ES2948338T3 - Hormigón polimérico que contiene escoria y mortero de colada - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a una composición aglutinante curable que comprende: a) al menos un aglutinante orgánico, seleccionado del grupo que consiste en a1) resinas epoxi y a2) poliisocianatos y polioles, y b) al menos 50% en peso de escoria, en relación con 100 % en peso de composición del aglutinante. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Hormigón polimérico que contiene escoria y mortero de colada

Campo técnico

La invención se refiere al uso de escoria como relleno en hormigón y mortero poliméricos.

Estado de la técnica

El hormigón polimérico es un material impermeable al agua que suele contener un aglutinante orgánico y rellenos. A diferencia del hormigón habitual, en el que el cemento en calidad de aglutinante cohesiona los materiales de relleno tras el curado con agua, en el hormigón polimérico es un polímero orgánico el que actúa como aglutinante. El hormigón polimérico no suele contener cemento como aglutinante. El relleno en el hormigón polimérico suele consistir en roca natural como, por ejemplo, granito, cuarzo, basalto, piedra caliza, arcilla expandida, perlita u otras materias primas minerales, en diversos tamaños de grano. Los rellenos se utilizan para cambiar las propiedades mecánicas, eléctricas y/o de procesamiento de los materiales, al tiempo que reducen significativamente la cantidad de matriz, normalmente más cara, en el producto acabado. Además, la presencia de los granos de relleno garantiza una reducción significativa de la contracción volumétrica del hormigón polimérico tras el curado de las matrices poliméricas reactivas que se reticulan y un aumento de su resistencia a la compresión.

El aglutinante orgánico líquido curable, que típicamente se compone al menos de dos componentes, se mezcla típicamente con el relleno después de mezclar los componentes del aglutinante, se le da forma y se deja curar.

En el hormigón polimérico a base de epoxi, el aglutinante curable se compone de una resina epoxi curable y un agente de curado para la resina epoxi, que reaccionan después de mezclarse para formar una resina epoxi curada. En el hormigón polimérico a base de poliuretano, el aglutinante curable se compone de un poliisocianato y una mezcla de polioles que reaccionan tras la mezcla para formar un poliuretano. Las resinas epoxi y los poliuretanos tienen la ventaja sobre otros aglutinantes orgánicos como, por ejemplo, las resinas de poliéster insaturado o las resinas acrílicas, de que no necesitan peróxidos ni calor para curarse. Los peróxidos son sustancias peligrosas. La resina epoxi y el agente de curado, así como el poliisocianato y el poliol, también pueden curar bien a bajas temperaturas. Los hormigones poliméricos a base de resina epoxi y poliuretano se caracterizan por una elevada resistencia, resistencia a las heladas, resistencia a la abrasión y resistencia de los materiales, así como por una superficie cerrada e impermeable.

La creciente demanda de materiales de construcción, así como las imposiciones respecto de la protección ambiental, provocan una escasez de materias primas naturales que puedan utilizarse como materiales de relleno. Esto es especialmente válido en el caso de la arena y la grava de cuarzo. Por ello, se está intentando sustituir cada vez más las materias primas naturales por residuos industriales. Un residuo industrial que se acumula en grandes cantidades en todo el mundo es la escoria. Se produce, por ejemplo, en la extracción de metales, en el reciclado de metales o en la incineración de residuos domésticos o lodos residuales de depuradora. La arena siderúrgica, una escoria vítrea procedente de la extracción de hierro, se utiliza finamente molida como aditivo del cemento y como material de sustitución del cemento debido a su propiedad hidráulica latente. Otras escorias, como la escoria siderúrgica, que se produce durante la producción o el reciclado del acero, o la escoria de cobre, que se produce durante la extracción del cobre, son menos adecuadas como sustitutos del cemento debido a sus bajas propiedades hidráulicas. Al igual que la escoria de alto horno, a veces se utilizan como grava en la construcción de carreteras, como material de relleno de bajo coste o, como la escoria de cobre, por ejemplo, como abrasivo de granallado.

La publicación GB 2460707 describe el uso de material reciclado como agregado para el hormigón polimérico. Arena de vidrio, perlas de plástico, porcelana triturada u hormigón polimérico reciclado se utilizan como sustitutos parciales de las rocas naturales.

La publicación WO 2010 030048 describe el uso de "escoria de acero atomizada" como componente del hormigón polimérico basado en una resina de poliéster insaturada. Esta "escoria de acero atomizada" se produce mediante un procedimiento especial que provoca costes adicionales y encarece la escoria. La escoria de acero atomizada es limitada, tanto en cantidad como en ubicación.

Las publicaciones JPH 0930854 y US 2017 121918 divulgan composiciones aglutinantes que contienen escoria.

Sigue existiendo la necesidad de una sustitución de bajo coste y alta calidad del árido natural del hormigón polimérico por un material de desecho industrial. Al hacerlo, deben mantenerse las buenas propiedades del hormigón polimérico.

Presentación de la invención

El objetivo de la presente invención es proporcionar un material de desecho industrial como sustituto del árido natural en el hormigón polimérico a base de resina epoxi o poliuretano, que esté disponible en grandes cantidades y a bajo coste en todo el mundo y que pueda utilizarse sin una preparación exhaustiva.

Sorprendentemente, este objetivo se logra mediante una composición aglutinante como se describe en la reivindicación 1.

Las composiciones aglutinantes basadas en resina epoxi y agente de curado o poliisocianato y poliol tienen la ventaja sobre otras composiciones orgánicas aglutinantes que también se utilizan para hormigón polimérico, en particular sobre resinas de poliéster insaturadas o resinas acrílicas, de que se pueden procesar y curar bien incluso a bajas temperaturas, tales como 5°C o 10°C, y tienen buena vertibilidad y buena fluidez. Con las composiciones aglutinantes a base de resina epoxi, el tiempo de procesamiento también puede ajustarse de forma variable, por ejemplo, hasta una hora. Además, a diferencia de las resinas de poliéster insaturadas, a menudo muy viscosas, no se requieren iniciadores explosivos, como peróxidos, para el curado.

Además, la superficie de la composición aglutinante curada a base de resina epoxi es sólida y no pegajosa, a diferencia de las resinas de poliéster insaturadas, en las que la superficie a menudo se cura mal.

La escoria es un material de desecho procedente de la extracción de metales, del reciclado de metales o de la incineración de residuos y se produce en grandes cantidades en todo el mundo. Su uso en hormigones poliméricos basados en resinas epoxi contribuye a la reducción de vertederos y reduce la necesidad de áridos naturales de alta calidad, cuya disponibilidad está disminuyendo. Sorprendentemente, la escoria puede utilizarse en altas proporciones y sin pérdida de calidad en el hormigón polimérico a base de resina epoxi. El hormigón polimérico a base de resina epoxi que contiene escoria presenta buenas propiedades, como por ejemplo una alta resistencia y una buena procesabilidad, incluso si el hormigón polimérico está completamente libre de rellenos habituales, como por ejemplo arena de cuarzo o polvo de cuarzo. Sorprendentemente, las propiedades del material, en particular la resistencia a la compresión, mejoran incluso en comparación con el estado de la técnica.

Particularmente sorprendente es el hecho de que el hormigón polimérico según la invención, especialmente cuando contiene escoria de acero o escoria de cobre, tiene una conductividad eléctrica mejorada. Además, también puede mejorarse la conductividad térmica.

Otros aspectos de la invención son objeto de otras reivindicaciones independientes. Las formas de realización particularmente preferidas de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.

Formas de realización de la invención

Un objeto de la invención es una composición aglutinante curable como se define en la reivindicación 1.

En el presente documento, por "densidad aparente" se entiende la densidad de un sólido. La densidad aparente se obtiene dividiendo el peso del sólido por su volumen, incluyendo el volumen de poro encerrado.

Las composiciones aglutinantes orgánicas curables a base de resina epoxi contienen resinas epoxi reticulables con más de un grupo epoxi por molécula, que reaccionan con agentes de curado adecuados para formar enlaces covalentes con un sólido.

La composición aglutinante según la invención es curable porque los grupos epoxi aún no han reaccionado o sólo lo han hecho parcialmente.

