CN1131695C - 合成树脂隔热器皿与合成树脂隔热盖 - Google Patents

合成树脂隔热器皿与合成树脂隔热盖 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种合成树脂隔热器皿(1)与合成树脂隔热盖(21)。合成树脂隔热器皿(1)具有隔热层(4)，将比空气的导热性能低的低导热性能气体密封在双层壁合成树脂器皿的内器皿(3)与外器皿(2)之间，以形成隔热层(4)，所述内器皿(3)和外器皿(2)由聚萘-2，6-二甲酸乙二酯或聚酮制成，以及内器皿(3)和外器皿(2)的壁的厚度是15至3.5mm。所述内器皿(3)和外器皿(2)由液晶聚酯制成，以及内器皿(3)和外器皿(2)的壁的厚度是1.0至2.5mm。同样，合成树脂隔热盖(21)具有隔热层(24)，该隔热层(24)形成在合成树脂下盖体(22)与上盖体(23)之间的空间中。合成树脂器皿(1)和合成树脂盖(21)只能由同一类型树脂制成，并且它们易于制造，保温性能好，保温时间长。

Description

合成树脂隔热器皿与合成树脂隔热盖
技术领域
本发明涉及用于热水瓶、冷冻盒、冰盒、绝缘杯、保温餐盒等的隔热器皿与隔热盖，尤其涉及具有隔热层的合成树脂隔热器皿与合成树脂隔热盖，该隔热层是将低导热性能的气体密封在双层合成树脂壁结构之间而形成。
本发明基于日本专利申请号为平10-70867的基础上，这里参考了它的内容。
背景技术
一般对于用于热水瓶、保温餐盒、绝缘杯等的隔热器皿，在合成树脂隔热器皿的加工和发展方面提出了改进，即使其具有较轻的重量、容易成型并且造价低。对于合成树脂隔热器皿，其构成之一为：将合成树脂内器皿放入合成树脂外器皿内部，该外器皿比内器皿略大，形状与内器皿大致相同。内外器皿之间有间距，连接开口的各自边缘以成整体，从而形成双层壁器皿，向间隔中注入氪、氙和氩中的一种低导热性能的气体，以形成隔热层。
在向内外器皿之间注入了气体的隔热器皿中，为了保持其隔热性能，重要的是使其具有阻隔气体的保护层，以使密封气体不会从隔热层渗透过器皿壁，尤其有必要采用较高阻隔气体性能的合成树脂，或者作为不同的实施例，可将金属板层放在内外器皿之间的侧边上。
下面是这种普通类型的合成树脂隔热器皿的实施例。
隔热合成树脂器皿和其制造方法，具有阻隔气体性能的合成树脂的内表面是防热水的，这些在日本专利申请平8-282742、平10-164和平9-24978中已公开。
日本专利申请平8-282742公开了一种双层壁结构的隔热合成树脂器皿，其中合成树脂内器皿放在合成树脂外器皿中，从而形成有间隔空间，连接内外器皿的各自开口使其成为整体，同时在内外器皿之间形成隔热层。除了内外器皿之间的连接部分之外，在内器皿的外表面与外器皿的内表面放置金属板层，连接内外器皿的开口以形成整体，将低导热性能的气体密封在内外器皿之间。
在普通的隔热合成树脂器皿中，金属板层用于阻隔气体。但是当形成金属层时，因为金属板放在接合部分上有可能接合得不好，这需要严格的控制以不让金属板形成在内外开口的接合部分上。为了达到该目的，有必要遮盖住不形成金属板的部分。对于遮盖需要有较高的精确度。因为金属板必须以该种方式形成在内器皿的外表面和外器皿的内表面，还因为需要有较高的遮盖精确度，所以存有增加造价的问题。
