MXPA06011840A

MXPA06011840A - Polimeros nanocompuestos para dispositivos de movimiento de aire.

Info

Publication number: MXPA06011840A
Application number: MXPA06011840A
Authority: MX
Inventors: Archie Eschborn; Jack J Rossate; Craig R Hall; David Abecassis
Original assignee: Revcor Inc
Priority date: 2004-04-07
Filing date: 2005-04-07
Publication date: 2007-04-24
Also published as: US20090196759A1; CA2562345A1; US7517930B2; US20060030660A1; CA2562345C; US8272842B2; WO2005099406A3; WO2005099406A2

Abstract

En una modalidad, la invencion proporciona un dispositivo de movimiento de aire que tiene una matriz de polimero y nanoparticulas. En otra modalidad, la invencion proporciona un metodo para fabricar un dispositivo para movimiento de aire que tiene mezclado en seco de aproximadamente 30% a aproximadamente 80% en peso de matriz de polimero y aproximadamente 2% a aproximadamente 15% en peso de arcilla en capas para formar una mezcla seca, extrudir la mezcla para formar un nanocompuesto de polimero, y moldear el nanocompuesto del polimero en un dispositivo de movimiento de aire. Es todavia otra modalidad, la invencion proporciona un dispositivo de movimiento de aire que tiene aproximadamente 30% a aproximadamente 80% en peso de polipropileno, aproximadamente 3% a aproximadamente 10% en peso de arcilla en capas, y aproximadamente 1% a aproximadamente 10% en peso de poliestireno injertado con anhidrido maleico, en donde el dispositivo de movimiento de aire tiene una calificacion como retardante de flama de UL 94 5VA.

Description

POLÍMEROS NANOCOMPUESTOS PARA DISPOSITIVOS DE MOVIMIENTO DE AIRE Esta solicitud reclama prioridad bajo 35U.S.C.119(e) de la solicitud de Patente Provisional de los E.U.A: No. de Serie 60/560,177 presentada en abril 7, 2004, todo el contenido de la cual aquí se incorpora por referencia. CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a dispositivos para movimiento de aire, utilizados en sistemas de calentamiento, ventilación y acondicionamiento de aire (HVAC = Heating, Ventilation and Air Conditioning). Específicamente, la invención se refiere a materiales empleados para fabricar dispositivos de movimiento de aire en sistemas HVAC, tales como ventiladores axiales y -centrífugos,— ruedas— soplantesr-alojamientos de ventiladores, orificios, cámaras ¡mpelentes, ductos para aire, difusores de aire y tapas de condensador. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los dispositivos para movimiento de aire son un componente integral de sistemas HVAC y deben diseñarse cuidadosamente para soportar las condiciones rigurosas bajos las cuales operan. Los materiales que constituyen los dispositivos para movimiento de aire deben exhibir alta resistencia mecánica y demostrar buenas características retardantes de flama y en algunos casos requieren una calificación máxima UL-94 5VA. Ya que muchos de estos dispositivos para movimiento de aire están expuestos a rayos UV naturales y artificiales, también deben de ser capaces de soportar degradación por radiación UV (natural y artificial) durante la vida útil de un dispositivo para movimiento de aire. Por estas razones, los dispositivos para movimiento de aire típicamente se elaboran de metales tales como acero y aluminio. Sin embargo, los metales no están exentos de desventajas. Por ejemplo, dispositivos para movimiento de aire HVAC, de metal, no pueden ser fabricados en forma fácil y efectiva en costo en geometrías de hoja delgada para movimiento de aire, para dispositivos de movimiento de aire que proporcionan el más eficiente movimiento de aire en sistemas HVAC. Se hicieron hace varios años intentos por diseñar dispositivos para movimiento de aire, base de plástico para uso residencial y comercial, pero la industria falló en abrazar el concepto, después de que algunos de estos dispositivos para movimiento de aire fallaron por fatiga mecánica, exposición UV y exposición a agentes sintéticos. Por lo tanto, actualmente existe necesidad dentro de la industria de HVAC por un material que puede fabricarse fácilmente en una variedad de geometrías para movimiento de aire, que pueden mejorar el sonido, flujo de aire y eficiencias, y pueden producirse económicamente para satisfacer las normas de desempeño de los sistemas HVAC. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN En una modalidad, la invención proporciona un dispositivo para movimiento de aire que tiene un polímero de matriz y nanopartículas. En otra modalidad, la ¡nvención proporciona un método para fabricar un dispositivo para movimiento de aire, que tiene mezclado en seco de aproximadamente 30% y aproximadamente 80% en peso de polímero de matriz y aproximadamente 2% y aproximadamente 15% en peso de arcilla en capas para formar una mezcla seca, extrudir la mezcla para formar un nanocompuesto de polímero y moldear el nanocompuesto del polímero en un dispositivo para movimiento de aire. Todavía en modalidad, la invención proporciona un dispositivo para movimiento de aire que tiene aproximadamente 30% a aproximadamente 80% en peso de polipropileno, aproximadamente 3% a aproximadamente 10% en peso de arcilla en capas, y aproximadamente 1% a aproximadamente 10% en peso de poliestireno injertado con anhídrido maleico, en donde el dispositivo para movimiento de aire tiene una calificación pira-retardante UL 94 5VA. Otros aspectos de la invención serán aparentes por consideración de la descripción detallada y dibujos acompañantes. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 muestra una vista en perspectiva de un ventilador de barrido con tres aspas. La Figura 2 muestra una vista en perspectiva de una rueda sopladora centrífuga inclinada invertida. La Figura 3 muestra una vista en perspectiva inferior de una tapa de condensador con orificio y rejilla. La Figura .4 muestra una vista en perspectiva de una tapa de condensador con orificio de rejilla. DESCRIPCIÓN DETALLADA Antes que se expliquen en detalle cualesquiera modalidades de la invención, habrá de entenderse que la invención no se limita en su aplicación a los detalles de construcción y el arreglo de componentes establecidos en la siguiente descripción o ilustrados en los siguientes dibujos. La invención es capaz de otras modalidades y de practicarse o de llevarse a cabo en diversas formas. También, habrá de entenderse que la fraseología y terminología aquí empleadas son con el propósito de descripción y no habrán de considerarse como limitantes. El uso de "incluyendo", "que comprende" o "que tiene" y sus variaciones, aquí se entiende que abarquen los ítems citados a continuación y sus equivalentes así como ítems adicionales.

Nanocompuestos de polímero son una clase de materiales relativamente nueva, que tienen las propiedades físicas y mecánicas necesarias para revolucionar la fabricación de los dispositivos para movimiento de aire en la industria HVAC, tales como ventiladores axiales y centrífugos, ruedas soplantes, alojamientos impulsores, orificios, cámaras impelentes, ductos para aire, difusores de aire y tapas de condensador. Los nanocompuestos de polímero típicamente se elaboran al dispersar nanopartículas dentro de uno o más polímeros de matriz. Una concentración de nanopartículas tan baja como 1%, puede mejorar las propiedades físicas del polímero de matriz tanto como en 10%. Dispositivos para movimiento de aire elaborados a partir de nanocompuestos de polímero pueden beneficiarse y al menos una de resistencia a solventes incrementada, mejorada capacidad retardante de flama, mejorada resistencia a radiación de UV, y superior estabilidad mecánica, como se demuestra por incrementados módulo flexural, resistencia a la tracción y resistencia al impacto. Aún más, dispositivos para movimiento de aire a base de nanocompuestos de polímero pueden fabricarse en cualquier cantidad de formas a través de moldeo por inyección, moldeo por soplado, extrusión u otras de estas técnicas de moldeo, de esta manera permitiendo a la industria diseñar formas y geometrías más eficientes en energía, que puedan resultar en flujo de aire incrementado (CF ) así como una reducción de sonido total (DBA) y proporcionar dispositivos para movimiento de aire efectivos en costo comparables con dispositivos para movimiento de aire fabricados a base de metal como están actualmente disponibles. Polímeros de matriz Cualquier polímero o resina oligomérica que tiene las propiedades físicas necesarias para permitir dispersión de nanopartículas, puede calificar como un polímero de matriz. Polímeros de matriz típicamente constituyen globalmente más de aproximadamente 1% en peso, particularmente más que aproximadamente 20% en peso y aún más particularmente más que aproximadamente 40% en peso del nanocompuesto de polímero. Polímeros de matriz típicamente constituyen menos de aproximadamente 99% en peso, más particularmente menos de aproximadamente 80% en peso, y aún más particularmente menos de aproximadamente 60% en peso del nanocompuesto de polímero. Polímeros de matriz ilustrativos incluyen pero no están. limitados a homopolímeros y copolímeros de los siguientes: poliésteres, poliéterésteres, poliamidas, poliésteramidas, poliuretanos, poliimidas, poliéterimidas, poliureas, poliamideimidas, polifenilenóxídos, resinas fenoxi, resinas