19© OFICINA ESPAÑOLA DEPATENTES Y MARCAS

ESPAÑA

11© Número de publicación: 2 331 04421© Número de solicitud: 20080136451© Int. Cl.:

C04B 26/06 (2006.01)

12© SOLICITUD DE PATENTE A1

22© Fecha de presentación: 12.05.2008

43© Fecha de publicación de la solicitud: 18.12.2009

43© Fecha de publicación del folleto de la solicitud:18.12.2009

71© Solicitante/s: AGENCIA DE DESARROLLOECONÓMICO E INNOVACIÓN S.L.Parque Científico - Paseo de la Innovación, 102006 Albacete, ESPRODUCTOS JAFEP, S.L. yASOCIACIÓN DE INVESTIGACIÓN DE LASINDUSTRIAS DE LA CONSTRUCCIÓN

72© Inventor/es: Girbés Clari, Isabel;Rodríguez Guanter, María José;López Tendero, María José yDomínguez Arribas, Luis Esteban

74© Agente: No consta

54© Título: Nuevos materiales altamente adhesivos y cohesivos para la construcción.

57© Resumen:Nuevos materiales altamente adhesivos y cohesivos parala construcción.La presente invención hace referencia a nuevos materia-les altamente adhesivos y cohesivos para la construcciónque comprenden en su formulación los siguientes com-puestos:a. materiales para la preparación de adhesivos cemen-tosos, adhesivos no cementosos, morteros y hormigonesmodificados con polímeros, morteros y hormigones poli-méricos, o paneles aislantes termoacústicos.b. lodos residuales derivados de los efluentes de la fabri-cación de pinturas acrílicas o RSPdonde dichos lodos actúan como agentes adhesivos, sus-tituyendo total o parcialmente o adicionándose a los po-límeros redispersables, emulsiones poliméricas o adhesi-vos comerciales presentes en los adhesivas cementosos,no cementosos, morteros y hormigones modificados conpolímeros y paneles aislantes termoacústicos.

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Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. Pº de la Castellana, 75 – 28071 Madrid

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DESCRIPCIÓN

Nuevos materiales altamente adhesivos y cohesivos para la construcción.

Campo técnico de la invención

La presente invención hace referencia a la sustitución parcial o total del agente adhesivo en la fabricación de ma-teriales adhesivos empleados habitualmente en construcción tales como: adhesivos cementosos, adhesivos no cemen-tosos, hormigones y morteros modificados, hormigones y morteros poliméricos, etc., mediante el aprovechamiento delos componentes acrílicos que poseen los lodos residuales derivados de la fabricación de pinturas.

La incorporación de los lodos de depuración producidos en el tratamiento de aguas de procesado de pinturasacrílicas a este tipa de materiales, hace que se incremente la capacidad ligante del adhesivo en el que se incorporandichos residuos, aumentando sus propiedades adhesivas y cohesivas.

Antecedentes de la invención

La incorporación de resinas acrílicas, como material adhesivo, es habitual en la formulación de materiales deconstrucción compuestos, tales como hormigones poliméricos, adhesivos cementosos, adhesivos no cementosos, etc.Lo que no lo es, es la utilización de residuos de las industrias de pinturas como agente adhesivo en sustitución parcialo total de resinas acrílicas.

Los residuos de pinturas plantean la problemática del reciclado de los residuos contaminantes que generan. Elreciclado de pinturas con disolvente, es mucho más complejo que el de pinturas al agua, y las posibilidades disponiblesson escasas y generalmente poco desarrolladas. En éste sentido han surgido muchas iniciativas, fundamentalmente delsector del automóvil, que han intentado darle un valor a dicho residuo para su posterior utilización en otras industrias,o en la misma reutilizándolo.

En la gran mayoría de los casos dicho procesamiento ha pasado por destilar éste subproducto que posteriormenteserviría para recuperar por un lado el disolvente por condensación (aprox 50% en la mayoría de los casos), y por otrola fracción sólida deshidratándola hasta obtener un polvo seco que podría servir como filler o relleno en materiales deconstrucción, EP0313016, US5489333, US5573587. En otros casos se hace referencia a su incineración, o elimina-ción directa: US6029370, EP1066888, US4980030, US5954970. Las patentes GB2135328, y GB2054613 utilizan losresiduos sólidos para producir materiales termoconformados.

Otros se centran en reciclar parcialmente tras un proceso bien sea de deshidratación, o de alcalinización y coa-gulación, etc, tal como WO200156935; y otros procesos como US6162504, lo emplean como aditivos o sellantes apartir de polvo seco de los residuos de pinturas de la industria del automóvil. Todos ellos con un coste considerable detratamiento y un escaso aprovechamiento del producto de él derivado.

En cuanto al problema de qué hacer con el residuo sólido que se obtiene tras la separación, el Instituto Tecnológicode Tokio y Toshiba Corporation, han estudiado un sistema de recuperación, US05608136, mejorando el sistema dedestilación tradicional mediante el empleo de un horno de gas pirolítico para transformar dichos residuos en Fuel. Enla actualidad, todavía se encuentra en fase de estudio.

La patente WO9718261 produce un compuesto polimérico resultado de la mezcla de los lodos de pintura derivadosde éste tipo de industria y de polímeros de nueva fabricación, antes los lodos deberán haberse sometido a un intensotratamiento de secado, seguido de una “decatalización” o paralización de la reacción de polimerización hasta su uso,lo que encarece sustancialmente su utilización. Así mismo la JP57085831 tiene características muy similares.

