ES2562779T3

ES2562779T3 - Materiales de construcción de yeso con conductividad térmica elevada y blindaje frente a rayos electromagnéticos

Info

Publication number: ES2562779T3
Application number: ES05016944.0T
Authority: ES
Inventors: Werner Guckert; Winfried Spickermann; Heinz-Joachim Butz; Stephan Duckwitz; Dieter Ehlting
Original assignee: SGL Carbon SE; Saint Gobain Rigips GmbH
Current assignee: SGL Carbon SE; Saint Gobain Rigips GmbH
Priority date: 2005-08-04
Filing date: 2005-08-04
Publication date: 2016-03-08
Anticipated expiration: 2025-08-04
Also published as: JP5259935B2; CA2551951A1; AU2006203284B2; MXPA06008231A; DK1749805T3; RU2405750C2; AU2006203284A1; BRPI0603055A; CN1907905B; RU2006128334A; JP2013047187A; EP1749805B1; EP1749805A1; PL1749805T3; US20070031704A1; US8211556B2; CA2551951C; NO20063240L; CN1907905A; JP2007039328A

Abstract

Material de construcción basado en yeso, caracterizado por que el material de construcción basado en yeso contiene expandido de grafito compactado molido en una proporción de 5 a 50%, de preferencia como máximo 25%, referido a la masa en seco del material de construcción.

Description

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Materiales de construccion de yeso con conductividad termica elevada y blindaje frente a rayos electromagneticos

La presente invencion se refiere a masas de moldeo y piezas moldeadas a base de materiales de construccion basados en yeso con una conductividad termica elevada y blindaje frente a rayos electromagneticos.

Para las obras en interiores en seco de edificios se emplean predominantemente planchas de yeso, en especial planchas compuestos de yeso, planchas encartonadas de yeso, planchas de fibras de yeso y planchas de velo de yeso como revestimientos de suelos, paredes y techos. Ademas de ello, pasa a emplearse yeso en el solado para suelos, asf como en el enlucido de yeso y pastas para emplastecer de yeso.

Planchas de yeso y materiales de construccion basados en yeso se emplean en la tecnica de la construccion casi exclusivamente para el aislamiento termico, dado que el material yeso es muy poco conductor del calor debido a su microestructura. Conforme al estado de la tecnica, p. ej., la conductividad termica de planchas encartonadas de yeso se encuentra en el orden de magnitud de aprox. 0,18 - 0,22 W/m*K.

Junto a la aplicacion para el aislamiento termico, tambien existen en la tecnica de construccion, sin embargo, otros campos de aplicacion para los que se desea una conductividad termica elevada. Para ello, los materiales de construccion de yeso y las planchas de yeso habituales son inadecuados en virtud de su escasa conductividad termica.

Ademas de ello, para muchas aplicaciones, p.ej., para recintos en los que se encuentran instalaciones de EDV o para edificios en las proximidades de estaciones de telefonfa movil u otras estaciones emisoras, es deseable aumentar el blindaje electromagnetico de los materiales de construccion utilizados. Conforme al estado de la tecnica, para este fin planchas encartonadas de yeso se forran con una pelfcula de plomo (Gips-Datenbuch, Budesverband der Gipsindustrie 2003, pag. 37).

Sin embargo, tambien es conocido que, en principio, los dos problemas se pueden resolver mediante la adicion de carbono al material de construccion utilizado.

Por ejemplo, a partir del documento WO 99 62 076 A1 se conocen planchas encartonadas de yeso con una capa de 30 a 80 pm de espesor que envuelve al nucleo del yeso que, junto a fibras de celulosa, contiene una proporcion, referida a la masa en seco, de preferiblemente 8 a 15% de fibras de carbono con un diametro de 4 a l0 pm y una longitud de 2 a 10 mm. Esto conduce a una mejora del efecto de blindaje frente a los rayos electromagneticos.

Las fibras de carbono son, sin embargo, relativamente caras. Ademas, las fibras de carbono son estructuras casi lineales, es decir, tienen solo una muy escasa expansion superficial. En los rebordes de los planchas se dispone, por lo tanto, de solo una pequena superficie de contacto para la transmision del calor o de senales electromagneticas: entre fibras orientadas perpendicularmente o de forma inclinada al reborde solo existe entonces contacto cuando un extremo de la fibra topa con la superficie frontal de una plancha exactamente sobre un extremo de la fibra en la superficie frontal de la plancha siguiente, y entre las fibras situadas sobre las superficies frontales de los planchas que topan una con otra existe solo contacto cuando las fibras se encuentren o crucen.

El documento EP 1 512 933 A2 da a conocer placas conductoras del calor a base de un material expandido de grafito compactado, cuyos planos de las capas estan dispuestos paralelos a la superficie. El grafito completamente expandido se comprime bajo la accion dirigida de una presion, de modo que los planos de las capas del grafito se disponen perpendiculares a la direccion de accion de la presion, enganchandose entre si los grupos individuales. Sin la adicion de un aglutinante se generan con ello estructuras planas auto-portantes.

