专利名称：多层绝热毯的制作方法
技术领域：
本文公开了一种含有多个反射薄膜层的多层绝热毯，所述薄膜层中的至少两个被一个传导屏障(conductive barrier)隔开；所述绝热毯薄、柔韧，并能以低成本提供优良 的导热性。
背景技术：
多层保温材料通常由高反射材料与各层之间的低传导率材料的交替层组成。所述 多层保温毯可用于在其中需要减少传热的多种应用中。美国专利No. 6，544，618描述了一种保温复合材料，该复合材料含有具有一个反 射表面和一个相对表面的第一热反射层、具有一个反射表面和一个相对表面的第二热反射 层，和一种位于所述第一和第二热反射层之间从而使所述第一和第二热反射层之间基本不 直接物理接触的厚度为20 μ m或更小的多孔金属氧化物薄膜。美国专利No. 5，549，956描述了一种用于固化混凝土及其他保温用途中的改进的 柔软多层热反射毯。还公开了一种具有金属箔层的热反射特征的改进的保温方法。所述毯 含有热塑性的不透水外表面层，该外表面层含有保温层和由铝箔等热反射材料制成的热反 射层。所述箔层含有由待保温表面辐射出的热，所述保温通过将穿过毯的保温层逃逸出的 热反射返穿过所述保温层至被保温表面而实现，导致热反射毯具有增加的抗热性，而其厚 度未相应增加。热反射层的使用避免了对附加保温层的需要，产生了更薄、轻型和更柔软的 热反射毯。NASA的二氧化硅气凝胶(Silica Aerogel)提供了优良的热传导性质，但生产极 为昂贵，易碎，仅可得到有限的固体形状，并且必须进行涂覆以使其呈疏水性并防止其脱落 颗粒。Aspen Aerogel 的 Spaceloft 气凝胶毪(Aerogel blanket)也具有优良的热传导 性质，但其相对较厚并且也必须进行涂覆以防止其脱落颗粒。尽管常规多层保温体——例如上述保温体——在许多应用中具有令人满意的性 能，但是仍需要一种改进的多层保温体。具体地，仍需要一种具有优良的保温性能、易以低 成本生产的薄且柔软的多层保温体。
发明内容
本发明的实施方案包括一种具有多个薄膜层和至少一个位于所述多个薄膜层的 至少两个之间的传导屏障的保温毯，其中至少一个所述薄膜层由一个至少一侧涂有热反射 材料的薄膜制成。本发明的其他实施方案包括一种具有至少两个聚合物薄膜层——其中每一层的 一侧被金属化——和一个位于各聚合物薄膜层之间的热塑性筛网传导屏障的保温毯。本发明的其他实施方案包括一个具有本文中任一实施方案所述的保温毯的打印 头。
图1展示了一个示例性实施方案的横截面视图。图2展示了一个示例性实施方案的传导屏障的平面视图。图3展示了一个结合打印头的示例性实施方案。
具体实施例方式本文描述了一种含有多个薄膜层例如两个或更多个薄膜层(如2个至约100个)的保温毯，其中至少两个所述薄膜层被一个传导屏障隔开。更通常地，实施方案的薄膜层可含有任何薄且柔软的薄膜。所述薄膜层可由聚合 物薄膜构成，所述聚合物例如聚酰亚胺(PI)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、 聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、聚二氯乙烯(PVDC)等。所述薄膜许多可商购得到，例如Mylar 薄膜。适宜的薄膜可为例如约0. 5mil至约IOmil厚、或约0. 5mil至约5mil厚、或约 0. 5mil至约2mil厚、或约0. 5mil至约Imil厚。每一个薄膜层独立地可在其一侧或两侧涂覆有能降低薄膜层的辐射率 (radiative emittance)或发射率的热反射材料。涂层可包括例如金属或其他热反射涂层。 可使用例如铝、银、金、钼、铜、镍等金属来涂覆各薄膜层。涂覆有金属的薄膜在本文中称为 金属化薄膜。对抑制辐射传热有效的任何材料均可用作可涂覆每一薄膜层的热反射材料。 通常地，所述热反射材料可具有抛光的表面外观。热反射材料可具有任意合适的厚度，所述 厚度优选约0. 4 μ m至约1 μ m。根据具体应用，薄膜层的热反射表面可独立地面向或背向待保温表面。在具有多 个薄膜层的实施方案中，反射表面可理想地朝向相同方向。可将热反射材料通过任意方法涂于薄膜层上，所述方法例如物理气相沉积(PVD)， 一种将金属薄层涂于包含聚合物薄膜的基质上的常用方法。其他涂覆热反射材料的方法包 括，例如化学气相沉积、层压、喷涂等。在至少两个薄膜层之间的传导屏障可由任意合适材料制成。可构建所述材料从 而其含有一种材料的网状物，其可对其间置有该传导屏障的各薄膜层提供支撑。