MX2014015720A

MX2014015720A - Granulos de techumbre blancos de hiper-brillo con alta reflectancia solar.

Info

Publication number: MX2014015720A
Application number: MX2014015720A
Authority: MX
Inventors: Ingo B Joedicke; Derek J Small; Wade O Kemp Iii
Original assignee: Specialty Granules Inc
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2015-07-23
Also published as: CA2876893C; US20200064517A1; US20150192698A1; US11226432B2; CA2876893A1; WO2013192336A1

Abstract

La invención proporciona un gránulo de techumbre refractario blanco brillante que comprende un material de cerámica formado de una mezcla substancialmente homogénea de una arcilla formadora de cerámica, material de sinterizado y que opcionalmente comprende partículas de sílice, y otros aditivos potenciales, dicho gránulo de techumbre refractario blanco brillante teniendo una reflectancia sola total de al menos 0.80 y un valor de Color L de Hunter de al menos 85.0, junto con procedimientos para hacer y utilizar el mismo.

Description

GRANULOS DE TECHUMBRE BLANCOS DE HIPER-BRILLO CON ALTA REFLECTANCIA SOLAR Solicitudes relacionadas Esta solicitud reclama prioridad para la solicitud estadounidense provisional 61/661 ,637, presentada el 19 de junio de 2012, así como la solicitud estadounidense provisional 61/764,301 , presentada el 13 de febrero de 2013, cuyos contenidos completos de cada una son incorporados por referencia en la presente.

Campo de la invención La presente invención pertenece a los campos de materiales de techumbre y de materiales cerámicos, de manera más particular a materiales cerámicos de alta reflectancia que contienen arcilla, partículas de sílice, auxiliares de sinterizado y gránulos de techumbre hechos a partir de los mismos.

Antecedentes de la invención Debido al creciente interes en la conservación de energía, la USEPA ha desarrollado estándares bajo su programa Energy Star® para magnitud y retención incrementadas de reflectancia solar de materiales de techumbre. Una mayor reflectancia conduce a menos absorción de calor por los materiales de techumbre y costos de control de temperatura disminuidos para los edificios. Los materiales de techumbre más comunes comprenden substratos de asfalto y/o bitumen modificado, los cuales por ellos mismos son de color negro y tienen muy baja reflectancia solar. La mayoría de estos materiales de techumbre son provistos con un recubrimiento granular para reducir el desgaste por clima, proporcionan estética y añaden resistencia al fuego. Muchos de los materiales granulares usados, tales como roca triturada de color artificial, son de color obscuro y también tienen baja reflectancia solar.

Los recubrimientos semi-cerámicos reflectantes han sido usados para incrementar la reflectividad de gránulos de techumbre convencionales. Sin embargo, la fabricación de gránulos de techumbre muy blancos teniendo alta reflectancia solar (también referida como gránulos “blancos brillantes” o “blancos hiperbrillantes”) al usar procesos de recubrimiento de silicato/arcilla convencionales sobre roca base estándar es impráctico y prohibitivo por costo. El recubrimiento no puede ser pigmentado o aplicado de manera efectiva por el costo para proteger completamente la roca base subyacente y proporcionar un requerimiento de Reflectancia Solar Total (TSR) granular de al menos 0.80. Esta reflectancia granular es dirigida a asegurar que, después lea aplicación de los gránulos a asfalto o substrato de bitumen modificado, la reflectancia de producto de techumbre final es igual a o mayor que 0.65, de acuerdo con los estándares de Low-Slope Energy Star®. Esto también ayudará a satisfacer el requerimiento propuesto de reflectancia solar de 3 años de edad de baja inclinación de Título 24 de California de 0.63.

Breve descripción de la invención Una modalidad de la presente invención comprende un refractario sintetizado blanco brillante que tiene una reflectancia solar muy alta. En tal modalidad de la presente invención, el refractario blanco brillante es sintetizado a partir de materias primas cerámicas. No está involucrado ningún recubrimiento de color.

Otra modalidad de la presente invención comprende gránulos blancos hiperbrillantes hechos a partir del refractario blanco brillante. En una modalidad adicional, la invención comprende métodos para producir gránulos blancos hiperbrillantes hechos a partir del refractario lanco brillante. Una modalidad adicional comprende métodos para producir gránulos blancos hiperbrillantes que comprenden además un proceso de pelletización o granulación para producir primero partículas granulares de tamaño de gránulo de techumbre que son procesados subsecuentemente al refractario blanco brillante.

Una modalidad adicional de la presente invención comprende materiales de techumbre que son al menos parcialmente cubiertos con los gránulos blancos hiperbrillantes en lugar de la base de roca artificialmente coloreada normalmente usada. Los gránulos de techumbre de modalidades de la presente invención son blancos brillantes a lo largo de su estructura completa (dentro y fuera), en lugar de solo tener un recubrimiento blanco.

Todavía otra modalidad comprende un sistema de techumbre comprendiendo gránulos blancos hiperbrillantes para uso en la capa superior.

Una modalidad adicional comprende un método para reducir la absorción de calor de un techo que comprende instalar un sistema de techumbre comprendiendo los gránulos blancos hiperbrillantes. En una modalidad, el sistema de techumbre comprende los gránulos blancos hiperbrillantes como una capa superior en un techo. Por ejemplo, esta modalidad puede comprender reemplazar o cubrir la capa superior de techumbre existente o incluirse en una instalación original.

Modalidades adicionales de la presente invención son descritas a continuación, en la descripción, ejemplos y reivindicaciones.

Descripción detallada En una modalidad, la presente invención proporciona el Proceso-1 , en donde el Proceso-1 es un proceso para hacer gránulos que comprende: i.) formar una mezcla comprendiendo arcilla (por ejemplo, arcilla de caolín), material de sinterizado, por ejemplo, feldespato, y opcionalmente uno o más ingredientes adicionales seleccionados de partículas de sílice, pigmento, rellenos, agentes aclaradores, intensificadores de porosidad y mezclas de los mismos; ii.) opcionalmente formar la mezcla en agregado mediante extrusión, pelletización o granulación antes de la cocción; iii.) cocer la mezcla durante un tiempo y temperatura suficiente para vitrificar el agente de sinterizado pero no la arcilla, para obtener un conglomerado; iv.) reducir adicionalmente el conglomerado así formado en gránulos, según sea necesario (por ejemplo, rompiendo el conglomerado en gránulos); v.) aplicar un recubrimiento de post-tratamiento, por ejemplo, un recubrimiento post-tratamiento acuoso o basado en aceite para controlar polvo, reducir manchado y mejorar la adhesión a asfalto (por ejemplo, recubrir los gránulos con un aceite).