El documento WO 2004/065322 A1 da a conocer un material de construccion basado en yeso electricamente conductor y protector frente a la radiacion electromagnetica. La conductividad electrica y el efecto de blindaje se alcanzan mediante la adicion de una mezcla a base de partfculas de grafito con un tamano inferior o igual a 12 pm y carbono amorfo. La proporcion de la mezcla a base de grafito y carbono amorfo asciende a 25 hasta 75% de la masa total del material de construccion. La proporcion del carbono amorfo asciende de nuevo a 10 hasta 95% de la masa total de la mezcla a base de grafito y carbono amorfo. El carbono amorfo contiene al menos una de las sustancias coque calcinado y cenizas que contienen carbono amorfo, que se preparo durante la combustion de un componente organico.

Lo desventajoso de estos materiales de construccion son la proporcion de grafito/carbono relativamente elevada superior a o al menos de 25% y la necesidad de manipular, durante la produccion del material, sustancias de grano muy fino y, por lo tanto, fuertemente formadoras de polvo. Partfculas de grafito finas y, en particular, de carbono amorfo solo se pueden mezclar con dificultad en una fase acuosa. En virtud de su masa relativamente baja con una superficie relativamente elevada y de su solo debil humectabilidad con agua, estas partfculas tienden fuertemente a la suspension. Ciertamente, en la citada solicitud de patente se propuso durante la fabricacion del material mezclar el yeso solo con los aditivos, antes de anadir agua. Sin embargo, cuando la mezcla de yeso-grafito/carbono se pone

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en contacto con el agua, siempre existe todavfa el problema de la suspension de las partfculas de carbono y/o de las partfculas de grafito y, con ello, de una sedimentacion, al menos parcial, del material de construccion.

En el documento DE-A 100 49 230 se propone anadir a los materiales de solado tales como cemento o yeso, para mejorar la conductividad termica, una porcion referida a la masa en seco de hasta 50%, preferiblemente de 5 a 35% de grafito. El tamano de las partfculas del grafito ha de estar en el intervalo de 0,001 a 1 mm, preferiblemente de hasta 0,5 mm. Se aconseja particularmente utilizar grafito expandido. Esto se justifica de la siguiente manera. El grafito expandido posee ciertamente, debido a la estructura a modo de esponja de poros abiertos, una conductividad termica menor que el grano de grafito macizo, pero en virtud de sus propiedades elasticas y de su estructura superficial, se une de manera mas fntima con el aglutinante que le rodea. El aglutinante penetra en parte en las partfculas de grafito expandido. Las propiedades elasticas del grafito expandido compensan el problema de los diferentes coeficientes de dilatacion de aglutinante y partfculas de grafito y, con ello, reducen el efecto de la resistencia por contacto termico en los lfmites de los granos.

La produccion y propiedades del grafito expandido se describen en una informacion tecnica de Graphit Kropfmuhl AG como sigue: en virtud de la estructura reticular estratificada del grafito pueden depositarse (intercalarse) atomos o pequenas moleculas entre las capas de carbono. Con ello resulta la denominada sal expandida o GIC (siglas inglesas de compuesto de intercalacion de grafito). Los grafitos expandidos de alto valor presentan una gran proporcion de capas intercaladas. En el caso de las moleculas depositadas se trata la mayorfa de las veces de compuestos de azufre o nitrogeno. Bajo la accion del calor, las capas se separan a modo de acordeon mediante termolisis y las escamas de grafito se expanden. En funcion del tipo de grafito expandido, la expansion puede iniciarse ya a aprox. 150°C y puede tener lugar casi de forma brusca. En el caso de la expansion libre, el volumen final puede alcanzar varios centuplos del volumen de partida. Las propiedades del grafito expandido, es decir la temperatura de arranque y la capacidad de expansion, vienen determinadas principalmente por la calidad de la intercalacion (cuantas de las capas paralelas a las bases se intercalaron) y por el agente de intercalacion.

Segun la terminologfa utilizada en la publicacion de Graphit Kropfmuhl AG, con la expresion “grafito expandido” se designa de manera evidente la etapa previa a la expansion, a saber la union de intercalacion del grafito susceptible de expandirse (la sal de grafito) y no el estado expandido. El uso de sales de grafito de este tipo como aditivos pirorretardantes para materiales de construccion es estado conocido de la tecnica.

La indicacion a la estructura a modo de esponja de poros abiertos del grafito expandido en el documento DE-A 100 49 230 apunta, sin embargo, a que en este caso no se hace referencia a la sal de grafito todavfa susceptible de expansion, sino mas bien a la forma ya expandida del grafito expandido (en lo que sigue y con aras de la claridad designado como expandido de grafito). Las partfculas en forma de gusanitos o de acordeon obtenidas como resultado de la expansion termica son muy voluminosas. La densidad aparente del expandido de grafito es con 2 a 20 g/l muy baja. Por lo tanto, el transporte y la dosificacion de partfculas a base de grafito expandido ofrece considerables dificultades tecnicas, y la mezcladura en la fase acuosa se impide de forma extrema por la suspension de las partfculas de producto expandido ligeras y voluminosas. Por lo tanto, solo se podrfa alcanzar con dificultad una distribucion homogenea del expandido de grafito en el yeso o cemento. Otro problema es el fuerte desprendimiento de polvo durante la manipulacion con el expandido de grafito. Por lo tanto, es mas bien improbable que los aditivos conductores de calor a base de expandido de grafito para materiales de construccion se manifiesten adecuados en la practica.

