BR112020004801A2

BR112020004801A2 - elemento isolante em formato de painel para espaços de isolamento térmico e seu método de produção

Info

Publication number: BR112020004801A2
Application number: BR112020004801-1A
Authority: BR
Inventors: Nico Ros
Original assignee: Rep Ip Ag
Priority date: 2017-09-12
Filing date: 2018-09-12
Publication date: 2020-09-24
Also published as: CA3075712A1; US20200247083A1; EP3682066B1; EP3682066A1; US11787147B2; AT520524A4; WO2019053601A1; AT520524B1; CN111655947A

Abstract

Trata-se de um elemento isolante para espaços de isolamento térmico, que compreende uma pluralidade de células fechadas, nas quais um primeiro e um segundo grupo de células fechadas são formados pelas primeiras e segundas reentrâncias (2,2?) em um primeiro e um segundo elemento plano (1,1?) e o primeiro e segundo elemento planos (1,1?) formam primeiras e segundas regiões de conexão entre reentrâncias (2, 2?) adjacentes às bordas (32, 32?) das aberturas (3, 3?), às quais respectivamente um elemento de cobertura plano (14,14?) que fecha as aberturas (3,3?) de uma pluralidade de primeiras reentrâncias (2) é ligado em um lado frontal do primeiro elemento plano (1,1?). De acordo com a invenção, as segundas reentrâncias (2?) estão dispostas entre as primeiras reentrâncias (2) em um lado posterior do primeiro elemento plano (1) e as primeiras reentrâncias (2) estão dispostas entre as segundas reentrâncias (2?) em um lado posterior do segundo elemento plano (1?) de tal modo que o espaço remanescente das primeiras e segundas reentrâncias (2,2?) entre o primeiro e segundo elemento planos (1,1?) seja menos de 50% do espaço cercado pelas primeiras e segundas reentrâncias (2,2?).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “ELEMENTO ISOLANTE EM

FORMATO DE PAINEL PARA ESPAÇOS DE ISOLAMENTO TÉRMICO E SEU MÉTODO DE PRODUÇÃO”

[001] A invenção se refere a um elemento isolante para espaços de isolamento térmico, que compreende uma pluralidade de células fechadas, em que um primeiro grupo de células fechadas é formado por primeiras reentrâncias em um primeiro elemento plano, e o primeiro elemento plano entre as bordas das aberturas de reentrâncias adjacentes forma primeiras regiões de conexão à quais um primeiro elemento de cobertura plano que fecha as aberturas de uma pluralidade de primeiras reentrâncias é materialmente ligado em um lado frontal do primeiro elemento plano.

[002] A invenção adicionalmente se refere a um método para produzir tal elemento isolante.

[003] Na indústria de construção, medidas de isolamento eficientes e econômicas são procuradas. Empenha-se em fornecer uma alta proteção contra o calor e frio por uma camada isolante o mais fino possível e em custo o mais baixo possível. O propósito de isolamento é minimizar os três mecanismos de transferência de calor, ou seja, condução, convecção e radiação. Para esse fim, um elemento central que conduz mal o calor é usado em isolamentos convencionais. Além disso, tentativas foram feitas para minimizar introdução de calor por radiação que usam revestimentos adequados para o material do núcleo. Espumas à base de poliestireno ou poliuretano são usadas como materiais de núcleo que têm baixos coeficientes de condutividade térmica. Esses materiais isolantes atingem coeficientes de condutividade térmica de até 22 mW/mK e são econômicos conforme comparados a materiais isolantes de alto desempenho (<20 mW/mK). Isolantes de poliuretano são, inclusive, fáceis de manipular e simples de usar. Entretanto, eles não podem ser produzidos a partir de materiais reciclados nem podem ser reciclados devido aos plásticos de consolidação a quente usados. Diferentes de outros isolamentos, isolantes de poliestireno ou poliuretano espumados, além disso, ocupam substancialmente mais espaço, que algumas vezes constitui um critério de exclusão.

[004] Existem, além disso, diversos isolamentos de alto desempenho que tentam minimizar o coeficiente de condutividade térmica para economizar espaço. Esses compreendem, por exemplo, painéis a vácuo e aerogéis. As vantagens de tais isolantes são seus baixos coeficientes de condutividade térmica de 5 mW/mK ou menos. Painéis a vácuo oferecem excelente proteção contra condução térmica, ainda que tais isolantes envolvam as grandes desvantagens de altos custos e pouca exequibilidade. Além disso, painéis a vácuo, devido às películas de alta densidade nas articulações, têm diversos pontos fracos, que deterioram o valor geral do efeito isolante. Um problema adicional é suas vidas úteis. Ademais, painéis a vácuo envolvem o risco do vácuo do painel interior ser perdido por um corte pequeno. O valor isolante irá então imediatamente declinar por um múltiplo. Além das desvantagens no processamento e o risco de dano, painéis a vácuo são comparativamente caros.

[005] Conforme comparado a painéis a vácuo, aerogéis mostram exequibilidade consideravelmente melhor. Ainda, seus valores isolantes de cerca de 17 mW/mK é substancialmente menos eficiente do que aquele de painéis a vácuo. Além dos valores isolantes menos eficientes, a principal desvantagem de aerogéis é que eles têm altos custos de produção.

[006] Elementos isolantes em formato de painel que compreendem uma pluralidade de células fechadas na forma de um elemento de estrutura alveolar tornaram-se conhecidos a partir do documento de patente no WO 2011/032299 A1 documento de patente no WO 2012/142639 A1. Eles oferecem a vantagem de uma produção rentável do elemento de estrutura alveolar a partir de fibras de polímero, em que reentrâncias nas películas de polímero são obtidas por estampagem a fundo e as reentrâncias podem ser fechadas pela aplicação de uma película de polímero adicional. As células formadas pelas reentrâncias fechadas podem ser preenchidas com gás que tem um baixo coeficiente de condutividade térmica. Ademais, transferência de calor pode ser reduzida por aplicação de uma camada de metal refletor com uma baixa emissividade térmica. O dito elemento isolante oferece propriedades isolantes aceitáveis, ainda que o grau de utilização em relação ao preenchimento de gás celular seja baixo por causa do projeto tal que uma porção do volume do elemento isolante possa ser preenchida com um gás que tem um baixo coeficiente de condutividade térmica. Adicionalmente, um revestimento de metal em ambos os lados é necessário.

[007] A presente invenção, desse modo, visa aprimorar um elemento isolante que compreende uma pluralidade de células fechadas para o efeito que as propriedades isolantes possam ser aprimoradas e a produção possa ser simplificada e realizada em uma maneira rentável, em que produção a partir de matérias reciclados deve ser praticável. Ademais, preferencialmente todos os três mecanismos de transferência de calor devem ser levados em consideração para reduzir transferência de calor por condução, convecção e radiação.

[008] Para solucionar esse objetivo, a invenção em um elemento isolante do tipo inicialmente definido substancialmente desde que um segundo grupo de células fechadas é fornecida, que é formada por segundas reentrâncias em um segundo elemento plano, e o segundo elemento plano entre as bordas das aberturas de reentrâncias adjacentes formam segundas regiões de conexão às quais um segundo elemento de cobertura plano que fecha as aberturas de uma pluralidade de segundas reentrâncias é materialmente ligado em um lado frontal do segundo elemento plano, em que as segundas reentrâncias são fornecidas em um lado posterior do primeiro elemento plano entre as primeiras reentrâncias, e as primeiras reentrâncias são fornecidas em um lado posterior do segundo elemento plano entre as segundas reentrâncias, para que o volume que permanece livre de primeiras e segundas reentrâncias entre o primeiro e segundo elementos planos seja menos de 50%, preferencialmente menos de 40%, preferencialmente menos de 30%, preferencialmente menos de 20%, preferencialmente menos de 10%, em particular menos de 5%, do volume cercado pelas primeiras e segundas reentrâncias juntas.

[009] Portanto, pelo menos um primeiro e um segundo grupo de células são fornecidos, que são respectivamente formados por reentrâncias em um primeiro e um segundo elemento plano para permitir produção em uma maneira simples e rentável,

baseado em um elemento achatado, em particular planar ou plano, tal como uma película ou lâmina metálica. Cada célula fechada é formada por uma respectiva reentrância fechada pelo elemento de cobertura plano. Assim, apenas uma reentrância no primeiro e no segundo elementos planos, e um elemento de cobertura plano associado para fechar as reentrâncias, são necessários para produzir uma célula fechada. Visto que as células do primeiro grupo e as células do segundo grupo são formadas independentemente uma da outra, as células do primeiro grupo e as células do segundo grupo podem ser produzidas separadamente uma da outra, o que, em particular, oferece a vantagem que preenchimento possível das células com um gás pode ser realizado em uma maneira substancialmente mais simples durante a produção separada.

