專利名稱：絕熱元件的制作方法
絕熱元件
本發(fā)明涉及包含真空絕熱板的絕熱元件、由這些絕熱元件生產(chǎn)的制冷 設備和一種生產(chǎn)絕熱元件的方法以及由其生產(chǎn)制冷設備的方法。
制冷設備在許多領域中起重要作用。制冷設備例如包括冰箱、水拒、 立式冰箱、冷藏車的冷卻容器或超結構。制冷設備通常包含由絕熱元件圍 繞的其中放置待冷卻材料的空洞。絕熱元件通常包含之間放置絕熱材料(通 常為硬質聚氨酯泡沫)的兩個覆蓋層。
當前需要降低制冷設備的能耗。實現(xiàn)能耗降低的一種可行性方法是降 低所用絕熱材料的熱導率。實現(xiàn)熱導率降低的一種可行性方法是使用真空
絕熱4反，下文中也稱為VIP。
例如，使用VIP時的節(jié)能潛力對比傳統(tǒng)閉孔硬質聚氨酯泡沫為大約 10-40%。
這種真空絕熱單元通常包含被氣密膜包裹并纟皮抽空且熱封以呈氣密的 絕熱芯材，例如開孔硬質聚氨酯(PUR)泡沫、開孔聚苯乙烯擠出泡沫、硅 膠、玻璃纖維、聚合物粒子松"it床、壓磨硬質PUR泡沫或半硬質PUR泡 沫或珍珠巖。
VIP在制冷i殳備中的用途為已知且已描述多次。例如，WO 97/36129 描述了邊長為至少40cm且可安裝在制冷設備中的VIP。
EP434 225描述了制冷設備中的VIP及其安裝。這里，VIP設置在覆 蓋層之間并用泡沫包圍。
WO 99/61503描述了安裝在制冷設備中的VIP。這里，借助粘合劑將 它們固定在面向制冷設備內(nèi)部的側面上，然后用硬質聚氨酯泡沫體系填充 覆蓋層之間的空洞。
當前另 一種要求是減少制冷設備生產(chǎn)中材料的用量。由于VIP具有較 低的熱導率，使用它們能夠實現(xiàn)制冷設備絕緣厚度的減少。這樣，在相同 的制冷設備尺寸下可以增加制冷設備的內(nèi)部空間，從而增加有用體積。
4另一種節(jié)省可以通過減少覆蓋層厚度實現(xiàn)。然而，這僅可在有限程度 上實現(xiàn)。
在用硬質聚氨酯泡沫體系填充制冷設備空洞時，經(jīng)常形成缺陷和空隙。 當覆蓋層厚度太低時，這些缺陷顯露在外面。這損害了制冷設備的美觀并 認為是缺點。
本發(fā)明的目的是有效生產(chǎn)具有低能耗和高質量/無缺陷外觀、易于生產(chǎn) 且可以無問題地再循環(huán)的制冷設備。
該目的可由以下更詳細描述的絕熱元件實現(xiàn)，借助該絕熱元件可以生 產(chǎn)制冷設備。
該目的可由這樣的絕熱元件實現(xiàn)，其包含
a) 厚度為0.2-1.0mm的覆蓋層，
b) 至少一塊位于a)上的真空絕熱板，
c) 另一絕熱材料，
d) 另一覆蓋層。
覆蓋層a)可以包含金屬，例如鋼板。在本發(fā)明絕熱元件的另一個實施 方案中，覆蓋層a)包含聚合物，尤其是熱塑性聚合物。優(yōu)選的是使用聚苯 乙烯或ABS聚合物作為聚合物。如上所述，該金屬覆蓋層的厚度為 0.2-0.5mm，優(yōu)選至少0.25mm，尤其是0.3mm，且不超過0.4mm。在聚合 物的情況下，厚度優(yōu)選為0.7-1.0mm。
優(yōu)選的是覆蓋層a)面積的至少60%，特別優(yōu)選至少70%,尤其是至 少80%覆蓋有真空絕熱板?？梢酝耆采w覆蓋層a)，但它不是優(yōu)選的，因 為應采取用泡沫填充拐角以使由絕熱元件生產(chǎn)的制冷設備穩(wěn)定。另外，也 不能確保在制冷i殳備生產(chǎn)中在拐角或邊緣處形成其中真空絕熱板鄰接并形 成也不能由另一絕熱材料c)填充的空洞的區(qū)域。
