ES2883861T3

ES2883861T3 - Polvo de formación de espuma catalíticamente activo

Info

Publication number: ES2883861T3
Application number: ES16770675T
Authority: ES
Inventors: Urs T Gonzenbach; Philip Noah Sturzenegger
Original assignee: De Cavis AG
Current assignee: De Cavis AG
Priority date: 2015-09-07
Filing date: 2016-08-30
Publication date: 2021-12-09
Anticipated expiration: 2036-08-30
Also published as: AU2016318360B2; US11578007B2; EP3347329B1; SA518391059B1; CA2997520A1; CN108290797A; EA201800195A1; US20180354864A1; PL3347329T3; JP2018531877A; AU2016318360A1; CN108290797B; WO2017041189A1; EA039534B1; EP3347329A1; JP6841830B2

Abstract

Una composición particulada sólida que comprende un primer grupo de partículas hidrofobizadas (1) y un segundo grupo de partículas catalíticamente activas (2), en la que dicho primer grupo de partículas (1) - se seleccionan del grupo que consiste en óxidos, hidróxidos, carburos, nitruros, fosfatos, carbonatos, silicatos (1.1), y - en la que la superficie de las partículas está modificada con moléculas anfifílicas (1.2) que comprenden al menos un grupo de cabeza y un grupo de cola, - seleccionándose dicho grupo de cola de un grupo alifático o uno aromático o uno cíclico con de 2 a 8 átomos de carbono y opcionalmente uno o más sustituyentes, y - seleccionándose dicho grupo de cabeza de fosfatos, fosfonatos, sulfatos, sulfonatos, alcoholes, aminas, amidas, pirrolidonas, galatos, ácidos carboxílicos; y dicho segundo grupo de partículas (2) - se seleccionan de óxido de manganeso (IV), ya sea MnO2 sintético o minerales que se producen de manera natural, y - se seleccionan para reaccionar con un agente expansor de peróxido para formar un gas; la cantidad de (1) está en el intervalo del 20,0-99,8% y/o la cantidad de (2) está en el intervalo del 0,2-80%; y la cantidad de moléculas anfifílicas (1.2) sobre las partículas (1.1) está en el intervalo de 0,5 - 160 μmol (1.2)/m2 de partícula (1.1).

Description

DESCRIPCIÓN

Polvo de formación de espuma catalíticamente activo

La presente invención se refiere al campo de la formación y estabilización de espuma, particularmente materiales de construcción espumados, tal como cemento. La invención proporciona un producto listo para usar en forma de una composición particulada sólida para obtener tales materiales de construcción. La invención proporciona además métodos de fabricación de tales productos listos para usar y de tales materiales de construcción.

Hay una necesidad creciente de espumas minerales con altas porosidades en la industria clásica y de alta tecnología, así como en el negocio de la construcción. Las espumas minerales combinan propiedades únicas como un bajo peso específico, aislamiento térmico, eléctrico, acústico, pueden presentar una alta resistencia específica y dependiendo de la composición química una estabilidad térmica y química extraordinaria. Además, la formación de espuma es una estrategia eficiente para ahorrar materias primas y reducir el peso de los componentes. Ejemplos de aplicaciones en el campo de alta temperatura son el aislamiento de hornos usados en la producción de acero y de vidrio. El hormigón espumado necesita mucho menos cemento en comparación con las piezas densas, ayuda a reducir el peso o mejora las propiedades aislantes de las piezas de construcción. Aparte de la química del material, las propiedades de las espumas minerales están regidas por la microestructura y especialmente el tamaño, la morfología y la distribución de los poros. Dependiendo de la aplicación, los poros pueden estar en el rango milimétrico o en el orden de magnitud de cientos de micras. Para aplicaciones de aislamiento térmico se prefiere una estructura principalmente de poro cerrado, mientras que para el aislamiento acústico es beneficiosa la formación de aberturas de poro. Independientemente de cómo sea necesario diseñar una microestructura para una cierta aplicación, es importante que un producto espumado no presente gradientes aleatorios y sea homogéneo por todo el volumen. Por tanto, es absolutamente necesario controlar la microestructura de la espuma desde el momento de la formación de espuma hasta el final del proceso de fabricación. Dado que una espuma es un sistema termodinámicamente inestable y está sujeta a degradación desde el momento de su formación, existe una necesidad de tecnologías de formación y estabilización de espuma que posibiliten controlar de manera efectiva la microestructura de espumas minerales.

Ya se han realizado varios intentos para producir espumas con más del 60% en volumen de porosidad a partir de diversos minerales. Sin embargo, todavía está por desarrollar una tecnología fácil de implementar y robusta que permita un control deliberado sobre la microestructura de la espuma. Nos dimos cuenta además de que la tecnología conocida para estabilizar espumas puede conducir a un retardo significativo del fraguado y/o dar como resultado una disminución de las propiedades mecánicas. Esto se considera desventajoso.

Blum et al. (documento EP2045227A1) describen la formación de espuma expandiendo una suspensión que contiene tensioactivo de un cemento de fraguado rápido que comprende una mezcla de minerales por medio de la descomposición de peróxido de hidrógeno. No se añade ningún polvo de espumación listo para usar según Blum et al. En el documento se recalca que el fraguado rápido del material inmediatamente tras la formación de espuma es crucial para impedir un colapso de la espuma. Debido a esta divulgación, la robustez del proceso y la fiabilidad del producto se consideran escasas.

Bean et al. (documento US5605570) dan a conocer un procedimiento para espumar escoria vítrea rica en calcio finamente molida expandiendo una suspensión bajo descomposición de peróxido de sodio. Se obtiene un producto de espuma únicamente como resultado de un rápido aumento de la viscosidad y un fraguado rápido. En un ejemplo comparativo, el uso de tensioactivos que se incorporan habitualmente para mejorar la formación de espuma resultó prolongar sustancialmente el fraguado y dio como resultado un producto de propiedades mecánicas insatisfactorias. Debido a esta divulgación, el proceso no permite adaptar la microestructura de espuma que define las propiedades del material.

Brothers et al. (documento US 2002/0050231) informan sobre la espumación de una formulación de cemento de aluminato de calcio que contiene tensioactivo mediante la inyección de gas en el sistema de tuberías a través de las que se coloca el cemento. El documento da a conocer porosidades de producto final de hasta el 66% en volumen. Para aplicaciones de aislamiento, el rendimiento del material aumenta con la porosidad. Por tanto, son favorables fracciones de volumen de poros por encima del 70% en volumen. No se facilita ninguna información relativa a la estructura de poros, posibilidades para controlar la estructura de poros ni sobre la homogeneidad de la espuma.

Jezequel et al. (documento WO2011/101386) describen un hormigón espumado con una densidad de 200 a 800 kg/m3 y su fabricación preparando en primer lugar una suspensión de hormigón que se hace pasar en una segunda etapa a través de un mezclador dinámico que se usa para dispersar una cierta fracción de aire en la suspensión. Aunque es adecuado, el método requiere una suspensión con una reología definida de manera precisa. Además, el método no es adecuado para sistemas que presentan altas cargas de sólidos y por tanto viscosidad aumentada ni para formulaciones que contienen agregados relativamente gruesos.

