ES2867026T3 - Una composición para impregnar materiales para blindar contra los efectos de campos electromagnéticos alternos, su aplicación en recubrimientos/impregnaciones de matrices fibrosas y/o porosas y materiales que la contengan - Google Patents

Una composición para impregnar materiales para blindar contra los efectos de campos electromagnéticos alternos, su aplicación en recubrimientos/impregnaciones de matrices fibrosas y/o porosas y materiales que la contengan Download PDF

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Abstract

Una composición para impregnar materiales, haciéndolos capaces de proteger campos electromagnéticos alternos y que contiene una solución acuosa de sal que puede formar hidratos o una combinación de sales, de las cuales al menos una forma un hidrato, caracterizada porque contiene dispersión acrílica y/o estireno-acrílica y/o emulsión de silicona y tensioactivos y/o aditivos seleccionados de un grupo que contiene aluminosilicatos y silicatos y/o óxidos metálicos y metaloides, y la proporción en peso de sal hidratable: agua está en el rango de concentración de sal en solución saturada a 1:1.000, y la proporción de polímero: agua está en el rango de 1:1 a 1:2.000, y la proporción en peso de modificadores inorgánicos: agua está en el rango 1:0,5 hasta 1:1.000, mientras que el campo alterno está blindado al menos en el rango de 10-2 Hz a 106 Hz.

Description

DESCRIPCIÓN
Una composición para impregnar materiales para blindar contra los efectos de campos electromagnéticos alternos, su aplicación en recubrimientos/impregnaciones de matrices fibrosas y/o porosas y materiales que la contengan
[0001] La presente invención se refiere a una composición para la impregnación de otros materiales, lo que los hace capaces de blindaje contra los efectos de campos electromagnéticos alternos, incluyendo su uso en el revestimiento y la modificación de la construcción de materiales, muebles, textiles, prendas de vestir y otros materiales. La invención se puede aplicar en la industria de la construcción, para artículos domésticos, para revestir elementos estructurales de edificios y para blindar dispositivos eléctricos y electrónicos.
[0002] El desarrollo tecnológico de dispositivos electromecánicos, electrónicos, teletécnicos y TI, así como su aplicación en rápido crecimiento, requiere que analicemos el impacto de campos eléctrico (EF), magnético (MF) y electromagnético (CEM) sobre la salud humana. Las siguientes organizaciones están involucradas en el trabajo sobre el problema: OMS (Organización Mundial de la Salud), Comisión Europea: SALUD Y PROTECCIÓN DEL CONSUMIDOR, Comisión Internacional de Protección contra Radiaciones No Ionizantes e IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos). El análisis del estado de salud en los Estados Unidos durante el rápido proceso de electrificación en la década de 1940 indica que la radiación electromagnética contribuye más a las enfermedades de la civilización que el cambio real de estilo de vida [Medical Hypotheses 74 (2010) 337]. Como no podemos dejar de usar dispositivos eléctricos, la única solución es blindarlos. Los materiales clásicos para blindaje EF son materiales monofásicos de alta conductividad eléctrica (metales, carbono, polímeros conductores y sus combinaciones) basados en el efecto jaula de Faraday. Láminas y rejillas metálicas colocadas, dentro de un polímero o vidrio, polímeros conductores y materiales hechos de algodón y poliéster con hilos de acero inoxidable o plata de micras de diámetro entrelazados se aplican como protectores EF [IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility 30(1988)187; ibid 30(1988)282]. Estos tipos de soluciones se describen en la patente estadounidense US6028266 - Blindaje MF de baja frecuencia y US 6320123 - Blindaje EMF, así como para blindaje de cables eléctricos. Una solución novedosa es la aplicación de materiales multifase para formar compuestos para blindaje EMF, porque al adaptar las propiedades de las fases de los componentes, su relación peso/volumen y conectividad, se pueden obtener materiales con propiedades adecuadas a los requisitos de la aplicación prevista [J. Mater. Sci. 44 (2009) 3917; Progress Mater. Sci. 59 (2013) 183].
Muchas soluciones patentadas están relacionadas con compuestos de blindaje de campo electromagnético en el rango de frecuencia de GHz. Esta solución se describe, entre otras, en las siguientes patentes: US3599210, EP 0312333B1, FR 2695760A1, EP0420513B1, US5661484 y JP10013081. Existen otras invenciones para compuestos de blindaje EMF que tienen un amplio rango de Hz a GHz, como en la solicitud de patente internacional WO2002/40799A1, la patente de EE.UU. US6337125B1, la solicitud de patente internacional WO2003031722A1 y la patente de pulido PL203956. En la solicitud de patente internacional WO 2002/40799A1 se proporcionó un amplio rango de blindaje EMF (de Hz a GHz), donde el material de blindaje utilizó un compuesto basado en una matriz rellena con cementos, yeso o yeso combinado con varias cenizas, escoria, micro-sílice y piedra caliza (CaCO3 con aditivos) y componentes que reflejan/absorben la radiación electromagnética, como grafito exfoliado, grafito de electrodo, escamas de grafito, fibras de carbono, hollín, ferritas y carborundo (SiC). El material de protección contiene 1-6 capas de rejilla metálica y 0,5-60% p/p de limaduras de hierro. La patente de EE.UU. US6337125B1 presenta dispositivos y métodos para la producción de compuestos que absorben radiación electromagnética que permiten una mayor tasa de absorción y son más delgados y/o más ligeros que los utilizados anteriormente. Se trata de una combinación de materiales dieléctricos sintéticos, ya sea con un material magnético sintético u otro material con pérdidas magnéticas elevadas, de modo que la permitividad dieléctrica y la susceptibilidad magnética coincidan en el rango de frecuencia deseado. La banda de absorción de frecuencia es de 10 MHz a 10 GHz.
