ES2561730B2 - Composición de yeso térmicamente aislante - Google Patents

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Abstract

Composición de yeso térmicamente aislante.#La presente invención se refiere a una composición de yeso térmicamente aislante, al método de protección de la misma y a las placas obtenidas con la composición.

Description

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DESCRIPCION
Composition de yeso termicamente aislante
La presente invention se refiere a una composicion de yeso termicamente aislante. La invention se enmarca en los sectores de materiales de construction, lanas minerales y materiales aislantes, prefabricacion de placas de yeso, divisiones interiores de edificios y falsos techos.
Antecedentes de la invencion
La necesidad de buscar formas de acondicionamiento pasivo, en que el ahorro energetico tenga un componente importante es fundamental, ya que no solo permite reducir gastos, sino tambien limitar el uso de los combustibles tradicionales.
Por ello, el uso de los materiales aislantes termicos tiene un papel primordial en edification ya que supone un ahorro en la utilization de energia y la mejora del confort termico, reduciendo las perdidas de energia y favoreciendo por lo tanto el acondicionamiento pasivo del recinto. Los materiales aislantes termicos son productos naturales o sinteticos, que presentan una elevada resistencia al paso del calor. Ademas la mayoria de los aislantes producen tambien una mejora en el aislamiento acustico del edificio y, en algunos casos como el de las lanas minerales, en la protection contra el fuego. Existen en el mercado una gran variedad de materiales aislantes con diferencias entre ellos, siendo los principales materiales aislantes termicos utilizados en construccion; las espumas de poliuretano, poliestireno expandido, poliestireno extruido y lanas minerales.
Las lanas minerales tienen una gran aceptacion en el mercado gracias a que presentan un precio muy competitivo y son aplicables en multiples situaciones, tanto en obra nueva como en rehabilitation de edificios. Debido a su estructura amorfa tiene excelentes propiedades de aislamiento termico y acustico, por ello, se utiliza en la industria de la construccion para el aislamiento termico, proteccion contra el fuego y como aislamiento acustico.
Pared, suelo y techo son partes comunmente aisladas con planchas de lana mineral tanto en la construccion de edificios de obra nueva como en rehabilitacion. Tambien es utilizada la lana mineral en formato borra (lana suelta), soplada se utiliza para el aislamiento de cubiertas de madera, viguetas o vigas. Tambien se pueden encontrar en forma de tubo preformados para el aislamiento de tuberias o en la formation de conductos para la
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climatizacion. Otra de sus prestaciones reside en su elevada comprensibilidad, ya que se puede conseguir mas de un 400% de aumento de la capacidad de almacenamiento, con lo que un camion puede transportar de cuatro a cinco veces mas mercanda a la obra, permitiendo ahorrar costes.
Por ejemplo, la patente espanola con numero de publicacion ES2282516 describe un elemento de muro de separacion hecho de dos revestimientos, especialmente paneles de yeso y entre los mismos una capa de lana mineral. La lana mineral no se encuentra mezclada con el yeso sino que son capas diferenciadas.
Por otro lado el yeso se ha utilizado usualmente en la fabricacion de techos, muros, pastas de agarre, revestimientos continuos (guarnecidos, enlucidos, estucos, revestimientos igdfugos), yesos de proyeccion mecanica, paneles para tabiques, pastas niveladoras a base de anhidrita, placas de escayola y fibras, placas de carton-yeso, placas para falsos techos desmontables, etc. Durante los ultimos anos la industria del yeso ha ido buscando nuevas aplicaciones dentro del proceso constructivo, mejorando las limitaciones existentes en algunas de sus propiedades y optimizando su utilizacion mediante adiciones espedficas.
Una de las actuales lmeas de investigacion sobre el yeso y sus propiedades se centra en la mejora de su comportamiento termico. Los estudios sobre este comportamiento se diferencian en dos corrientes de gran importancia; la primera de ellas consiste en la aplicacion de aditivos en el yeso para la mejora de sus propiedades termicas y la segunda de ellas en la aplicacion de adiciones o cargas en el yeso mejorando, una vez endurecido, las propiedades termicas del compuesto.