Gartner et al (documento WO2013/034567) describen partículas modificadas con tensioactivo y su uso en la fabricación de espumas que contienen cemento estables. Se sugiere una amplia gama de partículas, mencionándose específicamente la piedra caliza, al tiempo que se mencionan tensioactivos bifuncionales muy específicos. El documento sugiere que estas partículas modificadas pueden emplearse en cantidades reducidas.

Selinger et al (documento FR2986790) describen silicatos espumados usados como mortero. En este documento se da a conocer el uso de tensioactivos, en vez de moléculas anfifílicas de cadena corta, como aditivo para obtener morteros espumados. El documento no da a conocer una composición de aditivo lista para usar que comprenda partículas modificadas con moléculas anfifílicas.

Aberle (documento WO2014/009299) describen una mezcla de polvos y un proceso para elaborar mortero seco. El documento aborda el propósito de hidrofobizar y espesar morteros cementosos para optimizar sus propiedades para su uso en entornos húmedos.

El documento FR2986790 da a conocer una formulación de mortero seco de, entre otros, cemento blanco, perlita y acetato de manganeso, que se combina con una disolución de peróxido.

La técnica anterior muestra la necesidad de materiales de construcción espumados y métodos de fabricación de los mismos. La técnica anterior muestra particularmente los inconvenientes de los métodos actuales.

Por tanto, un objeto de la presente invención es mitigar al menos algunos de estos inconvenientes de la técnica anterior. Por consiguiente, la invención proporciona una tecnología de formación y estabilización de espuma más efectiva. Específicamente, existe una necesidad de una tecnología de estabilización de espuma fácil de implementar y efectiva que permita la formación de espuma fiable a partir de diversos minerales y especialmente a partir de formulaciones de material de construcción. En particular, es un propósito de la presente invención aumentar la robustez del proceso y la fiabilidad del producto y posibilitar la formación de espuma a partir de mezclas de minerales que no presenten un fraguado rápido.

Estos objetivos se alcanzan mediante las composiciones definidas en la reivindicación 1 y los métodos definidos en la reivindicación 6. Aspectos adicionales de la invención se dan a conocer en la memoria descriptiva y las reivindicaciones independientes, realizaciones preferidas se dan a conocer en la memoria descriptica y las reivindicaciones dependientes.

La presente invención se describirá en más detalle más adelante. Se entiende que las diversas realizaciones, preferencias e intervalos proporcionados/dados a conocer en esta memoria descriptica pueden combinarse a voluntad. Además, dependiendo de la realización específica, definiciones, realizaciones o intervalos seleccionados pueden no ser aplicables.

A menos que se exponga lo contrario, las siguientes definiciones serán aplicables en esta memoria descriptica:

Tal como se usa en el presente documento, el término “un”, “una”, “el/la” y términos similares usados en el contexto de la presente invención (especialmente en el contexto de las reivindicaciones) deben interpretarse como que cubren tanto el singular como el plural a menos que se indique lo contrario en el presente documento o se contradiga claramente por el contexto.

Tal como se usa en el presente documento, los términos “que incluye(n)”, “que contiene(n)” y “que comprende(n)” se usan en el presente documento en su sentido abierto, no limitativo.

Tal como se usa en el presente documento, los porcentajes (%) son en peso, a menos que se indique lo contrario o esté claro por el contexto.

La presente invención se entenderá mejor mediante la referencia a las figuras.

La Fig. 1 proporciona una representación esquemática de la composición particulada sólida inventiva tal como se describe en más detalle más adelante. Los componentes según la invención son: partículas hidrofobizadas (1) (que comprenden la partícula (1.1) y las moléculas anfifílicas (1.2)), y partículas catalíticamente activas (2). Los componentes opcionales se indican mediante la línea discontinua, modificadores de pH (3) y aditivos (4).

La Fig. 2 proporciona una representación esquemática de un posible uso de la composición inventiva para obtener un material de construcción espumado. En esta figura, c.i. representa la composición inventiva, m.p. representa materiales de partida conocidos, tal como una composición cementosa; a.e. representa un agente expansor, tal como H2O2; m.c.e. representa material de construcción espumado, tal como cemento espumado. Tal como se indica en esta representación esquemática, se obtiene un material de construcción espumado (m.c.e.) si la composición inventiva (c.i.) se combina como aditivo con el material de partida (m.p.) y agua, lo que da como resultado una dispersión a la que se añade entonces agente expansor (a.e.).

La Fig. 3 proporciona imágenes de microscopio óptico de los materiales esbozados en los ejemplos 1.1 (izquierda) y 1.2 (derecha).

La Fig. 4 proporciona fotografías de los materiales de construcción esbozados en los ejemplos 2.1, 2.2, 2.4 y 2.5 (de izquierda a derecha).

La Fig. 5 es una fotografía ampliada de la fig. 4, ejemplos 2.1 y 2.2.

En términos más generales, en un primer aspecto, la invención se refiere a una composición particulada sólida según la reivindicación 1 que comprende partículas hidrofobizadas (1) y partículas catalíticamente activas (2), siendo dichas partículas hidrofobizadas (1) tal como se definen más adelante y estando hidrofobizadas con moléculas anfifílicas tal como se definen más adelante y siendo dichas partículas catalíticamente activas (2) tal como se definen más adelante. La composición inventiva puede comprender constituyentes adicionales, particularmente modificadores de pH (3) y aditivos (4). Estas composiciones son adecuadas para fabricar espumas estables con propiedades definidas y reproducibles cuando se incorporan a un material de partida adecuado antes de inyectar el agente expansor. Por consiguiente, las composiciones inventivas (c.i.) pueden añadirse a material de partida adecuado (m.p.) para obtener un material de construcción espumado (m.c.e.); las propias composiciones inventivas no son materiales de construcción y por tanto no dan como resultado un material de construcción espumado tras la adición de un agente expansor. Por tanto, la composición inventiva se aplica como aditivo. Este aspecto de la invención se explicará más detalladamente a continuación:

La presente invención proporciona composiciones de polvo inorgánicas, catalíticamente activas. Estas composiciones están diseñadas particularmente para posibilitar la formación reproducible de espuma cuando se aplican con un material de construcción, una formulación particulada refractaria, una cerámica u otra que esté dispersada en un líquido y se espume posteriormente mediante la descomposición de un agente expansor. El polvo de formación de espuma puede usarse como aditivo inorgánico que comprende dos componentes principales (1), (2) más modificadores de pH opcionales (3), más aditivos (4). El componente (1) son partículas modificadas superficialmente que definen principalmente la reología, la estabilidad y el tamaño de poro de la espuma. El componente (2) es un catalizador que promueve la descomposición del agente expansor y define la velocidad de liberación de gas en el sistema que debe espumarse (tal como los materiales de partida esbozados en la fig. 2). Pueden añadirse componentes opcionales (3), (4) para regular adicionalmente la viscosidad o el pH de la formulación que debe espumarse así como el tiempo de fraguado de materiales hidráulicos.

