ES2821972T3 - Sistema aglutinante inorgánico desde pobre en boro hasta carente de boro - Google Patents

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Abstract

Sistema aglutinante con un componente aglutinador de silicato alcalino y con un componente endurecedor con proporciones de silicatos metálicos, fosfatos metálicos, óxidos metálicos y/o hidróxidos metálicos, caracterizado por que el sistema aglutinante carece de boratos o presenta menos del 2% en peso de boratos, calculados como proporción de B2O3 en % en peso, con respecto al peso total del sistema aglutinante, y consiste al menos en el 90% en una base aglutinante con la composición siguiente: el 60-75% en peso de al menos un silicato alcalino en polvo de la fórmula molar: R2O·x SiO2, con R = Na o K y 2,0 <= x <= 3,35, con unas pérdidas por calcinación después de un recocido durante 2 horas a 800 °C en el intervalo del 8-22% en peso, el 2,9-18,1% en peso de al menos un silicato de aluminio, calcio o magnesio, el 1,4-20% en peso de fosfato de cinc el 1,0-11,4% en peso de al menos un compuesto del grupo: óxido de magnesio, óxido de cinc, hidróxido de magnesio e hidróxido de aluminio.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema aglutinante inorgánico desde pobre en boro hasta carente de boro
La presente invención se refiere a un sistema aglutinante con un componente aglutinador de silicato alcalino y un componente endurecedor con proporciones de silicatos metálicos, fosfatos metálicos, óxidos metálicos y/o hidróxidos metálicos, así como a un procedimiento para la fabricación del aglutinante y un procedimiento para la fabricación de cuerpos compuestos.
Los aglutinantes sirven principalmente para aglutinar entre sí sólidos con un alto grado de división. Los sólidos aglutinados de esta manera pueden ser cargas, que sirven fundamentalmente para aumentar el volumen de una mezcla de materiales sin alterar sustancialmente las propiedades esenciales de dicha mezcla de materiales, o materiales funcionales, que sirven fundamentalmente para conferir unas propiedades determinadas a una mezcla de materiales.
La combinación del aglutinante con las cargas aglutinadas con este se denomina compuesto. Un compuesto tal puede conformarse como un cuerpo moldeado tridimensional de la forma deseada y endurecerse en esta forma. Sin embargo, la combinación del aglutinante y los sólidos aglutinados con este también puede aplicarse sobre un sustrato, para, después del endurecimiento, formar un recubrimiento sobre dicho sustrato, firmemente unido a este.
Del estado de la técnica se conocen aglutinantes inorgánicos, basados en la combinación de silicatos alcalinos solubles o disueltos con los reactivos adecuados. La combinación de un silicato alcalino en polvo con reactivos igualmente en polvo se usa normalmente como aglutinante monocomponente para mortero y masillas en la construcción, la jardinería y en el sector de los materiales refractarios.
Los reactivos habituales para silicatos alcalinos descritos en la bibliografía (p. ej., el documento DE 102008033447) son ácidos orgánicos e inorgánicos, dióxido de carbono, silicofluoruros, ésteres de ácido carbónico, glicólidos, acetatos, pero también distintos fosfatos metálicos y polifosfatos. Con frecuencia, estos reactivos se denominan endurecedores de vidrio soluble.
Desventajoso en todos los reactivos orgánicos como, por ejemplo, ácidos orgánicos, ésteres de ácido carbónico, glicólidos y acetatos, es su combustibilidad, el peligro de explosiones de polvo y la descomposición térmica a temperaturas elevadas. Por estas razones, entre otras, los aglutinantes y los cuerpos moldeados fabricados a partir de estos que contienen componentes orgánicos no pueden clasificarse en la clase A1 de materiales de construcción.
Desventajoso en el empleo de dióxido de carbono como componente endurecedor es el elevado coste del gaseado posterior de los cuerpos moldeados fabricados. Dado que, además, el dióxido de carbono comienza a actuar desde el exterior y la reacción de endurecimiento impide que siga penetrando en el volumen, el endurecimiento completo de un cuerpo moldeado voluminoso requiere mucho tiempo o es prácticamente imposible.
Desventajoso en el empleo de silicofluoruros es su toxicidad y la generación de fluoruro de hidrógeno (ácido fluorhídrico) en el proceso de endurecimiento.