Ciertamente, para los ejemplos de realizacion de la solicitud de patente antes mencionada tampoco se anadio al solado expandido de grafito, sino grafito natural finamente molido con un tamano de partfculas menor que 0,05 mm (producto fabricado EDM de Graphit Kropfmuhl AG). Con ello se alcanzo un aumento de la conductividad termica del solado de 1 a 1,4 W/m*K hasta 2 a 2,8 W/m*K.

A partir del estado conocido de la tecnica precedentemente descrito se establecio la mision de encontrar un aditivo conductor del calor y electromagneticamente protector para masas de moldeo de materiales de construccion basadas en yeso y piezas moldeadas producidas a partir de las mismas, con el que se puedan superar los inconvenientes del estado de la tecnica.

Este aditivo ha de determinar, ya en proporciones en masa relativamente pequenas, un aumento significativo de la conduccion del calor y del aislamiento de radiacion electromagnetica. Ademas de ello, debe ser manipulable sin tomar precauciones particulares en relacion con la aspiracion del polvo, etc., debe poder ser facilmente transportado, dosificado y mezclado, en particular tambien en un medio acuoso. Ademas, el aditivo deberfa afectar lo menos posible a las propiedades del yeso y, en particular, no deberfa perjudicar la estabilidad mecanica de las piezas moldeadas de construccion. Ademas, se desea que las piezas moldeadas de construccion que contienen el aditivo, por ejemplo planchas encartonadas de yeso, se puedan fabricar esencialmente con la misma tecnologfa y - a excepcion de los dispositivos necesarios para la adicion dosificada del aditivo - con el mismo equipamiento que las correspondientes piezas moldeadas de construccion habituales.

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La solucion del problema consiste en anadir a los materiales de construccion basados en yeso material de molienda a base de expandido de grafito compactado. La proporcion referida a la masa en seco de este aditivo en el material de construccion de yeso asciende a 5 hasta 50%, pero preferiblemente a no mas de 25%.

Otras ventajas, detalles y formas de realizacion particulares de la presente invencion pueden deducirse de la siguiente descripcion detallada y de los ejemplos de realizacion.

El aditivo empleado en la presente invencion se puede obtener mediante expansion termica de un compuesto de intercalacion de grafito expandible para formar expandido de grafito y compactacion renovada del expandido de grafito para formar una estructura plana la cual, a continuacion, es molida para formar partfculas del tamano de grano deseado. Preferiblemente, se ofrecen en partfculas esencialmente en forma de plaquitas con un diametro de 1 a 5 mm. La densidad aparente asciende a 0,12 hasta 0,25 g/cm3.

El aditivo basado en grafito para masas de moldeo de materiales de construccion basadas en yeso conforme a la presente invencion presenta, con respecto a los aditivos de carbono o bien de grafito conocidos del estado de la tecnica, una serie de ventajas.

Las partfculas de aditivo son relativamente compactas en virtud de la compactacion. Por lo tanto, apenas tienden a la formacion de polvo y se pueden manipular, transportar, dosificar y mezclar facilmente. En particular, se pueden incorporar por mezcladura en masas de yeso o similares sin el problema de la suspension en un medio acuoso.

Con un diametro de partfcula de 1 a 5 mm, las partfculas son relativamente grandes en comparacion con las de los aditivos conocidos del estado de la tecnica. Esta es una ventaja particular, dado que un gran tamano de las partfculas de aditivo facilita la formacion de una red de percolacion conductora en una matriz no conductora.

Es generalmente conocido que en el caso de materiales compuestos en partfculas a base de una matriz poco electrica o bien termicamente conductora y un aditivo electrica o bien termicamente conductor, la conductividad electrica o bien termica es una funcion de la proporcion de este aditivo. En este caso, la conductividad no aumenta linealmente con la proporcion del aditivo conductor, sino que se incrementa significativamente al alcanzar el umbral de percolacion, es decir, tan pronto como la proporcion de aditivo conductor sea lo suficientemente grande como para configurar una red continua de circuitos conductores. Una adicion ulterior de aditivo mas alla del umbral de percolacion determina ya solo un ligero aumento de la conductividad.

La capacidad de la formacion de la red y, con ello, la proporcion de los aditivos conductores necesaria para alcanzar el umbral de percolacion depende en gran medida del tamano de partfculas y de la distribucion de los tamanos de partfculas de las partfculas de aditivo. Aditivos a base de partfculas grandes con una amplia distribucion del tamano de partfculas forman, ya en el caso de una pequena proporcion, redes continuas en la matriz como aditivos a base de pequenas partfculas con una estrecha distribucion del tamano de partfculas.

