ES2569361T3

ES2569361T3 - Panel aislante

Info

Publication number: ES2569361T3
Application number: ES11305783.0T
Authority: ES
Inventors: Jean-Jacques Dindeleux; Carole Magniez; Pierre Bouvier
Original assignee: Alstom Transport Technologies SAS
Current assignee: Alstom Transport Technologies SAS
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2011-06-21
Publication date: 2016-05-10
Anticipated expiration: 2031-06-21
Also published as: FR2961578B1; EP2402493B1; EP2402493A1; FR2961578A1; EP2402493B8

Abstract

Panel aislante (1) que incluye una capa de material de partículas (2) que comprende esencialmente partículas minerales, estando dicha capa dispuesta entre dos capas textiles (3,3') que comprenden fibras minerales y/o fibras a base de al menos un polímero termoestable, caracterizado porque al menos una de las capas textiles (3,3') comprende fibras minerales y fibras a base de al menos un polímero termoestable, estando la proporción ponderal entre fibras minerales y fibras a base de al menos un polímero termoestable en dicha al menos una capa textil (3,3') comprendida entre 50/50 y 90/10.

Description

DESCRIPCION

Panel aislante

5 [0001] La presente invencion se refiere a paneles aislantes, en particular en el plano acustico y/o termico, as!

como a dichos paneles susceptibles de servir igualmente como paneles cortafuegos -tambien denominados retardadores de propagacion de fuego o escudos termicos- en el sentido de la norma EN 1363-1. (Por motivos de concision, en el resto de la presente solicitud de patente se empleara el termino panel cortafuegos para designar a este tipo de producto).

10

[0002] Se conocen paneles cortafuegos constituidos por placas de metal de tipo acero. Son eficaces, aunque presentan un cierto numero de inconvenientes. En primer lugar, son relativamente pesados, lo que puede resultar incomodo en cuanto se refiere a determinadas aplicaciones como, por ejemplo, medios de transporte. Ademas, son rlgidos: por tanto es necesario prepararlos en fabrica tanto en dimensionamientos como en configuraciones, de

15 formas que se adapten a las aplicaciones, lo que resulta restrictivo en el plano industrial. Ademas, si bien responden correctamente a las restricciones exigidas de un panel cortafuegos, por el contrario sus propiedades, en uso normal, como aislantes termicos o como aislantes acusticos, por ejemplo, son claramente perfectibles.

[0003] Se conocen ademas paneles a base de lana de vidrio ligada por un aglutinante organico y asociada 20 generalmente a hojas de paramento metalico: si bien esos paneles son mas ligeros que los paneles de metal, son

bastante gruesos, y por tanto voluminosos, y tienen baja flexibilidad.

[0004] Ademas, se ha propuesto en la solicitud de patente WO-2010/001.034 un producto de aislamiento termico e insonorizador autoportante, constituido por una capa de fibras enredadas con partlculas minerales. Estas

25 fibras y partlculas se amalgaman por medios de union que permiten que el conjunto asegure una autoportancia y una proteccion termica del producto en cuestion. Estos medios de union son fibras aglutinantes termofusibles o partlculas en pollmero reactivas o fusibles. Este producto, si bien parece apto para presentar con eficacia propiedades de aislamiento termico y acustico en uso normal, no esta concebido para poder cumplir, ademas, el papel de producto cortafuegos. Ademas, al estar concebido especlficamente para ser autoportante, debe ser 30 relativamente rlgido, y no presenta as! la flexibilidad necesaria para adaptarse a cualquier uso, en particular para adaptarse a toda superficie, ya sea plana o curva.

[0005] Ademas, el documento EP-0.470.723-A1 divulga el preambulo de la reivindicacion 1.

35 [0006] La invencion tiene as! como objeto remediar al menos en parte los diversos inconvenientes de las

soluciones anteriores expuestas mas arriba. En particular tiene como objeto el diseno de un panel aislante (termico y/o acustico) que sea apto igualmente para su uso como panel cortafuegos, y que, ademas, pueda adaptarse mas facilmente a aplicaciones diversas.