En los documentos DE 2443717 y DE 3043856 se describen aglutinantes inorgánicos de silicatos alcalinos, boratos, ácido bórico y óxido de boro o mezclas de estos con fosfatos, silicatos, óxidos, hidróxidos, carbonatos, sulfatos y nitratos metálicos como sistemas endurecedores. El documento DE 2443717 exige una proporción de componentes de borato de al menos 2 partes en peso por 100 partes en peso de silicato, en donde se consideran preferibles 5 partes en peso y más por 100 partes en peso de silicato. Según el documento DE 3043856, la proporción de boratos debe estar en el intervalo del 5 al 50% en peso.
En el documento WO 2015/124349 A1 se describe un aglutinante para materiales compuestos que, además de silicatos alcalinos y fosfatos de cinc, también presenta una proporción de boratos, en donde la proporción de boratos debe estar en el intervalo del 5 al 50% en peso para alcanzar las propiedades deseadas en cuanto a capacidad aglutinante y velocidad de fraguado.
Los endurecedores con proporciones significativas de boratos solubles mencionados anteriormente, que se añaden deliberadamente o se generan durante el proceso de fraguado, presentan una desventaja importante. Dado que entretanto los boratos solubles se clasifican como teratógenos o reprotóxicos o se sospecha que tienen este tipo de propiedades, los materiales con proporciones significativas de boratos solubles están sometidos en muchos países a determinadas restricciones de uso e identificación.
Por consiguiente, existía la necesidad de un nuevo aglutinante con tiempos breves de fraguado y endurecimiento, que no presentara las desventajas de los aglutinantes conocidos del estado de la técnica y con el que pudieran obtenerse materiales compuestos que presentaran alta estabilidad frente al agua, la intemperie y la temperatura. En particular, existía la necesidad de un nuevo aglutinante con breves tiempos de fraguado y endurecimiento, que presentara la menor proporción posible de boratos solubles (“pobre en boratos”) o que incluso careciera esencialmente de boratos.
Este objetivo se consigue según la invención mediante la preparación de un sistema aglutinante que presenta un componente aglutinador de silicato alcalino y un componente endurecedor con proporciones de silicatos metálicos, fosfatos metálicos, óxidos metálicos y/o hidróxidos metálicos, en donde el sistema aglutinante se caracteriza por que carece de boratos o presenta menos del 2% en peso de boratos, calculados como proporción de B2O3 en% en peso con respecto al peso total del sistema aglutinante, y consiste al menos en el 90% en peso en una base aglutinante con la composición siguiente:
el 60-75% en peso de al menos un silicato alcalino en polvo de la fórmula molar: R2OX SiÜ2 , con R = Na o K y 2,0 < x < 3,35, con unas pérdidas por calcinación después de un recocido durante 2 horas a 800 °C en el intervalo del 8-22% en peso,
el 2,9-18,1% en peso de al menos un silicato de aluminio, calcio o magnesio,
el 1,4-20% en peso de fosfato de cinc
el 1,0-11,4% en peso de al menos un compuesto del grupo: óxido de magnesio, óxido de cinc, hidróxido de magnesio e hidróxido de aluminio.
El sistema aglutinante de la presente invención se caracteriza, entre otros aspectos, porque contiene menos del 2% en peso de boratos, calculados como proporción de B2O3 en% en peso con respecto al peso total del sistema aglutinante, o carece de boratos.
Preferentemente, la proporción de compuestos de boro en total (es decir, incluidos los boratos), calculada como proporción de B2O3 en% en peso con respecto al peso total del sistema aglutinante, es incluso menor del 2% en peso, para que durante la reacción de fraguado no puedan generarse más boratos de lo que es aceptable.
Dependiendo de los requisitos, el sistema aglutinante de la presente invención contiene menos del 1,5% en peso o incluso menos del 1,0% en peso de boratos, calculados como proporción de B2O3 en% en peso con respecto al peso total del sistema aglutinante. Preferentemente, la proporción de compuestos de boro en total (es decir, incluidos los boratos), calculada como proporción de B2O3 en% en peso con respecto al peso total del sistema aglutinante, es incluso menor del 1,5% en peso o incluso menor del 1,0% en peso, para que durante la reacción de fraguado no puedan generarse más boratos de lo que se desea.
