ES2862251T3 - Gránulo recubierto y membrana para techos bituminosa que comprende una pluralidad de los gránulos recubiertos - Google Patents
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Abstract
Gránulo recubierto adecuado para su uso en una membrana para techos bituminosa (1), comprendiendo dicho gránulo recubierto: i) un gránulo (10) que tiene una transmitancia solar de menos del 3% para longitudes de onda de menos de 1400 nm, - comprendiendo dicho gránulo (10) el 20%-100% en peso de cristobalita, ii) un primer recubrimiento (5) sobre la superficie del gránulo (10), - comprendiendo dicho recubrimiento TiO2 en forma de anatasa y un aglutinante, y iii) un recubrimiento de barrera frente al aceite transparente o translúcido sobre dicho primer recubrimiento (5), - siendo dicho recubrimiento de barrera frente al aceite un compuesto de organo-silicio que formará una unión con un material bituminoso, - degradándose dicha barrera frente al aceite tras la exposición a la radiación ultravioleta en la luz solar y la acción de agua de lluvia para exponer de ese modo dicho primer recubrimiento (5).
Description
DESCRIPCIÓN
Gránulo recubierto y membrana para techos bituminosa que comprende una pluralidad de los gránulos recubiertos
La presente invención se refiere a un gránulo recubierto adecuado para definir la superficie superior de una membrana para techos bituminosa, en particular, para producir un techo frío diseñado para reflejar más luz solar y absorber menos calor que un techo convencional mientras que al mismo tiempo tiene propiedades descontaminantes.
Antecedentes de la invención
Un techo frío puede resultar beneficioso para un edificio y sus ocupantes:
- reduciendo las facturas de energía al reducir las necesidades de aire acondicionado,
- mejorando la comodidad en el interior para espacios que no disponen de aire acondicionado, tales como garajes o patios cubiertos, y
- reduciendo la temperatura del techo, lo cual puede prolongar la vida útil del techo.
Además del propio edificio, los techos fríos también pueden resultar beneficiosos para el medio ambiente, especialmente cuando muchos edificios en una comunidad disponen de los mismos. Los techos fríos pueden:
- reducir las temperaturas de aire locales (algunas veces denominado efecto de isla de calor urbana),
- reducir la demanda de electricidad máxima, lo cual puede ayudar a prevenir interrupciones en el suministro eléctrico, y
- reducir las emisiones de centrales eléctricas, incluyendo dióxido de carbono, dióxido de azufre, óxidos nitrosos y mercurio, al reducir el uso de energía de refrigeración en los edificios.
Se conoce bien sugerir membranas para techos bituminosas en forma de una banda bituminosa que tiene una capa protectora de gránulos minerales, tales como arena gruesa, que cubre la superficie superior de la banda bituminosa; algunas veces los gránulos pueden estar recubiertos, en cuyo caso el recubrimiento puede tener un color de tal manera que la propia membrana para techos presenta un aspecto de color deseado.
Normalmente los gránulos recubiertos se forman aplicando en una mezcladora el recubrimiento sobre cada gránulo. A modo de ejemplo, los gránulos individuales pueden formarse mediante la sinterización de una mezcla de cerámica, véanse los documentos WO2013/192.336 y WO2016/001.303, sugiriendo este último mezclas que comprenden hasta el 32% en peso de cristobalita.
Alternativamente, pueden aplicarse recubrimientos sobre la membrana de betún, véase el documento WO 2004/070.107 en el que el recubrimiento comprende TiO2 como blanqueador y se selecciona en cantidades que dan a la membrana para techos altas propiedades reflectantes.
El documento WO 2013/192336 describe la reducción de la transmitancia solar usando cristobalita recubierta que comprende gránulos con aceite o polisiloxano.
La fabricación de membranas usando los gránulos anteriormente mencionados permite un control de la reflectancia TSR (reflectancia solar total) de luz incidente, pero implica costes relativamente altos.
