MX2008015644A

MX2008015644A - Elementos de aislamiento termico.

Info

Publication number: MX2008015644A
Application number: MX2008015644A
Authority: MX
Inventors: Werner Wiegmann; Guenter Matzke
Original assignee: Basf Se
Priority date: 2006-06-22
Filing date: 2007-06-15
Publication date: 2009-01-09
Also published as: EP2035738A1; CN101473159A; JP2009541673A; US20100231109A1; EP2035738B1; PL2035738T3; WO2007147779A1; SI2035738T1; ES2472291T3; KR20090031534A

Abstract

La invención se relaciona con elementos de aislamiento térmico que consisten en a) una capa de recubrimiento con un grosor de entre 0.2 y 1.0 mm, b) por lo menos un panel de aislamiento por vacío que se monta sobre a), c) un material de aislamiento térmico adicional, d) una capa de recubrimiento adicional.

Description

ELEMENTOS DE AISLAMIENTO TÉRMICO Descripción La invención se relaciona con elementos de aislamiento térmico que comprenden paneles de aislamiento por vacío, aparatos de refrigeración producidos a partir de estos elementos de aislamiento térmico y un proceso para producir los elementos de aislamiento térmico y también aparatos de refrigeración producidos a partir de los mismos. Los aparatos de refrigeración juegan un papel importante en muchos campos. Los aparatos de refrigeración incluyen, por ejemplo, refrigeradores, congeladores horizontales, congeladores verticales, contenedores o superestructuras de enfriamiento de vehículos refrigerados . Los aparatos de refrigeración usualmente comprenden un espacio hueco rodeado por elementos de aislamiento térmico dentro del cual se ubica el material que va a enfriarse. Los elementos de aislamiento térmico usualmente comprenden dos capas de recubrimiento entre las cuales se ubica un material de aislamiento térmico, usualmente una espuma de poliuretano rígido . Existe una necesidad constante para reducir el consumo de energía de los aparatos de refrigeración. Una posible manera de lograr esto es reducir la conductividad térmica de los materiales de aislamiento térmico utilizados.

Una posible manera de lograrlo es el uso de paneles de aislamiento por vacío, más adelante también referidos como los VIP. De este modo, el potencial para ahorrar energía cuando se utilizan los VIP es de aproximadamente 10-40% comparado con las espumas de poliuretano rígido de celda cerrada, convencionales. Tales unidades de aislamiento por vacío comprenden generalmente un material de núcleo térmicamente aislante, por ejemplo, una espuma de poliuretano (PUR) rígido de celda abierta, una espuma de poliestireno extruído de celda abierta, geles de sílice, fibras de vidrio, lechos sueltos de partículas poliméricas, espuma de PUR rígido triturada, prensada o espuma de PUR semirígido o perlita, la cual se empaca en una película hermética a los gases, evacuada y sellada por calor a fin de que sea hermética al aire. El uso de los VIP en los aparatos de refrigeración se conoce y se ha descrito muchas veces. De este modo, la WO 97/36129 describe los VIP, los cuales tienen una longitud de borde de por lo menos 40 cm y pueden instalarse en los aparatos de refrigeración. La EP 434 225 describe los VIP y su instalación en los aparatos de refrigeración. En este lugar, el VIP se dispone entre las capas de recubrimiento y se rodea con espuma.

