PROCESO DE FABRICACIÓN DE UNA VERMICULITA FUERTEMENTE EXFOLIADA QUE, PARA FORMARSE, NO REQUIERE LA UTILIZACIÓN DE AGLUTINANTE ORGÁNICO NI DE ADITIVO ORGÁNICO.

Proceso de fabricación de una vermiculita fuertemente exfoliada que, para formarse, no requiere la utilización de aglutinante orgánico ni de aditivo orgánico. Ámbito técnico La presente invención se refiere a un proceso de fabricación de una vermiculita fuertemente exfoliada que, para formarse, no requiere la utilización de aglutinante orgánico ni de aditivo orgánico, presentando dichas vermiculitas al final de este proceso prestaciones mecánicas y químicas no degradadas hasta los 1000 ºC. Las vermiculitas son arcillas que pertenecen a la familia de los filosilicatos, es decir, silicatos que se organizan en forma de láminas. La organización de las láminas en el caso de las vermiculitas es tal que las láminas presentan una estructura en forma de acordeón. Debido a esta estructura, las vermiculitas pueden atrapar una gran cantidad de aire y encuentran, de manera natural, su aplicación en el campo del aislamiento térmico. De este modo, pueden utilizarse como aislantes a granel, particularmente en techos, o incluso incorporarse en materiales de construcción, tales como cemento o colas, para garantizar esta función aislante. Por lo tanto, uno de los campos generales de la invención es el del aislamiento térmico. Estado de la técnica anterior Durante muchos años, uno de los materiales clave en el campo del aislamiento térmico ha sido el amianto, que además se caracteriza por un grado de ininflamabilidad muy elevado. El amianto es un silicato de calcio y de magnesio de naturaleza fibrosa que tiene la capacidad de disgregarse en partículas microscópicas que pueden inhalarse y alcanzar los alvéolos pulmonares, incluso la pleura, lo que hace que esta inhalación sea especialmente patógena. Por este motivo, desde 1997, está prohibida la fabricación y comercialización del amianto en Francia. Por esta razón, los industriales han pensado sustituir el amianto por otros silicatos que no puedan disgregarse en partículas microscópicas. Este es el caso, en particular, de la mayoría de los filosilicatos, que además no presentan una estructura fibrosa como el amianto, sino una estructura en láminas. Más concretamente, los filosilicatos representan una gran familia de silicatos, en la que los tetraedros de SiO4 se unen entre si y forman láminas infinitas bidimensionales y se condensan con octaedros de MgO o de AlO en una proporción 2:1 ó 1:1, pudiendo algunos elementos ser objeto de una sustitución isomorfa (pudiendo sustituirse el Si, en parte, por Al en los tetraedros; pudiendo el Al, Fe y/o Mg ocupar los mismos sitios de los octaedros). Los centros de los tetraedros y de los octaedros están ocupados por cationes de grado de oxidación +4 o inferior (Si +4 , Al +3 , Mg +2 ), de tal manera que la carga de la lámina sea negativa. Cuando los tetraedros y los octaedros se condensan según una proporción 2:1, esto significa, en otros términos, que, en una lámina, una capa octaédrica se intercala entre dos capas tetraédricas (denominándose también esta organización apilamiento de tipo TOT). Algunos de estos filosilicatos 2:1, en los que la carga de las láminas, calculada sobre una semi-malla, está comprendida entre 0,6 y 0,9, se denominan vermiculitas. Un espacio interfoliar, ocupado por cationes hidratados (cationes alcalinos, alcalinotérreos, cationes férricos/ferrosos), separa una lámina de otra lámina idéntica, en el que las cargas positivas compensan las cargas negativas presentes en la superficie de las láminas. Estos cationes se unen a las láminas mediante enlaces débiles de tipo Van der Waals. Las vermiculitas, debido a sus estructuras en láminas y en acordeones (si están exfoliadas), son particularmente atractivas en términos de aislamiento térmico, ya que esta estructura compone un número considerable de células que pueden atrapar aire. Por otra parte, aplicando los tratamientos apropiados, es posible proceder a una exfoliación de las láminas, es decir, aumentar significativamente la distancia interfoliar, lo que permite aumentar la capacidad de recibir aire en este tipo de estructura. Estos últimos años se han aplicado distintos tipos de procesos de fabricación de vermiculita exfoliada. De esta manera, puede obtenerse una vermiculita exfoliada por calentamiento rápido entre 800 y 1100 °C, tal y como expone Meisinger en «Mineral Facts and Problems», Vol.675, 1985, ed. US department of the Interior Bureau of Mines Washington, páginas 917-922. El mecanismo es de origen mecánico. El aumento brutal provoca una evaporación del agua interfoliar lo que conduce a una separación de las láminas. Este tipo de proceso se conoce con el nombre de exfoliación mecánica. Permite un aumento de volumen de un factor 12 a un factor 18. Otros autores han puesto en práctica una exfoliación de las vermiculitas poniéndolas en contacto con una solución 2 E08759930 21-11-2011   acuosa de peróxido de hidrógeno. El mecanismo se basa en sustituir las moléculas de agua por moléculas de peróxido de hidrógeno (reacción de intercalación). Estas últimas, al descomponerse en el espacio interfoliar, en forma de oxígeno y agua, provocan la separación de las láminas. Este tipo de proceso se conoce con el nombre de exfoliación química. Se observa un aumento de volumen de las partículas con factores de expansión de 150 a 200. El documento WO 03004578 describe una vermiculita exfoliada por vía química preparada de la siguiente manera: - en primer lugar, se trata una vermiculita en bruto, no exfoliada, poniéndola en contacto con una solución acuosa saturada de cloruro de sodio, con objeto de sustituir los iones magnesio y crear una vermiculita homoiónica; - la vermiculita homoiónica