覆蓋層a)可由多塊真空絕熱板覆蓋,但優(yōu)選由僅一塊真空絕熱板覆蓋。 這里，真空絕熱板優(yōu)選具有至少40cm的邊長，優(yōu)選為60±20cmx 160士40cm,以及至少5mm且至多50mm的厚度。優(yōu)選的是真空絕熱板的 尺寸適合制冷設備的尺寸且如所述應使得至少60%的覆蓋層a)由僅一塊 真空絕熱板覆蓋。每個絕熱元件使用僅一塊真空絕熱板b)的優(yōu)點尤其是由于覆蓋層a) 的無隙覆蓋可以降低水蒸氣的擴散和熱導率并且避免了任何可能在兩塊真 空絕熱板之間邊界處在外表出現(xiàn)的間隙。由于尺寸的緣故，這個實施方案 尤其可在絕熱元件用于生產(chǎn)冰箱或冰柜時^f吏用。
真空絕熱板的生產(chǎn)和為此所用材料為已知。作為芯材，優(yōu)選的是使用 如上所述開孔硬質聚氨酯泡沫或發(fā)泡三聚氰胺-曱醛縮合產(chǎn)物。
生產(chǎn)發(fā)泡三聚氰胺-甲醛縮合產(chǎn)物的方法例如描述于EP 220 506中。
發(fā)泡三聚氰胺-甲醛縮合產(chǎn)物可以包含至多50重量％其它已共縮合的 熱固性形成物。這些優(yōu)逸為包含胺、酰胺、羥基和/或氛基的化合物與醛(尤 其是曱醛)的縮合產(chǎn)物。優(yōu)選的熱固性形成物為取代的三聚氰胺、尿素、氨 基甲酸酯、脂族胺、氨基醇、酚類及其衍生物與醛的縮合產(chǎn)物。作為醛， 可以以與甲醛的混合物或代替甲醛4吏用其它醛(如乙醛、苯甲醛、丙烯醛、 對苯二曱搭)。
此夕卜，發(fā)泡三聚氰胺-甲醛縮合產(chǎn)物可以包含其它添加劑如有機或無機 填料。作為添加劑，可以使用纖維、無機粉末如金屬粉末、高嶺土、石英、 白堊、其它染料和顏料。
因為發(fā)泡三聚氰胺-甲醛縮合產(chǎn)物僅有泡孔支架并無泡孔壁，它們非常 易于抽空。優(yōu)選的是使用硬質三聚氰胺-甲醛縮合產(chǎn)物。
發(fā)泡三聚氰胺-甲醛縮合產(chǎn)物為已知且例如由BASF AG以商品名 Basote(^出售。它們通常這樣生產(chǎn)將粉狀三聚氰胺-甲醛縮合產(chǎn)物部分溶 解于含鹽或表面活性劑的水中，優(yōu)選在擠出機中將所得糊狀中間體與發(fā)泡 劑混合并通過例如在熱風爐中加熱使所得產(chǎn)物發(fā)泡。隨后可在熱處理設備 中熱處理該泡沫。發(fā)泡優(yōu)選在120-180'C的溫度下進行，熱處理優(yōu)選在 200-250 "C的溫度下進4亍。
合適的石itt聚氨酯泡沫例如描述于EP 1512707中。在開孔^聚氨酯 泡沫的生產(chǎn)中，優(yōu)選將水和/或烴用作發(fā)泡劑。
在本發(fā)明的一個特定實施方案中，將基于異氰酸酯且泡孔尺寸小于 100/an的開孔泡沫用作真空絕熱板芯材。這種泡沫可由氣凝膠得到。
在使用石更質聚氨酯泡沫生產(chǎn)真空絕熱板中，首先以眾所周知的方法生
6產(chǎn)該泡沫。如果所得泡沫未生產(chǎn)成所需尺寸的模制品，則隨后使它們形成 真空絕熱板芯材的形狀。這優(yōu)選通過鋸成合適的板尺寸來實現(xiàn)。隨后用氣 密套，優(yōu)選復合膜包裹模制品并抽空且熱封以呈氣密。
通常將吸氣材料與芯材一起熱封以防止后來放出的揮發(fā)性物質破壞真 空?？墒褂玫奈鼩獠牧侠鐬榉惺?、活性炭、強吸濕材料。
膜通常用作真空絕熱板的包覆材料。優(yōu)選的膜為復合膜，尤其是具有 氣相沉積或層壓金屬層(例如鋁層)的多層復合膜。合適的膜例如包括聚酯、 聚氯乙烯、聚烯烴如聚乙烯或聚丙烯或聚乙烯醇。
