專利名稱：全紙板結(jié)構(gòu)支撐的真空隔熱板及制造方法
全紙板結(jié)構(gòu)支撐的真空隔熱板及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種真空絕熱材料，具體涉及用于一種全紙板結(jié)構(gòu)支撐的真空隔熱板。
背景技術(shù)：
目前常用的高保溫材料是真空隔熱板技術(shù)，真空隔熱板內(nèi)部是充滿低導(dǎo)熱系數(shù)的隔熱材料如玻璃纖維、氣凝膠等，外部采用高阻隔的薄膜包裹，再對(duì)其抽真空后封裝成型。 目前大部分的真空隔熱板內(nèi)部為充滿低導(dǎo)熱系數(shù)材料的實(shí)心材料，當(dāng)產(chǎn)生微量氣體泄露時(shí)就導(dǎo)致真空度迅速降低，從而使其導(dǎo)熱系數(shù)升高，保溫性能下降，必須加入吸氣材料才能延長(zhǎng)其使用壽命；目前的真空隔熱板是采用低導(dǎo)熱系數(shù)的實(shí)心材料填充，為提高保溫能力，需要芯材更低的導(dǎo)熱系數(shù)才能夠?qū)崿F(xiàn)；而開發(fā)更低導(dǎo)熱系數(shù)的材料存在技術(shù)難度大，生產(chǎn)成本高的缺點(diǎn)。其昂貴的價(jià)格阻礙了真空隔熱技術(shù)的大批量應(yīng)用?，F(xiàn)有玻璃真空隔熱板因內(nèi)部有較大空間體積，為達(dá)到較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，兩側(cè)板材使用強(qiáng)度較高的金屬板或較厚的玻璃板作為支撐件，導(dǎo)致板材重量太大，而采用玻璃纖維或微孔開孔聚氨酯發(fā)泡材料作為芯材，制作工藝復(fù)雜，成本過(guò)高。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的之一是提供一種全紙板結(jié)構(gòu)支撐的真空隔熱板，該隔熱板是采用較低導(dǎo)熱系數(shù)的紙板材料，通過(guò)設(shè)計(jì)合理的空間支撐結(jié)構(gòu)，形成較大的真空區(qū)域，支撐結(jié)構(gòu)僅占較小部分，利用大部分的真空區(qū)域?qū)崿F(xiàn)高保溫的目的，另一目的是提供上述真空隔熱板的制造方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是全紙板結(jié)構(gòu)支撐的真空隔熱板，包括芯材、以及由不透氣性薄膜制成的外包覆材料，所述芯材包括兩塊由低導(dǎo)熱系數(shù)紙纖維板制成的上、下面板，所述上、下面板之間夾有紙芯，所述紙芯中設(shè)有多個(gè)方形、圓形或多邊形空腔。所述上、下面板可以是箱紙板或PP板。所述上、下面板粘合到所述紙芯兩側(cè)，或者放置在所述紙芯兩側(cè)抽真空后再擠壓成型；該紙芯支撐結(jié)構(gòu)可達(dá)到100 500Kpa的平壓強(qiáng)度。為增加隔熱板的抽空效率，所述上、下面板上開有與所述空腔一一對(duì)應(yīng)的透氣小孔，其孔徑為0. 1 2mm。所述紙芯優(yōu)選方案采用蜂窩紙板，蜂窩紙板的夾層結(jié)構(gòu)與其他各種板材結(jié)構(gòu)相比，具有最大的強(qiáng)度/質(zhì)量比，因而其制成品的性能/價(jià)格比好。另外蜂窩紙板結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，表面平整，不易變形，具有突出的抗壓能力和抗彎能力，是作為支撐結(jié)構(gòu)最重要的特性。隔熱板外包覆材料采用多層復(fù)合高阻隔薄膜材料制作，薄膜中夾有鋁金屬薄層， 可有效阻隔氣體泄漏，也可有效反射輻射傳熱。本發(fā)明的原理在于本發(fā)明采用紙板空間支撐結(jié)構(gòu)，所述紙芯采用低導(dǎo)熱系數(shù)的高強(qiáng)度纖維紙板制成，其壓潰應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖3所示。紙芯支撐壁厚度為0. 1 5mm之間，材料導(dǎo)熱系數(shù)在0. 06 0. 13w/(m. k)之間；上、下面板厚度為0. 