La WO 99/61503 describe los VIP los cuales se instalan en los aparatos de refrigeración. En este lugar, se fijan al lado que da de frente al interior del aparato de refrigeración por medio de un adhesivo y el espacio hueco entre las capas de recubrimiento se llegan entonces con un sistema de espuma de poliuretano rígido. Un requerimiento más constante es reducir el uso de materiales en la producción de aparatos de refrigeración. El uso de los VIP permite, debido a su conductividad térmica más baja, lograr una reducción en el grosor del aislamiento de los aparatos de refrigeración. De esta manera, un incremento en el espacio interior y de este modo el volumen útil de los aparatos de refrigeración es posible en las mismas dimensiones del aparato de refrigeración. Se ha podido lograr un ahorro adicional al reducir el grosor de las capas de recubrimiento. Sin embargo, esto sólo es posible en un grado limitado. Cuando se llenan los espacios huecos de los aparatos de refrigeración con sistemas de espuma de poliuretano rígido, se forman usualmente fisuras y espacios vacíos. Cuando el grosor de las capas de recubrimiento es muy bajo, estas fisuras aparecen en el exterior. Esto deteriora la estética de los aparatos de refrigeración y se considera como una desventaja. Fue un objeto de la presente invención producir eficientemente aparatos de refrigeración los cuales tienen un bajo consumo de energía y una apariencia de alta calidad/libre de defectos, son simples de producir y pueden reciclarse sin problemas. Este objeto pudo lograrse por los elementos de aislamiento térmico descritos en más detalle posteriormente, por medio de los cuales, pueden producirse los aparatos de refrigeración . El objeto pudo lograrse por elementos de aislamiento térmico que comprenden a) una capa de recubrimiento que tiene un grosor de 0.2 a 1.0 mm, b) por lo menos un panel de aislamiento por vacío ubicado en a) , c) un material de aislamiento térmico adicional, d) una capa de recubrimiento adicional . La capa a) de recubrimiento puede comprender metal, por ejemplo, láminas de acero. En otra modalidad de los elementos de aislamiento térmico de la invención, la capa a) de recubrimiento comprende polímeros, en particular polímeros termoplásticos . Se da preferencia a utilizar poliestireno o polímeros ABS como polímeros. Como se describe, las capas de recubrimiento metálicas tienen un grosor de 0.2 a 0.5 mm, de preferencia por lo menos 0.25 mm y en particular 0.3 mm, y no más de 0.4 mm. En el caso del polímero, se prefiere un grosor de 0.7-1.0 mm . Se da preferencia a por lo menos 60%, particularmente de preferencia por lo menos 70% y en particular por lo menos 80%, del área de la capa a) de recubrimiento que se cubre con el panel de aislamiento por vacío. La cobertura completa de la capa a) de recubrimiento es posible, pero no se prefiere debido a que debe comprometerse el relleno de las esquinas con espuma para volver estables los aparatos de refrigeración producidos a partir de los elementos de aislamiento térmico. Además, no se puede asegurar que regiones en las cuales los paneles de aislamiento por vacío se empalman o forman espacios huecos que también pueden no ser llenados por el material c) de aislamiento adicional se forman en las esquinas o bordes en la producción de los aparatos de refrigeración. La capa a) de recubrimiento puede cubrirse por una pluralidad de paneles de aislamiento por vacío, pero de preferencia únicamente por un panel de aislamiento por vacío. En este lugar, los paneles de aislamiento por vacío tienen de preferencia una longitud de borde de por lo menos 40 cm, de preferencia 60±20 cm x 160±40 cm, y un grosor de por lo menos 5 mm y como máximo 50mm. El tamaño de los paneles de aislamiento por vacío se adapta de preferencia al tamaño de los aparatos de refrigeración y debe, como se describe, ser de tal manera que por lo menos 60% de la capa a) de recubrimiento se cubra únicamente por un panel de aislamiento por vacío. La ventaja de utilizar sólo un panel b) de aislamiento por vacío por elemento de aislamiento térmico es, en particular, que la difusión de vapor de agua y la conductividad térmica pueden reducirse como un resultado de la cubierta libre de aberturas de la capa a) de recubrimiento y se evitan cualesquier aberturas las cuales pueden aparecer en la chapa exterior en el límite entre dos paneles de aislamiento por vacío. Debido al tamaño, puede utilizarse esta modalidad, en particular, cuando se utilizan elementos de aislamiento térmico para producir refrigeradores o congeladores horizontales. Se conocen la producción de los paneles de aislamiento por vacío y los materiales utilizados para este propósito. Como materiales internos, se da preferencia a utilizar, como se describe, espumas de poliuretano rígido, de celda abierta o productos de condensación de melamina-formaldehído formados de espuma. Un proceso para producir los productos de condensación de melamina-formaldehído formados de espuma se describe por ejemplo, en