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1、(10)申请公布号 CN 103032653 A (43)申请公布日 2013.04.10 C N 1 0 3 0 3 2 6 5 3 A *CN103032653A* (21)申请号 201110304982.X (22)申请日 2011.10.10 F16L 59/02(2006.01) F16L 59/065(2006.01) B30B 11/02(2006.01) (71)申请人福建赛特新材股份有限公司 地址 366200 福建省龙岩市连城工业区 (72)发明人陈孝行 张留星 陈明秦 (74)专利代理机构厦门市首创君合专利事务所 有限公司 35204 代理人张松亭 (54) 发明名称 。
2、一种真空绝热板用复合芯材、其制备方法及 真空绝热板 (57) 摘要 一种真空绝热板用复合芯材，主要包括气相 SiO 2 、辐射阻隔剂和增强纤维材料，三者的重量比 为1005-105-15，三者外包覆有过滤材料。 与现有技术相比，本发明的复合芯材产品质量轻， 约为纯无机纤维真空绝热板质量的一半；稳定性 好，使用寿命长，在较低的真空度(100Pa)下能达 到现有其他芯材在较高真空度下(1Pa)的保温效 果；制备方法可实现机械产业化生产；除了能够 满足冰箱等领域对真空绝热板的要求外也能够满 足建筑节能保温寿命要求长达二十年、甚至五十 年的要求，本发明制得的真空绝热板更可以在建 筑节能保温领域得到广泛。
3、的应用。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 1/1页 2 1.一种真空绝热板用复合芯材，其特征在于：主要包括气相SiO 2 、辐射阻隔剂和增强纤 维材料，三者的重量比为1005-105-15。 2.如权利要求1所述的一种真空绝热板用复合芯材，其特征在于：所述辐射阻隔剂为 炭黑和/或钛白粉。 3.如权利要求1所述的一种真空绝热板用复合芯材，其特征在于：所述增强纤维材料 为玻璃纤维和/或有机纤维，其直径为6-12m。 4.如权利要求1所述的一种真空绝热板用复合芯。
4、材，其特征在于：所述气相二氧化硅、 辐射阻隔剂和增强纤维材料外包覆有过滤材料，该过滤材料为无纺布或玻纤布。 5.如权利要求1所述的一种真空绝热板用复合芯材，其特征在于：该复合芯材的密度 为150-180kg/m 3 。 6.一种制备权利1所述复合芯材的方法，其特征在于：包括如下步骤： 步骤一，将气相SiO 2 颗粒、辐射阻隔剂和增强纤维材料按比例依次投入反应釜中，充分 混合并搅拌均匀； 步骤二，将步骤一得到的物料投入粉末成型机中，根据所需芯材的密度、体积定量控制 物料进入成型机模具中； 步骤三，根据芯材的大小尺寸，设定粉末成型机面板上的压力，满足单位面积上的压力 需求，对成型机模具中的物料进行。
5、加压定型； 步骤四，卸载模具上的压力，脱模，取出模具中成型的气相SiO 2 复合材料，备用； 步骤五，将得到的气相SiO 2 复合材料送入恒温烤箱中进行烘烤，使其完全脱水； 步骤六，将烘烤后的气相SiO 2 复合材料用过滤材料包装，得到复合芯材。 7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述步骤三中加压定型的速度为 5-50mm/min。 8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述步骤五中的烘烤温度为 200-300。 9.一种真空绝热板，包括有高阻隔包装袋和填充在该高阻隔包装袋内的复合芯材，其 特征在于：该复合芯材主要包括气相SiO 2 、辐射阻隔剂和增强纤维材料，三者的重量比为 。
6、1005-105-15。 10.如权利要求9所述的一种真空绝热板，其特征在于：所述辐射阻隔剂为炭黑和/或 钛白粉；所述增强纤维材料为玻璃纤维和/或有机纤维，其直径为6-12m；所述气相二氧 化硅、辐射阻隔剂和增强纤维材料外包覆有过滤材料，该过滤材料为无纺布或玻纤布；所述 复合芯材的密度为150-180kg/m 3 。 权 利 要 求 书CN 103032653 A 1/4页 3 一种真空绝热板用复合芯材、 其制备方法及真空绝热板 技术领域 0001 本发明涉及一种真空绝热板。 背景技术 0002 目前全球正面临能源危机，节能减排已成为全世界关注的焦点。新能源、新技术和 新材料的开发已势在必行。。
7、真空绝热板(Vacuum Insulation Panel，简称“VIP”)作为一 种新型的保温材料，导热系数低、厚度薄，因此对于在冰箱、冷库、医用保温箱、建筑等领域 降低能耗，提高经济性，真空绝热板有着巨大的发展潜力。 0003 在真空绝热板中，其芯材的选择非常重要，它除了作为支撑材料外，还可以限制残 余在真空绝热板中的一些气体分子的运动空间，因而可以阻止对流以及气体传导这两种传 热。此外它还可以起到对红外辐射进行吸收、散射的作用。根据相关理论，多孔芯板的气孔 孔径越小，气体的对流及传导传热就越少，当多孔芯板的孔径与气体分子的平均自由程相 当时，气体的对流及传导传热基本上可以被阻止。事实证明。
