CN107438519A - 真空绝热板和制造方法 - Google Patents

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insulating plate
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M·罗什福尔
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Kingspan Holdings IRL Ltd
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Abstract

一种用于制造真空绝热板(VIP)的方法，包括以下步骤：提供具有上表面和下表面以及侧面的多孔绝热芯部；提供厚度为至少4微米的至少一个金属箔，所述金属箔基本上横跨芯部的整个上表面或整个下表面延伸以使得所述箔不在芯部的上表面和下表面之间形成热桥；提供具有内表面和外表面的封壳，其中封壳布置成(i)封装芯部和金属箔，且金属箔位于封壳和芯部之间，以及(ii)维持封壳内施加的真空；向封壳施加真空；在施加真空之后将金属箔附接到封壳的内表面。本发明也涉及一种因此而形成的VIP。

Description

真空绝热板和制造方法
技术领域
本发明涉及真空绝热板(VIP)以及其制造方法。
背景技术
在包括建筑物绝热的很多绝热应用场合以及例如为制冷单元等的其它应用场合中使用VIP。这种类型的板通常具有形成绝热芯部的绝热材料板，绝热芯部被封装在封壳中。封壳被抽空和密封，从而产生真空绝热板。
芯部由任何适当的材料形成并且通常是多微孔的。例如，其可以由包括粉末和纤维以及其混合物的颗粒物质形成。例如，其可以由微粒二氧化硅形成，例如由可选地具有增强纤维的煅制(fumed)二氧化硅形成。
可在芯部内使用遮光剂，例如红外遮光剂。
芯部通常被包裹在柔性、气密的封壳中，该封壳在密封之前被施加真空。
VIP的导热性能通常为约0.005W/m.K的量级。
GB2336565描述了一种VIP，其包括层合件形式的封壳。封壳由塑料层组成并且其中具有不连续的铝层。铝层被夹在塑料层之间。虽然GB2336565致力于使芯部的上表面和下表面之间的热桥最小化，但封壳的铝层绕着芯部的两个侧面延伸。
DE202006002959描述了一种包括由封壳包围的芯部的VIP，该芯部被装在两个不锈钢盘之间。这些盘具有绕着芯部的侧面延伸的倒圆边缘，从而不刺穿VIP的封壳。
本文中所参考的所有导热系数值除非另外明确说明都是根据BS EN:12667:2001确定的。本文中表示的所有导热系数值以瓦每米度或毫瓦每米度进行测量。
当提到本发明时，术语“微米”为SI单位的微米。
本文所参考的所有透氧率(OTR)值都是根据ASTM D3985测量的(以50％的相对湿度在23℃时测量)，并且本文所参考的所有湿蒸汽透射率(MVTR)值都是根据ASTM F1249-90测量的(以100％的相对湿度在38℃时测量)。
尽管可以获得各种VIP产品，但期望的是提供一种VIP的替代构造、制造VIP的替代方法以及具有改良特性的VIP。
在制造VIP时所考虑的一些事情包括制造的难易、操作是否费力、材料的可使用性和费用、最初的导热率、老化的导热率值。
存在很多与导热率相关的因素，包括芯部的传导性以及影响VIP的整个导热率的封壳的传导性。芯部和封壳的导热率又取决于很多其它的因素。
发明内容
本发明提供一种替代VIP和/或一种制造VIP的替代方法。特别地，本发明提供一种具有更好的老化导热率的VIP。特别地，本发明的VIP能随着时间流逝而保持其真空，从而产生更好的老化导热率。
一方面，本发明提供一种真空绝热板(VIP)，该真空绝热板包括：
(a)多孔绝热芯部，其具有上表面和下表面以及侧面；
(b)围绕着所述芯部的封壳，该封壳布置成封装所述芯部并且维持该封壳内施加的真空；
(c)至少一个金属箔，其在所述封壳和芯部之间具有4微米至50微米的厚度并且在芯部的上表面或下表面上基本上横跨芯部的整个表面延伸，其中所述箔不绕着所述绝热芯部的侧面延伸，所述箔不在所述芯部的上表面和下表面之间形成热桥；所述封壳包括封壳内层并且所述金属箔具有至少一个与其粘附的热塑性外层，其中所述封壳内层和所述金属箔上的外层相互附接，可选地为相互粘结。
所述金属箔提高了通过封壳的渗透率。这意味着显著地降低了随着时间进入封壳的空气，由此改进了VIP的老化导热率。在较长的时间段上维持所施加的真空。随着时间流逝维持真空意味着能较长时间地维持VIP在导热性方面的性能。这意味着提高了VIP的有效使用寿命。
特别地，本发明为芯部提供具有改良的渗透性能的封壳。在本文中，改良的渗透性实际为降低的渗透性，这是因为从维持封壳内的真空的角度来看渗透性越低越好。减少空气随着时间进入(通过)封壳的渗透性增强了VIP的性能。
厚度为至少4微米的金属箔比通常用于制造封壳的材料将具有更大的导热系数。为此，重要的是本发明的真空绝热板如此构造使得不存在由金属箔形成的、允许热量通过绕过绝热芯部而传导通过芯部的热桥。如果金属箔超出上表面(绕着板的侧面)且朝着下表面延伸(或反过来)，则增大了形成热桥的可能性，由此导致在导热性方面的性能的损失。从绝热的角度来看，板的导热性越低越好。
芯部可具有平行六面体形状，包括上表面、下表面和侧面。上表面和下表面具有比侧面大的表面积。上表面和下表面为直径上对置的表面。金属箔与芯部直接接触。芯部可被装入透气的盖或封套中，并且本领域技术人员应当意识到在该情形下金属箔与包裹芯部的封套直接接触。金属箔没有夹在封壳的层之间。具体地，金属箔没有夹在封壳的绕着芯部形成热桥的层之间。
金属箔层具有内表面和外表面。如上所述，金属箔布置在封壳的内表面和芯部之间，例如在封壳和芯部的上(或下)表面之间。金属箔本身具有内表面和外表面，且金属箔的内表面靠近芯部，而金属箔的外表面靠近封壳的内表面。
金属箔不在上表面和下表面之间形成热桥。特别地，不会存在由金属箔形成的热桥。例如，金属箔将不会绕着绝热芯部的侧面延伸。相反，金属箔将仅位于绝热芯部上表面和/或下表面之上。其没有横跨在绝热芯部之上。
这意味着由使用金属箔引起的、真空绝热板的整体导热性能的任何降低不会受到带有绕过芯部的热桥传热的热边缘效应的进一步损害。
因此，本申请的发明人已经发现能够具有这样一种构造，即尽管使用了导热性性能比绝热芯部或封壳差的(一个或多个)金属箔，但仍提高了真空绝热板的总体的老化热学性能。
特别地，发明人已经发现，尽管使用了通常认为不适合用于VIP的具有导热性的金属箔(这是因为传统上认为较高传导性的材料会削弱热学性能)，但仍能将穿过封壳的空气渗透降低至提高老化的热学性能的程度。
通过提供包围芯部的封壳并提供仅存在于芯部的上表面和/或下表面之上的金属箔实现了上述空气透过的降低和由此产生的老化热学性能的提高。
金属箔附接到封壳的内侧。通常在施加真空之后进行该操作。在已施加真空之后并且在形成VIP之后，金属箔可粘结到封壳的内侧。
在本发明的真空绝热板中，封壳包括内层并且金属箔具有至少一个附接到其上的外层，其中封壳内层和金属箔上的外层相互附接，可选地为相互粘结。在本文中，“内”是相对于板构造尤其是芯部而言。因此，封壳上的内层在向内面向芯部的(如封壳的)一侧，且外层在向外背离芯部的(如金属箔的)一侧。
如会意识到的那样，为了最小化渗透，具有横跨整个封壳的渗透阻隔层将是可取的。渗透阻隔层包围整个芯部将是理想地。
在这方面，市场上现有的VIP已被构造成抑制渗透。例如，对VIP而言典型的是具有金属化膜制成的封壳，该金属化膜由涂覆有一个或多个金属化层的聚合物膜形成。例如，金属化PET(金属化聚对苯二甲酸乙二醇酯)已用于构造封壳。在这些示例中，通过金属沉积技术将金属施加在理想的膜上，且金属化层(在厚度上)通常为纳米的量级。例如，这样的金属化层可具有10至30nm的量级，如约18nm(厚)。金属化膜(其包括通常涂覆有一个或多个金属化层的聚合物膜)在厚度上常为5至20微米的量级，如约12微米厚(这是将聚合物膜和一个或多个金属化层一起考虑的厚度)。通常，铝用作该金属。
如上所述，例如为金属化PET的金属化膜可用于制造VIP的封壳。金属化的PET膜包括涂覆有至少一个金属薄层(如金属化层)的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。为了制造VIP，可使用每层均为金属化膜(如上文所描述的PET金属化膜类型)的多个层制造封壳。在这些情形下，金属化膜形成为层合件。金属化层可附接到例如聚乙烯(PE)的内封壳层。其它适当的内封壳内层包括低密度聚乙烯(LDPE)，例如线性低密度聚乙烯(LLDPE)和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚丙烯和乙烯-乙烯醇(EVOH)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、热塑性聚氨酯、包括其共聚物和混合物的组合物。
在任何情形下，形成封壳的材料包裹着芯部，随后封壳密封到其自身上。这可以通过在封壳的边缘周围施加热来完成，例如通过在加热夹爪之间夹住封壳材料的两个边缘，随后施加压力并加热从而将材料密封到封壳中。接着，施加真空，并且封壳上施加真空的位置最后也被密封从而形成保持真空的封壳。
当以这样的方式构造封壳时，通过把一种材料自身折叠起来并且在边缘周围对其加热密封以形成封壳，从而整个封壳使用了相同的材料。特别地，在由一个或多个金属化层构造封壳的情形下，金属化膜横跨封壳的整个内表面延伸。特别地，其横跨上表面、横跨下表面并且横跨侧面延伸，从而在上表面和下表面之间桥接。
本发明的金属箔层可与这样的封壳构造结合使用。但是，如上所述，本发明的金属箔层不会横跨绝热芯部的侧面延伸，并且不会在芯部的上表面和下表面之间桥接。使用下文将描述的方法可实现根据本发明的这种构造。
在所描述的布置中，封壳上的内层和金属箔的外表面布置成彼此靠近。最初可分开设置封壳的内表面和金属箔，随后将它们结合。通常，基本上横跨金属箔的上表面和/或下表面的整个表面区域布置金属箔上的外层。由于金属箔在表面积上大体与芯部的上表面和/或下表面一致，这意味着金属箔被保持在封壳的内侧以及大体上与芯部的上表面和/或下表面对齐的位置。金属箔并不绕着芯部的侧面从上表面和/或下表面延伸。
理想地，至少一个金属箔为轧制金属。金属箔能靠其自身被加工。其是自撑式，不必布置在支撑件上。然而，为了方便起见，尤其是为了便于与封壳附接，在金属箔上布置一层，譬如至少在其外表面上布置一层。该层要与封壳的层是相容的，以便随后例如通过加热可将这两层联结。可选地，布置在金属箔的外表面上的层为聚合物层。
应当意识到，即使为了形成封壳而对形成封壳的材料边缘密封，该边缘也不会将金属箔联结到封壳上，这是因而金属箔没有绕着封壳的侧面延伸。相反，金属箔会在随后的加工步骤中附接到封壳上，这将在下文进行详细地描述。
金属箔可由适当的材料形成，包括诸如合金的组合物。适当的材料包括铝和钢，例如不锈钢。
理想地，至少一个金属箔的厚度为4微米至50微米，或者4微米至30微米，或者4微米至20微米，或者4微米至18微米，或者4微米至16微米，或者4微米至14微米，或者4微米至12微米，或者6微米至20微米，或者6微米至18微米，或者6微米至16微米，或者6微米至14微米，或者6微米至12微米，或者8微米至20微米，或者8微米至18微米，或者8微米至16微米，或者8微米至14微米，或者8微米至12微米。
本发明中，至少一个金属箔可为轧制铝，例如厚度约为12微米的轧制铝。
理想地，本发明的真空绝热板包括两个金属箔，其中一个金属箔在上表面上基本上横跨芯部的整个表面延伸，而第二金属箔在下表面上基本上横跨芯部的整个表面延伸。
理想地，金属箔延伸横跨芯部的上表面或下表面的至少80％、例如至少85％、例如至少90％、例如至少95％。
本发明中，封壳的内层可包括能充分软化以实现热封的热塑性材料。在比会损坏封壳的完整性的温度低的温度下进行该软化。
热塑性材料可从以下成分组成的组中选择：聚乙烯，包括低密度聚乙烯(LDPE)，例如线性低密度聚乙烯(LLDPE)和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)；聚丙烯和乙烯-乙烯醇(EVOH)；聚偏二氯乙烯(PVDC)；热塑性聚氨酯；包括其共聚物和混合物的组合物。
可使用任何适当的材料等级。这些包括塑化等级、阻燃等级和其组合。
在金属箔上设置外层的情形下，该外层可包括从聚乙烯、聚丙烯和乙烯-乙烯醇或其共聚物组成的组中选择的热塑性聚合物。
在金属箔上设置外层，且在封壳上设置内层，并且所述金属箔上的外层和所述封壳上的内层通过加热所述板而粘结。
可取的是，金属箔基本上横跨其整个表面区域附接到封壳的内侧。例如，在附接时，封壳和金属箔可以有效地形成层合件结构。金属形成该层合件结构的最内层。本领域技术人员应该意识到金属箔是靠近芯部的。金属箔没有夹在形成在芯部周围的热桥的塑料层之间。
封壳的内层可包括聚乙烯材料，例如聚乙烯膜，并且金属箔上的外层可包括聚乙烯材料，例如聚乙烯涂层。
封壳的附接到金属箔的内层可具有约10至约50微米范围内的厚度。金属箔的附接到封壳的外层可具有约10至约50微米范围内的厚度。
如上所述，金属箔附接到一个层，且所述层与金属箔的外表面附接。该层通常为聚合物层。该层为热塑性聚合物层。该层通过任何期望的方法(包括使用粘合剂)附接到金属箔上。与金属箔附接的该层例如可为聚乙烯(PE)。在这种情况下，金属箔可形成层合件结构的一部分。无论在或不在层合件结构中，金属箔不会直接(或间接)地附接到封壳的内表面上，直至施加真空之后。可选地，一个层也可与金属箔的内表面附接。该层典型地为聚合物层，可选为热塑性聚合物层，并且该层可通过任何期望的方法(包括使用粘合剂)附接到金属箔上。金属箔上的该内层不绕着芯部的侧面延伸。例如，金属箔内层不在芯部的上表面和芯部的下表面之间形成热桥。所述内层和金属箔可具有大体上相同的尺寸，适当地，金属箔上的内层与金属箔的尺寸相同。
所述封壳可包括金属化膜，例如所述封壳可包括多个金属化膜。例如，其在层合件结构中可以包括多个金属化膜。例如，可在层合件结构中布置三个金属化膜。在这样的布置中，所述膜的金属化侧通常向外朝向(朝着封壳的外部)。
可设置另一层作为封壳的内层。这样的层将通常为非金属化层。同上，所述另一层可以为聚乙烯层。再一次地，封壳的整体结构可设置为层合件，随后从该层合件制造出封壳。通过边缘密封对所述封壳进行密封。然而，金属箔或其中包含有金属箔的层合件并不借助边缘密封方法附接到封壳上。
在金属化膜中支撑金属层的材料通常为聚合物材料。将其选择成比封壳的内层具有更高的熔点。例如，封壳可由多个金属化PET层构成，而封壳的内层可由PE形成。
典型地，PET具有比聚乙烯高的熔点。例如，PET可具有高于250℃的熔点。聚乙烯的熔点通常在约105至180℃范围内。例如，低密度聚乙烯可具有约105至115℃范围内的熔点。例如，中密度到高密度聚乙烯可具有约115至180℃范围内的熔点。
本发明的真空绝热板可具有从约1.5mW/m.K至约6.5mW/m.K的导热系数，例如从约1.5mW/m.K至约4.5mW/m.K。适当地，本发明的真空绝热板具有4.5mW/m.K或更低的导热系数。
典型金属化膜具有根据ASTM D3985(以50％的相对湿度在23℃时测量)测量的小于约2x 10-3cc/m2每天的透氧率(OTR)、以及根据ASTM F1249-90(以100％的相对湿度在38℃时测量)测量的约0.02g/m2每天的湿蒸汽透射率(MVTR)。相比之下，通常的铝箔具有根据ASTM D3985(以50％的相对湿度在23℃时测量)测量的小于约5x 10-4cc/m2每天的透氧率、以及根据ASTM F1249-90(以100％的相对湿度在38℃时测量)测量的小于约0.005g/m2每天的湿蒸汽透射率。上述值针对平面膜样品测量，平面膜样品不具有例如在VIP封壳中所发现的密封部。
在VIP封壳中，封壳阻隔材料的缺陷以及封壳密封部的存在导致封壳的渗透值高于根据上述标准测试方法对使用的平面膜样品所确定的渗透值。因此，由于穿过不具有金属化阻隔层的封壳密封部的渗透，因而穿过封壳的渗透通常较大。穿过传统VIP封壳的整体透氧率由于非金属化密封部的存在而通常具有比平面膜大的数量级，即穿过传统金属化膜VIP封壳的透氧率约为20x 10-3cc/m2每天。
虽然金属化膜(即金属化PET)制成的VIP封壳的OTR约为20x10-3cc/m2每天，但铝制VIP封壳的OTR约为5x 10-3cc/m2每天。
本发明提供一种真空绝热板，包括：
(a)多孔绝热芯部，其具有上表面和下表面以及侧面；
(b)围绕着所述芯部的封壳，该封壳布置成封装所述芯部并且维持该封壳内施加的真空；
至少一个金属箔，其在所述封壳和所述芯部之间具有4微米至50微米的厚度并且在所述芯部的上表面或下表面上基本上横跨芯部的整个表面延伸，其中所述箔不绕着所述绝热芯部的侧面延伸，所述箔不在所述芯部的上表面和下表面之间形成热桥；且所述封壳包括封壳内层并且所述金属箔具有至少一个与其附接的热塑性外层，其中所述封壳内层和所述金属箔上的外层彼此附接。
适宜地，所述封壳包括金属化膜。更适宜地，所述封壳包括多个金属化膜。在已施加真空之后与封壳的内层附接的金属箔的存在显著地提高了封壳的阻隔性能，例如与传统VIP相比显著地降低了湿蒸汽透射率和透氧率。
根据本发明的VIP的湿蒸汽透射率(MVTR)在约1.5x 10-3g/m2每天至约3.0x 10-3g/m2每天之间。优选地，根据本发明的VIP的MVTR约为2.5x 10-3g/m2每天或更低。
根据本发明的VIP的透氧率(OTR)在约2x 10-3cc/m2每天至约5x 10-3cc/m2每天的范围内。优选地，根据本发明的VIP的OTR约为4x 10-3cc/m2每天或更低。
适宜地，根据本发明的VIP具有约2.5x 10-3g/m2每天或更低的MVTR、以及约4x 10- 3cc/m2每天或更低的OTR。由于存在通过粘结到金属箔的热塑性外层而与封壳的内层附接的金属箔、以及在已施加真空之后使得金属箔与封壳内层附接所引起的增强边缘密封效应而产生了上述效果。组合的效果使得VIP得到了改进，其具有比传统VIP长的使用寿命和低的导热系数。
适宜地，根据本发明的VIP具有约4.5mW/m.K或更低的导热系数。
本发明也提供一种用于具有芯部的真空绝热板的封壳，所述芯部具有上表面、下表面和侧面；其中所述封壳具有内表面和外表面；其中所述封壳适于布置在所述芯部周围，并且布置成封装所述芯部并且维持所述封壳内施加的真空；其中所述封壳的内表面靠近所述芯部，且所述封壳的外表面远离所述芯部；其中所述封壳的内表面包括例如由热塑性材料、如聚乙烯制成的内层；所述封壳进一步包括至少一个厚度为4微米至50微米的金属箔，所述金属箔包括与其粘附的热塑性外层，所述金属箔附接到所述封壳的最内表面并且定位成位于所述封壳和所述芯部之间且在所述芯部的上表面和/或下表面之上基本上横跨芯部的整个表面延伸，并且其中所述箔不绕着所述绝热芯部的侧面延伸，并且所述箔不在所述芯部的上表面和下表面之间形成热桥。
所述至少一个金属箔可通过在所述金属箔和所述封壳的内层之间形成的粘合部与所述封壳的内表面附接。
在存在两个金属箔的实施例中，一个金属箔可定位成位于所述封壳和所述芯部之间以基本上横跨所述芯部的整个上表面延伸，且一个金属箔可定位成位于所述封壳和所述芯部之间以基本上横跨所述芯部的整个下表面延伸。
在本发明的封壳中，所述至少一个金属箔布置在所述封壳的离散区域中使得在上文所描述的成品VIP中，所述箔不在芯部的上表面和下表面之间形成热桥。所述箔附接到封壳的内表面并且以如下方式布置，即基本上位于VIP的芯部的上表面和/或下表面之上而不包裹芯部的侧面。该构造确保了金属箔不在芯部的上表面和芯部的下表面之间形成热桥。
箔与封壳的内表面的附接提高了所产生的VIP的老化热学性能，这是因为穿过本发明的封壳的渗透大大低于穿过传统VIP封壳的渗透。
本发明也提供了上述封壳在真空绝热板中的使用。
本发明的VIP的封壳与仅由金属化膜制成的传统VIP封壳相比具有改进的渗透性能。由于存在如上文所描述的与封壳的内层粘结的金属箔，显著地降低了穿过封壳的渗透。因此，与仅由金属化膜制成的VIP的封壳相比，本发明的VIP的封壳大大降低了其OTR和MVTR。根据本发明的VIP的封壳的OTR在约2x 10-3cc/m2每天至约5x 10-3cc/m2每天之间。另外，根据本发明的VIP的封壳的MVTR在约1.5x10-3g/m2每天至约3.0x 10-3g/m2每天之间。
优选地，根据本发明的封壳的MVTR约为2.5x 10-3g/m2每天或更低。优选地，根据本发明的封壳的OTR约为4x 10-3cc/m2每天或更低。
在一个实施例中，本发明的VIP的封壳具有约4x 10-3cc/m2每天的OTR。在另一实施例中，本发明的VIP的封壳具有约2.5x 10-3g/m2每天的MVTR。在另一实施例中，本发明的VIP的封壳具有约4x 10-3cc/m2每天的OTR、以及约2.5x 10-3g/m2每天的MVTR。
因此，本发明的封壳的渗透性能与铝封壳的渗透性能类似或比其更好。然而，由于根据本发明的封壳的导热系数在VIP边缘的周围比铝封壳的导热系数低很多，因而相对降低了热边缘效应。
本发明也提供一种用于制造真空绝热板的方法，包括以下步骤：
(a)提供具有上表面和下表面以及侧面的多孔绝热芯部；
(b)提供厚度为至少4微米的至少一个金属箔，所述至少一个金属箔基本上横跨所述芯部的整个上表面或整个下表面延伸以使得所述箔不在所述芯部的上表面和下表面之间形成热桥；
(c)提供具有内表面和外表面的封壳，其中所述封壳布置成(i)封装所述芯部和所述金属箔，且所述金属箔位于所述封壳和芯部之间，和(ii)维持所述封壳内施加的真空；
(d)向所述封壳施加真空；
(e)在已施加真空之后将所述金属箔附接到所述封壳的内表面。
通过在施加真空之后完成附接步骤，跨越封壳的压力差(由封壳内因为施加真空导致的压力降低引起)将产生很强的使金属箔与封壳的内侧配合的推压力。接下来，大气压力事实上是足够强大从而抵着金属箔挤压封壳，转而又抵着芯部挤压金属箔。该压力足以使得两个分开的部件(金属箔和封壳)跨越它们整个的配合区域而结合。
应当意识到，可在拆下任何用于施加真空的设备之后实施附接步骤。换句话说，当封壳内保持的真空仅为当前的真空时实施该附接步骤。因此，在VIP被抽空、接着被密封以维持真空之后进行该附接步骤。在被抽空、接着被密封的封壳内的真空正是当前存在的真空。
金属箔被布置成降低封壳的基本上跨越芯部的整个上表面或下表面区域的渗透性。
在所述封壳包括封壳内层并且所述金属箔具有至少一个与其附接的外层的情形下，所述封壳内层和所述金属箔上的外层相互附接，可选地相互粘结。
通过本发明的方法可制造本文所记载的本发明的真空绝热板的任何构造。
所述封壳的内层可包括从由聚乙烯、聚丙烯和乙烯-乙烯醇或其共聚物组成的组中选择的聚合物。
所述金属箔上的外层可包括从由聚乙烯、聚丙烯和乙烯-乙烯醇或其共聚物组成的组中选择的聚合物。
所述金属箔和所述封壳的内表面可通过加热所述板(在施加真空之后)而相互附接。适宜地，整个板在炉中被加热。通过与仅加热板的上表面和/或下表面截然相反地加热整个板，显著地增强了边缘密封。
通过将板加热到约100至180摄氏度范围内的温度可选择地持续约0.5至10分钟，使所述金属箔和所述封壳的内表面相互附接。
在将板加热到约100至180摄氏度范围内的温度持续约0.5至10分钟之后，在约1至15分钟内将板冷却到环境温度。
传统VIP的导热系数(lambda值)约为5.0mW/m.K。本发明的VIP具有从约3.0mW/m.K至约4.0mW/m.K的导热系数，理想地，本发明的VIP的导热系数值约为3.5mW/m.K、或例如更低的约3.2mW/m.K或更低。
本发明的VIP相比于传统的VIP具有改进的导热系数值和更长的使用寿命，这是因为VIP内存在的至少一个金属箔层降低了穿过屏障封壳的渗透。
进一步地，本发明VIP的制造方法导致本发明VIP的封壳的边缘周围的密封大大地强于和大于传统VIP的边缘周围的密封，这将在下文中详细地描述。
本领域技术人员应当理解，可采用任何适合真空绝热板的绝热芯部作为本发明的真空绝热板的绝热芯部。例如，绝热芯部可用以下材料构成：玻璃纤维材料；泡沫材料，尤其是大体上开孔泡沫，例如大体上开孔的聚氨酯泡沫、酚醛泡沫、聚苯乙烯泡沫、或混合的聚合物泡沫。绝热芯部可由玻璃纤维材料构成，例如芯部可由玻璃纤维板或玻璃棉构成。
适宜地，绝热芯部可由颗粒形式的绝热材料构成。特别地，绝热芯部可由多微孔材料构成，例如二氧化硅、珍珠岩、硅藻土、煅制二氧化硅或其组合。
可选地，绝热材料可为具有直径小于约1微米的平均颗粒尺寸的多微孔绝热材料。通常，多微孔绝热材料具有如下平均颗粒尺寸：该平均颗粒尺寸是约20nm至约500nm，例如从约50nm至约500nm，或者从约50nm至约400nm，或者从约50nm至约350nm，或者从约50nm至约300nm，或者从约100nm至约300nm，或者从约100nm至约400nm。适宜地，多微孔绝热材料具有小于约200nm的平均颗粒尺寸。
这些材料可以与红外吸收材料(IR遮光剂)混合，该红外吸收材料例如是碳黑、二氧化钛、氧化铁、磁铁矿石或碳化硅、或其组合。
因此，尽管绝热芯部的绝热材料主要由多微孔材料构成，但另外可以存在较小百分比(典型地是各自5-20％)的纤维粘结剂(其可以是聚合物或无机物)和红外遮光剂(例如碳化硅、碳黑或氧化铁)。纤维和遮光剂都不必是多微孔性的，并且通常它们都不是多微孔性的。
绝热材料可以是混合物；例如它可以包含纤维，这些纤维用于(一旦加压)将颗粒材料粘结在一起。纤维可以是有机或无机材料。在一种情况下，纤维是聚酯或聚丙烯纤维。
适当地，绝热芯部包括粉末基绝热材料，例如煅制二氧化硅、沉淀二氧化硅或珍珠岩、或其组合。多孔绝热芯部由形成绝热(多微孔的)芯部的粉末材料构成，该粉末材料例如是从由煅制二氧化硅、沉淀二氧化硅和珍珠岩、或其组合组成的组中选择的粉末绝热多微孔材料。
在将芯部和至少一个金属箔层(或多层)装入柔性封壳中之前，可以将该芯部装入透气套中。
例如，透气套可以是从无纺PET绒布或穿孔收缩包裹中选择的。
封壳可以由金属化聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)层合件构成。适当地，封壳是铝金属化的聚酯，它包括位于铝上的聚乙烯层，例如作为层合件。当形成VIP时，聚乙烯层位于封壳内。一旦将包括芯部和至少一个金属箔层(或多层)的封壳抽空，就使用聚乙烯层来密封VIP。封壳还可以为金属化的乙烯-乙烯醇(EVOH)、或金属化的聚丙烯(PP)。
理想地，绝热芯部包括煅制二氧化硅。
在传统VIP中使用的绝热芯部(例如由包括粉末绝热材料的材料构成的绝热芯部，该粉末绝热材料例如是煅制二氧化硅)具有在从约170至约200kg/m3的范围内的芯部密度。所得到的传统VIP的导热系数的范围是从约4.0mW/m.K至约4.5mW/m.K。
附图说明
现参考附图来仅以实例的方式描述本发明的实施例，在附图中：
图1是根据本发明的VIP的剖面透视图。
图2是根据本发明的VIP的剖面透视图。
图3是根据本发明的VIP的剖视图。
图4是根据本发明的VIP的剖面透视图，示出了屏障封壳结构的分解图以及金属箔的分解图。
图5是屏障封壳的剖视图。
图6是金属箔的剖视图。
图7A和7B示出了描绘形成密封部并且随后在密封VIP封壳时获得密封部的剖视图。
图8是描绘当密封根据本发明的VIP封壳时获得的密封部的剖视图。
图9是根据本发明的VIP的剖面透视图，示出了在VIP侧面的封壳密封部。
图10是根据本发明的VIP的透视图。
具体实施方式
图1为根据本发明的VIP的剖面透视图。图1示出了具有上表面301和下表面302以及相应侧面303a-303d的多孔绝热芯部3。绕着绝热芯部3的封壳2布置成封装芯部并且维持封壳2内施加的真空。厚度为至少4微米的金属箔4布置在封壳2和芯部3之间。金属箔4a基本上横跨芯部的整个上表面301延伸，而没有在芯部的上表面301和下表面302之间形成热桥。第二金属箔4b基本上横跨芯部的整个下表面302延伸，而没有在芯部的下表面302和上表面301之间形成热桥。金属箔4a和金属箔4b都不附接到芯部3上。
图2为与图1所示类似的VIP的剖面透视图，但图2示出了用于包裹绝热芯部3的绒布5。在绝热芯部3的上表面301上，示出了位于绒布5顶部的一个金属箔4a。在绝热芯部3的下表面302上，示出了在绒布5下方的第二金属箔4b。金属箔4a和4b都不与芯部或绒布5附连。
图3是根据本发明的VIP的剖视图。图3清楚地示出了位于绝热芯部3和封壳2之间的金属箔4。事实上，图3示出了金属箔4a基本上横跨芯部的整个上表面301延伸，而没有在芯部的上表面301和下表面302之间形成热桥。图3还示出了基本上横跨芯部的整个下表面302延伸的第二金属箔4b，而没有在芯部的下表面302和上表面301之间形成热桥。
需要注意的是，箔4a和4b没有附接到芯部3上。相反，它们最初与封壳2和芯部3分离，且随后附接到封壳2上，这将在下文进行描述。
图4为根据本发明的与图1所示类似的VIP的透视图，示出了作为封壳结构201的封壳2的分解图以及作为金属箔结构401的箔4a的分解图。(应当意识到即使存在两个单独的箔4a和4b，但它们均具有相同的结构)。封壳结构201的分解图示出了三个金属化膜6。每个金属化膜6为例如由金属化PET制成的金属化塑料层。适当地，也可采用金属化的聚丙烯(PP)或金属化的乙烯-乙烯醇(EVOH)。金属化膜6附接到封壳内层7上。通常，封壳内层7为热塑性聚合物，例如聚乙烯。适当的替代物包括低密度聚乙烯(LDPE)、例如线性低密度聚乙烯(LLDPE)、和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)；乙烯和乙烯醇共聚物(EVOH)；聚偏二氯乙烯(PVDC)；热塑性聚氨酯；包括其共聚物和混合物的组合物。
金属箔结构401的分解图示出了附连有外层8的金属箔4a。外层8通常为热塑性聚合物材料，例如聚乙烯。
图5为示出封壳结构201的构造的剖视图。金属化膜6的层例如被粘结在一起以形成层合件61。每层(例如一起考虑聚合物膜和施加到其上的金属)通常为约12微米厚。层合件结构粘结到热塑性材料的内封壳层7，例如聚乙烯层。
图6为示出金属箔结构的构造的剖视图。金属箔4通常为铝箔。金属箔4附接至热塑性材料的外层8，例如聚乙烯层。可选地，金属箔4附接至适当聚合物、例如PET的内层9。
图7A和7B示出了描绘密封方法以及当密封VIP封壳时获得的密封部的剖视图。如图7A所示，使用加热烙铁或夹爪501a和501b夹住封壳2的相对边缘(上侧夹边502a和下侧夹边502b)，将它们夹在一起，并且所述夹爪向封壳2的相对侧边504a(上侧)和504b(下侧)的边缘503a(上边缘)和503b(下边缘)施加热。封壳2的内部表面505的、在边缘503a和503b之间的聚合物内层7充分软化，从而在封壳2的位于加热夹爪501a和501b之间且相互接触的边缘503a和503b之间形成粘合部601(参见图7B)。仅受到加热的聚合物内层7软化以在边缘503a和503b之间形成粘合部或密封部601。从加热烙铁或夹爪501a和501b向封壳的边缘503a和503b施加热不会使得大体上超过封壳2的被夹持边缘503a和503b的聚合物内层7变软。因此，从加热夹爪501a和501b施加热不会使得邻近的边缘部分603a和603b粘结在一起。而且，在该阶段，真空VIP1内的金属箔层4在生产中不会附接到封壳的内层上。
图8为描绘当密封根据本发明的VIP的封壳2时所获得的密封部602的剖视图。与上述参照图7A和7B所描述的方法类似，加热夹爪501a和501b施加热以粘结VIP1的封壳2的边缘503a和503b。如上所述，通过从加热夹爪501a和501b向所述边缘施加热形成密封部601。随后，加热整个VIP1以将每个金属箔层4附接到封壳2的内层7。如图8的显著部分801所示，一旦整个VIP1被加热，封壳2的内层7就如同金属箔4上的外层8一样变软，从而在金属箔4和封壳2之间形成粘合部701。另外，通过为了使封壳2的内层7附接到金属箔4上而加热整个VIP1，在封壳2的没有直接受到加热夹爪501a和501b加热的邻近边缘603a和603b处的内层7充分软化，从而提供绕着封壳2的增强边缘密封部602。应当意识到，真空不仅有助于金属箔和封壳的粘结，而且有助于绕着最初的密封部将封壳的部件、尤其是将在最初密封部的真空侧的那些部件牵拉在一起。因而，与传统的VIP相比本发明的VIP具有改进的封壳密封。增强的密封延长了VIP的寿命并且有助于改进VIP的老化热特性。
图9为根据本发明的VIP1的剖面透视图，示出了在VIP1侧面的封壳密封部901(仅示出侧面303b和303d)。图9清楚地示出位于绝热芯部3和封壳2之间的金属箔4。902示出了如何布置金属箔4以便不形成横跨绝热芯部的热桥，是因为金属箔不缠绕绝热芯部的侧面303a-303d。图9示出了在折叠和缠绕边缘以形成成品之前根据本发明的VIP。
图10为根据本发明的VIP的透视图，其中边缘密封部已经被折叠和缠绕从而形成基本上立方形的成品VIP。
在VIP寿命期间VIP封壳的维持限定的真空的能力对实现和保持长期的热性能具有很大的重要性。由于包封绝热芯部的封壳材料的相对高的导热率会发生热边缘效应。观察到热边缘效应，这是因为封壳起到围绕绝热芯部的热桥的作用，一旦在VIP中保持真空，所述热桥便具有很低的导热率。
因而，选择适合于VIP封壳的材料为选择具有理想的低导热性和低渗透性的材料之间的平衡。上文所述的在传统VIP中用作封壳的金属化膜具有合理的低导热率。然而，它们的渗透性很大程度上降低了传统VIP的寿命以及总体实用性。
铝的导热率为167W/m.K。因此，由于可能会观察到由铝的高导热率值导致的高边缘效应，铝不适合为VIP封壳的材料。但是，铝箔具有优良的阻隔性能。
本发明结合了传统VIP封壳的理想的低导热性和金属箔的理想的低渗透性。
可根据上述方法制造本发明的VIP。
在施加真空和密封VIP的边缘之后，将布置在封壳的内表面和绝热芯部的至少上表面之间的金属箔附接到封壳的内表面上。例如，金属箔可附接到热塑性材料例如聚乙烯的外层，并且封壳可具有由热塑性材料例如聚乙烯制成的内封壳层。由于VIP被抽空，金属箔上的外表面将会很靠近封壳内层的内表面。当例如在炉中加热VIP至足够高的温度从而能软化热塑性材料时，金属箔会附接到封壳的内表面上。金属箔布置成不形成横跨绝热芯部的热桥。但是，箔的优良的低渗透性显著地改进了VIP的渗透性能。因此，显著地增加了VIP的寿命。应当意识到，可在已形成VIP之后，尤其在已经移除任何真空源之后，使得箔与封壳附接。在封壳内保持的真空将有助于将箔结合到封壳上。有效地，VIP外部的大气压力和VIP内保持的(降低的)压力之间的压力差产生了将封壳压向箔(以及芯部)的力。当然，该力会横越封壳均匀地产生。这对实现封壳与箔的均匀结合是理想的。
在炉中加热真空VIP的程序步骤同样能提高封壳边缘处的最初热封。
由于传统上在上文描述的加热夹爪之间密封VIP的封壳，因而仅封壳的直接被加热夹爪加热的区域受到充分加热，以便熔化热塑性内封壳层并结合两个邻近的边缘。封壳的没有遭受高温的紧邻边缘不会结合/粘合。
相比之下，在上述的实施例中，由于通过加热整个VIP(后抽空)使得根据本发明的VIP的金属箔附接到VIP封壳的内表面上，因而封壳的最初没有被加热夹爪粘合的邻近边缘由于施加到真空VIP的外部压力而仍然是邻近的，并且当受热时所述边缘的热塑性层变软并在其间形成粘合部。
因而，除了提供超低渗透性的封壳之外，与传统的VIP相比能显著地增强本发明的VIP的密封，由此在不降低热性能的情况下本发明的VIP与传统VIP相比具有大大延长的使用寿命。
图1至9中所示的VIP封壳具有约4x 10-3cc/m2每天的透氧率和约2.5x 10-3g/m2每天的湿蒸汽透射率。
参考本发明而在本文中使用的词语“包括/包含”和词语“具有/含有”用于指明上述特征、整体、步骤或组分的存在，但不排除一个或更多其它特征、整体、步骤、组分或其组合的存在或增加。
应该意识到，为了清楚起见而在不同的实施例的情况下描述的本发明的某些特征也可以在单一实施例中组合地提供。反之，为了简洁起见而在单一实施例的情况下描述的本发明的多个特征也可以独立地或以任何适当子组合的方式提供。

Claims (25)

1.一种真空绝热板，包括：
(a)多孔绝热芯部，其具有上表面和下表面以及侧面；
(b)围绕着所述芯部的封壳，该封壳布置成封装所述芯部并且维持该封壳内施加的真空；
(c)至少一个金属箔，其在所述封壳和所述芯部之间具有4微米至50微米的厚度并且在所述芯部的上表面或下表面上基本上横跨所述芯部的整个表面延伸，其中所述箔不绕着所述绝热芯部的侧面延伸，所述箔不在所述芯部的上表面和下表面之间形成热桥；并且所述封壳包括封壳内层且所述金属箔具有至少一个与其粘附的热塑性外层，其中所述封壳内层和所述金属箔上的外层相互附接。
2.根据权利要求1所述的真空绝热板，包括两个金属箔，其中，一个金属箔在所述上表面之上基本上横跨所述芯部的整个表面延伸，且第二金属箔在所述下表面之上基本上横跨所述芯部的整个表面延伸。
3.根据前述任一项权利要求所述的真空绝热板，其中，至少一个金属箔为轧制金属。
4.根据前述任一项权利要求所述的真空绝热板，其中，至少一个金属箔为铝。
