CN105352881B - 一种真空绝热板及其老化测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种真空绝热板及其老化测试系统，真空绝热板包括阻隔膜和绝热芯材，所述绝热芯材的孔隙率为85%以上；所述测试系统还包括传感器、导线和检测电路，所述传感器设置在芯板内，所述传感器与检测电路通过有线或者无线的方式传递数据。本发明能够在很短的时间内测试出真空绝热板阻隔膜的空气和水分渗透量，并由此确定吸气剂的合理用量，比传统的高温高湿测试方法有更高的效率和精度。

Description

一种真空绝热板及其老化测试系统

技术领域

本发明属于真空绝热领域，尤其涉及一种真空绝热板及其加速老化测试系统，属于建筑E04领域。

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 0.002W/(m·K) ～ 0.008W/(m·K)，性能远远优于普通的绝热材料。经过多年的探索研究，真空绝热板在建筑保温及工业保温领域的应用已逐步成熟，并充分体现出其独特的优势：导热系数低，厚度薄，且防火等级为A。将真空绝热板应用于各种保温体系，可以有效的节省空间，这一点对于建筑节能改造和工业冷藏设备都具有重要的意义。

目前真空绝热板因为运行时间过长会产生老化现象，主要原因是复合阻隔膜中会渗入一些气体。如果渗入气体过多，会造成鼓包现象，容易造成墙体脱落，产生危险。因此本发明需要解决渗入气体而造成的鼓包现象。

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。透过复合阻隔膜的少量空气和水分通过芯料自身或专门放置的吸气剂吸收，从而维持板内真空度。由于复合阻隔膜种类繁多，隔绝空气与水分的能力也各不相同，因此需要一种快速准确的方法来预测不同阻隔膜在真空绝热板全生命周期内进入的空气和水分，并以此为依据来确定真空绝热板中吸气剂的用量。

目前普遍采用的预测方法是高温高湿老化方法，该方法将真空绝热板样品放入高温高湿环境，通过测量一段时间内进入的空气和水分，来估算正常使用条件下进入的空气和水分的总量。但该方法具有如下几个明显的缺陷：1）由于不是在正常使用条件下进行测试，因此需要一个修正系数（加速因子）对高温高湿条件下的数据进行外推，而该修正因子是通过拟合不同温度下的实验结果得到，存在一定的误差；2）由于有机成分无法耐受很高的温度，该实验的温度受到限制，通常只能在50-70℃下进行，加速因子相对较低，因此需要数月甚至一年以上的时间获得可靠的结果；3）由于阻隔膜中存在一些有机成分，高温老化有可能会产生其他的物理和化学变化，从而影响膜的性能，对整个实验构成系统性干扰；4）由于高温高湿改变了氧气、氮气、水蒸气分压的相对比例，使得该方法的结果还需要进行复杂的数据修正，精度也难以保证。

发明内容

本发明为了克服现有技术中的不足，提供了一种真空绝热板及其老化测试系统。

本发明是通过以下技术方案实现：

一种真空绝热板，包括阻隔膜和绝热芯材，所述绝热芯材是多孔芯料，所述绝热芯材套装在阻隔膜中，所述阻隔膜呈封闭状，封闭的阻隔膜形成一真空室，在真空室内的所述绝热芯材的孔隙率为85%以上。

作为优选，孔隙率为92%以上。进一步优选为95%。

一种真空绝热板老化测试系统，其特征在于，包括阻隔膜和芯板，所述芯板套装在阻隔膜中，所述阻隔膜呈封闭状，封闭的阻隔膜形成一真空室，所述测试系统还包括传感器、导线和检测电路，所述传感器设置在芯板内，所述传感器与检测电路通过有线或者无线传递数据，所述芯板的孔隙率为低于50%。

作为优选，所述芯板包括上芯板和下芯板,所述传感器包括真空传感器和/或湿度传感器，所述传感器设置在上下芯板之间的凹槽内。

作为优选，上芯板和/或下芯板是由聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚酯、铝、碳钢、不锈钢、陶瓷、玻璃中的一种或几种构成；上芯板和/或下芯板开有传感器凹槽和导线凹槽。

