Sistema de aislamiento flexible para altas temperaturas.

Material de aislamiento térmico y/o de sonido, que comprende como mínimo una capa

(A) de una mezcla de polímero de polisiloxano de alta consistencia, reticulado y químicamente expandido (HCR) en el que los polímeros de polisiloxano de la mezcla de polisiloxano tienen un contenido de vinilo mínimo de 1%, de manera especialmente preferente más de 2,5%, y en el que la reticulación es conseguida por peróxidos y/o compuestos de azufre y/o óxidos metálicos, preferentemente por reticulación basada en azufre y/o en un óxido metálico, y en el que la mezcla de polisiloxano es expandida hasta un contenido de celdas cerradas mínimo de 80% y una densidad menor de 350kg/m3, preferentemente menos de 150 kg/m3, de acuerdo con ISO 845 y la mezcla de polisiloxano expandida y reticulada muestra una conductividad térmica menor de 0,15 W/mK a 0ºC, preferentemente menor de 0,051 W/mK a 0ºC de acuerdo con EN 12667.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10172734.

Solicitante: ARMACELL ENTERPRISE GMBH & Co. KG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Zeppelinstrasse 1 12529 Schönefeld OT Waltersdorf ALEMANIA.

Inventor/es: WEIDINGER, JURGEN, HARAKAL, MARK E., MOLLER,STEPHAN, ZAUNER,CHRISTOPH.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES... > TUBERIAS O TUBOS; EMPALMES U OTROS ACCESORIOS PARA... > Aislamiento térmico en general (aislamiento térmico... > F16L59/14 (Dispositivos para el aislamiento de los tubos o de las tuberías (F16L 59/02 - F16L 59/12 tienen prioridad))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS, es decir, HECHOS DE VARIAS... > Productos estratificados compuestos esencialmente... > B32B25/20 (teniendo caucho con silicona)

PDF original: ES-2524801_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistema de aislamiento flexible para altas temperaturas

La presente invención se refiere a un sistema de aislamiento térmico y/o de sonido, con características de resistencia a temperaturas elevadas, al procedimiento para la fabricación de dicho sistema y a la utilización del mismo.

Los sistemas de aislamiento para protección contra elevadas temperaturas están dominados principalmente por materiales inorgánicos (vidrio o fibras minerales tales como Isover® o Rockwool®, vidrio esponjoso tal como Foamglas®, sílice, geles de sílice tales como Aerogel®, etc.) o resinas expandidas reticuladas rígidas (Puren® similar a PIR/PUR, termocurados, tales como melamina, tal como Basotec® o fenólicos). Todos estos sistemas carecen de propiedades de montaje y desmontaje fáciles y se muestran limitados, tanto en lo que respecta al eficiente aislamiento de curvas, pestañas, etc., como a la dificultad de utilización como pre-aislamiento, por ejemplo, sobre un tubo corrugado. Además, los materiales fibrosos y resinas rígidas expandidas con celdas abiertas tienen una elevada transmisión de vapor de agua y de gases. Esto puede provocar, por ejemplo, la condensación sobre tubos, lo cual conduce a la corrosión. El vidrio esponjoso no es flexible y por lo tanto, la instalación es muy compleja y cara. Debido a esto, el vidrio esponjoso no resiste las vibraciones, ciclos de expansión/contracción, etc., limitando su campo de aplicación.

Uno de los sectores que más impulsan los trabajos en el sector de soluciones de aislamiento más flexible para altas temperaturas es claramente la industria solar, especialmente desde la aparición de tubos colectores al vacío en el mercado, dado que su sistema de tuberías conectadas puede alcanzar temperaturas superiores a 200°C. La mayor parte de propuestas para bases de aislamiento flexibles a alta temperatura sobre la utilización de una capa interna inerte no degradable o por lo menos con elevadas características inertes a alta temperatura, tal como las del documento DE 19926850, EP 1239205 o en algunas aplicaciones actualmente en uso (por ejemplo, manguitos solares Trocellen, Würth Edelstahlwellrohr Solar, WIP-FLEX-TWIN®,,V" etc). No obstante, todas estas soluciones tienen que basarse también en capas internas de tipo inorgánico bien conocido y por lo tanto no muestran una mejora significativa de las desventajas antes mencionadas de dichos materiales.

