Espuma de aislamiento térmico que comprende HFO-1233zd como agente de soplado.

Una espuma de aislamiento térmico que comprende una pluralidad de celdillas de polímero y una composición contenida en al menos una de dichas celdillas,

comprendiendo dicha composición al menos un agente de soplado que comprende HFCO-1233zd (1-cloro-3,3,3-trifluoro-propeno).

Espuma de aislamiento térmico que comprende HFO-1233zd como agente de soplado.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

Esta invención se refiere a espumas y métodos de formación de espumas, y usos de las espumas.

ANTECEDENTES

Los fluidos basados en fluorocarbonos han encontrado un uso muy extendido en muchas aplicaciones comerciales e industriales, incluyendo la aplicación como propelentes de aerosoles y como agentes de soplado. Debido a ciertos supuestos problemas ambientales, que incluyen los potenciales relativamente altos de calentamiento global, asociados con el uso de algunas de las composiciones que se han utilizado hasta ahora en estas aplicaciones, ha 10 llegado a hacerse cada vez más deseable la utilización de fluidos que tengan potencial bajo o incluso nulo de agotamiento del ozono, tales como los hidrofluorocarbonos (quot;HFCsquot;) . Así pues, es deseable el uso de fluidos que no contengan cantidades sustanciales de clorofluorocarbonos (quot;CFCsquot;) o hidroclorofluorocarbonos (quot;HCFCsquot;) . Adicionalmente, algunos fluidos HFC pueden tener potenciales de calentamiento global relativamente altos asociados con ellos, siendo deseable utilizar hidrofluorocarbonos u otros fluidos fluorados que tengan potenciales de calentamiento global lo más bajos posible al tiempo que mantienen la eficiencia deseada en las propiedades de utilización. Adicionalmente, en ciertas circunstancias es deseable el uso de fluidos monocomponente o mixturas parecidas a azeótropos, que no se fraccionan sustancialmente por ebullición y evaporación.

Como se ha insinuado anteriormente, en los últimos años han venido aumentando las preocupaciones acerca del deterioro potencial de la atmósfera y el clima terrestres, y ciertos compuestos basados en cloro han sido 20 identificados como particularmente problemáticos a este respecto. El uso de composiciones que contienen cloro (tales como clorofluorocarbonos (CFC's) , hidroclorofluorocarbonos (HCFs) y análogos) como fluido de trabajo en sistemas de transmisión de calor, tales como sistemas de refrigeración y acondicionamiento de aire, ha llegado a caer en desuso debido a las propiedades de agotamiento del ozono asociadas con muchos de tales compuestos. Por esta razón, se ha registrado una necesidad creciente de nuevos compuestos fluorocarbonos e 25 hidrofluorocarbonos y composiciones que son alternativas atractivas a las composiciones utilizadas hasta ahora en estas y otras aplicaciones. Por ejemplo, se ha hecho deseable readaptar los sistemas que contienen cloro, tales como sistemas de agentes de soplado o sistemas de refrigeración, reemplazando los compuestos que contienen cloro con compuestos que no contienen cloro, que no agotarán la capa de ozono, tales como hidrofluorocarbonos (HFC's) . La industria en general está buscando continuamente nuevas mixturas basadas en fluorocarbonos que 30 ofrecen alternativas a los CFCs y HCFCs y se consideran sustitutivos ambientalmente más seguros que éstos. Sin embargo, en muchos casos se considera importante que cualquier sustitutivo potencial tiene que poseer también aquellas propiedades presentes en muchos de los fluidos utilizados más generalmente, tales como impartir propiedades excelentes de aislamiento térmico y otras características deseables de la espuma cuando se utilizan como agentes de soplado, tales como estabilidad química apropiada, toxicidad baja o nula e inflamabilidad baja o nula, entre otras.

Adicionalmente, se considera generalmente deseable que los sustitutivos de los agentes de soplado CFC sean eficaces sin cambios técnicos importantes en los sistemas de generación de espuma convencionales.

Se conocen desde hace mucho tiempo métodos y composiciones para fabricación de materiales de espuma convencionales, tales como por ejemplo materiales termoplásticos y materiales termoendurecibles, . Estos métodos y 40 composiciones han utilizado típicamente agentes de soplado químicos y/o físicos para formar la estructura alveolar en una matriz de polímero. Tales agentes de soplado han incluido, por ejemplo, compuestos azoicos, diversos compuestos orgánicos volátiles (VOCs) y clorofluorocarbonos (CFCs) . Los agentes de soplado químicos experimentan típicamente alguna forma de cambio químico, con inclusión de reacción química con el material que forma la matriz de polímero (usualmente a una temperatura/presión predeterminada) que causa la liberación de un 45 gas, tal como nitrógeno, dióxido de carbono, o monóxido de carbono. Uno de los agentes de soplado químicos utilizado más frecuentemente es el agua. Los agentes de soplado físicos están disueltos típicamente en el polímero o el material precursor del polímero y se expanden luego volumétricamente (de nuevo a una temperatura/presión predeterminada) para contribuir a la formación de la estructura alveolar. Los agentes de soplado físicos se utilizan frecuentemente en conexión con espumas termoplásticas, aunque pueden utilizarse agentes de soplado químicos 50 en lugar de o además de agentes de soplado físicos en conexión con espumas termoplásticas. Por ejemplo, es conocida la utilización de agentes de soplado químicos en conexión con la formación de espumas basadas en poli (cloruro de vinilo) . Es común utilizar agentes de soplado químicos y/o físicos en conexión con espumas termoendurecibles. Por supuesto, es posible que ciertos compuestos y las composiciones que contienen los mismos puedan constituir al mismo tiempo un agente de soplado químico y físico.

En el pasado era común que los CFCs se utilizaran como agente de soplado estándar en la preparación de espumas basadas en isocianato, tales como espumas rígidas y flexibles de poliuretano y poliisocianurato. Por ejemplo, CCl3F (CFC-11) había llegado a ser un agente de soplado estándar. Sin embargo, el uso de este material ha sido prohibido por un tratado internacional debido a que su liberación en la atmósfera deteriora la capa de ozono en la estratosfera.

Como consecuencia, ya no es común generalmente que se utilice CFC-11 como agente de soplado estándar para la formación de espumas termoendurecibles, tales como espumas basadas en isocianato y espumas fenólicas.

Los problemas con los CFCs condujeron a la utilización más frecuencia de clorofluoroalcanos que contengan hidrógeno (HCFCs) . Por ejemplo, CHCl2CF3 (HCFC-123) , CH2ClCHClF (HCFC-141b) tienen periodos de vida relativamente cortos en la atmósfera. No obstante, si bien los HCFCs se consideran como agentes de soplado ambientalmente respetuosos con relación a los CFCs, tales compuestos contienen todavía algo de cloro, y por consiguiente tienen cierto quot;Potencial de Agotamiento del Ozonoquot; (denominado quot;ODPquot;) . Dado el potencial de ODP no nulo, los HCFCs han sido considerados como objetivo para eliminación final de su empleo.

Otra clase conocida de agentes de soplado es la de los fluorocarbonos parcialmente hidrogenados y no clorados (denominados quot;HFCsquot;) . Algunos de los HFC utilizados actualmente como agentes de soplado presentan al menos un problema potencialmente importante, a saber que los mismos tienen por regla general propiedades de conductividad térmica intrínseca relativamente alta (es decir, aislamiento térmico deficiente) . Por otra parte, las espumas fabricadas con algunos de los agentes de soplado HFC más modernos (tales como CF3CH2CF2H (quot;HFC245faquot;) , ofrecen aislamiento térmico mejorado, debido en parte a la baja conductividad térmica del vapor de HFC

