MXPA99000365A

MXPA99000365A - Panel de aislamiento.

Info

Publication number: MXPA99000365A
Application number: MXPA99000365A
Authority: MX
Inventors: Rick Cole Hunter
Original assignee: Oceaneering Int Inc
Priority date: 1996-07-08
Filing date: 1997-07-07
Publication date: 2006-10-17
Also published as: US5792539A; US6001449A

Abstract

La presente invención es concerniente con un panel de aislamento térmico único (1). Más específicamente, la presente invención es concerniente con un panel (1) aislado al vacío formado de una envolvente (10) evacuada altamente impermeable que es sostenida mediante una barrera térmica (20) elaborada de una estructura de soporte macroestructural que tiene un tamaño de celda o hueco de 0. 5 micras o mayor. De preferencia, el panel (1) incluye un material rarefactor. Además, la presente invención es concerniente con una barrera (20) de aislamiento térmico de una estructura macroestructural. De preferencia, la barrera (20) es formada de elementos (26, 28) que tienen una forma geométrica de diseño tridimensional repetitivo que permite el apilado de un elemento de aislamiento térmico (26, 28) con otro elemento de aislamiento térmico (26, 28) que tiene una forma geométrica complementaria y que bloquea el movimiento de los elementos de aislamiento térmico adyacentes (26, 28) en por lo menos una de las direcciones a 90 grados a la dirección, de apilado.

Description

PANEL DE AISLAMIENTO Campo de la invención La presente invención es concerniente con un panel de aislamiento térmico único. Más específicamente, la presente invención es concerniente con un panel aislado al vacío formado de una envolvente evacuada altamente impermeable que es sostenida mediante una barrera térmica elaborada .de una estructura de soporte macroestructural que tiene un tamaño de celda o vacío de 0.5 mieras o mayor. De preferencia, el panel incluye un material rarefactor. Además, la presente invención es concerniente con una barrera de aislamiento térmico de una estructura macroestructural. De preferencia, la barrera es formada de elementos que tienen una forma geométrica de diseño tridimensional repetitivo que permite el apilado de un elemento de aislamiento térmico con otro elemento de aislamiento térmico que tiene una forma geométrica complementaria y que bloquea el movimiento de los elementos de aislamiento térmico adyacentes en por lo menos una de las direcciones a 90° a la dirección de apilado.

Antecedentes de la invención La patente norteamericana 4,055,268 describe un recipiente de almacenamiento criogénico de doble pared con un espacio vacío que contiene aislamiento en múltiples capas REF. 29144 que comprende capas de radiación delgadas separadas por hojas de fibras pre-comprimidas permanentemente. La patente norteamericana 4,513,041 describe paneles de aislamiento en los- cuales se insertan celdas evacuadas. Cada celda al vacío está compuesta de un tubo de plástico rígido, ambos extremos del cual son cerrados mediante tapones perforados y el tubo es colocado en una envoltura flexible delgada de material de plástico altamente impermeable. Esta envoltura se extiende más allá de ambos extremos del tubo rígido y es sellada mediante soldadura después que el tubo rígido se ha evacuado a un alto vacío. La patente norteamericana 4,579,756 describe un material de hoja aislante compuesto de una pluralidad de cámaras herméticas al aire, cada una tiene un vacío parcial en la misma, mantenidas conjuntamente en relación lado a lado espaciada estrechamente para formar una hoja de tales compartimientos. Las patentes norteamericanas 4,783,356 y 4,837,388 • describen un artículo de aislamiento gue tiene elementos externos semejantes a hojas de material elástico asegurados mediante adhesivo a un material deformable rígido como un elemento interno y gue se deforman en una configuración particular, después de lo cual el elemento interno retiene su forma deformada en tanto gue los elementos externos regresan de manera elástica a su forma original, dejando vacíos en los cuales hay un vacío parcial. La patente norteamericana 4,791,773 describe un par de hojas de panel gue forman un emparedado con un separador semejante a cinta ondulado en el interior del mismo y separadores marginales alrededor de la periferia de las hojas. Un vacío dentro del espacio entre los separadores marginales aisla y refuerza el montaje. La patente norteamericana 5,018,328 describe un panel de aislamiento al vacío gue tiene paredes flexibles impermeables al gas formadas en múltiples compartimientos sustancialmente adyacentes. Se utilizan múltiples compartimientos para mejorar las características térmicas a largo plazo del panel al "proteger" las características de vacío de por lo menos uno de los compartimientos al rodearlo con compartimientos evacuados adicionales. Esto da como resultado un gradiente de presión de gas muy mínimo a través de las paredes internas gue forman el compartimiento interno para minimizar la permeación de gas y vapor al mismo, para mejorar así extensamente la vida de servicio del panel. Además, esto permite la colocación estratégica de materiales rarefactores tales como materiales rarefactores gue absorben ciertos gases puedan ser colocados en los compartimientos externos y otros materiales rarefactores gue absorben diferentes gases puedan ser colocados en los compartimientos internos para mejorar la vida de servicio del panel. La patente norteamericana 5,032,439 describe paneles al vacío de aislamiento térmico formados de un núcleo interno de polvos comprimidos de baja conductividad térmica encerrados mediante una envolvente de cerámica/vidrio evacuada a una baja presión. La patente norteamericana 5,082,335 describe un aparato de refrigeración gue tiene un sistema de aislamiento al vacío en donde una combinación de paneles de aislamiento térmico al vacío y espuma de poliuretano proporcionan las propiedades de aislamiento térmico también como soporte estructural. La patente norteamericana 5,090,981 describe un método para fabricar paneles de sobreaislamiento de alta R; la patente norteamericana 5,094,899 describe un panel de aislamiento gue comprende' un tablero de fibra mineral, las fibras no tienen aglutinante orgánico sobre las mismas y material en partículas . empacado en los intersticios del tablero y una envolvente hermética al gas gue encapsula el tablero, la envolvente es evacuada; y la patente norteamericana 5)330,816 describe un panel de sobreaislamiento . Las patentes norteamericanas 5,107,649 y 5,157,893 describen un panel de aislamiento al - vacío compacto ultradelgado gue comprende dos láminas de paredes de metal duras pero gue se pueden doblar, separadas de manera espaciada estrechamente entre sí y soldadas alrededor de los bordes para encerrar una cámara de vacío. Separadores de vidrio o cerámica mantienen a las láminas de pared separadas . La patente norteamericana 5,252,408 describe un panel aislado al vacío formado de elementos de pared metálicos soldados periféricamente gúe definen una cavidad dentro de la cual se dispone un blogue comprimido sólido de un material en partículas. El material en partículas, de preferencia un negro de carbono activado, gel de sílice o combinación de los mismos, sirve como una barrera a la transmisión térmica radiante a través del panel, actúa como un rarefactor para mantener el vacío en la cavidad y con la densidad apropiada, sostiene las paredes del panel contra el aplastamiento cuando la cavidad es evacuada. La patente norteamericana 5,271,980 describe un panel de aislamiento flexible gue comprende una primera hoja flexible externa opuesta a una segunda hoja flexible externa, cada hoja comprende una pluralidad de capas corrugadas impermeables al gas unidas con un sello hermético al gas para formar un espacio interno gue está evacuado de aire. Los separadores presionan contra una membrana para resistir a las fuerzas de compresión de cara en cara. El panel de aislamiento evacuado es flexible durante el uso y en la aplicación. La patente norteamericana 5,376,424 describe un material de aislamiento térmico el cual es empacado en una bolsa selladora compuesta de un material de cara anversa y un material de cara inversa, cada una elaborada de una hoja de metal y gue es emparedada mediante una capa selladora de película de plástico fija de manera adhesiva a un lado de la misma y mediante una capa superficial de película de plástico fija de manera adhesiva al otro lado de la misma. La patente norteamericana 5,398,510 describe un panel se sobreaislamiento y un montaje termoeléctrico gue mantiene la temperatura dentro de un refrigerador u otro tipo de estructura encerrada a un valor deseado. La patente norteamericana 5,399,408 describe un cuerpo de aislamiento térmico para el aislamiento térmico, gue consiste de una cubierta o coraza que puede ser evacuada y la cual es llenada con un material aislamiento térmico microporoso sólido. La patente norteamericana 5,445,857 describe paneles de aislamiento al vacío gue se proporcionan con superficies texturizadas gue localizan la expansión térmica. La patente norteamericana 5,505,046 describe un aparato gue incluye una fuente de alimentación y un sistema de control para mantener la temperatura dentro de una estructura encerrada al utilizar dispositivos termoeléctricos . La patente norteamericana 5,522,216 describe un refrigerador gue combina los beneficios de los materiales de sobreaislamiento con dispositivos termoeléctricos y materiales gue cambian de fase para proporcionar un sistema ambientalmente benigno gue es eficiente de energía y puede mantener temperaturas relativamente uniformes por periodos externos de tiempo con relativamente bajos reguerimientos de energía eléctrica.