Dentro de la primera corriente de investigacion, los aditivos estudiados son, entre otros, el acido sulfurico, las resinas de silicona y, sobre todo, los denominados materiales de cambio de fase. Con los materiales de cambio de fase se ha conseguido mejorar hasta en 5 veces la capacidad calorifica espedfica del yeso.
Como segunda corriente de investigacion cabe destacar las adiciones o cargas de humo de sflice, perlita, vermiculita o los granulos de sflice expandida. Con las adiciones de humo de sflice se reduce de la conductividad termica en hasta un 14% mientras que con adiciones de cenizas volantes se llega hasta una reduccion del 18%, en compuestos a base de cemento. En la patente espanola con numero de publicacion ES2170612 se describe una placa de yeso como una proteccion contra los incendios, cuyas caras estan recubiertas con un
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material de refuerzo a base fibras minerales, sflice y talco.
Con la presente invention se pretende desarrollar una composition que mejore la capacidad de aislamiento termico del yeso a la vez que mantiene sus propiedades mecanicas.
Description de la invencion
En la presente invencion se ha desarrollado una composicion basada en yeso por su disponibilidad, profusa utilization en el campo de la edification y bajo coste.
En la presente invencion se utilizan lanas minerales, que se adicionan al yeso, de manera que se obtenga una composicion que se utiliza para la obtencion de materiales prefabricados aplicados a la construction de edificios como aislantes termicos.
Por lo tanto un primer aspecto de la invencion se refiere a una composicion de yeso termicamente aislante que comprende yeso en una proportion comprendida entre un 84,5%- 74,5% en peso, lanas minerales en una proporcion comprendida entre un 15% y un 25% en peso y plastificantes en una proporcion comprendida entre un 0,2% a 0,5% en peso; con una relation en peso agua/yeso comprendida entre 0,6 a 1,2.
Los porcentajes de la composicion de la invencion son las adecuadas para que la composicion tenga la mejor capacidad de aislamiento termico, manteniendo las resistencias mecanicas una vez fraguada la composicion. Dicha composicion respecto a un yeso sin lana mineral tiene una mayor capacidad calorifica espedfica, resistencia termica y menor conductividad termica y difusividad termica.
En la presente invencion el termino "yeso” se refiere genericamente a los productos que contienen el yeso calcinado en polvo y agua ( CaSO4.2H2O ) con o sin otras sustancias, tales como retardadores, endurecimiento o agentes aceleradores, fibra, cargas.
En la presente invencion el termino "lana mineral” es un termino general que abarca una variedad de materiales de aislamiento inorganicos como son: lana de roca, lana de vidrio y lana de escoria, todos fabricados a partir de diferentes materias primas. Las materias primas utilizadas con mayor frecuencia para la production de lana mineral son diabasa, anfibolita, granito y basalto, y aditivos tales como dolomita o caliza.
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En la presente invention el termino "plastificante” se refiere a un aditivo reductor de agua, que aumentan la consistencia y trabajabilidad del yeso sin necesidad de anadir agua, tambien se utilizan para reducir el contenido en agua del yeso aumentando asi su resistencia sin perdida de consistencia. El resultado es un yeso mas moldeable, o bien un aumento del rendimiento en las aplicaciones que requieren mayor resistencia.
Las propiedades termicas del material compuesto yeso-lana mineral se ven mejoradas por la baja densidad y por la baja conductividad termica de las lanas minerales. Las propiedades mecanicas del material compuesto son resultado de la complementariedad de funciones entre las fibras y la matriz, asi como las relaciones que se establecen entre ellas, permitiendo un trabajo conjunto. De esta manera se proporciona una union mecanica, sin reaction qtimica, pero de gran estabilidad. Las fibras absorben las tensiones de traction que se generan en el interior del material, y la matriz absorbe las tensiones de compresion que se generan en el interior del material. El compuesto resultante es un material de menor densidad, menor conductividad termica y mayor porosidad, manteniendo hasta el 20% de adicion sus propiedades mecanicas.
Un segundo aspecto de la invencion se refiere a un metodo de obtencion de la composition de la invencion que comprende los pasos de:
a) Triturar la lana mineral
b) Mezclar la lana mineral con el agua
c) Adicionar la escayola y el plastificante;
d) Mezclar el conjunto hasta homogeneizar la composicion.