Por ejemplo, el Proceso-1 también incluye: 1.1 Proceso-1 en donde el material de sinterizado es feldespato 1.2 Cualquiera de los procesos mencionados antes, en donde la temperatura de cocción está entre aproximadamente 1000°C hasta aproximadamente 1500°C (por ejemplo, a aproximadamente 1250°C), y en donde la cocción es hecha usando un dispositivo de calentamiento adecuado, por ejemplo, un horno rotatorio, horno de túnel, horno periódico, horno de mufla, horno ayudado por microondas u otro dispositivo de calentamiento adecuado. 1.3 Cualquiera de los procesos antes mencionados en donde la temperatura de cocción está entre aproximadamente 1000°C hasta aproximadamente 1400°C (por ejemplo, a aproximadamente 1250°C), y en donde la cocción es hecha usando un dispositivo de calentamiento adecuado, por ejemplo, un horno rotatorio, horno de túnel, horno periódico, horno de mufla, horno ayudado por microondas u otro dispositivo de calentamiento adecuado. 1.4 Cualquiera de los procesos antes mencionados, en donde el tiempo de cocción es aproximadamente 2 horas (por ejemplo, aproximadamente 1 h, 1.25 h, 1.5 h, 2. H, 2.25 h, 2.5 h, 2.75 h, 3 h). 1.5 Cualquiera de los procesos antes mencionados, en donde el proceso comprende además peí letizar o granular los gránulos antes de la cocción. 1.6 Cualquiera de los procesos antes mencionados, en donde la mezcla del paso (i) comprende pigmento blanco, por ejemplo, seleccionado de materiales blancos que son de color estable a temperaturas altas, por ejemplo, seleccionados de dióxido de titanio, óxido de magnesio, sulfato de bario, óxido de cinc, y mezclas de los mismos. 1.7 Cualquiera de los procesos antes mencionados, en donde la mezcla de paso (i) comprende un relleno y agente aclarador, por ejemplo, seleccionado de sílice finamente molido, alúmina, talco, yeso y mezclas de los mismos. 1.8 Cualquiera de los procesos antes mencionados, en donde la mezcla de paso (i) comprende opcionalmente un intensificador de porosidad, por ejemplo, negro de humo, polvo de carbón, polvo de cáscara de nuez/madera, o un combustible en polvo que se oxidará durante la cocción para crear huecos en la matriz refractaria para mejorar la porosidad y, como resultado, aumentar la reflectancia. 1.9 Cualquiera de los procesos antes mencionados, en donde la arcilla de paso (i) es una arcilla blanca, por ejemplo, seleccionada de caolín, arcilla refractaria, montomrillonita, o combinaciones de las mismas, y en donde la arcilla es opcionalmente completa o parcialmente calcinada. 1.10 Cualquiera de los procesos antes mencionados, en donde el agente de sinterizado es seleccionado de hidróxido de calcio, carbonato de sodio, bicarbonato de sodio, silicato de sodio, feldespato, nefalina sienita, y mezclas de los mismos. 1.11 Cualquiera de los procesos antes mencionados, en donde los componentes de paso (i) son mezclados con agua, por ejemplo, en una amasadora, para producir una masa homogenea y uniformemente humedecida. 1.12 El proceso de 1.1 1 , en donde la masa homogénea y uniformemente humedecida es extruida subsecuentemente a través de un dado o un tamiz para producir fragmentos o tiras de material refractario verde (refiriéndose aquí “verde” al hecho de que el material todavía no ha sido cocido a altas temperaturas, no a su color). 1.13 El proceso de 1.12, en donde el material refractario verde puede ser presecado a un tiempo y temperatura suficiente para reducir la humedad interna de la mezcla a aproximadamente 1 % hasta aproximadamente 5% durante un periodo de 6-18 horas, por ejemplo, durante la noche, por ejemplo, a temperatura elevada (por ejemplo, a temperaturas desde aproximadamente 140°F hasta aproximadamente 180°F (por ejemplo, aproximadamente 60°C hasta aproximadamente 80°C), por ejemplo a aproximadamente 160°F o aproximadamente 70°C). 1.14 Cualquiera de los procesos anteriores en donde el tiempo y temperatura de cocción del paso (ii) para vitrificar el agente de sinterizado pero no la arcilla es a una temperatura en el rango de aproximadamente 1000°C hasta aproximadamente 1500°C (por ejemplo, a aproximadamente 1250°C) durante aproximadamente 1 hasta aproximadamente 3 horas, por ejemplo, aproximadamente 2 horas. 1.15 Cualquiera de los procesos anteriores en donde el tiempo y temperatura de cocción de paso (ii) para vitrificar el agente de sinterizado pero no la arcilla es a una temperatura en el rango de aproximadamente 1000°C hasta aproximadamente 1400|C (por ejemplo, a aproximadamente 1250°C) durante aproximadamente 1 hasta aproximadamente 3 horas, por ejemplo, aproximadamente 2 horas. 1.16 El proceso de 1.12 o 1.13, en donde el material refractario verde es sinterizado por cocción a un rango de temperatura de aproximadamente 1000°C hasta aproximadamente 1500°C (por ejemplo, a aproximadamente 1250°C) durante aproximadamente 1 hasta aproximadamente 3 horas, por ejemplo, aproximadamente 2 horas. 1.17 El proceso de 1.12 o 1.13, en donde el material refractario verde es sinterizado al cocer a un rango de temperatura de aproximadamente 1000°C hasta aproximadamente 1400°C (por ejemplo, a aproximadamente 1250°C) durante aproximadamente 1 hasta aproximadamente 3 horas, por ejemplo, aproximadamente 2 horas. 1.18 Cualquiera de los procesos antes mencionados, en donde el conglomerado producido por el paso (ii) es triturado y tamizado (por ejemplo, ya sea antes o después de que el conglomerado es enfriado a temperatura ambiente), a un tamaño deseado (por ejemplo, d5o de 0.5-2mm, por ejemplo aproximadamente 1 mm, por ejemplo, gránulos de tamaño Grado 1 1 , por ejemplo como es medido de acuerdo con ASTM D451 -91 , por ejemplo, una clasificación adecuada para uso como un recubrimiento granular para una membrana de techumbre (por ejemplo, una membrana de techumbre de bitumen modificado o asfalto). g 1.19 Cualquiera de los procesos antes mencionados, comprendiendo colocar los materiales secos del paso (i) en un pelletizador rotatorio y atomizarlos suavemente con agua o una solución de silicato de sodio diluida, para formar pellas. 1.20 El proceso de cualquiera de los procesos antes mencionados, en donde las pellas así formadas son subsecuentemente sometidas a cocción de alta temperatura, de acuerdo con el paso (i¡). 1.21 El proceso de cualquiera de los procesos antes mencionados, en donde el aceite de paso (iv) es seleccionado de polisiloxano acuoso, emulsiones de polímero y mezclas de los mismos. 1.22 El proceso de cualquiera de los procesos antes mencionados, en donde el producto final tiene una reflectancia solar total de al menos 0.80 y un valor de Color L de Hunter de al menos 87.0 1.23 El proceso de cualquiera de los procesos antes mencionados, en donde el producto final tiene una reflectancia solar total de al menos 0.80 y un valor de Color L de Hunter de al menos 85.0. 1.24 Cualquiera de los procesos antes mencionados, que comprende además colocar los materiales secos de paso (i) en un compactador de rodillos para comprimir los componentes en una masa sólida que es rota subsecuentemente en partículas de agregado de tamaño de gránulo. 1.25 El proceso de 1.24, en donde los materiales secos de paso (i) son primero opcionalmente humedecidos con agua o una solución aglutinante acuosa (por ejemplo, silicato de sodio). 1.26 El proceso de 1.24 o 1.25, en donde los gránulos comprimidos así formados son subsecuentemente sometidos a cocción de alta temperatura, de acuerdo con el paso (iii). 1.27 El proceso de cualquiera de los procesos antes mencionados, en donde el post-tratamiento de paso (v) comprende una mezcla de Aceite de proceso y Polisiloxano. 1.28 El proceso de cualquiera de los procesos antes mencionados, en donde el recubrimiento post-tratamiento de paso (v) es seleccionado de polisiloxanos acuosos, emulsiones poliméricas y mezclas de los mismos. 1.29 El proceso de cualquiera de los procesos antes mencionados, en donde el proceso incluye un paso de solidificación que sigue al paso (i.), en donde el paso de solidificación incluye solidificar la mezcla por medios de compactación, extrusión o pelletización. 1.30 El proceso de cualquiera de los procesos antes mencionados, en donde el gránulo tiene una composición que comprende Mullita 25-75%, Cuarzo 5 - 25%, Cristobalita 0 - 3%, y Amorfos/otros 10-55%, por ejemplo, como se mide mediante difracción de rayos X de fase de cristal. 1.31 El proceso de cualquiera de los procesos antes mencionados, en donde el gránulo resultante tiene una composición que comprende AI203 20-50%; Si02 40-80%; Fe203 0-1 %; y otros componentes 0-10%, por ejemplo, como se mide mediante fluorescencia de rayos X. 1.32 El proceso de cualquiera de los procesos antes mencionados, en donde el gránulo resultante no tiene componentes minerales fibrosos detectables como es determinado por una cuenta de 1000 puntos (Método EPA 600/R-93/116). 1.33 El proceso de cualquiera de los procesos antes mencionados, en donde el gránulo resultante tiene una porosidad (como es determinado por Intrusión de mercurio) de entre 20% - 50%. 1.34 El proceso de cualquiera de los procesos antes mencionados, en donde el gránulo resultante tiene una crista Unidad global de 30% - 60%, por ejemplo, comprendiendo 25% - 40% mulita, 5% - 15% cuarzo, 0% - 7.0% cristobalita.

