CN110439133A - 真空泡保温板及其制作新方法 - Google Patents
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Abstract
真空泡保温板及其制作新方法属于材料领域。提出了不同于发明专利ZL201110189084.4的一个制作真空泡保温板的新方法。这一方法是将用于产生真空泡的物质A加热为高温气体，然后喷注到高温固化的胶体B中，或高温A气体将胶体B吹成气泡，把这些气泡直接吹入模具中，在胶体固化温度保温一段时间，使得胶体完全固化，然后冷却。由于A物质气体低温凝聚为固体或液体，在B物质板内产生真空泡。也可以将高温A物质气体喷注到液态玻璃或金属中，待其冷却为固体后，就成为内部含有大量的真空泡的真空玻璃或真空泡金属板。这种真空泡保温板导热系数小，制作简单、成本低，能广泛用于日常生活与生产中。
Description
技术领域
本发明属保温材料领域。
背景技术
现有的保温板中，泡沫保温板强度不大，导热系数也不是很小；真空保温板导热系数小，强度也大，但，一点破损，整板失效；气凝胶保温板，导热系数小，强度也较大，但成本高。鉴于这些不足，专利ZL201110189084.4提出了真空泡保温板的制作方案。真空泡保温板的导热系数大于真空保温板。但这种保温板即使一处破损，其它部分仍然保温。不足之处在于，这种方式制作的真空泡保温板的导热系数不是足够小。鉴于此，提出本方案，制作真空泡保温板导热系数更小的保温板。这种方法也适合制作真空玻璃和含有大量真空泡的金属板。
发明内容
本发明制作真空泡保温材料的方法如下：
1.第一种方法是，取沸点为TA的物质A，和固化温度为TB1，TB1＞TA，的胶体物质B1，当温度低于TB1时，物质B1是胶体状态，当温度高于TB1时，物质B1固化；所用主要装置是，一个安装有出气管GA、能盛装物质A的可加热的容器MA，GA连通到气体加热器MG，MG安装有出气管一个按需要形状制作、可加温到的模具MB，TB1 max是固化物质B1所允许的最高温度；一个能对MB内物质进行搅拌、并能自由地插入MB与拔出的搅拌棒P；
在MB内填充有所需数量的胶体物质B1，将物质A在容器G内加热至沸腾，这些A蒸汽经过MG时再次被加热到与此同时，将MB内胶体B1加热到然后将温度为的A蒸汽通过出气管喷送到模具MB内胶体B1的内部；A蒸汽将模具MB的胶体物质B1吹成许多气泡，开动搅动棒P将这些胶体B1大气泡切割为很多均匀小气泡，在气泡均匀充满容器MB后，停止喷送物质A蒸汽；然后对模具MB加热到并使其处于恒温状态中，拔出搅拌棒，在恒温一段时间Δt、待胶体B1完全固化后，降温到常温，打开模具，取出已经充满均匀分布真空泡的保温板。
能作为A物质和胶体物质B1的材料很多。例如，多种环氧树脂胶，多种聚氨酯胶的固化温度都在180℃左右，还有更高温度固化的胶体物质；在固化前为液态的、加热后成为固态的热固性树脂，如三聚氰胺甲醛树脂、呋喃树脂、聚丁二烯树脂、有机硅树脂等；不饱和聚酯树脂，环氧树脂漆，聚氨酯漆等。而沸点低于180℃的物质就更多，水，冰醋酸，壬烷， 2，4-乙二炔，1，4-二氨基丁烷，4水合硝酸锰，崁烷，三正丙基酸铝，3水合硝酸铍，等等，举不枚举。
重要的是，B物质固化温度必须高于常温，而且越高越好。因为同一种A物质，由更高温度的气态降温到常温的固态或液态时，其体积变化越大，从而所形成的真空泡内真空度越高。
2.第二种方法是，代替B1，取固化温度为TB2，TB2＞TA，的胶体物质B2，B2与B1的主要差别在于，温度为的A物质蒸汽能够在空气中将B2吹成气泡；用容器MG出气管喷出温度为的物质A蒸汽向模具MB内吹入胶体B2的气泡，直到这些气泡充满模具MB为止；在这个过程中，开动搅拌棒P将这些胶体B2大气泡切割为很多均匀小气泡，并使模具MB处于恒温的状态中，拔出搅拌棒；在恒温一段时间、待胶体B2完全固化后，降温到常温，打开模具，取出已经充满均匀分布真空泡的保温板。
