專利名稱：真空隔熱材料以及采用這種真空隔熱材料的冰箱殼體隔熱結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種真空隔熱材料以及采用這種真空隔熱材料的冰箱殼體隔熱結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種由玻璃纖維制成的芯材生產(chǎn)成本低，同時隔熱性能保持不變的真空隔熱材料以及采用這種真空隔熱材料的冰箱殼體隔熱結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
圖1為已有技術(shù)的冰箱殼體結(jié)構(gòu)立體圖。如圖1所示，這種已有技術(shù)的冰箱1是一種用于低溫儲藏食物的裝置，其主要包括內(nèi)部形成有用于保存食物的冷藏室或者冷凍室等儲存空間20的殼體10；圖中未示出的用于開閉冷藏室和冷凍室的冰箱門；和圖中未示出的由冷媒循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成，從而能夠使保存的食物維持在低溫狀態(tài)的機械部。其中，殼體10在形成冰箱外形的外表面和形成存儲空間的內(nèi)表面之間填充有隔熱材料，因此能夠增強保溫效果。圖2為圖1中X-X向結(jié)構(gòu)剖視圖。如圖2所示，殼體10的內(nèi)表面21和外表面11之間填充有注入聚亞胺酯發(fā)泡液后經(jīng)過加熱發(fā)泡而形成的聚亞胺酯泡沫30。但是，由于聚亞胺酯泡沫30中包含有可以傳遞熱量的空氣，而且因聚亞胺酯本身的導(dǎo)熱特性而無法再進一步提高冰箱的隔熱性能。因此，為了進一步切斷冰箱內(nèi)部的儲存空間20和外部之間的熱交換，并提高冰箱的效率和能源利用率，如圖3所示，最近逐漸開始在殼體10的外表面11和內(nèi)表面21之間除設(shè)置聚亞胺酯泡沫30之外還增設(shè)了真空隔熱材料40。圖4為圖3中的真空隔熱材料結(jié)構(gòu)剖視圖。如圖4所示，所述的真空隔熱材料40包括由玻璃纖維編織板層積而形成，并且編織板之間形成真空的芯材41；為了維持芯材41的真空狀態(tài)而纏繞在芯材41外部的由鋁箔構(gòu)成的密封薄層42；和用于清除透過密封薄層42而流入的氣體成分，使真空隔熱材料40能夠在足夠長的時間內(nèi)保持隔熱性能的吸氣劑43。真空隔熱材料40是在真空狀態(tài)下利用密封薄層42纏繞在芯材41的外部，然后使兩個密封薄層42上相向的熱熔接層熱熔接而制成，由此可使芯材41與外部相互隔離。另外，為使芯材41完全與外部隔離，密封薄層42的上、下側(cè)面的熱熔接長度較長，由此形成從芯材41的側(cè)面向外突出的接合部42’。此外，如圖5所示，真空隔熱材料40是將其上的接合部42’彎折之后插入到冰箱殼體10的內(nèi)部等位置上。國際專利申請PCT/JP2004/11709號中公開的芯材41是首先向松散狀態(tài)的玻璃纖維噴射水，然后在大約380℃的溫度下將其擠壓到適宜的厚度而制成；而國際專利申請PCT/JP2003/099552號中公開的芯材41則是首先將無機粘合劑噴灑到松散狀態(tài)的玻璃纖維上，以使該纖維之間產(chǎn)生結(jié)合力，然后調(diào)整到適宜的厚度而制成。但是，在上述利用玻璃纖維生產(chǎn)芯材41的過程中，必須包括加熱玻璃纖維或噴灑粘合劑的工序，這樣不僅會使芯材41的價格高于玻璃棉，而且在制造出真空隔熱材料并將其設(shè)置在一定位置上時，從無機粘合劑中釋放出的氣體極易破壞真空隔熱材料的真空，為此需要進行另外的處理或設(shè)置吸氣劑。此外，如果想將松散狀態(tài)的纖維用作真空隔熱材料的芯材，其厚度需壓縮5倍以上，而且密封薄層42的使用量也會隨之增加，因此操作起來比較困難。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種由玻璃纖維制成的芯材生產(chǎn)成本低，同時隔熱性能保持不變，無需添加物，而且能夠大幅度減小厚度的真空隔熱材料以及采用這種真空隔熱材料的冰箱殼體隔熱結(jié)構(gòu)。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供的真空隔熱材料包括由玻璃纖維絮集而形成的芯材；和密封在芯材外部的密封薄層。
所述的芯材是用針刺的方法絮集玻璃纖維而制成。
所述的針上形成有針頭。
所述的芯材厚度為絮集前玻璃棉厚度的10％至60％。
所述的玻璃纖維的平均直徑為1.5μm至9μm。
所述的玻璃纖維由0.1％至25％的長纖維和75％至99.9％的短纖維組成。
由密封薄層密封住的芯材真空度在0.1乇以下。
本發(fā)明提供的采用真空隔熱材料的冰箱殼體隔熱結(jié)構(gòu)包括由鋼材制成的冰箱殼體外表面；由塑料材料制成的冰箱殼體內(nèi)表面；以及位于冰箱殼體外表面與內(nèi)表面之間的真空隔熱材料。
本發(fā)明提供的玻璃纖維的厚度調(diào)節(jié)方法包括針刺玻璃棉而使玻璃纖維產(chǎn)生絮集并調(diào)節(jié)其厚度的階段。
本發(fā)明提供的真空隔熱材料的制造方法包括針刺玻璃棉而使玻璃纖維產(chǎn)生絮集并調(diào)節(jié)其厚度而形成芯材的階段；和利用密封薄層將芯材進行密封的階段。
在針刺玻璃棉而使玻璃纖維產(chǎn)生絮集并調(diào)節(jié)其厚度而形成芯材的階段中，芯材的厚度越薄，玻璃棉單位面積上貫穿的針數(shù)量越多。
本發(fā)明提供的真空隔熱材料是采用針刺玻璃棉而使玻璃纖維產(chǎn)生絮集的同時調(diào)節(jié)其厚度的方法形成芯材，因而無需用水加熱或噴灑無機粘合劑，而且能夠減少密封薄層的用量和最小化熱橋作用，不僅能夠降低芯材的制造費用，并且還可以防止芯材內(nèi)部產(chǎn)生氣體，因此能夠使真空隔熱材料長時間保持優(yōu)異的隔熱性能。另外，由于芯材內(nèi)部產(chǎn)生的氣體最少，因此能夠減少吸氣劑的用量或不使用吸氣劑。此外，由于利用上述方法制成的真空隔熱材料的表面比較光滑，因此便于設(shè)置。特別是利用該方法制成的芯材無需去除水分或異物，因此可以采用相對已有技術(shù)而言更加簡單的烘干操作。


圖1為已有技術(shù)的冰箱殼體結(jié)構(gòu)立體圖。
圖2為圖1中X-X向結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖3為圖1中X-X向另一種結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖4為圖3中的真空隔熱材料結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖5為內(nèi)部安裝有圖4中的真空隔熱材料的冰箱殼體剖視圖。
圖6為本發(fā)明提供的真空隔熱材料結(jié)構(gòu)立體圖。
圖7為制作圖6中的芯材所使用的玻璃纖維生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為利用圖7中的設(shè)備而制造出的玻璃纖維示意圖。
圖9為圖8中的玻璃纖維針刺前狀態(tài)示意圖。
圖10為圖8中的玻璃纖維針刺后產(chǎn)生絮集的狀態(tài)示意圖。
圖11為通過圖7至圖10所示的工序而產(chǎn)生絮集的芯材結(jié)構(gòu)圖。
圖12為本發(fā)明提供的芯材和已有技術(shù)的芯材熱傳導(dǎo)系數(shù)檢測數(shù)據(jù)圖。
圖13為本發(fā)明提供的真空隔熱材料中芯材的真空度與熱傳導(dǎo)率之間曲線圖。
附圖中主要部件標號說明100真空隔熱材料110芯材111玻璃纖維111a貫通孔112針 112a針頭220旋轉(zhuǎn)器 230吊桶250傳送裝置具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明提供的真空隔熱材料以及采用這種真空隔熱材料的冰箱殼體隔熱結(jié)構(gòu)進行詳細說明。如圖6所示，本發(fā)明提供的真空隔熱材料100包括利用針刺玻璃棉而使玻璃纖維產(chǎn)生絮集的方法制成的芯材110；為了保持芯材110內(nèi)部的真空度而密封在芯材110外部的密封薄層120；以及插入設(shè)置在芯材110之間，能夠除去通過密封薄層120流入的氣體成分，由此可使真空隔熱材料在充分長的時間內(nèi)保持隔熱性能的吸氣劑130。其中制作芯材110的原材料即玻璃棉是通過圖7所示的設(shè)備而制成。