Un tercer aspecto de la invencion se refiere a las placas que comprende la composicion de la invencion. Estas placas son utilizadas especialmente en trasdosados y particiones interiores. Debido a que la placa comprende la composicion de la invencion, aumenta la capacidad calorifica espedfica de la misma a la vez que reduce su conductividad, y se disminuye su densidad. Estas mejoras suponen un ahorro en la utilization de energia asi como la mejora del confort termico, lo que favorece el acondicionamiento pasivo del recinto a la vez que mejora la manejabilidad de la placa. Todo ello se consigue sin reducir las propiedades mecanicas.
Description detallada de la invencion
Como se ha dicho el primer aspecto de la invencion es una composicion de yeso
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termicamente aislante que comprende:
yeso en una proportion comprendida entre un 84,5%-74,5% en peso, lanas minerales en una proporcion comprendida entre un 15% y un 25% en peso y plastificantes en una proporcion comprendida entre un 0,2% a 0,5% en peso; con una relation en peso agua/yeso comprendida entre 0,6 a 1,2.
De manera preferente la composition comprende: yeso en una proporcion comprendida entre un 84,5%-74,5% en peso, lanas minerales en una proporcion comprendida entre un 15% y un 20% en peso y plastificantes en una proporcion comprendida entre un 0,2% a 0,5% en peso; con una relacion en peso agua/yeso comprendida entre 0,6 a 1,2.
En una materialization preferente el yeso se selecciona entre E-35 o E-35-L. La escayola E- 35 es una escayola especial constituida por sulfato calcico semihidrato SHp (SO4Ca^1/2H2O), con la posible incorporation de aditivos reguladores de fraguado, con mayor pureza que la E-30, con una resistencia minima a flexotraccion de 3,5 N/mm2 y una conductividad termica de 0,34 W/m^K. La escayola E-35-L es un producto de fraguado lento.
En una materializacion particular de la invencion la lana mineral es una lana mineral reciclada.
Preferentemente la lana presenta una longitud en un rango comprendido entre 10mm y 30mm y un grosor en un rango comprendido entre los 6^m y los 21^m.
El uso de la lana mineral reciclada es muy ventajosa ya que en 2011, en Europa, la cantidad de residuos de lana mineral estimada fue de 2,4 millones de toneladas, lo que supone el 0,2% de todos los residuos de construction y demolition generados en Europa. Las soluciones actuales para el reciclado de los residuos de lana mineral son escasas, se ha trabajado con residuos de lanas minerales en materiales compuestos a base de cemento o como relleno en compuestos de polipropileno. Por lo tanto el uso de lana mineral reciclada en composiciones con yeso mejoraria el problema del reciclado de las mismas, ademas de reducir el coste, al sustituir parte del compuesto principal yeso por un residuo de lanas minerales.
Como se ha dicho mas arriba el segundo aspecto de la invention es un metodo de obtencion de la composicion de la invencion que comprende los pasos de:
a) Triturar la lana mineral
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b) Mezclar la lana mineral con el agua
c) Adicionar la escayola y el plastificante;
d) Mezclar el conjunto hasta homogeneizar la composition.
En una materialization particular la lana se tritura hasta que presenta una longitud en un rango comprendido entre 10mm y 30mm y un grosor en un rango comprendido entre los 6^m y los 21^m.
Ejemplos de la invention
Ejemplo 1
Fabrication de placas de 2,50 m x 1,20 m x 25mm.
Preparation de cantidades para cada componente:
-Escayola E-35...............................................................................30 Kg
-Agua relation agua/ yeso.............................................................24 litros
-Lana mineral reciclada.........................................................4,5 a 7,5 Kg
-Plastificante..............................................................................60 a 150 g
La lana mineral reciclada antes de ser anadida a la escayola se trituro en una maquina de 1500 W de potencia y una frecuencia de 50/80 Hz durante dos minutos.
Una vez dispuestas las cantidades de cada material, se procedio a la mezcla de los mismos. Para realizar la mezcla se batio primero el residuo de lanas minerales junto con el agua. Posteriormente se anadio el yeso a medida que se mezcla la pasta.
