Composiciones de materiales de cambio de fase (MCF) para gestión térmica.

Composición de material de cambio de fase (MCF) que comprende:

a) de 20 a 80% en peso de MCF; y

b) de 20 a 80% en peso de uno o mas polímeros elegidos entre el grupo que consiste en:

b1) Polietileno de muy baja densidad (VLDPE) que tiene una densidad igual o inferior a 0, 910 g/cm3 medida segun ASTM 792;~

b2) Caucho de etileno propileno (EPR) que tiene una densidad igual o inferior a 0, 900 g/cm3;

b3) Copolímeros de estireno etileno butileno estireno (SEBS); y

b4) Copolímeros de estireno butadieno estireno (SBS);

estando referidos los porcentajes en peso al peso total de la composición, en la que el uno o mas polímeros estan injertados con 0, 2 a 3% en peso de una funcionalidad de acido carboxflico o anhídrido de acido carboxflico, estando referidos los porcentajes en peso al peso total del uno o mas polímeros.

Composiciones de materiales de cambio de fase (MCF) para gestión termica.

Campo de la invención La presente invención se refiere a composiciones de materiales de cambio de fase (MCF) para la gestión termica en diferentes aplicaciones como, por ejemplo, en edificación, automoción, envases, ropa y calzado. La presente invención tambien se refiere a hojas y piezas moldeadas que comprenden la composición de MCF anterior.

Antecedentes de la invención Hay un deseo general en todos los campos tecnicos de ser eficaces respecto a la energfa. En la industria de la edificación, por ejemplo, hay necesidad permanente de disminuir los costes de energfa que se refieren al calentamiento y refrigeración de los locales cerrados. Lo mismo es aplicable tambien en la industria textil, por ejemplo para las prendas de vestir y de protección personal, en las que el exceso de calor producido por el portador se tiene que retirar y evacuar de su cuerpo para aumentar la comodidad global de llevar puestas las prendas.

Los materiales de MCF son medios de almacenamiento termico muy productivos que son capaces de absorber y liberar grandes cantidades de calor latente durante la fusión y cristalización, respectivamente. Durante los cambios de fase de este tipo, la temperatura de los materiales de MCF permanece casi constante e igualmente lo hace la del espacio que rodea a los MCF, siendo "atrapado" el calor que fluye por el MCF dentro del propio MCF. Se sabe que las ceras de parafina son particularmente eficaces como MCF.

La Figura 1 muestra una simulación del perfil de temperatura de la superficie interior de tres estructuras de pared de edificio (armadura de vigas de madera) durante un típico día de verano (latitud 45º C; azimut 180º ; Tmin del aire 15º C; Tmax del aire 35º C) . Las tres estructuras de pared de este tipo comprenden una capa externa (lado de la madera, espesor de 20 mm) , una capa de lana mineral (espesor de 250 mm) adyacente a dicha capa externa y un tablero interno de yeso (espesor de 10 mm) . La primera estructura de pared (W1) no incluye MCF, mientras que las estructuras de pared segunda y tercera (W2, W3) comprenden adicionalmente una capa de composición de MCF situada entre la capa de lana mineral y la capa de tablero de yeso, consistiendo las capas de composición de MCF en 7, 15% en peso de MCF y 92, 85% en peso de un hipotetico polímero y 45% en peso de MCF y 55% en peso de un hipotetico polímero, respectivamente. El MCF considerado para esta simulación esta comercialmente disponible de Rubitherm con el nombre Rubitherm® RT20 (punto de fusión 22º C) .

La Figura 1 muestra que se reduce la variación de la temperatura de la pared interior durante el día con el aumento de la cantidad de MCF dentro de la estructura de la pared o, en otras palabras, que el rendimiento de la gestión del calor de la estructura de la pared aumenta con el aumento de la cantidad de MCF que se incluye en la misma.

El documento JP 05 078 653 A se refiere a un acumulador de calor latente que es una mezcla fundida de un compuesto organico cristalino y al menos una resina que tiene baja cristalinidad seleccionada entre copolímeros de etileno-alfa-olefina y polietilenos.

Xiao M. y col., "Preparation and performance of shape stabilized phase change thermal storage materials with high thermal conductivity", Energy Conversion & Management, vol. 43 (2002) , 103-108 se refiere a conformar materiales termicos estabilizados de cambio de fase hechos de parafina y un poli (estireno-butadieno-estireno) termoplastico, que pueden mantener la misma forma en estado sólido incluso cuando la temperatura del material de cambio de fase esta por encima del punto de fusión de la parafina.

El documento EP 0 412 021 A1 describe materiales de almacenamiento de energfa termica latente caracterizados porque el material comprende una parafina que sirve como componente de almacenamiento y un componente aglutinante que comprende un polímero organico de hidrocarburo superior.

