MXPA06002429A

MXPA06002429A - Elementos moldeados para aislamiento termico.

Info

Publication number: MXPA06002429A
Application number: MXPA06002429A
Authority: MX
Inventors: Jorg Krogmann
Original assignee: Basf Ag
Priority date: 2003-09-15
Filing date: 2004-09-08
Publication date: 2006-06-20
Also published as: CN1853066A; JP2007506041A; WO2005026605A1; KR20060076296A; DE10342859A1; EP1664616A1; US20080280120A1

Abstract

La invencion se refiere a elementos moldeados que comprenden un poliuretano compacto rigido o una espuma rigida de poliuretano que tiene une envoltura externa compacta y un nucleo celular que contienen al menos un panel de aislamiento en vacio.

Description

ELEMENTOS MOLDEADOS PARA AISLAMIENTO TÉRMICO La presente invención se refiere a elementos moldeados para aislamiento térmico que contienen al menos un panel de aislamiento por vacio. Las unidades de aislamiento por vacio, conocidas también como paneles de aislamiento por vacio, se están utilizando para incrementar el aislamiento térmico. Se emplean, inter alia, para alojamientos de equipos de refrigeración, recipientes para vehículos refrigerados, hieleras, ¦ celdas de almacenamiento a baja temperatura o bien tuberías de calefacción de larga distancia. Debido a su baja conductividad térmica, ofrecen ventajas en comparación con materiales aislantes convencionales. Así, los ahorros potenciales de energía en comparación las espumas de poliuretano rígidas de celdas cerradas se ubican habitualmente dentro de un rango de 20 a 30%. Tales unidades de aislamiento en vacío comprenden generalmente un material de núcleo térmicamente aislante, por ejemplo una espuma rígida de poliuretano (PÜR) de celdas abiertas, espuma extruida de poliestireno de celdas abiertas, geles de sílice, fibras de vidrio, perlas sueltas de materiales poliméricos, espuma de PUR semi-rígida o rígida triturada prensada, perlita empacada en película hermética a los gases, evacuada y térmicamente sellada. La presión debe ser inferior a 100 mbar. En este vacío, se puede lograr una conductividad térmica de los paneles inferior a 10 mW/mK, según la estructura y el tamaño de poro del material de núcleo . Para propósitos de aislamiento térmico, los paneles de aislamiento por vacio son introducidos habitualmente en el componente a aislar y fijados ahi . Los componentes descritos arriba para aislamiento térmico habitualmente comprenden dos capas compactas, preferentemente láminas metálicas o plásticos tales como poliestireno . El documento EP 434 225 describe un método industrial habitual para producir componentes para aislamiento térmico. Para este propósito, el panel de aislamiento en vacio es unido adhesivamente sobre al menos una de las paredes laterales y el espacio hueco restante es llenado con espuma rigida de poliuretano puesto que de otra forma actuaria como un puente térmico. Además, el llenado con espuma es necesario para establecer la unión entre las dos paredes laterales del componente . No es posible omitir una de las dos paredes laterales, puesto que de otra forma el vapor de agua se difundiría en la espuma rígida de poliuretano, lo que resultaría en un gran incremento de la conductividad térmica. Una desventaja de este método y de métodos similares es que la fijación de los paneles de aislamiento por vacío sobre las paredes laterales representa un paso de trabajo adicional.