8、，作为芯材，在使用寿命要求很 长的领域如建筑领域，纳米微米多孔粉末具有很大优势，在1-10mbar的真空压力下，其导 热系数在0.004到0.005w/(mk)；气体压力增加到100mbar时，导热系数仅上升到0.008w/ (mk)。与此相反，开孔泡沫、玻璃纤维等材料作为芯材应用在使用期限较短的领域，由于 气孔粗糙，真空压力必须保持在0.01-1mbar下，以便能抑制空气导热，才能发挥出芯材的 最佳性能。 0004 专利号ZL 200710031196.0一种真空绝热板用的复合芯材及其制备方法的专 利文件中，公开了一种真空绝热板用的复合芯材，其采用溶胶凝胶法将二氧化硅气凝胶、辐 射阻隔剂和低。
9、密度增强颗粒复合成芯材。二氧化硅气凝胶虽具有很低的密度和很小的空 隙平均直径(5070nm)，可以作为使用寿命长的真空绝热材料，但二氧化硅气凝胶作为芯 材，其制备工艺复杂，凝胶的陈化时间最少是18天，周期较长，而且要获得高质量的气凝胶 还需要超临界干燥，导致生产成本高，难以实现产业化。 发明内容 0005 本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点，提供一种真空绝热板用复合芯材。 0006 本发明的另一目的在于提供该复合芯材的制备方法。 0007 本发明的再一目的在于提供一种采用该复合芯材的真空绝热板。 0008 本发明基于如下原理： 0009 在考察可能作为芯材的各种材料后，气相二氧化硅非常适合。
10、于制备真空绝热材 料。首先，它的粒径比较小，原生粒径只有740nm，比表面积高，可以达到400m 2 /g，因此其 聚集体以及粒子里面的空隙非常小，而且孔隙率也比较高；其次，气相二氧化硅的形态是由 二氧化硅原生粒子熔结形成的三维枝状的刚性的二氧化硅聚集体，然后聚集体再以氢键和 范德华力连接形成二氧化硅附聚体，因此具有较小的体积密度(堆积密度为3060g/L)； 第三，它是在高温下(12002100)制备的，所以在高温下比较稳定；最后，成型工艺简 说 明 书CN 103032653 A 2/4页 4 单方便，直接与红外遮蔽剂、粘结剂、增强剂等其他添加剂混合后成型即可。 0010 本发明采用如下的。
11、技术方案： 0011 一种真空绝热板用复合芯材，主要包括气相SiO 2 、辐射阻隔剂和增强纤维材料，三 者的重量比为1005-105-15，三者外包覆有过滤材料。 0012 所述过滤材料优选为无纺布或玻纤布，使粉尘完全封闭，但空气仍可通过。 0013 所述辐射阻隔剂优选为炭黑和/或钛白粉。 0014 所述增强纤维材料优选为玻璃纤维和/或有机纤维，其直径为6-12m。 0015 所述复合芯材的密度优选为150-180kg/m 3 。 0016 上述复合芯材的方法，包括如下步骤： 0017 步骤一，将气相SiO 2 颗粒、辐射阻隔剂和增强纤维材料按比例依次投入反应釜中， 充分混合并搅拌均匀； 00。
12、18 步骤二，将步骤一得到的物料投入粉末成型机中，根据所需芯材的密度、体积定量 控制物料进入成型机模具中； 0019 步骤三，根据芯材的大小尺寸，设定粉末成型机面板上的压力，满足单位面积上的 压力需求，对成型机模具中的物料进行加压定型；单位面积压力优选为0.2-0.25Mpa。 0020 步骤四，卸载模具上的压力，脱模，取出模具中成型的气相SiO 2 复合材料，备用； 0021 步骤五，将得到的气相SiO 2 复合材料送入恒温烤箱中进行烘烤，使其完全脱水； 0022 步骤六，将烘烤后的气相SiO 2 复合材料用过滤材料包装，得到复合芯材。 0023 所述步骤三中加压定型的速度优选为5-50mm。
13、/min。 0024 优选地，所述步骤五中的烘烤温度为200-300。 0025 上述复合芯材填充在高阻隔包装袋中，制成真空绝热板，还可以在真空绝 热板上设置具有高阻隔性能的开孔结构件，具体可参考本申请人已授权的中国专利 ZL201010123299.1。高阻隔包装袋是由多层塑料薄膜或铝箔复合而成的复合材料。 0026 由上述对本发明的描述可以可知，与现有技术相比，本发明的复合芯材产品质 量轻，约为纯无机纤维真空绝热板质量的一半；稳定性好，使用寿命长，在较低的真空度 (100Pa)下能达到现有其他芯材在较高真空度下(1Pa)的保温效果；制备方法可实现机械 产业化生产；除了能够满足冰箱等领域对真。