2 2mm，整個(gè)真空隔熱板厚度在5 IOOmm之間，在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下，大部分為空間區(qū)域。以六邊形支撐結(jié)構(gòu)(蜂窩紙板)為例計(jì)算，紙纖維的導(dǎo)熱系數(shù)最低可達(dá)到0. 063w/(m. k)，如六邊形邊長(zhǎng)為1，支撐紙板厚度為t ；則真空隔熱板的平均導(dǎo)熱系數(shù)K與支撐結(jié)構(gòu)材料導(dǎo)熱系數(shù)k關(guān)系為經(jīng)過(guò)研究表明，當(dāng)Ι/t比值大于50以上時(shí)真空隔熱板獲得較好的導(dǎo)熱系數(shù)，所述紙芯的在線彈性階段滿足產(chǎn)品使用需求時(shí)可盡量增加Ι/t的比值，可獲得更低的平均導(dǎo)熱系數(shù)。抽完真空后該真空隔熱板的最低平均導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)到0.002w/(m.k)以下。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于由于使用的芯材材料成本低廉，制作簡(jiǎn)單，使該真空隔熱板材的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于目前的真空隔熱板價(jià)格，合理設(shè)計(jì)的空間結(jié)構(gòu)使其有足夠的支撐強(qiáng)度同時(shí)其保溫性能遠(yuǎn)優(yōu)于目前的真空隔熱板材，可大量應(yīng)用于目前所有需要在中低溫度段進(jìn)行節(jié)能保溫的產(chǎn)品上，包括需要保溫的家電產(chǎn)品、冷藏運(yùn)輸鏈設(shè)備、建筑保溫材料等；對(duì)國(guó)家的節(jié)能環(huán)保政策的實(shí)施起到極大的推進(jìn)作用。

下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1中真空隔熱板的局部剖圖，圖3為六邊形支撐結(jié)構(gòu)的壓潰應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖，圖4為圖1中真空隔熱板紙芯的立體圖。
具體實(shí)施方式下面通過(guò)實(shí)施例闡述本發(fā)明的特性實(shí)施例一參見(jiàn)圖1，全紙板結(jié)構(gòu)支撐的真空隔熱板，包括芯材、以及由不透氣性薄膜制成的外包覆材料1，芯材包括兩塊由低導(dǎo)熱系數(shù)紙纖維板制成的上、下面板3。上、下面板3之間夾有紙芯2。上、下面板3采用0.5mm厚的箱板紙制成，四周設(shè)有圍邊5，如圖4所示。上、 下面板表面均勻開有與紙芯2內(nèi)的空腔6 —一對(duì)應(yīng)的透氣小孔4，如圖2所示，透氣小孔4 的作用是便于空腔內(nèi)空氣能夠快速抽出。紙芯2和上、下面板3采用無(wú)揮發(fā)性膠粘合后烘干成型，紙芯2采用六邊支撐結(jié)構(gòu)即蜂窩紙板，是將0. 2mm厚的瓦楞紙板用耐高溫?zé)o揮發(fā)性膠粘合而成。其六邊形空腔6邊
長(zhǎng)為1 = 10mm，支撐厚度t = 0. 15mm ；紙板導(dǎo)熱系數(shù)為0. Iw/(m. k)；根據(jù)公式尤眾
可計(jì)算出該隔熱板的平均導(dǎo)熱系數(shù)為0. 0035w/(m. k)。隔熱板外層薄膜1采用五層高阻隔薄膜制作，由外到內(nèi)分別是熱封乙烯層、聚乙烯層、鋁膜層、聚乙烯層和熱封乙烯層，能夠有效阻隔水分和空氣；將烘干后的芯材層放入三邊預(yù)先封好的高阻隔薄膜袋內(nèi)，再將其放入抽真空設(shè)備中抽真空至5Pa以下，真空室內(nèi)裝配有熱封裝置，在真空狀態(tài)下將開口處封死后便制作完成。實(shí)施例二 真空隔熱板芯材采用帶有等邊三邊形空腔的瓦楞紙紙芯，邊長(zhǎng)為10mm，支撐壁厚度為0. Imm;紙板導(dǎo)熱系數(shù)為0. Iw/(m. k)，面板3采用0. Imm厚度的PP板材；經(jīng)計(jì)算可得該板的平均導(dǎo)熱系數(shù)為0. 