40 [0007] La invencion tiene por objeto un panel aislante que incluye una capa de material de partlculas que

comprende esencialmente partlculas minerales, estando dicha capa dispuesta entre dos capas textiles que comprenden fibras minerales y/o fibras a base de al menos un pollmero termoestable, caracterizado porque al menos una de las capas textiles comprende fibras minerales y fibras a base de al menos un pollmero termoestable, estando la proporcion ponderal entre fibras minerales y fibras a base de al menos un pollmero termoestable en dicha 45 al menos una capa textil comprendida entre 50/50 y 90/10.

[0008] Se pueden tener as! capas textiles de material compuesto que asocian un material polimerico que le confiere flexibilidad y un material mineral, refractario, que lo hace resistente a una temperatura muy elevada, reforzando as! las capas textiles el efecto cortafuegos de la capa de partlculas minerales.

50

[0009] Se entiende, de forma conocida, por «termoestables» pollmeros susceptibles de resistir altas temperaturas, en particular hasta al menos 150 o 200°C sin deterioro notable.

[0010] El termino «panel» se entiende en sentido extenso como cualquier producto que presenta un grosor 55 mas bajo que sus otras dos dimensiones, sin ser necesariamente un producto plano o de forma necesariamente de

tipo paralelepipedico. Su flexibilidad, y su relativa delgadez le permiten ademas ser almacenado en su caso en forma de rollos.

[0011] Este tipo de producto presenta as! una estructura de sandwich, en la que las partlculas minerales

esencialmente libres constituyen una capa especlfica, entre dos capas textiles. Esta configuracion, de forma sorprendente, revela ser muy ventajosa: confiere al producto excelentes propiedades cortafuegos, probablemente porque dicha capa de partlculas minerales permite en particular difundir y distribuir el calor en toda su superficie, limitando la creacion de puntos calientes que destruirlan localmente el panel. Ademas, dicho producto, en uso 5 normal, presenta buenas propiedades de aislamiento termico y fonico (por absorcion vibratoria). Y estas propiedades se alcanzan con un grosor de «sandwich» que puede ser relativamente bajo, por ejemplo como maximo 25, 20 o bien 15 mm. Este producto es muy flexible, gracias a las capas textiles, y puede ser cortado con herramientas bastante simples: as! pues, puede adaptarse facilmente a las aplicaciones mas diversas, por ejemplo para aislar y proteger de un posible fuego las conducciones de climatizacion.

10

[0012] Preferentemente, las partlculas minerales estan hechas a base de al menos un material elegido entre vermiculita, alumina y perlita. La vermiculita, en particular, es interesante porque presenta una baja densidad de masa y que no desprende vapores, o lo hace muy poco, cuando se somete a muy alta temperatura (en caso de fuego). La alumina es igualmente interesante, ya que a una temperatura de fusion extremadamente elevada

15 (2.000°C) es incombustible, y esta disponible comercialmente en forma de esferas huecas.

[0013] Estas partlculas minerales pueden ser partlculas macizas, de tipo polvo, o huecas, de tipo esferas huecas. El aire entre los granos, y/o en los granos en el caso de esferas huecas, es favorable al caracter de aislante termico de la capa, y por tanto del panel, en uso normal.

20

[0014] Segun una variante, se prefiere una granulometrla bastante elevada para las partlculas minerales, pudiendo estar su dimension comprendida entre 2.500 y 800 pm, en particular entre 2.300 y 1.000 pm.

[0015] Segun otra variante, se elige una granulometrla menos elevada, en particular con una dimension de 25 partlculas minerales inferior o igual a 800 pm, en particular inferior o igual a 500 pm, y preferentemente comprendida

entre 200 y 500 pm.

[0016] Ventajosamente, al menos una de las capas textiles es una capa textil no tejida. Este tipo de material textil permite asociar en una misma capa fibras de naturaleza o de dimension/diametro diferente, y que da un

30 aspecto muy denso, muy coherente y homogeneo, estando las fibras Intimamente enredadas entre si.

[0017] Al menos una de las capas textiles comprende fibras minerales a base de al menos un material elegido entre basalto, vidrio y sllice. El basalto es el material preferido, ya que es especialmente refractario.

