真空绝热材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及绝热材料及其制备方法，更详细地，涉及真空绝热材料及其制备方法。

背景技术：

2.在全世界范围内，随着对节能及环保的需求日益增加，与此相关的规定及制度也变得愈加苛刻。因此，为了减少与节能等相关的各种产品、结构物或建筑物的热损失而需要改善绝热性能。
3.在现有绝热材料中，为了提高绝热性能而需要增加其厚度，在此情况下，由于产品或结构物的绝热层厚度增加，将产生空间效率性等层面上的问题。例如，现有的聚氨酯(polyurethane)等绝热材料，其热传导率为约20mw/(m
·
k)，在使用其的情况下，由于冰箱外壁的厚度增加，将导致储存容量的减少，即，将减少内部体积。因此，为了解决如上所述的问题，需要使用能够以相对较薄的厚度表现出优秀绝热性能的高效率绝热材料。
4.真空绝热材料作为高效率绝热材料，可通过真空状态最大限度地减少空气的对流效应来以相对较薄的厚度实现优秀的绝热性能。相比于现有绝热材料，真空绝热材料的绝热性能优秀约5倍～10倍，当应用于家用电器时，可减少约20％～30％的能源，当应用于建筑时，虽然其效果可按照应用面积和应用地点而变得不同，但是，最多可减少50％以上的能源。而且，除能源减少外，因具备高效率性而能够减少绝热层的厚度，因此，具有增加使用空间的优点。
5.最近，随着各国的能源标准变得愈加苛刻，对真空绝热材料性能的改善需求也逐渐增加。因此，需执行将真空绝热材料的初始热传导率降低到约1.5mw/mk以下的规定水平来进一步提高绝热性能的研究及开发。并且，需要确保能够降低真空绝热材料的制备成本并能够按照用途轻易调节厚度的真空绝热材料及其制备工序。

技术实现要素：

6.技术问题
7.本发明的目的在于，提供如下的真空绝热材料及其制备方法，即，具备规定水平以下的低热传导率并具备优秀绝热性能。
8.并且，本发明的再一目的在于，提供如下的真空绝热材料及其制备方法，即，可使得制备变得简单并减少制备成本，并且，可按照用途轻易调节厚度。
9.本发明的目的并不限定于以上提及的目的，本发明所属技术领域的普通技术人员可通过以下内容明确理解未提及的其他目的。
10.技术方案
11.为了实现上述目的，本发明实施例提供的真空绝热材料包括：外皮材料，用于形成内部空间；芯材，填充在上述外皮材料的内部空间；以及吸附材料，与上述芯材一并配置在上述外皮材料的内部空间，上述芯材包括由多个单片层叠而成的多层结构，上述单片分别包括玻璃纤维(glass fibers)，上述多层结构包括10个以上的上述单片，配置有上述芯材
和上述吸附材料的上述外皮材料的内部空间为真空状态。
12.在各个上述单片中，上述玻璃纤维的单位面积重量可小于100g/m2。
13.在各个上述单片中，上述玻璃纤维的单位面积重量可以为约10g/m2～70g/m2。
14.上述玻璃纤维的平均直径可以为约13μm以下。
15.上述玻璃纤维的平均直径可以为约6μm以上。
16.上述玻璃纤维的平均长度可以为约1mm～50mm。
17.上述单片的厚度可以为约5mm以下。
18.上述真空绝热材料可具备约1.5mw/(m
·
k)以下的热传导率。
19.上述外皮材料可包括多重膜结构，上述多重膜结构可包括依次层叠的线性低密度聚乙烯(l-ldpe，linear low density polyethylene)层或流延聚丙烯(cpp，cast polypropylene)层/铝层或真空金属化乙烯-乙烯醇共聚物(vm-evoh，vacuum metallized ethylene vinyl-alcohol copolymer)层/尼龙层及真空金属化聚对苯二甲酸乙二醇酯(vm-pet，vacuum metalized polyethylene terephthalate)层。
20.上述吸附材料可包括吸湿剂(moisture absorbent)及气体吸气剂(gas absorbent)。
