層疊結(jié)構(gòu)體和包括層疊結(jié)構(gòu)體的真空絕熱材料的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求于2014年12月26日在日本知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的日本專利申 請(qǐng)No. 2014-266580、以及于2015年7月1日在韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請(qǐng) No. 10-2015-0093882的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，將其全部內(nèi)容引入本文作為參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開內(nèi)容涉及層疊結(jié)構(gòu)體和使用所述層疊結(jié)構(gòu)體作為外部材料的真空絕熱 (絕緣）材料。更具體地，本公開內(nèi)容涉及能夠有效地減少熱橋、具有改善的可使用性（可 操作性）、以及抑制針孔和裂紋的產(chǎn)生的層疊結(jié)構(gòu)體和真空絕熱材料。
【背景技術(shù)】
[0004] 真空絕熱材料是通過將芯材料或者氣體吸附劑真空包裝在氣體阻隔性外部材料 中而獲得的，并且通過將其內(nèi)部保持在真空下而抑制熱傳導(dǎo)。由于真空絕熱材料具有低的 熱導(dǎo)率，因此它已經(jīng)被用于電器產(chǎn)品例如冷凍機(jī)、冰箱（制冷機(jī)）、保溫柜、和自動(dòng)販賣機(jī)， 房屋墻壁材料等中。
[0005] 用于保持真空絕熱材料內(nèi)部的真空度的氣體阻隔性外部材料由鋁箱和塑料的層 疊結(jié)構(gòu)體構(gòu)成，以防止氣體從外部侵入。然而，由于鋁具有237瓦/米?開爾文（W/m ? K) 的高的熱導(dǎo)率，因此使用所述層疊結(jié)構(gòu)體作為外部材料的真空絕熱材料具有大的熱橋，通 過所述熱橋，熱量從外周部分沿著外部材料部分流入。
[0006] 為了減少真空絕熱材料的熱橋，已經(jīng)在外部材料的一個(gè)方向上使用鋁沉積層和塑 料的層疊結(jié)構(gòu)體（例如，參見專利文獻(xiàn)1)。此外，為了在保持氣體阻隔性的同時(shí)降低熱導(dǎo) 率，已經(jīng)提出了在氣體阻隔層中使用具有低的熱導(dǎo)率的金屬箱（例如，鐵、鉛、錫、不銹鋼 等）代替鋁箱的真空絕熱材料（例如，參見專利文獻(xiàn)2)。
[0007] (專利文獻(xiàn)1)日本特開昭61-125577
[0008] (專利文獻(xiàn)2)日本特開平成9-137889

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 專利文獻(xiàn)1中公開的鋁沉積層具有低的氣體阻隔性且因此可無法防止氣體從外 部侵入，并且真空絕熱材料內(nèi)部的真空度可無法長期保持。
[0010] 由于專利文獻(xiàn)2中的金屬箱是通過壓縮制造的，因此鐵、鉛、錫、不銹鋼等的金屬 箱變厚，為20 ym(例如，專利文獻(xiàn)2的第0010段）。這可導(dǎo)致大的熱橋。
[0011] 此外，由于金屬箱與塑料的層疊結(jié)構(gòu)體在金屬箱和塑料之間具有大的楊氏模量差 異，因此，它在用于制造真空絕熱材料的彎曲過程中可導(dǎo)致可使用性問題。此外，應(yīng)力集中 在氣體阻隔層上，因此在外部材料中產(chǎn)生針孔或裂紋，導(dǎo)致使氣體阻隔性等劣化的問題。
[0012] 專利文獻(xiàn)2中公開的金屬箱由于其厚度而具有低劣的可使用性，并且由于金屬箱 的厚度，難以將在聚氨酯封裝期間抑制流動(dòng)的熱密封部分進(jìn)行折疊。
