ES2588836T3

ES2588836T3 - Formulación mineral que contiene cemento de sulfato-aluminato y perlita expandida de poro cerrado

Info

Publication number: ES2588836T3
Application number: ES15151727.3T
Authority: ES
Inventors: Karl ENZENHOFER
Original assignee: Geolyth Mineral Technologie GmbH
Current assignee: Geolyth Mineral Technologie GmbH
Priority date: 2014-02-03
Filing date: 2015-01-20
Publication date: 2016-11-07
Anticipated expiration: 2035-01-20
Also published as: SI2902375T1; AT515368B1; AT515368A1; EP2902375A1; LT2902375T; PL2902375T3; EP2902375B1

Abstract

Formulación para la fabricación de un elemento aislante mineral refractario, que comprende un aglutinante mineral basado en cemento de sulfato-aluminato y un material a granel poroso, en forma de perlita expandida, caracterizada por que: - la formulación contiene el aglutinante mineral en una proporción seleccionada de un intervalo de 10 partes en peso a 70 partes en peso, - el aglutinante mineral contiene el cemento de sulfato-aluminato en una proporción seleccionada de un intervalo de 55 partes en peso a 85 partes en peso, - la perlita expandida es de celdas cerradas, en donde en el interior de los cuerpos huecos prácticamente esféricos de las partículas de perlita expandida de celdas cerradas existe vacío, - y la formulación contiene la perlita expandida de celdas cerradas en una proporción seleccionada de un intervalo de 20 partes en peso a 75 partes en peso.

Description

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DESCRIPCION

Formulacion mineral que contiene cemento de sulfato-aluminato y perlita expandida de poro cerrado

La invencion se refiere a una formulacion mineral que comprende un aglutinante mineral y perlita expandida de poro cerrado, para utilizar como material de construccion mineral refractario, en especial para fabricar elementos aislantes minerales refractarios, con resistencia idonea compatible con la construccion en todas las formas geometricas tales como, por ejemplo, placas termoaislantes.

Una placa termoaislante mineral esta compuesta por un aglutinante mineral poroso tal como cemento o yeso. Estos poros pueden estar formados por inclusiones de aire en la matriz del aglutinante mineral fraguado, para lo que se agrega a la formulacion lfquida un componente espumante. Una segunda posibilidad consiste en agregar a la formulacion un producto a granel tal como arcilla expandida, vidrio expandido, pizarra expandida, piedra pomez o perlita.

En este caso, resulta especialmente adecuado el uso de perlita expandida, puesto que tiene una densidad aparente en seco reducida (peso espedfico aparente de aproximadamente 70 kg/m2).

Sin embargo, la elevada capacidad de absorcion de la perlita expandida, a traves de la cual la perlita expandida absorbe agua de la mezcla de aglutinante, constituye un problema. El resultado es una alta humedad residual en la placa termoaislante. Esta humedad residual solo puede reducirse hasta el valor deseado en periodos cortos de tiempo usando instalaciones de secado.

En el documento DE 10 2006 005 899 A1 se propone resolver este problema recubriendo la perlita expandida, antes de su adicion a la formulacion, con un agente hidrofobo. De esta forma, se puede resolver efectivamente el problema de la humedad residual, si bien surge el inconveniente de que los granos de perlita, debido a la hidrofobia, no se fijan o solo lo hacen de manera insuficiente a la matriz del aglutinante mineral fraguado que la rodea. De hecho, los granos hidrofobos de perlita estan rodeados por la matriz, pero no tienen ninguna clase de union con el aglutinante mineral endurecido. La consecuencia es una influencia negativa sobre la estabilidad de la placa para construccion, que da origen a un peso mayor de la placa para construccion (fraccion menor de perlita).

El documento AT 504 051 B1 describe un procedimiento para la fabricacion de un material a granel por la expansion, causada por la accion del calor, de los granos de un mineral que contiene agua de cristalizacion. De manera tfpica, este mineral es vidrio vulcanizado, en especial perlita o azabache. La formacion de espuma se lleva a cabo introduciendo los granos minerales en el extremo superior de un horno de cuba, en donde, a medida que se desplazan hacia abajo, se calientan y expanden. En el extremo inferior, los granos se recogen en un recipiente recolector infundibuliforme y se enfnan y solidifican en una corriente de aire fno, que sirve tambien para el transporte. Se forman esferas con superficie cerrada y vidriada. Esta perlita expandida y de poro cerrado se distingue por tener una superficie sinterizada cerrada, mediante la cual se reduce claramente la absorcion de agua, sin necesidad de recurrir a un agente hidrofobo.

