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WO2005121046A1 - Procedimiento de polimerización de resinas aplicadas sobre el mármol mediante el uso de microondas - Google Patents

Procedimiento de polimerización de resinas aplicadas sobre el mármol mediante el uso de microondas Download PDF

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WO2005121046A1
WO2005121046A1 PCT/ES2005/000212 ES2005000212W WO2005121046A1 WO 2005121046 A1 WO2005121046 A1 WO 2005121046A1 ES 2005000212 W ES2005000212 W ES 2005000212W WO 2005121046 A1 WO2005121046 A1 WO 2005121046A1
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WO
WIPO (PCT)
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resin
stone
curing
marble
microwaves
Prior art date
Application number
PCT/ES2005/000212
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jesus Romera Fernandez
Maria Del Pilar Vila Marin
David Sanchez Hernandez
Alejandro Diaz Morcillo
Antonio Manuel Martinez Gonzalez
Juan Monzo Cabrera
Original Assignee
Asociacion Empresarial De Investigacion Centro Tecnologico Del Marmol Y La Piedra
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Publication date
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    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/24—Crosslinking, e.g. vulcanising, of macromolecules
    • C08J3/247—Heating methods
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B41/46—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with organic materials
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08J2367/00—Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers

Definitions

  • the present invention refers to a process for curing resins or polymers in the marble industry, which includes the use of microwaves.
  • the polymers or resins used in these processes generally epoxy and polyester resins
  • catalysts and chemical hardeners to accelerate their cure, leaving the stone treated with the resin outdoors long enough for the cure to complete.
  • this resin curing system is impractical, since it lengthens the processing of the marble stone too much.
  • UV waves One of the methods currently used to accelerate the curing of resins is irradiation with UV waves.
  • the use of this system requires the addition of photochemical initiators and, although it considerably reduces the curing time, it presents problems when the pores of the stone have a certain depth. In these cases, UV rays do not they can sufficiently penetrate the resin and the internal area of the resin, which is in contact with the stone, remains unpolymerized, making the subsequent polishing process difficult.
  • microwave irradiation Another system used to accelerate the curing of resins is microwave irradiation.
  • This method has the advantage that the microwaves penetrate deeper into the resin or polymer, allowing it to cure more effectively, even when the marble stone has deep cavities.
  • the problems with microwaves are that the loss factor of marble is usually much lower than that of resin or polymer. As a consequence of this, marble heats up and cools down more slowly than resin or polymer. Therefore, when heating the resin-treated stone, heat transfer occurs from the resin to the stone, which requires longer heating to achieve cure. This also causes a temperature gradient between the face of the resin that is in contact with the stone and the face of the stone that is on the outer surface, leading to uneven curing of the resin. Additionally, the specific heat of the stones varies greatly from one type to another, depending on their composition, making it necessary to calibrate the production chain each time a different type of stone is treated.
  • the purpose of the present invention is to eliminate the aforementioned problems, accelerating the curing of the resin, while allowing a more efficient application of energy since the contribution of microwaves necessary to reach the polymerization temperature is reduced.
  • the process for curing a resin that is applied to the marble stone to which the present invention refers includes the following: following stages: i) cutting of the marble stone; ii) drying; iii) preheating of the stone; iv) application of the resin on the surface of the stone; v) resting the resin on the stone; and vi) curing the resin by applying microwaves.
  • the stone is then dried to remove any residual water that may hinder the subsequent application of the resin. This treatment is important so that the resin penetrates optimally into the pores and veins of the stone.
  • any procedure selected from the group of microwave irradiation or oven, electric or propane heating can be applied.
  • a first aspect of the present invention is that, before applying the resin, the stone is preheated.
  • the purpose of this stage is to prevent heat transfer between the resin and the stone during the curing of the resin by microwave irradiation.
  • the need to calibrate the process depending on the stone on which the resin is applied is also minimized to the maximum; since the stone, whatever its type, will be at a predetermined temperature when said resin is applied.
  • the choice of the temperature to which the stone is heated depends solely on the type of resin applied, not on the stone.
  • any procedure selected from the group of microwave irradiation or oven, electric or propane heating can be applied.
  • the initial temperature of the marble is between 36°C, the most suitable temperature for polyester, and 70°C, the most suitable temperature for epoxy resins.
  • the resin or polymer is applied.
  • paraffin-free polyesters are used for surface finishing, since said paraffins have been found to form a film between the stone and the resin that significantly reduces adhesion between the two.
  • epoxy resins is also frequent, for the reinforcement or filling of large cavities.
  • curing catalysts on the resin, or dopants preferably those selected from the group comprising calcium carbonate or calcium sulphate.
  • the next stage of the process consists of letting the stone rest for a period of time that is preferably between 5 and 15 minutes, in order to allow the resin to penetrate and soak into the marble and thus achieve better adhesion.
  • Microwaves are then applied to the resin that covers the stone.
  • the power, frequency and application time of the microwaves used during curing depends fundamentally on the type of resin used.
  • the power is preferably between 0.01 and 10 W/cm3, the microwave frequency between 2.4 and 2.6 GHz and the curing time between 20 and 250 s.
  • the marble used in this test was of the Travertine type in commercial slabs of 60x30x2 cm.
  • the resins used were epoxy in a mixture of 75 parts of Epomar A: 25 Epomar B.
  • Epomar A 25 Epomar B.
  • the Travertine marble was preheated to 60°C. Polymerization was good with 100W microwave power and the frequency was 2.45Ghz. The irradiation time was 60 seconds. Good polymerization was observed.

