Placa base de aparato doméstico con un material compuesto producido a través de un proceso sol-gel.

Placa base de aparato doméstico con un material compuesto producido a través de un proceso sol-gel.



La invención hace referencia a una placa base de aparato doméstico (20), en particular, a una placa base de campo de cocción, compuesta en parte o por completo por un material compuesto (22) que está producido parcialmente o por completo a través de un proceso sol-gel, y el cual presenta uno o varios materiales de matriz (24) y uno o varios materiales de fibra (26) ligados con el o los materiales de matriz (24).

Para conseguir una resistencia a la flexión elevada y una baja conductividad térmica del material compuesto (22), se propone que la porosidad del material compuesto (22) presente un valor de entre el 20% y el 45%.

Asimismo, se propone un procedimiento para la fabricación de una placa base de aparato doméstico (20), en particular, una placa base de campo de cocción, la cual esté compuesta en parte o por completo por un material compuesto (22) que presente uno o varios materiales de matriz (24) y uno o varios materiales de fibra (26) ligados con el o los materiales de matriz (24), donde, en uno o más pasos del procedimiento (44, 50), para producir el material compuesto (22) se lleve a cabo un proceso sol-gel, en el que el valor de la porosidad del material compuesto (22) sea ajustado entre el 20% y el 45%.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201430534.

Solicitante: BSH ELECTRODOMESTICOS ESPAÑA S.A..

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: BUÑUEL MAGDALENA,MIGUEL ANGEL, PLANAS LAYUNTA,FERNANDO, Ester Sola,Francisco Javier, PEREZ CABEZA,PILAR, MORA ALFONSO,Mario, AMAVEDA,Hippolyte, ANGUREL LAMBAN,Luis Alberto, TOMÁS GIMENO,María, ALAMAN AGUILAR,Jorge.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C04B35/14 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C04 CEMENTOS; HORMIGON; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS; REFRACTARIOS.C04B LIMA; MAGNESIA; ESCORIAS; CEMENTOS; SUS COMPOSICIONES, p. ej. MORTEROS, HORMIGON O MATERIALES DE CONSTRUCCION SIMILARES; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS (vitrocerámicas desvitrificadas C03C 10/00 ); REFRACTARIOS (aleaciones basadas en metales refractarios C22C ); TRATAMIENTO DE LA PIEDRA NATURAL. › C04B 35/00 Productos cerámicos modelados, caracterizados por su composición; Composiciones cerámicas (que contienen un metal libre, de forma distinta que como agente de refuerzo macroscópico, unido a los carburos, diamante, óxidos, boruros, nitruros, siliciuros, p. ej. cermets, u otros compuestos de metal, p. ej. oxinitruros o sulfuros, distintos de agentes macroscópicos reforzantes C22C ); Tratamiento de polvos de compuestos inorgánicos previamente a la fabricación de productos cerámicos. › a base de sílice.
  • C04B35/624 C04B 35/00 […] › Tratamiento sol-gel.
  • F24C15/08 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F24 CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION.F24C OTRAS ESTUFAS U HORNILLAS DE USO DOMESTICO; DETALLES DE LAS ESTUFAS U HORNILLAS DE USO DOMESTICO, DE APLICACION GENERAL (estufas-radiadores del tipo de circulación de fluido F24H). › F24C 15/00 Detalles (elementos o disposiciones de calefactado eléctrico H05B). › Placas de base o de soporte; Patas o pilares; Cubiertas; Ruedas (F24C 15/10 tiene prioridad).
  • H05B6/12 SECCION H — ELECTRICIDAD.H05 TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.H05B CALEFACCION ELECTRICA; ALUMBRADO ELECTRICO NO PREVISTO EN OTRO LUGAR.H05B 6/00 Calefacción por campos eléctricos, magnéticos o electromagnéticos (terapia de radiación de microondas A61N 5/02). › Dispositivos para la cocción.
Placa base de aparato doméstico con un material compuesto producido a través de un proceso sol-gel.