另外，在日本专利申请平10-164公开了下述方法：用合成树脂形成内壁和外壁，该树脂具有阻隔气体的性能，连接内外壁使其成为整体，由此制成内层腔体。随后，从灌气孔向内层腔体中注入比空气的导热性能低的低导热性能气体，密封该灌气孔，从而制成隔热内层腔体。分别形成合成树脂内外器皿，该内外器皿具有保温和防化学腐蚀的特征，将密封有气体的内层腔体插入内外器皿之间，连接内外器皿使其成整体。
该文献所公开的隔热器皿包括四部分结构：内壁和外壁形成为内层腔体，内器皿和外器皿，其它部分。另外二步接合(熔接)是必要的，其中先连接内壁和外壁，再连接内器皿和外器皿。存在的问题是步骤繁杂。
另外，为了将内层腔体插入外器皿和内器皿之间的空间内，有必要对尺寸进行精确的控制。例如，如果内层腔体的尺寸小于间距尺寸，内层腔体会在间距中移动，从而产生很大的声音。反之，当内层腔体尺寸大于间距尺寸时，它不能密封在间距中，就不能连接内外器皿以形成整体。
另外，日本专利申请平9-24978公开了用所谓的多色模压机形成的隔热合成树脂器皿的方法。该模压法为将具有阻隔气体性能和抗热水的合成树脂注入模中，由多色模压机形成内器皿和外器皿，在其中覆盖有两层合成树脂并使其成为整体，由此面对间隔空间的合成树脂具有阻隔气体的性能，而面对空气的合成树脂具有保温和抗化学腐蚀的性能。随后，连接内器皿和外器皿使其成为整体，将低导热性能的气体密封在内外器皿之间。
在此方法中，可能需立刻进行模压，但当在多色模压机中成型时，有一个问题是与树脂层数相等的连续注入和冷却步骤是必须的，并且完成过程需很长时间。另外，金属模的结构很复杂，由此造价也很高。而且多色模压机本身的造价很高，从而整体造价也很高。
发明内容
如上所述，本发明的目的为提供一种隔热合成树脂器皿，它具有由一种类型树脂制成的内外器皿，并且易于制造，具有较高的隔热性能，可长时间保温。
本发明提出一种合成树脂隔热器皿，其中将比空气的导热性能低的低导热性能气体密封在双层壁合成树脂器皿的内器皿与外器皿之间，以形成隔热层，其特征在于，所述内器皿和外器皿由聚萘-2，6-二甲酸乙二酯制成，以及内器皿和外器皿的壁的厚度是1.5至3.5mm。
本发明提出一种合成树脂隔热器皿，其中将比空气的导热性能低的低导热性能气体密封在双层壁合成树脂器皿的内器皿与外器皿之间，以形成隔热层，其特征在于，所述内器皿和外器皿由液晶聚酯制成，以及内器皿和外器皿的壁的厚度是1.0至2.5mm。
本发明提出一种合成树脂隔热器皿，其中将比空气的导热性能低的低导热性能气体密封在双层壁合成树脂器皿的内器皿与外器皿之间，以形成隔热层，其特征在于，所述内器皿和外器皿由聚酮制成，以及内器皿和外器皿的壁的厚度是1.0至3.5mm。
其中所述聚萘-2，6-二甲酸乙二酯或液晶聚酯(LCP)或聚酮的气体渗透性能为300(cc·mm)/m2/24hr/atm或更少。
本发明提出一种合成树脂隔热盖，其中将比空气的导热性能低的低导热性能气体密封在双层壁合成树脂盖的下盖体与上盖体之间，以形成隔热层，其特征在于，所述盖体和上盖体由聚萘-2，6-二甲酸乙二酯制成，以及盖体和上盖体的壁的厚度是1.5至3.5mm。
本发明提出一种合成树脂隔热盖，其中将比空气的导热性能低的低导热性能气体密封在双层壁合成树脂盖的下盖体与上盖体之间，以形成隔热层，其特征在于，所述盖体和上盖体由液晶聚酯制成，以及盖体和上盖体的壁的厚度是1.0至2.5mm。