La patente WO03031363 de DU PONT evita correctamente el problema mencionado anteriormente referente alsecado de éstos residuos, y describe la utilización de los lodos de pintura, (en éste caso derivados de la industriade ensamblaje y pintado de automóviles), para materiales de construcción, pero únicamente utiliza el residuo comoagente hidratante, en sustitución del agua en la producción de dichos materiales, y esta sustitución no aporta ningunamejora respecto a los productos hidratados directamente con agua.

Otros hacen referencia de manera específica a la recuperación de los lodos residuales derivados del pintado en laindustria del automóvil, siguiendo el proceso ya conocido de reducir la humedad por medios mecánicos, para luegoproceder a un secado bien sea por agentes químicos o fisicoquímicos, tal como CA2074576, donde el polvo secoobtenido o la masilla deshidratada pueden ser empleados en materiales sellantes como relleno. Otros lo someten a untratamiento para recuperar por un lado el solvente, y por otro el pigmento que será recirculado de manera parcial porsu de menor calidad.

Ninguna referencia indica el aprovechamiento, sin costosos procesos de tratamiento o secado, de la capacidadadhesiva de los componentes acrílicas que poseen los lodos residuales derivados de la Fabricación de Pinturas, para lafabricación de materiales como los descritos en esta patente.

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Descripción de la invención

La utilización de polímeros procedentes de los lodos producidos tras el tratamiento de los residuos de fabricaciónde pinturas acrílicas, permite obtener materiales de construcción con propiedades altamente adhesivas y/o cohesivas,reduciendo significativamente los elevados costes que supone la utilización de polímeros nuevos.

El empleo de dichos lodos de depuración favorecerá la trabajabilidad de la pasta cementosa en la que son adicio-nados debido al efecto plastificante de las cadenas poliméricas que contienen dichos materiales combinado con otroefecto dispersante que ejercen las sustancias surfactantes presentes en el lodo.

Según lo anteriormente expuesto un aspecto esencial de la presente invención se refiere a nuevos materiales alta-mente adhesivos y cohesivos para la construcción que comprenden en su formulación los siguientes compuestos:

a. Materiales para la preparación de adhesivos cementosos, adhesivos no cementosos, morteros y hormigonesmodificados con polímeros, morteros y hormigones poliméricos, o paneles aislantes termoacústicos.

b. Lodos residuales derivados de los efluentes de la fabricación de pinturas acrílicas, y al que está en base secallamaremos RSP.

En los cuales, dichos lodos residuales derivados. de los efluentes de la fabricación de pinturas acrílicas o RSP, ac-túan como agentes adhesivos, sustituyendo total o parcialmente a los polímeros redispersables, emulsiones poliméricaso adhesivos comerciales presentes en los adhesivos cementosos, no cementosos, morteros y hormigones modificadoscon polímeros y paneles aislantes termoacústicos.

La invención propuesta utiliza residuos procedentes de la Fabricación de pinturas, no de pinturas usadas en unproceso de pintado de vehículos u otros bienes de consumo, por lo que el residuo no, ha sufrido una elevada conta-minación por el proceso de pintado de objetos; por otra parte la utilización como lodo, con un mínimo proceso dedecantación y estabilización, proporciona una materia prima adecuada para la fabricación de los productos objeto deesta invención.

Por otra parte es necesario señalar que los lodos están en estado sólido húmedo o están en suspensión en agua.

Un aspecto importante a tener en cuenta es el porcentaje de agua que posean los lodos a la hora de ajustar la dosi-ficación agua/conglomerantes, (30 a 40%). Este porcentaje varía notablemente en función del sistema de tratamientode los residuos instalado en la fábrica, el punto del proceso de tratamiento en el que se recojan los lodos e inclusode las condiciones ambientales. En el caso de que los lodos sean recuperados con posterioridad a su prensado puederequerirse para determinados usos un proceso de disgregación mecánica y posterior dilución; en caso de recuperarsede procesos anteriores, puede requerirse para algunos usos la eliminación de agua con procesos como por ejemplo ladecantación, el filtrado, la centrifugación, ó cualquier otro método de separación física o fisicoquímica conocido en elestado de la técnica.

En cuanto a las ventajas derivadas de los usos específicos que se enumeran en los párrafos anteriores, cabe des-tacar el ahorro económico que supone la sustitución de la materia prima más costosa por un residuo. Además, elempleo del lodo en las aplicaciones anteriores no supone coste económico adicional derivado del procesado delresiduo.

Por otra parte, el agente adhesivo comercial, emulsión polimérica y/o el polímero redispersable se selecciona delgrupo formado por acetato de polivinilo, vinil carboxilato, acrílico, estireno butadieno, látex, etileno vinil acetato opolivinilo.

En este mismo sentido cabe destacar que los lodos o RSP sustituyen al agente adhesivo comercial, emulsiónpolimérica o el polímero redispersable:

- de un 15 a un 100%, preferentemente de un 50 a un 85% y más preferentemente de un 60 a un 85%, en adhesivoscementosos.

- de un 1 a un 100%, preferentemente de un 30 a un 60%, en morteros y hormigones modificados.