La escoria es un subproducto de la extracción de metales en la fundición de minerales, del reciclado de metales o de la incineración de residuos. Es una mezcla de sustancias compuesta principalmente por óxidos y silicatos de diversos metales. La composición química de las escorias suele indicarse en función de los óxidos, independientemente de los compuestos en los que los elementos estén efectivamente presentes. Por ejemplo, el contenido de Si se indica como SiO₂, el de Al como AhO₃ y el de Fe como FeO. Por ejemplo, una cantidad determinada analíticamente de 10 g de hierro (Fe) corresponde a una cantidad de 12.9 g de FeO. El porcentaje indicado para los componentes en una composición de escoria se refiere al porcentaje del componente como su óxido, con respecto a la suma de todos los componentes en la composición, cuyo peso también se calcula en términos de sus óxidos. Los principales componentes de las escorias son CaO, SiO2, AhO₃, MgO y FeO. La proporción de estas sustancias en los distintos tipos de escoria puede variar mucho. La composición de la escoria puede determinarse mediante análisis de fluorescencia de rayos X según la norma DIN EN ISO 12677.

La escoria, en particular la procedente de la extracción o del reciclado de metales, se separa normalmente del metal fundido en estado líquido y se almacena normalmente en lechos de escoria para su enfriamiento. El enfriamiento puede acelerarse, por ejemplo, rociándolo con agua. El procedimiento de enfriamiento puede afectar a las propiedades físicas, en particular a la cristalinidad y al tamaño de grano de la escoria.

La escoria de alto horno (EAH) es la escoria producida durante la extracción del arrabio en el alto horno. Durante el procedimiento de reducción en el alto horno, la escoria se forma a partir de los materiales acompañantes del mineral de hierro y de los formadores de escoria añadidos, como la piedra caliza o la dolomita. La escoria se separa del arrabio y o bien se enfría lentamente en lechos de escoria, en cuyo caso la escoria de alto horno se genera mayoritariamente cristalina, o bien se enfría rápidamente con agua y/o aire, y se genera la arena de fundición vidriosa granulada (HS). Las escorias de alto horno suelen tener un contenido de hierro, calculado como FeO, inferior al 3% en peso, con respecto a la composición total de la escoria, y una densidad aparente de 2.1 a 2.8 kg/l.

La escoria siderúrgica es un subproducto de la producción de acero a partir del arrabio o del reciclado del acero. En la generación de acero se utilizan varios procedimientos y etapas que producen escoria siderúrgica. Ejemplos de escoria siderúrgica son BOS, Basic Oxygen Slag o escoria de oxígeno básica, que es un subproducto de la generación de acero utilizando el procedimiento de soplado de oxígeno, escoria LD, que es un subproducto del procedimiento de Linz-Donawitz, o EOS, Electric Arc Furnace Slag (escoria de horno de arco eléctrico), también EAFS por Electric Arc Furnace Slag, que es un subproducto de la generación de acero o del reciclaje de acero utilizando un horno de arco eléctrico. Otros ejemplos de escorias siderúrgicas son las escorias obtenidas en otros procedimientos de purificación del acero como, por ejemplo, las escorias de horno de cuchara (escoria de cuchara o ladle slag (escoria de cucharón)). Las escorias siderúrgicas suelen tener un contenido de hierro de entre el 5 y el 45% en peso, calculado como FeO, con respecto a la composición total de la escoria, y una densidad aparente de entre 3.0 y 3.7 kg/l.

Otros procedimientos en los que se obtienen escorias incluyen procedimientos metalúrgicos para la recuperación de metales no ferrosos. Estas escorias se denominan escorias metalúrgicas y suelen tener un alto contenido de hierro. Una de estas escorias metalúrgicas es la escoria de cobre, que es un subproducto de la extracción de cobre. Las escorias de cobre suelen tener un alto contenido de hierro, a menudo del 40% en peso o más, calculado como FeO. La mayor parte del hierro de las escorias de cobre suele estar en forma de silicato de hierro. Las escorias de cobre suelen tener una densidad aparente del orden de 3.7 kg/l.

Las escorias obtenidas en las plantas de incineración de residuos o lodos de depuradora tienen composiciones muy variadas. A menudo se caracterizan por un alto contenido en hierro.

Preferiblemente, la escoria se selecciona del grupo formado por escorias de alto horno, en particular escorias de alto horno y arenas de fundición, escorias siderúrgicas, escorias metalúrgicas, en particular escorias de cobre, y escorias de incineración de residuos, en cuyo caso son preferibles las escorias de alto horno, las escorias siderúrgicas y las escorias metalúrgicas. Las escorias de alto horno y las escorias siderúrgicas son fáciles de obtener en todo el mundo y suelen presentar pocas variaciones en su composición química y mineralógica y en sus propiedades físicas debido al lote. Las escorias metalúrgicas, en particular las escorias de cobre, se caracterizan por su alta densidad y alta resistencia.

Según la invención, la escoria es una escoria que contiene hierro y que contiene al menos un 8% en peso, en particular al menos un 10% en peso, preferentemente al menos un 15% en peso, un 20% en peso o un 25% en peso de hierro, calculado como FeO. En particular, la escoria que contiene hierro contiene entre un 10 y un 70% en peso de hierro, calculado como FeO.

Se descubrió sorprendentemente que las escorias con un alto contenido de hierro en la composición aglutinante curada pueden aumentar la conductividad eléctrica y, en cierta medida, la conductividad térmica. Por lo tanto, son particularmente adecuadas para la fabricación de materiales con conductividad eléctrica mejorada y, en algunos casos, también térmica. En particular, las escorias en las composiciones aglutinantes que deben presentar una conductividad eléctrica mejorada tras el curado contienen entre un 10 y un 70% en peso, preferiblemente entre un 15 y un 60% en peso, de hierro, calculado como FeO. Preferentemente, la escoria que contiene hierro es una escoria siderúrgica, en particular escoria del horno de arco eléctrico, de cuchara, del procedimiento de Linz-Donawitz o del procedimiento de soplado de oxígeno, o escoria de cobre.

Según la invención, la escoria tiene una densidad aparente de al menos 2.9 kg/l, preferentemente de al menos 3.1 kg/l, más preferentemente de al menos 3.3 kg/l, más particularmente de al menos 3.5 kg/l.

Se ha demostrado que las composiciones aglutinantes que contienen escorias de alta densidad aparente pueden tener una capa de aglutinante curado en la parte superior (superficie superior) después del curado, en la que la proporción de escoria es significativamente menor en comparación con el resto de la composición aglutinante curada. En particular, la proporción de escoria con un tamaño de partícula superior a 0.1 mm en esta capa es inferior a aproximadamente el 10% en peso, especialmente inferior al 5% en peso. Esto da como resultado una adherencia particularmente buena con un material suprayacente, lo que es particularmente ventajoso, por ejemplo, para anclar máquinas y turbinas por medio de apuntalamiento.

El tamaño de partícula preferido de la escoria depende de la aplicación particular y puede ser de hasta 32 mm o más. Ventajosamente, la escoria tiene un tamaño de partícula de 16 mm como máximo, preferiblemente de 8 mm como máximo, más preferiblemente de 4 mm como máximo, en particular de 3.5 mm como máximo. Las partículas de escoria de tamaño adecuado también pueden obtenerse triturando y/o moliendo partículas de escoria más grandes.

El tamaño de las partículas puede determinarse mediante un método de tamizado según la norma DIN EN 933-1.

La escoria puede separarse en fracciones granulométricas, por ejemplo, mediante tamizado, y las fracciones granulométricas individuales pueden mezclarse a continuación en diferentes cantidades para obtener una distribución granulométrica deseada, la curva granulométrica. Tales procedimientos son conocidos por el experto.

Ventajosamente, la escoria tiene un tamaño de partícula de 0.05 a 16 mm, preferiblemente de 0.06 a 8 mm, más preferiblemente de 0.1 a 4 mm, en especial de 0.12 a 3,5 mm.

Preferentemente, las partículas de escoria tienen una forma irregular y/o una superficie rugosa y, en particular, no son esféricas. Esto es ventajoso, en particular, para una vinculación estrecha de las partículas entre sí y para una buena unión con el aglutinante.

En particular, las partículas de escoria pueden tener cualquier forma geométrica no esférica, ya sea uniforme o no uniforme. Por ejemplo, las partículas pueden tener una forma cónica, poligonal, cúbica, pentagonal, hexagonal, octogonal, prismática y/o poliédrica. Las partículas no uniformes pueden tener, por ejemplo, secciones transversales circulares, elípticas, ovales, cuadradas, rectangulares, triangulares o poligonales situadas al menos parcialmente en ellas. Los términos partículas de forma "no uniforme" o "irregular" se refieren a formas de partículas tridimensionales en las que al menos dos secciones transversales diferentes a través de las partículas tienen una forma diferente. En la Fig. 1 se muestran esquemáticamente secciones transversales ejemplares a través de partículas de escoria con formas irregulares. S. Blott, K. Pye "Particle shape: a review and new methods of characterization and classification" en Sedimentology (2008) 55, 31-63 proporcionan una revisión de formas de partículas adecuadas.

