ELEMENTO AISLANTE MINERAL Y MÉTODO PARA SU FABRICACIÓN.

Elemento aislante mineral, soplado con aluminio, en particular una placa aislante que comprende hidratos de silicato cálcico como una estructura y poros soplados rodeados por la estructura,

que se caracteriza por que más del 40% en volumen, en particular más del 50% en volumen de los poros soplados tiene un diámetro inferior a 1 mm y más del 75% en volumen, en especial más del 85% en volumen de los poros soplados tiene un diámetro inferior a 2 mm, la porosidad total es del 90 al 98% en volumen, del 80 al 90% en volumen, en particular del 83 al 87% en volumen de la porosidad total que consta de poros soplados, y por que la conductividad térmica λ10dr es inferior a 0,045 W/mK

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La invención se refiere a un elemento aislante mineral soplado con aluminio, como una placa aislante, a una viga aislante o bien a cualquier otra forma espacial, incluso como material a granel, con hidratos de silicato de calcio como fases minerales de la estructura que forman resistencia. La invención se refiere además a un método para la fabricación del elemento aislante.

En la fabricación de elementos aislantes minerales se pretende una conductividad térmica baja (CT) y una densidad en bruto baja y al mismo tiempo una resistencia mecánica relativamente elevada.

La DE 101 31 360 A1 describe un método para la fabricación de placas aislantes de hormigón celular con aluminio en forma de pasta como formador de poros, donde por ejemplo se alcanzan densidades en bruto entre 100 y 120 kg/m3 para una conductividad térmica de λ = 0,045 W/mK y una resistencia a la presión de 0,5 N/mm2.

En el soplado con aluminio, por ejemplo en forma de polvo o pasta de aluminio se crean poros soplados abocinados de forma diferente en la materia recién fundida con una distancia decreciente respecto a la superficie por la presión hidrostática decreciente. La distribución de la porosidad en los elementos aislantes obtenidos no será homogénea. Los poros más grandes impiden que se alcancen conductividades térmicas inferiores a, por ejemplo, 0,045 W/mK.

Además se obtienen unos poros soplados relativamente grandes de manera que no se alcanzan unas conductividades térmicas bajas.

El cometido de la presente invención es crear un elemento aislante mineral soplado con aluminio ligado a hidratos de silicato cálcico de una conductividad térmica baja inferior a 0,045 W/mK y una resistencia elevada para densidades en bruto bajas, en particular de un coste económico, así como un método para su fabricación.

Este cometido se resuelve con las características de la reivindicación 1 o bien 13. Las configuraciones preferidas de la invención se han descrito en las subreivindicaciones pertinentes.

Para resolver este cometido se ha intentado inicialmente que se puedan formar pequeños poros mediante el empleo de partículas finas de aluminio como por ejemplo en una pasta o en forma de un polvo. Sin embargo se ha demostrado que las partículas de aluminio más finas se aglomeran intensamente con agua antes de reaccionar formando burbujas de hidrógeno, lo que conduce a poros todavía más grandes que en el empleo de partículas de aluminio del tamaño de granulación que habitualmente se emplea.

La invención ha iniciado por ello un camino nuevo no comprensible en el cual al emplear partículas de aluminio en general en forma de placas de una finura convencional, se inhibe la formación de burbujas y/o se procura con ello que las partículas de aluminio no se aglomeren con las partículas de sólido de la suspensión de materia fresca en contacto con ellas. De este modo se forman poros soplados más pequeños que en el método conforme a la técnica, por lo que se pueden lograr conductividades térmicas inferiores, y además se puede disponer de densidades a granel inferiores con buena resistencia.

De acuerdo con todo esto la invención prevé el empleo de medios o agentes que desarrollen poros soplados pequeños, por ejemplo, de manera que se cree una afinidad de las partículas de aluminio hacia la superficie de partículas sólidas en la suspensión de materia nueva y se produzca un cierto enlace. Se pueden emplear además agentes desaglomerantes en lo que se refiere a las partículas de aluminio. De forma sorprendente se inhibe o evita la formación de poros soplados y todo ello de manera que la distinta presión hidrostática que existe en una suspensión no influye para nada. Los agentes se conocerán en el ámbito de la invención como “inhibidores de poros soplados”.

La formación pretendida de poros soplados relativamente pequeños de un tamaño uniforme da un resultado muy bueno en el empleo de los llamados polisiloxanos tetrafuncionales. Estos polisiloxanos se han descrito, por ejemplo, en la EP 186847 B1. Se trata de una resina alquílica de silicona con grupos alcoxi, que contiene polidimetilsiloxano aminofuncional. Contiene además de las cadenas de polidimetilsiloxano típicas para los siloxanos incluso grupos trimetoxi y tetraetoxi en silicio y presenta en un estado reaccionado una estructura que es adecuada para la yuxtaposición a superficies sólidas de silicatos. Contiene además de grupos tetrafuncionales también grupos di- y trifuncionales. El producto empleado preferiblemente en el ámbito de la invención es el producto SMK 1311, por ejemplo, Wacker BS SMK 1311 de la empresa Wacker Chemie, GmbH en Burghausen, que es especialmente activo como producto que contiene polisiloxano tetrafuncional para la formación conforme a la invención de pequeñas burbujas de gas de las piezas de aluminio. Los compuestos del tipo descrito se denominan a continuación de forma abreviada como “polisiloxano tetrafuncional”.

Su aplicación hasta el momento ha sido, por ejemplo, para actuar como repelente al agua en muestras de hormigón celular, yeso, pintura diluida en agua, como agente dispersante en la polimerización de monómeros, así como en aplicaciones en las cuales se pueden emplear compuestos orgánicos de silicio en una forma diluida con agua.

En las fórmulas convencionales de placas aislantes que se diferencian claramente de las fórmulas de hormigón celular, los polisiloxanos tetrafuncionales desarrollan otras propiedades totalmente evidentes en comparación con las propiedades ya conocidas. En las mezclas recientes de placas aislantes los polisiloxanos tetrafuncionales desarrollan la propiedad, de hacer que se formen burbujas relativamente pequeñas, que posiblemente se depositarán sobre las superficies de partículas minerales y crearán una afinidad de la superficie de las partículas hacia las partículas de aluminio.

El experto sabe del gran número de polisiloxanos mencionados en la EP-PS 186847 B1, en particular en combinación con los compuestos adicionales allí mencionados, como sales de ácidos orgánicos o inorgánicos solubles en agua así como compuestos de silicio orgánicos con nitrógeno básico, que se seleccionan mediante una comprobación simple, los cuales son los más adecuados para la inhibición de la formación de burbujas o bien para la posible formación de una afinidad de las superficies de partículas minerales hacia el aluminio metalizado.

El experto hallará o localizará otros medios o agentes que actúen sobre las partículas de aluminio del modo correspondiente en base a la teoría de la presente invención, que impidan y/o eviten la formación de burbujas o poros soplados en la reacción de las partículas de aluminio o bien de los pequeños aglomerados de partículas de aluminio relativamente presentes en los productos de aluminio utilizados convencionalmente, con agua.

Con el método conforme a la invención se pueden fabricar elementos aislantes minerales enlazados a hidratos de silicato cálcico con una densidad bruta entre 75 y 110 kg/m3, utilizando aluminio finamente dividido, en particular en forma de la pasta de aluminio empleada convencionalmente y ya conocida como agente poroso, donde más del 40% en volumen, en particular más del 50% en volumen de los poros soplados tienen un diámetro inferior a 1,0 mm y más del 75% en volumen, en particular más del 85% en volumen tienen un diámetro inferior a 2,0 mm, en particular para una porosidad total del 90 al 98% en volumen, en particular del 95 al 97% en volumen. Para ello se emplearán partículas de aluminio en forma de placa, por ejemplo, en la pasta, de una finura convencional, por ejemplo con un valor d50 de 32 hasta 35 µm.

En la ejecución del método conforme a la invención se mezclan, por ejemplo, para la obtención de una mezcla nueva para los elementos aislantes:

- Agua

- al menos un componente aglutinante hidráulico, por ejemplo cemento de Portland

- al menos un componente de SiO2 capaz de reaccionar, por ejemplo, polvo de cuarzo

- al menos un componente de CaO capaz de reaccionar, por ejemplo, cal viva y/o hidrato de cal

- al menos un soporte de sulfato, por ejemplo, yeso o anhidrita

- al menos un aluminio fino en forma de placas, en particular pasta y/o polvo de aluminio

- al menos un medio o agente inhibidor de los poros soplados, así como

- si fuera preciso los aditivos convencionales, como polvo de piedra caliza, cenizas... [Seguir leyendo]

1. Elemento aislante mineral, soplado con aluminio, en particular una placa aislante que comprende hidratos de silicato cálcico como una estructura y poros soplados rodeados por la estructura, que se caracteriza por que más del 40% en volumen, en particular más del 50% en volumen de los poros soplados tiene un diámetro inferior a 1 mm y más del 75% en volumen, en especial más del 85% en volumen de los poros soplados tiene un diámetro inferior a 2 mm, la porosidad total es del 90 al 98% en volumen, del 80 al 90% en volumen, en particular del 83 al 87% en volumen de la porosidad total que consta de poros soplados, y por que la conductividad térmica λ10dr es inferior a 0,045 W/mK

2. Elemento aislante conforme a la reivindicación 1, que se caracteriza por que la conductividad térmica λ10tr se encuentra entre 0,042 y 0,045 W/mK.

3. Elemento aislante conforme a la reivindicación 1, que se caracteriza por que la conductividad térmica λ10tr es inferior a 0,042 W/mK.

4. Elemento aislante conforme a una o más de las reivindicaciones 1 a 3, que se caracteriza por que la densidad a granel es de 75 a 100 kg/m3

5. Elemento aislante conforme a una o más de las reivindicaciones 1 a 4, que se caracteriza por que contiene una piedra molida, en particular piedra caliza molida.

6. Elemento aislante conforme a la reivindicación 5, que se caracteriza por que el contenido en piedra molida

o polvo de roca es de hasta un 30% en peso, en particular entre el 15 y el 25% en peso.

7. Elemento aislante conforme a la reivindicación 5 y/o 6, que se caracteriza por que el polvo de roca presenta una finura de 2000 hasta 5000 cm2/g.

8. Elemento aislante conforme a una o más de las reivindicaciones 1 a 7, que se caracteriza por que la resistencia a la presión se sitúa entre 0,20 y 0,41 N/mm2.

9. Elemento aislante conforme a una o más de las reivindicaciones 1 a 8, que se caracteriza por que la fase principal mineral de la estructura es Tobermorita.

10. Elemento aislante conforme a una o más de las reivindicaciones 1, y 3 hasta 9 sin referencia a la reivindicación 2, que se caracteriza por que la conductividad térmica λ10dr para una densidad bruta de 90 kg/m3 hasta 110 kg/m3, en particular de 100 a 105 kg/m3, se encuentra entre 0,040 y 0,041 W/mK.

11. Elemento aislante conforme a una o más de las reivindicaciones 1, y 3 hasta 9 sin referencia a la reivindicación 2, que se caracteriza por que la conductividad térmica λ10dr para una densidad bruta de 80 kg/m3 hasta 90 kg/m3, en particular de 83 a 86 kg/m3, se encuentra entre 0,038 y 0,039 W/mK.

12. Elemento aislante conforme a una o más de las reivindicaciones 1 hasta 11, que se caracteriza por que contiene polisiloxano tetrafuncional,

13. Método para fabricar elementos aislantes minerales enlazados a hidratos de silicato cálcico conforme a una

o más de las reivindicaciones 1 hasta 12, donde una mezcla que contiene agua, al menos un componente reactivo de SiO2, en particular harina o polvo de cuarzo, al menos un componente aglutinante hidráulico, en particular cemento de Portland, al menos un componente reactivo CaO, en particular cal viva o cal hidratada, al menos un componente SO3, en particular yeso y/o anhidrita, así como aditivos convencionales, como polvo de roca, en particular de una finura convencional y/o otros aditivos inertes o puzolánicos, como cenizas volátiles, polvo de hormigón soplado, harina o polvo de placas aislantes o similares, y si fuera preciso aditivos convencionales con aluminio triturado finamente de finura convencional, se permite que se expanda para desarrollar poros, opcionalmente cortada, y que se endurezca hidrotérmicamente, se caracteriza por que se utiliza aluminio en forma de placa finamente dividido en forma de polvo o de pasta, y se utiliza un agente que inhibe el desarrollo de los poros soplados y/o influye en el desarrollo de pequeños poros soplados antes de la adición de aluminio, de manera que dicho agente está presente en forma de un agente que contiene un polisiloxano tetrafuncional o bien en forma de un polisiloxano tetrafuncional

14. Método conforme a la reivindicación 13, que se caracteriza por que el inhibidor de poros soplados se añade antes o durante la adición del componente aglutinante hidráulico.

15. Método conforme a la reivindicación 13 y/o 14, que se caracteriza por que el siloxano tetrafuncional se añade a la mezcla en cantidades de 0,1 hasta 0,4% en peso, en particular de 0,2 hasta 0,3% en peso respecto al contenido en sólido de la mezcla.

16. Método conforme a una o varias de las reivindicaciones 13 hasta 15, que se caracteriza por que a la mezcla se añade piedra caliza molida como piedra molida

17. Método conforme a una o varias de las reivindicaciones 13 hasta 16, que se caracteriza por que se emplea piedra molida que presenta una finura de 2000 hasta 5000 cm2/g

18. Método conforme a una o varias de las reivindicaciones 13 hasta 17, que se caracteriza por que se sustituye una parte de polvo de cuarzo por piedra molida

19. Método conforme a la reivindicación 18, que se caracteriza por que el cociente de CaO que es reactivo en particular durante el curado hidrotérmico a SiO2, que es reactivo en particular durante el curado hidrotérmico, se ajusta de manera que se forma tobermorita como la fase mineral principal durante el curado hidrotérmico.

20. Método conforme a una o varias de las reivindicaciones 13 a 19, que se caracteriza por que se utiliza un componente reactivo de SiO2, que tiene una finura de 5000 a 12000 cm2 /g, en particular de 8000 a 11000 cm2 /g.

21. Método conforme a una o varias de las reivindicaciones 13 a 20 que se caracteriza por que se utiliza un componente aglutinante hidráulico que tiene una finura de 2000 a 5000 cm2 /g.

22. Método conforme a una o varias de las reivindicaciones 13 a 21, que se caracteriza por que, en base al contenido de sólidos se añaden a la mezcla de un 15 a un 45% en peso, en particular de un 20 a un 40% en peso de componente de SiO2, en base al equivalente de SiO2 , hasta un 30% en peso, en particular de un 15 a un 25% en peso de piedra molida y/o de filtros inertes o pozolánicos, 30 a un 50% en peso, en particular 35 a un 45% en peso de componente ligante hidráulico, 5 a un 15% en peso, en particular 8 a un 12% en peso de componente de Cao, en base al equivalente de CaO, y de un 3 a un 7% en peso, en particular de un 4 a un 6% en peso del componente SO3, en base al equivalente de SO3, y también de un 0 a un 1% en peso de las mezclas.

23. Método conforme a una o varias de las reivindicaciones 13 a 22, que se caracteriza por que, el aluminio finamente dividido se añade en cantidades del 0,5 al 1% en peso, en particular del 0,6 al 0,7% en peso en base al contenido en sólidos de la mezcla.

24. Método conforme a una o varias de las reivindicaciones 13 a 23, que se caracteriza por que, se utiliza el aluminio finamente dividido que tiene un valor d50 de 32 a 35 µm.

25. Método conforme a una o varias de las reivindicaciones 13 a 24, que se caracteriza por que, un constituyente mineral de la mezcla que no es un ligante hidráulico se mezcla con el inhibidor de poros soplados previamente a su adición a la mezcla.

26. Método conforme a una o varias de las reivindicaciones 13 a 25, que se caracteriza por que, el agua se añade a la mezcla en tal cantidad que se establece un cociente agua/sólidos de 1,2 a 1,5 , en particular de 1,3 a 1,4.

27. Método conforme a una o varias de las reivindicaciones 13 a 26, que se caracteriza por que, la mezcla se vierte en un molde de fundición y después de ajustarla para formar un bloque que tenga suficiente resistencia, se corta opcionalmente en elementos individuales, en particular paneles, y posteriormente se cura, en particular se sumerge en un autoclave, para crear los elementos aislantes, en particular paneles de aislamiento.