Puesto que se debe evitar a toda costa el daño a los paneles de aislamiento por vacio, la instalación y fijación en el componente se efectúa habitualmente manualmente. Una desventaja adicional es que dos materiales aislantes que tienen un comportamiento de aislamiento diferente se utilizan en este procedimiento. Como resultado, el potencial de los paneles de aislamiento en vacio no puede ser completamente realizado . Es un objeto de la presente invención desarrollar elementos moldeados para aislamiento térmico que tienen una muy baja conductividad térmica y son sencillos de producir. Hemos encontrado que este objeto se logra envolviendo un panel de aislamiento por vacio totalmente con un poliuretano compacto rígido o una espuma rígida de poliuretano que tiene una envoltura externa compacta y un núcleo celular. La presente invención ofrece por consiguiente un elemento moldeado que comprenden un poliuretano compacto rígido o una espuma rígida de poliuretano que tiene una envoltura externa compacta y un núcleo celular y que contiene al menos un panel de aislamiento por vacío. La presente invención ofrece además un proceso para la ¦producción de elementos moldeados que comprenden un poliuretano rígido compacto o una espuma rígida de poliuretano que tiene una envoltura externa compacta y un núcleo celular y que contiene al menos un panel de aislamiento por vacio, que comprende: a) introducir al menos un panel de aislamiento por vacio en un molde. b) llenar el molde con los componentes iniciales para un poliuretano compacto rígido o una espuma rígida de poliuretano que tiene una envoltura externa compacta y un núcleo celular, c) cerrar el molde, d) extraer el elemento moldeado del molde después del curado del poliuretano compacto rígido o de la espuma rígida de poliuretano que tiene una envoltura externa compacta y un núcleo celular. La presente invención ofrece también el uso de los elementos moldeados de la presente invención para producir un equipo de almacenamiento en frío . El equipo de almacenamiento en frío incluye aditamentos de refrigeración tales como refrigeradores o congeladores, vehículos refrigerados, hieleras, células de almacenamiento en frío o tubería de calefacción de larga distancia. Para producir los elementos moldeados de la presente invención, es posible utilizar paneles habituales y conocidos para aislamiento en vacío. Son producidos de conformidad con lo descrito arriba mediante el hecho de envolver un material de núcleo térmicamente aislante, por ejemplo una espuma de poliuretano rígida de celdas abiertas (PUR) , una espuma de poliestireno extruicla de celdas abiertas, geles de sílice, fibras de vidrio, perlas sueltas de material polimérico, espuma de PUR rígida o semi-rígida triturada prensada, perlita, en una película hermética a los gases, con evacuación y sello hermético, habitualmente mediante soldadura o unión adhesiva. La presión en el panel de aislamiento por vacío debe ser inferior a 100 mbar. Para mantener el vacío durante un período prolongado de tiempo, es habitual introducir adicionalmente materiales como por ejemplo carbón activado en los paneles de aislamiento por vacío. Tales paneles de aislamiento por vacío son descritos, por ejemplo, en el documento O 97/36129 ó WO 99/61503. Las espumas rígidas de poliuretano que tienen una envoltura externa compacta y un núcleo celular, conocidas también como espumas integrales rígidas de poliuretano, que se utilizan para la producción de los elementos moldeados de la presente invención, su producción y uso se describe, por ejemplo, en el Kunststoffhandbuch, volumen 7 "Poliuretano", 3a edición, 1993, Cari Hanser Verlag, Munich, Viena, en el capítulo 7.4. Los poliuretanos compactos rígidos difieren de las espumas integrales rígidas de poliuretano en la medida en que no se utilizan agentes de soplado en la formulación. Tales poliuretanos son producidos habitualmente mediante la reacción de poliisocianatos en particular 4 , 4 ' -diisocianato de difenilmetano o sus derivados, con alcoholes de poliéter de cadena corta en presencia de catalizadores, agentes de soplado, y en caso requerido, agentes de reticulación y auxiliares y/o aditivos. Estos poliuretanos se utilizan habitualmente para producir alojamientos, equipos para el deporte, especialmente esquís, y para muebles. En cuanto a los compuestos iniciales utilizados para la producción de los poliuretanos compactos rígidos y espumas rígidas de poliuretano que tienen una envoltura externa compacta y un núcleo celular, se pueden ofrecer los detalles siguientes . Como poliisocianatos, es posible en principio utilizar cualquier isocianato alifático y especialmente aromático conocido y' habitual que tiene al menos dos grupos isocianato en la molécula. Las espumas integrales rígidas de poliuretano son producidas habitualmente empleando diisocianato de difenilmetano o mezclas de diisocianato de difenilmetano con poliisocianato de polifenilenpolimetileno . Los isocianatos pueden ser utilizados como compuestos puros o bien en forma modificada. Los poliisocianatos pueden ser modificados como por ejemplo, mediante la incorporación de grupos alofanato, uretano o isocianurato . Como compuestos que tienen al menos dos átomos de hidrógeno que son reactivos con relación a los grupos isocianato, se da preferencia a la utilización de alcoholes de poliéter y/o alcoholes de poliéster. Los alcoholes de poliéster tienen, en particular, una funcionalidad en el rango de 2.5 a 5, preferentemente de 2.5 a 4. La masa molar (Mw) de los alcoholes de poliéter se encuentra preferentemente en el rango de 150 a 650, especialmente de 200 a 600, y su viscosidad a 25° C se encuentra preferentemente en el rango de 250 a 7000 mPas, en particular de 350 a 6500, de conformidad con lo determinado según DIN 53019. Estos alcoholes de poliéter se preparan a través de métodos generalmente conocidos, en particular mediante la adición de óxidos de alquileno inferior, preferentemente óxido de propileno y/u óxido de etileno, en sustancias iniciadoras con funcionalidad H. Las sustancias iniciales preferidas son alcoholes con funcionalidad 3 a 5 ó aminas, por ejemplo glicerol, trimetilolpropano, pentaeritritol, sorbitol o etilendiamina o mezclas de alcoholes y/o aminas. Como alcoholes de poliéster, se da preferencia particular a la utilización a los que tienen un número de hidroxilo dentro de un rango de 150 a 350 mg/KOH/g y una viscosidad de 25°C, determinado de conformidad con DIN 53019, en el rango de 2000 a 10000 mPas. Se preparan de conformidad con métodos conocidos mediante la reacción de ácidos carboxilicos funcionales con alcoholes polifuncionales . Ácidos carboxilicos polifuncionales son, en particular, ácidos dicarboxilicos y/o sus derivados, preferentemente ácido ftálico, anhídrido ftálico o ácido adípico. Alcoholes polifuncionales utilizados son especialmente dioles, por ejemplo etilenglicol y sus homólogos superiores, propilenglicol y sus homólogos superiores, butandioles o alcandioles superiores, en particular los que tienen hasta 10 átomos de carbono en la cadena alcano. Para incrementar la funcionalidad de los alcoholes de poliéster, se pueden utilizar también pequeñas cantidades de alcoholes trifuncionales o con funcionalidad más elevada. Es habitual utilizar exclusivamente alcoholes de poliéter como compuestos que tienen al menos dos átomos de hidrógeno que reaccionan con isocianatos. En este caso es posible utilizar solamente un alcohol de poliéter o una mezcla de al menos dos alcoholes de poliéter. A parte de los alcoholes de poliéter y alcoholes de poliéster descritos arriba, es también posible utilizar extendedores de cadena y agentes de reticulación como compuestos que tienen al menos dos átomos de hidrógeno que reaccionan con grupos isocianato. Son compuestos con funcionalidad H de bajo peso molecular, el peso molecular de estos compuestos se encuentra dentro de un rango comprendido de 62 y el peso molecular de los alcoholes de poliéter y alcoholes de poliéster descritos arriba. Los extendedores de cadena utilizados son habitualmente dioles, y los agentes de reticulación utilizados son habitualmente alcoholes trif ncionales y/o aminas . En el caso de espumas integrales rígidas de poliuretano, el proceso de la presente invención se lleva a cabo en presencia de agentes de soplado, catalizadores, y en caso requerido, auxiliares y/o aditivos. Como agente de soplado, es posible por ejemplo utilizar agua que reacciona con grupos isocianato para eliminar dióxido de carbono. Es también posible utilizar agentes de soplados físicos en lugar de agua pero preferentemente en combinación con agua. Estos son compuestos inertes con relación a los componentes iniciales y frecuentemente líquidos a temperatura ambiente y que se vaporizan en las condiciones de la reacción de uretano. El punto de ebullición de estos compuestos es preferentemente inferior a 110° C, en particular inferior a 80° C. Agentes de soplado físicos incluyen también gases inertes introducidos en los componentes iniciales o disueltos ahí, por ejemplo dióxido de carbono, nitrógeno o gases nobles. Los compuestos líquidos a temperatura ambiente se seleccionan habitualmente dentro del grupo que consiste de alcanos y cicloalcanos que tienen al menos 4 átomos de carbono, dialquiléteres , ésteres, cetonas, acétales, fluoroalcanos que tienen de 1 a 8 átomos de carbono y tetraalquilsilanos que tienen de 1 a 3 átomos de carbono en la cadena alquilo, en particular tetrametilsilano . Ejemplos de agentes de soplado físicos son propano, n-butano, isobutano y ciclobutano, n-pentano, isopentano y ciclopentano, ciclohexano, éter diir.etíIleo, metil etil éter, metil butil éter, formato de metilo, acetona y también fluoroalcanos que pueden ser degradados en la troposfera y por consiguiente no dañan la capa de ozono, por ejemplo trifluorometano, difluorometano, 1, 1, 1, 3, 3-pentafluorobutano, 1, 1, 1, 3, 3-pentafluoropropano, 1, 1, 1, 2-tetrafluoroetano, difluoroetano y heptafluoropropano . Los agentes de soplado físicos mencionados pueden utilizarse solos o en cualquier combinación entre ellos. Los catalizadores utilizados son, en particular, compuestos que aceleran fuertemente la reacción de los grupos isocianatos con los grupos que son reactivos con grupos isocianato. Se da preferencia particular a la utilización de compuestos de metales orgánicos, especialmente compuestos orgánicos de estaño, tales como sales de estaño (II) de ácidos orgánicos . Es también posible utilizar aminas fuertemente básicas como catalizadores. Ejemplos de tales compuestos son aminas alifáticas secundarias, imidazoles, amidinas, triazinas y alcanolaminas . Los catalizadores pueden, según los requisitos, utilizarse solos o en cualquiera mezcla entre ellos. Como auxiliares y/o aditivos, se utilizan sustancias conocidas per se para este propósito. Por ejemplo, sustancias tensoactivas, estabilizadores de espuma, reguladores de célula, rellenadores, por ejemplo re11enadores minerales tales como gis o barita o microesferas huecas, pigmentos, colorantes, agentes pirorretardantes , inhibidores de hidrólisis, agentes antiestáticos fungistáticos y bacteriostáticos . Para producir los elementos moldeados de la presente invención, los poliisocianatos y los compuestos que tienen al menos dos átomos de hidrógeno que son reactivos con grupos isocianatos se mezclan e introducen en un molde en el cual se ha introducido de antemano un panel de aislamiento en vacio. Después de la introducción de los componentes de formación, el molde cerrado y se permite el curado del poliuretano. Después del curado, el molde es abierto y se extrae el elemento moldeado. La reacción del poliisocianato con los compuestos que tienen al menos 2 átomos de hidrógeno que reaccionan con grupos isocianato que efectúa preferentemente a un índice de isocianato dentro de un rango de 90 a 150, de manera particularmente preferible de 95 a 130. Es habitual en la industria combinar los compuestos que tienen al menos dos átomos de hidrógeno que son reactivos con grupos isocianato con los extendedores de cadena, los agentes de reticulación, catalizadores, agentes de soplado y auxiliares y/o aditivos para formar un componente de poliol y para hacerlos reaccionar con los poliisocianatos . Sin embargo, es también posible en principio introducir la totalidad o algunos de los materiales iniciales mencionados arriba en forma individual. La mezcla de los componentes de la reacción antes de la introducción en el molde puede, en el caso más sencillo efectuarse por agitación manual. Sin embargo, es habitual la industria efectuar el mezclado a través de dispositivos de alimentación, habitualmente cabezas de mezclado. Tales dispositivos son generalmente conocidos y disponibles en el comercio. La temperatura en la cual la mezcla es curada para formar el poliuretano se encuentra preferentemente dentro de un rango de 40 a 130° C. Las espumas rígidas de poliuretano que tienen una envoltura externa compacta y un núcleo celular que se utilizan para los elementos moldeados de la presente invención tienen habitualmente una densidad dentro de un rango de 200 a 800 kg/m3, preferentemente de 200 a 700 kg/m3. La densidad de los poliuretanos compactos se encuentra preferentemente dentro del rango de 700 a 1200 kg/m3. Los elementos moldeados de la presente invención pueden ser producidos en la forma requerida para la aplicación respectiva. Después de la remoción del molde el maquinado ya no es necesario. El panel de aislamiento en vacio está preferentemente rodeado completamente por el poliuretano compacto rígido o por la espuma de poliuretano rígida que tiene una envoltura externa compacta y un núcleo celular. Puesto que los elementos moldeados se autosoportan, la instalación en bastidores metálicos o de plástico como en los recipientes para almacenamiento en frío convencionales ya no son necesarios. La película que rodea el panel es impermeable al vapor de agua, de tal manera que no hay difusión de vapor de agua, de tal manera que no hay difusión de vapor de agua en la parte interna del panel de aislamiento en vacío. En aberturas para aditamentos tales como manijas de puerta, bisagras o similares pueden ser producidas en los elementos moldeados durante el moldeo de tal manera que puedan ser fácilmente ensamblados para producir los componentes deseados para aislamiento térmico. Los poliuretanos compactos y las espumas rígidas de poliuretano que tienen una envoltura externa compacta y un núcleo celular pueden ser coloreados mediante la adición de colorantes al menos a uno de los componentes formativos. Es también posible aplicar sobre las superficies de los elementos moldeados de la presente invención un recubrimiento superficial . En una modalidad preferida de la invención, uno de los lados, preferentemente, el lado interno puede ser una capa de metal o de plástico. Es particularmente preferible cuando es importante que la parte interna pueda ser limpiada fácilmente. En este caso, esta capa se coloca también en el molde. Esto puede ocurrir antes de la introducción de los componentes formativos o antes del cierre del molde. Los elementos moldeados de la presente invención tienen una conductividad térmica muy baja. Son sencillos de producir, mecánicamente estables y tienen un peso bajo. La invención se ilustra a través de los ejemplos siguientes. Ejemplo 1 Un panel de aislamiento en vacio que tiene dimensiones de 596xll96x36mm es introducido en un molde que tiene las dimensiones 600xl200x40mm y fijado en su lugar. El molde es después cerrado y se introducen en el molde 3000 g de sistema de poliuretano. El sistema de poliuretano tenia la composición siguiente: Componentes de poliol: una mezcla de 19.36 partes en peso de un poliol de injerto que tiene un Índice de hidroxilo de 20 mg KOH/g y preparado mediante la polimerización in situ de estireno y acrilonitrilo en un alcohol de poliéter iniciado con glicerol que comprende óxido de etileno y óxido de propileno, 25.97 partes en peso de un alcohol de poliéter que tiene un índice de hidroxilo de 27 mg KOH/g y preparado mediante la adición de óxido de etileno y óxido de propileno en glicerol, 20.0 partes en peso de un alcohol de poliéter que tienen un índice de hidroxilo de 750mg KOH/g y preparado mediante la adición de óxido de propileno en etilendiamina, 10.0 partes en peso de dipropilenglicol, 10.0 partes en peso de dietilenglicol, 8 partes en peso de un agente de liberación de molde interno, 3 partes en peso de Dabco® 33 LV como catalizador, 6 partes en peso de pasta negra y 0.15 parte en peso de agua; Isocianato: Lupranat M20W© de BASF AG La reacción fue efectuada a un índice de 110. Después de 200 segundos, la parte fue removida del molde. La espuma utilizada presentó una densidad de espuma libre de 600-700 g/1. ' El elemento moldeado resultante presentó una envoltura externa compacta y un núcleo celular.