Preferentemente, una escoria, en particular una escoria siderúrgica, que ha sido enfriada con agua, especialmente en lechos de escoria. Igual de ventajosa es una escoria, en particular una escoria de cobre, que ha sido granulada como una corriente de escoria con un chorro de agua a presión.

El enfriamiento más rápido hace que la escoria se rompa en trozos pequeños. Esto es ventajoso porque ahorra energía para la trituración y también porque de esta manera surge una forma irregular, a menudo angular.

Preferiblemente, el contenido de humedad de la escoria es inferior al 5% en peso, más preferiblemente inferior al 3% en peso, especialmente inferior al 1% en peso, principalmente inferior al 0.5% en peso.

Para ciertas aplicaciones, puede ser ventajoso que la porosidad de la escoria sea del orden de 5 % en volumen. Esto permite reducir el peso del producto sin gran perjuicio para las propiedades finales.

Para determinadas aplicaciones, también puede ser ventajoso que la porosidad de la escoria sea superior a 5 % en volumen, para poder reducir el peso del producto. Para determinadas aplicaciones, especialmente para materiales de alta resistencia a la compresión, también puede ser ventajoso que la porosidad de la escoria sea inferior a 5 % en volumen, preferiblemente inferior a 3 % en volumen.

La escoria puede modificarse adicionalmente en su superficie. Por ejemplo, es posible que la superficie de las partículas de escoria esté revestida o cubierta con un agente humectante y/o con un auxiliar de acoplamiento. Sin embargo, se prefiere en el contexto de la presente invención que la superficie de la escoria no esté modificada, es decir, que la escoria no esté modificada superficialmente.

Ventajosamente, la composición aglutinante contiene al menos otro relleno mineral además de la escoria. Los rellenos son materiales sólidos, particulados, químicamente inertes y se ofrecen en diferentes formas, tamaños y materiales. Las formas de los rellenos minerales pueden variar desde finas partículas de arena hasta grandes piedras gruesas. Los rellenos especialmente adecuados son la arena, la grava, las piedras trituradas, los guijarros calcinados o los rellenos ligeros como los minerales arcillosos, la piedra pómez o la perlita en particular. Otros rellenos adecuados son los rellenos finos, como la piedra caliza en polvo, la creta, el cuarzo en polvo, el dióxido de titanio, la barita en polvo o el óxido de aluminio en polvo. Ventajosamente, los diferentes rellenos se mezclan según el tipo y/o el tamaño de las partículas.

El tamaño de las partículas del al menos otro relleno depende de la aplicación respectiva y puede ser de hasta 32 mm o más. Preferiblemente, el tamaño de partícula es como máximo de 16 mm, de modo especialmente preferible como máximo de 8 mm. Es particularmente preferible que el tamaño de las partículas sea inferior a 4 mm. Es ventajoso un tamaño de partícula en el rango de aproximadamente 0.1 μm a 3,5 mm.

El tamaño de partícula puede determinarse mediante un procedimiento de tamizado según la norma DIN EN 933-1.

Ventajosamente, los rellenos de diferentes tamaños de partícula se mezclan de acuerdo con la curva granulométrica deseada. El experto conoce las curvas granulométricas adecuadas para diversas aplicaciones.

Ventajosamente, el al menos otro relleno mineral se selecciona del grupo formado por polvo de piedra caliza, creta, polvo de cuarzo, polvo de sílice (SiO₂ amorfo), dióxido de titanio, polvo de barita y óxido de aluminio, preferiblemente con un tamaño de partícula de 0.1 mm como máximo.

En una forma de realización ventajosa de la invención, la composición aglutinante está preferiblemente exenta en gran medida de arena de cuarzo y cuarzo en polvo. En particular, contiene menos del 10% en peso, preferiblemente menos del 5% en peso, de modo particularmente preferible menos del 1% en peso, de arena de cuarzo y/o polvo de cuarzo. Una composición de este tipo conserva los recursos naturales y permite obtener propiedades de buenas a muy buenas durante el procesamiento, el curado y el uso.

Preferiblemente, la composición aglutinante contiene escoria con un tamaño de partícula superior a 0.1 mm y relleno mineral fino, que no es escoria, con un tamaño de partícula máximo de 0.1 mm y ningún otro relleno. Tales composiciones son fáciles de procesar y proporcionan una buena resistencia tras el curado.

Preferiblemente, la relación de masa de la escoria con respecto al, al menos otro, relleno mineral, en particular con un tamaño de partícula de 0.1 mm como máximo, es de 100:0 a 60:40, en particular de 80:20 a 70:30. Tal relación da como resultado un buen empaquetamiento de los rellenos minerales y una buena resistencia de la composición aglutinante curada. Ventajosamente, la escoria en este caso tiene un tamaño de partícula de más de 0.1 mm.

Sin embargo, también puede ser ventajoso que la composición aglutinante no contenga más rellenos. En este caso, la escoria comprende todas las partículas minerales con un tamaño de aproximadamente 0.1 μm hasta 1 mm, 2 mm, 4 mm, 8 mm, o más. Esto es particularmente ventajoso para un aprovechamiento máximo de la escoria y una buena resistencia de la composición aglutinante curada, así como, particularmente en el caso de escorias que contienen hierro, una conductividad eléctrica mejorada y, en algunos casos, una conductividad térmica mejorada.

Según la presente invención, el aglutinante orgánico en la composición aglutinante curable comprende al menos una resina epoxi y al menos un agente de curado para la resina epoxi. Las resinas epoxi son compuestos poliméricos o de bajo peso molecular que tienen grupos epoxi. Las resinas epoxi adecuadas para la generación de plásticos se conocen en el estado de la técnica y están disponibles comercialmente. Siempre que las resinas epoxi tienen un número exacto definido de grupos epóxido por molécula, preferiblemente tienen al menos dos grupos epóxido por molécula, por ejemplo, dos, tres, cuatro o más grupos epóxido por molécula. Cuando la resina epoxi es un polímero con un número variable de grupos epóxido en la molécula, tiene por término medio más de un grupo epóxido por molécula. La resina epoxi contiene entonces preferentemente por término medio al menos dos grupos epóxido por molécula. Según la invención, pueden utilizarse mezclas de diferentes resinas epoxis, por ejemplo, de dos, tres o más resinas epoxis diferentes. Una resina epoxi adecuada se obtiene de manera conocida, en particular a partir de la oxidación de olefinas o de la reacción de epiclorhidrina con polioles, polifenoles o aminas.

Las resinas epoxi adecuadas son en particular las resinas epoxi aromáticas, en particular los éteres glicidílicos de:

- Bisfenol-A, Bisfenol-F o Bisfenol-NF, donde A es acetona y F es formaldehído, que sirvieron como reactivos para la preparación de estos bisfenoles. En el caso del bisfenol-F, también pueden estar presentes isómeros posicionales, en particular derivados del 2,4'- o 2,2'-hidroxifenilmetano. Estas resinas epoxi tienen la fórmula (I):

Aquí, los sustituyentes R1 y R2, independientemente entre sí, representan H o CH3. Además, el índice n tiene un valor comprendido entre 0 y 1. Preferentemente, n tiene un valor inferior a 0.2.

- Tales resinas epoxis se conocen, por ejemplo, como Araldite® GY250, Araldite® PY304, Araldite® GY282 (Huntsman) o D. E. R.™ 331 o D.E.R. ™ 330 (Dow) o Epikote 828 o Epikote 862 (Hexion).

