Paneles de aislamiento al vacío que contienen partículas poliméricas nanoporosas.

Panel de aislamiento al vacío que contiene una lámina de barrera y un material del núcleo con una densidad en el intervalo de 50 a 350 kg/m3,

caracterizado porque el material del núcleo contiene una mezcla que contiene

A) 30 al 100 por ciento en peso de partículas poliméricas nanoporosas que presentan un número de células en el intervalo de 1.000 a 100.000 células/mm, en el que al menos el 60 por ciento en peso de las partículas poliméricas nanoporosas presentan un tamaño de partícula inferior a 100 μm en el análisis granulométrico según DIN 66165, y

B) 0 al 70 por ciento en peso de ácido silícico pirógeno o precipitado.

Paneles de aislamiento al vacío que contienen partículas poliméricas nanoporosas La presente invención se refiere a un panel de aislamiento al vacío que contiene partículas poliméricas nanoporosas como material del núcleo.

Los paneles de aislamiento al vacío (VIP) son conocidos como materiales amortiguadores de alta eficiencia. Dependiendo del material del núcleo y la presión negativa, con una conductividad térmica de aproximadamente 4 a 8 mW/mK presentan una acción amortiguadora del calor 8 a 5 veces mejor que los sistemas amortiguadores del calor convencionales.

Sin embargo, las buenas propiedades amortiguadoras del calor se pierden cuando estos paneles de aislamiento al vacío se ventilan por deterioros. La acción aislante solo se corresponde entonces con la de los materiales del núcleo usados. La vida útil está limitada temporalmente por la difusión de los gases ambientales a través de la lámina de barrera o envoltura en los paneles al vacío. Otra desventaja de los actuales paneles de aislamiento al vacío es la falta de combinación de baja conductividad térmica a presiones moderadas y a bajas densidades de 150 g/l.

Tales elementos amortiguadores se usan, por ejemplo, en aparatos de enfriamiento y refrigeración. Pero también se propuso ya el uso como amortiguación de edificios. Por el documento DE10 2008 023 870 A1 se conoce un elemento amortiguador al vacío para la amortiguación de edificios, del tipo descrito al principio, en el que las dos superficies principales de la envoltura están formadas de cristal, especialmente de lunas de cristal. Aquellos elementos amortiguadores al vacío con cubierta de cristal presentan, debido a una mayor conductividad térmica del cristal en comparación con el plástico, una amortiguación del calor no suficientemente eficaz para muchas aplicaciones.

Correspondientemente, existe la necesidad de encontrar materiales que, también a una presión por encima del intervalo de vacío y especialmente a presión normal, presenten propiedades conductoras del calor favorables, y concretamente a densidades al mismo tiempo bajas.

Como materiales del núcleo para los paneles de aislamiento al vacío pueden usarse materiales micro-o nanocelulares de células abiertas, destacando los materiales del núcleo nanocelulares por un cambio claramente menor de la conductividad térmica a un aumento de presión, por ejemplo, por deterioro de la permeación del vapor de agua y oxígeno en la envoltura. De esta manera se consigue una prolongación de la duración de la eficacia y una menor sensibilidad en comparación con los materiales de lámina.

Como materiales del núcleo nanocelulares se usan actualmente principalmente ácidos silícicos nanoporosos como, por ejemplo, se describen en el documento US 5.480.696. En estos materiales es desventajosa su hidrofilia. Por eso, para el uso como materiales del núcleo, los ácidos silícicos pulverulentos deben o bien hidrofobizarse o secarse de forma costosa.

También son adecuados materiales poliméricos nanocelulares basados en poliuretano, poliurea o resinas de melamina (documento WO2008/138978) . Aunque su hidrofilia, especialmente en el caso de las resinas de melamina, es menos pronunciada, aún así se requiere secado. Además, la síntesis mediante un proceso de sol-gel es compleja y de costes extremadamente altos.

