ES2247410T3 - Metodo para la produccion de paneles cilindricos sometidos al vacio, aislantes termicamente, y paneles obtenidos con el mismo. - Google Patents

Metodo para la produccion de paneles cilindricos sometidos al vacio, aislantes termicamente, y paneles obtenidos con el mismo.

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Abstract

Un método para producir paneles cilíndricos sometidos al vacío, comprendiendo las fases de: - fabricación de un panel plano de acuerdo con cualquier procedimiento conocido; y - curvado del panel mediante calandrado.

Description

Método para la producción de paneles cilíndricos sometidos al vacío, aislantes térmicamente, y paneles obtenidos con el mismo.
El presente invento hace referencia a un método para producir paneles cilíndricos sometidos al vacío, aislantes térmicamente, y los paneles obtenidos con el mismo.
Los paneles sometidos al vacío, y particularmente aquellos fabricados con materiales plásticos, son cada vez más utilizados en todos aquellos campos en que se requiere un aislamiento térmico a temperaturas inferiores a aproximadamente 100ºC. Como ejemplos de aplicaciones pueden mencionarse las paredes de refrigeradores domésticos e industriales, de máquinas suministradoras de bebidas (en las que se requiere aislamiento térmico principalmente a fin de separar la parte de bebidas calientes, generalmente a unos 70ºC, de la parte de bebidas frías), o de los contenedores para el transporte isotérmico, por ejemplo de medicamentos o de alimentos fríos o congelados. También se están estudiando aplicaciones de dichos paneles en el sector de la construcción o de la industria del automóvil.
Como se sabe, un panel sometido al vacío está formado por una envoltura dentro de la cual existe un material de relleno.
La envoltura tiene la función de evitar (o reducir todo lo posible) la entrada de gases de la atmósfera dentro del panel, a fin de mantener el grado de vacío compatible con el nivel de aislamiento térmico requerido por la aplicación. A tal objeto, la envoltura puede estar hecha con las denominadas láminas "barrera", de un espesor no generalmente mayor de 100 \mum, caracterizadas por una permeabilidad al gas que es lo mas baja posible. Las láminas pueden estar hechas de un simple componente pero, más frecuentemente, son múltiples capas de diferentes componentes; en el caso de múltiples capas el efecto barrera es conferido por una de las capas de componente (generalmente metálica y normalmente de aluminio), mientras que otras capas tienen generalmente funciones de soporte mecánico y protección de la capa barrera.
El material de relleno tiene la función de separar las dos caras opuestas de la envoltura cuando se crea el vacío en el panel. Dicho material de relleno puede ser inorgánico, tal como polvo de sílice, fibras de vidrio, aerogeles, tierra de diatomeas, etc., u orgánico, tal como espumas rígidas de poliuretano o poliestireno, ambas en forma de tableros y de polvos. Los materiales comúnmente más utilizados son las espumas de poliuretano de células abiertas (las células abiertas son necesarias para permite su evacuación a través del bombeo mecánico) y, en el caso de paneles que deban resistir temperaturas superiores a unos 150ºC, polvo de sílice (generalmente de dimensiones inferiores a la micra). De todos modos, el material de relleno debe ser poroso o discontinuo, de manera que puedan evacuarse los poros o intersticios. Dado que la penetración de restos de gases atmosféricos dentro del panel es prácticamente inevitable, en la mayoría de los casos, dichos paneles también contienen uno o más materiales (generalmente conocidos como materiales rarefactores) capaces de absorber dichos gases para mantener la presión dentro del panel a los valores deseados.
Generalmente, los paneles sometidos al vacío tiene una configuración plana y por tanto pueden utilizarse para aislar sustancialmente cuerpos paralelepípicos, que tienen superficies planas, pero no son adecuados para cuerpos que tienen sustancialmente paredes cilíndricas, tales como por ejemplo calentadores de baño o tuberías empleadas para el transporte de petróleo en regiones árticas.
Uno de los métodos empleados al respecto para obtener el aislamiento térmico de cuerpos que no tienen superficies planas consiste en conectar entre sí varios paneles planos en forma de cintas, por ejemplo encolando sus bordes entre sí, para obtener así una estructura compuesta que puede ser doblada a lo largo de línea de unión a fin de adaptarse a la forma del cuerpo que debe ser aislado. Sin embargo, en esta clase de estructuras las transferencias de calor tienen lugar por las uniones, y por tanto la calidad del aislamiento térmico en dichas zonas es deficiente; asimismo, una estructura hecha de piezas planas tan solo puede aproximarse a una superficie curvada, dado que existen áreas de escaso contacto entre el panel y el cuerpo a aislar con formación de cámaras de aire y, nuevamente, reduciendo la eficacia del
aislamiento.
La solicitud internacional de patente WO-96/
32605, a nombre de la compañía británica ICI, describe paneles rígidos sometidos al vacío que tienen una forma no plana y un método para su fabricación, el cual consiste en practicar ranuras en el material de relleno dispuestas en una dirección deseada y que tienen una anchura y profundidad adecuadas. Luego, el material de relleno es insertado dentro de una envoltura y el conjunto se somete a la fase de vacío. Finalmente, el panel evacuado se cierra herméticamente. El panel así fabricado, en su primera exposición a la atmósfera, se dobla espontáneamente a lo largo de las ranuras formadas en el material de relleno.
No obstante, este método de fabricación tiene algunos inconvenientes. En primer lugar se ha observado que durante dicha evacuación la envoltura se adhiere al material de relleno y queda parcialmente insertado dentro de dichas ranuras, de modo que al terminar el proceso de vacío, el espesor del panel no es uniforme en todas las partes del mismo, siendo menor en las líneas de doblez con respecto a las porciones planas del mismo panel. Por consiguiente, las propiedades de aislamiento térmico tampoco son uniformes, sino que se reducen a lo largo de dichas líneas de doblez. Además, otro inconveniente consiste en el riesgo de formación de grietas en la envoltura, que es comprimida dentro de las ranuras, permitiendo pues el paso de gases atmosféricos hacia el interior del panel, lo cual compromete de manera permanente las propiedades de aislamiento térmico del propio panel. Finalmente, como el doblado de dichos paneles se produce espontáneamente durante la primera exposición al aire, los paneles ocupan un notable espacio poco después de su producción, lo cual hace que resulte muy caro su almacenamiento y transporte. Otro de los inconvenientes del método de la solicitud internacional antes citadas es que tan solo puede usarse cuando el material de relleno es un tablero, por ejemplo una espuma polimérica, pero no en el caso de materiales discontinuos como polvos y fibras.