[010] A montagem do elemento que compreende o primeiro grupo de células e o segundo grupo de células, devido ao projeto, é efetuada em uma etapa separada, ou seja, após a produção das células fechadas, em que a disposição mútua das primeiras e segundas reentrâncias acontece de tal maneira que os elementos planos se encaram por seus lados posteriores para que as primeiras reentrâncias sejam colocadas entre as segundas reentrâncias e vice-versa. O lado deitado oposto ao lado frontal, do primeiro e segundo elementos, respectivamente, é indicado pelo lado posterior. O lado frontal é o lado do elemento plano, no qual as reentrâncias originalmente abertas são fechadas por meio do elemento de cobertura plano. O lado posterior é o lado do elemento plano, no qual as reentrâncias projetam a partir do plano do elemento plano.

[011] A moldagem das primeiras e segundas reentrâncias é configurada de tal modo que as células fechadas do primeiro grupo e as células fechadas do segundo grupo ocupem uma porção tão grande quanto possível do volume presente entre os elementos planos, ou que uma porção tão pequena quanto possível desse volume permaneça livre. Quando o primeiro e o segundo elementos planos estão dispostos em paralelo um com o outro, o volume presente entre os elementos planos será obtido pela multiplicação da extensão de superfície do primeiro e segundo elementos planos

(em que essas superfícies não exatamente cobrem uma a outra, apenas a superfície sobreposta será usada) pela distância normal entre o primeiro e segundo elementos planos.

[012] Em relação a isso, é, em particular, fornecido que o volume que permanece livre de primeiras e segundas reentrâncias, entre o primeiro e segundo elementos planos é menos de 50%, preferencialmente menos de 40%, preferencialmente menos de 30%, preferencialmente menos de 20%, preferencialmente menos de 10%, em particular menos de 5%, do volume cercado pelas primeiras e segundas reentrâncias juntas. Isso tem o efeito que a porção do volume que pode ser preenchida com um gás que tem um baixo coeficiente de condutividade térmica pode ser preenchida para otimizar o efeito isolante. Por contraste, nas configurações com células alveolares, de acordo com o documento de patente no WO 2011/032299 A1 e documento de patente no WO 2012/142639 A1, pelo menos 1/3 do volume total é ocupado por células que não são pré-fabricadas e, desse modo, são apenas difíceis para preencher com um gás.

[013] A produção do elemento isolante, de acordo com a invenção, pode ser realizada em uma maneira particularmente rentável, se, como em correspondência com uma configuração preferencial, o primeiro e/ou o segundo elementos planos, e opcionalmente o primeiro e/ou o segundo elementos de cobertura planos, são formados por uma película de polímero, preferencialmente de polietileno, tereftalato de polietileno, poliestireno ou PVC, sendo que a dita película preferencialmente tem uma espessura de 0,01 mm a 1 mm. Películas adequadas de polímeros estão disponíveis a preços razoáveis e podem também ser recuperadas de materiais reciclados.

[014] De acordo com uma configuração preferencial, é fornecido que as primeiras e/ou as segundas reentrâncias são obtidas a partir do primeiro elemento plano e/ou do primeiro elemento de cobertura plano, respectivamente.

[015] Em relação à configuração das reentrâncias, pode ser fornecido que as segundas reentrâncias compreendem, cada uma, uma base, uma base e paredes que conectam a base à borda da abertura, em que as segundas reentrâncias estão dispostas em um lado posterior do primeiro elemento plano de tal maneira que as bases das segundas reentrâncias nas primeiras regiões de conexão entram em contato com a mesma. Na região de contato, ligação de material pode ser implementada, por exemplo, por colagem ou soldagem, em particular soldagem ultrassônica.

[016] Uma otimização do efeito isolante será atingida na qual a porção do primeiro elemento plano é minimizada na primeira região de conexão que não margeia com uma célula fechada. Para esse fim, é preferencialmente fornecido que a soma das bases das segundas reentrâncias corresponde a pelo menos 70%, preferencialmente pelo menos 80%, preferencialmente pelo menos 90%, em particular pelo menos 95%, da soma das áreas de superfície das primeiras regiões de conexão.

[017] Em relação às primeiras reentrâncias, é preferencialmente fornecido que cada uma compreende uma base, uma abertura e paredes que conectam a base à borda da abertura, em que as primeiras reentrâncias estão dispostas em um lado posterior do segundo elemento plano de tal maneira que as bases das primeiras reentrâncias nas segundas regiões de conexão entram em contato com a mesma. Na região de contato, ligação de material pode ser implementada, por exemplo, por colagem ou soldagem, em particular soldagem ultrassônica.

[018] A soma das bases das primeiras reentrâncias preferencialmente corresponde a pelo menos 70%, preferencialmente pelo menos 80%, preferencialmente pelo menos 90%, em particular pelo menos 95%, da soma das áreas de superfície das segundas regiões de conexão.

[019] De acordo com uma configuração preferencial, por primeiras regiões de conexão a área de superfície total livre de primeiras reentrâncias, do primeiro elemento plano deve ser entendido, e por segundas regiões de conexão a área de superfície total livre de segundas reentrâncias, do segundo elemento plano deve ser entendido.

[020] Para minimizar a porção livre de células fechadas do volume, é preferencialmente fornecido que as paredes das primeiras reentrâncias e as paredes das segundas reentrâncias estejam dispostas em paralelo ou deitadas em pilar plano uma com a outra.

[021] O elemento isolante, de acordo com a invenção, é preferencialmente projetado como um painel rígido autossustentável, que pode, por exemplo, ser usado para propósitos de construção para ligação de espaços.

[022] Um formato paralelepipédico do elemento isolante será preferencialmente atingido em que o primeiro e segundo elementos de cobertura planos se estendem em paralelo um com o outro e, em particular, são projetados de modo plano. Nesse exemplo, as bases das primeiras e/ou segundas reentrâncias preferencialmente se estendem em paralelo com o plano do elemento plano associado.

[023] Uma disposição particularmente vantajosa das reentrâncias irá resultar, se as primeiras e/ou segundas reentrâncias estiverem dispostas em um raster que compreende uma pluralidade de fileiras e colunas de reentrâncias, sendo que as fileiras e colunas se estendem de modo transversal uma para a outra, em particular em um ângulo de 90°. Uma disposição que economiza espaço irá preferencialmente resultar, se as aberturas das primeiras e/ou segundas reentrâncias forem projetadas para serem retangulares, em particular quadradas.

[024] No exemplo da disposição mencionada das reentrâncias em um raster, regiões de conexão em formato de tira, em particular uma grade de regiões de conexão em formato de tira que se estende de modo transversal, em particular em um ângulo de 90°, em relação uma à outra irá resultar vantajosamente entre as reentrâncias.

[025] Seguindo a geometria em formato de grade das regiões de conexão, um projeto otimizado das reentrâncias fornece que as bases das primeiras e/ou segundas reentrâncias são em formato de cruz e as primeiras reentrâncias são dispostas de tal modo que a base em formato de cruz, por seu ponto de interseção, repousa no ponto de interseção de duas regiões de conexão em formato de tira.

[026] Isso permite uma configuração na qual as primeiras e as segundas reentrâncias têm o mesmo formato tridimensional, de modo que especialmente simplifica suas produções.

[027] Uma configuração vantajosa em relação a isso fornece que o lado posterior de uma pluralidade de primeiras reentrâncias representa uma forma negativa para pelo menos um segundo recesso. As segundas reentrâncias consequentemente encaixam exatamente entre as primeiras reentrâncias, com uma porção muito pequena do volume total livre de células fechadas de modo que permanece no melhor.

[028] Em uma maneira vantajosa, em particular com uma vista para maximizar a trajetória que deve ser percorrida pela energia térmica introduzida através de condução térmica, as paredes das primeiras e/ou segundas reentrâncias se estendem, cada uma, de modo oblíquo para a borda mais próxima, a partir da base em formato de cruz.

[029] Conforme já indicado acima, condução térmica pode também ser minimizada em que as células são preenchidas com um gás, preferencialmente um gás que tem um coeficiente de condutividade térmica de <0,026 W/mK, preferencialmente <0,17 W/mK, preferencialmente <0,009 W/mK, preferencialmente <0,0055 W/mK, tal como CO2, nitrogênio ou um gás nobre, em particular argônio, xenônio, criptônio ou misturas dos mesmos.

[030] Se, como em correspondência com um desenvolvimento preferencial adicional da invenção, o gás na célula (ou células) estiver sob pressão subatmosférica, em particular sob uma pressão de 100 a 700 mbar, os custos do preenchimento de gás nobre podem ser reduzidos a uma fração ao diminuir a pressão do gás para tornar um material isolante com um preenchimento de gás nobre acessível na indústria de construção para outros propósitos. Em uma faixa de pressão na qual qualquer isolamento a vácuo perde sua eficiência, a eficiência do isolamento do gás em pressão negativa, entretanto, será retida para garantir uma vida útil substancialmente mais longa apesar do influxo de ar.

