Proceso de fabricación de materiales celulares.
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a un proceso de fabricación de materiales celulares para la construcción, el aislamiento, prótesis, y procesos en capa fina. El sistema ha sido concebido y realizado para obtener numerosas y notables ventajas respecto a otros medios existentes de análogas finalidades.
El proceso está previsto para lograr la creación de cavidades en el interior de la matriz de un material, cambiando notablemente las propiedades del material y pudiendo aplicarse a un variado grupo de materiales. Para ello, el proceso cuenta con 3 fases bien diferenciadas y consecutivas formando un único proceso, que da como resultado un material característico.
Antecedentes de la invención
Se conocen varios sistemas y dispositivos de fabricación de materiales celulares, que permiten obtener un material con espacios independientes en su interior.
En tal sentido, pueden citarse dispositivos basados en espumas sintéticas que se mezclan con el material al que se pretende convertir en celular, de tal forma que las micelas de aire quedan recubiertas del agente espumante y éste a su vez del material.
Este sistema presenta diversos inconvenientes, tales como la variación de la composición química del material original, con lo que sus propiedades no sólo dependen de la naturaleza del material celular y de la estructura celular, sino también del agente espumante. También esta el problema del gran volumen que requiere la espuma, suponiendo unos grandes costes estructurales en logística, para un bajo precio del valor unitario de volumen. También existe un problema con la necesidad de maquinaria específica tanto para su fabricación como para su manejo, ya que requieren bombas para espuma de alta presión. Por no mencionar la imposibilidad de fabricarlo "in situ", requiriendo una compleja industria química vinculada. Además del coste añadido, que supone la complejidad tecnológica que limita los países, y aplicaciones a las que se pueden destinar estos materiales.
Igualmente, se conocen otros sistemas basados en el ataque de la cal al aluminio en polvo para lo producción de burbujas de Hidrógeno. Para lo cual basta con añadir estos elementos a la composición de la matriz del material que se pretende convertir en celular. Estos sistemas presentan grandes limitaciones dada su aplicación, al depender de la reacción química de ataque al aluminio en polvo, mediante otro polvo corrosivo como es la cal, limita el tipo de materiales, al poder ser estos atacados por la cal. También esta el problema de la naturaleza explosiva del hidrógeno al mezclarse con el aire, por lo que su producción a gran escala ha de ser en instalaciones adecuadas a tal fin. Tampoco se ha de olvidar que en este caso, el resultado de la conversión del material en celular ha dejado una composición diferente a la original.
Descripción de la invención
El sistema de la invención presenta una nueva estrategia a la hora de generar las burbujas dentro de la matriz: en vez de introducir una serie de compuestos químicos que la generen, introducimos un compuesto que en sí mismo la genera en su descomposición espontánea o asistida. Para ello usaremos peróxido de hidrógeno, el cual al descomponerse dará lugar a agua y oxigeno, el cual creará las oquedades dentro del cemento, sin variar la composición de éste.
Además, se ha previsto que este proceso cuente con otro proceso de infiltración dentro de la matriz, y un tercero de secado y aireación para eliminar los restos de la descomposición.
También existe la posibilidad de introducir el peróxido de hidrógeno dentro de las reacciones de la formación de los materiales, dando como resultado el desprendimiento asistido de oxigeno dentro de la reacción, lo que no variaría del producto final, químicamente hablando, pero si su estructura física. Todo ello mediante la sustitución del volumen de agua convencional por uno de peróxido de hidrógeno.
Así pues, la estructura celular resultante estaría compuesta por el cemento convirtiéndose éste en cemento celular, al presentar en el interior de su matriz unidades independientes, y sin variar la composición del cemento ni las propiedades microscópicas del mismo dentro de las láminas de la estructura celular.
También se ha previsto el control de la trama de la estructura celular, mediante la adición de diversas concentraciones de peróxido de hidrógeno disuelto en agua.
Descripción de una forma de realización preferida
En la actualidad existen muy diferentes materiales y técnicas sobre las que aplicar la el proceso de fabricación de materiales celulares. No obstante, por simple economía elegiremos materiales y técnicas generalizadas. Así pues, para la infiltración del material, lo haremos por difusión simple en agua dependiente de gradiente. La descomposición del peróxido de hidrógeno, en el caso de que no sea asistida por el propio material, la provocaremos mediante luz y calor, siendo la luz del sol un buen agente dada su potencia y coste. Lo mismo pasa para el secado, que salvo aplicaciones específicas que requieran un secado ultrarrápido mediante auto clavado, usaremos el sacado al medio abierto.
Como ejemplo pondremos la fabricación de hormigón celular, para la fabricación de bloques para la construcción de edificios. Para lo cual partiremos de cemento Pórtland estándar y de áridos estándar, agua destilada y peróxido de hidrógeno. Primero volcamos el agua en el molde a fin de humedecer las paredes y asegurar un buen acabado, a continuación añadimos el peróxido de hidrógeno al agua, y después añadimos el cemento Pórtland junto con los áridos, lo removemos todo durante un minuto. (Aumentando el tiempo de removimiento se consigue un menor volumen y una resistencia mecánica mayor que crece exponencialmente, hasta el momento del fraguado en que el material se hace intrabajable) . Se deja fraguar durante 3 horas y a continuación se abre para que continúe el proceso en condiciones de alta humedad. Existe también la posibilidad de hacer el hormigón en una hormigonera, e introducir el peróxido de hidrogeno antes de volcar el hormigón en el molde, pero con este proceso la superficie del bloque tendrá un aspecto celular, a no ser que previamente se haya impregnado el molde con cemento. En cualquier caso para preparar un bloque de un volumen final de un litro, usaremos 400 gramos de hormigón y 500 ml de agua, con 15 ml de peroxido de hidrogeno.
Serán independientes del objeto de la invención los materiales empleados en la fabricación de los componentes del proceso de fabricación de materiales celulares, formas y dimensiones de los mismos, y todos los detalles accesorios que puedan presentarse, siempre y cuando no afecten a su esencialidad.
