisiloxanos se indican los símbolos habituales para las unidades estructurales de la silicona tal como se describen, por ejemplo, en el libro de Walter Noll "Chemie und Technologie der Silicone", Verlag Chemie, Weinheim, 1968, página 3. Con "M" se designan las unidades estructurales monofuncionales de los organopolisiloxanos, con "D" las difuncionales, con "T" las trifuncionales y con "Me" los grupos metilo. Las preparaciones de polisiloxanos que se describen a continuación son productos de la razón social GE Bayer Silicones GmbH & CO KG, Leverkusen.

Ejemplo de ejecución 1

En 360 g de un sol acuoso de sílice con un contenido en SiO_{2} de 50% en peso, una relación molar de 190 moles de SiO_{2} por cada mol de Na_{2}O y un tamaño medio de partículas con una superficie específica (BET) de 150 m^{2}/g, con una distribución bimodal del tamaño de las partículas, en el cual el 60% en peso de las partículas del sol posee una superficie específica (BET) de 50 m^{2}/g, y el 40% en peso una superficie específica (BET) de 300 m^{2}/g, se mezclaron por agitación, como pigmento colorante, 20 g de pigmento de óxido de hierro rojo con un tamaño de partículas inferior a 1 \mum. Después, como material de carga, se añadieron 160 g de mica con un tamaño medio de partículas de 35 \mum y se dispersó durante 10 minutos con ayuda de una disolvedora (Dissolver) a alta velocidad tangencial de 12 m/s a 15 m/s. A continuación se añadieron como aditivo hidrofugante 40 g de una dispersión acuosa con un contenido de 50% en peso de alquilpolisiloxano hidroxifuncional con un grado de ramificación de bajo a medio y se mezclaron a baja velocidad tangencial de aproximadamente 3 m/s. Como alquilpolisiloxano hidroxifuncional se utilizó "Baysilone Impregnieremulsion 3657" con la estructura T(Me)_{60}D(Me)_{40}.

Se puso de manifiesto, que es posible realizar la dispersión de pigmento y material de carga de manera más rápida a una viscosidad más elevada. Por ello, en el caso del ejemplo de ejecución 2 se dispusieron al principio sólo 2/3 de la cantidad total de sol de sílice y, después de dispersar el pigmento y el material de carga, se añadió el tercio restante de la cantidad total de sol de sílice.

Ejemplo de ejecución 2

En 240 g del sol de sílice acuoso descrito en el ejemplo de ejecución 1 se incorporaron por agitación como pigmento colorante 20 g de pigmento de óxido de hierro rojo con un tamaño de partículas inferior a 1 \mum. A continuación, como material de carga se añadieron 160 g de mica con un tamaño medio de partículas de 35 \mum y se dispersaron durante 5 minutos con ayuda de una disolvedora a alta velocidad tangencial de 12 m/s a 15 m/s. Después se añadieron y mezclaron a baja velocidad tangencial de aproximadamente 3 m/s otros 120 g del sol de sílice acuoso y como aditivo hidrofugante 40 g de la dispersión acuosa de alquilpolisiloxano descrita en el ejemplo de ejecución 1.

En ambos casos se obtuvo respectivamente una sedimentación estable, viscosa, de mezcla de silicato, que se pudo almacenar durante más de tres meses en un recipiente cerrado sin variación de sus propiedades.

Puesto que la mica actúa como tixótropo y, por consiguiente, como espesante, con la proporción relativamente baja de material de carga se consiguió una viscosidad favorable para la elaboración.

En un primer ensayo de recubrimiento la mezcla de silicato se aportó sobre una teja para tejados, de hormigón fraguado, por medio de una pistola pulverizadora en forma de una capa fina y homogénea. La capa ya estaba seca al tacto después de 2 horas a la temperatura ambiente y tras aproximadamente 24 horas a la temperatura ambiente estaba completamente endurecida.