00536w/(m. k)；裝配時(shí)將烘干后的PP板放置在烘干后的紙芯2兩邊，裝配時(shí)無(wú)需使用膠水粘貼，將其同時(shí)放入高阻隔三邊封裝袋中并放置在抽真空箱中抽完真空，在真空度低于5Pa以下，保持5分鐘后對(duì)開口進(jìn)行封口完成制作，其余部分與實(shí)施例一相同。本發(fā)明芯材的生產(chǎn)流程是送芯紙一制芯上膠一制芯一壓紙芯一切紙芯一紙芯拉伸對(duì)拉一復(fù)合上膠一加熱預(yù)脫水一預(yù)滾壓一加熱烘干一滾壓一裁切一檢驗(yàn)入庫(kù)。制作隔熱板時(shí)，先將兩片多層復(fù)合高阻隔薄膜的三邊用熱封進(jìn)行封口并保持干燥；把切好的上、下面板3用耐高溫?zé)o揮發(fā)性膠水粘合在預(yù)先備好的紙芯2兩邊，然后放入烘干爐中進(jìn)行烘干，烘烤溫度在130°C 160°C，低于紙的碳化溫度183°C ；烘烤時(shí)間在 30min以上；烘干后迅速將紙芯2放入上述制作好的密封薄膜袋中，再將該薄膜袋放入低抽真空設(shè)備內(nèi)進(jìn)行抽空；在紙芯2內(nèi)壓強(qiáng)低于51 并維持一段時(shí)間，最后對(duì)薄膜袋開口進(jìn)行熱封口成型便完成真空隔熱板的制作。耐高溫?zé)o揮發(fā)性膠水優(yōu)選方案使用淀粉膠類膠水，紙板干燥后不會(huì)再揮發(fā)出氣體成分。本發(fā)明具有以下特點(diǎn)1、因空間內(nèi)真空狀態(tài)下的傳遞和對(duì)流系數(shù)接近零，而輻射傳熱在低溫狀態(tài)下效率極低；因此該真空隔熱板保溫性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于目前的普通真空隔熱板；2、本發(fā)明的真空隔熱板由于內(nèi)部空間較大，即使當(dāng)高阻隔薄膜產(chǎn)生微小泄漏時(shí)也不會(huì)導(dǎo)致隔熱板內(nèi)的真空度迅速降低，從而有效的延長(zhǎng)真空隔熱板的使用壽命。3、由于芯材為紙板支撐結(jié)構(gòu)，所用的芯材原料價(jià)格低廉，原料成本遠(yuǎn)低于目前的真空隔熱板，而且制作工藝簡(jiǎn)單，可大幅降低目前真空隔熱板的成本而實(shí)現(xiàn)大批量的應(yīng)用。4、面板上有0. 1 2mm的通氣小孔，在板材制作時(shí)可以有效的抽出板內(nèi)空氣，在板材制作室可大幅提高板材的生產(chǎn)效率。5、因熱量無(wú)法通過(guò)真空空間進(jìn)行傳導(dǎo)和對(duì)流，本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)采用空心的支撐結(jié)構(gòu)，以六邊形支撐結(jié)構(gòu)為例，其平壓強(qiáng)度達(dá)到100 500Kpa，芯材紙橫向環(huán)壓強(qiáng)度在8 14N · m/g ；在保證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)盡量減少支撐材料的體積，增加空間的體積；在抽真空后利用真空的空間來(lái)進(jìn)行保溫；該設(shè)計(jì)能夠大幅降低真空隔熱板整體的導(dǎo)熱系數(shù)，增加板材的保溫性能。6、對(duì)于目前的蜂窩隔音隔熱板而言，該真空隔熱板具有更高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，能夠有效支撐內(nèi)部真空空間而不會(huì)塌陷，從而形成高阻隔熱量的隔熱層；而且該真空隔熱板的保溫性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于目前的蜂窩隔音隔熱板，其導(dǎo)熱系數(shù)最低能夠達(dá)到0. 002w/(m. k)的水平， 其保溫性能是普通蜂窩紙板的10倍以上。7、該隔熱板可大量應(yīng)用于目前所有需要在中低溫度段進(jìn)行節(jié)能保溫的產(chǎn)品上面， 包括需要保溫的家電產(chǎn)品、冷藏運(yùn)輸鏈設(shè)備、建筑保溫材料等；對(duì)國(guó)家的節(jié)能環(huán)保政策的實(shí)施起到極大的推進(jìn)作用。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.