En otra modalidad, la presente invención proporciona gránulos de techumbre blancos “hiperbrillantes” (Gránulo 2), es decir, gránulos de techumbre refractarios blancos brillantes comprendiendo un material cerámico formado a partir de una mezcla substancialmente homogénea de una arcilla formadora de cerámica, material de sinterizado y opcionalmente comprendiendo partículas de sílice y/u otros aditivos, por ejemplo, 2.1. Gránulo 2, en donde dichos gránulos tienen una reflectancia solar total de al menos 0.80 y un valor de Color L de Hunter de al menos 87.0. 2.2. Gránulo 2, en donde dichos gránulos tienen una reflectancia solar total de al menos 0.80 y un valor de Color L de Hunter de al menos 85.0. 2.3. Cualquiera de los Gránulos 2 precedentes, et seq., en donde dichos gránulos tienen una translucidez de 5% o menos, por ejemplo, 1 % o menos. 2.4. Cualquiera de los Gránulos 2 precedentes, et seq. teniendo un valor de dureza de Barrett de al menos 70, por ejemplo, al menos 75, por ejemplo, al menos 85. 2.5. Cualquiera de los Gránulos 2 precedentes, et se. teniendo una emisión térmica de al menos 0.8, por ejemplo, al menos 0.85. 2.6. Cualquiera de los Gránulos 2 precedentes, et se. Teniendo un potencial de manchado de 4 o menos, por ejemplo, en donde dicho potencial de manchado es una medición relativa de degradación de la blancura y reflectancia de los gránulos de techumbre provocada por la absorción de aceites asfálticos, determinada al cubrir un substrato de asfalto designado con gránulos de techumbre y exponerlo a temperaturas elevadas, determinado en una escala de 0-10 (por ejemplo, ninguna en exceso) por comparación con estándares de referencia. 2.7. Cualquiera de los Gránulos 2 precedentes, et seq. que comprenden además un recubrimiento post-tratamiento (por ejemplo, un recubrimiento con aceite), por ejemplo, un recubrimiento post tratamiento seleccionado de: i.) una mezcla que comprende aceite de proceso y polisiloxano, o de ii.) polisiloxano acuoso, iiii.) emulsiones poliméricas, y/o iv.) mezclas de los mismos. 2.8. Cualquiera de los Gránulos 2 precedentes, et seq. cuando son producidos mediante cualquiera de los procesos de Proceso A. 2.9. Cualquiera de los Gránulos 2 precedentes, et seq. cuando son fabricados por un sinterizado a lata temperatura de una mezcla cerámica conteniendo arcilla, opcionalmente sílice particulado molido, y uno o más componentes comúnmente referidos como “auxiliares de sinterizado”. 2.10. Cualquiera de los Gránulos 2 precedentes, et seq. cuando son producidos usando una mezcla cerámica comprendiendo arcilla y uno o más de los siguientes componentes: (1 ) un pigmento blanco, tal como dióxido de titanio, óxido de magnesio, sulfato de bario, óxido de cinc, u otros materiales que son de color estable a altas temperaturas; (2) un relleno y agente de aclarado, tal como sílice finamente molido, alúmina, talco o yeso; y (3) un auxiliar de sinterizado, el cual es un aglutinante fundible seleccionado de hidróxido de calcio, carbonato de sodio, bicarbonato de sodio, silicato de sodio, feldespato, nefalina sienita y mezclas de los mismos, y (4) un intensificador de porosidad seleccionado de negro de humo, carbón en polvo, madera en polvo u otros materiales en polvo combustibles, y mezclas de los mismos. 2.1 1. Cualquiera de los Gránulos 2 precedentes, et seq. cuando son producidos usando una mezcla cerámica comprendiendo 70-80%, por ejemplo, aproximadamente 75% de arcilla blanca; 10-20%, por ejemplo, aproximadamente 15% de sílice; y 5-15%, por ejemplo, aproximadamente 10% de auxiliares de sinterizado seleccionados de hidróxido de calcio, feldespato, nefalina sienita, y mezclas de los mismos. 2.1.2. Cualquiera de los Gránulos 2 precedentes, et seq. cuando son producidos usando una mezcla cerámica comprendiendo 50-85%, por ejemplo, aproximadamente 75% de arcilla blanca; 10-30%, por ejemplo, aproximadamente 15% de sílice; y 0-25%, por ejemplo, aproximadamente 10% de auxiliares de sinterizado seleccionados de hidróxido de calcio, feldespato, nefalina sienita, y mezclas de los mismos. 2.13. Cualquiera de los Gránulos 2 precedentes, et seq. cuando son recubiertos con un recubrimiento post-tratamiento basado en aceite (por ejemplo, un recubrimiento comprendiendo aceite de proceso y polisiloxano), por ejemplo, en una cantidad de 0.05 - 0.1 % de aceite en peso de los gránulos, por ejemplo, 1 -2 Ib por ton. 2.14. Cualquiera de los Gránulos 2 precedentes, et seq. cuando son recubiertos con un recubrimiento post-tratamiento basado en aceite, en donde el recubrimiento post-tratamiento comprende aceite de proceso y polisiloxano, por ejemplo, en la cantidad de 5 - 10 Ib por ton de aceite (es decir, 0.25 - 0.50% en peso de gránulos) y 0.1 - 0.5 Ib por ton de polisiloxano (es decir, 0.005 - 0.025% en peso de gránulos). 2.15. Cualquiera de los Gránulos 2 precedentes, et seq. cuando son recubiertos con un post-tratamiento acuoso, en donde el recubrimiento post-tratamiento acuoso comprende una emulsión de polisiloxano, por ejemplo, en una cantidad de 0.25 - 0.50% de sólidos de emulsión en peso de los gránulos, por ejemplo, 5 - 10 Ib por ton. 2.16. Cualquiera de los Gránulos 2 precedentes, et seq. teniendo una composición que comprende Mulita 25-75%, Cuarzo 5-25%, cristobalita 0-5% y Amorfos/otros 10-55%, por ejemplo, como se mide mediante difracción de rayos X de fase de cristal. 2.17. Cualquiera de los Gránulos 2 precedentes, et seq. teniendo una composición que comprende AI203 20-50%, Si02 40-80%; Fe203 0- 1 %; y otros componentes 0-10%, por ejemplo, como se mide mediante fluorescencia de rayos X. 2.18. Cualquiera de los Gránulos 2 precedentes, et seq. teniendo componentes minerales fibrosos no detectables como es determinado por una cuenta de 1000 puntos (método EPA 600/R-93/116). 2.19. Cualquiera de los Gránulos 2 precedentes, et seq. teniendo una porosidad (como es determinada por Intrusión de mercurio) de entre 20%-50%. 2.20. Cualquiera de los Gránulos precedentes 2, et seq. teniendo una cristalinidad global de 30%-60%, por ejemplo, comprendiendo 25%-40% de mulita, 5%-15% de cuarzo, 0%-7.0% de cristobalita.