本发明提出一种合成树脂隔热盖，其中将比空气的导热性能低的低导热性能气体密封在双层壁合成树脂盖的下盖体与上盖体之间，以形成隔热层，其特征在于，所述盖体和上盖体由聚酮制成，以及盖体和上盖体的壁的厚度是1.0至3.5mm。
其中所述聚萘-2，6-二甲酸乙二酯或液晶聚酯(LCP)或聚酮的气体渗透性能为300(cc·mm)/m2/24hr/atm或更少。
在合成树脂隔热器皿与合成树脂隔热盖中，将低导热性能的气体注入其中以形成隔热层，在焊接内外器皿或上下盖体的过程中，本发明不需任何特殊的预热就可简单合意地进行操作，因为器皿和盖由下列至少一种合成树脂制成：聚酯，芬芳聚胺，聚酮，聚偏氟乙烯，丙烯腈树脂和环烯树脂。另外，密封在间隔中的气体的气密性很高。由此保温性能可以保持很长时间。
另外，这些合成树脂可以解决蒸锅，冷却盒和大凉杯等的散味问题，因为合成树脂的吸收性能低而抗化学腐蚀性能高。
还可以将隔热器皿的壁做得很薄，并且重量轻，此外增加了有效体积比(内体积与器皿外层尺寸的比值)。
附图说明
图1为本发明的合成树脂隔热器皿与合成树脂隔热盖的横截面图；
图2为根据本发明的第一实施例对保温性能测试的结果示意图；
图3为根据本发明的第二实施例对保温性能测试的结果示意图；
图4为根据本发明的第三实施例对保温性能测试的结果示意图。
具体实施方式
本发明的合成树脂隔热器皿(以下称“隔热器皿”)和合成树脂隔热盖(以下称“隔热盖”)形成有隔热层，这通过，在双层合成树脂壁结构(双壁器皿和双壁盖)的空间内将低于空气的导热性能的低导热气体密封起来，下列一组材料中至少一种可作为双壁结构中的合成树脂：聚酯，芬芳聚胺，聚酮，丙烯腈树脂，环烯树脂。
本发明所用的低导热性气体至少为下列气体中的一种：氙，氪和氩。
本发明所用的树脂最好为具有良好的隔热、防水(防湿气浸透)性能和良好的机械强度的合成树脂。典型的合成树脂为根据标准JIS Z 0280，在40℃和相对湿度为90％的环境下，其湿气浸透性为50g/m2/24hr，其弹性模数(ASTM D 790)为10000kg/cm2或更大，并且/或者其Izod冲击强度(有凹口的)(ASTM D 256)为20J/m或更大。另外，合成树脂的材料最好为具有优良气体阻隔的合成树脂，尤其膜的气体渗透性能(ASTM D 1434-58)为300(cc·mm)/m2/24hr/atm(气体：O2，N2，CO2)或更少，最好为50或更少。
本发明所用的树脂材料为：聚酯，芬芳聚酯，如聚对苯二甲酸乙酯或聚萘-2，6-二甲酸乙二酯，聚丁烯-2，6-二甲酸乙二酯，液晶聚酯(LCP)等。
另外还包括芬芳聚胺，聚胺和无定形尼龙。
另外还包括聚酮，芬芳聚酮，脂族聚酮等。
另外还包括丙烯腈树脂，聚丙烯腈，聚甲-丙烯醚等。
另外还包括环烯聚合体和环己二烯。
除了单独采用这些树脂以外，还可将易混合的树脂掺在合金树脂中使用。
甚至在焊接内外器皿和上下盖体时，不需对这些合成树脂进行特殊的预热，就可简单满意地操作。另外，保持密封在空间中的气体的气密性的性能是很高的，由此可以进行长时间的保温。
甚至将其用于蒸锅、冷却盒和大凉杯时，因为这些树脂具有较低的吸收性能和抗化学腐蚀性能，它们可大大减少散味的问题。
另外，除了增加有效体积比(内体积与外层尺寸的比值)之外，还可以将隔热器皿的壁做得薄，这样具有很轻的重量。