En un segundo ensayo de recubrimiento la mezcla de silicato se aportó sobre una teja para tejados, de hormigón sin fraguar, por medio de una pistola pulverizadora en forma de una capa fina y homogénea. El endurecimiento completo de la capa tuvo lugar juntamente con el fraguado de la teja para tejados en el espacio de 6 horas a 60ºC en atmósfera húmeda.

En los dos ensayos de recubrimiento se obtuvo un recubrimiento rojo, exento de defectos, homogéneo, con brillo sedoso y con un espesor medio de 100 \mum. Las gotas de agua forman perlas que resbalan sobre la superficie y prácticamente no penetran dentro del recubrimiento. El recubrimiento es estable frente a los agentes atmosféricos.

En todos los ejemplos de recubrimiento siguientes la mezcla de silicato se aportó sobre tejas para tejados, de hormigón fraguado.

Ejemplo de ejecución 3

Este ejemplo de ejecución corresponde al ejemplo de ejecución 2, pero como aditivo hidrofugante se utilizaron
40 g de "Baysilone Impregnieremulsión 3641", una dispersión acuosa con un contenido en alquilpolisiloxano hidroxifuncional de 50% en peso, con la estructura T(Me)_{87}D(Me)_{10}M(Me)_{3}. Un recubrimiento preparado con esta mezcla de silicato era estable a los agentes atmosféricos, pero en el cambio hielo-deshielo algo menos estable que en el ejemplo de ejecución 2. La absorción de agua era baja, pero mayor que en el ejemplo de ejecución 2.

Ejemplo de ejecución 4

Este ejemplo de ejecución corresponde al ejemplo de ejecución 2, pero como aditivo hidrofugante se utilizaron
60 g de "Baysilone Impregnieremulsión LD", una dispersión acuosa con un contenido en alquilpolisiloxano metoxifuncional de 33% en peso, con la estructura T(Me)_{n}D(Me/Dodecil)_{n} con n = 1 a 10. Un recubrimiento preparado con esta mezcla de silicato era estable a los agentes atmosféricos, pero en el cambio hielo-deshielo algo menos estable que en el ejemplo de ejecución 2. La absorción de agua era baja, pero mayor que en el ejemplo de ejecución 2. Las gotas de agua se separaban en forma de perlas.

Ejemplo de ejecución 5

Este ejemplo de ejecución corresponde al ejemplo de ejecución 2, pero como aditivo hidrofugante se utilizaron 35 g de una dispersión acuosa con un contenido en dimetilpolisiloxano de 60% en peso, con una viscosidad de
500 mPa.s. Un recubrimiento preparado con esta mezcla de silicato era comparable al del ejemplo de ejecución 2, pero se podía apreciar una mayor tendencia a manchar.

Ejemplo de ejecución 6

Este ejemplo de ejecución corresponde al ejemplo de ejecución 2, pero como aditivo hidrofugante en lugar de alquilpolisiloxano hidroxifuncional se utilizaron 80 g de "Baysilone Impregniermittel SK", una solución acuosa al 25% de metil-siliconato de potasio. Un recubrimiento preparado con esta mezcla de silicato era estable a los agentes atmosféricos, pero en el cambio hielo-deshielo algo menos estable que en el ejemplo de ejecución 2. La absorción de agua era baja, pero claramente mayor que en el ejemplo de ejecución 2.

En virtud de los resultados obtenidos en los ejemplos de ejecución 2 a 6, en los ejemplos de ejecución siguientes se utilizó el alquilpolisiloxano hidroxifuncional empleado en los ejemplos de ejecución 1 y 2, con la estructura
T(Me)_{60}D(Me)_{40}.

Ejemplos de ejecución 7 a 11

En los ejemplos de ejecución 7 a 11, que se describen a continuación, se varió la proporción de dispersión de alquilpolisiloxano hidrofugante.