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Abstract

Procedimiento para el curado de resinas o polímeros en la industria del mármol, que comprende la utilización de microondas, que permite conseguir una polimerización uniforme de la resina o polímero mediante el precalentamiento de la piedra antes de la aplicación de la resina.

Description

PROCEDIMIENTO DE POLIMERIZACIÓN DE RESINAS APLICADAS SOBRE EL MÁRMOL MEDIANTE EL USO DE MICROONDAS
La presente invención se refiere a un procedimiento para el curado de resinas o polímeros en la industria del mármol, que comprende la utilización de microondas.
Antecedentes de la invención
Debido a que las resinas o polímeros ejercen diversas funciones en la industria del mármol, su utilización tiene en la actualidad gran importancia. Las funciones más frecuentes de las resinas son:
• Refuerzo de losas, bandas y tablas.
• Enmasillado y relleno de oquedades de grandes dimensiones. • Acabado superficial, es decir, mejora del aspecto estético del material tapando los poros pequeños para posteriormente aplicar el proceso de pulido.
Tradicionalmente, los polímeros o resinas utilizados en estos procesos, generalmente resinas epoxy y poliester, se mezclan con catalizadores y endurecedores químicos para acelerar su curado, dejando a la intemperie la piedra tratada con la resina el tiempo suficiente para que el curado finalice. Sin embargo, este sistema de curado de la resina resulta poco práctico, ya que alarga demasiado el procesamiento de la piedra de mármol.
Uno de los métodos utilizados actualmente para acelerar el curado de las resinas es la irradiación con ondas UV. La utilización de este sistema requiere la adición de iniciadores fotoquímicos y, aunque reduce considerablemente el tiempo de curado, presenta problemas cuando los poros de la piedra tienen cierta profundidad. En estos casos, los rayos UV no pueden penetrar suficientemente en la resina y la zona interna de la misma, que está en contacto con la piedra, queda sin polimerizar, dificultando el posterior proceso de pulido.
Otro sistema utilizado para acelerar el curado de las resinas, es la irradiación con microondas. Este método presenta la ventaja de que las microondas penetran más profundamente en la resina o polímero, permitiendo que su curado sea más efectivo, incluso cuando la piedra de mármol presenta oquedades profundas. Los problemas que se plantean con las microondas son que el factor de pérdida del mármol suele ser mucho menor que el de la resina o polímero. Como consecuencia de esto, el mármol se calienta y enfría más lentamente que la resina o el polímero. Por lo tanto, al calentar la piedra tratada con resina, se produce una transferencia de calor desde la resina a la piedra, que obliga a un calentamiento más prolongado para conseguir el curado. Esto también provoca un gradiente de temperatura entre la cara de la resina que está en contacto con la piedra y la cara de la piedra que está en la superficie externa, dando lugar a un curado desigual de la resina. Adicionalmente, el calor específico de las piedras varía mucho de un tipo a otro, en función de su composición, obligando a calibrar la cadena de producción cada vez que se trata un tipo distinto de piedra.
Descripción de la invención
La presente invención tiene por objeto eliminar los problemas expuestos, acelerando el curado de la resina, al tiempo que permite una aplicación más eficiente de la energía ya que disminuye el aporte de microondas necesario para alcanzar la temperatura de polimerización.