下面将参照附图描述本发明隔热器皿和隔热盖的实施例。图1示出了隔热餐具，它包括作为本发明实施例的隔热器皿和隔热盖。
将合成树脂内器皿3留有间隔地放入合成树脂外器皿2中，用振动焊接和螺旋焊接法将外器皿边缘9与内器皿边缘10连接在一起，从而形成隔热器皿1，在内器皿3和外器皿2之间灌入至少下列一组低导热性能气体中的一种以形成隔热层4：氙、氪和氩。在外器皿2底的中部形成有一腔8，在腔8的中央钻有一通向隔热层4的开孔6。在腔8中，插入包含与外器皿2树脂相同的密封板7。该密封板7由胶、如腈丙烯酸酯胶气密地固定在腔8的底面上。
在内器皿10的外表面安装有金属板，包括铜箔，铝箔等以防止辐射。
另外还可用合成树脂膜代替金属箔5，该树脂膜具有较高的红外反射率，并且涂有混合有陶瓷反射粉末的涂层，由此该器皿具有某种程度的抗辐射作用，同时若不采用金属箔，还可将隔热器皿1直接放进微波炉进行微波加热。
隔热器皿1的原材料从上述每一类合成树脂中选择，通过注模而形成外器皿2和内器皿3，将金属箔5固定在内器皿3的外表面之后，用外器皿2将内器皿3围起来，采用螺旋焊接法或振动焊接法等焊接各自边缘9，10，从而形成双壁器皿。随后从外器皿2底部的开孔6中排出器皿之间的空气，再灌入低导热性能的气体直至与大气压平衡。在外器皿2的腔8上涂腈丙烯酸酯胶，插入另外制作的密封板并将其铆固，随后密封开孔6。
隔热盖21具有与上述隔热器皿1相同的结构，并经相同的制作过程制造。即从上述合成树脂中选择树脂作为原材料，通过注模形成下盖体22和上盖体23，将金属箔25固定在下盖体22的上表面，组装下盖体22和上盖体23，用螺旋焊接法或振动焊接法等焊接各自的边缘以形成双层壁的盖。随后从上盖体23顶端的开孔26中排出空气，再灌入低导热性能的气体直至与大气压平衡。随后在上盖体23的腔28上涂腈丙烯酸酯胶，插入另外制作的密封板27并将其铆固，密封开孔26。
用每一种合成树脂制成图1中的隔热器皿1和隔热盖21，性能测试的结果如下。
例1
用聚萘-2，6-二甲酸乙二酯(Mitsubishi Chemical，Inc.，：NC 900 Z)，一种芬芳聚酯制作隔热器皿1。内器皿3和外器皿2的厚度在0.5-5.0mm之间，由聚萘-2，6-二甲酸乙二酯制成的隔热器皿1，其内外器皿的厚度不同。用氪作为密封气体。
使用这些隔热器皿两年，研究保温性能随时间的变化。图2示出了结果。为了确定隔热器皿的保温性能，将其放在20℃的恒温室中1小时，在其中放入95℃±1℃的热水，盖上隔热盖，将它们放在恒温室中1小时之后测量水温。
从图2中可清晰地看到，当壁很薄时，经过一段时间后其保温性能会降低，但是当壁厚超过某一厚度时，保温性能就不会降低，由此可知良好的保温性能是可以维持的。但是如果壁过厚，尽管可以防止保温性能的降低，但增加了热量经开孔处连接部位的热损失量，因为树脂的热容量增加而原始热保温性能降低。
另外，在测试热保温性能的过程中，在隔热合成树脂器皿中倒入热水隔一段时间，使其内器皿无潮气。如果使用后再将其放入80℃的烘干机中20分钟，它几乎没有变形，并可能保持很恰当的形状。
从上可知，为了在初始阶段后的长时间中保持隔热器皿较高的保温性能，可将其厚度设计成1.5mm或更大。另外，如果考虑碗状隔热器皿的使用环境，将其厚度设计成1.5-3.5mm是最实际的。当采用其它形状的隔热器皿时，最好依使用环境而确定它的厚度。
