專利名稱：Pu真空絕熱板及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種真空絕熱板，尤其涉及一種芯層隔熱材料采用微孔開孔
聚氨酯(PU)的真空絕熱板。本發(fā)明還涉及該真空絕熱板的制備方法。
背景技術：
目前，真空絕熱板主要用于冰箱、冷柜等冷凍冷藏設備的保溫領域。真 空絕熱板在國外已經有所推廣應用，在國內尚屬起步階段。
真空絕熱板的結構大致相同，外部隔氣結構，內部為芯層隔熱材料、氣 體吸附材料。目前，真空絕熱板的隔氣結構多為含有鋁箔的多層聚酯基薄膜 或鋁箔，鋁箔的導熱系數高，容易產生邊緣熱橋效應。芯層隔熱材料使用較 多的是開孔聚苯乙烯泡沫塑料、氣凝膠、玻璃纖維、石英粉等材料，氣體吸 附材料多為意大利塞斯公司的塞斯吸氣劑。
因芯層隔熱材料的不同，真空絕熱板的制作工藝要求也各異，另外加上 芯層隔熱材料等原料多為進口原料，造成其價格高昂，限制了真空絕熱板在 國內市場的推廣應用。
現有真空絕熱板的氣體吸附材料采用丸狀吸氣劑，丸狀吸氣劑與芯層隔 熱材料的接觸面積小，丸狀吸氣劑添加不便，不利于控制真空絕熱板板內真 空。
實驗證明，真空絕熱板具有優(yōu)良的隔熱效果，如果可以將其原料本地化， 將會有廣闊的市場前景。

發(fā)明內容
本發(fā)明就是為了解決上述問題，克服真空絕熱板的原料昂貴的問題，也 解決了氣體吸附材料采用丸狀吸氣劑與芯層隔熱材料的接觸面積小，丸狀吸
氣劑添加不便，不利于控制真空絕熱板板內真空的問題，提供一種PU真空絕熱板及其制備方法。該發(fā)明適用于冰箱、冷柜等冷凍冷藏設備的保溫領域。
本發(fā)明所要解決的技術問題之一在于提供一種具有低導熱系數，易于制
備的微孔開孔聚氨酯(PU)的真空絕熱板芯層隔熱材料。
本發(fā)明所要解決的技術問題之二在于提供一種將微孔開孔聚氨酯(PU)
作為芯層隔熱材料的真空絕熱板的制備方法。
本發(fā)明所需要解決的技術問題，可以通過以下技術方案來實現 作為本發(fā)明第一方面， 一種PU真空絕熱板，外部為隔氣結構，內部為真
空隔熱層，所述真空絕熱層包括芯層隔熱材料和氣體吸附材料，其特征在于，
所述芯層隔熱材料采用微孔開孔聚氨酯制成，氣體吸附材料設置成網格狀，
隔氣結構采用多層聚酯基薄膜制成。
所述真空絕熱層為兩層芯層隔熱材料中間夾一層氣體吸附材料制成的三
明治結構。
所述微孔開孔聚氨酯，開孔率在95%以上，平均孔徑為140-220 )am,密 度大約在45~60 kg/m3之間，具有200-250kPa壓縮強度。
所述氣體吸附材料，包括基質和氣體吸附劑，氣體吸附劑設置于基質中， 氣體吸附材料添加在芯層隔熱材料之間，氣體吸附材料與芯層隔熱材料充分 接觸。
所述基質采用氈或玻璃纖維材質的薄片設置成網格狀結構。 所述氣體吸附劑包括氧化鈣或者活性炭、氮氣、氧氣和二氧化碳的吸收
劑氧鋇鋰合金以及氫氣的吸收劑氧化鈷。
所述隔氣結構，由內到外依次為熱封層、阻氣層、熱阻層、反射層，所
述熱封層和阻氣層、阻氣層和熱阻層、熱阻層和反射層之間用黏合劑粘成的
多層聚酯基薄膜。
熱封層采用聚稀烴共聚物，所述聚稀烴共聚物包括聚乙烯、聚丁稀、乙 酸乙烯乙基酯，所述熱封層的厚度為50 100微米。
阻氣層采用聚乙烯醇，必要時可涂阻氣漆，采用丙稀酸清漆，所述阻氣 層的厚度為10 120微米。
黏結層采用聚氨酯粘合劑或者聚稀烴粘合劑，所述黏結層的厚度為2 6 微米。反射層采用鋁蒸鍍的聚酯，所述反射層厚度為30 80微米。