Fragmento de la descripción:

La invención hace referencia a una placa base de aparato doméstico, en particular, a una placa base de campo de cocción compuesta en parte o por completo por un material compuesto que está producido parcialmente o por completo a través de un proceso sol-gel, y el cual presenta uno o varios materiales de matriz y uno o varios materiales de fibra ligados con el o los materiales de matriz.

La presente invención resuelve el problema técnico de proporcionar una placa base de aparato doméstico genérica con mejores propiedades en cuanto a su resistencia a la flexión. Según la invención, este problema técnico se resuelve a través de las características de la reivindicación 1, mientras que de las reivindicaciones secundarias se pueden extraer realizaciones y perfeccionamientos ventajosos de la invención.

La invención hace referencia a una placa base de aparato doméstico, en particular, a una placa base de campo de cocción, compuesta en parte o por completo por un material compuesto que está producido parcialmente o por completo a través de un proceso sol-gel, y el cual presenta uno o varios materiales de matriz y uno o varios materiales de fibra ligados con el o los materiales de matriz, donde la porosidad del material compuesto presente un valor de entre el 20% y el 45%.

El término "placa base de aparato doméstico" incluye el concepto de una placa de uno o varios materiales de matriz, la cual esté prevista para formar el cuerpo base de una placa de aparato doméstico. El término "previsto/a" incluye los conceptos de concebido/a y/o provisto/a de manera específica. La expresión consistente en que un objeto esté previsto para una función determinada incluye el concepto relativo a que el objeto satisfaga y/o realice esta función determinada en uno o más estados de aplicación y/o de funcionamiento. El término "placa de aparato doméstico" incluye el concepto de una unidad que esté prevista para formar una superficie, en particular, una superficie de trabajo, como por ejemplo, un campo de cocción, y la cual presente una o más placas base de aparato doméstico y otras unidades y elementos, como por ejemplo, un recubrimiento de una o más superficies de la placa base de aparato doméstico.

El término "material de matriz" incluye el concepto de un material que esté previsto para formar a partir de un material compuesto un cuerpo base para un cuerpo, y para alojar el material de fibra. El material de matriz está formado por una cerámica y/o configura enlaces químicos con el material de fibra y, de manera preferida, el material de matriz está formado por una materia prima cerámica y presenta una fase gruesa y una fase fina, donde la fase gruesa conforma una matriz tridimensional, y la fase fina está incrustada en la matriz tridimensional y, en concreto, las partículas de la fase fina están ligadas con partículas de la fase gruesa mediante enlaces químicos. El término "fase gruesa" incluye el concepto de una fase granular del material, cuyas partículas presenten un tamaño medio que sea diez o más veces mayor que el tamaño medio de las partículas de la fase fina. En principio, la fase gruesa y la fase fina pueden estar compuestas del mismo material o de diferentes materiales, y la fase gruesa y/o la fase fina pueden estar compuestas en cada caso por una mezcla de diferentes materiales. De manera preferida, tanto la fase gruesa como la fase fina están formadas por materiales cerámicos, concibiéndose también en principio que la fase gruesa y/o la fase fina estén formadas por materiales no cerámicos. El material cerámico está formado de manera preferida por un material del grupo de sustancias de los óxidos, en particular, por óxido de aluminio (Al203), óxido de magnesio (MgO), dióxido de circonio (Zr02), óxido de sodio (Na20), óxido de calcio (CaO), óxido de potasio (K20) y, de manera más preferida, por dióxido de silicio (Si02). Aunque se puede utilizar dióxido de silicio amorfo, en principio también son posibles otras modificaciones del dióxido de silicio, por ejemplo, el cuarzo. El material cerámico también puede estar formado en principio por una cerámica sin óxido, por ejemplo, por carburo de silicio (SiC).