[031] Em relação a isso, é preferencialmente fornecido que as células são substancialmente projetadas para serem compactas a gás.

[032] O isolamento térmico pode preferencialmente também ser aprimorado em que as células são preenchidas com armazenamentos de calor latente. Um armazenamento de calor latente é um dispositivo que é capaz de armazenar energia térmica de modo latente, a uma perda baixa, com muitos ciclos de repetição, e por longos períodos de tempo. Para esse fim, materiais de mudança de fase (PCMs) são usados, cujos calor de fusão latente, calor de solubilização ou calor de absorção são substancialmente superiores do que o calor que eles são capazes de armazenar devido às suas capacidades térmicas específicas normais (sem o efeito de mudança de fase). Armazenamentos de calor latente funcionar ao utilizar a entalpia de mudanças de condição de termodinâmica reversível em um meio de armazenamento, por exemplo, a fase de transição sólido a líquido. A utilização da transição de fase de sólido para líquido é o princípio mais usado nesse contexto.

[033] Para minimizar a transferência de calor por radiação térmica, é preferencialmente fornecido que o primeiro e/ou o segundo elementos planos, e opcionalmente o primeiro e/ou o segundo elementos de cobertura planos, em pelo menos um lado compreende um revestimento, preferencialmente um revestimento metálico e, em particular, compacto a gás, preferencialmente um revestimento com uma emissividade de <0,5, preferencialmente <0,2, particular e preferencialmente <0,04, tal como um revestimento de alumínio.

[034] Nessa conexão, será feito se o revestimento for aplicado nos lados internos das células.

[035] De acordo com uma configuração preferencial, o revestimento tem uma espessura de camada de <80 nm, preferencialmente <50 nm. Devido à pequena espessura de camada, é possível combinar a vantagem de baixa condutividade térmica, por exemplo, de polímeros do elemento plano, com camadas de metal compactas a gás na faixa de nanômetro de tal modo que o material isolante irá refletir raios de calor até um ponto considerável e, ao mesmo tempo, é preferencialmente compacto a gás, ainda que a natureza da camada de metal seja tal que sua condução térmica seja reduzida a um mínimo. Revestimentos metálicos em elemento isolantes são problemáticos por causa de suas elevadas condutividades térmicas, de modo que envolvem o risco de anular pelo menor parcialmente as vantagens da baixa condutividade térmica do elemento transportador pela alta condutividade do revestimento metálico. No contexto da presente invenção, tornou-se possível reduzir consideravelmente a emissividade da radiação de calor (a partir de preferencialmente <0,1), otimizar a impermeabilidade aos gases, e ao mesmo tempo minimizar a condução térmica através do revestimento metálico devido à espessura de camada extremamente pequena de <80 nm, em particular <50 nm. Adicionalmente, a morfologia, em particular na zona de transição entre o substrato de polímero e o revestimento de metal, torna a transferência de calor entre o revestimento de metal e o elemento transportador difícil.

[036] Um desenvolvimento adicional preferencial fornece que o revestimento é compreendido de prata. Apesar de prata ter uma condutividade térmica extremamente alta (429 Wm-1K-1) para que uma espessura de camada tão pequena quanto possível de preferencialmente abaixo de 50 nm seja de importância particular, ela é caracterizada por uma alta resistência a oxidação, uma elevada impermeabilidade a gases propriedades antibacterianas.

[037] É particularmente preferencial se o revestimento é aplicado por deposição por pulverização. Um alto rendimento de pulverização é na verdade observado especialmente com prata. Pulverização no contexto da invenção é de vantagem particular, visto que uma alta qualidade de camada já é habilitada com camadas muito finas e a formação de uma camada limite em polímeros é possível. Pulverização (pulverização catódica) é um processo físico pelo qual átomos são dissolvidos de um corpo sólido (alvo) por bombardeamento com íons ricos em energia (principalmente íons de gás nobre), de modo que passam para a fase de gás. Durante a deposição por pulverização, um substrato é abordado para o alvo de tal modo que os átomos expelidos irão condensar e ser capazes de formar uma camada no mesmo. Deposição por pulverização é desse modo uma técnica de revestimento à base de alto vácuo para o grupo de processos de PVD, que é conhecido por pessoas versadas na técnica e não precisam ser explicados em mais detalhe aqui.

[038] O primeiro e o segundo elementos de cobertura planos, que são preferencialmente, cada um, formados por uma película de polímero, podem ser projetados para serem planos e não estruturados como já mencionado acima, ou podem até mesmo compreender uma estrutura. O primeiro e/ou o segundo elementos de cobertura planos podem, em particular, compreender reentrâncias que, junto com as reentrâncias do elemento plano ao qual o elemento de cobertura plano é conectado, define células fechadas. Uma configuração preferencial em relação a isso fornece que o primeiro e/ou o segundo elemento de cobertura plano compreende uma pluralidade de terceiras e quartas reentrâncias, respectivamente, que são projetadas para ser invertidas espelhadas em relação às primeiras e segundas reentrâncias, respectivamente, em que o primeiro e/ou segundo elementos de cobertura planos entre as bordas das aberturas de terceiras e/ou quartas reentrâncias adjacentes forma terceira e/ou quarta regiões de conexão, sendo que a primeira e terceira, e a segunda e quarta, regiões de conexão são materialmente ligadas uma à outra.

[039] A estrutura, de acordo com a invenção, do primeiro elemento plano e do segundo elemento plano com seus elementos de cobertura planos associados forma uma camada do elemento isolante. O elemento isolante pode ser compreendido dessa camada como uma única camada, ou o elemento isolante pode ser montado de duas ou mais de tais camadas sobrepostas, de modo que permite a realização de diferente espessura em uma maneira simples.

[040] O elemento isolante, de acordo com a invenção, é vantajosamente projetado como um painel, em que diversos painéis podem ser montados para formar um recipiente isolante se, como em correspondência com um desenvolvimento adicional preferencial, os elementos isolantes são autossustentáveis. Os painéis podem, entretanto, também ser usados como revestimentos internos ou revestimentos externos de recipientes existentes. Os painéis preferencialmente compreendem elementos de conexão em suas bordas para permitir a interconexão de painéis adjacentes em uma maneira simples. Eles podem, por exemplo, incluir elementos de conexão de bloqueio efetivo tais como perfis para produção de conexão do tipo macho e fêmea.

[041] Basicamente, os elementos isolantes, de acordo com a invenção, são adequados tanto para isolamento de uma atmosfera interna fria de um ambiente mais quente quanto para isolamento de uma atmosfera interna mais quente de um ambiente frio.

[042] A invenção adicionalmente se refere a um método vantajoso para produção de um elemento isolante, no qual um elemento plano é aquecido, estampado a fundo para formar reentrâncias, e as reentrâncias são fechadas por um elemento de cobertura plano para formar células fechadas, em que o elemento plano é guiado sobre um primeiro rolo, que compreende formas negativas das reentrâncias, para estampamento a fundo das reentrâncias, e o elemento de cobertura plano é guiado sobre um segundo rolo cujo eixo geométrico se estende em paralelo com o eixo geométrico de rotação do primeiro rolo de tal modo que o elemento plano estampado a fundo e o elemento de cobertura plano são pressionados um no outro no intervalo entre o primeiro e segundo rolos e materialmente conectados um ao outro. Dois elementos obtidos de tal maneira são encaixados um no outro para obter o elemento isolante, de acordo com a invenção.

[043] Um controle de processo preferencial fornece que ligação de material do elemento plano estampado a fundo para o elemento de cobertura plano é efetuada por colagem ou soldagem, em particular soldagem ultrassônica.

[044] Um controle de processo adicional preferencial fornece que um gás é abastecido para o vão entre o primeiro e segundo rolos, cujo gás é conduzido para as reentrâncias antes de fechar as reentrâncias.

[045] Um controle de processo preferencial fornece que o elemento de cobertura plano é aquecido e, para formar reentrâncias, é guiado sobre o segundo rolo, que compreende formas negativas das reentrâncias.

[046] Um controle de processo adicional preferencial fornece que o elemento plano e/ou o elemento de cobertura plano compreende um revestimento, e o elemento plano e o elemento de cobertura plano são respectivamente abastecidos para o primeiro e segundo rolos de tal maneira que o revestimento está disposto no lado voltado para o outro elemento.