35 [0018] Segun una primera variante, al menos una de las capas textiles, por ejemplo el conjunto de estas, esta

esencialmente, en particular totalmente, compuesta por fibras minerales, por ejemplo a base de basalto, de vidrio o de sllice tal como se menciona anteriormente.

[0019] Ventajosamente, al menos una de las capas textiles comprende fibras a base de pollmero(s)

40 termoestable(s), por ejemplo de poliamida-imida (fibras disponibles comercialmente en particular en la companla Kermel), aramida(s) y/o poliacrilato(s). Estas fibras resisten hasta al menos 200°C, generalmente hasta temperaturas que alcanzan de 300° a 500°C, y, en caso de muy altas temperaturas, en proximidad de un fuego en particular, se carbonizan conservando sin embargo cierta resistencia al menos durante un cierto tiempo. Segun esta variante, el porcentaje en peso de fibra mineral se elige preferentemente entre el 60 y el 85% en peso de la capa textil. 45 Preferentemente, las capas se ensamblan entre si mediante punzonado de las capas textiles a traves de la capa de material de partlculas dispuesta entre ellas. Este procedimiento se conoce sobre todo para mejorar la cohesion de las fibras en una capa de material textil no tejido, modificando con ayuda de agujas la orientacion de al menos una parte de las fibras de la capa. Este procedimiento tiene un efecto unicamente mecanico, sin ninguna contribucion de hilos o aglutinantes (termofusibles o qulmicos) suplementarios. En el marco de la invencion se ha revelado, de 50 manera sorprendente, que era posible usar este tipo de tecnica para ensamblar capas entre si: el punzonado permite crear puentes entre las capas textiles a traves de la capa de partlculas minerales, de manera que estos puentes mantienen en su lugar las partlculas de la capa de partlculas, y evita que esta se desplome bajo su propio peso y no se amalgame bajo el efecto de la gravedad.

55 [0020] Segun una variante, las caras internas de las capas textiles orientadas hacia la capa de material de

partlculas estan provistas de medios adhesivos, con el fin de facilitar el enganche de las partlculas de la capa de material de partlculas con las capas textiles.

[0021] La forma de realizacion mas sencilla de la invencion consiste en una estructura de tipo sandwich de

tres capas: capa textil/capa de material de partlcuias/capa textil. Aunque es posible igualmente disenar una estructura que alterna n+1 capas textiles con n capas de material de partlculas con n > 2, estando constituida cada una de las capas externas del panel por una capa textil.

5 [0022] Preferentemente, la proporcion ponderal de partlculas de la o de las capas de material de partlculas

con respecto al conjunto de las capas de material de partlculas y de las capas textiles esta comprendida entre el 40 y el 80%, en particular entre el 50 y el 70%, y es en particular de aproximadamente el 60%.

[0023] El panel segun la invencion puede estar equipado con medios de resistencia mecanica, en particular

10 con un marco de material rlgido, en particular del tipo metalico o compuesto, cuando se desea que presente una cierta resistencia, una cierta rigidez por si mismo. Se obtiene as! un panel enrigidecido que puede permitir guarnecer facilmente grandes superficies planas. Se pueden prever tambien capas continuas o discontinuas, por ejemplo hojas de paramento exteriores de fines decorativos o para facilitar/guiar el corte.

15 [0024] El panel segun la invencion encuentra aplicacion en particular en el campo de la construccion o del

transporte, por ejemplo, el campo de la automocion, el campo ferroviario, el campo de la aeronautica y el del transporte marltimo.

[0025] Se desprenderan otras caracterlsticas y ventajas de la invencion mas claramente a la vista de la 20 descripcion que se ofrece a continuacion y de los dibujos adjuntos, que se refieren a formas de realizacion en

particular, no limitativas, en referencia a las figuras siguientes:

- figuras 1a, 1b, 1c: un procedimiento de ensamblaje de un panel simple de tres capas segun la invencion,

- figura 2: un grafico que representa la resistencia en temperatura de dos paneles, uno segun la invencion y el otro 25 como ejemplo comparativo,

- figura 3: imagenes de un panel segun la invencion (figura 3b) y de un panel comparativo (figura 3a).

