Sección de tubo y método para su producción.

Un método para fabricación de una sección de tubo que comprende:

proporcionar una esterilla (1) formada por una matriz de fibras impregnada con un aerogel, xerogel o criogel,teniendo la esterilla una primera cara mayor (2), una segunda cara mayor (3) opuesta a la primera caramayor, un primer borde (4) que define una dirección longitudinal, un segundo borde (5) sustancialmenteparalelo al primer borde, un tercer borde (6) que define una dirección transversal que es sustancialmenteperpendicular a la dirección longitudinal, y un cuarto borde (7) sustancialmente paralelo al tercer borde;aplicar un adhesivo (8) a la primera cara mayor (2);

enrollar la esterilla alrededor de un mandril (13) para proporcionar una esterilla enrollada (10) que tiene unasuperficie interior que define una circunferencia interior y una superficie exterior que define una circunferenciaexterior y un eje longitudinal que es sustancialmente perpendicular a los planos de las circunferencias interiory exterior y sustancialmente paralelo a la dirección transversal de la esterilla; y

cortar la esterilla enrollada (10) en dirección sustancialmente radial entre la superficie exterior y la superficieinterior para proporcionar un corte que se extiende en una dirección sustancialmente paralela al ejelongitudinal.

Sección de tubo y método para su producción Esta invención se refiere al uso de productos de gel desecados, conocidos comúnmente como aerogeles, xerogeles y criogeles. Estos productos se sabe que tienen propiedades de aislamiento excelentes, debido a sus superficies específicas muy altas, alta porosidad y volumen de poros relativamente grandes. Los mismos se fabrican por gelificación de una solución sol-gel capaz de fluir seguida por eliminación del líquido del gel de una manera que no destruye los poros del gel.

Dependiendo de las condiciones de secado, pueden fabricarse aerogeles, xerogeles o criogeles. Donde el gel húmedo se seca por encima del punto crítico del líquido, no hay presión capilar alguna y por consiguiente relativamente poca contracción a medida que se elimina el líquido. El producto de un proceso de este tipo es sumamente poroso y se conoce como un aerogel. Por el contrario, si el gel se seca por evaporación en condiciones subcríticas, el producto resultante es una composición de xerogel. Aunque la contracción no está inhibida en la producción de un xerogel, el material retiene usualmente una porosidad muy alta y una superficie específica grande en combinación con un tamaño de poros muy pequeño.

Cuando el gel se seca en un proceso de liofilización, se obtiene un criogel.

Estos productos comerciales de aerogel, xerogel y criogel, aunque son aislantes satisfactorios, son frágiles, susceptibles de agrietamiento y requieren un largo tiempo de procesamiento.

Por esta razón, más particularmente, la invención se refiere al uso de productos de aerogel, xerogel y criogel, que comprenden adicionalmente una matriz de fibras, sirviendo la matriz para reforzar el material. Estos materiales se conocen como composiciones de matriz de aerogel, xerogel y criogel, y se producen comúnmente en forma de esterillas, que se fabrican típicamente por impregnación de las fibras reforzantes con una solución sol-gel susceptible de fluir, gelificación, y eliminación subsiguiente del líquido del gel de una manera que no destruye los poros del gel. El secado supercrítico, el secado subcrítico y la liofilización dan como resultado respectivamente composiciones de matriz de aerogel, xerogel y criogel.

Las composiciones de matriz de aerogel, xerogel y criogel son mecánicamente resistentes, aislantes satisfactorios y requieren un tiempo de procesamiento más corto. Las mismas son, por tanto, mucho más adecuadas para uso industrial como material aislante y se utilizan comúnmente para este propósito. Por ejemplo, US 2002/0094426

describe composiciones de matriz de aerogel y su uso para propósitos de aislamiento.

La presente invención se refiere, más particularmente, a productos de aislamiento para tubos que comprenden composiciones de matriz de aerogel, xerogel y criogel.

Los intentos previos para aislar tubos con composiciones de matriz de aerogel, xerogel o criogel han adolecido de diversas desventajas. En primer lugar, es posible, como se describe en cierto número de “estudios de caso” en la página de internet de Aspen Aerogels, Inc., aislar tubos por envolvimiento de una esterilla de composición de matriz plana de aerogel o criogel alrededor del tubo in situ. La esterilla puede fijarse alrededor del tubo, en algunos casos, utilizando adhesivo.

Si bien el suministro de la esterilla de aislamiento en una forma plana para su envolvimiento alrededor del tubo in situ es eficiente en términos de empaquetamiento para almacenamiento y transporte, adolece de la desventaja de que el envolvimiento de la esterilla de aislamiento in situ es engorroso y requiere una cantidad importante de mano de obra. Adicionalmente, en el caso de los tubos de pequeño diámetro o donde la esterilla es particularmente 50 inflexible, el proceso de envolvimiento y fijación de la esterilla puede verse dificultado.

