ES2217873T3 - Cuerpo calorifugo microporoso. - Google Patents

Abstract

Cuerpo calorífugo microporoso que consta de un núcleo de un material calorífugo prensado, que contiene 30 a 90% en peso de un óxido metálico finamente dividido y aditivos adicionales, en el cual una o ambas superficies presentan un recubrimiento de un material resistente al calor, caracterizado porque el recubrimiento es igual o distinto y al menos una cara consiste en láminas prefabricadas de mica y - el recubrimiento esta pegado al núcleo - o el núcleo y el recubrimiento están soldados en una lámina.

Description

Cuerpo calorífugo microporoso.

Objeto de la presente invención es un cuerpo calorífugo microporoso, que consta de un núcleo de un material calorífugo prensado que contiene 30 a 90% en peso de un óxido metálico finamente dividido y aditivos adicionales, en el cual una o ambas superficies presentan un recubrimiento de un material resistente al calor.

Cuerpos calorífugos se describen, por ejemplo, en el documento EP-A-0618 399, donde se exige, no obstante, que al menos una superficie del cuerpo moldeado presente poros tubulares con un área base de poro de 0,01 a 8 mm^{2} y una profundidad de penetración de 5 a 100% referida al espesor del cuerpo moldeado, y que contenga de 0,004 a 10 poros tubulares por cm^{2} de superficie de cuerpo moldeado.

Estos cuerpos calorífugos se fabrican por prensado en seco y subsiguiente sinterizado a temperaturas de 500 a 900ºC, donde los poros tubulares se obtienen taladrando, perforando, o fresando así como, preferentemente, mediante troquel. Con estas medidas se consigue desviar el vapor de agua que escapa de forma explosiva durante el calentamiento rápido, para que no resulte destruido el cuerpo calorífugo.

Las desventajas de estos cuerpos calorífugos son el procedimiento de fabricación complicado, así como el empeoramiento de las propiedades calorífugas debido a la convección de los gases en los poros.

En el documento EP-A-0 623 567 se describe otro procedimiento para la fabricación de un cuerpo microporoso, en el cual se prensan conjuntamente óxidos, hidróxidos y carbonatos de los metales del 2º Grupo Principal con SiO_{2} producido por pirólisis, así como eventualmente Al_{2}O_{3}, así como un opacificante y una fibra orgánica, y se calcina luego a temperaturas por encima de 700ºC. Este procedimiento no solo es costoso, sino que presenta el inconveniente adicional de que el enfriamiento de este material, que es un buen aislante, requiere mucho tiempo.

En el documento DE-C-40 20 771 se describen cuerpos calorífugos que utilizan pegamentos resistentes a altas temperaturas, así como un sistema disperso de coloides en agua, un sol de sílice y una arcilla. En este documento se describe también, adicionalmente, el estado de la técnica en lo que se refiere a la fabricación y composición de cuerpos calorífugos. El inconveniente de todos los cuerpos calorífugos con componentes orgánicos y especialmente con materiales fibrosos orgánicos, es que a temperaturas muy altas se queman y desprenden gases de forma no desea-
da.

El documento DE 41 06 727 describe cuerpos calorífugos con una envolvente constituida por una lámina de plástico, para lo cual se deben emplear láminas de plástico especialmente contraíbles. También estos cuerpos calorífugos contienen aún materia orgánica y pierden, en casos de calentamiento muy alto, su estabilidad a la deformación.

El documento DE-C- 42 02 569 describe herramientas de moldeo para prensar cuerpos calorífugos, especialmente para radiadores eléctricos por radiación, como placas de cocina.

El documento EP-A-686 732 describe paneles calorífugos que se prensan en seco y constan por fuera y por dentro de materiales distintos, que disponen para su estabilización de aberturas que están constituidas a todo lo largo por el material exterior. Estos paneles también son difíciles de producir y no presentan propiedades óptimas ni de estabilidad mecánica ni de aislamiento térmico.

Un inconveniente adicional de estos paneles calorífugos es que resulta difícil cortarlos y elaborarlos de manera que las capas exteriores no resulten dañadas, a no ser que se empleen herramientas muy caras, como cortadoras láser, ya que éstas están en condiciones de vitrificar los nuevos cantos de corte generados.

A partir del documento DE 36 21 705 se conoce un procedimiento para la fabricación de cristales primarios del tipo xonotlita enredados y reticulados entre sí por las superficies, y su aplicación. Las partículas esféricas huecas de baja densidad, conocidas hasta el momento, se han empleado ya para la fabricación de cuerpos aislantes térmicos ligeros. No obstante, los cristales de xonotlita, incluso en estado prensado, no poseen las propiedades favorables de aislamiento térmico de los óxidos metálicos prensados en seco.