[0026] Estas figuras son muy esquematicas y no respetan necesariamente la escala entre los diferentes elementos representados con el fin de facilitar su lectura. Elementos identicos llevan las mismas referencias en el

30 conjunto de las figuras.

[0027] Tal como se representa en la figura 1c, los ejemplos segun la invencion se refieren todos a un panela tricapa 1 que comprende una capa de partlculas 2 dispuesta entre dos capas de material textil no tejido 3,3'.

35 [0028] La capa de partlculas 2 se materializa en los ejemplos en dos formas:

- Capa 2 de tipo A: a base de partlculas de vermiculita.

- Capa 2 de tipo B: a base de partlculas de alumina.

40

- Capas textiles 3,3': elegidas identicas entre si, y hechas de material textil no tejido a partir de fibras termoestables a base de poliamida-imida. La figura 1 permite explicar el ensamblaje de los paneles 1 segun la invencion: en una primera etapa (figura 1a), se dispone segun un plano sustancialmente horizontal una de las dos capas 3 de material textil, y despues se espolvorea esta capa 3 con partlculas minerales (vermiculita o alumina modificada segun los

45 casos) con un espolvoreador, dispositivo conocido de por si y que, por tanto, no se describira aqul en detalle, hasta constituir una capa 2 de grosor deseado. La etapa siguiente (figura 1b) consiste en colocar sobre la capa 2 una capa textil 3' identica a la capa textil 3, y despues en ensamblar la de tres capas mediante punzonado: dos series de agujas 4 dispuestas a una y otra parte de la tricapa 3,2,3', y representadas muy esquematicamente, penetran en un cierto grosor en la tricapa y enredan entre si ciertas fibras de las capas textiles 3,3' modificando la orientacion de 50 forma que se asegure la cohesion del conjunto de tres capas, estando retenidas las partlculas de la capa 2 por estas fibras as! orientadas en el sentido del grosor del producto que constituyen de este modo puentes entre las capas 3 y 3'. Se sabe que el procedimiento de punzonado refuerza la cohesion intrlnseca de las capas de material textil no tejido, de lo que la invencion hace una aplicacion muy particular, para ensamblar capas que comprenden una capa de partlculas libres. La figura 1c representa el panel acabado, con las tres capas 2,3,3' ensambladas.

55

[0029] Es posible prever un marco rlgido (no representado), si se quiere un panel destinado a aislar

superficies planas, de geometrla simple. Asimismo es posible prever una costura periferica o un medio de adhesion periferica con el fin de perfeccionar el mantenimiento del material de partlculas en el seno del panel y de evitar la dispersion del material en la periferia.

[0030] La tabla 1 mostrada a continuacion resume los datos relativos a paneles segun los ejemplos 1 a 7,

con:

5 - Q1 correspondiente al porcentaje ponderal de particulas minerales de la capa 2 con respecto al de las capas textiles 3 y 3',

- Q2 correspondiente al porcentaje en peso de las particulas minerales de la capa 2 con respecto al conjunto del panel 1, es decir, el peso de las tres capas 2, 3 y 3',

10

- Q3 correspondiente a la densidad superficial de la capa 2 de particulas minerales,

- Q4 correspondiente a la densidad superficial del panel 1 en conjunto,

15 - La granulometria indicada correspondiente a la de las particulas minerales de la capa 2.

Tabla 1

Ej. n°: Capa 2 Granulometria (mm) Q1 (%) Q2 (%) Q3 (g/m2) Q4 (g/m2)

1: A 1.000-2.000 140% 58% 700 1.200

2: A 1.000-2.000 80% 45% 400 900

3: A < 500 80% 45% 400 900

4: A < 500 40% 29% 200 700

5: A < 500 140% 58% 700 1.200

6: B 1.300-2.300 140% 58% 700 1.200

7: B < 500 140% 58% 700 1.200

20 [0031] En estos ejemplos se ha realizado una prueba de resistencia de temperatura, consistente en exponer

una de las caras de los paneles a una temperatura de 600°C, con el fin de simular el inicio de un fuego en la proximidad de los paneles.