例2
用LCP(Sumitomo Chemical，Inc.，：Sumika Super E6806-WO2)制成隔热器皿1，该LCP是一种液晶聚酯。内器皿3和外器皿2的厚度在0.5-3.0mm之间，它们的间距为0.5mm，该由LCP制成的隔热器皿1其内外器皿的厚度不同。用氪作为密封气体。
使用这些隔热器皿两年，研究其保温性能随时间的变化。图3示出了结果。为了确定隔热器皿的保温性能，与例1相同，将其放在20℃的恒温室中1小时，在其中放入95℃±1℃的热水，盖上隔热盖，将它们放在恒温室中1小时之后测量水温。
从图3中可清晰地看到，与图2相同，为了使采用LCP作为侧壁的合成树脂隔热器皿保温，需使其具有恰当的厚度。
另外，在测试热保温性能的过程中，在隔热合成树脂器皿中倒入热水隔一段时间，使其内器皿无潮气。如果使用后再将其放入80℃的烘干机中20分钟，它几乎没有变形，并可能保持很恰当的形状。
从上可知，为了在初始阶段后的长时间中保持隔热器皿较高的保温性能，可将其厚度设计成0.5mm或更大。另外，如果考虑碗状隔热器皿的使用环境，将其厚度设计成1.0-2.5mm是最实际的。当采用其它形状的隔热器皿时，最好依使用环境而确定它的厚度。
例3
用脂族聚酮(Shell Japan，Inc.，：Carilon)制成隔热器皿1，该脂族聚酮是一种脂肪族的聚酮。内器皿3和外器皿2的厚度在1.0-2.5mm之间，该由脂族聚酮制成的隔热器皿1其内外器皿的厚度不同。用氪作为密封气体。
使用这些隔热器皿两年，研究其保温性能随时间的变化。图4示出了结果。为了确定隔热器皿的保温性能，与例1和2相同，将其放在20℃的恒温室中1小时，在其中放入95℃±1℃的热水，盖上隔热盖，将它们放在恒温室中1小时之后测量水温。
从图4中可清晰地看到，与图2和3相同，为了使采用聚酮作为侧壁的合成树脂隔热器皿保温，需使其具有恰当的厚度。
另外，在测试热保温性能的过程中，在隔热合成树脂器皿中倒入热水隔一段时间，使其内器皿无潮气。如果使用后再将其放入80℃的烘干机中20分钟，它几乎没有变形，并可能保持很恰当的形状。
从上可知，为了在初始阶段后的长时间中保持隔热器皿较高的保温性能，可将其厚度设计成1.0mm或更大。另外，如果考虑碗状隔热器皿的使用环境，将其厚度设计成1.0-3.5mm是最实际的。当采用其它形状的隔热器皿时，最好依使用环境而确定它的厚度。
例4
用环烯树脂(Mitsui Chemical，Inc.，：APEL)制成隔热器皿1。内器皿3和外器皿2的厚度在1.0-4.0mm之间，它们的间距为1.0mm，该由环烯树脂制成的隔热器皿1其内外器皿的厚度不同。用氙作为密封气体。
使用这些隔热器皿一段时间，研究其保温性能随时间的变化。为了确定隔热器皿的保温性能，将其放在20℃的恒温室中1小时，在其中放入95℃±1℃的热水，盖上隔热盖，将它们放在恒温室中1小时之后测量水温。
结果与图2-4相同，为了使采用环烯树脂作为侧壁的合成树脂隔热器皿保温，需使其具有恰当的厚度。
另外，在测试热保温性能的过程中，在隔热合成树脂器皿中倒入热水隔一段时间，使其内器皿无潮气。如果使用后再将其放入80℃的烘干机中20分钟，它几乎没有变形，并可能保持很恰当的形状。