[0003] La solicitud de patente internacional WO2003/031722A1 muestra un compuesto compuesto por una capa adecuadamente seleccionada para reflejar ondas electromagnéticas y una capa absorbente que contiene fibras conductoras, por ejemplo fibras de carbono de longitudes elegidas para adaptarse a la banda de ondas electromagnéticas absorbidas.
[0004] La patente polaca PL203956B1 muestra un material de absorción de ondas electromagnéticas en una banda de frecuencias de unos pocos kHz a ~ 2 GHz como un nanocompuesto compuesto de rayas de caolinita de relativamente baja permitividad y capas de moléculas polares orgánicas de alta permitividad. Los paquetes de caolinita tienen <1 nm de espesor, mientras que una capa de 0,2 a 2 nm de moléculas orgánicas polares es de imidazol. Se trata de moléculas orgánicas polares intercaladas con caolinita.
[0005] La solicitud de patente china CN103755333 presenta un compuesto constituido por una matriz en forma de una silicona de espuma de goma llena de nanoferrite magnesio-bario-aluminio. En este caso, el absorbente de radiación es nanoferrita; sin embargo, no se especifica la frecuencia de blindaje del compuesto patentado.06
[0006] La solicitud PCT WO2010093270A1 describe una solución para la impregnación de materiales de blindaje de campo eléctrico de frecuencia radio y baja que consta de una solución acuosa de sal hidratada y/o mezclas de sales con habilidades de hidratación. El material de protección tiene una matriz que puede absorber fácilmente la solución acuosa del hidrato y se absorbe con la solución como se describe. La matriz se proporciona con poros y/o aberturas y/o capilaridad y se pasa a través de un baño que contiene una solución de impregnación (a temperatura ambiente).
[0007] La solicitud de patente polaca PL387274 presenta una solución acuosa para impregnar materiales a fin de protegerlos contra el campo electromagnético alterno con características de baja frecuencia. Se trata de un líquido que contiene una sal hidratable o una mezcla de sal del conjunto MgCl2, Na3PO4, CuSO4 y otras sales hidratables, mientras que la relación en peso de sal o mezcla de sal con agua está en el rango de 1:1 a 1:100, y con la adición opcional de un polímero de un grupo utilizado para aplicar acabados a textiles, especialmente acetato de poli(vinilo). La figura de la técnica anterior mostrada antes de la presente invención demuestra la absorción de un campo electromagnético utilizando un material de poliéster impregnado con una solución acuosa de MgCh:H2O en la proporción 1:20 con la adición de una dispersión de acetato de poli(vinilo).
[0008] Blindajes de campo electromagnético generalmente aplicados en el rango de baja frecuencia que utilizan materiales monofásicos de alta conductividad eléctrica que son pesados, caros y normalmente requieren conexión a tierra.
Además, la mayoría de los blindajes utilizan sistemas multifásicos: compuestos para blindar EMF en la banda de microondas o de pocos kHz a pocos GHz junto con compuestos con propiedades de blindaje específicas en el rango Hz
- GHz que también contienen mallas metálicas y relleno de hierro (por lo que requieren conexión a tierra). Continúa la búsqueda de un material capaz de proteger los campos electromagnéticos a partir de frecuencias bajas, es decir, de 10-2
Hz, a frecuencias de radio, es decir, hasta 106 Hz y superiores, en el orden de varios GHz, sin necesidad de conexión a tierra sin dejar de ser ligero y utilizable en varias formas: papel de aluminio, no tejido, yeso, pared o madera, e incluso podría proteger en humedades relativas bajas. Inesperadamente, todos los problemas anteriores fueron resueltos por la presente invención.
