ES2250002B2 - Procedimiento de obtencion de materiales porosos aglomerados con cementos de periclasa. - Google Patents

Procedimiento de obtencion de materiales porosos aglomerados con cementos de periclasa.

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Abstract

Procedimiento de obtención de materiales porosos aglomerados con cementos de periclasa y una fase dispersa de origen vegetal, como tallos y hojas, de diversas plantas; cáscaras de frutos secos; o de origen inorgánico, como conchas de moluscos o arcilla expandida. Inicialmente se prepara el cemento magnésico y se acondiciona la fase dispersa a emplear en cada caso; luego se mezclan, se homogeneiza la mezcla, se acondiciona el molde, se prensa, se deja fraguar, se desmolda y se deja secar a temperatura ambiente un mínimo de 4 horas, obteniéndose tableros o paneles porosos de diversos tamaños y formas geométricas. Son de aplicación como absorbentes acústicos, elementos decorativos, aislantes, revestimientos y soportes.

Description

Procedimiento de obtención de materiales porosos aglomerados con cemento de periclasa.
Sector de la técnica
El procedimiento de obtención de materiales porosos emplea como fase dispersa fibras vegetales de tallos, hojas,... de diversas plantas; cáscaras de frutos secos; conchas de moluscos; o arcilla expandida. Los materiales porosos obtenidos son de aplicación como absorbentes acústicos, elementos decorativos, aislantes, revestimientos y sopor-
tes.
Estado de la técnica
Hoy en día existen diversos procedimientos de fabricación de materiales porosos, como los paneles de virutas de construcción ligeros (WO94/04473) comercializados en España por empresas como Heraklith® o Maydisa; procedimientos de fabricación de tableros aislantes (US5741379) o paneles de insonorización (WO93/21369) empleando lino o lana de oveja.
El procedimiento de obtención propuesto en esta invención consiste en someter las fibras vegetales, cáscaras, conchas... a un tratamiento mineralizante que mantenga inalteradas las propiedades mecánicas de la fase dispersa, anulando los procesos de deterioro biológico, convirtiendo en prácticamente inerte la fase dispersa y aumentando su resistencia al fuego.
Las distintas fases dispersas al estar revestidas con un cemento magnésico y aglutinadas entre sí a presión, forman una estructura estable, resistente, compacta y duradera, a la vez que la estructura alveolar de la carga (fase dispersa) confieren al tablero obtenido: aislamiento, ligereza y elasticidad. El panel o tablero resultante se puede emplear en toda clase de aplicaciones de interiores: falsos techos, aislamiento entre habitaciones adyacentes y entre plantas, aislamiento de puentes térmicos, etc.
El procedimiento presenta diversas ventajas frente a los ya existentes. Una de las diferencias más significativas es el tipo de fases dispersas empleadas: fibras vegetales (procedentes de tallos, hojas, ramas, ... de diversas plantas), cáscaras de frutos secos, conchas de moluscos y arcilla expandida para la fabricación de materiales compuestos porosos con periclasa. Este tipo de fases dispersas permiten la obtención de tableros con una atractiva e innovadora estéti-
ca.
Los tableros o paneles fabricados logran mejorar, como mínimo en algunas bandas de frecuencia, la característica acústica de productos ya comercializados y de extensa difusión. Asimismo, es de destacar el valor medioambiental; ya que se evita la aparición de residuos forestales (por acumulación de contaminantes biodegradables), la tala de árboles requerida en otros procesos, se aumenta el valor añadido de distintos residuos, se potencia el Desarrollo Sostenible y se busca la reducción de la contaminación acústica con los productos finalmente obtenidos.
Otras características relevantes son las materias primas empleadas como fase dispersa. Concretamente, la abundancia de materias primas en el ecosistema circundante, el mínimo coste de las mismas (al ser la mayor parte de ellas residuos o subproductos) y el hecho de que apenas necesitan tratamientos previos para ser empleadas en el procedimiento propuesto.
Materias primas
El cemento de periclasa es el aglomerante inorgánico empleado para fabricar este tipo de materiales. Se trata de un cemento magnésico obtenido por reacción heterogénea entre el óxido de magnesio, como componente principal, y el cloruro magnésico. Sus principales propiedades físico-químicas se pueden apreciar en la Tabla 1.