- de un 1 a un 100%, preferentemente de un 30 a un 60%, en morteros y hormigones poliméricos.

- de un 5 a un 100%, preferentemente de un 60 a un 100% en adhesivos no cementosos, aplicado en panelesacústicos.

Por otro lado, los lodos o RSP cuando son agregados por adición, mejoran las propiedades del material de cons-trucción proporcionando mejoras cohesivas y acústicas en los materiales resultantes obtenidos.

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En éste sentido cabe destacar que los lodos o RSP se añaden al agente adhesivo comercial, emulsión polimérica oel polímero redispersable:

- de un 10 a un 50%, preferentemente de un 20 a un 25%, en paneles aislantes termoacústicos.

- la incorporación de microcargas de un 1 a un 10%, preferentemente de un 3 a un 5% con respecto a los áridos,sin el secado previo de los lodos como microcargas en hormigón, mejora sus propiedades mecánicas.

En adhesivos cementosos (también conocidos como morteros cola o cemento cola), aplicación 1, tras la sustituciónparcial del polímero original por los lodos de depuración producidos en el tratamiento de aguas de procesado depinturas acrílicas, se obtienen propiedades mejoradas para la adherencia inicial a las que ofrecen adhesivos cementososcomerciales tipo C2, según Normativa Europea UNE EN 12004:2001, para la colocación de baldosas cerámicas,pétreas o similares. Además, la incorporación del lodo proporciona tiempos abiertos similares a los que se obtienenen adhesivos cementosos y no supone un cambio en la coloración de dichos adhesivos, dadas las proporciones en lasque se dosifica. La durabilidad de los adhesivos cementosos frente a ciclos hielo-deshielo, es también muy adecuadafrente a la que se obtiene con los adhesivos cementosos comerciales.

La adición del lodo a los denominados adhesivos poliméricos (adhesivos no cementosos), aplicación 3, por ejemplousados para la fijación en construcción de baldosas cerámicas, pétreas o similares, o para la fabricación de panelesaislantes termo-acústicos con fibras naturales o artificiales (este último uso es el descrito en la aplicación 3), aumentala rigidez del material endurecido e incrementa la unión cohesiva del material y como consecuencia las prestacionesdé adherencia se ven mejoradas.

A partir de la sustitución del 50% del látex empleado en la formulación de morteros y hormigones modificados,en el ejemplo de aplicación 2, por lodos de depuración producidos en el tratamiento de aguas de procesado de pintu-ras acrílicas se han obtenido resultados similares a los que presentan los morteros modificados comerciales para laspropiedades en estado endurecido.

El empleo dedos lodos de depuración como filler de materiales diversos derivados del cemento, dado su reducidotamaño de partícula puede traducirse en un incremento de la trabajabilidad y de su compacidad en estado endurecido,viéndose incrementadas las prestaciones mecánicas y de durabilidad de los materiales en los que se incorporan. Elprocedimiento de utilización del residuo descrito en esta patente, incorporado en húmedo al agua de amasado sinun proceso de secado, permite por una parte no incrementar el coste del producto obtenido, y por otra mantener elpolímero sin curar, lo que permite que una vez curado aporte su capacidad de sellado de poros y su incremento deresistencia, obteniendo un material mixto cementoso-polimérico.

Todas las características y ventajas expuestas, así como otras propias de la invención, podrán comprenderse mejorcon los ejemplos, mostrados a continuación.

Los lodos empleados en los ejemplos expuestos proceden del proceso de tratamiento de aguas residuales de unafábrica de pinturas acrílicas, siendo recogidos tras el proceso final de prensado, donde se obtiene una torta de lodosde pintura con consistencia sólida. Los lodos estaban compuestos mayoritariamente, como es habitual en. este tipo depintura, por compuestos acrílicos y por CaO, SO3, TiO2 (la composición química se detalla en la tabla 1). El residuode lodos posee una elevada pérdida al fuego (L.O.I) en torno al 46,61% debida a la alta proporción de resinas acrílicas.

Con el fin de ajustar las dosificaciones de agua/conglomerantes se ha realizado un seguimiento de la humedad delas muestras durante un periodo de un año, obteniéndose la relación humedad/mes en torno al 30-40% (véase figura5). Siendo del orden del 30% durante los meses de verano y alcanzando valores del 40% durante los meses más fríos.

El proceso de acondicionamiento de los lodos, en éstos ejemplos ha sido el de disgregar mecánicamente la tortarecibida, y posterior disolución en agua hasta obtener una lechada homogénea con la concentración deseada según elproducto a obtener.

A continuación se muestran una serie de ejemplos que en todo momento tendrán sentido ilustrativo y no limitativo.

Breve descripción de las figuras

La figura 1a muestra la capacidad humectante de los morteros adhesivos desarrollados según la aplicación 1.

La figura 1b muestra la adherencia inicial de los adhesivos cementosos en función de la proporción de RSP quesustituye el adhesivo comercial.

La figura 1c muestra la adherencia inicial de los adhesivos cementosos en función a la proporción de RSP quesustituye al adhesivo comercial en su formulación.

La figura 1d muestra la adherencia inicial de los adhesivos cementosos formulados, vs los adhesivos cementososcomerciales.

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La figura 1e muestra la adherencia tras inmersión en agua de los adhesivos vs adhesivos cementosos comerciales.

