改善破裂不良的真空绝热材料及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种真空绝热材料，其包括芯材及用于覆盖上述芯材的外皮材料，上述外皮材料从外部到内部包括表面保护层、金属阻隔层及热熔敷层的层压结构，上述真空绝热材料的密封强度为5kgf至15kgf。并且，本发明提供一种真空绝热材料的制备方法，其包括如下步骤：依次层压热熔敷层、金属阻隔层、表面保护层来准备外皮材料的步骤，在上述外皮材料之间插入芯材的步骤，对上述外皮材料进行减压和密封，来形成真空绝热材料的步骤，以及对上述真空绝热材料进行热处理的步骤；上述真空绝热材料的密封强度为5kgf至15kgf。
【专利说明】改善破裂不良的真空绝热材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种包括改善破裂不良的真空绝热材料及热处理步骤，来将外皮材料 的未熔敷部最小化的真空绝热材料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 在目前所使用的真空绝热材料中，将玻璃棉（glass wool)及烘制二氧化娃（fumed silica)、气凝胶（aerogel)等的无机化合物作为芯材来使用，而在外皮材料中，除了尼龙 (nylon)/聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET，polyethylene terephthalate)/错箔（aluminum foil)或错蒸镀层之外，将聚乙烯（PE, polyethylene)及聚丙烯（PP, polypropylene)等 作为熔敷层来使用。并且，为了确保真空绝热材料的长期的性能，将生石灰（CaO)、沸石 (zeolite)、娃胶（silica gel)等的吸湿剂和金属粉末作为吸收材料来使用。
[0003] 但是，就真空绝热材料的性能而言，维持内部真空度是极为重要的因素，为此，在 10Pa以下的高真空状态下通过密封外皮材料，来维持内部真空度，但是，像外皮材料的边角 部位一样未被热熔敷的部分弱于物理冲击等，因此破裂的可能性高，从而很难处理上述部 分。
[0004] 在韩国授权专利第10-0775716号中也记载了由芯材、吸收材料、外皮材料构成， 并包括贯通孔的真空绝热材料，但仍然未公开了如下内容：根据芯材形成热熔敷部，将在芯 材的周围形成的周围边缘部配置为热熔敷部，来维持较宽的有效绝热面积，并且通过对外 皮材料的未熔敷部进行熔敷，来提高像外皮材料的边角部位一样的热熔敷部的熔敷率。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的抟术问是页
[0006] 本发明的一实例提供一种改善破裂不良的真空绝热材料，该真空绝热材料对插入 有芯材的外皮材料的内部进行减压和密封而制备，提高热熔敷部的熔敷率，并且借助外皮 材料部分的物理冲击等来将破裂不良现象等最小化。
[0007] 本发明的另一实例提供上述真空绝热材料的制备方法。
[0008] 抟术方案
[0009] 本发明的一实例提供一种真空绝热材料，其包括芯材及用于覆盖上述芯材的外皮 材料，上述外皮材料从外部到内部包括表面保护层、金属阻隔层及热熔敷层的层压结构，上 述真空绝热材料的密封强度为5kgf至15kgf。
[0010] 上述热烙敷层可以包含线性低密度聚乙烯（LLDPE，Linear Low-Density Polyethylene)或流延聚丙烯（CPP，Casting Polypropylene)。
[0011] 上述热熔敷层的厚度可以为30iim至80iim。
[0012] 上述真空绝热材料可以包括一个以上的贯通孔。
[0013] 上述贯通孔可以沿着厚度方向形成于芯材或外皮材料的热熔敷部。
[0014] 上述贯通孔可以包括多角形、圆、椭圆及组合它们的形状。