Además, una alta TSR (reflectancia solar total) solo puede mantenerse durante un periodo de tiempo relativamente corto dado que la contaminación reducirá normalmente las propiedades reflectantes a lo largo del tiempo mediante la formación de puntos oscuros sobre la membrana para techos. Por tanto, se requieren medidas adicionales para mantener la alta TSR.
Se conocen membranas para techos descontaminantes a partir, entre otros, del documento WO 2009/056.492. En el documento GB 1.234.071A se da a conocer una membrana para techos resistente a hollín, en la que un recubrimiento de superficie hidrófoba se degrada para convertirse en un recubrimiento de superficie hidrófila. Tal como puede entenderse, se conoce que proporcionar una capa superior sobre una membrana de betún de una composición que comprende, entre otras cosas, i) TiO2 en su forma de anatasa y ii) un aglutinante, proporcionará un efecto descontaminante mediante la conversión (por el TiO2 en su forma de anatasa) de agentes de NOx contaminantes depositados sobre la membrana para techos en sustancias que se eliminan fácilmente mediante lavado con la lluvia, manteniendo de ese modo la membrana para techos esencialmente libre de manchas/puntos oscuros.
En el siguiente texto, a los gránulos individuales de la membrana para techos también se les denominará de manera intercambiable mediante el término “núcleo”, entendiéndose que el gránulo/núcleo individual se recubre para formar un gránulo recubierto.
Las partículas de TiO2 en su forma de anatasa para su uso en membranas para techos descontaminantes tienen un color azulado más oscuro que las partículas de TiO2 en su forma de rutilo. Por este motivo, puede preferirse el uso de partículas de TiO2 en su forma de rutilo como componente en composiciones de recubrimiento blancas para el blanqueo de gránulos. Cuando se usa TiO2 en su forma de anatasa en composiciones de recubrimiento, se requiere la adición adicional de pigmentos a la composición de recubrimiento para obtener altos valores de TSR de la membrana para techos, con los consiguientes costes. Los presentes inventores han encontrado que, seleccionando como núcleo que se recubre, un gránulo con un contenido en cristobalita relativamente alto, preferiblemente que solo comprende cristobalita y pocas impurezas, puede lograrse una alta TSR (reflectancia solar total) y un alto SRI (índice de reflectancia solar) de una membrana para techos con una multitud de tales gránulos recubiertos. De ese modo, se potencia la capacidad global de la membrana para rechazar el calor solar, siendo la transmitancia baja.
Por tanto, con la presente invención todavía pueden lograrse altos valores de TSR de la membrana para techos por encima de aproximadamente el 70% a pesar del uso de una composición de recubrimiento que comprende TiO2 en su forma de anatasa.
Más específicamente, los presentes inventores proponen en el presente documento un gránulo recubierto adecuado para su uso en una membrana para techos bituminosa, consistiendo el gránulo recubierto en: i) un gránulo que tiene una transmitancia solar de menos del 3% para longitudes de onda de menos de 1400 nm,
- comprendiendo dicho gránulo el 20%-100% en peso de cristobalita,
ii) un primer recubrimiento sobre la superficie del gránulo,
- comprendiendo dicho recubrimiento TiO2 en forma de anatasa y un aglutinante,
y
iii) un recubrimiento de barrera frente al aceite transparente o translúcido sobre dicho primer recubrimiento, - siendo dicho recubrimiento de barrera frente al aceite un compuesto de organo-silicio que formará una unión con un material bituminoso,
- degradándose dicha barrera frente al aceite tras la exposición a la radiación ultravioleta en la luz solar y la acción de agua de lluvia para exponer de ese modo dicho primer recubrimiento.
Se desprende que la presente invención también se refiere a una membrana para techos bituminosa que comprende una banda bituminosa que tiene un primer lado, estando una pluralidad de los gránulos recubiertos anteriormente mencionados dispersados sobre dicho primer lado para definir una superficie de la membrana.