胶体或液体必然都有表面张力。因此用适当压强的气体都能将胶体吹成气泡。把这些气泡紧密堆积在封闭的容器中，加温固化，冷却后就形成了真空泡板。这种方法比第一种方法能形成更高真空度的真空泡板。
3.第三种方法是，代替B1，取熔点为TB3，TB3＞TA，的物质B3，当温度低于TB3时，物质B3凝固为固态，当温度高于TB3时，物质B3处于熔融状态；将模具MB加热至温度使MB内的物质B3熔融，将物质A在容器MA内加热至沸腾，这些A蒸汽经过MG时再次被加热到然后将温度为的A蒸汽通过出气管喷送到模具MB内熔融态B3的内部；A蒸汽将在模具MB的熔融态B3吹成许多气泡，开动搅动棒P将这些B3大蒸汽泡切割为很多均匀小气泡，在气泡均匀充满容器MB后，停止喷送物质A蒸汽；这个过程中，一直使模具MB处于恒温状态中；然后，拔出搅拌棒，冷却模具MB到常温，打开模具，取出已经充满均匀分布真空泡的保温板。
物质B3显然不同于物质B1、B2。任何一种在高温变为液态或胶体状态的物质都可以作为物质B3。例如，玻璃，金属，多种有机物质。而高温成为气体、常温凝聚为固态或液态的物质就更多了。
4.第四种方法是，代替物质B3，取熔点为TB4，TB4＞TA，的物质B4，当温度低于TB4时，物质B4凝固为固态，当温度高于TB4时，物质B4处于熔融状态；B4与B3的主要差别在于，温度为的A物质蒸汽能够在空气中将B4吹成气泡；经过容器MG出气管喷出温度为的A蒸汽向模具MB内吹入处于熔融状态B4的气泡，直到这些气泡充满模具MB为止；开动搅拌棒P，将这些B4大蒸汽泡切割为很多均匀小气泡；在这个过程中，一直使模具MB处于恒温态中，然后，拔出搅拌棒，冷却模具MB到常温，打开模具，取出已经充满均匀分布真空泡的保温板。
如前所述，任何液态或胶体状态的物质都能被适当温度和压强的气体吹成气泡，因此其材料选择范围很大。这种方式形成的真空泡保温板的导热系数更小。
5.第五种方法是，将A物质与物质Bi，i＝1、2，中的任一种物质按比例、混合均匀，一起填入一种转动挤压装置中；对这个转动挤压装置加温到模具加温到与Bi对应的特定温度挤压装置挤压其中物质的压力越大，被挤压的物质温度越高，调整挤压装置压力，使得其中A和Bi混合物在出口处的温度达到将这混合物直接挤压到模具中，待混合物充满模具时，恒温一段时间、待胶体Bi完全固化后，冷却模具M到常温，打开模具，取出已经充满均匀分布真空泡的保温板。
所用材料与第一、二种方法相同，差别仅在于加温方式不同。由于高强度挤压，混合物的温度必然升高，当这个温度高于TA，并已达到时，突然减压时，必然产生A物质气泡。这些气泡紧密充满模具，恒温一段时间后，必然形成真空泡保温板。对于某些配方，这种方法是更快速、简单制作保温板的方法。
6.第六种方法是，将A物质与Bk，k＝3、4，中的一种物质按比例、混合均匀，一起填入一种转动挤压装置中；对这个转动挤压装置加温到模具加温到与Bk对应的特定温度调整挤压装置压力，使得其中A与Bk混合物在出口处的温度达到将混合物直接挤压到模具中，待混合物充满模具时，冷却模具MB到常温，打开模具，取出已经充满均匀分布真空泡的保温板。
所用材料与第三、四种方法相同，差别仅在于加温方式不同。与第五种方法的差别是，不是高温固化，而是降温固化。
制作真空泡保温板的特别加温方式是微波加温。制作真空泡保温板的任何一种方法都必须对模具中材料加温。由于已经形成的真空泡对热传导的阻碍作用，传统热传导加热方法不能使得材料各部分同时达到预定温度，各部分固化及气泡大小差别较大。为此，有必要对模具中的物质用所需要功率的微波进行均匀加热。这样，模具中材料各部分能够同时达到预定温度，保证效果。