TABLA 1 Características del cemento de periclasa empleado
Propiedad Valor
- Densidad Real 2,04 g/cm^{3}
- Densidad Aparente 1,71 g/cm^{3}
- Superficie Específica 13,03 m^{2}/g
- Porosidad 16,18%
Realizados el correspondiente estudio mineralógico (por Difracción de Rayos X) y el Análisis Térmico Diferencial (ATD) y Termo Gravimétrico (ATG) se puede concluir que el cemento de periclasa empleado está constituido esencialmente por periclasa, distintos oxicloruros magnésicos y cuarzo (existente como impureza en la magnesita original), presentando dos etapas claramente diferenciadas, al analizar su comportamiento con la temperatura. En concreto, aparece una primera etapa (entre 144ºC y 233ºC) en la que se pierden sucesivamente moléculas de agua de cristalización; y una segunda (entre 350ºC y 460ºC), en donde se puede observar la descomposición del cemento, la cual se puede apreciar por la presencia de varios picos endotérmicos. La pérdida de peso total alcanza, por término medio, un 42% de la muestra analizada, correspondiendo un 14% al agua ocluida.
Para la fabricación del cemento magnésico se emplean como materias primas distintos óxidos de magnesio obtenidos a partir de la calcinación del carbonato magnésico (magnesitas).
La superficie específica de las muestras se puede utilizar como una medida de la reactividad de las magnesitas en una reacción heterogénea, como la de fraguado. Estos valores, determinados por el método BET de adsorción de gases, así como otras propiedades físico-químicas de interés acerca de uno de los óxidos magnésicos empleados, se muestran en la Tabla 2.
TABLA 2 Principales características físico-químicas de uno de los óxidos de magnesio empleados
Propiedad Valor
- Densidad Real 3,31 g/cm^{3}
- Superficie Específica 17,56 m^{2}/g
- Fracción 250-125 \mum 1,20%
- Fracción 125-63 \mum 6,46%
- Fracción < 63 \mum 92,34%
- Diámetro medio (D_{50}) 4,79 \mum
- Composición media en MgO 83,5%
- Composición media en SiO_{2} 8,9%
- Composición media en CaO 2,1%
En cuanto al cloruro magnésico, se emplean cloruros magnésicos hexahidratados comerciales con una densidad de 1,57 g/cm^{3} y una riqueza de, como mínimo, el 99,0%.
Por otro lado, en cuanto a la fase dispersa se han utilizado distintas variantes, obteniéndose distintos productos (según el tipo y cantidad de carga empleada); siempre buscando distintos empaquetamientos.
Se utilizaron cargas orgánicas e inorgánicas.
-
Dentro de las orgánicas, cabe reseñar: las fibras vegetales, procedentes de paja o hierba seca, tojos, helechos, pinos y algas marinas (comprendiendo géneros del tipo: Lolium, Ulex, Pteridium, Pinus, e Himanthalia) y las cáscaras de diversos frutos secos (cacahuetes, pipas de girasol, pistachos, etc.).
-
Como cargas inorgánicas se emplearon: las conchas de moluscos (mejillón, almejas, ostras, etc.), y la arcilla expandida.
Una de las características físicas más significativa es la densidad aparente de empaquetamiento (obtenida por pesada de 1 litro) de las materias primas empleadas como fase dispersa. Dicha propiedad será determinante a la hora de encontrar la relación óptima (Fase Dispersa/Cemento), ya que, cuanto más voluminosa es la carga (menor densidad aparente) mayor es la cantidad de cemento de periclasa necesario para obtener el tablero con las prestaciones adecuadas. Ello se puede apreciar, de modo resumido, en la Tabla 3.
