ES2392178T3

ES2392178T3 - Artículo de aglomerado inorgánico ligero en forma de losa, procedimiento de fabricación del mismo y panel resultante

Info

Publication number: ES2392178T3
Application number: ES06745319T
Authority: ES
Inventors: Luca Toncelli
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-05-03
Filing date: 2006-05-03
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2026-05-03
Also published as: CA2606127C; EP1877353B1; US8597554B2; WO2006117828A3; EP1877353A2; CA2606127A1; US20080187742A1; WO2006117828A2; WO2006117828A8

Abstract

Artículo conglomerado en forma de lámina, obtenido a partir de una mezcla inicial que comprende un materialgranular de tamaño de partícula seleccionado, un aglutinante a base de agua y una carga, siendo sometida dichamezcla, tras la deposición sobre un soporte, a un prensado al vacío con aplicación simultánea de un movimientovibratorio y siendo sometida posteriormente a secado con el fin de eliminar el agua de la mezcla, caracterizadoporque:- dicho material granular consiste en vidrio expandido o material cerámico expandido, que presenta un tamaño departícula comprendido entre 0,1 y 12 mm y preferentemente entre 0,5 y 6 mm;- dicha carga consiste en microesferas inorgánicas huecas y un plastificante; y- en la mezcla inicial, dicho aglutinante se selecciona de entre una suspensión acuosa de sílice coloidal (sol desílice), o una disolución acuosa de una mezcla formada por un silicato de sodio o potasio y por óxido de zinc.

Description

Artículo de aglomerado inorgánico ligero en forma de losa, procedimiento de fabricación del mismo y panel resultante.

La presente invención se refiere a un artículo novedoso en forma de lámina y a un procedimiento para la fabricación del mismo.

Más específicamente la presente invención se refiere a un artículo novedoso en forma de lámina que ofrece propiedades de ligereza, aislamiento térmico y aislamiento acústico.

Se sabe que para la producción de paredes divisorias, en la mayoría de los casos se utilizan paneles realizados en madera o materiales denominados generalmente “placa de yeso”.

Los paneles de madera, además del alto coste intrínseco del material, también plantean el problema de su peso considerable en casos, en los que las paredes deben presentar una resistencia y robustez adecuadas y proporcionar buen aislamiento acústico; además la madera es altamente combustible y propensa a pudrirse. Además de estos problemas, también existe la dificultad de fabricar paneles que presenten grandes dimensiones.

Las paredes de placa de yeso, por su parte, presentan una baja resistencia mecánica y propiedades de aislamiento acústico y térmico bastante malas.

Se ha conocido durante muchos años una tecnología (que combina un procedimiento y una planta) conocida como sistema Bretonstone, utilizándose esta tecnología para la fabricación de artículos realizados en un conglomerado de piedra, en particular artículos en forma de láminas o bloques, y compuesta esencialmente por las siguientes operaciones (con referencia en este caso a la fabricación de artículos en forma de lámina):

-: preparar una mezcla inicial que consiste en un material granular de tamaño de partícula predefinido y seleccionado y un aglutinante, que en términos generales puede ser a base de cemento o consistir en una resina de endurecimiento, eligiéndose el material granular de materiales de piedra molida y materiales cerámicos y consistiendo en parte en un material inorgánico, preferentemente cuarzo o mármol muy fino (tamaño de partícula de aproximadamente 325-400 de malla), denominado “carga” en la práctica industrial;

-: depositar la mezcla sobre un soporte temporal en forma de una capa de espesor predeterminado;

-: aplicar a la capa de mezcla, mantenida a un vacío predefinido, una presión de compactación junto con un movimiento vibrante de frecuencia predefinida (esta etapa se denominará en la presente memoria vibrocompresión al vacío);

-: endurecer el artículo compactado resultante (tras una etapa de solidificación en el caso de un aglutinante a base de cemento).

Recientemente, el solicitante ha desarrollado una variante de la tecnología mencionada anteriormente, utilizando una sustancia acuosa a base de sílice como aglutinante.

En una primera forma de realización preferida, dicho aglutinante consiste en una dispersión acuosa de sílice coloidal, también conocida como “sol de sílice”.