所述反射層表面涂覆一層阻氣清漆，以提高真空絕熱板的阻氣效果。 為了防止鋁的邊緣效應，在鍍鋁時邊緣封口處留出一條很窄的狹縫，這
樣就不會形成一個通路減少熱耗散。
為了提高多層聚酯基薄膜的性能一般情況下這里面的阻氣層和阻熱層可
采用多層結構。
為了配合多層聚酯基薄膜的熱封，最里面層和最外面層都采用熱封層， 這樣就能很好的密封。
作為本發(fā)明第二方面的一種PU真空絕熱板的制備方法，其特征在于，包 括如下步驟
(1)在模具中采用發(fā)泡和機械切割的方式，芯層隔熱材料采用微孔開孔
聚氨酯泡沫加工成矩形形狀；
微孔開孔聚氨酯在專用模具中采用發(fā)泡的形式，制備微孔開孔聚氨酯泡 沫，制備的微孔開孔聚氨酯泡沫厚度為不大于10mm的方形結構；
所述微孔開孔聚氨酯泡沫切割成需要的規(guī)格尺寸的板材； (2 )將所述微孔開孔聚氨酯泡沫放入真空干燥機中干燥預處理；
所述芯層隔熱材料的預處理真空度在1000Pa以下，預處理時間不少于10 分鐘；
(3) 將步驟2中獲得的芯層隔熱材料疊放在一起，中間添加氣體吸附材 料，做成三明治結構；
(4) 將步驟3中獲得的芯層隔熱材料放置于隔氣將結構制成的袋子中， 所述隔氣結構采用多層聚酯基薄膜制成，在真空環(huán)境下密封得到PU真空絕熱 板；
所述隔氣結構，由內到外依次為熱封層、阻氣層、熱阻層、反射層，所 述熱封層和阻氣層、阻氣層和熱阻層、熱阻層和反射層之間用黏合劑粘成的 多層聚酯基薄膜，將多層聚酯基薄膜制成袋子。
所述反射層表面涂覆一層阻氣清漆，以提高真空絕熱板的阻氣效果。
所述真空度低于10Pa壓力，并持續(xù)時間不少于10分鐘。
本發(fā)明的有益效果是1、 芯層隔熱材料采用微孔開孔聚氨酯材料，隔氣結構采用多層聚酯基薄 膜，原料易于獲取和加工，實現了材料的本地化。
2、 芯層隔熱材料疊放在一起，中間添加氣體吸附材料，做成三明治結構; 增大了氣體吸附材料與芯層隔熱材料的接觸面積。
3、 氣體吸附材料的基質采用氈或玻璃纖維材質的薄片設置成網格狀結 構。氣體吸附劑設置于基質中，氣體吸附材料添加在芯層隔熱材料之間，氣 體吸附材料與芯層隔熱材料充分接觸，同時氣體吸附劑設置于基質中，添加 方便。
4、 本發(fā)明所述的PU真空絕熱板質輕、導熱系數低，阻熱效果好，適應 于多種保溫場所的應用推廣。
以下結合附圖和具體實施方式
來進一步說明本發(fā)明。


圖1為本發(fā)明的真空絕熱板剖面圖。
圖2為本發(fā)明的真空絕熱板的吸氣結構圖。
圖3為本發(fā)明的真空絕熱板多層聚酯基薄膜結構圖。
圖4為本發(fā)明的真空絕熱板制作流程圖。
圖面說明隔氣結構l、粘合劑ll、熱封層12、阻氣層13、阻熱層14、 反射層15、阻氣清漆16、芯層隔熱材料2、氣體吸附材料3、基質31、氣體 吸附劑32。
具體實施例方式
為了使本發(fā)明的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解， 下面結合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。
本發(fā)明提供一種具有低導熱系數，易于制備的微孔開孔聚氨酯(PU)的 真空絕熱板芯層隔熱材料，同時也提供一種將微孔開孔聚氨酯(PU)作為芯
層隔熱材料的真空絕熱板的制備方法。
如圖1所示， 一種PU真空絕熱板，外部結構為隔氣結構l,隔氣結構l層隔熱材料2和氣體吸附材料3，真空絕熱層為兩層芯層隔熱材料2中間夾一 層氣體吸附材料3制成的三明治結構。芯層隔熱材料2采用微孔開孔聚氨酯 發(fā)泡材料構成的隔熱結構，氣體吸附材料3設置為網格狀。