[047] A seguir, a invenção será explicada em mais detalhe por meio de modalidades esquematicamente exemplificativas ilustradas no desenho. Nisso, a Figura 1 ilustra um primeiro elemento plano com reentrâncias do lado posterior; a Figura 2 mostra um segundo elemento plano com reentrâncias do lado frontal; a Figura 3 é uma vista detalhada da disposição de uma primeira reentrância entre duas segundas reentrâncias; a Figura 4 é uma vista superior esquemática de um elemento plano; a Figura 5 representa um corte através do elemento 18 junto à linha V-V da Figura 2; a Figura 6 representa um corte através do elemento 17 junto à linha VI-VI da Figura 1; a Figura 7 é uma ilustração em corte que corresponde às Figuras 5 e 6, dos elementos 17 e 18 encaixados um no outro; a Figura 8 é um corte através do elemento 18 junto à linha VIII-VIII da Figura 2; a Figura 9 é um corte através do elemento 17 junto à linha IX-IX da Figura 1; a Figura 10 é uma ilustração em corte que corresponde às Figuras 8 e 9, dos elementos 17 e 18 encaixados um no outro; a Figura 11 é uma vista em corte em perspectiva do elemento isolante; a Figura 12 ilustra um primeiro elemento plano modificado com reentrâncias do lado posterior; a Figura 13 ilustra um segundo elemento plano modificado com reentrâncias do lado frontal; a Figura 14 é uma vista detalhada da disposição de uma primeira reentrância, de acordo com a Figura 13, entre duas segundas reentrâncias, de acordo com a Figura 12; a Figura 15 representa um corte através do elemento 30 junto à linha XV-XV da Figura 13; a Figura 16 representa um corte através do elemento 29 junto à linha XVI-XVI da Figura 12; a Figura 17 é uma ilustração em corte que corresponde às Figuras 15 e 16, dos elementos 29 e 30 encaixados um no outro; a Figura 18 ilustra um primeiro elemento plano modificado com reentrâncias do lado posterior; a Figura 19 ilustra um segundo elemento plano modificado com reentrâncias do lado frontal; a Figura 20 é uma vista detalhada da disposição de uma primeira reentrância, de acordo com a Figura 19 entre duas segundas reentrâncias, de acordo com a Figura 18; a Figura 21 representa um corte através do elemento 34 junto à linha XXI-XXI da Figura 19; a Figura 22 representa um corte através do elemento 33 junto à linha XXII-XXII da Figura 18; a Figura 23 é uma ilustração em corte que corresponde às Figuras 21 e 22, dos elementos 33 e 34 encaixados um no outro; a Figura 24 é uma ilustração esquemática de uma primeira variante de um método de produção; a Figura 25 é uma ilustração esquemática de uma segunda variante de um método de produção; a Figura 26 é uma ilustração esquemática de uma terceira variante de um método de produção; a Figura 27 é uma ilustração esquemática de uma quarta variante de um método de produção; e a Figura 28 é uma ilustração esquemática de uma quinta variante de um método de produção.

[048] As Figuras 1 a 10 ilustram uma primeira configuração de um elemento isolante, de acordo com a invenção. Na Figura 1, um primeiro elemento plano, que é, por exemplo, compreendido de uma película de polímero, é indicado por 1. O primeiro elemento plano 1 compreende uma pluralidade de primeiras reentrâncias 2 que projetam do primeiro elemento plano 1 no lado posterior do mesmo conforme ilustrado na Figura 1. As primeiras reentrâncias 2 formam, cada uma, uma abertura quadrada 3, conforme pode ser particularmente considerado a partir da ilustração do lado frontal do elemento identicamente estruturado 1’, de acordo com a Figura 2. As primeiras reentrâncias 2 estão dispostas em um raster, sendo que o raster compreende linhas que se estendem no sentido da seta 4 e colunas que se estendem no sentido da seta 5, que se estende em ângulos direitos relativos um ao outro.

[049] As primeiras reentrâncias 2 têm, cada uma, uma superfície inferior 6 na forma de uma cruz cujas barras, na projeção normal no primeiro elemento plano 1, cada uma conecta os centros de lados opostos da borda de uma abertura 3 e envolve um ângulo direito um com o outro. A superfície inferior 6 se estende em paralelo com a superfície do primeiro elemento plano 1. A superfície inferior em formato de cruz 6 é conectada à borda da abertura 3 em cada um dos quatro lados da reentrância 2 por meio de uma porção de teia 15 que se estende de modo perpendicular à superfície do primeiro elemento plano 1. As barras da superfície inferior 6 e as porções de teia 15 dividem a reentrância 2 em quatro quartos, cada um com uma planta baixa substancialmente quadrada. Em cada quarto, uma porção de parede 7, 8, 9 e 10 são respectivamente fornecidas para conectar a superfície inferior 6 à borda da abertura 3, sendo assim projetadas de modo correspondente oblíquo ou curvado. As porções de parede 7, 8, 9 e 10 compreendem, cada uma, uma linha reta 11 que conecta o ponto de interseção da superfície inferior em formato de cruz 6 com o ponto de aresta mais próximo da abertura quadrada 3.

[050] As primeiras reentrâncias 2 podem ser produzidas a partir do primeiro elemento plano 1 em uma maneira simples por estampagem a fundo.

[051] Entre as primeiras reentrâncias 2, o primeiro elemento plano 1 compreende primeiras regiões de conexão em formato de tira 12 e 13, uma pluralidade de primeiras regiões de conexão em formato de tira 12 e uma pluralidade de primeiras regiões de conexão em formato de tira 13 que formam uma grade. Nas primeiras regiões de conexão 12 e 13, um primeiro elemento de cobertura plano 14, que é não estruturado, ou seja, planar, na presente modalidade exemplificativa, é materialmente conectado ao primeiro elemento plano 1 para fechar as aberturas 3 das primeiras reentrâncias 1 e obter um primeiro grupo de células fechadas. Na ilustração, de acordo com a Figura 1, o primeiro elemento de cobertura plano 14 é, entretanto, mostrado no estado não conectado. Antes do fechamento, as reentrâncias 2 podem ser preenchidas com um gás que tem um coeficiente de condutividade térmica de <0,026 W/mK para obter células preenchidas de gás fechadas.

[052] A Figura 2 ilustra um segundo elemento plano 1’, que é fornecido com uma pluralidade de segundas reentrâncias 2’, em que a estrutura é idêntica à do primeiro elemento plano, referência então sendo feita à descrição acima enquanto usa os mesmos numerais de referência (suplementados por “’”). O segundo elemento plano 1’ compreende segundas regiões de conexão em formato de tira 12’ e 13’.

[053] A moldagem das reentrâncias 2, 2’ é fornecida de tal maneira que o elemento 17 mostrado na Figura 1 (e compreendido do primeiro elemento plano 1 ao qual o primeiro elemento de cobertura plano 14 está conectado) e o elemento 18 mostrado na Figura 2 (e compreendido do segundo elemento plano 1’ ao qual o segundo elemento de cobertura plano 14’ está conectado) se encaixam um no outro quando montados com seus lados posteriores voltados um para o outro. Ao fazer isso, cada uma das segundas reentrâncias 2’ repousa entre uma pluralidade de primeiras reentrâncias 2, e ao mesmo tempo cada uma das primeiras reentrâncias 2 repousa entre uma pluralidade de segundas reentrâncias 2’. Isso é esquematicamente ilustrado na Figura 3. É evidente que um segundo recesso 2’ ocupa completamente o espaço entre quatro primeiras reentrâncias 2 (das quais apenas duas são mostradas na Figura 3 em prol de brevidade). Para tornar isso possível, é considerado que a largura das barras da superfície inferior em formato de cruz 6 e a largura das regiões de conexão 12’ e 13’ são escolhidas para serem idênticas. A dita largura é preferencialmente entre 3 e 5 mm. Conforme ilustrado na Figura 3, tal moldagem garante que um volume máximo entre os planos de ligação paralelos do elemento isolante compreendido de elementos 17 e 18 seja ocupado por células fechadas que podem ser preenchidas com um gás. Na presente modalidade exemplificativa, apenas volumes relativamente pequenos permanecer livres, ou seja, o volume respectivo de um paralelepípedo com a base quadrada indicada por 19.

[054] A Figura 4 representa um recorte do elemento isolante composto de elementos 17 e 18 em vista plana, sendo que o contorno das primeiras reentrâncias 2 é ilustrado por linhas completas e sendo que o contorno das segundas reentrâncias 2’ é mostrado por linhas tracejadas.

[055] Na vista em corte, de acordo com a Figura 5, o elemento 18 é mostrado em um corte junto à linha V-V da Figura 2. Essa vista em corte apenas mostra a linha de corte apropriada, embora não as bordas e semelhantes que repousam atrás do plano de corte. O mesmo se aplica à vista em corte, de acordo com a Figura 6, que mostra o elemento 17 em um corte junto à linha VI-VI da Figura 1. Na Figura 7, as duas vistas em corte, de acordo com as Figuras 5 e 6, são combinadas de tal modo que extraem dos elementos 17 e 18 são representadas no estado montado, no qual as reentrâncias 2 e 2’ estão localizadas entre cada uma, conforme mostrado na Figura 3.