El término "material de fibra" incluye el concepto de un material en forma de fibra, el cual esté previsto para ser incorporado en una matriz del material de matriz durante la producción de un material compuesto, y configurar compuestos químicos con el material de matriz. Una composición material del material de matriz y del material de fibra puede coincidir entre sí, por ejemplo, el material de matriz puede estar formado por una matriz porosa de dióxido de silicio y el material de fibra puede estar formado por fibras de dióxido de silicio amorfo. El término "material compuesto" incluye el concepto de un material de dos o más materiales individuales ligados entre sí, el cual presente propiedades materiales que se diferencien de las propiedades materiales de los materiales individuales, a modo de ejemplo, materiales compuestos de fibras con fibras incorporadas en un material de matriz, o materiales compuestos estratificados, por ejemplo, materiales compuestos tipo sándwich. La expresión "producido parcialmente o por completo a través de un proceso sol-gel" incluye el concepto relativo a que uno o más pasos parciales de la producción de uno o varios de

los materiales individuales del material compuesto comprenda un proceso sol-gel. De manera preferida, el material de matriz ha sido producido a través de un proceso sol-gel, donde de manera preferida el material de fibra haya sido embebido con una suspensión a partir de la cual se produzca el material de matriz en el proceso sol-gel, de forma que, al llevarse a cabo el proceso sol-gel para producir el material de matriz, se conformen compuestos químicos del material de matriz con el material de fibra. El término "proceso sol- gel" incluye el concepto de un proceso de producción para un material en el que como material inicial para la producción sirva una suspensión o dispersión coloidal del material, la cual se denomina sol, en un solvente, y en el cual el material sea transformado en una gelificación en un gel, es decir, una matriz tridimensional de una sustancia sólida con poros en los que pueda contenerse un líquido y/o un gas. Tras finalizar la gelificación, se produce la consolidación de la matriz, en la que se elimina el líquido restante en los poros del gel y, por tanto, se transforma el gel en una sustancia sólida. En el sol pueden estar contenidos estabilizantes para estabilizar la suspensión, agentes para la adaptación de un valor del pH de la suspensión y/u otros aditivos. También puede estar suspendida y/o disuelta una mezcla de varios materiales, donde uno de los materiales conforme la matriz tridimensional del gel como fase gruesa durante la gelificación, y otro u otros materiales estén distribuidos en los poros como fase fina. El término "porosidad del X%" incluye el concepto de un porcentaje en volumen del X% del material total de espacios huecos porosos.

Mediante la realización según la invención, se puede conseguir que la placa base de aparato doméstico presente una elevada resistencia a la flexión y una baja conductividad térmica. En particular, los poros del material compuesto hacen posible una baja conductividad térmica del material compuesto y, en el caso de que la placa base de aparato doméstico sea sometida a una carga mecánica, dichos poros permiten reducir la tensión del material compuesto, asegurándose a la vez una resistencia y dureza elevadas del mismo.

Además, se propone que el o los materiales de matriz presenten una fase gruesa, compuesta en parte o por completo por partículas de dióxido de silicio, y una fase fina, compuesta en parte o por completo por partículas de dióxido de silicio. De manera preferida, el material compuesto presenta un contenido total de partículas de dióxido de silicio de entre el veinte y el cincuenta y cinco por ciento en volumen. Se puede obtener una placa base de aparato doméstico con una buena conducción térmica cuyo material de matriz sea producido a partir de una materia prima económica y común.

Asimismo, se propone que el material compuesto presente un comportamiento de rotura pseudoplástico. La expresión "comportamiento de rotura pseudoplástico" incluye el concepto

de un comportamiento de rotura en el que la aplicación de una carga mecánica vaya acompañada de una deformación que, en un principio, aumente linealmente hasta un valor máximo y que, si se sigue aumentado la carga mecánica, prosiga con una intensidad en descenso tras haberse alcanzado el valor máximo hasta que se produzca una rotura. El comportamiento de rotura pseudoplástico es distinto de un comportamiento de rotura frágil, en el que la deformación...