La barrera frente al aceite definida por la segunda capa adicional aplicada directamente sobre el primer recubrimiento se selecciona preferiblemente para ser degradable tras la exposición a radiación UV después de unos pocos días o semanas, exponiendo de ese modo el primer recubrimiento al entorno, permitiendo que el TiO2 de anatasa actúe como descontaminante. En algunos casos, esta degradación del recubrimiento que define la barrera frente al aceite se ve asistida por la acción fotocatalítica del dióxido de titanio, TiO2, de anatasa del primer recubrimiento.
Tal como entenderá el experto en la técnica, para cada gránulo recubierto el grosor del primer recubrimiento puede variar localmente debido, por ejemplo, al hecho de que el primer recubrimiento se aplica sobre una superficie que no es uniforme. Preferiblemente, el primer recubrimiento cubre al menos el 50%, preferiblemente al menos el 70% de la superficie del gránulo sobre el primer lado anteriormente mencionado de la membrana para techos bituminosa.
Cuando se aplica el primer recubrimiento, tal como en un procedimiento de recubrimiento usando la mezcladora anteriormente mencionada, la aplicación puede ajustarse de tal manera que el primer recubrimiento cubre de promedio al menos el 60% y como máximo el 90% de la superficie de los gránulos. Después se dispersan los gránulos sobre el lado anteriormente mencionado para producir la membrana para techos bituminosa.
Además, el primer recubrimiento tiene preferiblemente un grosor promedio en el intervalo de 10 |jm a 20 |jm, preferiblemente de 5 jm a 15 jm , preferiblemente con un grosor máximo en cualquier lugar de 100
|jm. El solicitante prefiere actualmente usar partículas de TÍO2 de anatasa que tienen un tamaño del orden de 0,2 jm - 0,4 jm , tal como de aproximadamente 0,3 jm .
El gránulo de materia prima de cristobalita puede estar en una forma que se produce de manera natural o puede fabricarse basándose en materiales que se producen de manera natural, con impurezas normal.
La barrera frente al aceite impide o restringe la migración de componentes de aceite a la superficie de la membrana a partir de la banda bituminosa sobre la cual se ha aplicado una multitud de los gránulos. Tal migración podría conducir a una formación no deseada de puntos/manchas de aceite migrado sobre la superficie, tal como se comenta de manera general en el documento WO14015876, perjudicial para la baja transmitancia y alta reflectividad deseadas.
Breve descripción de una realización de la invención
Ahora se describirá una realización de la invención en detalles adicionales, con referencia a las figuras 1 y 2a y 2b.
La figura 1 muestra esquemáticamente en sección transversal y a escala ampliada una porción de una membrana para techos bituminosa 1 que comprende una banda bituminosa 11 que tiene en un lado de la misma un gránulo recubierto 10 de la presente invención. Se entenderá que los gránulos 10 mostrados con recubrimiento están distribuidos de manera uniforme y densa sobre la banda bituminosa 11 para definir eficazmente el aspecto visible de la membrana para techos 1.
