Cerramientos para edificios energéticamente eficientes y provistos de aislamiento.

Un material que comprende un componente transpirable permeable al vapor de agua y esencialmente impermeable al agua,

en una forma de lámina o esencialmente plana que comprende esencialmente dos superficies, en donde una superficie está fijada a un componente de aerogel monolítico y que comprende, además, al menos un material de soporte fibroso.

Cerramientos para edificios energéticamente eficientes y provistos de aislamiento

Se sabe que papeles revestidos con polímeros y materiales de revestimiento resistentes al agua son útiles en la industria de la construcción para prevenir la infiltración de aire y agua al interior de un edificio, al tiempo que permiten el paso desde el exterior a través de los mismos del vapor de la humedad. Materiales de este tipo pueden ser flexibles y utilizarse como “láminas bajo cubierta” de edificios, o pueden ser rígidos y utilizarse como paneles estructurales o decorativos en las paredes exteriores o cubiertas de edificios.

Se utilizan láminas bajo cubierta de edificios transpirables, a las que se alude también como láminas bajo cubierta de casas, y proporcionan ventajas en la construcción de conjuntos de pared y cubierta. Estos materiales de láminas bajo cubierta de casas mejoran la pérdida de energía a través de la reducción de la infiltración de aire así como actuando como una barrera contra la intemperie, previniendo la intrusión de agua en el edificio. Es un requisito que estos materiales sean transpirables, según se define por un nivel mínimo de tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR – siglas en inglés) . Dos materiales populares que se fabrican para láminas bajo cubierta de casas que logran la combinación de una barrera contra la intrusión de agua e infiltración de aire, al tiempo que siguen siendo permeables al vapor de agua, son una poliolefina unida por hilatura instantánea que se puede obtener de DuPont bajo el nombre Tyvek™. Un segundo material es un material compuesto de película de poliolefina microporosa y se puede obtener de Simplex Products bajo la marca registrada “R-Wrap™”. Aparte de las marcas populares, existe una diversidad de otras marcas tales como Typar® de Reemay, Amowrap® de Teneco building products, Barricade® de Simplex, PinkWrap® de Ownes Corning y otros.

Materiales compuestos de películas de poliolefina porosas se utilizan en aplicaciones de láminas bajo cubierta de casas. Los materiales de láminas bajo cubierta de casas deben ser permeables a los gases con el fin de permitir que vapor de agua escape de la pared a la que está asegurada la película. De otra forma, puede producirse una condensación del vapor de agua atrapado en el interior de la pared, lo que conduce a una putrefacción y al desarrollo de hongos, moho y mildiú que pueden dañar la pared. La película debe ser lo suficientemente impermeable al aire con el fin de aislar a la pared frente al viento y a la intrusión de agua. Además, la película debe tener propiedades de tracción y físicas adecuadas tales como resistencia a la rotura, alargamiento, resistencia al desgarre, resistencia a la contracción y a la punción para evitar deterioros durante la instalación.

Películas de poliolefina porosas se pueden preparar estirando una película precursora cargada con carbonato de calcio. Películas “transpirables”, que son permeables a los gases/vapor e impermeables a los líquidos han sido descritas en la patente de EE.UU. nº 4.472.328, cedida a Mitsubishi Chemical Industries, Ltd.

La patente de Mitsubishi describe una película de poliolefina transpirable, preparada a partir de una composición de poliolefina/carga con 20 por ciento a 80 por ciento en peso de una carga tal como un carbonato de calcio tratado en superficie. Se encontró que un elastómero polímero hidrocarbonado líquido o céreo tal como un polibutadieno líquido terminado en hidroxi produce una película precursora que podía ser estirada monoaxial o biaxialmente para producir una película transpirable. La película transpirable descrita por Mitsubishi se describe también en la patente de Gran Bretaña nº 2.115.702 cedida a Kao Corporatión.

La patente de Kao describe, además, un pañal desechable preparado con una película transpirable, según se describe por la patente de Mitsubishi. La película transpirable se utiliza como un respaldo para que el pañal contenga líquido.