La combinación de materias primas y condiciones de procesamiento en ciertas modalidades de la presente invención crea un refractario muy blanco y reflectante que es opaco a luz visible y ultravioleta, y es tanto durable como resistente al manchado. Cuando se usa para recubrir substratos de techumbre convencionales, el refractario puede ser triturado y tamizado para producir gránulos blancos brillantes que son adecuados para uso como gránulos de techumbre.

En ciertas modalidades, estos gránulos de techumbre (Gránulos 2, et seq.) también pueden hacerse al pelletizar o granular la mezcla de materias primas refractarias con equipo y procesamiento adecuados vía tratamiento con calor al producto refractario deseado, eliminando por ello la necesidad de reducción y separación de tamaños. Los gránulos de techumbre blancos hiperbrillantes resultantes resisten absorción de asfalto o bitumen de la membrana de techumbre subyacente, conservando por ello la alta reflectancia de los gránulos.

En una modalidad ejemplar de la presente invención, la mezcla de materias primas refractarias (por ejemplo, los materiales de paso (i) de Proceso-1 anterior) comprenden arcilla de caolín, opcionalmente sílice particulado, un auxiliar de sinterizado seleccionado de hidróxido de calcio, carbonato de sodio, bicarbonato de sodio, feldespato, nefalina sienita, o mezclas de los mismos, y opcionalmente óxido de cinc y/u otros intensificadores de porosidad. Una fórmula útil para el refractario es como sigue (todos los porcentajes en peso total de la mezcla seca de materias primas): (i) arcilla de caolín 40-80%; (ii) sílice particulado 0-40%; (iii) auxiliares de sinterizado 10-40%, por ejemplo, comprendiendo uno o más de los siguientes componentes en peso de la mezcla seca de materias primas hidróxido de calcio 0-10%; carbonato de sodio 0-10%; feldespato 0-25%; nefalina sienita 0-25%; y (iv) óxido de cinc 0-5% en peso.

En otra modalidad, una fórmula útil para el refractario es como sigue (todos los porcentajes en peso total de la mezcla seca de materias primas): (i) arcilla de caolín 50-85%; (ii) sílice particulado 10-30%; (¡ii) auxiliares de sinterizado 0-25%, por ejemplo, comprendiendo uno o más de los siguientes componentes en peso de la mezcla seca de materias primas hidróxido de calcio 0-10%; carbonato de sodio 0-10%; feldespato 0-25%; nefalina sienita 0-25%; (iv) óxido de cinc 0-5% y (v) intensificador de porosidad 0-5% en peso.

Una arcilla de caolín es arcilla de caolín KT Mercer (Kentucky-Tennesse Clay Company, Langlcy, SC). Otras arcillas pueden ser usadas en lugar de o en combinación con arcilla de caolín. Tales arcillas deberían ser seleccionadas de aquéllas que son muy blancas, bajas en hierro, y puedan ser cocidas a un refractario durable, duro, que soportará exposición a la intemperie. Tales arcillas pueden incluir, pero no necesariamente están limitadas a, arcillas refractarias, montmorillonitas, y arcillas calcinadas. Una persona de habilidad ordinaria en la téenica relacionada con fabricación de cerámica debería ser capaz, dada la descripción de la presente solicitud, de seleccionar arcillas y condiciones de procesamiento adecuadas a través de experimentación ordinaria.

Un sílice particulado adecuado es sílice Unimin Silverbond 325 (Unimin Corporation, New Canaan, CT). El sílice antes mencionado es clasificado a la fracción particulada que pasa a través de un tamiz de malla 325. Esto iguala a un tamaño de partícula máximo de 44 mieras. El uso de sílice teniendo tamaños de partícula más pequeños (por ejemplo, 5 mieras y más pequeños) pueden resultar en un refractario blanco brillante teniendo una mayor reflectancia que aquélla de la formulación ejemplar provista antes. Sin embargo, se espera que la dureza y opacidad sean menores.

Un feldespato adecuado es Minspar 200 de The KT Feldspar Corporation. Esto es un feldespato de sodio de grado flotación de malla -200 comúnmente usado en la industria de loza de cerámica.

Una nefalina sienita adecuada es Minex 4 de Unimin Corporation. Esta es un complejo mineral de malla -325 de Albite, Microcline y Nefalina con tamaño medio de partícula de 6.8 mieras.

El hidróxido de calcio, carbonato de sodio, bicarbonato de sodio, silicato de sodio, talco, yeso y óxido de cinc, así como otros aglutinantes fundibles y pigmentos minerales blancos e ¡ntensificadores de porosidad son productos químicos básicos disponibles en muchos grados de pureza y están disponibles de numerosas fuentes. Los grados comerciales son suficientes para uso en la presente invención siempre y cuando no incluyan alguna de las impurezas de obscurecimiento no oxidables. Cualquier impureza que se obscurece permanentemente cuando se calientan en el rango de aproximadamente 1000°C hasta aproximadamente 1500°C (por ejemplo, en un rango de aproximadamente 1000°C hasta aproximadamente 1400°C) puede reducir la blancura y reflectancia del refractario terminado. Ejemplos de tales impurezas incluyen substancias orgánicas y varios compuestos de hierro.

Los materiales que pueden ser substituidos por hidróxido de calcio incluyen carbonato de calcio. Tanto hidróxido de calcio como carbonato de calcio se descomponen a óxido de calcio durante la cocción. Sin desear unir a una teoría, se cree que el óxido de calcio reacciona por último con sílice para formar silicato de calcio inerte. Sin embargo, se debería notar que el óxido de calcio no debería ser usado como un material de inicio en lugar de hidróxido de calcio. Esto es debido a que el óxido de calcio reacciona con agua usado para humedecer la mezcla de arcilla durante la fabricación, resultando en hinchamiento, agrietado y pérdida de dureza refractaria. Sin desear unir a una teoría, se cree que el carbonato de sodio reacciona con los componentes de sílice/arcilla para formar silicato de sodio y aluminosilicatos insolubles. En esta forma, nuevamente, sin desear unir a una teoría, se cree que el carbonato de sodio en la composición refractaria migra a la superficie exterior del cuerpo refractario durante la cocción, resultando en la formación de un “vidriado”.

Los materiales que pueden ser substituidos por óxido de cinc incluyen hidróxido de cinc o carbonato de cinc. Estos materiales también son blancos y se descomponen a óxido de cinc durante la cocción de alta temperatura. Otros pigmentos blanqueadores pueden ser adecuados si mantienen su blancura a las temperaturas usadas para cocción del refractario. Además de ser adecuados los pigmentos blanqueadores para modalidades de la presente invención, los compuestos de cinc tienen propiedades alguicidas que también pueden ayudar a conservar la blancura del refractario.

Los intensificadores de porosidad incluyen combustibles que “se consumen” durante la cocción a alta temperatura para producir microhuecos que intensifican la dispersión de luz y de ahí, aumentan la reflectancia global. Los intensificadores de porosidad adecuados incluyen negro de humo, otros carbonos de tamaño de partícula fino, polvo de madera, cáscaras de nuez molidas y otros materiales similares usados para este propósito y conocidos en teenología de procesamiento de cerámica.

El refractario blanco brillante de ciertas modalidades de la presente invención puede ser formado mediante el proceso descrito en la presente. Arcilla de caolín, partículas de sílice, auxiliares de sinterizado (tales como hidróxido de calcio, carbonato de sodio, feldespato, nefalina sienita o mezclas de los mismos) y opcionalmente óxido de cinc u otros pigmentos blanqueadores, e intensificadores de porosidad son mezclados juntos y la mezcla es humedecida con aproximadamente 15-25% de agua en peso de arcilla seca, y trabajado para formar una masa similar a pasta húmeda. Los mejores resultados pueden ser obtenidos cuando la arcilla de caolín, sílice, auxiliares de sinterizado y pigmentos blanqueadores son provistos como polvos.