[0015] 本发明的另一实例提供一种真空绝热材料的制备方法，其包括如下步骤：依次层 压热熔敷层、金属阻隔层、表面保护层来准备外皮材料的步骤，在上述外皮材料之间插入芯 材的步骤，对上述外皮材料进行减压和密封来形成真空绝热材料的步骤，以及对上述真空 绝热材料进行热处理的步骤；上述真空绝热材料的密封强度为5kgf至15kgf。
[0016] 在上述外皮材料之间插入芯材的步骤之前，可以包括在上述芯材形成贯通孔的步 骤。
[0017] 上述热处理可以对外皮材料的未熔敷部进行熔敷。
[0018] 上述热处理的热源的特征在于，上述热处理的热源为红外线辐射热、热风或加热 器。
[0019] 上述热处理可以在100°C至200°C的温度下执行1分钟至30分钟。
[0020] 上述热处理可以在常压或常压以下的压力状态下执行。
[0021] 在上述真空绝热材料的热处理之后，还可以包括在20°C至90°C的温度下进行冷 却（cooling)的步骤。
[0022] 有益效果
[0023] 上述真空绝热材料通过提高外皮材料热熔敷部的热熔敷率来改善边角部分等的 破裂不良的同时容易进行多种形态的加工。
[0024] 并且，尽管在除了上述真空绝热材料的芯材部分之外的其他外皮材料部分形成贯 通孔，也可以维持真空绝热材料的稳定性及优异的绝热性。
【专利附图】
【附图说明】
[0025] 图1是表示本发明的真空绝热材料的结构的剖视图。
[0026] 图2是表示本发明的真空绝热材料的外皮材料的剖视图。
[0027] 图3是表示本发明的包括贯通孔的真空绝热材料的俯视图。
[0028] 图4是拍摄作为本发明一实施例的真空绝热材料的芯材形状的照片。
[0029] 图5是表示根据用于测定密封强度的实施例1及比较例2的真空绝热材料的各个 位置的俯视图。
【具体实施方式】
[0030] 下面，参照后面要说明的实施例会让本发明的优点、特征及实现这些优点及特征 的方法更加明确。但是，本发明并不局限于以下要公开的实施例，能够以互不相同的多种方 式实施，本实施例只用于使本发明的公开内容更加完整，有助于本发明所属【技术领域】的普 通技术人员完整地理解发明的范畴，本发明根据发明要求保护范围的范畴而定义。在说明 书全文中，相同的附图标记表示相同的结构要素。
[0031] 下面，将对本发明进行详细的说明。
[0032] 真空绝热材料
[0033] 本发明的一实例包括一种真空绝热材料，该真空绝热材料包括芯材及用于覆盖上 述芯材的外皮材料，上述外皮材料从外部到内部包括表面保护层、金属阻隔层及热熔敷层 的层压结构，上述真空绝热材料的密封强度为5kgf至15kgf。
[0034] 图1表示本发明一实施例的经过热处理的真空绝热材料的结构，并表示包括芯材 120、吸收材料160、外皮材料140的真空绝热材料100。
[0035] 上述真空绝热材料100的密封强度可以为大约5kgf至大约15kgf。上述密封强度 是指在热塑性塑料的同种膜薄片或异种膜薄片等的热粘合时的密封部的粘合强度。即，采 用密封试样，将其拉伸至上述密封部被破坏为止，使得密封部分离的最大载荷被称为密封 强度。与在常压及常温下维持大约小于5kgf的密封强度的以往的真空绝热材料不同，上述 真空绝热材料的优异之处在于，维持上述密封强度范围的同时呈现比现有密封强度更高的 密封强度，由此具有即使在外皮材料因与常压之间的压力差而被收缩的状态下，也能够维 持内部真空度，并进行多种形态的加工的优异的效果。
[0036] 上述芯材120只要是玻璃棉、玻璃板（glass board)、珍珠岩（pearlite)、烘制二 氧化硅及气凝胶等的具有绝热性的公知的芯材，就可以不受限定地被使用。具体而言，上述 芯材120可以由一个以上未包含有机粘结剂/无机粘结剂或者在水或者包含有机化合物 的水溶液内进行搅拌的玻璃纤维（Glass fiber)层压而成，也可以由一个以上直径为大约 1 y m至大约10 y m以内的玻璃纤维集合体或由有机粘结剂/无机粘结剂形成的玻璃棉及板 层压而成。
