Material de relleno para la construcción.

Material de relleno para la construcción.

La invención trata de un material de relleno como aditivo o filler empleado en mezclas para pastas y morteros con matriz de sulfatos (cálcico,

fosfoyeso, boroyeso, fluoroyeso, titanoyeso...) de origen natural o reciclado, también denominados genéricamente yesos y escayolas, así como con matriz calcárea y/o dolomítica, para la mejora de la conductividad térmica, reducción de la trasmisión de onda electromagnética (pantalla electromagnética) y mejora del comportamiento mecánico resistente de estos elementos. Este material puede ser empleado en pastas con yesos, escayolas o mezclas de ambos, incluso con añadidos de cal y dolomías en elementos simples (revestimientos o rellenos) o compuestos o multicapa (paneles multicapa, panel cartón-yeso), al ser un material inerte y estable física y químicamente en el tiempo. Permite dar mayor versatilidad a los elementos que necesiten una mejor transmisión de la energía térmica, permitiendo aumentar el tamaño de elementos industriales o prefabricados. También puede ser empleado como carga o relleno simplemente, gracias a su bajo coste.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un material de relleno para la construcción, cuya finalidad es la de proporcionar un material de relleno para ser empleado en pastas con yesos, escayolas o mezclas de ambos, incluso con añadidos de cal y dolomías en elementos simples (revestimientos o rellenos) o compuestos o multicapa (paneles multicapa, panel cartón-yeso), al ser un material inerte y estable física y químicamente en el tiempo.

El objeto de la invención es proporcionar un material de relleno que permita dar mayor versatilidad a los elementos que necesiten una mejor transmisión de la energía térmica, permitiendo aumentar el tamaño de elementos industriales o prefabricados. El material de la invención puede igualmente ser empleado como carga o relleno simplemente, gracias a su bajo coste.

Consecuentemente, la invención se sitúa pues en el sector técnico de la construcción, y en concreto en la fabricación de materiales para relleno, propiedades secundarias mecánicas y con propiedades de conductor y acumulador térmico, así como pantalla de ondas electromagnéticas y elementos resistentes al fuego.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El grafito posee una naturaleza que no es ni metálica ni cerámica, es química y térmicamente muy resistente, además de ser buen conductor de la electricidad y de la temperatura. También el grafito es ligero, tiene un bajo coeficiente de dilatación térmica, y resiste muy bien las altas temperaturas. Su empleo es común en suministros industriales que requieren la mejora de las propiedades finales, desde su uso en lubricantes hasta los productos más avanzados tecnológicamente.

Por lo general, el grafito sintético es fabricado mediante el uso de coque pulverizado y sometido a presión isostática, se cuece a 1000 °C aproximadamente, se impregna con brea y se vuelve a cocer a 3000 °C aproximadamente para favorecer la reordenación atómica.

Se produce en grandes moldes de los que se obtienen prismas que pueden ser retallados y modificados mediante trabajo mecánico o desbaste, produciendo durante el proceso de conformado el desprendimiento de partes del mismo hasta tamaños menores a los 20 pm.

Es este desecho industrial el preferible como fino de grafito en las pastas y morteros de yeso. El interés comercial es importante debido principalmente a su bajo coste.

En relación a la anterior, este material también dispone de una elevada emisividad por lo que su introducción en elementos aislantes provoca la dispersión de la radiación de infrarrojos y la reducción de las transferencias térmicas por radiación, lo que mejora sustancialmente el comportamiento térmico de aquéllos (Jung & Park 2002; Meng 2007; Shi et al 2010: 689-692). Al mismo tiempo, el grafito también actúa como retardador al fuego (Basf 1996) por lo que, en la actualidad, podemos encontrar su adición en numerosos paneles aislantes (Beck & Heun 2009; Uehlin 2010), pudiendo ser éstos de poliestireno (Basf 1996), de poliuretano en celda abierta (Bosch & Vos 2003), de espumas rígidas de poliisocianurato-poliuretano (Kim et al 2012: 3117-3123) u otras resinas sintéticas (Bauer, Hell & Nalbach 2007). Por el mismo motivo, el grafito se incorpora en paneles sanwich (Matsuki 2009) y de morteros aislantes (Jung & Park 2002; Jia, Jian & Bi 2012) y aligerados (Gellert et al 1999) así como en hormigones espumados con grafito natural (Shaohai 2011: 356-360).

Su elevada capacidad de acumulación térmica, el grafito se utiliza en intercambiadores y acumuladores de calor (Herberg & Landenberger 2010). En hormigones y morteros de sistemas geotérmicos (Lee et al 2011: 3660-3676) así como también en "acumuladores" para la reducción del consumo energético aumentando la inercia térmica de los sistemas constructivos (Zhang 2008; Yu 2010; Zhang et al 2013: 670-675).. En este último aspecto, el mayor número de investigaciones y patentes, en este sentido, se centra en su incorporación en geles de cambio de fase para sistemas de calor latente (Py, Olives & Mauran 2001: 2727-2737; Xiao, Feng & Gong 2001: 293-296; Marín et al 2005: 2561-2570;

Zhang & Fang 2006: 303-310; Sari & Karaipekli 2007: 1271-1277; Karaipekli, Sari & Kaygusuz 2007: 2201-2210; Karaipekli & Sari 2009: 323-332; Lueking 2009; Bayón et al 2010: 2643-2651; Cheng et al 2010: 1636-1642; Xia, Zhang & Wang 2010: 2538-2548; Wang et al 2012: 949-954; Zhang et al 2012: 426-431) para plantas solares (Guo et al 2010: 628-630; Yuan et al 2012: 3227-3233). Y, en las investigaciones más recientes, el grafito se incorpora en forma de nanopartículas (Kim & Drzal 2009: 136-142; Shi et al 2013: 365-372).