El documento US 4 825 939 A se refiere a una composición polímera que comprende un material polímero y un polietilenglicol o un polietilenglicol de extremo protegido como material de cambio de fase.

El documento WO 2004/044345 describe un montaje para cubrir paredes que comprende materiales de cambio de fase de tipo de hidrocarburos alquílicos cristalinos como medio de almacenamiento termico. El montaje comprende 1) una capa de cubierta de material textil o papel que se cubre con un revestimiento de vinilo; 2) una capa intermedia hecha de un compuesto de revestimiento acrflico que contiene MCF finamente dividido y una capa trasera hecha de compuesto ceramico lfquido que se enfrenta a la pared durante el uso. Sin embargo, la capacidad del revestimiento acrflico para incorporar MCF es limitada debido a la polaridad y elevado grado de cristalinidad del propio material acrflico, de modo que la capacidad de almacenamiento de calor del montaje global es limitada hasta un cierto punto.

El documento US 5.053.446 describe un material compuesto util en almacenamiento de energfa termica, siendo dicho material compuesto una matriz de poliolefina que tiene un MCF (por ejemplo un hidrocarburo alquílico cristalino) incorporado al mismo. La matriz de poliolefina es cristalina y tiene que ser una forma termicamente estable hasta las temperaturas de 150 - 180º C. Esto se debe al hecho de que la imbibición de la matriz tiene que tener lugar a temperaturas hasta los valores anteriores para facilitar que penetre al propio material de MCF en los estrechos espacios de la matriz cristalina. La estabilidad termica se consigue habitualmente reticulando la poliolefina antes del proceso de imbibición. Esta es una etapa adicional para la preparación del material compuesto, etapa adicional que hace al proceso global de fabricación mas complicado y costoso. Ademas, a causa del espacio limitado disponible dentro de la propia matriz, es muy diffcil la retención apropiada del MCF, particularmente a temperaturas por debajo del punto de fusión del MCF, conduciendo así a una fuerte disminución del rendimiento en la gestión del calor del material compuesto global.

El problema en la rafz de la presente invención es por tanto proporcionar una composición de MCF para la gestión termica en diferentes aplicaciones como por ejemplo en edificación, automoción, ropa y calzado, composición de MCF que pueda solucionar los problemas anteriormente mencionados.

Resumen de la invención Ahora, se ha encontrado sorprendentemente que los problemas anteriormente mencionados se pueden solucionar mediante una composición de MCF que comprende:

a) de 20 a 80% en peso de MCF; y b) de 20 a 80% en peso de uno o mas polímeros elegidos entre el grupo que consiste en b1) Polietileno de muy baja densidad (VLDPE) que tiene una densidad igual o inferior a 0, 910 g/cm3 medida segun ASTM 792;

b2) Caucho de etileno propileno (EPR) que tiene una densidad igual o inferior a 0, 900 g/cm3 medida segun ASTM 792;

b3) Copolímeros de estireno etileno butileno estireno (SEBS) ; y b4) Copolímeros de estireno butadieno estireno (SBS) ;

estando referidos los porcentajes en peso al peso total de la composición, en la que el uno o mas polímeros estan injertados con 0, 2 a 3% en peso de una funcionalidad de acido carboxflico o anhídrido de acido carboxflico, estando referidos los porcentajes en peso al peso total del uno o mas polímeros.

Otro aspecto de la presente invención es proporcionar una hoja hecha con la composición de MCF anteriormente descrita, así como una estructura multicapa que incluye dicha hoja.

Un aspecto adicional de la presente invención es proporcionar una pieza moldeada hecha de la composición de MCF anteriormente descrita.

Breve descripción de los dibujos La Figura 1 es una simulación del perfil de temperatura de la superficie interna de tres estructuras de pared de edificio (armaduras de vigas de madera) durante un día de verano típico (latitud 45º ; azimut 180º ; Tmin del aire 15º C Tmax del aire 35º C) .

Descripción detallada de la invención Los polímeros que se usan en la presente invención tienen polaridad y cristalinidad bajas. El grado de polaridad bajo del polímero es importante para facilitar la compatibilidad entre el propio polímero y un MCF de naturaleza no polar. Mas aun, debido a su condición amoría, las matrices de polímero que se usan en la presente invención tienen suficiente capacidad de absorción para incorporar y retener grandes cantidades de MCF,... [Seguir leyendo]

1. Composición de material de cambio de fase (MCF) que comprende: a) de 20 a 80% en peso de MCF; y b) de 20 a 80% en peso de uno o mas polímeros elegidos entre el grupo que consiste en: b1) Polietileno de muy baja densidad (VLDPE) que tiene una densidad igual o inferior a 0, 910 g/cm3 medida segun ASTM 792; b2) Caucho de etileno propileno (EPR) que tiene una densidad igual o inferior a 0, 900 g/cm3; b3) Copolímeros de estireno etileno butileno estireno (SEBS) ; y b4) Copolímeros de estireno butadieno estireno (SBS) ; estando referidos los porcentajes en peso al peso total de la composición, en la que el uno o mas polímeros estan injertados con 0, 2 a 3% en peso de una funcionalidad de acido carboxflico o anhídrido de acido carboxflico, estando referidos los porcentajes en peso al peso total del uno o mas polímeros.

