Cuerpos moldeados almacenadores del calor.

Procedimiento para la producción de unos cuerpos moldeados a modo de fibras o láminas a partir de una mezcla plastificada que,

referido a su peso, se compone a base de 60 a 10 % en peso de un componente de soporte y de 40 a 90 % en peso de un material de cambio de fases, realizándose que, referido al peso de la mezcla plastificada, el componente de soporte contiene de 5 a 20 % en peso de un polímero o de una mezcla preparada de polímeros que se escogen entre el conjunto formado por un LDPE, un HDPE, un PMMA, un policarbonato y unas mezclas de éstos, de 5 a 20 % en peso de un copolímero de bloques de estireno y de 0 a 20 % en peso de uno o más aditivos, y que el material de cambio de fases se escoge entre el conjunto que comprende unas parafinas naturales y sintéticas, unos dialquil-éteres de cadena larga, unos alcoholes alquílicos de cadena larga, unas ceras de PE altamente cristalinas, un poli(etilenglicol) y unas mezclas de éstos/éstas y la mezcla plastificada se extrude con una temperatura de 130 a 220 ºC a través de una tobera de extrusión para formar unos cuerpos moldeados a modo de fibras o láminas, caracterizado por que los cuerpos moldeados se enfrían bruscamente a una temperatura comprendida en el intervalo de 10 a 80 ºC dentro de un intervalo de tiempo de 0,05 a 4 s después de la salida desde la tobera de extrusión.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/000450.

Solicitante: THURINGISCHES INSTITUT FUR TEXTIL- UND KUNSTSTOFF-FORSCHUNG E.V.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Breitscheidstrasse 97 07407 Rudolstadt ALEMANIA.

Inventor/es: REINEMANN,STEFAN, SCHÜTZ,ANGELO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B29C47/88 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B29 TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL.B29C CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION O UNION DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL; POSTRATAMIENTO DE PRODUCTOS CONFORMADOS, p. ej. REPARACION (trabajo análogo a trabajo de metales con máquinas herramientas B23; trabajo con muela o pulido B24; corte B26D, B26F; fabricación de preformas B29B 11/00;  fabricación de productos estratificados combinando capas previamente no unidas para convertirse en un producto cuyas capas permanecerán unidas B32B 37/00 - B32B 41/00). › B29C 47/00 Moldeo por extrusión, es decir, oprimiendo la materia a moldear a través de una matriz o boquilla que le da la forma deseada; Aparatos a este efecto (moldeo por extrusión-soplado B29C 49/04; prensas de extrusión en general B30B 11/22). › Calentamiento o enfriamiento del material extruido.
  • C08J5/18 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES.C08J PRODUCCION; PROCESOS GENERALES PARA FORMAR MEZCLAS; TRATAMIENTO POSTERIOR NO CUBIERTO POR LAS SUBCLASES C08B, C08C, C08F, C08G o C08H (trabajo, p. ej. conformado, de plásticos B29). › C08J 5/00 Fabricación de artículos o modelado de materiales que contienen sustancias macromoleculares (fabricación de membranas semipermeables B01D 67/00 - B01D 71/00). › Fabricación de películas u hojas.
  • C09K5/06 C […] › C09 COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES; ADHESIVOS; COMPOSICIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE LOS MATERIALES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.C09K SUSTANCIAS PARA APLICACIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE SUSTANCIAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.C09K 5/00 Transferencia de calor, materiales intercambiadores de calor o para almacenar calor, p.ej. refrigerantes; materiales productores de calor o frío mediante reacciones químicas diferentes de la combustión. › siendo el cambio de estado de líquido a sólido o viceversa.
  • D01D5/088 SECCION D — TEXTILES; PAPEL.D01 FIBRAS O HILOS NATURALES O FABRICADOS POR EL HOMBRE; HILATURA.D01D PROCEDIMIENTOS O APARATOS MECANICOS PARA LA FABRICACION DE FILAMENTOS, HILOS, FIBRAS, SEDAS O CINTAS ARTIFICIALES (procesado o trabajado de cables metálicos B21F; fibras o filamentos de vidreo, minerales o escorias reblandecidas C03B 37/00). › D01D 5/00 Formación de filamentos, hilos o similares. › Enfriamiento de filamentos, hilos o similares, a la salida de las hileras.
  • D01F1/10 D01 […] › D01F PARTE QUIMICA DE LA FABRICACION DE FILAMENTOS, HILOS, FIBRAS, SEDAS O CINTAS FABRICADAS POR EL HOMBRE; APARATOS ESPECIALMENTE ADAPTADOS A LA FABRICACION DE FILAMENTOS DE CARBONO.D01F 1/00 Procedimientos generales de fabricación de filamentos o similares, fabricados por el hombre. › Otros agentes que modifican las propiedades de estos filamentos.
  • D01F6/56 D01F […] › D01F 6/00 Filamentos o similares, fabricados por el hombre, con un solo componente, formados de polímeros sintéticos; Su fabricación. › de polímeros de compuestos cíclicos que poseen una doble unión carbono-carbono en la cadena lateral.