TABLA 3 Relación óptima "fase dispersa-cemento" empleada
Carga Producto
Densidad Aparente % Fase Dispersa en los Tableros
Fase Dispersa (g/cm^{3}) (% en peso)
- Fibras Vegetales^{(1)}: 0,041-0,072 25-40%
- Residuos Agroalimentarios^{(2)}: 0,071-0,180 50%
- Cargas Inorgánicas^{(3)}: 0,702-0,723 65-75%
(1): \begin{minipage}[t]{153mm}Entre las fibras vegetales se escogieron la hierba seca o paja (Lolium sp., principalmente), los tojos tiernos (Ulex Europaeus) -planta endémica en Galicia y Portugal-, las hojas de los helechos (Pteridium Aquilinum) -muy dados en los hábitats húmedos circundantes-, las agujas de pino (Pinus pinaster o Pino rodeno), y las fibras obtenidas de algas marinas (en concreto de la Himanthalia elongata); fundamentalmente por dos razones: la geometría y su abundancia. A modo ilustrativo se reflejan en la Figura 1 fotografías típicas de algunos de los recursos empleados como fuente de fibras vegetales. En concreto, se muestran: la hierba empleada (Fig. 1.A), tojos tiernos (Fig. 1.B), el helecho común (Fig. 1.C) y las agujas de pino (Fig. 1.D).\end{minipage}
(2): \begin{minipage}[t]{153mm}Entre los residuos agroalimentarios destacan las cáscaras de pipas de girasol (procedentes del ámbito agroalimentario y/o urbano) y las cáscaras de cacahuetes; los cuales se muestran fotografiados en la Figura 2. Otras cáscaras empleadas fueron las de avellanas y pistachos.\end{minipage}
(3): \begin{minipage}[t]{153mm}Por último, en cuanto a las cargas inorgánicas, se utilizaron conchas de moluscos como el mejillón (Fig. 3.A) y arcilla expandida (Fig. 3.B).\end{minipage}
En la Tabla 3 se muestran los porcentajes óptimos de fase dispersa empleados, es decir, aquellos que confieren al material final una mejor estética y característica acústica; no obstante, es importante reseñar que el porcentaje de fases dispersas que puede ser empleado es más amplio. En concreto, se pueden emplear entre el 20% y el 50% en peso de fase dispersa (si se usan fibras vegetales), entre el 40% y 60% en peso (si se emplean cáscaras de frutos secos) y entre el 50% y el 85% en peso (si se escoge una de las cargas inorgánicas).
Modo de realización
Los materiales porosos obtenidos empleando cementos magnésicos se fabrican por prensado presentándose, en su forma final, como tableros de elevada porosidad. Para su obtención, el primer paso es preparar el cemento de periclasa que funcionará como ligante. Para ello, se mezclan, en estado sólido, el óxido magnésico necesario con la cantidad de cloruro magnésico hexahidratado preestablecido. El hecho de mezclarlos en estado sólido responde a los resultados previos de fraguado en donde se apreció que, de mezclarlos previamente en estado sólido, en vez de preparar la disolución de cloruros y luego añadirles las magnesitas calcinadas, se minimizaba el tiempo de fragua-
do.
A continuación, se añade el agua destilada, también en una cantidad exacta y predefinida, que actuará como diluyente, y se agita la mezcla durante unos minutos para favorecer la total disolución de los pequeños grumos que pudiesen existir. La razón de que las cantidades de cloruros, agua y magnesitas calcinadas hayan de ser calculadas previamente es porque la densidad del preparado debe ser un valor prefijado obtenido experimentalmente (32,6 ºB\Rightarrow \rho = 1,29 g/cm^{3}) para que el fraguado sea el óptimo y el tiempo de fraguado el mínimo posible (unas 4 horas aproximadamente).
Por otro lado, se ha de preparar la fase dispersa procediendo al secado de la misma (siempre que sea necesario). Asimismo:
-
Las distintas fibras vegetales (procedentes de tojos, helechos, ...) se trocean de tal forma que todos las fibras o filamentos tengan una longitud menor de 3,0 cm. En el caso concreto de las algas marinas se parte de Himanthalia elongata ya deshidratada.
-
Las cáscaras de frutos secos se emplean sin la semilla y tal como vienen del punto de origen.
-
Las conchas de moluscos se someten a un proceso de calcinación (en aquellos casos en que contengan adheridos restos de materia orgánica) y se trituran, empleando la fracción menor de 1,0 cm de longitud.
-
En cuanto a la arcilla expandida se escoge, por tamizado, la arena ligera de entre 1,0 y 3,0 mm.
Las cargas orgánicas se dividen en 2 ó 3 partes iguales, de tal forma que se puedan adicionar sobre el cemento en sucesivas cargas, ya que el volumen de la carga es muy superior al del cemento. Es por ello que se debe mezclar el cemento con pequeñas adiciones de la carga orgánica hasta que dicha carga presente un color uniforme, lo que representa una carga perfectamente impregnada; y adicionar luego (sobre esta última) las siguientes porciones de la carga, operando de igual modo.
En el caso de emplear alguna de las cargas inorgánicas reseñadas, el mezclado se puede llevar a cabo en una única adicción.
Una vez que se dispone de toda la mezcla perfectamente homogeneizada incluyendo el 100% de la fase dispersa se puede trasladar dicha mezcla al molde que corresponda. Este molde previamente ha de ser acondicionado con un desmoldeante graso preparado al efecto (que actuará como interfase y facilitará el desmoldeo).