Breve descripción de la invención La presente invención es concerniente con un panel de aislamiento gue tiene una envolvente, de preferencia elaborada de por lo menos dos piezas, una porción superior y una porción inferior, de un material de alta barrera al gas gue rodea una barrera de aislamiento térmico gue sostiene la envolvente. La envolvente tiene bordes sellados y es evacuada para producir el panel. Además, la presente invención es concerniente con una barrera de aislamiento térmico formada de elementos gue tienen una forma geométrica de diseño tridimensional repetitivo gue permite gue el apilado de un elemento de aislamiento térmico con otro elemento de aislamiento térmico gue tiene una forma geométrica complementaria y gue bloguea el movimiento de los elementos de aislamiento térmico adyacentes en por lo menos una de las direcciones a 90° a la dirección de apilado. Este diseño tridimensional repetitivo gue permite el apilado de un elemento de aislamiento térmico con otro elemento de - aislamiento térmico crea una estructura macroestructural gue tiene un espacio de vacío de 0.5 mieras o mayor.

Breve descripción de los dibujos La figura 1 es una vista en sección transversal isométrica de un panel de una modalidad de la presente invención con una barrera de fibras o una barrera de fibras y polvo; La figura 2 es una vista en sección transversal isométrica de un panel de otra modalidad de la presente invención con una barrera de polvo; La figura 3 es una vista en sección transversal isométrica de un panel de otra modalidad de la presente invención con una barrera de esferas de vidrio o esferas de plástico; La figura 4 és una vista en sección transversal isométrica de un panel de otra modalidad de la presente invención con una barrera de material celular abierto; La figura 5 es una vista en sección transversal isométrica de un panel de la modalidad preferida de la presente invención con una barrera elaborada de elementos de aislamiento apilados alternantes; La - figura 6 es una vista en sección transversal isométrica de elementos de aislamiento térmico gue tienen un diseño tridimensional para formar un diseño de una barrera de aislamiento térmico de la presente invención entre dos superficies; La figura 7 es una vista esguemática de un diseño de la barrera de elemento térmico de la presente invención gue muestra tres elementos de aislamiento térmico, los elementos externos se encuentran en compresión, el elemento alternativo se encuentra en tensión; La figura 8 es una vista esguemática de la barrera de aislamiento térmico de la figura 7 gue muestra la trayectoria de conducción térmica a través de la barrera; La figura 9 es una vista esguemática de la barrera de aislamiento térmico de la figura 7 gue muestra la trayectoria de emisión de calor" radiante representativa a través de la barrera; La figura 10 es una vista en sección transversal de un diseño de una barrera de elemento térmico en multicapas de la presente invención con múltiples capas de elementos de aislamiento térmico; La figura 11 es una vista en sección transversal isométrica de otro diseño de una barrera de aislamiento' térmico de la presente invención entre dos superficies; La figura 12 es una vista en sección transversal isométrica de un diseño de una barrera de aislamiento térmico gue muestra la barrera colocada entre superficies curvas; La figura 13. es una vista en sección transversal isométrica de otro diseño de una barrera de aislamiento térmico de la presente invención; La figura 14 es una vista en sección transversal isométrica de un panel de otra modalidad de la presente invención con una barrera gue utiliza elementos de aislamiento térmico gue tienen un diseño tridimensional sobre solamente una superficie y un elemento de aislamiento apilado alternante; La figura 15 es' una vista en sección transversal isométrica de una barrera gue utiliza elementos de aislamiento térmico gue tienen un diseño tridimensional sobre solamente una superficie y múltiples elementos de aislamiento apilados alternativos; y Las figuras 16, 17 y 18 son vistas en sección transversal de un panel con varios diseños de aberturas en el panel y cada panel tiene un material rarefactor en el panel.

Descripción de las modalidades preferidas La presente invención se comprende mejor cuando las características patentables de la presente invención se comparen con la técnica previa. Los paneles de superaislamiento o sobreaislamiento de alta R descritos en la patente norteamericana 5,094,899 se consideran los paneles de aislamiento del estado de la técnica; sin embargo, estos paneles sufren de una deficiencia significativa. La deficiencia significativa es gue los paneles sufren de altas pérdidas del borde, lo gue significa gue en tanto gue el panel tiene un valor de R en la parte media del panel gue es muy alto, el valor R en los bordes es muy bajo. Los paneles 10, como se muestra en la figura 1 tiene una envolvente 14 de hoja de metal. Cuando los paneles 10 son colocados en una configuración de caja como se muestra en la figura 3, entonces dos superficies de metal a metal se encuentran en 'los bordes o esguinas, lo gue significa gue hay dos superficies altamente conductoras térmicamente gue tienen una corta distancia de los compartimientos calientes a los compartimientos fríos. Las pérdidas térmicas en el borde de esguina son un problema gue reduce significativamente la R nominal global del panel de la clasificación de R medida solamente en el centro del panel. En contraste, los paneles de la presente invención emplean superficies o materiales de capa externos para el panel gue son de un material de alta barrera al gas y gue tienen significativamente menos pérdidas del borde de aislamiento térmico. Otra deficiencia de la técnica previa es el uso de paneles con lo que se denomina en la presente como una barrera de soporte microestructural. Tal barrera de soporte es ilustrada en la patente norteamericana 5,032,439. Los materiales gue se han usado para sistemas de soporte microestructural incluyen polvos microcelulares tales como aerogeles y espumas de poliestireno o poliuretano microcelulares de celda abierta. ' Los tamaños de celda mínimos y máximos típicos de estos materiales se representan gráficamente en la Tabla 1. Estas barreras están diseñadas para minimizar el componente de conducción de gas de la transferencia térmica al minimizar el tamaño de celda (vacío o poro) dentro del material aislante. En tanto gue se aprecia gue la minimización del componente de .conducción de gas es deseable, el problema asociado con un soporté microestructural ' en un panel de aislamiento térmico es gue la conducción térmica a través del sólido se vuelve una limitación a la resistencia térmica global. Además, no hay una manera eficiente de minimizar el componente radiante de transferencia térmica a través de una barrerá de soporte microestructural de un panel de aislamiento.