[0037] 对真空绝热材料的内部的水分进行吸湿的目的在于，上述真空绝热材料100还可 包括吸收材料160。上述吸收材料160附着于上述芯材而适用，或者插入于上述芯材而适 用。图1是将上述吸收材料插入于芯材而适用的实施例。
[0038] 上述吸收材料160可以包含纯度95%以上的生石灰（CaO)粉末，也可以包含选自 沸石、钴、锂、活性炭、氧化铝、钡、氯化钙、氧化镁、氯化镁、氧化铁、锌及锆中的一种以上的 物质。
[0039] 图2表示本发明另一实施例的真空绝热材料的外皮材料，外皮材料140从外部到 内部包括表面保护层146、金属阻隔层144、热熔敷层142。
[0040] 上述表面保护层146吸收和分散外部冲击，来起到防止表面或真空绝热材料的内 部的芯材等受到外部冲击的作用。因此，表面保护层146可以由耐冲击性优异的材质形成。
[0041] 作为上述表面保护层146的材质，可以提出将聚碳酸酯（polycarbonate) 膜、聚酰亚胺（polyimide)膜、尼龙膜或聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET, Polyethylene Ter印hthalate)膜、铝蒸镀为100nm以下的VM-PET膜及K-PET膜。可以将选自上述多个膜 中的一个以上的膜利用为层压体，具体而言，例如，可以将尼龙膜和PET膜粘合来利用为表 面保护层146。
[0042] 上述金属阻隔层144粘合于表面保护层146的下部，并起到维持内部真空度和阻 断外部的气体或水分等流入的作用。
[0043] 作为上述金属阻隔层144的材质，可以利用阻隔性优异的铝箔（A1 foil)，在铝箔 中可以利用铁（Fe)的含量为0.65重量％以下的铝箔。在铁的含量大于0.65重量％的铝 箔的情况下，相对于阻隔性的提高，制备费用上升幅度更大，因此不优选。
[0044] 另一方面，在铝箔被撕破的情况下，气体或水分等可以通过撕破的部位而渗透，会 导致阻碍真空绝热材料的长期耐久性。追加地，在本发明的一实施例中，为了补充铝箔的阻 隔性能，可以在上述错箔粘合PET膜或乙烯/乙烯醇（EV0H，Ethylene Vinyl Alcohol)膜 来利用为表面保护层146。
[0045] 上述热熔敷层142粘合于上述金属阻隔层144的下部，并紧贴于真空绝热材料 的芯材表面。上述热熔敷层142可以由容易进行热熔敷且密封性优异的线性低密度聚 乙烯（LLDPE，Linear Low-Density Polyethylene)、低密度聚乙烯（LDPE，Low Density Polyethylene)、高密度聚乙烯（HDPE，High Density Polyethylene)、流延聚丙烯 (CPPcasting polypropylene)等中的一个或混合两种以上而成的膜来形成。
[0046] 上述外皮材料140的上述热熔敷层142对真空绝热材料或外皮材料热熔敷部140a 的密封起到主要的作用，并且将会对本发明一实例的真空绝热材料的密封强度产生影响。 因此，上述外皮材料140的热熔敷层142可以包含线性低密度聚乙烯（LLDPE)或流延聚丙 烯（CPP)，由此可以进行更好的上述热熔敷层142的贴合，从而可以将上述真空绝热材料的 密封强度维持为大约5kgf至大约15kgf。
[0047] 并且，上述LLDPE及CPP具有容易贴合热熔敷层的优点，通过将热熔敷层142限定 为LLDPE或CPP，来将热熔敷层的密封效果最大化，以使可以熔敷外皮材料的未熔敷部。由 此，可以将上述真空绝热材料的密封强度维持为大约5kgf至大约15kgf。
[0048] 更加具体地，上述热熔敷层142的厚度可以为大约30 iim至大约80 iim。将通过热 熔敷层的透气度最小化，并且在考虑密封强度的同时将真空绝热材料的初始性能最优化， 在这点上，上述热熔敷层142的厚度优选为大约30 y m至大约80 y m。