[0009] La invención presentada es una composición diseñada para impregnar otros materiales, haciendo así que sean capaces de proteger contra los efectos del campo electromagnético alterno. Contiene una solución acuosa de sal que puede formar hidratos o combinaciones de sales, de las cuales al menos una forma un hidrato, caracterizada por su contenido en una dispersión acrílica y/o estireno-acrílica y/o emulsión de silicona y tensioactivos y/o aditivos seleccionados de un grupo que contiene aluminosilicatos y silicatos y/o óxidos metálicos y metaloides, y la relación en peso de sal hidratable: agua está en el rango de concentración de sal en solución saturada a 1:1.000, y la relación de polímero: agua está en el rango de 1:1 a 1:2000, y modificadores inorgánicos: la relación en peso de agua está en el rango de 1:0,5 hasta 1:1.000, mientras que el campo alterno está protegido al menos en el rango de 10-2 Hz a 106 Hz. La composición según la invención se caracteriza preferiblemente por contener resinas, preferiblemente resina alquídica en un disolvente orgánico y resina epóxido en estado sólido o solución, resina de fenol formaldehído en etanol o resina de silicona en solución o suspensión. Los compuestos utilizados que pueden formar hidratos inorgánicos son: MgCh (MgCh6H2O), CaCl2 [CaCl2 H2O, CaCL-2H2O, CaCh6H2O], NaCO3 [NaCO3 H2O, NaCO3-7H2O, NaCO3'10H2O], LiCl [LiC LiCl8H2O] y otros. Como dispersiones poliméricas, se pueden utilizar dispersión acrílica, dispersión estireno-acrílica y emulsión de silicona. La invención puede usar como modificadores, agentes tensioactivos, es decir, antiespumantes como una emulsión de aceite de silicona, dispersantes tales como poliacrilato de sodio, emulsionantes activos aniónicos y potenciadores de la viscosidad tales como carboximetilcelulosa y óxido de poli(etileno). Como modificadores también se pueden utilizar los siguientes compuestos: silicato de magnesio básico [Mg3Si4O10(OH)2 - talco], silicato de aluminio básico [Al2Si2O5(OH)4 - caolinita, el componente principal del caolín] y aluminosilicatos en forma de bentonita, también como compuestos de calcio: polvo de cal [>90% CaCO3], polvo de dolomita [(Ca, Mg) (CO3)2], yeso [CaSO4-2H2O] y cemento Portland [3CaO SiO2 (50-65%), 2CaO SiO2 (-20%), 4CaOAhO3-Fe2O3 (-10% ) y 3CaOAhO3 (-10%)]. Es preferible cuando la relación en peso de sal hidratable: agua está en el rango de concentración de sal en solución saturada a 1:1.000, la relación de polímero: agua está en el rango de 1:1 a 1:2.000, mientras que la relación en peso de modificadores inorgánicos: agua está en el rango de 1:0,5 hasta 1.000. Igualmente preferible cuando se prepara en forma de gel que sea hermético al aire, se puede utilizar para proteger el campo electromagnético de alta frecuencia de hasta 3 GHz.
[0010] Otro objeto de la invención es el uso de la composición definida en el primer objeto para el recubrimiento/impregnación/matrices fibrosas y/o porosas, que después del secado obtienen propiedades de campo de blindaje electromagnético, preferible para recubrir o modificar materiales de construcción, muebles, textiles y de ropa. Los materiales de construcción preferibles de acuerdo con la invención son cebadores, cebadores de yeso/pintura, pinturas, morteros de yeso, laminados utilizados en construcciones que incluyen: membranas para techos, laminados de barrera de vapor con aplicación particular para techos y otras aplicaciones, laminados permeables al vapor, láminas revestidas con la solución de protección y textiles con propiedades de protección. La invención utiliza como materiales fibrosos celulosa, viscosa, poliéster y otros polímeros no tejidos, hilados y tejidos de punto, mientras que como materiales porosos se utilizan los siguientes: cemento, diferentes ladrillos, yeso, placa de yeso, placa de escayola, placa de cemento, OSB y materiales similares de diferentes nombres comerciales, madera, laminados y diversas membranas de techo permeables al vapor y barrera de vapor. Materiales impregnados con composición como no tejidos, materiales hilados o tejidos o material de construcción como cemento, yeso, placa de yeso/placa de escayola/placa de cemento, materiales cerámicos, ladrillos, bloques de silicato o madera forman una matriz compuesta, cuyos materiales absorbentes de campo electromagnético después del secado son unidos con agua en forma de micro y nanogotas atrapadas en la superficie de poros/nanoporos y granos modificadores en forma de agua de hidratación (conectada con sales que forman hidratos) y agua absorbida a granel (bentonita), así como partículas de polímero dispersas y modificador introducido partículas.
[0011] El tercer objeto de la invención es de blindaje del campo eléctrico para el material de construcción, mobiliario, textil o de ropa que se caracteriza en que contiene el material de componente definido en el primer objeto de la invención.
[0012] Una característica esencial de la invención es el desarrollo de la composición de blindaje para la impregnación de materiales fibrosos y/o porosos destinados al blindaje de campos electromagnéticos en la banda de baja frecuencia de 10-2 Hz hasta radio frecuencias, es decir, 106 Hz. La composición es una mezcla de: una solución acuosa de una o más sales capaces de formar hidratos, una dispersión polimérica (dispersión acrílica o estireno-acrílica o emulsión de silicona) y/o modificadores (agentes tensioactivos y/o silicatos y aluminosilicatos y/o compuestos de calcio solubles e insolubles en agua). Los materiales que contienen la composición según la invención, tales como materiales no tejidos, hilados o tejidos y/o materiales de construcción tales como cementos, placa de yeso/placa de escayola/placa de cemento, materiales cerámicos/ladrillos, bloques de silicato y/o madera son matrices compuestas de topología estadística, que, después de secarse, protege la radiación electromagnética. Las propiedades de blindaje de este compuesto están relacionadas con la absorción dieléctrica que surge de las pérdidas dieléctricas de todos los componentes del compuesto y con la polarización Maxwell-Wagner que ocurre en este compuesto relacionada con la diferencia entre la permitividad de la matriz y los rellenos, así como el agua atrapada y los modificadores. Al cambiar el tipo y la topología de la matriz, así como el tipo y la concentración de la sal hidratable, la concentración de la dispersión del polímero, el tipo y la concentración de modificadores, es posible ajustar la banda de frecuencia de blindaje para adaptarse a los requisitos de la aplicación.