En caso de requisitos especialmente estrictos, el sistema aglutinante de la presente invención contiene menos del 0,5% en peso, menos del 0,2% en peso o incluso menos del 0,1% en peso de boratos, calculados como proporción de B2O3 en% en peso con respecto al peso total del sistema aglutinante. Preferentemente, la proporción de compuestos de boro en total (es decir, incluidos los boratos), calculada como proporción de B2O3 en% en peso con respecto al peso total del sistema aglutinante, es incluso menor del 0,5% en peso, menor del 0,2% en peso o incluso menor del 0,1% en peso, para que durante la reacción de fraguado no puedan generarse más boratos de lo que se desea.
Los sistemas aglutinantes que contienen menos del 2% en peso o incluso menos del 1% en peso de boratos y/o compuestos de boro en total se denominan en el contexto de la presente invención “pobres en boratos” o “pobres en boro”. Los sistemas aglutinantes que contienen menos del 0,5% en peso o incluso menos del 0,2% en peso de boratos y/o compuestos de boro en total se denominan en el contexto de la presente invención “esencialmente carentes de boratos” o “esencialmente carentes de boro”. Los sistemas aglutinantes que contienen menos del 0,1% en peso de boratos y/o compuestos de boro en total se denominan en el contexto de la presente invención “carentes de boratos” o “carentes de boro”.
Un aglutinante obtenible a partir de la base aglutinante según la invención presenta alta reactividad y de este modo garantiza tiempos breves de fraguado y endurecimiento, lo que es necesario especialmente para procesos industriales rápidos como, por ejemplo, la fabricación de cuerpos moldeados. Al mismo tiempo, un compuesto producido a partir del aglutinante según la invención presenta una estabilidad elevada frente al agua y la intemperie, así como una alta estabilidad a temperaturas de hasta 750 °C. Así pues, los inventores de la presente invención han encontrado sorprendentemente que también con un sistema aglutinante desde pobre en boratos hasta carente de boratos del tipo anterior puede obtenerse un aglutinante con excelentes propiedades de resistencia.
Dado que el aglutinante obtenible según la invención no contiene o si acaso contiene cantidades mínimas de boratos tóxicos o reprotóxicos, porque estos no se encuentran en cantidades apreciables en el material de partida ni se generan en una medida apreciable durante la reacción de fraguado, el aglutinante obtenible según la invención, dependiendo de los requisitos, no está sometido así tampoco a ninguna restricción de uso ni identificación al respecto.
El sistema aglutinante con la composición según la invención es adecuado para la fabricación de materiales compuestos y cuerpos moldeados a partir de los sustratos más diferentes. Así pueden aglutinarse materiales tanto inorgánicos, por ejemplo, minerales, vidrios o metales, como también materiales orgánicos, por ejemplo, plásticos, materias primas renovables o materiales de reciclado. El aglutinante es especialmente adecuado para la fabricación de materiales compuestos y cuerpos moldeados a partir de minerales expandidos de celdas abiertas o cerradas como, por ejemplo, arlita, perlita o vidrios espumados.
El aglutinante no es combustible, es estable frente al agua y la intemperie, así como también resistente a UV y bloqueador de UV. Además, mediante la adición de los colorantes y pigmentos adecuados, también puede ajustarse para absorber o reflejar luz infrarroja. Los productos recubiertos con el aglutinante según la invención y los materiales compuestos fabricados a partir de este pueden emplearse de forma diversa tanto en el interior como en el exterior.
Los componentes aglutinadores según la invención se basan en silicatos alcalinos de la fórmula molar general indicada anteriormente. Estos silicatos alcalinos tienen un módulo molar SiO2/R2O (con R = Na o K) en el intervalo de 2,0 a 3,35 y un contenido de agua del 8 al 22% en peso, medido como pérdidas por calcinación después de un recocido de 2 horas a 800 °C. En determinadas formas de realización, se prefiere que los silicatos alcalinos empleados presenten un tamaño de grano (diámetro equivalente) en el intervalo de 1 a 600 gm. Preferentemente, el tamaño medio de grano está en el intervalo de 50-130 gm. En ello, se entiende de forma generalmente aceptada que el término “tamaño medio de grano”, en especial y en el contexto de la presente invención, designa el valor medio estadístico del diámetro esférico del equivalente volumétrico de los granos examinados. Preferentemente, los silicatos alcalinos empleados tienen buena solubilidad en agua, es decir, al menos el 99,5% de solubilidad en agua a 20 °C.