Para las mezclas de silicatos se utilizó el mismo sol de sílice acuoso y la misma dispersión de alquilpolisiloxano que en el ejemplo de ejecución 1. En 2/3 de la cantidad total de sol de sílice acuoso se mezclaron por agitación como pigmento colorante 20 g de pigmento de óxido de hierro rojo con un tamaño de partículas inferior a 1 \mum. A continuación se añadieron como material de carga 400 g de harina de cuarzo con un tamaño medio de partículas de 30 \mum y, como espesante, 1,4 g de Bentone EW de la razón social Rheox GmbH, Leverkusen, y se dispersaron durante 5 minutos con ayuda de una disolvedora a alta velocidad tangencial de 12 m/s a 15 m/s. Bentone EW es un silicato estratificado de magnesio altamente purificado. A continuación se añadieron y mezclaron a menor velocidad tangencial de aproximadamente 3 m/s, la tercera parte restante del sol de sílice acuoso y, como aditivo hidrofugante, la dispersión acuosa de alquilpolisiloxano.

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Ejemplo de ejecución 7

La mezcla de silicato contenía 360 g de sol de sílice y 40 g de dispersión de alquilpolisiloxano. El resultado es comparable con el del ejemplo de ejecución 2: un recubrimiento totalmente endurecido presentaba una absorción de agua muy baja y una formación de perlas muy clara de las gotas de agua. A causa del distinto material de carga la superficie es más resistente a los arañazos, pero más mate que en el ejemplo de ejecución 2.

Ejemplo de ejecución 8

La mezcla de silicato contenía 320 g de sol de sílice y 80 g de dispersión de alquilpolisiloxano. El contenido más alto en dispersión de alquilpolisiloxano provocó en un recubrimiento totalmente endurecido una absorción de agua aún menor, pero la dureza del recubrimiento era más baja que en el ejemplo de ejecución 7.

Ejemplo de ejecución 9

La mezcla de silicato contenía 380 g de sol de sílice y 20 g de dispersión de alquilpolisiloxano. Un recubrimiento totalmente endurecido presentaba en comparación con el ejemplo de ejecución 7 una absorción de agua algo mayor y una clara formación de perlas de las gotas de agua.

Ejemplo de ejecución 10

La mezcla de silicato contenía 390 g de sol de sílice y 10 g de dispersión de alquilpolisiloxano. Un recubrimiento totalmente endurecido presentaba en comparación con el ejemplo de ejecución 9 una absorción de agua aún mayor y una formación menos clara de perlas de las gotas de agua.

Ejemplo de ejecución 11

Este ejemplo de ejecución se llevó a cabo como un ensayo de comparación sin aditivo hidrofugante. La mezcla de silicato contenía 400 g de sol de sílice y nada de dispersión de alquilpolisiloxano. Un recubrimiento totalmente endurecido absorbía agua y las gotas de agua no forman perlas. En la prueba de manchado el recubrimiento no era resistente.

Los ejemplos de ejecución 7 a 11 han mostrado, que con contenido creciente en alquilpolisiloxano disminuyen la dureza y la intensidad de color. El mejor resultado se alcanzó según el ejemplo de ejecución 7.

Ejemplo de ejecución 12

Para las mezclas de silicato se emplearon el mismo sol de sílice acuoso y la misma dispersión acuosa de alquilpolisiloxano que en el ejemplo de ejecución 1. A 360 g del sol acuoso de sílice se incorporaron por agitación, como pigmento colorante, 20 g de pigmento de óxido de hierro rojo con un tamaño de partículas inferior a 1 \mum. Después, como material de carga, se añadieron 550 g de harina de cuarzo con un tamaño medio de partículas de 30 \mum y se dispersó durante 10 minutos con ayuda de una disolvedora a alta velocidad tangencial de 12 m/s a 15 m/s. Después, se incorporaron por agitación 6 g de solución de KOH al 50% como fluidizante, de manera que se alcanzó una relación molar de 70 moles de SiO_{2} por cada mol de óxido alcalino.

A continuación se añadieron 40 g de la dispersión acuosa de alquilposiloxano y se mezclaron a baja velocidad tangencial de aproximadamente 3 m/s. Un recubrimiento preparado con esta mezcla era mineralmente mate y muy resistente.