PDF original: ES-2536579_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Cuerpos moldeados almacenadores del calor El presente invento se refiere a un procedimiento para la producción de unos cuerpos moldeados de tipo fibroso o laminar constituidos a base de una mezcla plastificada que, referido a su peso, se compone de 60 a 10 % en peso de un componente de soporte y de 40 a 90 % en peso de un material de cambio de fases, conteniendo el componente de soporte, referido al peso de la mezcla plastificada, de 5 a 20 % en peso de un polímero o de una mezcla preparada de polímeros, que se escoge entre el conjunto formado por un LDPE (acrónimo de Low Density Polyethylene = polietileno de baja densidad) , un HDPE (acrónimo de High Density Polyethylene = polietileno de alta densidad) , un PMMA (poli (metacrilato de metilo) ) , un policarbonato y unas mezclas de éstos, de 5 a 20 % en peso de un copolímero de bloques de estireno y de 0 a 20 % en peso de uno o más aditivos, y escogiéndose el material de cambio de fases entre el conjunto que comprende unas parafinas naturales y sintéticas, un poli (etilenglicol) (= un poli (óxido de etileno) , unos dialquil-éteres de cadena larga, unos alcoholes alquílicos de cadena larga, unas ceras de PE de bajo peso molecular, altamente cristalinas, y unas mezclas de éstos/éstas, y siendo extrudida la mezcla plastificada para formar cuerpos moldeados de tipo fibroso o laminar a través de una toberas de extrusión.

Por lo demás, el invento se refiere a un cuerpo moldeado de tipo fibroso o laminar, el cual, referido a su peso, se compone de 60 a 10 % en peso de un componente de soporte y de 40 a 90 % en peso de un material de cambio de fases, conteniendo el componente de soporte, referido al peso del cuerpo moldeado, de 5 a 20 % en peso de un polímero o de una mezcla preparada de polímeros, que se escoge entren el conjunto formado por un LDPE, un HDPE, un PMMA, un policarbonato o unas mezclas de éstos, de 5 a 20 % en peso de un copolímero de bloques de estireno y de 0 a 20 % en peso de uno o más aditivos, y escogiéndose el material de cambio de fases entre el conjunto que comprende unas parafinas naturales y sintéticas, un poli (etilenglicol) y unas mezclas de éstos/éstas.