Por tanto, el objeto del presente invento es proporcionar un método para la fabricación de paneles cilíndricos, sometidos al vacío, aislantes térmicamente, así como proporcionar los paneles resultantes que estén libres de los inconvenientes de la técnica anterior.
Dichos objetos se consiguen, de acuerdo con el presente invento, un primer aspecto del cual se refiere a un método para la fabricación de paneles cilíndricos, sometidos al vacío, aislantes térmicamente, que comprende las fases de:
-
fabricación de un panel plano de acuerdo con cualquier procedimiento conocido; y
-
curvado del panel mediante calandrado.
La operación de calandrado es bien conocida y se aplica en el sector mecánico para curvar planchas de metal, es decir, planchas de materiales que tienen características de deformación plástica. No obstante, los inventores han descubierto que está operación puede ser aplicada con éxito en el caso de paneles sometidos al vacío. Dicha posibilidad no era previsible debido a la discontinuidad de los materiales de relleno de los paneles, característica que no permitía valorar antes las propiedades mecánicas (particularmente el comportamiento de la deformación bajo esfuerzos mecánicos; además, en el caso de paneles rellenos con espumas poliméricas, suelen ser generalmente frágiles, y podría suponerse la rotura del tablero de espuma.
El término cilindro y sus derivados, tal como se emplean en el presente invento, tiene un amplio sentido, es decir, pueden hacer referencia a superficies cilíndricas que tienen una base con un radio de curvatura constante (o sea con una base circular, de acuerdo con el uso más común del término) pero también con radio de curvatura variable (por ejemplo en forma de elipse o irregular).
A continuación se describirá el invento haciendo referencia a los dibujos en los cuales:
La figura 1 muestra una vista en sección de la operación de calandrado de un panel originalmente planeo; y
La figura 2 muestra un panel cilíndrico terminado.
Los paneles destinados a ser calandrados pueden ser de cualquier tipo conocido, obtenidos a través de cualquier combinación de clase de envoltura y material de relleno, con o sin material rarerificador. La fabricación de paneles planos sometidos al vacío es perfectamente conocida; para una descripción de dichos paneles y sus métodos de producción puede hacerse referencia a una amplia literatura disponible, entre ellas por ejemplo a las patentes US-4.726.974 y US-5.943.876, y las solicitudes de patente WO-96/32605, EP-A-437.930 y JP-A-195.385.
Las dimensiones laterales de los paneles planos a utilizar pueden ser cualesquiera, mientras que el espesor tiene generalmente un valor máximo que depende del material de relleno; obviamente no existe un límite de espesor inferior necesario para poder llevar a cabo el trabajo de calandrado, pero el espesor del panel debe ser tal que garantice unas buenas propiedades de aislamiento térmico, lo que requeriría el empleo de valores de espesor relativamente altos. Los valores de espesor realmente utilizados dependen del compromiso existente entre estas dos necesidades en oposición; por ejemplo, en el caso de tablero de espuma de poliuretano, el espesor generalmente es inferior a 20 mm, estando preferiblemente comprendido entre 8 y 15 mm; en el caso de paneles con relleno de polvo de sílice, el espesor puede variar de 5 a 20 mm, aproximadamente.
La operación de calandrado se lleva a cabo de acuerdo con los procedimientos ya conocidos en el sector mecánico, haciendo pasar el panel plano sometido al vacío entre por lo menos dos rodillos y un tercer elemento de longitud igual a por lo menos la que tiene los rodillos y colocado paralelo a la "línea de pinzado" entre los dos primeros rodillos; generalmente, este tercer elemento es un tercer rodillo. Tal como ya se conoce, ajustando debidamente la posición del tercer elemento, y en particular su distancia con respecto a la línea de pinzado entre los dos rodillos y su altura a partir del plano geométrico que contiene la porción aún plana del cuerpo a curvar, es posible determinar el radio de curvatura del producto
final.
La operación puede verse esquemáticamente en sección en la figura 1: el panel sometido al vacío 1 se mueve de derecha a izquierda con ayuda del movimiento coordinado de los rodillos 2 y 3 (cuyo sentido de giro viene indicado por las flechas), y se le obliga a deslizarse sobre el tercer rodillo 4, que lo curva hacia arriba dándole un radio de curvatura R. El radio de curvatura se reduce cuando el rodillo 4 se desplaza hacia la derecha (acercándolo a la línea de pinzado existente entre los rodillos 2 y 3), o bien hacia arriba en el dibujo, mientras que en sentido contrario aumenta con movimientos opuestos. Así pueden obtenerse paneles cilíndricos sin una base circular, con solo modificar continuamente la posición del rodillo 4 durante el trabajo de calandrado, tal como se ha descrito
antes.
La operación de calandrado puede incluso llevarse a cabo simultáneamente sobre el panel plano y otro elemento, como por ejemplo una capa de una espuma polimérica adhesiva colocada sobre una cara del panel (o en ambas caras). En este caso se obtiene un panel cilíndrico que ya tiene, en una de sus superficies exterior o interior (o en ambas), una capa de material adhesivo, útil para fijar dicho panel a una pared del espacio intermedio destinado a contenerlo. Por ejemplo, dicho espacio intermedio puede estar formado por el conducto de doble tubo concéntrico para el transporte isotérmico de petróleo, a fin de evitar que su fracción pesada se condense en áreas frías obstruyendo el conducto; o en espacios intermedios de calderas, como por ejemplo en calentadores de agua para uso doméstico, para reducir la disipación térmica por motivos de ahorro de energía. Para ayudar a fijar el panel a una pared del espacio intermedio, es preferible que tenga un radio de curvatura ligeramente distinto al de dicha pared, y en particular uno algo inferior si la superficie del panel cilíndrico debe colocarse en contacto con la pared del tubo interior, y viceversa.
Particularmente, el método del invento tiene la ventaja de que los paneles pueden doblarse, con un equipo simple y económico, justo antes de fijarlos en el lugar definitivo de empleo; por tanto, no se requiere el transporte o almacenamiento de productos de gran volumen en el almacén del fabricante o del usuario final.
La figura 2 muestra un panel sometido al vacío 2, doblado de acuerdo con el método hasta aquí descrito. El mismo difiere de los paneles de la solicitud de patente internacional WO-96/32605 sobre todo dado que no tiene ranuras en la superficie interna, y por tanto posee unas propiedades de aislamiento térmico más uniformes.