14、空绝热板的要求外也能够满足建筑节能保温寿 命要求长达二十年、甚至五十年的要求，本发明制得的真空绝热板更可以在建筑节能保温 领域得到广泛的应用。 附图说明 0027 图1为本发明实施例一、二的结构示意图； 0028 图2为本发明实施例三、四的结构示意图。 具体实施方式 0029 以下通过实施例对本发明做进一步的说明，但本发明的保护范围不受这些实施例 的限制。 0030 实施例1 0031 参照图1，本发明的一种真空绝热板包括高阻隔包装袋1、复合芯材3，隔热复合芯 说 明 书CN 103032653 A 3/4页 5 材3置于高阻隔包装袋1形成的密封真空腔内，其制备有以下步骤： 0032 1)将气。
15、相SiO 2 颗粒、玻璃纤维(其直径为7m)和炭黑按质量比为100510 依次投入反应釜中，充分混合搅拌均匀，得到物料； 0033 2)将步骤1)得到的物料投入粉末成型机料斗中，根据芯材密度设定为160kg/m 3 ， 将物料定量80g进入成型机模具中； 0034 3)根据成型芯材的大小为200mm200mm，设定成型机面板上的压力为10000N； 0035 4)对模具中的物料进行加压定型，压制速度为4mm/min； 0036 5)卸载模具上压力，脱模，取出模具中成型的复合材料，备用； 0037 6)将步骤5)得到的复合材料送入恒温烤箱中烘烤2小时，烘烤温度为200。 0038 7)将烘烤后的。
16、复合芯材先用无纺布包装，得到气相SiO 2 芯材3，然后装入镀铝真 空阻隔袋1中，得到三面封闭，一侧未封口(图1中2处)的复合板材； 0039 8)将步骤7)得到的复合板材置于抽真空设备中将空气抽离，真空度小于1Pa，进 行封口，得到复合芯材真空绝热板，其导热系数为0.0038w/(mk)。 0040 实施例2 0041 与实施例1的区别在于，所用纤维增强材料为聚酯纤维，直径为12m，气相SiO 2 、 聚酯纤维、炭黑的质量比为1001010，将三者混合搅拌均匀后，加压成型，制成气 相SiO 2 复合芯材3，105烘烤后，放入真空阻隔袋1中抽真空封装后，其导热系数约为 0.004w/(mk)。。
17、 0042 实施例3 0043 参照图2，本发明的一种真空绝热板包括高阻隔包装袋1、复合芯材3，具有高阻隔 性能的开孔结构件4，复合芯材3置于高阻隔包装袋1和开孔结构件4形成的密封真空腔 内，其制备有以下步骤： 0044 1)将气相SiO 2 颗粒、玻璃纤维(其直径为7m)和炭黑按质量比为100815 依次投入反应釜中，充分混合搅拌均匀，得到物料； 0045 2)将步骤1)得到的物料投入粉末成型机料斗中，根据芯材密度设定为160kg/m 3 ， 将物料定量80g进入成型机模具中； 0046 3)根据成型芯材的大小为200mm200mm，设定成型机面板上的压力为10000N； 0047 4)对模。
18、具中的物料进行加压定型，压制速度为4mm/min； 0048 5)卸载模具上压力，脱模，取出模具中成型的气相SiO 2 复合材料，备用； 0049 6)将步骤5)得到的复合材料送入恒温烤箱中烘烤2小时，烘烤温度为200； 0050 7)将烘烤后的复合芯材用无纺布包裹，可以将粉尘密封地封闭，制成气相SiO 2 复 合芯材3； 0051 8)根据开孔结构件的外径大小，将步骤7)得到的复合芯材在进行开孔；得到直径 为30mm的圆形孔洞，位置为复合芯材3的正中间； 0052 9)在复合芯材开孔处放入能和真空阻隔袋热合的圆形管状PE结构件4，外径为 30mm，内径为10mm，然后装入真空阻隔袋，得到三面。
19、封闭，一侧未封口(图2中2处)的复合 板材； 0053 10)将步骤9)得到的复合板材置于抽真空设备中将空气抽离，进行封口，得到气 相SiO 2 复合芯材真空绝热板； 说 明 书CN 103032653 A 4/4页 6 0054 11)将步骤10)得到的真空绝热板用热合机及相关工具将开孔结构件上下面与真 空阻隔袋进行热熔结合，然后将真空阻隔袋在开孔结构件4里面的部分去除，即得到孔径 为10mm的开孔真空绝热板。 0055 实施例4 0056 与实施例3的区别在于，所用纤维增强材料为聚酯纤维，直径为12m，气相SiO 2 、 聚酯纤维、炭黑的质量比为10085，将三者混合搅拌均匀后，加压成型，。
20、105烘烤后， 用无纺布包裹后，在板四周边角开四个直径为30mm的圆孔孔，放入外径为30mm，内径为 10mm的PE圆环4，然后放入真空阻隔袋中抽真空封装得到的真空绝热板用热合机及相关工 具将开孔结构件上下面与真空阻隔袋进行热熔结合，然后将真空阻隔袋在开孔结构件里面 的部分去除，得到含4个孔径为10mm的开孔真空绝热板。 0057 上述仅为本发明的几个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利 用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。 说 明 书CN 103032653 A 1/2页 7 图1 说 明 书 附 图CN 103032653 A 2/2页 8 图2 说 明 书 附 图CN 103032653 A 。