作为优选，上芯板设置固定凹槽或固定凸起，下芯板设置与上芯板对应的固定凸起或固定凹槽。

作为优选，上芯板和/或下芯板设置通气凹槽，所述通气凹槽与传感器凹槽连通。

作为优选，所述通气凹槽至少包括两条，其中一条延伸到所在芯板的相对的两边，其中另一条延伸到连接相对两边的第三边。

作为优选，传感器焊接在一块PCB电路板上，通过PCB板引出传感器的引脚。

作为优选，所述通气凹槽的深度为H（单位mm），所述芯板的高度（包括上下芯板）为T（单位mm），所述孔隙率为V（百分数），则H<a*（1-V）*T+b；其中a,b是系数，a<0.2,b<0.5。

作为优选，所述系数a,b随着芯板的孔隙率的减小而增加。

与现有技术相比较，本发明的测试系统具有如下的优点：

1）本发明的真空绝热板通过增加芯材的孔隙率，可以使得气体在渗入阻隔膜的时候，有足够的空间来容纳渗入的气体，从而使得芯材可以容纳足够的空间，可以避免真空绝热板鼓包，增加真空绝热板的使用时间。

2）由于本方法足够迅速，因此也无需任何高温高湿条件进行加速，样品可直接放置在其正常使用环境下进行测试，防止了高温条件下各种可能的物理和化学变化，也无需校正氧气、氮气、水蒸气分压的相对比例。

3）使用本专利发明的加速老化测试系统，一天即可获得一年左右的数据，结合数据外推，一款阻隔膜的测试仅需10-30天，可大大提高测试效率，并可以以此为依据来确定真空绝热板中吸气剂的用量。

4）本发明根据孔隙率、芯板的厚度，通过实验合理确定了通气凹槽的最佳深度和宽度，能够使得在测量过程中误差完全满足需要，而且测量时间达到最佳。

附图说明

图1是本发明上芯板结构示意图；

图2为本发明下芯板结构示意图；

图3是本发明整体结构示意图；

图4是本发明检测电路示意图；

图1中：11、上芯板 12、固定凹槽 13、通气凹槽 14、传感器凹孔 15、导线凹槽；

图2中：21、下芯板 22、固定凸起 23、电路板凹孔 24、传感器凹孔；

图3中：31、真空绝热板 32、芯板（即上下芯板） 33、传感器34、连接导线 35、检测电路。

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

一种真空绝热板，包括阻隔膜和绝热芯材，所述绝热芯材是多孔芯料，所述绝热芯材套装在阻隔膜中，所述阻隔膜呈封闭状，封闭的阻隔膜形成一真空室，在真空室内的所述绝热芯材的孔隙率为85%以上。

作为优选，孔隙率为92%以上。进一步优选为95%。

通过增加芯材的孔隙率，可以使得气体在渗入阻隔膜的时候，有足够的空间来容纳渗入的气体，从而使得芯材可以容纳足够的空间，可以避免真空绝热板鼓包，增加真空绝热板的使用时间。

一种真空绝热板老化测试系统，包括阻隔膜和芯板，所述芯板套装在阻隔膜中，所述阻隔膜呈封闭状，封闭的阻隔膜形成一真空室，所述测试系统还包括传感器33、连接导线34和检测电路35，所述传感器33设置在芯板内，所述传感器33与检测电路35通过有线（例如连接导线）或无线进行数据传输。

由于测试系统测量迅速，因此也无需任何高温高湿条件进行加速，样品可直接放置在其正常使用环境下进行测试，防止了高温条件下各种可能的物理和化学变化，也无需校正氧气、氮气、水蒸气分压的相对比例。

所述芯板的孔隙率为低于50%，优选低于30%，优选低于20%。优选，低于10%，优选低5%。

作为优选，所述芯板为实心材料构成。

因为在测试中，都是直接在真空绝热保温板中测试，而保温板的芯体为多孔材料构成，因此即使因为阻隔膜老化而渗入气体，则因为中空材料的存在，需要渗入许多的气体才能使得传感器有反应，而且需要的时间很长，而本发明通过采取芯板为低孔隙率或实心结构，从而使得少量的气体进入后，传感器也能够快速反应，可大大提高测试效率。

作为优选，所述芯板是由聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚酯、铝、碳钢、不锈钢、陶瓷、玻璃中的一种或几种构成。