En una segunda forma de realización preferida, dicho aglutinante consiste en una disolución acuosa de un silicato de sodio o potasio mezclado con óxido de zinc.

Más específicamente, el solicitante ha desarrollado un procedimiento para fabricar artículos adoptando el sistema Bretonstone y por tanto las etapas indicadas anteriormente, estando dicho procedimiento caracterizado porque:

(1): el aglutinante utilizado para la preparación de la mezcla de partida es sol de sílice, concretamente una dispersión, en fase acuosa, de partículas de sílice coloidal con dimensiones nanométricas, o, alternativamente, una disolución acuosa de una mezcla formada por un silicato de sodio o potasio, en la que la proporción de sílice y óxido de sodio u óxido de potasio, respectivamente, está comprendida entre 2 y 4, en peso y por óxido de zinc en una proporción de entre el 5 y el 35% en peso;

(2): tras la etapa de vibrocompresión al vacío, se calienta la lámina formada de manera basta resultante con un gradiente de temperatura predefinido hasta una temperatura de 80-120ºC durante algunas horas, hasta que se logra una evaporación sustancialmente completa del agua presente en la lámina, dando como resultado un artículo formado de manera basta que es lo suficientemente fuerte para permitir la manipulación del mismo, pero presenta una porosidad que corresponde a los espacios vacíos dejados por el agua de mezcla eliminada por medio de evaporación;

(3): se impregna la lámina formada de manera basta obtenida en la etapa anterior con una resina de endurecimiento de manera que llene los poros, tras lo cual se realiza la etapa final de endurecer la resina de endurecimiento que ha penetrado al interior de la lámina.

5 En relación con el primer rasgo característico del procedimiento indicado anteriormente, cuando se utiliza una dispersión acuosa de sílice coloidal (también conocida como sol de sílice) como aglutinante, este es un aglutinante que ya se utiliza en otros campos, por ejemplo en arenas de moldeo, no requiere la utilización de un disolvente y es particularmente valioso ya que no contamina.

10 Sin embargo, tal como se conoce bien, en el caso de arenas de moldeo, la agregación de la arena con el fin de formar artículos tales como los denominados núcleos sólo debe presentar una duración temporal, es decir hasta que el metal se cuela, tras lo cual la arena se recupera en forma suelta. Por tanto, las propiedades mecánicas del artículo presentan una importancia muy limitada y en particular propiedades tales como aislamiento acústico,

15 aislamiento térmico y transpirabilidad (entendiéndose que significa la capacidad para impedir el paso de líquidos, pero no el de aire y vapores) no son de interés.

El documento D1 (EP-A2-0 378 275) da a conocer un procedimiento para la fabricación de placas de material cerámico, que comprende las etapas siguientes: 20

a) preparar la mezcla cerámica que comprende un producto granulado, obteniéndose dicho producto granulado de materiales de piedra natural, o de la granulación de materiales cerámicos, incluso preparados para este fin, y una fase de unión que consiste en polvos para materiales cerámicos humedecidos y mezclados con un aglutinante inorgánico a base de agua así como los agentes convencionales utilizados en la tecnología de materiales

25 cerámicos;

b) moldear en forma de placa la mezcla así preparada y distribuida sobre un soporte de moldeo, mediante aplicación simultánea de una acción de vibración y de una acción de presión sobre la mezcla distribuida;

30 c) secar el producto moldeado a una temperatura inferior a la de la cocción cerámica;

d) cocer del producto moldeado y secado.

El documento D2 (WO 03/051792) da a conocer que las cenoesferas son microesferas huecas de pequeño tamaño

35 (20 - 300 um) y de un alto punto de fusión (>1200ºC) y se dispersan bien en vidrio soluble. Sin embargo, la mezcla se aplica como recubrimiento sobre un sustrato de vermiculita expandida compactada con el fin de proporcionar protección térmica.

El documento D3 (EP-A1-0 003 403) da a conocer una lámina térmicamente aislante, resistente al fuego que 40 consiste esencialmente en cenoesferas esféricas huecas, de pared delgada, ligeras y unidas con vidrio soluble.