全紙板結(jié)構(gòu)支撐的真空隔熱板，包括芯材、以及由不透氣性薄膜制成的外包覆材料， 所述芯材包括兩塊由低導(dǎo)熱系數(shù)紙纖維板制成的上、下面板，其特征在于所述上、下面板之間夾有紙芯，所述紙芯中設(shè)有多個(gè)方形、圓形或多邊形空腔，所述上、下面板上開有與所述空腔一一對(duì)應(yīng)的透氣小孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述全紙板結(jié)構(gòu)支撐的真空隔熱板，其特征在于所述紙芯為蜂窩紙板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述全紙板結(jié)構(gòu)支撐的真空隔熱板，其特征在于所述紙芯支撐壁厚度為0. 1 5mm之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述全紙板結(jié)構(gòu)支撐的真空隔熱板，其特征在于所述紙芯采用低導(dǎo)熱系數(shù)的高強(qiáng)度紙纖維板制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述全紙板結(jié)構(gòu)支撐的真空隔熱板，其特征在于所述上、下面板是箱紙板或PP板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述全紙板結(jié)構(gòu)支撐的真空隔熱板，其特征在于所述外包覆材料采用多層復(fù)合高阻隔薄膜材料制作，該薄膜中夾有鋁金屬薄層。
7.—種制造權(quán)利要求1所述全紙板結(jié)構(gòu)支撐真空隔熱板的方法，其特征在于采用以下步驟先將兩片多層復(fù)合高阻隔薄膜的三邊用熱封進(jìn)行封口并保持干燥；把切好的上、下面板用耐高溫?zé)o揮發(fā)性膠水粘合在預(yù)先備好的紙芯兩邊，然后放入烘干爐中進(jìn)行烘干，烘烤溫度在130°C 160°C，烘烤時(shí)間在30min以上；烘干后迅速將紙芯放入上述制作好的密封薄膜袋中，再將該薄膜袋放入低抽真空設(shè)備內(nèi)進(jìn)行抽空；在芯材內(nèi)壓強(qiáng)低于5 并維持一段時(shí)間，最后對(duì)薄膜袋開口進(jìn)行熱封口成型便完成所述真空隔熱板的制作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種制造全紙板結(jié)構(gòu)支撐真空隔熱板的方法，其特征在于所述耐高溫?zé)o揮發(fā)性膠水是淀粉膠類膠水。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種真空絕熱材料，具體涉及用于一種全紙板結(jié)構(gòu)支撐的真空隔熱板及制造方法，包括芯材、以及由不透氣性薄膜制成的外包覆材料，所述芯材包括兩塊由低導(dǎo)熱系數(shù)紙纖維板制成的上、下面板，所述上、下面板之間夾有紙芯，所述紙芯中設(shè)有多個(gè)方形、圓形或多邊形空腔，所述紙芯采用低導(dǎo)熱系數(shù)的高強(qiáng)度紙纖維板制成；所述上、下面板上開有與所述空腔一一對(duì)應(yīng)的透氣小孔。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于由于使用的芯材材料成本低廉，制作簡(jiǎn)單，使該真空隔熱板材的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于目前的真空隔熱板價(jià)格，合理設(shè)計(jì)的空間結(jié)構(gòu)使其有足夠的支撐強(qiáng)度同時(shí)其保溫性能遠(yuǎn)優(yōu)于目前的真空隔熱板材，可大量應(yīng)用于所有需要在中低溫度段進(jìn)行保溫的產(chǎn)品上，對(duì)國(guó)家的節(jié)能環(huán)保政策的實(shí)施起到極大推進(jìn)作用。
文檔編號(hào)F16L59/02GK102174974SQ20111004895
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月1日
發(fā)明者許發(fā)芝, 高家碧 申請(qǐng)人:許發(fā)芝, 高家碧