Material compuesto de aislamiento flexible para altas y bajas temperaturas.

Material de aislamiento térmico y/o acústico que comprende al menos una capa interior (A) que incluye unmaterial invariable con la temperatura y/o resistente a la temperatura como capa de desacoplamiento quepresenta una superficie estructurada de modo bidimensional o tridimensional,

al menos una capa (B) comocapa de gradiente de temperatura intermedio que incluye un material invariable con la temperatura y/oresistente a la temperatura, y al menos una capa exterior (C) como capa de aislamiento que comprende unamezcla polimérica expandida, presentando la capa (A) un espesor >10 micras, preferentemente de entre0,1 y 6 mm, teniendo la capa (B) una conductividad térmica máxima de 0,1 W/mK, preferentemente inferiora 0,051 W/mK, y un espesor entre 5 y 50 milímetros, y estando expandida la mezcla polimérica de la capa(C) hasta un contenido de células cerradas de al menos un 80%.

Material compuesto de aislamiento flexible para altas y bajas temperaturas.

La presente invención se refiere a un sistema de aislamiento térmico y/o acústico con resistencia a altas y bajas temperaturas, al proceso para su fabricación y al uso de tal sistema.

En los sistemas de aislamiento utilizados para el blindaje frente a altas y bajas temperaturas o para amortiguar el ruido en sistemas que funcionan a dichas temperaturas, respectivamente, están presentes mayoritariamente materiales inorgánicos (fibra de vidrio o mineral como Isover® o Rockwool®, vidrio espumado como FoamglasfB) , sílice, geles de sílice como Aerogel®, etc.) o resinas expandidas reticuladas rígidas (PIR/PUR como Puren®, materiales termoendurecibles como melamina, por ejemplo Basotec®, o materiales fenólicos) . Todos estos sistemas carecen de propiedades que faciliten su montaje y desmontaje, se ponen en entredicho debido a la liberación de fibras y tienen limitaciones en cuanto al aislamiento eficaz de arcos, bridas, etc., y desde luego difícilmente pueden ofrecerse como preaislamientos, por ejemplo para tuberías onduladas. Además, los materiales fibrosos y las resinas expandidas rígidas de célula abierta tienen un alto índice de transmisión de gases y vapor de agua. Esto puede provocar, por ejemplo, condensación sobre las tuberías, lo que conduce a la corrosión. El vidrio espumado no es flexible y, en consecuencia, su instalación resulta bastante complicada y cara. Por ello, el vidrio espumado no resiste vibraciones, ciclos de expansión/contracción, etc., lo que limita su campo de aplicación. Otros argumentos similares se utilizan contra el resto de los aislamientos rígidos arriba mencionados.

Una de las principales industrias impulsoras de la investigación en el campo de soluciones de aislamiento a alta temperatura más flexibles es sin duda la solar, en especial desde que aparecieron en el mercado los colectores tubulares de vacío, ya que su sistema de tuberías conectado puede alcanzar temperaturas superiores a 200ºC. La mayoría de las propuestas de aislamientos de alta temperatura flexibles se basan en el uso de una capa interior no degradable o al menos inerte frente a la temperatura, como en los documentos DE 19926850 y EP 1239205, o en algunas aplicaciones en uso (por ejemplo Trocellen Solar Sleeves, WYP-FLEX-TWIN® "V", etc.) . Sin embargo, todas estas soluciones también se tienen que basar en capas interiores de tipo inorgánico, bien conocidas, y, por ello, no constituyen ninguna mejora significativa en relación con las desventajas arriba mencionadas de estos materiales. Para el aislamiento de baja temperatura (por debajo de -30ºC) se emplean también la mayoría de las soluciones rígidas arriba mencionadas, que tienen las mismas desventajas.

Lamentablemente, los materiales de aislamiento flexibles, es decir elastoméricos, se descomponen a altas temperaturas (de 120 a 200ºC, dependiendo del polímero) y/o se vuelven quebradizos a bajas temperaturas (-30 a 100ºC, dependiendo del polímero) . Se han hecho algunos intentos de reforzar los materiales elastoméricos u otros materiales poliméricos sensibles dotándolos de una estructura o capa interior que actúe como separador, tal como se describe en los documentos WO 2008/017147, DE 9117159, DE 4143670 y los documentos similares DE 4143646 y DD 247586 (todos presentan estructura ondulada) , DE 2461013 (estructura triangular) , EP 1180635 (separador fibroso) , etc. Sin embargo, los materiales utilizados y la construcción general no permiten su utilización más allá de los límites de temperatura de +180ºC o -30ºC, respectivamente. En particular, con los materiales arriba mencionados no es posible un aislamiento de alta y baja temperatura mediante el uso del mismo sistema.