21.本发明再一实施例提供的真空绝热材料的制备方法包括如下步骤：分别准备用于形成内部空间的外皮材料、芯材及吸附材料；在上述外皮材料的内部空间配置上述芯材及上述吸附材料；以及使得配置有上述芯材及上述吸附材料的上述外皮材料的内部空间形成真空状态，准备上述芯材的步骤包括如下步骤：形成包括玻璃纤维(glass fibers)的多个单片；以及层叠上述多个单片并通过压合来形成多层结构，上述多层结构包括10个以上的上述单片。
22.形成上述多层结构的步骤可包括如下步骤，对由上述多个单片层叠而成的层叠体执行热压接工序。
23.形成上述多层结构的步骤可包括如下步骤：对由上述多个单片层叠而成的层叠体执行针刺(needling)工序；以及对上述层叠体执行热压接工序。
24.上述针刺(needling)工序可从上述层叠体的一面对上述层叠体的部分厚度执行。
25.在各个上述单片中，上述玻璃纤维的单位面积重量可小于100g/m2。
26.在各个上述单片中，上述玻璃纤维的单位面积重量可以为约50g/m2～70g/m2。
27.上述玻璃纤维的平均直径可以为约13μm以下。
28.上述玻璃纤维的平均长度可以为约1mm～50mm。
29.在上述真空绝热材料中，上述单片的厚度可以为约5mm以下。
30.上述真空绝热材料可具备约1.5mw/(m
·
k)以下的热传导率。
31.本发明另一实施例提供的真空绝热材料包括：外皮材料，用于形成内部空间；芯材，填充在上述外皮材料的内部空间；以及吸附材料，与上述芯材一并配置在上述外皮材料的内部空间，上述芯材包括由多个单片层叠而成的多层结构，上述单片分别包括玻璃纤维(glass fibers)，上述玻璃纤维包含氧化钠(na2o)，上述氧化钠在上述玻璃纤维中的总含量为0.3重量百分比以下，配置有上述芯材和上述吸附材料的上述外皮材料的内部空间为真空状态。
32.上述多层结构可包括10个以上的上述单片。
33.在各个上述单片中，上述玻璃纤维的单位面积重量可小于100g/m2。
34.在各个上述单片中，上述玻璃纤维的单位面积重量可以为约50g/m2～70g/m2。
35.上述玻璃纤维的平均直径可以为约13μm以下。
36.上述玻璃纤维的平均直径可以为约6μm以下。
37.上述玻璃纤维的平均长度可以为约1mm～50mm。
38.上述单片的厚度可以为约5mm以下。
39.上述真空绝热材料可具备约1.5mw/(m
·
k)以下的热传导率。
40.上述外皮材料可包括多重膜结构，上述多重膜结构可包括依次层叠的线性低密度聚乙烯(l-ldpe，linear low density polyethylene)层或流延聚丙烯(cpp，cast polypropylene)层/铝层或真空金属化乙烯-乙烯醇共聚物(vm-evoh，vacuum metallized ethylene vinyl-alcohol copolymer)层/尼龙层及真空金属化聚对苯二甲酸乙二醇酯(vm-pet，vacuum metalized polyethylene terephthalate)层。
41.上述吸附材料可包括吸湿剂(moisture absorbent)及气体吸气剂(gas absorbent)。
42.发明的效果
43.本发明实施例的真空绝热材料不仅具备规定水平以下的低热传导率，而且，具备优秀绝热性能。例如，本发明实施例的真空绝热材料具备约1.5mw/(m
·
k)以下的热传导率(初始热传导率)并具备与此相对应的优秀绝热性能。在使用这种真空绝热材料的情况下，不仅减少绝热层的厚度，而且，可通过减少热损失来改善能源效率。
44.并且，本发明实施例的真空绝热材料及其制备方法可使得制备变得简单并减少制备成本，而且，可按照用途轻易调节厚度并使得芯材(core material)的表面状态变得优秀。
45.并且，本发明实施例的真空绝热材料及其制备方法可通过使用对人体无害的玻璃纤维(glass fiber)来提供能够最大限度地减少环境污染的环保效果。
附图说明
46.图1为用于说明本发明一实施例的真空绝热材料的剖视图。
47.图2为用于说明本发明一实施例的可应用于真空绝热材料的芯材的结构的剖视图。
48.图3为用于说明比较例的应用于真空绝热材料的芯材的结构的剖视图。
49.图4为示出本发明一实施例的应用于真空绝热材料的芯材所包括的玻璃纤维的微观结构的图。
50.图5a及图5b为用于说明本发明一实施例的应用于真空绝热材料的芯材相关形成过程的剖视图。
