ES2564196B1 - Obtención de materiales aislantes térmicos a partir de biomasa y gomas naturales - Google Patents
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Abstract
Obtención de materiales aislantes térmicos a partir de biomasa y gomas naturales.#La presente invención propone el uso de las características intrínsecas del tejido parenquimático presente en los tallos u otras partes de las plantas ricas en médula (como el maíz, el girasol, etc.) para el desarrollo de paneles aislantes térmicos rígidos, completamente biodegradables, con una densidad y una conductividad térmica similares a las espumas orgánicas ya existentes, como las de poliestireno. Para ello, la médula se utiliza una vez separada de las fibras corticales, entera o triturada, y se aglutina con una proporción pequeña de una goma vegetal.
Description
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DESCRIPCION
Materiales aislantes termicos a base de biomasa y gomas naturales.
Sector de la tecnica
La presente invencion se situa en el sector de la tecnica correspondiente al desarrollo de materiales funcionales, mas concretamente de materiales con una baja conductividad termica para su uso como aislantes termicos en la edificacion.
Estado de la tecnica anterior
Es conocida la utilization de biomasa para el desarrollo de materiales aislantes termicos. Las ventajas de estos materiales frente a las espumas organicas derivadas del petroleo (como el EPS, XPS o el PUR) son principalmente el bajo impacto ambiental asociado y sus propiedades higroscopicas.
Las materias primas utilizadas habitualmente en este tipo de aislamientos son la madera, el corcho y las fibras industriales tales como el canamo, el lino o el algodon. Estas materias primas se utilizan en forma de partlculas, fibras o pulpa generalmente aglutinadas con resinas u otros conglomerantes para formar granulados, paneles flexibles o fieltros (tambien llamados lanas) o paneles rlgidos. Suelen incorporar aditivos, tales como boratos, parafinas, etc., para mejorar su comportamiento al fuego y su resistencia al agua o al ataque de agentes bioticos. Los paneles rlgidos asl conformados presentan densidades superiores a los 100 kg/m3, notablemente mayores a las de los paneles rlgidos de espumas organicas (generalmente entre 10 y 35 kg/m3). Esto supone una clara desventaja ya que por un lado se requiere una mayor masa de material para ejercer una misma funcion, y por otro puede dificultar la puesta en obra.
Existen algunos precedentes de desarrollo de paneles rlgidos en los que los materiales naturales anteriormente descritos se substituyen, total o parcialmente, por medula vegetal (EP0625486B1; WO2014072533 A1; US003034938; USO05447389A). A pesar de la gran ligereza de la medula vegetal, la densidad de estos paneles sigue siendo mayor a la de las espumas organicas, ya que generalmente la medula se utiliza conjuntamente con otras partes de la planta y/o se conglomera con aglutinantes de tipo inorganico en proporciones relativamente altas, lo que aumenta notablemente la densidad final del producto asl como su conductividad termica.
Descripcion
La presente invencion se refiere a la fabrication de paneles aislantes rlgidos hechos a base de la medula de plantas ricas en medula (malz, girasol, miscanthos, sauco, etc.) aglutinada con una pequena cantidad de goma natural, por ejemplo alginato. Este material, ademas, puede incorporar diferentes productos hidrofugantes, fungicidas o retardantes de llama, para mejorar sus prestaciones segun lo que se requiera para la aplicacion concreta a la que se destine, como puede ser, por ejemplo, un sistema de aislamiento de fachadas por el exterior (SATE), aislamiento de muros interiores, aislamiento de cubiertas, etc.
Con el termino "goma” se denota a un grupo de polisacaridos o sus derivados que se hidratan en agua para formar soluciones o dispersiones viscosas (geles) a bajas concentraciones. Las "gomas naturales” incluyen extractos de algas (por ejemplo,
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alginatos), exudados de plantas (por ejemplo, goma arabiga y goma tragacanto), gomas de semilla o raiz (por ejemplo, almidon de patata), y las gomas obtenidas por fermentacion microbiana (por ejemplo, goma xantana). Los geles pueden formarse con la aportacion de calor (como en el caso del almidon) o a temperatura ambiente (como en el caso del alginato). Ademas, el proceso de gelificacion puede requerir la incorporacion de sustancias addicionales, como puede ser una fuente de iones di o trivalentes en el caso de la gelificacion del alginato, y de retardantes que permitan una trabajabilidad del panel mas prolongada durante el proceso de manufactura. La medula de las plantas utilizadas en esta invencion esta formada, fundamentalmente, por tejido parenquimatico, y es muy ligera debido a las numerosas cavidades que contiene. Esta presente, por ejemplo, en el interior del tallo de la planta de maiz, girasol u otra planta similar, asi como en otras partes de las plantas como el interior de las mazorcas de maiz.
Esta invencion contempla dos variantes de panel: en la primera la medula se tritura hasta un tamano de particula de entre 0.5 mm y 4 mm (Fig. 2); en la segunda la medula procedente del internodo del tallo de cualquier planta rica en medula se utiliza entera, de modo que las fracciones internodales de medula se disponen una al lado de la otra en paralelo, longitudinalmente a las caras del panel, formando una o mas capas superpuestas en distintas direcciones (Fig. 3). En ambos casos es necesario separar la medula de las fibras corticales y las otras partes de la planta. Tambien en todos los casos el aglutinante se incorpora diluido en forma de gel. Con muy pequenas cantidades de goma natural es posible aglutinar adecuadamente los granulos o segmentos de medula, obteniendo paneles rigidos altamente porosos, de baja densidad (menor a 100 kg/m* 1 2 3, preferentemente en torno a 40 kg/cm3) y baja conductividad termica (entorno a los 0,039 W/mK).
La presion que se ejerza sobre la mezcla en el momento de la conformacion del panel influira, entre otras propiedades, en la densidad del material, de modo que tambien se pueden hacer paneles de mayor densidad para utilizar, por ejemplo, bajo los pavimentos. En este sentido, tambien se pueden incorporar acabados superficiales espedficos en la cara y/o dorso del panel asi como en sus lados, que le confieran propiedades espedficas segun el uso al que se destine el material, ya sean esteticas o funcionales. Ademas el material aqu descrito tambien puede ser parte de un sistema constructivo, como por ejemplo de un sistema de aislamiento termico exterior (SATE) o un panel sandwich para cubiertas.
Aunque el material se ha desarrollado principalmente para su uso en elementos y sistemas destinados al aislamiento termico en la edificacion., debido a sus caracteristicas tambien puede ser adecuado para su uso como embalaje y/o en elementos y sistemas destinados a la proteccion de mercaderias durante el transporte.
Descripcion de las figuras
A continuacion se pasan a describir brevemente las figuras incluidas para una mejor comprensionde la invencion, que se presentan como un ejemplo no limitativo de esta:
Figura 1:
Estructura de un tallo rico en medula y del tejido medular que contiene.
1. Nodo
2. Internodo
3. Corteza y fibras corticales
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4. Medula. Formada principalmente por tejido parenquimatico. Es muy ligera debido a las numerosas cavidades que contiene.
Figura 2:
Ejemplo de material obtenido como resultado de incorporar la medula granulada.
Figura 3:
Ejemplo de material obtenido como resultado de incorporar la medula entera.
A. Panel conformado a baja presion.
B. Panel conformado a mayor presion.
Exposicion de una forma detallada de realizacion de una invencion
En el ejemplo de realizacion que a continuation se describe se utiliza la medula procedente del tallo del malz y alginato de sodio como aglomerante.
- En primer lugar, se extraen las fibras corticales de los tallos de malz, se tritura la
medula y se tamiza para obtener granulos de aproximadamente 2-4 mm.
- Se prepara una disolucion de 2% de alginato de sodio en agua.
- Se mezcla la disolucion con la medula granulada, previamente hidratada, en una
proportion de 3 gramos de alginato de sodio (parte solida) por cada 100 gramos de medula (peso en seco).
- Se anade una fuente de iones di o trivalentes para gelificar el alginato, como por
ejemplo carbonato calcico.
- Se agita la mezcla vigorosamente y se vierte en un molde de las dimensiones
deseadas. Se aplica una baja presion para conseguir la correcta conformacion del panel y se anade acido acetico para que se liberen los iones Ca2+ del carbonato y se forme el gel.
- Se deja secar al aire, a temperatura ambiente o bien en horno a 60°C.
- Se procede al desmoldado.
Claims (14)
- 5101520253035404550REIVINDICACIONES1. Material a base de biomasa y gomas naturales, caracterizado por que contiene principalmente tejido medular vegetal aglutinado con una o varias gomas naturales en una proportion inferior al 5% en peso respecto al tejido medular.
- 2. Material a base de biomasa, segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el tejido medular que contiene se encuentra triturado y tamizado en forma de granulado con un tamano de partlcula de entre 0.5 y 4 mm (Fig 2).
- 3. Material a base de biomasa, segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el tejido medular que contiene se obtiene a partir del internodo del tallo de malz, girasol, o similar; de modo que las fracciones internodales de medula se encuentran enteras y sin triturar, y dispuestas una al lado de la otra en paralelo, longitudinalmente a las caras del panel, formando una o mas capas superpuestas en distintas direcciones (Fig 3).
- 4. Material a base de biomasa y gomas naturales, caracterizado por que contiene principalmente tejido medular vegetal y una o varias gomas naturales y esta conformado en forma panel aislante termico rlgido de densidad menor a 100kg/m3.
- 5. Material a base de biomasa, segun la reivindicacion 4, caracterizado por que el tejido medular que contiene se encuentra triturado y tamizado en forma de granulado con un tamano de partlcula de entre 0.5 y 4 mm (Fig 2).
- 6. Material a base de biomasa, segun la reivindicacion 4, caracterizado por que el tejido medular que contiene se obtiene a partir del internodo del tallo de malz, girasol, o similar; de modo que las fracciones internodales de medula se encuentran enteras y sin triturar, y dispuestas una al lado de la otra en paralelo, longitudinalmente a las caras del panel, formando una o mas capas superpuestas en distintas direcciones (Fig 3).
- 7. Material a base de biomasa, segun las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la goma natural utilizada es un alginato, de modo que el proceso de gelificacion se produce a temperatura ambiente.
- 8. Material a base de biomasa, segun la reivindicacion 7, caracterizado por que incorpora retardantes del proceso de gelificacion que permiten una mejor trabajabilidad de la mezcla.
- 9. Material a base de biomasa, segun las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que incorpora retardantes de llama y/u otros aditivos que mejoran su comportamiento frente al fuego, al agua y/o a los microrganismos.
- 10. Material a base de biomasa, segun las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en la cara y/o dorso incorpora un acabado superficial.
- 11. Metodo de obtencion de materiales a partir de biomasa y gomas naturales, preferentemente paneles aislantes termicos rlgidos de densidad menor a 100kg/m3, caracterizado por que:a. La medula se separa de las fibras corticales, nodos y el resto de partes de la planta mecanicamente.b. Se aplica superficialmente una disolucion o suspension de una o varias gomas naturales con el objetivo de aglutinar el conjunto.
- 3. Se aplica una baja presion (inferior a 15 bar) para conseguir la correcta conformation del panel y se deja secar.
- 12. Utilization del material descrito en las reivindicaciones 1 a 10 y/u obtenido segun la revindication 11, en elementos y sistemas destinados al aislamiento termico en la edification.
- 13. Utilization del material descrito en las reivindicaciones 1 a 10 y/u obtenido segun la5 revindication 11, como embalaje y/o en elementos y sistemas destinados a la protection demercaderlas durante el transporte.
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