En una modalidad, la masa similar a pasta es forzada a través de un tamiz grueso (por ejemplo, un tamiz malla 8, seguido por un tamiz malla 10) tantas veces como sean necesario para asegurar una humectación completa y uniforme de los componentes en polvo. Una porción de la mezcla es colocada en un dado y es formada en un disco a una presión de aproximadamente 1 -8 ton por pulgada cuadrada. El equipo de compresión adecuado es conocido en la industria y puede ser seleccionado de acuerdo con la escala del proceso de fabricación. Por ejemplo, aproximadamente 150 gramos de la mezcla pueden formarse en un disco de 0.5 in de espesor por 3 in de diámetro usando una prensa hidráulica. El disco comprimido es presecado durante la noche a aproximadamente 160°F (aproximadamente 70°C) como es necesario para reducir la humedad interna de la mezcla a aproximadamente 1-5%, y entonces sinterizado mediante cocción a una temperatura en el rango de aproximadamente 1000°C hasta aproximadamente 1500°C (por ejemplo, en el rango de aproximadamente 1000°C hasta aproximadamente 1400°C), (por ejemplo, a aproximadamente 1250°C) durante aproximadamente 2 horas, produciendo por ello un sólido refractario blanco brillante durable. El sólido refractario puede ser triturado entonces y tamizado a un grado deseado adecuado para uso como un recubrimiento granular par una membrana de techumbre (por ejemplo, una membrana de techumbre de bitumen modificado o asfalto).

En otra modalidad, los componentes secos y agua son mezclados en una amasadora para producir una masa homogenea y uniformemente humedecida que es extruida subsecuentemente a través de un dado para producir barras delgadas o tiras de “refractario verde”. Como antes, el material refractario verde puede ser presecado durante la noche a aproximadamente 160°F (aproximadamente 70°C) o según sea necesario para reducir la humedad interna de la mezcla a aproximadamente 1-5%, y entonces sinterizado al cocer a una temperatura en el rango de aproximadamente 1000°C hasta aproximadamente 1500°C (por ejemplo, en el rango de aproximadamente 1000°C hasta aproximadamente 1400°C), (por ejemplo, a aproximadamente 1250°C) durante aproximadamente 2 horas, produciendo por ello un sólido refractario blanco brillante. El sólido refractario puede ser triturado y tamizado, ya sea antes o después de que el refractario es enfriado a temperatura ambiente, a un grado deseado (por ejemplo, No. 1 1 ) adecuado para uso como un recubrimiento granular para una membrana de techumbre (por ejemplo, una membrana de techumbre de bitumen modificado o asfalto).

En una modalidad adicional, los componentes secos son colocados en un pelletizador rotatorio y atomizados suavemente con agua (o una solución de silicato de sodio diluida) para producir partículas “refractarias verdes” redondas. Conforme las partículas humedecidas ruedan en la mezcla refractaria seca, recogen progresivamente más sólido y aumentan en tamaño. El tamaño de estas partículas pueden ser controladas por el tiempo en el pelletizador y la cantidad de atomización usada. Los gránulos que se descargan del pelletizador son redondas pero de forma irregular, y de amplia distribución de tamaño. Los gránulos que son demasiado pequeños pueden ser regresados al pelletizador. Los gránulos que son demasiado grandes pueden ser rotos fácilmente y los fragmentos también son regresados al pelletizador. Esto resulta en un proceso de elaboración de gránulos sin desperdicio. La cocción a alta temperatura subsecuente produce los gránulos refractarios blancos hiperbrillantes deseados. Si el carbonato de sodio está presente en la mezcla de componente que es formada en pellas, un efecto de auto-vidriado es obtenido durante el proceso de cocción. Esto sella de manera efectiva la superficie de pella para producir una porosidad “cerrada”, por lo cual los gránulos resultantes son todavía blancos brillantes y duros, pero exhiben absorción significativamente reducida de aceites y menores tendencias a manchado.

Todavía en una modalidad adicional, los componentes secos son colocados en un compactador de rodillos y comprimidos a una masa sólida dura, la cuales es rota subsecuentemente en agregado granular dimensionado por medio de equipo de triturado y tamizado adecuado. Una vez que el equipo de tamizado ha sido ajustado para producir la distribución de tamaño de gránulo deseada, el material sobredimensionado puede ser regresado al triturador, y el subdimensionado regresado al compactador de rodillo, de manera que no hay pérdida de rendimiento de producto. En lugar de pellas esféricas, este proceso produce partículas “refractarias verdes” irregulares/regulares las cuales, después de la cocción a una temperatura en el rango de aproximadamente 1000°C hasta aproximadamente 1400°C (por ejemplo, a aproximadamente 1250°C) durante aproximadamente 2 horas, produce gránulos refractarios blancos brillantes que no requieren triturado o dimensionado adicional.

La cocción del material “refractario verde” puede lograrse al usar ya sea un dispositivo de calentamiento adecuado, por ejemplo, un horno rotatorio, un horno de túnel, un horno periódico, un horno de mufla, un horno asistido por microondas u otro dispositivo de calentamiento adecuado.

Los procedimientos descritos antes son adecuados para fabricar gránulos de techumbre blancos hiperbrillantes de acuerdo con modalidades de la presente invención. Las personas expertas en las téenicas relevantes y que tienen posesión de la presente descripción se reconocerán que modificaciones para el proceso anterior pueden requerirse en el interés de prácticas de fabricación eficientes y efectivas en cuanto a costo para producir los gránulos de techumbre blancas hiperbrillantes a mayores escalas. Tales modificaciones pueden ser desarrolladas usando técnicas de procesamiento e ingeniería de cerámicas conocidas de manera general.

Un paso adicional que puede realizarse después del triturado o pelletizado, o granulado del sólido refractario sería post-tratar los gránulos blancos hiperbrillantes terminados, cocidos, con agentes para control de polvo, impartir repelencia de agua, reducir el manchado asfáltico y/o mejorar la adhesión al substrato de bitumen modificado o asfalto. Los post-tratamientos para gránulos de techumbre convencionales incluyen aplicación de aceite de proceso y polisiloxano. El aceite de proceso puede ser adecuado pero no es considerado ideal en esta aplicación debido a que tiende a, en algunos casos, obscurecer los gránulos de techumbre. Materiales substituidos, tales como polisiloxano acuoso y/o emulsiones poliméricas adecuadas, pueden ser aplicados a los gránulos de techumbre blancos hiperbrillantes con mejor impacto perjudicial sobre su blancura y/o reflectancia. Los métodos y materiales post-tratamiento óptimos pueden ser desarrollados a través de experimentación de rutina como es realizado por aquéllas personas teniendo conocimiento ordinario de las téenicas relevantes.

En una modalidad adicional, la presente invención proporciona un material de techumbre de asfalto (Material-3) comprendiendo (i) cualquiera de los Gránulos A, et seq, unidos a (i¡) un material base comprendiendo una estera no tejida (por ejemplo, comprendiendo papel, fieltro, resina o fibra de vidrio), recubierta y/o impregnada con asfalto, por ejemplo, en la forma de una tablilla o lámina.

Se contempla además que le Material-3 puede ser: 3.1. Material-3, el cual es substancialmente a prueba de agua. 3.2. Cualquiera de los materiales precedentes, en donde la reflectancia solar total (TSR) del material es al menos 0.63, por ejemplo, al menos 0.65, por ejemplo, al menos 0.70. 3.3. Cualquiera de los materiales precedentes, en donde la emisión térmica es al menos 0.75.