如上所迷，優(yōu)選將開孔硬差聚氨酯泡沫用作真空絕熱板芯材。優(yōu)點是 首先以這種方法生產(chǎn)的制冷設備完全可以再循環(huán)，因為沒有體系以外組分 包含于制冷設備中。其次，在真空絕熱板的生產(chǎn)中板材比粉材更易處理。
真空絕熱板b)可以借助粘合劑或膠帶固定到覆蓋層a)上。 如上所迷，本發(fā)明絕熱元件主要用于生產(chǎn)制冷設備。制冷設備例如為
水箱、冰拒、立式冰箱、冷藏車的冷卻容器或超結構。本發(fā)明絕熱元件既
可用作壁元件也可用作門元件。 制冷設備可以不同方法生產(chǎn)。
在生產(chǎn)制^i殳備的一個實施方案中，絕熱元件單獨作為平面元件生產(chǎn)， 隨后將其連接以生產(chǎn)制冷設備。這個實施方案在非常大型制冷設備(例如冷 藏車的冷卻容器或超結構)情況下尤其優(yōu)選。這里，覆蓋層a)和d)可以固 定在具有所需間隔的位置上并且可以引入絕熱材料c)。作為絕熱材料c), 尤其使用^聚氨酯泡沫，將其液態(tài)起始組分引入空洞中，在這里它們固 化形成聚氨酯同時將覆蓋層a)和d)相互穩(wěn)固連接。
原則上也可以通過連續(xù)^USL法生產(chǎn)絕熱元件。為此，將真空絕熱板b) 放置在移動的下覆蓋層a)上，將^t聚氨酯泡沫的液態(tài)起始組分放置其上， 然后施用上覆蓋層d)。然后所得絕熱元件取決于引入的真空絕熱板b)的長 度可在真空絕熱板b)之間切斷。
在冰箱或水根的生產(chǎn)中，優(yōu)選的是模制外覆蓋層a)和內(nèi)覆蓋層d)以形 成設備外殼并將用作絕熱材料的硬質聚氨酯泡沫的液態(tài)起始組分引入覆蓋 層之間的空洞中。
7硬質聚氨酯泡沫穩(wěn)固連接覆蓋層，從而穩(wěn)定外殼。
在冰箱的一個實施方案中，將覆蓋層a)包含卡紙板或聚烯烴(如聚乙烯 或聚丙烯)的絕熱元件用于美觀考慮自然不是主要任務的后面。其他方面， 這些絕熱元件具有與上述相同的結構。
在生產(chǎn)制冷i更備的另一個實施方案中，可以如上所述在連續(xù)雙板單元 上生產(chǎn)絕熱元件且如EP1 075 634所述將其切成所需長度、斜接并折疊以 形成制冷設備外殼。這里必須小心別破壞引入的真空絕熱板b)。
優(yōu)選用作絕熱材料c)的硬質聚氨酯泡沫優(yōu)選為常用且已知的化合物， 例如描述于Kunststoff-Handbuch，第7巻"聚氨酯"，第3版，1993， Carl HanserVerlag, Munich, Vienna中 這些化合物通常通過4吏多異氰酸酯， 優(yōu)選二苯基甲烷二異氰酸酯和二苯基曱烷二異氰酸酯與多亞苯基-多亞甲 基多異氰酸酯的混合物(也稱為粗MDi)與具有至少兩個對異氰酸酯基團呈
反應性的氫原子的化合物反應來生產(chǎn)。具有至少兩個對異氰酸酯基團呈反 應性的氫原子的化合物通常為聚醚醇和/或聚酯醇，優(yōu)選官能度至少為3的 那些。聚酯醇通常為多官能羧酸與多官能醇的反應產(chǎn)物。聚醚醇通常為具 有至少3個活性氬原子的化合物與環(huán)氧烷(優(yōu)選環(huán)氧乙烷和/或環(huán)氧丙烷)的 反應產(chǎn)物。作為具有至少3個活性氬原子的化合物，通常4吏用多官能醇如 甘油、三鞋曱基丙烷或糖醇，優(yōu)選蔗糖或山梨糖醇，脂族胺如乙二胺或芳 族胺如甲苯二胺(TDA)或二苯基甲烷二胺(MDA)，通常以與其高級同系物 的混合物4吏用。
