真空绝热板芯材及其构成的真空绝热板的制作方法

本发明涉及一种真空绝热板芯材及其制作方法，以及应用该芯材的真空绝热板，具体涉及一种在短切丝芯材（采用湿法成型的短切丝片材的叠层）、或在干法玻纤毡芯材、或在同时含有湿法成型的短切丝片材与干法玻纤毡的芯材的上下两侧设置超细玻纤棉片材的真空绝热板芯材，其适用于家电保温、冷链物流、建筑保温等领域。

背景技术：
目前的真空绝热板芯材一般选择多孔介质材料，如粉状二氧化硅、气凝胶、玻璃纤维或微孔聚氨酯等材料，每一种材料都有其优缺点。其次，每种芯板在使用时，必须加入干燥剂或吸气剂，除去阻隔膜以及芯材中未除尽的气体及水分，保证真空度，从而提高真空绝热板的使用寿命。真空绝热板已运用于各个领域中，它以节能、低碳、环保、安全的特性满足了客户要求。通过调研和实际操作可知，真空绝热板内部芯材的选用和制作方法对其各项性能影响非常大，芯材一般选用多孔介质材料，如气凝胶、发泡聚氨酯、二氧化硅粉末、石棉纤维、玻璃纤维等。对于真空绝热板芯材而言，必须具备以下四种特性：1、在高真空负压状态下对真空绝热板内部具有支撑作用，防止真空绝热板收缩、内陷；2、要尽可能地减少热传导的发生。3、必须具备开孔结构，使气体在负压状态下能够以最快速度被排出；4、材料需具备在真空或超低真空度状态下，不释放气体或尽可能少释放气体。目前因真空绝热板应用领域不同，其芯材的选择也有所差异。对于家电保温、建筑保温等要求阻热性能好，导热系数低。目前大多数保温材料导热系数高，体积庞大，厚度一般在1cm-5cm之间，用于家电保温、冷链物流、建筑保温后，降低了家电、建筑的可利用空间并且保温寿命短。真空绝热板正是顺应了各领域保温需求，希望保温板厚度变薄、导热系数减小的要求。中国专利号：ZL200880122390.2公开了一种真空隔热材料用芯部材料，即短切丝芯材，采用的玻璃纤维的直径为6-13um、长度为4-20mm；其是通过层叠多张无纺布而构成的；该无纺布至少包括利用连续纤维生产法制造的多条玻璃纤维。在无纺布中,多条玻璃纤维中的大部分玻璃纤维在与无纺布的表面基本平行的方向上延伸。上述现有技术的不足之处在于：其纤维直较粗，长度较长（直径为6-13um、长度为4-20mm），纤维比较硬；对于采用镀铝膜进行外包、抽真空的真空绝热板（VIP），在实际生产或使用过程中，所述纤维很容易刺穿镀铝膜；故而在生产VIP时，外包的密封膜材一般不使用镀铝膜；目前采用铝箔复合膜生产VIP，来克服上述问题；而这带来了新的问题，由于铝箔复合膜中含有纯铝层（AL）和镀铝层（VMPET），且该铝层较厚（一般为7um左右），导致VIP在实际应用过程中会产生比较严重的热桥效应，这必然会导致VIP整体导热系数增大，从而影响节能效果和产品品质。铝箔复合膜中的纯铝层是用高纯度的铝经过多次压延后形成的极薄形式的薄片，是优良的导热体，包装用铝箔的纯度在99.5%以上。镀铝膜中含有镀铝层（VMPET），而不含有纯铝层（AL），因此，镀铝膜的导热效果远低于铝箔复合膜。因此，如何在采用镀铝膜进行VIP封装的同时，避免纤维刺穿镀铝膜，是本领域要解决的技术问题。

技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种可采用镀铝膜进行封装且可避免纤维刺穿镀铝膜的真空绝热板芯材及其制作方法。为解决上述技术问题，本发明提供了一种真空绝热板芯材，其包括：由多层层叠的采用湿式造纸法成型的玻璃纤维片材（即短切丝芯材），或采用干法无纺布工艺成型的玻璃纤维毡（即干法玻纤棉芯材），或玻璃纤维片材与玻璃纤维毡的叠层（即混合芯材）构成的中间芯材；在该中间芯材的上下两侧覆盖有超细玻纤棉片材；所述超细玻纤棉片材中的纤维直径为1-4um、长度为1-5mm。所述超细玻纤棉片材采用湿式造纸法成型或干法无纺布工艺成型。