- Derivados del dihidroxibenceno como el resorcinol, la hidroquinona o el pirocatecol;

- otros bisfenoles o polifenoles como bis(4-hidroxi-3-metilfenil)metano, 2,2-bis(4-hidroxi-3-metilfenil)propano (bisfenol-C), bis(3,5-dimetil-4-hidroxifenil)metano, 2,2-bis(3,5-dimetil-4-hidroxifenil)propano, 2,2-bis(3,5-dibromo-4-hidroxifenil)propano, 2,2-bis(4-hidroxi-3-tert. butilfenil)propano, 2,2-bis(4-hidroxifenil)butano (bisfenol-B), 3,3-bis(4-hidroxifenil)pentano, 3,4-bis(4-hidroxifenil)-hexano, 4,4-bis(4-hidroxifenil)heptano, 2,4-bis(4-hidroxifenil)-2-metilbutano, 2,4-bis(3,5-dimetil-4-hidroxifenil)-2-metilbutano, 1,1-bis(4-hidroxifenil)ciclohexano (bisfenol-Z), 1,1-bis(4-hidroxifenil)-3,3,5-trimetilciclohexano (bisfenol-TMC), 1,1-bis(4-hidroxifenil)-1-fenil-etano, 1,4-bis[2-(4-hidroxifenil)-2-propil]benceno (bisfenol-P), 1,3-bis[2-(4-hidroxifenil)-2-propil]benceno (bisfenol-il), 4,4'-dihidroxidifenilo (DOD), 4,4'-dihidroxibenzofenona, bis(2-hidroxinaft-1-il)metano, bis(4-hidroxinaft-1-il)metano, 1,5-dihidroxinaftaleno, tris(4-hidroxifenil)metano, 1,1,2,2-tetrakis(4-hidroxifenil)etano, bis(4-hidroxifenil)éter o bis(4-hidroxifenil)sulfona;

- novolacas, que son, en particular, productos de condensación de fenol o cresoles con formaldehído o paraformaldehído o acetaldehído o crotonaldehído o isobutilaldehído o 2-etilhexanal o benzaldehído o furfural; Dichas resinas epoxi están disponibles comercialmente bajo el nombre comercial EPN o ECN y Tactix®556 de Huntsman o bajo la línea de productos D.E.N.™ de Dow Chemical.

- aminas aromáticas, como anilina, toluidina, 4-aminofenol, 4,4'-metilendifenildiamina, 4,4'-metilendifenildi-(N-metil)amina, 4,4'-[1,4-fenileno-bis(1-metiletilideno)]bisanilina (bisanilina-P) o 4,4'-[1,3-fenileno-bis(1-metiletilideno)]bisanilina (bisanilina-il).

Otras resinas epoxi adecuadas incluyen poliepóxidos alifáticos o cicloalifáticos, particularmente

- éteres glicidílicos de alcoholes de C²- a C³³ saturados o insaturados, ramificados o no ramificados, cíclicos o de cadena abierta di-, tri- o tetrafuncionales, en particular etilenglicol, propilenglicol, butilenglicol, hexanodiol, octanodiol, polipropilenglicoles, dimetilolciclohexano, neopentilglicol, dibromoneopentilglicol, aceite de ricino, trimetilolpropano, trimetiloletano, pentaeritrol, sorbitol o glicerol, o glicerol alcoxilado o trimetilolpropano alcoxilado; - una resina líquida de bisfenol A, F o NF hidrogenado, o los productos de glicidilación del bisfenol A, F o NF hidrogenado, respectivamente;

- un derivado N-glicidilo de amidas o bases nitrogenadas heterocíclicas, como el cianurato de triglicidilo o el isocianurato de triglicidilo, o los productos de reacción de la epiclorhidrina con la hidantαna;

- resinas epoxi procedentes de la oxidación de olefinas, como en particular vinilciclohexeno, diciclopentadieno, ciclohexadieno, ciclododecadieno, ciclododecatrieno, isopreno, 1,5-hexadieno, butadieno, polibutadieno o divinilbenceno.

Preferiblemente, la resina epoxi es una resina líquida o una mezcla que contiene dos o más resinas epoxi líquidas.

Como "resina epoxi líquida" se designa un poliepóxido técnico que tiene una temperatura de transición vítrea inferior a 25°C.

Dado el caso, la composición de resina epoxi contiene además cantidades de resina epoxi sólida.

La resina epoxi es en particular una resina líquida a base de un bisfenol, en particular un éter diglicidílico de bisfenol-A y/o un éter diglicidílico de bisfenol-F, como los disponibles comercialmente, por ejemplo, en Olin, Huntsman o Momentive. Estas resinas líquidas tienen una viscosidad baja para las resinas epoxi y permiten un curado rápido y la obtención de materiales de alto módulo y alta resistencia a la compresión. Pueden contener cantidades de resina sólida de bisfenol A o éteres glicidílicos de novolaca.

La composición aglutinante a base de resina epoxi contiene además preferentemente al menos un diluyente reactivo.

Los diluyentes reactivos adecuados son compuestos alifáticos o cicloalifáticos de baja viscosidad que contienen grupos epoxi.

Los diluyentes reactivos son preferentemente éteres glicidílicos monofuncionales, tales como éter glicidílico de fenilo, éter glicidílico de cresilo, éter glicidílico de guayacol, éter glicidílico de 4-metoxifenilo, éter glicidílico de p-n-butilfenilo, éter glicidílico de p-tert.-butilfenilo, éter glicidílico de 4-nonilfenilo, éter glicidílico de 4-dodecilfenilo, éter glicidílico de cardanol, éter glicidílico de bencilo, éter glicidílico de alilo, éter glicidílico de butilo, éter glicidílico de hexilo, éter glicidílico de 2-etilhexilo, o éteres glicidílicos de alcoholes naturales, como en particular los éteres glicidílicos de alquilo de C⁸ a C¹⁰ o de C¹² a C¹⁴ o de C¹³ a C¹⁵, éteres glicidílicos difuncionales, como el éter diglicidílico de butanodiol, el éter diglicidílico de hexanodiol, el éter diglicidílico de trimetilolpropano o el éter diglicidílico de neopentilglicol, éteres glicidílicos trifuncionales, como el éter triglicidílico de trimetilolpropano, o polioles alifáticos con uno, dos, tres o más grupos funcionales de éter glicidílico. También son adecuados el aceite de soja epoxidado o el aceite de linaza, compuestos que contienen grupos acetoacetato, en particular polioles acetoacetilados, butirolactona, y además isocianatos y siliconas que contienen grupos reactivos.

Según la invención, el agente de curado es preferentemente una poliamina con al menos tres hidrógenos de amina reactivos con grupos epóxido.

Como hidrógenos de amina se designan los átomos de hidrógeno que están directamente unidos a un átomo de nitrógeno de amina y pueden reaccionar con grupos epóxido. Preferiblemente, el agente de curado de la resina epoxi contiene al menos dos grupos amino primarios o secundarios por molécula. Los compuestos de amina con dos o más grupos amino por molécula se denominarán en lo sucesivo "poliaminas". Preferentemente, las poliaminas están presentes en la composición de resina epoxi en una cantidad tal que la relación molar de hidrógenos de amina a grupos epóxido está en el intervalo de 0.6 a 1.5, en particular de 0.8 a 1.2.

Según la invención, pueden utilizarse mezclas de diferentes agentes de curado para la resina epoxi, por ejemplo, de dos, tres o más agentes de curado diferentes.

Las poliaminas adecuadas como agentes de curado para la resina epoxi son en particular.

- Diaminas primarias alifáticas, cicloalifáticas o arilalifáticas, en particular etilendiamina, 1,2-propanodiamina, 1,3-propanodiamina, 2-metil-1,2-propanodiamina, 2,2-dimetil-1,3-propanodiamina, 1,3-butanodiamina, 1,4-butanodiamina, 1,3-pentanodiamina (DAMP), 1,5-pentanodiamina, 1,5-diamino-2-metilpentano (MPMD), 2-butil-2-etil-1,5-pentanodiamina (Cn-neodiamina), 1,6-hexanodiamina, 2,5-dimetil-1,6-hexanodiamina, 2,2,4- y 2,4,4-trimetilhexametilendiamina (TMD), 1,7-heptanodiamina, 1,8-octanodiamina, 1,9-nonanodiamina, 1,10 decanodiamina, 1,11-undecanodiamina, 1,12-dodecanodiamina, 1,2-, 1,3- o 1,4-diaminociclohexano, bis-(4-aminociclohexil)metano, bis-(4-amino-3-metilcidohexil)metano, bis-(4-amino-3-etilcidohexil)metano, bis-(4-amino-3,5-dimetilcidohexil)metano, bis-(4-amino-3-etil-5-metilciclohexil)-metano (M-MECA), 1-amino-3-aminometil-3,5,5-trimetilciclohexano (= isoforondiamina o IPDA), 2(4)-metil-1,3-diaminociclohexano, 1,3- o 1,4-bis(aminometil)ciclohexano, 1,3-ciclohexilenbis(metilamina), 2,5(2,6)-bis(aminometil)biciclo[2.2.1]heptano (NBDA), 3(4),8(9)-bis-(aminometil)-triciclo[5.2.1.02,6]decano, 1,4-diamino-2,2,6-trimetilciclohexano (^t M^c DA), 1,8-metanodiamina, 3,9-bis-(3-aminopropil)-2,4,8,10-tetraoxa-spiro[5.5]undecano, 1,3-bis(aminometil)benceno (MXDA) o 1,4-bis(aminometil)benceno;

- diaminas primarias alifáticas que contienen grupo éter, en particular bis-(2-aminoetil)éter, 3,6-dioxaoctano-1,8-diamina, 4,7-dioxadecano-1,10-diamina, 4,7-dioxadecano-2,9-diamina, 4,9-dioxadodecano-1,12-diamina, 5,8-dioxa-dodecano-3,10-diamina, 4,7,10-trioxatridecano-1,13-diamina y oligómeros superiores de estas diaminas, bis-(3-aminopropil)politetrahidrofurano y otras diaminas de politetrahidrofurano con pesos moleculares en el intervalo, por ejemplo, de 350 a 2'000, y polioxialquilendiaminas. Estas últimas representan típicamente productos de la aminación de dioles de polioxialquileno y están disponibles, por ejemplo, bajo el nombre Jeffamine® (de Huntsman), bajo el nombre polieteramina (de BASF) o bajo el nombre PC Amine® (de Nitroil). Las polioxialquilendiaminas particularmente adecuadas son Jeffamine® D-230, Jeffamine® D-400, Jeffamine® D-2000, Jeffamine® XTJ-511, Jeffamine® ED-600, Jeffamine® ED-900, Jeffamine® ED-2003, Jeffamine® XTJ-568, Jeffamine® XTJ-569, Jeffamine® XTJ-523, Jeffamine® XTJ-536, Jeffamine® XTJ-542, Jeffamine® XTJ-559, Jeffamine® EDR-104, Jeffamine® EDR-148, Jeffamine® EDR-176, Polieteramina D 230, Polieteramina D 400 y Polieteramina D 2000, PC Amine® DA 250, PC Amine® DA 400, PC Amine® DA 650 y PC Amine® DA 2000;

- poliaminas que presentan grupos amino secundarios, en particular dietilentriamina (DETA), trietilentetramina (TETA), tetraetilenpentamina (TEPA), pentaetilenhexamina (PEHA), homólogos superiores de polietilenaminas lineales, dipropilentriamina (DPTA), N-(2-aminoetil)-1,3-propanodiamina (N3-amina), N,N'-bis(3-aminopropil)etilendiamina (N4-amina), N,N'-bis(3-aminopropil)-1,4-diaminobutano, N5-(3-aminopropil)-2-metil-1,5-pentanodiamina, N3-(3-aminopentilo)-1,3-pentanodiamina, N5-(3-amino-1-etilpropil)-2-metil-1,5-pentanodiamina, N,N'-bis(3-amino-1-etilpropil)-2-metil-1, 5-pentanodiamina o bis(6-aminohexil)amina (BHMT), 3-(dimetilamino)propilamina (DMAPA), 3-(3-(dimetilamino)-propilamino)propilamina (DMAPAPA), polieteraminas N-alquiladas, por ejemplo Jeffamine® tipos SD-231, SD-401, SD-404 y SD-2001 (de Huntsman), N-bencil-1,2-etanodiamina, N-bencil-1,2-propanodiamina, N-bencil-1,3-bis(aminometil)benceno, N-(2-etilhexil)-1,3-bis(aminometil)benceno, N-(2-feniletil)-1,3-bis(aminometil)benceno (componente del 1,3-bis(aminometil)benceno estirenado, disponible como Gaskamine® 240 de Mitsubishi Gas Chemical), N-bencildietilentriamina, N-bencitrietilentetramina, N-benciltetraetilenpentamina, N'-bencil-N-(3-aminopropil)etilendiamina o N"-bencil-N,N'-bis(3-aminopropil)etilendiamina;

- productos de adición de amina/poliepóxido; en particular productos de adición de las poliaminas mencionadas con diepóxidos en una proporción molar de al menos 2/1, en particular en una proporción molar de 2/1 a 10/1, o con monoepóxidos;

- poliamidoaminas que son productos de reacción de un ácido carboxílico monovalente o polivalente o de sus ésteres o anhídridos, en particular productos de reacción de un ácido graso dímero y de una poliamina alifática, cicloalifática o aromática utilizada en exceso estequiométrico, en particular una polialquilenamina como, por ejemplo, DETA o trietilentetramina (TETA), en particular las poliamidoaminas comercialmente disponibles Versamid® 100, 125, 140 y 150 (de Cognis), Aradur® 125, 140, 223, 250 y 848 (de Huntsman), Euretek® 3607, Euretek® 530 (de Huntsman), Beckopox® EH 651, EH 654, EH 655, EH 661 y EH 663 (de Cytec);

- Polietileniminas (PEI), que son aminas poliméricas ramificadas procedentes de la polimerización de la etilenimina.

Una polietilenimina adecuada suele tener un peso molecular medio comprendido entre 250 y 25'000 g/mol y contiene grupos amino terciarios, secundarios y primarios. Las polietileniminas están disponibles, por ejemplo, bajo el nombre comercial Lupasol® (de BASF), por ejemplo, Lupasol® WF, Lupasol® FG, Lupasol® G20 y Lupasol® PR 8515.

- Bases de Mannich, en particular fenalcaminas, es decir, productos de reacción de fenoles, en particular cardanol, con aldehídos, en particular formaldehído, y poliaminas.

Preferentemente, el agente de curado para la resina epoxi se selecciona del grupo que consiste en TMD, 1,2-, 1,3- o 1,4-diaminociclohexano, 1,3-bis(aminometil)ciclohexano, 1,4-bis(aminometil)ciclohexano, Bis(4-aminociclohexil)metano, IPDA, 2(4)-metil-1,3-diaminociclohexano, MXDA, DETA, TETA, TEPA, PEHA, N4-amina, DMAPAPA, N-bencil-1,2-etanodiamina, productos de adición de estas u otras poliaminas con mono- o diepóxidos y bases de Mannich.

La composición aglutinante puede contener opcionalmente uno o más aditivos, en particular diluyentes no reactivos, dispersantes, antiespumantes, agentes humectantes, conservantes, aceleradores, espesantes, pigmentos, polímeros en polvo, fibras, plastificantes o colorantes.

Los diluyentes no reactivos adecuados incluyen disolventes orgánicos o diluyentes con alto punto de ebullición, en particular xileno, 2-metoxietanol, dimetoxietanol, 2-etoxietanol, 2-propoxietanol, 2-isopropoxietanol, 2-butoxietanol, 2-fenoxietanol, 2-benciloxietanol, alcohol bencílico, etilenglicol, éter dimetílico de etilenglicol, éter dietílico de etilenglicol, éter butílico de etilenglicol, éter difenílico de etilenglicol, dietilenglicol, éter monometílico de dietilenglicol, éter monoetílico de dietilenglicol, éter mono-n-butílico de dietilenglicol, éter dimetílico de dietilenglicol, éter dietílico de dietilenglicol, éter di-n-butílico de dietilenglicol, éter butílico de propilenglicol, éter fenílico de propilenglicol, dipropilenglicol, éter monometílico de dipropilenglicol, éter dimetílico de dipropilenglicol, éter di-n-butílico de diproμMenglicol, difenilmetano, diisopropilnaftaleno, fracciones de petróleo como, por ejemplo, los tipos Solvesso® (de Exxon), alquilfenoles como el tert. butilfenol, nonilfenol, dodecilfenol, cardanol (de aceite de cáscara de anacardo, que contiene 3-(8,11,14-pentadecatrienil)fenol como componente principal), fenol estirenado, bisfenoles, resinas de hidrocarburos aromáticos, en particular tipos que contienen grupos fenol, fenol alcoxilado, en particular fenol etoxilado o propoxilado, en particular 2-fenoxietanol, adipatos, sebacatos, ftalatos, benzoatos, ésteres orgánicos de ácido fosfórico o sulfónico o sulfonamidas.

Los diluyentes preferidos son los que tienen un punto de ebullición superior a 200°C. Preferentemente, el diluyente se selecciona del grupo que consiste en alcohol bencílico, fenol estirenado, fenol etoxilado, resinas de hidrocarburos aromáticos que contienen grupos fenólicos, en particular los tipos Novares® LS 500, LX 200, LA 300 o LA 700 (de Rütgers), diisopropilnaftaleno y cardanol.

Se prefiere especialmente el alcohol bencílico.

Los diluyentes que contienen grupos fenol también tienen efecto como aceleradores.