Los módulos molares menores serían demasiado reactivos para llevar a cabo la reacción de endurecimiento de forma completa y uniforme en todo el volumen. Además, la alta proporción de R2O correspondiente no permitiría una resistencia suficiente de la aglutinación al agua. Por el contrario, los silicatos alcalinos con módulos molares mayores no tienen suficiente reactividad para reaccionar con los reactivos según la invención del componente endurecedor con la velocidad y el grado de fraguado deseados.
Los tamaños de grano menores del componente aglutinador también serían demasiado reactivos, darían lugar a una gran producción de polvo al emplear el aglutinante y reducirían considerablemente la durabilidad de dicho aglutinante por la mayor absorción de agua a causa de su mayor superficie. Por el contrario, los tamaños de grano mayores serían poco reactivos y su grado de distribución y velocidad de disolución serían insuficientes.
Para contenidos de agua (medidos como pérdidas por calcinación a 800 °C) inferiores al 8% en peso, la solubilidad y la velocidad de disolución de los silicatos alcalinos no son óptimas. Los contenidos de agua (medidos como pérdidas por calcinación a 800 °C) superiores al 22% en peso tienen un efecto negativo sobre la durabilidad y la capacidad de almacenamiento el aglutinante, ya que, en este caso, los componentes individuales pueden reaccionar entre sí en determinadas las circunstancias, sin necesidad de añadir agua.
En general, según la presente invención, la proporción del componente aglutinador en el aglutinante, con respecto a la base aglutinante, está en el intervalo del 60 al 75% en peso. En determinadas formas de realización, la proporción del componente aglutinador en el aglutinante, con respecto a la base aglutinante, está en el intervalo del 62 al 70% en peso o en el intervalo del 65 al 68% en peso.
El componente endurecedor según la invención se basa en la adición de una combinación de
a) al menos un silicato de aluminio, calcio o magnesio,
b) fosfato de cinc y
c) al menos un compuesto del grupo: óxido de magnesio, óxido de cinc, hidróxido de magnesio e hidróxido de aluminio.
En determinadas formas de realización de la invención, en las que el componente endurecedor comprende silicato de aluminio, la proporción de silicato de aluminio presenta una proporción de al menos un mineral de caolín o incluso consiste enteramente en este.
En determinadas formas de realización de la invención, en las que el componente endurecedor comprende silicato de calcio, la proporción de silicato de calcio presenta una proporción de al menos un mineral de wollastonita o incluso consiste enteramente en este.
En determinadas formas de realización de la invención, en las que el componente endurecedor comprende silicato de magnesio, la proporción de silicato de magnesio presenta una proporción de al menos un mineral de talco o incluso consiste enteramente en este.
En determinadas formas de realización de la invención, en las que el componente endurecedor comprende fosfato de cinc, la proporción de fosfato de cinc consiste en ortofosfato de cinc de un determinado grado de hidratación o distintos ortofosfatos de cinc de distintos grados de hidratación.
En general, según la presente invención, la proporción del componente endurecedor en el aglutinante, con respecto a la base aglutinante, está en el intervalo del 25 al 40% en peso. En determinadas formas de realización, la proporción del componente endurecedor en el aglutinante, con respecto a la base aglutinante, está en el intervalo del 27 al 35% en peso o en el intervalo del 28 al 34% en peso.
A través de las proporciones relativas de los componentes del sistema aglutinante, es posible ajustar de forma óptima y adaptar entre sí, dependiendo de las necesidades, la velocidad de fraguado y la estabilidad frente al agua y la intemperie. Así se alcanzan rápidamente resistencias suficientemente elevadas de la masa aglutinante, lo que es importante especialmente para procesos industriales rápidos como, por ejemplo, la fabricación de cuerpos moldeados, sin que dicha masa aglutinante se endurezca demasiado deprisa, lo que tendría un efecto negativo sobre su estabilidad frente al agua y la intemperie. Dependiendo de las necesidades, a través de la variación de la relación entre los componentes, es posible ajustar tanto la velocidad de fraguado como también la estabilidad frente al agua y la intemperie dentro de unos márgenes determinados.
Para la preparación del sistema aglutinante en polvo, al menos el componente aglutinador y el componente endurecedor están presentes como mezcla totalmente prefabricada en polvo.
Preferentemente, el componente de silicato de aluminio, calcio y/o magnesio presenta un tamaño de grano (diámetro equivalente) en el intervalo de 1 a 200 gm. Preferentemente, el diámetro medio de grano está en el intervalo de 1 a 50 gm.
Preferentemente, el componente de fosfato de cinc presenta un tamaño de grano (diámetro equivalente) en el intervalo de 1 a 100 gm. Preferentemente, el diámetro medio de grano está en el intervalo de 5 a 50 gm.
Preferentemente, el componente de óxido de magnesio, óxido de cinc, hidróxido de magnesio y/o hidróxido de aluminio presenta un tamaño de grano (diámetro equivalente) en el intervalo de 1 a 100 gm. Preferentemente, el diámetro medio de grano está en el intervalo de 5 a 50 gm.
En determinados casos, para aumentar la reactividad y con ello la velocidad de fraguado, puede ser ventajoso reducir el tamaño de grano del componente endurecedor, por ejemplo, mediante una etapa de molienda, y ajustar un tamaño de grano (diámetro equivalente) en el intervalo de 1 a 20 gm. Preferentemente, el diámetro medio de grano del componente endurecedor está en el intervalo de 4 a 8 gm.
Las ventajas del sistema aglutinante según la invención se alcanzan a través de la composición de la base aglutinante descrita anteriormente. Sin embargo, con el fin de ajustar determinadas propiedades adicionales, para determinadas formas de realización es ventajoso añadir uno o más componentes funcionales a la combinación del componente aglutinador y el componente endurecedor.
Las ventajas del sistema aglutinante según la invención se alcanzan a través de la composición de la base aglutinante descrita anteriormente. Para ello, el sistema aglutinante se compone al menos en el 90% en peso de esta base aglutinante. En determinadas formas de realización, el sistema aglutinante se compone al menos en el 95% en peso, al menos en el 98% en peso, al menos en el 99% en peso o incluso al 100% en peso de esta base aglutinante.
Con el fin de ajustar determinadas propiedades adicionales, para determinadas formas de realización es ventajoso añadir uno o más componentes funcionales a la combinación del componente aglutinador y el componente endurecedor. En las formas de realización en las que el sistema aglutinante no se compone al 100% en peso de la base aglutinante, además de dicha base aglutinante, se incluyen otros componentes que en total no pueden suponer más que una proporción de hasta el 10% en peso del sistema aglutinante. En determinadas formas de realización, la suma de las proporciones de los componentes adicionales incluidos en el sistema aglutinante además de la base aglutinante supone como máximo el 5% en peso, como máximo el 2% en peso o incluso como máximo, solo el 1% en peso.
Por ejemplo, para mejorar las propiedades de fluidez, para impedir apelmazamientos y cementaciones y para mejorar la mojabilidad, puede ser recomendable añadir al sistema aglutinante un disgregante y/o un fluidificante y/o un mojante habitual. Por tanto, en una forma de realización de la invención, además de la base aglutinante, se incluye adicionalmente una proporción de hasta el 2% en peso de un componente funcional en forma de un disgregante, un fluidificante y/o un mojante. En determinadas formas de realización de la invención, la proporción de los componentes auxiliares es solo de hasta el 1% en peso.
Para mejorar las propiedades hidrófugas del sistema compuesto, puede ser recomendable además que el sistema aglutinante contenga hasta el 4% en peso de un agente hidrófobo en polvo.
Para mejorar y/o lograr propiedades absorbentes de IR, reflectantes y/o colorantes, puede ser recomendable añadir al sistema aglutinante hasta el 3% en peso de un pigmento y/o un colorante.
Las temperaturas necesarias para el fraguado y el endurecimiento total del sistema aglutinante según la invención, dependiendo de las proporciones relativas y de la reactividad de los componentes, de la proporción de agua añadida, así como de los tiempos de proceso de las etapas de procedimiento individuales, están en el intervalo de 0 a 120 °C.
No obstante, un breve aumento de la temperatura por encima de 100 °C o un tratamiento del material compuesto con radiación de microondas (valor energético específico: 2,5-12,0 kJ/g de cuerpo moldeado, dependiendo de la cantidad de agua añadida) mejora en cualquier caso la resistencia y la estabilidad frente a la intemperie y el agua.
El sistema aglutinante según la invención sirve principalmente para la aglutinación de las partículas sólidas entre las que puede mezclarse. En este caso, puede tratarse de cargas, que sirven fundamentalmente para aumentar el volumen de una mezcla de materiales sin alterar sustancialmente las propiedades esenciales de dicha mezcla de materiales, como, por ejemplo, arena, perlita o virutas de madera, o de materiales funcionales, que sirven fundamentalmente para conferir unas propiedades determinadas a una mezcla de materiales, como, por ejemplo, fibras de vidrio, carbono o cerámica.
Existen distintos métodos y procedimientos posibles para la aplicación de los sistemas aglutinantes según la invención. Por un lado, los componentes individuales del sistema aglutinante según la invención pueden añadirse individualmente en polvo junto con la carga que ha de aglutinarse y mezclarse entre sí homogéneamente. A continuación, mediante la adición y el mezclado de agua se inicia la reacción de fraguado.
Sin embargo, normalmente se prepara en primer lugar una mezcla previa homogénea del aglutinante según la invención a partir del componente aglutinador y el componente endurecedor y, en su caso, el o los componentes funcionales. Esta se mezcla homogéneamente en una segunda etapa de mezclado independiente con la carga que ha de aglutinarse. A continuación, mediante la adición y el mezclado de agua se inicia la reacción de fraguado. Igualmente, es posible añadir primeramente la cantidad de agua necesaria a la carga que ha de aglutinarse y mezclarla homogéneamente, para solo después, en una segunda etapa de procedimiento, añadir el aglutinante en polvo mezclado previamente e iniciar así la reacción de fraguado.
En caso de cargas o materiales funcionales fácilmente hinchables o absorbentes, debe emplearse preferentemente el primer procedimiento, para que la cantidad de agua necesaria, que después hay que eliminar, se mantenga lo menor posible. Por el contrario, el segundo procedimiento es adecuado especialmente para materiales que no son hinchables o absorbentes, cuya superficie puede cubrirse inicialmente con una película de humedad uniforme.
La reactividad del sistema aglutinante según la invención puede ajustarse de tal modo que, después de la adición de agua o del contacto con el agua ya añadida, se alcance ya al cabo de unos minutos una resistencia mecánica del compuesto que permita manipulaciones mecánicas tales como su extracción de las herramientas de moldeo, su transporte, apilamiento o transformación. Sin embargo, la reactividad del sistema aglutinante según la invención también puede ajustarse de modo que haya un tiempo de procesamiento disponible de al menos 60 minutos o que, sin una elevación de la temperatura, no se produzca ninguna reacción del aglutinante.
En el procedimiento según la invención según la reivindicación 9, se añade agua al sistema aglutinante según la invención con la composición especificada anteriormente, en donde la relación ponderal entre el agua y el sistema aglutinante está en el intervalo de 0,5 a 2,5. De este modo se pone en marcha la reacción de fraguado de los componentes individuales y el aglutinante que así se genera se endurece.
En una forma de realización del procedimiento según la invención, la reacción de aglutinación se realiza a temperaturas en el intervalo de 0 a 120 °C. En algunas formas de reacción, la reacción de aglutinación se realiza a temperaturas en el intervalo de 20 a 45 °C.
Dependiendo de cómo se ajuste la reactividad del sistema aglutinante según la invención, en algunas formas de realización, el endurecimiento del aglutinante según la invención está tan avanzado al cabo de 30 minutos, que la resistencia alcanzada por dicho aglutinante es tan alta que apenas permite el moldeo. En algunas formas de realización, el endurecimiento del aglutinante según la invención está tan avanzado incluso al cabo de 15 minutos que la resistencia alcanzada por dicho aglutinante es tan alta que apenas permite el moldeo.
