Producto a base de fibras minerales y su procedimiento de obtención.

Un producto de aislamiento térmico a base de lana mineral, tal que las fibras presentan un micronaire menor que10 l/min,

preferiblemente menor que 7 l/min, comprendido especialmente entre 3 y 6 l/min, tal que el materialpresenta una conductividad térmica menor que 31 mW/m.K, especialmente menor que 30 mW/m.K, y caracterizadoporque las fibras están esencialmente, sensiblemente paralelas a las dimensiones grandes del producto,especialmente en una proporción de al menos 75%, e incluso superior a 85%,

Producto a base de fibras minerales y su procedimiento de obtención La invención se refiere a productos a base de lana mineral, tales como la lana de vidrio, destinada a formar parte especialmente de la composición de productos de aislamiento térmico y, eventualmente acústico, más particularmente para el revestimiento de paredes y/o techos.

En la industria del aislamiento, los proveedores desean siempre ofrecer productos de características cada vez mejores en cuanto al aislamiento térmico. El comportamiento térmico de un producto viene expresado, generalmente, por el conocimiento de la conductividad térmica A. Se hace notar que la conductividad térmica de un producto es la capacidad del producto para dejarse atravesar por un flujo de calor; esta capacidad se expresa en W/m.K. Cuanto menor es esta conductividad más aislante es el producto y, por tanto, mejor es el aislamiento térmico.

En el mercado actual, los productos a base de fibras minerales, de lana de roca o de lana de vidrio, se colocan entre 0, 040 y 0, 035 W/m.K., e incluso mejor. en 0, 032 W/m.K. A menos que no se especifique de otro modo, la conductividad térmica es la medida realizada del modo convencional a 10ºC, según la norma ISO 8301.

Otras soluciones permiten obtener una conductividad térmica de 0, 032 W/m.K. e incluso de 0, 031 W/m.K. pero se trata de productos totalmente diferentes tales como los producidos a base de poliestirenos expandidos especiales. Por tanto, la invención se coloca únicamente en el campo de los productos a base de fibras minerales.

Los productos a base de lana mineral, y en particular de lana de vidrio, se obtienen mediante un procedimiento conocido de centrifugación interna asociado a un estiramiento por medio de una corriente gaseosa a alta temperatura.

Este procedimiento de formación de fibras consiste en introducir una lámina de vidrio fundido en una centrifugadora, la que se denomina también, hiladora de formación de fibras, que gira a gran velocidad y que está perforada en su periferia por un gran número de orificios por los que es proyectado el vidrio en forma de filamentos por efecto de la fuerza centrífuga. Estos filamentos se someten después a la acción de una corriente anular de estiramiento a temperatura y velocidades elevadas, que es producida por un quemador y que se extiende a lo largo de la pared de la centrifugadora, corriente que los adelgaza y los transforma en fibras. Las fibras formadas son arrastradas por esta corriente gaseosa de estiramiento hacia un dispositivo de recepción constituido, en general, por una banda permeable al gas que está asociada a medios de aspiración. Un aglutinante, necesario para unir las fibras dando un producto lanoso, se pulveriza sobre las fibras mientras están dirigidas hacia el dispositivo de recepción. La acumulación de fibras sobre el dispositivo de recepción debida al efecto de la aspiración, proporciona una alfombra de fibras cuyo espesor puede variar según el producto final a obtener.

Este procedimiento de transformación del vidrio en fibras, es sumamente complejo y requiere lograr el equilibrio de un gran número de parámetros variables. En particular, la presión del quemador así como la velocidad del gas de estiramiento desempeñan un papel importante para optimizar el adelgazamiento de las fibras. El diseño de la hiladora de formación de fibras es, igualmente, un factor importante.

En general, las fibras obtenidas por centrifugación interna, presentan un diámetro medio de 3 !m, lo que corresponde a un micronaire de 3 en 5 gramos, o incluso un diámetro medio de 2 !m. que corresponde a un micronaire de 2, 8 en 5 gramos.

Se hace notar que la finura de las fibras viene determinada por el valor de su micronaire (F) en 5 g. La medida del micronaire llamado, también “índice de finura”, tiene en cuenta la superficie específica gracias a la medida de la pérdida de carga aerodinámica que tiene ligar una cantidad dada de fibras extraídas de un colchón de fibras sin lubricar se somete a una presión dada de un gas- en general aire o nitrógeno. . Esta medida se usa en las unidades de producción de fibras minerales, se realiza según la norma DIN 53941 o la ASTM D 1448, y utiliza un aparato denominado “aparato micronaire”.

