專利名稱:真空隔熱材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及芯材使用無(wú)機(jī)纖維的真空隔熱材料及其制造方法。
背景技術(shù):
作為將芯材收納在由阻氣性薄膜構(gòu)成的袋體中對(duì)其內(nèi)部減壓、密封的真空隔熱材料的芯材,已知以往以來(lái)是使用聚氨酯泡沫、無(wú)機(jī)纖維、無(wú)機(jī)粉末等材料,但其中即便使用無(wú)機(jī)纖維作芯材時(shí),也能達(dá)到0.0025W/mk左右的低熱傳導(dǎo)率(高隔熱性能)。
但是,在對(duì)無(wú)機(jī)纖維不做前處理原樣插入袋體進(jìn)行減壓脫氣的場(chǎng)合,存在作業(yè)性能差、必須提高密度以保持真空隔熱材料表面的平滑性的問(wèn)題。另外,無(wú)機(jī)纖維的一部分容易附在袋體開(kāi)口部的密封封口部,這種場(chǎng)合,還存在減壓密封后的密封不充分,造成制品無(wú)法達(dá)到規(guī)定性能的問(wèn)題。
因此,為了解決上述問(wèn)題,在收入袋體之前,需要將無(wú)機(jī)纖維加固成片狀,但僅使用有機(jī)粘合劑制成片狀成形芯材時(shí),會(huì)隨時(shí)間變化從芯材產(chǎn)生逸出氣體,產(chǎn)生隔熱性能隨著時(shí)間流逝而惡化的另外的問(wèn)題。另外,雖然可以使用無(wú)機(jī)粘合劑代替有機(jī)粘合劑制成片狀成形芯材,但這會(huì)造成失去彈性,減壓排氣時(shí)發(fā)生裂痕,或由無(wú)機(jī)粘合劑形成膜,減壓排氣花費(fèi)時(shí)間等問(wèn)題。
若用具體事例說(shuō)明上述問(wèn)題點(diǎn)的話,在專利文獻(xiàn)1中,記載有真空隔熱壁的制造方法,即,將由含有有機(jī)粘合劑、且被壓縮固化到與隔熱壁的隔熱空間大致相等厚度的無(wú)機(jī)纖維構(gòu)成的隔熱墊,插入隔熱空間內(nèi)后,在空氣存在下加熱直到有機(jī)粘合劑的分解溫度,使有機(jī)粘合劑成分氣化清除,然后對(duì)隔熱空間內(nèi)進(jìn)行真空排氣的法。另外,在專利文獻(xiàn)2中記載有,將多張酸性抄漿紙與無(wú)機(jī)質(zhì)纖維層壓復(fù)合,無(wú)機(jī)質(zhì)纖維相互間通過(guò)由這些纖維洗提的成分在各交點(diǎn)粘結(jié)的真空隔熱材料。再有,在專利文獻(xiàn)3中記載有,使無(wú)機(jī)質(zhì)纖維集棉,經(jīng)過(guò)酸性水溶液附著處理后,使其脫水、干燥,使無(wú)機(jī)質(zhì)纖維的洗提成分聚集在無(wú)機(jī)質(zhì)纖維的交點(diǎn)使其固化,無(wú)機(jī)質(zhì)纖維相互之間通過(guò)由這些纖維洗提的成分在各交點(diǎn)粘結(jié)的真空隔熱材料。其次,在專利文獻(xiàn)4中記載有,由在微細(xì)無(wú)機(jī)纖維構(gòu)成的無(wú)機(jī)纖維集合體的至少一面層壓了增強(qiáng)材料的芯材,和具有阻氣性外被覆材料構(gòu)成的真空隔熱材料,在上述無(wú)機(jī)纖維集合體中不含有為使纖維材料固形化的粘結(jié)劑的真空隔熱材料。
但是,如專利文獻(xiàn)1那樣,即使進(jìn)行了有機(jī)粘合劑的熱分解,也難以全部將其清除,而且還有非常費(fèi)時(shí)和成本方面的問(wèn)題。另外,如專利文獻(xiàn)2、3那樣,進(jìn)行酸性處理,必須要有包括酸性處理后的中和、干燥處理,需要大型的設(shè)備,進(jìn)而,由于熔融部分的熱傳導(dǎo),就有可能降低隔熱性能。其次,如專利文獻(xiàn)4那樣使用增強(qiáng)材料時(shí),由于無(wú)機(jī)纖維集合體和增強(qiáng)材料的強(qiáng)度不同發(fā)生翹曲,進(jìn)而嚴(yán)重影響增強(qiáng)材料的隔熱性能,就可能大大損害無(wú)機(jī)纖維單體的隔熱性能。