A la temperatura de transición de fases del material de cambio de fases (en lo sucesivo denominado abreviadamente con el acrónimo PCM) , las fibras o láminas de acuerdo con el invento (que en lo sucesivo se designan también como fibras o respectivamente láminas de PCM) tienen una entalpía de almacenamiento del calor de hasta 230 J/g. Las fibras o láminas se adecuan para la producción de materiales textiles y laminares planos, a los que ellas confieren unas ventajosas propiedades térmicas. A causa de su alta entalpía de almacenamiento de calor, las fibras o láminas de PCM compensan a las modificaciones de la temperatura mediante absorción o entrega de calor. Como materiales textiles entran en cuestión sobre todo unos materiales compuestos textiles de vestimenta, unos tejidos de telar y unos tejidos de punto con otras fibras textiles sintéticas o naturales así como con unos materiales textiles técnicos y unos materiales compuestos textiles técnicos. Las fibras de PCM conformes al invento se pueden transformar también en fibras cortadas cortas o respectivamente cortas (del alemán Stapelfaser) de PCM, que asimismo se utilizan en aplicaciones textiles (como vestimentas de protección contra el calor y como materiales textiles técnicos) .

Unas mezclas preparadas (del inglés blends) que están formadas a base de unos materiales de cambio de fases (del inglés Phase Change Material, con el acrónimo PCM) y de unos componentes de soporte termoplásticos poliméricos, tales como un polietileno y un polipropileno, y los cuerpos moldeados que se producen a partir de éstas/éstos, se conocen en el estado de la técnica. Unos documentos de patente de tema correspondiente describen, entre otras cosas, la producción de fibras mediante unos convencionales procesos de hilatura de masas fundidas. En lo sucesivo las mezclas preparadas que están constituidas a base de uno o más PCM y de un componente de soporte polimérico se designarán como formulaciones de PCM y polímeros.

Como unos PCM se emplean de manera preferente unas parafinas, pero también unos dialquil-éteres de cadena larga, unos alcoholes alquílicos de cadena larga y unas ceras de PE de bajo peso molecular, altamente cristalinas. Un problema fundamental que se plantea en el caso de la utilización de una parafina consiste en que ésta, al plastificarla o respectivamente fundirla, se calienta fuertemente, y después de su salida desde una tobera de extrusión y de la disminución de presión que está vinculada con ella, se evapora y forma burbujas. La formación de burbujas causa ciertos defectos en el cuerpo moldeado extrudido. En el caso de la hilatura de masas fundidas de fibras, esto conduce al desgarramiento o respectivamente a la rotura de filamentos. Por lo demás, es conocido que unos cuerpos moldeados producidos a partir de unas formulaciones de PCM y polímeros, tales como unos granulados, unas láminas, unas planchas, etc., al sobrepasar la temperatura de transición de fases ponen en libertad a un PCM licuado (de manera preferida a una parafina) . Este proceso es designado en los sectores especializados también como "exudación", y ha de ser atribuido a unos depósitos de PCM próximos a la superficie. Unos PCM, tales como unas parafinas, son miscibles malamente, o no lo son de ninguna manera, con un gran número de polímeros. Mediante una plastificación o respectivamente una fusión y una cizalladura mecánica, es sin embargo posible emulsionar una parafina en un componente de soporte polimérico. En una tal emulsión de masa fundida, la parafina se presenta en forma de inclusiones o respectivamente dominios a modo de gotitas. Las gotitas de un PCM

o de una parafina se encuentran también en los cuerpos moldeados que se han producido a partir de una masa fundida. Si la superficie del cuerpo moldeado tiene unos defectos debidos a la producción o al uso, tales como unos desgarramientos o unas roturas, entonces, al sobrepasarse la temperatura de cambio de fases, un PCM licuado puede salir a partir de unas gotitas que están situadas por debajo de la superficie y ser entregado al entorno.

El documento de patente de los EE.UU. US 5885475 describe la producción de unas fibras de poliolefinas hiladas a partir de masas fundidas, que como material de cambio de fases contienen hasta 60 % en peso de unos hidrocarburos cristalinos no encapsulados, tales como una parafina. Con el fin de fijar a la parafina en la fibra y de evitar una exudación, a la masa fundida o respectivamente a la mezcla preparada se le añaden unas partículas de sílice en una proporción cuantitativa de 7 a 16 % en peso.