构成所述玻璃纤维毡的玻璃纤维的直径为4-20um、长度为4-15mm。作为一种优选，所述玻璃纤维片材采用直径为6-13um、长度为4-20mm拉丝法生产的玻璃纤维短切丝成型。所述玻璃纤维片材和玻璃纤维毡中的玻璃纤维分层分布、大部分与顶面平行，同平面中的玻璃纤维随机分布，该片材的厚度均匀，以利于抽真空。作为另一种可选的实施方式，所述玻璃纤维片材包括：70-100wt%、直径为6-13um、长度为4-20mm、拉丝法生产的玻璃纤维短切丝和0-30wt%、直径为1.0-4um、长度为1-5mm、火焰法生产的玻璃纤维棉；采用火焰法制造的玻璃纤维棉，直径细，长度短，因此相应得到的玻璃纤维棉密度较大，制成的真空绝热板芯材导热系数较低，但是若单独采用火焰法生产的玻璃纤维棉生产真空绝热板芯材，会导致制造成本偏高，且使制成的真空绝热板的导热系数难以达到0.0025W/m.k以下，质量不稳定，可控性差；本发明中采用70-100wt%拉丝法生产的玻璃纤维短切丝和0-30wt%火焰法生产的玻璃纤维棉作为真空绝热板芯材原料，玻璃纤维棉所占比例较少，相对于现有技术而言，大大减少了生产成本，提高了产品质量稳定性；生产出的真空绝热板芯材导热系数在0.030W/m.k以下，其绝热板导热系数相对于采用100wt%火焰法生产的玻璃纤维棉芯材要低，保温效果较好；单片芯材厚度控制在0.5-5mm（10kpa压力下），密度控制在80kg/m³-200kg/m³，压缩比比采用100wt%火焰法生产的超细玻纤棉芯材稍大，但不会对生产工艺有大的影响。作为另一种可选的实施方式，在相邻两层玻璃纤维片材之间，或相邻的玻璃纤维片材与玻璃纤维毡之间设有1-15mm厚的二氧化硅粉层或采用二氧化硅粉压制成型的板；二氧化硅层或板与玻璃纤维的混合使用，利于进一步提高真空绝热板芯材的隔热效果和综合性能。作为进一步的优选，所述玻璃纤维毡中的大部分玻璃纤维与该玻璃纤维毡的顶面平行分布，以利于抽真空。上述真空绝热板芯材的制作方法，包括如下步骤：（1）取直径为6-13um、长度为4-20mm拉丝法生产的玻璃纤维短切丝；或，取70-100wt%、直径为6-13um、长度为4-20mm、拉丝法生产的玻璃纤维短切丝和0-30wt%、直径为1.0-4um、长度为1-5mm、火焰法生产的玻璃纤维棉混合；（2）将上述玻璃纤维分散，然后加水搅拌，搅拌均匀后送入配浆池加水稀释，稀释浓度至0.3-1.0wt%；（3）将稀释好的浆料送入网前箱，网前箱流出的浆液分层流到一成型网上，该成型网下均匀分布有负压吸口，以进行脱水；脱水后的纤维沉积在所述成型网上且厚度均匀、分层分布、与顶面平行，形成所需厚度的片层，即获得湿板；（4）采用压辊对上述湿板进行碾压，使其表面平整、厚度均匀；（5）将完成上述步骤（4）的湿板经脱水、干燥处理后形成玻璃纤维片材；（6）取直径为1-4um、长度为1-5mm的超细玻纤棉，并重复上述步骤（2）-（4）并得到湿板，将该湿板经脱水、干燥处理后形成超细玻纤棉片材；（7）将多层上述玻璃纤维片材层叠后构成中间芯材；在该中间芯材的上下两侧铺设超细玻纤棉片材后进行裁剪，制成所需的芯材。采用上述方法生产的玻璃纤维芯材，具有的技术效果：利于真空绝热板抽真空，以降低真空绝热板的导热系数，且可以使制成的真空绝热板的导热系数<0.0025W/m.k。本发明的真空绝热板芯材成型工艺简单、成本低，质量稳定可控。作为一种优选，在10KPa的压力条件下，所述步骤（5）生成的玻璃纤维片材的厚度为0.5-5mm，所述步骤（5）中的超细玻纤棉片材的厚度为0.2-2mm。由于制作芯板采用的玻璃纤维短切丝直径为6-13um，长度为4-20mm拉丝法生产的玻璃纤维短切丝，所以在10KPa的压力条件下，所述玻璃纤维片材毛坯最佳厚度为0.5-5mm。作为一种优选，所述步骤（3）中成型网对玻璃纤维层脱水时，成型网的速度为12-30米/分钟。