CN101526165A - Pu真空绝热板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种PU真空绝热板，外部为隔气结构层，隔气结构层内部为两块芯层隔热材料中间设置气体吸附材料构成的真空隔热层，芯层隔热材料采用微孔开孔聚氨酯发泡材料，隔气结构采用多层聚酯基薄膜，气体吸附材料则采用网格状结构的玻璃纤维或者毡设置有气体吸附剂。本发明还公开了该真空绝热板的制备方法。本发明材质易于获得和加工，实现真空绝热板材料的本地化，降低了生产成本，必将拓展了真空绝热板的使用领域。本发明增大了气体吸附材料与芯层隔热材料的接触面积，同时气体吸附剂设置于网格状结构的基质中，添加方便。本发明所述的PU真空绝热板质轻、导热系数低，阻热效果好，适用于多种保温场所的应用推广。

Description

PU真空绝热板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种真空绝热板，尤其涉及一种芯层隔热材料采用微孔开孔聚氨酯(PU)的真空绝热板。本发明还涉及该真空绝热板的制备方法。
背景技术
目前，真空绝热板主要用于冰箱、冷柜等冷冻冷藏设备的保温领域。真空绝热板在国外已经有所推广应用，在国内尚属起步阶段。
真空绝热板的结构大致相同，外部隔气结构，内部为芯层隔热材料、气体吸附材料。目前，真空绝热板的隔气结构多为含有铝箔的多层聚酯基薄膜或铝箔，铝箔的导热系数高，容易产生边缘热桥效应。芯层隔热材料使用较多的是开孔聚苯乙烯泡沫塑料、气凝胶、玻璃纤维、石英粉等材料，气体吸附材料多为意大利塞斯公司的塞斯吸气剂。
因芯层隔热材料的不同，真空绝热板的制作工艺要求也各异，另外加上芯层隔热材料等原料多为进口原料，造成其价格高昂，限制了真空绝热板在国内市场的推广应用。
现有真空绝热板的气体吸附材料采用丸状吸气剂，丸状吸气剂与芯层隔热材料的接触面积小，丸状吸气剂添加不便，不利于控制真空绝热板板内真空。
实验证明，真空绝热板具有优良的隔热效果，如果可以将其原料本地化，将会有广阔的市场前景。
发明内容
本发明就是为了解决上述问题，克服真空绝热板的原料昂贵的问题，也解决了气体吸附材料采用丸状吸气剂与芯层隔热材料的接触面积小，丸状吸气剂添加不便，不利于控制真空绝热板板内真空的问题，提供一种PU真空绝热板及其制备方法。该发明适用于冰箱、冷柜等冷冻冷藏设备的保温领域。
本发明所要解决的技术问题之一在于提供一种具有低导热系数，易于制备的微孔开孔聚氨酯(PU)的真空绝热板芯层隔热材料。
本发明所要解决的技术问题之二在于提供一种将微孔开孔聚氨酯(PU)作为芯层隔热材料的真空绝热板的制备方法。
本发明所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现：
作为本发明第一方面，一种PU真空绝热板，外部为隔气结构，内部为真空隔热层，所述真空绝热层包括芯层隔热材料和气体吸附材料，其特征在于，所述芯层隔热材料采用微孔开孔聚氨酯制成，气体吸附材料设置成网格状，隔气结构采用多层聚酯基薄膜制成。
所述真空绝热层为两层芯层隔热材料中间夹一层气体吸附材料制成的三明治结构。
所述微孔开孔聚氨酯，开孔率在95％以上，平均孔径为140～220μm，密度大约在45～60kg/m3之间，具有200-250kPa压缩强度。
所述气体吸附材料，包括基质和气体吸附剂，气体吸附剂设置于基质中，气体吸附材料添加在芯层隔热材料之间，气体吸附材料与芯层隔热材料充分接触。
所述基质采用毡或玻璃纤维材质的薄片设置成网格状结构。
所述气体吸附剂包括氧化钙或者活性炭、氮气、氧气和二氧化碳的吸收剂氧钡锂合金以及氢气的吸收剂氧化钴。
所述隔气结构，由内到外依次为热封层、阻气层、热阻层、反射层，所述热封层和阻气层、阻气层和热阻层、热阻层和反射层之间用黏合剂粘成的多层聚酯基薄膜。
热封层采用聚稀烃共聚物，所述聚稀烃共聚物包括聚乙烯、聚丁稀、乙酸乙烯乙基酯，所述热封层的厚度为50～100微米。
阻气层采用聚乙烯醇，必要时可涂阻气漆，采用丙稀酸清漆，所述阻气层的厚度为10～120微米。
黏结层采用聚氨酯粘合剂或者聚稀烃粘合剂，所述黏结层的厚度为2～6微米。
反射层采用铝蒸镀的聚酯，所述反射层厚度为30～80微米。
所述反射层表面涂覆一层阻气清漆，以提高真空绝热板的阻气效果。
为了防止铝的边缘效应，在镀铝时边缘封口处留出一条很窄的狭缝，这样就不会形成一个通路减少热耗散。
为了提高多层聚酯基薄膜的性能一般情况下这里面的阻气层和阻热层可采用多层结构。
为了配合多层聚酯基薄膜的热封，最里面层和最外面层都采用热封层，这样就能很好的密封。
作为本发明第二方面的一种PU真空绝热板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在模具中采用发泡和机械切割的方式，芯层隔热材料采用微孔开孔聚氨酯泡沫加工成矩形形状；
微孔开孔聚氨酯在专用模具中采用发泡的形式，制备微孔开孔聚氨酯泡沫，制备的微孔开孔聚氨酯泡沫厚度为不大于10mm的方形结构；
所述微孔开孔聚氨酯泡沫切割成需要的规格尺寸的板材；
(2)将所述微孔开孔聚氨酯泡沫放入真空干燥机中干燥预处理；
所述芯层隔热材料的预处理真空度在1000Pa以下，预处理时间不少于10分钟；
(3)将步骤2中获得的芯层隔热材料叠放在一起，中间添加气体吸附材料，做成三明治结构；
(4)将步骤3中获得的芯层隔热材料放置于隔气将结构制成的袋子中，所述隔气结构采用多层聚酯基薄膜制成，在真空环境下密封得到PU真空绝热板；
所述隔气结构，由内到外依次为热封层、阻气层、热阻层、反射层，所述热封层和阻气层、阻气层和热阻层、热阻层和反射层之间用黏合剂粘成的多层聚酯基薄膜，将多层聚酯基薄膜制成袋子。
所述反射层表面涂覆一层阻气清漆，以提高真空绝热板的阻气效果。
所述真空度低于10Pa压力，并持续时间不少于10分钟。
本发明的有益效果是：
1、芯层隔热材料采用微孔开孔聚氨酯材料，隔气结构采用多层聚酯基薄膜，原料易于获取和加工，实现了材料的本地化。
2、芯层隔热材料叠放在一起，中间添加气体吸附材料，做成三明治结构；增大了气体吸附材料与芯层隔热材料的接触面积。
3、气体吸附材料的基质采用毡或玻璃纤维材质的薄片设置成网格状结构。气体吸附剂设置于基质中，气体吸附材料添加在芯层隔热材料之间，气体吸附材料与芯层隔热材料充分接触，同时气体吸附剂设置于基质中，添加方便。
4、本发明所述的PU真空绝热板质轻、导热系数低，阻热效果好，适应于多种保温场所的应用推广。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本发明的真空绝热板剖面图。
图2为本发明的真空绝热板的吸气结构图。
图3为本发明的真空绝热板多层聚酯基薄膜结构图。
图4为本发明的真空绝热板制作流程图。
图面说明：隔气结构1、粘合剂11、热封层12、阻气层13、阻热层14、反射层15、阻气清漆16、芯层隔热材料2、气体吸附材料3、基质31、气体吸附剂32。
具体实施方式
为了使本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
本发明提供一种具有低导热系数，易于制备的微孔开孔聚氨酯(PU)的真空绝热板芯层隔热材料，同时也提供一种将微孔开孔聚氨酯(PU)作为芯层隔热材料的真空绝热板的制备方法。
如图1所示，一种PU真空绝热板，外部结构为隔气结构1，隔气结构1采用多层聚酯基薄膜做成的封装袋，内部为真空隔热层，真空绝热层包括芯层隔热材料2和气体吸附材料3，真空绝热层为两层芯层隔热材料2中间夹一层气体吸附材料3制成的三明治结构。芯层隔热材料2采用微孔开孔聚氨酯发泡材料构成的隔热结构，气体吸附材料3设置为网格状。
芯层隔热材料2为绝热效果良好且易于机械加工微孔开孔聚氨酯(PU)进行发泡。芯层隔热材料2在模具中采用机械方式将其加工成矩形。微孔开孔聚氨酯，开孔率在95％以上，平均孔径为140～220μm，密度大约在45～60kg/m3之间，具有200-250kPa的压缩强度。
气体吸附材料3添加在芯层隔热材料2之间，气体吸附材料3与芯层隔热材料2充分接触。
如图2所示，气体吸附材料3，包括基质31和气体吸附剂32，基质31采用毡或玻璃纤维材质的薄片设置成网格状结构；气体吸附剂32包括氧化钙或活性炭等干燥剂、钡锂合金等氮气、氧气。二氧化碳吸收剂和氧化钴氢气吸收剂；气体吸附剂32可零星的布置在基质31中，气体吸附剂32可按照网格均匀分布在基质31中，这种结构设计增大了气体吸附材料3与芯层隔热材料2的接触面积，同时也使气体吸附剂32与芯层隔热材料2均匀、定量的接触。一改现有真空绝热板的丸状吸气剂的弊端和添加的不便，有利于控制真空绝热板板内真空。
如图3所示，本发明所述的隔气结构层1由多层复合材料复合而成，主要包括热封层12、阻气层13、阻热层14、反射层15和黏合剂11；一般热封层12做成袋子的内侧，反射层15在袋子的外侧。热封层12和阻气层13、阻气层13和热阻层14、热阻层14和反射层15之间用黏合剂粘成的多层聚酯基薄膜。
热封层12一般为聚稀烃共聚物，譬如聚乙烯、聚丁稀、乙酸乙烯乙基酯。热封层12的厚度为50～100微米。
阻气层13一般用聚乙烯醇，必要时可涂阻气漆，一般用丙稀酸清漆，阻气层13的厚度为10～120微米。
黏结层14一般用聚氨酯粘合剂或者聚稀烃粘合剂，黏结层14的厚度为2～6微米。
反射层15是用铝蒸镀的聚酯，所述反射层的厚度为30～80微米。在反射层15表面涂覆一层阻气清漆16，以提高真空绝热板的阻气效果。
如图4所示，本发明的制作工艺流程图按照图示进行。
(1)在的模具中采用发泡和机械切割的方式，芯层隔热材料2采用微孔开孔聚氨酯泡沫加工成矩形形状；
在专用模具中采用发泡的形式，制备微孔开孔聚氨酯泡沫，制备的微孔开孔聚氨酯泡沫厚度为不大于10mm的矩形结构；
微孔开孔聚氨酯泡沫切割成需要的规格尺寸的板材；
(2)将所述微孔开孔聚氨酯泡沫放入真空干燥机中干燥预处理；
芯层隔热材料2的预处理真空度在1000Pa以下，预处理时间不少于10分钟；
本发明的芯层隔热材料2是在真空干燥的情况下进行预处理的。众所周知，液体的沸点会伴随着压力的降低而降低，当真空度达到610Pa时，水在0摄氏度时就可以沸腾了。
所以本发明采用真空干燥的技术对芯层隔热材料2预处理，在真空度低于1000Pa时，水分在常温下散发，在微孔开孔聚氨酯空隙中的制冷剂也会挥发出来，并在真空泵抽吸条件下带出芯层隔热材料2。本发明要求真空干燥机的真空度可以在1000Pa以下，抽吸时间不少于10分钟。
(3)将步骤2中上述两块芯层隔热材料2叠放在一起，中间添加气体吸附材料3组成三明治结构；
(4)将步骤3中获得的芯层隔热材料2放置于隔气结构1制成的袋子中，隔气结构1采用多层聚酯基薄膜制成，由内到外依次为热封层12、阻气层13、热阻层14、反射层15，热封层12和阻气层13、阻气层13和热阻层14、热阻层14和反射层15之间用黏合剂11粘成的多层聚酯基薄膜，反射层15表面涂覆一层阻气清漆16，以提高真空绝热板的阻气效果，将多层聚酯基薄膜制成袋子。
然后，将上述三明治结构放置于多层聚酯基薄膜袋中，并在不高于10Pa真空环境中，保持时间不少于10分钟后封装，即可得PU真空绝热板成品。
与已有的真空绝热板相比，本发明的芯层隔热材料2采用微孔开孔聚氨酯材料，隔气结构1采用多层聚酯基薄膜，原料易于获取和加工，实现了材料的本地化。本发明克服真空绝热板的原料昂贵的问题。
芯层隔热材料2叠放在一起，中间添加气体吸附材料3，做成三明治结构；气体吸附材料3与芯层隔热材料2充分接触，增大了气体吸附材料与芯层隔热材料的接触面积，本发明解决了气体吸附材料3采用丸状吸气剂与芯层隔热材料2的接触面积小的问题。
气体吸附材料3的基质31采用毡或玻璃纤维材质的薄片设置成网格状结构。气体吸附剂32设置于网格状的基质31中，气体吸附剂32添加方便，气体吸附剂32可零星的布置在基质31中，气体吸附剂32可按照网格均匀分布在基质3 1中，这种结构设计增大了气体吸附材料3与芯层隔热材料2的接触面积，同时也使气体吸附剂32与芯层隔热材料2均匀、定量的接触。
本发明所述的PU真空绝热板质轻、导热系数低，阻热效果好，适应于多种保温场所的应用推广，本发明所述的真空绝热板尤其适用于常温和低温的保温场所，特别是冷库、冷柜、冷藏车、冰箱，空调、航空航天、医药和建筑节能领域的保温。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (19)