Sin embargo, aditivos a base de partfculas voluminosas grandes tales como expandido de grafito, solo se pueden incorporar por mezcladura con dificultad en una masa de moldeo que forma la matriz en virtud de su baja densidad aparente. La densidad aparente del aditivo utilizado en la presente invencion se encuentra, con 0,12 a 0,25 g/cm3, en el intervalo entre los dos casos lfmites expandido de grafito (0,002 a 0,02 g/cm3) y grafito natural (aprox. 0,4 a 0,7 g/cm3) o bien grafito sintetico (0,8 a 0,9 g/cm3).

Mediante la compactacion del expandido de grafito se eliminan las propiedades desventajosas del expandido de grafito, sin perder con ello sus ventajas. A diferencia de las partfculas de expandido de grafito voluminosas, se obtienen partfculas facilmente manipulables que no se suspenden en un medio acuoso y, por lo tanto, se pueden incorporar por mezcladura, sin dificultades, en masas de moldeo habituales. Ademas, la compactacion del expandido de grafito determina un aumento significativo de la conductividad termica en las partfculas.

Por otra parte, el expandido de grafito compactado presenta tambien, todavfa en gran medida, las ventajas conocidas a partir del documento DE-A 100 49 230 del expandido de grafito no compactado, a saber, una determinada elasticidad y una sencilla impregnabilidad con un aglutinante. A este respecto, se ha de senalar que el material pelfcula de grafito, producido asimismo mediante compactacion de expandido de grafito, y particularmente conocido de la tecnica de compactacion, es asimismo elastico en cierta medida, asf como puede impregnarse con aglutinantes o sustancias similares bajo la absorcion de hasta el 100% de su propia masa.

Otra ventaja del material de molienda a base de expandido de grafito compactado consiste en que su higroscopicidad es similar a la del yeso. Por lo tanto, el efecto climatizante del recinto de los materiales de construccion basados en yeso no disminuye mediante el aditivo como serfa el caso en otros aditivos (fibras de carbono, grafito sintetico, negro de carbono, y similares).

Ademas, las partfculas de grafito actuan de forma ligante y lubricante. Con ello, son menores la carga de polvo y el desgaste de la herramienta durante el tratamiento mecanico de piezas moldeadas de acuerdo con la invencion tales como, p. ej., planchas de yeso. Aditivos conocidos del estado de la tecnica (negro de carbono, fibras de carbono) no

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tienen un efecto de este tipo, y el polvo que se forma durante el tratamiento de piezas moldeadas, que contienen estas sustancias, es peligroso para la salud en virtud del contenido de fibras de carbono o de partfculas de carbono muy finas, de manera que durante el tratamiento deben tomarse precauciones de proteccion particulares.

Las dos primeras etapas del proceso de produccion del aditivo son conocidas de la produccion de una pelfcula de grafito. En este caso, a partir de grafito natural se produce un compuesto de intercalacion, este se expande termicamente y las partfculas de expandido se compactan a continuacion para formar una estructura plana con un espesor entre 0,1 y 3 mm, preferiblemente como maximo 1 mm y una densidad entre 0,8 y 1,8 g/cm3.

La molienda del expandido de grafito compactado tiene lugar en un granulador, preferiblemente con tamices con una anchura de malla entre 2 y 4 mm. En este caso se obtienen predominantemente partfculas con un diametro entre 1 y 5 mm.

La proporcion del material de molienda a base de expandido de grafito compactado puede reemplazarse en una medida limitada por grafito natural molido, sin que se produzcan mermas significativas en la mejora alcanzable de la conductividad termica. En el caso de una proporcion de aditivo referida a la masa de material de construccion de 25%, la proporcion del material de molienda a base de expandido de grafito compactado asciende, en la masa total del material de construccion, a 5% y la proporcion del grafito natural molido, a 20%. Es decir, en este caso, el material de molienda a base de expandido de grafito compactado es reemplazado hasta en un 80% por grafito natural molido. Esta es una ventaja rentable, dado que el grafito natural molido, debido a la renuncia al proceso de expansion y de compactacion, es mas economico. Las proporciones de material de molienda a base de expandido de grafito compactado y grafito natural molido las elegira el experto en la materia en funcion del caso de aplicacion, teniendo en cuenta las propiedades deseadas del producto (conductividad termica necesaria, etc.) y la disponibilidad de los materiales.

Ademas de ello, la combinacion de material de molienda a base de expandido de grafito compactado con otros aditivos conductores termicos tales como grafito natural, es ventajosa, ya que con ello aumenta el intervalo de la distribucion por tamano de partfculas del aditivo. Esto facilita de nuevo la formacion de una red de percolacion, dado que las partfculas expandidas, obtenidas mediante la molienda de expandido de grafito compactado, pueden formar puentes conductores entre las partfculas mas pequenas a base de grafito natural.

Otros aditivos que pueden anadirse por mezcladura al material de molienda a base de expandido de grafito, con el fin de aumentar la conductividad termica y electrica de materiales de construccion basados en yeso, son fibras de carbono y de metal.