Otro intento de solucionar los problemas en la fabricación de paneles calorífugos y obtener propiedades óptimas se describe en el documento EP 0 829 346, en el que se vuelven otra vez a discutir las dificultades y desventajas del estado de la técnica.

Un problema esencial en la fabricación de cuerpos calorífugos por prensado en seco de los componentes consiste en que estos materiales tienden, después del prensado, a recuperar su forma y volver a expandirse, de modo que al menos se debe trabajar a presiones muy altas para lograr resultados medianamente aceptables.

Aunque con la adición de material fibroso es posible mejorar la resistencia a la flexión de los paneles calorífugos, cantidades más importantes de fibras aumentan la tendencia a la despegadura interlaminar y empeoran la coherencia de la mezcla prensada durante el paso crítico del desmoldeo.

En cualquier caso, los paneles calorífugos no deberían contener componentes orgánicos e inflamables que pueden conducir, durante calentamientos importantes, a la generación de gases también en parte tóxicos. Finalmente, los cuerpos calorífugos acabados se deben poder trabajar y elaborar fácilmente y sin problemas, así, se deben poder aserrar, cortar y taladrar sin problemas, sin que se genere polvo no deseado.

Finalmente, en muchos casos se desea que los cuerpos calorífugos sean buenos aislantes eléctricos, existen, no obstante, ciertos casos de aplicaciones en los que se desea que al menos una de las superficies presente conductividad eléctrica, a fin de evitar las acumulaciones de cargas electrostáticas.

Todos estos problemas se han solucionado mediante cuerpos calorífugos microporosos, formados de material calorífugo prensado que contiene 30 a 90% en peso de un óxido metálico finamente dividido, 0 a 30% en peso de opacificante, 0 a 10% en peso de material fibroso inorgánico y 0 a 15% en peso de un ligante inorgánico, donde el cuerpo contiene adicionalmente 2 a 45% en peso, preferentemente 5 a 15% en peso de xonotlita. Estos cuerpos calorífugos son objeto del documento DE 198 59 084.9.

Preferentemente, este cuerpo calorífugo microporoso presenta un recubrimiento de un material resistente al calor en una o ambas superficies. Son especialmente preferidos los recubrimientos que son idénticos o distintos, y que están formados por xonotlita pre-prensada o láminas prefabricadas de mica o grafito. Cuando se utilizan xonotlita y/o mica, los recubrimientos que se obtienen son buenos aislantes eléctricos. Cuando se utiliza grafito, se obtiene un recubrimiento que es lo suficientemente conductor eléctrico como para evitar al menos las acumulaciones de cargas electrostáticas. De este modo, en ciertas aplicaciones puede resultar ventajoso realizar un recubrimiento de xonotlita y/o mica en una cara y el otro recubrimiento de grafito.

Se ha constatado ahora que el recubrimiento de cuerpos calorífugos microporosos con láminas prefabricadas de mica mejora considerablemente las propiedades de los cuerpos calorífugos en dos aspectos, que son tanto la conductividad térmica como también las propiedades mecánicas, especialmente la resistencia a la flexión. Esto fue constatado primeramente en ensayos internos de cuerpos calorífugos microporosos según el documento DE 198 59 084.9. Además de esto, se constató que un recubrimiento con láminas prefabricadas de mica también mejora considerablemente a otros cuerpos calorífugos microporosos. Por consiguiente, el objeto de la presente invención es un cuerpo calorífugo microporoso que consta de un núcleo de un material calorífugo prensado que contiene 30 a 90% en peso de un óxido metálico finamente dividido y aditivos adicionales, en el que una o ambas superficies presentan un recubrimiento de un material resistente al calor, caracterizado porque el recubrimiento es igual o distinto, y al menos una cara consiste en láminas prefabricadas de mica.

Preferentemente, el recubrimiento consiste en ambas caras en una lámina prefabricada de mica.

El núcleo contiene a su vez preferentemente 0 a 30% en peso de opacificante, 0 a 10% en peso de material fibroso y 0 a 15% en peso de ligante inorgánico, donde es preferente el material fibroso inorgánico.

La mejora en las propiedades mecánicas se nota ante todo en cuerpos calorífugos que, debido a su espesor, aún presentan una notable flexibilidad. Por consiguiente, son especialmente preferentes los cuerpos calorífugos que tengan un espesor de 3 a 10 mm, preferentemente de 5 a 7 mm.

Se han acreditado especialmente aquellos cuerpos calorífugos en los que el recubrimiento está pegado al núcleo. Como pegamentos cabe considerar tanto pegamentos inorgánicos, tales como vidrio soluble, como pegamentos orgánicos, tales como poli(acetato de vinilo). Las pequeñas cantidades de sustancia orgánica que se emplean para este fin, prácticamente no afectan a las propiedades de los cuerpos calorífugos microporosos acabados durante el calentamiento.