[0013] Es preferible que la matriz tenga poros y/o ranuras y/o capilares. Preferiblemente una matriz compuesta perteneciente al grupo que contiene textiles, materiales tricotados, no tejidos, cerámica, madera, plásticos, materiales de construcción y varios sistemas de los mismos. Se produjeron compuestos de blindaje de campo electromagnético y se llevaron a cabo pruebas de blindaje de campo eléctrico para diferentes matrices porosas como cerámicas, no tejidos y materiales similares impregnados con soluciones de impregnación de diversas composiciones. Se estudió el efecto de la estructura y tipo de la matriz (como porosidad, peso, propiedades hidrófilas), así como el efecto de la temperatura y la humedad. Las pantallas fabricadas de acuerdo con la invención se pueden utilizar para la producción de diferentes tipos de pantallas para su uso en la construcción, como techos no tejidos, membranas para techos, ladrillos, tejas cerámicas, cemento, mortero y yeso, pintura, cebadores, masilla o pueden ser aplicados directamente a la pared de un edificio para proteger los organismos vivos y los dispositivos electrónicos contra el efecto de los campos electromagnéticos alternos. Los materiales de protección también se pueden utilizar directamente, por ejemplo, para enchufes eléctricos y cables eléctricos. Otra aplicación de la solución de impregnación es la producción de colchonetas enteras. Las pantallas con una matriz hecha de materiales no tejidos, hilados o tejidos se pueden usar también para la producción de ropa, sábanas, edredones, tiendas de campaña, sacos de dormir y almohadillas de espuma. La protección de la salud humana y los dispositivos electrónicos no agota los usos de la presente invención. La invención se puede utilizar para la protección de habitaciones y edificios contra la fuga de información electrónica, etc.
[0014] Los ejemplos de la invención se presentan en las figuras, donde la figura 1 presenta la dependencia de la parte real e imaginaria de la permitividad (£', e”) y pérdidas dieléctricas (tanó) en frecuencia para una pantalla de lámina producida en una línea de producción, la figura 2 presenta la dependencia de la eficiencia del blindaje con la frecuencia para varias pantallas, la figura 3 presenta una comparación de la dependencia de la eficiencia del blindaje con la frecuencia para una pantalla en forma de papel de aluminio de 12 mm de espesor y una pantalla que contiene gel y una solución acuosa de NH4Cl y MgCb con la adición de SiO2, la figura 4 presenta una comparación de la dependencia de la eficiencia de blindaje del componente eléctrico y magnético para una pantalla de gel a una frecuencia de 27 MHz, la figura 5 presenta una comparación de la dependencia de la eficiencia del blindaje con la frecuencia para una pantalla que contiene una solución acuosa de gel de NH4Cl y MgCb con la adición de SiO2 y una pantalla que contiene adicionalmente gel gellan, la Fig. 6 presenta una comparación de la dependencia de la eficiencia de blindaje SE del campo eléctrico determinada como SE = (E0-Ee)/E0 como porcentaje (E0 es la intensidad del campo eléctrico antes de la pantalla, Ee es la intensidad del campo eléctrico detrás de la pantalla) con la frecuencia para pantallas con una matriz en forma de lámina de polietileno (PE) con carbonato de calcio (CaCO3) impregnado con varias soluciones acuosas de sales hidratables con la adición de bentonita (la concentración porcentual especificada de aditivos está en porcentaje en peso), mientras que la Fig. 7 presenta una comparación del blindaje de la invención mostrada en la solicitud de patente PL387274 y la composición de acuerdo con la invención presentada con adiciones para ambientes de baja humedad.
Ejemplo 1
[0015] Con el fin de ilustrar las ventajas de la invención, su rendimiento se comparó con una solución conocida anterior. Como técnica anterior típica de la presente invención, a continuación se muestra la invención mostrada en la solicitud de patente PL387274, en la que se impregnó un textil hidrófilo hecho de poliéster con una solución de MgCb a una temperatura que no supere los 117°C para obtener una protección EF. La solución se preparó en la relación en peso MgCl2-6H2O:H2O igual a 1:20 con la adición de una dispersión de acetato de poli(vinilo) perteneciente al grupo de polímeros utilizados para la aplicación de acabados a los textiles con el fin de mantener el hidrato unido. Posteriormente, después de drenar, la tela se secó y se dejó que alcanzara la humedad ambiental, para que se produjera la separación del agua libre del material. Después del secado, la tela absorbió el componente eléctrico de las ondas electromagnéticas en la banda de baja frecuencia. La capacidad de protección del campo electromagnético se determinó utilizando un Maschek ESM-100. Se utilizó el generador C&C FG-220C como fuente del campo eléctrico alterno. Los resultados de medición de 101 a 5x104 Hz se presentan en la ilustración etiquetada como estado de la técnica que ilustra la dependencia de la frecuencia de la intensidad del campo electromagnético medida con un medidor de campo electromagnético para la tela modificada obtenida de acuerdo con el procedimiento descrito en el Ejemplo 1 colocado entre el medidor de campo y la antena conectada al generador (ver la curva con puntos de medición marcados con cuadrados y la medición de control sin tejido modificado con puntos de medición marcados con triángulos). La Fig. 7 presenta una comparación del blindaje de la invención mostrado en la solicitud de patente PL387274 y la composición según la invención presentada que contiene 2,2% de MgCb con la adición de una dispersión acrílica al 20% y sílice al 5% a una humedad relativa en el intervalo 25% a 37%.