Cada gránulo 10 mostrado es un gránulo/núcleo de cristobalita que tiene un tamaño del orden de 1 mm y que porta directamente sobre el mismo un primer recubrimiento o capa de recubrimiento 5 en forma de una composición que comprende o que consiste en i) TiO2 en su forma de anatasa y ii) un aglutinante, tal como un aglutinante de fosfato de monoaluminio. En esta realización, el grosor de esta capa 5 está en el intervalo de 10 a 20 jm , con partículas de TiO2 de anatasa que tienen un tamaño del orden de 0,2 jm - 0,4 jm , tal como de aproximadamente 0,3 jm , de modo que la membrana para techos bituminosa 1 proporciona un efecto descontaminante y al mismo tiempo valores de TSR y SRI altamente deseables. Preferiblemente, no está distribuido sobre la banda bituminosa 11 ningún gránulo de otro tipo ni ningún gránulo que tenga ninguna primera capa de recubrimiento 5 de otra composición. Específicamente, en una realización la primera capa de recubrimiento 5 puede tener la siguiente composición:
Durante la fabricación del gránulo recubierto 10 se aplica una segunda capa adicional directamente sobre la primera capa de recubrimiento 5 para formar una barrera frente al aceite que define la superficie exterior del gránulo recubierto 10. En la membrana 1, una porción 12 de esta segunda capa estará en contacto con el material bituminoso de la banda 11 al incorporarse parcialmente el gránulo recubierto 10 en el mismo mediante un procedimiento de compactación con rodillo durante las etapas finales de la fabricación de la membrana 1. Otra porción 13 de la segunda capa está expuesta al entorno. La segunda capa forma una unión firme con la primera capa 5 y con el material bituminoso de la banda 11 por otro lado. Específicamente, la segunda capa forma un recubrimiento de barrera frente al aceite, que puede ser transparente, que impide o restringe la migración de componentes de aceite de la banda bituminosa hacia la superficie de la membrana 1. Al mismo tiempo, la porción 13 anteriormente mencionada de la barrera frente al aceite (definida por la segunda capa) es, mediante selección del compuesto para la barrera frente al aceite, degradable tras la exposición a radiación UV, tal como normalmente después de unos pocos días o semanas tras la aplicación de la membrana sobre un techo de edificio/superficie de edificio, tal como después de 4 semanas, para exponer de ese modo la primera capa 5 y, por tanto, la primera capa que contiene dióxido de titanio TiO2, al entorno, permitiendo que el TiO2 de anatasa actúe como descontaminante. En algunos casos, esta degradación/exposición de la primera capa 5 se ve asistida por la acción fotocatalítica del dióxido de titanio TiO2 de la primera capa.
El compuesto que define la barrera frente al aceite puede ser, a modo de ejemplo, un compuesto de organosilicio, tal como polimetilhidrogenosiloxano, que puede mezclarse con una resina acrílica. La resina acrílica tiene el efecto ventajoso adicional de unir cualquier partícula de polvo libre a la superficie de los gránulos con la barrera frente al aceite durante el procedimiento de fabricación de los gránulos recubiertos. Tal polvo
I ibre supondría una desventaja cuando se apliquen los gránulos recubiertos a la banda bituminosa en la fabricación de la membrana para techos, provocando problemas con la adherencia de los gránulos recubiertos a la banda bituminosa así como provocando posibles problemas de salud respiratorios a los trabajadores que producen la membrana para techos; mediante esta unión también puede obtenerse una resistencia aumentada frente a la formación de manchas de la membrana para techos, en el caso del polvo que tiene propiedades de absorción de aceite de betún. Ejemplos de resinas acrílicas útiles son compuestos que tienen una temperatura de transición vitrea del orden de -20°C - 0°C, o elegidos de la familia de los polímeros de poliacrilato, copolímeros de estireno-compuesto acrílico o similares.
La figura 2a muestra una curva que representa la reflectancia en función de longitudes de onda del espectro solar que oscilan entre 200 y 2500 nm, para una membrana para techos bituminosa con gránulos de alumino-silicato que portan un recubrimiento que contiene TiO2 de anatasa.
Por otro lado, la figura 2b muestra dos curvas que representan la reflectancia solar para una membrana para techos bituminosa de la presente invención, con gránulos que comprenden más del 20% de cristobalita y que portan el mismo recubrimiento aplicado a los gránulos sometidos al análisis en la figura 2a, i) sin ningún recubrimiento de barrera frente al aceite adicional y ii) con un recubrimiento de barrera frente al aceite para impedir la migración de aceite y que tiene la siguiente composición:
Usar una barrera frente al aceite con una composición de resina acrílica no tiene ningún efecto significativo sobre la reflectancia solar total tal como se representa en la figura 2b; cuando se usa entonces resina acrílica para el ejemplo de fórmula 2 la cantidad de polimetilsiloxano será como anteriormente y el agua representa 65,72 y la resina acrílica 2,91.
Tal como puede observarse a partir de las figuras, incluir el TiO2 azulado en su forma de anatasa en la composición de recubrimiento que define la primera capa de recubrimiento 5 sobre los gránulos 10 que comprenden un % en peso relativamente alto de cristobalita, permite una alta reflectancia, es decir, valores superiores del SRI, en comparación con la figura 2a, reduciendo de ese modo eficazmente la temperatura de un edificio sobre el cual se aplica la membrana. De esta manera, se obtiene una membrana para techos bituminosa de larga vida útil resistente a la migración de aceite y que tiene propiedades descontaminantes y un alto SRI. La figura 3 muestra una curva que representa la transmitancia de varios materiales granulados en función de longitudes de onda del espectro solar que oscilan entre 200 y 1500 nm. Tal como puede observarse, la transmitancia de materia prima de cristobalita es inferior a la de arena natural pero superior a la de alumino-silicato natural tal como caolinita. Esto significa que los gránulos de materia prima de cristobalita no son totalmente opacos frente a longitudes de onda solares, por tanto, se reduce la reflectancia solar total. El primer recubrimiento que comprende TiO2 en forma de anatasa (denominado en la figura 3 “cristobalita coloreada”) permite una reducción de la transmitancia hasta un nivel inferior al de gránulos de caolinita naturales y un nivel similar al de gránulos de caolinita tratados.
Claims (12)
1. Gránulo recubierto adecuado para su uso en una membrana para techos bituminosa (1), comprendiendo dicho gránulo recubierto:
i) un gránulo (10) que tiene una transmitancia solar de menos del 3% para longitudes de onda de menos de 1400 nm,
- comprendiendo dicho gránulo (10) el 20%-100% en peso de cristobalita,
ii) un primer recubrimiento (5) sobre la superficie del gránulo (10),
- comprendiendo dicho recubrimiento TiO2 en forma de anatasa y un aglutinante,
y
iii) un recubrimiento de barrera frente al aceite transparente o translúcido sobre dicho primer recubrimiento (5),
- siendo dicho recubrimiento de barrera frente al aceite un compuesto de organo-silicio que formará una unión con un material bituminoso,
- degradándose dicha barrera frente al aceite tras la exposición a la radiación ultravioleta en la luz solar y la acción de agua de lluvia para exponer de ese modo dicho primer recubrimiento (5).
2. Gránulo recubierto según la reivindicación 1, comprendiendo dicho gránulo (10) el 50%-90% en peso de cristobalita, incluyendo el resto preferiblemente otra fase cristalina de sílice.
3. Gránulo recubierto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, siendo el compuesto que define dicha barrera frente al aceite polimetilhidrogenosiloxano, que puede mezclarse con una resina acrílica.
4. Gránulo recubierto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, siendo dicho aglutinante un aglutinante de silicato o fosfato.
5. Gránulo recubierto según la reivindicación anterior, comprendiendo dicho aglutinante fosfato de monoaluminio.
6. Gránulo recubierto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, teniendo dicho gránulo (10) un tamaño en el intervalo de 0,325 mm a 2,5 mm.
7. Gránulo recubierto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, cubriendo dicho primer recubrimiento (5) al menos el 50%, preferiblemente al menos el 70% de la superficie de dicho gránulo (10).
8. Gránulo recubierto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, cubriendo dicho primer recubrimiento (5) al menos el 60% y como máximo el 90% de la superficie de dicho gránulo (10).
9. Gránulo recubierto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, teniendo dicho primer recubrimiento (5) un grosor promedio en el intervalo de 10 |jm a 20 |jm, preferiblemente de 5 a 15 |jm.
10. Gránulo recubierto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, teniendo dicho primer recubrimiento (5) un grosor máximo en cualquier lugar de 100 jim.
11. Gránulo recubierto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo dicho primer recubrimiento (5) dicho TiO2 de anatasa en forma de partículas que tienen un tamaño del orden de 0,2 jim - 0,4 jim.
12. Membrana para techos bituminosa (1) que comprende una banda bituminosa (11) que tiene un primer lado, estando gránulos recubiertos (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores dispersados sobre dicho primer lado para definir una superficie de dicha membrana (1).
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