En lugar de un pegamento, es también en principio posible soldar el núcleo y las láminas de mica entre sí en una lámina, especialmente una lámina contraíble. Cuerpos calorífugos microporosos de este tipo presentan también un aislamiento térmico mejorado y son mecánicamente más estables, y poseen una resistencia mejorada a la flexión frente a los productos según, por ejemplo, el documento EP-A-0 829 346.

En los siguientes ejemplos y ejemplos comparativos se detalla la invención.

Ejemplo 1

Una mezcla de 63% en peso de ácido silícico pirógeno, 30% en peso de rutilo, 2% en peso de fibras de sílice (de 6 mm de longitud) y 5% en peso de xonotlita sintética se mezclaron en seco en un mezclador de acción forzada y luego se prensaron en seco en un molde metálico, donde la presión de prensado variaba entre 0,9 y 7,0 MPa. De esta forma se obtuvieron paneles de densidades comprendidas entre 300 y 560 kg/m^{3}. La resistencia a la flexión osciló entre 0,1 MPa y 0,8 MPa, dependiendo de la densidad. Los valores se representan en la Figura 1.

Además, se determinaron los valores de lambda (conductividad térmica en W/(mºK)) en función de la temperatura, utilizando un panel caliente protegido según la norma DIN 52 612.

Los paneles anteriormente descritos se cubrieron por ambas caras con una lámina de mica de 0,1 mm de espesor y se pegaron con un pegamento orgánico comercial a base de PVA (poli(acetato de vinilo)). Las láminas de mica son un producto comercial de la compañía Cogebi, Bélgica.

A los paneles obtenidos de esta manera se les realizaron ensayos de resistencia a la flexión y de conductividad térmica. Los resultados se reúnen en las siguientes Tablas y se representan en las Figuras 1 y 2:

Ejemplo de referencia	Sándwich con lámina de mica de 0,1 mm
Densidad	Resistencia a la	Densidad	Resistencia a
(kg/m^{3})	flexión (MPa)	(kg/m^{3})	la flexión (MPa)
300	0,10	298	0,43
387	0,19	379	0,80
382	0,23	412	1,10
344	0,10
424	0,25
560	0,80

Ejemplo de referencia	Sándwich con lámina de mica de 0,1 mm
Temperatura (ºC)	\lambda (W/(mºK))	Temperatura (ºC)	\lambda (W/(mºK))
20	0,026	220	0,025
200	0,028	620	0,034
600	0,040	400	0,028
800	0,048

Claims (11)

1. Cuerpo calorífugo microporoso que consta de un núcleo de un material calorífugo prensado, que contiene 30 a 90% en peso de un óxido metálico finamente dividido y aditivos adicionales, en el cual una o ambas superficies presentan un recubrimiento de un material resistente al calor, caracterizado porque el recubrimiento es igual o distinto y al menos una cara consiste en láminas prefabricadas de mica y

- el recubrimiento esta pegado al núcleo

- o el núcleo y el recubrimiento están soldados en una lámina.

2. Cuerpo calorífugo microporoso según la reivindicación 1, caracterizado porque el recubrimiento consiste en ambas caras en una lámina prefabricada de mica.

3. Cuerpo calorífugo microporoso según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque los aditivos adicionales son 0 a 30% en peso de opacificante, 0 a 10% en peso de material fibroso y 0 a 15% en peso de un ligante inorgánico.

4. Cuerpo calorífugo microporoso según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el núcleo contiene 2 a 45% en peso, preferentemente 5 a 15% en peso, de xonotlita.

5. Cuerpo calorífugo microporoso según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el núcleo tiene un espesor de 3 a 10 mm, preferentemente de 5 a 7 mm.

6. Procedimiento para la fabricación de un cuerpo calorífugo microporoso que consta de un núcleo de un material calorífugo prensado, que contiene 30 a 90% en peso de un óxido metálico finamente dividido y aditivos adicionales, en el que una o ambas superficies presentan un recubrimiento de un material resistente al calor, al menos un recubrimiento consiste en mica, caracterizado porque la mica se encuentra en forma de una lámina prefabricada que se une al núcleo.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque el recubrimiento consiste en ambas caras en una lámina prefabricada de mica.

8. Procedimiento según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque los aditivos adicionales son 0 a 30% en peso de opacificante, 0 a 10% en peso de material fibroso y 0 a 15% en peso de un ligante inorgánico.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque el núcleo contiene de 2 a 45% en peso, preferentemente 5 a 15% en peso, de xonotlita.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque el núcleo tiene un espesor de 3 a 10 mm, preferentemente de 5 a 7 mm.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 a 10, caracterizado porque el recubrimiento está pegado con el núcleo o el núcleo y el recubrimiento están soldados en una lámina.