Las ventajas de esta composición son que este polvo de formación de espuma listo para usar se aplica como componente individual al material de partida que debe espumarse. Define todas las propiedades relevantes de una espuma, excepto la porosidad que viene dada por la cantidad de agente expansor usado, siempre que el sistema sea capaz de estabilizar el gas. Por tanto, la composición inventiva simplifica enormemente la producción de espuma en laboratorios, sitios de fabricación industriales y especialmente para la aplicación in situ. Además, su uso conduce normalmente a concentraciones muy bajas de compuestos orgánicos en el producto final espumado. Esto es importante para los productos espumados con una aplicación diana en el campo de la protección contra incendios y la ignifugación. La facilidad de manipulación garantiza una formación de espuma reproducible que es de especial importancia cuando se espuman materiales de construcción y normalmente hay demasiado poco tiempo para implementar procedimientos de incorporación complejos. Dado que el polvo de formación de espuma es una sustancia homogénea, seca, presenta una vida útil en almacenamiento larga. La aplicación de las composiciones inventivas asegura una formación de espuma fiable y una estabilidad de espuma excelente. Las espumas que se preparan usando esta composición inventiva presentan microestructuras homogéneas por todo el volumen. Esta es la clave para una alta calidad y fiabilidad del producto. Por tanto, las composiciones inventivas también pueden considerarse un aditivo funcional; este aditivo funcional es un producto listo para usar, por ejemplo, en un sitio de construcción.

Composición particulada sólida: En una realización, la composición inventiva está en forma de un polvo, particularmente un polvo listo para usar. Esto es beneficioso, ya que permite un uso directo con equipamiento común y etapas de manipulación conocidas en la industria.

En una realización alternativa, la composición inventiva está en forma de gránulos. Tales gránulos también permiten un uso directo con equipamiento común y etapas de manipulación conocidas en la industria.

Las composiciones inventivas son secas, y como resultado de ello, las composiciones tienen una baja tendencia a aglomerarse; además, son de flujo libre y/o pueden verterse.

Partículas hidrofobizadas (1): El término partículas hidrofobizadas se conoce en el campo y se refiere específicamente a un material sólido en forma particulada (tal como se define más adelante), en el que la superficie de las partículas está modificada con moléculas anfifílicas (tal como se define más adelante). Tal modificación pretende reducir las propiedades hidrófilas de las partículas.

Partículas (1.1): La naturaleza de las partículas presentes dependerá del uso final previsto de la espuma que debe formarse e incluye particularmente materiales inorgánicos. Por consiguiente, el término incluye los siguientes materiales inorgánicos a modo de ejemplo:

• Óxidos, incluyendo óxidos de metal puros y mixtos (particularmente óxido de aluminio, dióxido de silicio, espinelas, óxido de cerio-gadolinio, óxido de circonio, óxido de magnesio, óxido de estaño, óxido de titanio y óxido de cerio);

• Hidróxidos (particularmente hidróxido de aluminio, hidróxido de calcio, hidróxido de magnesio, muy particularmente hidróxido de aluminio);

• Carburos (particularmente carburo de silicio, carburo de boro);

• Nitruros (particularmente nitruro de silicio, nitruro de boro);

• Fosfatos (particularmente fosfatos de calcio, tales como fosfato de tricalcio, hidroxiapatita);

• Carbonatos (particularmente carbonato de níquel, carbonato de calcio (piedra caliza molida o carbonato de calcio precipitado), carbonato de magnesio);

• Silicatos (particularmente dióxido de silicio, sílice pirógena, ceniza volante, cuarzo, vidrios molidos, escoria, silicatos de calcio, mullita, cordierita, minerales de arcilla como caolín o bentonita, silicato de circonio, zeolitas, tierra de diatomeas, muy particularmente sílice pirógena, minerales de arcilla, silicato de circonio; específicamente minerales de arcilla);

• Sulfatos (particularmente sulfato de calcio).

En una realización adicional, el término incluye óxidos, incluyendo óxidos de metal puros y mixtos, seleccionados del grupo que consiste en óxidos de aluminio (incluyendo espinelas de Al-Mg), dióxidos de silicio, dióxidos de circonio y óxidos de cinc, particularmente óxido de aluminio, dióxido de silicio y dióxido de circonio.

Tales materiales inorgánicos pueden ser materiales sintéticos o minerales que se producen de manera natural. También pueden usarse composiciones de múltiples componentes que comprenden mezclas de dos o más de los compuestos mencionados anteriormente del mismo o diferente tipo.

Se encontró que una selección cuidadosa del material inorgánico mejora el rendimiento y las propiedades del material de construcción espumado.

Es beneficioso seleccionar el material inorgánico de un modo que su química superficial difiera de la química superficial del material de partida en las condiciones que prevalecen en la dispersión. Al hacer esto, la molécula anfifílica (1.2) puede seleccionarse para adsorberse selectivamente en la partícula inorgánica (1.1), no en el material de partida (m.p., fig. 2). Como resultado, el curado y el desarrollo de resistencia del material de construcción no se ven afectados por la modificación superficial descrita. Aparentemente, esta consideración es importante para materiales de construcción que se endurecen, tales como cementos.

Para materiales que no se endurecen o recristalizan (“materiales minerales”), tales como alúmina, circona, silicato de circonio, sílice, otras consideraciones son más importantes. Seleccionando las combinaciones dadas a conocer en el presente documento, las dispersiones (fig. 2) pueden fabricarse más fácilmente. Específicamente, se encontró que no se produce coagulación, o al menos en una menor medida, cuando se usan las composiciones inventivas (c.i.).

Un material inorgánico particularmente preferido es el carbonato de calcio, ya sea CaCO3 sintético o piedra caliza que se produce de manera natural. A la luz de la discusión anterior, el carbonato de calcio es particularmente adecuado para materiales de partida de la clase de sulfato de calcio, cemento de silicato de calcio, geopolímero de silicato de aluminio, escoria de alto horno, cemento de sulfoaluminato de calcio, hidroxiapatita, beta-fosfato de tricalcio.

Un material inorgánico preferido particularmente adicional es el grupo de los silicatos, incluyendo particularmente sílice y arcilla. A la luz de la discusión anterior, los silicatos son particularmente adecuados para materiales de partida de la clase de alúmina, aluminato de calcio, silicato de aluminio, sílice, silicato de circonio, hidroxiapatita, beta-fosfato de tricalcio.

Un material inorgánico preferido particularmente adicional es el grupo de los óxidos, tales como alúmina y circona. A la luz de la discusión anterior, estos óxidos son particularmente adecuados para materiales de partida de la clase de alúmina, cemento de aluminato de calcio, silicato de aluminio, circona, silicato de circonio, cementos de fosfato, cemento de fosfato de calcio, aglutinantes de fosfato de aluminio, alúmina templada con circona, hidroxiapatita, betafosfato de tricalcio.

Se encontró que la morfología de las partículas es de menor importancia. La invención abarca partículas densas, partículas porosas o mezclas de partículas densas y porosas.