Una vez rellenado el molde con la totalidad de la mezcla preparada, se rasea la carga en su sección superior y se coloca una interfase plástica para evitar que la pieza conformada quede adherida al pistón de carga del molde. Llegados a este punto, se aplica la presión necesaria en cada caso hasta obtener el tablero con las condiciones (espesor, porosidad,...) deseados; y se deja endurecer en el molde un mínimo de 4 horas. Luego, se procede al desmoldeo a una velocidad adecuada, se elimina la interfase plástica introducida, y se deja terminar de fraguar durante al menos 4 horas a temperatura ambiente.
Las piezas conformadas por este procedimiento (de las cuales se pueden apreciar algunos ejemplos en las fotografías de la Figura 4) no necesitan tratamiento térmico alguno, ya que, las probetas están dispuestas para su uso una vez endurecido el cemento de periclasa, presentando buenas características acústicas (dada su elevada porosidad) y una elevada resistencia al fuego que, en el caso de haber empleado una fase dispersa de naturaleza orgánica, será mayor cuanto mayor sea la cantidad de cemento magnésico empleado para la fabricación del panel o tablero.
En la Figura 4 se muestran distintos materiales porosos obtenidos con cemento de periclasa y empleando como fase dispersa: Tojos (Fig. 4.A), Helechos (Fig. 4.B), Cáscaras de Pipas de Girasol (Fig. 4.C), Cáscaras de Cacahuetes (Fig. 4.D), Conchas de Mejillón (Fig. 4.E) y Arcilla Expandida (Fig. 4.F).
Caracterización de los materiales finales
Los materiales porosos obtenidos se han caracterizado física, mecánica, térmica y acústicamente. Todas estas determinaciones se han realizado a partir de probetas rectangulares de 7,5 cm * 15,0 cm y de aproximadamente 1,0 cm de espesor; salvo en el caso de los ensayos acústicos, en cuyo caso se han empleado probetas cilíndricas de 29 mm y 100 mm de diámetro y con distintos espesores. En la Fig. 5 se pueden observar algunas de las probetas cilíndricas de 100 mm de diámetro empleadas para llevar a cabo las pruebas acústicas. Los distintos ensayos acústicos se realizan según la norma UNE EN ISO 10534-2:2002.
Asimismo, se han realizado algunos ensayos de combustión con una llama direccional (de etanol) a 400ºC; para ver hasta que punto se producía la combustión o no de estos materiales durante 4 horas de ensayo.
A modo de ejemplo, se mencionan a continuación los procedimientos de obtención y las principales propiedades de algunos materiales porosos obtenidos con cementos de periclasa; en concreto, se mencionan: un material poroso obtenido con fibras vegetales, uno obtenido empleando residuos agroalimentarios, y dos fabricados a partir de fases dispersas inorgánicas.
Ejemplo 1
Tableros de Agujas de Pino
Para obtener un tablero de 7,5*15,0*1,5 cm^{3} de agujas de pino, el primer paso es preparar el cemento de periclasa que se empleará como aglomerante. Para ello, se mezclan, en estado sólido, 21,55 g del óxido magnésico con 13,00 g de cloruro magnésico hexahidratado. Se agita la mezcla de ambos sólidos hasta la completa homogeneización. Se añaden 8,55 g de agua destilada, con lo que tras 3 ó 4 minutos de agitación suave se dispone del cemento de periclasa con la fluidez adecuada.
Por otro lado, se seca la fase dispersa y se preparan 28,74 g de agujas de pino (lo que representa un 40% en peso), troceándolas de tal forma que todos las fibras o filamentos tengan una longitud menor de 3,0 cm. La fase dispersa se divide en 2 ó 3 partes iguales, de tal forma que se pueda adicionar sobre el cemento en sucesivas cargas, ya que el volumen de la carga es muy superior al del cemento.
Preparado el cemento magnésico, se adicionan pequeñas cantidades de agujas de pino y se agitan al menos durante 10 minutos hasta obtener un color uniforme en la carga orgánica, lo que representa una carga perfectamente impregnada. A continuación, se adicionan (sobre esta última) las siguientes porciones de la carga o fase dispersa, operando de igual modo. Una vez que se dispone de toda la mezcla perfectamente homogeneizada, incluyendo el 100% de la fase dispersa, se puede trasladar dicha mezcla al molde que corresponda.