制作真空泡保温板模具的特别结构是：在模具MB的底部安装有N个能输入温度为的 A物质蒸汽的进气管GBn，n＝1，2...N，GBn能插入B物质的内部，在MB的底部、GBn开口旁边有单向开闭门DBn，在GBn撤出时，DBn自动闭合，DBn只允许流体进入MB内，而不能流出， GBn与容器MG的出气管相通；模具壁开设搅拌棒Pl能够自由地推入和拉出的小孔，Pl推入后，能搅拌MB内的物质B，Pl拉出时，其头部恰好落在小孔的凹处，使得容器MB壁依然平整，且使得MB内流体不能流出；除了DBn和Pl的开口，模具其余部分是密闭的；在容器MB的内部每个面上都贴好一层薄膜，薄膜上涂好并固化好B物质薄层；模具的容积是可变的；物质A蒸汽进入容器后，容器内部压力将增大，容器的容积将随进入的物质A蒸汽体积大小而正比地增加，从而容器内部压力不增加；一种实现方式是，用一个压力感受器能测量到模具内的压力，容积自动控制装置根据此信息控制模具的容积与形状；对于平板形保温板，模具容器上的盖板能够自由活动，当温度为的A物质蒸汽进入容器后，上盖板由于蒸汽压力而自动升高，从而容器容积增大。
7.第七种方法是，物质A蒸汽能够用常温时为液体的高温蒸汽代替，也能够用常温时为气体的高温气体代替，这里所说的的高温就是温度j＝1、2、3、4，就是以上所述与选取的物质Bj相应的特定温度；当用常温时为气体的高温气体代替A物质蒸汽时，得到的是常温时为低气压的低压气泡保温板。
用常温时为固态的物质作为物质A是有利于提高真空泡的真空度。但是，为了满足兼顾其它方面的要求，用常温时为气体或液体的材料作为物质A，也是可行的。
8.第八种方法是，选取制作玻璃的原料玻璃粉作为物质B3、B4，选取高温气体代替A物质的蒸汽，按权利要求3、4中的一种方法制作真空泡保温板，就得到了常温时的低气压透明玻璃；选取常温时为液体的高温蒸汽代替物质A蒸汽，这种液体常温时能随光的强度与频率，随温度改变颜色，那么就得到了可变色的低气压玻璃；这种液体常温时透明，就得到透明玻璃；用常温时能随光的强度与频率，随温度而变色的物质A也能得到变色的低气压玻璃；用金属作为物质B3、B4，按权利要求3、4、9中的一种方法制作真空泡保温板，就得到有真空泡的金属板。
附图说明
图1是物质A加热容器MA剖面示意图。图中1是物质A的容器；2是物质 A蒸汽出气管GA；3是加热装置。
图2是气体加热容器MG剖面示意图。图中4是加热容器；5是物质A蒸汽出气管 6是容器MG的加热装置。
图3是模具MB剖面示意图。图中7是物质B的容器；8是物质A蒸汽进气管GBn；9 是GBn进气管口处的单向关闭门DBn；10是可以推进或拉出的物质B的搅拌器；11是可活动的盖板；12是模具MB内部压力探测头；13是根据MB内部压力控制盖板位置的操作杆；14 是容器MB的加热装置。
具体实施方式
取第一种物质A为无水乙酸，即冰醋酸，含水分2％，冰醋酸熔点是 16.6℃，沸点是117.9℃，比重是1.05。取第二种物质A为山梨醇，其熔点为92℃、沸点105℃，混入少量水。取物质B为固化温度在160-180℃的单组分聚氨酯胶。
将冰醋酸(或混入少量水的山梨醇)300g填装到一个带有出气管GA的能加热的容器MA中。GA连通到气体加热器MG，MG安装有出气管连通到盛装B物质的容器MB。
这个盛装B物质、即单组分聚氨酯胶的容器MB的容积为300×300×30mm3，MB的四壁和底部是铁制作的，底部均匀开设有9个直径为4mm的圆孔，每个圆孔插入一个外直径为4mm、孔壁厚0.5mm、与出气管连通的进气管GBn，n＝1，2...9，这些进气管插入容器内部1mm，并能够自由地插入与拔出，圆孔旁边安装有单向薄片状隔板，此隔板使得流体只能流入容器MB，而不能流出。容器MB的上盖板的体积为300×300×10mm3、重量为1000g，盖板是透明的，盖板的下面安装有压力检测的探头，盖板的位置由与压力测量仪连接的控制装置控制。在MB侧壁上开设有直径2mm小圆孔，搅拌棒能够自由地插入与拔出、并对MB内的聚氨酯搅拌。在容器MB的内部每个面上都贴好一层薄膜，薄膜上涂好并已经固化的B物质薄层，即单组分聚氨酯胶薄层。容器MB底板的下面安装有加热与恒温装置。
