CN110099789A - 真空绝热板 - Google Patents

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CN110099789A
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M·罗什福尔
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Kingspan Holdings IRL Ltd
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Abstract

描述了真空绝热板、其制造方法及其应用。真空绝热板包括封装在施加真空的封套中的多孔绝热芯。该封套涂有防水涂层，其增加真空绝热板的鲁棒性。

Description

真空绝热板
技术领域
本发明涉及真空绝热板(VIP)及其制造方法。
背景技术
VIP用于许多绝热应用，包括建筑物的绝热和其他应用(诸如制冷单元等)。这种板一般具有绝热材料板，其形成绝热“芯”，其被包封或包裹在封套中。该封套被抽空并密封以提供真空绝热板。
芯由任何合适的材料形成，并且经常是微孔的。例如，它可以由包括粉末和纤维及其混合物的颗粒物质形成。例如，它可以由粒状二氧化硅形成，诸如热解法二氧化硅和/或沉淀二氧化硅，可选地具有增强纤维。
可以在芯内使用遮光剂，诸如红外遮光剂。
芯经常包裹在柔性的气密封套中，其中在密封之前施加真空。
VIP的导热性质经常为约0.005W/(m·K)。
除非另有明确说明，否则本文引用的所有热导率值是根据BS EN：12667：2001确定的值。本文表示的所有热导率值均以瓦特(或毫瓦)每米开尔文来测量。
当提及本发明时，术语微米是SI单位微米。
尽管有各种VIP制品可供使用，但仍希望提供VIP的替代结构；制作VIP和/或具有改进性能的VIP的替代方法。
在构造VIP时思考的一些考虑因素是易于制造、处理的鲁棒性、材料的可用性和成本、初始热导率值和老化的热导率值。
关于热导率，存在许多因素，包括芯的导电性和封套的导电性，其影响VIP的总热导率。芯和封套的热导率又取决于许多其他因素。
EP2607073描述了一种VIP，其包括由玻璃纤维羊毛和玻璃纤维板形成的复合芯材料和具有层状结构的外皮材料，其包括表面保护层、金属阻挡层和从外侧到真空-包裹芯材料的粘合层。EP2607073的目的是提供具有10年或更长的长期耐久性的VIP。然而，尽管最初的初始热导率约为2.4mW/(m·K)，但2年后的预测的热导率约为6.4mW/(m·K)。通过引入玻璃纤维板，尽管初始热导率令人满意，但是板的寿命随着时间的推移而迅速降低。尽管有现有技术，但仍然存在长期感觉但尚未满足的需求，以提供具有改善的热导率和长期耐用寿命VIP。众所周知，VIP制品的热导率可以通过降低芯的密度来改善，这具有降低VIP生产成本的附加益处。然而，密度降低的芯不够鲁棒并更容易破裂，也因此在各种生产阶段更难以处理。
因此，虽然希望尽可能地降低芯的密度以改善热性能，但是密度越低，芯的处理性能和由其制成的任何VIP的处理性能就越受损害。
例如，由芯密度值低于约165kg/m3的粉末绝热二氧化硅芯制成的传统VIP具有差的尺寸稳定性，板的边缘塌陷并且板封套皱折。结果是劣质制品，其随着时间的推移趋于翘曲并且具有美学上令人不舒服的外观。也因此，必须在热性能和尺寸完整性这一方面与另一方面即易于处理之间取得平衡。一旦VIP制成后，其不能被切割，因此成品的尺寸稳定性至关重要。
改善VIP寿命的主要问题之一是随时间推移湿气和/或空气通过封套的进入。该问题的一个解决方案是增加围绕芯的封套的厚度。虽然增加封套的厚度降低其对湿气和/或空气进入的渗透性，但是增加了通过封套(特别是VIP侧面)的传导。VIP边缘处的热桥接降低了VIP的绝热功效，因为封套将具有比芯更大的热导率。
期望改善芯的热性能、改善封套的渗透性和降低热桥接效应，然而，改善一种性质经常会对其他性质产生有害影响。改善VIP的热性能并延长其使用寿命，将增强其功能，并增加其针对于更广泛的应用的适用性。
发明内容
在一个方面，本发明提供一种真空绝热板，包括：
(a)多孔绝热芯，其具有上表面和下表面及侧面；
(b)围绕芯的封套，其布置成包封芯，并保持施加在封套内的真空；和
(c)施加到封套的非泡沫聚氨酯涂层，其中，涂层形成在封套的整个(外部)表面区域上。
有利地，施加到封套的整个外部的非泡沫聚氨酯涂层的存在为封套提供防水屏障。涂层在封套的整个表面上是连续的。因此，没有不连续性(诸如涂层中的空隙或间隙)。该涂层还降低真空绝热板在存储、运输、安装过程中以及板的整个寿命期间的易损性。这导致增强的真空保持力，并增加封套的寿命，从而增加了VIP本身的寿命。
合适地，封套包括金属化薄膜，优选地，封套包括多个金属化薄膜，例如，封套可包括粘合在一起以形成层压材料的3个或更多个金属化薄膜。有利地，与传统的铝封套相比，包括金属化薄膜的封套具有降低的热边缘效应(在跨过芯的边缘处的热桥接)。
合适地，聚氨酯涂层的厚度小于约5mm。这有利地确保了VIP的厚度没有显著增加，从而在诸如制冷的应用中保持它们的实用性，同时伴随地增加它们的寿命。
聚氨酯涂层可以是至少约0.05mm厚，例如从约0.1mm到约3mm厚，诸如从约0.1mm到约1.5mm厚。
合适地，聚氨酯涂层的厚度为从约0.1mm到约3mm，并且蒸汽阻力为从约10MN·s/g到约100MN·s/g，例如对于从约0.5mm到约3mm的涂层厚度，聚氨酯涂层的蒸汽阻力可为约14MN·s/g或更高。合适地，对于厚度为约0.5mm至约3mm的聚氨酯涂层，聚氨酯涂层的蒸汽阻力可以为70至100MN·s/g，诸如约70MN·s/g或约80MN·s/g或约90MN·s/g。
聚氨酯涂层的蒸汽阻力可以为5000MN s/gm至约100,000MN·s/gm，合适地，聚氨酯涂层的蒸汽阻力可以为约7000MN·s/gm或更高。例如，蒸汽阻力可以是约6000MN·s/gm至10000MN·s/gm，或约10,000MN·s/gm至100,000MN·s/gm，或约20,000MN·s/gm至90,000MN·s/gm，或约30,000MN·s/gm至80,000MN·s/gm或约40,000MN·s/gm至70,000MN·s/gm。有利地，聚氨酯涂层通过充当围绕真空绝热板的封套的整个表面的防水涂层而增加了真空绝热板的鲁棒性。这降低了板对水分渗透的敏感性，例如，运输中的雨水，或者在储存或使用时的冷凝，并且还提供腐蚀性物质(诸如腐蚀性酸)的屏障，该腐蚀性物质可能例如从其他绝热材料中浸出，诸如紧邻真空绝热板的泡沫。
聚氨酯涂层可以由聚氨酯树脂组合物形成。该组合物可以以任何合适的方式施加，诸如通过涂覆，例如通过浸涂，幕涂，通过用合适的聚氨酯树脂组合物刷涂或喷涂整个真空绝热板。
