CN101749521B - 一种保温隔声用闭孔状真空泡沫及其制造方法 - Google Patents

一种保温隔声用闭孔状真空泡沫及其制造方法 Download PDF

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一种保温隔声用闭孔状真空泡沫及其制造方法属于隔热保温和隔音降噪的新型材料领域。现有真空泡沫材料的芯材是开孔泡沫，其在使用过程中，任何一处破损都会导致其隔热性能消失。本发明所提供的保温隔声用闭孔状真空泡沫由闭孔率不小于10％，密度为0.002g/cm3-0.5g/cm3，真空度为0.03-0.101325MPa的闭孔状真空泡沫和包覆在其表层的金属材料或高分子材料隔气层组成。本发明可通过配制闭孔泡沫塑料原料，而后在真空环境中发泡成型，或者直接将闭孔状泡沫抽真空，得到闭孔状真空泡沫，然后在其表面包覆一层隔气层制得保温隔声用闭孔状真空泡沫。本发明所提供的闭孔状真空泡沫具有强度高、隔热隔音性能优异、外观平整、使用可靠和工艺简单的优点。

Description

一种保温隔声用闭孔状真空泡沫及其制造方法
技术领域
本发明属于隔热保温和隔音降噪的新型材料领域，具体涉及一种保温隔声用闭孔状真空泡沫及其制造方法。
背景技术
常用的保温隔音材料有无机材料和有机高分子材料两种。前者有石棉、玻璃纤维和矿棉等，后者包括聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚乙烯和醋酸乙烯共聚物、聚氨酯(PU)、酚醛树脂、环氧树脂、脲醛树脂、不饱和聚酯、聚酰亚胺等。其中PU硬质泡沫塑料具有优良的隔热性能，一直被广泛应用于家电、石化和建筑等行业。
一般隔热的PU硬泡是由大量的蜂窝状的微孔构成，这些微孔各自独立，互不相通，构成所谓“闭孔结构”，泡孔内充满了导热系数极低的CFC气体。硬泡的表观导热系数由下式表示：
λ＝λs+λg+λr
式中：λ为泡沫材料表观导热系数；λg：为孔内气体的热传导导热系数；λs：为泡沫骨架的热传导导热系数；λr：为辐射热传导导热系数。
ICI公司曾研究过常温下三种热传导在硬泡表观导热系数中所占比例，实验数值见表1。
  导热系数   数值/W.(m.K)-1   比例/％
  λg   0.008   44
  λr   0.006   33
  λs   0.004   23
  λ   0.018   100
表1
由表1可见，常温下气体的热传导系数为0.008W/M.K，占硬泡表观导热系数的44％左右，接近一半，阻碍硬泡隔热性能的彻底优化。
而通过抽真空工艺，可使泡沫中几乎不存在气体，使发泡气体热传导趋近于0。如，常用的聚氨酯真空泡沫隔热板(PU-VIP)是将制成的开孔聚氨酯硬泡芯材真空封装在镀铝的聚酯聚乙烯薄膜内，抽真空脱除泡沫开孔结构中的气体，将PU-VIP与浇注聚氨酯硬泡结合形成复合隔热结构，可用于冰箱隔热，当PU-VIP替代35％的浇注PU硬泡时，可使冰箱能耗降低25％。然而开孔泡沫在使用过程中，任何一处破损都会导致隔热效果消失，从而限制了它的应用，并且加大了使用成本。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的问题，而提供一种保温隔声用闭孔状真空泡沫及其制造方法。
本发明所提供的保温隔声用闭孔状真空泡沫由闭孔状真空泡沫和包覆在其表层的隔气层组成；所述的闭孔状真空泡沫的闭孔率不小于10％，密度为0.002g/cm3-0.5g/cm3，真空度为0.03-0.101325MPa；所述的隔气层的材料为金属材料或高分子材料。
其中，所述的金属材料为不锈钢、镍锌合金或铝；所述的高分子材料为铝塑复合膜、PVDC复合膜或PVDC单层膜。
本发明所采用两种方法制造保温隔声用闭孔状真空泡沫，一种为同时完成发泡成型与泡孔抽真空，即首先配制闭孔泡沫塑料原料，而后在真空环境中发泡成型，最后在其表面包覆一层隔气层，得到保温隔声用闭孔状真空泡沫，具体步骤如下：
1)将待发泡原料置于23±5℃的真空环境中，使材料发泡成型的同时提高真空度至0.05-0.101325MPa，且保持真空度至发泡结束，得到闭孔率不小于10％，密度为0.002g/cm3-0.5g/cm3，真空度为0.03-0.101325Mpa的闭孔状真空泡沫；
2)在步骤1)中得到的闭孔状真空泡沫的表面包覆一层隔气层，得到保温隔声用闭孔状真空泡沫。
另一种方法为直接将闭孔泡沫材料置于真空环境中，利用气体扩散，逐步提高泡孔内真空度，达到预设值后，在泡沫材料表面包覆一层隔气层，得到保温隔声用闭孔状真空泡沫，具体步骤如下：
1)将闭孔泡沫置于25～80℃，0.05～0.101325MPa的真空环境1-500h，得到闭孔率不小于10％，密度为0.002g/cm3-0.5g/cm3，真空度为0.03-0.101325MPa的闭孔状真空泡沫；
2)在步骤1)中得到的闭孔状真空泡沫的表面包覆一层隔气层，得到保温隔声用闭孔状真空泡沫。
