Cerámica a partir de estructuras de papel y/o de cartón precerámicas.

Cerámica que puede obtenerse a partir de un material compuesto de al menos dos estructuras de papel y/o de cartón precerámicas exteriores (1,

2) como capas de cubrición y al menos una estructura de papel y/o de cartón precerámica interior (3, 4) como estrato intermedio y espaciador para las estructuras de papel y/o de cartón precerámicas exteriores (1, 2), caracterizada por que la estructura de papel y/o de cartón precerámica interior (3, 4) está acoplada en el material compuesto en el lado superior y/o en el lado inferior en toda la superficie con al menos una estructura de papel y/o de cartón precerámica exterior (1, 2) y/o con al menos una estructura de papel y/o de cartón precerámica interior (3, 4) adicional y por que la estructura de papel y/o de cartón precerámica interior (3, 4) presenta una pluralidad de entalladuras superficiales (5, 6).

Cerámica a partir de estructuras de papel y/o de cartón precerámicas

La invención se refiere a una cerámica a partir de estructuras de papel y/o de cartón precerámicas, en particular diseñada para su uso como material de filtro cerámico, que puede obtenerse a partir de un material compuesto de al menos dos estructuras de papel y/o de cartón precerámicas exteriores como capas de cubrición y al menos una estructura de papel y/o de cartón precerámica interior como estrato intermedio y espaciador para las estructuras de papel y/o de cartón precerámicas exteriores.

Las cerámicas porosas se utilizan en la técnica para numerosas aplicaciones, por ejemplo como estructuras de aislamiento térmico, equipos de horno, sustratos porosos de quemador así como estructuras contra incendios.

Para la producción de cerámicas estructurales de pared delgada pueden utilizarse estructuras de papel y/o estructuras de cartón como instrumento de conformación. A este respecto se conoce ya por el estado de la técnica sumergir estructuras de papel y/o de cartón en una barbotina de polvos metálicos o cerámicos, mediante lo cual tiene lugar un recubrimiento exterior. Los cartones o papeles sumergidos de manera correspondiente se convierten a continuación a través de oxidación o pirólisis y cocción de sinterización en cuerpos moldeados de cerámica, lo que se denomina a continuación como "ceramización". En esta realización de procedimiento resultan ya cerámicas celulares, resistentes a altas temperaturas, con un peso comparativamente bajo. Mediante laminación pueden realizarse por ejemplo varias capas de estructuras de papel y/o de cartón precerámicas para dar placas y mediante la unión de capas onduladas con papeles o cartones precerámicos planos, estructuras de cartón ondulado. Después del tratamiento térmico y la sinterización se generan a partir de ahí elementos constructivos puramente cerámicos. En comparación con una cerámica maciza de igual grosor, por ejemplo de óxido de aluminio, se consiguen de este modo considerables ahorros de peso.

Por el documento WO 27/4215 A1 se conoce un procedimiento para la producción de una cerámica, mezclándose materiales fibrosos y materiales de relleno y procesándose para dar un papel precerámico o un cartón. A continuación se expone el papel así producido o el cartón así producido a una pirólisis y/o a un proceso de sinterización. La cerámica que puede obtenerse de este modo está diseñada en forma de una estructura de papel o de cartón representada previamente como cerámica compuesta. Los materiales de relleno pueden seleccionarse del grupo de los carburos, nitruros, óxidos, boruros y/o zeolitas. Como materiales de relleno pueden utilizarse metales, tales como hierro, metales no hierro, tales como cobre, níquel, cromo, titanio, así como sus aleaciones, tales como bronce, latón o acero fino. Como materiales de relleno pueden utilizarse en particular también AI2O3, Zr2, SiC, SÍ3N4, Í"i2, B4C, TiC, TÍB2 y/o mezclas de los mismos y/o vidrios tales como silicatos de aluminio. Por lo demás se conoce ya por el documento WO 27/4215 A1 utilizar una cerámica a partir de estructuras de papel o de cartón precerámicas para la separación de gases o para la filtración de líquidos. Las membranas cerámicas de este tipo se emplean en la microfiltración, ultrafiltración y nanofiltración. En este caso se pretenden alcanzar construcciones de filtro planas, de gran superficie, que no pueden realizarse por medio de procedimientos conservativos, por ejemplo la extrusión. La ventaja del uso de las estructuras de cerámica en cuestión se basa en que pueden producirse sustratos cerámicos delgados, de gran superficie y en que pueden realizarse mediante procedimientos de la técnica del papel en sistemas de varias capas. El grosor de los sustratos cerámicos se encuentra en este caso por debajo de 5 mm en el caso de los papeles, sin embargo hasta 5 mm en el caso de los cartones.