Ejemplo de ejecución 13

Para las mezclas de silicatos se emplearon el mismo sol de sílice acuoso y la misma dispersión acuosa de alquilpolisiloxano que en el ejemplo de ejecución 1. A 360 g del sol acuoso de sílice se incorporaron por agitación como pigmento colorante 20 g de pigmento de óxido de hierro rojo con un tamaño de partículas inferior a 1 \mum. Después, como material de carga, se añadieron 550 g de harina de cuarzo con un tamaño medio de partículas de 30 \mum y se dispersó durante 10 minutos con ayuda de una disolvedora a alta velocidad tangencial de 12 m/s a 15 m/s. Después se incorporaron por agitación 10 g de solución de KOH al 50% como fluidizante, de manera que se alcanzó una relación molar de 50 moles de SiO_{2} por cada mol de óxido alcalino. A continuación se añadieron 40 g de la dispersión acuosa de alquilposiloxano y se mezclaron a baja velocidad tangencial de aproximadamente 3 m/s. Un recubrimiento preparado con esta mezcla era mineralmente mate y muy resistente.

Ejemplo de ejecución 14

Para las mezclas de silicatos se emplearon el mismo sol de sílice acuoso y la misma dispersión acuosa de alquilpolisiloxano que en el ejemplo de ejecución 1. A 360 g del sol acuoso de sílice se incorporaron por agitación, como pigmento colorante, 20 g de pigmento de óxido de hierro rojo con un tamaño de partículas inferior a 1 \mum. Después, como material de carga, se añadieron 140 g de mica con un tamaño medio de partículas de 35 \mum y se dispersó durante 10 minutos con ayuda de una disolvedora a alta velocidad tangencial de 12 m/s a 15 m/s. Después se incorporaron por agitación 21 g de solución de KOH al 50% como fluidizante, de manera que se alcanzó una relación molar de 26 moles de SiO_{2} por cada mol de óxido alcalino. A continuación se añadieron 40 g de la dispersión acuosa de alquilposiloxano y se mezclaron a baja velocidad tangencial de aproximadamente 3 m/s. Se obtuvo una mezcla de silicato relativamente fluida. Un recubrimiento preparado con esta mezcla era de un fuerte brillo sedoso.

Ejemplo de ejecución 15

La mezcla de silicatos corresponde a la del ejemplo de ejecución 7, pero como espesante en lugar de Bentone EW se emplearon 0,5 g de Kelzan de la razón social Monsanto, Hamburgo. Kelzan es un espesante orgánico. La relación molar fue de 190 moles de SiO_{2} por cada mol de Na_{2}O. En comparación con el espesante inorgánico empleado en el ejemplo de ejecución 7, con menor adición de espesante se alcanzó una viscosidad de la mezcla de silicato, comparable.

Ejemplo de ejecución 16

Para las mezclas de silicatos se emplearon el mismo sol de sílice acuoso y la misma dispersión acuosa de alquilpolisiloxano que en el ejemplo de ejecución 1. A 380 g del sol acuoso de sílice se incorporaron por agitación, como pigmento colorante, 20 g de pigmento de óxido de hierro rojo con un tamaño de partículas inferior a 1 \mum. Después, como material de carga, se añadieron 360 g de harina de cuarzo con un tamaño medio de partículas de 30 \mum y 40 g de fibras de wollastonita en forma de agujas con un diámetro inferior a 200 \mum y se dispersó durante 10 minutos con ayuda de una disolvedora a alta velocidad tangencial de 12 m/s a 15 m/s. La longitud de las fibras de wollastonita era superior a 20 veces el diámetro. A continuación, como aditivo hidrofugante, se añadieron 20 g de la dispersión acuosa de alquilpolisiloxano y se mezclaron a baja velocidad tangencial de aproximadamente 3 m/s. Un recubrimiento preparado a partir de esta mezcla de silicato presentaba una resistencia especialmente alta a las heladas como consecuencia del refuerzo de las fibras.

Ejemplo de ejecución 17

A 380 g de un sol de sílice acuoso con un contenido en SiO_{2} del 30% en peso, una relación molar de 140 moles de SiO_{2} por cada mol de Na_{2}O y un tamaño medio de partículas con una superficie específica (BET) de 300 m^{2}/g, se incorporaron por agitación como pigmento colorante 20 g de pigmento de óxido de hierro rojo con un tamaño de partículas inferior a 1 \mum. Después, como material de carga, se añadieron 500 g de harina de cuarzo con un tamaño medio de partículas de 30 \mum y como espesante 1 g de Bentone EW y se dispersaron durante 10 minutos con ayuda de una disolvedora a alta velocidad tangencial de 12 m/s a 15 m/s. A continuación se añadieron como aditivo hidrofugante 20 g de la dispersión acuosa de alquilpolisiloxano descrito en el ejemplo de ejecución 1 y se mezclaron a baja velocidad tangencial de 3 m/s. El empleo del sol de sílice de partículas muy finas con sólo 30% de contenido de materia sólida, junto con la elevada proporción de material de carga, dio como resultado un recubrimiento mineralmente mate.

Ejemplo de ejecución 18

A 240 g de un sol de sílice acuoso, con un contenido en SiO_{2} del 50% en peso, una relación molar de 344 moles de SiO_{2} por cada mol de Na_{2}O y un tamaño medio de partículas con una superficie específica (BET) de 140 m^{2}/g con una distribución trimodal de tamaños de partículas, en la cual 60% en peso de las partículas del sol presentan una superficie específica (BET) de 50 m^{2}/g, 30% en peso una superficie específica (BET) de 200 m^{2}/g y 10% en peso una superficie específica (BET) de 500 m^{2}/g, se incorporaron por agitación como pigmento colorante 20 g de pigmento de óxido de hierro rojo con un tamaño de partículas inferior a 1 \mum. A continuación se añadieron como material de carga 400 g de harina de cuarzo con un tamaño medio de partículas de 30 \mum y como espesante 1,4 g de Bentone EW y se dispersaron durante 5 minutos con ayuda de una disolvedora a alta velocidad tangencial de 12 m/s a 15 m/s. Después se añadieron y mezclaron a baja velocidad tangencial de 3 m/s otros 140 g del sol de sílice acuoso y, como aditivo hidrofugante, 20 g de la dispersión acuosa de alquilpolisiloxano descrita en el ejemplo de ejecución 1. El empleo del sol de sílice trimodal con el 50% de contenido en materia sólida y la relativamente alta proporción molar de SiO_{2} respecto a Na_{2}O produjo después del endurecimiento total un revestimiento de brillo débil, especialmente resistente al manchado en el ensayo de frotamiento.

Ejemplo de ejecución 19

A 240 g de un sol de sílice acuoso, con un contenido en SiO_{2} del 55,5% en peso, una relación molar de 172 moles de SiO_{2} por cada mol de Na_{2}O y un tamaño medio de partículas con una superficie específica (BET) de 140 m^{2}/g con una distribución bimodal de tamaños de partículas, en la cual 70% en peso de las partículas del sol presentan una superficie específica (BET) de 50 m^{2}/g y 30% en peso una superficie específica (BET) de 200 m^{2}/g, se incorporaron por agitación como pigmento colorante 20 g de pigmento de óxido de hierro rojo con un tamaño de partículas inferior a 1 \mum. A continuación se añadieron como material de carga 320 g de harina de cuarzo con un tamaño medio de partículas de 30 \mum y se dispersaron durante 5 minutos con ayuda de una disolvedora a alta velocidad tangencial de 12 m/s a 15 m/s. Después se añadieron y mezclaron a baja velocidad tangencial de 3 m/s otros 120 g del sol de sílice acuoso y como aditivo hidrofugante 40 g de la dispersión acuosa de alquilpolisiloxano descrito en el ejemplo de ejecución 1. El empleo del sol de sílice bimodal con el 55,5% de contenido en materia sólida y la relativamente baja proporción de material de carga produjo después del endurecimiento total un revestimiento de brillo especialmente fuerte.