La provisión de un material de barrera contra la intemperie apropiado es crítico para los edificios energéticamente eficientes de hoy en día. Sin embargo, sigue sin hacer frente a pérdida de calor alguna que pueda tener lugar a través de los cerramientos de edificios. Actualmente, la mayoría del calor que escapa de un hogar residencial sale a través del suelo, las paredes y los techos. Para una eficiencia energética maximizada, el Model Energy Code of the Council of American Building Officials exige que las paredes y los techos estén aislados hasta R19 y R38, respectivamente. La actual construcción de paredes de 2x4” (2x10 cm) permite un aislamiento de fibras de vidrio de 3, 5” (8, 9 cm) , el cual se clasifica como R-11. Dadas las pérdidas debidas a postes de tabique de madera, exteriores de madera chapada, etc., el valor R global para las paredes puede caer tan bajo como R-9.6. Con el fin de cumplir con el Código Modelo de Energía, una opción consiste en aumentar la estructura de la pared hasta 2x6” (2x15 cm) , de modo que pueda instalarse un aislamiento de un grosor de este tipo. La estructura de 2x6” permite también un espaciamiento entre postes de tabique de 24” (61 cm) . Sin embargo, este espaciamiento incrementado entre postes de tabique también puede crear un arqueo en las paredes externas y aumentar también el coste del maderaje y el aislamiento. De acuerdo con un informe realizado por el Departamento de Energía de los Estados Unidos de América, un modo menos costoso de aumentar el valor R global consiste en instalar un revestimiento más grueso provisto de aislamiento. Esto no sólo proporcionaría valores R mayores, sino también la continuidad de la forma sellaría mejor el hogar frente a los elementos.

Los actuales revestimientos de hogares tales como poliolefinas unidas por hilatura de DuPont tales como Tyvek® se utilizan ampliamente como una membrana impermeabilizante para impedir que tanto el agua como el aire penetren en la estructura del hogar. Sistemas de este tipo están cuidadosamente diseñados para cumplir la finalidad deseada, al tiempo que permiten también que escape vapor de agua. En el pasado no era necesario limitar el

movimiento de aire, ya que los métodos de construcción “con fugas” típicos permitían que el aire fluyera libremente

y, de esta forma, secara rápidamente toda humedad que pudiera haber penetrado en la cavidad de la pared. Sin embargo, con un mejor aislamiento térmico, la temperatura del vapor de agua puede caer rápidamente cuando es aislado del calor del interior del edificio, provocando la condensación y el atrapamiento de agua. Como tal, es necesario sellar el exterior del edificio frente a la humedad y la permeación de aire, al tiempo que se siga permitiendo que escape vapor de agua.

Otros revestimientos externos tales como tableros de espuma provistos de aislamiento extrudidos de poliestireno o poliisocianurato proporcionan un valor R incrementado al exterior del hogar y, en algunos casos, pueden actuar como una barrera impermeabilizante. Sin embargo, estos materiales pueden ser caros y, también, si se exponen a una fuente de ignición, son muy inflamables y producen un humo muy denso y altamente tóxico. Como tales, estos materiales deben ser a menudo protegidos por al menos un tablero de yeso de 0, 5” (1, 3 cm) o una lámina metálica en calidad de barrera contra el fuego, aumentando adicionalmente el coste. Adicionalmente, a pesar de que algunos de estos tableros de espuma proporcionan también protección frente a los elementos climatológicos, las costuras entre tableros adyacentes siguen siendo susceptibles de infiltración.

Los aerogeles describen una clase de material basado en su estructura, a saber estructuras de celdillas abiertas de baja densidad, superficies específicas grandes (a menudo de 900 m2/g o superiores) y tamaños de poros a escala nanométrica. Para extraer el disolvente de las celdillas frágiles del material se utilizan habitualmente tecnologías de extracción de fluidos supercríticas y subcríticas. En la técnica se conoce una diversidad de diferentes composiciones de aerogel, tanto orgánicos como inorgánicos. Los aerogeles inorgánicos se basan generalmente en alcóxidos de metales e incluyen materiales tales como sílice, carburos y alúmina. Aerogeles orgánicos incluyen aerogeles de carbono y aerogeles poliméricos tales como aerogeles de poliimida.