Para los fines de la descripción original, se señala que todas las características que resultan evidentes para el experto de la presente descripción y de las reivindicaciones, aunque solo se hayan descrito en concreto en relación con otras características determinadas, pueden combinarse tanto de forma individual como también en cualquier composición con otras de las características o grupos de características aquí descritos, siempre que ello no se haya excluido expresamente o circunstancias técnicas hagan tales combinaciones imposibles o absurdas. Por razones de brevedad y legibilidad de la descripción, se prescinde aquí de una presentación exhaustiva y explícita de todas las combinaciones de características concebibles.
Ejemplos de realización
En los ejemplos siguientes se muestra mediante cuerpos moldeados prensados de perlita expandida cómo con el sistema aglutinante según la invención pueden alcanzarse las propiedades deseadas, tales como tiempos breves de fraguado y desmoldeado, estabilidad elevada frente al agua y la intemperie y alta resistencia, con densidades comparativamente pequeñas de los cuerpos moldeados. Las ventajas del sistema aglutinante según la invención se subrayan mediante una comparación con ejemplos de cuerpos moldeados fabricados de manera idéntica con aglutinantes o componentes de aglutinantes no según la invención, obtenibles comercialmente en la actualidad.
Todos los cuerpos moldeados se fabricaron con una perlita expandida de celdas abiertas, de una densidad aparente de 125 kg/m3. Como relación de compresión del proceso de prensado se eligió 1,45. La proporción del aglutinante en todos los casos fue de 33,6 kg/m3 con respecto al volumen final del cuerpo moldeado. En cada caso, con cada composición aglutinante se fabricaron dos cuerpos moldeados idénticos.
La composición de distintos aglutinantes en un primer grupo de ensayo se indica en la tabla 1:
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La composición de otros aglutinantes en un segundo grupo de ensayo se deduce de la tabla 2:
Tabla 2: Composición de distintos aglutinantes no según la invención en un segundo grupo de ensayo
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Los cuerpos moldeados prensados se extrajeron de la herramienta de prensado unos minutos después del proceso de prensado. Los cuerpos moldeados P1-P3 y P8-P15 se almacenaron inmediatamente a continuación a 110 °C en un horno con calefacción eléctrica durante 12 horas. Los cuerpos moldeados P4-P7 y P16-P19 se trataron inmediatamente a continuación con radiación de microondas de una potencia de 600 W durante 3,0 minutos.
Después del enfriamiento de los cuerpos moldeados a temperatura ambiente, se determinaron la densidad de dichos cuerpos moldeados y la resistencia a la compresión del primer cuerpo moldeado todavía sin exposición. El segundo cuerpo moldeado se almacenó en agua atemperada a 70 ± 2 °C durante una hora, de acuerdo con la norma china para paneles aislantes de materiales minerales JG/T 435-2014: “General specification of inorganic lightweight aggregate board for fireproof and insulation”. Este almacenamiento en agua caliente simula muy bien una exposición a la intemperie de los materiales durante años en usos exteriores.
Los cuerpos moldeados así tratados se almacenaron y se secaron a continuación a 110 °C en un horno con calefacción eléctrica durante 12 horas. Después de su enfriamiento a temperatura ambiente, se determinó la resistencia a la compresión del segundo cuerpo moldeado almacenado en agua caliente.
Los resultados medidos de la densidad de los cuerpos moldeados y la resistencia a la compresión de los cuerpos de ensayo sin exponer y expuestos, así como los valores de la disminución de la resistencia con la exposición de todos los cuerpos moldeados, se resumen en la tabla 3.
Para densidades de los cuerpos moldeados comparables (225 ± 2) kg/m3, dependiendo del aglutinante utilizado, se alcanzan valores de resistencia muy diferentes tanto en estado sin exponer (sin efecto de la intemperie) como en estado expuesto (efecto de la intemperie). Para muchos materiales de construcción y otros materiales que se emplean en el ámbito de la construcción se considera una resistencia mínima a la compresión de 400 kPa como requisito básico. Todos los cuerpos moldeados fabricados a partir de las composiciones aglutinantes según la invención superan claramente este valor. También la mayor parte de los cuerpos moldeados fabricados a partir de aglutinantes de comparación no según la invención alcanzan este valor. Después de la exposición al agua caliente, la resistencia a la compresión no debe disminuir demasiado. Se considera ideal que se alcance el requisito mínimo en el estado sin exposición, pero también puede tolerarse una disminución hasta 350 kPa, cuando el valor se encuentra menos del 40% por debajo de la resistencia de partida. Este requisito también lo satisfacen todos los aglutinantes según la invención. De los cuerpos moldeados fabricados como comparación a partir de aglutinantes no según la invención, ninguno alcanza un valor de resistencia a la compresión > 350 kPa después de la exposición al agua caliente.