将300g聚氨酯胶加入到容器MB中，刮平，盖上盖板，并使得盖板的底面恰好紧贴在聚氨酯胶面上；加温聚氨酯胶到157℃。与此同时，加热容器MA，使其中冰醋酸(或混入少量水的山梨醇)沸腾，再对气体加热容器MG加热，使得流过MG的冰醋酸(或混入少量水的山梨醇)气体升温到157℃；插好MB的9个进气管，将冰醋酸(或混入少量水的山梨醇)气体喷入到容器MB内的聚氨酯胶中，同时用MB侧壁上的搅拌器搅动聚氨酯。MB的盖板由于冰醋酸(或混入少量水的山梨醇)气体喷入而升高，使得MB容积增大。当MB容积高度已经达到设计要求的15mm、且通过透明的盖板观测到MB内气泡均匀分布时，将MB加温到169℃、并恒温40分钟，使得聚氨酯完全固化，然后自然冷却到常温。由于在169℃，冰醋酸(或混入少量水的山梨醇)是气态时聚氨酯完全固化，所以气泡形成并保持。降到常温以后，冰醋酸处于液态(16.6℃以上)或固态(或山梨醇处于固态)，体积已经显著减小，因此真空泡形成(含有少量气体)。开启MB，取出内部已充满气泡的聚氨酯保温板。
Claims (10)
1.真空泡保温板及其制作新方法，其特征是，取沸点为TA的物质A，和固化温度为TB1，TB1＞TA，的胶体物质B1，当温度低于TB1时，物质B1是胶体状态，当温度高于TB1时，物质B1固化；所用主要装置是，一个安装有出气管GA、能盛装物质A的可加热的容器MA，GA连通到气体加热器MG，MG安装有出气管一个按需要形状制作、可加温到的模具MB，TB1 max是固化物质B1所允许的最高温度；一个能对MB内物质进行搅拌、并能自由地插入MB与拔出的搅拌棒P；
在MB内填充有所需数量的胶体物质B1，将物质A在容器G内加热至沸腾，这些A蒸汽经过MG时再次被加热到与此同时，将MB内胶体B1加热到然后将温度为的A蒸汽通过出气管喷送到模具MB内胶体B1的内部；A蒸汽将模具MB的胶体物质B1吹成许多气泡，开动搅动棒P将这些胶体B1大气泡切割为很多均匀小气泡，在气泡均匀充满容器MB后，停止喷送物质A蒸汽；然后对模具MB加热到并使其处于恒温状态中，拔出搅拌棒，在恒温一段时间Δt、待胶体B1完全固化后，降温到常温，打开模具，取出已经充满均匀分布真空泡的保温板。
2.权利要求1所述的真空泡保温板及其制作新方法，其特征是，代替B1，取固化温度为TB2，TB2＞TA，的胶体物质B2，B2与B1的主要差别在于，温度为的A物质蒸汽能够在空气中将B2吹成气泡；用容器MG出气管喷出温度为的物质A蒸汽向模具MB内吹入胶体B2的气泡，直到这些气泡充满模具MB为止；在这个过程中，开动搅拌棒P将这些胶体B2大气泡切割为很多均匀小气泡，并使模具MB处于恒温的状态中，拔出搅拌棒；在恒温一段时间、待胶体B2完全固化后，降温到常温，打开模具，取出已经充满均匀分布真空泡的保温板。
3.权利要求1所述的真空泡保温板及其制作新方法，其特征是，代替B1，取熔点为TB3，TB3＞TA，的物质B3，当温度低于TB3时，物质B3凝固为固态，当温度高于TB3时，物质B3处于熔融状态；将模具MB加热至温度使MB内的物质B3熔融，将物质A在容器MA内加热至沸腾，这些A蒸汽经过MG时再次被加热到然后将温度为的A蒸汽通过出气管喷送到模具MB内熔融态B3的内部；A蒸汽将在模具MB的熔融态B3吹成许多气泡，开动搅动棒P将这些B3大蒸汽泡切割为很多均匀小气泡，在气泡均匀充满容器MB后，停止喷送物质A蒸汽；这个过程中，一直使模具MB处于恒温状态中；然后，拔出搅拌棒，冷却模具MB到常温，打开模具，取出已经充满均匀分布真空泡的保温板。
4.权利要求1、3所述的真空泡保温板及其制作新方法，其特征是，代替物质B3，取熔点为TB4，TB4＞TA，的物质B4，当温度低于TB4时，物质B4凝固为固态，当温度高于TB4时，物质B4处于熔融状态；B4与B3的主要差别在于，温度为的A物质蒸汽能够在空气中将B4吹成气泡；经过容器MG出气管喷出温度为的A蒸汽向模具MB内吹入处于熔融状态B4的气泡，直到这些气泡充满模具MB为止；开动搅拌棒P，将这些B4大蒸汽泡切割为很多均匀小气泡；在这个过程中，一直使模具MB处于恒温态中，然后，拔出搅拌棒，冷却模具MB到常温，打开模具，取出已经充满均匀分布真空泡的保温板。