 


Reivindicaciones:

1. Placa base de aparato doméstico, en particular, placa base de campo de cocción, compuesta en parte o por completo por un material compuesto (22) que está producido parcialmente o por completo a través de un proceso sol-gel, y el cual presenta uno o varios materiales de matriz (24) y uno o varios materiales de fibra (26) ligados con el o los materiales de matriz (24), caracterizada porque la porosidad del material compuesto (22) presenta un valor de entre el 20% y el 45%.

2. Placa base de aparato doméstico según la reivindicación 1, caracterizada porque el o los materiales de matriz (24) presentan una fase gruesa, compuesta en parte o por completo por partículas de dióxido de silicio, y una fase fina, compuesta en parte o por completo por partículas de dióxido de silicio.

3. Placa base de aparato doméstico según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el material compuesto (22) presenta un comportamiento de rotura pseudoplástico.

4. Placa base de aparato doméstico según una de las reivindicaciones enunciadas anteriormente, caracterizada porque la resistencia a la flexión del material compuesto (22) presenta un valor de entre 10 MPa y 40 MPa.

5. Placa base de aparato doméstico según una de las reivindicaciones enunciadas anteriormente, caracterizada porque el material de fibra (26) está compuesto totalmente o en su mayor parte por fibras de dióxido de silicio amorfo.

6. Placa base de aparato doméstico según una de las reivindicaciones enunciadas anteriormente, caracterizada porque el material de matriz (24) ha sido producido al menos en parte mediante un tratamiento térmico a una temperatura de entre 800° C y 1.000° C.

7. Placa base de aparato doméstico según una de las reivindicaciones enunciadas anteriormente, caracterizada porque el material de matriz (24) no presenta fase cristalina.

8. Procedimiento para la fabricación de una placa base de aparato doméstico (20), en particular, una placa base de campo de cocción, la cual está compuesta en parte o por completo por un material compuesto (22) que presenta uno o varios materiales de matriz (24) y uno o varios materiales de fibra (26) ligados con el o los materiales de matriz (24), donde, en uno o más pasos del procedimiento (44, 50), se lleva a cabo un proceso sol-gel para producir el material compuesto (22), caracterizado porque el valor de la porosidad del material compuesto (22) es ajustado entre el 20% y el 45%.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque, en al menos un paso del procedimiento (54), se efectúa un tratamiento térmico a una temperatura de entre 800° C y 1.000° C para producir el material compuesto (22).

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque el tratamiento térmico se efectúa con una velocidad de calentamiento y/o velocidad de enfriamiento con valores entre 1°C/min y 10°C/min.

11. Procedimiento según la reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque el tratamiento térmico se efectúa durante una duración de entre cuatro y ocho horas.

12. Procedimiento según al menos la reivindicación 8, caracterizado porque como material inicial para el material de matriz (24) se utiliza una suspensión de polvo de dióxido de silicio en una dispersión coloidal de dióxido de silicio.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque, en al menos un paso del procedimiento (44), para iniciar una gelificación se añade cloruro de amonio a la suspensión de polvo de dióxido de silicio en la dispersión coloidal de dióxido de silicio, donde la cantidad de cloruro de amonio está medida de tal forma que la gelificación está finalizada dentro del margen de un espacio de tiempo de entre 15 y 45 minutos.

14. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque, en al menos otro paso del procedimiento (48), se lleva a cabo un proceso de prensado de una pieza bruta de placa base de aparato doméstico (60) con una presión de entre 50 kPa y 200 kPa para ajustar el grosor de la placa base de aparato doméstico (20).

15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado porque en el proceso de prensado se efectúa el ajuste del grosor de la pieza bruta de placa base de aparato doméstico (60) fijando una distancia entre planchas de acero (62) mediante elementos distanciadores (64).


 

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