El material de molienda a base de producto expandido de grafito compactado se anade conforme a la invencion a materiales de construccion basados en yeso. El material de molienda se incorpora por mezcladura en el material de construccion en una cantidad tal que su proporcion en la masa seca del material de construccion ascienda a 5 hasta 50%. Por materiales de construccion basados en yeso se entienden en este caso mezclas a base de yeso y de los aridos habituales. Estos pasan a emplearse como masas de moldeo tales como pastas para emplastecer de yeso, pastas de enlucido de yeso, solado de yeso, o similares, o sirven - eventualmente combinados con otros componentes - como material de partida para la produccion de piezas moldeadas tales como, por ejemplo, planchas de yeso, en especial planchas encartonadas de yeso, de fibras de yeso y de velo de yeso, asf como planchas compuestos de yeso. Las piezas moldeadas de acuerdo con la invencion contienen, por lo tanto, un material de construccion basado en yeso que contiene un aditivo de expandido de grafito compactado molido en una proporcion de 5 a 50% la masa en seco del material de construccion basado en yeso.

Ademas de ello, la invencion se refiere tambien a piezas componentes compuestas a base de al menos una pieza moldeada, que contiene un material de construccion basado en yeso con un aditivo de material de molienda a base de expandido de grafito compactado en una proporcion de 5 a 50% de masa en seco del material de construccion, y al menos una pieza moldeada que no contiene material de construccion basado en yeso. Esta pieza moldeada que no contiene material de construccion basado en yeso puede ser, por ejemplo, una plancha de fibras duras, una plancha a base de un material aislante termico, una baldosa, un ladrillo de chamota o un ladrillo de hormigon poroso o similar.

Placas de yeso de acuerdo con la invencion pueden utilizarse, por ejemplo, para el revestimiento protector de cajas para entrada de cables en edificios.

Las piezas moldeadas de acuerdo con la invencion, p. ej., planchas encartonadas de yeso, no solo se distinguen por una conductividad termica significativamente mas elevada, sino tambien por un calentamiento y distribucion del calor muy uniformes dentro de las planchas o bien piezas moldeadas. Este efecto pudo determinarse mediante ensayos termograficos. El calentamiento uniforme de las planchas encartonadas de yeso de acuerdo con la invencion en la superficie determina, p. ej., en el caso de una radiacion solar delimitada a una superficie parcial de la plancha, una distribucion eficaz del calor por toda la plancha.

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En el caso de la aplicacion simultanea de una masa de plaste-yeso o de enlucido de yeso de acuerdo con la invencion se calienta de esta manera, p. ej., toda la superficie de la pared de una zona de vivienda de forma mas rapida y uniforme y se reducen los puntos de temperatura localmente mas baja, provocados, por ejemplo, por batimientos o transiciones de la pieza componente. Esto conduce en casos favorables incluso a que se reduzca o bien impida la formacion de moho condicionada por una temperatura de la pieza componente localmente mas baja. Tambien en el caso del empleo de cuerpos calefactores y refrigeradores planos o bien de elementos y piezas componentes climatizadores es de considerable aprovechamiento la ventaja de la muy buena conductividad termica y de la distribucion plana del calor en las piezas componentes y materiales de construccion conformes a la invencion, dado que la expansion mejorada con el calor permite de nuevo disponer los tubos recorridos por el medio calefactor en un diseno (meandro, espiral, rejilla o similar) con otras mallas que en el caso de un material de construccion habitual, de modo que se requiere menos tuberfa.

Eventualmente, los planchas de yeso conformes a la invencion u otras piezas moldeadas estan impregnadas, por completo o en parte, con materiales sinteticos, por ejemplo resinas o materiales termoplasticos, con el fin de aumentar su estanqueidad y estabilidad frente a acciones mecanicas y otras acciones del medio ambiente.

Alternativa o adicionalmente, una o varias superficies de los planchas de yeso u otras piezas moldeadas pueden estar provistas, en parte o por completo, con capas de pintura, recubrimientos o revestimientos que cumplen determinadas funciones tales como, entre otros, una mejora de la optica, una simplificacion de la manipulabilidad, proteccion frente al fuego, efecto como barrera del vapor de agua, mejora del aislamiento termico hacia el exterior e insonorizacion o reduccion de la sensibilidad a los golpes. Ejemplos de revestimientos de este tipo son, entre otros, capas de pintura, revestimientos de material sintetico, forros con papel, chapas de madera, pelfculas de metal o material sintetico, chapas, flejes de metal, tejidos o estructuras textiles planas.

Ademas de ello, son posibles revestimientos que contienen un pegamento, un adhesivo o un aglutinante. Estos revestimientos pueden servir para la fabricacion de una asociacion entre piezas moldeadas conformes a la invencion o de piezas moldeadas conformes a la invencion con otras piezas moldeadas de la construccion tales como, por ejemplo, ladrillos de chamota, ladrillos de hormigon con poros o baldosas.

La invencion se describe en lo que sigue a modo de ejemplo con ayuda de planchas encartonadas de yeso, pero esto no se ha de entender sin embargo de modo limitativo en virtud de su idoneidad general para todos los tipos de materiales de construccion basados en yeso.