作为优选，所述芯板聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯三种物质组成，其中三种物质的质量比例为聚乙烯20-25%、聚丙烯40-43%，剩余的为聚氯乙烯。

具体加工方法就是将三种物质在高温下混合均匀，然后进行成型。

通过实验发现，采取上述三种物质制造的芯板的孔隙率最低，而且具有很高的强度，在抽真空情况下不容易断裂，而且还具有较小的密度。非常适合进行真空绝热板的测试。

作为优选，所述芯板包括上芯板11和下芯板21,所述传感器包括真空传感器和/或湿度传感器，所述传感器33设置在上下芯板11、21之间的凹孔14和/或24内。

作为优选，所述的上芯板11上开有传感器凹孔14、固定凹槽12、导线凹槽15、通气凹槽13。下芯板21上开设与固定凹槽13相对应的固定凸起22。

作为优选，上芯板11上开设有固定凸起，相对应的，下芯板21上开设有固定凹槽。

作为优选，上芯板的长度为200-600mm，优选长度的为300mm；上芯板的宽度为200-600mm，优选的宽度为300mm；上芯板的高度为8-20mm，优选的高度为12mm。通过上述尺寸的设置，使得芯板的尺寸达到最佳尺寸。

作为优选，下芯板21开有电路板凹孔23、传感器凹孔24、固定凸起22；下芯板的长度、宽度与上芯板相同；下芯板的高度为8-20mm，优选的高度为12mm；下芯板通过固定凹槽和固定榫条与上芯板的固定凹槽咬合定位。

作为优选，上芯板11和下芯板21至少之一采用前面芯板的材料。

作为优选，所述上芯板11和下芯板21中的至少一个设置通气凹槽，所述通气凹槽与传感器凹槽连通。例如，图1中展示了在上芯板11中设置通气凹槽13.设置通气凹槽的主要目的是引导老化进入的气体与传感器连通，能够使得传感器准确测量进入的气体的数量以及湿度等数据。

所述通气凹槽的深度为H（单位mm），所述芯板的高度（包括上下芯板）为T（单位mm），所述孔隙率为V（百分数），则H<a*（1-V）*T+b；其中a,b是系数，a<0.2,b<0.5。通过设计孔隙率和凹槽深度的关系，可以实现根据孔隙率设置最大的凹槽深度，避免凹槽深度过大导致空间过大，从而使得测量结果不准确。

进一步优选， H<c*T，其中c是系数，c<0.4。通过实验发现，采取上述公式所得到的深度，在满足测量结果测量的情况下，测量时间能够达到比较快。

作为优选，所述系数c随着芯板的表面积（即长度和和宽度的乘积）的减小而减小。

作为优选，所述系数c随着芯板的表面积（即长度和和宽度的乘积）的减小而减小幅度越来越大。

作为优选，所述系数a,b,c随着芯板的孔隙率的减小而增加。

作为优选，所述系数a,b,c随着芯板的芯板的孔隙率的减小而增加而减小幅度越来越大。

作为优选，通气凹槽深度和宽度采取相同的尺寸。

通过采取上述的公式以及系数的设计，能够使得在测量过程中误差完全满足需要，而且测量时间达到最佳。即既满足测量结果的准确性，又能够满足测量时间的快速性。

作为优选，所述通气凹槽至少包括两条，如图1所示，其中一条延伸到所在芯板的相对的两边，其中另一条延伸到连接相对两边的第三边。通过如此设置，使得从多个方向进入的气体都能够通过通气凹槽的引导连通传感器，从而达到准确的测量数据。

作为优选，所述上芯板11和下芯板21为长方形，优选为正方形。

作为优选，所述传感器凹槽位于相对的两条边的中部，同时位于连接相对两条边的第三边和第四边的靠近第四边的位置。作为优选，距离第三边是距离第四边的3-5倍。优选是4倍。通过实验发现，如此设置传感器的位置，可以保证气体与传感器连通效果最好，从而使得测量结果最准确。