[0016] Los ejemplos de la invención se presentan en las tablas y en la ilustración con figuras que presentan de los resultados de medición de eficiencia de blindaje. La tabla y la ilustración presentan los resultados de la medición de la eficiencia de blindaje (SE) SE = (E0-Ee)/E0 (E0 - intensidad del campo eléctrico delante de la pantalla, Ee - intensidad del campo eléctrico detrás de la pantalla) o la eficacia del blindaje en dB. Se impregnaron diferentes matrices con 16 g/m2 de diversas composiciones y luego, después de 24 h, se midió la eficacia de blindaje. El tiempo de secado de la matriz impregnada se eligió por ser excesivo, ya que a las 10 h no se observaron cambios en el SE. Los polímeros usados en estos ejemplos fueron dispersiones con una proporción de fase dispersa: agua de 1:1. La intensidad del campo electromagnético se midió a temperatura ambiente utilizando un medidor de campo electromagnético de Maschek Elektronik, ESM-1003D H/E en el rango de frecuencia de 5 Hz a 400 kHz. Se utilizó una antena de varilla conectada a un generador C&C FG-220C como fuente del campo eléctrico alterno. Para una tela no tejida de polipropileno impregnada con un material componente de protección, también se llevaron a cabo mediciones dieléctricas a temperatura ambiente usando un espectrómetro dieléctrico de banda ancha de Novocontrol GmbH en el rango de frecuencia de 10'2 a 107 Hz. En la Tabla 1 se presenta el aumento de la eficiencia de blindaje de una pared modelo hecha de una matriz (PE+CaCO3) después de la impregnación con varias soluciones de impregnación: una solución acuosa de MgCb, una mezcla de una solución acuosa de MgCb con una dispersión de PVA y una mezcla de una solución acuosa de MgCb con dispersión de PVA y varios modificadores. Los primeros cuatro resultados con una figura etiquetada como técnica anterior ilustran la invención mostrada en la solicitud de patente polaca PL387274. Dependiendo del modificador utilizado, hubo un aumento en la eficiencia de blindaje (SE) y una ampliación significativa del rango de frecuencia de blindaje hacia las frecuencias más altas en comparación con el estado de la técnica más cercano (véanse los resultados a partir del número 5 en la Tabla 1), mientras que la concentración del 20% de la dispersión agregada de PVA está cerca de la concentración óptima. Las posiciones adicionales de la Tabla 1 muestran el efecto de los modificadores: bentonita, aluminosilicato de sodio, caolín, blanco de titanio, sílice, talco, polvo de cal, polvo de dolomita, antiespumante (emulsión de aceite de silicona, dispersante (poliacrilato de sodio), alcohol poli(vinílico), carboximetilcelulosa y biocida (Kathon 886). La Tabla 1 presenta la eficiencia de blindaje SE de un campo eléctrico determinado como SE = (E0-Ee)/E0 como porcentaje (E0 es la intensidad del campo eléctrico frente a la pantalla, Ee es la fuerza de campo detrás de la pantalla) para una matriz en forma de una lámina de polietileno (PE) con carbonato de calcio (CaCO3) impregnado con una mezcla de una solución acuosa de MgCb con dispersión de PVA y varios modificadores (las concentraciones porcentuales especificadas de aditivos están en porcentaje en peso).
Tabla 1
Figure imgf000005_0001
(Continuación)
Figure imgf000006_0001
Ejemplo 2
[0017] Las pruebas realizadas fueron como en el Ejemplo 1, y el Ejemplo 2 ilustra las pruebas de eficiencia de blindaje EF dependiendo de la frecuencia para un blindaje en forma de matriz de lámina de polietileno con carbonato de calcio (CaCO3) impregnado con una mezcla de una solución acuosa de MgCh con dispersión acrílica y varios modificadores (Tabla 2 - Eficiencia de blindaje SE del campo eléctrico determinada como SE = (E0-Ee)/E0 como porcentaje (E0 es la intensidad del campo eléctrico frente a la pantalla, Ee es el campo eléctrico detrás de la pantalla) para una matriz en forma de lámina de polietileno (PE) con carbonato cálcico (CaCO3) impregnado con una mezcla de una solución acuosa de MgCl2 con dispersión acrílica y varios modificadores (las concentraciones porcentuales especificadas de aditivos están en porcentaje en peso).
