ES2332441B1 - Procedimiento para la fabricacion de un articulo de piedra aglomeradacon resistencia termica. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la fabricación de un artículo
de piedra aglomerada con resistencia térmica.
La presente invención describe un procedimiento
para fabricar un artículo de piedra aglomerada con elevada
resistencia térmica, como un tablero para construcción o decoración.
El procedimiento comprende las etapas de: poner en contacto (i) la
carga inorgánica con un material refractario nanoparticulado con
elevada conductividad térmica; (ii) añadir un ligante a base de una
resina de poliéster; (iii) mezclar hasta obtener una masa de
fabricación homogénea; (iv) distribuir una parte de dicha masa sobre
un soporte; (v) prensado de la parte de masa distribuida en una
prensa de vibro-compactación en condiciones de
vacío; y (vi) endurecimiento de la masa por polimerización de la
resina de poliéster.
Description
Procedimiento para la fabricación de un artículo
de piedra aglomerada con resistencia térmica.
\global\parskip0.930000\baselineskip
La presente invención se refiere a un nuevo
procedimiento para la obtención de un artículo de piedra aglomerado
con propiedades térmicas mejoradas que comprende una etapa de
vibro-compresión al vacío y posteriormente una etapa
de calentamiento. La invención se refiere asimismo al artículo de
piedra aglomerado obtenible mediante dicho procedimiento y a su
empleo en construcción y decoración, por ejemplo en suelos,
escaleras interiores, y superficies de trabajo en general.
En la patente ES 2187313 B1 se describe un
procedimiento para la fabricación de tablones de piedra artificial
especialmente aplicables en construcción y/o decoración que
comprenden: (i) una carga inorgánica constituida por una mezcla de
triturados de distinta granulometría de materiales tales como
sílices, cristales, granitos, cuarzo, ferrosilíceo, entre otros, y
(ii) una resina de poliéster. La resina se encuentra inicialmente
en forma de polímeros (antes de su entrecruzamiento), en estado
líquido, y se mezcla con la carga inorgánica homogéneamente. La
masa homogénea resultante se somete a prensado mediante
vibro-compresión al vacío y posteriormente se
endurece por calentamiento.
En particular los artículos de piedra
aglomerada, que utilizan resinas de poliéster ortoftálico no
presentan buena resistencia a la temperatura. Esta desventaja se
pone de manifiesto cuando se ponen en contacto con un foco de
calor, mediante la aparición de marcas en superficie y un
amarilleamiento de la superficie, que conlleva a un empeoramiento
de las propiedades mecánicas del artículo. Cuando dicho artículo se
utiliza por ejemplo como encimera de cocina, resulta de especial
importancia reducir o eliminar esta desventaja, ya que cuando se
pone en contacto con objetos recién sacados del fuego pueden
producir marcas irreversibles sobre la superficie de trabajo o
incluso su fractura.
Se ha planteado en el estado de la técnica el
uso de resinas alternativas a las resinas de poliéster
ortoftálico, que presentan una resistencia a la temperatura más
elevada. Sin embargo, esta alternativa presenta el inconveniente de
que, en general, son resinas que tienen un precio elevado, lo cual
repercute en el precio final del artículo, y dificulta su
comercialización. Asimismo, el empleo en general de estas resinas
alternativas implica, por otro lado, el empeoramiento de otras
propiedades de estos artículos de piedra aglomerada.
A la vista de lo expuesto sigue por tanto
existiendo la necesidad en el estado de la técnica de proporcionar
un procedimiento alternativo para obtener artículos de piedra
artificial con buena resistencia térmica.
En este sentido los inventores han descubierto
sorprendentemente que la incorporación de un determinado material
inorgánico refractario en forma de polvo, con un tamaño de
partícula inferior a 1 micra, junto con la carga inorgánica
utilizada en el procedimiento de obtención de un artículo de piedra
aglomerada, permite obtener un artículo de piedra aglomerada con
buena conductividad térmica, lo que facilita la dispersión del
calor y, de este modo, su resistencia a la degradación térmica.
Un objeto, por tanto, de la presente invención
se refiere a un nuevo procedimiento para fabricar un artículo de
piedra aglomerada que comprende añadir material inorgánico
refractario en forma de polvo con un tamaño de partícula medio no
superior a 1 micra junto con la carga inorgánica utilizada en el
procedimiento de obtención de un artículo de piedra.
Otro objeto de la presente invención se refiere
a un artículo de piedra aglomerada obtenible mediante el
procedimiento de la invención.
Un objeto adicional se refiere al empleo de
dicho artículo en construcción y decoración.
La presente invención proporciona en un aspecto
un procedimiento para la obtención de un artículo de piedra
aglomerada con buena conductividad térmica a partir de una masa de
fabricación que comprende un ligante, una carga inorgánica y un
material inorgánico refractario nanoparticulado que presenta una
elevada conductividad térmica. En ade-
lante a la carga inorgánica junto con el material inorgánico refractario en polvo, se le denomina la carga
lante a la carga inorgánica junto con el material inorgánico refractario en polvo, se le denomina la carga
\hbox{inorgánica total.}
El procedimiento, en adelante procedimiento de
la invención, comprende una etapa de prensado por
vibro-compresión al vacío de la masa de fabricación
y su posterior endurecimiento por calor con una forma y
dimensiones determinadas en el procedimiento. El artículo de piedra
aglomerada obtenido es adecuado para su utilización en construcción
y decoración, como por ejemplo, suelos, escaleras interiores, y
superficies de trabajo en general, como encimeras de cocina.
El procedimiento de la invención, comprende
añadir un material inorgánico refractario en polvo con un tamaño de
partícula medio no superior a 1 micra a la carga inorgánica.
\global\parskip1.000000\baselineskip
La presente invención en adelante se refiere al
material inorgánico refractario en polvo con un tamaño de partícula
medio no superior a 1 micra como material nanoparticulado o
material refractario nanoparticulado. En una realización
preferente, el tamaño medio de partícula está comprendido entre 1
nm y 1000 nm. El material nanoparticulado se añade a la carga
inorgánica en una cantidad comprendida entre 0,2% y 35% en peso
respecto al peso total de la masa de fabricación.
En general el material refractario
nanoparticulado puede ser en principio cualquier material
refractario que presente un coeficiente de conductividad térmica
superior al de los materiales usados en la carga inorgánica, como
son el cuarzo cristalino (5-7 W/(m K)) y la sílice
amorfa (0.8-2 W/(m K)). En general, los materiales
con una conductividad térmica superior a 10 W/(m K), pueden ser
utilizados para poner en práctica la presente invención,
potenciándose el efecto que se busca cuanto mayor sea este
valor.
En una realización particular dicho material se
selecciona del grupo formado por alúmina (Al_{2}O_{3}), magnesia
(MgO), berilia (BeO), circonia (ZrO_{2}), óxido de cinc (ZnO),
óxido de titanio (TiO_{2}), nitruro de aluminio (AlN), nitruro de
boro (BN), carburo de silicio (SiC), Al, Si, Ag, Wo, Pt, Pd, Ni,
In, Cu, las aleaciones Si-Ge, Ag-Pd,
Ag-Pt, Cu-Mb y sus mezclas. En una
realización particular el componente es alúmina cuyo coeficiente de
conductividad térmica es 36-40 W/(m K). En otra
realización particular es nitruro de aluminio cuyo coeficiente es
140-180 W/(m K).
La carga inorgánica utilizada es convencional y
puede comprender, por ejemplo, una mezcla de triturados de
granulometría convencional y variable de uno o más materiales
convencionalmente utilizados en la fabricación de artículos de
piedra aglomerada. Entre los materiales se pueden citar a modo de
ejemplo, mármol, dolomita, sílice, cristal, espejo, cristobalita,
granito, cuarzo opaco, cuarzo cristalino, feldespato, basalto, y
material ferrosilíceo, entre otros. La carga inorgánica se
selecciona de modo que sea compatible con el promotor de adherencia
utilizado en el ligante. La carga inorgánica se obtiene bien de
forma comercial o bien seleccionando y triturando los materiales
inorgánicos de partida hasta la granulometría deseada y
mezclándolos en las proporciones adecuadas para obtener el aspecto
final deseado del artículo de piedra aglomerado.
En una realización particular se utilizan una de
las siguientes cargas inorgánicas totales, en uno de los
siguientes porcentajes preferidos:
- \bullet
- 30-35% de cristobalita micronizada;
- \bullet
- 20-60% de sílice micronizada;
- \bullet
- 4-8% de cuarzo triturado;
- \bullet
- 0,2-35% de material refractario (alúmina),
de modo que la suma de los porcentajes
seleccionados sea obviamente el 100% de la carga inorgánica total
de la masa de fabricación.
Los porcentajes señalados arriba se expresan en
peso con respecto al peso total de la masa de fabricación. El
porcentaje exacto de cada material y de cada granulometría
dependerá de las características estéticas del artículo a obtener y
del efecto visual que se quiera conseguir.
El ligante se prepara de forma convencional,
generalmente siguiendo las instrucciones del producto comercial
adquirido en cada caso. Dicho ligante constituye entre el 6% y el
15% en peso respecto al peso de la totalidad de la masa de
fabricación y comprende generalmente:
Una resina de poliéster instaurado obtenible de
forma comercial, preferentemente una resina de poliéster
insaturado ortoftálico,
- un catalizador,
- un acelerador,
- un promotor de adherencia y opcionalmente
- un aditivo tal como un colorante y/o un agente biocida
- y/o un filtro ultravioleta.
Todos los componentes son convencionales.
La instalación para la puesta en práctica del
procedimiento es una instalación convencional. El ligante y la
carga mineral total, se mezclan en las mezcladoras planetarias hasta
a correcta homogeneización, y posteriormente el conjunto se mezcla
en el anillo de homogeneización. Se obtiene así la denominada masa
de fabricación.
El procedimiento de la invención comprende
además las siguientes etapas convencionales:
- \bullet
- distribuir una parte de la masa de fabricación sobre un soporte;
- \bullet
- moldeo y prensado de la masa en una prensa de vibro-compactación en condiciones de vacío;
- \bullet
- endurecimiento de la masa por aplicación de calor.
En este sentido, la masa de fabricación
homogénea se lleva mediante una cinta trasportadora hasta un
distribuidor que coloca sobre un soporte una parte de masa en forma
deseada como por ejemplo en forma de tablero. El tamaño del molde
utilizado será el que determine el tamaño del tablero, mientras que
el grosor lo fijará la cantidad de masa que se disponga en el
molde. El molde se protege con un papel o film polimérico y se
conduce a continuación a una prensa de
vibro-compresión al vacío, donde el material se
compacta durante unos minutos.
Una vez prensado, el tablero se conduce a un
horno, cuya temperatura de consigna se coloca entre los 30 y 150ºC,
desencadenándose el entrecruzamiento de la resina de poliéster, lo
que proporciona la dureza al tablero. El tiempo de residencia en el
horno oscila entre los 20 y 120 minutos.
Una vez endurecida la masa mediante la
aplicación de calor, el artículo endurecido obtenido se puede
someter a una serie de operaciones posteriores y convencionales
propias de la elaboración de cualquier piedra natural, para su
acabado final; dichas etapas comprenden enfriar el producto obtenido
y tratamientos mecánicos como calibrar, pulir y cortar según las
dimensiones finales deseadas.
Generalmente el artículo de piedra aglomerado
fabricado presenta forma de tabla ya que se suele destinar a la
construcción de superficies de trabajo, como encimeras de cocina,
en las que interesa una eficaz disipación de calor, escaleras,
suelos, baños, mesas etc. No obstante el artículo obtenido mediante
el procedimiento de la invención puede fabricarse con cualquier
forma y dimensiones y espesores que se deseen.
En una realización preferida el artículo
obtenido es una tabla, más preferiblemente una tabla de aglomerado
de cuarzo. Los artículos de piedra aglomerada obtenibles por el
procedimiento de la invención constituyen un aspecto adicional de
la invención.
De acuerdo con el procedimiento de la presente
invención, la diferente apariencia de los tableros se controla
mediante la variación de la composición y la granulometría de los
distintos materiales de la carga inorgánica, además del empleo de
diferentes tipos de pigmentos.
Es importante que el material refractario se
homogeneice por completo en todo el artículo de piedra aglomerada.
Debido a su tamaño nanométrico, estas partículas presentan una
superficie específica muy elevada, que permite aumentar
significativamente la conductividad térmica del aglomerado, y así
la disipación del calor.
Cabe destacar que el artículo de piedra
aglomerada obtenido por el procedimiento de la invención, soporta
temperaturas más elevadas que las que soporta un artículo
convencional, sin que se noten cambios en el aspecto de la
superficie ni se produzcan roturas. Esto se deduce de los resultados
experimentales presentados en los Ejemplos.
Por último en un aspecto adicional, la invención
se refiere al empleo de un artículo aglomerado obtenido mediante
el procedimiento de la invención en construcción y decoración, como
por ejemplo en la construcción de superficies de trabajo, como
encimeras de cocina, en las que interese una eficaz disipación de
calor, escaleras, suelos, baños, mesas etc.
A continuación se presentan ejemplos
ilustrativos de la invención que se exponen para una mejor
comprensión de la misma y en ningún caso deben considerarse una
limitación del alcance de la misma.
Se ha realizado la fabricación de varias tablas
con propiedades de resistencia térmica mejoradas a partir de una
masa de 1800 Kg, con la siguiente composición:
- -
- Ligante de resina de poliéster insaturada: 10%
- -
- Sílice micronizada: 28%.
- -
- Cuarzo triturado: 61%
- -
- Al_{2}O_{3} (tamaño medio de partícula = 13 nm): 1%
Se ha realizado la fabricación de varias tablas
con propiedades de resistencia térmica mejoradas a partir de una
masa de 1800 Kg, con la siguiente composición:
- -
- Ligante de resina de poliéster insaturada: 10.5%
- -
- Sílice micronizada: 28%.