[056] As vistas em corte, de acordo com as Figuras 8, 9 e 10, correspondem às vistas em corte, de acordo com as Figuras 5, 6 e 7, respectivamente, embora os cortes sejam desviados, ou seja, juntos à linha VIII-VIII da Figura 2 para elemento 18 e juntos à linha IX-IX da Figura 1 para elemento 17. Nas Figuras 8 e 9, os elementos 17 e 18 são mostrados separadamente, na Figura 10 extratos dos elementos 17 e 18 são mostrados no estado montado, no qual as reentrâncias 2 e 2’ estão localizadas uma entre a outra, conforme mostrado na Figura 3. É evidente que as paredes 9 e 9’ assim como 10 e 10’ das reentrâncias 2 e 2’ repousam estreitamente adjacentes uma da outra, em particular repousam rente uma da outra, e o fundo 6 de cada primeira reentrância 2 repousa na segunda região de conexão 12’ do elemento 18 e, vice- versa, o fundo 6’ de cada segundo recesso 2’ repousa na primeira região de conexão 12 do elemento 17. Na região de repouso, a conexão pode ser implementada por meio de uma conexão de material, por exemplo, pode meio de um adesivo ou por soldagem.

[057] A Figura 11 representa uma configuração modificada de um elemento isolante no qual tanto o elemento 17 quanto o elemento 18 são, cada um, compreendidos de um elemento plano 1 e 1’, respectivamente, que é conectado a um elemento de cobertura plano 14 e 14’, respectivamente, que, como em contraste às configurações de acordo com as Figuras 1 a 10, não é plano, mas compreende reentrâncias espelhadas invertidas 20 e 20’, respectivamente.

[058] Em uma variante adicional (não ilustrada), um (único) elemento plano adicional pode estar disposto entre o elemento plano 1 e o elemento de cobertura plano 14 da Figura 11, cujo elemento plano adicional novamente divide em duas partes o espaço oco formado pelas reentrâncias espelhadas invertidas 2 e 20. Esse elemento plano adicional pode vantajosamente ser dotado de um revestimento de metal em um ou dois lados. Do mesmo modo, um (único) elemento plano adicional pode estar disposto entre o elemento plano 1’ e o elemento de cobertura plano 14’ da Figura 11, cujo elemento plano adicional novamente divide em duas partes o espaço oco formado pelas reentrâncias espelhadas invertidas 2’ e 20’.

[059] Nas Figuras 12 a 17, uma segunda configuração de um elemento isolante,

de acordo com a invenção, é ilustrada. Em oposição à primeira configuração, o formato das reentrâncias 2 e 2’ é diferente. Contudo, os numerais de referência usados nas Figuras 1 a 10 foram mantidos para partes idênticas.

[060] A partir das Figuras 12 e 13, é evidente que as reentrâncias 2 e 2’ formam, cada uma, uma abertura circular 3 e 3’, respectivamente, sendo que os elementos planos 1 e 1’ são novamente estruturados de modo idêntico. As primeiras reentrâncias 2 compreendem, cada uma, uma superfície inferior 6 na forma de uma cruz conexões ou bordas arredondadas ou em formato de quarto de círculo 32 entre as barras da cruz. A área de superfície livre de primeiras reentrâncias 2 entre as primeiras reentrâncias 2 do primeiro elemento plano 1 forma uma região de conexão 31 na qual o primeiro elemento de cobertura plano 14, que na presente modalidade exemplificativa é não estruturado, ou seja, planar, é materialmente conectado ao primeiro elemento plano 1 para fechar as aberturas 3 das primeiras reentrâncias 1 e obter um primeiro grupo de células fechadas. Na ilustração, de acordo com a Figura 12, o primeiro elemento de cobertura plano 14 é, entretanto, mostrado no estado desconectado. Antes do fechamento, as primeiras reentrâncias 2 podem ser preenchidas com um gás que tem um coeficiente de condutividade térmica de <0,026 W/mK para obter células fechadas preenchidas a gás.

[061] A moldagem das reentrâncias 2, 2’ é fornecida de tal maneira que o elemento 29 mostrado na Figura 12 (e compreendido do primeiro elemento plano 1 ao qual o primeiro elemento de cobertura plano 14 é conectado) e o elemento 30 mostrado na Figura 13 (e compreendido do segundo elemento plano 1’ ao qual o segundo elemento de cobertura plano 14’ é conectado) encaixam um no outro quando montados com seus lados posteriores voltados um para o outro. Ao fazer isso, cada uma das segundas reentrâncias 2’ repousa entre uma pluralidade de primeiras reentrâncias 2, e ao mesmo tempo cada uma das primeiras reentrâncias 2 repousa entre uma pluralidade de segundas reentrâncias 2’. Isso é esquematicamente ilustrado na Figura 14. É evidente que um segundo recesso 2’ ocupa completamente o espaço entre quatro primeiras reentrâncias 2 (das quais apenas duas são mostradas na Figura 14 em prol de brevidade). Para tornar isso possível, é considerado que o raio das bordas 32 é substancialmente idêntico com o raio da abertura circular 3’, e o raio das bordas 32’ é substancialmente idêntico com o raio da abertura circular 3. Nessa maneira, as bordas 32 do fundo 6 de quatro reentrâncias 2 juntas cercam, cada uma, uma região circular cujo tamanho corresponde à abertura 3’ de uma reentrância 2’. Entre as bordas perifericamente adjacentes 32, um intervalo ou região intermediária 19 é cada um fornecido, que é necessário para separar reentrâncias vizinhas 2 e 2’ e permitir seus cercamentos enquanto formam células mutuamente separadas com o auxílio do elemento de cobertura plano 14. Além disso, aproximadamente arcos semicirculares das bordas das aberturas 3 de quatro reentrâncias 2 juntas cercam, cada uma, uma região de superfície cujo tamanho e formato correspondem àqueles do fundo 6’ de uma reentrância 2’. Novamente, um intervalo ou região intermediária 19 é cada um fornecido entre os arcos circulares mutuamente adjacentes das bordas 3.

[062] Conforme ilustrado na Figura 14, tal moldagem garante um volume máximo entre os planos de ligação paralelos do elemento isolante compreendido de elementos 29 e 30 seja ocupado por células fechadas que podem ser preenchidas com um gás. Na presente modalidade exemplificativa, apenas volumes relativamente pequenos permanecem livres, ou seja, o respectivo volume de um paralelepípedo com a base quadrada indicada por 19.

[063] Vistas em corte de elementos 29 e 30 junto às linhas V-V e VI-VI, respectivamente, são ilustradas nas Figuras 5 e 6. Cortes desviados em relação aos mesmos são representados nas Figuras 15 e 16, sendo que o corte no exemplo do elemento 30 se estende junto à linha XV-XV da Figura 13 e no exemplo do elemento 29 se estende junto à linha XVI-XVI da Figura 12. As vistas em corte novamente apenas mostram as linhas de corte apropriado, porém não as bordas e semelhantes que repousam atrás do plano de corte. Nas Figuras 15 e 16, elementos 29 e 30 são mostrados separadamente, na Figura 17 extratos dos elementos 29 e 30 são mostrados no estado montado, no qual as reentrâncias 2 e 2’ estão localizadas uma entre a outra conforme mostrado na Figura 14. É evidente que as paredes 7’ e 10 assim como 8’ e 9 das reentrâncias 2 e 2’ repousam estritamente adjacentes uma da outra, em particular repousam uma contra a outra, e o fundo 6 de cada primeira reentrância 2 repousa na segunda região de conexão 31’ do elemento 30 e vice-versa, o fundo 6’ de cada segundo recesso 2’ repousa na primeira região de conexão 31 do elemento 29. Na região de repouso, a conexão pode ser implementada por meio de uma conexão de material, por exemplo, pode meio de um adesivo ou por soldagem.

[064] Nas Figuras 18 a 23, uma terceira configuração de um elemento isolante, de acordo com a invenção é ilustrada. Em oposição às primeiras e segundas configurações, o formato das reentrâncias 2 e 2’ é diferente. Contudo, os numerais de referência usados nas Figuras 1 a 10 foram mantidos para partes idênticas.