[0049] 上述真空绝热材料将密封强度维持为大约5kgf至大约15kgf，可以从包括外皮材 料的芯材部到外皮材料的热熔敷部140a确保耐久性，且不产生破裂现象，包括一个以上的 贯通孔150。
[0050] 上述贯通孔150可以沿着厚度方向形成于上述芯材120或者沿着厚度方向形成于 上述外皮材料140的热熔敷部140a，S卩，可以形成于包括芯材的外皮材料的热熔敷部或者 不包括芯材的外皮材料的热熔敷部。此时，上述贯通孔150可以包括多角形、圆、椭圆及组 合它们的形状。
[0051] 图3是表示包括上述贯通孔的真空绝热材料的俯视图。在图3的（a)部分中，在芯 材120的右侧下部包括四角形的贯通孔150,芯材120所包括的贯通孔150被外皮材料140 包围。作为本发明一实例的真空绝热材料维持5kgf至12kgf的密封强度，除了在外皮材料 的外部的热熔敷部140a之外，也可以在贯通孔的内部的热熔敷部140b维持规定水平的密 封强度。因此，与是否存在贯通孔150无关地，可以维持真空绝热材料的规定的耐久性，并 且不产生破裂现象。
[0052] 在常规的真空绝热材料的情况下，因较低的密封强度导致无法维持外皮材料的热 熔敷部的耐久性，并且在形成贯通孔150或进行多种形态的加工时，产生热熔敷部140a的 撕破及破裂现象等。但是，如图3的（b)部分所示，在上述真空绝热材料中，即使在外皮材 料140的热熔敷部140a形成圆形的贯通孔150,确保规定水平的密封强度的真空绝热材料 也会在外皮材料的热熔敷部140a产生坚固的熔敷，并且不产生因贯通孔150而导致的真空 绝热材料的撕破及破裂现象。
[0053] 图4是拍摄包括贯通孔的真空绝热材料的芯材的照片，图4的（a)部分是沿着厚 度方向形成于芯材的贯通孔呈圆形的真空绝热材料，图4的（b)部分是沿着厚度方向形成 于芯材的贯通孔呈四角形的真空绝热材料。
[0054] 真空绝热材料的制备方法
[0055] 本发明另一实例提供真空绝热材料的制备方法，其包括如下步骤：依次层压热熔 敷层、金属阻隔层、表面保护层来准备外皮材料的步骤，在上述外皮材料之间插入芯材的步 骤，对上述外皮材料进行减压和密封来形成真空绝热材料的步骤，以及对上述真空绝热材 料进行热处理的步骤，上述真空绝热材料的密封强度为5kgf至15kgf。
[0056] 通过上述真空绝热材料的制备方法，可以将有机芯材/无机芯材插入于外皮材 料，并在高真空状态下对外皮材料进行四面密封或T-密封，由此可制备真空绝热材料。此 时，在上述真空绝热材料外皮材料的情况下，可以通过一次性进行的四面密封或T-密封， 来密封热熔敷部，随后，再通过热处理的步骤，在高真空状态下减压上述外皮材料的内部 时，缩小与维持常压的外皮材料的外部之间的压力差，由此对上述首次密封时来不及密封 的外皮材料的未熔敷部进行熔敷。
[0057] 上述真空绝热材料的制备方法包括在热熔敷层利用包含有机物的外皮材料第一 次密封的真空绝热材料进行热处理的步骤，由此可以坚固地熔敷像外皮材料的边角部分一 样的热熔敷部，从而提供维持规定的密封强度且耐久性提高的真空绝热材料。
[0058] 对上述真空绝热材料进行热处理的步骤的特征在于，对外皮材料的未熔敷部进行 熔敷。通过再次对减压和密封将芯材收纳在内部的外皮材料的内部而制备的真空绝热材料 进行热处理，可以对因外皮材料的内部与外部之间的压力差而未被密封的热熔敷部的未熔 敷部进行熔敷。上述未熔敷部是指外皮材料和外皮材料的热熔敷层未被密封的部分，在本 发明的一实例中，热熔敷部140a可以相当于上述未熔敷部。
[0059] 像这样，可以通过再次对第一次密封的真空绝热材料进行热处理，来对因外皮材 料的内部与外部之间的压力差而产生的上述未熔敷部进行熔敷。其结果，通过借助热处理 的密封，再次对外皮材料的热熔敷部进行密封，并且，通过上述未熔敷部的再密封而形成的 外皮材料维持真空绝热材料的内部真空度，以确保规定水平的耐久性，由此能够进行真空 绝热材料的多种形态的加工，并且能够防止上述真空绝热材料的撕破现象或破裂现象。