該反應通常在催化劑、發(fā)泡劑及助劑和/或添加劑存在下進行。水通常 用作發(fā)泡劑，最常使用與已知為物理發(fā)泡劑、室溫下為液體且在聚氨酯形 成的反應溫度下蒸發(fā)的惰性化合物的組合。常用的物理發(fā)泡劑為烷烴，氟 代烷和曱酸甲酯。烷烴之中，戊烷以及尤其是環(huán)戊烷具有最大工業(yè)價值。
在硬質聚氨酯泡沫用作真空絕熱板芯材的情況下，原則上使用與生產(chǎn) 用作絕熱材料c)的聚氨酯相同的原料。然而，水和烴(優(yōu)選環(huán)戊烷)主要用 作發(fā)泡劑。
本發(fā)明絕熱元件超過無真空絕熱板的絕熱元件的優(yōu)點是明顯^^氐的熱 導率、較低氣體擴散以及減少絕熱層厚度從而節(jié)省材料的能力。令人驚奇的是本發(fā)明方法也可以減少覆蓋層厚度而不會導致制冷設備美觀、穩(wěn)定性 和使用性能方面的不利。另外，在合適設計中將硬質聚氨酯泡沫用作保留
絕熱層c)時，由于c)厚度的減少可使模具中的停留時間減少高達50。/。。而 且，在相同外部尺寸下通過減少層厚可以得到更有用的空間。
在本發(fā)明絕熱元件的生產(chǎn)中，工具或^^具的溫度可降至23匸。
權利要求
1. 一種絕熱元件，包含a)厚度為0. 2-1.0mm的覆蓋層，b)至少一塊位于a)上的真空絕熱板，c)另一絕熱材料，d)另一覆蓋層。
2. 根據(jù)權利要求l的絕熱元件，其中所述覆蓋層a)包含金屬。
3. 根據(jù)權利要求1的絕熱元件，其中所述覆蓋層a)包含聚合物。
4. 根據(jù)權利要求1的絕熱元件，其中所述真空絕熱板b)包含被膜包覆 并被抽空且封閉的開孔硬質聚氨酯泡沫芯材。
5. 根據(jù)權利要求1的絕熱元件，其中所述真空絕熱板b)以粘合方式固 定在所述覆蓋層a)上。
6. 根據(jù)權利要求1的絕熱元件，其中所述真空絕熱板b)覆蓋所述覆蓋 層a)面積的至少60%。
7. 根據(jù)權利要求1的絕熱元件，其中所M蓋層a)面積的至少70% 被真空絕熱板b)覆蓋。
8. 根據(jù)權利要求l的絕熱元件，其中所述另一絕熱材料為聚合物泡沫。
9. 根據(jù)權利要求l的絕熱元件，其中所迷另一絕熱材料c)為^^聚氨 酯泡沫。
10. 根據(jù)權利要求1的絕熱元件，其中所述真空絕熱板b)包含發(fā)泡三 聚氰胺-甲醛縮合產(chǎn)物芯材。
11. 根據(jù)權利要求1的絕熱元件，其中所述另一覆蓋層d)包含金屬或 聚合物。
12. 根據(jù)權利要求l的絕熱元件作為制冷設備門元件或壁元件的用途。
13. —種包含由板狀絕熱元件圍繞的空洞的制冷設備，其中至少一個 板狀絕熱元件為根據(jù)權利要求1-10任一項的絕熱元件。
14. 根據(jù)權利要求ll的制冷設備，其中設置所述絕熱元件使得覆蓋層 a)形成制冷設備的外表面。
15. —種生產(chǎn)根據(jù)權利要求1-10任一項的絕熱元件的方法，其包括下 列步驟ai)在覆蓋層a)上固定真空絕熱板b), bi)固定覆蓋層d)，ci)將液體硬質聚氨酯泡沫體系引入步驟bi)中形成的空洞中， di)使步驟ci)中形成的硬質聚氨酯泡沫固化。
全文摘要
本發(fā)明涉及絕熱元件，包含a)厚度為0.2-1.0mm的覆蓋層，b)至少一塊位于a)上的真空絕熱板，c)另一絕熱材料，d)另一覆蓋層。
文檔編號F16L59/065GK101473159SQ200780023431
公開日2009年7月1日 申請日期2007年6月15日 優(yōu)先權日2006年6月22日
發(fā)明者G·馬茨克, W·維格曼 申請人:巴斯夫歐洲公司