其中，第二种方法的步骤1)中所述的闭孔泡沫为闭孔率不小于10％，密度为0.002g/cm3-0.5g/cm3的高分子泡沫材料，如闭孔率不小于10％，密度为0.002g/cm3-0.5g/cm3的聚氨酯、聚酰亚胺、酚醛、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、环氧树脂、不饱和聚酯、三聚氰胺树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二酯或聚氯乙烯泡沫等。
在闭孔状真空泡沫的表面包覆隔气层的目的是保持真空度。可采用包覆焊接法、喷涂包覆法、流延包覆法或浸渍包覆法在闭孔状真空泡沫的表面包覆一层隔气层。隔气层的材料可以是金属材料或高分子材料。可选用的金属材料有不锈钢、镍锌合金或铝等。可选用的高分子材料有铝塑复合膜、PVDC复合膜、PVDC单层膜。
本发明所采用的各种包覆隔气层的方法步骤如下：
包覆焊接法的步骤如下：1)将闭孔状真空泡沫置于真空包装袋内，然后使其处于真空环境；2)起动热焊接压头，完成封闭焊接。
喷涂包覆法：1)通过传统的喷涂工艺在闭孔状真空泡沫表面形成隔气涂层；2)涂层成膜后完成隔气封闭。
流延包覆法：1)通过传统的流延工艺在闭孔状真空泡沫表面形成隔气涂层；2)涂层成膜后完成隔气封闭。
浸渍包覆法：1)通过浸渍工艺使隔气材料附着于泡沫材料表面；2)成膜后完成隔气封闭。
与现有保温隔声用开孔状真空泡沫相比较，本发明具有以下有益效果：
不但提高了泡沫的保温隔声性能，而且克服了开孔真空状泡沫可靠性低、工艺复杂、成本高的缺点。同时具有低密度、高真空度、外观平整、应用范围广等特点。
附图说明
图1、本发明所制备的保温隔声用闭孔状真空泡沫的剖面图，图中，1为闭孔状真空泡沫、2为隔气层、3为闭孔、4为开孔。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作出进一步详细的说明，但不构成对本发明的任何限制。
具体实施方法
下属实施例中所使用的聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)RHOACELL闭孔泡沫购自德固赛公司(EVONIK DEGUSSA)，闭孔率大于70％，密度为0.01-0.3g/cm3；聚苯乙烯(PS)硬质泡沫，闭孔率大于70％，密度为0.02-0.2g/cm3，所使用的聚氨酯、环氧树脂，闭孔率大于70％，密度在0.02-0.4g/cm3。
实施例1
1)将PMI硬质泡沫试样置于80℃，真空度为0.101325MPa的环境中1h，得到闭孔状真空泡沫；
2)将抽真空后的PMI泡沫放入铝塑真空袋中，用真空包装机密封，得到保温隔声用闭孔状真空泡沫。
经测试其导热系数为0.02W/(m·K)，隔音系数90％(400Hz～4000Hz)。
实施例2
1)将PMI硬质泡沫试样置于60℃，真空度为0.05MPa的环境中200h，得到闭孔状真空泡沫；
2)将抽真空后的PMI泡沫放入偏氯乙烯-氯乙烯共聚物(PVDC)包装膜内，用真空包装机密封，得到保温隔声用闭孔状真空泡沫。
经测试导热系数为0.032W/(m·K)，隔音系数88％(400～4000Hz)。
实施例3
1)将PS硬质泡沫试样置于25℃，真空度为0.08MPa的环境中500h，得到闭孔状真空泡沫；
2)将抽真空后的PS硬质泡沫表面喷涂一层PVDC涂料，待涂层成膜后完成隔气密封，得到保温隔声用闭孔状真空泡沫。
经测试导热系数为0.036W/(m·K)，隔音系数75％(400～4000Hz)
实施例4
1)按表2中的配方称取B组分中各原料后，于35℃混合30分钟；再将A组分和B组分以4000转/分搅拌混合30秒后装入模具的内衬铝箔袋中，模具温度为50℃；将模具放入23±5℃真空发泡箱内；起动真空泵，使得真空发泡箱的真空度升高至0.101325MPa同时完成发泡过程，然后在50℃固化0.5小时，得到闭孔状真空泡沫；
2)在闭孔状真空泡沫表面焊接密封铝箔膜，放入110℃电热鼓风干燥箱中固化2小时，室温静置48小时，得到保温隔声用闭孔状真空泡沫。
其导热系数为0.022W/(m·K)，隔音系数为85％(400～4000Hz)。
实施例5
1)按表2中的配方称取B组分中各原料后，于35℃混合30分钟；再将A组分和B组分以4000转/分搅拌混合30秒后装入模具的内衬铝箔袋中，模具温度为50℃；将模具放入23±5℃真空发泡箱内；起动真空泵，使得真空发泡箱的真空度升高至0.08MPa同时完成发泡过程，然后在50℃固化0.5小时，得到闭孔状真空泡沫；
2)在闭孔状真空泡沫表面焊接密封铝箔膜，放入110℃电热鼓风干燥箱中固化2小时，室温静置48小时，得到保温隔声用闭孔状真空泡沫。
其导热系数为0.0275W/(m·K)，隔音系数为77％(400～4000Hz)。
实施例6
1)按表2中的配方称取B组分中各原料后，于35℃混合30分钟；再将A组分和B组分以4000转/分搅拌混合30秒后装入模具的内衬不锈钢模具中，模具温度为50℃；将模具放入23±5℃真空发泡箱内；起动真空泵，使得真空发泡箱的真空度升高至0.05MPa同时完成发泡过程，然后在50℃固化0.5小时，得到闭孔状真空泡沫；
2)在闭孔状真空泡沫表面焊接密封不锈钢板，放入110℃电热鼓风干燥箱中固化2小时，室温静置48小时，得到保温隔声用闭孔状真空泡沫。
其导热系数为0.035W/(m·K)，隔音系数为70％(400～4000Hz)。
实施例7
1)按表3中的配方称取A组分，50℃恒温60分钟；称取B组分中各原料后，于50℃混合30分钟；再将A组分和B组分以500转/分搅拌混合200秒后，装入模具的内衬铝箔袋中，模具温度为50℃；将模具放入23±5℃真空发泡箱内；起动真空泵，使得真空发泡箱的真空度升高至0.101325MPa同时完成发泡过程，然后在85℃固化3小时，得到闭孔状真空泡沫；
2)在闭孔状真空泡沫表面焊接密封铝箔膜，放入110℃电热鼓风干燥箱中固化5小时，室温静置48小时，得到保温隔声用闭孔状真空泡沫。
其导热系数为0.028W/(m·K)，隔音系数为82％(400Hz～4000Hz)。
Figure G2008102398041D00081
表2.实施例4-6中的待发泡原料的配方
Figure G2008102398041D00091
表3.实施例7中的待发泡原料的配方
尽管基于说明的目的，本发明已经在前面加以详细描述，但是应当理解，这种详述仅仅是基于说明的目的，只要是权利要求限定范围内的，本领域技术人员基于此所作出的变化没有背离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种保温隔声用闭孔状真空泡沫，其特征在于，由闭孔状真空泡沫(1)和包覆在其表层的隔气层(2)组成；所述的闭孔状真空泡沫(1)的闭孔率不小于10％，密度为0.002g/cm3-0.5g/cm3，真空度为0.03-0.101325MPa；所述的隔气层(2)的材料为金属材料或高分子材料。
2.根据权利要求1所述的保温隔声用闭孔状真空泡沫，其特征在于，所述的金属材料为不锈钢、镍锌合金或铝；所述的高分子材料为铝塑复合膜、PVDC复合膜或PVDC单层膜。
3.一种保温隔声用闭孔状真空泡沫的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将待发泡原料置于23±5℃的真空环境中，使材料发泡成型的同时提高真空度至0.05-0.101325MPa，且保持真空度至发泡结束，得到闭孔率不小于10％，密度为0.002g/cm3-0.5g/cm3，真空度为0.03-0.101325Mpa的闭孔状真空泡沫(1)；
2)在步骤1)中得到的闭孔状真空泡沫(1)的表面包覆一层金属材料或高分子材料隔气层(2)，得到保温隔声用闭孔状真空泡沫。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2)中采用包覆焊接法、喷涂包覆法、流延包覆法或浸渍包覆法在步骤1)中得到的闭孔状真空泡沫(1)的表面包覆一层金属材料或高分子材料隔气层(2)。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述的金属材料为不锈钢、镍锌合金或铝；所述的高分子材料为铝塑复合膜、PVDC复合膜或PVDC单层膜。
6.一种保温隔声用闭孔状真空泡沫的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将闭孔泡沫置于25～80℃，0.05～0.101325MPa的真空环境1-500h，得到闭孔率不小于10％，密度为0.002g/cm3-0.5g/cm3，真空度为0.03-0.101325MPa的闭孔状真空泡沫；
2)在步骤1)中得到的闭孔状真空泡沫(1)的表面包覆一层金属材料或高分子材料隔气层(2)，得到保温隔声用闭孔状真空泡沫。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述的闭孔泡沫为闭孔率不小于10％，密度为0.002g/cm3-0.5g/cm3的聚氨酯、聚酰亚胺、酚醛、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、环氧树脂、不饱和聚酯、三聚氰胺树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二酯或聚氯乙烯泡沫。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤2)中采用包覆焊接法、喷涂包覆法、流延包覆法或浸渍包覆法在步骤1)中得到的闭孔状真空泡沫(1)的表面包覆一层金属材料或高分子材料隔气层(2)。
9.根据权利要求6或8所述的方法，其特征在于，所述的金属材料为不锈钢、镍锌合金或铝；所述的高分子材料为铝塑复合膜、PVDC复合膜或PVDC单层膜。
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