El molde ha de ser acondicionado previamente con un desmoldeante graso preparado al efecto (que actuará como interfase y facilitará el desmoldeo). Una vez rellenado el molde con la totalidad de la mezcla preparada, se rasea la mezcla en su sección superior y se coloca una lámina plástica para evitar que la pieza conformada quede adherida al pistón de carga del molde.
Se aplica la presión necesaria hasta obtener, por diferencia de alturas, un tablero de 1,5 cm de espesor y se deja endurecer en el molde un mínimo de 4 horas. Luego, se procede al desmoldeo, a una velocidad de 5 mm/min, se elimina la interfase plástica introducida, y se deja terminar de fraguar durante al menos 4 horas a temperatura ambiente.
En cuanto a las propiedades físicas y mecánicas de este tablero, se trata, como en todos los materiales obtenidos empleando fibras vegetales o cáscaras de frutos secos, de tableros de extrema ligereza (densidad aparente siempre menor de 0,40 g/cm^{3}), elevada porosidad (siempre mayor del 75%) y una resistencia a flexión en 3 puntos (según UNE- EN ISO 10545-4:97) óptima. Algunos de estos resultados se muestran en la Tabla 4.
TABLA 4 Propiedades físicas y mecánicas de materiales porosos fabricados con agujas de pino
- Tipo de cemento Magnésico
- Fase dispersa Agujas de Pino
- Densidad Aparente 0,39 g/cm^{3}
- Densidad Real 1,69 g/cm^{3}
- Porosidad 76,96%
- Superficie Especifica 3,84 m^{2}/g
- Absorción de agua 100%
- Módulo de Flexión 1,062 MPa
Para determinar la capacidad de aislamiento térmico de todos y cada uno de los tableros magnésicos obtenidos, se aprovecha el hecho de que "los materiales obtenidos se trabajan como la madera", por lo que las probetas necesarias (cilindros de un determinado diámetro) se obtienen por serrado.
El ensayo se realiza para ver la transmisión de calor del prototipo obtenido disponiendo este material como cerramiento superior de un horno de tipo vertical, llamado comúnmente horno de ascensor. Esta "tapa" de material aislante (obtenida por serrado a partir de una probeta rectangular) se coloca en su posición, cerrando la cámara caliente del horno por su parte superior. Se sometió el horno durante 4 horas a una temperatura interior de 300ºC (en unos casos), y de 150ºC en otros, quedando la cara inferior de dicha probeta a dicha temperatura, y se midió la temperatura con una sonda tipo K, colocada perpendicularmente a la cara no expuesta. La punta de la sonda de contacto se dispone perpendicularmente a la probeta y se conecta al correspondiente termómetro digital, procediendo a registrar la temperatura de la cara exterior a intervalos de 2 minutos durante las 5 horas de duración del ensayo.
Para el caso del tablero de agujas de pino, el gradiente térmico generado es de 93ºC (con 15,2 mm de espesor a 150ºC) y de 141ºC (con 14,1 mm de espesor a 300ºC). Asimismo, dicho tablero ejerce como parallamas al menos durante 150 minutos (en el caso de estar expuesto a una llama de 400ºC durante 4 h).
Por último, la absorción acústica determinada sobre probetas de 25 mm de espesor a 760 mm de Hg (\pm 1 mm de Hg); 20,1ºC (\pm 0,1ºC) y 88% (\pm 1%) de humedad relativa, es la mostrada en el correspondiente espectro (Figura 6), en la que se representa el coeficiente de absorción acústico, a incidencia normal, frente a la frecuencia en absci-
sas.
Ejemplo 2
Tableros de Cáscaras de Pipas de Girasol
Para obtener un tablero de 7,5*15,0*1,8 cm^{3}, el primer paso es preparar el cemento de periclasa que se empleará como aglomerante. Para ello, se mezclan, en estado sólido, 21,55 g del óxido magnésico con 13,00 g de cloruro magnésico hexahidratado. Se agita la mezcla de ambos sólidos hasta la completa homogeneización. Se añaden 8,55 g de agua destilada, con lo que tras 3 ó 4 minutos de agitación suave se dispone del cemento de periclasa con la fluidez adecuada.
Por otro lado, se pesan 43,11 g de cáscaras de pipas de girasol (50% en peso). La fase dispersa se divide en 2 ó 3 partes iguales, de tal forma que se pueda adicionar sobre el cemento en sucesivas cargas, ya que el volumen de la carga es muy superior al del cemento.
Preparado el cemento magnésico, se adicionan pequeñas cantidades de cáscaras y se agita (al menos durante 10 minutos) hasta obtener un color uniforme en la carga orgánica. A continuación, se adicionan (sobre esta última) las siguientes porciones de la fase dispersa, operando de igual modo. Una vez que se dispone de toda la mezcla perfectamente homogeneizada, incluyendo el 100% de la fase dispersa, se traslada dicha mezcla al molde correspondiente.
El molde previamente ha de ser acondicionado con un desmoldeante graso que actuará como interfase y facilitará el desmoldeo. Una vez rellenado el molde con la totalidad de la mezcla preparada, se rasea la mezcla en su sección superior y se coloca una lámina plástica para evitar que la pieza conformada quede adherida al pistón de carga del molde.
Se aplica la presión necesaria hasta obtener un tablero de 1,8 cm de espesor y se deja endurecer en el molde un mínimo de 4 horas. Luego, se procede al desmoldeo, a una velocidad de 5 mm/min; se elimina la interfase plástica introducida, y se deja terminar de fraguar durante al menos 4 horas a temperatura ambiente.
Algunas propiedades de los tableros porosos obtenidos empleando cáscaras de pipas de girasol se muestran en la Tabla 5. Dichos materiales generan, con 17 mm de espesor, gradientes térmicos de 93ºC y 149ºC, a 150ºC y 300ºC, respectivamente. Además, y aún a pesar de poseer un 50% (en peso) más de carga orgánica que el tablero de agujas de pino anteriormente descrito, ejerce también como parallamas al menos durante 150 minutos.
TABLA 5 Propiedades físicas y mecánicas de materiales porosos fabricados con cáscaras de pipas
- Tipo de cemento: Magnésico
- Fase dispersa: Cáscaras de pipas
- Densidad Aparente 0,35 g/cm^{3}
- Densidad Real 1,68 g/cm^{3}
- Porosidad 79,19%
- Superficie Especifica 2,33 m^{2}/g
- Absorción de agua 103%
- Módulo de Flexión 0,869 MPa
En la Figura 7 se puede apreciar la influencia del espesor del tablero en el coeficiente de absorción acústico de este tipo de materiales porosos. En este ensayo, las condiciones meteorológicas eran las siguientes: 763 mm de Hg; 20,0ºC y 89% de humedad relativa, mostrándose en la figura el coeficiente de absorción acústico, a incidencia normal, frente a la frecuencia en Hz.
Ejemplo 3
Tableros de Arcilla Expandida
Para obtener un tablero de 7,5*15,0*1,5 cm^{3}, el primer paso es preparar el cemento de periclasa que se empleará como aglomerante. Para ello, se mezclan, en estado sólido, 21,55 g del óxido magnésico con 13,00 g de cloruro magnésico hexahidratado. Se agita la mezcla de ambos sólidos hasta la completa homogeneización. Se añaden 8,55 g de agua destilada, con lo que tras 3 ó 4 minutos de agitación suave se dispone del cemento de periclasa con la fluidez adecuada.
Por otro lado, se preparan 80,00 g de arcilla expandida (65% en peso) constituida por esferas con diámetros comprendidos entre 1,0 y 3,0 mm. Para ello, se hace pasar la arcilla por la correspondiente columna de tamices, escogiendo dicha cantidad de la fracción deseada.
Se adicionan las esferas de arcilla expandida sobre el cemento magnésico anteriormente preparado y se agita hasta que las esferas adquieran el color del cemento que las impregna (lo que se consigue en aproximadamente 5 minutos). Se traslada dicha mezcla al correspondiente molde.
El molde previamente ha de ser acondicionado con un desmoldeante graso que actuará como interfase y facilitará el desmoldeo. Una vez rellenado el molde con la totalidad de la mezcla preparada, se rasea la mezcla en su sección superior y se coloca una lámina plástica para evitar que la pieza conformada quede adherida al pistón de carga del molde.
Se aplica la presión necesaria hasta obtener un tablero de 1,5 cm de espesor y se deja endurecer en el molde un mínimo de 4 horas. Luego, se procede al desmoldeo, a una velocidad de 5 mm/min; se elimina la interfase plástica introducida, y se deja terminar de fraguar durante al menos 4 horas a temperatura ambiente.