Claims

REIVINDICACIONES Un elemento moldeado que comprende un poliuretano compacto rígido o una espuma rígida de poliuretano que tiene una envoltura externa compacta y un núcleo celular y que contiene al menos un panel de aislamiento por vacio . Un elemento moldeado de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 1, en donde el panel de aislamiento por vacio está totalmente rodeado por el poliuretano compacto rígido o una espuma rígida de poliuretano que tiene una envoltura externa . compacta y un núcleo celular. Un elemento moldeado de conformidad con la reivindicación 1, en donde la espuma de poliuretano rígida que tiene un envoltura externa compacta y un núcleo celular tienen una densidad de 200 a 800 Kg/ kg/m3. Un elemento moldeado de conformidad con la reivindicación 1 que tiene aberturas para aditamentos. Un elemento moldeado de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 1 que es de autosoporte. Un proceso para la producción de elementos moldeados que comprenden un poliuretano compacto rígido o una espuma rígida de poliuretano que tiene una envoltura externa compacta y un núcleo celular y que contiene al menos un panel de aislamiento por vacio, dicho proceso comprende los pasos de: a) introducir al menos un panel de aislamiento por vacio en un molde, b) llenar el molde con los componentes iniciales para un poliuretano compacto rígido o una espuma rígida de poliuretano que tiene una envoltura externa compacta y un núcleo celular, c) cerrar el molde, d) extraer el elemento moldeado del molde después del curado de poliuretano compacto rígido o de la espuma rígida del poliuretano que tiene una envoltura externa compacta y un núcleo celular. El uso de un elemento moldeado de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 1 para la producción de equipos de refrigeración. El uso de un elemento moldeado de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 1 para la producción de refrigeradores, congeladores, vehículos refrigerados, hieleras, celdas de almacenamiento en frío o tuberías de calefacción de larga distancia.