Un material preferente en la industria para aislamiento de sistemas solares standard que trabajan con colectores planos o conexiones de intercambio de calor en general es la goma EPDM, principalmente en forma de material esponjoso expandido, tal como se explica en los documentos US 4399319, EP 1113234 y EP 1213527. Conjuntamente con otros materiales la EPDM se utiliza en los documentos EP 1279883 y AT 010229U1 (EPDM en lechos esponjosos PE), EP 1239205 (EPDM esponjosa sobre una capa de protección textil), DE 29617936 y DE 20009556 (tubos pre-aislados - EPDM - en una envolvente) y en algunas aplicaciones actualmente utilizadas tales como EPDM Armaflex® DuoSolar o Kaiflex® Solar. No obstante, se sabe que EPDM muestra una elevada degradación térmica por oxidación a temperaturas de 150°C e inferiores, dependiendo en el compuesto de EPDM, lo que significa que, incluso para colectores de tipo standard el material se encuentra en su límite, por lo tanto no es solución incluso cuando se utiliza sobre una capa protectora.

Las PUR y PIR se utilizan también para aislamiento térmico tal como en el documento EP 892207 y en combinaciones, por ejemplo con silicona, tal como en DD 63240, los cuales, no obstante, presentan todavía las desventajas mencionadas y/o no resisten las temperaturas requeridas.

En general se utilizan masas esponjosas termoplásticas para el aislamiento térmico a temperaturas bajas (<100°C). Para mejorar ligeramente la resistencia térmica se utiliza PE reticulado, tal como en el documento CN 2413139 o en algunas aplicaciones actualmente utilizadas, tales como manguitos solares Trocellen, pero estos materiales no resisten las temperaturas de colectores con tubos al vacío.

Se han mencionado materiales capaces de soportar una carga de energía térmica más elevada en el documento DE 19926850 (espuma de silicona o textil, pero también espuma de PE), EP 974784 (elastómeros no polares, tales como EPDM o siliconas) EP 2171358 (silicona, poliamida e incluso EPDM) y en algunas soluciones en la industria (capa de protección de silicona sólida Ayvaz/TK seguido de espuma de EPDM).

Además se utilizan fibras de polímeros tales como poliamida o poliéster para aplicaciones de altas temperaturas, tal como en el documento DE 2813824 o en algunas aplicaciones actualmente utilizadas, tales como WIP-FLEX-TWIN®,,V". Estos materiales de aislamiento de polímeros fibrosos tienen las mismas desventajas que los ya mencionados materiales fibrosos.

Desde luego EPDM y/o PE no tendrían sentido como aislamiento a alta temperatura, y PA de alta temperatura es un material rígido. Los elastómeros de siliconas son conocidos por encontrarse entre los mejores materiales flexibles resistentes a alta temperatura. No obstante se debe indicar que solamente la goma de silicona de alta consistencia (HCR o HTV) es capaz de resistir cargas de alta temperatura suficientemente sin mostrar rigidificación o reversión, dado que los polímeros HCR (polisiloxanos) son significativamente más largos y por lo tanto más estables que los de la goma líquida (LSR) u otras variedades de siliconas (RTV etc.). Adicionalmente, el HCR es un polímero de goma

clásico que puede ser dotado de carga, estabilizado, etc. y por lo tanto es adecuado en principio para la utilización pretendida. No obstante, para las temperaturas existentes y previstas tanto en aislamiento industrial como en aplicaciones solares, la resistencia al calor de HCR se encuentra en el límite, dado que los colectores de tubos funcionan a 220°C con picos de más de 250°C, y hay previsiones para colectores a 300°C. Los folletos y lugares web de fabricantes de siliconas no recomiendan utilizar siliconas durante más de cuatro semanas en estas condiciones.

El documento US 4822659A da a conocer un material de aislamiento térmico que comprende, como mínimo, una capa de un elastómero de silicona, que es una goma de silicona de dos componentes, que se vulcaniza a temperatura ambiente, en la que el reticulado es conseguido por óxidos metálicos y en la que la mezcla de polisiloxano reticulado muestra una conductividad térmica menor de 1,15 W/mK a 0°C.

El documento US 2004/126562 A1 da a conocer una pieza aislante fabricada a base de una espuma elastómera basada en una goma que tiene una densidad de 30 a 120 g/dm3, utilizándose de manera ventajosa NBR, EPDM, SBR o BR para la espuma elastómera.

Otra desventaja es el hecho de que la HCR puede ser expandida solamente a densidades desde altas a medias (los catálogos actuales de suministradores ofrecen una densidad llegando aproximadamente a ~300kg/m3 para espuma de silicona HCR mientras que las siliconas sólidas se ofrecen a 1.100 a 1.400 kg/m3

Dado que la densidad es importante tanto para el aislamiento térmico (menos de 150 kg/m3 es el mínimo requerido para conseguir conductividades térmicas <0,050 W/mK que calificarían el material esponjoso como material aislante de acuerdo con las normas internacionales), como para el peso del sistema y su economía (la silicona tiene características notables de costes de materia prima) este es otro reto importante a superar. De manera adicional, el aislamiento industrial (por ejemplo, conducciones de calentamiento para reactores químicos, etc.) alcanzará temperaturas incluso superiores a 300°C, por lo tanto, las soluciones existentes no pueden cumplir con las exigencias correspondientes.

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Reivindicaciones:

1. Material de aislamiento térmico y/o de sonido, que comprende como mínimo una capa (A) de una mezcla de polímero de polisiloxano de alta consistencia, reticulado y químicamente expandido (HCR) en el que los polímeros de polisiloxano de la mezcla de polisiloxano tienen un contenido de vinilo mínimo de 1%, de manera especialmente preferente más de 2,5%, y en el que la reticulación es conseguida por peróxidos y/o compuestos de azufre y/o óxidos metálicos, preferentemente por reticulación basada en azufre y/o en un óxido metálico, y en el que la mezcla de polisiloxano es expandida hasta un contenido de celdas cerradas mínimo de 80% y una densidad menor de 350kg/m3, preferentemente menos de 150 kg/m3, de acuerdo con ISO 845 y la mezcla de polisiloxano expandida y reticulada muestra una conductividad térmica menor de 0,15 W/mK a 0°C, preferentemente menor de 0,051 W/mK a 0°C de acuerdo con EN 12667.

2. Material, según la reivindicación 1, que comprende un sistema de estabilización y/o reversión térmica.

3. Material, según la reivindicación 1 ó 2, en el que el material muestra estructuras nervadas sobre una o ambas superficies de la capa (A).

4. Material, según una de las reivindicaciones 1-3, en el que el material comprende como mínimo una capa de protección (C) en el interior para impedir daños por calor y/o mecánicos.

5. Material, según una de las reivindicaciones 1-4, en el que el material comprende como mínimo una capa de aislamiento adicional (B) en el exterior para mejorar las características de aislamiento, resistencia térmica y para reducir costes.

6. Material, según la reivindicación 5, en el que un polímero de etileno-propileno o de etileno-propileno-dieno actúa como capa de aislamiento y de resistencia térmica (B) que muestra como mínimo 80% de contenido de celdas cerradas con una densidad menor de 150 kg/m3, preferentemente menor de 80 kg/m3 y una conductividad térmica no superior a 0,040 W/mK a 0°C.

7. Material, según una de las reivindicaciones 1-6, en el que el material comprende capas adicionales (D) para protección, barrera y de pantalla en y/o por debajo y/o dentro de otras capas (A, B, C).

8. Conducción o tubo recubierto por el material según una de las reivindicaciones 1-7.

9. Utilización del material, según una de las reivindicaciones 1-7 o conducción o tubo según la reivindicación 8, para aplicaciones que requieren resistencia a alta temperatura a temperaturas de aplicación >200°C.

10. Utilización, según la reivindicación 9, para aplicaciones que requieren resistencia a alta temperatura a temperaturas de aplicación >300°C.