La fabricacion de planchas encartonadas de yeso es conocida. Las planchas encartonadas de yeso se fabrican, por norma general, a partir de yeso de estucar y aditivos para el nucleo de yeso, asf como carton muy valioso en instalaciones de cinta en funcionamiento continuo.

En la fabricacion de las planchas encartonadas de yeso, se aporta primeramente la plancha desde abajo, que forma la cara vista de la plancha. Para la conformacion de los bordes, se practican hendiduras en la plancha. Despues tiene lugar la alimentacion de la lechada de yeso, la cual es distribuida mediante estaciones de moldeo. A esta lechada de yeso se le agrega el aditivo conductor del calor y electricamente protector, cuya preparacion ya se describio precedentemente. Al mismo tiempo tiene lugar la alimentacion de la plancha desde arriba. El cordon de carton de yeso todavfa muy humedo recorre el tramo de fraguado, en cuyo extremo se cortan a medida planchas individuales con un dispositivo de corte. La longitud y la velocidad de la cinta del tramo de fraguado estan ajustadas al comportamiento de fraguado del nucleo de yeso. Una mesa giratoria conduce las planchas a un secador de multiples pisos. Despues del secado de los planchas, estas se cantean en los bordes transversales y se empaquetan.

Opcionalmente, las planchas encartonadas de yeso se proveen de ranuras, juntas o taladros. Asf, por ejemplo, es conocido proveer de juntas a una capa de yeso encartonada por una cara, las cuales se extienden a traves del nucleo de yeso hasta la capa de carton. De esta forma se obtiene un material de carton de yeso enrollable.

Ejemplos de realizacion

Granulometrfa del aditivo

Una mezcla a base de expandido de grafito compactado con un espesor entre 0,1 mm y 1 mm se molio en un granulador con un tamiz de una anchura de malla de 3 mm.

La distribucion por tamano de partfculas del material de molienda se determino mediante el analisis de tamizado. El resultado del analisis de tamizado se indica en la Tabla 1. Aproximadamente dos tercios de todas las partfculas tienen un diametro mayor que 1 mm.

Tabla 1: Granulometrfa del material de molienda

Fraccion /mm: Proporcion porcentual

< 0,2: 2

0,2 - 0,5: 10

0,5 - 1,0: 22

1,0 - 2,0: 49

2,0 - 3,15: 16

3,15 - 5,0: 1

5,0 - 8,0: 0

> 8,0: 0

Conductividad termica de las planchas encartonadas de yeso conformes a la invencion

Para planchas encartonadas de yeso conformes a la invencion con un contenido diferente del aditivo termicamente 5 conductor se determinaron la conductividad termica perpendicular al plano de la plancha para la plancha envuelta con carton, la conductividad termica del nucleo de yeso (es decir, sin la influencia de la envoltura del carton) y la conductividad termica paralela al plano de la plancha. Para fines comparativos se examinaron tambien planchas encartonadas de yeso habituales, asf como planchas encartonadas de yeso en las que el aditivo habfa sido reemplazado, por completo o en parte, por grafito natural molido que contenfa predominantemente partfculas en un 10 intervalo de tamanos de 180 a 300 pm.

Para la medicion de la conductividad termica perpendicular al plano de las planchas se utilizo un sistema de aparatos monoplancha. Este se compone de una plancha central cuadrada electricamente caldeada de 20 cm de longitud, rodeada por un primer anillo protector en forma de marco de 6 cm de anchura y un segundo anillo protector termostatizado, asf como una plancha refrigerante termostatizada. Los anillos protectores garantizan un flujo de 15 calor unidimensional vertical en la zona de la superficie de medicion. La muestra se encuentra entre el lado mas caliente del aparato (que comprende la plancha central y el primer anillo protector) y la plancha refrigerante. La plancha central y el primer anillo protector son caldeados electricamente hasta temperatura Th. La plancha refrigerante se enfrfa hasta la temperatura Te. A partir de la potencia electrica Pel y la superficie A de la plancha central con las temperaturas Th y Tc se calcula la resistencia termica HA de la muestra investigada, como sigue:

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1 _ A*(Th~Tc)

^ Pci

En el caso de un espesor de la muestra conocido, a partir de la resistencia termica 1/A determinada experimentalmente se puede calcular la conductividad termica de la muestra perpendicular al plano de la plancha):

imagen1

Los valores, asf medidos, contienen siempre tambien partes del revestimiento de carton que actua como resistencia 25 en serie.

La conductividad termica del material del nucleo se determino segun el metodo dinamico del hilo caliente. En este caso, un hilo caliente embutido en la muestra (hilo de platino con un diametro de 100 pm y una longitud de 6 cm) sirve al mismo tiempo como elemento calefactor y como sensor de la temperatura. Durante la medicion, el hilo se caldea con una potencia electrica constante por medio de una fuente de potencia constante. El desarrollo en el 30 tiempo de la temperatura media del hilo caliente, que depende de la conductividad termica de la muestra, se puede determinar con ayuda de la resistencia del hilo dependiente de la temperatura.