合适地，聚氨酯涂层由聚氨酯树脂组合物形成。聚氨酯树脂组合物可以是两部分组合物，其包括含有异氰酸酯的第一部分和含有多元醇的第二部分。当在20℃测量时，含异氰酸酯的部分的粘度可以为从约2000mPa·s到约3000mPa·s。当在20℃测量时，含多元醇的部分的粘度可以为从约2000mPa·s到约3000mPa·s。合适地，当在20℃测量时，含异氰酸酯的部分和含多元醇的部分的粘度各自为2000至2500mPa·s，诸如当在20℃测量时为约2300mPa·s。这有利于将树脂容易地施加到VIP封套。
合适地，一旦被施加到封套的外表面，树脂就快速固化，以提供在封套周围的防水涂层。
树脂应该与屏障封套相容并且不会导致屏障封套的腐蚀。
封套和聚氨酯涂层一起形成围绕真空绝热板的绝热芯的屏障层。当根据ASTMF1249-90测量时，屏障层的湿气透过率(MVTR)可以从约1.5×10-3g/m2·天到约3.0×10-3g/m2·天，优选地为约2.5×10-3g/m2·天或更小。当根据ASTM D3985测量时，屏障层的氧气透过率(OTR)可以从约2×10-3cc/m2·天至约5×10-3cc/m 2·天，优选地约4×10-3cc/m2·天或更小。优选地，MVTR小于2.5×10-3g/m2·天并且OTR小于4×10-3cc/m2·天。
有利地，聚氨酯层的存在显著增加了真空绝热板的鲁棒性。这确保了从制造时到安装时及其整个寿命期间，根据本发明的真空绝热板不太可能被意外穿孔，并且水分和空气渗透到封套中的能力显著降低。
绝热芯可以由微孔绝热材料构成，其进一步的细节在下面提供。
真空绝热板还可包括至少一个加强构件，其布置在绝热芯的上表面或下表面上以加强芯，其中，加强构件由多孔材料形成，并且基本上是刚性的；其中，所述至少一个加强构件和绝热芯一起形成混合芯，并且一个或多个加强构件不形成横跨该绝热芯的热桥；并且其中，封套被布置成包封混合芯。
本发明的真空绝热板可包括：上加强构件，该上加强构件布置在绝热芯的上表面上，并且具有布置在绝热芯的下表面上的下加强构件。
所述至少一个加强构件包括上表面、下表面和侧面。上表面和下表面的表面积均明显大于加强构件的侧面。加强构件的上表面和下表面是加强构件的主表面。合适地，加强构件是多孔材料片材。所述至少一个加强构件的密度可以低于绝热芯的密度。合适地，加强构件是多孔材料，例如泡沫。加强构件可以例如是聚氨酯泡沫片材，诸如基本上开孔的聚氨酯泡沫。
有利地，使用所述至少一个加强多孔构件来加强绝热芯，使得能够制造包括降低密度的绝热芯的降低密度的混合芯。在没有所述至少一个加强构件的情况下，降低密度的绝热芯本身不具有足够的处理强度以形成VIP。在没有所述至少一个加强构件的情况下，由这种降低密度的绝热芯形成的VIP的结构完整性差。例如，当在没有所述至少一个加强构件的情况下施加真空时，包括这种密度降低的绝热芯的VIP部分塌陷并且在所述VIP的封套中观察到增加的皱折。此外，由于芯的上述的部分塌陷，板的任何方形侧面都不会被保留。结构完整性的丧失使得VIP不适合紧密包装，因为它们的侧面变得不规则并且各VIP之间存在显著的间隙，即使在它们毗邻并排布置的情况下。
包含二氧化硅绝热芯的传统VIP的热导率(朗母达值)为约5.0mW/(m·K)。相反地，包含本发明的混合芯的VIP的热导率为约3.0mW/(m·K)至约4.0mW/(m·K)；理想地，本发明的VIP的热导率值为约3.5mW/(m·K)或更低，诸如约3.2mW/(m·K)或更低。
合适地，所述至少一个加强构件的抗压强度为从约95kPa到约150kPa。与传统的VIP绝热芯相比，抗压强度为从约95kPa到约150kPa的加强构件的存在有利于降低密度的绝热芯的使用。总的来说，结果是具有增强的热性能和改善的美学外观的VIP。
在混合芯内，所述至少一个加强构件的密度理想地低于绝热芯的密度。包括多个加强构件的本发明的VIP，例如在具有上加强构件和下加强构件的实施方式中，上加强构件和下加强构件的密度可各自低于绝热芯的密度。虽然加强构件的密度可以高于绝热芯的密度，但是当需要形成具有降低密度的芯的VIP时，优选地，加强构件的密度低于绝热芯的密度。在其他实施方式中，各加强构件中的一个的密度可以高于绝热芯的密度。可选地，一个加强构件的密度高于绝热芯的密度，并且第二加强构件的密度低于绝热芯的密度。
加强构件是真空稳定的多孔材料。加强构件可以由平均孔径为从约20微米到约200微米的刚性多孔材料形成。例如，平均孔径可为约50微米至约200微米，或约50微米至约150微米，或约100微米至约200微米。
合适地，加强构件可以由刚性微孔材料形成。加强构件可以由聚氨酯形成。加强构件可以是泡沫。加强构件可以由聚氨酯(PU)，聚异氰脲酸酯(PIR)，聚乙烯(PE)，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或多酚(PP)或其组合形成。例如，加强构件可以由聚氨酯(PU)，聚异氰脲酸酯(PIR)，聚乙烯(PE)，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或多酚(PP)泡沫或其组合形成。加强构件可以由混合的聚合物泡沫形成。
合适地，本发明的VIP包括由聚氨酯形成的至少一个加强构件。本发明的VIP可包括上加强构件和下加强构件，其中，每个加强构件由聚氨酯形成。理想地使用聚氨酯泡沫。
经常，加强构件的密度为约30kg/m3至80kg/m3之间。加强构件是刚性微孔材料。构成加强构件的多孔材料的平均孔径经常小于约150微米直径。例如，构成加强构件的多孔材料的平均孔大小在直径上可以低于约140微米，或低于约130微米直径，或低于约120微米直径或低于约110微米直径，或低于约100微米直径。小孔大小有助于VIP的寿命，值得注意的是，孔大小越小，VIP的寿命越长。因此，具有较大孔大小的材料不适合作为本发明中的加强构件。平均孔径经常大于约250微米的材料不适合作为本发明的加强构件。
加强构件可以是基本上开孔的泡沫材料。泡沫的开孔含量可大于约90％。(这是基于孔隙度测定来测量可进入的孔体积。剩余的体积百分比由闭孔和孔壁组成)。例如，加强构件可以是开孔含量大于约90％的聚氨酯泡沫。
在混合芯内，加强构件必须足够坚固以支撑绝热芯，使得当在制造期间在传送带上传送混合芯时，保持混合芯的完整性。因此，当混合芯在两个其间具有间隙的传送带之间传送时，所述间隙小于混合芯的长度和/或宽度，加强构件必须足够坚固以支撑绝热芯。
传统VIP中使用的绝热芯，诸如由包含粉末绝热材料的材料构成的绝热芯，例如热解法二氧化硅，其芯密度范围为从约170到约200kg/m3。传统VIP得到的热导率范围为从约4.0mW/(m·K)到约5.0mW/(m·K)。
本发明的VIP，例如其中绝热芯包含二氧化硅，诸如热解法二氧化硅和/或沉淀二氧化硅，可以实现芯密度为约100kg/m3至约165kg/m3，例如约110kg/m3至约165kg/m3，或约110kg/m3至约160kg/m3，或120kg/m3至约160kg/m3或130kg/m3至约160kg/m3，或约100kg/m3至约140kg/m3，或约100kg/m3至约135kg/m3，或约100kg/m3至约120kg/m3。因此，与标准VIP中使用的绝热芯相比，将加强构件结合到VIP中有助于将绝热芯密度降低高达约25％，这相当于VIP的热性能总体提高约13％。