Otros procedimientos para la producción de cerámicas a partir de estructuras de papel y/o de cartón precerámicas se conocen por el documento WO 27/113219 A1 y por el documento WO 25/49524 A1.

Todas las características técnicas de los documentos a los que se hace referencia WO 27/4215 A1, WO 27/113219 A1 y WO 25/49524 A1 pertenecerán a la enseñanza de la invención. Los documentos mencionados anteriormente se incluirán completamente en la divulgación de la invención. En particular esta se refiere a los procedimientos conocidos para la producción de una cerámica así como a los materiales de partida para la producción de la cerámica.

En las cerámicas que pueden obtenerse mediante conversión térmica de un material compuesto de varias estructuras de papel y/o de cartón precerámicas y que por ejemplo pueden presentar una estructura de cartón ondulada o una estructura constructiva ligera similar, es desventajoso sin embargo que la unión entre los estratos ceramizados individuales de las estructuras de papel y/o de cartón precerámicas no garantiza una cohesión duradera y la cerámica presenta una estabilidad mecánica insuficiente. Si se utilizan por ejemplo cerámicas obtenidas a partir de estructuras de papel y/o de cartón precerámicas con estructura de cartón ondulado para la filtración de fluidos, pueden producirse muy fácilmente desconchados de partes de la cerámica en el caso de un retrolavado de filtro. El riesgo de desconchados se aumenta en particular cuando se filtran medios corrosivos. También en otros campos de aplicación, por ejemplo en construcciones ligeras y elementos constructivos ligeros, en los que se utilizan cerámicas a partir de estructuras de papel y/o de cartón precerámicas, pueden producirse fácilmente desconchados de partes de la cerámica mediante una distribución de carga irregular, lo que puede repercutir de manera desventajosa en la vida útil de la cerámica y/o perjudicar al funcionamiento de la cerámica.

Por el documento WO 27/114626 A1 se conoce un filtro de cerámica que comprende un primer estrato, que está formado en el lado exterior del cuerpo de filtro de cerámica y que contiene un silicato de aluminio, un segundo estrato, que está formado en el primer estrato y que contiene fibras de arcilla y de cerámica, y un tercer estrato, que está formado en el segundo estrato y que contiene un fosfato de aluminio. El filtro de cerámica presenta una estructura en panal de abeja, que se forma por papel de cerámica ondulado y un papel de cerámica en forma de placa.

El documento WO 26/5668 A1 da a conocer un procedimiento para la producción de un elemento de filtro cerámico en un filtro de gases de escape para máquinas térmicas de combustión interna, impregnándose en primer lugar una cinta de soporte no cerámica, inflamable, con una barbotina cerámica y a continuación se calcina en la forma geométrica deseada hasta que se quema la cinta de soporte y se ha formado un cuerpo de filtro rígido. En la cinta de soporte no cerámica puede utilizarse tanto material orgánico como material inorgánico. Ha resultado especialmente ventajosa una cinta de soporte de papel. Dado que la barbotina cerámica impregna por completo la cinta de soporte, después de la calcinación del material de la cinta de soporte queda una imagen completa de la estructura geométrica de la cinta de soporte, que se compone del material de cerámica. Para ellos son, por un lado, en principio suficientes únicamente dos etapas de procedimiento para la producción del elemento de filtro cerámico. Además, el uso de la cinta de soporte es ventajoso dado que la cinta de soporte puede llevarse ya a la estructura geométrica deseada, por ejemplo puede estar estriada u ondulada, para producir las trayectorias de flujo para el gas de escape, de modo que puede prescindirse de una conformación adicional después de agregar la barbotina cerámica. Por último es ventajoso que el cuerpo de filtro mantenga su forma geométrica después de la impregnación con la barbotina cerámica, de modo que después del endurecimiento o de la combustión se consiga o se mantenga la forma geométrica deseada del cuerpo de barbotina sin procesamiento posterior. Los elementos de filtro producidos de esta manera pueden utilizarse en particular como filtro de hollín diésel y soporte de catalizador.