Aceleradores adecuados son compuestos que aceleran la reacción de grupos epóxido y/o grupos amino, en particular ácidos o compuestos que pueden hidrolizarse a ácidos, en particular ácidos carboxílicos orgánicos como ácido acético, ácido benzoico, ácido salicílico, ácido 2-nitrobenzoico, ácido láctico, ácidos orgánicos sulfónicos como el ácido metanosulfónico, el ácido p-toluenosulfónico o el ácido 4-dodecilbencenosulfónico, ésteres de ácidos sulfónicos, otros ácidos orgánicos o inorgánicos como, en particular, el ácido fosfórico, o mezclas de los ácidos y ésteres de ácidos antes mencionados; nitratos, en particular nitrato de calcio; aminas terciarias, en particular 1,4-diazabiciclo[2.2.2]octano, bencildimetilamina, a-metilbencildimetilamina, trietanolamina, dimetilaminopropilamina, imidazoles, en particular N-metilimidazol, N-vinilimidazol o 1,2-dimetilimidazol, las sales de estas aminas terciarias, las sales de amonio cuaternario, en particular cloruro de benciltrimetilamonio, amidinas, en particular 1,8-diazabiciclo-[5.4.0]undec-7-eno, guanidinas tales como en particular 1,1,3,3-tetrametilguanidina, fenoles, en particular bisfenoles, resinas fenólicas o bases de Mannich tales como en particular 2-(dimetilaminometil)fenol, 2,4 6-tris(dimetilaminometil)fenol o polímeros de fenol, formaldehído y N,N-dimetil-1,3-propanodiamina, fosfitos como en particular di- o trifenilfosfitos, o compuestos que contienen grupos mercapto.

Los aceleradores preferidos son ácidos, nitratos, aminas terciarias o bases de Mannich.

Particularmente preferidos son el ácido salicílico, el ácido p-toluenosulfónico, el nitrato de calcio o el 2,4,6-tris(dimetilaminometil)fenol o una combinación de los mismos.

Preferiblemente, al menos un agente humectante y/o dispersante, en particular a base de un éter de policarboxilato, está presente en la composición aglutinante. Esto permite una mejor procesabilidad, en particular una buena fluidez, y una elevada proporción de rellenos, lo que es ventajoso para una buena homogeneidad y resistencia de la composición aglutinante curada.

Por éter de policarboxilato en este documento se entiende un polímero de peine en el que tanto los grupos aniónicos, como también las cadenas laterales de polialquilenglicol, están unidos covalentemente a la columna vertebral del polímero. Tales polímeros son conocidos como fluidificantes para aglutinantes minerales tales como cemento y yeso.

Los éteres de policarboxilato preferidos contienen unidades estructurales de fórmula I y unidades estructurales de fórmula II,

en la que

R¹, cada uno independientemente del otro, es -COOM, -SO²-OM, -O-PO(OM)² y/o -PO(OM)², preferentemente -COOM,

R² y R⁵, cada uno independientemente del otro, son H, -CH²-COOM o un grupo alquilo que tiene de 1 a 5 átomos de carbono, preferentemente H o -CH³

R³ y R⁶ , cada uno independientemente del otro, son H o un grupo alquilo que tiene de 1 a 5 átomos de carbono, preferentemente H,

R⁴ y R⁷ son cada uno independientemente del otro H, -COOM o un grupo alquilo que tiene de 1 a 5 átomos de carbono, preferentemente H

o R1 y R4 forman un anillo a -CO-O-CO-(anhídrido),

M, en cada caso independientemente uno del otro, es H⁺, un ion de metal alcalino, un ion de metal alcalinotérreo, un ion de metal di- o trivalente, un grupo amonio o un amonio orgánico, preferentemente un H⁺ o un ion de metal alcalino,

p = 0, 1o 2,

o = 0 o 1,

m = 0, o un número entero de 1 a 4,

n = 2 - 250, en particular 10 - 200,

X, en cada caso independientemente uno de otro, es -O- o -NH-,

R⁸ , en cada caso independientemente uno del otro, es H, un grupo alquilo de C¹ a C²⁰, un grupo ciclohexilo o un grupo alquilarilo, y

A = alquileno de C² a C⁴, preferiblemente etileno.

Preferentemente, la relación molar entre la unidad estructural I y la unidad estructural II es de 07 - 10 : 1, más preferentemente de 1 - 8 : 1, en particular de 1,5 - 5 : 1.

También puede ser ventajoso que el éter de policarboxilato comprenda además una unidad estructural III. Preferiblemente, la unidad estructural III se deriva de monómeros seleccionados del grupo que consiste en ésteres alquílicos o hidroxialquílicos de ácido acrílico o metacrílico, acetato de vinilo, estireno y N-vinilpirrolidona.

Preferiblemente, el éter de policarboxilato contiene grupos de ácido carboxílico y/o sales de los mismos y cadenas laterales de polietilenglicol.

Preferiblemente, el éter de policarboxilato se compone de unidades estructurales I derivadas de ácidos carboxílicos insaturados etilénicamente, en particular ácidos monocarboxílicos insaturados, o sales de los mismos, y unidades estructurales II derivadas de polialquilenglicoles insaturados etilénicamente, en particular polietilenglicoles. En particular, el éter de policarboxilato no contiene unidades estructurales distintas de las unidades estructurales I y II.

Preferiblemente, la composición aglutinante no contiene organosilanos. En particular, la composición aglutinante no contiene organosilanos seleccionados del grupo que consiste en glicidoxipropiltrimetoxisilano, glicidoxipropiltrietoxisilano, glicidoxipropilmetildietoxisilano, glicidoxipropilmetildimetoxisilano, 2-(3,4-epoxicyclohexil)etiltrimetoxisilano, aminopropiltrimetoxisilano, aminopropiltrietoxisilano, aminoetilaminopropiltrimetoxisilano, aminoetilaminopropiltrietoxisilano, aminoetil-aminopropilmetildimetoxisilano, aminoetilaminopropilmetildietoxisilano, fenilaminopropiltrimetoxisilano, aminopropil-aminopropilmetildimetoxisilano, aminopropil-aminopropilmetildietoxisilano.

Preferiblemente, la escoria y opcionalmente el al menos un relleno adicional, si está presente, se recubre con el agente humectante y/o dispersante. A este respecto, el recubrimiento puede aplicarse por simple pulverización, bien de un agente humectante y/o dispersante líquido, bien de una solución de un agente humectante y/o dispersante líquido o sólido en un disolvente adecuado.

La composición aglutinante según la invención que comprende al menos una resina epoxi y al menos una poliamina contiene:

- 8 a 16% en peso de resinas epoxi,

- 1 a 5% en peso de poliaminas,

- de 83 a 90% en peso, preferentemente de 85 a 88% en peso, de escoria, en particular con una granulometría de 16 mm como máximo, preferentemente de 8 mm como máximo, en particular de 4 mm como máximo, o de 3.5 mm como máximo, y

- de 0 a 8% en peso, preferentemente de 0.01 a 5% en peso, de otros aditivos, con respecto al 100% en peso de la composición aglutinante.

Preferiblemente, la composición aglutinante se presenta antes de su uso como un sistema multicomponente, en particular como un sistema con dos o tres componentes. Preferiblemente, los componentes que son capaces de reaccionar entre sí en una reacción de curado están presentes en recipientes almacenados por separado. En esta forma, la composición aglutinante puede almacenarse durante un periodo de varios meses hasta un año o más sin que cambien sus propiedades en una medida relevante para su uso. Sólo cuando se utiliza la composición aglutinante se mezclan entre sí los componentes reactivos del aglutinante orgánico, tras lo cual comienza el curado de la composición aglutinante.

También se divulga, pero no de acuerdo con la invención, un sistema multicomponente para la preparación de una composición aglutinante curable que comprende al menos un componente de resina que comprende al menos una resina epoxi y al menos un componente agente de curado que comprende al menos un agente de curado para resinas epoxi, en donde la escoria y opcionalmente otros ingredientes están presentes en el componente de resina, en los componentes de agente de curado y/o en un componente adicional opcionalmente presente, en particular un componente sólido. El componente sólido también se denomina componente de relleno. Suele tener consistencia de polvo que fluye libremente, mientras que los componentes aglutinantes suelen tener consistencia líquida, opcionalmente pastosa, a 23°C. Preferiblemente, la proporción en peso del componente de resina con respecto al componente agente de curado se encuentra en el intervalo de 8:1 a 2:1, más preferiblemente de 6:1 a 3:1. Preferiblemente, la proporción en peso del componente de resina más el componente agente de curado con respecto al componente sólido es de 1:3 a 1:12, principalmente de 1:4 a 1:10.

El componente de resina puede contener además aditivos compatibles, en particular diluyentes reactivos, disolventes y/o diluyentes no reactivos. Tales aditivos se utilizan habitualmente para reducir la viscosidad y mejorar así la procesabilidad.

Según la invención, el componente agente de curado puede consistir en gran parte en un agente de curado o en una mezcla de diferentes agentes de curado, o puede contener adicionalmente otros aditivos adecuados y compatibles, como aceleradores o diluyentes no reactivos.