epoxi, poliolefinas, poliacrilatos, poliestirenos, polietilen-co-vinil alcoholes, y semejantes o sus combinaciones y mezclas. Polímeros de matriz pueden ser estructuras lineales, ramificadas, en estrella, entrelazadas y dendríticas. Los polímeros de matriz de de preferencia son poliolefinas y poliamidas. Los polímeros de matriz de poliolefina pueden incluir pero no están limitados a polietileno, polipropileno, etilen-vinil acetato, poIi(4-metilpenteno-1), poli (estiren-co-butadieno), ciclobuteno, y semejantes o sus combinaciones y mezclas. Descripciones ejemplares de poliolefínas se encuentran en la Patente de los E.U.A. No. 6,632,868 otorgada en octubre 14, 2003, que aquí se incorpora totalmente por referencia. En una modalidad, el polímero de matriz de poliolefina es un homopolímero o copolímero de polipropileno. Los polímeros de .matriz de poliolefina pueden incluir los productos que resultan de la reacción de polimerización-policondensación entre una diamina y ácido dicarboxílico, la auto-condensación de amino ácidos y/o sus derivados y/o polimerización con abertura de anillo de lactamas. Poliamidas pueden incluir pero no están limitadas a poli(m-xililen adipamida), poli(m- xililen adipamida-co-¡softalamida), poli(hexametilen isoftalamida), poli(hexametilen isoftalamida-co-tereftalamida), poli(hexametilen adipamida-co- isoftalamida), poli(hexametilen adipamida-co-tereftalamida), poli(hexametilen isoftalamida-co-tereftalamida), poli(hexametilen adipamida), poli(caprolactama), policapramida (nylon-6), ácido poli-aminoheptanoico (nylon-7), ácido poli-aminonanoico (nylon 9), poliundecan-amida (nylon-11), poliaurilactama (nylon-12), poli(etilen-adipamida) (nylon-2,6), poli (tetrametilen-adipamida) poli(hexametilen-adipamida) (nylon-6,6), poli(hexametilen-sebacamida) (nylon-6,10), poli (hexametilene-dodecamida) (nylon-6,12), poli (octametilen-adipamida) 8,6), poli(decametilen-adipamida) (nylon-10,6), poli (dodecametilen-adipamida) 12,6), poli(dodecametilen-sebacamida) (nylon-12,8), y semejantes o sus combinaciones y mezclas. Descripciones ejemplares de poliamidas se encuentran en la Patente de los E.U.A. No. 6,586,500 otorgada en julio 1 , 2003, que aquí se incorpora completamente por referencia. De preferencia, el polímero de matriz de poliamida comprende Nylon-6. Aditivos Los aditivos pueden agregarse opcionalmente al polímero de matriz, para impartir una variedad de propiedades al nanocompuesto de polímero. Casi cualquier aditivo adecuado para utilizar con el polímero neto puede ser aplicable aquí por igual. Aditivos típicamente constituyen más de aproximadamente 1% en peso, más particularmente mayor a aproximadamente 10% en peso e incluso más particularmente mayor a aproximadamente 20% en peso de nanocompuesto de polímero. Aditivos típicamente constituyen menos de aproximadamente 70% en peso, más particularmente menos de aproximadamente 50% en peso y más particularmente menos de aproximadamente 40% en peso de nanocompuesto de polímero. Los aditivos pueden incluir pero no están limitados a colorantes, pigmentos, pigmentos orgánicos (toners), negro de carbón, fibras de vidrio, rellenos o cargas, modificadores de impacto, antioxidantes, lubricantes de superficie, agentes de separación, agentes absorbentes de luz UV, desactivadores de metal, rellenos o cargas, agentes nucleantes, estabilizantes, compatibilizantes, piro-retardantes, auxiliares de re-calentamiento, auxiliares de cristalización, compuestos reductores de acetaldehído, auxiliares de liberación de reciclado, depuradores de oxígeno, plastificantes, nucleadores, agentes de desprendimiento de molde, compatibilizantes y semejantes. Ejemplos de aditivos incluyen pero no están limitados a poliestireno bromado, difenil óxidos policromados, óxido de antimonio, y polímeros modificados con anhídrido maleico tales como poliestireno injertado con anhídrido maleico. Nanopartículas Nanopartículas se definen como cualquier partícula que tiene cuando menos una dimensión en el intervalo de nanómetros, que mejora las propiedades de un polímero de matriz cuando es dispersado. Nanopartículas típicamente constituyen más de aproximadamente 1% en peso, más particularmente mayor a aproximadamente 3% en peso y aún más particularmente mayor a aproximadamente 10% en peso de nanocompuesto de polímero. Las nanopartículas típicamente constituyen menos de aproximadamente 99% en peso, más particularmente menos de aproximadamente 50% en peso y aún más particularmente menos de aproximadamente 20% en peso de nanocompuesto de polímero. En una modalidad de la invención, las nanopartículas incluyen arcillas en capas.