Tabla 2
Figure imgf000006_0002
(Continuación)
Figure imgf000007_0001
Ejemplo 3
[0018] Las pruebas realizadas fueron como para el Ejemplo 1, y el Ejemplo 3 ilustra pruebas de eficacia de blindaje EF en función de la frecuencia para un escudo en forma de una matriz de lámina de polietileno con carbonato de calcio (CaCO3) impregnado con una mezcla de una solución acuosa de MgCb con dispersión de estireno-acrílico y varios modificadores (Tabla 3 - eficiencia de blindaje SE del campo eléctrico determinado como SE = (E0-Ee)/E0 como un porcentaje (E0 es la intensidad del campo eléctrico delante de la pantalla, Ee es la intensidad del campo eléctrico detrás de la pantalla) para una matriz en forma de lámina de polietileno (PE) con carbonato de calcio (CaCO3) impregnado con una mezcla de una solución acuosa de MgCb con dispersión de estireno-acrílico y varios modificadores (concentraciones de porcentaje especificado de aditivos son en porcentaje en peso).
Tabla 3
Figure imgf000007_0002
Ejemplo 4
[0019] Las pruebas realizadas fueron como para el Ejemplo 1, y el Ejemplo 4 ilustra pruebas de eficacia de blindaje EF en función de la frecuencia para un escudo en forma de una matriz de lámina de polietileno con carbonato de calcio (CaCO3) impregnado con una mezcla de una solución acuosa de MgCb con una emulsión de silicona y varios modificadores (Tabla 4 - eficiencia de blindaje SE de un campo eléctrico determinado como SE = (E0-Ee)/E0 como un porcentaje (E0 es la intensidad del campo eléctrico delante de la pantalla, Ee es la intensidad del campo eléctrico detrás de la pantalla) para una matriz en forma de lámina de polietileno (PE) con carbonato de calcio (CaCO3) impregnado con una mezcla de una solución acuosa de MgCb con emulsión de silicona y varios modificadores (las concentraciones porcentuales especificadas de aditivos están en porcentaje en peso).
Tabla 4
Figure imgf000008_0002
Ejemplo 5
[0020] Las pruebas realizadas fueron como para el Ejemplo 1, y el Ejemplo 5 ilustra pruebas de eficacia de blindaje EF en función de la frecuencia para un escudo en forma de una matriz de lámina de polietileno con carbonato de calcio (CaCO3) impregnada con una solución acuosa de MgCl2 y varios modificadores (Tabla 5 - eficiencia de blindaje SE de un campo eléctrico determinado como SE = (E0-Ee)/E0 como% (E0 es el campo eléctrico fuerza frente a la pantalla, Ee es la intensidad del campo eléctrico detrás de la pantalla) para una matriz en forma de lámina de polietileno (PE) con carbonato de calcio (CaCO3) impregnado con una solución acuosa de MgCh y varios modificadores (concentraciones porcentuales especificadas de aditivos están en porcentaje en peso).
Tabla 5
Figure imgf000008_0001
Ejemplo 6
[0021] Los ensayos se realizaron como para el Ejemplo 1, y el Ejemplo 6 ilustró resultados de pruebas de eficiencia de blindaje EF en función de la frecuencia para un escudo con una matriz en forma de lámina de polietileno (PE) con carbonato cálcico (CaCO3) impregnado con una solución acuosa de MgCl2 con diversos modificadores (Tabla 6). Eficiencia de blindaje SE de un campo eléctrico de varias frecuencias determinada como SE = (E0-Ee)/E0 como porcentaje (E0 es la intensidad del campo eléctrico frente a la pantalla, Ee es la intensidad del campo eléctrico detrás de la pantalla) para una matriz en forma de una lámina de polietileno (PE) con carbonato de calcio (CaCO3) impregnado con una solución acuosa de MgCh con varios modificadores (las concentraciones porcentuales especificadas de aditivos están en porcentaje en peso).
Tabla 6
Figure imgf000009_0001
[0022] En resumen se puede afirmar que es posible obtener escudos EF de alta eficiencia en una amplia gama de frecuencias de campo. Es muy eficaz utilizar una mezcla de una solución acuosa de MgCl2 con dispersión estireno-acrílica, que se debe agregar en cantidad de: ~ 90% (Tabla 3) y una emulsión de silicona, donde incluso la adición de fracción de un porcentaje está activa (Tabla 4). La eficacia del blindaje y el rango de frecuencia se incrementan mediante la adición de: modificadores, por ejemplo, de unas pocas a unas pocas docenas por ciento de bentonita, silicato de sodio y aluminio, blanco de titanio, polvo de cal y dolomita y talco. Posteriormente, como puede verse en los Ejemplos 1-7, las concentraciones óptimas de estos aditivos cuando se usa una solución acuosa de MgCl2 dependen tanto del tipo de matriz como del tipo de dispersión polimérica.
Ejemplo 7
[0023] Se añadieron los materiales de construcción flojos (aumentar el rango de blindaje) para polvo de cloruro de magnesio hexahidratado en la relación dada en la Tabla 7. Se utilizaron los siguientes materiales: yeso sintético, yeso natural, cemento, y cal apagada, y se tritura para obtener una mezcla de polvo homogénea. Se añadió agua a la mezcla para obtener una consistencia adecuada y la mezcla se usó para revestir una matriz de polipropileno no tejido de 25 g/m2 de peso básico. Después del secado, se obtuvo un blindaje EF y se llevaron a cabo mediciones de eficiencia de blindaje en el rango de frecuencia de 2 kHz - 400 kHz con los resultados dados en la Tabla 7 que ilustran la eficacia de blindaje SE de un campo eléctrico de varias frecuencias determinadas como SE = (E0 -Ee)/E0 como % (E0 es la intensidad del campo eléctrico frente a la pantalla, Ee es la intensidad del campo eléctrico detrás de la pantalla) para una pantalla preparada de acuerdo con la descripción anterior (las concentraciones porcentuales especificadas de aditivos están en porcentaje en peso).