本发明的VIP内的绝热芯的密度可以为从约100kg/m3到约165kg/m3。可选地，本发明的VIP中的绝热芯的密度为从约130kg/m3到约160kg/m3。例如，本发明的VIPs内的绝热芯的密度可以为从110kg/m3到160kg/m3；或从130kg/m3到160kg/m3；或从128kg/m3到162kg/m3；或从132kg/m3到157kg/m3；或从128kg/m3到162kg/m3或从132kg/m3到157kg/m3，或从100kg/m3到150kg/m3，或从100kg/m3到140kg/m3，或从100kg/m3到135kg/m3，或从100kg/m3到120kg/m3。
绝热芯可包括二氧化硅，诸如热解法二氧化硅，并且所述绝热芯的密度可以为从约100kg/m3到约160kg/m3。可选地，所述绝热芯的密度可从约120kg/m3到约150kg/m3。
所述至少一个加强构件可包括聚氨酯，并且该绝热芯可包括热解法二氧化硅，并且所述绝热芯的密度为从约100kg/m3到约160kg/m3，可选地，所述密度可为从约120kg/m3到约150kg/m3。
所述至少一个加强构件可包括金属箔面板，所述金属箔面板的厚度为从4微米到50微米，并且在绝热芯的上表面或下表面上基本上延伸跨越绝热芯的整个表面，并且其中，金属箔面板不形成位于加强构件的上表面和下表面之间的热桥。
有利地，金属箔面板在加强构件上的存在增加了湿气和气体渗透到绝热芯中的屏障。
本文所公开的真空绝热板，无论是包括如上所述的混合芯还是没有加强构件的绝热芯，都可包括厚度为从4微米到50微米的至少一个金属箔，其位于封套和绝缘芯之间并在绝热芯的上表面或下表面上基本上延伸跨越绝热芯的整个表面，并且其中，箔不形成位于绝热芯的上表面和下表面之间的热桥。合适地，金属箔附接到封套的内侧。
封套可包括封套内层，并且金属箔可具有附接到至其的至少一个外层，并且封套内层和金属箔上的外层可以彼此附接，可选地彼此粘合。
本文公开的真空绝热板可包括厚度为从4微米到50微米的两个金属箔，其中，一个金属箔基本上在绝热芯的整个上表面上延伸，并且第二金属箔基本上在绝热芯的整个下表面上延伸。这种结构特别适用于制冷面板中使用的真空绝热板，其中，对于真空绝热板的两个主表面的渗透屏障是特别有利的。
设置在绝热芯和封套之间的金属箔，无论是作为加强构件上的金属面板或以其它方式存在，都提高了通过封套的渗透率。这意味着空气(气体)随着时间的推移进入封套中显著减少，从而改善了VIP的老化热导率。施加的真空保持较长时间。随着时间的推移保持真空意味着从热导率的观点来看VIP的性能可以保持更长的时间。这意味着VIP的使用寿命得到改善。
在加强构件上作为金属面板的金属箔的存在有利地促进了芯密度的降低和通过封套的渗透的减少，从而提高了本发明的VIP的总体绝热性能。
特别地，本发明提供了一种用于芯的封套，其具有改善的渗透性质。在本文中，改进的渗透实际上是渗透减少，这是因为从保持封套内的真空的视角来看，渗透越低越好。随着时间的推移，空气(气体)渗透到(通过)封套中的减少导致VIP性能的改善。
厚度为从4微米到50微米(诸如从约8到16微米)的金属箔的热导率将比经常用于构造VIP封套的材料的热导率更大。因此，重要的是以一方式构造本发明的真空绝热板，所述方式使得不存在由金属箔形成的热桥，其允许热量通过绕过绝热芯而旁通绝缘芯。如果金属箔延伸超过上表面(围绕板的侧面)并朝向下表面(或反之亦然)，那么形成热桥的可能性随着热导率的性能上的损失而增加。从绝热的观点来看，板的导热性越低越好。因此，无论金属箔是否作为加强构件上的金属箔面板或其他凡是(即，金属箔简单地设置在主芯表面上)存在于VIP中，在任何一个实施方式中，金属箔都不会形成跨越该绝热芯的热桥，即从绝热芯的一个主表面到绝热芯的正好相反的另一个主表面。
绝热芯可具有平行六面体或长方体形状，包括上表面，下表面和侧面。上表面和下表面(即主表面)具有比侧面更大的表面积。上表面和下表面是正好相反的表面。金属箔与芯直接接触。芯可以被包住在透气罩或套管中，并且技术人员将理解，在这种情况下，金属箔与包住芯的套管直接接触。金属箔没有夹在封套的层之间。具体地，金属箔没有夹在封套的层之间，其形成围绕芯的热桥。
金属箔层具有内表面和外表面。如上所述，金属箔设置在封套的内表面和芯之间，例如在封套和芯的上(或下)表面之间。金属箔本身具有内表面和外表面，并且金属箔的内表面靠近芯，而金属箔的外表面靠近封套的内表面。
金属箔不形成位于上表面和下表面之间的热桥。特别是，金属箔不会形成热桥。例如，金属箔不会围绕绝热芯的侧面延伸。相反，金属箔将仅位于绝热芯的上表面和/或下表面上。它不会跨越绝热芯。
这意味着由于使用金属箔而导致的真空绝热板的整体导热性能的任何降低不会受到热边缘效应(通过绕过芯的热桥传热)的进一步损害。
因此，本发明人发现，尽管使用具有较差绝热性能的金属箔(与绝热芯或封套相比较)，但是可以具有一结构，所述结构使得真空绝热板的整体老化热性能得到改善，这是因为金属箔是比绝热芯或封套好得多的热导体。
特别地，发明人已经发现，尽管使用金属箔，其热导率经常被认为不适合在VIP中使用，(因为传统上被认为较高导电性的材料会降低绝热性能)，但是减少渗透过封套的空气(气体)到改善老化热性能的程度是可能的。
通过使芯围绕封套并且通过使金属箔仅存在于芯的上表面和/或下表面上，实现空气(气体)渗透的减少以及所得到的老化的绝热性能的改善。
金属箔附接到封套的内侧。经常，这是在施加真空之后完成。在施加真空之后和形成VIP之后，可以将金属箔粘合到封套的内侧。这可以通过例如在烘箱中加热整个VIP来实现。在用非泡沫聚氨酯涂料涂覆VIP之前进行这一步骤。
在本发明的真空绝热板中，封套包括内层，并且金属箔具有附接到其上的至少一个外层，其中，封套内层和金属箔上的外层彼此附接，可选地粘合到彼此。在这种情况下，内部是相对于面板结构，特别是芯。因此，封套上的内层在朝向芯向内的(例如封套的)一侧，而外层在远离芯向外的(例如金属箔的)一侧。
如将理解的是，为了使渗透最小化，期望在整个封套上具有渗透屏障。期望渗透屏障围绕整个芯。
在这方面，已经在市场上的VIP已被构造成耐渗透。例如，VIP经常具有由金属化薄膜构成的封套，该薄膜由涂有一个或多个金属化层的聚合物薄膜形成。例如，金属化PET(金属化聚对苯二甲酸乙二醇酯)已用于构造封套。通过将金属施加到聚合物膜，构造金属化薄膜，例如经由金属沉积技术将金属施加到所需的薄膜上，并且金属化薄膜的金属化层经常为纳米级(厚度)。例如，这种金属化层可以是10至30nm的量级，例如约18nm(厚度)。金属化薄膜(其包括经常涂有一个或多个金属化层的聚合物薄膜)的厚度经常为5至20微米，例如厚度约为12微米。(这是聚合物薄膜和一个或多个金属化层一起的厚度。)经常使用的金属是铝。
如上所述，金属化薄膜例如金属化PET可用于形成VIP的封套。金属化PET薄膜包括涂覆有至少一层金属薄层(即金属化层)的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜。为了制造VIP，每层是金属化薄膜(诸如上述类型的PET金属化薄膜)的多个层可用于制造封套。在这种情况下，金属化薄膜形成层压板。金属化层可附接到例如聚乙烯(PE)的内封套层。其它合适的内封套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；包括其组合，包括其共聚物和混合物。
在任何情况下，形成封套的材料包裹在芯上，然后将封套自身密封。这可以通过在封套边缘周围施加热量来完成，例如通过在加热钳口之间捕获封套材料的两个边缘，然后施加压力和加热以将材料密封到封套中。然后施加真空，最后密封施加真空的封套上的位置，以形成真空保持封套。
当以这种方式构造封套时，通过将材料折叠在其自身上并围绕边缘热密封以形成封套，在整个封套中使用相同的材料。特别地，在由一个或多个金属化层构成封套的情况下，金属化薄膜延伸跨越封套的整个内表面。特别地，它延伸跨越上表面，跨越下表面，并且跨越侧面，也因此桥接上表面和下表面之间。
用于本发明的真空绝热板的金属箔层可以与这种封套结构一起使用。然而，如上所述，本发明的金属箔层不会延伸跨越绝热芯的侧面，并且不会桥接芯的上表面和下表面之间。使用如下所述的本发明的方法可以实现根据本发明的这种结构。
在所述布置中，封套上的内层和金属箔的外表面彼此靠近布置。封套的内表面和金属箔最初可以分开提供，然后再结合。经常，金属箔上的外层设置在金属箔的上表面和/或下表面的基本上整个表面区域上。由于金属箔基本上在表面区域上与芯的上表面和/或下表面相对应，这意味着金属箔被保持在封套的内侧并且在与芯的上表面和/或下表面基本上对齐的位置处。金属箔不会从上表面和/或下表面围绕芯的侧面延伸。
理想地，所述至少一个金属箔是轧制金属。金属箔将能够自行处理。它是自支撑的并且不必设置在支撑件上，虽然在一些实施方式中，金属箔可以设置作为如上所述的加强构件上的面板。为了方便起见，特别是为了便于附接到封套，可以在金属箔上设置层，例如，可以至少在其外表面上设置层。该层将与封套的层相容，以便然后可以例如通过加热将两层结合起来。可选地，设置在金属箔的外表面上的层是聚合物层。
应当理解，即使形成封套的材料被边缘密封以形成封套，该边缘密封不会将金属箔结合到封套，这是因为金属箔不会围绕封套的侧面延伸。相反，如下面将更详细描述的，金属箔在随后的制造步骤中被附接到封套。
金属箔可以由合适的金属形成，包括组合(诸如合金)。合适的金属包括铝和钢，例如不锈钢。
理想地，所述至少一个金属箔的厚度为从4微米到50微米，或从4微米到30微米，或从4微米到20微米，或从4微米到18微米，或从4微米到16微米，或从4微米到14微米，或从4微米到12微米，或从6微米到20微米，或从6微米到18微米，或从6微米到16微米，或从6微米到14微米，或从6微米到12微米，或从8微米到20微米，或从8微米到18微米，或从8微米到16微米，或从8微米到14微米，或从8微米到12微米。
在本发明中，所述至少一个金属箔可以是轧制铝，例如厚度为约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，一个金属箔基本上在芯的在上表面上整个表面上延伸，并且第二金属箔基本上在芯的在下表面上整个表面上延伸。
理想地，金属箔延伸穿跨越芯的上表面或下表面的至少80％；诸如至少85％；例如至少90％，例如至少95％。
在本发明中，封套的内层可包括热塑性材料，其充分软化以进行热封。软化发生的温度低于封套完整性受损的温度。
热塑性材料可选自一组，所述组由以下构成：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；包括其组合，包括其共聚物和混合物。
可以使用任何合适等级的材料。这些包括增塑级，阻燃级和它们的组合。
在金属箔上提供外层的情况下，外层可包括热塑性聚合物，该热塑性聚合物选自由以下构成的组：聚乙烯，聚丙烯和乙烯-乙烯醇或其共聚物。
外层设置在金属箔上，内层设置在封套上，金属箔上的外层和封套上的内层通过加热板而粘合。
理想的是，金属箔基本上跨越其整个表面区域附接到封套的内侧。例如，当附接时，封套和金属箔可以有效地形成层压结构。金属形成所述层压结构的最内层。技术人员将理解的是，金属箔靠近芯。金属箔没有夹在塑料层之间，其形成围绕芯的热桥。
封套的内层可包括聚乙烯材料，诸如聚乙烯薄膜，金属箔上的外层可包括聚乙烯材料，诸如聚乙烯涂层。
附接到金属箔的封套的内层的厚度范围可以从约10到约50微米。附接到封套的金属箔外层的厚度范围可以为从约10到约50微米。
如上所述，金属箔可以附接到层，并且所述层可附接到金属箔的外表面。该层经常可以是聚合物层。该层是热塑性聚合物层。通过任何所需的方法(包括使用粘合剂)将该层附接到金属箔。附接到金属箔的层可以是例如聚乙烯(PE)。在这种情况下，金属箔可形成部分层压结构。无论是否在层压结构中，直到施加真空，金属箔不会直接(或间接)地附接到封套的内表面。可选地，层也可以附接到金属箔的内表面。该层经常是聚合物层，可选地是热塑性聚合物层，并且所述层可以通过任何所需的方法(包括利用粘合剂)附接到金属箔。金属箔上的内层不围绕芯的侧面延伸。例如，金属箔内层不形成位于芯的上表面和芯的下表面之间的热桥。内层可以与金属箔的大小基本相同，合适地，金属箔上的内层与金属箔的大小相同。
合适地，封套包括金属化薄膜，例如封套可包括多个金属化薄膜，例如在层压结构中。可选地，可以在层压结构内提供三个金属化薄膜。在这种布置中，薄膜的金属化侧面经常面向外(朝向封套的外部)。
可以提供另外的层作为封套的内层。这种层经常是非金属化层。如上所述，另外的层可以是聚乙烯层。同样，封套的整体结构可以作为层压板提供，然后由该层压板制成封套。通过边缘密封将封套密封。然而，金属箔或其中结合有金属箔的任何层压板不通过边缘密封工艺附接到封套。
支撑金属化薄膜中的金属层的材料经常是聚合物材料。可以将其选择为熔点高于封套的内层的熔点。例如，封套可以由多个金属化PET层构成，而封套的内层可以由PE形成。
经常，PET的熔点高于聚乙烯的熔点。例如，PET的熔点可大于250℃。聚乙烯的熔点范围经常为从约105℃到180℃。例如，低密度聚乙烯的熔点范围可以为约105℃到115℃。例如，中高密度聚乙烯的熔点范围可以为从115℃到180℃。
根据ASTM D3985(在23℃，50％相对湿度下测量)测量的典型金属化薄膜的氧气透过率(OTR)小于约2×10-3cc/m2·天，根据ASTM F1249-90(在38℃，100％相对湿度下测量)测量的湿气透过率约为0.02g/m2·天。相比之下，根据ASTM D3985(在23℃，50％相对湿度下测量)测量的典型的铝箔的氧气透过率小于约5×10-4cc/m2·天，而根据ASTM F1249-90(在38℃和100％相对湿度下测量)测量的其湿气透过率小于约0.005g/m2·天。对于平面薄膜样品测量上述值，并且平面薄膜样品不具有诸如在VIP封套中发现的那些密封。
在VIP封套中，封套屏障材料中的缺陷和封套密封部的存在导致封套的渗透值高于如根据上述标准测试方法(针对平面薄膜样品)确定的渗透值。因此，通过封套的渗透经常更高，这是由于通过不具有金属化屏障的封套密封部的渗透。由于存在非金属化密封部，通过传统VIP封套的总体氧气透过率经常比平面薄膜的高一个数量级；即，通过传统金属化薄膜VIP封套的氧气透过率约为20×10-3cc/m2·天。
虽然由金属化薄膜(例如金属化PET)制成的VIP封套的OTR为约20×10-3cc/m2·天，但由铝箔制成的VIP封套的OTR约为5×10-3cc/m2·天。
如上所述，本发明的VIP由于降低的OTR和MVTR而具有增加的寿命。此外，在封套的外表面上存在非泡沫聚氨酯涂层，这改善了VIP的蒸汽阻力。
本发明还提供一种制造真空绝热板的方法，其包括以下步骤：
(i)提供具有上表面和下表面及侧面的多孔绝热芯；
(ii)提供厚度至少为4微米的至少一个金属箔，其基本上在芯的整个上表面或整个下表面上延伸，使得该箔不形成位于芯的上表面和下表面之间的热桥；
(iii)提供具有内表面和外表面的封套，其中，封套设置成：(i)包封芯和金属箔，其中金属箔在封套和芯之间，以及(ii)保持施加在封套内的真空；
(iv)对封套施加真空；
(v)在施加真空后，将金属箔附接到封套的内表面；和
(vi)用非泡沫聚氨酯层涂覆真空绝热板的整个外表面。
通过在施加真空之后完成附接步骤，横跨封套的压差(由于施加真空而由封套内的压力降低引起)产生非常强的推动力，用于将金属箔配合到封套的内侧。实质上，然后大气压足够强以将封套压抵靠金属箔，而金属箔又抵靠芯。该压力足以允许两个分开的部件(金属箔和封套)在其整个配合区域上结合。
应当理解，可以在移除用于施加真空的任何设备之后完成附接步骤。也就是说，当封套内的保持的真空是唯一存在的真空时，可以进行附接步骤。因此，可以在VIP已经被抽空之后进行附接步骤，然后被密封以保持真空。存在的是抽空后密封的封套内的真空。
以一方式放置金属箔，所述方式以便降低封套在芯的基本上整个上表面或下表面区域的渗透性。
在封套包括封套内层并且金属箔具有附接到其上的至少一个外层的情况下，封套内层和金属箔上的外层彼此附接并且可选地彼此结合。
可通过本发明的方法制造本文所述的本发明的真空绝热板的任何构造。
封套的内层可包括选自由以下构成的组：聚乙烯，聚丙烯和乙烯-乙烯醇或其共聚物。
金属箔上的外层可包括选自由以下构成的组：聚乙烯，聚丙烯和乙烯-乙烯醇或其共聚物。
金属箔和封套的内表面可以通过加热板(在施加真空之后)彼此附接。合适地，整个板在烘箱中加热。通过加热整个板而不是简单地加热其上表面和/或下表面，边缘密封显著增强。
通过将板加热到约100和180摄氏度之间的温度，可选地约0.5至10分钟，金属箔和封套的内表面可附接到彼此。
在加热至约100和180摄氏度的温度范围约0.5至10分钟后，在约1至15分钟内，板冷却至环境温度。
包括由微孔材料构成的绝热芯的常规VIP的热导率(朗母达值)为约5.0mW/(m·K)的。相反，本发明的VIP的热导率为约3.0mW/(m·K)至约4.0mW/(m·K)；理想地，本发明的VIP的热导率值为约3.5mW/(m·K)或更低，诸如约3.2mW/(m·K)或更低。
本发明的VIP具有改进的热导率值，并且比传统VIP具有更长的寿命，这是因为由于VIP内的至少一个金属箔层的存在而导致通过屏障封套的渗透减少，以及通过施加到封套上的非泡沫聚氨酯涂层的存在降低了暴露于水分的损坏。本发明的VIP比传统的VIP更鲁棒，并且由于附加的非泡沫聚氨酯涂层而更不易于穿孔。
此外，由于本发明的VIP的制造方法(详情如下)，本发明的VIP的封套边缘周围的密封基本上比传统的VIP的边缘周围的密封更强且更大。
合适地，绝热芯可以由颗粒形式的绝热材料构成。特别地，绝热芯可以由微孔材料构成，诸如二氧化硅，珍珠岩，硅藻土，热解法二氧化硅及其组合。
可选地，绝热材料可以是微孔绝热材料，其平均颗粒大小的直径小于约1微米。经常，微孔绝热材料的平均颗粒大小为约20nm至约500nm，例如从约50nm到约500nm，或从约50nm到约400nm，或从约50nm到约350nm，或从约50nm到约300nm，或从约100nm到约300nm，或从约100nm到约400nm。合适地，微孔绝热材料的平均颗粒大小小于约200nm。
这些材料可以与红外吸收材料(IR遮光剂)混合，诸如炭黑，二氧化钛，氧化铁，磁铁矿或碳化硅，或其组合。
因此，尽管绝热芯的绝热材料主要由微孔材料构成，但额外的可以是较小百分比(经常各自为5-20％)的纤维粘合剂(可以是聚合物或无机的)和红外遮光剂(例如碳化硅，碳纤维或氧化铁)。纤维和遮光剂都不需要是微孔的，并且经常它们不是微孔的。
绝热材料可以是混合物；例如，它可以包括纤维，其用于将颗粒材料粘合在一起(一旦被压制)。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。
合适地，绝热芯包括粉末基绝热材料，例如，热解法二氧化硅，沉淀二氧化硅，珍珠岩，二分土或其组合。多孔绝热芯由粉末材料构成，该粉末材料形成为绝热(微孔)芯，例如粉末绝热微孔材料选自由以下构成的组：热解法二氧化硅，沉淀二氧化硅和珍珠岩或其组合。理想地，绝热芯包含热解法二氧化硅。
在将芯和所述至少一个金属箔层包住在柔性封套中之前，芯可以被包住在透气罩或绒头织物中。
例如，透气罩可选自非织造PET羊毛或穿孔收缩包装。
封套可以由金属化聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)层压板构成。合适地，封套是铝金属化聚酯，其包括位于铝上的聚乙烯层，例如作为层压材料。当形成VIP时，聚乙烯层在封套内。一旦包括芯和所述至少一个金属箔层或所述金属箔层的封套被抽空，聚乙烯层就用于密封VIP。封套也可以是金属化乙烯-乙烯醇(EVOH)或金属化聚丙烯(PP)。
在一个实施方式中，本发明提供一种真空绝热板，其包括：
(a)具有上表面和下表面及侧面的多孔绝热芯；其中，所述绝热芯由微孔绝热材料形成，该微孔绝热材料选自由以下构成的组：热解法二氧化硅，沉淀二氧化硅，珍珠岩，二分土或其组合；
(b)围绕芯的封套，其布置成包封芯，并且保持施加在封套内的真空；其中，所述封套由金属化聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜构成；包括封套内层，所述内层由聚乙烯，乙烯-乙烯醇或聚偏二氯乙烯中的一种构成；
(c)厚度为从4微米到50微米的至少一个金属箔，所述箔设置在封套和绝热芯之间，并基本上在绝热芯的上表面或下表面上整个表面上延伸，兵器其中，箔不形成位于绝热芯的上表面和下表面之间的热桥；其中，所述金属箔具有附接至其的至少一个外层；其中，封套内层和金属箔上的外层彼此附接，可选地彼此粘合；和
(d)施加到封套的非泡沫聚氨酯涂层，其中，涂层形成在封套的整个表面区域上；
其中，真空绝热板的热导率为从3.0mW/(m·K)到4.0mW/(m·K)。
在另一实施方式中，本发明提供一种真空绝热板，其包括：
(a)具有上表面和下表面及侧面的多孔绝热芯；至少一个加强构件，其设置在绝热芯的上表面或下表面上以加强芯，其中，加强构件由多孔材料制成并且基本上是刚性的；其中，所述至少一个加强构件和绝热芯一起形成混合芯，并且所述一个或多个加强构件不形成横跨该绝热芯的热桥，并且其中，该封套布置成包封该混合芯；其中，所述绝热芯由微孔绝热材料形成，该微孔绝热材料选自由以下构成的组：热解法二氧化硅，沉淀二氧化硅，珍珠岩，二分土或其组合；
(b)围绕芯的封套，其用以包封芯，并保持施加在封套内的真空；其中，所述封套由金属化聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜构成；包括封套内层，所述内层由聚乙烯，乙烯-乙烯醇或聚偏二氯乙烯中的一种构成；
(c)厚度为从4微米到50微米的至少一个金属箔，所述箔设置在封套和混合芯之间，并基本上在混合芯的上表面或下表面上整个表面上延伸，并且其中，箔不形成位于混合芯的上表面和下表面之间的热桥；其中，所述金属箔具有附接至其的至少一个外层；其中，该封套内层和金属箔上的外层彼此附接，可选地彼此粘合；和
(c)施加到封套的非泡沫聚氨酯涂层，其中，涂层形成在封套的整个表面区域上；
其中，真空绝热板内的绝热芯的密度为从100kg/m3到150kg/m3，并且其中，真空绝热板的热导率为从3.0mW/(m·K)到4.0mW/(m·K))。
在一些实施方式中，本发明的真空绝热板还可包括位于板的外表面上的粘合剂层，例如在非泡沫聚氨酯涂层的外表面上。合适地，粘合剂是压敏粘合剂层。粘合剂层可具有附接至其的释放基板，其在安装真空绝热板之前被移除。有利地，粘合剂层的存在有利于板的安装，使得使用者能够将板粘附到诸如壁、覆面或顶的基板。合适地，压敏粘合剂不是热熔粘合剂。
有利地，本发明的VIP可以结合到运输容器、管道绝热、制冷、冷却器和各种工业设备中。此外，本发明的VIP重量轻，比传统的VIP更鲁棒，并且可以用于各种环境。例如，本发明的VIP可用于低温设备中，也可用于高温(高达80℃)而不会危及其绝热性能。
附图说明
仅通过举例的方式，将参考附图描述本发明的实施方式，其中：
图1是本发明的一个方面的真空绝热板的透视剖视图；
图2是包括混合芯的真空绝热板的视图的横截面图；
图3示出了真空绝热板的横截面图，该真空绝热板包括对于图2的真空绝热板的替代混合构造；
图4示出了图2的真空绝热板的透视剖视透视图；
图5示出了真空绝热板的剖视透视图，该真空绝热板包括混合芯，具有在加强构件上的金属箔面板；
图6示出了真空绝热板的剖视透视图，该真空绝热板包括设置在绝热芯和封套之间的金属箔层；
图7示出了图6的真空绝热板，其进一步包括包住绝热芯的绒头织物；
图8示出了图6中所示的真空绝热板的横截面图；
图9示出了类似于图6的透视剖视图，其具有金属箔和封套的放大图；
图10示出了封套结构的构造的横截面图；
图11示出了金属箔的构造的横截面图；
图12A和图12B示出了描绘密封真空绝热板的封套的方法的横截面图；
图13是描绘真空绝热板的封套的密封边缘的横截面图；
图14是真空绝热板的透视剖视图；
图15是本发明的真空绝热板的透视图。
具体实施方式
除非另有明确说明，否则本文提及的所有热导率值是根据BS EN：12667：2001测定的值。本文表示的所有热导率值均以瓦特每米开尔文或毫瓦每米开尔文来测量。
本文提及的所有氧气透过率(OTR)值根据ASTM D3985(在23℃和50％相对湿度下测量)来测量，并且本文提及的所有湿气透过率(MVTR)值根据ASTM F1249-90(在38℃和100％相对湿度下测量)来测量。
本文提及的所有蒸汽阻力蒸汽阻力值和蒸汽阻力值根据标准EN 12086来测量。蒸汽阻力的单位是兆牛顿秒每克米，MN·s/gm。蒸汽阻力的单位是兆牛顿秒每克。
本文引用的所有粘度值均根据标准BS188测量。粘度单位为毫帕秒，mPa·s。
除非另有说明，否则根据BS EN 826：2013测量抗压强度。抗压强度的单位是千帕，kPa。
图1是根据本发明的VIP 1的透视剖视图。图1示出了多孔绝热芯3，其具有上表面301和下表面302以及侧面303a-303d。围绕绝热芯3的封套2布置成包封芯，并且保持在封套2内施加的真空。示出了包住绝热芯3的绒头织物5。将非泡沫聚氨酯涂层4施加到封套2的外部。在封套2的整个外表面区域上形成非泡沫聚氨酯涂层。
图2是本发明的VIP 1的横截面图。VIP 1包括具有上表面301和下表面302的绝热芯3。VIP还包括布置在芯3的上表面301上的硬质聚氨酯的加强构件6a。硬质聚氨酯的第二加强构件6b布置在芯3的下表面302上。加强构件6a和6b合适地由泡沫材料构成，诸如泡沫。加强构件是多孔的并且具有基本上光滑的外表面601a和601b。加强构件6a和6b以及绝热芯3一起形成混合芯7。加强构件6a，6b布置成使得在绝热芯3上不形成热桥，即加强构件不形成在绝热芯的上表面301和绝热芯的下表面302之间的热桥。上加强构件6a的上表面601a与下加强构件6b的下表面601b一样基本上是光滑的。VIP还包括屏障封套2，其可选地由屏障薄膜构成，布置成包封混合芯7的绝热芯3和加强构件6a，6b。屏障封套2涂覆有非泡沫聚氨酯涂层，其覆盖了封套的整个外表面。绝热芯包含微孔热解法二氧化硅。该实施方式中的绝热芯的密度为130kg/m3。
图3示出了替代结构，其中，存在一个加强构件6b并基本上延伸跨越芯3的整个下表面302。在该实施方式中，加强构件6b和绝热芯3一起形成混合芯7。绝热芯包含微孔热解法二氧化硅。该实施方式中的绝热芯的密度为140kg/m3。
图4示出了根据本发明的VIP 1的透视剖视图。在所示的实施方式中，VIP包括两个加强构件6a和6b。绝热芯3显示为被包住在绒头织物5中。绒头织物5是可选部件，并且取决于VIP的制造方法可以具有更大或更小的效用。
图5示出了图4的实施方式，其中，上加强构件6a还包括金属箔面板8。金属箔面板的厚度可以从4微米到50微米。在图5所示的实施方式中，金属箔面板的厚度为12微米。如图5中清楚所示，金属箔不形成在加强构件6a的上表面602a和下表面602b之间的热桥。
有利地，上和下加强构件中的一个或两个可包括金属箔面板。加强构件可以例如是在金属箔面板上吹制的聚氨酯泡沫。附加地或替代地，金属箔面板可以粘附或固定到由聚氨酯泡沫板形成的加强构件。
图6示出了作为本发明的另一个实施方式的VIP 1。相应的特征如前面的描述中那样编号。VIP 1被示出为包括多孔绝热芯3，其具有上表面301和下表面302以及侧面303a-303d。围绕绝热芯3的封套2布置成包封芯，并保持在封套2内施加的真空。将非泡沫聚氨酯涂层4施加到封套2的外部。在封套2的整个外表面形成聚氨酯涂层。厚度为从4微米到50微米的金属箔9被设置在封套2和芯3之间。金属箔9a延伸跨越基本上芯的整个上表面301，而不形成位于芯的上表面301和下表面302之间的热桥。第二金属箔9b延伸横跨基本上芯的整个下表面302，而不形成位于芯的下表面302和上表面301之间的热桥。金属箔9a和金属箔9b都不附接到芯3。
图7是类似于图6中所示的VIP的透视剖视图，然而，示出了包住绝热芯3的绒头织物5。一个金属箔9a显示在绒头织物5的顶部，在绝热芯3的上表面301上。第二金属箔9b示出在绒头织物5的下方，在绝热芯3的下表面302上。9a和9b都没有附接到芯或绒头织物5。
图8是根据本发明的VIP的横截面图。图8清楚地示出了金属箔9设置在绝热芯3和封套2之间。所示的非泡沫聚氨酯层完全涂覆封套2。图8示出了延伸跨越基本上芯的整个上表面301的金属箔9a，而不形成位于芯的上表面301和下表面302之间的热桥。图8还示出了第二金属箔9b，其延伸跨越基本上芯的整个下表面302，而不形成位于芯的下表面302和上表面301之间的热桥。在一些实施方式中，仅金属箔可存在。
应注意，箔9a和9b没有附接到芯3。相反，它们最初与封套2和芯3分离，并且稍后附接到封套2，如下所述。
图9是根据本发明的VIP的透视图，类似于图6至图8的VIP，其中封套2的放大视图示出为封套结构201，并且箔9a的放大视图示出为金属箔结构901。(应当理解，即使存在两个分开的箔9a和9b，各自也可以具有相同的结构。)封套结构201的放大视图示出了三个金属化薄膜10。每个金属化薄膜10是例如金属化PET的金属化塑料层。合适地，也可以使用金属化聚丙烯(PP)或金属化EVOH(乙基乙烯醇)。金属化薄膜10附接到封套内层11。封套内层11经常是热塑性聚合物，诸如聚乙烯。合适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)；聚丙烯和乙烯-乙烯醇(EVOH)，聚偏二氯乙烯(PVDC)；热塑性聚氨酯；包括其组合，包括其共聚物和混合物。
金属箔结构901的放大视图示出了金属箔9a并且其上附接有外层12。外层12经常是热塑性聚合物材料，例如聚乙烯。
图10是显示封套结构201的构造的横截面图。金属化薄膜的层6粘合在一起，以例如形成层压板61。每层(即聚合物薄膜和涂在一起的金属)经常约12微米厚。层压结构粘合到热塑性材料的内封套层7，例如聚乙烯层。
图11是显示金属箔结构的构造的横截面图。金属箔9经常是铝箔。金属箔9附接到热塑性材料的外层12，例如聚乙烯层。可选地，金属箔9附接到合适的聚合物(例如PET)的内层13。
图12A和图12B示出了描绘密封方法和当VIP封套被密封时获得的密封的横截面图。本领域技术人员将理解，在将非泡沫聚氨酯涂层施加到封套之前密封VIP，以便涂覆封套的整个(外部)表面区域。
如图12A所示，采用加热熨斗或钳口501a和501b来抓住封套2的相反侧(上侧把手502a和下侧把手502b)，将它们组合在一起，并且所述钳口将热量施加到封套2的相反侧504a(上侧)和504b(下侧)的边缘503a(上边缘)和503b(下边缘)。在封套2的内表面505上的聚合物11的内层(在被加热钳口501a和501b抓住的边缘503a和503b之间)充分软化，以形成加热钳口501a和501b之间彼此接触的位于封套2的边缘503a和503b之间的粘合601(见图12B)。只有暴露于加热的聚合物11的内层软化，以形成位于边缘503a和503b之间的粘合或密封601。从加热熨斗或钳口501a和501b向封套的边缘503a和503b施加热量，不会使聚合物11的内层软化到基本上超过封套2的抓握边缘503a和503b。因此，来自加热钳口501a和501b的热量施加不会导致邻近的边缘部分603a和603b彼此粘合。此外，在生产的这个阶段，抽空的VIP1内的金属箔9不附接到封套的内层。
图13是描绘当根据本发明的VIP的封套2被密封时获得的密封部602的横截面图。类似于上面关于图12A和图12B描述的方法，加热钳口501a和501b施加热量以粘合VIP1的封套2的边缘503a和503b。如上所述，通过施加来自加热钳口501a和501b的热量到所述边缘来形成密封部601。随后加热整个VIP以将金属箔9中的每个附接到封套2的内层11。如图13的放大视图801所示，一旦整个VIP 1被加热，封套2的内层11如金属箔9上的外层12那样软化，从而形成在金属箔9和封套2之间的粘合剂701。技术人员将理解，虽然整个上金属箔9a和整个下金属箔9b没有示出在图13中，但可以存在至少一个或两个。另外，通过加热整个VIP，将封套2的内层11附接到金属箔9，在靠近封套2的边缘603a和603b处的内层11(其不直接暴露于加热钳口501a和501b的热量)充分软化，以提供在封套2周围的增强边缘密封部602。应当理解，真空不仅有助于将一个或多个金属箔9粘合到封套而且还有助于将封套围绕初始密封的部分拉到一起，特别是初始密封的内侧(即真空侧)。相应地，与传统的VIP相比，本发明的VIP具有改进的封套密封。增强的密封增加了VIP的寿命并有助于改善VIP的老化热性能。
图14是在施加非泡沫聚氨酯涂层之前的根据本发明的VIP的透视剖视图，示出了在VIP侧面处的封套密封部901(仅示出靠近绝热芯3的侧面303b和303d的封套密封部)。图14清楚地示出了金属箔9a和9b设置在绝热芯3和封套2之间。902示出了如何布置金属箔9a以便不形成穿过绝热芯的热桥，因为金属箔不包裹围绕绝热芯的侧面303a-303d。图14示出了在折叠和胶带粘贴边缘之前以及在施加非泡沫聚氨酯涂层之前的根据本发明的VIP。
图15是根据本发明的VIP1的透视图，其中，边缘密封部已经被折叠并用胶带粘贴以提供基本上长方体的成品VIP，并且已经将非泡沫聚氨酯涂层施加到封套，涂覆封套的整个(外部)表面区域。
VIP封套在VIP寿命期间保持限定真空的能力对于实现和维持长期热性能非常重要。由于包封绝热芯的封套材料的相对高的热导率，发生热边缘效应。观察到热边缘效应，这是因为封套充当绝热芯周围的热桥，一旦保持真空，其在VIP内具有非常低的热导率。
因此，选择适合于VIP封套的材料是在选择具有期望的低热导率和低渗透性的材料之间的平衡。如上所述的用作传统VIP中的封套的金属化薄膜具有相当低的热导率。然而，它们的渗透性大大降低了寿命，因此降低了传统VIP的整体效用。
铝的热导率为167W/(m·K)。相应地，铝不是用于VIP封套的合适材料，这是由于铝的高热导率值而观察到高边缘效应。然而，铝箔具有优异的屏障性能。
包含从4微米到50微米的金属箔层的本发明的VIP提供了优于现有技术VIP的显著进步。这种VIP将传统VIP封套的理想的低热导性能和所需的金属箔的低渗透性相结合。
对于图5至图15中所示的实施方式，在施加真空并且VIP的边缘被密封之后，金属箔设置在封套的内表面和至少绝热芯的上表面之间，不管是在图5所示的配置中，或如图6和图7所示附接到封套的内表面。例如，金属箔可附接到热塑性材料(诸如聚乙烯)的外层，并且封套可具有由热塑性材料(诸如聚乙烯)制成的内封套层。随着VIP被抽空，金属箔上的外表面将紧邻封套内层的内表面。当VIP被加热时，例如在烘箱中，加热到足够高的温度以软化热塑性材料时，金属箔附接到封套的内表面。金属箔布置成不形成穿过绝热芯的热桥。然而，箔的优异的低渗透性能显著改善VIP的渗透性能。因此，VIP的寿命显著增加。应当理解的是，可以在形成VIP之后并且特别是在已经移除任何真空源之后将箔附接到封套。保留在封套内的真空将有助于将箔连接到封套。在VIP的外部的大气压力与VIP内的保持的(减小的)压力之间的压力差有效地施加力，所述力将封套压向箔(和芯)。当然，这个力被均匀地施加到封套上。这对于将封套均匀地连接到箔来说是理想的。