En una modalidad adicional, la presente invención proporciona un sistema de techumbre que comprende cualquiera de Material-3, et seq. Se contempla que en una modalidad, el Material-3 proporciona una capa superior de dicho sistema de techumbre, por ejemplo, un sistema de techumbre comprendiendo un material de techumbre de asfalto Material-3 en la parte superior de un material de tejadillo, o en la parte superior de un material de techumbre de asfalto pre-existente.

Todavía en otra modalidad, la presente invención proporciona un método para reducir la absorción de calor de un techo, al cubrir un techo con cualquier Material-3, et seq. Se contempla que en ciertas modalidades, dicho método incluye instalar el material de techumbre de asfalto de Material-3 como la capa superior de un proyecto de techumbre original. En otra modalidad, el método para reducir la absorción comprendiendo usar el material de techumbre de asfalto de Material-3 para cubrir una capa de techumbre existente.

Los parámetros de desempeño crítico para los gránulos de techumbre blancos hiperbrillantes de acuerdo con las modalidades de la presente invención, y procedimientos que pueden ser usados para cuantificarlos, son como sigue: 1 ) Color de Hunter, en particular el valor L, o “luminosidad”, indica qué tan blanco es el material. La magnitud de otras escalas de color de Hunter (es decir, la escala a (verde/rojo) y escala b (azul/amarillo) indican matices “blancuzcos” de color. Es deseable que el valor L esté lo más cercano a 100 como sea posible. Un valor L que es igual a o mayor que 85.0 generalmente proporcionará un nivel satisfactorio de reflectancia para el propósito de la presente invención. Cualquier contribución significativa por “a” o “b” reducirá el valor L y la reflectancia de los gránulos de techumbre. Los valores de escala a deberían ser pequeños y dentro del rango de -5 a +1.0. Los valores de escala b también deberían ser pequeños y dentro del rango de -5.0 y + 15.0. El color de Hunt puede ser medido usando cualquier instrumentación comercialmente disponible, tal como colorímetro HunterLab LabScan XE, y al seguir las instrucciones del fabricante del instrumento. 2) La reflectancia solar total indica la porción de radiación solar incidente reflejada por los gránulos de techumbre. El grado al cual la radiación solar afecta las temperaturas de superficie depende de la reflectancia solar de la superficie expuesta. Una reflectancia solar de 1.00 (100% reflejada) no significaría efecto sobre la temperatura de superficie mientas que una reflectancia solar de 0.00 (nada reflejado, todo absorbido) resultaría en el efecto máximo. Para los gránulos blancos hiperbrillantes de acuerdo con las modalidades de la presente invención, una reflectancia solar total (TSR) igual a o mayor que 0.80 es enfocada con el fin de lograr un producto de techumbre subsecuente (por ejemplo, una tablilla o rodillo) con reflectancia de al menos 0.65, por ejemplo, al menos 0.70. Un producto de techumbre teniendo una reflectancia de 3 años de edad cumpliría los requerimientos de Energy Star® actuales para techumbre reflectante de baja inclinación y requerimientos de baja inclinación de Título 24 de California propuestos. La reflectancia solar puede ser medida usando cualquier instrumentación comercialmente disponible relevante; tal como un reflectómetro de espectro solar modelo SSR-ER de Devices and Services, y al seguir las instrucciones del fabricante del instrumento. Por ejemplo, TSR puede medirse de acuerdo con ASTM C1549-09. 3) La emisión termica es la capacidad relativa de una superficie de material para radiar calor absorbido. Es un factor de escala, entre 0 y 1 , con los valores mayores correspondiendo a mayor emisión térmica, es decir, menos calor retenido por el material. En general, superficies metálicas tienen baja emisión térmica y, así, permanecen calientes aún si la reflectancia es alta. Los materiales refractarios y cerámica normalmente tienen alta emisión térmica. Los requerimientos de emisión para productos de techumbre bajo el Título 24 de California son 0.75 mínimo para productos de baja inclinación. La emisión térmica puede ser medida por medio de instrumentación comercialmente disponible, tal como un emisómetro modelo AR de Devices and Services. 4) La translucidez indica el porcentaje de luz solar que puede pasar a través de los gránulos de techumbre al substrato de bitumen modificado o asfalto subyacente. La luz solar, en particular en el rango ultravioleta, puede degradar el substrato y afectar adversamente la adherencia de los gránulos de techumbre al substrato. Una translucidez menor que o igual a 5% es deseable, como es medido, por ejemplo, mediante el método ASTM D1866-79. 5) La dureza de BArrett es una medida relativa de la durabilidad o resistencia a trituración, de los gránulos. Un valor de dureza de Barrett igual a o mayor que 70 es deseable par gránulos de techumbre. Los métodos para medir la dureza de Barrett son bien conocidos en la industria de agregados minerales. 6) El potencial de manchado es una medida relativa de degradación de la blancura y/o reflectancia de los gránulos de techumbre provocado por la absorción de aceites asfálticos. Es determinado por cubrir un substrato de asfalto designado con gránulos de techumbre y exponerlo a temperaturas elevadas. El manchado puede ser determinado en una escala de 0-10 (por ejemplo, ninguno a exceso) por comparación con estándares de referencia, los cuales pueden ser seleccionados subjetivamente. El manchado generalmente está relacionado con el grado de porosidad de gránulo, con gránulos de techumbre que tienen mayores porosidades que muestran un mayor grado de manchado bajo un conjunto dado de condiciones de prueba. Sin embargo, una relación consistente entre la porosidad y grado de manchado no puede estar presente siempre. Sin desear ligar a una teoría, se cree que el manchado resulta de absorción de aceites asfálticos hacia los poros de los gránulos de techumbre. El manchado generalmente es reducido mediante aplicación de un polisiloxano en el post-tratamiento. De acuerdo con una escala subjetivamente desarrollada, un manchado menor que o igual a 4 es deseado. Esta escala es usada en algunos de los ejemplos discutidos más adelante. 7) La porosidad es una medida de los espacios huecos (es decir, vacíos) dentro de la matriz refractaria y es expresada como un porcentaje del volumen total. Los poros internos dispersan la luz incidente para proporcionar opacidad y reflectancia. Mientras más numerosos sean los huecos dispersores de luz, mayor será la reflectancia. La porosidad es determinada mediante porosimetría de intrusión de mercurio, y para la presente invención, debería estar en el rango de por ejemplo, 20-50% para reflectancia y durabilidad óptimas. 8) El sílice cristalino existe en varias formas, los más comunes de los cuales son cuarzo (es decir, el material inicial de sílice particulado), y cristobalita, con cuarzo siendo la forma más común encontrada en la naturaleza. Si el cuarzo es calentado a más de 1450°C, puede cambiar de forma a cristobalita. Los límites de exposición de OSHA PELs y MSHA para cristobalita son un medio de PEL para cuarzo. Por lo tanto, es deseable limitar la formación de cristobalita a no más de 3% en el refractario sintetizado. De igual manera los silicatos fibrosos, tales como minerales asbestiformes, deberían estar ausentes. El cuarzo y cristobalita son identificados por difracción de rayos X. Los minerales asbestiformes son determinados cuantitativamente mediante EPA Metodo EPA/600/R-93/1 16 (cuenta de 1000 puntos). 9) Los compuestos de hierro en la forma de óxido de hierro, silicatos o compuestos de ferro-titanio pueden obscurecer (y amarinar) significativamente el refractario sintetizado, reduciendo por ello la reflectancia. Por lo tanto, el contenido de hierro, como es medido por fluorescencia de rayos X, no debería exceder 1 %. 10) El análisis de “XRD” como es usado en la presente se refiere a “difracción de rayos X”. La difracción de rayos X se refiere a la téenica usad apara examinar, por ejemplo, la físico-química de un sólido (por ejemplo, la cristalinidad de un gránulo). 11 ) El análisis de “SRF” como es usado en la presente se refiere a “fluorescencia de rayos X”. La fluorescencia de rayos X se refiere a la técnica usada para examinar usada para, por ejemplo, análisis elemental y análisis químico de un sólido (por ejemplo, el análisis elemental de una cerámica, por ejemplo, un gránulo).