Ejemplo de ejecución 20

Para las mezclas de silicatos se emplearon el mismo sol de sílice acuoso y la misma dispersión acuosa de polisiloxano que en el ejemplo de ejecución 1. A 360 g de sol de sílice acuoso se incorporaron por agitación 40 g del pigmento blanco no revestido Bayertitan A de la razón social Bayer AG, Leverkusen, con un contenido en dióxido de titanio de 99% y un tamaño de partículas inferior a 1 \mum. A continuación, como material de carga se añadieron 360 g de harina de piedra caliza Calibrite SL de la razón social Omya, Colonia, con un tamaño medio de partículas de 20 \mum y 40 g de mica con un tamaño medio de partículas de 35 \mum, así como 2 g de Kelcan y 2 g de Bentone EW y se dispersaron durante 5 minutos con ayuda de una disolvedora a alta velocidad tangencial de 12 m/s a 15 m/s. Después se añadieron y mezclaron a baja velocidad tangencial de 3 m/s, 40 g de la dispersión acuosa de alquilpolisiloxano. Esta mezcla de silicato se empleó como pintura para fachadas y formó un revoque del cemento, de fuerte color blanco, mineralmente mate, resistente al manchado y resistente a los agentes atmosféricos.

Ejemplo de ejecución 21

Para las mezclas de silicatos se emplearon el mismo sol de sílice acuoso y la misma dispersión acuosa de polisiloxano que en el ejemplo de ejecución 1. A 380 g de sol de sílice acuoso se añadieron como material de carga 1060 g de harina de cuarzo con un tamaño de partículas de 30 \mum y 160 g de Mikrosilika UP 983 de la razón social Elkem GmbH, Düsseldorf, con un tamaño de partículas inferior a 45 \mum y se dispersaron durante 5 minutos con ayuda de una disolvedora a alta velocidad tangencial de 12 m/s a 15 m/s. A continuación, se añadieron 20 g de la dispersión acuosa de alquilpolisiloxano y se dispersaron durante 5 minutos con ayuda de una disolvedora a baja velocidad tangencial de 3 m/s. Esta masa de silicato con un contenido en materia sólida muy alto, se utilizó como masa viscosa con buena capacidad de fluencia, para fabricar cuerpos moldeados macizos. Se fabricaron cuerpos monolíticos en forma de placas, que reproducían exactamente los contornos del molde, estaban exentos de grietas y presentaban una porosidad muy baja.

Ejemplo de ejecución 22

En 400 g del sol de sílice bimodal descrito en el ejemplo de ejecución 1, que contenía 5% de etilenglicol para mejorar las propiedades de elaboración y la estabilidad en el almacenamiento a bajas temperaturas de hasta -5ºC, se dispersaron durante 5 minutos, con ayuda de una disolvedora, a alta velocidad tangencial de 12 m/s a 15 m/s, 900 g de harina de chamota como material de carga con un tamaño de partículas inferior a 100 \mum y, como espesante, 2,4 g de Bentone EW. A continuación se añadieron 20 g de la dispersión acuosa de alquilpolisiloxano descrita en el ejemplo de ejecución 1 y se mezclaron a baja velocidad tangencial de 3 m/s. La masa de silicato así obtenida es una pasta viscosa, que se puede elaborar, por ejemplo, con una espátula.

Esta pasta es especialmente adecuada para la unión de los tubos interiores de chamota en la reparación de chimeneas de casas.

A las dos secciones de tubos de chamota con un diámetro de 170 mm y un espesor de pared de 15 mm, cortados por la mitad de su largura, se aplicó sobre cada superficie frontal una fina capa de la masa de silicato descrita anteriormente, se colocaron una sobre otra las secciones de los tubos y se retiró rascando la masa de silicato que se expandía lateralmente hacia fuera. Después del secado durante 24 horas a la temperatura ambiente, en el ensayo de flexión sobre tres puntos, para una distancia de los puntos de apoyo de 250 mm, se determinó una carga de rotura superior a 1.500 N. La resistencia de la unión no resulta claramente perjudicada, ni por el almacenamiento en agua ni por recocido a temperaturas de hasta 1.100ºC. La unión es resistente a los ácidos.