所述网状 物意指一个层中固体部分的连接结构，例如固体部分被孔或囊分隔的筛网结构中的连接结 构。所述固体部分构成网状物。所述网状物可具有规则式样，或可以是无规的。所述网状 物中的多个孔或小囊可填充有空气或其他适宜材料。所述传导屏障可具有任意适宜密度(网状物相对于孔)，从而防止该传导屏障位 于其间的薄膜层相互接触。限制传导屏障中网状物的量可减少各薄膜层之间的传导路径。 所述传导屏障可含有约10 %至约40 %的网状物、或约20 %至约40 %网状物、或约30 %至约 40 %网状物，并且可含有上述值之间的任意量，包括例如，约30、31、32、33、34、35、36、37、 38、39或40%的网状物。所述传导屏障可具有任意合适的厚度。一些实施方案可使用约0.5mil至约 IOmi 1、或约0. 5mil至约3mil、或约0. 5mil至约2mil、或约0. 5mil至约Imil的传导屏障。一些实施方案的传导屏障内的孔可填充有空气、氧气、其他气体、液体或不同于所述网状物的固体材料，例如泡沫。
可对传导屏障的厚度和密度进行优化以使传导屏障的功能最大化，同时防止传导 屏障位于其间的薄膜层相互接触。在例如使用相对较厚的薄膜层的实施方案中，相对较薄 的传导屏障即足以防止薄膜层相互接触。或者，在使用相对较薄的薄膜层的实施方案中，传 导屏障可相对较厚以防止薄膜层相互接触。应考虑的是，对不同的材料结合和特定应用，可 对传导屏障的厚度和密度进行优化。适用于传导屏障的材料包括，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、 聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚二氯乙烯(PVDC)等，或其结合物。分隔所述多个薄膜层中的至少两个——理想地将每一个薄膜层与其他薄膜层分 隔开——的是一个传导屏障。可将与传导屏障相邻的薄膜层通过例如使用胶粘剂或热粘接 而结合至该传导屏障。传导屏障材料可理想地具有一种热塑性组分，以使传导屏障易于进 行热粘接。所述热塑性组分可由与传导屏障相同的材料制成，或者可任选地向所述传导屏 障中添加不同的热塑性材料。保温毯的实施方案可具有薄膜层或传导屏障作为外层。在这类实施方案中，当保 温毯用于多种应用中时，薄膜层或传导屏障均可与待保温的物体相接触，并且同样地，薄膜 层或传导屏障均可暴露于环境。理想地，薄膜层为外层，这样当保温毯应用时，薄膜层与待 保温的物体相接触，并且薄膜层暴露于环境。可任选地添加其他外层，例如用于外观，或提 供对所述毯的保护。在一些实施方案中，外覆盖层可任选地与保温毯结合使用，以例如提供 对毯的保护、便于操作或用于外观。在其他实施方案中，可将保温毯置于容器内部，例如不 透气聚合容器中。这些实施方案可以与保温材料本身相同的方式使用，例如应用于需要保 温的物体的表面。保温毯的每一个薄膜层可具有相同或不同的材料与结构。换言之，所述毯中每一 个薄膜层的材料可独立于其他薄膜层进行选择。同样地，在至少两个薄膜层之间的传导屏 障相对于任何其他薄膜层之间的任何传导屏障可以相同或不同。在一些实施方案中，每一 个薄膜层由相同材料构成，并且薄膜层之间的传导屏障也是相同的。保温毯的实施方案可含有任意适宜数目的薄膜层。例如，可使用两个或更多个薄 膜层。薄膜层的数目仅受使用保温毯的具体应用以及薄膜层与传导屏障的厚度的限制。例 如，一种应用由于较低的间隙可能需要一种极薄的保温毯。在这类应用中，毯的整体厚度应 使所述毯与可用空间相匹配。因此，薄膜层的总数目受每一个薄膜层的厚度和薄膜层之间 的非传导屏障的厚度的限制，从而使总厚度在希望的范围内。例如，在将保温毯用于保温固 体油墨打印头的应用中，可用空间是有限的。例如，在多个打印头之间、打印头和转鼓之间、 打印头和底盘壁之间、打印头和纸道之间、或打印头和其他组件之间可能存在一个较小的 间隙。类似地，在将保温毯用于使管道保温的应用中，可用空间受管道相对于围绕该管道的 材料的尺寸的限制，所述围绕管道的材料例如结构组件，如其中可放置管道的壁。因此，所述毯可具有的总厚度为约0. Imm至约IOOmm厚、或约0. Imm至约IOmm厚、 或约0. Imm至约2mm厚、或约0. Imm至约Imm厚。实施方案可含有2至约100个薄膜层、或2至约20个薄膜层、或2至约10个薄膜 层、或约6至约8个薄膜层。某一特定实施方案的薄膜层的确切数目可基于保温毯预期的 具体应用和所使用的具体材料进行优化，如上所述。例如，随着添加更多的薄膜层或传导屏障，所得毯的保温值的边际增加量(marginal increase)可能越来越小。因此添加额外的 薄膜层或传导屏障相对于毯的性能的作用较小。考虑到性能，添加额外薄膜层或传导屏障 的成本可以是使得能够具有最佳个数或范围的薄膜层和传导屏障。或者，薄膜层和传导屏障的最佳数目可通过简单地制造该毯直至达到特定的保温值而确定。这对例如需要满足特定能效标准的情况可能有用。许多电子物品，例如电视机、 计算机、打印机、器械等，可通过满足一定的效率标准而具有一定的“等级”，例如“能耗星级 (energy star)”。为满足所述标准，可对本文所述保温毯的实施方案进行设计以降低由于 热量损失而导致的能耗。实施方案可设计成具有足够数目的薄膜层以满足所述标准。因 此，薄膜层和传导屏障的数目与每一个薄膜层和传导屏障的组成可设计成满足但不显著超 过所述那些标准，因为附加的薄膜层和传导屏障可增加所述保温毯的成本。本文所述保温毯提供了优良的热导率，例如约10mW/m至约20mW/m。本文所述保温毯适于提供对温度最高达约250°C，例如约-250°C至约250°C、或 约-IOiTC至约200°C、或约0°C至约200°C、或约25°C至约200°C、或约100°C至约200°C的 物体的保温。所述保温毯可通过任意适宜方法制备。例如，可将多个薄膜层和传导屏障——例 如铝化PET薄膜层和PE/PP筛网传导屏障——例如以交替的薄膜层/传导屏障的结构进行 堆叠，并在两个板之间进行压制。在压制的同时可施加热，例如通过烘箱加热至约150°C至 约250°C，例如约200°C，加热约10至约90分钟，如约45分钟，从而使层压材料热粘接在一 起。可随后将所述保温毯冷却至环境温度。图1中所描绘的保温毯(10)为一个有利的实施方案，其中每一个薄膜层(11)为 用铝金属化的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，并且传导屏障(12)为在PP核心的两侧具有热 塑性PE，并且保温毯被热粘接，从而使得每一个传导屏障被粘结至其间放置有该传导屏障 的两个薄膜层上。图1为由六层金属化的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜构成的一个实 施方案的横截面视图，每一个薄膜层被作为传导屏障的聚乙烯(PE)/聚丙烯(PP)筛网分隔 开。在图1所示实施方案中，每一 PET层的一侧被金属化，其中所述金属化的一侧背向热源 (13)。图2为用作图1所示实施方案的各层金属化PET薄膜之间的传导屏障的PE/PP筛网 的平面视图。各薄膜层热结合至相邻薄膜层之间的PE/PP筛网传导屏障上。有利地，如所 示，保温毯的外层为两个金属化的薄膜层。图1中所绘保温毯具有约llmW/m的有效热导率，和约Imm的总厚度。所述保温毯 提供了极大的柔性、较少的颗粒产生，和极低的生产成本。所述保温毯适于提供对最高达约 150°C的热源的保温。图2展示了在图1所绘实施方案中使用的传导屏障的一个有利的实施方案的平面 视图。所绘传导屏障为一个PE/PP筛网(20)，含有开口孔(21)和PE/PP网状物(22)。本文所述的保温毯可用于保温任意适宜的物体。所述保温毯可直接应用于需要 保温的物体的一个表面。例如，所述保温毯可直接放在贮存容器或输送容器、管道、打印头 (例如固体油墨打印头)、低温容器或任意其他需要保温的物体的外表面。可将多片或多条 保温毯应用于待保温的表面。也可将多片或多条保温毯包绕在待保温的表面，例如管道、罐寸。在一个特定的实施方案中，待保温的物体可为固体油墨打印头。一个适于固体油墨打印头的实施方案使用约6层铝化的PET，其中每一层为约lmil厚，被具有约65%的开 口孔和约35% PE/PP网状物的lOmil厚PE/PP筛网分隔，每一个薄膜层热粘接至相邻其放 置的PE/PP筛网上，得到一种总厚度为约1mm的材料。该实施方案能够使90°C铝块的功率 损失降低约45%。所述功率损失或热导率可例如通过用保温毯完全覆盖某一铝制物体并将 该铝制物体在一个具有约30°C的稳定状态温度的箱中加热至90°C进行测定。通过测量该 保温毯内表面和外表面的温度，和测量维持铝制物体温度所需的功率，可根据毯厚度和总 外表面积计算热导率。图3展示了结合打印头(31)的多层毯保温材料(10)的一个实施方案。