芯層隔熱材料2為絕熱效果良好且易于機械加工微孔開孔聚氨酯(PU) 進行發(fā)泡。芯層隔熱材料2在模具中采用機械方式將其加工成矩形。微孔開 孔聚氨酯，開孔率在95%以上，平均孔徑為140~220密度大約在45~60 kg/m3之間，具有200-250kPa的壓縮強度。
氣體吸附材料3添加在芯層隔熱材料2之間，氣體吸附材料3與芯層隔 熱材料2充分接觸。
如圖2所示，氣體吸附材料3，包括基質31和氣體吸附劑32，基質31 采用氈或玻璃纖維材質的薄片設置成網格狀結構；氣體吸附劑32包括氧化f! 或活性炭等干燥劑、鋇鋰合金等氮氣、氧氣。二氧化碳吸收劑和氧化鈷氫氣 吸收劑；氣體吸附劑32可零星的布置在基質31中，氣體吸附劑32可按照網 格均勻分布在基質31中，這種結構設計增大了氣體吸附材料3與芯層隔熱材 料2的接觸面積，同時也使氣體吸附劑32與芯層隔熱材料2均勻、定量的接 觸。 一改現有真空絕熱板的丸狀吸氣劑的弊端和添加的不便，有利于控制真 空絕熱板板內真空。
如圖3所示，本發(fā)明所述的隔氣結構層1由多層復合材料復合而成，主 要包括熱封層12、阻氣層13、阻熱層14、反射層15和黏合劑11; 一般熱封 層12做成袋子的內側，反射層15在袋子的外側。熱封層12和阻氣層13、阻 氣層13和熱阻層14、熱阻層14和反射層15之間用黏合劑粘成的多層聚酯基 薄膜。
熱封層12—般為聚稀烴共聚物，譬如聚乙烯、聚丁稀、乙酸乙烯乙基酯。 熱封層12的厚度為50 100微米。
阻氣層13 —般用聚乙烯醇，必要時可涂阻氣漆， 一般用丙稀酸清漆，阻 氣層13的厚度為10 120微米。
黏結層14 一般用聚氨酯粘合劑或者聚稀烴粘合劑，黏結層14的厚度為 2 6微米。
反射層15是用鋁蒸鍍的聚酯，所述反射層的厚度為30 80微米。在反射層15表面涂覆一層阻氣清漆16，以提高真空絕熱板的阻氣效果。
如圖4所示，本發(fā)明的制作工藝流程圖按照圖示進行。 (1)在的模具中采用發(fā)泡和機械切割的方式，芯層隔熱材料2采用微孔 開孔聚氨酯泡沫加工成矩形形狀；
在專用模具中采用發(fā)泡的形式，制備微孔開孔聚氨酯泡沫，制備的微孔 開孔聚氨酯泡沫厚度為不大于10mm的矩形結構；
微孔開孔聚氨酯泡沫切割成需要的規(guī)格尺寸的板材； (2 )將所述微孔開孔聚氨酯泡沫放入真空干燥機中干燥預處理；
芯層隔熱材料2的預處理真空度在1000Pa以下，預處理時間不少于10 分鐘；
本發(fā)明的芯層隔熱材料2是在真空干燥的情況下進行預處理的。眾所周 知，液體的沸點會伴隨著壓力的降低而降低，當真空度達到610Pa時，水在0 攝氏度時就可以沸騰了。
所以本發(fā)明采用真空干燥的技術對芯層隔熱材料2預處理，在真空度低 于1000Pa時，水分在常溫下散發(fā)，在微孔開孔聚氨酯空隙中的制冷劑也會揮 發(fā)出來，并在真空泵抽吸條件下帶出芯層隔熱材料2。本發(fā)明要求真空干燥機 的真空度可以在1000Pa以下，抽吸時間不少于10分鐘。
(3) 將步驟2中上述兩塊芯層隔熱材料2疊放在一起，中間添加氣體吸 附材料3組成三明治結構；
(4) 將步驟3中獲得的芯層隔熱材料2放置于隔氣結構1制成的袋子中， 隔氣結構1采用多層聚酯基薄膜制成，由內到外依次為熱封層12、阻氣層13、 熱阻層14、反射層15，熱封層12和阻氣層13、阻氣層13和熱阻層14、熱 阻層14和反射層15之間用黏合劑11粘成的多層聚酯基薄膜，反射層15表 面涂覆一層阻氣清漆16，以提高真空絕熱板的阻氣效果，將多層聚酯基薄膜 制成袋子。
然后，將上述三明治結構放置于多層聚酯基薄膜袋中，并在不高于10Pa 真空環(huán)境中，保持時間不少于10分鐘后封裝，即可得PU真空絕熱板成品。
與己有的真空絕熱板相比，本發(fā)明的芯層隔熱材料2采用微孔開孔聚氨 酯材料，隔氣結構1采用多層聚酯基薄膜，原料易于獲取和加工，實現了材料的本地化。本發(fā)明克服真空絕熱板的原料昂貴的問題。
芯層隔熱材料2疊放在一起，中間添加氣體吸附材料3，做成三明治結構;
氣體吸附材料3與芯層隔熱材料2充分接觸，增大了氣體吸附材料與芯層隔 熱材料的接觸面積，本發(fā)明解決了氣體吸附材料3采用丸狀吸氣劑與芯層隔 熱材料2的接觸面積小的問題。
氣體吸附材料3的基質31采用氈或玻璃纖維材質的薄片設置成網格狀結 構。氣體吸附劑32設置于網格狀的基質31中，氣體吸附劑32添加方便，氣 體吸附劑32可零星的布置在基質31中，氣體吸附劑32可按照網格均勻分布 在基質31中，這種結構設計增大了氣體吸附材料3與芯層隔熱材料2的接觸 面積，同時也使氣體吸附劑32與芯層隔熱材料2均勻、定量的接觸。
本發(fā)明所述的PU真空絕熱板質輕、導熱系數低，阻熱效果好，適應于多 種保溫場所的應用推廣，本發(fā)明所述的真空絕熱板尤其適用于常溫和低溫的 保溫場所，特別是冷庫、冷柜、冷藏車、冰箱，空調、航空航天、醫(yī)藥和建 筑節(jié)能領域的保溫。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行 業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明 書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本 發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍 內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
權利要求
1、一種PU真空絕熱板，外部為隔氣結構，內部為真空隔熱層，所述真空絕熱層包括芯層隔熱材料和氣體吸附材料，其特征在于，所述芯層隔熱材料采用微孔開孔聚氨酯制成，氣體吸附材料設置成網格狀，隔氣結構采用多層聚酯基薄膜制成。
2、 根據權利要求1所述的真空絕熱板，其特征在于所述真空絕熱層為 兩層芯層隔熱材料中間夾一層氣體吸附材料制成的三明治結構。
3、 根據權利要求1所述的真空絕熱板，其特征在于所述微孔開孔聚氨 酯，開孔率在95%以上，平均孔徑為140-220 pm，密度大約在45~60 kg/m3 之間，壓縮強度在200-250kPa。
4、 根據權利要求1所述的真空絕熱板，其特征在于所述氣體吸附材料， 包括基質和氣體吸附劑，氣體吸附劑設置于基質中，氣體吸附材料添加在芯層隔熱材料之間，氣體吸附材料與芯層隔熱材料充分接觸。
5、 根據權利要求4所述的真空絕熱板，其特征在于所述基質采用氈或玻璃纖維材質的薄片設置成網格狀結構。
6、 根據權利要求4所述的真空絕熱板，其特征在于所述氣體吸附劑包 括干燥劑氧化鈣或者活性炭、氮氣、氧氣和二氧化碳的吸收劑氧鋇鋰合金以 及氫氣的吸收劑氧化鈷。
7、 根據權利要求1所述的真空絕熱板，其特征在于所述隔氣結構，由內到外依次為熱封層、阻氣層、熱阻層、反射層，所述熱封層和阻氣層、阻 氣層和熱阻層、熱阻層和反射層之間用黏合劑粘成的多層聚酯基薄膜。