En contraste, otra característica de la presente invención es el uso de un sistema de soporte macroestructural; gue en la presente significa una barrera gue incluye un sistema de soporte estructural gue tiene un tamaño de celda (vacío o poro) de 0.5 mieras o mayor. Un sistema de soporte macroestructural puede estar diseñado para prolongar o extender la longitud de las trayectorias de fugas térmicas de conducción sólidas más allá de lo gue es posible con un sistema de soporte microestructural y puede incorporar más barreras continuas a la radiación para minimizar eficientemente la transferencia de calor radiante. La definición de tamaño de celda para todos los propósitos en la presente es: La distancia promedio calculada de un número infinito de líneas medidas a través de un punto cerca del centro de un vacío (o hueco) representativo dentro de una barrera a las superficies sólidas de la estructura. Con referencia ahora a la figura 1, un panel 1 de la presente invención tiene una envolvente 10, elaborado de preferencia de una superficie externa superior 12 y una superficie externa inferior 14 gue rodea una barrera 20 de aislamiento, térmico. En la elaboración de un panel 1, las superficies externas 12 y 14 se extienden más allá de la barrera 20 de aislamiento térmico, para formar la envolvente 10 alrededor de la barrera 20 de aislamiento térmico y proporcionar bordes .selladores 16. La barrera 20 de aislamiento térmico sostiene e impide gue la envolvente 10 de las superficies externas 12 y 14 se aplasten entre sí' cuando el panel 1 es evacuado. Cada panel 1 tiene un tamaño definido y un borde sellado externo 16 gue puede tener varias configuraciones. El panel como se muestra en la figura 1 muestra un borde de sellado 16 gue es la unión de una superficie externa superior 12 y una superficie inferior plana 14. Los bordes de sellado 16 son sellados al usar un adhesivo, mediante soldadura térmica o mediante electrodeposición metálica y soldadura. Las superficies de la presente invención son de preferencia de un material de alta barrera al gas, caracterizado por una Velocidad de Transmisión de Oxígeno (OTR) de menos de 5xl0"4cc (STP)/ 645 cm2 (100 pulgadas2) /día [centímetros cúbicos @ temperatura y presión estándar por 345 cm2 (100 pulgadas2)' por día] y un producto de conductividad térmica de menos de 5x1O"4 W /mK. El producto de conductividad térmica es la conductividad térmica efectiva de la superficie o material de alta barrera al gas medido en W/mK (Watts por metro grado Kelvin) , multiplicado por el espesor de la superficie medido en metros. La conductividad térmica efectiva toma en ' cuenta la conductividad térmica de las capas constituyentes de la superficie o material de alta barrera al gas, tales como polímeros, polímeros recubiertos de metal, hojas de metal o polímeros recubiertos de cerámica. La superficie externa 14 y 16 de panel 1 puede ser un laminador seleccionado del grupo gue consiste de multicapas de polímeros recubiertos de metal, multicapas de polímeros recubiertos con productos no metálicos y multicapas de polímeros de alta barrera al gas. Los polímeros recubiertos con metal o recubiertos con productos no metálicos son películas poliméricas gue tienen un recubrimiento de metal, por ejemplo, aluminio o un recubrimiento de cerámica por ejemplo SiOx. Un laminador apropiado como una superficie para el panel de la presente invención está compuesto de preferencia de dos o más capas de un material de alta barrera al gas. Cada capa en el laminador tiene una función específica. En la implementación más simple, una superficie laminada consiste de dos materiales. Un material • proporciona las propiedades de barrera al gas a la superficie laminadora y el otro material proporciona un material ter osellable para adherir la superficie laminadora a sí misma, por ejemplo para elaborar un envolvente o bolsa o a otro material. Una combinación típica de capas que tienen propiedades de barrera moderas sería una película de poliéster metalizada de 0.0012 cm (0.00048 pulgadas) de espesor laminada, al usar un adhesivo intermedio, a una película de polietileno de 0.0051 cm (0.002 pulgadas) de espesor. En esta construcción, el poliéster metalizado delgado proporciona las propiedades de barrera al gas de la superficie. La capa de polietileno agrega resistencia estructural al laminador y proporciona la capa termosellable necesaria para el sellado térmico de los bordes de la envolvente. Las películas poliméricas típicas gue son metalizadas incluyen polipropileno orientado, poliéster y nylon debido a su resistencia, resistencia a la perforación, rango de temperatura, costo y baja permeabilidad. Otros materiales de alta barrera al gas son estos mismos polímeros recubiertos con un recubrimiento no metálico tal como una cerámica o recubrimiento de SiOx y tienen en general mejores propiedades de barrera gue las películas metalizadas o aluminizadas, dependiendo en parte del espesor en cada material. Algunos polímeros tienen propiedades de permeabilidad al gas inherentemente bajas y pueden no ser recubiertos para el uso en la estructura laminadora. Sin embargo, debido a gue son apropiadas como superficies para los paneles de la presente invención, se reguieren múltiples capas de los polímeros. Los materiales apropiados incluyen termoplásticos fluorados-clorados (por ejemplo, ACLAR, un producto de Allied Signal Plastics), polímeros de cloruro de polivinilideno (por ejemplo, Sarán, un producto de DuPont), polímeros de fluoruro de polivinilo (por ejemplo, Tediar, un producto de DuPont) y alcohol etilen-vinílico (abreviado EVAL o EVOH) . La superficie externa 14 y 16 del panel 1 puede ser un polímero de cristal líguido. Estos nuevos termoplásticos son polímeros termoplásticos de copoliéster aromáticos gue exhiben una estructura altamente ordenada en estado fundido y sólido. Los polímeros de cristal líguido conocidos se describen en la patente norteamericana 4,161,470 incorporada en la presente por referencia. Estos polímeros son las resinas Vectra A y C, un poliéster completamente aromático a base de poli (benzoato-naftoato) o la resina Vectra B, una copoliéster-amida completamente aromática a base de polinaftoato-aminofenotero-ftalato, todos de Hoechst Celanese; las resinas Zenite, descritas solamente como a base de poliésteres aromáticos, de DuPont Chemical Company; y las resinas Xydar, un terpolímero de acero tereftálico, ácido p-hidroxibenzóico y p,p' -bisfenol enlazados mediante enlaces de éster, de Amoco Chemical Company. Estos polímeros exhiben baja conductividad térmica y baja permeabilidad (lo gue significa gue son materiales de alta barrera al gas), lo gue los hace deseables y apropiados para la superficie externa de un panel 1. El uso de materiales termoplásticos como las superficies 12 y 14 es preferible debido a gue su baja conductividad térmica que reduce materialmente el efecto de pérdida térmica en el borde 18 del panel 1, especialmente en comparación con los paneles con superficies de metal. Un panel termoplástico puede tener pérdidas del borde de varios órdenes de magnitud menores gue un panel con superficie de metal. El efecto que esto tiene sobre todo el panel o envolvente, depende del tamaño global del panel. Los paneles y envolventes más pequeños pueden pagar un alto precio por esta pérdida del borde y disminuyen extensamente el alto valor de R gue puede existir en el centro del panel. Un aspecto de la ' presente invención por consiguiente es la capacidad de formar superficies para elaborar la envolvente de un panel de aislamiento térmico. Como se ilustra ' en la figura 1, una barrera 20 de aislamiento compuesta de fibras y partículas 21 es rodeada de una envolvente 10 elaborada de un polímero formado de cristal líguido o una 'superficie de alta barrera en multicapas flexible. Se muestra gue la envolvente 10 tiene una superficie superior formada 12 y una superficie inferior plana 14; sin embargo, las superficies 12 y 14 pueden tener cualguier configuración de tamaño y forma. La ventaja del panel 1 de la presente invención con respecto al panel mostrado en la patente norteamericana 5,094,890 es gue el panel de la presente invención tiene sustancialmente menos pérdidas del borde. Los paneles 1 de la presente invención tienen pérdidas del borde por lo menos 5 veces menores gue los bordes de hoja de metal doble de la patente. En tanto gue no se muestra en la figura 1, el panel puede tener un material rarefactor en el panel. Un material rarefactor es un material gue absorbe los gases gue permanecen en los intersticios de la barrera 20 aún después de ser evacuados o los gases gue permean o penetran a las superficies del panel. Estos materiales rarefactores son sólidos gue trabajan mediante adsorción- física, adsorción guímica o absorción para atrapar u "obtener" los gases en el. espacio evacuado. Los gases térmicamente conductores típicos gue permanecen en o permean la envolvente con el paso del tiempo incluyen vapor de agua, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, mohóxido o dióxido de carbono y otros gases encontrados en la atmósfera o liberados durante el proceso de fabricación. Los materiales rarefactores típicos son aleaciones de circonio y 'hierro (por ejemplo, St 707, una marca comercial de SAES Getters/U.S.A., Inc.) diseñados para absorber hidrógeno, oxígeno, agua, dióxido de carbono y nitrógeno. Los materiales rarefactores preferidos para un panel de aislamiento de la presente invención son los productos COMBO SUPERGETTERS o SUPPERGETTER, de SAES Getters/U.S.A., Inc., gue es una aleación de bario litio sola o combinada con óxido de bario y ya sea óxido de paladio o cobalto. Los materiales rarefactores pueden estar en forma de sólidos en un sólo sitio en el