Por esta razón, un objeto de la presente invención es proporcionar un aislamiento de composición de matriz de aerogel, xerogel o criogel que está pre-formado como una sección de tubo y se instala fácilmente sobre el tubo a aislar. Un objeto adicional de la invención es proporcionar un método para fabricar una sección de tubo de 55 composición de matriz de aerogel, xerogel o criogel de este tipo.

WO 2008/011423 describe un método para impartir curvatura a una esterilla de aislamiento que se ha empaquetado y transportado en forma plana. La esterilla, que es preferiblemente una esterilla de aerogel o una esterilla de composición de matriz de aerogel, se coloca en una “bolsa inteligente” y se sella a vacío en su interior. La “bolsa 60 inteligente” está formada por al menos dos hojas de film termocontraíble, de tal modo que cuando se aplica calor al producto, uno de los films se contrae en mayor grado que el film opuesto, impartiendo con ello curvatura a la esterilla de aislamiento.

Si bien este producto favorece en cierto grado el proceso de envolvimiento, sería impracticable para esterillas de aislamiento particularmente inflexibles y para aplicaciones en tubos de pequeño diámetro. El mismo adolece también de la desventaja del inconveniente de precisar aplicación de calor inmediatamente antes de instalar el aislamiento. La “bolsa inteligente” aumenta también el coste de producción, particularmente dado que se prefiere claramente la contracción uniaxial del film.

Por esta razón, un objeto adicional de la invención es proporcionar un método para producir una sección de tubo de composición de matriz de aerogel, xerogel o criogel que es económico y adecuado para producción de aislamiento para tubos de pequeño diámetro. Es también un objeto de la invención proporcionar un método que es adecuado para formar secciones de tubo a partir de esterillas de composición de matriz de aerogel, xerogel o criogel relativamente inflexibles.

WO 97/48932 da a conocer un sistema de aislamiento para tubos, en el cual cada sección de tubo está formada por dos mitades coincidentes. El sistema incluye al menos dos tipos diferentes de aislamiento de tubo. Las composiciones de aerogel y matriz de aerogel son materiales preferidos para la capa interior del aislamiento. Sin embargo, se proporciona poca doctrina en cuanto al modo de conformar la composición de aerogel o matriz de aerogel en una forma de semi-tubo.

Otras publicaciones describen el arrollamiento de la esterilla como parte del proceso de producción de una composición de matriz de aerogel. Por ejemplo, en US 2005046086 se describen métodos de colada continua en sol-gel, en donde el proceso de gelificación se lleva a cabo por arrollamiento de la esterilla en asociación con una capa espaciadora, y el proceso de secado se lleva a cabo por arrollamiento con una capa espaciadora porosa. El producto final de este proceso es una esterilla de composición de matriz de aerogel plana.

US 2007/0004306 describe aislamiento térmico o acústico en la forma de una composición de matriz de aerogel, que es suficientemente flexible para ser enrollada. Un paso en el proceso de producción puede consistir en infundir aerogel con un producto existente. El aerogel podría conformarse en otro producto existente, con inclusión de poliolefinas unidas por hilado como Tyvek® fabricada por Dupont u otros productos en forma de rollo. El producto final, sin embargo, no se encuentra en la forma de una sección de tubo para aislamiento de tubos.

Es conocida también la aplicación de fibras minerales sin curar a un mandril para formar una sección de tubo, y curar luego las fibras para formar un producto aislante para tubos. Se conoce, por ejemplo, la fabricación de una sección de tubo a partir de un vellón de fibra mineral en WO2002/48599. Las propiedades físicas de las fibras minerales, sin embargo, son bastante diferentes de las correspondientes a las composiciones de matriz de aerogel,

xerogel o criogel y la formación de una sección de tubo a partir de estas composiciones secas de gel -fibra presenta diferentes problemas.

Por consiguiente, un objeto de la presente invención es proporcionar una sección de tubo de composición de matriz de aerogel, xerogel o criogel pre-formada con propiedades excelentes de aislamiento, que es a la vez fácil de instalar y económica de producir y es adecuada para tubos de pequeño diámetro y en casos en que la composición de aerogel, xerogel o criogel es relativamente inflexible.

Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar un método para producir una sección de tubo de composición de matriz de aerogel, xerogel o criogel a partir de una esterilla, siendo el proceso económico y capaz de 45 utilizar esterillas relativamente inflexibles y producir secciones de tubo que son... [Seguir leyendo]

1. Un método para fabricación de una sección de tubo que comprende: proporcionar una esterilla (1) formada por una matriz de fibras impregnada con un aerogel, xerogel o criogel,

teniendo la esterilla una primera cara mayor (2) , una segunda cara mayor (3) opuesta a la primera cara mayor, un primer borde (4) que define una dirección longitudinal, un segundo borde (5) sustancialmente paralelo al primer borde, un tercer borde (6) que define una dirección transversal que es sustancialmente perpendicular a la dirección longitudinal, y un cuarto borde (7) sustancialmente paralelo al tercer borde; aplicar un adhesivo (8) a la primera cara mayor (2) ;

enrollar la esterilla alrededor de un mandril (13) para proporcionar una esterilla enrollada (10) que tiene una superficie interior que define una circunferencia interior y una superficie exterior que define una circunferencia exterior y un eje longitudinal que es sustancialmente perpendicular a los planos de las circunferencias interior y exterior y sustancialmente paralelo a la dirección transversal de la esterilla; y cortar la esterilla enrollada (10) en dirección sustancialmente radial entre la superficie exterior y la superficie interior para proporcionar un corte que se extiende en una dirección sustancialmente paralela al eje longitudinal.

2. El método de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente aplicar un material de revestimiento (19) a la superficie exterior (12) . 20

3. El método de la reivindicación 2, en donde el material de revestimiento (19) es un papel de aluminio reforzado con fibra de vidrio.

4. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, que comprende adicionalmente proporcionar como

un componente de la sección de tubo una capa que comprende fibras de lana mineral y que no comprende aerogel, xerogel o criogel.

5. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde la matriz de fibras comprende fibras de polímero, fibras de lana mineral, fibras cerámicas o mixturas de las mismas. 30

6. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde el diámetro de la circunferencia interior de la esterilla enrollada (10) no es mayor que 100 mm, preferiblemente no mayor que 70 mm, y más preferiblemente no mayor que 60 mm.

7. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde la esterilla (1) tiene un espesor perpendicular a las direcciones longitudinal y transversal de 3 mm a 10 mm, preferiblemente de 3 mm a 6 mm.

8. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en donde el paso de enrollamiento de la esterilla sobre el mandril (13) comprende hacer girar el mandril hasta al menos 2, preferiblemente al menos 3, rotaciones 40 completas.

9. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde el paso de enrollamiento de la esterilla sobre el mandril (13) comprende hacer girar el mandril no más de 4 rotaciones completas.

10. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en donde la esterilla (1) está formada por una matriz de fibras impregnada con un aerogel que contiene sílice.

11. Una sección de tubo que tiene una superficie interior (11) que define una circunferencia interior, una superficie exterior (12) que define una circunferencia exterior, con un eje longitudinal que es sustancialmente 50 perpendicular a los planos de las circunferencias interior y exterior, que comprende: una esterilla enrollada (10) que comprende una matriz de fibras impregnada con un aerogel, xerogel o criogel, que tiene una primera cara mayor (2) y una segunda cara mayor (3) opuesta a la primera cara mayor, formando la esterilla un rollo continuo que tiene al menos una primera capa y una segunda capa entre las superficies interior y exterior (11, 12) de la sección de tubo;

un adhesivo (8) en la interfase (21) entre la primera cara mayor (2) de la parte de la esterilla que forma la primera capa y la segunda cara mayor (3) de la parte de la esterilla que forma la segunda capa; una división (20) , que se extiende en dirección sustancialmente radial entre la superficie interior (11) y la superficie exterior (12) y que se extiende en una dirección sustancialmente paralela al eje longitudinal de la sección de tubo.

12. Una sección de tubo de acuerdo con la reivindicación 11, que comprende adicionalmente un material de revestimiento (19) aplicado a la superficie exterior (12) de la sección de tubo.

13. Una sección de tubo de acuerdo con la reivindicación 12, en donde el material de revestimiento (19) es papel de aluminio reforzado con fibra de vidrio.

14. Una sección de tubo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11-13, en donde la sección de

tubo tiene adicionalmente una capa que comprende fibras de lana mineral y que no comprende aerogel, xerogel o criogel.

15. Una sección de tubo según una cualquiera de las reivindicaciones 11-14, en donde la matriz de fibras comprende fibras de polímero, fibras de lana mineral, fibras cerámicas o mixturas de las mismas. 10

16. Una sección de tubo según una cualquiera de las reivindicaciones 11-15, en donde el diámetro de la circunferencia interior no es mayor que 100 mm, preferiblemente no mayor que 70 mm, y más preferiblemente no mayor que 60 mm.

17. Una sección de tubo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11-16, en donde el rollo continuo tiene al menos 2, preferiblemente al menos 3 capas completas.

18. Una sección de tubo según una cualquiera de las reivindicaciones 11-17, en donde el rollo continuo tiene no más de 4 capas completas. 20

19. Una sección de tubo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11-18, en donde la matriz de fibras está impregnada con un aerogel que contiene sílice.

20. Una sección de tubo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11-19, en donde cada capa de la 25 esterilla enrollada (10) tiene un espesor de 3 mm a 10 mm, preferiblemente de 3 mm a 6 mm.