Los tableros con cargas inorgánicas como fase dispersa son más pesados y rigidos que los obtenidos a partir de fibras vegetales o cáscaras de frutos secos, dada la naturaleza de las materias primas empleadas en este caso. Además, tienen muy poca absorción de agua y son ignífugos.
Las propiedades de los materiales porosos fabricados a partir de arcilla expandida se pueden apreciar en la Tabla 6.
Tableros de arcilla expandida de 15 mm de espesor generan gradientes térmicos de 84ºC y 133ºC, a 150ºC y 300ºC, respectivamente.
En la Figura 8 se puede apreciar la influencia del espesor del tablero de arcilla expandida en el coeficiente de absorción acústico de este tipo de materiales porosos. Dichas determinaciones se llevaron a cabo a 761 mm de Hg; 20,2ºC y 89% de humedad relativa. En dicha gráfica, se muestra el coeficiente de absorción acústico (a incidencia normal) en ordenadas y, en abscisas, la frecuencia en Hz.
TABLA 6 Propiedades físicas y mecánicas de materiales porosos fabricados con arcilla expandida
- Tipo de cemento Magnésico
- Fase dispersa Arcilla expandida
- Densidad Aparente 0,68 g/cm^{3}
- Densidad Real 2,38 g/cm^{3}
- Porosidad 71,45%
- Superficie Especifica 6,48 m^{2}/g
- Absorción de agua 22%
- Módulo de Flexión 0,835 MPa 
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Ejemplo 4 Tableros o paneles de Conchas de Mejillón
Por último, se describe a continuación la obtención de un tablero magnésico con conchas de mejillón.
Para obtener un tablero de 7,5*15,0*1,4 cm^{3}, el primer paso es preparar el cemento de periclasa que se empleará como aglomerante. Para ello, se mezclan, en estado sólido, 21,55 g del óxido magnésico con 13,00 g de cloruro magnésico hexahidratado. Se agita la mezcla de ambos sólidos hasta la completa homogeneización. Se añaden 8,55 g de agua destilada, con lo que tras 3 ó 4 minutos de agitación suave se dispone del cemento de periclasa con la fluidez adecuada.
Por otro lado, se someten las conchas de mejillón a 400ºC durante 1 hora con el fin de eliminar toda la materia orgánica residual de los mejillones y se eliminan las cenizas resultantes. Se trituran las conchas y se tamizan por 1,0 cm, escogiendo la fracción menor de dicho tamaño con el fin de tener una carga más uniforme.
Se pesan 129,30 g de fragmentos de conchas de mejillón de menos de 1,0 cm de longitud (lo que constituye un 75% en peso de la mezcla final), se adicionan sobre el cemento magnésico anteriormente preparado y se agitan hasta que los mismos adquieran el color del cemento que las impregna (lo que se consigue en unos 5 minutos). Se traslada dicha mezcla al correspondiente molde.
El molde previamente ha de ser acondicionado con un desmoldeante graso que actuará como interfase y facilitará el desmoldeo. Una vez rellenado el molde con la totalidad de la mezcla preparada, se rasea la mezcla en su sección superior y se coloca una lámina plástica para evitar que la pieza conformada quede adherida al pistón de carga del molde.
Se aplica la presión necesaria hasta obtener un tablero de 1,4 cm de espesor y se deja endurecer en el molde un mínimo de 4 horas. Luego, se procede al desmoldeo, a una velocidad de 5 mm/min; se elimina la interfase plástica introducida, y se deja terminar de fraguar durante al menos 4 horas a temperatura ambiente.
En la Tabla 7 se pueden apreciar algunas de las propiedades físicas de los tableros obtenidos a base de conchas de mejillón.
TABLA 7 Propiedades físicas de materiales porosos fabricados a partir de conchas de mejillón
- Tipo de cemento Magnésico
- Fase dispersa Conchas de mejillón
- Densidad Aparente 1,06 g/cm^{3}
- Densidad Real 2,39 g/cm^{3}
- Porosidad 55,73%
- Superficie Específica 8,60 m^{2}/g

Claims (10)

1. Procedimiento de obtención de materiales porosos aglomerados con cementos de periclasa y empleando como fase dispersa fibras vegetales, cáscaras de frutos secos, conchas de moluscos o arcilla expandida, caracterizado porque comprende las siguientes etapas: síntesis del cemento de periclasa por mezclado de sus constituyentes, acondicionado de la fase dispersa a emplear, mezclado de fase dispersa y cemento de periclasa, homogeneizado, acondicionado del molde, prensado, fraguado, desmoldeado y secado a temperatura ambiente.