la EP 220 506. Los productos de condensación de melamina-formaldehído formados de espuma pueden comprender hasta 50% en peso de otras matrices termoendurecibles las cuales han sido co-condensadas . Son de preferencia productos de condensación de compuestos que comprenden grupos amina, amida, hidroxilo y/o carboxilo con aldehidos, en particular formaldehído . Las matrices termoendurecibles preferidas son productos de condensación de melamina sustituida, urea, uretanos, aminas alifáticas, amino alcoholes, fenoles y sus derivados con aldehidos. Como aldehidos, es posible utilizar, en una mezcla con o en lugar de formaldehído, aldehidos adicionales tales como acetaldehído, benzaldehído, acroleina, tereftalaldehído . Además, los productos de condensación de melamina-formaldehído formados de espuma pueden comprender además aditivos tales rellenos orgánicos o inorgánicos. Como aditivos, es posible utilizar fibras, polvos inorgánicos tales como polvos metálicos, caolín, cuarzo, tiza, tintes adicionales y pigmentos. Ya que los productos de condensación de melamina-formaldehído formados de espuma sólo tienen columnas celulares y no paredes celulares, son muy fáciles de evacuar. Se da preferencia a utilizar productos de condensación de melamina- formaldehído rígidos. Se conocen y se comercializan productos de condensación de melamina- formaldehído formados de espuma, por ejemplo, por BASF AG bajo la marca comercial Basotect®. Se producen usualmente disolviendo parcialmente un producto de condensación de melamina-formaldehído pulverulento en agua que comprende sales o tensoactivos , mezclando el intermediario similar a pasta resultante con un agente de soplado, de preferencia una extrusión, y produciendo espuma del producto resultante al calentarlo, por ejemplo, en un horno de aire caliente. Por consiguiente, la espuma puede tratarse con calor en un aparato de tratamiento por calor. La formación de espuma se lleva a cabo de preferencia en un intervalo de temperatura de 120 a 180°C, y el tratamiento por calor se lleva a cabo de preferencia en un intervalo de temperatura de 200 a 250°C. Se describen espumas de poliuretano rígido adecuadas, por ejemplo, en la EP 1512707. En la producción de las espumas de poliuretano rígido de celda abierta, se utilizan de preferencia agua y/o hidrocarburos como agentes de soplado. En una modalidad específica de la invención, las espumas de celda abierta basadas en isocianato que tienen un tamaño de celda de menos de 100 pm se utilizan como material interno de los paneles de aislamiento por vacío. Tales espumas pueden obtenerse mediante aerogeles . En la producción de los paneles de aislamiento por vacío utilizando espumas de poliuretano rígido, la espuma se producen en primer lugar en una manera conocida per se. Las espumas obtenidas entonces, si no han sido producidas ya como molduras que tienen el tamaño deseado, son presentadas en la forma en la cual tengan como el centro, el panel de aislamiento por vacío. Esto se logra de preferencia aserrando al tamaño de tablero apropiado. Entonces, las molduras se empacan en el blindaje hermético al gas, de preferencia la película compuesta, evacuada y sellada por calor de manera que sea hermética al gas. Es usual para un material getter que se sella con calor junto con el material interno con el fin de evitar sustancias volátiles las cuales se desgasifican después de deteriorar el vacío. Los materiales getter los cuales pueden utilizarse son, por ejemplo, zeolitas, carbonos activados, materiales fuertemente higroscópicos. Generalmente se utiliza una película como material de blindaje para los paneles de aislamiento por vacío. Las películas preferidas son películas compuestas, en particular películas compuestas de capa múltiple que tienen una capa metálica depositada en fase de vapor o laminada, por ejemplo de aluminio. Películas adecuadas comprenden, por ejemplo, poliéster, cloruro de polivinilo, poliolefinas , tales como polietileno o polipropileno o alcohol polivinílico . Se prefiere el uso de espumas de poliuretano rígido de celda abierta como material interno para el panel de aislamiento por vacío, como se describe. En primer lugar las ventajas son que los aparatos de refrigeración producidos de esta manera son completamente reciclables ya que ningún componente extraño al sistema está comprendido en el aparato de refrigeración. En segundo lugar, los tableros pueden manejarse más fácilmente que los materiales pulverulentos en la producción de los paneles de aislamiento por vacío. Los paneles b) de aislamiento por vacío pueden fijarse a la capa a) de recubrimiento por medio de adhesivos o cintas adhesivas. Como se describe, los elementos de aislamiento térmico de la invención se utilizan predominantemente para la producción de aparatos de refrigeración. Los aparatos de refrigeración son, por ejemplo, refrigeradores, congeladores horizontales, congeladores verticales, contenedores o superestructuras de enfriamiento para vehículos refrigerados . Los