La figura 1f muestra la adherencia tras ciclos hielo-deshielo de adhesivos cementosos formulados vs adhesivoscementosos comerciales.

La figura 2a muestra la evaluación de la consistencia de los morteros según la proporción de RSP sustituido al látexen su formulación.

La figura 2b muestra la resistencia a la flexión de los morteros modificados tras veintiocho días de curado.

La figura 2b muestra la resistencia a la compresión de los morteros modificados tras veintiocho días de curado.

La figura 3a muestra la conductividad térmica del material con adhesivo convencional que incorpora la adición del25% RSP. Espesor de la muestra es de 28 mm.

La figura 3b muestra la conductividad térmica del material con adhesivo convencional sin la adición de RSP.Espesor de la muestra es de 27 mm.

La figura 3c muestra los coeficientes de absorción acústica de los paneles empleando adhesivo + RSR respecto apaneles patrón; donde J1, J2, y J3 son diferentes repeticiones con una adición del 25% de RSP respecto a la dosificacióndel adhesivo en base agua empleado, y el P1, P2, y P3, son las diferentes repeticiones de las muestra patrón.

La figura 4a muestra la resistencia mecánica del hormigón donde el RSP es añadido como filler en una proporcióndel 5%.

La figura 4b muestra la profundidad de penetración según la adición de RSP.

La figura 4c muestra la porosidad abierta de las muestras referente al % RSP añadida a la dosificación del hormigón.

La figura 5 muestra la variación de la humedad de las tortas de lodo con respecto al mes de recuperación.

Ejemplos

Ejemplo 1

Obtención de cementó cola o adhesivos cementosos

El propósito de este ejemplo es demostrar la posibilidad del aprovechamiento de los lodos producidos tras el tra-tamiento de aguas residuales de fabricación de pinturas acrílicas, utilizando el RSP en la formulación de adhesivoscementosos para baldosas cerámicas. La efectividad del uso de dicho residuo ha sido testada en base a las propiedadesfísicas de los diferentes adhesivos cementosos que se han formulado, empleando el residuo RSP como sustituyen-te parcial o total del acetato de polivinilo (PAV), usualmente empleado en la formulación de adhesivos cementosos.Además, el nuevo adhesivo cementosos obtenido ha sido comparado con adhesivos cementosos comerciales y el estu-dio demuestra que los adhesivos cementosos que incorporaron RSP ofrecieron propiedades mejoradas de adherenciarespecto a algunos adhesivos cementosos comerciales.

La idea de emplear polímeros en materiales basados en cementos data de principios de 1920. Hoy en día, lospolímeros modificados se emplean ampliamente en materiales cementantes, los adhesivos cementosos utilizan en suformulación polímeros del tipo éter de celulosa (CE) y polímeros del tipo látex o/y acetato de polivinilo (PAV) quele confieren flexibilidad y resistencia a tracción en el adhesivo endurecido. El ejemplo que se detalla a continuaciónmuestra la influencia de la sustitución parcial del acetato de polivinílico (PAV) por residuo sólido del procesado depinturas acrílicas (RSP), en las propiedades de adherencia, resistencia a tracción y resistencia a ciclos hielo-deshieloque desarrollan los adhesivos cementosos que contienen dicho residuo.

Todas las muestras de ensayo se prepararon de acuerdo a la norma EN 1348, la formulación de las mismas sedetalla en la tabla 2, se empleó cemento Pórtland de tipo (CEM I-52.5R), RSP, la composición química del cemento ydel RSP se detalla en la tabla 1.

TABLA 1

Composición química del cemento y del RSP utilizado en el estudio. (en peso (%))

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Los adhesivos estudiados basados en la sustitución de polímero PAV por RSP, en diferentes proporciones, semuestran en la tabla 2.

TABLA 2

Proporciones de mezcla de adhesivos cementosos formulados empleando RSP

Después de mezclar, el adhesivo cementoso (mortero cola) fresco se aplicó sobre una superficie plana de hormigónen dos etapas; Inicialmente se aplicó, una primera capa de contacto con el espesor similar al tamaño del árido empleadocomo filler en la formulación, y a continuación en la siguiente etapa se aplicó una capa de adhesivo sobre la capaanterior y se cepilló con ayuda de llana de apertura (6x6x6 mm). Transcurrido el tiempo abierto, se colocaron piezasde cerámica de (5x5x0.5 cm), colocando sobre cada una de ellas un peso de 2 Kg, durante 30 seg. Posteriormente, lasmuestras se guardaron durante 28 días a 23ºC y 50% de humedad relativa, hasta la fecha de ensayo.

Las propiedades adhesivas de los adhesivos cementosos formulados se midieron en base a la capacidad humectante,adherencia inicial y resistencia a tracción después de la aplicación de ciclos hielo-deshielo, de acuerdo a los ensayosnormalizados de la norma EN 1348.

1.1. Capacidad Humectante

La capacidad Humectante se evaluó teniendo en cuenta la Norma UNE-EN 1347, el adhesivo cementoso se aplicóen una superficie plana de hormigón de acuerdo a la norma UNE EN 1323 en dos etapas; Inicialmente, se aplicóuna primera capa de contacto con el espesor similar al tamaño del árido empleado como filler en la formulación y acontinuación, en la siguiente etapa, se aplicó una capa de adhesivo sobre la capa anterior y se cepilló con ayuda dellana de apertura (6x6x6 mm). Entonces se colocaron piezas de vidrio de (10x10xO.6 cm) aplicando sobre cada una deellas un peso de 2 Kg durante 0, 2, 5, 7 y 10 min. Después de cada uno de los tiempos ensayados se pesó el adhesivocementoso adherido al vidrio, los resultados se muestran en la figura 1(a).