Ya se ha propuesto utilizar perlita expandida de poro cerrado como medio aislante en placas de silicato de calcio y en el hormigon ligero.

El documento CN101585687 (A) muestra un material termoaislante refractario, compuesto por 80% en peso de componente A y 20% en peso del componente B, en donde el componente A esta compuesto por 18 a 22% en peso de cemento de aluminato, 2 a 5% en peso de yeso, 0,1 a 0,3% en peso de hidroxido de magnesio, 1 a 3% en peso de fibras de vidrio, 1,5 a 2,2% en peso de polvo de emulsion redispersable y 70 a 75% en peso de agua; y el componente B es perlita de celdas cerradas, con una densidad de 67 a 70 kg/m3.

El documento CN102850022 (Base de Datos WPI; Semana 201326; Thomson Scientific, Londres, GB; AN 2013- F39590 XP002740771 y CN 102850022 A) muestra un material termoaislante que contiene cemento como base. El material termoaislante basado en cemento, comprende, con respecto al peso, 20 a 30 partes de cemento Portland, 3 a 7 partes de partfculas de estireno; 5 a 15 partes de cenizas volatiles, 1 parte de cloruro de polialuminio, 3 a 5 partes de polvo de dioxido de silicio, 20 a 30 partes de cemento de aluminato refractario, 5 a 15 partes de fibras de carbono basado en poliacrilonitrilo, 5 a 15 partes en peso de fibras de carbono, 1 a 2 partes de dioxido de titanio, 1 a 2 partes de fluorosilicato sodico, 3 a 5 partes de perlita expandida de celdas cerradas, 5 a 10 partes de polvo de dispersion de latex, 1 parte de eter de celulosa, 1 parte de un amortiguador de la presion de agua, 1 a 5 partes de polvo de yeso calcinado y desulfurado, 1 a 5 partes de cuarzo, 3 a 5 partes en peso de calcio gris, 3 a 5 partes en peso de carbonato de calcio pesado, 3 a 5 partes de fibras de silicato de aluminio, 1 a 2 partes de partfculas de pizarra bituminosa y 1 a 2 partes de bentonita.

De los documentos WO 2011044604 A1, WO 2011044605 A1 y AT 509576 B1 se conocen espumas minerales que tienen propiedades termoaislantes y baja densidad. Estas espumas minerales poseen una parte importante de cemento de sulfato-aluminato, a traves de la que se puede alcanzar un rapido fraguado sin necesidad de tratar en autoclave, gracias a lo cual es posible simplificar la fabricacion y abaratar los costes. Con el uso del aglutinante de fraguado hidraulico descrito en esta memoria se obtiene, ademas, la ventaja de que la espuma mineral no se contrae o no lo hace de manera esencial durante el endurecimiento. Por medio de los poros de aire se logra, de

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hecho, un excelente aislamiento termico, si bien las placas fabricadas a partir de estas espumas tienen el inconveniente de que su superficie no es especialmente resistente frente a las sobrecargas mecanicas.

La mision fundamental de la invencion consiste en poner a disposicion una formulacion mejorada para la formacion de una placa mineral termoaislante, refractaria y transpirable, apta para la construccion, capaz de endurecerse rapidamente bajo condiciones ambientales normales, que tenga una densidad reducida y un adecuado valor de aislamiento termico, y que sea lo suficientemente estable para formar estructuras finas o que pueda ser utilizada tambien en la parte exterior de la construccion.

Para resolver la tarea, se propone poner a punto una formulacion que comprende una parte de un aglutinante mineral de endurecimiento rapido basado en un cemento de sulfato-aluminato, y una parte de perlita expandida de poro cerrado, en donde la formulacion contiene el aglutinante mineral en una proporcion seleccionada de un intervalo de 10 partes en peso a 70 partes en peso, el aglutinante mineral contiene el cemento de sulfato-aluminato en una proporcion seleccionada de un intervalo de 55 partes en peso a 85 partes en peso, y la perlita expandida es de celdas cerradas y esta contenida en la formulacion en una proporcion seleccionada de un intervalo de 20 partes en peso a 75 partes en peso.