[0060] 在上述外皮材料之间插入芯材的步骤之前，可以包括在上述芯材形成贯通孔的步 骤。在将上述芯材插入于外皮材料之后形成贯通孔的情况下，与在完成的真空绝热材料形 成贯通孔的情况相同，在形成贯通孔时会产生破裂现象，由此会无法确保绝热效果。因此， 可以通过在上述外皮材料插入芯材之前形成贯通孔，来提供包括形成为多种形状的贯通孔 的真空绝热材料。
[0061] 本发明的一实例涉及通过热处理步骤，对外皮材料的未熔敷部进行熔敷的真空绝 热材料的制备方法，作为上述热处理的热源，可以使用红外线辐射热、电热风或加热器。可 以对外皮材料的未熔敷部进行熔敷的热处理的热源并不受特别的限制，但从费用低廉、能 够均匀地调节真空绝热材料的整体的温度的方面考虑，优选地，将借助电的热风方式使用 为热处理的热源。
[0062] 上述热处理的特征在于，在大约100°C至大约200°C的温度下执行。通过将热处 理温度维持在上述范围内，来容易进行未熔敷部的熔敷的优点，更加具体地，调节为大约 130°C至大约150°C的温度在对维持真空绝热材料的初始性能，并防止真空绝热材料外皮材 料的基础物性劣化的方面上优异。
[0063] 上述热处理的特征在于，执行大约1分钟至大约30分钟，而执行大约3分钟?大 约10分钟在维持密封强度的同时防止外皮材料的基础物性劣化的方面上优异。具体而言， 可以通过将上述热处理维持在上述范围的时间内，来使真空绝热材料的未熔敷部缓解因物 理冲击等导致的破裂产生现象等缺点。
[0064] 并且，上述热处理的特征在于，在常压或常压以下的压力状态下执行。具体而言， 通过在1气压或1气压以下的压力状态下执行热处理而制备的真空绝热材料可以维持内部 真空度，并且容易进行未熔敷部的熔敷。
[0065] 本发明的再一实例还可以包括在从外部到内部具有表面保护层、金属阻隔层及热 熔敷层的层压结构的外皮材料的内部收纳芯材,并且通过对减压和密封上述外皮材料的内 部而制备的真空绝热材料进行上述热处理之后，进行冷却的步骤。
[0066] 上述进行冷却的步骤用于使经过热处理的真空绝热材料的外皮材料稳定化，由于 经过热处理的真空绝热材料的冷却，可以更加确保外皮材料的未熔敷部被熔敷的热熔敷部 140a的耐久性，并且可以无撕破或破裂现象地进行真空绝热材料的多种形态的加工。若不 包括将热处理的真空绝热材料进行冷却的步骤，则具有空气等因外部的物理冲击而流入真 空绝热材料的内部，致使经过热处理的真空绝热材料的热熔敷部的初始性能降低的担忧。 [0067] 上述冷却可以在大约20°C至大约90°C的温度下执行。在进行冷却时，并不局限于 上述温度，可以在比执行热处理的温度更低的温度的范围内执行。更加具体地，在上述范围 的温度下执行上述冷却的情况下，具有不破坏热熔敷部的基础物性的优点。
[0068] 下面，提出本发明的具体的实施例。但是，以下所记载的实施例仅仅是具体地例示 或者说明本发明的，本发明并不局限于此。
[0069] 实施例及比较例
[0070] 〈实施例1>
[0071] 为了评价本发明一实例的真空绝热材料，在将使直径为6 iim的玻璃纤维实现集 棉的玻璃板层压两层以上的芯材插入了氧化I丐（calcium oxide) 10g。随后，利用外皮材料 包围芯材和吸收材料，从而进行减压和密封。
[0072] 就外皮材料而言，作为热熔敷层使用了 50 y m的LLDPE层，作为金属阻隔层使用了 6 y m的铝箔层，作为第一保护层使用了 25 y m的尼龙膜，作为第二保护层使用了涂敷有大 约12iim的聚偏二氯乙烯（PVDC，polyvinylidene chloride)的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜 (K-PET, polyethylene terephthalate)〇