專利文獻(xiàn)1特開(kāi)平5-87292號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開(kāi)平7-139691號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3特開(kāi)平7-167376號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4特開(kāi)2002-310384號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明鑒于在以往芯材中使用無(wú)機(jī)纖維的真空隔熱材料等存在如上述問(wèn)題點(diǎn),以此為課題,對(duì)以無(wú)機(jī)纖維為芯材的真空隔熱材料,提供一種隔熱性能高(熱傳導(dǎo)率低),且能長(zhǎng)期維持其隔熱性能,表面沒(méi)有大凸凹等缺陷,而且制造周期短,在成本方面有利的真空隔熱材料及其制造方法。
以解決上述課題為目的而實(shí)施的本發(fā)明的真空隔熱材料的構(gòu)成的特征是,在將芯材和氣體吸附劑收納在由阻氣性薄膜構(gòu)成的袋體中、并對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行減壓、密封的真空隔熱材料中,前述芯材是對(duì)平均纖維徑3~5μm的無(wú)機(jī)纖維,涂布相對(duì)于該纖維為0.5~1.5重量%的粘合劑,進(jìn)行熱壓形成的成形體,或是將2張或其以上該成形體進(jìn)行層壓而成的成形體。
本發(fā)明在上述構(gòu)成中,無(wú)機(jī)纖維可以使用選自玻璃纖維、陶瓷纖維、石毛、硅酸鋁絨的任一種或兩種或其以上,另外,粘合劑可以使用選自酚醛樹脂、NBR橡膠改性高鄰酚醛樹脂、NBR橡膠改性酚醛樹脂、蜜胺樹脂、環(huán)氧樹脂、NBR、丁腈橡膠、丙烯酸類橡膠、硅酸鋁等的任一種或兩種或其以上。
另外,以解決上述課題為目的而實(shí)施的本發(fā)明的真空隔熱材料的制造方法的構(gòu)成為,其特征在于,將對(duì)平均纖維徑3~5μm的無(wú)機(jī)纖維涂布相對(duì)于該纖維為0.5~1.5重量%的粘合劑后邊加熱邊加壓成形的芯材、或?qū)?張或其以上該芯材層壓而成的芯材,與氣體吸附劑一起收納在由阻氣性薄膜構(gòu)成的袋體內(nèi),對(duì)其內(nèi)部減壓后,密封開(kāi)口部。另外,開(kāi)口部還可以實(shí)施雙重?zé)岱鈦?lái)進(jìn)行密封。
本發(fā)明者們?yōu)榱送瓿缮鲜瞿康模?jīng)過(guò)銳意研究的結(jié)果得知,通過(guò)將極微量的粘合劑(樹脂)涂布于無(wú)機(jī)纖維,經(jīng)過(guò)熱壓而成形的產(chǎn)品作為芯材,或?qū)?枚或其以上該成形體層壓的產(chǎn)物作為芯材,可解決上述問(wèn)題,并完成了本發(fā)明。
本發(fā)明,如以上所述,本發(fā)明的真空隔熱材料,由于以對(duì)無(wú)機(jī)纖維涂布極微量的粘合劑,并經(jīng)過(guò)熱壓成形的產(chǎn)物作為芯材,所以能得到隔熱性能高、其隔熱性能可長(zhǎng)期維持、且表面沒(méi)有大的凸凹等缺陷的效果。而且制造周期短,制造成本也能降低。
另外,本發(fā)明的真空隔熱材料,由于如上所述隔熱性能高(熱傳導(dǎo)率低),所以可取得可廣泛使用于筆記本型電腦或電烤箱、電熱水器、冷凍·冷藏機(jī)器、冷凍庫(kù)、冷凍車、冷凍貯存器、冷凍箱等各種用途的效果。
圖1是本發(fā)明一例的真空隔熱材料的剖面圖。
圖2是本發(fā)明另一例的真空隔熱材料的剖面圖。
圖3是按時(shí)間順序表示圖1的真空隔熱材料的制造方法一例的概念圖。
符號(hào)的說(shuō)明1芯材2氣體吸附劑3袋體3a 開(kāi)口部S無(wú)機(jī)纖維N噴嘴B粘合劑具體實(shí)施方式
以下,根據(jù)
本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)例。圖1是本發(fā)明一例的真空隔熱材料的剖面圖,圖2是本發(fā)明另一例的真空隔熱材料的剖面圖,圖3是按時(shí)間順序表示圖1的隔熱材料的制造方法一例的概念圖。
本發(fā)明的真空隔熱材料,如圖1所示,將通過(guò)對(duì)無(wú)機(jī)纖維實(shí)施規(guī)定成形而成形的芯材1,和氣體吸附劑2一起收納在由阻氣性薄膜構(gòu)成的袋體3中,對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行減壓,密封開(kāi)口部3a而成的材料,或者如圖2所示,將由2枚通過(guò)對(duì)無(wú)機(jī)纖維實(shí)施規(guī)定成形而成形的成形體1′進(jìn)行層壓復(fù)合構(gòu)成的芯材11,和氣體吸附劑2一起收納在由阻氣性薄膜構(gòu)成的袋體3中,對(duì)其內(nèi)部減壓,密封開(kāi)口部3a而成的材料。另外,也可將3枚或其以上的成形體1′層壓而成的成形體作為芯材。在這里,作為無(wú)機(jī)纖維,可列舉玻璃纖維、陶瓷纖維、石毛、硅酸鋁絨等,這些既可以單獨(dú),也可以適當(dāng)組合不同種類的物質(zhì)使用。
對(duì)于無(wú)機(jī)纖維,可以使用涂布樹脂(粘合劑B)成熟成形的物質(zhì)。作為這種粘合劑B的樹脂,可列舉酚醛樹脂、NBR橡膠改性高正酚樹脂、NBR橡膠改性酚醛樹脂、蜜胺樹脂、環(huán)氧樹脂、NBR、丁腈橡膠、丙烯酸類橡膠、硅酸鋁等,優(yōu)選酚醛樹脂,更優(yōu)選未添加尿素的酚醛樹脂單體型。
上述粘合劑B的涂布量,相對(duì)于無(wú)機(jī)纖維為0.5~1.5重量%,優(yōu)選0.75~1.25重量%。如果在該涂布量范圍,便能降低加壓成形時(shí)常常變硬的無(wú)機(jī)纖維表面層的樹脂量,減少成為減壓費(fèi)時(shí)原因的固體層,可減薄規(guī)定量的無(wú)機(jī)纖維的厚度,容易操作,可達(dá)到本發(fā)明的目的。
作為壓縮后的無(wú)機(jī)纖維(芯材1)的密度,優(yōu)選為150kg/m3~250kg/m3。如果在該密度范圍內(nèi),則可保持高隔熱性能的狀態(tài)。另外,作為芯材1的成形厚度,設(shè)定值為10~50mm,優(yōu)選為10~15mm,由此復(fù)原,優(yōu)選厚度為30~50mm。如在該范圍內(nèi),則操作性沒(méi)有問(wèn)題。
其次,作為構(gòu)成袋體3的阻氣性薄膜,可使用金屬箔和塑料薄膜的層壓復(fù)合薄膜(金屬箔薄膜)、或?qū)訅毫舜娼饘俨恼翦兡ず退芰媳∧さ膹?fù)合薄膜(蒸鍍膜薄膜)等。
作為金屬箔,可使用鋁箔或不銹鋼箔等金屬箔;蒸鍍膜薄膜的蒸鍍層可使用鋁、不銹鋼等。作為塑料薄膜,可使用聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、尼龍、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯等。
作為阻氣性薄膜的一例,可列舉聚對(duì)苯二甲酸乙二酯薄膜/尼龍薄膜/鋁箔/聚乙烯薄膜的四層結(jié)構(gòu)的層壓復(fù)合薄膜,或聚對(duì)苯二甲酸乙二酯薄膜/鋁箔/高密度聚乙烯薄膜的3層結(jié)構(gòu)的層壓復(fù)合薄膜。
在使這些薄膜形成袋體3時(shí),聚乙烯薄膜要構(gòu)成為袋體內(nèi)側(cè)。用蒸鍍膜代替上述層壓復(fù)合薄膜的鋁箔的蒸鍍膜薄膜,當(dāng)然也可使用。而且,也可以使用以熱熔性粘合劑在蒸鍍膜薄膜表面粘接了金屬箔薄膜的復(fù)合薄膜。
作為和芯材1一起收納在袋體3中的物質(zhì),還有氣體吸附劑2。氣體吸附劑2是為了吸收隨時(shí)間變化從芯材1產(chǎn)生的逸出氣體的吸附劑。具體說(shuō)來(lái),可使用氧化鈣、活性碳、硅膠、分子篩、沸石等,這些可單獨(dú)使用,或者使用2種或其以上的組合物。
以下根據(jù)圖3,就本發(fā)明的真空隔熱材料的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。首先,向芯材1成形前的無(wú)機(jī)纖維S涂布粘合劑B。作為涂布方法,有在無(wú)機(jī)纖維制造時(shí)從周圍通過(guò)噴霧涂布的方法、含浸法等。其中優(yōu)選噴霧涂布。N是噴霧的噴嘴,從該噴嘴N向無(wú)機(jī)纖維S表面均勻涂布粘合劑B。涂布量,相對(duì)于無(wú)機(jī)纖維S為0.5~1.5重量%,優(yōu)選為0.75~1.25重量%。涂布時(shí),粘合劑B要用溶劑稀釋使用。作為稀釋溶劑,可適當(dāng)使用水、稀釋劑等。
熱壓機(jī)(圖中未示)可使用通常加壓作業(yè)所用的一般用品。用該壓機(jī),以壓力10~10000g/cm2、溫度100~300℃的條件,按設(shè)定值厚度10~50mm,對(duì)經(jīng)過(guò)上述處理的無(wú)機(jī)纖維S進(jìn)行成形。成形時(shí)間,只要無(wú)機(jī)纖維復(fù)原后成為厚度30~50mm、且操作便利,可任意進(jìn)行,但從成形性、作業(yè)性的平衡的觀點(diǎn),優(yōu)選1~5分鐘。
將如上述成形的芯材1,與氣體吸附劑2一起收納在由阻氣性薄膜構(gòu)成的袋體3中,對(duì)其內(nèi)部減壓后,密封開(kāi)口部3a,制造真空隔熱材料。另外,開(kāi)口部3a的密封,一般用熱熔密封,但在本發(fā)明中,考慮到袋體的密封度,優(yōu)選進(jìn)行雙重?zé)岱?。L1,L2表示在開(kāi)口部3a實(shí)施的雙重?zé)岱饩€。在即使單重也能將袋體充分密封的場(chǎng)合,單重?zé)岱庖部梢浴?br>
如圖2所示,在芯材11為成形體1′、1′的層壓復(fù)合型的場(chǎng)合,通過(guò)熱壓機(jī)對(duì)形成成形體1′的無(wú)機(jī)纖維S的壓力,在規(guī)定溫度條件下的設(shè)定值厚度,要綜合制造的真空隔熱材料的使用條件,適當(dāng)設(shè)定。
實(shí)施例以下是圖1所示的以單張成形體做芯材的本發(fā)明的真空隔熱材料,無(wú)機(jī)纖維使用玻璃纖維、粘合劑使用不添加尿素的酚醛樹脂單體、袋體的阻氣性薄膜使用鋁箔和塑料薄膜的復(fù)合薄膜制造的真空隔熱材料,進(jìn)行了有關(guān)以下(1)~(5)點(diǎn)的性能試驗(yàn)。
(1)熱傳導(dǎo)率改變對(duì)構(gòu)成芯材的無(wú)機(jī)纖維涂布的粘合劑的涂布量,制造真空隔熱材料,進(jìn)行了這些材料的高溫老化試驗(yàn)。真空隔熱材料的規(guī)格是10×300×300(mm)。熱傳導(dǎo)率如下述表1所示。
表1真空隔熱材料的高溫老化試驗(yàn)
老化溫度70℃氣體吸附劑COMBO-E 1個(gè)(サエス·ゲツタ-ズ制)從上述表1明顯可知,在本發(fā)明的粘合劑涂布量范圍(0.5~1.5wt%)內(nèi)的涂布量(0.5,1.0,1.5wt%)的真空隔熱材料,顯示出與完全不涂粘合劑的真空隔熱材料相同程度的低熱傳導(dǎo)率,并能經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)期維持該低熱傳導(dǎo)率。與此相反,粘合劑涂布量為3.0,10.0wt%的真空隔熱材料,熱傳導(dǎo)率高,特別是粘合劑涂布量為10.0wt%的真空隔熱材料,長(zhǎng)時(shí)期使用時(shí),其熱傳導(dǎo)率顯著劣化。
另外,在本發(fā)明中,由于對(duì)以前成形玻璃纖維通常使用的酚醛樹脂粘合劑,從添加尿素型改變?yōu)椴惶砑拥姆尤渲瑔误w型,可以說(shuō)減少了多余的逸出氣體的發(fā)生,降低了熱傳導(dǎo)率。
順便說(shuō)明,本發(fā)明由于減少了粘合劑的涂布量,即使加壓成形,無(wú)機(jī)纖維的表面層也沒(méi)有變硬。另外,在抽真空時(shí),可以減少成為其阻力的固體層。