obtenida de esta manera, se pone en contacto con una solución que comprende iones n-C4-H3NH3 para sustituir los iones sodio por iones n-C4-H3NH3; - por último, la vermiculita se somete a un lavado sencillo con agua para rematar la exfoliación. Sin embargo, la formación de estas vermiculitas solo es posible utilizando un aglutinante orgánico de tipo polimérico, que garantice la aglomeración de las partículas de vermiculita. Debido a la presencia de este aglutinante polimérico, las vermiculitas descritas anteriormente, que experimentan una modificación estructural importante a partir de los 300 ºC y que, de esta manera, pierden sus características mecánicas, no pueden utilizarse en aplicaciones que vayan a someterse a temperaturas superiores a 450 ºC. Existe, por lo tanto, una necesidad real de un proceso de fácil aplicación que permita obtener una vermiculita fuertemente exfoliada que pueda formarse sin necesidad de recurrir a un aglutinante orgánico y que pueda utilizarse en aplicaciones que puedan someterse a temperaturas que podrían alcanzar hasta los 1000 °C. Exposición de la Invención Por lo tanto, la invención se refiere, de acuerdo con un primer objeto, a un proceso de preparación de una vermiculita exfoliada que comprende sucesivamente las siguientes etapas: - una etapa de calentamiento de una vermiculita hidratada no exfoliada, a una temperatura que varía de 400 a 600 ºC, durante un periodo de tiempo que varía de 3 a 7 horas, generando de esta manera una vermiculita deshidratada; - una etapa de puesta en contacto de la vermiculita deshidratada con una solución que comprenda un agente de intercalación adecuado para degradarse generando al menos un gas. Esta etapa de calentamiento, en el intervalo de temperatura y tiempo anteriormente mencionados, es particularmente importante, ya que permite obtener una deshidratación óptima que viene acompañada de una separación de las láminas, liberando de esta manera, el espacio interfoliar. El espacio interfoliar desocupado de esta manera, puede recibir al agente de intercalación de forma acelerada y óptima. El agente de intercalación que se degrada en forma de gas, va a permitir, gracias a la liberación de estos gases, una separación aún más considerable de las láminas. Por otra parte, debido a la eliminación óptima de las moléculas de agua del espacio interfoliar, el agente de intercalación se pone en contacto con las láminas sin experimentar por ello ninguna disolución con el agua interfoliar, lo que aumenta considerablemente la eficacia de este agente de intercalación. La vermiculita hidratada no exfoliada, que puede utilizarse como vermiculita de partida, puede ser una vermiculita que se presente en forma de escamas de longitud y anchura medias del orden de un centímetro, de grosor generalmente inferior a un milímetro y que presente una distancia interplanar, medida por difracción de rayos X, del orden de 12,1 Å. Una de las vermiculitas que responde a estos criterios es una vermiculita procedente de la mina de Palabora en África del Sur. Como se ha mencionado anteriormente, el agente de intercalación, de acuerdo con la invención, es un agente que puede descomponerse al menos en forma de... [Seguir leyendo]

1. Proceso de preparación de una vermiculita exfoliada que comprende las siguientes etapas sucesivas: - una etapa de calentamiento de una vermiculita hidratada, no exfoliada, a una temperatura que varia de 400 a 600 ºC durante un tiempo que varía de 3 a 7 horas, generando, de esta manera, una vermiculita deshidratada; - una etapa de puesta en contacto de la vermiculita deshidratada con una solución que comprende un agente de intercalación que puede degradarse generando al menos un gas. 2. Proceso de preparación de una vermiculita exfoliada, de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el agente de intercalación es el agua oxigenada. 3. Proceso de preparación de una vermiculita, de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el agua oxigenada está presente en una solución a una concentración que varía del 35% al 50% en peso. 4. Proceso de preparación de una vermiculita exfoliada, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa de puesta en contacto se realiza a una temperatura que varía de 20 °C a 100 °C. 5. Proceso de fabricación de un material comprimido que comprende: -una etapa de aplicación del proceso de preparación de una vermiculita exfoliada, tal y como se define de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4; y - una etapa de formación por compresión de la vermiculita obtenida en la etapa anterior. 6. Proceso de fabricación de un material comprimido de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la etapa de formación no precisa la utilización de aglutinante orgánico. 7. Proceso de fabricación de acuerdo con la reivindicación 5 o 6, que antes de la etapa de formación comprende una etapa de triturado de dicha vermiculita. 8. Proceso de fabricación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, que tras la etapa opcional de triturado y antes de la etapa de formación, comprende una etapa de calentamiento a una temperatura que varía de 700 a 800 °C durante un tiempo que puede variar de 1 a 14 horas. 9. Proceso de fabricación de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, que después de la etapa de calentamiento opcional y antes de la etapa de formación, comprende una etapa de rehumidificación con agua destilada o de puesta en contacto con una solución denominada formadora de puentes que comprende elementos seleccionados entre el aluminio y el silicio. 10. Proceso de fabricación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que después de la etapa de formación, comprende una etapa de calentamiento a una temperatura que varía de 500 °C a 800 °C. 7 E08759930 21-11-2011