本文所述 的多层毯保温材料能放置于打印头之间及打印头和转鼓(32)之间的小间隙内，而更厚的 保温材料类型(33)不适于这类应用。如图3所示，所述多层毯保温材料可贮存在辊结构 (34)中并从其中释放。使用不透气覆盖物可使其中放置的保温毯处于低于大气压的压力下，这导致热传 导的降低。或者，所述层本身可由不透气材料构成，使得非传导屏障的囊中的物质，例如空 气或其他气体，处于一个低于大气压的压力下。通过在不透气层或容器中建立真空可达到更低的压力，这可通过使用常规真空装 置实现。或者，在例如使用热粘接来粘结所述层和筛网的实施方案中，当对于一特定应用而 言，非传导屏障的囊中的气体或空气在低于热粘接温度的某一温度时，所述热粘接方法本 身将导致在所述囊中建立真空。例如，当用作固体油墨打印头保温体时，打印头的休眠温度(sle印temperature) 通常约为90°C，该温度显著低于通常为约200°C的热粘接温度。该温度差将导致非传导屏 障的囊中呈一真空，其中薄膜层是不透气的，或其中保温毯位于不透气的容器内。实施例实施例1 将铝化的PET薄膜(lmil厚的Mylar )切成片。将6个所述切片排成一 个叠层结构，金属化的一侧向上，各切片之间具有一个lOmil厚的PE/PP筛网层(Delnet ；购自 DelStar Technologies, Inc.，Middletown，DE)，该筛网层具有约 65%开 口孔。然后 将该叠层结构在烘箱中加热约45分钟至约200°C的温度，并随后冷却至室温(约25°C )。由此生产的层压材料薄(约1mm)且柔软，并且可切成任意所需形状进行应用。然后通过前文记载的方法测试该薄膜的保温值，并测得热导率为llmW/m。实施例2 将6至8层用铝热固化的聚酰亚胺薄膜(购自Sheldahl ；Northfield, MN)进行堆叠，使用l_2mil厚的聚酰亚胺热塑性筛网作为各层之间的传导屏障。然后将该 堆叠结构加热约45分钟至约250°C，并随后冷却至室温。由此生产的层压材料薄且柔软，并且可切成任意所需形状进行应用。应认识到的是，上文公开的多种及其他特征和功能，或其替代方案，可按需要结合 到许多其他不同的体系或应用中。另外，此后可由本领域技术人员做出的许多目前无法预 见或无法预期的替代、修正、变型或改进，也意欲包含在以下权利要求书中。
权利要求
一种保温毯，其含有多个薄膜层和至少一个置于所述多个薄膜层中的至少两个之间的传导屏障，其中所述多个薄膜层中的至少一个含有一个在至少一侧涂有热反射材料的薄膜。
2.权利要求1的保温毯，其中所述多个薄膜层中的至少一个为一种聚合物薄膜。
3.权利要求1的保温毯，其中所述热反射材料为一种选自铝、金、银、钼、铜、镍及其结 合物的金属。
4.权利要求1的保温毯，其中所述至少一个传导屏障含有一种包含多个孔的网状物。
5.权利要求4的保温毯，其中所述网状物含有一种选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、 聚酰亚胺(PI)、聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、聚二氯乙烯(PVDC)及其结合物的 材料。
6.权利要求4的保温毯，其中所述网状物含有约65%至约90%的孔。
7.权利要求1的保温毯，其含有2至约10个薄膜层。
8.权利要求1的保温毯，其含有一个位于所述多个薄膜层的各薄膜层之间的传导屏障。
9.一种保温毯，其含有至少两个聚合物薄膜层——其中每一个聚合物薄膜层的一侧被 金属化——和一个位于各聚合物薄膜层之间的热塑性筛网传导屏障，其中所述聚合物薄膜 层和热塑性筛网结合在一起。
10.一种打印机，其含有一个打印头和一个附带的保温毯，所述保温毯含有多个薄膜层 和至少一个置于所述多个薄膜层中的至少两个之间的传导屏障，其中所述多个薄膜层中的 至少一个含有一个在至少一侧涂有热反射材料的薄膜。
全文摘要
本发明公开了一种含有多个薄膜层的保温毯，所述薄膜层中的至少两个被一个传导屏障隔开，其中所述薄膜层由在至少一侧涂有一种热反射材料的薄膜制成，并且其中所述传导屏障材料为一种具有固体部分和多个开口孔的网状物。在一个实施方案中，所述传导屏障被热粘接在各薄膜层之间，形成一个软且可切的层压材料。
文档编号B32B3/24GK101858475SQ201010141
公开日2010年10月13日 申请日期2010年4月1日 优先权日2009年4月2日
发明者D·P·普拉特, J·A·布罗德里克 申请人:施乐公司