[065] A partir de Figuras 18 e 19, é evidente que as reentrâncias 2 e 2’ formam, cada uma, uma abertura retangular ou substancialmente quadrada 3 e 3’, respectivamente, sendo que os elementos planos 1 e 1’ são novamente estruturados de modo idêntico. As primeiras reentrâncias 2 compreendem, cada uma, uma superfície inferior 6 na forma de um retângulo ou quadrado com arestas chanfradas para formar um octógono com lados alternativamente longos e curtos. A superfície inferior é conectada à abertura 3 por preferencialmente paredes laterais perpendiculares 35. A área de superfície livre de primeiras reentrâncias 2 entre as primeiras reentrâncias 2 do primeiro elemento plano 1 forma uma região de conexão 31 na qual o primeiro elemento de cobertura plano 14, que na presente modalidade exemplificativa é não estruturado, ou seja, planar, é materialmente conectado ao primeiro elemento plano 1 para fechar as aberturas 3 das primeiras reentrâncias 1 e obter um primeiro grupo de células fechadas. Na ilustração, de acordo com a Figura 18, o primeiro elemento de cobertura plano 14 é, entretanto, mostrado no estado não conectado. Antes do fechamento, as primeiras reentrâncias 2 podem ser preenchidas com um gás que tem um coeficiente de condutividade térmica de <0,026 W/mK para obter células fechadas preenchidas a gás.

[066] A moldagem das reentrâncias 2, 2’ é fornecida de tal maneira que o elemento 33 mostrado na Figura 18 (e compreendido do primeiro elemento plano 1 ao qual o primeiro elemento de cobertura plano 14 é conectado) e o elemento 34 mostrado na Figura 19 (e compreendido do segundo elemento plano 1’ ao qual o segundo elemento de cobertura plano 14’ é conectado) encaixam um no outro quando montados com seus lados posteriores voltados um para o outro. Ao fazer isso, cada uma das segundas reentrâncias 2’ repousa entre uma pluralidade de primeiras reentrâncias 2, e ao mesmo tempo cada uma das primeiras reentrâncias 2 repousa entre uma pluralidade de segundas reentrâncias 2’. Isso é esquematicamente ilustrado na Figura 20. É evidente que um segundo recesso 2’ ocupa quase completamente o espaço livre entre quatro primeiras reentrâncias 2 (das quais apenas duas são mostradas na Figura 20 em prol de brevidade). Tal moldagem garante que um volume máximo entre os planos de ligação paralelos do elemento isolante compreendido de elementos 33 e 34 seja ocupado por células fechadas que podem ser preenchidas com um gás. Na presente modalidade exemplificativa, apenas volumes relativamente pequenos permanecem livres, ou seja, o respectivo volume de um paralelepípedo com a base quadrada indicada por 19, e o volume de regiões em formato de tira 36 entre as superfícies laterais 35 e 35’ das reentrâncias 2 e 2’.

[067] Vistas em corte de elementos 33 e 34 junto às linhas V-V e VI-VI, respectivamente, são ilustradas nas Figuras 5 e 6. Cortes desviados em relação aos mesmos são representados nas Figuras 21 e 22, sendo que o corte no exemplo do elemento 34 se estende junto à linha XXI-XXI da Figura 19 e no exemplo do elemento 33 junto à linha XXII-XXII da Figura 18. As vistas em corte novamente apenas mostram as linhas de corte apropriado, porém não as bordas e semelhantes que repousam atrás do plano de corte. Nas Figuras 21 e 22, elementos 33 e 34 são mostrados separadamente, na Figura 23 extratos dos elementos 33 e 34 são mostrados no estado montado, no qual as reentrâncias 2 e 2’ estão localizadas uma entre a outra, conforme mostrado na Figura 20. É evidente que as paredes 35 e 35’ das reentrâncias 2 e 2’ são mutuamente separadas por um vão 36, e o fundo 6 de cada primeira reentrância 2 repousa na segunda região de conexão 31’ do elemento 34 e vice-versa,

o fundo 6’ de cada segundo recesso 2’ repousa na primeira região de conexão 31 do elemento 33. Na região de repouso, a conexão pode ser implementada por meio de uma conexão de material, por exemplo, por meio de um adesivo ou por soldagem.

[068] Em resumo, um recurso da invenção que tem um nível de preenchimento de gás tão alto quanto possível pode ser atingido em uma produção rentável e eficiente e simultaneamente de condução térmica mínima. Em uma modalidade exemplificativa, a estrutura de célula é otimizada de tal modo que os pontos abaixo são atendidos, em que, a seguir, referência é feita à primeira configuração, de acordo com as Figuras 1 a 10: 1) Os elementos individuais 17,18 podem ser produzidos de duas películas 1,14 e 1’,14’, respectivamente, cujas células são preenchidas com um gás. 2) Cada célula individual é fechada. 3) Intervalos vazios (ou seja, aqueles não preenchidos com gás) são minimizados. 4) Condução térmica através da estrutura de célula é minimizada em preenchimento de gás constante. Isso significa que a inclinação e formato das paredes das reentrâncias 2,2’ devem ser otimizados. 5) A superfície das células preenchidas a gás deve ser revestida com um metal. 6) Otimização adicional (consultar Figura 11) fornece que duas películas estampadas a fundo 1,14 e 1’,14’, respectivamente, são conectadas uma à outra. Isso novamente permite por uma diminuição de custos (apenas metade do processo de soldagem/colagem) e um aumento em desempenho, visto que radiação de calor pode ser adicionalmente minimizada.

[069] Devido aos pontos 2) e 3), um compromisso deve, entretanto, ser feito. Ao fechar as reentrâncias 2, uma teia ou região de conexão 12,13 deve ser fornecida, o que, entretanto, causa espaços intermediários indesejados 19. A largura das regiões de conexão 12,13 determina o tamanho dos espaços intermediários 19 dentro de um elemento 17,18.

[070] A moldagem das reentrâncias permite por uma redução da condução térmica através do elemento isolante. Para esse fim, as células são construídas para maximizar o caminho definido pela linha reta 11 para a condução térmica sobre as paredes das reentrâncias. Através do cálculo exemplificativo a seguir, será entendido porque isso é importante.

Condução térmica

[071] No geral, condução térmica é o produto do coeficiente de condutividade térmica, área de superfície e diferença de temperatura, dividido pela espessura do isolante. No caso de uma única célula, a área de superfície descreve o corte transversal, e a espessura descreve o caminho 11. A área de superfície permanece a mesma em todos os exemplos. Porém, deve ser procurado maximizar o caminho d. Isso é permitido porque as paredes conectam a abertura quadrangular 3 para a superfície inferior em formato de cruz 6. Pode ser demonstrado que a estrutura transversal minimiza a condução térmica.

[072] Para atingir uma solução ótima, esforços foram feitos para minimizar cada uma das três transferências térmicas. Para esse fim, os pontos a seguir foram exercidos: 1) O ISOLANTE DEVE SER PREENCHIDO A GÁS

[073] Para minimizar condução térmica, o isolante é preenchido a gás. Conforme já descrito brevemente, o isolante é compreendido de um sistema celular de células fechadas. O sistema celular cria espaços vazios. Ao preencher espaços vazios com um gás, o coeficiente de condutividade térmica de <0,026 W/mK (ar) nos espaços vazios pode ser minimizado por um múltiplo. Para atingir um valor isolante baixo, o quanto for possível do isolante aparentemente precisa ser preenchido com um gás. 2) PREENCHIMENTO DE GÁS

[074] Conforme explicado abaixo do ponto 1), os espaços ocos são preenchidos com um gás para aprimorar o valor de isolamento. Para atingir um melhoramento, um gás que tem um coeficiente de condutividade térmica mais baixo do que ar (0,026 W/mK) é usado. Assim, um gás que tem um coeficiente de condutividade térmica de

<0,017 W/mK, melhor <0,009 W/mK, idealmente <0,0055 W/mK, deve ser almejado. 3) REVESTIMENTO DE PELÍCULA

[075] Conforme descrito acima, o isolante é vantajosamente compreendido de uma película plástica. As células são produzidas por moldagem da película. A superfície da película desse modo também constitui a superfície na célula. Para minimizar radiação de calor tanto fora quanto dentro de cada célula, toda camada pode ser revestida com um material que tem uma baixa emissividade. Pela equação a seguir, pode ser facilmente calculado que um revestimento tem uma grande influência:

[076] Por causa do revestimento, os valores de emissão ε1 e ε2 são extremamente reduzidos. Valores abaixo de 0,5, melhorado abaixo de 0,25, melhor abaixo de 0,04, devem ser almejados. O revestimento pode ser aplicado em um lado ou em ambos os lados. Condução de calor estrutural é deteriorada por alumínio. Consequentemente, uma espessura de camada de <500 nm, melhor de <200 nm, idealmente de 20 a 80 nm deve ser almejada. 4) OTIMIZAÇÃO DO FORMATO DAS CÉLULAS INDIVIDUAIS COM UMA

VISTA PARA ATINGIR UMA CONDUÇÃO DE CALOR ESTRUTURAL MÍNIMA EM UTILIZAÇÃO DE ESPAÇO MÁXIMA.

[077] Para obter um isolante preenchido com gás tanto quanto for possível, p formato das células foi escolhido de tal modo que diversas células representam o negativo de uma célula. É, portanto, possível, empilhar as camadas individuais uma sobre a outra e utilizar otimamente o espaço preenchido a gás. O formato de célula preferencial será descrito abaixo. A abertura da reentrância constitui um quadrado. A base da reentrância representa uma cruz. A conexão das duas superfícies é implementada em todo ponto por meio do caminho mais curto. 5) CONVEXÃO É EVITADA

[078] Outra vantagem de células fechadas é que a circulação dentro de uma célula fechada é reduzida a um mínimo.

[079] A transferência de coeficiente de calor

[080] Descreve o ponto da troca de calor de um meio gasoso para um sólido. O número de Nusselt Nu irá apenas permanecer relativamente pequeno enquanto um fluxo laminar prevalecer. Isso é garantido por células fechadas.

[081] A presente invenção oferece diversas vantagens sobre isolamentos convencionais em um nível de desempenho constante.

[082] – Devido às células fechadas, o isolante pode ser cortado em qualquer tamanho desejado e é desse modo muito flexível no uso.

[083] - Devido ao sistema de camada, qualquer espessura de isolante desejada pode ser produzida.

[084] - Material residual é usado para a produção do isolante, custos podem desse modo ser mantidos extremamente baixos.

[085] - Inclusive o processo de produção é muito simples, de modo que adicionalmente reduz custos.

[086] A produção de um elemento compreendido de um elemento plano 1 e um elemento de cobertura plano 14 pode ser implementada na maneira a seguir, com referência sendo feita à Figura 24. Na modalidade exemplificativa descrita, células fechadas dotadas internamente de um revestimento metálico são produzidas.

[087] Por um lado, o elemento plano 1, em particular uma película de polímero, e, por outro lado, o elemento de cobertura plano 14, em particular uma película de polímero, são abastecidos para um dispositivo de estampagem a fundo que compreende dois rolos de contra rotação de estampagem a fundo rotativa 23 e 24. As películas de polímero 1 e 14 transportam revestimentos de metal 21 em seus lados superiores. O revestimento 21 pode ser interrompido nas respectivas regiões de conexão 12 e 13. A interrupção pode ser proporcionada por remoção de revestimento por toda a parte tanto por laser quanto mecanicamente, ou o revestimento pode não ser aplicado por toda a parte. A conexão do elemento de revestimento 14 com as regiões de conexão 12 e 13 do elemento plano 1 pode ser efetuada por soldagem, em particular soldagem ultrassônica. Alternativamente, o revestimento 21 é fornecido sem interrupções, e um adesivo é aplicado nas respectivas regiões de conexão 12 e 13.

[088] As películas de polímero 1 e 14 são, cada uma, aquecidas por um aquecedor por irradiação de seus lados inferiores, onde nenhum revestimento metálico é fornecido, para trazer a película de polímero para a temperatura necessária para o processo de estampagem a fundo (entre 70 e 180°C dependendo do respectivo material).

[089] Na região do vão entre os dois rolos de estampagem a fundo rotativa 23 e 24, um bocal de gás 25 é disposto, do qual um gás com uma baixa condutividade térmica é injetado para o vão (por exemplo, argônio, CO 2, criptônio ou misturas dos mesmos) antes do fechamento das células. Ao fazer isso, ligeiramente mais gás do que caberia nas células é preferencialmente soprado para dentro para criar uma ligeira sobrepressão, por um lado, e causar um ligeiro contra fluxo que evita a penetração de ar, por outro lado. Alternativamente, gás pode também ser injetado a pressão negativa, porém nesse exemplo uma vedação mecânica teria que ser fornecida na região 26.

[090] Os rolos de estampagem a fundo rotativa 23 e 24 servem para extrair a películas de polímero 1 e 14 para o formato desejado por meio de pressão negativa, cada um na região 27. Para esse fim, os rolos de estampagem a fundo rotativa 23 e 24 compreendem reentrâncias que correspondem às reentrâncias 2 e 20 para serem realizados. Na região 28, as duas películas de polímero 1 e 14 são soldadas juntas nas regiões de conexão 12 e 13, que são formadas sem revestimento 21, ou são coladas juntas. Portanto, células fechadas preenchidas a gás são formadas com o revestimento 21 fornecido nos lados internos das paredes da célula.

[091] O produto semifinalizado compreendido das duas películas de polímero 1 e 14 é cortado para o tamanho de painel desejado, em particular mecanicamente ou por laser.

[092] Após isso, os produtos semifinalizados podem ser empilhados e mutuamente colados ou soldados juntos para formar um elemento isolante, de acordo com a invenção.

[093] As Figuras 25 a 28 representam métodos de produção alternativa nos quais as películas 1 e 14 são produzidas por um processo de extrusão. Conforme comparado com estampagem a fundo, extrusão oferece a vantagem que uma película é diretamente extrudada a partir de um granulado de PET, PE ou PP ou qualquer outro material plástico, cuja película é consequentemente formada e, no estado semissólido, seria laminada com, ou conectada a uma fina película de revestimento. Esse método requer menos energia que estampagem a fundo, e a etapa de produção de película pode ser integrada diretamente.

[094] No método, de acordo com a Figura 25, um granulado plástico 37 é aquecido por meio de uma extrusora e extrudado em uma película 38. A película ainda não resfriada 38 é trazida para a forma de célula por um rolo perfilado 39. Uma película achatada, revestida metalicamente 40 é laminada na outra película formada 38 ao pressionar a película 40 contra o rolo perfilado 39 por meio de um contrarrolo 41, de modo que fecha as células. Antes da laminação, as células, entre a película formada 38 e a película achatada, revestida metalicamente 40, são preenchidas com um gás alimentado através de um bocal 42. Nessa variante, o lado achatado da célula é revestido metalicamente.

[095] No método, de acordo com a Figura 26, um granulado plástico 37 é aquecido por meio de uma extrusora e extrudado em uma película 38. A película ainda não resfriada 38 é laminada metalicamente com uma película 40. A película ainda não resfriada, laminada metalicamente 38 é trazida para a forma de célula por meio de um rolo perfilado 39. Uma película ainda não resfriada 44 extrudada de um granulado plástico 43 é laminada na película formada 38 ao pressionar a película 44 contra o rolo perfilado 39 por meio de um contrarrolo 41, de modo que fecha as células. Antes da laminação, as células, entre a película formada 38 e a película achatada, revestida metalicamente 40, são preenchidas com um gás alimentado através de um bocal 42. Nessa variante, o lado formado da célula é revestido metalicamente, de modo que atinge um valor de isolamento térmico ligeiramente melhor do que a configuração de acordo com a Figura 25.

[096] O método, de acordo com a Figura 27, substancialmente corresponde ao método de acordo com a Figura 25 com a diferença que, ao montar a película 38 e a película revestida metalicamente 40, uma película adicional 45 é adicionalmente fornecida por meio do contrarrolo projetado como rolo perfilado 41, para produzir um uma única etapa células espelhadas invertidas que são mutuamente separadas pela película revestida metalicamente 40. A película adicional 45 é extrudada de um granulado plástico 46.

[097] O método, de acordo com a Figura 28, constitui um desenvolvimento adicional do método de acordo com a Figura 27, em que a película revestida metalicamente 40, antes de ser fornecida aos rolos 39 e 41, é perfurada por meio de um dispositivo perfurante 47 para aprimorar a aderência entre películas 38 e 45.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Elemento isolante em formato de painel para espaços de isolamento térmico que compreende uma pluralidade de células fechadas, em que um primeiro grupo de células fechadas é formado por primeiras reentrâncias (2) em um primeiro elemento plano (1), e o primeiro elemento plano (1) entre as bordas (32) das aberturas (3) de reentrâncias adjacentes (2) forma primeiras regiões de conexão (12,13) às quais um primeiro elemento de cobertura plano (14) que fecha as aberturas (3) de uma pluralidade de primeiras reentrâncias (2) é materialmente ligado em um lado frontal do primeiro elemento plano (1), caracterizado por um segundo grupo de células fechadas ser fornecido, que é formado por segundas reentrâncias (2’) em um segundo elemento plano (1’), e o segundo elemento plano (1’) entre as bordas (32’) das aberturas (3’) de reentrâncias adjacentes (2’) forma segundas regiões de conexão (12’,13’) às quais um segundo elemento de cobertura plano (14’) que fecha as aberturas (3’) de uma pluralidade de segundas reentrâncias (2’) é materialmente ligado em um lado frontal do segundo elemento plano (1’), em que as segundas reentrâncias (2’) são fornecidas em um lado posterior do primeiro elemento plano (1) entre as primeiras reentrâncias (2), e as primeiras reentrâncias (2) são fornecidas em um lado posterior do segundo elemento plano (1’) entre as segundas reentrâncias (2’), para que o volume que permanece livre de primeiras e segundas reentrâncias (2,2’) entre o primeiro e segundo elementos planos (1,1’) seja menos de 50%, preferencialmente menos de 40%, preferencialmente menos de 30%, preferencialmente menos de 20%, preferencialmente menos de 10%, em particular menos de 5%, do volume cercado pelas primeiras e segundas reentrâncias (2,2’) juntas, em que as regiões de conexão (12,12’,13,13’) são em formato de tira, formando uma grade de regiões de conexão em formato de tira (12,12’,13,13’) que se estende de modo transversal, em particular em um ângulo de 90º, em relação uma à outra, e as bases das primeiras e/ou segundas reentrâncias (2,2’) são em formato de cruz e as primeiras reentrâncias (2) estão dispostas de tal modo que a base em formato de cruz, por seu ponto de interseção, repouse no ponto de interseção das duas regiões de conexão em formato de tira (12,12’,13,13’).

