专利名称：真空绝热板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及ー种真空绝热板及其制造方法，尤其涉及一种通过对构成真空绝热板的芯材、外包材料以及吸气剂的原材以及层间结构进行重组，来制造具有长期耐久性以及低导热系数的真空绝热板。
背景技术：
真空绝热板(Vacuum Insulation Panne I)通过如下方法制造而成在由气体阻_性优良的复合塑料层压薄膜形成的袋体收容作为芯材的开孔硬质塑料泡沫体或无机物等后对内部进行减压，之后对周围边缘的气体阻隔性薄膜之间的层压部分进行热封来制造真空绝热板(Vacuum Insulation Panne I)。一般来讲，真空绝热板具有如下的问题由于通过外置袋体使空气或水分透过或在内部产生ニ氧化碳或有机气体，因而随着时间的经过导致真空度逐渐降低，由此导热系数变大，导致无法維持高度绝热性。为了解决这种基本问题，在现有技术的真空绝热板中，芯材主要使用的是在有机粘结剂中混合了玻璃纤维的材料。并且，使用了不用粘结剂而使用热压接合エ序制造的无粘结剂玻璃棉类(GlassWool Type)原材，还使用了用粘结剂只对表面进行硬化处理的粘结剂玻璃棉类(GlassWool Type)原材。其中，无粘结剂玻璃棉类(Glass Wool Type)虽然初始导热系数优良，但在加工真空绝热板时在表面产生凹凸，且长期耐久性能也不足。然后，粘结剂玻璃棉类(Glass Wool Type)虽然因表面状态平坦，而不存在凹凸的问题，但却表现出了初始导热系数以及长期耐久性能差的特性。外包材料则主要使用了具有表面保护层、金属阻隔层以及粘合层的层压结构的普通真空包装用材料。此时存在如下问题在加工真空绝热板时，在折叠部分因金属阻隔层的裂纹(Crack)而导致绝热垫片的性能变差。吸气剂(Getter)使用只吸收水分的原材或同时吸收气体(Gas)以及水分的原材，起到通过原材本身的吸收性能和适用量来維持真空绝热板内部的真空度的作用。如上所述，已往是使用无粘结剂玻璃棉类、用无机粘结剂进行表面处理的玻璃棉 类作为芯材，使用层压了 Al箔和有机薄膜的形态作为外包材料，并使用能够吸收水分以及气体的原材作为吸气材料来制作真空绝热材料。此时，长期耐久性能以0.010Kcal/mhr°C为基准时，具有8年以下的寿命，因而在适用于要求10年以上寿命的建筑领域或家电领域时存在可靠性问题。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于，提供ー种利用玻璃纤维和无机粘结剂制造芯材，利用造纸方法提供具有优良的绝热特性的芯材，使用涂敷了こ烯类树脂的外包材料来提高气体阻隔性以及阻挡性，并使用石灰粉末吸气材料来最大限度地提高吸湿性的真空绝热板的制造方法。同时，本发明的目的在于，通过实现如上所述的所有因子的最佳化，来提供具有至少10年以上长期耐久性能的真空绝热板。解决问题的手段本发明的真空绝热板的制造方法，其特征在于，包括如下的步骤步骤(a)，使玻璃纤维(Glass Fiber)分散于无机粘结剂之后层压多张利用造纸方法制造出的玻璃纤维板(Glass Fiber Board)来形成芯材；步骤(b)，形成具有表面保护层、金属阻隔层以及粘合层的层压结构的外包材料；步骤(C)，形成用小袋包装生石灰(CaO)粉末来制造的吸气剂 (Getter);步骤(d)，使所述吸气剂附着于所述芯材的上部或插入到所述芯材的表面；以及步骤(e)，将所述外包材料制造成袋体之后，往所述袋体装入步骤(d)的芯材后以真空状态进行密封。