[0013] 因此，考慮到以上問題，本公開內(nèi)容提供能夠減少熱橋、改善可使用性、以及抑制 針孔或裂紋的產(chǎn)生的層疊結(jié)構(gòu)體、和使用其的真空絕熱材料。
[0014] 為了解決所述問題，本發(fā)明人進(jìn)行了研究，并且他們發(fā)現(xiàn)，通過使用具有預(yù)定的熱 阻和楊氏模量的材料作為用于真空絕熱材料的外部材料的層疊結(jié)構(gòu)體氣體阻隔層，和通過 控制層結(jié)構(gòu)以使運(yùn)動(dòng)（kinetic)中性（neutral)軸位于氣體阻隔層中，可實(shí)現(xiàn)該任務(wù)以完 成本發(fā)明。
[0015] 換而言之，該目的通過提供如下的層疊結(jié)構(gòu)體而實(shí)現(xiàn)：其依次包括包含至少一個(gè) 層的聚合物層、氣體阻隔層、和包含至少一個(gè)層的聚合物層，并且具有由以下方程1表示且 位于所述氣體阻隔層中的中性軸，其中在各層之間插入膠粘層，和其中所述氣體阻隔層具 有大于或等于約650K/W的熱阻和大于或等于約lOOGPa的楊氏模量。
[0016] (方程 1)
[0018] 在方程1中，y為從在彎曲時(shí)的被壓縮側(cè)的頂部表面到所述中性軸的距離；Ei為第 i層的楊氏模量；Si為第i層的幾何面矩（geometrical moment of area) ;Ai為第i層的 橫截面積；且n為所述層疊結(jié)構(gòu)體的層數(shù)，其為大于或等于5的整數(shù)。
【附圖說明】
[0019] 圖1為顯示根據(jù)一種實(shí)施方式的真空絕熱材料的一個(gè)實(shí)例的示意性橫截面圖。
[0020] 圖2為顯示本公開內(nèi)容的層疊結(jié)構(gòu)體的示意性橫截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 本公開內(nèi)容提供層疊結(jié)構(gòu)體，其依次包括包含至少一個(gè)層的聚合物層、氣體阻隔 層、和包含至少一個(gè)層的聚合物層，并且具有由以下方程1表示且位于所述氣體阻隔層中 的中性軸，其中在各層之間插入膠粘層，和其中所述氣體阻隔層具有大于或等于約650開 氏度/瓦（degrees Kelvin per watt) (K/W)的熱阻和大于或等于約100千兆帕（GPa)的 楊氏模量。
[0022] (方程 1)
[0024] 在方程1中，y為從在彎曲時(shí)的被壓縮側(cè)的頂部表面到所述中性軸的距離；Ei為第 i層的楊氏模量；Si為第i層的幾何面矩；Ai為第i層的橫截面積；且n為所述層疊結(jié)構(gòu)體 的層數(shù)，其為大于或等于5的整數(shù)。
[0025] 根據(jù)本公開內(nèi)容，作為真空絕熱材料的外部材料的層疊結(jié)構(gòu)體具有位于所述氣體 阻隔層中的運(yùn)動(dòng)中性軸。通過所述結(jié)構(gòu)，氣體阻隔層幾乎不被撕裂，并且即使被壓縮或彎 曲，其上也幾乎不產(chǎn)生裂紋或針孔。
[0026] 此外，通過將所述氣體阻隔層的熱阻和楊氏模量控制在預(yù)定范圍內(nèi)，可有效地減 少所述外部材料的熱橋，并且其可使用性也改善。
[0027] 常規(guī)地，為了在真空絕熱材料中保持高的真空度，氣體阻隔層一直是具有高的氣 體阻隔性的便宜的鋁箱。然而，由于鋁具有即使在金屬之中也是高的熱導(dǎo)率，因此它導(dǎo)致在 于如下的問題：熱量沿著真空絕熱材料的外部材料（熱橋）被返回。
[0028] 此外，當(dāng)通過壓縮來制造時(shí)，由于針孔或者拉伸強(qiáng)度問題，難以將厚度降低至低于 或等于約7 y m，導(dǎo)致提高熱阻受限。