Las arcillas en capas son materiales inorgánicos naturales o sintéticos, que tienen una pluralidad de capas ligadas adyacentes. En una modalidad, como se ilustra por las arcillas de origen natural bentonita o hectorita, la arcilla en capas comprende hojas cargadas negativamente apiladas una sobre otra y separadas por una región interlaminar que contiene cationes de balance de carga o de compensación- de carga tales como iones de metales alcalinos, iones de metales alcalino férreos, e ion amonio. Las hojas de preferencia tienen un espesor menor a 2 nm y un diámetro en el intervalo desde aproximadamente 10 a aproximadamente 5000 nm. El espaciamiento interlaminar es variable pero típicamente es mayor a 0.3 nm. En un nanocompuesto de polímero, al menos una porción de las hojas se separa (exfolia) y dispersa homogéneamente dentro de la matriz de polímero. El tamaño de nanoescala de las hojas imparte las propiedades nanoscópicas al nanocompuesto de polímero. Ejemplos de arcillas en capas incluyen pero no están limitados a, arcillas de esmectita, tales como montmorillonita, saponita, hectorita, mica, vermiculita, bentonita, nontronita, beidellita, volkonskoita, magadita, y keniaita. En una modalidad, la arcilla en capas comprende montmorillonita. Arcillas en capas convenientes están disponibles de diversas compañías incluyendo Nanocor, Inc. de Arlington Heights, Illinois, Southern Clay Products de Gonzales, Texas, Kunimine Industries, Ltd. de Tokio, Japón, y Rheox Inc. de Hightstown, New Jersey. Arcillas en capas pueden tratarse para facilitar dispersión de las hojas dentro del polímero de matriz. El tratamiento típicamente involucran modificar las arcillas en capas, de manera tal que olígomeros y polímeros pueden intercalar más fácilmente (es decir penetrar) en la región interlaminar entre las capas y finalmente ayudar en dispersar las capas individuales a través del polímero de matriz. Se describe una variedad de tratamientos en las solicitudes de patentes de los E.U.A. Nos. de Serie No. 10/072,759 presentada en febrero 8, 2002 y 10/874,774 presentada en junio 23, 2004, cada una de las cuales aquí se incorpora completamente por referencia y la Patente de los E.U.A. No. 6,586,500. Tratamientos también se describen en la Patente de los E.U.A. No. 6,632,868. Una breve descripción de algunos de estos tratamientos se proporciona a continuación. Los bordes del material en capas de arcilla pueden contener grupos -OH que tienden a inhibir intercalado de olígomeros y polímeros no-polares y de baja polaridad en la arcilla en capas. Una forma de tratamiento por lo tanto es reaccionar los grupos -OH en los bordes de las hojas de arcilla con un agente de acoplamiento menos polar, para proporcionar un ambiente que conduce más a intercalación de olígomeros y polímeros no polares y menos polares. Agentes de acoplamiento útiles se describen en la Patente de los E.U.A. No. 6,632,868 y se eligen del grupo que consiste de silanos, titanatos, aluminatos, circonatos, y sus mezclas, particularmente los órganosilanos, órganotitanato, órganoaluminatos y/u órganocirconatos. El agente de acoplamiento puede agregarse a arcilla con intercalado onio, agregado a un fango de agua de arcilla intercalada con onio seguido por separación y secado de la arcilla o agregada al polímero ya sea antes o después de introducción de la arcilla intercalada con onio. Un segundo método de tratamiento consiste en reemplazar los cationes en la región interlaminar con cationes orgánicos. Los cationes orgánicos proporcionan una región interlaminar menos polar que facilite el intercalado de los olígomeros y polímeros no polares y los menos polares. Adicionalmente, los cationes orgánicos típicamente son más grandes que los iones de metal e iones amonio que reemplazan, de esta manera incrementando la distancia entre las capas y haciendo más fácil cizallar o cortar las capas (es decir exfoliar la arcilla). Cationes orgánicos se refieren a cualquier ion cargado positivamente que tiene al menos un átomo de carbono enlazado con un átomo de hidrógeno u otro átomo de carbono. El catión puede contener cualquier heteroátomo de la Tabla Periódica y la carga puede, y típicamente, se basa en un átomo diferente a carbono. Cationes orgánicos incluyen cationes organometálicos, tales como cationes ferrocenio y/o sus derivados. Más preferiblemente, iones orgánicos incluyen iones onio que tiene un átomo de nitrógeno cargado positivamente, fósforo, azufre, u oxígeno, además de al menos un átomo de carbono. El catión orgánico normalmente está acompañado por un anión que equilibra la carga tal como un haluro, hidróxido, un carbonato, un alcóxido, un carboxilato, un fosfato, un silicato, y