在这里，其特征在于，所述玻璃纤维(Glass Fiber)使用直径为O. I 10 μ m的短纤维，所述无机粘结剂使用包含水、石英粉以及氢氧化钠(NaOH)的水玻璃，来形成4 IOmm厚度的玻璃纤维板(Glass Fiber Board),并层压I 3张所述玻璃纤维板(Glass FiberBoard),从而形成芯材。接着，其特征在于，所述外包材料的表面保护层形成为聚对苯ニ甲酸こニ醇酯(PET)薄膜以及尼龙(Nylon)薄膜的层压结构，在所述聚对苯ニ甲酸こニ醇酯(PET)薄膜的上部涂敷由选自聚氯こ烯(PVC)、聚醋酸こ烯酯(PVA)、聚こ烯醇(PVAL)、聚こ烯醇缩丁醛(PVB)、聚偏ニ氯こ烯(PVDC)树脂中的ー种以上组成的こ烯类树脂。并且，其特征在于，所述外包材料的金属阻隔层使用Al箔(Foil)，所述外包材料的粘合层使用选自高密度聚こ烯(HDPE)、低密度聚こ烯(LDPE)、线性低密度聚こ烯(LLDPE)、流延聚丙烯(CPP)、定向聚丙烯(OPP)、聚偏ニ氯こ烯(PVDC)、聚氯こ烯(PVC)、こ烯-醋酸こ烯共聚物(EVA)、こ烯-こ烯醇共聚物(EVOH)中的ー种以上塑料薄膜制备而成。此时，利用聚氨酯(PU)类树脂分别粘合所述外包材料的所述表面保护层、金属阻隔层以及粘合层。接着，其特征在于，所述生石灰(CaO)使用纯度为95%以上的生石灰，所述小袋由皱纹纸以及聚丙烯(PP)浸溃无纺布形成。接着，其特征在干，往所述袋体装入所述芯材后以真空状态形成的真空度为0. I IOPa0并且，本发明的真空绝热板，其特征在于，通过所述制造方法形成为包括芯材、吸气剂(Getter)以及外包材料的结构。在这里，其特征在于，所述芯材包括直径为20 μ m以下的气孔，并具有80%以上的气孔率，所述吸气剂(Getter)具有25%以上的吸水率，所述真空绝热板的10年后预期导热系数为 0. 006Kcal/mhr°C 以下。并且，根据本发明的一实施例的真空绝热板，其特征在于，包括芯材，使玻璃纤维(Glass Fiber)分散于无机粘结剂之后,层压多张利用造纸方法制造出的玻璃纤维板(Glass Fiber Board)而成；吸气剂(Getter),附着于所述芯材的上部或插入到所述芯材的表面，以用小袋包装生石灰(CaO)粉末的形态形成；以及外包材料，具有表面保护层、金属阻隔层以及粘合层的层压结构，将所述芯材以及所述吸气剂的外表面以真空状态进行密封。发明的效果如上所述，本发明的真空绝热板的制造方法使用具有气孔率为80%以上、气孔直径为20 μ m以下的特性的芯材，从而提供能够最大限度地提高绝热性能的效果。同时，本发明的真空绝热板的制造方法在外包材料的表面保护层的上部涂敷こ烯类树脂，从而提供能够防止Al箔造成的缺陷，并提高气体阻隔性以及阻挡性的效果。同时，本发明的真空绝热板的制造方法使用高纯度生石灰粉末作为吸气材料，从、而保证了以少量的吸气材料能达到25%以上的吸水率的效果，来提供能够使表面凹凸最小化的效果。同时，根据本发明上述的特性，提供能够将真空绝热板的长期耐久性能増加到至少10年以上的效果。
图I是表示构成本发明的真空绝热板的芯材的剖视图。图2是表示构成本发明的真空绝热板的外包材料的剖视图。图3是表示本发明的外包材料的涂敷层的剖视图。图4是表示本发明的吸气剂的俯视图。图5和图6是表示本发明的真空绝热板及其制造方法的剖视图。图7是对本发明ー实施例的真空绝热板以及比较例的长期耐久性进行比较评价的图表。
具体实施例方式本发明的特征在于，为了制作长期耐久性优良的真空绝热材料，实现芯材以及外包材料和吸气材料的最优化。下面，将对本发明的真空绝热板及其制造方法进行详细说明。參照附图以及要在下面详细说明的实施例会让本发明的优点和特征以及实现这些优点和特征的方法更为明确。但是，本发明并不局限于以下要公开的实施例，而能够以各种形态体现。本实施例只用以确保本发明公开的内容更为完整，并让本发明所属技术领域的普通技术人员完整地理解本发明的范围。本发明要求保护的范围只由权利要求书限定。说明书中的相同的附图标记指称相同的结构元件。在本发明的真空绝热板的制造方法中，首先,使玻璃纤维(Glass Fiber)分散于无机粘结剂之后层压多张利用造纸方法制造出的玻璃纤维板(Glass Fiber Board)来形成芯材。 然后，形成具有表面保护层、金属阻隔层以及粘合层的层压结构的外包材料。其次，形成用小袋包装生石灰(CaO)粉末来制造的吸气剂(Getter)。接着，使上述吸气剂附着于上述芯材的上部或插入到上述芯材的表面，并将上述外包材料制造成袋体之后，往上述袋体装入芯材后以真空状态进行密封，从而完成真空绝热板的制造。在这里，首先对制造芯材的方法以及芯材的具体结构进行说明。图I是表示构成本发明的真空绝热板的芯材的剖视图。參照图1，形成有由三张4 IOmm的玻璃纤维板(Glass Fiber Board) 100a、100b、100c层压的芯材100。在这里,使玻璃纤维(Glass Fiber)分散于无机粘结剂来制造玻璃纤维板(GlassFiber Board) 100a、100b、100c,优选地,玻璃纤维使用直径为O. I 10 μ m的短纤维。并且，优选地，无机粘结剂使用由水、石英粉以及氢氧化钠(NaOH)组成的水玻璃。 此时，通过利用造纸方法形成气孔率为80%以上的同时具有优良的绝热板特性的玻璃纤维板。并且，如果玻璃纤维的直径小于O. I μ m，则因粒子变得过小而无法正常形成板形状；如果玻璃纤维的直径超过10 μ m,则因玻璃纤维板的气孔直径超过20 μ m而导致绝热特性降低。本发明的造纸方法包括如下的过程无机粘结剂和玻璃纤维的搅拌过程；使与无机粘结剂搅拌的玻璃纤维形成为板(Board)形状的过程；利用压辊脱水之后通过热风干燥的过程；以及按照规格切断玻璃纤维板的切断过程。通过如上所述的过程完成芯材后，形成用于制作包裹芯材的袋体的外包材料，其具体形状以及制造方法如下。图2是表示构成本发明的真空绝热板的外包材料的剖视图。參照图2，在粘合层200的上部依次形成金属阻隔层210以及表面保护层220、230。在这里，粘合层200作为通过热封相互热熔敷的层，起到維持真空状态的功能。由此，优选地，粘合层200由选自容易热熔敷的高密度聚こ烯(HDPE)、低密度聚こ烯(LDPE)、线性低密度聚こ烯(LLDPE)、流延聚丙烯(CPP)、定向聚丙烯(OPP)、聚偏ニ氯こ烯(PVDC)、聚氯こ烯(PVC)、こ烯-醋酸こ烯共聚物(EVA)、こ烯-こ烯醇共聚物(EVOH)中的ー种以上热塑性塑料薄膜形成，并为了提供充分的密封特性，而以I 100 μ m的厚度形成粘合层200。接着，在粘合层200的上部形成作为用于阻挡气体以及保护芯材的阻挡层的6 7ym厚度的金属薄膜。此时，往往多使用Al箔(Foil)金属阻隔层210，由于目前为止仍未明确指定特性比Al箔更优秀的薄膜，因而本发明也利用Al箔。