Aerogeles de baja densidad (0, 02-0, 2 g/cm3) basados en sílice son aislantes excelentes, mejores... [Seguir leyendo]

1. Un material que comprende un componente transpirable permeable al vapor de agua y esencialmente impermeable al agua, en una forma de lámina o esencialmente plana que comprende esencialmente dos superficies, en donde una superficie está fijada a un componente de aerogel monolítico y que comprende, además, al menos un material de soporte fibroso.

2. Un material de la reivindicación 1, en forma de una lámina bajo cubierta de edificios.

3. Un material de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde el material sustancialmente impermeable al agua y permeable al vapor de agua es un material polimérico. 4. Un material de la reivindicación 1, que comprende:

al menos un material celulósico; y

al menos un material de aerogel.

5. Un material de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la tasa de transferencia de vapor de agua de dicho material es de al menos aproximadamente 286, 1 ng/s/m2/Pa (5 perms) .

6. El material de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende, además, un componente para

protegerle frente a la radiación ultravioleta u ozono. 7. El material de una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en donde el material proporciona un aislamiento térmico.

8. El material de una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en donde el material proporciona un aislamiento acústico. 9. El material de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el material de aerogel es hidrófilo.

10. El material de una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en donde el material de aerogel es hidrófobo. 11. El material de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el material de aerogel es repelente del agua.

12. El material de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la permeabilidad al vapor de agua es

unidireccional. 13. El material de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la permeabilidad al vapor de agua es bidireccional.

14. El material de una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, que comprende, además, un componente estructural.

15. El material de una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en donde el material transpirable está perforado. 16. El material de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el material transpirable comprende una poliolefina.

17. El material de la reivindicación 16, en donde la poliolefina se encuentra en forma de un material compuesto microporoso. 18. El material de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende, además, una resina. 19. El material de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende, además, un adhesivo.

20. El material de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el material es translúcido. 21. El material de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende, además, un componente de poliuretano.

22. El material de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende, además, un componente de fibras de vidrio.

23. El material de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende, además, un material fibroso.

24. El material de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 ó 23, en donde el material fibroso se encuentra en forma de una esterilla, un fieltro o un relleno.

25. El material de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende al menos un material seleccionado de un grupo de poliestireno, polietileno, polipropileno, polibutileno, poliestireno expandido, poliéster, componente acrílico, policarbonato, fluoropolímeros, uretano fluorado, PTFE, PTFE expandido, fenol-formaldehído, melaminaformaldehído, una resina fenólica, negro de carbono, carbono o copolímeros de los mismos, madera, yeso o combinaciones de los mismos.

26. El material de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde los elementos están laminados con un adhesivo.

27. El material de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde los elementos están laminados con calor.

28. El material de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde dicho material tiene una tasa de transferencia de vapor de agua (WVTR) de al menos 57 ng/s/m2/Pa (1 perm) .

29. El material de una cualquiera de las reivindicaciones 1, 4 ó 5, en donde dicho material se encuentra en una forma de lámina bajo cubierta de edificios.

30. El material de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el material transpirable tiene un grosor de 0, 00635 mm (0, 25 mils) a 25, 4 mm (1000 mils) .

31. El material de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el valor R del aislamiento térmico de dicho material es de al menos 0, 3522/25, 4 mm (2/ pulgada) .

32. El material de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende, además, un agente resistente a mohos o al mildiú.

33. El material de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 32, en donde dicho material es un material de construcción de edificios.

34. Un elemento de edificio que comprende uno cualquiera de los materiales de las reivindicaciones 1 a 33.

35. El elemento de edificios de la reivindicación 34, que es un material de cubierta.

36. El elemento de edificios de la reivindicación 34, que es un material de solado.

37. El elemento de edificios de la reivindicación 34, que es un material de pared.

38. Un método para fabricar un material, que comprende:

proporcionar al menos un material transpirable sustancialmente impermeable al agua y permeable al vapor

de agua; y

combinar el material transpirable con al menos un material de aerogel para formar una lámina o forma

sustancialmente plana que comprende esencialmente dos superficies, en donde una superficie está fijada

a un componente de aerogel monolítico; y proporcionar adicionalmente un material de soporte fibroso.