En la perlita expandida de celdas cerradas usada segun la invencion, resulta especialmente ventajoso que esta, al contrario que las perlitas expandidas actuales, no este rellena con aire, sino que en el espacio hueco de la perlita expandida de celdas cerradas usada segun la invencion haya practicamente un vado. Por consiguiente, la perlita expandida de celdas cerradas se presenta en forma de cuerpos huecos casi esfericos que tienen vado el interior.

Preferiblemente, la perlita expandida de celdas cerradas tiene un tamano medio de partfcula de 0,01 a 1,0 mm.

Preferiblemente, la parte de perlita expandida de poros cerrados representa entre 30 y 75% en peso de la formulacion.

Preferiblemente, la perlita expandida presente como material a granel no contiene ninguna partfcula con un tamano menor que 10 pm; esto es conveniente porque en la fabricacion y el procesamiento no se libera ningun tipo de polvo fino capaz de penetrar en los pulmones o que pueda ser inhalado.

Preferiblemente, no se agregan a la formulacion aditivos en forma de fibra (por ejemplo, fibras de acero, vidrio, minerales o de material sintetico); esto es conveniente porque en la fabricacion y el procesamiento no se libera ningun tipo de polvo de fibra capaz de penetrar en los pulmones o que pueda ser inhalado.

Preferiblemente, el aglutinante mineral esta compuesto por un aglutinante de fraguado hidraulico, asf como de un sulfato, en donde el aglutinante de fraguado hidraulico esta formado por un cemento de sulfato-aluminato que comprende un componente de sulfato y un componente de aluminio, y se encuentra presente en una proporcion de al menos 50 partes en peso.

Preferiblemente, el aglutinante mineral esta compuesto por un cemento de sulfato-aluminato de calcio (CAS, cemento de sulfoaluminato, 4CaO.3Al2O3.SO3), un componente de sulfato, un componente formado por un silicato de aluminio, asf como por un oxido de calcio. La formulacion contiene el cemento de sulfato-aluminato en una proporcion seleccionada de un intervalo de 55 partes en peso a 85 partes en peso. Preferiblemente, la proporcion de cemento de sulfato-aluminato es de al menos 60 partes en peso y, en especial, de al menos 70 partes en peso. El componente de sulfato, es decir, el portador de sulfato, esta contenido en la formulacion en una proporcion tal que la formulacion contiene una proporcion de sulfato libre de entre 5 partes en peso y 15 partes en peso, en especial, de entre 7 partes en peso y 12 partes en peso. La formulacion contiene el silicato de aluminio en una proporcion tal que la fraccion de AhO3 libre es de entre 3 partes en peso y 30 partes en peso, en especial de entre 4 partes en peso y 20 partes en peso. El componente que suministra oxido de calcio, es decir, el portador de oxido de calcio, esta contenido en una proporcion tal que la fraccion de CaO es de entre 0,5 partes en peso y 2 partes en peso, en especial, de entre 0,7 partes en peso y 1,2 partes en peso.

Preferiblemente, el aglutinante mineral esta formado segun una de las formulaciones que se muestran en los documentos WO 2011044604 A1, WO 2011044605 A1 o AT 509576 B1. Por estas formulaciones se deben entender los componentes solidos de la formulacion para fabricar la espuma mineral, es decir, estan excluidos el agua y los componentes de espuma o formadores de espuma. Como aglutinante se puede utilizar, de manera especial, la mezcla seca de minerales del aislante termico GEOLYTH, de GEOLYTH Mineral Technologie GmbH.

Preferiblemente, a la formulacion se agrega una proporcion de agua de 1 a 75% para formar una suspension fluida, capaz de auto-endurecerse.

Preferiblemente, la suspension fluida, capaz de auto-endurecerse, se vierte en un molde para endurecerla y formar un elemento termoaislante, en especial, una placa termoaislante.

De manera especialmente preferida, la suspension fluida, capaz de auto-endurecerse, se comprime en el molde mediante una cubierta, de modo que la suspension fluida, capaz de auto-endurecerse, se estabiliza y se endurece a

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una presion de 10 a 500 bar para fabricar una placa termoaislante provista de una matriz mineral comprimida. En este caso, la suspension se comprime preferiblemente en un intervalo de 5 a 80% de su volumen original.

Preferiblemente, el molde tiene una forma compleja y/o una superficie detallada para fabricar un elemento termoaislante similar al estuco para ornamento de fachadas o como elemento de decoracion para interiores.

Preferiblemente, el elemento termoaislante fabricado segun la invencion tiene una densidad de 90 a 600 kg/m3 y, de forma especialmente preferida, menor que 350 kg/m3.