Claims

1. Masa de silicato, que presenta una matriz aglomerante amorfa que contiene al menos un óxido alcalino y dióxido de silicio, en la cual

-: el óxido alcalino es óxido de litio, óxido de sodio y/o óxido de potasio;

-: la matriz aglomerante amorfa contiene por cada mol de óxido alcalino más de 25 moles de dióxido de silicio,

-: la masa de silicato contiene, además, por cada 1000 g de dióxido de silicio 400 g a 7000 g de material de carga, cuyas partículas poseen un grosor menor de 200 \mum,

-: la matriz aglomerante amorfa contiene, además, por cada 1000 g de dióxido de silicio 10 g a 150 g, distribuidos homogéneamente, de un alquilpolisiloxano hidroxifuncional integrado.

2. Masa de silicato según la reivindicación 1, caracterizada porque el alquilpolisiloxano es una resina, que posee una elevada proporción de cadenas lineales de polisiloxano con un grado de ramificación de bajo a medio.

3. Masa de silicato según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizada porque el material de carga es resistente a los ácidos.

4. Masa de silicato según al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el material de carga es cristalino, preferentemente cuarzo o un silicato.

5. Masa de silicato según al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el material de carga es amorfo, preferentemente harina de vidrio.

6. Masa de silicato según al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque ésta contiene pigmentos colorantes.

7. Procedimiento para la fabricación de la masa de silicato según al menos una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se utiliza una masa de silicato acuosa y se seca, conteniendo la masa de silicato acuosa un sol de sílice alcalino con más de 25 moles de de dióxido de silicio por cada mol de óxido alcalino y un contenido en dióxido de silicio en el intervalo de 15 a 65 por ciento en peso, preferentemente 30 a 60 por ciento en peso, así como por cada 1000 g de dióxido de silicio, uniformemente distribuidos, 1 g a 150 g de un alquilpolisiloxano hidroxifuncional integrado, para la formación de la matriz amorfa, y por cada 1000 g de dióxido de silicio 400 g a 700 g de material de carga, cuyas partículas poseen un espesor inferior a 200 \mum.

8. Procedimiento para la fabricación de la masa de silicato según la reivindicación 7, caracterizado porque las partículas del sol de sílice poseen por término medio una superficie específica (BET) en el intervalo de 35 m^{2}/g a 600 m^{2}/g, preferentemente de 50 m^{2}/g a 300 m^{2}/g.

9. Procedimiento para la fabricación de la masa de silicato según la reivindicación 7 o 8, caracterizado porque las partículas del sol de sílice poseen una distribución de tamaño de partículas al menos bimodal.

10. Procedimiento para la fabricación de la masa de silicato según la reivindicación 9, caracterizado porque aproximadamente 40 a 80% en peso de las partículas posee una superficie específica (BET) en el intervalo de 30 m^{2}/g a 100 m^{2}/g y aproximadamente 20 a 60% en peso de las partículas, una superficie específica (BET) en el intervalo de 200 m^{2}/g a 600 m^{2}/g.

11. Procedimiento para la fabricación de la masa de silicato según una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque la mezcla acuosa de silicato contiene además pigmentos colorantes.

12. Utilización de la masa de silicato según al menos una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque una masa de silicato acuosa se aporta como recubrimiento sobre un sustrato y se seca.

13. Utilización de la masa de silicato según la reivindicación 12, caracterizada porque el sustrato es una teja para tejados.

14. Utilización de la masa de silicato según la reivindicación 12 caracterizada porque el espesor del recubrimiento por término medio está comprendido entre 20 \mum y 2 mm, preferentemente 0,1 mm.