ARENISCA POLIMERICA.

Arenisca polimérica que comprende una mezcla de minerales, un cementante o ligante y opcionalmente un tinte.

La invención también se refiere a su procedimiento de obtención y a sus usos

Arenisca polimérica.

La presente invención se refiere a una arenisca fabricada de forma artificial que comprende una mezcla de minerales (que va a depender del tipo de arenisca natural que se desee obtener), de un cementante o ligante que se puede seleccionar preferiblemente de una resina polimérica y opcionalmente de un tinte. También se refiere a su método de obtención (reconstitución de la arenisca natural), y usos de la misma.

Estado de la técnica anterior

La arenisca es una roca detrítica fundamentalmente formada por granos de cuarzo, feldespatos, minerales accesorios y fragmentos de roca más o menos compactados en una matriz de naturaleza silícea, calcárea, ferruginosa o arcillosa. De ahí la existencia de areniscas silíceas, areniscas carbonatadas, areniscas férricas y areniscas arcillosas.

Son rocas sedimentarias clásticas. Principalmente se componen de partículas (=clastos) pequeñas de cuarzo.

Se han desarrollados compuestos poliméricos destinados a la mejora del hormigón, el acero o para decoración (encimeras y baldosas poliméricas-compactos tipo Silestone, Mármol Compact, etc.). Finestone desarrolló unas laminas con apariencia y textura exacta de arenisca, Ytterstone, que solo sirven como recubrimiento decorativo de un soporte (como el papel de las paredes) y que sus problemas con la humedad les restringen el campo de aplicación, sin poder hacer fachadas ventiladas ni poder ser sistemas soporte, es decir, debido a sus características poco adecuadas al envejecimiento en exteriores.

Explicación de la invención

Los autores de la presente invención han encontrado un patrón que han denominado "Orden Matriz", que es el ordenamiento tridimensional de los planos de areniscas superpuestos y que son factibles para su reproducción o reconstrucción.

Mediante el procedimiento de la presente invención se pueden reproducir areniscas naturales de todo tipo, a escala industrial, con las consiguientes ventajas asociadas con su comercialización posterior y, además, las areniscas poliméricas obtenidas mediante el procedimiento de la invención poseen unas propiedades físicas mejoradas respecto a las areniscas naturales.

El procedimiento de la invención busca la elaboración artificial de piedra arenisca natural, de este modo se podrá reproducir la piedra arenisca con un reordenamiento de minerales y mejorarla hasta el punto de sobrepasar las características técnicas de cualquier piedra natural conocida en el estado de técnica.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona una arenisca polimérica que comprende una mezcla de minerales y un cementante o ligante.

Se entiende por "Arenisca Polimérica" a una arenisca obtenida mediante la reconstitución de una arenisca natural cambiando su matriz por un polímero. La estructura de estos materiales es lo que confiere al conglomerado sus características macrocóspicas.

La mezcla de minerales dependerá del tipo de arenisca natural que se desee reproducir.

En una realización preferida, la arenisca polimérica además comprende un tinte o colorante. Preferiblemente los tintes son óxidos metálicos, no metálicos o mezclas de óxidos, estos son elementos que se disuelven en la base del ligante o cementante y dependerán de la naturaleza del ligante. Así, pueden ser tintes sólidos para materiales cementosos (como por ejemplo óxidos de metales) ó concentrados de color en pasta para resinas de polímeros.

La mezcla mineralógica se puede selecciona del grupo que comprende cuarzo, feldespatos, hematites, filosilicatos, minerales accesorios ó fragmentos de roca.

Cada mineral tiene una composición y disposición de los átomos única que les caracteriza. Además pueden ser sustancias sólidas amorfas o cristalinas determinada por su génesis.

Así, la sílice, o cuarzo, tiene la formula química SiO₂, correspondiente al anhídrido de ácido caracterizado por su gran estabilidad química, dureza media de 7 y polimorfismo (habilidad que presenta una sustancia química para cristalizar en diferentes estructuras).