以下,就上述真空隔熱材料,包括其制造階段,進(jìn)行了下述評(píng)價(jià)。
(2)表面性
◎;平整。
○;略微有凸凹。
×;凸凹嚴(yán)重。
(3)芯材的操作性◎;可用單手容易操作。
○;用單手或兩手操作。
×;需用夾具操作。
(4)放入包裝袋的難易度◎;容易放入包裝袋。
○;雖難放入包裝袋,但不需夾具。
×;使用夾具也難放入。
(5)熱傳導(dǎo)率(隔熱性能)◎;不足0.0023w/m·K○;0.0023或其以上,不足0.0028。
△;0.0028或其以上,不足0.0033。
×;0.0033或其以上。
下述表2表示評(píng)價(jià)結(jié)果表2
從上述表2明顯可知,在本發(fā)明粘合劑涂布量范圍(0.5~1.5wt%)內(nèi)的涂布量(0.5,1.0,1.5wt%)的真空隔熱材料,在上述的點(diǎn)(2)~(5)中,隔熱性能(熱傳導(dǎo)率)與完全不涂布粘合劑的真空隔熱材料大致相同,在真空隔熱材料的表面性、芯材的操作性、放入包裝袋的難易程度等方面具有優(yōu)勢(shì)。而且,本發(fā)明的真空隔熱材料,對(duì)于使用粘合劑涂布量3.0,10.0wt%的真空隔熱材料和連通PUF(聚氨酯泡沫),表面性、芯材的操作性、放入包裝袋的難易度相同,在隔熱性能方面有利。
權(quán)利要求
1.一種真空隔熱材料,其特征在于,在將芯材和氣體吸附劑收納在由阻氣性薄膜構(gòu)成的袋體內(nèi),對(duì)其內(nèi)部減壓、密封的真空隔熱材料中,前述芯材是對(duì)平均纖維徑3~5μm的無(wú)機(jī)纖維,涂布相對(duì)于該纖維0.5~1.5重量%的粘合劑,經(jīng)過(guò)熱壓形成的成形體,或者將2枚或其以上的該成形體層壓復(fù)合而成的成形體。
2.如權(quán)利要求1的真空隔熱材料,無(wú)機(jī)纖維是選自玻璃纖維、陶瓷纖維、石毛、硅酸鋁絨的任一種或兩種或其以上。
3.如權(quán)利要求1或2的真空隔熱材料,粘合劑是選自酚醛樹脂、NBR橡膠改性高正酚醛樹脂、NBR橡膠改性酚醛樹脂、蜜胺樹脂、環(huán)氧樹脂、NBR、丁腈橡膠、丙烯酸類橡膠、硅酸鋁等的任一種或兩種或其以上。
4.一種真空隔熱材料的制造方法,其特征在于,將對(duì)平均纖維徑3~5μm的無(wú)機(jī)纖維,涂布相對(duì)于該纖維0.5~1.5重量%的粘合劑,邊加熱邊加壓成形的芯材,或?qū)蓮埢蚱湟陨显撔静膶訅簭?fù)合而成的芯材,與氣體吸附劑一起收納在由阻氣性薄膜構(gòu)成的袋體內(nèi),對(duì)其內(nèi)部減壓后,密封開(kāi)口部。
5.如權(quán)利要求4的真空隔熱材料的制造方法,開(kāi)口部的密封實(shí)施雙重?zé)岱狻?br>
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種真空隔熱材料及其制造方法,該法發(fā)在以無(wú)機(jī)纖維作芯材的真空隔熱材料中,隔熱性能高(熱傳導(dǎo)率低),其隔熱性能可長(zhǎng)期維持,且表面沒(méi)有大的凸凹等缺陷,而且制造周期短,成本方面有利。其解決方案是在將芯材(1)和氣體吸附劑(2)收納在由阻氣性薄膜構(gòu)成的袋體(3)中,對(duì)其內(nèi)部減壓、密封的真空隔熱材料中,前述芯材(1),是對(duì)平均纖維徑3~5μm的無(wú)機(jī)纖維,涂布相對(duì)于該纖維0.5~1.5重量%的粘合劑B,經(jīng)過(guò)熱壓形成的成形體,或?qū)?枚或其以上該成形體層壓復(fù)合而成的成形體。
文檔編號(hào)F16L59/06GK1536259SQ20041003163
公開(kāi)日2004年10月13日 申請(qǐng)日期2004年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月2日
發(fā)明者林圣人, 佐藤英人, 人 申請(qǐng)人:日清紡織株式會(huì)社