采用这个速度能够有效的保证通过成型网制作出的湿板密度均匀，排列整齐，整体厚度相对均匀，提高了真空绝热板芯材成品质量。作为一种优选，在所述步骤（2）的稀释过程中，添加上述玻璃纤维短切丝总重量的0.005-0.015%的羟基纤维素，以减少静电效应。作为一种优选，为生成上述结构的玻璃纤维片材，所述成型网的顶面倾斜设置；成型网上方设有与所述网前箱相连的导流渠，该导流渠的底板与所述成型网的顶面平行，导流渠的底板上均匀分布有与所述成型网的长度方向垂直的狭缝式喷嘴；所述负压吸口分别与所述狭缝式喷嘴相对设置且分布于各狭缝式喷嘴的下游一侧，以利于浆液中的纤维均匀分布在所述成型网的顶面，并使纤维分层同平面分布、大部分平行于玻璃纤维片材的表面。作为一种优选的方案，所述成型网为传送带式，以利于连续生产。作为进一步优选的方案，所述成型网顶面的传送方向为自下而上，利于纤维沉积在所述成型网上且厚度均匀、分层同平面分布、大部分平行。一种真空绝热板，其包括上述真空绝热板芯材，以及包覆在该真空绝热板芯材上的、用于实现抽真空的镀铝膜或铝箔复合膜，或由上述镀铝膜或铝箔复合膜构成的袋体。本发明的技术效果：1、本发明中在短切丝或干法玻璃毡芯材上下层覆盖超细玻纤棉芯材，即构成了一种复合芯材，其取得的技术效果是：超细玻纤棉芯材由于纤维本身直径小，长度短，纤维较软，不容易刺破膜袋（即避免了现有技术中的直径为6-13um、长度为4-20mm的玻璃纤维容易刺破镀铝膜袋的情况），所以适合用镀铝膜生产VIP；这避免了短切丝芯材或干法玻纤毡芯材大面积的与膜袋接触，有效避免了纤维刺破膜袋的风险；当然也可以根据需要采用铝箔复合膜生产VIP；2、所述复合芯材可以适用多种类型膜材生产VIP；通过这种复合芯材的搭配方案，突破了粗直径芯材只能使用铝箔复合膜生产的限制，复合芯材可以任意搭配膜材生产出实际需要的VIP板；3、现有技术中的短切丝芯材和干法玻纤毡芯材都比较蓬松，为了提升短切丝和干法玻纤毡芯材性能，在生产过程中会尽量减少粘结剂，所以短切丝芯材和干法玻纤毡芯材在生产过程中易导致芯板破损，短切丝掉落，不易装袋，成品表面不平整等现象，而采用超细玻纤棉在上下层包裹后可以有效解决这些问题。附图说明图1为真空绝热板芯材的生产装置的结构示意图；图2为真空绝热板芯材的一种剖面结构示意图，其由多层采用湿式造纸法成型的玻璃纤维片材与采用干法无纺布工艺成型的玻璃纤维毡交替层叠成型；图3为真空绝热板芯材的另一种剖面结构示意图，其由多层采用湿式造纸法成型的玻璃纤维片材、采用干法无纺布工艺成型的玻璃纤维毡与二氧化硅粉层或采用二氧化硅粉压制成型的板交替层叠成型。具体实施方式下面结合具体实例，对本发明作进一步详细说明。实施例1如图2，本实例的真空绝热板芯材包括由10至30层层叠的采用湿式造纸法成型的玻璃纤维片材8（即短切丝芯材）构成的中间芯材；在该中间芯材的上下两侧完全覆盖有至少一层超细玻纤棉片材9；所述超细玻纤棉片材9中的纤维直径为1-4um、长度为1-5mm，由该芯材制成的真空绝热板的导热系数≤0.0025W/m.k。作为一种可变的实施方式，所述中间芯材设于由上述超细玻纤棉片材构成的袋体中，或上述超细玻纤棉片材9包裹所述中间芯材的四周边缘，以避免玻璃纤维片材8的边缘直接与镀铝膜或铝箔复合膜发生接触。所述玻璃纤维片材由采用直径为6-13um，长度为4-20mm拉丝法生产的玻璃纤维短切丝经湿式造纸法成型。上述真空绝热板芯材的制作方法，该制作方法的具体步骤如下：（A）取直径为6-13um、长度为4-20mm拉丝法生产的玻璃纤维短切丝；（B）将上述玻璃纤维分散，然后加水搅拌，搅拌均匀后送入配浆池加水稀释，稀释浓度至0.8wt%，并添加上述两种玻璃纤维总重量的0.012%的羟基纤维素，以减少静电效应；（C）将稀释好的玻璃纤维浆液送入蓄浆池；（D）将蓄浆池中的浆料送入网前箱2，网前箱2流出的浆液3通过多层喷嘴4分层流到成型网1上，成型网1下方装有与喷嘴4相对应的风机吸口（即负压吸口5）并进行分层真空脱水。