Preferiblemente, el elemento termoaislante fabricado segun la invencion tiene un Modulo E mayor que 3.000 kPa.

Preferiblemente, el elemento termoaislante fabricado segun la invencion tiene una resistencia a la compresion de 0,2 a 1,5 N/mm2, de acuerdo con la Norma EN 826, o una tension de compresion mayor de 200 kPa con 10% de deformacion por recalcado.

Preferiblemente, el elemento termoaislante fabricado segun la invencion tiene una conductividad termica A(i0tr) (Lambda tr™) de 0,040 a 0,08 W/mK.

Preferiblemente, el elemento termoaislante fabricado segun la invencion tiene un factor de aislamiento acustico RW (C; CTR) de 52 (-2; -6) dBa.

Preferiblemente, el elemento termoaislante fabricado segun la invencion tiene un coeficiente de resistencia a la difusion del vapor de agua de p < 2.

Preferiblemente, el elemento termoaislante fabricado segun la invencion esta provisto, al menos por una cara, de un recubrimiento hidrofobo. Al aplicar una placa termoaislante recubierta por una cara sobre una superficie tal como, en especial, la pared de una casa, la cara recubierta se debe aplicar en direccion contraria a la superficie. El elemento termoaislante con un recubrimiento hidrofobo se puede aplicar tanto en el lado interior del objeto o edificacion, en espacios huecos, como, especialmente, en el lado exterior del objeto o la edificacion.

Con respecto al estado de la tecnica, la formulacion segun la invencion presenta ventajas debidas al hecho de que todos los componentes proceden de materias de base minerales o biologicas puras.

De manera particular, con su utilizacion como material de construccion o aislante se obtienen las ventajas siguientes:

- construccion respetuosa con el medio ambiente y energeticamente eficiente;

- uso de materiales inocuos;

- optimo balance energetico global durante la fabricacion y el procesamiento, puesto que no requiere del uso de autoclave u otros procesos que consumen energfa;

- durante el procesamiento o la combustion, no se produce liberacion de sustancias toxicas;

- sustancias minerales puras;

- eliminacion inocua de desechos;

- buena absorcion acustica

- no combustible - clase de proteccion contra el fuego A1 segun la Norma DIN EN 13501-1.

En relacion con el estado de la tecnica, de la elevada proporcion de cemento de sulfato-aluminato se deriva la ventaja de que no se requiere ningun consumo adicional de energfa para el endurecimiento del producto terminado y que, debido a la alta estabilidad alcanzada y la reducida perdida, no es necesario agregar ninguna fibra que sirva de refuerzo tales como fibras de vidrio o fibras de materiales sinteticos.

Adicionalmente, debido a la resistencia hasta temperaturas mayores de 1.000° Celsius, resultan ventajosos el elevado coeficiente de aislamiento termico y las propiedades de resistencia a la combustion de primera clase. Ademas, existe la posibilidad de pigmentar con colorantes minerales, dotar a la superficie de diferentes mejoras y agregar las mas variadas sustancias.

La placa termoaislante segun la invencion presenta la ventaja, con respecto al estado de la tecnica, de que la totalidad de los valores caractensticos relativos a tecnica de construccion indican que se trata de un producto sostenible que, en comparacion con los productos derivados del petroleo, se distingue por un reducido consumo total de energfa, en donde el producto es de facil procesamiento, tiene una densidad de producto conforme a los requisitos del mercado y se puede desechar como residuo de construccion inocuo.

Los elementos termoaislantes segun la invencion son apropiados para el aislamiento tanto del calor como del fno.

Debido a las numerosas ventajas de la formulacion segun la invencion, o a las propiedades positivas de los productos fabricados a partir de la misma, existen multiples posibilidades ventajosas de aplicacion segun la invencion. Segun la invencion, la formulacion se puede utilizar para el aislamiento termico, el aislamiento bajo pavimentos y para la proteccion contra el fuego y/o los ruidos.

5 El uso para el aislamiento bajo pavimentos resulta especialmente ventajoso, dado que el material de construccion segun la invencion, ademas de buen aislamiento termico, absorbe muy bien tambien los ruidos, se endurece rapidamente por sf mismo, es estable tanto en forma como en dimensiones y posee una buena resistencia a la compresion.

Una aplicacion especialmente ventajosa adicional es el aislamiento de tubenas, dado que se puede fundir con 10 facilidad cualquier forma (por ejemplo, tubular) o que, debido al procesamiento sencillo y seguro (por aserrado, perforacion, etc.) es posible conseguir rapidamente la adaptacion a las condiciones locales.