5.权利要求1、2所述的真空泡保温板及其制作新方法，其特征是，将A物质与物质Bi，i＝1、2，中的任一种物质按比例、混合均匀，一起填入一种转动挤压装置中；对这个转动挤压装置加温到模具加温到与Bi对应的特定温度挤压装置挤压其中物质的压力越大，被挤压的物质温度越高，调整挤压装置压力，使得其中A和Bi混合物在出口处的温度达到将这混合物直接挤压到模具中，待混合物充满模具时，恒温一段时间、待胶体Bi完全固化后，冷却模具M到常温，打开模具，取出已经充满均匀分布真空泡的保温板。
6.权利要求1、3、4所述的真空泡保温板及其制作新方法，其特征是，将A物质与Bk，k＝3、4，中的一种物质按比例、混合均匀，一起填入一种转动挤压装置中；对这个转动挤压装置加温到模具加温到与Bk对应的特定温度调整挤压装置压力，使得其中A与Bk混合物在出口处的温度达到将混合物直接挤压到模具中，待混合物充满模具时，冷却模具MB到常温，打开模具，取出已经充满均匀分布真空泡的保温板。
7.权利要求1、2、3、4、5、6中所述的真空泡保温板及其制作新方法，其特征是，对模具中的物质用所需要功率的微波进行均匀加热。
8.权利要求1所述的真空泡保温板及其制作新方法，其特征是，其中模具的结构是：在模具MB的底部安装有N个能输入温度为的A物质蒸汽的进气管GBn，n＝1，2…N，GBn能插入B物质的内部，在MB的底部、GBn开口旁边有单向开闭门DBn，在GBn撤出时，DBn自动闭合，DBn只允许流体进入MB内，而不能流出，GBn与容器MG的出气管相通；模具壁开设搅拌棒Pl能够自由地推入和拉出的小孔，Pl推入后，能搅拌MB内的物质B，Pl拉出时，其头部恰好落在小孔的凹处，使得容器MB壁依然平整，且使得MB内流体不能流出；除了DBn和Pl的开口，模具其余部分是密闭的；在容器MB的内部每个面上都贴好一层薄膜，薄膜上涂好并固化好B物质薄层；模具的容积是可变的；物质A蒸汽进入容器后，容器内部压力将增大，容器的容积将随进入的物质A蒸汽体积大小而正比地增加，从而容器内部压力不增加；一种实现方式是，用一个压力感受器能测量到模具内的压力，容积自动控制装置根据此信息控制模具的容积与形状；对于平板形保温板，模具容器上的盖板能够自由活动，当温度为的A物质蒸汽进入容器后，上盖板由于蒸汽压力而自动升高，从而容器容积增大。
9.权利要求1所述的真空泡保温板及其制作新方法，其特征是，物质A蒸汽能够用常温时为液体的高温蒸汽代替，也能够用常温时为气体的高温气体代替，这里所说的的高温就是温度就是以上所述与选取的物质Bj相应的特定温度；当用常温时为气体的高温气体代替A物质蒸汽时，得到的是常温时为低气压的低压气泡保温板。
10.权利要求1、3、4、9所述的真空泡保温板及其制作新方法，其特征是，选取制作玻璃的原料玻璃粉作为物质B3、B4，选取高温气体代替A物质的蒸汽，按权利要求3、4中的一种方法制作真空泡保温板，就得到了常温时的低气压透明玻璃；选取常温时为液体的高温蒸汽代替物质A蒸汽，这种液体常温时能随光的强度与频率，随温度改变颜色，那么就得到了可变色的低气压玻璃；这种液体常温时透明，就得到透明玻璃；用常温时能随光的强度与频率，随温度而变色的物质A也能得到变色的低气压玻璃；用金属作为物质B3、B4，按权利要求3、4、9中的一种方法制作真空泡保温板，就得到有真空泡的金属板。
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Cited By (2)
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| CN112973196A (zh) * | 2021-03-15 | 2021-06-18 | 江苏大航有能输配电有限公司 | 利用压强差和液体内含气体产生的气动力进行高粘度液体真空脱泡的方法 |
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- 2019-07-17 CN CN201910668973.5A patent/CN110439133A/zh active Pending
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