1、一种PU真空绝热板，外部为隔气结构，内部为真空隔热层，所述真空绝热层包括芯层隔热材料和气体吸附材料，其特征在于，所述芯层隔热材料采用微孔开孔聚氨酯制成，气体吸附材料设置成网格状，隔气结构采用多层聚酯基薄膜制成。
2、根据权利要求1所述的真空绝热板，其特征在于：所述真空绝热层为两层芯层隔热材料中间夹一层气体吸附材料制成的三明治结构。
3、根据权利要求1所述的真空绝热板，其特征在于：所述微孔开孔聚氨酯，开孔率在95％以上，平均孔径为140～220μm，密度大约在45～60kg/m3之间，压缩强度在200-250kPa。
4、根据权利要求1所述的真空绝热板，其特征在于：所述气体吸附材料，包括基质和气体吸附剂，气体吸附剂设置于基质中，气体吸附材料添加在芯层隔热材料之间，气体吸附材料与芯层隔热材料充分接触。
5、根据权利要求4所述的真空绝热板，其特征在于：所述基质采用毡或玻璃纤维材质的薄片设置成网格状结构。
6、根据权利要求4所述的真空绝热板，其特征在于：所述气体吸附剂包括干燥剂氧化钙或者活性炭、氮气、氧气和二氧化碳的吸收剂氧钡锂合金以及氢气的吸收剂氧化钴。
7、根据权利要求1所述的真空绝热板，其特征在于：所述隔气结构，由内到外依次为热封层、阻气层、热阻层、反射层，所述热封层和阻气层、阻气层和热阻层、热阻层和反射层之间用黏合剂粘成的多层聚酯基薄膜。
8、根据权利要求7所述的真空绝热板，其特征在于：热封层采用聚稀烃共聚物，所述聚稀烃共聚物包括高密度聚乙烯、聚丁稀、乙酸乙烯乙基酯，所述热封层的厚度为50～100微米。
9、根据权利要求7所述的真空绝热板，其特征在于：阻气层采用聚乙烯醇或丙稀酸清漆，所述阻气层的厚度为10～120微米。
10、根据权利要求7所述的真空绝热板，其特征在于：黏结层采用聚氨酯粘合剂或者聚稀烃粘合剂，所述黏结层的厚度为2～6微米。
11、根据权利要求7所述的真空绝热板，其特征在于：反射层采用铝蒸镀的聚酯，所述反射层厚度为30～80微米。
12、根据权利要求7所述的真空绝热板，其特征在于：所述反射层表面涂覆一层阻气清漆，以提高真空绝热板的阻气效果。
13、一种如权利要求1所述的PU真空绝热板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在模具中采用发泡和机械切割的方式，芯层隔热材料采用微孔开孔聚氨酯泡沫加工成矩形形状；
(2)将所述微孔开孔聚氨酯泡沫放入真空干燥机中干燥预处理；
(3)将步骤2中获得的芯层隔热材料叠放在一起，中间添加气体吸附材料，做成三明治结构；
(4)将步骤3中获得的芯层隔热材料放置于隔气将结构制成的袋子中，所述隔气结构采用多层聚酯基薄膜制成，在真空环境下密封得到PU真空绝热板。
14、根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中微孔开孔聚氨酯在模具中采用发泡的形式，制备微孔开孔聚氨酯泡沫，制备的微孔开孔聚氨酯泡沫厚度为不大于10mm的方形结构。
15、根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中微孔开孔聚氨酯泡沫切割成需要的规格尺寸的板材。
16、根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中芯层隔热材料的预处理真空度在1000Pa以下，预处理时间不少于10分钟。
17、根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中隔气结构由内到外依次为热封层、阻气层、热阻层、反射层，所述热封层和阻气层、阻气层和热阻层、热阻层和反射层之间用黏合剂粘成的多层聚酯基薄膜，将多层聚酯基薄膜制成袋子。
18、根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中反射层表面涂覆一层阻气清漆，以提高真空绝热板的阻气效果。
19、根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中真空度低于10Pa压力，并持续时间不少于10分钟。
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