Tal como cabe esperar las muestras que emplearon PAV 100%, es decir, sin RSP muestran mejor comportamientoadhesivo a todos los tiempos estudiados, sin embargo, las dosificaciones con sustitución de hasta el 50% presentan muybuen comportamiento y en general todas las muestras presentan buena capacidad humectante durante los primeros 5minutos, tiempo abierto común en adhesivos cementosos.

1.2. Adherencia inicial y análisis superficie de rotura

La superficie de rotura se estudió de forma macroscópica siendo todas las roturas clasificadas en todos los casoscomo rotura adhesiva (producida entre el adhesivo cementoso y. la baldosa). La adherencia inicial según la normaUNE-EN 1348, se muestra en la figura 1(b).

En general, se observa una relación directa en la resistencia a la tracción, entre las muestras que contienen PVA yla proporción de RSP empleada. Los resultados que presentaron mejores propiedades de adhesión fueron las muestrasque incorporaron el 50%, 67% y el 83% de RSP, que son las que menor contenido de PVA contienen en su formulación.Además, las muestras que incorporaron 100% RSP, es decir, sin PVA ofrecen mejor comportamiento adhesivo que lasmuestras en las que se empleó únicamente PVA (0% RSP).

1.3. Resistencia a tracción después de ciclos hielo-deshielo

La resistencia a tracción del adhesivo se ha estudiado de acuerdo con la norma UNE EN 1348:1997. Ap.8.5., losresultados se muestran en la figura 1(c).

Tal como se puede apreciar en dicha figura no se observan diferencias importantes entre las muestras evaluadas, losmejores resultados de adhesión los presentan las muestras que incorporaron el 50%, 67% y el 83% de RSP y tambiénla muestras que no incorporó RSP, la única que empleaba únicamente PVA. La superficie de rotura se estudió de formamacroscópica siendo todas las roturas clasificadas en todos los casos como rotura adhesiva.

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1.4. Comparación del adhesivo cementoso obtenido frente a adhesivos cementosos comerciales

De acuerdo con la norma UNE-EN 12004:2001, teniendo en cuenta las propiedades adhesivas, los adhesivos ce-mentosos se pueden clasificar en adhesivos convencionales C1 (adherencia inicial ≥ 0.5 MPa), se clasifican comoadhesivos mejorados los adhesivos de tipo C2 (adherencia inicial ≥ 1 MPa). Para llevar a cabo la presente compara-ción se seleccionaron 4 adhesivos cementosos de tipo (C1, C1E, C2-T y C2), las características que los diferencian seenumeran en la tabla 3.

TABLA 3

Propiedades de los adhesivos cementosos seleccionados para intercomparación

La adherencia inicial de los adhesivos cementosos diseñados está en torno a 1.3-1.6N/mm2 dependiendo de la,proporción de RSP empleada en su composición, de acuerdo a la normativa UNE-EN 12004:2001, el adhesivo des-arrollado se clasificaría como adhesivo mejorado tipo C2 (adherencia ≥ 1 MPa). Los resultados referidos a las pro-piedades de durabilidad son similares a los que se obtuvieron con los adhesivos cementosos comerciales tipo C2testados. La adherencia tras inmersión en agua incluso supera los resultados obtenidos para los adhesivos cementososcomerciales.

La idea de reutilizar los lodos de pintura procedentes del tratamiento de efluentes de lavado, y otros materialesresiduales de composición química similar, considerados típicamente como residuo sólido del procesado de pinturasacrílicas (RSP) como sustituyente parcial del PVA en adhesivos cementosos, no afecta a la flexibilidad y al la resisten-cia a tracción del adhesivo endurecido: La sustitución parcial del alcohol de polivinilo por RSP, ofrece resultados deadhesión mejorados, pero también buena capacidad humectante comparada con adhesivos cementosos comunes. LosRSP pueden ser incorporados en el cemento sin secado previo (como lodos), ofreciendo incluso mejores resultadosque cuando se incorporan secos. En general las proporciones que mejores resultados ofrecen para la combinación(PAV:RSP) son las que incorporan entre el 67 y el 83% de RSP.

Ejemplo 2

Obtención de morteros y hormigones modificados

Los morteros y hormigones modificados con polímeros se caracterizan por ser morteros y hormigones de cemento,a los que se les ha añadido, durante el proceso de mezclado un polímero soluble en agua o una emulsión poliméricaque, durante la etapa del curado, endurece formando una matriz continua en su interior.

Dadas las características del residuo sólido del procesado de pinturas acrílicas, RSP en base seca, posee compo-nente acrílica, se estudia en este ejemplo la sustitución de la emulsión polimérica empleada para la formulación deeste tipo de morteros por RSP.

Los morteros y hormigones modificados con látex están caracterizados por una matriz monolítica, que resulta dela unión de la fase polimérica y la fase de cemento, durante el proceso de hidratación de éste. Para la evaluación de laeficiencia del RSP como sustituto del látex se han realizado las siguientes dosificaciones (tabla 4).