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Para estas mediciones se dividieron por la mitad las planchas de muestra, y el hilo caliente se embutio en cada caso entre las dos mitades de la plancha de muestra de las que se habfa retirado la envolvente de carton en cada caso en la superficie orientada hacia el hilo.

Los resultados de la medicion estan recopilados en la Tabla 2.

Tabla 2 Conductividad termica de planchas encartonadas de yeso con diferentes aditivos

Composicion y contenido referido a la masa / % del aditivo: Conductividad termica

: perpendicular al plano de la plancha/ [W/m*K)] nucleo de yeso / [W/m*K)]

0: 0,231 ± 0,012 0,385 ± 0,019

5 (expandido de grafito compactado): 0,373 ± 0,019

10 (expandido de grafito compactado): 0,466 ± 0,023 1,097 ± 0,055

15 (expandido de grafito compactado): 0,476 ± 0,024

15 (grafito natural molido): 0,398

17 (expandido de grafito compactado): 0,453 ± 0,023

20 (expandido de grafito compactado): 0,417 ± 0,021 1,090 ± 0,055

20 (grafito natural) + 5 (expandido de grafito compactado): 0,41 ± 0,03

Ya un contenido, referido a la masa en seco, de 10% de material de molienda a base de expandido de grafito compactado determina una duplicacion de la conductividad termica perpendicular al plano de la plancha encartonada. Si se mide unicamente la conductividad termica del nucleo, entonces el efecto es todavfa mas claro en virtud de la ausencia del revestimiento de carton que actua como resistencia en serie: un contenido en aditivo de 10% determina casi una triplicacion de la conductividad termica del material del nucleo perpendicular al plano de la plancha.

Un aumento adicional del contenido en aditivo, referido a la masa, de hasta 20% ya no determina (en el marco de la precision de medicion) aumento significativo alguno de la conductividad termica. Esto apunta a que ya en el caso de una proporcion, referida a la masa, de 10 a 15% de material de molienda a base de expandido de grafito compactado se alcanza el umbral de percolacion.

Si, en su lugar, se anade grafito natural molido al nucleo de yeso, entonces en el caso de un contenido en aditivo, referido a la masa, equiparable (15%) no se puede alcanzar ningun aumento tan grande de la conductividad termica.

Con una mezcla de material de molienda a base de expandido de grafito compactado y de grafito natural se determina, sin embargo, un aumento de la conductividad termica similar al de un aditivo que contiene solo material de molienda a base de expandido de grafito compactado. Esto se puede atribuir a la simplificacion de la formacion de redes de percolacion con una distribucion del tamano de partfculas amplia.

Amortiguacion de blindaje de las planchas encartonadas de yeso

La medicion de la amortiguacion de blindaje de planchas encartonadas de yeso habituales, asf como de planchas encartonadas de yeso con diferentes proporciones de material de molienda a base de expandido de grafito compactado tuvo lugar en base a la norma DIN EN 50147-1 a frecuencias de los tipos de campo magnetico, onda plana asf como microonda (vease la Tabla 3).

La estructura de medicion comprende generador de senales, antena emisora, antena receptora y analizador del espectro. La muestra se encuentra entre la antena emisora y la receptora.

Para cada una de las frecuencias de medicion se obtiene la amortiguacion de blindaje S del material a investigar (Tabla 3) como la diferencia de dos mediciones de la amortiguacion de propagacion, a saber, la atenuacion de propagacion Po sin el material amortiguante a examinar, y la atenuacion de propagacion Ps con la muestra del material a investigar incorporada en el aparato de medicion. La distancia, la orientacion y la polarizacion de las 5 antenas asf como la potencia de partida del generador de senales son iguales en el caso de ambas mediciones.

Tabla 3 Valores de medicion de la amortiguacion de blindaje /[dB]

Contenido en aditivo

referido a la masa / %: Campo magnetico Onda plana Microonda

: 10 156 1 10 107 407 997 10 18

: kHz kHz MHz MHz MHz MHz MHz GHz GHz

0
0
0
0
0
0
0
0
0
0

5: 0 0 0 0 2 9 8 18 34

10: 0 0 0 0 6 18 15 31 56

15: 0 0 0 0 13 26 23 46 70

17: 0 0 0 0 16 28 24 43 60

20: 0 0 0 0 18 29 27 51 68

Mientras que planchas encartonadas de yeso sin aditivo no actuan de forma protectora en ninguno de los intervalos de frecuencia examinados, mediante la adicion de grafito se puede alcanzar una amortiguacion de blindaje en los 10 intervalos de frecuencia de ondas planas y microondas. La amortiguacion de blindaje aumenta con la porcion creciente del aditivo, pero el aumento de la amortiguacion de blindaje en el caso de contenidos de aditivo, referidos a la masa, por encima de 15% es claramente inferior que en el caso de contenidos aditivos, referidos a la masa, de hasta 15%. Esto apunta al rebose de un umbral de percolacion tal como se observo tambien para la conductividad termica.