5.根据前述任一项权利要求所述的真空绝热板，其中，至少一个金属箔的厚度为4微米至30微米，或者4微米至20微米，或者4微米至18微米，或者4微米至16微米，或者4微米至14微米，或者4微米至12微米，或者6微米至20微米，或者6微米至18微米，或者6微米至16微米，或者6微米至14微米，或者6微米至12微米，或者8微米至20微米，或者8微米至18微米，或者8微米至16微米，或者8微米至14微米，或者8微米至14微米，或者8微米至12微米。
6.根据前述任一项权利要求所述的真空绝热板，其中，至少一个金属箔为轧制铝，例如厚度约为12微米的轧制铝。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的真空绝热板，其中，所述封壳包括内层，并且所述封壳的内层包括能充分软化以被热密封的热塑性材料。
8.根据前述任一项权利要求所述的真空绝热板，其中，所述封壳包括内层，并且所述封壳的内层包括能充分软化以被热密封的热塑性材料，并且其中，所述热塑性材料从以下成分组成的组中选择：聚乙烯，包括低密度聚乙烯(LDPE)，例如线性低密度聚乙烯(LLDPE)和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)；聚丙烯和乙烯-乙烯醇(EVOH)；聚偏二氯乙烯(PVDC)；热塑性聚氨酯；包括其共聚物和混合物的组合物。
9.根据前述任一项权利要求所述的真空绝热板，其中，设置在所述金属箔上的所述外层包括从聚乙烯、聚丙烯和乙烯-乙烯醇或其共聚物组成的组中选择的热塑性聚合物。
10.根据前述任一项权利要求所述的真空绝热板，其中，所述金属箔上的所述外层和所述封壳上的所述内层通过加热所述板而相互粘结。
11.根据前述任一项权利要求所述的真空绝热板，其中，所述封壳的所述内层包括聚乙烯材料，例如聚乙烯膜，并且所述金属箔上的所述外层包括聚乙烯材料，例如聚乙烯涂层。
12.根据前述任一项权利要求所述的真空绝热板，具有从约1.5mW/m.K至约4.5mW/m.K的导热系数。
13.一种用于制造真空绝热板的方法，包括以下步骤：
(a)提供具有上表面和下表面以及侧面的多孔绝热芯部；
(b)提供厚度为至少4微米的至少一个金属箔，所述至少一个金属箔基本上横跨所述芯部的整个上表面或整个下表面延伸以使得所述箔不在所述芯部的上表面和下表面之间形成热桥；
(c)提供具有内表面和外表面的封壳，其中所述封壳布置成(i)封装所述芯部和所述金属箔，且所述金属箔位于所述封壳和所述芯部之间，和(ii)维持所述封壳内施加的真空；
(d)向所述封壳施加真空；
(e)在已施加真空之后将所述金属箔附接到所述封壳的内表面。
14.根据权利要求15所述的用于制造真空绝热板的方法，其中，所述封壳包括封壳内层并且所述金属箔具有至少一个与其附接的外层，其中所述封壳内层和所述金属箔上的外层相互附接，且可选地相互粘结。
15.根据权利要求16所述的用于制造真空绝热板的方法，其中，所述封壳的内层包括从由聚乙烯、聚丙烯和乙烯-乙烯醇、或其共聚物组成的组中选择的聚合物。
16.根据权利要求16或17所述的用于制造真空绝热板的方法，其中，所述金属箔上的外层包括从由聚乙烯、聚丙烯和乙烯-乙烯醇、或其共聚物组成的组中选择的聚合物。
17.根据权利要求15至18中任一项所述的用于制造真空绝热板的方法，其中，在已施加真空之后所述金属箔和所述封壳的内表面相互附接，并且所述金属箔和所述封壳的内表面通过加热所述板相互附接。
18.根据权利要求17至19中任一项所述的用于制造真空绝热板的方法，使得所述封壳内层和所述金属箔上的外层中的至少一个熔化以结合所述封壳和所述金属箔。
19.根据权利要求15至20中任一项所述的用于制造真空绝热板的方法，其中，通过将所述板加热到约100至180摄氏度范围内的温度可选择地持续约0.5至10分钟，使所述金属箔和所述封壳的内表面相互附接。
20.根据权利要求21所述的用于制造真空绝热板的方法，其中，在加热到约100至180摄氏度范围内的温度持续约0.5至10分钟之后，在约1至15分钟内将所述板冷却到环境温度。
21.一种用于具有芯部的真空绝热板的封壳，所述芯部具有上表面、下表面和侧面；其中所述封壳具有内表面和外表面；其中所述封壳适于放置在所述芯部周围并且布置成封装所述芯部，并且维持所述封壳内施加的真空；其中所述封壳的内表面靠近所述芯部且所述封壳的外表面远离所述芯部；其中所述封壳的内表面包括例如由热塑性材料、诸如聚乙烯制成的内层；所述封壳进一步包括至少一个厚度为4微米至50微米的金属箔，所述金属箔包括与其粘附的热塑性外层，所述金属箔附接到所述封壳的最内表面并且定位成位于所述封壳和所述芯部之间且在所述芯部的上表面和/或下表面之上基本上横跨所述芯部的整个表面延伸，并且其中，所述箔不绕着所述绝热芯部的侧面延伸，且所述箔不在所述芯部的上表面和下表面之间形成热桥。
22.根据权利要求21所述的封壳，其中，所述至少一个金属箔通过在所述金属箔和所述封壳的内层之间形成的粘合部与所述封壳的内表面附接。
23.根据权利要求21或22中任一项所述的封壳，其中，一个金属箔定位成位于所述封壳和所述芯部之间从而基本上横跨所述芯部的整个上表面延伸，并且一个金属箔定位成位于所述封壳和所述芯部之间从而基本上横跨所述芯部的整个下表面延伸。
24.根据权利要求21至23中任一项所述的封壳的用途，所述封壳在真空绝热板中使用。
25.片材和厚度为至少4微米的单独金属箔的用途，以形成用于真空绝热板的封壳。
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