No obstante, tal aparato tiene un límite de medida en cuanto a una cierta finura de las fibras. Para fibras muy finas, una finura (“el micronaire”) puede ser medida en l/min gracias a una técnica conocida y descrita en la solicitud de patente WO2003/098209. Esta solicitud de patente se refiere, en efecto, a un dispositivo de determinación del índice de finura de fibras, que comprende un dispositivo de medida del índice de finura, cuyo dispositivo de medida del índice de finura está provisto, por una parte, de al menos un primer orificio unido a una cubeta de medida adaptada para recibir una muestra constituida por una pluralidad de fibras y, por otra parte, de un segundo orificio unido a un dispositivo de medida de una presión diferencial establecida de una parte a otra de dicha muestra, cuyo dispositivo de medida de la presión diferencial está destinado a estar unido a un dispositivo de producción de una corriente de fluido, caracterizado porque el dispositivo de medida del índice de finura comprende al menos un medidor de caudal volumétrico del fluido que atraviesa dicha célula. Este dispositivo proporciona correspondencias entras los valores “micronaire” y los litros por minuto (l/min) .

A título indicativo, se puede apreciar según este documento WO2003/098209, una relación de correspondencia entre los valores micronaire y el valor del diámetro medio de la muestra de fibras. Globalmente, un valor micronaire de aproximadamente 12 l/min corresponde a un diámetro medio de 2, 5 a 3 !m, un valor de 13, 5 l/min corresponde sensiblemente a un diámetro medio de 3 a 3, 5 !m, y, finalmente, 18 l/min a 4 a 5 !m aproximadamente.

El documento US 2006/0078720 A1 describe un producto de aislamiento, fibroso, que contiene un fungicida,

El documento US 4.759.974 describe un dispositivo de formación de fibras de vidrio por centrifugación, y un producto de aislamiento en forma de fibras de vidrio con un micronaire comprendido entre 2 y 5 en 5 g,

El documento US 4.889.546 describe un procedimiento y un dispositivo para formar fibras de un material termoplástico, estirando fibras de vidrio gracias a un estiramiento gaseoso a alta velocidad y alta temperatura,

Fibras finas de aproximadamente 3 !m de diámetro medio han sido obtenidas para ciertas aplicaciones.

En particular, para obtener láminas de vidrio de algunos milímetros de espesor con objeto de realizar filtros de aerosoles o separadores de baterías, el documento WO 99/65835 propone un dispositivo por centrifugación interna que permite por tanto la obtención de fibras de 3 !m de diámetro, aproximadamente El dispositivo de este documento comprende una hiladora de centrifugación provisto de orificios que están ordenados en filas, teniendo al menos dos filas adyacentes orificios de diámetros diferentes y la altura de formación de las fibras por la hiladera de centrifugación es menor o igual que 35 mm. Pero este tipo de aplicación para filtros que utiliza, además. productos de espesor muy pequeño, está muy alejado de la aplicación a productos aislantes térmicamente, y no hace referencia alguna a la noción de conductividad térmica.

Para otra aplicación, con objeto de obtener productos de aislamiento, se conoce según el documento de patente europea EP 1370496 un dispositivo de centrifugación interna que proporciona fibras finas cuyo diámetro medio no es mayor que 3, 5 micrómetros, con 2, 1 !m como el diámetro medio más bajo obtenido.

A este objeto, el quemador de este dispositivo presenta ciertas especificidades combinadas con una configuración particular de la hiladora de centrifugación. La hiladora comprende, así, al menos dos zonas anulares cuyo número de orificios por unidad de superficie es diferente de un valor mayor o igual que 5%, siendo sensiblemente constante la distancia existente entre los centros de los orificios más próximos de una misma zona anular, en el conjunto de una misma zona anular, cuya distancia varía de una zona a otra 3% por lo menos, sobre el conjunto de una misma zona anular y variando esta distancia de una zona a otra en 3% al menos, disminuyendo desde la parte alta hacia la parta baja de la hiladora en posición de centrifugación.

Tal dispositivo que genera fibras más finas, mejora la conductividad térmica de los productos obtenidos para una densidad equivalente a la de los productos habituales. El ejemplo dado en este documento es un producto de 80 mm de espesor que proporciona con una densidad... [Seguir leyendo]

1. Un producto de aislamiento térmico a base de lana mineral, tal que las fibras presentan un micronaire menor que 10 l/min, preferiblemente menor que 7 l/min, comprendido especialmente entre 3 y 6 l/min, tal que el material presenta una conductividad térmica menor que 31 mW/m.K, especialmente menor que 30 mW/m.K, y caracterizado porque las fibras están esencialmente, sensiblemente paralelas a las dimensiones grandes del producto, especialmente en una proporción de al menos 75%, e incluso superior a 85%,

2. Un producto de aislamiento térmico según la reivindicación 1, caracterizado porque tiene una densidad de al menos 30 kg/m3, preferiblemente entre 35 y 60 kg/m3, y, particularmente, entre 40 y 55 kg/m3.

3. Un producto de aislamiento térmico según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque su estructura de lana mineral está compuesta de fibras, ligadas entre sí por un aglutinante, en proporciones de 5 a 8% en peso del producto.

4. Un producto de aislamiento térmico según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque tiene un espesor superior o igual a 30 mm, especialmente de 40 a 50 mm.

5. Un producto de aislamiento térmico según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se presenta en forma de tablero cortado, compuesto, eventualmente, de varias capas.

6. Un producto de aislamiento térmico según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque está integrado en un sistema de aislamiento acústico.

7. Un producto de aislamiento térmico según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque es a base de fibras de vidrio con una proporción de material no fibroso menor que 1 %.

8. Un producto de aislamiento térmico según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se obtiene a partir de un procedimiento de formación de fibras por centrifugación interna 9. Un producto según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se utiliza para el revestimiento de paredes y/o techos en la industria de la construcción.

10. Un procedimiento de fabricación de lana mineral por medio de una instalación que incluye un dispositivo de centrifugación interna que comprende una centrifugadora (11) capaz de girar en torno a un eje X, esencialmente vertical, y cuya banda periférica (12) está perforada con una pluralidad de orificios (17) para distribuir filamentos de un material fundido, medios gaseosos de estiramiento a temperatura alta en forma de un quemador anular (20) que asegura el estiramiento de los filamentos en fibras, y una cinta de recepción (50) asociada a medios de aspiración para recibir las fibras, caracterizado porque consiste en regular una combinación de parámetros que son, al menos, la presión del quemador entre 450 y 750 mm CE, la rotación de la centrifugadora a una velocidad superior a 2.000 revoluciones por minuto, y la producción de fibras por día y por orificio de la centrifugadora que es, a lo sumo, de 0, 5 kg y, preferiblemente, a lo sumo de 0, 4 kg, y porque la instalación comprende un transportador (60) que prolonga la cinta de recepción (50) , siendo la velocidad de deslizamiento del transportador (60) mayor que la velocidad de deslizamiento de la cinta de recepción (50) , especialmente, más de 10% y, preferiblemente, 15% por lo menos.

11. Un procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque el caudal del material fundido que llega a la centrifugadora es menor que 18 toneladas/día para una centrifugadora que tiene un número de orificios de al menos 32.000, y preferiblemente según una combinación de caudal de a lo sumo 14 toneladas/día y de un número de orificios de la centrifugadora de al menos 36.000

12. Un procedimiento según la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque la centrifugadora tiene un diámetro comprendido entre 200 y 800 mm, estando adaptada la producción de fibras por orificio al diámetro de la centrifugadora..

13. Un procedimiento según una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque la centrifugadora tiene una altura de la banda de perforación para los orificios de, a lo sumo, 35 mm.

14. Un procedimiento según una de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque el diámetro de los orificios de la centrifugadora está comprendido entre 0, 5 y 1, 1 mm.

15. Un procedimiento según una de las reivindicaciones 10 a 14, caracterizado porque los orificios de la centrifugadora están repartidos en varias zonas anulares, presentando los orificios de una zona a otra filas de orificios de diámetro diferente, disminuyendo el diámetro por fila anular desde la parte alta hacia la parte baja de la banda periférica de la centrifugadora en posición de centrifugación.

16. Un procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado porque la distancia entre los centros de los orificios próximos de la misma zona anular es constante o no en toda una zona anular, y esta distancia varía de una zona a otra 3% al menos o incluso 10% al menos, y disminuye desde la parte alta hacia la parte baja de la banda periférica de la centrifugadora en posición de centrifugación, con una distancia comprendida en particular entre 0, 8 mm y 2 mm.