Se ha encontrado que pueden usarse partículas con formas muy diferentes, es decir partículas que son esféricas, placas poligonales, agujas, fibras, varillas, puros, cristales individuales, etc., siempre que su tamaño de partícula esté dentro de dimensiones adecuadas. La invención abarca polvo de formación de espuma que está en forma de partículas primarias o en forma de polvos compactados, como gránulos o microgránulos. El tamaño medio de partícula puede medirse con un dispositivo tal como se usa comúnmente en la tecnología de polvo, tal como mediante tamizado o difracción láser. Para los polvos (partículas primarias), los tamaños de partícula adecuados oscilan entre 30 nm y 300 pm, más preferiblemente entre 100 nm y 250 pm, incluso más preferiblemente entre 100 nm y 150 pm, incluso más preferiblemente entre 100 nm y 100 pm. En una realización adicional, los tamaños de partícula adecuados oscilan entre 100 nm y 10 pm, preferiblemente entre 100 nm y 2 pm. Se encontró que la distribución de tamaño de partícula es de menor importancia. Pueden obtenerse buenas espumas con distribuciones de tamaño de partícula estrechas así como amplias. Para los gránulos o microgránulos, un intervalo de tamaño adecuado es de 0,5 - 20 mm, preferiblemente de 1 - 10 mm.

Moléculas anfifílicas (1.2): El término moléculas anfifílicas se conoce en el campo y se refiere a compuestos orgánicos que tienen una parte apolar (también identificada como cola o grupo R) y una parte polar (también identificada como grupo de cabeza). Por consiguiente, las moléculas anfifílicas adecuadas contienen una cola acoplada a un grupo de cabeza, normalmente mediante enlaces covalentes. Tales moléculas anfifílicas contienen normalmente una cola y una grupo de cabeza, pero también pueden contener más de un grupo de cabeza. La cola puede ser alifática (lineal o ramificada) o cíclica (alicíclica o aromática) y puede portar sustituyentes. Tales sustituyentes son, por ejemplo, -CnH2n+1 siendo n<8, -OH, -NH3, etc. Las colas preferidas son cadenas de carbono lineales opcionalmente sustituidas de 2 a 8 átomos de carbono. Se encontró sorprendentemente que tales moléculas comparativamente pequeñas (1.2) tienen un efecto significativo sobre la hidrofobización de las partículas (1.1) y en combinación con las partículas (1.1) sobre la estabilidad de la espuma.

Los grupos de cabeza que están acoplados a la cola son preferiblemente grupos iónicos. Ejemplos de posibles grupos de cabeza se especifican en la tabla 1 a continuación (en la que la cola se designa como R) y sales correspondientes.

Tabla 1:

Los grupos de cabeza preferidos se seleccionan de ácidos carboxílicos, galatos, aminas y sulfonatos.

Los grupos de cabeza particularmente preferidos se seleccionan de ácidos carboxílicos, galatos y aminas en las que X representa preferiblemente H o metilo.

En una realización ventajosa, las moléculas anfifílicas reducen la tensión superficial de una superficie de contacto aireagua hasta valores menores de o iguales a 65 mN/m para concentraciones menores de o iguales a 0,5 mol/l.

En una realización ventajosa, las moléculas anfifílicas tienen una concentración micelar crítica (CMC) mayor de 10 pmol/l y/o tienen una solubilidad mayor de 1 pmol/l. Partículas catalíticamente activas (2): Puede usarse una amplia gama de materiales catalíticamente activos. Los catalizadores adecuados incluyen compuestos que reaccionan con un agente expansor para formar un gas. La elección del catalizador depende del agente expansor usado.

Según la presente invención se usan peróxidos como agentes expansores, el catalizador (2) se selecciona de agentes de descomposición de peróxido.

Según la invención, el catalizador es óxido de manganeso (IV), ya sea MnÜ²sintético o minerales que se producen de manera natural tales como pirolusita.

Debido a su diferente función, las partículas (2) y (1.1) difieren. Aunque las partículas (1.1) están modificadas con moléculas anfifílicas (1.2) para estabilizar las burbujas de gas, las partículas (2) no están modificadas para posibilitar sus propiedades catalíticas.

Modificadores de pH (3): Puede usarse una amplia gama de modificadores conocidos, incluyendo ácidos, bases y sistemas tampón. La elección del modificador de pH depende del uso previsto; los modificadores de pH adecuados pueden seleccionarse del grupo de

• hidróxidos (particularmente NaOH, KOH);

• ácidos inorgánicos (particularmente HCl, HNO³);

• ácidos de frutas (particularmente ácido cítrico, ácido tartárico);

• fosfatos.

Los modificadores de pH anteriores se conocen y están disponibles comercialmente o pueden obtenerse según métodos conocidos.

Aditivos (4): Puede usarse una amplia gama de aditivos, conocidos en el campo. Los aditivos incluyen aceleradores y retardadores para reacciones de fraguado de materiales hidratables. Los ejemplos de aceleradores de la reacción de hidratación incluyen sales de calcio (tales como cloruro de calcio y nitruro de calcio), sales de litio e hidróxido de litio, trietanolamina, Sigunita. Los ejemplos de retardadores de la reacción de hidratación incluyen ácido cítrico, celulosa, Retardan, azúcares, ácido tartárico y sus sales.

Los aditivos incluyen además adyuvantes de dispersión, por ejemplo, policarboxiléteres, ácido cítrico, ViscoCrete, sulfonato de melamina, sulfonato de naftaleno y sulfonatos de lignina.

Los aditivos incluyen además modificadores de la reología, por ejemplo, celulosa y derivados de celulosa, poli(alcohol vinílico), polietilenimina, poli(óxido de etileno), polietilenglicol, goma xantana, bentonita, microsílice, carbonatos de calcio finos.

Los aditivos anteriores se conocen y están disponibles comercialmente o pueden obtenerse según métodos conocidos.

Cantidades: La cantidad de los constituyentes (1) ... (4) en la composición particulada inventiva puede variar a lo largo de un intervalo amplio y depende particularmente del uso previsto y los constituyentes específicos elegidos. Las cantidades adecuadas pueden determinarse mediante experimentos rutinarios.

En una realización ventajosa, la invención se refiere a una composición en la que la cantidad de (1) está en el intervalo de al menos el 20%, preferiblemente al menos el 40%, lo más preferiblemente al menos el 60% de la composición particulada total.

En una realización ventajosa adicional, la invención se refiere a una composición en la que la cantidad de (2) está en el intervalo del 0,2 - 80%, preferiblemente el 0,2 - 60%, lo más preferiblemente el 0,2 - 40% con respecto a la composición particulada total. Este intervalo es amplio, ya que la cantidad de catalizador depende de la cantidad de agente expansor usado. En el caso de que se desee una alta porosidad y se requiera menos estabilidad, la cantidad de catalizador aumenta. Además, la densidad de catalizador (2) y la densidad de partícula (1) pueden variar en un factor de 2, ampliando también el intervalo. Sin embargo, identificar una cantidad apropiada de catalizador (2) está dentro del trabajo rutinario del experto en la técnica.

En una realización ventajosa adicional, la invención se refiere a una composición en la que la cantidad de (3) está en el intervalo del 0 - 10%, preferiblemente el 0 - 5%) con respecto a la composición particulada total.

En una realización ventajosa adicional, la invención se refiere a una composición en la que la cantidad de (4) está en el intervalo del 0 - 30%, preferiblemente el 0 - 20%, más preferiblemente el 0 - 10% con respecto a la composición particulada total.

En una realización, la cantidad de (1) y (2) suma hasta el 100%; en una realización adicional, la cantidad de (1), (2), (3) y (4) suma el hasta 100%.