El proceso para el curado de una resina que se aplica sobre la piedra del mármol al que se refiere la presente invención, comprende las siguientes etapas: i) corte de la piedra de mármol; ii) secado; iii) precalentamiento de la piedra; iv) aplicación de la resina sobre la superficie de la piedra; v) reposo de la resina sobre la piedra; y vi) curado de la resina mediante la aplicación de microondas.
Una vez se ha cortado la piedra de mármol utilizando cualquiera de los métodos conocidos en el estado de la técnica, antes de proceder con las siguientes etapas, es importante que la piedra se haya limpiado suficientemente. A continuación, se seca la piedra para eliminar cualquier residuo de agua que pueda dificultar la posterior aplicación de la resina. Este tratamiento es importante para que la resina penetre de forma óptima en los poros y vetas de la piedra. Para llevar a cabo el secado, se puede aplicar cualquier procedimiento seleccionado entre el grupo de irradiación mediante microondas o calentamiento en horno, eléctrico o de propano.
Un primer aspecto de la presente invención es que, antes de aplicar la resina, se procede a precalentar la piedra. El objetivo de esta etapa es evitar la transferencia de calor entre la resina y la piedra durante el curado de la resina mediante irradiación de microondas. Además de reducir el tiempo de irradiación de microondas, se consigue un curado más uniforme de la resina. También se minimiza al máximo la necesidad de calibrar el proceso en función de la piedra sobre la cual se aplica la resina; ya que la piedra, sea del tipo que sea, estará a una temperatura predeterminada cuando se aplica dicha resina. La elección de la temperatura a la cual se calienta la piedra, depende únicamente del tipo de resina aplicada, no de la piedra. Para llevar a cabo el precalentamiento, se puede aplicar cualquier procedimiento seleccionado entre el grupo de irradiación mediante microondas o calentamiento en horno, eléctrico o de propano. Generalmente, la temperatura inicial del mármol está comprendida entre 36°C, temperatura más indicada para el poliéster, y los 70°C, temperatura más indicada para las resinas epoxi.
Una vez la piedra ha alcanzado la temperatura deseada, se procede a la aplicación de la resina o polímero. Preferiblemente, se utilizan poliésteres sin parafinas, para el acabado superficial, ya que se ha encontrado que dichas parafinas forman una película entre la piedra y la resina que reduce significativamente la adhesión entre ambas. También es frecuente la utilización de resinas epoxi, para el refuerzo o rellenado de grades oquedades. Con el fin de acelerar posteriormente la etapa de curado, es posible añadir catalizadores del curado sobre la resina, o dopantes, preferiblemente aquellos que se seleccionan del grupo que comprende el carbonato calcico o el sulfato calcico.
La siguiente etapa del proceso consiste en dejar reposar la piedra durante un tiempo que preferiblemente está comprendido entre 5 y 15 minutos, con el fin de permitir que la resina penetre y cale en el mármol y conseguir así una mejor adherencia.
A continuación se aplican las microondas sobre la resina que recubre la piedra. La potencia, la frecuencia y el tiempo de aplicación de las microondas utilizadas durante el curado, depende fundamentalmente del tipo de resina empleada. La potencia preferiblemente está comprendida entre 0,01 y 10 W/cm3, la frecuencia de microondas entre 2,4 y 2,6 GHz y el tiempo de curado entre 20 y 250 s.
Ejemplos Ejemplo 1