- -
- Cuarzo triturado: 61%
- -
- AlN (tamaño medio de partícula = 100 nm): 0.5%
En los ejemplos 1 y 2 se obtuvieron 10 tablas de
3 m de largo por 1.40 m de ancho por 2 cm de grosor. Las muestras
realizadas según el ejemplo 1 y el ejemplo 2 se sometieron a los
procedimientos normales de calibrado y pulido, y se sometieron a
posteriores estudios térmicos dirigidos a comparar sus propiedades
con las tablas convencionales. Las tablas convencionales se
prepararon del mismo modo que las de la presente invención pero sin
la incorporación a la masa de fabricación de material inorgánico
refractario en forma de polvo. Los ensayos realizados y los
resultados obtenidos se muestran a continuación.
La Tabla 1 muestra, por un lado, para un tiempo
de exposición de 10 minutos sobre un foco caliente, la temperatura
máxima que soporta la muestra expuesta sin que se noten cambios en
el aspecto de la superficie, manteniéndose constante esta
temperatura durante todo el ensayo. Por otro lado, también se
muestran los resultados de ensayos en los que se ha expuesto el
material a un foco caliente que se enfría sobre la superficie
durante 10 minutos.
\vskip1.000000\baselineskip
En la Tabla 2 se muestra el número de roturas
producidas en muestras con la formulación convencional y en
muestras obtenidas en los ejemplos 1 y 2. Para los ensayos se
utilizaron probetas de 30 x 30 cm de 1.2 cm de espesor, las cuales
se sometieron a choque térmico por contacto con una fuente caliente
a 220ºC que se deja enfriar hasta temperatura ambiente.
Claims (13)
1. Procedimiento para la fabricación de un
artículo de piedra aglomerada que comprende añadir un material
inorgánico refractario en polvo con un tamaño de partícula medio no
superior a 1 micra a la carga inorgánica utilizada en el
procedimiento.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que el material inorgánico refractario se selecciona del grupo
formado por alúmina, magnesia, berilia, circonia, óxido de cinc,
óxido de titanio, nitruro de aluminio, nitruro de boro, carburo de
silicio, Al, Si, Ag, Wo, Pt, Pd, Ni, In, Cu, las aleaciones
Si-Ge, Ag-Pd, Ag-Pt,
Cu-Mb y sus mezclas.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, en
el que el material refractario es alúmina o nitruro de
aluminio.
4. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que el material refractario presenta
un tamaño medio de partícula comprendido entre 1 nm y 1000 nm.
5. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que el material refractario se añade
en una cantidad comprendida entre 0,2 y 35% en peso con respecto
al peso total de la masa de fabricación.
6. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que la carga inorgánica total presenta
la siguiente composición:
- \bullet
- 30-35% de cristobalita micronizada;
- \bullet
- 20-60% de sílice micronizada;
- \bullet
- 4-8% de cuarzo triturado;
- \bullet
- 0,2-35% de alúmina,
\vskip1.000000\baselineskip
de modo que la suma de los porcentajes
seleccionados de los materiales sea el 100% de la carga inorgánica
total de la masa de fabricación.
7. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1-6, que comprende además las
siguientes etapas:
(i) añadir el ligante a la carga inorgánica
total;
(ii) mezclar hasta obtener una masa de
fabricación homogénea;
(iii) distribuir una parte de la masa de
fabricación sobre un soporte;
(iv) prensado de la masa en una prensa de
vibro-compactación en condiciones de vacío;
(v) endurecimiento de la masa por aplicación de
calor;
(vi) enfriamiento del artículo de piedra
aglomerada obtenido, y opcionalmente
(vii) tratamiento mecánico del artículo.
\vskip1.000000\baselineskip
8. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1-5, 7 en el que la masa de
fabricación presenta la siguiente composición, donde los
porcentajes se expresan en peso con respecto al peso total de la
masa de fabricación:
\newpage
9. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1-5, 7 en el que la masa de
fabricación presenta la siguiente composición, donde los
porcentajes se expresan en peso con respecto al peso total de la
masa de fabricación:
\vskip1.000000\baselineskip
10. Artículo de piedra aglomerado obtenido según
el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.
11. Articulo según la reivindicación 10, de
cuarzo aglomerado.
12. Artículo según cualquiera de las
reivindicaciones 10 - 11, en forma de tabla, solería o
aplacado.
13. Empleo de un artículo según cualquiera de
las reivindicaciones 10 a 12, en construcción o decoración.
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|---|---|---|---|
| ES200801470A ES2332441B1 (es) | 2008-05-20 | 2008-05-20 | Procedimiento para la fabricacion de un articulo de piedra aglomeradacon resistencia termica. |
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