Es objetivo de la presente invención proporcionar una cerámica del tipo mencionado al principio que se caracteriza por una estabilidad mecánica mejorada y por un bajo peso.

El objetivo mencionado anteriormente se caracteriza por que el material compuesto utilizado para la producción de la cerámica de acuerdo con la invención, a partir de papeles y/o cartones precerámicos al menos presenta una estructura de papel y/o de cartón precerámica interior, que está acoplada en el lado superior... [Seguir leyendo]

1. Cerámica que puede obtenerse a partir de un material compuesto de al menos dos estructuras de papel y/o de cartón precerámicas exteriores (1, 2) como capas de cubrición y al menos una estructura de papel y/o de cartón precerámica interior (3, 4) como estrato intermedio y espaciador para las estructuras de papel y/o de cartón precerámicas exteriores (1,2), caracterizada por que la estructura de papel y/o de cartón precerámica interior (3, 4) está acoplada en el material compuesto en el lado superior y/o en el lado inferior en toda la superficie con al menos una estructura de papel y/o de cartón precerámica exterior (1, 2) y/o con al menos una estructura de papel y/o de cartón precerámica interior (3, 4) adicional y por que la estructura de papel y/o de cartón precerámica interior (3, 4) presenta una pluralidad de entalladuras superficiales (5, 6).

2. Cerámica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que el material compuesto presenta al menos dos estructuras de papel y/o de cartón precerámicas interiores (3, 4) acopladas entre sí en toda la superficie.

3. Cerámica de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada por que las entalladuras superficiales (5) de una primera estructura de papel y/o de cartón precerámica interior (3) del material compuesto y las entalladuras superficiales (6) de una segunda estructura de papel y/o de cartón precerámica interior (4) adyacente del material compuesto están diseñadas de manera complementaria, de modo que en el material compuesto con dos estructuras de papel y/o de cartón precerámicas interiores (3, 4) adyacentes las entalladuras superficiales en estructuras de papel y/o de cartón precerámicas interiores adyacentes están dispuestas por zonas de manera superpuesta.

4. Cerámica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que las entalladuras superficiales (5, 6) están acopladas entre sí con conducción de flujo, formando, preferentemente, las entalladuras superficiales (5) de una primera estructura de papel y/o de cartón precerámica interior (3) del material compuesto y las entalladuras superficiales (6) de una segunda estructura de papel y/o de cartón precerámica interior (4) adyacente del material compuesto, canales de conducción de flujo acoplados entre sí en la cerámica.

5. Cerámica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el grosor de la estructura de papel y/o de cartón precerámica (1 - 4) asciende a entre ,1 y 2, mm, preferentemente entre ,4 y ,6 mm, correspondiendo, preferentemente, el grosor de la estructura de papel y/o de cartón precerámica interior (3, 4) al grosor de una estructura de papel y/o de cartón precerámica exterior (1,2), y/o por que las entalladuras superficiales (5, 6) están distribuidas regularmente y/o por que las entalladuras superficiales (5, 6) tienen forma circular, elíptica o poligonal.

6. Cerámica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que las entalladuras superficiales (5, 6) de una primera estructura de papel y/o de cartón precerámica interior (3, 4) del material compuesto presentan un contorno igual y/o por que las entalladuras superficiales (5) de una primera estructura de papel y/o de cartón precerámica interior (3) del material compuesto y las entalladuras superficiales (6) de una segunda estructura de papel y/o de cartón precerámica interior (4) del material compuesto presentan un mismo contorno.

7. Cerámica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que las entalladuras superficiales (5) de una primera estructura de papel y/o de cartón precerámica interior (3) del material compuesto son menores que las entalladuras superficiales (6) de una segunda estructura de papel y/o de cartón precerámica interior (4) adyacente del material compuesto, estando acopladas con conducción de flujo una pluralidad de entalladuras superficiales de la primera estructura de papel y/o de cartón precerámica interior con al menos una entalladura superficial de la segunda estructura de papel y/o de cartón precerámica interior.