245fa, y debido en parte a la fina estructura de celdillas que imparte HFC-245fa a las espumas. HFC-245fa ha sido utilizado extensamente en aplicaciones de aislamiento, particularmente aplicaciones de espumas de frigoríficos, congeladores, frigoríficos/congeladores y espumas aplicadas en spray. Sin embargo, muchos fluidos HFC comparten la desventaja de tener potenciales de calentamiento global relativamente altos, y es deseable utilizar hidrofluorocarbonos u otros fluidos fluorados que tengan potenciales de calentamiento global lo más bajos posible,

manteniendo al mismo tiempo la eficiencia deseada en las propiedades de utilización. Incluso los HFCs más modernos, tales como HFC-245fa, HFC-134a, HFC-365mfc, y otros, exhiben un potencial de calentamiento global mayor que lo deseable, aunque bajo con relación a otros HFCs. Así pues, el uso de HFCs como agentes de soplado en aislamiento con espumas, particularmente aislamiento con espumas rígidas, han dado como resultado que los HFCs sean candidatos menos deseables para agentes de soplado en aislamiento comercial con espumas.

Se conocen también agentes de soplado hidrocarbonados. Por ejemplo, la Patente U.S. No. 5.182.309 concedida a Hutzen expone el uso de isopentano y pentano normal en diversas mixturas de emulsión. Otro ejemplo de... [Seguir leyendo]

1. Una espuma de aislamiento térmico que comprende una pluralidad de celdillas de polímero y una composición contenida en al menos una de dichas celdillas, comprendiendo dicha composición al menos un agente de soplado que comprende HFCO-1233zd (1-cloro-3,3,3-trifluoro-propeno).

2. La espuma de aislamiento térmico de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la espuma es una espuma de celdillas cerradas.

3. La espuma de la reivindicación 1, que tiene un factor k (BTU in/hr ft²ºF) a 40ºF (4,4ºC) no mayor que aproximadamente 0,14 (0,0202 W/m.K), preferiblemente no mayor que 0,135 (0,0194 W/m.K), preferiblemente no mayor que 0,13 (0,0187 W/m.K).

4. La espuma de la reivindicación 1, que tiene un factor k (BTU in/hr ft²ºF) a 75ºF (23,9ºC) no mayor que aproximadamente 0,16 (0,0230 W/m.K), preferiblemente no mayor que 0,15 (0,0216 W/m.K), preferiblemente no mayor que 0,145 (0,0209 W/m.K).

5. La espuma de la reivindicación 1, en donde la espuma es una espuma de poliuretano, una espuma de poliisocianurato o una espuma fenólica.

6. La espuma de la reivindicación 1, en donde el agente de soplado consiste en HFCO-1233zd.

7. La espuma de la reivindicación 1, en donde el HFCO-1233zd está presente en el agente de soplado en cantidades de aproximadamente 5% en peso a aproximadamente 95% en peso del agente de soplado.

8. La espuma de la reivindicación 1, en donde el HFCO-1233zd es cis-HFCO-1233zd.

9. La espuma de la reivindicación 1, en donde el HFCO-1233zd es trans-HFCO-1233zd.

10. La espuma de la reivindicación 1, en donde la composición comprende adicionalmente al menos un agente de cosoplado.

11. La espuma de la reivindicación 1, en donde el al menos un agente de cosoplado se selecciona del grupo constituido por agua, CO₂, CFCs, HCCs, HCFCs, alcoholes C1-C5, aldehídos C1-C4, cetonas C1-C4, éteres C1-C4, y combinaciones de dos o más de estos.

12. Una espuma de aislamiento térmico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la espuma es una espuma termoendurecible que exhibe conductividad térmica mejorada con relación a las espumas fabricadas utilizando el mismo agente de soplado en la misma cantidad pero sin HFCO-1233zd (1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno).

13. Un método de proporcionar una espuma de aislamiento térmico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo dicho método (a) proporcionar una composición de agente de soplado que comprende al menos un agente de soplado que comprende HFCO-1233zd (1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno); (b) añadir la composición de agente de soplado a una composición susceptible de transformarse en espuma; (c) hacer reaccionar la composición susceptible de transformarse en espuma para formar una espuma o estructura alveolar.

14. Uso de HFCO-1233zd (1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno) para mejorar la conductividad térmica de una espuma termoendurecible de aislamiento térmico con relación a las espumas fabricadas utilizando el mismo agente de soplado en la misma cantidad pero sin HFCO-1233zd (1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno).