PT1280663E

PT1280663E - Isolador de vácuo que utiliza lã de vidro branca e o seu método de fabrico

Info

Publication number: PT1280663E
Application number: PT01915879T
Authority: PT
Inventors: H-Jin Jung; Goo-Dae Kim; No-Kyung Park; Yong-Gyu Shin; Sung-Ho Yoon; Sung-Kyu Lee
Original assignee: Korea Inst Sci & Tech
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2007-01-31
Also published as: US20020167105A1; DE60124242T8; JP2003532845A; KR100359056B1; US6881467B2; DE60124242D1; CN1380851A; EP1280663B1; ES2273814T3; EP1280663A1; WO2001085445A1; DE60124242T2; CN1229221C; KR20010103970A; ATE344220T1; EP1280663A4

Description

ΕΡ 1 280 663 /PT DESCRIÇÃO "Isolador de vácuo que utiliza lã de vidro branca e o seu método de fabrico"

CAMPO TÉCNICO O presente invento refere-se a um método de fabrico para um isolador de vácuo que pode ser utilizado como isolamento e isolamento térmico para refrigeração/congelação, meios de transporte e vários equipamentos industriais e, em particular, a um método de fabrico de um isolador de vácuo que utiliza lã de vidro branca que compreende formação de lã de vidro branca sob pressão que não inclui ligante orgânico ou inorgânico e evacuação de ar da lã de vidro branca no interior de um recipiente impermeável.

ANTECEDENTES DA ARTE

Convencionalmente, uma espuma de poliuretano a qual é formada utilizando HCFC, tal como Fréon, era utilizada principalmente para um isolador, no entanto, recentemente tornou-se necessário um novo sistema de isolamento de calor devido a uma função de isolamento de calor ser reduzida por deterioração quando a mesma é utilizada durante um longo período de tempo e a utilização do HCFC ter sido restringida devido a problemas ambientais. Em adição, um sistema de isolamento de calor em vácuo é procurado a fim de melhorar as características de isolamento de produtos tais como um frigorífico ou um congelador. O sistema de isolamento em vácuo é um sistema para minimizar a transferência de calor e manter o isolamento de calor ao manter vácuo no interior do sistema. A fim de manter o vácuo como um estado do painel, são elementos importantes o estado dos poros de ar e da resistência de um corpo principal, e a função de isolamento de calor pela qual a pressão atmosférica pode ser suportada. O corpo principal utilizado no sistema de isolamento de calor em vácuo pode ser realizado através da utilização de materiais inorgânicos tais como pó de sílica, fibra de vidro, 2 ΕΡ 1 280 663 /PT corpo moldado de silicato de cálcio e através da utilização de materiais orgânicos tais como espuma de poliuretano e poliestireno de estrutura fina de células aberta.

Os métodos de utilização do pó de silica como o corpo principal do isolador de vácuo estão descritos nas patentes US números 4.195.395, 4.425.413 e 4.681.788, um método que utiliza a espuma de poliuretano de estrutura de células abertas está descrito na patente US número 4.668.555 e um método de utilização da espuma de poliestireno está descrito no pedido de patente coreano no. 95-48619. Em adição, está descrito um método de aumentar a função de isolamento através da alteração da estrutura de poro de ar da espuma de poliestireno e poliuretano para uma estrutura anisotrópica na patente coreana disponível ao público No. 1999-010954. O desempenho do isolamento de calor do isolador de vácuo constituído pelo corpo principal de isolamento como acima é 0,0047-0,0081 W/m-K (0,004-0,007 Kcal/mh°C) o que é melhor do que 0,023 W/m-K (0,02 Kcal/mh°C) da espuma de poliuretano no frigorífico convencional, no entanto, apresenta um desempenho inferior a 0,0023-0,0035 W/m-K (0,002-0,003 Kcal/mh°C) do isolador de vácuo fabricado com a utilização de fibra de vidro. O isolador de vácuo que utiliza a fibra de vidro está descrito na patente US No. 5.090.981, 5.094.899 e 5.330.816.

De acordo com as patentes US acima, a fibra de vidro deveria ser moldada como uma certa forma a fim de ser utilizada como o isolador de vácuo e, por conseguinte, são utilizados métodos que utilizam pequenas quantidades de ligante orgânico e inorgânico, ou endurecimento por calor por compressão das fibras de vidro que não incluem o ligante. No caso de utilização de ligante orgânico ou inorgânico, o ligante pode ocupar a camada de poros de ar da fibra de vidro, ou a deterioração ser gerada, pelo que o efeito de isolamento em vácuo é reduzido e o custo de produção pode ser aumentado devido a aumento de processos e materiais. De acordo com o método de endurecimento por calor, a fibra de vidro é comprimida num intervalo de temperaturas superiores ao ponto de deformação e inferiores ao ponto de amolecimento do vidro que constitui a fibra de vidro, e o tempo de equilíbrio é 3

ΕΡ 1 280 663 /PT mantido, pelo que é feita uma prancha de fibra de vidro. No entanto, de acordo com este método, a fibra de vidro deveria ser aquecida a temperatura superior ao ponto de deformação do vidro que constitui a fibra de vidro, e deveria ser feita vedação numa câmara de vácuo durante a evacuação do ar para vácuo e, por conseguinte, são necessários muitos processos e energia e o custo de produção é aumentado.

DESCRIÇÃO DETALHADA DO INVENTO

Por conseguinte, é um objecto do presente invento proporcionar um método de fabrico de um isolador de vácuo através do qual podem ser reduzidos o custo e os processos de produção enquanto se mantém o mesmo desempenho de isolamento como o da arte convencional que utiliza a fibra de vidro convencional e, por conseguinte, a produtividade é aumentada.

Para alcançar o objecto do presente invento, é proporcionado um método de fabrico de um isolador de vácuo que utiliza lã de vidro branca que compreende os passos de: empilhar lã de vidro branca que não inclui ligante orgânico ou inorgânico para ficar com uma certa forma; moldar a lã de vidro branca empilhada por aquecimento e prensagem da mesma num intervalo de temperaturas desde o ponto de deformação da lã de vidro branca até 110°C abaixo do ponto de deformação, sob pressão entre 0,7-150 kPa (0,007-1,5 kg/cm3) , durante mais de 10 minutos; e colocar a lã de vidro branca moldada num recipiente impermeável e descomprimir o recipiente para ter pressão interior de 0,000133-13,3 Pa (10_6~10_1 torr) .

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

As Figs. la até ld são diagramas de processo que mostram processos de fabrico de um isolador de vácuo que utiliza lã de vidro branca, a Fig. la mostra um processo de empilhar a lã de vidro branca sobre uma placa inferior de prensagem de uma prensa, a Fig. lb mostra um processo de prensagem da lã de vidro branca empilhada, e a Fig. ld mostra um processo de formar vácuo no corpo de lã de vidro branca num recipiente impermeável; 4

ΕΡ 1 280 663 /PT a Fig. 2 é um gráfico que mostra a mudança de espessura da lã de vidro branca empilhada enquanto se mantém o corpo de lã de vidro branca quando a lã de vidro branca empilhada é pressionada durante 30 minutos sob uma pressão de 0,7 kPa ( 0, 00 7 kg/cm2) ; e a Fig. 3 é um gráfico que mostra a mudança de tempo através do qual a espessura do corpo pode ser mantida quando a lã de vidro branca empilhada é pressionada sob uma pressão de 0,7 kPa (0,007 kg/cm2) e 400°C de temperatura.

MODO DE REALIZAR AS CONCRETIZAÇÕES PREFERIDAS O presente invento será agora descrito com referência aos desenhos em anexo.

Os inventores do presente invento concentraram a atenção no facto de um diâmetro de vidro do estado da lã branca que não inclui ligante ser ΙΟμιη ou inferior e determinaram que o vidro pode ser desfigurado através de pressurização a temperatura inferior ao ponto de deformação de fibra de vidro com alguma constituição como o vidro. O método de fabrico do isolador de vácuo de acordo com o presente invento será descrito como se segue com referência às figuras. As Figs. la até ld são diagramas de processo que mostram os processos de fabrico do isolador de vácuo através da utilização de lã de vidro branca de acordo com o presente invento. Com referência às figuras, a temperatura é mantida inferior a 20°C acima do ponto de deformação da lã de vidro branca através do aquecimento de uma unidade de aquecimento 2 sobre uma placa superior de prensagem 1 e sobre uma placa inferior de prensagem 4. E, então, a lã de vidro branca 3a de um certo formato que não inclui ligante orgânico ou inorgânico é empilhada sobre a placa inferior de prensagem 4 (Fig. 1). A lã de vidro branca empilhada 3a é pressionada ao levantar a placa inferior de prensagem 4 (Fig. 2). Nessa altura, a temperatura de prensagem, o tempo de prensagem e a pressão de moldagem são importantes e o intervalo adequado será descrito mais tarde. Quando a moldagem está completa, a placa inferior de prensagem 4 é descida e o corpo de lã de vidro branca 3b é arrefecido fora da prensa (Fig. lc) . Depois disso, a lã de vidro branca 3b é colocada num recipiente impermeável formado 5

ΕΡ 1 280 663 /PT através da utilização de placas finas de aço inoxidável 5 e 6, e descomprimida por formação de vácuo (Fig. ld) a fim de melhorar a função de isolamento de calor do corpo de lã de vidro branca 3d. O recipiente impermeável é constituído através da utilização de placas finas de aço inoxidável com espessura inferior a 120μιη. Através dos processos de depressão acima, a estrutura interior do corpo de lã de vidro branca 3d é alterada para uma estrutura com maior função de isolamento de calor. Antes do corpo de lã de vidro branca ser colocado no recipiente, o mesmo pode ser cortado nas suas margens ou fabricado na dimensão adequada. A fim de evacuar, um pequeno tubo 7 está ligado a um lado do recipiente impermeável e a evacuação é realizada através do tubo 7 e, por conseguinte, o corpo de lã de vidro branca 3d no interior do recipiente fica em estado de vácuo. Depois disso, o recipiente é vedado por prensagem do tubo 7. É desejável que a pressão do recipiente impermeável esteja entre 0, 000133-13,3 Pa (10“6~10_1 torr) e que o tubo seja pressionado numa certa quantidade de carga. A espessura da lã de vidro branca é verificada enquanto se muda a temperatura de prensagem e o tempo de prensagem sob uma certa pressão, a fim de definir uns intervalos óptimos de temperatura e de tempo. A Fig. 2 mostra a mudança de espessura do corpo de lã de vidro branca quando a lã de vidro branca empilhada é pressionada durante 30 minutos sob pressão de 0,7 kPa (0,007 kg/cm2) enquanto mantém o corpo. Como mostrado na Fig. 2, a espessura para manter o corpo pode ser realizada se a temperatura não atingir um certo nível abaixo de uma certa pressão. Nesse caso, pode utilizar-se como o corpo principal do isolador de vácuo. A temperatura pela qual a espessura enquanto corpo pode ser mantida deveria ser de 400°C ou mais o que é 110 °C abaixo do ponto de deformação da lã de vidro branca. Por conseguinte, a temperatura inferior de moldagem deveria ser maior do que a temperatura de 110°C abaixo do ponto de deformação. No entanto, é desejável que a temperatura de moldagem mais elevada esteja abaixo de 20°C acima do ponto de deformação em consideração à distorção da lã de vidro branca. 6

ΕΡ 1 280 663 /PT A Fig. 3 é um gráfico que mostra uma mudança do tempo de manutenção da espessura enquanto um corpo moldado quando a lã de vidro branca empilhada é pressionada a 400°C de temperatura e 0,7 kPa (0,007 kg/cm2) de pressão. A espessura enquanto corpo moldado não se constitui se a mesma for aquecida durante menos de 10 minutos, então o corpo moldado expande-se novamente e não é adequado para ser o corpo principal. Por conseguinte, o tempo de prensagem deverá ser maior do que 10 minutos.

Referindo os resultados acima, a condição de moldagem para manter a lã de vidro branca é que a temperatura seja superior a 400°C o que é cerca de 110°C abaixo do ponto de deformação do vidro que constitui a lã de vidro branca, a pressão esteja entre 0,7-150 kPa (0, 007-1,5kg/cm2) , e que a lã de vidro branca seja pressionada mais do que 10 minutos. Se a pressão for maior do que a pressão mais baixa acima, pode ser realizada a moldagem por prensagem. E se a pressão de moldagem for maior do que a pressão mais alta acima, a fibra na lã de vidro branca ficará excessivamente partida e, por conseguinte, a mesma pode ser utilizada enquanto corpo principal do isolador de vácuo e o desempenho de isolamento pode ser reduzido mesmo se a espessura se mantiver. A condutividade térmica do isolador de vácuo fabricado de acordo com o presente invento é de cerca de 0,0023 W/m-K (0, 002 kcal/mh°C) , e é superior às dos isoladores de vácuo que utilizam materiais orgânicos e inorgânicos e corpo de silicato de cálcio. O presente invento será descrito em maior detalhe com referência às concretizações do presente invento, no entanto, o presente invento não está limitado às concretizações e podem ser realizadas várias alterações e modificações.

Concretização 1. É utilizada lã de vidro branca de cerca de 8~12μιη de diâmetro em média que não inclui ligante orgânico ou inorgânico. Borosilicato incluindo B2O3 de cerca de 4-5 wt% é incluído na lã de vidro branca, o ponto de deformação da lã de vidro branca é de 510°C, e um ponto de recozimento da lã de 7

ΕΡ 1 280 663 /PT vidro branca é de 550°C. A lã de vidro branca acima de 200g que é cortada na largura e no comprimento para ser de 20~30cm é empilhada sobre a placa inferior de prensagem da prensa. A temperatura da unidade de aquecimento sobre as placas superior e inferior de prensagem é mantida a ser de cerca de 400°C o que é 110°C abaixo do ponto de deformação. Esta temperatura é a temperatura mais baixa a que o corpo de lã de vidro branca pode ser mantido. A lã de vidro branca é pressionada para que a espessura seja de 2 cm ao levantar a placa inferior de prensagem com 450kg de carga, e é mantida durante 30 minutos. Depois disso, a lã de vidro branca é arrefecida fora da prensa ao descer a placa inferior de prensagem. O corpo moldado é fabricado de modo que a largura e o comprimento sejam respectivamente de 20 cm, é colocado num recipiente impermeável fabricado através da utilização de placas finas de aço inoxidável de 80μιη de espessura e evacuado para 7,28x10 Pa (5,6xl0“5 torr) através do tubo 7 disposto sobre a superfície lateral do recipiente. Depois disso, o tubo é pressionado e colado através da carga de 250 kg e, deste modo, é fabricado um painel de isolamento em vácuo. A condutividade térmica do painel de isolamento em vácuo medida com o detector de condutividade térmica (modelo Rapid-k, DYNATECH R/D Co.) na temperatura de 20°C em média é de 0,0027 W/m-K (0, 0023 kcal/mh°C).

Concretização 2.

Um painel de isolamento em vácuo é fabricado pelo mesmo método que na Concretização 1, excepto que a carga de prensagem é de 200 kg quando a lã de vidro branca é moldada.

Concretização 3.

Um painel de isolamento em vácuo é fabricado pelo mesmo método que na Concretização 1, excepto que a carga de prensagem é de 300 Kg quando a lã de vidro branca é moldada. A condutividade térmica dos isoladores de vácuo que utilizam lã de vidro branca fabricada nas Concretizações 1 até 3 é mostrada na tabela 1 seguinte. 8

ΕΡ 1 280 663 /PT

Tabela 1. condutividade térmica dos painéis de isolamento em vácuo de acordo com o presente invento.

Concretização Condutividade térmica (W/m-K (kcal/mh°C) ) Pressão (Pa (torr)) 1 0,0028 (0,0023) 7,28x10'" (5,6xl0“b) 2 0,0026 (0,0022) 7,28x10'" (5,6x10'") 3 0,0026 (0,0022) 7,28x10'" (5,6x10'")

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

Como descrito até agora, o painel de isolamento em vácuo que utiliza lã de vidro branca e o método de fabrico de acordo com o presente invento possuem função de isolamento de calor mais elevada do que a dos painéis de isolamento em vácuo convencionais que utilizam materiais orgânicos, pó de material inorgânico e corpo de silicato de cálcio, e o elevado custo de produção que é uma desvantagem do painel de isolamento em vácuo convencional que utiliza fibra de vidro enquanto corpo principal pode ser reduzido, de modo que a produtividade pode ser muito aumentada.

Lisboa,

Claims

ΕΡ 1 280 663 /PT 1/1 REIVINDICAÇÕES 1 - Método de fabrico de um isolador de vácuo que utiliza lã de vidro branca que compreende os passos de: empilhar lã de vidro branca que não inclui ligante orgânico ou inorgânico para que tenha um certo formato; moldar a lã de vidro branca empilhada através de aquecimento e prensagem da mesma num intervalo de temperaturas desde o ponto de deformação da lã de vidro branca até 110°C abaixo do ponto de deformação, sob uma pressão entre 0,7-150 kPa (0,007-1,5 kg/cm3), durante mais de 10 minutos; e colocar a lã de vidro branca moldada num recipiente impermeável e descomprimir o recipiente para possuir pressão interior de 0,000133-13,3 Pa (10^-10-1 torr) .
2 - Método da reivindicação 1, em que uma densidade da lã de vidro branca moldada está entre 0,1-0,5 g/cm3.
3 - Método da reivindicação 1 que também compreende um passo de fabrico de margens do corpo de lã de vidro branca antes de colocar o corpo no recipiente impermeável.
4 - Método da reivindicação 1, em que os recipientes impermeáveis são fabricados com a utilização de uma placa fina de aço inoxidável com espessura inferior a 120 μιη.
5 - Método da reivindicação 1, em que um tubo para evacuação está disposto sobre uma superfície lateral do recipiente impermeável.
6 - Método da reivindicação 5 que também compreende um passo de vedação do tubo por prensagem depois do passo de evacuação da lã de vidro branca no recipiente impermeável. Lisboa,