La elevada conductividad térmica está asociada, a su vez, con una elevada conductividad eléctrica que asciende a 106 Sm'1 a temperatura ambiente. Esta última propiedad es fomentada en distintas aplicaciones de materiales conductores (Krzesinska et al 2006: 173- 181; Debelak & Lafdi 2007: 1727-1734; Hu et al 2012b). En el ámbito de los materiales compuestos con matriz cementicia, así como morteros y hormigones, diversas investigaciones analizan su comportamiento en aplicaciones tales como protecciones eléctricas (Fan 2011: 1022-1026; Gan, Huang & Chen 2011: 556-559; Waldemar 2011: 210- 214), electromagnéticas (Hitachi 1991; Hitachi 1991b; Dong & Si 2006; Kwak & Tae 2009) y catódicas, resistencia al calentamiento y disipación de las cargas estáticas (Wang 2000; Lee 2003; Chung 2004: 167-176; Chen et al 2008; Kwak & Tae 2009), y generación de energía termoeléctrica, entre otros. De esta última aplicación, abundantes publicaciones y patentes revelan su interés, principalmente, en aplicaciones de carreteras (Jeong & Park 2004; Liu, Wu & Li 2010: 545-549; Chen et al 2011b: 3241-3250; Zhang, Zhou & Zhang 2011: 256-262) junto con otras adiciones como fibra de acero (García et al 2009: 3175- 3181). La elevada dureza es otra de las razones del fomento de la aplicación del grafito en carreteras así como también en películas cerámicas (Gao & Shao 2012: 126-129). Por otra parte, su elevada conductividad eléctrica es también de utilidad en la reparación de estructuras de hormigón (Park 2010) y, en relación con esta aplicación, se ha desarrollado un programa de simulación numérica para establecer las relaciones entre el comportamiento mecánico y el eléctrico de hormigones con grafito (Wu et al 2006: 556- 558).

Además de las anteriores, el grafito forma parte de distintos agregados aligerados en la manufactura de morteros, yesos y hormigones (Callou, deCadier & deCadier 2006), para aplicaciones diversas en edificación y obra civil (Chuo 1993). Y, junto con otros materiales en base carbono, se ha incorporado en pantallas acústicas para reducción del ruido en

frecuencias entre 100 kHz-1.5GHz (Guoxuan etal 2011: 1021-1024).

El grafito ha sido empleado como aditivo en cerámicas, pastas de cemento morteros y hormigones, así como con algunos polímeros tales como poliestireno y resinas epoxídicas.

Los usos y estudios existentes en la bibliografía (publicaciones) del grafito en general son: Morteros y hormigones con cemento:

Reducción del tiempo de fraguado (Nakajima & Ichimura 2006),

Morteros de alta resistencia (Cülfik & Ózturan 2002: 809-816; Pichor & Slomka 2011: 210)

Morteros de impermeables (Fan et al 2009: 12-14; Fan et al 2010: 72-75). (Krawczyk & Slosarczyk 2009: 829-831; Catala et al 2011: 321-329).

Aumento de la resistencia al choque térmico lo que fomenta su incorporación tanto en morteros y hormigones (Cülfik & Ózturan 2002: 809-816; Okushi

2007)

Altas temperaturas (Meca 1988; Chuo 1992; Toshiba 1997; Margishvili et al 2006; Okushi 2007).

Estabilizador (Li et al 2012) aportando resistencia a la fisuración.

Morteros de cemento para suelos radiantes (Lee et al 2005)

Polímeros:

Compuestos de resinas epoxi (Xiunan et al 2012: 497-501)

Bases Poliméricas (Ganguli, Roy & Anderson 2008: 806-817).

Sector industrial:

Mejora de la eficiencia de los procesos o en aplicaciones estructurales de alta temperatura (Wang et al 2009: 390-394; Wang et al 2009b: 338- 341; Colorado, Hiel & Hahn 2011: 376-384; Zhi, Zhanjun & Guodong 2011b:

351-355; Zhi, Zhanjun & Guodong 2011: 2870-2874; Zhi et al 2011: 6871-6875). Recubrimientos de los vidrios empleados en hornos (Xun 2006).

Sector electrónico como disipador de calor (Nakanishi 2002).

Aeronáutico (Patel & Case 2000: 809-820).

Automovilístico (Shanks & Cerezo 2012).

Cerámicas:

Cerámicas refractarias (Wang et al 2011: 1103-1111)

Revestimiento... [Seguir leyendo]

1a.- Material de relleno para la construcción, en el que participa grafito sintético en polvo como material de adición en porcentajes sustitución en peso hasta el 25 %, aditivo o filler empleado en mezclas hidráulicas caracterizado porque incorpora una matriz de sulfatos (cálcico, fosfoyeso, boroyeso, fluoroyeso, titano-yeso...) de origen natural o reciclado, también denominados yesos y escayolas, así como en matriz calcárea y/o dolomítica, o mezcla de los anteriores.

2a.- Material de relleno para la construcción, según reivindicación 1a, caracterizado porque incorpora aditivos reductores de agua o modificadores de la reología.

3a.- Material de relleno para la construcción, según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque incorpora aditivos aireantes o gasificantes.

4a.- Material de relleno para la construcción según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque incorpora arenas y/o agregados de origen natural o recicladas.

5a.- Material de relleno para la construcción según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque es aplicable en revestimientos interiores.

6a.- Material de relleno para la construcción según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque es aplicable en productos multicapa, tanto como relleno o alma así como producto de acabado.