2. Elemento isolante em formato de painel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as segundas reentrâncias (2’) compreenderem, cada uma, uma base, uma abertura (3’) e paredes que conectam a base à borda (32’) da abertura (3’), em que as segundas reentrâncias (2’) estão dispostas em um lado posterior do primeiro elemento plano (1) de tal maneira que as bases das segundas reentrâncias (2’) nas primeiras regiões de conexão (12,13) entrem em contato com as mesmas.

3. Elemento isolante em formato de painel, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a soma das bases das segundas reentrâncias (2’) corresponder a pelo menos 70%, preferencialmente pelo menos 80%, preferencialmente pelo menos 90%, em particular pelo menos 95%, da soma das áreas de superfície das primeiras regiões de conexão (12,13).

4. Elemento isolante em formato de painel, de acordo com as reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado por as primeiras reentrâncias (2) compreenderem, cada uma, uma base, uma abertura (3) e paredes que conectam a base à borda (32) da abertura (3), em que as primeiras reentrâncias (2) estão dispostas em um lado posterior do segundo elemento plano (1’) de tal maneira que as bases das primeiras reentrâncias (2) nas segundas regiões de conexão (12’,13’) entram em contato com as mesmas.

5. Elemento isolante em formato de painel, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a soma das bases das primeiras reentrâncias (2) corresponder a pelo menos 70%, preferencialmente pelo menos 80%, preferencialmente pelo menos 90%, em particular pelo menos 95%, da soma das áreas de superfície das segundas regiões de conexão (12’,13’).

6. Elemento isolante em formato de painel, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por as primeiras regiões de conexão (12,13) serem formadas pela área de superfície total livre de primeiras reentrâncias (2), do primeiro elemento plano (1), e/ou as segundas regiões de conexão (12’,13’) serem formadas pela área de superfície total livre de segundas reentrâncias (2’), do segundo elemento plano (1’).

7. Elemento isolante em formato de painel, de acordo com as reivindicações 4, 5 ou 6, caracterizado por as paredes das primeiras reentrâncias (2) e as paredes das segundas reentrâncias (2’) estarem dispostas em paralelo ou situadas em um pilar plano uma com a outra.

8. Elemento isolante em formato de painel, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por os primeiros e segundos elementos de cobertura planos (14,14’) se estenderem em paralelo um com o outro e, em particular, são projetados de modo planar.

9. Elemento isolante em formato de painel, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por as primeiras e/ou segundas reentrâncias (2,2’) estarem dispostas em um raster que compreende uma pluralidade de fileiras e colunas de reentrâncias (2,2’), sendo que as fileiras e colunas se estendem de modo transversal uma para a outra, em particular em um ângulo de 90°.

10. Elemento isolante em formato de painel, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por as aberturas (3,3’) das primeiras e/ou segundas reentrâncias (2,2’) serem projetadas para serem retangulares, em particular quadradas.

11. Elemento isolante em formato de painel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as paredes das primeiras e/ou segundas reentrâncias (2,2’) se estenderem, cada uma, obliquamente para a borda mais próxima (32,32’), a partir da base em formato de cruz.

12. Elemento isolante em formato de painel, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por as primeiras e as segundas reentrâncias (2,2’) terem o mesmo formato tridimensional.

13. Elemento isolante em formato de painel, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado por o lado posterior de uma pluralidade de primeiras reentrâncias (2) representar uma forma negativa por pelo menos um segundo recesso (2’).

14. Elemento isolante em formato de painel, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado por as células serem preenchidas com um gás, preferencialmente um gás que tem um coeficiente de condutividade térmica de <0,026 W/mK, preferencialmente <0,17 W/mK, preferencialmente <0,009 W/mK, preferencialmente <0,0055 W/mK, tal como nitrogênio ou um gás nobre, em particular argônio, xenônio, criptônio ou misturas dos mesmos.

15. Elemento isolante em formato de painel, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado por o primeiro e/ou o segundo elementos planos (1,1’), e opcionalmente o primeiro e/ou o segundo elementos de cobertura planos (14,14’), serem formados por uma película de polímero, preferencialmente de polietileno, tereftalato de polietileno, ou PVC, sendo que a dita película preferencialmente tem uma espessura de 0,01mm a 1 mm.

16. Elemento isolante em formato de painel, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado por o primeiro e/ou o segundo elementos planos (1,1’), e opcionalmente o primeiro e/ou o segundo elementos de cobertura planos (14,14’), em pelo menos um lado compreenderem um revestimento (21), preferencialmente um revestimento metálico e, em particular, hermético (21), preferencialmente um revestimento (21) com uma emissividade de <0,5, preferencialmente <0,2, particular e preferencialmente <0,04, tal como um revestimento de alumínio.

17. Elemento isolante em formato de painel, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por o revestimento (21) ser aplicado nos lados internos das células.

18. Elemento isolante em formato de painel, de acordo com as reivindicações 16 ou 17, caracterizado por o revestimento (21) ter uma espessura de camada de <80nm, preferencialmente <50nm.

19. Elemento isolante em formato de painel, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado por o primeiro e/ou o segundo elementos de cobertura planos (14,14’) compreender uma pluralidade de terceiras e quartas reentrâncias, respectivamente, que são projetadas para serem invertidas espelhadas em relação às primeiras e segundas reentrâncias (2,2’), respectivamente, em que o primeiro e/ou segundo elementos de cobertura planos (14,14’) entre as bordas (3,3’) das aberturas (3) de terceiras e/ou quartas reentrâncias adjacentes formam terceiras e/ou quartas regiões de conexão, sendo que as primeiras e terceiras, e as segundas e quartas, regiões de conexão são materialmente ligadas uma à outra.

20. Elemento isolante em formato de painel, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado por as primeiras e/ou segundas reentrâncias (2,2’), e opcionalmente as terceiras e/ou quartas reentrâncias, serem obtidas a partir do respectivo elemento plano (1,1’) e o respectivo elemento de cobertura plano (14,14’) por estampagem profunda.

21. Método para produção de um elemento isolante, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, no qual um elemento plano (1,1’), formado como um filme de polímero, é aquecido, estampado a fundo para formar reentrâncias (2,2’), e as reentrâncias (2,2’) são fechadas por um elemento de cobertura plano (14,14’), formado como um filme de polímero, para formar células fechadas, caracterizado por o elemento plano (1,1’) ser guiada sobre um primeiro rolo (23), que compreende formas negativas das reentrâncias (2,2’), por meio de pressão negativa, para estampagem profunda das reentrâncias (2,2’), por meio de pressão negativa, em que o elemento de cobertura plano (14) é guiado sobre um segundo rolo (24) cujo eixo geométrico se estende em paralelo com o eixo geométrico de rotação do primeiro rolo de tal modo que o elemento plano estampado a fundo (1,1’) e o elemento de cobertura plano (14) são prensados um contra o outro no vão entre o primeiro e segundo rolos (23,24) e são materialmente ligado um ao outro.

22. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado por a ligação de material do elemento plano estampado a fundo (1,1’) ao elemento de cobertura plano (14,14’) ser efetuada por colagem ou soldagem, em particular soldagem ultrassônica.

23. Método, de acordo com as reivindicações 21 ou 22, caracterizado por um gás ser abastecido ao vão entre o primeiro e segundo rolos (23,24), cujo gás é conduzido para as reentrâncias (2,2’) antes do fechamento das reentrâncias (2,2’).

24. Método, de acordo com as reivindicações 21, 22 ou 23, caracterizado por o elemento de cobertura plano (14,14’) ser aquecido e, para formar reentrâncias (2,2’), ser guiado sobre o segundo rolo (24), que compreende formas negativas das reentrâncias (2,2’).

25. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 24, caracterizado por o elemento plano (1,1’) e/ou o elemento de cobertura plano (14,14’) compreender um revestimento (21), e o elemento plano (1,1’) e o elemento de cobertura plano (14,14’) serem respectivamente abastecidos para o primeiro e segundo rolos (23,24) de tal maneira que o revestimento (21) está disposto no lado voltado para o outro elemento.