elementos de aislamiento térmico de la invención pueden utilizarse ambos como elementos de pared y como elementos de puerta . Los aparatos de refrigeración pueden producirse en varias formas . En una modalidad de la producción de los aparatos de refrigeración, los elementos de aislamiento térmico se producen por separado como elementos planos y se unen entonces para producir los aparatos de refrigeración. Esta modalidad es, en particular, preferida en el caso de aparatos de refrigeración muy grandes, por ejemplo, contenedores o subestructuras de enfriamiento de vehículos refrigerados . Aquí, las capas a) y d) de recubrimiento pueden fijarse en el lugar con el espacio deseado y puede introducirse el material c) de aislamiento. Se hace uso de un material c) de aislamiento, en particular, una espuma de poliuretano rígido cuyos componentes de inicio líquidos se introducen dentro del espacio hueco en donde se curan para formar el poliuretano y al mismo tiempo unir firmemente las capas a) y d) de recubrimiento entre sí. En principio también es posible producir los elementos de aislamiento térmico por el proceso de placa doble continua. Para este propósito, los paneles b) de aislamiento por vacío se colocan en la capa a) de recubrimiento inferior movible, los componentes de partida líquidos para la espuma de poliuretano rígido se colocan en éstos y entonces se aplica la capa d) de recubrimiento superior. El elemento de aislamiento térmico obtenido entonces puede, dependiendo de la longitud de los paneles b) de aislamiento por vacío introducidos, cortarse entre los paneles b) de aislamiento por vacío. En la producción de refrigeradores o congeladores horizontales, se da preferencia a moldear la capa a) de recubrimiento externo y a la capa d) de recubrimiento interno para formar el alojamiento del aparato y para introducir los componentes de partida líquidos de la espuma de poliuretano rígido utilizada como material de aislamiento dentro del espacio hueco entre las capas de recubrimiento. La espuma de poliuretano rígido une firmemente la capa de recubrimiento y de este modo estabiliza el alojamiento. En una modalidad de refrigeradores, los elementos de aislamiento cuya capa a) de recubrimiento comprende cartón o poliolefina, por ejemplo, polietileno o polipropileno, se utilizan para el lado posterior en donde las consideraciones estéticas naturalmente no desempeñan un papel dominante. De otra manera, estos elementos de aislamiento térmico tienen la misma estructura como la descrita anteriormente. En una modalidad adicional de la producción de los aparatos de refrigeración, es posible, como se describe anteriormente, para los elementos de aislamiento térmico que se producen en una unidad de placa doble continua y, como se describe en la EP 1 075 634, cortar a la medida, mitrado y doblado para formar el alojamiento del aparato de refrigeración. Debe tenerse cuidado para que los paneles b) de aislamiento por vacío no se dañen. Las espumas de poliuretano rígido las cuales se utilizan de preferencia como material c) de aislamiento son de preferencia compuestos convencionales y conocidos como se describen por ejemplo, en Kunststoff -Handbuch, Volumen 7 "Polyurethane" , 3a edición 1993, Cari Hanser Verlag, Munich, Vienna. Estos compuestos se producen usualmente haciendo reaccionar poliisocianatos , de preferencia diisocianato de difenilmetano y mezclas de diisocianato de difenilmetano con poliisocianatos de polifenileno-polimetileno, también referidos como MDI sin purificar, con compuestos que tienen por lo menos dos átomos de hidrógeno los cuales son reactivos hacia grupos isocianato. Los compuestos que tienen por lo menos dos átomos de hidrógeno los cuales son reactivos hacia grupos isocianato son usualmente alcoholes de poliéter y/o alcoholes de poliéster, de preferencia aquellos que tienen una funcionalidad de por lo menos 3. Los alcoholes de poliéster son usualmente productos de reacción de ácidos carboxílicos polifuncionales con alcoholes polifuncionales . Los alcoholes de poliéter son usualmente productos de reacción de compuestos que tienen por lo menos 3 átomos de hidrógeno activos con óxidos de alquileno, de preferencia óxido de etileno y/u óxido de propileno. Como compuestos que tienen por lo menos 3 átomos de hidrógeno activo, se hace uso usualmente de alcoholes polifuncionales tales como glicerol, trimetilolpropano o alcoholes de azúcar, de preferencia sacarosa o sorbitol, aminas alifáticas tales como etilendiamina o aminas aromáticas tales como tolilendiamina (TDA) o difenilmetandiamina (MDA) , usualmente en mezcla con sus homólogos más elevados. La reacción prosigue usualmente en presencia de catalizadores, agentes de soplado y auxiliares y/o aditivos. Se utiliza usualmente agua como el agente de soplado, más a menudo en combinación con compuestos inertes los cuales son líquidos a temperatura ambiente y se vaporizan a la temperatura de reacción de la formación del poliuretano, conocidos como agentes de soplado