Otro objeto de la invención es el uso de la composición aglutinante para pegar recubrimientos o sellantes de sustratos, para rellenar bordes, agujeros o juntas, como resina de apuntalamiento o fundición, como composición de anclaje o moldeo, como revestimiento de suelos y/o para la fabricación de artículos moldeados.

Otro objeto de la invención es el uso de la composición aglutinante según la invención para la fabricación de materiales que tienen una conductividad eléctrica mejorada a 20°C, caracterizada porque la escoria en la composición aglutinante es una escoria que contiene hierro con al menos 8% en peso de hierro, calculado como FeO, con respecto al peso total de la escoria, y una escoria con una densidad aparente de al menos 3.1 kg/l.

Sorprendentemente, dicha composición aglutinante curada muestra una conductividad eléctrica mejorada en comparación con una composición aglutinante curada que contiene, en lugar de la escoria que contiene hierro, la misma cantidad en peso de arena de cuarzo con la misma curva granulométrica.

El material con conductividad eléctrica mejorada tiene preferiblemente una resistencia eléctrica reducida en al menos un factor de 2, más preferiblemente al menos 2.5, en particular al menos 3.0, en comparación con un material por lo demás idéntico, pero que contiene arena de cuarzo del mismo tamaño de partícula en lugar de la escoria que contiene hierro. La resistencia eléctrica se determina entre las dos áreas opuestas de 40 * 40 mm de un prisma de 40 * 40 * 160 mm aplicando una tensión de 100 mV y una frecuencia de 1 kHz, a 20°C, en cuyo caso la medición se efectúa tras 7 días de almacenamiento a 20°C.

Las composiciones aglutinantes curables que comprenden escorias con una densidad aparente de al menos 2.9 kg/l, en particular de al menos 3.1 kg/l, preferentemente de al menos 3.3 kg/l, más particularmente de al menos 3.5 kg/l, son particularmente ventajosas para apuntalar rellenando la parte inferior de las máquinas. De esta manera, se puede obtener una unión particularmente buena entre la composición aglutinante curada y la máquina o turbina suprayacente cuya parte inferior ha sido apuntalada mediante relleno, así como una buena resistencia a la compresión del material de apuntalado.

El sistema multicomponente se utiliza mezclando los componentes. Ventajosamente, los al menos dos componentes que contienen los componentes del aglutinante orgánico primero se mezclan bien y luego se mezcla bien el componente que contiene la escoria, si tal componente separado está presente. También pueden añadirse otros componentes o aditivos durante este procedimiento. Una vez mezclados todos los componentes, se procede al curado. Este tratamiento es conocido por los expertos. Sorprendentemente, la composición aglutinante curable recién mezclada puede procesarse muy bien y de forma homogénea a temperatura ambiente a pesar del alto contenido de escoria.

También puede ser ventajoso, en particular para el uso de la composición aglutinante según la invención como mortero de nivelación, solado o revestimiento de suelo, si una composición aglutinante según la invención se mezcla y aplica en las siguientes etapas:

- Mezcla de todos los componentes de la composición aglutinante, excepto los rellenos con un tamaño de partícula superior a 0.06 mm, con equipos de mezcla adecuados,

- Aplicación de la mezcla como mortero de nivelación, solado o revestimiento de suelos, y

- Espolvoreo de los rellenos con un tamaño de partícula superior a 0.06 mm, en donde al menos el 20% en peso de estos rellenos es escoria que contiene hierro, a mano o con un dispositivo adecuado.

Otro objeto de la invención es una composición aglutinante curada obtenida curando la composición aglutinante curable según la invención o mezclando los componentes y curando el sistema multicomponente según la invención. El curado tiene lugar preferentemente a temperatura ambiente, en particular a una temperatura en el intervalo de 5 a 40°C, preferentemente de 7 a 35°C.

La composición aglutinante está curada cuando ya no se obtienen reacciones sustanciales entre los grupos epoxídicos y el agente de curado. La composición aglutinante curada tiene una consistencia sólida. En particular, puede presentarse en forma de objeto o componente tridimensional, o como revestimiento, puente de unión, masilla, componente de un laminado, adhesivo, relleno o sellante.

Preferiblemente, la escoria y el relleno, si están presentes, se distribuyen de manera uniforme o sustancialmente uniforme por toda la composición aglutinante curada.

Sin embargo, también puede ser ventajoso, en particular para rellenos inferiores, por ejemplo, de maquinaria y turbinas, que la concentración de escoria en la capa superior de la superficie horizontal de la composición aglutinante curada sea menor que en el resto de la composición aglutinante curada, en particular inferior al 10% en peso. Esto puede mejorar la unión entre la composición aglutinante y el objeto que se va a rellenar.

Breve descripción de las figuras

La Fig. 1 muestra Una representación esquemática de secciones transversales ejemplares de partículas de escoria que tienen una forma irregular.

Ejemplos

A continuación, se presentan ejemplos de realización, de los cuales los ejemplos 16 y 22 son conformes a la invención. "Ej.": significa "ejemplo".

"Ref.": significa "ejemplo de referencia".

Materiales utilizados

La arena de cuarzo y las escorias se secaron antes de su uso y se dividieron en fracciones granulométricas mediante tamizado. Las fracciones granulométricas se mezclaron a continuación de manera que la distribución granulométrica de las arenas utilizadas correspondiera a una distribución granulométrica especificada (curva granulométrica). EOS es una escoria de horno eléctrico de Stahl Gerlafingen, Suiza. El material utilizado tenía una densidad aparente de aproximadamente 3.3 kg/l y un contenido en hierro, calculado como FeO, de aproximadamente 19% en peso. HOS es una escoria de alto horno de Hüttenwerke Krupp Mannesmann, Alemania, disponible en Hermann Rauen GmbH & Co, Alemania. El material utilizado tenía una densidad aparente de 2.9 kg/l y un contenido en hierro, calculado como FeO, de aproximadamente el 3 % en peso.

Raulit® es una escoria de alto horno de DK-Recycling und Roheisen GmbH, Alemania, disponible bajo la marca Raulit®- mezcla mineral de construcción de Hermann Rauen GmbH & Co, Alemania. El material utilizado tenía una densidad aparente de aproximadamente 2.9 kg/l y un contenido de hierro, calculado como FeO, de aproximadamente 1% en peso.

HS es una arena siderúrgica de voestalpine AG, Austria. El material utilizado tenía una densidad aparente de aproximadamente 2.9 kg/l y un contenido de hierro, calculado como FeO, de menos del 1% en peso.

CS es granulado de silicato de hierro NAstra®, una escoria vítrea de cobre, disponible en Sibelco, Alemania, con una densidad aparente de aproximadamente 3.7 kg/l y un contenido de hierro, calculado como FeO, de aproximadamente 51 % en peso.

Sikadur®-42 HE es un mortero de relleno a base de resina epoxi, de tres componentes, disponible en Sika Schweiz AG.

El éter de policarboxilato (PCE) era un polímero de peine con grupos de ácido carboxílico y cadenas laterales de polietilenglicol.

Métodos de medición

La resistencia a la compresión y la resistencia a la flexión se determinaron en probetas de 40 * 40 * 160 mm con máquinas de ensayo de acuerdo con la norma DIN EN 196-1.

Para determinar la resistencia eléctrica, las áreas opuestas de 40 * 40 mm de las probetas de 40 * 40 * 160 mm se recubrieron con gel conductor de electricidad y se aplicó a ras de ambas áreas un electrodo de acero que cubría toda el área. La resistencia eléctrica de las probetas se determinó aplicando a los dos electrodos una tensión de 100 mV CA a una frecuencia de 1 kHz y 10 kHz.

La conductividad térmica se determinó según la norma ASTM D5470-06 con el aparato de ensayo ZFW TIM de ZFW (Zentrum für Warmemanagement) Stuttgart, Alemania, en probetas de 30 mm de diámetro y 2 mm de altura.

Fabricación de las probetas

El componente A de Sikadur®-42 HE (que contiene la resina epoxi; 99.9 % en peso de contenido de resina) se mezcló bien con el componente B correspondiente (que contiene el agente de curado; 70 % en peso de contenido de agente de curado) en una proporción de peso de 3:1 y, a continuación, se añadió un componente sólido autopreparado de acuerdo con la Tabla 1 y se mezcló bien. La proporción en peso del componente A con respecto al componente B con respecto al componente sólido fue de 3:1:34.

Para preparar las probetas, el mortero de relleno mezclado se vertió en moldes de acero y se almacenó en el encofrado durante 24 horas a 20 °C. A continuación, las probetas se sacaron del encofrado y se almacenaron más tiempo a 20 °C. Tras 7 días de almacenamiento, se determinaron la resistencia eléctrica, la tenacidad y la conductividad térmica.

Tabla 1: Composición del componente sólido

Para la preparación del componente sólido, los ingredientes sólidos se mezclaron en seco y la solución de éter de policarboxilato se aplicó con espray durante la mezcla.

Tenacidad y resistencia eléctrica de los morteros de relleno a base de resina epoxi

El tipo de arena utilizado para las composiciones de resina epoxi M-1 a M-7 y sus propiedades en estado líquido y curado se indican en la Tabla 2.

Tabla 2

(continuación)

Conductividad térmica de un mortero de relleno M-8 según la invención

Ejemplo 7

El componente A de Sikadur®-42 HE (componente de resina a base de resina epoxi; 99.9 % en peso de contenido de resina) se mezcló bien con el componente B correspondiente (componente agente de curado a base de agente de curado amínico; 70 % en peso de contenido de agente de curado) en una relación de peso de 3:1. Posteriormente, en 40 g de esta mezcla epoxi, se mezcló bien un componente sólido consistente en:

- 252 g de arena EOS con un tamaño de partícula de 0.12-0.32 mm,

- 86 g de una mezcla de polvo de piedra caliza y polvo de barita con un tamaño de partícula inferior a 0.1 mm, y - 1.4 g de agente humectante comercial.

Se preparó una probeta con un diámetro de 30 mm y una altura de 2 mm mediante fundición en moldes apropiados y se dejó curar a 20°C durante 7 días.

La conductividad térmica de la muestra fue de 2.06 W/(m-K). Esto es significativamente más alto que la conductividad térmica de una resina epoxi comercial, que es típicamente de 0.20 W/(m-K).

Mortero de relleno a base de resina epoxi con diferentes cantidades de

Escoria de cobre

El componente A de Sikadur®-42 HE (que contiene la resina epoxi; 99.9 % en peso de contenido de resina) se mezcló bien con el componente B correspondiente (que contiene el agente de curado; 70 % en peso de contenido de agente de curado) en una relación de peso de 3:1 y, a continuación, se añadió y se mezcló bien un componente sólido autopreparado con una composición como la indicada en la Tabla 1. La arena de 0.12-3.2 mm en esta serie de mediciones era arena CS (escoria de cobre). La relación de peso entre el componente A y el componente B y el componente sólido se indica en la Tabla 3. El mortero de relleno mezclado se vertió en moldes de 13 * 13 * 25 mm (anchura, altura, longitud) en cada caso, se hizo vibrar en una mesa vibratoria durante 1 minuto y se almacenó en el encofrado a 20 °C durante 24 horas. Después de desencofrar, evaluada a simple vista, en la parte superior de las probetas se estableció una capa de resina epoxi prácticamente libre de escoria y se determinó su espesor. El espesor de esta capa y el contenido de rellenos y escorias en los morteros de relleno se indican en la tabla 3.

Tabla 3

Resistencia a la compresión de morteros de relleno con diferentes proporciones de resina epoxi y agente de curado La resina epoxi (preparada a partir de 60 partes en masa de Araldit GY 250, 20 partes en masa de resina F, 15 partes en masa de éter diglicidílico de 1,4-butano, 5 partes en masa de éter de alquil-de C-^/C-M-glicidilo) se mezcló con el agente de curado (preparado a partir de 55 partes en masa de trietilentetramina, 10 partes en masa de producto de adición de poliaminoamida - con 115 g/eq de equivalentes H-activos y aprox. 270 mg de KOH/g de número de amina - y 5 partes en masa de tris-2,4,6-dimetilaminometilfenol) se mezclaron bien en las cantidades indicadas en las Tablas 4 y 5. Posteriormente, se añadieron EOS y PCE en las cantidades según las Tablas 4 y 5 y se mezclaron bien.

Para la preparación de las probetas, el mortero de relleno mezclado se vertió en moldes de acero. La fluidez se evaluó en una escala de 1 a 5, donde 1 significa incapaz de fluir y 5 significa excelente fluidez. Se almacenó en el encofrado a 20 °C durante 24 horas. Después, las probetas se retiraron del encofrado y se almacenaron de nuevo a 20 °C. Tras 7 días de almacenamiento, se determinó la resistencia a la compresión.

Tabla 4

Tabla 5

Resistencia a la compresión de morteros de relleno con diferentes proporciones de resina de poliuretano

La resina de poliuretano (PUR; preparada mezclando 55 partes en masa de Setathane 1150, 3.5 partes en masa de Desmophen T 4011, 17.3 partes en masa de polibutadieno-poliol terminado con hidroxilo, 13.8 partes en masa de etil-1,3-hexanodiol, 10 partes en masa de Silosiv A3, 0.1 partes en masa de catalizador de Zr K-Kat A-209) se mezcló bien con Desmodur VL en las cantidades indicadas en las tablas 6 y 7. Posteriormente, se añadieron EOS, la mezcla de piedra caliza y barita (véase la Tabla 1) y PCE en las cantidades indicadas en las Tablas 6 y 7 y se mezclaron bien.

Para preparar las probetas, el mortero de relleno mezclado se vertió en moldes de acero. La fluidez se evaluó en una escala de 1 a 5, donde 1 significa incapaz de fluir y 5 significa excelente fluidez. El mortero se almacenó en el molde a 20 °C durante 24 horas. Después, las probetas se sacaron del encofrado y se almacenaron de nuevo a 20 °C. Después de 7 días de almacenamiento, se determinó la resistencia a la compresión.

Tabla 6

Tabla 7

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Composición aglutinante curable que comprende al menos una resina epoxi y al menos una poliamina que contiene: - 8 a 16 % en peso de resinas epoxi,

- 1 a 5% en peso de poliaminas,

- 83 a 90% en peso de escoria, en donde la escoria es una escoria que contiene hierro con al menos 8% en peso de hierro, calculado como FeO, y la escoria tiene una densidad aparente de al menos 2.9 kg/l

- de 0 a 8% en peso, preferentemente de 0.01 a 5% en peso, de otros aditivos,

con respecto al 100% en peso de la composición aglutinante.

2. Composición aglutinante según la reivindicación 1, caracterizada porque la composición aglutinante contiene 85 a 88% en peso de escoria, con respecto al 100% en peso de la composición aglutinante.

3. Composición aglutinante según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la escoria se selecciona del grupo que consiste en escorias de alto horno, en particular escorias de alto horno en grumos y arenas siderúrgicas, escorias siderúrgicas, escorias metalúrgicas, en particular escorias de cobre, y escorias de incineración de residuos, en cuyo caso son preferibles las escorias de alto horno, las escorias siderúrgicas y las escorias metalúrgicas.

4. Composición aglutinante según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la escoria es una escoria que contiene hierro con al menos un 10% en peso, preferentemente al menos un 15% en peso, un 20% en peso o un 25% en peso, de hierro, calculado como FeO.

5. Composición aglutinante según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la escoria tiene una densidad aparente de al menos 3.1 kg/l, en particular de al menos 3.3 kg/l, en especial de al menos 3.5 kg/l.

6. Composición aglutinante según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la escoria tiene un tamaño de partícula de 0.05 a 16 mm, preferentemente de 0.06 a 8 mm, más preferentemente de 0.1 a 4 mm, en particular de 0.12 a 3.5 mm.

7. Composición aglutinante según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las partículas de escoria tienen una forma cónica, poligonal, cúbica, pentagonal, hexagonal, octogonal, prismática y/o poliédrica.

8. Composición aglutinante según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque adicionalmente está presente al menos otro relleno mineral seleccionado del grupo que consiste en polvo de piedra caliza, creta, polvo de cuarzo, humo de sílice, dióxido de titanio, polvo de barita y óxido de aluminio, preferentemente con un tamaño de partícula de 0.1 mm como máximo.

9. Composición aglutinante según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque está presente al menos un agente humectante y/o dispersante, en particular a base de un éter de policarboxilato.

10. Composición aglutinante según la reivindicación 9, caracterizada porque la escoria y opcionalmente también el al menos un relleno adicional, si está presente, están recubiertos con el agente humectante y/o dispersante.

11. Uso de la composición aglutinante según una de las reivindicaciones 1 a 10 para pegar, revestir o sellar sustratos, para rellenar bordes, agujeros o juntas, como resina de anclaje o de inyección, como compuesto de apuntalamiento o de fundición, como revestimiento de suelos y/o para la generación de artículos moldeados.

12. Composición aglutinante curada obtenida por curado de la composición aglutinante según una de las reivindicaciones 1 a 10.