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TABLA 4

Dosificaciones de los morteros modificados formulados

A continuación se evalúan las propiedades de los morteros modificados desarrollados.

2.1. En estado fresco

El uso de emulsiones poliméricas en morteros y hormigones convencionales modifica en gran medida las ca-racterísticas de éstos en estado fresco, principalmente favoreciendo la trabajabilidad de la pasta debido a un efectoplastificante de las cadenas poliméricas combinado con otro efecto dispersante que ejercen las sustancias surfactantespresentes en el látex.

En consecuencia, se produce una importante disminución de la cantidad de agua requerida, que posibilita la obten-ción posterior de un hormigón mucho más compacto y con una considerable disminución del contenido de poros.

Tal como se puede apreciar en la figura 2(a), la fluidez de los morteros aumenta con el incremento del agua ytambién con el de polímero, por ello la muestra látex control es la que presenta una consistencia o fluidez más elevada.En la mezcla Látex/lodo se aprecia Una reducción de la fluidez, que sé ve reducida conforme disminuye el porcentajede agua en la formulación del mortero.

2.2 En estado endurecido

Los factores que influyen en las propiedades de resistencia de los hormigones y morteros modificados con políme-ros son: la naturaleza de los materiales utilizados (látex, cementos, áridos); las proporciones de mezcla (proporciónpolímero-cemento, proporción agua-cemento, proporción polímero-hueco, contenido de aire, etc.) y los métodos decurado y de ensayo.

Los morteros modificados con látex, presentan en el estado endurecido, un ligero incremento de la resistenciaa la flexión, en comparación con los morteros convencionales, mortero patrón, y dicha resistencia es mayor que laque presentaron los morteros en los que se ha empleado el lodo. Sin embargo, en lo que respecta a la resistencia acompresión, se observan peores resultados, en especial cuando la proporción del polímero es, elevada (mortero látexcontrol), debido al exceso de aire incluido por este.

Finalmente, se puede concluir que los morteros modificados con látex (mortero látex control), presentan un ligeroincremento de la resistencia a tracción, mientras que un detrimento de la resistencia a compresión respecto del morteropatrón, sin látex, ni RSP. Sin embargo, la sustitución de la mitad de la proporción de látex en morteros modificados porRSP, ha ofrecido resultados similares para el estado endurecido a los obtenidos para el mortero látex control, aunqueel comportamiento en fresco del mortero ofrece una menor fluidez.

Ejemplo 3

Obtención de adhesivos no cementosos y su aplicación en paneles acústicos

Los lodos contienen en su composición un porcentaje relevante de resinas acrílicas, con el empleo de los RSP comoaditivo en la formulación de adhesivos se pretende incrementar la capacidad ligante del adhesivo, por tanto, se esperaobtener una mejor unión (cohesión) entre el material a adherir, mejorando entre otras; la compacidad del material ycon ello propiedades acústicas, mejorando la trabajabilidad y disminuyendo el tiempo de curado.

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Para el presente estudio se ha evaluado la adición de un 25% de RSP (húmedo) sobre la dosificación de un adhesivoen base agua usado, en este caso, para la fabricación de paneles aislantes termo-acústicos con fibras naturales. Paraconocer la efectividad del adhesivo desarrollado, se han evaluado las siguientes propiedades en el material en el quese ha aplicado;

â Conductividad térmica.

â Densidad.

â Propiedades acústicas.

Se han realizado ensayos de aislamiento térmico (conductividad térmica) según Norma UNE-202-902. La carac-terización del poder de aislamiento térmico de un material se ha realizado a partir de la determinación del coeficientede conductividad térmica.

Entre dos superficies isotérmicas a temperatura constante, una más alta que la otra, se establece un flujo de caloren régimen estacionario, a partir de un tiempo determinado. Este ensayo supone la estimación del flujo térmico decalor, a partir de la fuerza electromotriz, que atraviesa una muestra del material bajo análisis. A partir del flujo decalor (W/m2) y de las temperaturas de las placas fría y caliente, se realiza el cálculo del coeficiente de conductividadtérmica. La diferencia de temperatura o gradiente térmico ha de ser de al menos 15ºK.

Los materiales considerados como aislantes térmicos suelen presentar valores de conductividad térmica entre 0.028y 0.070 W/mK, aunque el valor dependerá mucho de la densidad aparente del material y del espesor del mismo.

Se toman valores de conductividad térmica una vez que se ha llegado al régimen estacionario. Las medidas realiza-das muestran que valores claramente comparables entre ambas muestras. Esto es normal, ya que estamos comparandomuestras con composición, espesor y densidad similares figura 3(a) y figura 3(b). Este estudio permite analizar la in-fluencia del RSP como aditivo en adhesivos convencionales frente a la conductividad térmica. A la vista de resultados,los materiales aglomerados con adhesivo con RSP, presentan una conductividad sensiblemente inferior y una densidadaparente mayor.

Según se observa en la tabla 5, con la adición del RSP, se ha determinado un incremento de un 12% en el valor dela conductividad térmica para un incremento de la densidad del panel de un 18%. Por tanto, disminuye sensiblementela conductividad del panel, respecto del patrón y mejora el aislamiento térmico del mismo.