panel 1 o en múltiples sitios.. Otro procedimiento es incorporar el material rarefactor dentro de una capa polimérica. Una superficie de un laminador o un polímero de cristal líguido, utilizado con por lo menos una de las superficies de la envolvente 10, se emplea con una barrera 20 macroestructural elaborada de fibras y partículas 21 para formar un panel 1 de vacío como se ilustra en la figura 1. Una barrera macroestructural de polvos 22 es ilustrada en la figura 2. El panel 1 tiene una barrera 20 compuesta de un sistema de soporte macroestructural de bolas o esferas 23 de vidrio o plástico como se ilustra en la figura 3; o una barrera 20 elaborada de un material de celdas abiertas 24 tal como corcho, un material termoplástico o compuesto espumado como se ilustra en la figura 4. La envolvente 10 de alta barrera al gas, elaborado de un polímero de cristal líguido o u laminador flexible en multicapas, junto con un material rarefactor proporciona una larga vida al vacío en el panel 1, para proporcionar así un panel de aislamiento térmico- al vacío de alta eficiencia durante varios años. Con referencia ahora, a la figura 5, se ilustra una barrera 20 preferida. Esta barrera preferida se describe plenamente en la solicitud norteamericana No. de Serie 08/682,933, presentada el 07/08/96, intitulada "INSULATION BARRIER", gue se incorpora en la presente por referencia. La única característica de la barrera de aislamiento térmico de la presente invención es gue la barrera 20 está compuesta de elementos de aislamiento térmicos apilados alternantes. Por consiguiente, hay varios elementos de aislamiento térmicos diferentes, por lo menos dos 26 y 28 empleados para la elaborar la barrera 20 de aislamiento térmico de la presente invención. Para el propósito de esta solicitud, el "apilado" reguiere gue dos elementos de aislamiento adyacentes tengan cada uno un diseño tridimensional correspondiente gue ajuste uno dentro del otro, pero gue proporcione una superficie de contacto mínima entre los dos elementos. El término "apilado" es contrastado con "empalme" en donde los productos gue tienen el mismo diseño tridimensional, por ejemplo copas DIXIE, Dixie es una marca comercial registrada de James River Corporation, se empalmarán cuando se cologuen uno dentro del otro y tendrán un contacto sustancial entre las superficies de las -copas adyacentes. El apilado se presenta cuando los elementos tienen diseños correspondientes pero diferentes en lugar de los mismos diseños o diseños idénticos y bloguean el movimiento de los elementos adyacentes en por lo menos una de las direcciones a 90° a la dirección de apilado. La barrera de aislamiento térmico preferida se elabora con un par de elementos de aislamiento térmico, un elemento tiene un diseño tridimensional específico y el segundo elemento tiene un diseño tridimensional correspondiente gue provoca el apilado de los dos elementos adyacentes. Una barrera de aislamiento térmico excepcional debe tratar los tres tipos de transferencia de calor gue encuentra una barrera; es decir, convección, conducción y radiación. La mayoría de los sistemas de aislamiento de la técnica previa tratan solamente uno o dos, pero no todos los tres tipos de trasferencia de calor con los cuales se encuentra una barrera de aislamiento térmico. Además, cuando los sistemas usan vacío (bajo vacío, 10"3 torr o una presión mayor; alto vacío 10"3 torricellis o una presión menor) , la barrera de aislamiento térmico utilizada para separar y mantener la separación de la superficie externa del material de barrera al gas también tiene gue llevar la carga de presión atmosférica. Las barreras de aislamiento térmico de la presente invención tratan todas las formas de transferencia térmica y los reguerimientos de . carga de una barrera de aislamiento excepcional. Como con la mayoría de barreras de aislamiento, la barrera de aislamiento térmico de la presente invención se usa para llenar un espacio entre las superficies calientes y frías y al llenar aguel espacio reduce la transferencia de calor por convección de los gases en aguel espacio. La transferencia térmica por convección requiere un movimiento del fluido (gases) en contacto con una superficie. Un aspecto de la presente invención es que el tamaño de cualguier espacio de gas dentro de la barrera de aislamiento puede ser muy pegueño para reducir el movimiento de los gases. La transferencia térmica por convección se minimiza adicionalmente mediante la remoción de los gases del espacio, esto es, mediante evacuación. Cualquiera de tales sistemas de vacío reguiere una estructura para soportar la diferencial de presión entre la presión atmosférica externa y la presión reducida interna. La transferencia de calor por conducción en el sólido es minimizada al extender o prolongar la longitud de la trayectoria del flujo de calor a través del sólido. La transferencia térmica radiante es minimizada' al usar múltiples capas de superficies reflectoras al calor. Se entenderá gue cuando el espacio entre las superficies se describe o es evacuado, el espacio al gue se hace referencia, puede estar entre las superficies fijas, tal como una caja dentro de una estructura de caja o en referencia al espacio dentro de un panel. La transferencia de calor a través de sólidos (Q) es proporcional a la conductividad térmica promedio (medida a dos temperaturas) del material (kra), el área de sección transversal (A) a través de la cual el calor fluye y la diferencia de temperatura a través del material conductor, pero es inversamente proporcional a la longitud (L) de la trayectoria de conducción. Los elementos de aislamiento térmico de la presente invención se forman tan delgados como sea posible para minimizar el área de sección transversal (A) a través de la cual el calor fluye. El espesor del elemento de barrera, es limitado por la resistencia a la tracción para el elemento de tracción y por la resistencia a la ondulación para el elemento de compresión. El apilado de los elementos de aislamiento térmicos para producir las barreras de aislamiento térmico de la presente invención es para maximizar la longitud (L) de la trayectoria térmica a través de las barreras y así minimizar la transferencia de calor. Así, la relación de A/L es minimizada. En una modalidad, los elementos de aislamiento térmico utilizados para^ elaborar la barrera de aislamiento térmico de la presente invención' se fabrican de una variedad estructural con una superficie altamente emisora formada en una forma geométrica gue tiene un diseño tridimensional repetitivo gue permite el- apilado. En otra modalidad de la presente invención, los elementos superiores e inferiores de la barrera no son uniformes en espesor como los otros elementos usados en la barrera y no necesitan tener una superficie altamente emisora. El diseño tridimensional repetitivo o elementos de aislamiento térmicos "apilados" alternativamente no es idéntico sino complementario. Dos elementos de aislamiento térmicos diferentes son "complementarios" cuando el diseño tridimensional repetitivo de los elementos alternativos provocan el "apilado", no empalme y blogueen el movimiento de los elementos de aislamiento térmico adyacente en por lo menos una de las direcciones a 90° a la dirección de apilado. Los elementos complementarios son colocados de preferencia alternativamente en la barrera; sin embargo, cuando más de un elemento de aislamiento térmico es empalmado en una barrera, los elementos empalmados no son considerados elementos alternantes en la barrera sino gue son considerados eguivalentes a un solo elemento del espesor combinado dé los elementos empalmados. 'Los elementos empalmados pueden ser usados en la parte superior e inferior de la barrera de aislamiento térmico para incrementar la resistencia sin alguna adición adición significativa de altura a la barrera. Con referencia a la figura 6, gue muestra un diseño de una barrera 20 de aislamiento térmico de la presente invención, un diseño de viga de los elementos de aislamiento térmico. En este diseño de viga, una sección transversal del diseño tridimensional repetitivo de los elementos 32 de aislamiento térmico superior e inferior es de una onda semejante a seno con una cierta base y amplitud; - mientras gue, la sección transversal del diseño tridimensional repetitivo adyacente del elemento 34 de aislamiento térmico es de una onda semejante a seno con la misma base y una amplitud más pegueña. En este diseño de viga, esta diferencia en el diseño tridimensional de los elementos de aislamiento 32 y el elemento de aislamiento térmico 34 son diseños complementarios. Un diseño complementario de los elementos alternativos provoca el apilado como se muestra y bloguea además a los elementos adyacentes de tal manera gue no se puedan mover en el plano horizontal el cual se encuentra a 90° al plano de apilado vertical. Con referencia a la figura 7, es claro gue el apilado alternativo de los elementos de aislamiento coloca al elemento 32 de aislamiento térmico en compresión y al elemento de aislamiento térmico 34 en tensión. Los elementos de aislamiento térmico se elaboran mediante la formación de un material tal como un termoplástico, termofraguable, de cerámica, metal o compuesto en una forma geométrica. Los termoplásticos se forman mediante extrusión, moldeo por inyección, moldeo por soplado o formación mediante presión - temperatura; los termofraguables y cerámicas se forman mediante moldeo o formación mediante presión - temperatura; los metales son formados mediante estampado o formación mediante presión -temperatura. Muchos termoplásticos apropiados son compuestos ya gue contienen otros materiales tales como papel, vidrio o agregados en forma de fibras, partículas finas o películas.

La elección del material usado para elaborar los elementos de aislamiento térmico de la presente invención es concerniente principalmente con las propiedades térmicas y físicas del material. Ninguna propiedad individual de un material será determinante para elaborar los elementos de aislamiento térmico de la presente invención. Por ejemplo, la conductividad térmica de un metal tal como aluminio es alta y por consiguiente como el único material para un elemento de aislamiento térmico no es tan apropiado .para la fabricación de un elemento de aislamiento térmico como otros materiales, esto es, termoplásticos; sin embargo, el aluminio tiene una superficie altamente emisora. Un compuesto de una película delgada de aluminio como una superficie emisora sobre un termoplástico, por otra parte, es un material en donde la conductividad térmica del compuesto del metal y el termoplástico es sólo ligeramente mayor gue agüella del termoplástico, la cual es muy baja. Como se explicará en más detalle en la presente, los compuestos, especialmente aguellos materiales gue tienen una superficie altamente emisora en capas sobre otro material, son preferidos como el material de los elementos de aislamiento térmico de la presente invención. Con referencia ahora a la figura 8, la trayectoria térmica es extendida o maximizada puesto gue la trayectoria térmica es a través de la superficie externa 40 al primer elemento de aislamiento térmico 32 y luego al elemento de aislamiento térmico 34 solamente a través de puntos de contacto entre los elementos. Asimismo, la trayectoria térmica es extendida adicionalmente entre el elemento de aislamiento térmico 34 y el segundo elemento de aislamiento térmico 32, como se muestra mediante las flechas en la figura 8. La trayectoria L de conducción térmica de las • barreras de aislamiento térmico de la presente invención es muchas veces mayor gue las barreras de la técnica previa y normalmente puede exceder por lo menos dos (2) a cinco (5) veces la distancia entre las superficies calientes y frías 40 y 50 respectivamente. La conducción de calor a través del gas presente en los espacios de una barrera de aislamiento es también tratada en las barreras de aislamiento térmico de la presente invención. Se prefiere gue las barreras de aislamiento térmico de la 'presente invención se cologue en un espacio el cual está evacuado. Cuando está evacuado, la remoción de los gases (aire o principalmente, nitrógeno y oxígeno) en los espacios de la barrera minimiza la transferencia de calor por conducción a través de la barrera. Además, la barrera de aislamiento térmico de - la presente invención proporciona múltiples capas (barreras) para minimizar el movimiento de los gases para transferir calor de conducción a través del espacio de barrera. Cuando el espacio de la barrera es evacuado, la barrera 20 de aislamiento térmico sostiene las superficies 40 y 50 (las superficies 40 y 50 pueden ser las superficies 12 y 14 respectivamente de un panel) . La barrera 20 de aislamiento térmico de la presente invención debe ser capaz de llevar o portar las altas cargas de compresión de una estructura evacuada para eguilibrar la carga de la presión atmosférica. Este parámetro de carga afectará la selección de geometría de las barreras de aislamiento térmico de la presente invención (este parámetro y el efecto sobre la geometría serán descritos en más detalle posteriormente en la presente) . La evacuación del espacio en el cual las barreras de aislamiento térmico son colocadas puede estar aún bajo vacío o a un alto vacío. Tan importante como la selección del material para los elementos de aislamiento térmico para obtener una conductividad térmica promedio mínima del material (Km) y para apilar los elementos de acuerdo con la presente invención para minimizar la relación de A/L, se prefiere gue la superficie del elemento de aislamiento térmico formado . sea una superficie altamente emisora. Esta característica de las barreras de aislamiento térmico de la presente invención trata el componente de radiación de la transferencia de calor. Puesto gue la transferencia térmica por radiación es directamente proporcional a la emisividad y la emisividad es el recíproco de la emitancia, mientras mayor es la emitancia térmica de la superficie menor es la transferencia de calor. Las barreras de aislamiento térmico preferidas de la presente invención tienen múltiples capas de elementos con por lo menos una superficie continua de material reflector de calor para reducir extensamente la transferencia de calor por radiación. Los elementos de aislamiento térmico preferidos de la presente invención se fabrican de un material con una superficie para proporcionar la alta reflexión de calor o emisión deseada. Por lo consiguiente, los materiales preferidos para la fabricación de los elementos de aislamiento térmico son compuestos, lo gue significa ya sea un compuesto en capas con una capa externa de material gue tiene una superficie altamente emisora o un material gue es recubierto o tratado antes o después gue los elementos se formen en una forma geométrica, por ejemplo, la forma de una viga. Una representación esguemática de una trayectoria 33 de calor radiante entre las superficies altamente emisoras de los elementos aislantes térmicamente de la presente invención se muestra en la figura 9. Los parámetros acumulativos tal como se escogen anteriormente pueden producir una barrera de aislamiento térmico de la presente invención gue tiene un valor de R (la clasificación estándar de aislamiento) gue excluye cualguier efecto del borde, de tres a diez veces mayor gue los mejores sistemas de aislamiento conocidos. Es claro por consiguiente gue las barreras de aislamiento térmico de la presente invención tratan todos los cuatro parámetros de una barrera de aislamiento excepcional y son mejores gue cualguier barrera térmica de la técnica previa conocida. Otra característica de la presente invención es gue la barrera de aislamiento térmico preferida consiste de múltiples capas. Una barrera 20 de aislamiento térmico en multicapas se forma con cualguier número de elementos de aislamiento térmico. En una barrera preferida 20, a la gue se hace referencia a la figura 10, hay un número impar de elementos, con elementos 32 de aislamiento térmico superiores e inferiores los cuales se ponen en contacto con las superficies 40 y 50 respectivamente, en compresión y elementos 34 de aislamiento térmico alternativos en tensión. No hay límite al número dé elementos de aislamiento térmicos apilados alternativamente gue se pueden usar para formar una barrera 20 de aislamiento térmico en multicapas. Es claro gue el significado del número de elementos de aislamiento térmico utilizados en el apilado es para minimizar la relación de A/L al alargar L y minimizar la transferencia de calor por radiación. Adicionalmente, la transferencia de calor es minimizada por las áreas de contacto pegueñas que existen en las superficies de los elementos de aislamiento térmico acoplados. Mientras mayor es el número de lbs elementos de aislamiento térmico en la dirección a través ' e la barrera de aislamiento térmico o en la dirección entre las- superficies (una caliente y una fría), mayor es lá . resistencia térmica de la. barrera de aislamiento térmico. La forma geométrica de los elementos de aislamiento térmico apilados no está limitada a una viga formada mediante un diseño de onda semejante a seno. Como se ilustra en la figura 11, la forma geométrica puede ser de un cono o semejante a cono; así, una barrera 20 de aislamiento térmico gue tiene un diseño tridimensional repetitivo de cono 35 es colocada entre dos superficies 40 y 50. Para proporcionar un elemento • de aislamiento térmico de la presente invención con un diseño tridimensional repetitivo, la forma geométrica no necesita ser regular a través de la dimensión total del elemento. En otras palabras, el elemento de aislamiento térmico formado al utilizar un diseño de una onda semejante a seno puede tener un diseño tridimensional semejante a viga por un número de repeticiones, por ejemplo dos a cuatro, luego extenderse en una porción plana sin ningún diseño semejante a viga tridimensional repetido. Un diseño tridimensional alternativo es uno en donde el espacio entre los diseños semejantes a viga o semejantes a cono se extienden con longitudes variables de porciones planas. Los elementos de aislamiento térmico pueden ser formados en todavía formas geométricas adicionales o combinación de formas (esto es, combinación de vigas y conos) , puede incluir reforzantes y pueden ser texturizados para mejorar . las características estructurales y de barrera térmica. Las consideraciones para estás alternativas es la facilidad de fabricación y el espesor de los elementos regueridos para soportar la carga final gue la barrera 20 de aislamiento térmico debe soportar. Una característica del diseño semejante a cono es gue el apilado de los elementos de aislamiento térmico bloguea el movimiento en ambas direcciones a 90° a la dirección de apilado. Cuando se extrae un vacío en ciertos diseños de la -barrera de aislamiento térmico, los elementos 32 de aislamiento térmico por compresión pueden tener aberturas u orificios 36 (véase figura 11) para permitir la eliminación de los gases atrapados en los espacios formados mediante los elementos de aislamiento 'térmico apilados. Estas aberturas 36 son aleatorias y pueden ser localizadas de tal manera gue tengan el mínimo efecto sobre las propiedades estructurales de los elementos. En algunas configuraciones de apilado en donde los espacios están relativamente cerrados, las aberturas u orificios pueden estar en los elementos de compresión y en lo elementos de tensión. Las aberturas u orificios 36 son posicionados - para abrir un espacio hermético o limitado sobre un lado del elemento a un espacio mayor para separar los gases y no permitir el atrapamiento cuando la barrera de aislamiento térmico es evacuada. Algunas ilustraciones de las barreras 20 de aislamiento térmico preferidas de la presente invención se muestran entre las superficies 40 y 50 sin ninguna descripción de lo gue son agüellas superficies. La razón es gue agüellas superficies pueden ser parte de una estructura independiente de los paneles 1 o barreras de aislamiento térmico tales como la caja dentro de una caja o refrigerador en donde las superficies son las cajas externa e interna de agüella clase de estructura. Se entenderá gue cuando el espacio entre las superficies se describe como evacuado, se aplica a los paneles y a los no paneles. El. espacio, ya sea un panel o una caja en una estructura de caja, puede ser evacuado. En ciertas instancias, el aire separado o eliminado es reemplazado con un gas gue tiene una conductividad térmica mucho menor gue la del aire, tales como argón, kriptón, radón o xenón a una presión la cual puede ser menor gue la presión ambiental. Asimismo, los paneles en los cuales las superficies son una envolvente a la barrera de aislamiento térmico son de preferencia evacuados . Cuando el espacio es evacuado, en el cual residen las barreras de aislamiento ' térmico, se puede emprender varios procedimientos para superar la carga puntual sobre el elemento de aislamiento térmico externo en contacto con la superficie externa o la superficie del panel. Se hace referencia a la figura 10 en donde los elementos 32 de aislamiento térmico por compresión se muestran en contacto puntual con la superficie 40. Un procedimiento es tener dispersores 37 de carga, ya sea una estructura sólida o compresible, de un diseño hembra el cual duplicará el espesor en los puntos de contacto de la barrera 20 de aislamiento térmico con la superficie 40. Otro procedimiento es utilizar elementos de aislamiento térmico de compresión opuestos y desplazados con un elemento de aislamiento térmico de tensión complementario entre los dos elementos de aislamiento térmico por compresión. La elección del diseño tridimensional repetitivo tiene un soporte sobre las características estructurales de la barrera 20 de aislamiento térmico. Una consideración en la elección de un diseñó tridimensional es guel gue el diseño acomodará la carga sobre la barrera 20, tal como cuando el espacio entre las superficies 20 y 50 es evacuado. Otra consideración en la elección de un diseño tridimensional es gue si la barrera puede ser doblada (flexionada) . Una barrera 20 de elemento térmico gue tiene el diseño semejante a viga es capaz de doblarse como se muestra en la figura 12. Esta barrera 20 de aislamiento térmico puede ser usada para aislar una superficie curva 45 tal como un tangue o cilindro o un tubo. La superficie externa 50 puede ser de un material el cual se puede doblar fácilmente a una superficie curva para mantener a la barrera 20 de aislamiento térmico en su lugar. Un diseño alternativo para una superficie curva se muestra en la figura 13. En esta modalidad, la superficie externa 47 tiene el mismo diseño tridimensional como elemento de aislamiento térmico de la parte superior externa gue es parte de y forma la barrera 20 de aislamiento térmico. El diseño de la superficie 47 en la figura 13 se ilustra como el mismo diseño semejante a viga como un elemento de compresión; sin embargo, el diseño puede ser el mismo como un elemento de tensión. La única diferencia en la superficie 47 y el elemento de aislamiento térmico de la barrera 20 de aislamiento térmico es que la elección del material puede ser diferente y el espesor de la superficie 47 puede ser mayor gue aguel del elemento correspondiente. En la modalidad de la figura 14 de la presente invención, los elementos superior e inferior de la barrera 20 no son uniformes en espesor como los otros elementos usados en la barrera y no necesitan tener una superficie altamente emisora. En esta modalidad de la barrera 20 se emplea un elemento 29 gue tiene el diseño tridimensional en solamente una superficie, el elemento no consiste de un material laminar delgado, sino gue tiene un área de sección transversal sustancial. Los elementos 29 de aislamiento térmico se fabrican de un material de estructura abierta, formable, sólido de tal manera gue los gases atrapados puedan ser evacuados, tal como poliuretano de celda abierta de ICI, espumas de cerámica de celdas abiertas, xerogeles, compuestos de fibra de vidrio/cerámica tales como Fiberfrax Duraboard 2600, un producto de la Carborundum Company, polvos compactados tales como sílice con aglutinantes apropiados y malla de alambre de acero inoxidable formada. Estos materiales de estructura abierta, sólidos, pueden ser formados como un blogue largo el cual es luego cortado para formar el diseño tridimensional sobre una superficie o ser moldeados para formar el diseño tridimensional deseado. El diseño puede tener el mismo diseño como un elemento de compresión o un elemento de tensión a ser usado en la elaboración de la barrera 10 de la presente invención. Una barrera 20 mejorada tendrá un número mayor de elementos de aislamiento térmico complementarios "apilados" alternativamente, una barrera con siete elementos gue tiene valores R gue excede de 40. El diseño tridimensional repetitivo de los elementos de aislamiento térmico "apilados" alternativamente no es idéntico sino gue es complementario. Dos elementos de aislamiento térmico diferentes son "complementarios", para los propósitos de la presente, cuando el diseño tridimensional repetitivo de los elementos alternativos provocan el "apilado", no empalme y bloguean el movimiento de los elementos de aislamiento térmico adyacentes en por lo menos una de las direcciones a 90° de la dirección de apilado. Los elementos complementarios son de preferencia colocados alternativamente en la barrera; sin embargo, cuando más de un elemento de aislamiento térmico es empalmado en una barrera, los elementos empalmados no son considerados elementos alternativos o alternantes en la barrera, sino gue son considerados eguivalentes a un solo elemento del espesor combinado de los elementos empalmados. Los elementos empalmados pueden s.er usados en la parte superior e inferior de la barrera de aislamiento térmico para incrementar la resistencia sin alguna adición significativa de altura a la barrera. Con referencia a las figuras 16, 17 y 18, se muestra un panel 1 gue tiene una abertura 60. La capacidad-para elaborar paneles gue proporcionan barreras térmicas excepcionales con aberturas reconoce que la mayoría de las superficies gue reguieren aislamiento también tienen aberturas de acceso a tuberías o de acceso eléctricas u otras irregularidades en la superficie. La configuración de la abertura 60 es diferente en las tres figuras. Se reconoce gue estas aberturas o perforaciones o irregularidades deben tratar con la tubería o los semejantes gue se hacen pasar a través de estas aberturas como un problema de aislamiento separado. Estas figuras también ilustran gue un panel puede ser unido a un segundo panel 4. En tanto gue la conexión se muestra en un ángulo recto al primer panel, se entenderá gue la conexión puede ser de 0o a 180°. Las figuras 16, 17 y 18 también ilustran un panel gue tiene una barrera 20 de aislamiento térmico gue sostiene un material rarefactor 55. Los materiales deseados para formar el panel 1 tienen baja permeabilidad a estos gases; sin embargo, cuando el panel es evacuado y tiene una vida de años, es deseable utilizar un material rarefactor para atrapar cualguier gas para mantener el vacío en el panel. El procedimiento preferido es eliminar sustancialmente la permeabilidad de los gases a través de las superficies de los paneles mediante la elección del material de fabricación del panel 1 y al usar un material rarefactor gue atrape el nitrógeno, oxígeno y otros gases gue durante largos periodos de tiempo puedan penetrar a las superficies 12 y/o 14 (o superficies) del panel 1 o puede desprender gas de los materiales dentro del panel. La singularidad de los paneles de aislamiento térmico de la presente invención se ilustra en los siguientes ejemplos: Ejemplo 1 Este ejemplo ilustra un panel de la presente invención gue tiene una superficie interna o externa o ambas, formada a partir de una película laminada que tiene una capa polimérica recubierta de metal tal como poliéster aluminizado para producir un panel: Una superficie delgada de alta barrera de gas se elabora de las siguientes capas laminadas: una capa sellable térmicamente de metaloceno polietileno, una primera película de barrera de polipropileno orientado biaxialmente (BOPP) de 0.0025 cm (0.001 pulgadas) de espesor y aluminizada de 250 angstroms de espesor y recubierta con un adhesivo, una segunda película de barrera de BOPP del mismo espesor, aluminizada y recubierta con un adhesivo, y una película d'e polietileno de alta densidad (HDPE) de 0.0076 cm (0.003 pulgadas) de espesor para la estructura y resistencia a la perforación. Este laminado se utiliza como la porción superior e inferior de la superficie de panel que tiene una barrera formada como sigue: Una estera de fibra de vidrio de 2.5 cm (1 pulgada) de espesor gue tiene un tamaño de celda mayor de 0.5 mieras.

El laminado, el cual se corta mayor gue las dimensiones de la barrera, es sellado térmicamente sobre tres lados de la barrera. Luego, el panel es introducido a una cámara de vacío para evacuar el panel. En tanto gue se encuentra en la cámara, el cuarto lado del panel es sellado térmicamente para consumar el panel de vacío de la presente invención. También, en tanto gue se encuentra en la cámara, el material rarefactor puede ser introducido al panel. Este panel puede tener los bordes sellados térmicamente en cualguier posición a lo largo del borde sellado térmicamente debido a la flexibilidad de las superficies.

Ejemplo 2 Este ejemplo ilustra ' un panel de la presente invención gue tiene la superficie interna o externa o ambas, formadas ' a partir de una película laminada gue tiene un polímero recubierto, no metálico, tal como poliéster recubierto con SiOx para producir un panel: Una superficie delgada de alta barrera al gas se elabora de las siguientes capas laminadas: una capa sellable térmicamente de polietileno, una primera película de barrera de polipropileno orientado biaxialmente (BOPP) de 0.0025 cm (0.001 pulgadas) de espesor con una superficie recubierta con SiOx de 250 angstroms de espesor y recubierta con un adhesivo, una segunda película de barrera de BOPP del mismo espesor, con una superficie recubierta con SiOx de 250 angstroms de espesor y recubierta con un adhesivo, y una película de polietileno de alta densidad (HDPE) de 0.0076 cm (0.003 pulgadas) de espesor para la estructura y resistencia a la perforación. Este laminado se utiliza como la porción superior e inferior de la superficie de panel gue tiene una barrera formada como sigue: Cada una de las cinco capas se fabrica a partir de poliestireno sindiotáctico, un producto de Dow Chemical Company: una hoja plana, un elemento de compresión formado (una estructura cónica de la figura 11), un elemento de tensión formado (un elemento complementario) , un elemento de compresión formado (el mismo como el 2 anterior) y una hoja plana. Esta barrera tiene un tamaño de celda del orden de 0.25 cm o más. El panel es elaborado como en el ejemplo 1 anterior.