un acetato. Ejemplos de cationes orgánicos que pueden emplearse para tratar arcillas en capas se describen en las Patentes de los E.U.A. Nos. 6,632,868 y 6,586,500 y en la solicitud de Patente de los E.U.A. No. de Serie 10/072,759 e incluyen, pero no están limitados a: iones alquil amonio tales como tetrametil amonio, hexil amonio, butil amonio, bis(2-hidroxietil) dimetil amonio, hexil benzil dimetil amonio, benzil trimetil amonio, butil benzil dimetil amonio, tetrabutil amonio, di (2-hidroxietil) dodecil amonio, octadecil trimetil amonio, bis (2-hidroxíetil) metil sebo amonio, bis (2-hidroxietil) metil sebo hidrogenado amonio, octadecil benzil dimetil amonio; iones alquil fosfonio tales como tetrabutil fosfonio, trioctil octadecil fosfonio, tetraoctil fosfonio, octadecil trifenil fosfonio; compuestos de amonio alcoxilado tales como compuestos de amonio mono alcoxilado, di-alcoxilado, tri-alcoxilado, tetra-alcoxilado, en donde el grupo alcoxilado comprende al menos un grupo alquilen óxido que tiene de 2 a 6 átomos de carbono y los grupos alcoxilato pueden ser grupos hidroxialquilo que tienen al menos un grupo hidroxilo (-OH) terminal ligado a cualquiera de los átomos de carbono; compuestos de amonio di-alcoxilado tales como bis(2-hidroxietiI) octadecil metil amonio, octadecil isopropoxi dimetil amonio; y compuestos de amonio polialcoxilados tales como las sales hidrocloruro de aminas polialcoxiladas tales como JEFFAMINE (de Huntsman Chemical), es decir, JEFFAMINE-506 y JEFFAMINE-505, y ETHOMEEN (de Akzo Chemie America), es decir, ETHOMEEN 18/25, que es octadecil bis(polioxietilen[15])amina, y ETHOQUAD 18/25 (de Akzo Chemie America), que es cloruro de octadecil metil bis (polioxietilen[15]) amonio. Un ejemplo adicional incluye ácido amino dodecanóico. Se conocen numerosos métodos para intercalar cationes orgánicos en arcillas en capas. En una modalidad, se agregan cationes orgánicos a un fango acuosa de la arcilla en capas que tiene un intervalo de temperatura de aproximadamente 50-80 grados C. La mezcla de catión orgánico y arcilla en capas se agita a la temperatura elevada, por un periodo de tiempo suficiente para que los cationes orgánicos intercambien los iones de metal en la región interlaminar de la arcilla. La nueva arcilla orgánicamente modificada se separa entonces del fango por cualquier cantidad de técnicas que incluyen filtración, centrifugación, secado por rocío y su combinación. Un tercer método involucra intercalar la arcilla en capas con un intercalante de polioelefina y un intercalante de polioelefina modificado con anhídrido maléico para formar un concentrado. El concentrado puede dispersarse en el polímero de matriz y opcionalmente exfoliarse antes de agregar más polímero de matriz. La exfoliación se logra al cortar o cizallar la arcilla en capas por cualquier método apropiado que incluya pero no esté limitado a, medios mecánicos (extrusión), por medios químicos, por choque térmico, por alteración de presión, o por ultrasonido. El corte o cizallado antes de agregar más polímero de matriz evita degradar el polímero durante la acción de corte o cizallado. Otros métodos de tratamiento que modifican la arcilla con el propósito de facilitar la dispersión dentro del polímero de matriz se conocen por aquellos con destreza en la técnica y describen en las Patentes de los E.U.A. Nos. 6,586,500 y 6,632,868 y en las solicitudes de Patentes de los E.U.A. Nos. de Serie 10/874,774 y 10/072,759. Las arcillas en capas pueden tratarse utilizando un solo método o una combinación de métodos aplicados en cualquier orden. El tratamiento de una arcilla en capas puede realizarse antes de la adición del polímero de matriz al material de arcilla, durante la dispersión del material de arcilla dentro del polímero de matriz o durante una etapa de fabricación de fusión o mezclado de fusión subsecuente. Ejemplos de arcillas tratadas comercialmente incluyen Cloisite® 10A, Cloisite® 15A, Cloisite® 20A, Cloisite® 25A y Cloisite® 90A de Southern Clay Products de Gonzales, Texas. Preparación de Nanocompuesto de Polímero. Procesos para preparar nanocompuestos de polímero se conocen por aquellos con destreza en la técnica y describen en la solicitud de Patente de los E.U.A No. de Serie 10/105,618 presentada en marzo 26, 2002, que aquí se incorpora completamente por referencia, y en la Patente de los E.U.A. No. 6,586,500. En una modalidad, se combinan los siguientes ingredientes para formar una mezcla seca. Un polímero de matriz, aditivos (opcionales) y arcilla en capas, ya sea tratada, sin tratar o una combinación de los mismos. La arcilla en capas y el polímero de matriz pueden existir como granulos, escamas, trozos y polvo.