Los polimorfos se obtienen dependiendo de las condiciones de formación:

- A temperatura constante, un aumento de presión favorece la formación de estructuras de mayor densidad.

- A presión constante, un aumento de la temperatura favorece la formación de estructuras de menor densidad.

Cada mineral de SiO₂ puede sufrir transformaciones polimórficas según varía la presión o la temperatura. El cuarzo, la tridimita y la cristobalita poseen estructuras de alta y baja temperatura produciéndose el paso de una conformación a otra de forma rápida y reversible, con temperaturas de inversión bien definidas y sin que se produzca la rotura química de enlaces. Diagrama de transición de la sílice:

Este rango de temperaturas y presiones corresponde a diferentes niveles de la corteza terrestre y parte del manto. Además el origen puede ser magmático, sedimentario o metamórfico. Por cristalización magmática, se forma a temperaturas bajas, después de la formación de plagioclasas, feldespatos potásicos y zeolitas. Por sedimentación, se forman las rocas sedimentarias clásticas que pueden presentar cemento entre la unión de los granos detríticos.

La estructura cristalina del cuarzo está construida por tetraedros elementales de SiO₂, donde el átomo de oxígeno se encuentra formando las esquinas, y el silicio se sitúa en el centro del tetraedro.

El átomo de silicio se rodea de cuatro átomos de oxígeno, y cada átomo de oxígeno esta unido por dos átomos de silicio, de esta forma se obtiene que la razón 4O:2Si es 2, de ahí se obtiene que la fórmula es: SiO₂. Estos tetraedros se encuentran torsionados formando una estructura en espiral que se repite cada 3 tetraedros.

De manera que las diferentes simetrías de la SiO₂ se deben a pequeñas diferencias en el ángulo de torsión de un tetraedro respecto al siguiente.

La espiral abierta de la forma cuarzo-ß de tetraedros se repite en la celda cristalina formando bipirámides, y en definitiva, un cuarzo de menor peso específico.

Por debajo de 573ºC cristaliza en el sistema trigonal el cuarzo-a, formando cristales trigonales de hábito columnar. La espiral se encuentra más cerrada, formando maclas más densas.

Por otro lado, los feldespatos son silicatos formados por redes tetraédricas de grupos SiO₂ en la que algunas posiciones del Si son reemplazadas por el Al, y los huecos de la red son ocupados por cationes como Na, K ó Ca para compensar la carga negativa de la red silicatada.

Estos minerales se constituyen con altas temperaturas en la que se forman estructuras más desordenadas que las que se originan durante el descenso de las temperaturas; como es el caso de los polimorfos sandina, formada en altas temperaturas, la ortoclasa que se genera a temperaturas medias, y la microclina en bajas temperaturas. Los minerales de este grupo presentan la siguiente formula molecular AM₄O₈. Donde: A puede ser Ba, Ca, K, Na, NH₄, Sr y M puede ser Al, B, Si.

La clasificación de los feldespatos responde a un diagrama de fases triangular, con las composiciones límite de la ortoclasa (KAlSi₃O₈), albita (NaAlSi₃O₈) y anortita (CaAl₂SiO₈) (ver Fig. 1).

Entendemos por "minerales accesorios" a minerales que se encuentran en areniscas y su presencia suele ser inferior al 2%. En este grupo están las micas, arcillas y minerales pesados.

Las micas son aluminosilicatos hidratados que cristalizan en láminas y granos gruesos, como moscovita y biotita. Su estabilidad se ve afectada con temperaturas y humedad elevada.

Las arcillas tienen la misma estructura de aluminosilicato hidratado en granos finos y constituyen la matriz. Se encuentran, por ejemplo, el caolín, montmorillonita, clorita y láminas mezcladas.

Los minerales pesados pueden ser, por ejemplo, rutilo, apatito, turmalina, magnesita, etc.

En una realización preferida estos minerales accesorios se seleccionan del grupo que comprende turmalina, circón, clinocloro...

1. Arenisca polimérica que comprende: