CN205718176U - 填充有相变物质的薄膜及隔热面板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种填充有相变物质的薄膜及隔热面板，该填充有相变物质的薄膜包括以复数凸部与凹部为特征的凹凸结构薄膜；填充在上述凸部内的填充材；为防止填充材脱离而贴于上述凹部下部的基材层；填充于上述凹部内部的相变物质；以及为防止相变物质向外部脱离而贴于凸部上部的保护层，上述隔热面板包括填充有相变物质的薄膜和贴于上述基材层下面的隔热层。本实用新型的填充有相变物质的薄膜通过向凹部填充填充材能够预防填充薄膜的凹凸结构所具有的结构上的脆弱性。
Description
技术领域
本实用新型涉及填充有相变物质(PCM)的薄膜及隔热面板，具体涉及在凹凸结构的凸部与凹部的内部填充填充材和相变物质，从而能够很好地维持形态及防止相变物质向外部脱离，还涉及粘贴有隔热层而能够不受外界温度影响，高效利用室内能量的隔热面板。
背景技术
近年来，由于臭氧层的破坏、CO2排放导致的地球温暖化、其他各种环境污染物排放导致的自然环境的破坏等环境问题成为全世界共同面对的头号课题。随之，CO2等温室气体的排放规制所带动的环境规制，贸易壁垒的强化等全世界范围的技术及政策开发也在推进。
作为上述开发中的一环节，为有效利用能量，热能的储存、转化、传递及应用技术的开发正在活跃地进行。这些技术中有利用化学物质来储存能量的化学储藏方法，还有在不存在能量形态变化的前提下利用显热及潜热储存热能的方法。
为使能量效率最大化，正在进行使用具有高热容量的新导热媒介的研究，特别是研究一种利用相变物质的潜热储热方法。
另外，相变物质(Phase Change Material,PCM)指的是，在特定的温度下，无温度变化地从固体转变为液体或者从液体转变为气体或者向相反方向进行相变，随此吸收或排放大量的热能的物质。将填充有上述的相变物质的面板使用于建筑物墙体、天花板、地板等，利用借助相变物质的潜热来吸收室内热能变化的储热功能，可以缓解室内温度的急速变化，以此可以实现建筑物的节能。
利用上述潜热的热能储存方法即、潜热储热法，能在单位体积或者单位重量储存大量的热能。
然而，利用潜热的储热方法中，相变物质的熔融温度大约为-10℃至80℃，并且随温度变化相变物质转为液态流出，因此存在无法加工成形而在实际生活中使用的问题。
因此，将相变物质使用于建筑物时需要稳定其形态。那是因为存在相变物质相变为液态而发生泄漏及形态变形的隐患。为防止相变物质的泄漏而稳定其形态的方法有:在石膏板(gypsum board)等材料上含浸、混合或者胶囊化相变物质，或者与高密度聚乙烯(high density poly ethylene,HDPE)等物质混合，制作形态稳定的相变物质的方法。
为解决上述问题，目前是将相变物质做成胶囊化而使用。例如，韩国专利申请2003-88712及韩国专利申请2005-133799上记载有胶囊化的相变物质技术。但是，使相变物质胶囊化，需要为此采用特别的工艺方法。随之，相变物质胶囊化，会增加费用，使用受到限制。不仅如此，在使用过程中，会发生因使用的温度及物理性冲击导致胶囊破损的情况，此时存在液态相变物质泄漏的问题。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种填充有相变物质的薄膜。
另外，本实用新型的目的还在于提供一种用以稳定填充有相变物质的薄膜的填充材。
另外，本实用新型的目的还在于为了防止相变物质被外部污染并且为了其导热性而提供一种保护层。
另外，本实用新型的目的还在于提供为了改善热流方向性而在一面设置的隔热层。
为了达到上述的目的，本实用新型提供的上述填充有相变物质的薄膜，包括由复数凸部和凹部定义的凹凸结构薄膜；填充于上述凸部内部的填充材；贴于所述凹部下部而用于防止所述填充材脱离的基材层；填充于上述凹部内部的相变物质；及贴于所述凸部上部而用于防止所述相变物质向外部脱离的保护层。
另外，本实用新型提供的填充有相变物质的薄膜，其中，上述凹凸结构薄膜使用PE系、PU系、PP系及PS系薄膜中的至少一种，或者一种以上薄膜与尼龙薄膜接合两层以上而成。
另外，本实用新型提供的填充有相变物质的薄膜，其中，填充材为具有所述凹凸结构薄膜的形态维持、耐热、阻燃及弹性特性的物质。
另外，本实用新型提供的填充有相变物质的薄膜，其中，上述基材层由能够起到所述凹凸结构薄膜的结构性支架作用的合成树脂薄膜类、金属类、金属合金类、石材类及木材类中的至少一种构成。
另外，本实用新型提供的填充有相变物质的薄膜，其中，上述相变物质为有机化合物系、无机化合物系或者共熔化合物系中的任意一种。
另外，本实用新型提供的填充有相变物质的薄膜，其中，上述保护层为具有防止所述相变物质向外部脱离的功能的保护薄膜层，或者所述保护层是在所述保护薄膜层上沉积由导热性强的金属物质构成的导热层而构成。
另外，本实用新型提供的填充有相变物质的薄膜，其中，上述导热层由导热率优秀的银、铜、铝、铬、镍及铁中的至少一种金属物质构成。
另外，本实用新型提供的填充有相变物质的薄膜，其中，上述保护薄膜层使用PE系、PU系、PP系及PS系薄膜中的至少一种，或者一种以上薄膜与尼龙薄膜接合两层以上而成。
另外，本实用新型提供的填充有相变物质的薄膜，其中，上述填充有相变物质的薄膜用于制造建筑用材料、冰箱用面板、冷冻车隔热填充材、供热面板、恒温容器、保冷制品或者功能性纤维制品等利用潜热的所有制品。
另外，本实用新型提供的上述填充有相变物质的隔热面板，包括由复数凸部和凹部定义的凹凸结构薄膜；填充于上述凸部内部的填充材；贴于所述凹部下部而用于防止所述填充材脱离的基材层；填充于上述凹部内部的相变物质；贴于所述凸部上部而用于防止所述相变物质向外部脱离的保护层；及贴合于上述基材层下表面的隔热层。
另外，本实用新型提供的填充有相变物质的隔热面板，其中，上述凹凸结构薄膜使用PE系、PU系、PP系及PS系薄膜中得至少一种，或者一种以上薄膜与尼龙薄膜接合两层以上而成。
另外，本实用新型提供的填充有相变物质的隔热面板，其中，上述填充材为具有所述凹凸结构薄膜的形态维持、耐热、阻燃及弹性特性的物质。
另外，本实用新型提供的填充有相变物质的隔热面板，其中，上述基材层由能够起到所述凹凸结构薄膜的结构性支架作用的合成树脂薄膜类、金属类、金属合金类、石材类及木材类中的至少一种构成。
另外，本实用新型提供的填充有相变物质的隔热面板，其中，上述相变物质为有机化合物系、无机化合物系或者共熔化合物系中的任意一种，熔点为5～70℃。
另外，本实用新型提供的填充有相变物质的隔热面板，其中，上述保护层为具有防止所述相变物质向外部脱离的功能的保护薄膜层，或者所述保护层是在所述保护薄膜层上沉积由导热性强的金属物质构成的导热层而构成。
另外，本实用新型提供的填充有相变物质的隔热面板，其中，上述导热层由导热率优秀的银、铜、铝、铬、镍及铁中的至少一种金属物质构成。
另外，本实用新型提供的填充有相变物质的隔热面板，其中，上述所述保护薄膜层使用PE系、PU系、PP系及PS系薄膜中的至少一种，或者一种以上薄膜与尼龙薄膜接合两层以上而成。
另外，本实用新型提供的填充有相变物质的隔热面板，其中，上述所述隔热层为作为含有气泡的薄膜的气泡膜。
另外，本实用新型提供的填充有相变物质的隔热面板，其中，上述所述填充有相变物质的隔热面板用于制造建筑用材料、冰箱用面板、冷冻车隔热填充材、供热面板、恒温容器、保冷制品或者功能性纤维制品等利用潜热的所有制品。
本实用新型通过凹凸结构的平面薄膜，在填充相变物质的过程中，利用冷却装置以迅速且低廉的价格将液态相变物质转化为固态，使得可以向凹部内部填充相变物质。
另外，本实用新型在凸部内部填充填充材来预防填充薄膜的凹凸结构所具有的结构上脆弱性。
另外，本实用新型向薄膜凸部贴合沉积薄膜保护层及叠层导热层而成的保护层，防止填充的相变物质向外部环境泄漏，并且易于从外部热传递至相变物质。
另外，本实用新型具有在一面粘合隔热层，改善热流方向性，具有能够有效利用室内能量的效果。
附图说明
从以下借助于附图对示例性实施例的详细描述中，引出本实用新型的进一步细节和优点，附图中：
图1a、图1b为加工使用于本实用新型的薄膜而形成的凹凸结构的立体图。
图2为本实用新型的填充有相变物质的薄膜的截面图。
图3、图4为本实用新型的隔热面板截面图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型的技术方案。应当了解，附图中就同一技术特征或者部件尽可能使用同一符号表示，为了不影响本实用新型的技术要旨，对于公知的功能及结构省略其详细说明。
本说明书中使用的“约”、“实际上”等用语表示的是，在言及的意思上提出了固有的制造及物质的可允许误差时，从该数值或向该数值接近的意思，也是为了防止本实用新型公开的具体数值的方案被非善意侵害人不当利用。
本实用新型涉及填充有相变物质的薄膜，包括：以复数凸部和凹部为特征的凹凸结构薄膜；填充于上述凸部内部的填充材；为防止填充材的脱离而贴于上述凹部下部的基材层；填充于上述凹部内部的相变物质；及为防止上述相变物质向外部脱离而贴于上述凸部上部的保护层。
图2为本实用新型的填充有相变物质的薄膜100的截面图。薄膜被加工成凹凸结构，凹部内部112a填充有相变物质，将用于隔绝填充的相变物质120而免于污染环境或危害人体的保护层130贴在凸部111。与薄膜110的成分相似的保护薄膜131用高周波或者热熔接方法进行贴合，根据使用之处不同而在保护薄膜外部表面可以使用易导热的导热层133。
不仅如此，填充材150埋入到凹凸薄膜110的凸部内部111a，缓解填充有相变物质120的薄膜针对外部影响的结构上的脆弱性。另外，为了使上述填充材150紧帖于凸部内部111a而不脱离，将基材层贴于凹部112部分。
首先上述凹凸结构薄膜110通过加工平面薄膜而成。薄膜种类为施加高周波或者加热而可以熔接的热可塑性树脂材料，上述薄膜层为PE系、PU系、PP系及PS系的薄膜中至少使用其中一种，或者一种以上薄膜与尼龙薄膜接合2层以上而成。
PP系树脂的特点是易成型、强度和耐化学性、耐渗透性、电绝缘性等优秀，相比其他树脂价格低廉。
一般以密度和分子结构区分为低密度聚乙烯(LDPE),线型低密度聚乙烯(LLDPE),高密度聚乙烯(HDPE)等。
仅以PE系树脂构成的薄膜在抗张强度(tensile strength)，耐热性，冲击强度方面可能较弱，因此可接合几层能够补强该缺陷的尼龙树脂。
将上述平面薄膜制作成凹凸结构的方法有，利用具有复数凹凸(embossing)形状的模具在上述薄膜110上表面和下表面施加压力和加热而成型。由PP系树脂构成的平面薄膜一般很容易成型。
图1a、图1b为显示加工后的薄膜的示例的立体图。是凹凸形状在图1a接近于圆形，在图1b接近于四角柱状的立体图。凹凸形状可以是任何形态，没有限制。只要能够确保含有填充材150和相变物质120的凹凸部位的凸部内部111a和凹部内部112a内部上的空间即可。上述凹凸结构的凹部深度d为3～30mm。凹部深度d随填充相变物质120的量而不同。
上述凹凸结构的凹部内部112a的中空空间用填充材150填充。对于加工成凹凸结构的薄膜而言，如果维持其凸部内部111a空间为中空状态，则在保管或使用填充有相变物质120的薄膜110时，会成为对外部的压力或者冲击脆弱的结构。特别是在凹部内部112a填充的相变物质以液态存在时，因外部冲击薄膜层可能会破损，为了缓解冲击，有必要在凸部内部111a填充填充材150。
上述填充材150可以使用具有用以维持凹凸结构薄膜的形态的耐冲击性，并且根据使用用途不同而具有耐热性、阻燃性等特性的物质。
上述填充材150可以使用合成树脂比如泡沫聚苯乙烯，或者天然物质比如软木材质。只是，泡沫聚苯乙烯不耐热需要进行阻燃处理。反之，软木材质是指树的外表皮与内皮之间的厚皮层，既轻又具有弹性，并且具有不易燃烧等特性，多用于填充材。
上述凹凸部位的凹部112下部粘合有基材层140。粘合基材层是为了防止填充材150向外部脱离，不仅如此，基材层与填充材150一同起到凹凸结构薄膜的结构支架作用。由合成树脂薄膜、金属板类、金属合金板类、石材类或者木材类中至少一种构成。
上述凹凸部位的凹部内部112a由填充的相变物质构成。
本实用新型对相变物质没有限制。因此，从有机化合物系、无机化合物系或者共熔化合物系中任意一种构成。只是，需要具有相变物质120的特性。
即，从热力学角度要求①在所要求的运转温度范围内的熔点；②高单位体积融解潜热(即，特定量的能量储存所要求体积减量)；③在固相及液相的高导热度；④储热系统中的能量吸收和释放；⑤相变化时较小的体积变化及运转温度中下较小的蒸汽压。并且，从化学角度来看，只要是具有①可逆的凝固及融解循环；②经数次凝结及融解循环后，维持规定品质；③对建筑材料的非腐蚀性；及④非毒性、不燃性及非爆炸性物质即可，不设限制。
为了向上述凹部内部112a填充相变物质120，使用冷却装置使之固体化。向凹凸结构的凹部内部填充液态的相变物质，为了防止相变物质从薄膜凹部112部分向外部泄漏，需要能遮盖凹凸结构薄膜的凸部111上部的保护层。这是由于，此时，由于液体的特性而在工艺中因振动或冲击有可能使相变物质120向外部泄漏。
由于会依据用途来使用多种相变物质120，因此泄漏的相变物质120可能会对环境或人体产生危害，为防止此类危害，工艺中，在费用、时间等方面上会面临困难。
鉴于此，在本实用新型中，将液相的相变物质120填充于凹凸结构的凹部内部112a后，立即利用冷冻装置来凝固上述相变物质120，则根据固体化的物质的特性，流动性减弱，显著降低外部泄漏的可能性。
在上述相变物质120被固体化的状态下，向凸部111上部粘合保护层130。本实用新型的保护层130为具有防止相变物质向外部泄漏的功能的保护薄膜层131或者在上述保护薄膜层131上沉积由导热性强的金属物质构成的导热层133而成。
成为凹凸结构的薄膜110及上述保护薄膜层131优选使用相同物质或者同一物质。即，PE系、PU系、PP系及PS系的薄膜中至少使用其中一种，或者将其中一种以上薄膜与尼龙薄膜接合2层以上而使用，并可利用高周波或者热熔接工艺贴于上述凹凸结构薄膜的凸部上部。
上述保护薄膜层131利用高周波或者热熔接工艺贴于上述凹凸结构薄膜110层的凸部111上部。由于薄膜的成分为热可塑性成分，所以在固态下加热而熔融的状态下施加压力，则两个薄膜层容易粘合，并在常温下使之凝固成固体，则不需要使用其他粘合剂也能够结合得非常结实。
利用高周波的情况下，采用声波振动粘合塑料的方法，将50/60Hz电源通过发振器(GEMERATOR)将15KHz～20KHz(1sec)的电能通过转换器和推助器转化为机械性振动能量后，通过工具变幅杆(Tool horn)传递到加工物，则因强烈的振动而瞬间产生摩擦热，使加工物的粘合面融解粘合，实现分子结合。
上述粘合的保护薄膜层131另一面可设置导热层133，使外部的热量易于向相变物质120传递。作为导热层可以使用铝合金或者铜合金中任何一种金属物质。金属的导热率(W/m.℃X102)是银(Ag)4.12、铜(Cu)3.17、铝(Al)1.95、铬(Cr)0.96、镍(Ni)0.84、铁(Fe)0.79。
因此考虑到费用和导热性，以铜和铝为主原料而其他金属作为合金比较合适。根据相变物质120的使用用途不同，可以使用导热层133或仅使用保护薄膜层131。例如，用于建筑用材料、冰箱用面板、冷冻车等时，考虑到一同使用的材料，为了针对外部冲击进行保护，可以使用具有一定强度的上述导热性好的高分子薄膜，而在用于食品制冷(cooling goods)时，可仅仅使用填充有相变物质的状态的薄膜。
另外，本实用新型还涉及包括贴于上述基材层下面的隔热层的隔热面板。
考虑到费用面的问题，上述隔热层160可以使用含气泡的薄膜即、气泡膜(air cap)。上述气泡膜的形状为折叠2层以上聚乙烯薄膜，在此中间封闭气泡而成。除了以缓冲包装用而使用之外，还有隔热的效果。
图3为显示本实用新型隔热面板的截面图。平面薄膜110被加工成凹凸结构，在凹部内部112a填充相变物质120，为了隔绝填充的相变物质120而免于污染环境或危害人体，将保护薄膜层131构成的保护层130贴于加工成凹凸结构的薄膜的凸部111部分。
不仅如此，向凹凸薄膜110的凸部内部111a埋入填充材150以缓解填充有相变物质120的薄膜针对外部影响的结构上的脆弱性。而且，基材层贴于凹部112部分，使得上述填充材150紧贴凸部内部111a而无法脱离，并且在上述基材层下面粘贴有阻断外部热量的隔热层。
图4为显示图3的隔热面板的保护层130由复数层构成的结构的图，即，由保护薄膜层131和导热层133构成。
作为本实用新型的隔热面板的一使用例，上述隔热面板可主要使用于建筑内装材料，使用时保护层130面向室内空间，隔热层160面向外部墙面。
上述保护层130由导热率好的物质构成，当室内温度高出相变物质的熔点时，吸收室内热量，从而能够防止室内温度上升。
即，当相变物质(PCM)的熔点为25～27℃时，夏天室内温度超过此温度时，室内的热传递到保护层130，由相变物质(PCM)吸收热量，由固相转化为液相。此时，通过吸收热可以防止室内温度的上升。
上述隔热层160的作用是将流向相变物质(PCM)的热流流经保护层130，使得集中进行与室内热能的交换。没有隔热层160时，因从室外来热的移动所致的与相变物质的热能交换，使得与室内热能的交换功能降低。
另外，本实用新型的隔热面板除了上述建筑用材料外，可以使用具有多种熔点温度的相变物质(PCM)。可以使用在冰箱用面板、冷冻车隔热填充材、供暖面板、恒温容器、保冷制品(Cooling goods)等利用潜热的所有产品。因此，从具有5～70℃熔点的相变物质中，选择具有符合使用用途的熔点温度的相变物质来使用即可。
综上所述，本实用新型不被实施例及附图所限定，本领域普通技术人员应当了解，在不超过本实用新型的技术思想的范围之内，可以进行的各种置换、变形及变更。
Claims (19)
1.一种填充有相变物质的薄膜，其特征在于，包括：
由复数凸部和凹部定义的凹凸结构薄膜；
填充于所述凸部内部的填充材；
贴于所述凹部下部而用于防止所述填充材脱离的基材层；
填充于所述凹部内部的相变物质；以及
贴于所述凸部上部而用于防止所述相变物质向外部脱离的保护层。
2.根据权利要求1所述的填充有相变物质的薄膜，其特征在于，所述凹凸结构薄膜使用PE系、PU系、PP系及PS系薄膜中的至少一种，或者一种以上薄膜与尼龙薄膜接合两层以上而成。
3.根据权利要求1所述的填充有相变物质的薄膜，其特征在于，所述填充材为具有所述凹凸结构薄膜的形态维持、耐热、阻燃及弹性特性的物质。
4.根据权利要求1所述的填充有相变物质的薄膜，其特征在于，所述基材层由能够起到所述凹凸结构薄膜的结构性支架作用的合成树脂薄膜类、金属类、金属合金类、石材类及木材类中的至少一种构成。
5.根据权利要求1所述的填充有相变物质的薄膜，其特征在于，所述相变物质为有机化合物系、无机化合物系或者共熔化合物系中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的填充有相变物质的薄膜，其特征在于，所述保护层为具有防止所述相变物质向外部脱离的功能的保护薄膜层，或者所述保护层是在所述保护薄膜层上沉积由导热性强的金属物质构成的导热层而构成。
7.根据权利要求6所述的填充有相变物质的薄膜，其特征在于，所述导热层由导热率优秀的银、铜、铝、铬、镍及铁中的至少一种金属物质构成。
8.根据权利要求6所述的填充有相变物质的薄膜，其特征在于，所述保护薄膜层使用PE系、PU系、PP系及PS系薄膜中的至少一种，或者一种以上薄膜与尼龙薄膜接合两层以上而成。
9.根据权利要求1所述的填充有相变物质的薄膜，其特征在于，所述填充有相变物质的薄膜用于制造建筑用材料、冰箱用面板、冷冻车隔热填充材、供热面板、恒温容器、保冷制品或者功能性纤维制品等利用潜热的所有制品。
10.一种填充有相变物质的隔热面板，其特征在于，包括，
由复数凸部和凹部定义的凹凸结构薄膜；
填充于所述凸部内部的填充材；
贴于所述凹部下部而用于防止所述填充材脱离的基材层；
填充于所述凹部内部的相变物质；
贴于所述凸部上部而用于防止所述相变物质向外部脱离的保护层；以及
贴合于所述基材层下表面的隔热层。
11.根据权利要求10所述的填充有相变物质的隔热面板，其特征在于，所述凹凸结构薄膜使用PE系、PU系、PP系及PS系薄膜中得至少一种，或者一种以上薄膜与尼龙薄膜接合两层以上而成。
12.根据权利要求10所的填充有相变物质的隔热面板，其特征在于，所述填充材为具有所述凹凸结构薄膜的形态维持、耐热、阻燃及弹性特性的物质。
13.根据权利要求10所述的填充有相变物质的隔热面板，其特征在于，所述基材层由能够起到所述凹凸结构薄膜的结构性支架作用的合成树脂薄膜类、金属类、金属合金类、石材类及木材类中的至少一种构成。
14.根据权利要求10所述的填充有相变物质的隔热面板，其特征在于，所述相变物质为有机化合物系、无机化合物系或者共熔化合物系中的任意一种，熔点为5～70℃。
15.根据权利要求10所述的填充有相变物质的隔热面板，其特征在于，所述保护层为具有防止所述相变物质向外部脱离的功能的保护薄膜层，或者所述保护层是在所述保护薄膜层上沉积由导热性强的金属物质构成的导热层而构成。
16.根据权利要求15所述的填充有相变物质的隔热面板，其特征在于，所述导热层由导热率优秀的银、铜、铝、铬、镍及铁中的至少一种金属物质构成。
17.根据权利要求15所述的填充有相变物质的隔热面板，其特征在于，所述保护薄膜层使用PE系、PU系、PP系及PS系薄膜中的至少一种，或者一种以上薄膜与尼龙薄膜接合两层以上而成。
18.根据权利要求10所述的填充有相变物质的隔热面板，其特征在于，所述隔热层为作为含有气泡的薄膜的气泡膜。
19.根据权利要求10所述的填充有相变物质的隔热面板，其特征在于，所述填充有相变物质的隔热面板用于制造建筑用材料、冰箱用面板、冷冻车隔热填充材、供热面板、恒温容器、保冷制品或者功能性纤维制品等利用潜热的所有制品。
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