此时，由于Al是金属材料，因而会发生在折叠时出现裂纹(Crack)的现象等，为了防止这种现象，在金属阻隔层210的上部形成表面保护层220、230。优选地，本发明的外包材料的表面保护层形成为10 14 μ m厚度的聚对苯ニ甲酸こニ醇酯(PET)薄膜220以及20 30 μ m厚度的尼龙(Nylon) 230薄膜的层压结构。在这种情况下，如果在金属阻隔层210上产生的裂纹(Crack)的程度严重，还会损伤聚对苯ニ甲酸こニ醇酷/尼龙薄膜，本发明为了防止这种现象，而在聚对苯ニ甲酸こニ醇酯层的上部涂敷こ烯类树脂层。图3是表示本发明的外包材料的涂敷层的剖视图。參照图3，本发明的外包材料的最外围薄膜230c形成为聚对苯ニ甲酸こニ醇酯层230a以及こ烯类树脂层230b的层压结构。在这里，优选地，こ烯类树脂层使用由选自聚氯こ烯(PVC)、聚醋酸こ烯酯(PVA)、聚こ烯醇(PVAL)、聚こ烯醇缩丁醛(PVB)、聚偏ニ氯こ烯(PVDC)树脂中的ー种以上组成的こ烯类树脂。
同时，为了进而提高外包材料的气密特性，而优选为利用聚氨酯(PU)类树脂分别粘合上述表面保护层、金属阻隔层以及粘合层。
按照如上所述的方法形成外包材料，从而使本发明的真空绝热垫片具有最好的气密性和长期耐久性。此时，有可能因外部温度变化而在外包材料的内部产生气体以及水分，为了防止这种现象，使用吸气剂。下面，将对本发明的吸气剂进行说明。图4是表示本发明的吸气剂的俯视图。參照图4，能够看到装入于小袋310中的生石灰(CaO) 300。本发明使用纯度为95%以上的生石灰粉末，小袋310由皱纹纸以及聚丙烯(PP)浸溃无纺布形成来保证25%以上的吸水性能。此时，考虑到绝热垫片的整体厚度，吸气剂的厚度优选为在2mm以内。如上所述，在形成本发明的芯材、外包材料以及吸气剂之后，将这些组合起来制造真空绝热垫片。首先，采用将外包材料制造成袋体之后，往袋体内装入芯材后在真空状态下进行密封的方法，此时，优选地，使吸气剂附着于芯材表面或填埋部分吸气剂，其具体形态见下图5和图6。同时，优选地，袋体内部的真空度为O. I 10Pa。如果真空度小于O. IPa，则导致生产效率下降；如果真空度超过lOPa，则导致初始热性能以及长期耐久性下降。图5和图6是表示本发明的真空绝热板及其制造方法的剖视图。图5示出了处于在使吸气剂410附着于芯材400表面的状态下利用外包材料420进行密封的状态的真空绝热板，图6示出了处于在将吸气剂510插入到芯材500内部的状态下对外包材料520进行密封的状态的真空绝热板。通过如上所述的方法制造的真空绝热板均发挥出了优良的长期耐久性能，其具体实施例如下。实施例I、实施例2首先，以10X300X400mm(厚X宽X长)的大小，制造出如上述图I所述的玻璃纤维板(Glass Fiber Board)之后,将其层压I 3张来形成芯材。在这里，将适用I张玻璃纤维板的例子设定为实施例1，将层压3张玻璃纤维板的例子设定为实施例2。接着，形成由12μπι的聚偏ニ氯こ烯(PVDC)/聚对苯ニ甲酸こニ醇酯(PET)薄膜、25 μ m的尼龙(Nylon)薄膜、6 μ m的Al箔以及50 μ m的线性低密度聚こ烯(LLDPE)薄膜的结构形成的外置袋体。接着，如上述图6所示，使将纯度为95%的25g的生石灰(CaO)装入于小袋中的两个吸气剂插入到芯材的表面。接着，将芯材插入到袋体之后，在IOPa的真空度状态下进行密封，从而制造出本发明的真空绝热板。比较例I、比较例2