如圖7所示，在從旋轉(zhuǎn)器220的上部向下沿箭頭210的方向進行吹風(fēng)的狀態(tài)下，分別向正在進行旋轉(zhuǎn)的4個旋轉(zhuǎn)器220的注入口222內(nèi)注入玻璃熔融液，該玻璃熔融液將流經(jīng)旋轉(zhuǎn)器220內(nèi)部的管路而變成玻璃纖維111，并在離心力的作用下從排出口223向下排出。此時，玻璃纖維111將在吊桶230的引導(dǎo)下依靠重力下落，并聚集到位于旋轉(zhuǎn)器220下方的水平移動的傳送裝置250上。在傳送裝置250的移動過程中，玻璃纖維111會在其表面逐漸聚集，由此在傳送裝置250的末端形成如圖8所示的由玻璃纖維111堆積而形成的玻璃棉。如圖9所示，玻璃棉的上方垂直設(shè)有帶有針頭112a的針112，如圖10所示，當針112上的針頭112a貫穿玻璃棉時，其可將玻璃纖維111推向使之相互纏繞成團的方向，這時，由針112貫通玻璃棉而形成的貫通孔111a周圍的玻璃纖維111會相互纏繞，從而使該處的玻璃棉厚度變薄。當以一定的間隔完成針刺后，玻璃棉將變成絮集狀態(tài)，同時完成厚度的調(diào)節(jié)。圖11為通過圖7至圖10所示的工序而產(chǎn)生絮集的芯材結(jié)構(gòu)圖。如圖11所示，在沒有加入任何添加劑或水，并且沒有進行加熱或擠壓的情況下，芯材110也能夠保持規(guī)則的形狀。因此，通過針刺玻璃棉而使玻璃纖維111產(chǎn)生絮集并以此來調(diào)節(jié)玻璃棉厚度的方法能夠很容易地形成所希望的芯材110形狀，這樣就可使制造真空隔熱材料100時的操作變得簡單。
由上述針刺玻璃棉的方法而形成的芯材110的厚度為絮集前玻璃棉厚度的10％至60％。若芯材110的厚度小于絮集前玻璃棉厚度的10％，在真空隔熱材料100的制造過程中，芯材110的真空排氣就不能順利進行，因而熱傳導(dǎo)率將超過0.005kcal/m.hr.℃，所以不能確保所希望的隔熱性能。而若芯材110的厚度大于絮集前玻璃棉厚度的60％，則操作時芯材110容易破碎，而且在制造真空隔熱材料100而需要將芯材110裝入由密封薄層120形成的袋中時，由密封薄層120形成的袋子的尺寸需大于所需要的尺寸。另外，在真空隔熱材料100的制造過程中需要先將芯材110進行真空排氣，然后將接合部120’進行彎折，該彎折部位將會形成熱橋，因此若使用過大的袋子，彎折部位的尺寸將會隨之增加，因此將會降低隔熱性能。因此，如圖12所示，本發(fā)明人通過試驗發(fā)現(xiàn)，當采用圖中標號為B且厚度為絮集前玻璃棉厚度的25％的芯材110制作真空隔熱材料100時，該真空隔熱材料的最初熱傳導(dǎo)系數(shù)為0.0026kcal/m.hr.℃，而采用圖中標號為A且由無機粘合劑來調(diào)整厚度的芯材制作真空隔熱材料時，該真空隔熱材料的最初熱傳導(dǎo)系數(shù)為0.0025kcal/m.hr.℃，因此該誤差落在±0.0030的正常誤差范圍之內(nèi)。即，本發(fā)明提供的真空隔熱材料100中的芯材110不僅要比已有技術(shù)的芯材價格低，而且其最初的熱傳導(dǎo)系數(shù)與后者沒有什么區(qū)別。特別是由于已有技術(shù)的芯材A中存在的無機粘合劑會釋放出氣體，因此其隔熱性能不能長時間維持穩(wěn)定，而本發(fā)明中的芯材B則能夠長時間保持較好的隔熱性能。另外，所述的玻璃纖維111的平均直徑為1.5μm至9μm。如果玻璃纖維111的平均直徑小于1.5μm，則相對平均直徑為7μm的玻璃纖維而言其制造費用會急劇增加到2倍至10倍。而如果玻璃纖維111的平均直徑大于9μm，則在制造真空隔熱材料100時，玻璃纖維111的孔隙率將會降低，從而使熱傳導(dǎo)率相對最小值而言下降30％以上。此外，玻璃纖維111是由長纖維和短纖維組成。制作芯材110時可以完全不用長纖維，但仍希望長纖維集中在用針112貫穿玻璃棉而使玻璃纖維111產(chǎn)生絮集并調(diào)整其厚度的針刺面，但是，如果短纖維量少于75％，而長纖維量多于25％，則熱傳導(dǎo)率相對最小值而言將會下降30％以上，因此長纖維量不應(yīng)超過短纖維量的1/4。其中短纖維是諸如棉花、羊毛等短長度纖維的總稱，一般將具有2.5cm至3.8cm長度的纖維稱作短纖維，而長纖維相對短纖維而言通常稱為長絲，其包括甚至高達1000m長度的纖維。另外，如圖13所示，由密封薄層120密封住的芯材110的真空度是以0.1乇作為基準，若大于0.1乇，則其真空度會急劇下降，因此應(yīng)該保持在0.1乇以下。此外，如果想使芯材110的厚度變得更薄，只需在玻璃棉的單位面積內(nèi)貫穿更多數(shù)量的針112即可。本發(fā)明提供的真空隔熱材料100顯然可以用于圖1至圖2所示的冰箱殼體上。