从上可知，为了在初始阶段后的长时间中保持隔热器皿较高的保温性能，可将其厚度设计成2.0mm或更大。另外，如果考虑碗状隔热器皿的使用环境，将其厚度设计成2.0-4.0mm是最实际的。当采用其它形状的隔热器皿时，最好依使用环境而确定它的厚度。

Claims (12)

1.一种合成树脂隔热器皿(1)，其中将比空气的导热性能低的低导热性能气体密封在双层壁合成树脂器皿的内器皿(3)与外器皿(2)之间，以形成隔热层(4)，其特征在于，
所述内器皿(3)和外器皿(2)由聚萘-2，6-二甲酸乙二酯制成，以及内器皿(3)和外器皿(2)的壁的厚度是1.5至3.5mm。
2.根据权利要求1的合成树脂隔热器皿，其中所述聚萘-2，6-二甲酸乙二酯的气体渗透性能为300(cc·mm)/m2/24hr/atm或更少。
3.一种合成树脂隔热器皿(1)，其中将比空气的导热性能低的低导热性能气体密封在双层壁合成树脂器皿的内器皿(3)与外器皿(2)之间，以形成隔热层(4)，其特征在于，
所述内器皿(3)和外器皿(2)由液晶聚酯制成，以及内器皿(3)和外器皿(2)的壁的厚度是1.0至2.5mm。
4.根据权利要求3的合成树脂隔热器皿，其中所述液晶聚酯(LCP)的气体渗透性能为300(cc·mm)/m2/24hr/atm或更少。
5.一种合成树脂隔热器皿(1)，其中将比空气的导热性能低的低导热性能气体密封在双层壁合成树脂器皿的内器皿(3)与外器皿(2)之间，以形成隔热层(4)，其特征在于，
所述内器皿(3)和外器皿(2)由聚酮制成，以及内器皿(3)和外器皿(2)的壁的厚度是1.0至3.5mm。
6.根据权利要求5的合成树脂隔热器皿，其中所述聚酮的气体渗透性能为300(cc·mm)/m2/24hr/atm或更少。
7.一种合成树脂隔热盖(21)，其中将比空气的导热性能低的低导热性能气体密封在双层壁合成树脂盖的下盖体(22)与上盖体(23)之间，以形成隔热层(24)，其特征在于，
所述盖体(22)和上盖体(23)由聚萘-2，6-二甲酸乙二酯制成，以及盖体(22)和上盖体(23)的壁的厚度是1.5至3.5mm。
8.根据权利要求7的合成树脂隔热器皿，其中所述聚萘-2，6-二甲酸乙二酯的气体渗透性能为300(cc·mm)/m2/24hr/atm或更少。
9.一种合成树脂隔热盖(21)，其中将比空气的导热性能低的低导热性能气体密封在双层壁合成树脂盖的下盖体(22)与上盖体(23)之间，以形成隔热层(24)，其特征在于，
所述盖体(22)和上盖体(23)由液晶聚酯制成，以及盖体(22)和上盖体(23)的壁的厚度是1.0至2.5mm。
10.根据权利要求9的合成树脂隔热器皿，其中所述液晶聚酯(LCP)的气体渗透性能为300(cc·mm)/m2/24hr/atm或更少。
11.一种合成树脂隔热盖(21)，其中将比空气的导热性能低的低导热性能气体密封在双层壁合成树脂盖的下盖体(22)与上盖体(23)之间，以形成隔热层(24)，其特征在于，
所述盖体(22)和上盖体(23)由聚酮制成，以及盖体(22)和上盖体(23)的壁的厚度是1.0至3.5mm。
12.根据权利要求11的合成树脂隔热器皿，其中所述聚酮的气体渗透性能为300(cc·mm)/m2/24hr/atm或更少。
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