制造出10X300X400mm(厚X宽X长)大小的粘结剂玻璃棉类(Glass WoolType)玻璃纤维板(Glass Fiber Board)之后,将其层压I 3张来形成芯材。在这里，将适用I张玻璃纤维板的例子设定为比较例1，将层压三张玻璃纤维板的例子设定为比较例2。接着，形成由12 μ m的聚对苯ニ甲酸こニ醇酯(PET)薄膜、25 μ m的尼龙(Nylon)薄膜、7 μ m的Al箔以及50 μ m的线性低密度聚こ烯(LLDPE)薄膜的结构形成的外置袋体。接着，如上述图6所示，使将纯度为95%的25g的生石灰(CaO)装入于小袋中的两 个吸气剂插入到芯材的表面。接着，将芯材插入到袋体之后，在IOPa的真空度状态下进行密封，从而制造出真空绝热板。比较例3、比较例4以10X300X400mm(厚X宽X长)的大小，制造出如上述图I所述的玻璃纤维板(Glass Fiber Board)之后,将其层压I 3张来形成芯材。在这里，将适用I张玻璃纤维板的例子设定为比较例3，将层压3张玻璃纤维板的例子设定为比较例4。接着，形成在实施例I、实施例2的外置袋体结构中从表面保护层去除了尼龙(Nylon)薄膜的外置袋体。接着，如上述图6所示，使将纯度为95%的25g的生石灰(CaO)装入于小袋中的两个吸气剂插入到芯材的表面。接着，将芯材插入到袋体之后，在IOPa的真空度状态下进行密封，从而制造出真空绝热板。比较例5、比较例6以10 X 300 X 400mm (厚X宽X长)大小，制造出如上述图I所述的玻璃纤维板(Glass Fiber Board)之后，将其层压I 3张来形成芯材。在这里，将适用I张玻璃纤维板的例子设定为比较例5，将层压3张玻璃纤维板的例子设定为比较例6。接着，形成在实施例I、实施例2的外置袋体结构中从表面保护层去除了 PVDC涂敷层以及PET薄膜的外置袋体。接着，如上述图6所示，使将纯度为95%的25g的生石灰(CaO)装入于小袋中的两个吸气剂插入到芯材的表面。接着，将芯材插入到袋体之后，在IOPa的真空度状态下进行密封，从而制造出真空绝热板。(性能试验以及性能评价)分别将根据上述实施例以及比较例的真空绝热板放入于85°C的恒温箱維持10天，同时与未进行整体加热的真空绝热板比较导热系数。此时，利用HC-074 · 300(由EKO公司出品)导热系数测定仪来測定导热系数。然后，采用加速系数预测O 10年的导热系数，结果见下表I和图7。表I
权利要求
1.一种真空绝热板的制造方法，其特征在于，包括如下的步骤 步骤(a)，使玻璃纤维分散于无机粘结剂之后层压多张利用造纸方法制造出的玻璃纤维板来形成芯材； 步骤(b)，形成具有表面保护层、金属阻隔层以及粘合层的层压结构的外包材料； 步骤(C)，形成用小袋包装生石灰粉末来制造的吸气剂； 步骤(d)，使所述吸气剂附着于所述芯材的上部或插入到所述芯材的表面；以及 步骤(e)，将所述外包材料制造成袋体之后，往所述袋体装入所述(d)步骤的芯材后以真空状态进行密封。
2.根据权利要求I所述的真空绝热板的制造方法，其特征在于，所述玻璃纤维是直径为0. I IOiim的短纤维。
3.根据权利要求I所述的真空绝热板的制造方法，其特征在于，所述无机粘结剂是包含水、石英粉以及氢氧化钠的水玻璃。
4.根据权利要求I所述的真空绝热板的制造方法，其特征在于，以4 IOmm厚度形成所述玻璃纤维板，并层压I 3张所述玻璃纤维板。
5.根据权利要求I所述的真空绝热板的制造方法，其特征在于，所述外包材料的表面保护层是聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜以及尼龙薄膜的层压结构。