Tabla 7
Figure imgf000009_0002
(Continuación)
Figure imgf000010_0001
Ejemplo 8
[0024] Una solución de la siguiente composición de impregnación: mezcla de una solución acuosa de 2,2% de MgCb con 20% de dispersión de PVA y 0,3% de adición de la bentonita era aplicado a materiales de construcción disponibles comercialmente en forma de:
a) placa de yeso,
b) pared de escayola,
c) placa OSB.
[0025] La eficacia de blindaje medida para tableros impregnados y secados se especifica en la Tabla 8, que muestra la disminución de la intensidad de campo eléctrico a la frecuencia de 50 Hz debido a los materiales de construcción disponibles en el mercado en la forma de placas, antes y después de la impregnación con una mezcla de 2,2% de MgCb de una solución acuosa con una 20% de dispersión de PVA y la adición de bentonita al 0,3%.
Tabla 8
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Ejemplo 9
[0026] Una lámina-escudo desarrollada para la protección de superficies grandes (dispositivos grandes, lugares de sueño) contra EF de baja frecuencia (hasta aprox. 20 kHz), producida en una línea de producción. Un no tejido de polipropileno de 25 g/m2 de peso básico se desenrolló continuamente de una paca colocada horizontalmente, se arrastró a través de un baño que contenía la solución de impregnación a temperatura ambiente, luego se prensó con una mangle y se secó a 95°C (durante 0,5 min a una distancia de 5 m) y se enrolló en rollo. El baño contenía una mezcla de una solución acuosa de 2,2% al MgCb con una dispersión de 20% de PVA con la adición de 0,5% de bentonita y 0,1 % de sílice. El peso básico del no tejido modificado aumentó en un 30% en comparación con el peso básico del no tejido. Posteriormente, la tela no tejida se sometió a otro tratamiento que implicó un empapado en caliente en ambos lados con una película de polietileno. Una hoja de pantalla de este tipo es impermeable al agua y se puede utilizar como aislamiento de tejados, debajo de los suelos y en las paredes. Las mediciones dieléctricas (Fig. 1) muestran que la lámina de pantalla obtenida exhibe pérdidas dieléctricas (tanó >1) en el rango de baja frecuencia de 10-2 Hz a 107 Hz. La dependencia de eficiencia de blindaje de la frecuencia para esta pantalla es presentada por la curva con puntos de datos en la Fig. 2.
Ejemplo 10
[0027] Un blindaje laminado fue desarrollado para la protección de superficies grandes contra campo electromagnético de baja frecuencia (hasta aprox. 20 kHz). Utilizando las siguientes sustancias: una mezcla de solución acuosa de 2,2% de MgCl2, 20% de dispersión de PVA y 30% de cola acrílica con la adición de 0,5% de bentonita y 0,1% de sílice. El pegamento se utilizó para unir dos capas de papel de aluminio y, después de secar a temperatura ambiente durante aprox. una semana, se obtuvo un laminado de protección EF. Las láminas estaban hechas de láminas de polietileno permeables al vapor con inclusiones de carbonato de calcio. La cantidad de cola utilizada fue de 16 g por 1 m2 de hoja. La dependencia de la eficiencia de blindaje EF para un laminado de este tipo en la frecuencia se presenta mediante la curva de la figura 2, con puntos de datos.
Ejemplo 11
[0028] La capa base de suelo de blindaje fue desarrollada para proteger las superficies grandes contra EF de baja frecuencia (hasta aprox 20 kHz), utilizando las siguientes sustancias: una mezcla de un 2,2% de solución acuosa de MgCl2, 20% de dispersión de PVA y 3% de cola acrílica con la adición de 0,5% de bentonita, 0,1% de sílice y 0,3% de caolín. El pegamento se pulverizó sobre capas de base de suelo XPS y se secó a 60°C con ventilación. La cantidad de cola utilizada fue de 5 g por 1 m2 de capa base. El material obtenido absorbe el componente eléctrico de EMF, que se muestra por la curva con puntos de datos en la Fig. 2.
Ejemplo 12
[0029] La pintura de blindaje se produjo usando las siguientes sustancias: una mezcla de un 2,2% de solución acuosa de MgCl2, 20% de dispersión de PVA y 0,4% de bentonita, 2% de caolín, 0,1% de sílice y 0,5% de agentes tensioactivos. La pintura de imprimación (16 g/m2) destinada a pintar paredes se aplicó con un rodillo de pintura sobre una lámina porosa de polietileno con inclusiones de carbonato cálcico que simulaba una pared. Después de secar la lámina pintada con el imprimador blinda EF de baja frecuencia, como se muestra en la Tabla 9 que presenta la eficiencia de blindaje SE de un campo eléctrico de varias frecuencias determinado como SE = (E0-Ee)/E0 como porcentaje (E0 es la intensidad de campo delante de la pantalla, Ee es la intensidad del campo eléctrico detrás de la pantalla) para una matriz en forma de lámina de polietileno (PE) con carbonato de calcio (CaCÜ3) pintado con imprimación protectora.