作为优选，所述传感器是真空传感器和/或湿度传感器。

作为优选，所述传感器是微型传感器。

作为优选，是将微型真空传感器焊接在一块PCB电路板上，通过PCB板引出传感器的引脚。所述PCB电路板设置在电路板凹孔23内。

作为优选，是将微型湿度传感器焊接在一块PCB电路板上，通过PCB板引出传感器的引脚。

作为优选，包含至少一个芯片可以读出微型真空传感器的数据，也包含至少一个芯片可以读出微型湿度传感器的数据，优选的，所述检测电路包含一个单片机芯片可同时读出微型真空传感器和微型湿度传感器的数据；所述的检测电路，还包含支持芯片和传感器正常工作的辅助电路元件；所述的检测电路，还包含一个液晶显示屏，实时显示检测数据；所述的检测电路，还包含一个SD卡，实时储存检测数据。

作为优选，所述导线是超细连接导线，由铜、银、金、铂、铝中的一种构成；超细连接导线的直径为0.05-0.5mm，优选的直径为0.1mm；超细导线的表面涂有绝缘涂层；超细导线穿过真空绝热板的热封边，连接位于真空绝热板外部的检测电路和位于真空绝热板内部的微型真空传感器电路和微型湿度传感器电路。

本发明专利的真空绝热板，通过增加芯材的孔隙率，可以使得气体在渗入阻隔膜的时候，有足够的空间来容纳渗入的气体，从而使得芯材可以容纳足够的空间，可以避免真空绝热板鼓包，延长真空绝热板的使用时间。

本发明专利的加速老化测试系统，通过放置特殊的芯板和传感器电路于阻隔膜的内部，传感器电路由超细连接导线穿过真空绝热板的热封边，与外部的检测电路连接，从而实时读出真空绝热板内部的空气和水分含量。由于特殊的芯板为实心材料构成，其凹孔和开槽的总体积仅为整个板内体积的几百分之一，因此气压上升的速率为普通真空绝热板的几百倍，即加速因子可达到几百，且该加速因子为简单的体积比，避免了由于温度外推而造成的误差，精度很高。使用本专利发明的加速老化测试系统，一天即可获得一年左右的数据，结合数据外推，一款阻隔膜的测试仅需10-30天，可大大提高测试效率。由于本方法足够迅速，因此也无需任何高温高湿条件进行加速，样品可直接放置在其正常使用环境下进行测试，防止了高温条件下各种可能的物理和化学变化，也无需校正氧气、氮气、水蒸气分压的相对比例。研究结果表明，相对传统的高温老化方法而言，本专利介绍的加速老化测试系统在检测精度和效率方面有明显优势，对真空绝热板行业具有重要意义。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种真空绝热板老化测试系统，其特征在于，包括阻隔膜和芯板，所述芯板套装在阻隔膜中，所述阻隔膜呈封闭状，封闭的阻隔膜形成一真空室，所述测试系统还包括传感器、导线和检测电路，所述传感器设置在芯板内，所述传感器与检测电路通过导线或者无线传递数据，所述芯板的孔隙率为低于20%或10%或5%；所述传感器包括真空传感器和/或湿度传感器。

2.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于所述芯板包括上芯板和下芯板，所述传感器设置在上下芯板之间的凹槽内。

3.如权利要求2所述的测试系统，其特征在于，上芯板和/或下芯板是由聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚酯、铝、碳钢、不锈钢、陶瓷、玻璃中的一种或几种构成；上芯板和/或下芯板开有传感器凹槽和导线凹槽。

4.如权利要求2或3所述的测试系统，其特征在于，上芯板设置固定凹槽或固定凸起，下芯板设置与上芯板对应的固定凸起或固定凹槽。

5.如权利要求3所述的测试系统，其特征在于，上芯板和/或下芯板设置通气凹槽，所述通气凹槽与传感器凹槽连通。

6.如权利要求5所述的测试系统，其特征在于，所述通气凹槽至少包括两条，其中一条延伸到所在芯板的相对的两边，其中另一条延伸到连接相对两边的第三边。

7.如权利要求2或3所述的测试系统，其特征在于，传感器焊接在一块PCB电路板上，通过PCB电路板引出传感器的引脚。

8.如权利要求5所述的测试系统，其特征在于，所述通气凹槽的深度为H、H的单位为mm，所述芯板的高度为T、T的单位为mm，所述孔隙率为V、V为百分数，则H<a*（1-V）*T+b；其中a,b是系数，a<0.2,b<0.5。

9.如权利要求8所述的测试系统，其特征在于，所述系数a,b随着芯板的孔隙率的减小而增加。