Ejemplo 1 El siguiente ejemplo demuestra los parámetros de desempeño de gránulos de techumbre blancos hiperbrillantes de acuerdo con una modalidad de la presente invención. Este ejemplo no limita el alcance de la invención, y muchas variaciones y modificaciones de la modalidad ejemplar están dentro de alcance de la invención.

Una mezcla homogenea de 72% arcilla KT Mercer, 15% sílice Unimin Silverbond 325 y 10% hidróxido de calcio (reactivo de Fisher) es humedecida con agua suficiente para producir una masa flexible de acuerdo con el proceso descrito antes. Después de la compactación a 2000 psi en una prensa hidráulica, cocido en horno a 1250°C y triturado/tamizado a graduación no. 11 , los gránulos blancos hiperbrillantes resultantes muestran los siguientes resultados de pruebas: Color L de Hunter = 88.5 Color a de Hunter = 0.4 Color b de Hunter = 10.3 Reflectancia solar TSR = 0.845 Translucidez = 0% Dureza de Barrett = 84.4 Manchado = 2 Ejemplo 2 Una formulación de 75% de arcilla KT Mercer, 15% de sílice Unimin Silverbond 325 y 10% nefalina sienita Minex 4 se mezcla y humedece en una amasadora Peter Pugger Vacuum Deairing Power de acuerdo con el proceso descrito antes. Después de la exposición a vacío para remover todo el aíre de la masa compactada homogénea, esta composición refractaria verde es extruida a alta presión usando un extrusor de polvo Peter Pugger equipado con una placa de extrusión perforada con orificios de 3/8 in. Las barras emergentes de composición verde son cortadas en segmentos de 2-4 in de largo y se permite que se sequen con aire durante la noche. Los segmentos son entonces cocidos en horno en un horno de túnel comercial con el siguiente perfil de calentamiento: 260°C a 483°C - 7.5 h 483°C a 705°C - 1.5 h 705°C a 816°C - 1.5 h 816°C a 955°C - 1.5 h 955°C a 1039°C - 1.5 h 1039°C a 1 133°C - 1.5 h 1 122°C a 1 150°C - 3.0 h 1150°C a 1 122°C - 1.5 h 1 122°C a 844°C - 1.5 h 844°C a 371 °C - 1.5 h 371 °C a 93°C - 1.5 h Después de enfriar a temperatura ambiente, el producto refractario es triturado y tamizado a graduación no. 11 y entonces post-tratados con emulsión de siloxano Wacker BS-16 a una velocidad de 1.5 libras por tonelada (100% de base de sólidos). Los gránulos blancos hiperbrillantes resultantes muestran los siguientes resultados de prueba: Color L de Hunter = 89.5 Color a de Hunter = -0.4 Color b de Hunter = 7.1 Reflectancia solar TSR = 0.836 Emisión térmica = 0.87 Translucidez = 0 Dureza de Barrett = 89.5 Manchado = 2 Porosidad = 43.0% Análisis XRD: Mulita = 30.1 % Cuarzo = 12.6% Cristobalita = 2.7% Amorfos/Otros = <54.6% Análisis XRF: Al2O3 = 34.8% Si02 = 61.1 % Fe203 = 0.3% Otros = 3.8% Minerales fibrosos: Ninguno detectado Ejemplo 3 Una formulación de 75% arcilla KT Mercer, 15% sílice Unimin Silverbond 325 y 10% feldespato Minspar 200 es mezclada, extruida y cocida en horno, y post-tratada usando el mismo equipo y procedimiento detallados en el ejemplo previo #2. Este refractario acabado también exhibe características similares: Color L de Hunter = 89.7 Color a de Hunter = -0.2 Color b de Hunter = 6 8 Reflectancia solar TSR = 0.836 Emisión térmica = 0.90 Translucidez = 0 Dureza de Barrett = 87.0 Manchado = 3 Porosidad = 43.2% Análisis XRF: Al2O3 = 34.3% Si02 = 62.0% Fe203 = 0.4% Otros = 3.3% Minerales fibrosos: Ninguno detectado Ejemplo 4 Un pelletizador rotatorio es cargado con una mezcla que consiste de 62.5% arcilla KT Mercer, 15% sílice Unimin Silverbond 325, 10% feldespato Minspar 200, 10% nefalina sienita Minex 4 y 2.5% carbonato de sodio TATA. Conforme el pelletizador gira, un atomizador de agua es dirigido a la mezcla refractaria seca rotatoria, lo cual forma subsecuentemente pequeños agregados cuando las gotitas de agua son absorbidas. Atomización adicional provoca que los agregados crezcan de tamaño más grande. Los agregados refractarios “verde” son entonces tamizados a traves de un tamiz Tyler de malla 8 sobre un tamiz Tyler de malla 35 para aislar el material de tamaño de gránulo de techumbre (es decir, no. 11 ). Tanto los materiales sobredimensionados de malla +8 (rotos) y los materiales subdimensionados de malla -35 son regresados al pelletizador para recielado. Los gránulos de malla -8+35 son entonces cocidos en un horno de mufla a 1250°C durante 2 horas. Después del enfriamiento a temperatura ambiente, los gránulos blancos hiperbrillantes resultantes tienen una superficie vidriada brillante y muestran los siguientes resultados de prueba: Color L de Hunter = 88.4 Color a de Hunter = -1.1 Color b de Hunter = 10.0 Reflectancia solar TSR = 0.837 Emisión térmica = 0.92 Translucidez = 1 Dureza de Barrett = 87.4 Manchado = 0-1 Porosidad = 38.6% Análisis XRD: Mulita = 34.7% Cuarzo = 9.3% Cristobalita = <0.5% Amorfos/Otros = <55.5% Análisis XRF: Al2O3 = 30.7% Si02 = 62.9% Fe203 = 0.3% Otros = 6.1 % Minerales fibrosos: Ninguno detectado Ejemplo 5 Una mezcla homogénea de 74% arcilla Mercer, 15% sílice Unimin Silverbond 325, 10% nefalina sienita Minex 4 y 1 % carbonato de sodio ligero sintético TAT es solidificado en un compactador de rodillos continuo FEECO a una velocidad de rodillos de 5 rpm y 3060 psi de compresión. La corriente de producto es agregado de malla -9+28 con una razón de recielado de 50%. Los gránulos “verdes” obtenidos son cocidos en un horno de mufla a 1250°C durante 2 h. Los gránulos blancos hiperbrillantes resultantes muestran los siguientes resultados de prueba: Color L de Hunter = 88.4 Color a de Hunter = -0.2 Color b de Hunter = 8.5 Reflectancia solar TSR = 0.840 Emisión térmica = 0.87 Translucidez = 1 Dureza de Barrett = 86.6 Manchado = 3 Porosidad = 32.9% Análisis XRF: Al2O3 = 37.9% Si02 = 57.0% Fe203 = 0.56% Otros = 4.5% Minerales fibrosos: Ninguno detectado Análisis XRD: Mulita » 40.2% Cuarzo ~ 7.0% Cristobalita = 5.0% Amorfos/Otros = <47.4% En todos estos ejemplos, los refractarios resultantes cumplen los requerimientos enfocados de los parámetros de desempeño críticos definidos para gránulos de techumbre blancos hiperbrillantes.