Ejemplo 3 Este ejemplo ilustra las barreras de aislamiento térmico en un panel de la presente invención en donde los elementos de aislamiento térmico en la barrera usan dos materiales diferentes para producir un panel de construcción de peso ligero (por ejemplo 0.24 g/cm2 (0.5 libras/pie2)): El panel es sustancialmente más delgado de 2.5 cm (una pulgada) (por ejemplo 0.925 cm (0.375 pulgadas)) de espesor. Las superficies del panel se fabrican a partir de un polímero de cristal líquido, VECTRA A-950 fabricado por Hoechst Celanese bajo el nombre comercial VECTRA, el cual es un termoplástico de alta barrera a la permeación. El panel se elabora en donde ambas superficies se fabrican con VECTRA; sin embargo, una superficie puede alternativamente ser un metal tal como un acero inoxidable de la serie 300 o aluminio. Por lo menos -una pieza del termoplástico es termoformada a un panel con un reborde plano como se muestra en la figura 5. La barrera de aislamiento térmico se fabrica con un mínimo de elementos; si se utilizan tres elementos, dos de compresión y uno de tensión entonces se obtiene un valor de R de aproximadamente 75 pies2-hora-F/Btu-pulgada; si se utilizan cinco elementos, tres de compresión y dos de tensión, entonces se obtiene un valor de R de aproximadamente 100 pies2/hora-°F/Btu-pulgada. Los elementos de aislamiento térmico son extruidos a partir de dos materiales diferentes, polieterimida amorfa (PEÍ), un producto de GE bajo el nombre comercial de GE Ultem 1000 y copoliésteres de tereftalato de polietileno (PETG) . Los elementos de aislamiento térmico de compresión se elaboran con la PEÍ. Los elementos de aislamiento térmico de tensión se elaboran con los PETG. La PEÍ y el PETG se extruyen en una película y se laminan en anchos de 122 cm (48 pulgadas) o más. Luego la película es aluminizada mediante la entrada (ya sea en bulto o alimentada a través de las paredes) a un sistema de vacío vía técnicas evaporativas. Cada película puede ser recubierta sobre uno o ambos lados. Luego, la película aluminizada es termoformada vía un método termomecánico en donde la película es calentada y se hace correr a través de cilindros rotativos y complementarios (con la apariencia de engranajes acoplados) para producir la estructura de viga semejante a seno como se ilustra en la figura 10. Los cilindros utilizados para producir la forma geométrica tienen un diseño tridimensional repetitivo para la hoja de PEÍ gue no es el mismo sino complementario con aguel para el PETG. Luego, las hojas termóformadas se cortan y recortan al tamaño y forma de la barrera de aislamiento térmica deseada a ser elaborada. Luego, los elementos de aislamiento térmico de PEÍ y PETG son apilados para formar la barrera de aislamiento térmica deseada. Luego, las superficies del panel y los elementos de aislamiento térmico son montados o ensamblados en una cámara de vacío gue elimina la necesidad de una evacuación subsecuente. El reborde plano de la superficie del panel termoformado proporciona una superficie para la unión de otra superficie al utilizar un adhesivo de pasta tixotrópica tal como HYSOL EA 934 NA, un producto de la Dexter Corp., o soldadura al usar técnicas de soldadura por fricción tales como ultrasónica o recubiertas en electrodos con un sistema de cobre/níguel y soldadas subsecuentemente de manera conjunta. Un material rarefactor reemplazable es introducido a la región evacuada del panel para mantener el vacío en un tiempo significativo.

Ejemplo 4 Este ejemplo ilustra un panel de la presente invención gue tiene la superficie superior o inferior o ambas formadas de tal manera gue tengan el mismo diseño, como uno de los elementos de aislamiento térmico de la barrera de aislamiento térmico en el panel. Un panel semiflexible: Se sigue el procedimiento del ejemplo 3, los elementos de aislamiento térmicos de compresión, los elementos de aislamiento térmico de tensión y las superficies del panel se elaboran todos de polímero de cristal líguido, Vectra A-950 fabricado por Hoechst Celanese, excepto gue por lo menos una superficie es formada para producir la estructura de viga semejante a seno como se ilustra en la figura 13. La superficie del panel es más gruesa gue los elementos de aislamiento térmico y es cortada de tal ' manera gue sea más grande gue los elementos de aislamiento térmicos de la barrera de aislamiento térmico. Si se usa en la configuración de la figura 13, la superficie puede reemplazar al elemento de aislamiento térmico de compresión externo de la barrera de aislamiento térmico, esto es, el primer elemento de la barrera de elemento térmico es un elemento de tensión. El uso de una superficie externa tiene así la superficie semejante a acordeón gue puede ser comprimida o estirada sin incurrir en altos esfuerzos sobre la superficie. Alternativamente, la superficie del panel la cual se forma para conformarse al diseño de la barrera de aislamiento térmico puede estar sobre uno o ambos lados y puede ser formada como el elemento de compresión o de tensión.