2. Procedimiento de obtención, según la reivindicación 1, en donde la síntesis del cemento de periclasa está caracterizada porque la periclasa puede ser preparada mezclando y homogeneizando óxido de magnesio y cloruro magnésico hexahidratado en estado sólido, homogeneizando esta mezcla en estado sólido, con la posterior adición de agua; obteniéndose una mezcla homogénea fluida.
3. Procedimiento de obtención, según las reivindicaciones anteriores, donde la mezcla entre cemento de periclasa y fase dispersa se caracteriza por la adición de la fase dispersa perfectamente acondicionada sobre el cemento de periclasa previamente preparado, y posterior homogeneización de la mezcla.
4. Procedimiento de obtención, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el acondicionado del molde a emplear con un agente graso, sobre el que se añade la mezcla previamente homogeneizada, y por la colocación sobre la mezcla de una lámina plástica.
5. Procedimiento de obtención, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la mezcla del molde se prensa; el tablero obtenido se mantiene en el molde durante un mínimo de 4 horas, se desmolda a la velocidad de 5 mm/min, y se deja secar a temperatura ambiente durante al menos 4 horas.
6. Procedimiento de obtención, según las reivindicación 1, caracterizado porque la fase dispersa está constituida por fibras vegetales secas procedentes de hojas, tallos o ramas de hierba seca o paja, tojos, helechos, pinos, o algas marinas, comprendiendo géneros como los del tipo Lolium, Ulex, Pteridium, Pinus, e Himanthalia, con una longitud de fibras o filamentos, una vez fragmentadas, menor de 3,0 cm y en la que esta fase de origen vegetal constituya entre un 20% y un 50% en peso de la mezcla preparada.
7. Procedimiento de obtención, según la reivindicación 1, caracterizado porque la fase dispersa está constituida por cáscaras de frutos secos sin semilla, como el cacahuete o las pipas de girasol, en donde la fase dispersa constituya un porcentaje entre el 40% y 60% en peso de la mezcla preparada.
8. Procedimiento de obtención, según las reivindicación 1, caracterizado porque la fase dispersa está constituida por arcilla expandida con forma esferoidal, y un diámetro entre 1,0 mm y 3,0 mm, en donde la fase dispersa constituya entre el 50% y el 85% en peso de la mezcla preparada.
9. Procedimiento de obtención, según la reivindicación 1, caracterizado porque la fase dispersa está constituida por conchas de moluscos, comprendiendo las del tipo del mejillón, ostra o almeja; precalcinadas o no y trituradas a fragmentos menores de 1,0 cm de longitud, y representando la fase dispersa un porcentaje entre el 50% y el 85% en peso de la mezcla preparada.
10. Procedimiento de obtención de materiales porosos, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los materiales obtenidos son de aplicación como absorbentes acústicos, revestimientos, aislantes, elementos decorativos, o soporte en cualquier ámbito industrial.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2385620B2 (es) * 2012-07-03 2013-01-09 Universidad Politécnica de Madrid Material de construcción aligerado
IT201800006124A1 (it) * 2018-06-07 2019-12-07 Metodo per la realizzazione di un filtro per l’abbattimento di polveri sottili e filtro realizzato con tale metodo

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES443985A1 (es) * 1975-12-30 1977-08-01 Gen Refractories Co Un procedimiento para obtener refractarios de periclasa cal-cinados mejorados.
DE3915628A1 (de) * 1989-03-28 1990-10-04 Faulhaber Christine Biologisch wirksam ausgebildeter baustoff
DE19914280A1 (de) * 1999-03-25 2000-09-28 Uec Umwelt Entsorgungs Center Verfahren zur Herstellung von porösen, schwer entflammbaren Faserverbundwerkstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen durch thermo-mechanische Aufbereitung und hydro-thermale Weiterverarbeitung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES443985A1 (es) * 1975-12-30 1977-08-01 Gen Refractories Co Un procedimiento para obtener refractarios de periclasa cal-cinados mejorados.
DE3915628A1 (de) * 1989-03-28 1990-10-04 Faulhaber Christine Biologisch wirksam ausgebildeter baustoff
DE19914280A1 (de) * 1999-03-25 2000-09-28 Uec Umwelt Entsorgungs Center Verfahren zur Herstellung von porösen, schwer entflammbaren Faserverbundwerkstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen durch thermo-mechanische Aufbereitung und hydro-thermale Weiterverarbeitung

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