Tabla 9
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Ejemplo 13
[0030] Una pantalla de campo electromagnético de alta frecuencia de gel se desarrolló con el fin de proteger el equipo para resonancia magnética nuclear (RMN) y resonancia paramagnética de electrones (EPR). La pantalla utiliza un gel hermético encapsulado producido sobre una base acuosa con un 7% de sílice, un 5% de NH4Cl, un 5% de MgCh y un 1% de silicato de aluminio y sodio. La Figura 3 presenta las características de frecuencia de la eficiencia de atenuación del gel colocado entre dos láminas de cloruro de poli(vinilo) (PCV), entre las cuales se colocó un no tejido para mantener el grosor fijo de la pantalla. El espesor de la capa de gel fue de 1 mm. La Figura 3 presenta la eficiencia de blindaje a una frecuencia de 27 MHz para el mismo blindaje de gel.
Ejemplo 14
[0031] Una pantalla de campo electromagnético de alta frecuencia se desarrolló con el fin de proteger el equipo para resonancia magnética nuclear (RMN) y la resonancia paramagnética electrónica (EPR). La pantalla utiliza un gel hermético encapsulado producido en una base acuosa usando gellan, sílice, cloruro de amonio y cloruro de magnesio. La Figura 5 presenta las características de frecuencia de SE del gel con aditivos colocados entre la hoja de cloruro de poli(vinilo), entre los cuales se colocó un no tejido para mantener un espesor de pantalla fijo. El espesor de la capa de gel fue de 1 mm. Las tablas 10 y 11 presentan una comparación de la eficiencia de blindaje EF mediante una pantalla que utiliza la misma matriz con diferentes rellenos. La Tabla 10 compara la eficiencia de blindaje EF de 50 Hz de la pantalla usando una matriz en forma de una lámina de polietileno (PE) con carbonato de calcio (CaCÜ3) impregnado con varias soluciones de impregnación, mientras que la Tabla 11 presenta la eficiencia de blindaje de una tela no tejida de polipropileno impregnada con una solución acuosa de MgCl2 con varios modificadores en porcentaje.
Tabla 10
Figure imgf000011_0002
(Continuación)
Figure imgf000012_0002
Tabla 11
Figure imgf000012_0001
N° matriz (PE+CaCO3) 100 200 400 kHz kHz kHz kHz kHz kHz kHz kHz 1 Solución acuosa de 2,2% de MgCl2 (ac. s.) 84,4 68,7 54,8 40,5 25,0 14,1 8,1 5,3 (Continuación)
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Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Una composición para impregnar materiales, haciéndolos capaces de proteger campos electromagnéticos alternos y que contiene una solución acuosa de sal que puede formar hidratos o una combinación de sales, de las cuales al menos una forma un hidrato, caracterizada porque contiene dispersión acrílica y/o estireno-acrílica y/o emulsión de silicona y tensioactivos y/o aditivos seleccionados de un grupo que contiene aluminosilicatos y silicatos y/o óxidos metálicos y metaloides, y la proporción en peso de sal hidratable: agua está en el rango de concentración de sal en solución saturada a 1:1.000, y la proporción de polímero: agua está en el rango de 1:1 a 1:2.000, y la proporción en peso de modificadores inorgánicos: agua está en el rango 1:0,5 hasta 1:1.000, mientras que el campo alterno está blindado al menos en el rango de 10-2 Hz a 106 Hz.
2. Composición según la reivindicación 1, caracterizada porque contiene resinas, preferiblemente resina alquídica en disolvente orgánico y resina epóxido en estado sólido o solución, resina de fenol formaldehído en etanol o resina de silicona en solución o suspensión.
3. La composición de la reivindicación 1, caracterizada porque cuando se prepara en forma de gel que es hermético al aire, se puede usar para proteger un campo electromagnético de alta frecuencia de hasta 3 GHz.
4. Uso de la composición definida en las reivindicaciones 1 a 3 para revestir/impregnar matrices fibrosas y/o porosas, que tras el secado obtienen propiedades de blindaje de campos electromagnéticos, preferibles para revestir o modificar materiales de construcción, muebles, textiles y confección.
5. El uso de la reivindicación 4, caracterizado porque los materiales de construcción son imprimaciones, imprimaciones de yeso/pintura, pinturas, morteros de enlucido, laminados utilizados en construcciones que incluyen: membranas para techos, laminados de barrera de vapor con aplicación particular para techos y otras aplicaciones, permeables al vapor laminados, láminas recubiertas con solución de protección y textiles con propiedades de protección.
6. Material de construcción con blindaje de campo electromagnético, mobiliario y material textil o de confección caracterizado porque contiene la composición definida en la reivindicación 1.
ES15828518T 2014-12-10 2015-11-24 Una composición para impregnar materiales para blindar contra los efectos de campos electromagnéticos alternos, su aplicación en recubrimientos/impregnaciones de matrices fibrosas y/o porosas y materiales que la contengan Active ES2867026T3 (es)

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