CN103759098B - 一种真空绝热板用复合吸气装置及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种真空绝热板用复合吸气装置，其由外壳、中心层和密封塞构成；外壳由金属或塑料构成，上有一个开口，可由塑料或橡胶制成的密封塞密封，中心层处于外壳与密封塞构成的密闭空间中。中心层由一个或多个片状吸气单元叠加而成。片状吸气单元由合金粉体、金属氧化物粉体或二者的混合物构成。本发明提供的真空绝热板用复合吸气剂装置可在空气中暴露很长时间而不会失效，因此可以方便的用于真空绝热板的生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种真空绝热板用复合吸气装置及其制造方法。
背景技术
真空绝热板是基于真空绝热原理，通过最大限度提高板内真空度并充填以多孔芯料而减少对流和辐射换热。根据芯料的不同，真空绝热板的导热系数可以达到 0.003W/(m·K) ～ 0.008W/(m·K)，性能远远优于普通的绝热材料。真空绝热板内的真空度是依靠外层的复合阻隔膜和内部的吸气剂来维持的。复合阻隔膜是由金属与塑料、树脂复合而成，可以很好的阻止外部空气和水分的进入。放置在真空绝热板中的吸气剂则可以吸收透过复合阻隔膜的少量气体，从而维持板内真空度。
传统的蒸散型吸气剂和高温激活型吸气剂，在吸气剂发挥作用前都需要一个高温激活过程。在生产真空绝热板的时候，如果将未激活的吸气剂先放入真空绝热板内，则需要在真空封装后高温激活这些吸气剂。然而，激活吸气剂所需的高温通常会超过复合阻隔膜中的塑料和树脂的熔点，从而破坏真空绝热板的复合阻隔膜，导致真空绝热板漏气。另一种方法，即先激活吸气剂，再将其放入真空绝热板，则难以避免生产过程中吸气剂与空气的长时间接触，从而使得大部分吸气剂被提前消耗而失去应有的效果。
室温型吸气剂采用钡合金，无需高温过程即可吸收氧气和氮气。但此种吸气剂仍无法解决长时间与空气接触后会失效的难题。而在真空绝热板的生产过程中全程采用惰性气体保护则在工艺上和成本上都难以实现。因此需要一种合适的复合吸气装置以满足真空绝热板生产的需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种真空绝热板用复合吸气装置，可以在空气中暴露一段时间而不会失效，因此可以方便的用于真空绝热板的生产。
本发明的技术方案是，用金属或塑料作为外壳，在惰性气体条件下将吸气剂放入其中，并用密封塞密封外壳的开口，构成复合吸气装置。当复合吸气装置短时间暴露在空气中时，由于密封塞与外壳的阻挡，因此可以很好的阻止空气与吸气剂的接触。在生产真空绝热板的过程中，复合吸气装置被放置在阻隔膜内部，当外界压力减小时，密封塞会被内部的压力顶开，其中的惰性气体会随着空气一同被抽出。封装结束后，吸气装置即处于工作状态。
具体的，本发明提出了一种真空绝热板用复合吸气剂装置，其由外壳、中心层和密封塞构成；外壳上设有开口，其可由密封塞密封，中心层处于外壳与密封塞构成的密闭空间中。所述的中心层由一个或多个片状吸气单元叠加而成。
优选的是，所述片状吸气单元由合金粉体、金属氧化物粉体或其混合物构成，其中还包括抗膨胀材料，所述合金粉体、金属氧化物粉体或其混合物与抗膨胀材料混合比为15～30∶1；抗膨胀材料包括：分子筛、沸石、活性炭或氧化硅。采用合金粉体与金属氧化物粉体的混合物时，其重量比为3:2。
在上述任一方案中优选的是，所述合金粉体由钡锂合金粉体、钡钠合金粉体、钡钾合金粉体、已高温激活的锆合金粉体、已高温激活的钛合金粉体或其混合物构成，所述合金粉体的颗粒尺寸在50～80μm之间；所述钡锂合金粉体中钡、锂的重量比为8:2，所述钡钠合金粉体中钡、钠的重量比为7.5:2.5，所述钡钾合金粉体中钡、钾的重量比为6.5:3.5；所述已高温激活的锆合金粉体组成为Zr83.6％-Co9.9％-A 6.5％，其中A由镧和稀土元素的混合物形成，所述镧和稀土元素重量比为1:1。
在上述任一方案中优选的是，所述金属氧化物粉体由氧化锂粉体、氧化钠粉体、氧化钾粉体、氧化钙粉体、氧化锶粉体、氧化钡粉体中的一种或多种构成。
在上述任一方案中优选的是，所述外壳由金属或塑料构成。
在上述任一方案中优选的是，所述密封塞由塑料或橡胶构成。
优选的一个实施例，上述由多种粉体所构成混合物中，所包含的各粉体相互之间的重量比均为1:1。
本发明提出的真空绝热板用复合吸气装置可由如下方法制得：
1）在惰性气体保护下，分别将不同的吸气材料用压片机压制成吸气单元；
2）在惰性气体保护下，将一个或多个吸气单元叠加成中心层；
3）在惰性气体保护下，将中心层置于外壳中；
4）在惰性气体保护下，控制气体压强在10～95kPa，用密封塞塞住外壳的开口，得到真空绝热板用复合吸气装置；
5）在惰性气体保护下，将成品吸气装置置于于充满惰性气体的容器或包装袋，并封口保存。
本发明的有益效果：
1.与现有技术相比，本发明提供的真空绝热板用复合吸气剂装置可在空气中暴露很长时间而不会失效，因此可以方便的用于真空绝热板的生产。
2.金属氧化物粉体提高了对真空隔热板中可能形成的有机气体的吸附能力，还可提高吸水能力；吸气单元中掺入诸如分子筛，或沸石，或活性炭，或氧化硅之类的抗膨胀材料，这些抗膨胀材料不但可以利用其自身的多孔透气性能，限制材料膨胀并保持气体通过，确保吸气单元吸收气体的有效性，而且对气体还具有一定的吸附能力，大大提高了吸气效率。
附图说明
图1是本发明的真空绝热板用复合吸气装置的的结构示意图。
具体实施方法
下面结合附图1，来详细描述本发明的具体实施方式。
实施例1：如图1，用模具将已高温激活的锆钴合金粉体、钡锂合金粉体、氧化钙粉体分别压制成三个片状吸气单元14，并依次叠加，构成中心层13。将中心层放入塑料外壳11中，调节气压到90kPa，用塑料密封塞12塞住外壳开口，得到最终的真空绝热板用复合吸气装置。用模具在真空绝热板的芯料上压制出一个大小、高度均合适的凹槽，并将复合吸气剂横放入凹槽。将芯料与复合吸气剂装入复合阻隔膜袋子中，并真空封装，得到真空绝热板。
其中，锆钴合金粉体是通过下列方法制得的，称83.6g的锆以及9.9g的钴和6.5g的稀土金属混合物，所述的稀土金属混合物的重量组成约为70％的铈和30％的钕。把所述的粉末混合并且放入400mbar的氩气氛下的电弧炉中的水冷铜坩埚内。在熔化过程中混合物的温度达到约1500℃，在该温度保温约10分钟。然后将通过冷却得到的金属研磨，最后把所得的粉末过筛，收集颗粒尺寸范围为50-80μm的粒级。
实施例2：如图1，用模具将已高温激活的钛钒铁合金粉体、钡钠合金粉体、氧化钠粉体分别压制成三个片状吸气单元14，并依次叠加，构成中心层13。将中心层放入铝质外壳11中，调节气压到50kPa，用橡胶密封塞12塞住外壳开口，得到最终的真空绝热板用复合吸气装置。用模具在真空绝热板的芯料上穿出一个大小合适的开孔，并将复合吸气剂横放入孔中。将芯料与复合吸气剂装入复合阻隔膜袋子中，并真空封装，得到真空绝热板。
其中，钛钒铁合金粉体是通过下列方法制得的：
(1)将上述三种金属粉末按重量比5:3:2进行配料并混合均匀；其中钛粉的平均颗粒尺寸为40-80μm，钒粉和铁粉的平均颗粒尺寸均为50-60μm之间。
(2)将配好的粉末混合物在惰性气体Ar气保护下，在球磨罐中进行机械混料10-15小时；在球磨罐中，先后放入金属粉末和磨球，抽真空到10-2～10-4Pa之间，然后充惰性气体Ar气至5MP进行保护；所用的磨球材质为：硬质合金；磨球和金属粉末的球料重量之比在1∶5，并且每一次球磨过程中磨球的材质和大小要均匀一致。
(3)将混好的粉末在2000～2500kg/cm2的压力下进行模具成型，然后在800～850℃温度下烧结20分钟。
该合金粉体活性很好，并且激活温度较低，并可防止活性材料在烧结时聚集长大，并且也抑制粉末烧结体的明显收缩，保证高的孔隙率和大的比表面积。同时，可达到提高机械强度，不降低吸气性能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (2)
1.一种真空绝热板用复合吸气剂装置，其特征在于由外壳、中心层和密封塞构成；外壳上设有开口，其可由密封塞密封，中心层处于外壳与密封塞构成的密闭空间中；
所述的中心层由一个或多个片状吸气单元叠加而成；
所述片状吸气单元由合金粉体、金属氧化物粉体或其混合物构成，所述合金粉体由钡锂合金粉体、钡钠合金粉体、钡钾合金粉体、已高温激活的锆合金粉体、已高温激活的钛合金粉体或其混合物构成，所述合金粉体的颗粒尺寸在50～80μm之间。
2.根据权利要求1所述的真空绝热板用复合吸气剂装置，其特征在于所述片状吸气单元还包括抗膨胀材料，所述合金粉体、金属氧化物粉体或其混合物与抗膨胀材料混合比为15～30∶1；抗膨胀材料包括：分子筛、沸石、活性炭或氧化硅，采用合金粉体与金属氧化物粉体的混合物时，其重量比为3:2。
3.根据权利要求1所述的真空绝热板用复合吸气剂装置，其特征在于所述钡锂合金粉体中钡、锂的重量比为8:2，所述钡钠合金粉体中钡、钠的重量比为7.5:2.5，所述钡钾合金粉体中钡、钾的重量比为6.5:3.5；所述已高温激活的锆合金粉体组成为Zr83.6％-Co9.9％-A 6.5％，其中A由镧和稀土元素的混合物形成，所述镧和稀土元素重量比为1:1。
4.根据权利要求1所述的真空绝热板用复合吸气剂装置，其特征在于所述金属氧化物粉体由氧化锂粉体、氧化钠粉体、氧化钾粉体、氧化钙粉体、氧化锶粉体、氧化钡粉体中的一种或多种构成。
5.根据权利要求1所述的真空绝热板用复合吸气剂装置，其特征在于所述外壳由金属或塑料构成。
6.根据权利要求1所述的真空绝热板用复合吸气剂装置，其特征在于所述密封塞由塑料或橡胶构成。
7.一种制备根据上述权利要求所述的真空绝热板用复合吸气装置的方法，其特征在于由以下步骤实现：
1）在惰性气体保护下，分别将不同的吸气材料用压片机压制成吸气单元；
2）在惰性气体保护下，将一个或多个吸气单元叠加成中心层；
3）在惰性气体保护下，将中心层置于外壳中；
4）在惰性气体保护下，控制气体压强在10～95kPa，用密封塞塞住外壳的开口，得到真空绝热板用复合吸气装置；
5）在惰性气体保护下，将成品吸气装置置于充满惰性气体的容器或包装袋，并封口保存。
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