Adicíonalmente, la arcilla en capas también puede reducirse en tamaño por métodos conocidos en la especialidad, incluyendo pero no limitados a molienda, polimerización, moliendo con martillos, molienda con chorro y sus combinaciones. Tamaños de partículas pueden ser menores a aproximadamente 100 nanómetros de diámetro, más particularmente de menores a aproximadamente 50 nanómetros de diámetro y aún más particularmente menores a aproximadamente 20 nanómetros de diámetro. Las arcillas en capas de preferencia son de 3 a 25 nanómetros de diámetro. La mezcla seca se pasa entonces a través de un extrusor de formulación bajo condiciones suficientes para fundir el polímero y formar el nanocompuesto. En una modalidad alterna, los ingredientes individuales pueden alimentarse por separado en un extrusor de formulación. Un compatibilizador se agrega típicamente para facilitar la dispersión de la arcilla en capas dentro del polímero de matriz. Todavía en otra modalidad, una arcilla tratada o sin tratar se dispersa en un monómero líquido polimerizable que puede o no contener aditivos.

La polimerización puede efectuarse por luz UV, ácido, base, o calor. Artículos moldeados tales como dispositivos para movimiento de aire, ruedas soplantes, alojamiento de soplador, orificios, cámaras impelentes, ductos para aire, difusores de aire y tapas de condensadores pueden moldearse, a partir de los nanocompuestos de polímero medíante moldeo por inyección, moldeo por soplado, extrusión u otra de estas técnicas de moldeo, todas las cuales se conocen en la especialidad. Dispositivos para movimiento de aire a base de nanocompuestos de polímero de la presente invención pueden tener valores de resistencia a la tracción en el intervalo de aproximadamente 238 atm (3500 psi) a aproximadamente 248.4 atm (3650 psi), valores de modulo flexural en el intervalo de aproximadamente 18,032 atm (265,000 psi) a aproximadamente 19,052 atm (280,000 psi), valores de impacto Izod en el intervalo de aproximadamente 89.3 a aproximadamente 125 g/cm (aproximadamente 0.5 a aproximadamente 0.7 ft-lbs/in), y valores de temperatura de desviación térmica (HDT = heat deflection temperature) en el intervalo de aproximadamente 55 grados C a aproximadamente 60 grados O EJEMPLOS Los siguientes ejemplos y resultados experimentales se incluyen para proporcionar a aquellos con destreza ordinaria en la técnica con una completa descripción y presentación de formas particulares en las que la presente invención puede practicarse y evaluarse, y no se pretende que limiten el alcance de la invención. Los ejemplos 1-2 ilustran dos modalidades de un nanocompuesto de polipropileno. Los granulos de polipropileno de Huntsman de Lake City, Utah, Cloisite® 20A de Southern Clay Products, Inc. de Gonzales, Texas, decabromo difeníl óxido y óxido de antimonio, se combinaron en las cantidades indicadas a continuación para formar una mezcla seca. La mezcla en el ejemplo 1 se pasó a través del extrusor una vez para formar el nanocompuesto de polipropileno (es decir compuesto de un paso). La mezcla en el ejemplo 2 se pasa a través del extrusor dos veces antes de formar el nanocompuesto de polipropileno (paso de formulación doble). Aunque estas muestras se moldearon para propósitos de prueba, el mismo material puede fabricarse en dispositivos de movimiento de aire tales como ruedas soplantes, alojamiento de soplador, orificios, cámaras impelentes, ductos de aire, difusores de aire y tapas de condensadores.