8、 根據權利要求7所述的真空絕熱板，其特征在于熱封層采用聚稀烴共聚物，所述聚稀烴共聚物包括高密度聚乙烯、聚丁稀、乙酸乙烯乙基酯，所述熱封層的厚度為50 100微米。
9、 根據權利要求7所述的真空絕熱板，其特征在于阻氣層采用聚乙烯 醇或丙稀酸清漆，所述阻氣層的厚度為10 120微米。
10、 根據權利要求7所述的真空絕熱板，其特征在于黏結層采用聚氨 酯粘合劑或者聚稀烴粘合劑，所述黏結層的厚度為2 6微米。
11、 根據權利要求7所述的真空絕熱板，其特征在于反射層采用鋁蒸鍍的聚酯，所述反射層厚度為30 80微米。
12、 根據權利要求7所述的真空絕熱板，其特征在于所述反射層表面涂覆一層阻氣清漆，以提高真空絕熱板的阻氣效果。
13、 一種如權利要求1所述的PU真空絕熱板的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1) 在模具中采用發(fā)泡和機械切割的方式，芯層隔熱材料采用微孔開孔 聚氨酯泡沫加工成矩形形狀；(2) 將所述微孔開孔聚氨酯泡沫放入真空干燥機中干燥預處理；(3) 將步驟2中獲得的芯層隔熱材料疊放在一起，中間添加氣體吸附材 料，做成三明治結構；(4) 將步驟3中獲得的芯層隔熱材料放置于隔氣將結構制成的袋子中， 所述隔氣結構采用多層聚酯基薄膜制成，在真空環(huán)境下密封得到PU真空絕熱 板。
14、 根據權利要求13所述的制備方法，其特征在于所述步驟(1)中 微孔開孔聚氨酯在模具中采用發(fā)泡的形式，制備微孔開孔聚氨酯泡沫，制備 的微孔開孔聚氨酯泡沫厚度為不大于10mm的方形結構。
15、 根據權利要求13所述的制備方法，其特征在于所述步驟(1)中微孔開孔聚氨酯泡沫切割成需要的規(guī)格尺寸的板材。
16、 根據權利要求13所述的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中芯層隔熱材料的預處理真空度在1000Pa以下，預處理時間不少于10分鐘。
17、 根據權利要求13所述的制備方法，其特征在于所述步驟(4)中 隔氣結構由內到外依次為熱封層、阻氣層、熱阻層、反射層，所述熱封層和 阻氣層、阻氣層和熱阻層、熱阻層和反射層之間用黏合劑粘成的多層聚酯基 薄膜，將多層聚酯基薄膜制成袋子。
18、 根據權利要求17所述的制備方法，其特征在于所述步驟(4)中 反射層表面涂覆一層阻氣清漆，以提高真空絕熱板的阻氣效果。
19、 根據權利要求13所述的制備方法，其特征在于所述步驟(4)中 真空度低于10Pa壓力，并持續(xù)時間不少于10分鐘。
全文摘要
一種PU真空絕熱板，外部為隔氣結構層，隔氣結構層內部為兩塊芯層隔熱材料中間設置氣體吸附材料構成的真空隔熱層，芯層隔熱材料采用微孔開孔聚氨酯發(fā)泡材料，隔氣結構采用多層聚酯基薄膜，氣體吸附材料則采用網格狀結構的玻璃纖維或者氈設置有氣體吸附劑。本發(fā)明還公開了該真空絕熱板的制備方法。本發(fā)明材質易于獲得和加工，實現真空絕熱板材料的本地化，降低了生產成本，必將拓展了真空絕熱板的使用領域。本發(fā)明增大了氣體吸附材料與芯層隔熱材料的接觸面積，同時氣體吸附劑設置于網格狀結構的基質中，添加方便。本發(fā)明所述的PU真空絕熱板質輕、導熱系數低，阻熱效果好，適用于多種保溫場所的應用推廣。
文檔編號B29C44/02GK101526165SQ200910048429
公開日2009年9月9日 申請日期2009年3月27日 優(yōu)先權日2009年3月27日
發(fā)明者楊保同, 闞安康, 韓厚德 申請人:上海海事大學