Los ejemplos de realización descritos anteriormente solamente representan algunas formas de realización específicas de la invención. En este sentido, se señala que es obvio que, para el experto, estos ejemplos de realización solamente sirven para especificar posibles formas de realización de la presente invención a modo de ejemplos. Por consiguiente, el experto entenderá sin más que, aparte de estas, todas las demás formas de realización que presenten las características según la invención o las combinaciones de características mencionadas en las reivindicaciones también se encuentran dentro del ámbito de protección de la invención. Por razones de brevedad y legibilidad de la descripción, se prescinde aquí de una presentación exhaustiva y explícita de todas las formas de realización concebibles.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Sistema aglutinante con un componente aglutinador de silicato alcalino y con un componente endurecedor con proporciones de silicatos metálicos, fosfatos metálicos, óxidos metálicos y/o hidróxidos metálicos, caracterizado por que el sistema aglutinante carece de boratos o presenta menos del 2% en peso de boratos, calculados como proporción de B2O3 en % en peso, con respecto al peso total del sistema aglutinante, y consiste al menos en el 90% en una base aglutinante con la composición siguiente:
el 60-75% en peso de al menos un silicato alcalino en polvo de la fórmula molar: R2OX SiO2 , con R = Na o K y 2,0 < x < 3,35, con unas pérdidas por calcinación después de un recocido durante 2 horas a 800 °C en el intervalo del 8-22% en peso,
el 2,9-18,1% en peso de al menos un silicato de aluminio, calcio o magnesio,
el 1,4-20% en peso de fosfato de cinc
el 1,0-11,4% en peso de al menos un compuesto del grupo: óxido de magnesio, óxido de cinc, hidróxido de magnesio e hidróxido de aluminio.
2. Sistema aglutinante según la reivindicación 1, caracterizado por que la proporción de silicato alcalino en polvo está en el intervalo del 62 al 70% en peso o en el intervalo del 65 al 68% en peso.
3. Sistema aglutinante según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la proporción de silicato de aluminio presenta una proporción de al menos un mineral de caolín o consiste en este.
4. Sistema aglutinante según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la proporción de silicato de calcio presenta una proporción de al menos un mineral de wollastonita o consiste en este.
5. Sistema aglutinante según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la proporción de silicato de magnesio presenta una proporción de al menos un mineral de talco o consiste en este.
6. Sistema aglutinante según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la proporción de fosfato de cinc consiste en ortofosfato de cinc de un determinado grado de hidratación o distintos ortofosfatos de cinc de distintos grados de hidratación.
7. Sistema aglutinante según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que, además de la base aglutinante, presenta también una proporción de al menos un aditivo elegido del grupo de los colorantes, pigmentos y aditivos para el ajuste de las propiedades de fluidez y mojabilidad.
8. Sistema aglutinante según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que los granos incluidos en uno de los componentes o todos los granos incluidos en el aglutinante presentan un recubrimiento estable frente al agua, que se disuelve en un ambiente alcalino.
9. Procedimiento para la puesta en marcha de la reacción de fraguado de los componentes individuales de un sistema aglutinante entre sí, mediante la cual se endurece el aglutinante que se genera, caracterizado por que a un sistema aglutinante según una de las reivindicaciones precedentes se le añade agua, en donde la relación ponderal entre el agua y el sistema aglutinante está en el intervalo de 0,5 a 2,5.
10. Procedimiento para la fabricación de un material compuesto, caracterizado por que a un sistema aglutinante según una de las reivindicaciones 1-8 se le añade agua, en donde la relación ponderal entre el agua y el sistema aglutinante está en el intervalo de 0,5 a 2,5 y el sistema aglutinante se mezcla con una carga o un material funcional.
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la reacción de aglutinación se realiza a temperaturas en el intervalo de 0 a 120 °C.
12. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la reacción de aglutinación se apoya mediante radiación de microondas.
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