Datos físicos para las dos muestras, se proporcionan a continuación. La resistencia a la tracción se mide de acuerdo con el método de prueba estándar para propiedades de tracción de plásticos ASTM D638-02a, en donde la velocidad fue 5.08 cm (2.0 in)/min y la longitud de calibre fue 5.08 cm (2.0 pulgadas). Se determinó elongación de acuerdo con ASTM D638. Modulo flexural se mide de acuerdo con las propiedades flexurales de plásticos ASTM D790-02, en donde la velocidad fue .127 cm (0.05 in)/min y la extensión de calibre fue 5.08 cm (2.0 pulgadas). La gravedad específica se midió de acuerdo con la densidad de gravedad específica de ASTM D792-00. Se midió impacto Izod de acuerdo con impacto Izod a temperatura ambiente de ASTM D256-A-02. Temperatura de desviación térmica (HDT) se mide de acuerdo con la temperatura de desviación térmica de ASTM D648-01 en donde la carga fue 17.96 atm (264 psi) y el aumento de calor fue de 120 grados C/hora. La inflamabilidad se determina utilizando la prueba de inflamabilidad UL 94 que satisface los requerimientos de prueba 5VA. EJEMPLOS 1-2 EJEMPLOS 3-8 Los ejemplos 3-8 ilustran seis modalidades de un nanocompuesto de Nylon-6. El Nylon-6, Cloisite® 20A de Southern Clay Products, Inc. de Gonzales, Texas, poliestireno modificado con anhídrido maléico, poliestireno bromado, y óxido de antimonio, se combinaron en las cantidades indicadas a continuación para formar una mezcla seca. La mezcla después se formula a través de un extrusor de husillos gemelos para formar el nanocompuesto Nylon-6. Muestras formuladas a alta temperatura salieron del extrusor a 190 grados C. Muestras formuladas a baja temperatura salieron del extrusor a 170 grados O Aunque esas muestras se moldearon para propósitos de prueba, el mismo material puede fabricarse en dispositivos para movimiento de aire, tales como ruedas soplantes, alojamiento de soplador, orificios, cámaras impelentes, ductos de aire, difusores de aire y tapas de condensadores. Datos físicos se analizaron utilizando los métodos de los ejemplos 1- 2.

Ejemplos Proféticos se proporcionan a continuación EJEMPLO 9 Un dispositivo para movimiento de aire, con nanocompuesto de NyIon-6, se fabrica al formar una mezcla seca que contiene 68% (en peso) de Nylon-6.5% (en peso) Cloisite® 90A, 2% (en peso) de poliestireno injertado con anhídrido maleico, 5% (en peso) de óxido de antimonio y 20% (en peso) de poliestíreno bromado, en combinación con un compatibilizante apropiado a 5% o menos y pasar la mezcla seca a través de un extrusor de formulación y en un molde que tiene la forma de un dispositivo para movimiento de aire. EJEMPLO 10 Un dispositivo para movimiento de aire, a base de nanocompuesto de polipropileno se fabrica al formar una mezcla seca que contiene 70% (en peso) de polipropileno, 3% (en peso) de arcilla en capas, 2% (en peso) de poliestireno injertado con anhídrido maleico, 5 % (en peso) de óxido de antimonio, y 20% (en peso) de difenil óxido descarbominado en combinación con un compatibilizante apropiado a 5% o menos y pasar la mezcla seca a través de un extrusor de formulación y hacia un molde que tiene la forma de un dispositivo para movimiento de aire. De esta manera, la ¡nvención proporciona entre otras cosas, dispositivos para movimiento de aire en sistemas HVAC, incluyendo pero no limitado a, ventiladores axiales y centrífugos, ruedas soplantes, alojamientos sopladores, orificios, cámaras ¡mpelentes, ductos de aire, difusores de aire y tapas de condensadores, fabricados a partir de nanopartículas y uno o más polímeros de matriz. Diversas características y ventajas de la ¡nvención se establecen en las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un dispositivo para movimiento de aire, caracterizado porque comprende un polímero de matriz y nanopartículas.
2. El dispositivo para movimiento de aire de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo para movimiento de aire comprende al menos uno de ventiladores axiales, ruedas soplantes, alojamientos de ventiladores o sopladores, orificios, cámaras impelentes, ductos de aire, difusores de aire y tapas de condensadores.
3. El dispositivo para movimiento de aire de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el polímero de matriz comprende al menos uno de un poliéster, un poliéter éster, una poliamida, una poliésteramida, un poliuretano, una poliimída, una poliéterimida, una poliurea, una poliamidaimida, un polifenilenóxido, una resina fenoxi, una resina epoxi, una poliolefina, un poliacrilato, un poliestireno, un alcohol polietilen-co-vin ílico, y sus combinaciones.