15

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1. Material de construccion basado en yeso, caracterizado por que el material de construccion basado en yeso contiene expandido de grafito compactado molido en una proporcion de 5 a 50%, de preferencia como maximo 25%, referido a la masa en seco del material de construccion.
2. Material de construccion basado en yeso segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el material de molienda a base de expandido de grafito compactado tiene una densidad aparente entre 0,12 y 0,25 g/cm3.
3. Material de construccion basado en yeso segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el material de molienda a base de expandido de grafito compactado contiene partfculas en forma de plaquita con un diametro entre 1 y 5 mm.
4. Material de construccion basado en yeso segun la reivindicacion 1, caracterizado por que al material de molienda a base de expandido de grafito compactado esta anadido por mezcladura grafito natural molido.
5. Material de construccion basado en yeso segun la reivindicacion 1, caracterizado por que al material de molienda a base de expandido de grafito compactado estan anadidas por mezcladura fibras de metal o carbono.
6. Material de construccion basado en yeso segun la reivindicacion 1, caracterizado por que se trata de pasta para emplastecer de yeso, pasta de enlucido de yeso o solado de yeso.
7. Procedimiento para la produccion de materiales de construccion basados en yeso conforme a la reivindicacion 1, que comprende las etapas

preparacion de un compuesto de intercalacion de grafito,

expansion termica del compuesto de intercalacion de grafito para formar expandido de grafito,

compactacion del expandido de grafito para formar una estructura plana con un espesor entre 0,1 y 3 mm, preferiblemente como maximo 1 mm, y una densidad entre 0,8 y 1,8 g/cm3,

molienda del expandido de grafito compactado,

mezcladura del material de molienda en un material de construccion basado en yeso en una cantidad tal que la proporcion, referida a la masa en seco, del material de molienda asciende a 5 hasta 50%.
8. Pieza moldeada, caracterizada por que presenta un material de construccion basado en yeso segun la reivindicacion 1.
9. Pieza moldeada segun la reivindicacion 8, caracterizada por que el material de molienda a base de expandido de grafito compactado tiene una densidad aparente entre 0,12 y 0,25 g/cm3.
10. Pieza moldeada segun la reivindicacion 8, caracterizada por que el material de molienda a base de expandido de grafito contiene partfculas en forma de plaquita con un diametro entre 1 y 5 mm.
11. Pieza moldeada segun la reivindicacion 8, caracterizada por que al material de molienda a base de expandido de grafito compactado esta anadido por mezcladura grafito natural molido.
12. Pieza moldeada segun la reivindicacion 8, caracterizada por que al material de molienda a base de expandido de grafito compactado estan anadidas por mezcladura fibras de metal o carbono.
13. Pieza moldeada segun la reivindicacion 8, caracterizada por que se trata de planchas de yeso, planchas compuestas de yeso, planchas encartonadas de yeso, planchas de fibras de yeso y planchas de velo de yeso.
14. Pieza moldeada segun la reivindicacion 8, caracterizada por que se trata de una pieza componente compuesta a base de al menos una pieza moldeada que contiene un material de construccion basado en yeso, y al menos una pieza moldeada que no contiene un material de construccion basado en yeso.
15. Pieza moldeada segun la reivindicacion 8, caracterizada por que la pieza moldeada presenta una impregnacion.
16. Pieza moldeada segun la reivindicacion 8, caracterizada por que una o varias de las superficies de la pieza moldeada estan provistas, por completo o en parte, de una pintura, un revestimiento o un recubrimiento.
17. Pieza moldeada segun la reivindicacion 8, caracterizada por que una o varias de las superficies de la pieza moldeada estan forradas, por completo o en parte, con papel, chapa de madera, pelfculas de metal o material sintetico, chapas, flejes de metal, tejidos u otras estructuras planas textiles.

10

15
18. Pieza moldeada segun la reivindicacion 8, caracterizada por que una o varias de las superficies de la pieza moldeada estan revestidas, en parte o por completo, con un pegamento, un adhesivo o un aglutinante.
19. Pieza moldeada segun la reivindicacion 8, caracterizada por que en la pieza moldeada estan embutidas tuberfas.
20. Uso de piezas moldeadas segun la reivindicacion 8, para el revestimiento de cajas para entrada de cables.
21. Uso de piezas moldeadas segun la reivindicacion 8 en calefacciones de suelo, techo o pared o techos climatizados.
22. Procedimiento para la produccion de piezas moldeadas a partir de materiales de construccion basados en yeso conforme a la reivindicacion 8, que comprende

preparacion de un compuesto de intercalacion de grafito,

expansion termica del compuesto de intercalacion de grafito para formar expandido de grafito,

compactacion del expandido de grafito para formar una estructura plana con un espesor entre 0,1 y 3 mm, preferiblemente como maximo 1 mm, y una densidad entre 0,8 y 1,8 g/cm3,

molienda del expandido de grafito compactado,

mezcladura del material de molienda en un material de construccion basado en yeso en una cantidad tal que la proporcion, referida a la masa en seco, del material de molienda asciende a 5 hasta 50%,

produccion de piezas moldeadas a partir de una proporcion, referida a la masa en seco, de 5 a 50% de material de molienda a base de material de construccion basado en yeso con contenido en expandido de grafito compactado y, eventualmente, otros componentes.