[发明专利]用于制造真空隔热板的方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用纤维芯制造真空隔热板(vacuum insulation panel)用的方法，该方法包括如下步骤：提供纤维的芯坯(core blank)，将芯坯压缩至预定厚度以形成芯，对包围该芯的箔套抽真空至≤1mbar的压力，并且密封该箔套。

这种真空隔热板的特征在于利用相对小的隔热厚度而获得良好的隔热性能。因此，这种真空隔热板主要用于可用空间受限的区域。例如不得不提到的冰箱、冰柜等。另外，然而，这种真空隔热板还用于建筑的隔热。

背景技术

已知的真空隔热板的共同之处在于它们包括适于被抽真空、具有开放多孔体的芯。这种芯容纳在箔套中并且在箔套中在真空下可利用。因此，在这种真空隔热板内部，很大程度地防止气体热传导和对流，使得热损失主要通过固体传导以及热辐射而发生。

诸如下述材料的不同的多孔材料被用作芯材料：例如泡沫聚氨酯或聚苯乙烯、沉淀二氧化硅(precipitated silica)、热解硅石(pyrogenic silica)等。归因于非常低的固体传导，因此纤维也通常被用作芯材料。

利用所使用的箔套，不同的设计模式也是常见的。因此，经常使用例如具有150μm至200μm的HDPE的层和6μm至20μm的铝层的双层箔形式的复合塑料箔(composite plastic foil)。此外，还已知如下的在塑料基部上的多层箔：例如，若干分别为20μm至50μm的镀铝塑料箔被彼此连接，其中铝层厚度典型地均小于3μm至5μm。这种复合塑料箔的优点在于能够以低成本提供且以较少的努力加工。特别地，由于可以毫无问题地生产适当的焊缝和/或密封缝，因此通常可以利用塑料材料毫无问题地执行箔套的气密密封。此外，这种复合塑料箔在边缘侧连接区域限定了相对不显著的热桥(thermal bridge)。归因于扩散阻力不足，纯塑料箔仅对壁龛(niche)应用起作用。纯塑料箔基本上不适用于如下应用：要求真空隔热板的使用寿命为数年或数十年，例如在建筑界(building sector)中。

然而，这种复合塑料箔套的缺点在于其不是完全气密的。气体分子随着时间的推移而渗入将破坏真空。同样渗入的水分将导致在该真空隔热板的内部发生热传导。因此，长期看隔热效果可能会实质上降低。这种塑料箔套的另一个缺点在于其对机械损坏相对敏感的事实。如果在输送过程以及加工过程中已经发生了这种机械损坏，则将直接丧失真空且很大程度上破坏隔热效果。

可以选择诸如以例如不锈钢箔的金属箔为基础的箔套。这种金属箔在很大程度上被气密，使得能够获得几乎不受限制的使用寿命。此外，这种金属箔对机械损伤提供了高抗性。

然而，这种金属箔套的缺点是，归因于金属的高热传导性，在边缘区域中出现了相当的热桥。这导致隔热效果会明显降低。此外，这种金属箔贵且加工复杂。特别地，这种金属箔套的焊接与塑料箔的情况相比要花费更多精力。

在这种真空隔热板的整体设计中，芯用作支撑体，使得芯被传统地设置为尺寸相对稳定的模塑体(molded body)。如果芯使用纤维材料，则通常采用不包括在真空条件下会分解的任何粘结剂的纤维材料。实践经验示出，使用粘结剂会伴随负面影响。如果使用有机粘结剂，则它们可能会在真空中分解，使得归因于气体热传导的增加而使得隔热效果降低。尽管无机粘结剂没有这种影响，但它们很难处理且昂贵。

为此，有人转而使用无粘结剂矿物棉且在热作用条件下压缩无粘结剂矿物棉以形成芯。通常在不考虑矿物材料的各组分的情况下、在400℃至600℃之间的温度范围执行这种加工，并由此在矿物材料的软化点的范围进行该加工。与之相关联的是矿物纤维的塑性变形，而这一方面导致原材料的纤维混合，另一方面导致一种类型的融合。由此能够得到尺寸相对稳定且仍具有开口的多孔芯。在US 2,745,173、EP 1 892 452 B1、DE 601 24 242 T2和EP 1 653 146 A1中可以找到这种步骤的示例。

从以上专利文献中已知的这些步骤已经完全证明了实现具有良好隔热效果的真空隔热板的价值。这种真空隔热板的特征还在于相对好的管理性。然而，特别地归因于使用的高温度，这些步骤伴随非常高的能量消耗。为此，这种矿物棉的模塑芯的制造相对昂贵。此外，这些方法步骤也耗时，而由于制造的模塑体仍需要被冷却以进一步使用，因此这些方法步骤会更加耗时。本发明基于EP 1 653 146 A1的教示而进行。

发明内容