8. Elemento constructivo ligero con una cerámica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 1 a 7.

9. Filtro con una cerámica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 1 a 7.

1. Filtro (16) con al menos un cuerpo de filtro de cerámica (15) como elemento de filtro, pudiendo obtenerse el cuerpo de filtro de cerámica (15) mediante ceramización de un material compuesto de varias capas (11) de capas de papel y/o de cartón precerámicas planas (12 - 14), caracterizado por que el material compuesto (11) presenta al menos una disposición de capa de separación (17) con al menos una capa de separación (12) de un material de papel y/o de cartón precerámico y al menos una capa intermedia (13, 14) acoplada con la capa de separación (12) de un material de papel y/o de cartón precerámico como espaciador para la capa de separación (12), formando la capa de separación (12) con la ceramización del material compuesto (11) un estrato de separación (19) y formando la al menos una capa intermedia (13, 14) un estrato intermedio (11) y zona de paso de flujo en el cuerpo de filtro de cerámica (15), estando cerrada la capa de separación (12) en los lados planos y presentando la capa intermedia (13, 14) una pluralidad de entalladuras superficiales (111, 112) y estando acoplada en toda la superficie con la capa de separación (12) en el lado superior o en el lado inferior.

11. Filtro de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el material compuesto (11) presenta una pluralidad de disposiciones de capa de separación (17) situadas una al lado de otra, presentando cada disposición

de capa de separación (17) en cada caso al menos dos capas de separación (12) y al menos una capa intermedia (13, 14) entre las capas de separación (12) y estando acopladas disposiciones de capa de separación (17) adyacentes a través de al menos una capa intermedia (14) adicional como espaciador dispuesta entre las disposiciones de capa de separación (17), para las disposiciones de capa de separación (17).

12. Filtro de acuerdo con las reivindicaciones 1 u 11, caracterizado por que estratos intermedios (11, 113) adyacentes del cuerpo de filtro de cerámica (12) están separados entre sí por un estrato de separación (19) y pueden atravesarse por flujo preferentemente en flujo cruzado y/o por que entre al menos dos capas de separación (12) del material compuesto (11) están previstas al menos dos capas intermedias acopladas entre sí (13, 14), presentando, preferentemente, las capas intermedias acopladas entre sí (13, 14) entalladuras superficiales (111, 112) diseñadas una con respecto a otra de manera complementaria y que solapan por zonas, para la formación de al menos un canal de flujo entre las capas de separación (12).

13. Filtro de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 1 a 12, caracterizado por que el cuerpo de filtro de cerámica (15) presenta un canal colector que se extiende en dirección axial (116) y por que estratos de separación (19) y estratos intermedios (11, 113) están dispuestos de forma distribuida a lo largo del perímetro del canal colector (116), preferentemente dispuestos enrollados en espiral alrededor del canal colector (116), y/o por que el canal colector (116) está acoplado con conducción de flujo con al menos un estrato intermedio (113).

14. Filtro de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado por que el material compuesto (11) presenta un cuerpo tubular (118) de un material de papel y/o de cartón precerámico, estando dispuestas de forma distribuida las capas de separación (12) y las capas intermedias (13, 14) a lo largo del perímetro del cuerpo tubular (118) y estando fijadas al cuerpo tubular (118), o por que el material compuesto (11) presenta un cuerpo verde en forma de tubo, estando dispuestas de forma distribuida las capas de separación (12) y las capas intermedias (13, 14) a lo largo del perímetro del cuerpo verde y estando fijadas al cuerpo verde, o por que las capas de separación (12) y las capas intermedias (13, 14) en el material compuesto (11) están dispuestas alrededor de una cavidad (12), preferentemente enrolladas en espiral alrededor de la cavidad (12), limitándose la cavidad (12) por las capas de separación (12) y las capas intermedias (13, 14).

15. Filtro (11) con un cuerpo de filtro de cerámica (15) como elemento de filtro, en particular de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 1 a 14, pudiendo obtenerse el cuerpo de filtro de cerámica (15) mediante ceramización de un material compuesto (11) de varias capas de papel y/o de cartón precerámicas planas enrolladas en espiral (12, 13, 14).