El documento US 2009/0148665 describe las propiedades que cabe esperar de cálculos de simulación de espumas poliméricas nanocelulares con un tamaño de poro promedio de 10 a 500 nm y una densidad en el intervalo de 240 600 kg/m3 y su posible aplicación en paneles sándwich o componentes estructurales para el aislamiento térmico. Pero la conductividad térmica de los materiales compuestos se eleva debido a los componentes adicionales.

El documento US 2007/0259979 describe materiales compuestos de una matriz de aerogel orgánica basada en poliuretanos y cargas de aerogel inorgánicas, por ejemplo, aerogel de sílice. Los materiales compuestos se obtienen según el procedimiento de sol-gel a partir de una mezcla que contiene un precursor de gel orgánico y la carga de aerogel inorgánica, y posterior secado bajo condiciones supercríticas.

Paneles de aislamiento al vacío que contienen espumas poliméricas termoplásticas nanoporosas se describen en el documento WO 2011/144728.

Por tanto, es objetivo de la presente invención encontrar paneles de aislamiento al vacío y especialmente materiales del núcleo para paneles de aislamiento al vacío, así como procedimientos para su fabricación, que no presenten las desventajas anteriormente mencionadas y puedan producirse especialmente de manera sencilla y rentable sin secado complejo.

Correspondientemente se encontraron paneles de aislamiento al vacío que contienen una lámina de barrera y un material del núcleo con una densidad en el intervalo de 50 a 350 kg/m3, conteniendo el material del núcleo una mezcla de A) 30 al 100 por ciento en peso de partículas poliméricas nanoporosas que presentan un número de células en el

intervalo de 1.000 a 100.000 células/mm, presentando al menos el 60 por ciento en peso de las partículas poliméricas nanoporosas un tamaño de partícula inferior a 100 µm en el análisis granulométrico según DIN 66165, y B) 0 al 70 por ciento en peso de ácido silícico pirógeno o precipitado.

Material del núcleo El material del núcleo contiene los componentes en las proporciones en peso especificadas. Está constituido preferiblemente por los componentes A) y B)

El material del núcleo está constituido preferiblemente por una mezcla de A) 25 al 95 por ciento en peso, preferiblemente 30 al 70 por ciento en peso, de partículas de espuma polimérica nanoporosa y B) 5 al 75 por ciento en peso de ácido silícico pirógeno, preferiblemente 30 al 70 por ciento en peso de ácido silícico pirógeno o precipitado.

La densidad del material del núcleo de los paneles de aislamiento al vacío se encuentra en el intervalo de 50 a 350 kg/m3, preferiblemente en el intervalo de 70 a 300 kg/m3, con especial preferencia en el intervalo de 80 a 250 kg/m3.

El material del núcleo presenta preferiblemente un contenido de agua en el intervalo del 0, 1 al 1 % en peso, con especial preferencia en el intervalo del 0, 1 al 0, 5 % en peso.

Componente A)

Según la invención, al menos el 60 por ciento en peso, preferiblemente al menos el 95 por ciento en peso, con especial preferencia al menos el 99 por ciento en peso, de las partículas poliméricas nanoporosas presentan un tamaño de partícula inferior a 100 µm en el análisis granulométrico según DIN 66165.

Se prefieren paneles de aislamiento al vacío en los que al menos el 50 por ciento en peso, preferiblemente al menos el 95 por ciento en peso, con especial preferencia al menos el 99 por ciento en peso, de las partículas poliméricas nanoporosas (componente A) presentan un tamaño de partícula inferior a 63 µm en el análisis granulométrico según DIN 66165.

Se usan con especial preferencia partículas poliméricas nanoporosas en las que al menos el 60 por ciento en peso de las partículas poliméricas nanoporosas (componente A) presentan un tamaño de partícula inferior a 100 µm en el análisis granulométrico según DIN 66165 y al mismo tiempo al menos el 50 por ciento en peso de las partículas poliméricas nanoporosas un tamaño de partícula inferior a 63 µm en el análisis granulométrico según DIN 66165.