39. Un método de la reivindicación 38, en el que el material transpirable es un material polimérico.

40. Un método de las reivindicaciones 38 ó 39, que comprende:

proporcionar al menos un material de soporte fibroso;

proporcionar al menos un material transpirable, sustancialmente impermeable y permeable al vapor de

agua; y

combinar dicho material fibroso y material transpirable con al menos un material de aerogel.

41. Un método de las reivindicaciones 38 ó 39, que comprende: proporcionar al menos un material de soporte fibroso;

proporcionar al menos un material transpirable, sustancialmente impermeable al agua y permeable al vapor de agua; combinar dicho material fibroso con al menos un material de aerogel; y laminar dicha combinación con dicho material transpirable.

42. Un método de la reivindicación 38, que comprende:

proporcionar al menos un material celulósico; y

combinar dicho material celulósico con al menos un material de aerogel.

43. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 38 a 42, que comprende, además, proporcionar un componente para proteger al mismo frente a radiación ultravioleta u ozono.

44. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 38 a 42, en el que el método proporciona un aislamiento térmico.

45. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 38 a 42, en el que el método proporciona un aislamiento acústico.

46. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 38 a 42, en el que el material de aerogel es hidrófilo.

47. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 38 a 42, en el que el material de aerogel es hidrófobo.

48. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 38 a 42, en el que el material de aerogel es repelente del agua.

49. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 38 a 42, en el que la permeabilidad al vapor de agua es unidireccional.

50. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 38 a 42, en el que la permeabilidad al vapor de agua es bidireccional.

51. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 38 a 42, que proporciona, además, un componente estructural.

52. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 38 a 42, en el que el material transpirable está perforado.

53. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 38 a 42, en el que el material transpirable comprende una poliolefina.

54. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 53, en el que la poliolefina se encuentra en forma de un material compuesto microporoso.

55. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 38 a 42, que proporciona, además, una resina.

56. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 38 a 42, que proporciona, además, un adhesivo.

57. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 38 a 42, en el que el material de aerogel es translúcido.

58. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 38 a 42, que proporciona, además, un componente de poliuretano.

59. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 38 a 42, que proporciona, además, un componente de fibras de vidrio.

60. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 38 a 42, en el que el material fibroso se encuentra en forma de una esterilla, un fieltro o un relleno.

61. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 38 a 42, que proporciona al menos un material seleccionado de un grupo de poliestireno, polietileno, polipropileno, polibutileno, poliestireno expandido, poliéster, componente acrílico, policarbonato, fluoropolímeros, uretano fluorado, PTFE, PTFE expandido, fenol-formaldehído, melamina-formaldehído, una resina fenólica, negro de carbono, carbono o copolímeros de los mismos, madera, yeso o combinaciones de los mismos.

62. El método de la reivindicación 38 ó 39, en el que los elementos están laminados con un adhesivo. 63. El método de la reivindicación 38 ó 39, en el que los elementos están laminados con calor. 64. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 38 a 42, en el que dicho material tiene una tasa de

transferencia de vapor de agua (WVTR) de al menos 57 ng/s/m2/Pa (1 perm) .

65. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 38 a 42, en el que dicho material se encuentra en una forma de lámina bajo cubierta de edificios. 66. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 38 a 42, en el que el material transpirable tiene un grosor

de aproximadamente 0, 00635 mm (0, 25 mils) a aproximadamente 25, 4 mm (1000 mils) .

67. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 38 a 42, en el que el valor R del aislamiento térmico de dicho material es de al menos 0, 3522/25, 4 mm (2/ pulgada) . 68. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 38 a 42, que comprende, además, un agente resistente a

mohos o al mildiú.

69. Un método para proteger un edificio frente a la intemperie, que comprende proporcionar al menos un material de las reivindicaciones 2 a 5 en el cerramiento del edificio. 70. El material de la reivindicación 1, en donde dicho componente permeable al vapor de agua está envuelto por

dicho componente de aerogel. 71. El material de la reivindicación 1 ó 2, en donde dicho componente permeable al vapor de agua y dicho componente de aerogel se encuentran en capas adyacentes de dicho material.