[0032] La figura 2 representa la curva C1 de ascenso de temperatura del panel, segun el ejemplo 1, y la 25 curva C2 de ascenso de temperatura de un panel segun un ejemplo comparativo, que esta constituido solamente por

el ensamblaje de dos capas textiles 3,3', sin capa de particulas 2 intermedia, siendo estas capas textiles de la misma composicion que la del ejemplo 1, habiendose ajustado sus grosores de forma que el panel comparativo presenta la misma densidad de masa que el panel del ejemplo 1. Este grafico representa en abscisas el tiempo en minutos, y, en ordenadas, la temperatura en grados Celsius, medida en la cara posterior del panel, es decir, la cara opuesta a la 30 cara expuesta al calor segun la prueba.

[0033] A la vista de este grafico se observa que la curva C1 referente al ejemplo 1 segun la invencion presenta una meseta de temperatura en las proximidades de 180°C entre 2 y 16 minutos, mientras que la curva C2 del ejemplo comparativo sobrepasa los 200°C desde 2 minutos 30, y despues asciende por encima de 400°C hacia

35 8 minutos 30. De ello se deduce que el panel del ejemplo 1 segun la invencion retarda la propagacion del fuego de forma claramente mas eficaz que el del ejemplo comparativo, lo que demuestra el efecto muy beneficioso de la capa intermedia 2, que, probablemente, favorece la distribucion del calor en toda su superficie, evitando la formacion de puntos calientes localizados.

40 [0034] Las figuras 3a y 3b son imagenes de los paneles segun estos dos ejemplos, como resultado de esta

prueba termica, al cabo de 20 minutos de exposicion a 600°C en una de sus caras. En la figura 3a el panel segun el ejemplo comparativo se observa fuertemente degradado, con un hundimiento de la estructura del panel, que presenta una gran abertura por la cual puede introducirse un fuego. Por el contrario, el panel segun el ejemplo 1 de la invencion representado en la figura 3b esta siempre integro, en el sentido de que no presenta ninguna abertura, 45 aun cuando, como en el caso del ejemplo comparativo, las fibras de polimero de las capas textiles 3,3' esten carbonizadas. Tambien al cabo de 20 minutos de exposicion al fuego, conserva todavia una cierta accion de cortafuegos, al contrario que el panel segun el ejemplo comparativo.

[0035] Diferentes pruebas (comparativo de los ensayos de la tabla 1) han mostrado ademas que los paneles

50 que usan un material de particulas en forma de vermiculita presentaban rendimientos termicos un poco superiores a

los de los paneles que usan un material de partlcuias en forma de alumina.

[0036] Se ha obtenido igualmente que era mas interesante usar capas textiles que asocian fibras minerales y fibras de pollmero termoestables en lugar de unicamente fibras minerales.

5

[0037] Finalmente, el ajuste de la cantidad de material de partlculas en el panel permite conciliar los rendimientos termicos y la facilidad de fabricacion, ya que una cantidad importante de material de partlculas es favorable para las propiedades termicas del panel, pero puede, ademas, complicar su fabricacion, ya que una capa «demasiado gruesa» de material de partlculas es mas delicada de incluir por simple punzonado entre capas textiles.

10 Una proporcion ponderal de aproximadamente el 50 al 70% de material de partlculas con respecto a la cantidad total del panel se revela especialmente apropiada (ejemplos 1 y 5 a 7 de la tabla 1).

[0038] Se desprende igualmente que la granulometrla del material de partlculas puede influir en las propiedades termicas del panel, y que las granulometrlas mas gruesas sometidas a prueba (ejemplos 1 y 2 para la

15 vermiculita) ofreclan mejores resultados que las granulometrlas mas finas (ejemplos 3 a 5), con el resto de los elementos iguales, un fenomeno que podrla estar relacionado con el hecho de que las granulometrlas mas gruesas permiten inmovilizar mas aire intersticial.

[0039] La invencion no se limita a estas formas de realizacion especlficas. En particular, puede prever capas 20 suplementarias en el apilamiento de capas, por ejemplo desdoblar capas textiles o alternar varias capas de material

de partlculas con capas textiles. Se puede plantear igualmente mezclar varios tipos de material de partlculas en las capas 2, o incluso mezclar varias granulometrlas.