Una vez homogeneizada la mezcla, se vertio sobre los moldes colocados en horizontal, de las dimensiones especificadas, los cuales estaban impregnados de un desencofrante para facilitar su desmolde.
Se extendio la mezcla sobre el molde, una vez extendida se procedio al alisamiento de la cara superior de manera que se garantizo el espesor constante de la placa. Una vez fraguado el compuesto, se procedio a su desmolde. Una vez desmoldadas las placas se apilaron en vertical para su secado.
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El efecto combinado del nuevo material yeso-lana mineral, observado en las probetas ensayadas, produjo importantes mejoras en el comportamiento termico del material, manteniendo sus propiedades mecanicas a la vez que reduce considerablemente su densidad.
Comportamiento termico: el efecto de la combinacion de materiales produjo mejoras importantes en el comportamiento termico, aumentando la capacidad calorifica espedfica o calor espedfico en un 21% y disminuyendo la conductividad termica en un 46%, para las placas ensayadas, con respecto a los valores de conductividad termica obtenidos con la escayola o el yeso, sin aditivar. En consonancia, la resistencia termica del nuevo material yeso-lana mineral aumenta en un 86%, su difusividad termica disminuye en un 45%. Hay que destacar que los valores de conductividad termica alcanzan los 0,194 W/mK, mientras que la resistencia termica del nuevo material llega a 5,158 mK/W.
Esfuerzos mecanicos: el comportamiento mecanico de las probetas prismaticas del compuesto yeso-lana mineral disminuye con referencia a las de yeso o escayola sin aditivar, siendo este descenso entre el 2% y el 30% para su resistencia a compresion. Sin embargo, tanto su resistencia a flexotraccion como la dureza superficial se mantienen hasta el 20% de adicion disminuyendo un 18% y un 7%, respectivamente, para el 25% de adicion. Cabe destacar que todos los resultados cumplen con los valores minimos establecidos en la Norma UNE EN 13279-1 tanto para su uso como yeso de construccion como para yeso especial para construccion.
Porosidad y densidad aparente: La porosidad del nuevo compuesto a base de lanas minerales recicladas y yeso o escayola se reduce entre un 10% y un 18%, en probetas prismaticas, con respecto a los valores obtenidos con la escayola o el yeso, sin aditivar. Asi mismo su densidad aparente se reduce entre un 14% y un 22%, en probetas prismaticas, con respecto a los valores obtenidos con la escayola o el yeso, sin aditivar.
Se observa que las roturas fragiles de la matriz no dan lugar a la separacion en dos partes del material, los residuos de lana mineral, con su forma de fibras cortas, mantienen cosidas las dos superficies de rotura.
La textura del material resulta agradable con fines arquitectonicos en interiores, siendo ademas porosa, y pudiendo controlarse el grado de porosidad variando la relacion agua yeso/escayola, lo que lo hace idoneo para aplicaciones donde sea necesaria una absorcion
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acustica.

Claims (5)

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    ES 2 561 730 A1
    REIVINDICACIONES
    1. Composition de yeso termicamente aislante que comprende: yeso en una proportion comprendida entre un 84,5%-74,5% en peso,
    lanas minerales en una proporcion comprendida entre un 15% y un 25% en peso y plastificantes en una proporcion comprendida entre un 0,2% a 0,5% en peso; con una relation en peso agua/yeso comprendida entre 0,6 a 1,2.
  2. 2. Composicion de yeso termicamente aislante segun reivindicacion 1 que comprende lanas minerales en una proporcion comprendida entre un 15% y un 20% en peso.
  3. 3. Composicion de yeso segun reivindicaciones 1-2 donde la lana mineral presenta una longitud en un rango comprendido entre 10mm y 30mm y un grosor en un rango comprendido entre los 6^m y los 21^m.
  4. 4. Metodo de obtencion de la composicion de la reivindicacion 1a 3 que comprende los pasos de:
    a) Triturar la lana mineral
    b) Mezclar la lana mineral con el agua
    c) Adicionar la escayola y el plastificante;
    d) Mezclar el conjunto hasta homogeneizar la composicion.
  5. 5. Placas de construction termicamente aislantes que comprenden la composicion de la reivindicacion 1, 2 o 3.
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