TABLA 5

Densidad conductividad térmica de material unido con adhesivos con y sin RSP

Las propiedades acústicas, se han analizado mediante tubo de Impedancia para la determinación de la absorciónacústica. Se pretende comprobar si el comportamiento como absorbente acústica de los paneles fabricados con adi-ción de RSP en el adhesivo, es adecuado para aplicación de dichos lodos como material de absorción acústica paraconstrucción, y obtener una comparativa de estos paneles, con las desarrollados empleando adhesivo convencional.

En la figura 3(c), se presenta el coeficiente de absorción obtenido para cada tuno de los paneles desarrolladosempleando adhesivo en base agua y adhesivo en base agua con incorporación de RSP, a distintas frecuencias. Losvalores obtenidos para los paneles en los que se adicionó RSP se han representado en tonalidad azul, mientras que lospaneles patrón se representan en rojo.

De los resultados obtenidos, se observa que en general, los materiales en los que se emplea aditivo con el 25% deRSP presentan unos valores de absorción más altos que los materiales sin RSP, donde se llegaban a obtener en buenaparte del espectro de frecuencia con valores por encima de 0.7.

Se ha observado que el global de los materiales ensayados, presentaban un nivel de rigidez mayor que el de lasprobetas patrón. Teniendo en cuenta que en el rango de frecuencia del ensayo, la disipación de la energía acústica serealiza preferentemente a través de pérdidas por desplazamiento superficial, el hecho de presentar una mayor rigidez,produce una disminución de la elasticidad del movimiento superficial, esto podría explicar el porqué del bajo valor deabsorción obtenido.

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Por tanto, la adición de RSP mejoró las propiedades térmicas del material en el que se añadió e incrementó larigidez del material y este hecho podría explicar el valor de absorción acústica observado en dichos paneles, respectode los valores de los paneles patrón.

Ejemplo 4

Incorporación de microcargas poliméricas en morteros y hormigones, sin el secado previo de los lodos

Con la incorporación de microcargas o cargas impalpables, se incrementa el empaquetamiento de los poros delhormigón, así mismo la posterior polimerización del residuo proporciona un incremento de prestaciones como materialmixto cementoso-polimérico. En el ejemplo que se detalla a continuación, se ha estudiado la adición de los RSP comofiller para la fabricación de hormigón. En el ejemplo que se detalla a continuación, se ha estudiado la adición de losRSP como filler para la fabricación de hormigón. El residuo RSP, una vez disuelto, posee una extremada finura, eltamaño de partícula es de aproximadamente 30 µm aproximadamente, se han evaluado las posibilidades de su empleocomo filler en hormigones. El problema que presentaban, era su difícil disolución y mezclado con los demás materialespara la fabricación de los hormigones, para evitar dicho problema se realizó un premezclado de una fracción del aguaa emplear y los lodos antes de proceder a la fabricación del hormigón, de esta forma se transformó la masa húmeday compacta original en una lechada; cuyo contenido de sólidos y de agua se tuvo en cuenta para corregir las distintasformulaciones del hormigón.

Para la realización de la presente reivindicación, se han realizado probetas cilíndricas de hormigón (15x30 cm) conlas dosificaciones que se especifican en la tabla 6. En todas ellas se ha ido incrementando la proporción de residuosólido respecto del peso de árido total empleado en la dosificación.

TABLA 6

Dosificación de las probetas de hormigón en Kg/m3

Las probetas fueron fabricadas mediante un sistema de compactación por pinchado manual, posteriormente siguie-ron un proceso de conservación en cámara climática a HR del 100% y temperatura de 20ºC. Se han realizado ensayos a7 y 28 días de curado para evaluar las propiedades de los hormigones fabricados. Se ensayó la resistencia a compresiónobteniendo valores similares en cuanto a las prestaciones mecánicas (figura 4(a)).

Se ha determinado la profundidad de penetración de agua bajo presión, según UNE 83-309-90. El ensayo se harealizado a edades de curado superiores a 28 días de inmersión, tal como especifica la norma. Durante las 24 horasprevias a la realización del ensayo, se procede a un secado en estufa a 50ºC + 5ºC. Posteriormente se deja enfriar laprobeta hasta que alcanza la temperatura de 20ºC + 2ºC y se determina su densidad aparente, calculando su volumenpor métodos geométricos. Se aplica a cada probeta una presión de 100 KPa durante 48 h, seguida por presiones de 300KPa y 700 KPa durante 24 horas cada una. Estas presiones se mantienen, durante su tiempo de aplicación, con unaincertidumbre de +10% del valor especificado.

Después de la aplicación de la presión de 700 kPa durante el periodo especificado, se saca la probeta del dispositivode ensayo, se limpia el exceso de agua de la cara sometida a la presión, y se rompe la probeta en dos mitades,perpendicularmente a dicha cara. Se marca el perfil definido por el frente de penetración, se mide la profundidadmáxima de penetración y se calcula la profundidad media (según fotografía de figura 4(b)).

En la tabla 7, se presentan los resultados obtenidos para las dosificaciones de hormigón realizadas.

TABLA 7

Profundidad de penetración

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Según el artículo 37.3.2 de la EHE vigente, un hormigón se considera lo suficientemente impermeable al agua silos resultados del ensayo de penetración de agua cumplen simultáneamente que:

- La profundidad máxima de penetración de agua es menor o igual que 50 mm.

- La profundidad media de penetración de agua es menor o igual que 30 mm.

Los resultados corroboran que la adición del 5% de RSP respecto de la dosificación de los áridos impermeabilizael hormigón respecto de los resultados obtenidos en la dosificación patrón.

Se ha calculado la porosidad abierta, por el método de absorción de agua al vacío y pesada en balanza hidrostática.La porosidad abierta se calcula por medio de la relación en porcentaje entre el volumen de los poros y el volumen apa-rente de la probeta. En la figura 4c, se presentan los resultados para la porosidad abierta en las distintas dosificacionesde hormigón.

Los resultados obtenidos para la porosidad abierta corroboran los resultados observados para la resistencia a com-presión y para la permeabilidad en los distintos hormigones fabricados. Es decir, la dosificación del 5% del RSPrespecto al total del árido es la que ofrece mejores resultados.

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REIVINDICACIONES

1. Materiales altamente adhesivos y cohesivos para la construcción que comprenden en su formulación los siguien-tes compuestos:

a. materiales para la preparación de adhesivos cementosos, adhesivos no cementosos, morteros y hormigonesmodificados con polímeros, morteros y hormigones poliméricos, o paneles aislantes termoacústicos; y

b. lodos residuales derivados de los efluentes de la fabricación de pinturas acrílicas o RSP

caracterizados porque los lodos residuales derivados de los efluentes de la fabricación de pinturas acrílicas o RSPactúan como agentes adhesivos, sustituyendo total o parcialmente o adicionándose a los polímeros redispersables,emulsiones poliméricas o adhesivos comerciales presentes en los adhesivos cementosos, no cementosos, morteros yhormigones modificados con polímeros y paneles aislantes termoacústicos.

2. Materiales según la reivindicación 1, caracterizados porque los lodos están en estado sólido húmedo.

3. Materiales según la reivindicación 1, caracterizados porque los lodos están en suspensión en agua.

4. Materiales según la reivindicación 1, caracterizado porque el agente adhesivo comercial/emulsión poliméricay/o el polímero redispersable son del tipo acetato de polivinilo, vinil carboxilato, acrílico, estireno butadieno, etilenovinil acetato o polivinilo.

5. Materiales según la reivindicación 1, caracterizado porque los lodos sustituyen de un 15 a un 100%, preferen-temente de un 50 a un 85%, y aún mas preferentemente de un 60 a un 85% al agente adhesivo comercial, emulsiónpolimérica o el polímero redispersable en adhesivos cementosos.

6. Materiales según la reivindicación 1, caracterizado porque los lodos sustituyen de un 1 a un 100%, preferente-mente de un 30 a un 60%, al agente adhesivo comercial, emulsión polimérica o el polímero redispersable en morterosy hormigones modificados.

7. Materiales según la reivindicación 1, caracterizado porque los lodos sustituyen de un 1 a un 100%, preferente-mente de un 30 a un 60%, al agente adhesivo comercial, emulsión polimérica o el polímero redispersable en morterosy hormigones poliméricos.

8. Materiales según la reivindicación 1, caracterizado porque los lodos sustituyen de un 5 a un 100%, preferen-temente de un 60 a un 100%, al agente adhesivo comercial, emulsión polimérica o el polímero redispersable en lafabricación de paneles aislantes termoacústicos.

9. Materiales según la reivindicación 1, caracterizado porque los lodos se adicionan de un 10 a un 50%, prefe-rentemente de un 20 a un 25%, al agente adhesivo comercial, emulsión polimérica o el polímero redispersable en lafabricación de paneles aislantes termoacústicos.

10. Materiales según la reivindicación 1, caracterizado porque los lodos o RSP se adicionan sin secado previo deun 1 a un 10%, preferentemente de un 3 a un 5%, con respecto a los áridos, como microcargas en hormigón, mejorandosus propiedades mecánicas.

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OFICINA ESPAÑOLA DEPATENTES Y MARCAS

ESPAÑA

11© ES 2 331 04421© Nº de solicitud: 20080136422© Fecha de presentación de la solicitud: 12.05.200832© Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TÉCNICA

51© Int. Cl.: C04B 26/06 (2006.01)

DOCUMENTOS RELEVANTES

Categoría 56© Documentos citados Reivindicacionesafectadas

Categoría de los documentos citadosX: de particular relevanciaY: de particular relevancia combinado con otro/s de la

misma categoríaA: refleja el estado de la técnica

O: referido a divulgación no escritaP: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación

de la solicitudE: documento anterior, pero publicado después de la fecha

de presentación de la solicitud

El presente informe ha sido realizado

�5 para todas las reivindicaciones � para las reivindicaciones nº:

Fecha de realización del informe Examinador Página04.12.2009 J. García-Cernuda Gallardo 1/1

A BASE DE DATOS WPI EN EPOQUE, AN 2008-N85094, 1-10CN 101215439 (WUSS-I) 09.07.2008, resumen.

A BASE DE DATOS WPI EN EPOQUE, AN 2006-022822, 1-10JP 20055329302 (ISHIKIRIYAMA) 02.12.2005, resumen.

A BASE DE DATOS WPI EN EPOQUE, AN-1992-322480, 1-10SU 1689340 (TULA COMBINE) 07.11.1991, resumen.

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