2. La composición de MCF segun la reivindicación 1, en la que el EPR que tiene una densidad igual o inferior a 0, 900 g/cm3 es etileno propileno dieno metileno (EPDM) , etileno propileno metileno (EPM) y mezclas de los mismos.

3. La composición de MCF segun la reivindicación 1, en la que el uno o mas polímeros es VLDPE que tiene una densidad igual o inferior a 0, 910 g/cm3.

4. La composición de MCF segun cualquier reivindicación precedente, en la que el MCF es uno o mas hidrocarburos alquílicos cristalinos.

5. La composición de MCF segun cualquier reivindicación precedente, que comprende adicionalmente de 10 a 40% en peso de un polvo inerte que tiene una capacidad de absorción de al menos 50% en peso, estando referidos los porcentajes en peso a la masa seca del polvo inerte.

6. La composición de MCF segun la reivindicación 5, en la que el polvo inerte tiene una capacidad de absorción de al menos 120% en peso, estando referidos los porcentajes en peso a la masa seca del polvo inerte.

7. La composición de MCF segun las reivindicaciones 5 6 6, en la que el polvo inerte es silicato, una o mas cargas retardadoras de llama y mezclas de las mismas.

8. La composición de MCF segun la reivindicación 7, en la que la una o mas cargas retardadoras de llama se eligen entre trihidrato de aluminio, hidróxido de magnesio, pirofosfato de melamina, cianurato de melamina, una

o mas cargas bromadas y mezclas de las mismas.

9. La composición de MCF segun cualquier reivindicación precedente que comprende de 30 a 50% en peso del uno o mas polímeros.

10. La composición de MCF segun cualquier reivindicación precedente que comprende de 50 a 70% en peso MCF.

11. La composición de MCF segun cualquier reivindicación precedente, en la que la densidad del VLDPE esta entre 0, 800 y 0, 910.

12. La composición de MCF segun cualquier reivindicación precedente, que comprende adicionalmente antioxidantes y filtros UV.

13. La composición de MCF segun cualquier reivindicación precedente, en la que el uno o mas polímeros estan reticulados.

14. La hoja hecha con una composición de MCF segun se describe en las reivindicaciones 1 a 13.

15. La hoja segun la reivindicación 14 que tiene un espesor entre 0, 5 y 10 mm.

16. Una estructura multicapa que comprende al menos una hoja (A) de MCF segun las reivindicaciones 14 y 15 que esta adyacente al menos a una capa (B) hecha de aluminio, poliester revestido al vacfo con aluminio, composición de uno o mas polímeros retardadores de llama, escayola, aislante de lana de roca, aislante de lana de vidrio y espuma de poliestireno.

17. La estructura multicapa de la reivindicación 16, en la que la al menos una hoja (A) esta situada entre dos capas (B1, B2) independientemente hechas de aluminio, poliester revestido al vacfo con aluminio, composición de uno

o mas polímeros retardadores de llama, escayola, aislante de lana de roca, aislante de lana de vidrio y espuma de poliestireno.

18. La estructura multicapa de la reivindicación 16, que comprende la siguiente secuencia:

a) al menos una hoja (A) ;

b) al menos una capa (B) ; situada adyacente a la al menos una hoja (A) :

c) una o mas capas adicionales (C) situadas adyacentes a la al menos una capa (B) , estando independientemente hechas dichas una o mas capas adicionales (C) de aluminio, poliester revestido al vacfo con aluminio, composición de uno o mas polímeros retardadores de llama, escayola, aislante de lana de roca, aislante de lana de vidrio y espuma de poliestireno.

19. La estructura multicapa de la reivindicación 17, que comprende adicionalmente una o mas capas adicionales (C) situadas adyacentes y externamente a una o mas de las capas (B1, B2) , estando hechas independientemente dichas una o mas capas adicionales (C) de aluminio, poliester revestido al vacfo con aluminio, composición de uno o mas polímeros retardadores de llama, escayola, aislante de lana de roca, aislante de lana de vidrio y espuma de poliestireno.

20. Una pieza moldeada hecha de una composición de MCF segun se describe en las reivindicaciones 1 a 13.