Se ha descubierto ahora, formando esto el objetivo de la presente invención, que adoptando el procedimiento del sistema Bretonstone, modificado adecuadamente tanto con respecto a la composición de la mezcla de partida como con respecto a las etapas de aplicación, es posible producir artículos en forma de láminas que presentan

45 características deseadas tales como ligereza, aislamiento térmico y acústico, transpirabilidad y resistencia mecánica adecuada.

Este objetivo se alcanza mediante el procedimiento en cuestión en el que la mezcla inicial comprende un material inerte inorgánico granular que está expandido y como consecuencia es de peso ligero, una carga formada por

50 microesferas inorgánicas huecas y arcilla y un aglutinante que consiste en el sol de sílice ya mencionado o, alternativamente, dicha disolución acuosa de una mezcla formada por un silicato de sodio o potasio y óxido de zinc que presenta una concentración de 24 grados Baumé, concretamente una densidad relativa de 1,1933 g/cm3.

El procedimiento se modifica además porque se omite la etapa que implica impregnación con resina de 55 endurecimiento, ya que presenta el objetivo principal de hacer el artículo resistente a la penetración de agua.

El artículo resultante en forma de lámina presenta características distintivas tales como:

-: un peso específico inferior a 1, habitualmente en la región de 0,8 kg/dm3; 60

-: una resistencia a la tracción/flexión mecánica de aproximadamente 30 kg/cm2 (3 N/mm2);

-: una porosidad de aproximadamente el 10% en volumen;

-: una clasificación de reacción al fuego (inflamabilidad) en la clase 0, en la que la mezcla inicial no contiene compuestos orgánicos y por tanto componentes inflamables tales como celulosa, que reemplaza (aunque parcialmente) a la arcilla.

Las láminas resultantes pueden utilizarse entonces tanto para paredes divisorias y paneles internos como para utilización externa ya que pueden acabarse por medio de un enlucido o pintado convencional que aumenta la resistencia a la acción de agentes atmosféricos.

Con respecto a los componentes de la mezcla de partida, aproximadamente el 60% en volumen consiste en el material inerte granular ligero expandido, que es preferentemente vidrio o material cerámico.

Los materiales en cuestión están comercialmente disponibles (por ejemplo, con el nombre de Leca, Poraver o Liaver) de modo que no son necesarios detalles adicionales. El tamaño de partícula del mismo se elige para garantizar un llenado óptimo de la mezcla, por ejemplo según la fórmula de Bolomey bien conocida (una fórmula comúnmente utilizada en la preparación de mezclas a base de cemento).

En la aplicación de la fórmula según la presente invención, el intervalo de tamaño de partícula de este material granular está entre 0,1 y 12 mm y preferentemente entre 0,5 y 6 mm, dividido en un número adecuado de fracciones, normalmente cuatro. La cantidad de material granular incluido en cada fracción se elige precisamente teniendo en cuenta la fórmula de Bolomey.

Si se considera ahora la carga, que forma aproximadamente el 24% en volumen de la mezcla inicial, está esencialmente en forma de un polvo fino y comprende aproximadamente el 12% de microesferas orgánicas huecas, preferentemente Fillite, consistiendo dicho material en microgránulos de material silíceo expandido obtenido de las cenizas de centrales eléctricas de carbón, con un tamaño de partícula de entre 90 y 150 micrómetros.

El 12% restante de la fase de carga comprende un mineral de tipo arcilla que presenta la función de impartir plasticidad a la mezcla inicial. Precisamente con el fin de controlar el grado de plasticidad, parte del material de tipo arcilla se reemplaza normalmente por polvo de cuarzo u otro material de piedra tal como feldespato o mármol.

En la forma de realización práctica de la presente invención, aproximadamente el 50% del material de tipo arcilla se reemplaza por cristobalita en forma de polvo.

Si se requiere aumentar la resistencia a la flexión de los artículos en forma de lámina obtenidos mediante la presente invención, pueden cubrirse las dos superficies opuestas, antes de la vibrocompresión al vacío, con una malla de fibra de vidrio que permanece incorporada dentro de las superficies del artículo.

Una característica importante de la presente invención consiste en el hecho de que también es posible producir artículos en forma de lámina de un espesor considerable (aproximadamente de 10-15 cm).