Claims (11)

1. Un método para producir paneles cilíndricos sometidos al vacío, comprendiendo las fases de:
-
fabricación de un panel plano de acuerdo con cualquier procedimiento conocido; y
-
curvado del panel mediante calandrado.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en que la citada operación de calandrado se lleva a cabo haciendo pasar el panel plano sometido al vacío entre por lo menos dos rodillos (2, 3) y un tercer elemento de longitud igual por lo menos a la de los rodillos y colocado paralelo a dichos dos rodillos.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 2, en que dicho tercer elemento es un tercer rodillo (4).
4. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en que dicho panel plano sometido al vacío comprende, como material de relleno, espuma rígida de poliuretano, y tiene un espesor inferior a 20 mm.
5. Un método de acuerdo con la reivindicación 4, en que dicho panel tiene un espesor comprendido entre 8 y 15 mm.
6. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en que dicho panel plano sometido al vacío comprende, como material de relleno, polvo de sílice, y tiene un espesor comprendido entre unos 5 y 20 mm.
7. Un método de acuerdo con la reivindicación 2, en que la posición de dicho tercer elemento se modifica continuamente durante el trabajo de calandrado.
8. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en que dicha operación de calandrado se realiza simultáneamente en el panel plano y por lo menos en una capa de una espuma polimérica adhesiva colocada sobre por lo menos una superficie del panel.
9. Un panel cilíndrico sometido al vacío (5) obtenido de acuerdo con el método de la reivindicación 1.
10. Un panel cilíndrico sometido al vacío con por lo menos una capa de una espuma polimérica adhesiva que se adhiere por lo menos en una superficie del panel, obtenido de acuerdo con el método de la reivindicación 8.
11. Un panel cilíndrico sometido al vacío con una base de curvatura no circular, obtenido de acuerdo con el método de la reivindicación 7.
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