在烘箱中加热抽空的VIP的程序步骤也改善封套边缘处的初始热密封。
因为如上所述传统上将VIP的封套密封在加热钳口之间，所以只有直接暴露于加热钳口的热量的封套区域被充分加热，以便熔化热塑性内封套层并将两个靠近的边缘结合。封套的紧邻的未暴露于高温的边缘未结合/粘合。
相反，在上述实施方式中，根据本发明的VIP的金属箔通过以下方式附接到VIP封套的内表面：加热整个VIP(抽真空后)，靠近的封套的边缘(其原本没有通过加热钳口粘合)由于时间到被抽空的VIP的外部压力而保持靠近，并且当被加热时，所述边缘的热塑性层软化并在它们之间形成粘合。
因此，附接到封套的金属箔的存在提供超低渗透封套，同时与传统VIP相比，本发明的VIP的密封显著增强，因此，在不降低热性能的情况下，本发明的VIP的寿命显著长于传统的VIP。
图5至图15中所示的VIP封套的氧气透过率约4×10-3cc/m2·天并且湿气透过率约2.5×10-3g/m2·天。
非泡沫聚氨酯涂层的存在显著增加了VIP的鲁棒性。聚氨酯涂层提供位于VIP的外表面上的保护涂层，其为VIP提供防水涂层，并且还增加屏障保护，使得VIP的意外穿孔可能小。因此，本发明的VIP不易损坏，例如在安装之前在现场存储时。
合适地，非泡沫聚氨酯涂层为VIP提供优异的耐磨性和长期耐久性。例如，聚氨酯涂层除了提供防水性之外，还可以提供对紫外线损坏的抵抗或对诸如酸性材料的腐蚀性材料的抵抗。合适地，聚氨酯涂层是柔性的且抗裂的。
当在本文中参考本发明使用时，词语“包括/包含”和词语“具有/包括”用于指定所述特征、部分、步骤或部件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、部分、步骤、部件或其组合。
应当理解，为了清楚起见，在单独的实施方式的上下文中描述的本发明的某些特征也可以以组合方式提供在单个实施方式中。相反，为简洁起见，在单个实施方式的上下文中描述的本发明的各种特征也可以单独提供或以任何合适的子组合提供。

Claims (22)

1.一种真空绝热板，包括：
(a)多孔绝热芯，其具有上表面和下表面及侧面；
(b)围绕芯的封套，其布置成包封芯，并保持施加在封套内的真空；和
(c)施加到封套的非泡沫聚氨酯涂层，其中，涂层形成在封套的整个表面区域上。
2.根据权利要求1所述的真空绝热板，其中，该封套包括金属化薄膜。
3.根据前述权利要求中任一项所述的真空绝热板，其中，该聚氨酯涂层的厚度小于约5mm。
4.根据前述权利要求中任一项所述的真空绝热板，其中，该聚氨酯涂层的厚度为从约0.1mm到约3mm，诸如从约0.1mm到约1.5mm。
5.根据前述权利要求中任一项所述的真空绝热板，其中，该聚氨酯涂层的蒸汽阻力为从5000MN·s/gm到100000MN·s/gm，优选地该聚氨酯涂层的蒸汽阻力为约7000MN·s/gm或更高。
6.根据前述权利要求中任一项所述的真空绝热板，其中，该聚氨酯涂层由聚氨酯树脂组合物形成，其包括含异氰酸酯的第一部分和含多元醇的第二部分。
7.根据前述权利要求中任一项所述的真空绝热板，其中，该封套和聚氨酯涂层形成围绕绝热芯的屏障层，当根据ASTM F1249-90测量时，所述屏障层的湿气透过率从约1.5×10- 3g/m2·天到约3.0×10-3g/m2·天，优选地为约2.5×10-3g/m2·天或更低。
8.根据前述权利要求中任一项所述的真空绝热板，其中，该封套和聚氨酯涂层形成围绕绝热芯的屏障层，当根据ASTM D3985测量时，所述屏障层的氧气透过率从约2×10-3cc/m2·天到约5×10-3cc/m2·天，优选地为约4×10-3cc/m2·天或更低。
9.根据前述权利要求中任一项所述的真空绝热板，其中，该封套和聚氨酯涂层一起形成围绕绝热芯的屏障层，所述屏障层的湿气透过率为约2.5×10-3g/m2·天或更低，并且氧气透过率为约4×10-3cc/m2·天或更低。
10.根据前述权利要求中任一项所述的真空绝热板，其中，该多孔绝热芯由选自二氧化硅的微孔粉末材料构成，所述二氧化硅为诸如热解法二氧化硅和/或沉淀二氧化硅、珍珠岩、二分土及其组合。
11.根据前述权利要求中任一项所述的真空绝热板，该真空绝热板的热导率为从3.0mW/(m·K)到4.5mW/(m·K)，例如，为从3.0mW/(m·K)到4.0mW/(m·K)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的真空绝热板，还包括：至少一个加强构件，该加强构件布置在绝热芯的上表面或下表面上以加强芯，其中，加强构件由多孔材料形成，并且基本上是刚性的；其中，所述至少一个加强构件和绝热芯一起形成混合芯，并且所述一个或多个加强构件不形成横跨绝热芯的热桥；并且其中，封套被布置成包封混合芯。
13.根据权利要求12所述的真空绝热板，所述真空绝热板具有布置在绝热芯的上表面上的上加强构件，并且具有布置在绝热芯的下表面上的下加强构件。
14.根据权利要求12或13所述的真空绝热板，其中，至少一个加强构件包括金属箔面板，所述金属箔面板的厚度为从4微米到50微米，并且在加强构件上表面或下表面上基本上延伸跨越加强构件的整个表面，并且其中，金属箔面板不形成在加强构件的上表面和下表面之间的热桥。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的真空绝热板，其中，该真空绝热板内的绝热芯的密度为从100kg/m3到160kg/m3，例如，从110kg/m3到150kg/m3。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的真空绝热板，其中，所述至少一个加强构件的密度低于绝热芯的密度。
17.根据前述权利要求中任一项所述的真空绝热板，还包括：至少一个金属箔，其厚度为从4微米到50微米，在封套和绝热芯之间并在绝热芯上表面或下表面上基本上延伸跨越绝热芯的整个表面，并且其中，所述箔不形成在绝热芯的上表面和下表面之间的热桥。
18.根据权利要求17所述的真空绝热板，其中，该金属箔附接到封套的内侧。
19.根据权利要求18所述的真空绝热板，其中，该封套包括封套内层，并且该金属箔具有附接到其上的至少一个外层，其中，封套内层和金属箔上的外层彼此附接，可选地彼此粘合。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的真空绝热板，包括：两个金属箔，其厚度为从4微米到50微米，其中，一个金属箔基本上延伸跨越芯的上表面上的整个表面，并且第二金属箔基本上延伸跨越芯的下表面上的整个表面。
21.根据前述权利要求中任一项所述的真空绝热板，还包括：在该板的外表面上的粘合剂层。
22.根据权利要求21所述的真空绝热板，其中，该粘合剂是压敏粘合剂。
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