脱水后的纤维沉积在成型网1上形成均匀、排列有序的片层，即制成玻璃纤维短切丝湿板；本步骤中成型网1对玻璃纤维浆液脱水时，成型网1的速度为20-25米/分钟；（E）采用压辊6对玻璃纤维湿板进行横向碾压，使表面平整，同时对玻璃纤维湿板的厚度进行调整，使玻璃纤维湿板厚度调整为1.5mm；（F）将完成整形的玻璃纤维湿板传运到真空负压的传送带中将玻璃纤维湿板中60%的水分去除，使玻璃纤维湿板含水量控制在40%以下；（G）然后将去除水分的玻璃纤维湿板送入烘烤箱8内烘干固化，烘烤箱8内温度控制在280摄氏度，烘烤时间为15分钟；烘烤完成后形成玻璃纤维芯片材；（H）取直径为1-4um、长度为1-5mm的超细玻纤棉，并重复上述步骤（B）-（F）并得到湿板，将该湿板送入烘烤箱8内烘干固化，烘烤箱8内温度控制在280摄氏度，烘烤时间为15分钟；烘烤完成后形成超细玻纤棉片材；（I）按照生产要求将多层所述玻璃纤维片材层叠并构成中间芯材；在该中间芯材的上下两侧铺设超细玻纤棉片材后进行裁剪，裁切成600mm×600mm，即获得真空绝热板芯材成品。图1，所述成型网1的顶面倾斜设置；成型网1上方设有与所述网前箱2相连的导流渠7，该导流渠7的底板与所述成型网1的顶面平行，导流渠7的底板上均匀分布有多个与所述成型网1的长度方向垂直的狭缝式喷嘴4；各负压吸口5分别与所述狭缝式喷嘴4相对设置且分布于各狭缝式喷嘴4的下游一侧，以利于浆液中的纤维均匀分布在所述成型网的顶面。狭缝式喷嘴4的宽度为1-8mm。所述成型网1为传送带式，以利于连续生产；成型网1顶面的传送方向为自下而上，利于纤维沉积在所述成型网上且厚度均匀、分层分布、大部分与玻璃纤维片材的顶面平行。作为可选的方案，在所述步骤（I）中，在相邻两层玻璃纤维片材8之间，或相邻的玻璃纤维片材8与超细玻纤棉片材9之间设有10mm厚的二氧化硅粉层或采用二氧化硅粉压制成型的板10。实施例2本实例的真空绝热板芯材的中间芯材由采用玻璃纤维短切丝和玻璃纤维棉均匀混合后经湿式造纸法成型的多层玻璃纤维片材，与至少一层采用干法无纺布工艺成型的单层玻璃纤维毡交替层叠成型，然后在中间芯材上下两侧都铺设所述超细玻纤棉片材，由该芯材制成的真空绝热板的导热系数≤0.0025W/m.k。实施例3本实例的真空绝热板芯材的中间芯材由采用干法无纺布工艺成型的玻璃纤维毡构成，然后在该中间芯材上下两侧都铺设所述超细玻纤棉片材，由该芯材制成的真空绝热板的导热系数≤0.0030W/m.k。上述玻璃纤维毡采用离心喷吹法(简称离心法)生产玻璃微纤维工艺；离心法生产玻璃微纤维其生产工艺包括：原料系统、熔制系统、成纤系统、燃烧气体混合供给系统等。原料按照配比混合后送入玻璃熔窑，熔化好的玻璃液经料道末端的漏板流出，进入离心器。在高速旋转的离心机带动下，离心器侧壁甩出的近万股玻璃细流，在燃烧室产生的高温高速火焰下被进一步牵伸、切断成一定长度的纤维。这种工艺首先是离心头周壁的孔洞中甩出最初的玻璃细流，然后是燃烧室产生的高温高速火焰对玻璃细流进行二次拉伸。实施例4一种真空绝热板，其包括上述实施例1-3之一所述的真空绝热板芯材，以及包覆在该真空绝热板芯材上的、用于实现抽真空的镀铝膜或铝箔复合膜，或由上述镀铝膜或铝箔复合膜构成的用于抽真空的袋体。所述镀铝膜包括2至5层上下叠层的、12um厚的聚酯镀铝层（VMPET），以及处于各聚酯镀铝层（VMPET）底部的、50um厚的线性低密度聚乙烯层（LLDPE）。所述铝箔复合膜包括依次上下叠层的尼龙层（15um）、聚酯镀铝层（12um）、纯铝层（7um）和线性低密度聚乙烯（50um）。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。