Se han realizado pruebas de polimerización aplicando microondas en mármol tipo Crema Sierra Puerta. Las piezas utilizadas en la prueba son de dimensiones 5x5x2 cm. El mármol se ha precalentado a una temperatura de 36°C. El polímero aplicado fue del tipo epoxi comercial con las proporciones de la mezcla de 75 partes de Epomar 2003-A y 25 partes de Epomar 2003-B (endurecedor). La potencia de microondas aplicada fue de 600W y la frecuencia fue de 2,45Ghz. El tiempo de irradiación fue de 80 segundos. Se observó una polimerización buena.
Ejemplo 2
Se han realizado pruebas de polimerización aplicando microondas en mármol tipo Crema Sierra Puerta. Las piezas utilizadas en la prueba son de dimensiones 5x5x2 cm. El mármol se ha precalentado a una temperatura de 40°C. El polímero aplicado fue poliéster preacelerado en amina, dopado con Carbonato Calcico en relación 1 :1. La potencia de microondas aplicada fue de 100W y la frecuencia fue de 2,45Ghz. El tiempo de irradiación fue de 80 segundos. Se observó una polimerización buena.
Ejemplo 3
El mármol empleado en esta prueba fue de tipo Travertino en losas comerciales de 60x30x2 cm. Las resinas utilizadas fueron epoxi en mezcla de 75 partes de Epomar A: 25 Epomar B. El mármol Travertino se precalentó hasta los 60°C. La polimerización fue buena con potencia de microondas de 100W y la frecuencia fue de 2,45Ghz. El tiempo de irradiación fue de 60 segundos. Se observó una polimerización buena.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para el curado de una resina que se aplica sobre la piedra del mármol, caracterizado porque comprende las siguientes etapas: i) corte de la piedra de mármol; ii) secado; iii) precalentamiento de la piedra; iv) aplicación de la resina sobre la superficie de la piedra; v) reposo de la resina sobre la piedra; y vi) curado de la resina mediante la aplicación de microondas.
2. Procedimiento según la reivindicación 1 , caracterizado porque, además de dicha resina, se añaden catalizadores del curado.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque dichos catalizadores del curado se seleccionan del grupo que comprenden el carbonato calcico o el sulfato calcico.
4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho secado ii) se realiza mediante un procedimiento seleccionado entre el grupo de irradiación mediante microondas o calentamiento en horno, eléctrico o de propano.
5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho precalentamiento iii) se realiza mediante un procedimiento seleccionado entre el grupo de irradiación mediante microondas o calentamiento en horno, eléctrico o de propano.
6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho precalentamiento iii) se realiza hasta una temperatura de entre 36 y 70°C.
7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha resina se selecciona entre el grupo de las resinas epoxi y los poliésteres sin parafinas.
8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la potencia de microondas que se aplica durante el curado vi) de la resina, está comprendida entre 0,01 y 10 W/cm3.
9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la frecuencia de microondas que se aplica durante el curado vi) de la resina, está comprendida entre 2,4 y 2,6 GHz.
10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tiempo de curado vi) está comprendido entre 20 y 250 s.
PCT/ES2005/000212 2004-05-28 2005-04-22 Procedimiento de polimerización de resinas aplicadas sobre el mármol mediante el uso de microondas WO2005121046A1 (es)

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