Los documentos US 4737537 y US 4908166 se refieren a la producción de unas formulaciones de PCM y polietileno que están reticuladas químicamente, con el fin de realizar unos más altos grados de relleno con el componente PCM en la matriz polimérica. Tales formulaciones de PCM y polietileno, reticuladas químicamente, no son apropiadas sin embargo para la producción de fibras mediante unos convencionales procesos de hilatura a partir de unas masas fundidas, puesto que, a causa de la reticulación que se inicia y establece ya al plastificar o fundir y de la elevación de la viscosidad que está vinculada con ella, se tiene que disminuir la velocidad de hilatura a un valor que no hace posible un uso rentable.

En el documento de solicitud de patente alemana DE 43 36 097 A1 se divulga un procedimiento para la producción de unos hilos monofilamentosos a partir de unos polímeros que forman hilos mediante una hilatura de masa fundidas. Como polímeros que forman hilos se mencionan, entre otros, unas poliamidas, unos poliésteres, unos polietilenos, unos polipropilenos y unos poli (acrilonitrilos) . Directamente después de la salida desde la cabeza de hilatura, los monofilamentos se pueden someter a soplado y enfriamiento con aire. Ellos atraviesan después de esto a un baño de un material líquido, que tiene una temperatura situada en el intervalo de -10 a + 150 ºC. Para la producción de unas fibras poliméricas que contienen PCM este procedimiento es poco apropiado, puesto que éstas no tienen prácticamente ninguna resistencia a la tracción en el estado termoplástico caliente, lo cual las hace desgarrarse y romperse bajo su propio peso inmediatamente a partir de la tobera de hilatura.

Por lo demás, se conocen unos denominados procedimientos de hilatura de masas fundidas de dos componentes, en cuyos casos la tobera de extrusión tiene dos zonas, de tal manera que se extrude una fibra con dos filamentos o respectivamente zonas constituidas a base de diferentes materiales, que se han delimitado espacialmente entre sí. Unos procedimientos... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la producción de unos cuerpos moldeados a modo de fibras o láminas a partir de una mezcla plastificada que, referido a su peso, se compone a base de 60 a 10 % en peso de un componente de soporte y de 40 a 90 % en peso de un material de cambio de fases, realizándose que, referido al peso de la mezcla plastificada, el componente de soporte contiene de 5 a 20 % en peso de un polímero o de una mezcla preparada de polímeros que se escogen entre el conjunto formado por un LDPE, un HDPE, un PMMA, un policarbonato y unas mezclas de éstos, de 5 a 20 % en peso de un copolímero de bloques de estireno y de 0 a 20 % en peso de uno o más aditivos, y que el material de cambio de fases se escoge entre el conjunto que comprende unas parafinas naturales y sintéticas, unos dialquil-éteres de cadena larga, unos alcoholes alquílicos de cadena larga, unas ceras de PE altamente cristalinas, un poli (etilenglicol) y unas mezclas de éstos/éstas y la mezcla plastificada se extrude con una temperatura de 130 a 220 ºC a través de una tobera de extrusión para formar unos cuerpos moldeados a modo de fibras o láminas, caracterizado por que los cuerpos moldeados se enfrían bruscamente a una temperatura comprendida en el intervalo de 10 a 80 ºC dentro de un intervalo de tiempo de 0, 05 a 4 s después de la salida desde la tobera de extrusión.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que los cuerpos moldeados se enfrían bruscamente a una temperatura comprendida en el intervalo de 10 a 60 ºC, de manera preferida de 15 a 40 ºC, y en particular de 15 a 25 ºC.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que la mezcla plastificada constituida a base de un componente de soporte y un material de cambio de fases se extrude con una temperatura de 130 a 220 ºC, de manera preferida de 160 a 200 ºC.

4. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 3, caracterizado por que los cuerpos moldeados se enfrían bruscamente con una velocidad media de enfriamiento de 60 a 600 ºK/s, de manera preferida de 80 a 300 ºK/s y en particular de 120 a 200 ºK/s.

5. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 4, caracterizado por que se dispone previamente el componente de soporte como una mezcla preparada de polvos con un tamaño de granos más pequeño o igual que 2 mm y se mezcla y plastifica en un dispositivo plastificador; y el material de cambio de fases se aporta al dispositivo plastificador en una forma líquida con una temperatura situada en el intervalo de 50 a 130 ºC y se mezcla con el componente de soporte plastificado durante un intervalo de tiempo de 2, 5 a 10 min.

6. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 5, caracterizado por que los cuerpos moldeados son cargados con un fluido de enfriamiento para realizar el enfriamiento brusco, en particular por que los cuerpos moldeados se conducen a través de un baño de agua, que eventualmente contiene unos agentes tensioactivos en una concentración de 0, 1 a 3 g/l.

7. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 6, caracterizado por que los cuerpos moldeados, después de la salida desde la tobera de extrusión y antes del enfriamiento brusco se conducen a través de una rendija de aire con una longitud de 0, 5 a 10 cm, de manera preferida de 1 a 5 cm.

8. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 7, caracterizado por que los cuerpos moldeados se retiran desde la tobera de extrusión con una velocidad de 5 a 50 m/min, de manera preferida de 10 a 30 m/min.

9. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 8, caracterizado por que los cuerpos moldeados, después de la salida desde la tobera de extrusión, se estiran con un factor de estiramiento de 1, 1 a 2.

10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que los cuerpos moldeados se estiran posteriormente con un factor de estiramiento de 2 a 12.

11. Cuerpo moldeado que, referido a su peso, se compone de 60 a 10 % en peso de un componente de soporte y de 40 a 90 % en peso de un material de cambio de fases, realizándose que, referido al peso del cuerpo moldeado, el componente de soporte contiene de 5 a 20 % en peso de un polímero o de una mezcla preparada de polímeros escogidos entre el conjunto formado por un LDPE, un HDPE, un PMMA, un policarbonato y unas mezclas de éstos/éstas, de 5 a 20 % en peso de un copolímero de bloques de estireno y de 0 a 20 % en peso de uno o más aditivos, y que el material de cambio de fase se escoge entre el conjunto que comprende unas parafinas naturales y sintéticas, un poli (alquilenglicol) y unas mezclas de éstos/éstas, caracterizado por que el cuerpo moldeado es una fibra con una finura de 5 a 70 tex, un alargamiento remanente de 5 a 100 % y una fuerza de rotura referida a la finura de 7 a 15 cN/tex, o una lámina con un espesor de 100 a 1.000 µm, un alargamiento remanente de 10 a 100 % y una resistencia a la rotura de 50 a 200 N/mm2, y a la temperatura de transición de fases del material de cambio de fases tiene una capacidad calorífica de 70 a 270 J/g.

12. Cuerpo moldeado de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado por que el material de cambio de fases tiene una temperatura de transición de fases que está comprendida en el intervalo de 30 a + 135 ºC.

13. Cuerpo moldeado de acuerdo con la reivindicación 11 ó 12, caracterizado por que el copolímero de bloques de estireno es un copolímero de dos o tres bloques y comprende unos componentes poliméricos primero y segundo A y

B y opcionalmente un tercer componente polimérico C, siendo A estireno y estando escogidos B y C entre etileno, butadieno, butileno, isopreno y propileno.

14. Cuerpo moldeado de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 11 hasta 13, caracterizado por que el copolímero de bloques de estireno se escoge entre uno de SB (estireno -butadieno) , uno de SBS (estireno butadieno -estireno) , uno de SIS (estireno -isopreno -estireno) , uno de SEBS (estireno -etileno -butileno -estireno) , uno de SEPS (estireno -etileno -propileno -estireno) y uno de SEEPS (estireno -poli- (isopreno y butadieno) estireno) .

15. Cuerpo moldeado de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 11 hasta 14, caracterizado por que él contiene como aditivo un material de tamaño a nanoescala, en particular unos nanotubos de carbono.

16. Cuerpo moldeado de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado por que él se produce de acuerdo con un 15 procedimiento según las reivindicaciones 1 hasta 10.


 

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