Así, un objeto fundamental de la presente invención es proporcionar un sistema o material que no muestre las deficiencias arriba mencionadas, sino que presente buena resistencia térmica frente a temperaturas de aplicación típicas de aproximadamente 200ºC y más, y flexibilidad a bajas temperaturas del aislamiento en conjunto a temperaturas inferiores a -40ºC con baja densidad y buena flexibilidad.

Sorprendentemente se ha comprobado que es posible producir un sistema o material de este tipo, que no muestra las desventajas arriba mencionadas, en forma de un material compuesto que comprende una capa estructurada de desacoplamiento interior, una capa intermedia térmicamente inerte y una capa polimérica expandida.

En las figuras, que forman parte de esta especificación,

Fig. 1: dibujo esquemático del material de aislamiento térmico y/o acústico reivindicado; Fig. 2: dibujo esquemático de diferentes realizaciones de la capa (A) ; Fig. 3: un dibujo esquemático de diferentes estructuras con orientaciones longitudinales o transversales u

orientaciones en ángulo recto con respecto a éstas; Fig. 4: un dibujo esquemático de diversas combinaciones de la estructura en capas diferentes; y Fig. 5: dibujo esquemático en sección transversal del material de aislamiento térmico y/o acústico reivindicado y el gradiente térmico correspondiente.

El material reivindicado comprende al menos una capa (A) , véase la Fig. 1, que es una capa de desacoplamiento térmico y/o acústico. El efecto de desacoplamiento se logra aplicando la capa (A) como una capa con una estructura bidimensional y/o tridimensional para minimizar la superficie de contacto entre la superficie caliente o fría y el material reivindicado. La estructura puede tener cualquier forma que permita dicha minimización de la superficie, por ejemplo forma triangular, sinusoidal, rectangular, trapezoidal, (semi) circular, (semi) multiarista (por ejemplo forma de nido de abeja) , etc., véase la Fig. 2, y combinaciones de éstas, véanse las Fig. 3 y 4. La estructura de cualquier forma se puede aplicar de modo bidimensional, por ejemplo resaltes o tubos, o de modo tridimensional, por ejemplo protuberancias, y cualquiera de sus combinaciones. La estructura se puede aplicar longitudinalmente, transversalmente o en cualquier combinación de éstas (véase la Fig. 3) . Esto se puede lograr por extrusión, grabado en relieve, embutición profunda, moldeo, aplicando la estructura directamente o aplicándola sobre un soporte (capa) , en frío, templado o caliente, o con cualquier combinación de los métodos aplicables.

La capa (A) puede comprender una o más láminas y/u hojas de papel, cartón, fibra (hueca y maciza) , metal, polímeros, etc. y cualquier combinación de estos materiales. Son preferibles las capas (A) que comprenden materiales y fibras resistentes a altas y bajas temperaturas, como láminas, hojas, mantas, de materiales tejidos o no tejidos y/o con una matriz aglutinante o dentro de la misma y/o revestidos y/o impregnados y/o laminados. Son especialmente preferentes los materiales poco abrasivos y/o poco corrosivos, como papel, cartón, pulpa/celulosa/acetato de celulosa, polilactida, poliéster, poliacrilo, cáñamo, lana, sisal, lino, bambú, etc., pero también fibras de vidrio, aramida o cerámica, tratadas y/o insertadas, y cualquiera de sus combinaciones. El carácter poco abrasivo/corrosivo (ya que, por ejemplo, el aislamiento no debe influir negativamente en las instalaciones metálicas) se puede lograr también insertando fibras, incluso críticas, en una matriz, por ejemplo de polímero, resina, etc.

La capa (A) puede ser de composición compleja, véase la Fig. 4. Por ejemplo, puede comprender varias capas estructuradas dispuestas en tresbolillo entre sí, o puede presentar una capa soporte, o también puede presentar estructuras hacia el lado exterior del sistema de aislamiento.

La capa (A) conducirá a un desacoplamiento significativo de las capas siguientes con respecto a la superficie caliente o fría a aislar (véanse las Tablas 3 y 4) . Se ha comprobado que la profundidad óptima de la estructura oscila entre 3 y 5 mm (véase la Tabla 4) y que la forma óptima es triangular o sinusoidal (véase la Tabla 3) . También se ha comprobado que las estructuras sinusoidales proporcionan la mejor combinación de desacoplamiento térmico y acústico.

La capa (A) puede ser desde muy delgada (por ejemplo, 10 micras) hasta de varios milímetros de espesor, preferentemente de menos de 6 mm, para asegurar una buena flexibilidad, pero preferiblemente más de 0, 3 mm para asegurar una resistencia suficiente.

El material reivindicado comprende al menos una capa (B) , véase la Fig. 1, para obtener un gradiente térmico (véase la Fig. 5) , incluyendo materiales invariables con la temperatura, como vidrio macizo o vidrio espumado, partículas huecas o macizas, por ejemplo esféricas, de vidrio, metal, óxidos/hidróxidos metálicos, minerales (por ejemplo perlita, expandida o no... [Seguir leyendo]

1. Material de aislamiento térmico y/o acústico que comprende al menos una capa interior (A) que incluye un material invariable con la temperatura y/o resistente a la temperatura como capa de desacoplamiento que presenta una superficie estructurada de modo bidimensional o tridimensional, al menos una capa (B) como capa de gradiente de temperatura intermedio que incluye un material invariable con la temperatura y/o resistente a la temperatura, y al menos una capa exterior (C) como capa de aislamiento que comprende una mezcla polimérica expandida, presentando la capa (A) un espesor > 10 micras, preferentemente de entre 0, 1 y 6 mm, teniendo la capa (B) una conductividad térmica máxima de 0, 1 W/mK, preferentemente inferior a 0, 051 W/mK, y un espesor entre 5 y 50 milímetros, y estando expandida la mezcla polimérica de la capa (C) hasta un contenido de células cerradas de al menos un 80%.

2. Material según la reivindicación 1, caracterizado porque la mezcla polimérica de la capa (C) se expande hasta una densidad inferior a 150 kg/m3, preferentemente inferior a 75 kg/m3, según ISO 845.

3. Material según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la mezcla polimérica expandida tiene una conductividad térmica inferior a 0, 10 W/mK a 0ºC, preferentemente inferior a 0, 045 W/mK a 0ºC, según EN 12667.

4. Material según la reivindicación 1, 2 o 3, caracterizado porque la mezcla polimérica está reticulada.

5. Material según las reivindicaciones 1 - 4, caracterizado porque el contenido polimérico de la mezcla polimérica es elastomérico.

6. Material según las reivindicaciones 1 - 5, caracterizado porque la mezcla polimérica comprende un sistema estabilizador de calor y/o reversión.

7. Material según una de las reivindicaciones 1 - 6, caracterizado porque las estructuras de la capa (A) presentan una sección transversal triangular y/o sinusoidal y/o trapezoidal y/o rectangular y/o (semi) circular y/o (semi) multiarista.

8. Material según una de las reivindicaciones 1 - 7, caracterizado porque las estructuras superficiales están situadas en ambos lados de la capa (A) .

9. Material según una de las reivindicaciones 1 - 7, caracterizado porque las estructuras superficiales están situadas en cualquier lado de cualquiera de las capas (A) , (B) , (C) .

10. Material según las reivindicaciones 7, 8 o 9, caracterizado porque las estructuras de la capa (A) son estructuras en forma de resaltes.

11. Material según una de las reivindicaciones 1 - 10, caracterizado porque comprende capas adicionales con fines de protección, barrera y blindaje sobre y/o bajo y/o dentro de otras capas.

12. Material según una de las reivindicaciones 1 - 11, caracterizado porque tuberías o tubos de plástico y metal se cubren mediante las capas de aislamiento para formar piezas preaisladas.

13. Proceso para producir el material según una de las reivindicaciones 1 - 11 en un proceso de moldeo o (co) extrusión y/o laminación continua que incluye o va seguido de un proceso para generar estructuras superficiales.

14. Proceso para producir el material según la reivindicación 12 en un proceso continuo.

15. Utilización de un material según una de las reivindicaciones 1 - 12 para aplicaciones que requieren resistencia a las altas temperaturas y/o flexibilidad a bajas temperaturas con temperaturas de aplicación > 180ºC o < -40ºC, respectivamente.

16. Utilización de un material según una de las reivindicaciones 1 - 12 para aplicaciones que requieren una respuesta suficientemente viscosa a temperaturas de aplicación dadas para la absorción y/o amortiguación de ruidos/vibraciones/sonidos a temperaturas > 180ºC o < -40ºC, respectivamente.

Medio caliente o frío Pared (tubería, tanque) : E

Figura 2

Pared: E

(Superficie a aislar: E)

Figura 4

Tubería caliente (º220ºC) Capa (A) Capa (B) Capa (C)

Temp. ambiente

Gradiente de temperatura

Temperatura en superficie de contacto (B) / (C)