Ademas de la utilizacion para fabricar elementos termoaislantes, la formulacion segun la invencion es adecuada tambien para rellenar espacios intermedios, por ejemplo, como material de relleno de las paredes de recipientes termicos tales como contenedores refrigerantes o recipientes refrigerados o termicos. En el caso de recipientes 15 termicos transportables, debido a su escaso peso, constituye tambien una alternativa ecologica y respetuosa con el medio ambiente frente a los materiales aislantes derivados del petroleo tales como el poliestireno expandido.

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REIVINDICACIONES

1. Formulacion para la fabricacion de un elemento aislante mineral refractario, que comprende un aglutinante mineral basado en cemento de sulfato-aluminato y un material a granel poroso, en forma de perlita expandida, caracterizada por que:

- la formulacion contiene el aglutinante mineral en una proporcion seleccionada de un intervalo de 10 partes en peso a 70 partes en peso,

- el aglutinante mineral contiene el cemento de sulfato-aluminato en una proporcion seleccionada de un intervalo de 55 partes en peso a 85 partes en peso,

- la perlita expandida es de celdas cerradas, en donde en el interior de los cuerpos huecos practicamente esfericos de las partfculas de perlita expandida de celdas cerradas existe vado,

- y la formulacion contiene la perlita expandida de celdas cerradas en una proporcion seleccionada de un intervalo de 20 partes en peso a 75 partes en peso.
2. Formulacion segun la reivindicacion 1, caracterizada por que el aglutinante mineral esta formado por cemento de sulfato-aluminato, al menos un componente de sulfato, al menos un silicato de aluminio, asf como por al menos un componente que suministra oxido de calcio, en donde el cemento de sulfato-aluminato esta presente en una proporcion seleccionada de un intervalo de 55 partes en peso a 85 partes en peso, el componente de sulfato esta presente en una proporcion tal que la fraccion de sulfato esta comprendida entre 5 partes en peso y 15 partes en peso, el silicato de aluminio esta presente en una proporcion tal que la fraccion de AhO3 es de entre 3 partes en peso y 30 partes en peso, y el componente que suministra oxido de calcio esta presente en una proporcion tal que la fraccion de CaO es de entre 0,5 partes en peso y 2 partes en peso.
3. Formulacion segun una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada por que la perlita expandida de poros cerrados tiene un tamano medio de partfcula de 0,01 a 1,0 mm.
4. Uso de la formulacion segun una de las reivindicaciones 1 a 3 para la fabricacion de una suspension fluida, capaz de auto-endurecerse, caracterizado por que a la formulacion se agrega agua.
5. Uso de la suspension fluida, capaz de auto-endurecerse, segun la reivindicacion 4, para la fabricacion de un elemento termoaislante refractario, caracterizado por que se vierte en un molde y se endurece dentro del mismo.
6. Uso de la suspension fluida, capaz de auto-endurecerse, segun las reivindicaciones 4 a 5, para la fabricacion de un elemento termoaislante refractario, caracterizado por que durante el endurecimiento, esta se comprime en el molde en un intervalo de 5 a 80% de su volumen original.
7. Uso de una formulacion segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que se utiliza como material de relleno termoaislante y refractario, sobre todo para espacios huecos o espacios intermedios.
8. Elemento termoaislante refractario, fabricado segun las reivindicaciones 5 y 6, con una formulacion segun las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que tiene una densidad de 90 a 600 kg/m3.
9. Elemento termoaislante refractario segun la reivindicacion 8, caracterizado por que tiene un modulo E mayor que 3.000 kPa.
10. Elemento termoaislante refractario segun una de las reivindicaciones 8 y 9, caracterizado por que tiene una resistencia a la compresion de 0,2 a 1,5 N/mm2, en conformidad con la Norma DIN EN 826.
11. Elemento termoaislante refractario segun una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado por que tiene una conductividad termica Lambda tr-10 de 0,040 a 0,08 W/mK.
12. Elemento termoaislante refractario segun una de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado por que por una cara esta recubierto con un agente hidrofobo.
13. Elemento termoaislante refractario segun una de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado por que es una placa termoaislante.
14. Elemento termoaislante refractario segun una de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado por que es un aislante para aplicar bajo el pavimento.
15. Elemento termoaislante refractario segun una de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado por que es un aislante de tubenas.