6.根据权利要求5所述的真空绝热板的制造方法，其特征在于，在所述聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜的上部涂敷乙烯类树脂。
7.根据权利要求6所述的真空绝热板的制造方法，其特征在于，所述乙烯类树脂是选自聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚偏二氯乙烯树脂中的一种以上。
8.根据权利要求I所述的真空绝热板的制造方法，其特征在于，所述外包材料的金属阻隔层是Al箔。
9.根据权利要求I所述的真空绝热板的制造方法，其特征在于，所述外包材料的粘合层是选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、流延聚丙烯、定向聚丙烯、聚偏二氯乙烯、聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物中的一种以上塑料薄膜。
10.根据权利要求I所述的真空绝热板的制造方法，其特征在于，利用聚氨酯类树脂分别粘合所述外包材料的所述表面保护层、金属阻隔层以及粘合层。
11.根据权利要求I所述的真空绝热板的制造方法，其特征在于，所述生石灰的纯度为95%以上。
12.根据权利要求I所述的真空绝热板的制造方法，其特征在于，所述小袋由皱纹纸以及聚丙烯浸溃无纺布形成。
13.根据权利要求I所述的真空绝热板的制造方法，其特征在于，所述真空状态的真空度为0. I IOPa0
14.一种真空绝热板，其特征在于，通过根据权利要求I至13中的任一项所述的方法制造而成，并包括芯材、吸气剂以及外包材料。
15.根据权利要求14所述的真空绝热板，其特征在于，所述芯材包括直径为20y m以下的气孔，并具有80%以上的气孔率。
16.根据权利要求14所述的真空绝热板，其特征在于，所述吸气剂具有25%以上的吸水率。
17.根据权利要求14所述的真空绝热板，其特征在于，所述真空绝热板的10年后预期导热系数为0. 006Kcal/mhr°C以下。
18.一种真空绝热板，其特征在于，包括 芯材，使玻璃纤维分散于无机粘结剂之后，层压多张利用造纸方法制造出的玻璃纤维板而成； 吸气剂，附着于所述芯材上部或插入到所述芯材的表面，以用小袋包装生石灰粉末的形态形成；以及 外包材料，具有表面保护层、金属阻隔层以及粘合层的层压结构，将所述芯材以及所述 吸气剂的外表面以真空状态进行密封。
全文摘要
本发明涉及一种真空绝热板及其制造方法。本发明通过提供一种包括如下步骤的真空绝热板的制造方法，来提高真空绝热板的长期耐久性。所述步骤包括步骤(a)，使玻璃纤维(Glass Fiber)分散于无机粘结剂之后层压多张利用造纸方法制造出的玻璃纤维板(Glass Fiber Board)来形成芯材；步骤(b)，形成具有表面保护层、金属阻隔层以及粘合层的层压结构的外包材料；步骤(c)，形成用小袋包装生石灰(CaO)粉末来制造的吸气剂(Getter)；步骤(d)，使所述吸气剂附着于所述芯材的上部或插入到所述芯材的表面；以及步骤(e)，将所述外包材料制造成袋体之后，往所述袋体装入步骤(d)的芯材后以真空状态进行密封。
文档编号B32B15/08GK102652061SQ201180003492
公开日2012年8月29日 申请日期2011年1月4日 优先权日2010年1月5日
发明者全胜敏, 张锡, 李明, 韩程弼, 黄承锡 申请人:乐金华奥斯有限公司