權(quán)利要求
1.一種真空隔熱材料，其特征在于所述的真空隔熱材料(100)包括由玻璃纖維絮集而形成的芯材(110)；和密封在芯材(110)外部的密封薄層(120)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空隔熱材料，其特征在于所述的芯材(110)是用針刺的方法絮集玻璃纖維而制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空隔熱材料，其特征在于所述的針(112)上形成有針頭(112a)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空隔熱材料，其特征在于所述的芯材(110)厚度為絮集前玻璃棉厚度的10％至60％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空隔熱材料，其特征在于所述的玻璃纖維(111)的平均直徑為1.5μm至9μm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空隔熱材料，其特征在于所述的玻璃纖維(111)由0.1％至25％的長纖維和75％至99.9％的短纖維組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空隔熱材料，其特征在于由密封薄層(120)密封住的芯材(110)真空度在0.1乇以下。
8.一種采用如權(quán)利要求1所述的真空隔熱材料的冰箱殼體隔熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的真空隔熱材料的冰箱殼體隔熱結(jié)構(gòu)包括由鋼材制成的冰箱殼體外表面(11)；由塑料材料制成的冰箱殼體內(nèi)表面(21)；以及位于冰箱殼體外表面(11)與內(nèi)表面(21)之間的真空隔熱材料(100)。
9.一種玻璃纖維的厚度調(diào)節(jié)方法，其特征在于所述的玻璃纖維的厚度調(diào)節(jié)方法包括針刺玻璃棉而使玻璃纖維(111)產(chǎn)生絮集并調(diào)節(jié)其厚度的階段。
10.一種如權(quán)利要求1所述的真空隔熱材料的制造方法，其特征在于所述的真空隔熱材料的制造方法包括針刺玻璃棉而使玻璃纖維(111)產(chǎn)生絮集并調(diào)節(jié)其厚度而形成芯材(110)的階段；和利用密封薄層(120)將芯材(110)進行密封的階段。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的真空隔熱材料的制造方法，其特征在于在針刺玻璃棉而使玻璃纖維(111)產(chǎn)生絮集并調(diào)節(jié)其厚度而形成芯材(110)的階段中，芯材(110)的厚度越薄，玻璃棉單位面積上貫穿的針(112)數(shù)量越多。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種真空隔熱材料以及采用這種真空隔熱材料的冰箱殼體隔熱結(jié)構(gòu)。真空隔熱材料包括由玻璃纖維絮集而形成的芯材；和密封在芯材外部的密封薄層。本發(fā)明提供的真空隔熱材料是采用針刺玻璃棉而使玻璃纖維產(chǎn)生絮集的同時調(diào)節(jié)其厚度的方法形成芯材，因而無需用水加熱或噴灑無機粘合劑，而且能夠減少密封薄層的用量和最小化熱橋作用，不僅能夠降低芯材的制造費用，并且還可以防止芯材內(nèi)部產(chǎn)生氣體，因此能夠使真空隔熱材料長時間保持優(yōu)異的隔熱性能。另外，由于芯材內(nèi)部產(chǎn)生的氣體最少，因此能夠減少吸氣劑的用量或不使用吸氣劑。此外，由于利用上述方法制成的真空隔熱材料的表面比較光滑，因此便于設(shè)置。
文檔編號F25D23/06GK101086314SQ20061001406
公開日2007年12月12日 申請日期2006年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月6日
發(fā)明者鄭東株, 金榮培 申請人:泰州樂金電子冷機有限公司