Los ejemplos a continuación ilustran la presente invención de una manera no limitativa.

Ejemplo 1

En una planta para realizar vibrocompresión al vacío, se prepara una mezcla que comprende los siguientes componentes:

-: material de vidrio granular expandido (0,5-6 mm) 60% en volumen

-: Fillite 12% en volumen

-: arcilla y cristobalita (inferior a 20 micrómetros) 12% en volumen

-: sol de sílice 16% en volumen

En la etapa de deposición esta se deposita mezcla sobre un soporte, formando una capa con un espesor de aproximadamente 9 cm.

Se transfiere la capa depositada, sobre el soporte asociado, a la estación de vibrocompresión al vacío, en la que se aplica una presión de aproximadamente 1 kg/cm2 durante una duración de aproximadamente 60 s a una presión residual de aproximadamente 20 mbar por medio de una placa de prensado. Al mismo tiempo se aplica un movimiento vibratorio a una frecuencia de aproximadamente 60 Hz.

Se transfiere la lámina formada de manera basta resultante a un horno de secado en el que se somete a calentamiento a una temperatura de aproximadamente 90ºC durante una duración de 10-12 horas.

El artículo resultante en forma de lámina, que presenta un peso específico de aproximadamente 0,82 kg/dm3 y es por tanto muy ligero, presenta un espesor de 33 mm y una resistencia a la tracción/flexión mecánica de aproximadamente 3 N/mm3.

Ejemplo 2

Se repite el ejemplo 1 excepto porque se realizan las siguientes modificaciones.

5 La cantidad de arcilla aumenta en el 1% en volumen, reduciendo de manera correspondiente la cantidad de cristobalita, de modo que aumenta la plasticidad de la mezcla.

De esta manera, es posible producir un artículo en forma de lámina de un espesor más pequeño, que en este caso es de 23 mm, mientras que las propiedades físicas y mecánicas del artículo resultante permanecen inalteradas.

10 Vale la pena indicar que, mediante el procedimiento según la presente invención, pueden fabricarse láminas de dimensiones considerables, de aproximadamente 1,5 x 3,2 m, de modo que también se hace mucho más fácil la formación de paredes divisorias y tabiques.

15 Tal como se mencionó anteriormente, el material de tipo arcilla puede reemplazarse parcial o totalmente por celulosa, que presenta el mismo efecto de impartir plasticidad a la mezcla inicial.

Sin embargo, en el caso de celulosa, la presencia de este componente orgánico es en detrimento de la completa ausencia de inflamabilidad que en cambio caracteriza a los artículos en los que sólo se utilizan componentes 20 inorgánicos tales como arcilla y cristobalita en la mezcla inicial.

Se ha descrito la invención en relación con una forma de realización preferida, entendiéndose que modificaciones y variantes conceptualmente equivalentes son posibles y pueden preverse sin apartarse del alcance de protección de la misma, tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

25 En particular, los artículos en forma de lámina según la presente invención pueden utilizarse no sólo para paredes divisorias y tabiques sino también para otros fines.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Artículo conglomerado en forma de lámina, obtenido a partir de una mezcla inicial que comprende un material granular de tamaño de partícula seleccionado, un aglutinante a base de agua y una carga, siendo sometida dicha mezcla, tras la deposición sobre un soporte, a un prensado al vacío con aplicación simultánea de un movimiento vibratorio y siendo sometida posteriormente a secado con el fin de eliminar el agua de la mezcla, caracterizado porque:

-

dicho material granular consiste en vidrio expandido o material cerámico expandido, que presenta un tamaño de partícula comprendido entre 0,1 y 12 mm y preferentemente entre 0,5 y 6 mm;

-

dicha carga consiste en microesferas inorgánicas huecas y un plastificante; y

-

en la mezcla inicial, dicho aglutinante se selecciona de entre una suspensión acuosa de sílice coloidal (sol de sílice), o una disolución acuosa de una mezcla formada por un silicato de sodio o potasio y por óxido de zinc.
2. Artículo conglomerado en forma de lámina según la reivindicación 1, caracterizado porque:

-

dicha disolución acuosa presenta una concentración de 1,1933 g/cm3;

-

en dicho silicato la proporción de sílice (SiO2) y óxido de sodio (Na2O) o la proporción de sílice (SiO2) y óxido de potasio (K2O), está comprendida entre 2 y 4 en peso;

-

la proporción de óxido de zinc (ZnO) en dicha mezcla está comprendida entre el 5 y el 35% en peso.
3.