[0073] 在上述外皮材料收纳有上述芯材且对内部进行减压和密封而成的真空绝热材料 中，在130°C下利用通电的热风方式对真空绝热材料进行热处理10分钟，并在完成的真空 绝热材料外皮材料边角部分的热熔敷部贯通直径为1mm的孔之后测定热导率，其结果，该 热导率为2. 54mW/mK。
[0074] 〈实施例2>
[0075] 在芯材的下端部形成横向X纵向（40mmX50mm)大小的四角形贯通孔，并将该四 角形贯通孔插入于外皮材料而制备了真空绝热材料。在这里，外皮材料及吸收材料使用了 与上述实施例1相同的外皮材料及吸收材料，热处理过程也如同实施例1。在上述热处理之 后，将贯通孔的内部的外皮材料切断为横向X纵向（30_X40mm)的大小并测定热导率，其 结果，真空绝热材料的热导率为2. 57mW/mK。
[0076] 〈比较例1>
[0077] 除了热处理过程之外，使用与上述实施例1相同的芯材和外皮材料、吸收材料，来 制备了真空绝热材料。测定这种真空绝热材料的热导率的结果，真空绝热材料的热导率为 2.55mW/mK。
[0078] 〈比较例2>
[0079] 除了热处理过程之外，使用与上述实施例1相同的芯材和外皮材料、吸收材料，来 制备了真空绝热材料。此时，在真空绝热材料外皮材料的边角部分热熔敷部贯通直径为1mm 的孔，其结果，可知破裂不良。
[0080] 〈比较例3>
[0081] 除了热处理过程之外，使用与上述实施例2相同的芯材和外皮材料、吸收材料，来 制备了真空绝热材料。此时，将贯通孔的内部的外皮材料切断为横向X纵向（30_X40mm) 大小，其结果，可知破裂不良。
[0082] 表 1
[0083]
【权利要求】
1. 一种真空绝热材料，其包括芯材及用于覆盖所述芯材的外皮材料， 其中， 所述外皮材料从外部到内部包括表面保护层、金属阻隔层及热熔敷层的层压结构， 所述真空绝热材料的密封强度为5kgf至15kgf。
2. 根据权利要求1所述的真空绝热材料，其中，所述热熔敷层包含线性低密度聚乙烯 (LLDPE)或流延聚丙烯（CPP)。
3. 根据权利要求1所述的真空绝热材料，其中，所述热熔敷层的厚度为30 iim至 80 u m〇
4. 根据权利要求1所述的真空绝热材料，其中，所述真空绝热材料包括一个以上的贯 通孔。
5. 根据权利要求4所述的真空绝热材料，其中，所述贯通孔沿着厚度方向形成于芯材 或外皮材料的热熔敷部。
6. 根据权利要求4所述的真空绝热材料，其中，所述贯通孔包括多角形、圆、椭圆及组 合它们的形状。
7. -种真空绝热材料的制备方法，其中， 包括如下步骤： 依次层压热熔敷层、金属阻隔层、表面保护层来准备外皮材料的步骤， 在所述外皮材料之间插入芯材的步骤， 对所述外皮材料进行减压和密封，来形成真空绝热材料的步骤，以及 对所述真空绝热材料进行热处理的步骤； 其中，所述真空绝热材料的密封强度为5kgf至15kgf。
8. 根据权利要求7所述的真空绝热材料的制备方法，其中，在所述外皮材料之间插入 芯材的步骤之前包括在所述芯材形成贯通孔的步骤。
9. 根据权利要求7所述的真空绝热材料的制备方法，其特征在于，所述热处理是对外 皮材料的未熔敷部进行熔敷。
10. 根据权利要求7所述的真空绝热材料的制备方法，其特征在于，所述热处理的热源 为红外线辐射热、电热风或加热器。
11. 根据权利要求7所述的真空绝热材料的制备方法，其特征在于，所述热处理在 100°C至200°C的温度下执行1分钟至30分钟。
12. 根据权利要求7所述的真空绝热材料的制备方法，其特征在于，所述热处理在常压 或常压以下的压力状态下执行。
13. 根据权利要求7所述的真空绝热材料的制备方法，其中，在所述真空绝热材料的热 处理之后，还包括在20°C至90°C的温度下进行冷却的步骤。
【文档编号】F16L59/065GK104428575SQ201380035665
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年5月15日 优先权日:2012年7月3日
【发明者】闵丙勋, 黃承锡, 全胜敏, 韩程弼 申请人:乐金华奥斯有限公司