[0040] Finalmente, los paneles segun la invencion, en uso normal, presentan buenas propiedades de 25 aislamiento termico y acustico. Pueden presentar estas propiedades aislantes/de cortafuegos manteniendose

globalmente ligeros y de bajo grosor (por ejemplo, como maximo de 25 o 20 mm, por ejemplo del orden de 15 mm para un apilamiento de tres capas con dos capas textiles dispuestas a una y otra parte de una capa de fibras minerales), y son muy flexibles, lo que permite plantear aplicaciones muy variadas, ya que se adaptan sin problema a superficies curvas.

30

[0041] En el campo ferroviario, se pueden usar as! para aislar (en el plano termico y/o en el plano acustico) y proteger del fuego suelos, techos, conductos de ventilacion o incluso las paredes de las cajas electricas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Panel aislante (1) que incluye una capa de material de partlcuias (2) que comprende esencialmente partlcuias minerales, estando dicha capa dispuesta entre dos capas textiles (3,3') que comprenden fibras minerales

5 y/o fibras a base de al menos un pollmero termoestable,

caracterizado porque al menos una de las capas textiles (3,3') comprende fibras minerales y fibras a base de al menos un pollmero termoestable, estando la proporcion ponderal entre fibras minerales y fibras a base de al menos un pollmero termoestable en dicha al menos una capa textil (3,3') comprendida entre 50/50 y 90/10.

10
2. Panel (1) segun la reivindicacion precedente, caracterizado porque las partlculas minerales son a base de al menos un material elegido entre vermiculita, alumina y perlita
3. Panel (1) segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las partlculas 15 minerales son partlculas macizas, de tipo polvo, o huecas, de tipo esferas huecas.
4. Panel (1) segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la dimension de las partlculas minerales esta comprendida entre 2.500 y 800 pm, en particular entre 2.300 y 1.000 pm.

20 5. Panel (1) segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la dimension de las

partlculas minerales es inferior o igual a 800 pm, en particular inferior o igual a 500 pm, y preferentemente esta comprendida entre 200 y 500 pm.
6. Panel (1) segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al menos una de las 25 capas textiles (3,3') es una capa textil no tejida.
7. Panel (1) segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al menos una de las capas textiles (3,3') comprende fibras minerales a base de al menos un material elegido entre basalto, vidrio y sllice.

30 8. Panel (1) segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al menos una de las

capas textiles (3,3') comprende fibras a base de al menos un pollmero termoestable, en particular de poliamida- imida, de aramida y/o de poliacrilato.
9. Panel (1) segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las capas (2,3,3') se 35 ensamblan entre si mediante punzonado de las capas textiles (3,3') a traves de la capa de material de partlculas (2)

dispuesta entre ellas.
10. Panel (1) segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las caras internas de las capas textiles (3,3') orientadas hacia la capa de material de partlculas (2) estan provistas de medios adhesivos.

40
11. Panel (1) segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende una alternancia de n capas de material de partlculas (2) y de n+1 capas textiles (3,3'), con n > 2.
12. Panel (1) segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la proporcion 45 ponderal de partlculas de la o de las capas de material de partlculas (2) con respecto al conjunto de las capas de

material de partlculas (2) y de las capas textiles (3,3') esta comprendida entre el 40 y el 80%, en particular entre el 50 y el 70%, y es en particular de aproximadamente el 60%.
13. Panel (1) segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque esta equipado con 50 medios de resistencia mecanica, en particular de un marco de material rlgido, en particular del tipo metalico o

compuesto.
14. Procedimiento de ensamblaje de un panel (1) segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se ensamblan entre si las diferentes capas (2,3,3') del panel mediante punzonado de las

55 capas textiles (3,3')a traves de la capa de material de partlculas (2) dispuesta entre ellas.
15. Aplicacion del panel (1) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 al campo de la construccion o del transporte, que incluye el campo de la automocion, el campo ferroviario, el campo de la aeronautica y el del transporte marltimo.