4. El dispositivo para movimiento de aire de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el polímero de matriz comprende al menos uno de: una poliolefína, una poliamída, una poliimida, y una combinación de los mismos.
5. El dispositivo para movimiento de aire de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el polímero de matriz comprende polipropileno. 6. El dispositivo para movimiento de aire de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el polímero de matriz comprende Nylon-
6.
7. El dispositivo para movimiento de aire de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque las nanopartículas comprenden al menos uno de arcillas en capas, nanotúbulos de carbono y calcógenos.
8. El dispositivo para movimiento de aire de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque las nanopartículas comprenden una de montmoríllonita, saponita, hectorita, mica, vermiculita, bentonita, nontronita, beidelita, volkonskoita, magadita, kenyaita, y sus combinaciones.
9. El dispositivo para movimiento de aire de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las nanopartículas comprenden montmorillonita.
10. El dispositivo para movimiento de aire de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el polímero comprende una poliolefina y las nanopartículas comprenden una arcilla en capas.
11. El dispositivo para movimiento de aire de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el polímero comprende polipropileno y las nanopartículas comprenden montmorillonita.
12. El dispositivo para movimiento de aire de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el polímero comprende una poliamida y las nanopartículas comprenden una arcilla en capas.
13. El dispositivo para movimiento de aire de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el polímero comprende Nylon-6 y las nanopartículas comprenden montmorillonita.
14. El dispositivo para movimiento de aire de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende al menos uno de poliestireno bromado, difenil óxido policromado y óxido de antimonio.
15. El dispositivo para movimiento de aire de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque además comprende poliestireno injertado con anhídrido maleico.
16. El dispositivo para movimiento de aire de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo para movimiento de aire comprende aproximadamente 30% a aproximadamente 80% en peso de polímero de matriz y aproximadamente 2% a aproximadamente 15% en peso de arcilla en capas.
17. El dispositivo para movimiento de aire de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende aproximadamente 1% a aproximadamente 10% en peso de poliestireno injertado con anhídrido maleico.
18. El dispositivo para movimiento de aire de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende aproximadamente 5% a aproximadamente 15% en peso de óxido de antimonio.
19. El dispositivo para movimiento de aire de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque tiene una calificación piro-retardante UL 94 5VA.
20. El dispositivo para movimiento de aire de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque tiene un valor de resistencia a la tracción de aproximadamente 238 a 248 atm (35,000 a 3,650 psi).
21. El dispositivo para movimiento de aire de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque tiene un valor de resistencia a la tracción de aproximadamente 18,032 a 19,052 atm (265,000 a 280,000 psi).
22. El dispositivo para movimiento de aire de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque tiene un valor de impacto Izod de aproximadamente 89.3 a aproximadamente 125 g/cm (0.5 a 0.7 ft-lbs/in).
23. El dispositivo para movimiento de aire de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque tiene un valor de temperatura de deflexión térmica de aproximadamente 55 grados C a aproximadamente 60 grados C.
24. Un método para fabricar un dispositivo para movimiento de aire, caracterizado porque comprende mezclar en seco aproximadamente 30% a aproximadamente 80% en peso de polímero de matriz y aproximadamente 2% a aproximadamente 15% en peso de arcilla en capas, para formar una mezcla seca; extrudír la mezcla para formar un nanocompuesto de polímero; y moldear el nanocompuesto de polímero en un dispositivo para movimiento de aire.
25. El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque el dispositivo para movimiento de aire comprende al menos uno de ventiladores axiales, ventiladores centrífugos, ruedas soplantes, alojamientos sopladores, orificios, cámaras impelentes, ductos para aire, difusores de aire y tapas de condensadores.
26. El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque la arcilla en capas se ha tratado para facilitar la dispersión en polímero de matriz.
27. El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque la mezcla seca además comprende al menos uno de polímero modificado con anhídrido maleico, difenil óxido decabromado, difenil óxido polibromado, óxido de antimonio y sus combinaciones.
28. Un dispositivo para movimiento de aire, caracterizado porque comprende: aproximadamente 30% a aproximadamente 80% en peso de polipropileno; aproximadamente 3% a aproximadamente 10% en peso de arcilla en capas; y aproximadamente 1% a aproximadamente 10% en peso de poliestireno injertado con anhídrido maleico, en donde el dispositivo para movimiento de aire tienen una calificación piro-retardante UL 945VA.