[0029] 為了解決所述問題，考慮將鋁箱用具有低的熱導(dǎo)率的沉積膜或金屬箱代替。然而， 所述沉積膜缺乏用于保持真空絕熱材料中的真空度的氣體阻隔性。此外，即使將鋁箱用具 有低的熱導(dǎo)率的另外的金屬箱代替，也難以通過壓縮而提供具有低于或等于約10 ym的厚 度的箱，而且由于所述金屬箱的楊氏模量與待與所述金屬箱層疊的塑料的楊氏模量顯著不 同，因此其可導(dǎo)致在于如下的問題：在用于制造真空絕熱材料的彎曲過程期間可使用性劣 化，并且應(yīng)力集中在氣體阻隔層上，因此氣體阻隔層破裂等等。
[0030] 因此，根據(jù)一種實(shí)施方式，作為用于層疊結(jié)構(gòu)體的外部材料的氣體阻隔層包括具 有高的熱阻的材料，并且對(duì)層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)以使其運(yùn)動(dòng)中性軸位于氣體阻隔層中。
[0031] 所述中性軸為當(dāng)其彎曲時(shí)不承受負(fù)荷的軸，并且離所述中性軸越遠(yuǎn)，所述負(fù)荷增 加得越多。
[0032] 根據(jù)一種實(shí)施方式，即使當(dāng)壓縮或彎曲時(shí)，所述氣體阻隔層也盡可能小地受應(yīng)力， 從而獲得具有優(yōu)異的抗彎曲性的層疊結(jié)構(gòu)體和真空絕熱材料。
[0033] 因此，使用根據(jù)本公開內(nèi)容的層疊結(jié)構(gòu)體的真空絕熱材料可減少熱橋和改善可使 用性并且還抑制針孔或裂紋的產(chǎn)生。因此，使用根據(jù)本公開內(nèi)容的層疊結(jié)構(gòu)體的真空絕熱 材料可有用地作為冰箱、冷凍機(jī)等的真空絕熱材料應(yīng)用。
[0034] 下文中，描述本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式。
[0035] 然而，本公開內(nèi)容不限于僅以下實(shí)施方式。
[0036] 此外，為了更好的理解和便于描述，尺寸比率在附圖中被放大，因此可不同于實(shí)際 比率。
[0037] 在本公開內(nèi)容中，"X-Y"的范圍意味著大于或等于X且小于或等于Y，并且"重量" 和"質(zhì)量"、"重量％ "和"質(zhì)量％ "、以及"重量份"和"質(zhì)量份"被認(rèn)為是同義的。
[0038] 此外，除非另外定義，否則操作和測(cè)量性質(zhì)等是在20_25°C的室溫和40-50%的相 對(duì)濕度的條件下進(jìn)行的。
[0039] [真空絕熱材料]
[0040] 圖1為顯示根據(jù)一種實(shí)施方式的真空絕熱材料的一個(gè)實(shí)例的示意性橫截面圖。 [0041 ] 如圖1的A中所示，真空絕熱材料1具有其中芯材料7和氣體吸附劑8被層疊結(jié) 構(gòu)體2 (其為兩片外部材料）從其兩個(gè)表面包封的結(jié)構(gòu)。層疊結(jié)構(gòu)體2 (層疊膜）至少包括 氣體阻隔層4以及聚合物層3、5、和6,其中在氣體阻隔層4的兩個(gè)表面的每一個(gè)上層疊至 少一個(gè)聚合物層，并且優(yōu)選地，層疊總計(jì)3個(gè)或更多個(gè)層（在圖1中，總計(jì)3個(gè)層）。
[0042] 進(jìn)一步地，氣體阻隔層4和聚合物層3、5、和6通過如下彼此附著：插入膠粘層（未 示出）。
[0043] 如上所述，通過提供具有以上預(yù)定水平的熱阻的氣體阻隔層4,可將沿著層疊結(jié)構(gòu) 體2從周圍返回的熱量抑制至低的水平。因此，通過使用根據(jù)本公開內(nèi)容的層疊結(jié)構(gòu)體2， 可有效地抑制和/或防止熱橋。
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