Como partículas poliméricas nanoporosas pueden usarse partículas de poliestireno, poli (metacrilato de metilo) (PMMA) , policarbonato, copolímeros de estireno-acrilonitrilo, polisulfona, polietersulfona, polieterimida, poliuretano, resinas de melamina, fenol, resorcinol, urea-formaldehído o mezclas de los mismos. Se usan preferiblemente partículas poliméricas nanoporosas de poliestireno, copolímeros de estireno-acrilonitrilo o poli (metacrilato de metilo) (PMMA) .

Las partículas poliméricas nanoporosas presentan un número de células promedio en el intervalo de 1.000 a 100.000 células/mm, preferiblemente de 2.000 a 50.000, y con especial preferencia de 5.000 a 50, 000 células/mm. La densidad de la espuma se encuentra normalmente en el intervalo de 50 a 350 kg/m3, preferiblemente en el intervalo de 50 a 300 kg/m3, con especial preferencia en el intervalo de 10 a 250 kg/m3.

Según la invención, el término tamaños de poro "nanoporosos" comprende en el intervalo de 5 a 1000 nanómetros.

Según la invención, el término "número de células promedio" describe el número de células por mm. Puede determinarse a partir del diámetro medio de células de espuma circulares con superficies de la sección transversal equivalentes a las células reales en... [Seguir leyendo]

1. Panel de aislamiento al vacío que contiene una lámina de barrera y un material del núcleo con una densidad en el intervalo de 50 a 350 kg/m3, caracterizado porque el material del núcleo contiene una mezcla que contiene

A) 30 al 100 por ciento en peso de partículas poliméricas nanoporosas que presentan un número de células en el intervalo de 1.000 a 100.000 células/mm, en el que al menos el 60 por ciento en peso de las partículas poliméricas nanoporosas presentan un tamaño de partícula inferior a 100 µm en el análisis granulométrico según DIN 66165, y B) 0 al 70 por ciento en peso de ácido silícico pirógeno o precipitado.

2. Panel de aislamiento al vacío según la reivindicación 1, caracterizado porque al menos el 50 por ciento en peso de las partículas poliméricas nanoporosas presentan un tamaño de partícula inferior a 63 µm en el análisis granulométrico según DIN 66165.

3. Panel de aislamiento al vacío según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el material del núcleo está constituido por una mezcla

A) del 25 al 95 por ciento en peso de partículas de espuma polimérica nanoporosa y B) del 5 al 75 por ciento en peso de ácido silícico pirógeno o precipitado.

4. Panel de aislamiento al vacío según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el material del núcleo presenta un contenido de agua en el intervalo del 0, 1 al 5 % en peso.

5. Panel de aislamiento al vacío según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las partículas poliméricas nanoporosas están constituidas por poliestireno, poli (metacrilato de metilo) (PMMA) , policarbonato, copolímeros de estireno-acrilonitrilo, polisulfona, polietersulfona, polieterimida, poliuretano, poliurea, resinas de melamina, fenol, resorcinol, urea-formaldehído o mezclas de los mismos.

6. Panel de aislamiento al vacío según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la lámina de barrera está constituida por una lámina de plástico metalizada.

7. Panel de aislamiento al vacío según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la lámina de barrera presenta un espesor en el intervalo de 10 a 500 µm.

8. Procedimiento para la fabricación de un panel de aislamiento al vacío según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque una mezcla de los componentes A) y B) se rellena en una lámina de barrera y la lámina de barrera rellena se evacúa a continuación y se suelda.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque como componente B) se usa ácido silícico pirógeno con una superficie específica según BET de 90 a 500 m2/g y un tamaño de partícula primaria promedio en el intervalo de 5 a 30 nm.

10. Uso del panel de aislamiento al vacío según una de las reivindicaciones 1 a 7 para la amortiguación del calor en la construcción de vehículos.