Artículo conglomerado en forma de lámina según la reivindicación 2, caracterizado porque la proporción de óxido de zinc (ZnO) en dicha mezcla es equivalente al 10% en peso.
4.

Artículo conglomerado en forma de lámina según la reivindicación 2, caracterizado porque dichas microesferas inorgánicas huecas consisten en Fillite.
5.

Artículo conglomerado en forma de lámina según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho plastificante consiste en un mineral de tipo arcilla.
6.

Artículo conglomerado en forma de lámina según la reivindicación 1, caracterizado porque por lo menos una parte de dicho mineral de tipo arcilla es reemplazado por cuarzo, feldespato o polvo de mármol.
7.

Artículo conglomerado en forma de lámina según la reivindicación 5, caracterizado porque por lo menos una parte de dicho mineral de tipo arcilla es reemplazado por celulosa.
8.

Artículo conglomerado en forma de lámina según la reivindicación 5, caracterizado porque el 50% de dicho mineral de tipo arcilla es reemplazado por dicho cuarzo, feldespato o polvo de mármol.
9.

Artículo conglomerado en forma de lámina según la reivindicación 5, caracterizado porque el 50% de dicho mineral de tipo arcilla es reemplazado por polvo de cristobalita.
10.

Artículo conglomerado en forma de lámina según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha mezcla inicial comprende por lo menos el 50% en volumen de dicho producto granulado expandido, por lo menos el 10% en volumen de microesferas inorgánicas huecas y por lo menos el 15% en volumen de dicha suspensión acuosa de sílice coloidal.
11.

Artículo conglomerado en forma de lámina según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha mezcla inicial comprende el 60% en volumen de dicho material cerámico o vidrio granular expandido, el 12% en volumen de Fillite, el 12% en volumen de una mezcla, el 50% de la cual está formada por arcilla y el 50% por polvo de cristobalita, y el 16% en volumen de una suspensión acuosa de sílice coloidal.
12.

Artículo conglomerado en forma de lámina según la reivindicación 1, caracterizado porque presenta un peso específico inferior a uno, una porosidad del 10%, una resistencia a la tracción/flexión mecánica de 3 N/mm2 y, en cuanto a la reacción al fuego, se clasifica en la clase 0.
13.

Artículo conglomerado en forma de lámina según la reivindicación 1, caracterizado porque por lo menos una de sus superficies está recubierta por una malla de fibra de vidrio incorporada en dicha superficie.
14.

Panel, en particular, para formar paredes y tabiques, caracterizado porque comprende por lo menos un artículo según cada una de las reivindicaciones anteriores, con un acabado enlucido apto para utilización doméstica.
15.

Panel, en particular, para formar paredes y tabiques y para revestimiento externo, caracterizado porque comprende por lo menos un artículo según cada una de las reivindicaciones 1 a 13, acabado con pintado de superficie.

5 16. Procedimiento para fabricar artículos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, utilizando tecnología de vibrocompresión al vacío, caracterizado porque un material granular expandido que consiste en material inerte inorgánico, una carga que consiste en microesferas inorgánicas huecas y un plastificante tal como un mineral de tipo arcilla y un aglutinante que consiste en una suspensión acuosa de sílice coloidal o, alternativamente, en una disolución acuosa de una mezcla formada por un silicato de sodio o potasio y óxido de zinc, se utilizan como

10 componentes de la mezcla inicial, y caracterizado además porque se omite la etapa que implica impregnación con una resina de endurecimiento.
17. Procedimiento según la reivindicación 16, caracterizado porque la etapa de secado que sigue a la etapa de

vibrocompresión al vacío se realiza a una temperatura comprendida entre 90 y 120ºC y durante una duración de 15 aproximadamente 12 horas.