Para referencia, la graduación “no. 1 1” mencionada en los ejemplos anteriores se refiere a la distribución de tamaño de partícula de gránulo más común usada en la industria de techumbre. Sin embargo, diferentes fabricantes de materiales de techumbre pueden referirse a diferentes distribuciones de tamaño de partícula de gránulo como “no. 11”. La graduación de los gránulos no está relacionada directamente a los parámetros críticos de los gránulos de techumbre blancos hiperbrillantes, pero pueden afectar la cantidad de substrato que es cubierta por los gránulos, y así la reflectancia solar total del material de techumbre.

Las modalidades presentadas en la presente pretenden ser representativas de la presente invención y no pretenden en manera alguna limitar el rango de modalidades abarcadas por la presente descripción. Una persona experta en las téenicas relevantes puede hacer muchas variaciones y modificaciones de los refractarios, gránulos de techumbre, materiales de techumbre, procesos de fabricación y métodos de prueba discutidos en la presente sin apartarse del espíritu y alcance de la invención, como es definido por las reivindicaciones presentadas a continuación.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un gránulo de techumbre refractario blanco brillante, que comprende un material de cerámica formado a partir de una mezcla substancialmente homogenea de una arcilla formadora de cerámica, material de sinterizado y opcionalmente comprendiendo partículas de sílice, dicho gránulo de techumbre refractario blanco brillante tiene una reflectancia solar total de al menos 0.80 y un valor L de color de Hunter de al menos 85.0.

2. El gránulo de la reivindicación 1 , en donde dichos gránulos tienen una translucidez de 5% o menos, un valor de dureza de Barrett de al menos 70, y una emisión térmica de al menos 0.8.

3. El gránulo de la reivindicación 2, en donde el gránulo tiene una porosidad (intrusión de mercurio) de entre 20-50%, un contenido de cristobalita de menos de 3%, un contenido de hierro total menor que 1 %, y minerales asbestiformes no detectables.

4. El gránulo de las reivindicaciones 1 -3, que comprende además un recubrimiento post-tratamiento,

5. El gránulo de la reivindicación 4, en donde el recubrimiento post-tratamiento es seleccionado de: (i) una mezcla que comprende aceite de proceso y polisiloxano, (ii) polisiloxano acuoso, (i¡i) emulsiones poliméricas, y (iv) mezclas de los mismos.

6. El gránulo de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, cuando es fabricado por un sinterizado de alta temperatura de una mezcla cerámica comprendiendo arcilla y uno o más de los siguientes componentes: (i) un pigmento blanco, tal como dióxido de titanio, óxido de magnesio, sulfato de bario, óxido de cinc, u otros materiales que son estables al color a altas temperaturas; (i¡) un relleno o agente aclarador, tal como sílice finamente molido, alúmina, talco o yeso; (iii) un auxiliar de sinterizado, el cual es un aglutinante fundible seleccionado de hidróxido de calcio, bicarbonato de sodio, carbonato de sodio, silicato de sodio, feldespato, nefalina sienita, y mezclas de los mismos; (iv) un intensificador de porosidad seleccionado de negro de humo u otros materiales combustibles carbonáceos en polvo fino, que se consumirán para formar huecos dispersores de luz para intensificar la porosidad y reflectancia.

7. El gránulo de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, cuando es producido usando una mezcla cerámica comprendiendo 50-85% arcilla blanca; 10-30% sílice; y 0-25% auxiliares de sinterizado seleccionados de hidróxido de calcio, feldespato, nefalina sienita y mezclas de los mismos.

8. El gránulo de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, cuando es recubierto con un recubrimiento post tratamiento de emulsión acuosa, en donde el recubrimiento comprende polisiloxano en una cantidad de 0.05 - 0.1 % de aceite en peso de los gránulos.

9. Un gránulo de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, teniendo una composición de AI203 20-50%; Si02 40-80%; Fe203 0-1 %; y otros componentes 0-10%, por ejemplo, como se mide mediante fluorescencia de rayos X.

10. Un gránulo de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, teniendo una cristalinidad global de 30%-60%, por ejemplo, comprendiendo 25%-40-5 mulita, 5%-15% cuarzo, 0%-7.0% cristobalita.

1 1. Un proceso para hacer un gránulo de techumbre refractario blanco brillante, que comprende el paso de cocer una mezcla substancialmente homogénea consolidada de una arcilla formador de cerámica, material de sinterizado, y opcionalmente incluyendo partículas de sílice, de manera que dicho gránulo de techumbre refractario blanco brillante tiene una reflectancia solar total de al menos 0.80 y un valor L de color de Hunter de al menos 85.0.

12. El proceso de la reivindicación 1 1 , que comprende: i) formar una mezcla comprendiendo arcilla, material de sinterizado y opcionalmente uno o más ingredientes adicionales seleccionados de partículas de sílice, pigmento, rellenos, agentes aclaradores, intensificadores de porosidad y mezclas de los mismos; ii) solidificar la mezcla por medio de compactación, extrusión o pelletización; iii) opcionalmente reducir el tamaño de la mezcla solidificada por medio de triturado y tamizado para formar agregados de gránulos dimensionados; iv) cocer la mezcla durante y tiempo y temperatura suficientes para vitrificar el agente de sinterizado pero no la arcilla, para obtener un conglomerado; v) romper el conglomerado así formado en gránulos, según sea necesario; vi) recubrir los gránulos con un recubrimiento post-tratamiento (por ejemplo, un aceite) para controlar el polvo y promover la adhesión.

13. El proceso de la reivindicación 12, en donde el material de sinterizado es seleccionado de hidróxido de calcio, carbonato de sodio, bicarbonato de sodio, silicato de sodio, feldespato, nefalina siemta y mezclas de los mismos.

14. El proceso de la reivindicación 12 o 13, en donde la temperatura de cocción está entre aproximadamente 1000°C a aproximadamente 1400°C.

15. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 1 -14, que comprende además el paso de formar gránulos, en donde los gránulos son formados mediante pelletización o mediante compactación y reducción de tamaño antes de la presentación.

16. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 11-15, en donde la mezcla del paso (i) comprende pigmento blanco seleccionado de dióxido de titanio, óxido de magnesio, sulfato de bario, óxido de cinc, y mezclas de los mismos.

17. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 11-16, en donde la mezcla del paso (i) comprende un relleno y agente aclarador seleccionado de sílice finamente molido, alúmina, talco, yeso y mezclas de los mismos.

18. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 1 -17, en donde la arcilla del paso (i) es una arcilla blanca seleccionada de caolín, arcilla refractaria, montmorillonita o combinaciones de los mismos.

19. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 1-18, en donde los componentes de paso (i) son mezclados con agua para producir una masa homogénea y uniformemente humedecida.

20. El proceso de la reivindicación 19, en donde la masa homogénea y uniformemente humedecida es extruida subsecuentemente a través de un dado o un tamiz para producir fragmentos o tiras de material refractario verde.

21. El proceso de la reivindicación 20, en donde el material refractario verde es presecado a un tiempo y temperatura suficientes para reducir la humedad interna de la mezcla a aproximadamente 1 % hasta aproximadamente 5%.

22. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 1-21 , en donde el conglomerado producido por el paso (ii) es triturado y tamizado a una graduación adecuada para uso como un recubrimiento granular para una membrana de techumbre.

23. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 1-21 , en donde el recubrimiento post-tratamiento de paso (vi) es seleccionado de: i) una mezcla que comprende el aceite de proceso y polisiloxano, ii) polisiloxano acuoso, iii) emulsiones poliméricas, e iv) mezclas de los mismos.

24. Un gránulo producido mediante el proceso de cualquiera de las reivindicaciones 11 -23.

25. Un material de techumbre que comprende (i) gránulos blancos hiperbrillantes de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 -7 o 24, unidos a (ii) un material de base comprendiendo una estera no tejida, recubierta y/o impregnada con asfalto.

26. Un método para reducir la absorción de calor de un techo, en donde dicho método comprende cubrir el techo con el material de techumbre de la reivindicación 23.