La cantidad de moléculas anfifílicas (1.2) sobre las partículas (1.1) puede variar a lo largo de un intervalo amplio. Un intervalo adecuado incluye 0,5 - 160 gmol (1.2)/m2 de partícula (1.1), preferiblemente 3 - 90 gmol (1.2)/m2 de partícula (1.1), más preferiblemente 5 -60 gmol (1.2)/m2 de partícula (1.1).

La cantidad de moléculas anfifílicas (1.2) sobre las partículas (1.1) puede variar a lo largo de un intervalo amplio. Un intervalo adecuado incluye el 0,1 - 20% (1.2) con respecto a la partícula (1.1), preferiblemente el 0,4 - 12% (1.2) con respecto a la partícula (1.1), más preferiblemente el 0,8-7% (1.2) con respecto a la partícula (1.1).

La cantidad de composición inventiva usada para espumar una cierta cantidad de material de partida puede variar a lo largo de un intervalo amplio. Las cantidades adecuadas están en el intervalo del 0,2 - 50%, preferiblemente el 0,2 -30%, más preferiblemente el 0,5 - 20% de composición inventiva con respecto a la masa seca de material de partida (5).

La composición particulada inventiva (c.i.) puede presentar las siguientes propiedades beneficiosas:

■ Posibilita la espumación de suspensiones minerales (m.p.) con una fuerte tendencia a espesarse o coagular tras la modificación química y/o física.

■ Promueve la formación de espuma de suspensiones minerales que están espumadas químicamente, particularmente una formación de espuma controlada.

■ Define la estabilidad de la espuma a lo largo de todo el proceso de fabricación.

■ Permite controlar la tasa de expansión de la espuma y la microestructura de la espuma.

■ Conduce a microestructuras de espuma homogéneas y libres de gradiente.

■ Es una mezcla lista para usar cuya adición puede integrarse en procesos de producción convencionales.

■ No, o esencialmente no, interfiere con reacciones de hidratación de materiales de construcción. Como consecuencia de ello, el inicio del fraguado no se ve influido cuando se añade la composición inventiva.

■ Conduce a una baja concentración de sustancias combustibles en el producto final.

■ Es económica y fácil de fabricar.

■ Es una composición seca que es fácil de transportar y que puede presentar una vida útil en almacenamiento larga.

En un segundo aspecto, la invención se refiere a un proceso para fabricar una composición tal como se describe en el presente documento como primer aspecto de la invención. Este aspecto de la invención se explicará más detalladamente a continuación:

Las materias primas, las partículas (1.1), las moléculas anfifílicas (1.2), las partículas catalíticamente activas (2), los modificadores de pH (3) y los aditivos (4) son artículos comerciales o pueden obtenerse según métodos conocidos.

El polvo de formación de espuma catalíticamente activo se prepara combinando partículas (1.1), moléculas anfifílicas de cadena corta (1.2) y partículas catalíticamente activas (2) más aditivos adicionales (3), (4) en un aparato adecuado hasta conseguir una mezcla homogénea. Por consiguiente, el método inventivo comprende la etapa de combinar las materias primas en las cantidades apropiadas para obtener la composición particulada sólida tal como se describe en el presente documento. La combinación de las materias primas puede llevarse a cabo mediante métodos conocidos. Un método adecuado incluye suministrar las materias primas a un molino de bolas y moler los materiales durante un periodo de tiempo prolongado. Un tiempo de mezclado adecuado es de 1 - 100 h, preferiblemente 12 - 24 h.

En una realización ventajosa, el método se realiza en seco, es decir sin añadir disolventes al sistema de reacción. Resulta sorprendente que las partículas (1.1) se hidrofobicen de manera homogénea y suficiente simplemente mezclándolas con moléculas anfifílicas (1.2). Esto evita el uso y la eliminación de disolventes, haciendo que la fabricación sea simple y fiable.

En un tercer aspecto, la invención se refiere al uso de composiciones tal como se describen en el presente documento (primer aspecto) en la fabricación de materiales de construcción espumados, tales como cementos espumados. Este aspecto de la invención se explicará más detalladamente a continuación:

Tal como ya se ha discutido anteriormente, las composiciones inventivas son adecuadas para generar espumas en presencia de un agente expansor. Por consiguiente, pueden usarse para generar espumas minerales. Tales espumas minerales pueden usarse como material de construcción y por tanto incluyen espumas minerales de cemento. Por tanto, la invención proporciona el uso de una composición tal como se describe en el presente documento como producto listo para usar para fabricar materiales de construcción espumados, particularmente cementos espumados.

El término agente expansor se conoce y describe cualquier material que libere un gas, tales como oxígeno, nitrógeno, hidrógeno o dióxido de carbono, en condiciones apropiadas.

Los compuestos que liberan oxígeno incluyen peróxido de carbamida, percarbonato de sodio, peroxo-compuestos tales como ácidos peroxo-monosulfúricos y -disulfúricos, ácido clórico y perclórico y sus sales, peróxidos alcalinos o alcalinotérreos, por ejemplo, peróxido de sodio, compuestos relacionados tales como peroxo-monosulfato de potasio y peroxo-disulfato de sodio. Los compuestos que liberan hidrógeno incluyen aluminio, por ejemplo, en forma de un polvo, virutas, tablillas o como pasta. En entornos alcalinos acuosos, tales como los presentes normalmente en composiciones cementosas, el Al se oxida para formar especies de hidróxido de aluminio e hidrógeno. Esto se resume en el siguiente esquema de reacción simplificado: 2Al 6H2O ^ 2Al(OH)3 3 H2.

Los compuestos que liberan nitrógeno incluyen azodicarbonamida y azodicarbonamidas modificadas.

Los compuestos que liberan carbono incluyen isocianatos y diisocianatos, carbonatos alcalinos y alcalinotérreos, hidrogenocarbonatos alcalinos y alcalinotérreos, carbonatos de amonio, hidrogenocarbonatos de amonio. Según la invención, los agentes expansores son peróxidos, tal como peróxido de hidrógeno.

Los materiales de construcción espumados pueden ajustarse a las necesidades específicas del usuario final eligiendo una composición inventiva apropiada.

En primer lugar, puede influirse en la porosidad. En el caso de cemento espumado, pueden conseguirse porosidades de hasta el 98% en volumen. Parámetros clave son la cantidad de agente expansor y la composición del polvo de formación de espuma catalíticamente activo.

En segundo lugar, puede influirse en el tipo de poros. Los materiales de construcción espumados pueden mostrarse una estructura predominantemente de poro abierto o una estructura predominantemente de poro cerrado. El parámetro clase es la cantidad y la composición del polvo de formación de espuma catalíticamente activo.

En tercer lugar, puede influirse en la distribución de tamaño de poro. Normalmente, el uso final tiene como propósito una distribución de tamaño estrecha y homogénea. Esta es una propiedad inherente proporcionada por la composición inventiva.

En un cuarto aspecto, la invención se refiere a un proceso para fabricar materiales de construcción espumados (m.c.e.) usando las composiciones descritas en el primer aspecto de la invención (c.i.). Este aspecto se explicará más detalladamente a continuación y también se esboza en la fig. 2:

Los inconvenientes discutidos anteriormente de la técnica anterior se superan aplicando el producto listo para usar inventivo (c.i.). Simplifica el proceso implicado en la espumación a las etapas de incorporar una cantidad definida de la composición inventiva al material de partida que debe espumarse (m.p.). La adición puede llevarse a cabo antes de, durante o después de la dispersión del material de partida. En una etapa final, se inyecta un agente expansor (a.e.) adecuado para iniciar la espumación.