Estos paneles se forman para aplicación alrededor de cilindros o para formarse con una geometría curva apropiada para esferas. Se entenderá gue otras combinaciones o la combinación de las estructuras ilustradas está dentro del espíritu de la invención como se resume en las siguientes reivindicaciones . Se hace constar gue, con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención es el convencional para la manufactura de los objetos a gue la misma se refiere. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes:

Claims

Reivindicaciones 1. Un panel de aislamiento caracterizado porque comprende una envolvente elaborada de una superficie delgada de un material de alta barrera al gas gue tiene una velocidad de transmisión de oxígeno de 5xl04 ce (STP)/645 cm2 (100 pulgadas2) /día o menor y un producto de conductividad térmica de menos de 5x1O4 Wm/mK y una barrera de aislamiento térmico que incluye una estructura de soporte macroestructural gue tiene un tamaño de celda de 0.5 mieras o mayor gue sostiene la envolvente, la envolvente rodea la barrera y tiene bordes sellados.
2. El panel de aislamiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porgue el borde sellado es sellado con un adhesivo.
3. El panel de aislamiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porgue el borde sellado es sellado mediante soldadura térmica.
4. El panel de aislamiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porgue el borde sellado es sellado mediante electrodeposición metálica y soldadura.
5. El panel de aislamiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porgue el panel es evacuado y contiene un material rarefactor.
6. El panel de aislamiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la envolvente se elabora de por lo menos dos piezas, una porción superior y una porción inferior y la porción superior y la porción' inferior de la envolvente son una superficie delgada de polímero de cristal líguido.
7. El panel de aislamiento • de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porgue la superficie del material de alta barrera al gas es un laminado seleccionado del grupo gue consiste de múltiples capas de polímeros recubiertos de metal, múltiples capas de polímeros recubiertos de no metal y múltiples capas de polímeros de alta barrera al gas.
8. Un panel de aislamiento evacuado, caracterizado porgue comprende una envolvente elaborada de dos piezas, una porción superior y una porción inferior, de material superficial de alta barrera al gas, delgado y una "barrera de aislamiento térmico gue sostiene la superficie, la superficie " rodea la barrera y es evacuada y la barrera comprende por lo menos elementos de aislamiento térmico aislados, cada uno de los elementos es formado de un material estructural gue tiene una forma geométrica diferente de un diseño tridimensional repetitivo gue permite el apilado de un elemento con otro elemento de aislamiento térmico adyacente de un diseño geométrico diferente y que bloguea el movimiento de los elementos de . aislamiento adyacentes en por lo menos una de las direcciones a 90° a la dirección de apilado.
9. Un panel de aislamiento de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porgue la barrera comprende por lo menos tres elementos de aislamiento térmico apilados alternativamente, cada uno de los elementos es formado de un material estructural gue tiene una forma geométrica de un diseño tridimensional repetitivo gue permite el apilado del elemento con otro elemento de aislamiento térmico y gue bloguea el movimiento de los elementos de aislamiento adyacentes en por lo menos una de las direcciones a 90° a la dirección de apilado, dos de los elementos de aislamiento tienen el mismo diseño, el elemento de aislamiento del elemento alternativo tiene un diseño diferente y complementario, mediante lo cual cuando los tres elementos son apilados alternativamente, cualguier punto de contacto entre los elementos de aislamiento es un contacto, entre el elemento de aislamiento alternativo y solamente uno de los otros de los elementos de aislamiento.
10. El panel de aislamiento de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porgue la envolvente del material superficial de alta barrera al gas, delgado, se elabora del mismo material para la porción superior de la envolvente y la porción inferior de la envolvente.
11. El panel de aislamiento de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porgue la envolvente del material superficial de alta barrera al gas, delgado, se elabora de un material diferente para la porción superior de la envolvente y la porción inferior de la envolvente.
12. El panel de aislamiento de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porgué la barrera de aislamiento térmico gue sostiene la superficie tiene elementos de aislamiento elaborados de un material seleccionado del grupo gue consiste de termoplásticos, polímeros termofraguables, cerámicas, metales y compuestos.
13. El panel de aislamiento de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porgue la barrera de aislamiento térmico gue sostiene la superficie se elabora de una barrera de aislamiento térmico en multicapas con un diseño- de viga.
14. El panel de aislamiento de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porgue la barrera de aislamiento térmico gue sostiene la superficie se elabora de una barrera de aislamiento térmico en multicapas con un diseño de conos.
15. El panel de aislamiento de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porgue la barrera de aislamiento térmico sostiene un material rarefactor.
16. El panel de aislamiento de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porgue por lo menos una superficie de la envolvente del material superficial de alta barrera al gas, delgado, se elabora de tal manera gue tenga la misma forma como el elemento de aislamiento adyacente de la barrera de aislamiento térmico.
17. El panel de aislamiento de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porgue ambas de las superficies de la envolvente del material superficial de alta barrera al gas, delgado, se elabora de una forma para reemplazar a los elementos de aislamiento externos de la barrera de aislamiento térmico.
18. Un panel de aislamiento, caracterizado porque comprende una envolvente elaborada de por lo menos dos piezas, una porción superior y una porción inferior, de un material de alta barrera al gas, por lo menos una de las cuales es seleccionada del grupo gue consiste de múltiples capas de polímeros recubiertos de metal, múltiples capas de polímeros recubiertos con no metal y múltiples capas de polímeros de alta barrera - al gas y una barrera de aislamiento térmico que sostiene la superficie, la superficie rodea la barrera y es evacuada y la barrera comprende por lo menos tres elementos de aislamiento térmico apilados alternativamente, cada uno de los elementos es formado de un material estructural que tiene una forma geométrica de un diseño tridimensional repetitivo gue permite el apilado del elemento con otro elemento de aislamiento térmico y gue bloguea el movimiento de los elementos de aislamiento adyacentes en por lo menos una de las dimensiones a 90° a la dirección de apilado, dos de los elementos de aislamiento tienen el mismo diseño, el elemento de aislamiento del elemento alternativo tiene un diseño diferente y complementario, mediante el cual cuando los tres elementos son apilados alternativamente, cualguier punto de contacto entre los elementos de aislamiento es un contacto entre el elemento de aislamiento alternativo y solamente uno de los otros elementos de aislamiento.
19. El panel de aislamiento de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porgue la envolvente del material superficial de alta barrera al gas, delgado, se elabora del mismo material para la porción superior de la envolvente y la porción iriferior de la envolvente.
20. El panel de aislamiento de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la envolvente del material superficial de alta barrera al gas, delgado, se elabora de un material diferente para la porción superior de la envolvente y la porción inferior de la envolvente.
21. El panel de aislamiento de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porgue la barrera de aislamiento térmico que sostiene la superficie tiene elementos de aislamiento elaborados de un material seleccionado del grupo gue consiste de termoplásticos, polímeros, termofraguables, cerámicas, metales y compuestos.
22. Una barrera de aislamiento térmico, caracterizada porgue comprende por lo menos dos elementos de aislamiento térmico apilados, diferentes, cada uno de los elementos es formado de un material estructural gue tiene una forma geométrica de un diseño tridimensional repetitivo y las formas geométricas de los elementos de aislamiento térmico diferentes son complementarias, los elementos son apilados, mediante lo cual los elementos complementarios proporcionan contacto y espacio mínimo entre los elementos, de tal manera gue la trayectoria de conducción térmica de la barrera es extendida y los elementos en por lo menos una de las direcciones a 90° a la dirección de apilado.
23. La barrera de aislamiento térmico de conformidad con la reivindicación 22, caracterizada porgue comprende por lo menos tres elementos de aislamiento térmico apilados alternativamente, cada uno de los elementos se forma de un material estructural con una superficie altamente emisora gue tiene una forma geométrica de un diseño tridimensional gue permite el apilado del elemento con otro elemento de aislamiento térmico y gue bloguea el movimiento de los elementos de aislamiento térmico adyacentes en por lo menos una de las direcciones a 90° a la dirección de apilado, dos de los elementos de aislamiento térmico tienen el mismo diseño, el elemento de aislamiento térmico alternativo tiene un diseño diferente y complementario, mediante lo cual cuando los tres elementos son apilados alternativamente, cualquier punto de contacto entre los elementos de aislamiento térmico es un contacto entre el elemento de aislamiento térmico alternativo y solamente uno de los otros elementos de aislamiento térmico.
24. La barrera de aislamiento térmico de conformidad con la reivindicación 22, caracterizada porque los elementos de aislamiento térmico del mismo diseño están en compresión y apilados alternativamente con los elementos de aislamiento térmico de diseño diferente y complementario en tensión.
25. Una barrera de aislamiento térmico, caracterizada porque comprende elementos de aislamiento térmicos apilados alternativamente, el apilado tiene un elemento superior y un elemento inferior, los elementos superiores e inferiores se forman de un material estructural con una superficie que tiene una forma geométrica de un diseño tridimensional repetitivo gue permite el apilado del elemento con otro elemento de aislamiento térmico y que bloquea el movimiento de los elementos de aislamiento térmico adyacentes en por lo menos una de las direcciones a 90° a la dirección de apilado y por lo menos un elemento de aislamiento térmico alternativo que tiene un diseño diferente y complementario, mediante lo cual cuando los elementos son apilados, cualquier punto en contacto entre los elementos de aislamiento térmico es un contacto entre el elemento de aislamiento térmico alternativo y solamente uno de los otros elementos de aislamiento térmico.
26. La barrera de aislamiento térmico de conformidad con la reivindicación 25, caracterizada porque el elemento de aislamiento térmico alternativo se encuentra en tensión.