físicos. Los agentes de soplado físicos convencionales son alcanos, fluoroalcanos y formiato de metilo. Entre los alcanos, pentanos y en particular el ciclopentano, tienen la mayor importancia industrial. En el caso de las espumas de poliuretano rígido utilizadas como material interno para los paneles de aislamiento por vacío, en principio se hace uso de los mismos materiales de partida para producir los poliuretanos utilizados como materiales c) de aislamiento. Sin embargo, se utilizan predominantemente agua e hidrocarburos, de preferencia ciclopentano como el agente de soplado. Las ventajas de los elementos de aislamiento térmico de la invención sobre los elementos de aislamiento térmico sin paneles de aislamiento por vacío son la conductividad térmica significativamente menor, la difusión de gas inferior y la capacidad para reducir el grosor de la capa de aislamiento y de este modo el ahorro de material. El proceso de la invención sorprendentemente también hace posible reducir el grosor de la capa de carbono sin que esto resulte en desventajas en términos de estéticas de los aparatos de refrigeración, la estabilidad y las propiedades de uso. Además, los tiempos de residencia en el molde pueden reducirse hasta 50%, como resultado de la disminución del grosor de la capa c) de aislamiento restante cuando se utiliza una espuma de poliuretano rígido como c) en un diseño apropiado. Además, puede ponerse a disposición un espacio más útil al reducir el grosor de la capa a las mismas dimensiones externas . En la producción de los elementos de aislamiento térmico de la invención, la temperatura de la herramienta o el molde puede reducirse por debajo de 23°C.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un elemento de aislamiento térmico, que comprende a) una capa de recubrimiento que tiene un grosor de 0.2 a 1.0 mm, b) por lo menos un panel de aislamiento por vacío ubicado en a) , c) un material de aislamiento térmico adicional, d) una capa de recubrimiento adicional.
2. El elemento de aislamiento térmico de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la capa a) de recubrimiento comprende metal .
3. El elemento de aislamiento térmico de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la capa a) de recubrimiento comprende un polímero.
4. El elemento de aislamiento térmico de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el panel b) de aislamiento por vacío comprende un núcleo de espuma de poliuretano rígido de celda abierta la cual se enfunda por una película, se evacúa y se cierra.
5. El elemento de aislamiento térmico de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el panel b) de aislamiento por vacío se sujeta en una manera adhesiva a la capa a) de recubrimiento .
6. El elemento de aislamiento térmico de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el panel b) de aislamiento por vacío cubre por lo menos 60% del área de la capa a) de recubrimiento .
7. El elemento de aislamiento térmico de acuerdo con la reivindicación 1, en donde por lo menos 70% del área de la capa a) de recubrimiento se cubre por un panel b) de aislamiento por vacío.
8. El elemento de aislamiento térmico de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el material de aislamiento adicional es una espuma polimérica.
9. El elemento de aislamiento térmico de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el material c) de aislamiento adicional es una espuma de poliuretano rígido.
10. El elemento de aislamiento térmico de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el panel b) de aislamiento por vacío comprende un núcleo de un producto de condensación de melamina-formaldehído formado por espuma.
11. El elemento de aislamiento térmico de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la capa d) de recubrimiento adicional comprende un metal o un polímero.
12. El uso de elementos de aislamiento térmicos de acuerdo con la reivindicación 1, como elemento de puerta o como elemento de pared para aparatos de refrigeración.
13. Un aparato de refrigeración que comprende un espacio hueco el cual está rodeado por elementos de aislamiento térmicos similares a una lámina, en donde por lo menos uno de los elementos de aislamiento térmico similares a una lámina es un elemento de aislamiento térmico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
14. El aparato de refrigeración de acuerdo con la reivindicación 11, en donde los elementos de aislamiento térmico se disponen de manera que la capa a) de recubrimiento forme la superficie externa del aparato de refrigeración.
15. Un proceso para producir elementos de aislamiento térmico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, el cual comprende las etapas de ai) fijar un panel b) de aislamiento por vacío en la capa a) de recubrimiento, bi) fijar la capa d) de recubrimiento, ci) introducir un sistema de espuma de poliuretano rígido, líquido dentro del espacio hueco formado en la etapa bi) , di) curar la espuma de poliuretano rígido formada en la etapa ci) .