Por tanto, las composiciones inventivas son compatibles con el equipamiento existente y pueden aplicarse directamente sin un entrenamiento adicional del trabajador de la construcción implicado. Gracias a la estabilidad de la espuma obtenida cuando se usa la composición inventiva, puede usarse una amplia variedad de materiales de partida. No hay limitación con respecto a los sistemas con inicio breve del fraguado. Más bien, cualquier inicio que se produce de manera natural del fraguado de los materiales de partida es apropiado con las composiciones inventivas.

A diferencia de los productos de espumación conocidos, el producto listo para usar inventivo no prolonga el inicio del fraguado. Esto minimiza cualquier pérdida de resistencia y durabilidad del producto espumado.

En consecuencia, se proporciona un proceso para fabricar materiales de construcción espumados que tiene (a) una robustez de proceso aumentada y (b) una calidad y una fiabilidad de producto mejoradas, en comparación con los métodos conocidos.

Para ilustrar adicionalmente la invención, se proporcionan los siguientes ejemplos. Estos ejemplos se proporcionan sin intención de limitar el alcance de la invención.

Ejemplo 1: Espuma de aluminato de calcio

Ejemplo 1.1: con estructura de poro cerrado

Composición particulada sólida (producto listo para usar):

Las fracciones de peso de los constituyentes son tal como sigue.

97,56% de microsílice

1,33% de heptilamina

1,02% de óxido de manganeso

La microsílice, la heptilamina y el óxido de manganeso se cargan en un frasco de molienda de polietileno de baja densidad de 500 ml que contiene 230 g de bolas de molienda de alúmina de 15 mm de diámetro y se muelen durante 18 h. Después, el polvo homogeneizado se vierte en un vaso de precipitados. Las bolas de molienda se retienen y se limpian de restos mediante un tamiz polimérico.

Preparación de la espuma:

Se prepara una espuma de aluminato de calcio a partir de la siguiente composición de materias primas facilitada en fracciones de peso.

65,23% de polvo de aluminato de calcio

38,88% de agua

3,75% de polvo de formación de espuma

0,11% de carbonato de litio

1,04% de peróxido de hidrógeno (disolución al 50%)

El polvo de formación de espuma se vierte en un vaso de precipitados que contiene el agua y se homogeneiza agitando vigorosamente la suspensión. Entonces, se enfría la suspensión hasta 5°C, se añade el polvo de aluminato de calcio y se agita de nuevo la suspensión hasta que se consigue la homogeneidad. Posteriormente, se incorpora el carbonato de litio. Tras 2 min de agitación, se inicia la espumación de la suspensión añadiendo el peróxido de hidrógeno. La suspensión así obtenida se vierte en un molde en el que se desarrolla la expansión de la espuma hasta que se completa la descomposición del peróxido de hidrógeno. La espuma húmeda preparada es estable hasta 42 min después de que tenga lugar la reacción de fraguado del cemento y se solidifique la espuma. La espuma de aluminato de calcio se almacena en atmósfera húmeda durante 2 días para permitir un fraguado apropiado. Después, se desmolda y se seca.

Resultados:

La pieza de espuma de aluminato de calcio resultante presenta un diámetro de 120 mm y una altura de 60 mm. Su densidad es de 336 kg/m3. Esto se considera una densidad inusualmente baja para espumas de aluminato de calcio. La mediana del tamaño de poro es de 0,72 mm con un cuantil del 10% de 0,21 mm y un cuantil del 90% de 1,48 mm. La espuma presenta poros principalmente cerrados.

Ejemplo 1.2: con estructura de poro abierto

Composición particulada sólida (producto listo para usar):

Las fracciones de peso de los constituyentes son tal como sigue.

97,47% de polvo de alúmina (CT3000SG)

1,33% de galato de propilo

1,02% de óxido de manganeso

El polvo de alúmina, el galato de propilo y el óxido de manganeso se cargan en un frasco de molienda de polietileno de baja densidad de 500 ml que contiene 305 g de bolas de molienda de alúmina de 15 mm de diámetro y se muelen durante 18 h. Después, el polvo homogeneizado se vierte en un vaso de precipitados. Las bolas de molienda se retienen y se limpian de restos mediante un tamiz polimérico.

Preparación de la espuma:

54,48% de polvo de aluminato de calcio

37,43% de agua

6,49% de polvo de formación de espuma

0,60% de carbonato de litio

1,00% de peróxido de hidrógeno (disolución al 50%)

El polvo de formación de espuma se vierte en un vaso de precipitados que contiene el agua con una concentración de NaOH de 15,25 mmol/l. El polvo de espumación y el agua se homogeneizan agitando vigorosamente la suspensión. Entonces, se enfría la suspensión hasta 5°C, se añade el polvo de aluminato de calcio y se agita de nuevo la suspensión hasta que se consigue la homogeneidad. Posteriormente, se incorpora el carbonato de litio. Tras 2 min de agitación, se inicia la espumación de la suspensión añadiendo el peróxido de hidrógeno. La suspensión así obtenida se vierte en un molde en el que se desarrolla la expansión de la espuma hasta que se completa la descomposición del peróxido de hidrógeno. La espuma húmeda preparada es estable hasta 50 min después de que tenga lugar la reacción de fraguado del cemento y se solidifique la espuma. La espuma de aluminato de calcio se almacena en atmósfera húmeda durante 2 días para permitir un fraguado apropiado. Después, se desmolda y se seca.

Resultados:

La pieza de espuma de aluminato de calcio resultante presenta un diámetro de 120 mm y una altura de 55 mm. Su densidad es de 367 kg/m3. Esto se considera una densidad inusualmente baja para espumas de aluminato de calcio. La mediana del tamaño de poro es de 0,26 mm con un cuantil del 10% de 0,12 mm y un cuantil del 90% de 0,52 mm. La espuma muestra una estructura de poro abierto.

La siguiente tabla resume los resultados obtenidos.

Ejemplo 2: Espuma de cemento Portland (w/z 0.55)

Ejemplo 2.1: con poros pequeños

Composición particulada sólida (producto listo para usar):

Las fracciones de peso de los constituyentes son tal como sigue.

82,447% de carbonato de calcio;

13,592% de óxido de manganeso;

3,960% de ácido heptanoico

Todos los constituyentes se cargan en un frasco de molienda de polietileno de baja densidad de 500 ml que contiene 250 g de bolas de molienda de alúmina de 15 mm de diámetro y se muelen durante 18 h. Después, el polvo homogeneizado se vierte en un vaso de precipitados. Las bolas de molienda se retienen y se limpian de restos mediante un tamiz polimérico.

Preparación de la espuma:

Se prepara una espuma de cemento (CEM I, 52.5) a partir de la siguiente composición de materias primas facilitada en fracciones de peso.

58,859% de cemento;

32,427% de agua;

6,433% de polvo de formación de espuma;

2,280% de peróxido de hidrógeno (disolución al 50%)

El polvo de formación de espuma se vierte en un vaso de precipitados que contiene el agua y se homogeneiza agitando vigorosamente la suspensión. Entonces, esta suspensión se añade al polvo de cemento mientras se agita. Tras 10 min de agitación, se inicia la espumación de la suspensión añadiendo el peróxido de hidrógeno. La suspensión así obtenida se vierte en un molde en el que se desarrolla la expansión de la espuma hasta que se completa la descomposición del peróxido de hidrógeno. La espuma de cemento se desmolda después de 4 días y posteriormente se seca.

Resultados:

La espuma húmeda preparada es estable. El inicio del fraguado sucede 2,40 h tras la adición del agua al polvo de cemento. La pieza de espuma de cemento resultante presenta dimensiones de 200 mm x 200 mm x 50 mm. Su densidad es de 173 kg/m3. Esto se considera una densidad muy baja para espumas de cemento Portland. La estructura de poros es homogénea sin gradientes. La mediana del tamaño de poro es de 0,82 mm con un cuantil del 10% de 0,34 mm y un cuantil del 90% de 1,35 mm.

Ejemplo 2.2: con poros grandes

Composición particulada sólida (producto listo para usar):

Las fracciones de peso de los constituyentes son como en el ejemplo 2.1

Preparación de la espuma:

60,628% de cemento;

33,391% de agua;

3,683% de polvo de formación de espuma;

2,299% de peróxido de hidrógeno (disolución al 50%)

Resultados:

La espuma húmeda preparada es estable. El inicio del fraguado sucede 2,74 h tras la adición del agua al polvo de cemento. La pieza de espuma de cemento resultante presenta dimensiones de 200 mm x 200 mm x 50 mm. Su densidad es de 174 kg/m3. Esto se considera una densidad muy baja para espumas de cemento Portland. La estructura de poros es homogénea sin gradientes. La mediana del tamaño de poro es de 1,64 mm con un cuantil del 10% de 0,45 mm y un cuantil del 90% de 2,57 mm.

Ejemplo 2.3: estabilidad de la espuma

Composición particulada sólida (producto listo para usar):

Las fracciones de peso de los constituyentes para el polvo de formación de espuma catalíticamente activo son tal como sigue.

82,447% de carbonato de calcio;

13,592% de óxido de manganeso;

3,960% de ácido heptanoico

Preparación de la espuma:

Se prepara una espuma de cemento (CEM I, 52.5) a partir de la siguiente composición de materias primas facilitada en fracciones de peso. Para monitorizar la estabilidad de la espuma a lo largo del tiempo, la reacción de fraguado se retarda usando Mapei Mapetard D.

58,769% de cemento;

31,356% de agua;

1,175% de retardador

6,423% de polvo de formación de espuma;

2,277% de peróxido de hidrógeno (disolución al 50%)

El polvo de formación de espuma se vierte en un vaso de precipitados que contiene el agua y se homogeneiza agitando vigorosamente la suspensión. Entonces, esta suspensión se añade al polvo de cemento mientras se agita. Tras 10 min de agitación, se inicia la espumación de la suspensión añadiendo el peróxido de hidrógeno. La suspensión así obtenida se vierte en un molde cilíndrico transparente (12 cm de diámetro y 30 cm de altura) y se llena enteramente con espuma. La estabilidad de la espuma se monitoriza a lo largo del tiempo tomando fotos de la muestra cada 2 minutos.

Resultados:

La espuma húmeda preparada era todavía blanda 7 h tras la adición de agua al cemento. Durante este tiempo, la espuma no experimentó cambios en su microestructura (distribución de tamaño de poro, densidad), no se formaron gradientes y el cambio en la altura de la espuma era de menos del 5%.

Ejemplo 2.4: usando polvo de formación de espuma sin moléculas anfifílicas (ejemplo comparativo, no según la invención)

Composición particulada sólida (desprovista de moléculas anfifílicas (1.2)):

Las fracciones de peso de los constituyentes son tal como sigue.

85,847% de carbonato de calcio;

14,153% de óxido de manganeso;

Preparación de la espuma:

60,476% de cemento;

33,307% de agua;

3,924% de polvo de formación de espuma;

2,293% de peróxido de hidrógeno (disolución al 50%)

Resultados:

La espuma húmeda preparada es inestable y se disgrega ya durante la espumación. El inicio del fraguado sucede 2,74 h tras la adición del agua al polvo de cemento. La pieza de espuma de cemento resultante presenta dimensiones de 200 mm x 200 mm x 25 mm. Su densidad es de 690 kg/m3. La estructura de poros es altamente heterogénea con poros muy grandes y también finos y con gradientes.

Ejemplo 2.5: sin partículas hidrofobizadas (ejemplo comparativo, no según la invención)

Preparación de la espuma:

62,418% de cemento;

34,376% de agua;

0,888% de óxido de manganeso;

2,317% de peróxido de hidrógeno (disolución al 50%)

El óxido de manganeso se vierte en un vaso de precipitados que contiene el agua y se homogeneiza agitando vigorosamente la suspensión. Entonces, esta suspensión se añade al polvo de cemento mientras se agita. Tras 10 min de agitación, se inicia la espumación de la suspensión añadiendo el peróxido de hidrógeno. La suspensión así obtenida se vierte en un molde en el que se desarrolla la expansión de la espuma hasta que se completa la descomposición del peróxido de hidrógeno. La espuma de cemento se desmolda después de 4 días y posteriormente se seca.

Resultados:

La espuma húmeda preparada es inestable y se disgrega ya durante la espumación. El inicio del fraguado sucede 3,06 h tras la adición del agua al polvo de cemento. La pieza de espuma de cemento resultante presenta dimensiones de 200 mm x 200 mm x 20 mm. Su densidad es de 804 kg/m3. La estructura de poros es altamente heterogénea con poros muy grandes y también finos y con gradientes.

Conclusiones:

La siguiente tabla resume los resultados obtenidos, en todos los casos material de partida = cemento Portland; tamaño de la muestra (mm) = rectangular, 200 x 200 x 50:

Cuando se considera el ejemplo 2, y se comparan los experimentos realizados individualmente 2.1,2.2, 2.3, 2.4 y 2.5, puede concluirse lo siguiente:

En 2.1: Usando el 10,93% en peso de la composición inventiva (basado en materiales secos) se obtiene una espuma con poros finos.

En 2.2: Usando solo el 6,07% en peso (en vez del 10,93% en peso, es decir la 1/2 de (1)) se obtiene una espuma homogénea con un tamaño de poro aumentado significativamente. La reducción de la cantidad de composición inventiva no influye en el inicio del fraguado ni en la densidad del componente final.

En 2.3: Usando la composición inventiva, se preparan espumas de cemento que son estables durante más de 7 h. Como resultado, se consiguen espumas con microestructuras y propiedades altamente controladas y no es necesario un fraguado rápido para su producción.

En 2.4: Omitiendo las moléculas anfifílicas (1.2), no se obtiene una espuma estable. Además, la densidad es mayor y la estructura de poros es menos homogénea. El inicio del fraguado no se ve influido, o no significativamente.

En 2.5: Omitiendo las partículas hidrofobizadas (1), no se obtiene una espuma estable. Además, la densidad es incluso mayor y la estructura de poros es menos homogénea. El inicio del fraguado no se ve influido, o no significativamente.

Conclusión global: Las moléculas anfifílicas (1.2) en combinación con las partículas (1.1) son de importancia fundamental para obtener espumas estables con microestructuras controladas. Las moléculas anfifílicas (1.2) en combinación con las partículas (1.1) no afectan al inicio del fraguado.

Claims

REIVINDICACIONES

1 Una composición particulada sólida que comprende un primer grupo de partículas hidrofobizadas (1) y un segundo grupo de partículas catalíticamente activas (2), en la que

dicho primer grupo de partículas (1)

■ se seleccionan del grupo que consiste en óxidos, hidróxidos, carburos, nitruros, fosfatos, carbonatos, silicatos (1.1), y

■ en la que la superficie de las partículas está modificada con moléculas anfifílicas (1.2) que comprenden al menos un grupo de cabeza y un grupo de cola,

■ seleccionándose dicho grupo de cola de un grupo alifático o uno aromático o uno cíclico con de 2 a 8 átomos de carbono y opcionalmente uno o más sustituyentes, y

■ seleccionándose dicho grupo de cabeza de fosfatos, fosfonatos, sulfatos, sulfonatos, alcoholes, aminas, amidas, pirrolidonas, galatos, ácidos carboxílicos; y

dicho segundo grupo de partículas (2)

■ se seleccionan de óxido de manganeso (IV), ya sea MnO2 sintético o minerales que se producen de manera natural, y

■ se seleccionan para reaccionar con un agente expansor de peróxido para formar un gas;

la cantidad de (1) está en el intervalo del 20,0-99,8% y/o la cantidad de (2) está en el intervalo del 0,2-80%; y la cantidad de moléculas anfifílicas (1.2) sobre las partículas (1.1) está en el intervalo de 0,5 - 160 pmol (1.2)/m2 de partícula (1.1).
2. - La composición según la reivindicación 1, estando

■ en forma de un polvo, preferiblemente con un tamaño de partícula de desde 30 nm hasta 300 pm;

■ en forma de un material granulado, preferiblemente con un tamaño de los gránulos de 0,5 - 20 mm.
3. - La composición según la reivindicación 1 o 2, que comprende además modificadores de pH (3) y/o aditivos (4), en la que

■ dichos modificadores de pH (3) se seleccionan del grupo que consiste en ácidos, bases y mezclas de los mismos (tampones); y

■ dichos aditivos (4) se seleccionan del grupo que consiste en aceleradores, retardadores, adyuvantes de dispersión, modificadores de la reología.
4. - La composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que

■ dicho grupo de cabeza se selecciona de ácidos carboxílicos, galatos, aminas y sulfonatos; o

■ dicho grupo de cola se selecciona de cadenas de carbono lineales opcionalmente sustituidas de 2 - 8 átomos de carbono; o

■ dichas partículas (1.1) se seleccionan de carbonato de calcio, sílice, arcilla, alúmina y circona.
5. - La composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que

■ dichos óxidos (1.1), incluyendo óxidos de metal puros y mixtos, se seleccionan del grupo que consiste en óxido de aluminio, dióxido de silicio, espinelas, óxido de cerio-gadolinio, óxido de circonio, óxido de magnesio, óxido de estaño, óxido de titanio y óxido de cerio;

■ dichos hidróxidos (1.1) se seleccionan del grupo que consiste en hidróxido de aluminio, hidróxido de calcio e hidróxido de magnesio;

■ dichos carburos (1.1) se seleccionan del grupo que consiste en carburo de silicio y carburo de boro;

■ dichos nitruros (1.1) se seleccionan del grupo que consiste en nitruro de silicio y nitruro de boro;

■ dichos fosfatos (1.1) se seleccionan del grupo que consiste en fosfatos de calcio;

■ dichos carbonatos (1.1) se seleccionan del grupo que consiste en carbonato de níquel, carbonato de calcio incluyendo piedra caliza molida o carbonato de calcio precipitado, y carbonato de magnesio;

■ dichos silicatos (1.1) se seleccionan del grupo que consiste en dióxido de silicio, sílice pirógena, ceniza volante, cuarzo, vidrios molidos, escoria, silicatos de calcio, mullita, cordierita, minerales de arcilla incluyendo caolín o bentonita, silicato de circonio, zeolitas, tierra de diatomeas;

■ dichos sulfatos (1.1) se seleccionan del grupo que consiste en sulfato de calcio.
6. - Un método para fabricar una composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 - 5, que comprende la etapa de combinar partículas (1.1), moléculas anfifílicas (1.2), partículas catalíticamente activas (2), opcionalmente modificadores de pH (3) y opcionalmente aditivos adicionales (4).
7. - El método según la reivindicación 6, en el que los materiales se combinan sin diluyente/disolvente adicional.
8. - Uso de una composición tal como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1-5 como producto listo para usar para fabricar una espuma mineral.
9. - El uso según la reivindicación 8, en el que dicha espuma mineral es un material de construcción espumado.
10. - El uso según la reivindicación 9, en el que dicho material de construcción espumado es cemento espumado.
11. - El uso según cualquiera de las reivindicaciones 8 - 10, en el que

■ dichas partículas (1.1) se seleccionan de carbonato de calcio, sílice, arcilla, alúmina y circona; y/o

■ dicho grupo de cabeza se selecciona de ácidos carboxílicos, galatos, aminas y sulfonatos; y/o

■ dicho grupo de cola se selecciona de cadenas de carbono lineales opcionalmente sustituidas de 2 a 8 átomos de carbono.
12. - La composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 - 5, que consiste en dicho primer grupo de partículas (1) y dicho segundo grupo de partículas (2), y que consiste además opcionalmente en modificadores de pH (3) y/o aditivos (4).
13. - La composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 - 3, en la que

■ dichas partículas (1.1) se seleccionan de carbonato de calcio sintético y piedra caliza que se produce de manera natural,

■ dicho grupo de cabeza se selecciona de ácidos carboxílicos, galatos, aminas y sulfonatos; y/o

■ dicho grupo de cola se selecciona de cadenas de carbono lineales opcionalmente sustituidas de 2 - 8 átomos de carbono; y/o

■ dichas partículas (2) se seleccionan de óxido de manganeso (IV) sintético y minerales de óxido de manganeso (IV) que se producen de manera natural.
14. - La composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 - 3, en la que

■ dichas partículas (1.1) se seleccionan de alúmina y circona,

■ dicho grupo de cabeza se selecciona de ácidos carboxílicos, galatos, aminas y sulfonatos; y/o

■ dicho grupo de cola se selecciona de cadenas de carbono lineales opcionalmente sustituidas de 2 - 8 átomos de carbono; y/o

■ dichas partículas (2) se seleccionan de óxido de manganeso (IV) sintético y minerales de óxido de manganeso (IV) que se producen de manera natural.
15. - La composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 - 3, en la que

■ dichas partículas (1.1) se seleccionan de sílice y arcilla,

■ dicho grupo de cabeza se selecciona de ácidos carboxílicos, galatos, aminas y sulfonatos; y/o

■ dicho grupo de cola se selecciona de cadenas de carbono lineales opcionalmente sustituidas de 2 - 8 átomos de carbono; y/o

■ dichas partículas (2) se seleccionan de óxido de manganeso (IV) sintético y minerales de óxido de manganeso (IV) que se producen de manera natural.