51.图6a至图6d为用于说明本发明一实施例的应用于真空绝热材料的芯材相关形成过程的图。
52.图7为用于说明本发明再一实施例的应用于真空绝热材料的芯材相关形成方法的图。
53.图8为示出本发明一实施例的可应用于真空绝热材料的外皮材料的结构的剖视
图。
54.图9为示出本发明实施例的真空绝热材料的变形形状的剖视图。
55.图10为例示出本发明实施例的真空绝热材料的整体形状的立体图。
56.图11为例示出根据本发明实施例制备的真空绝热材料的照片图像。
57.图12至图16为本发明实施例的真空绝热材料可具有的多种结构的照片图像。
具体实施方式
58.以下，参照附图详细说明本发明实施例。
59.以下说明的本发明实施例为了使得本发明所属技术领域的普通技术人员能够进一步完全理解本发明而提供，本发明的范围并不限定于以下实施例，以下实施例可通过多种其他实施方式产生变形。
60.在本说明书中，所使用的术语仅用于说明特定实施例，并不用于限定本发明。在本说明书中，除非在文脉上明确表示其他情况，否则表达单数的术语可包括复数的表达。并且，应当理解的是，本说明书中的“包括(comprise)”或“包含(comprising)”等术语仅用于指定本说明书中所记载的形状、步骤、数字、工作、部件、结构要素或它们的组合的存在，并不排出一个以上的其他形状、步骤、数字、工作、部件、结构要素或它们的组合的存在或附加可能性。并且，在本说明书中，除某部件直接连接的含义外，所使用的术语“连接”包括在部件之间还间接连接有其他部件的含义。
61.并且，在本说明书中，当表示某部件位于其他部件“上方”时，除某部件与其他部件相接触的情况外，还包括在两个部件之间还存在其他部件的情况。在本说明书中，术语“和/或”包括相应罗列项目中的一个及一个以上的所有组合。并且，在本说明书中，所使用的“约”、“实际”等表达程度的术语仅用于理解本技术，应考虑固有的制造及物质允许误差以其数值、程度范畴或接近其的含义使用，以便防止侵权人员非法使用提及准确数值或绝对数值的公开内容。
62.以下，参照附图详细说明本发明实施例。为了确保说明书的明确性及说明层面上的便利性，附图所示的区域或部分尺寸可被略微放大示出。在详细说明的全文内容中，相同的附图标记表示相同的结构要素。
63.图1为用于说明本发明一实施例的真空绝热材料200的剖视图。
64.参照图1，本发明实施例的真空绝热材料200可包括：外皮材料100，用于形成内部空间sp1(即，收容空间)；芯材150，填充在外皮材料100的内部空间sp1；以及吸附材料170，与芯材150一并配置在外皮材料100的内部空间sp1。
65.外皮材料100可包括第一外皮材料110及与此相向的第二外皮材料120。第一外皮材料110和第二外皮材料120的边缘部分可相接合，内部空间sp1可限定在第一外皮材料110与第二外皮材料120之间。在图1中，附图标记e10表示部分是指第一外皮材料110与第二外皮材料120相接合的边缘部分，即，表示为“翼部”。翼部e10可以为一种延伸部或扩展部。以下，将参照图8进一步详细说明外皮材料100可具有的具体结构。
66.芯材150可包括高气孔率的无机物质，例如，相对于芯材150的整体体积，具有50％以上或70％以上的气孔率(通过压汞法测定的气孔率)。上述无机物质可包括玻璃纤维(glass fibers)，可具有在相邻的玻璃纤维之间形成气孔的多孔结构。以下，将参照图2等
进一步详细说明芯材150可具有的具体结构。
67.吸附材料170可以为用于吸附水分和/或气体的部件。为了确保说明层面上的便利性，虽然在图1仅示出了一个吸附材料170，但实际上，吸附材料170可包括吸湿剂(moisture absorbent)及与此单独形成的气体吸气剂(gas absorbent)。在外皮材料100的内部空间sp1中，可配置有一个以上的吸湿剂和一个以上的气体吸气剂。
68.例如，上述吸湿剂可包括钙氧化物(calcium oxide)，除上述钙氧化物外，还可一并包括金属氧化物(metal oxide)。上述吸湿剂可以为薄包装(pack)或袋(pouch)形状。但是，上述吸湿剂的物质及形状并不限定于此，可产生多种变化。
69.上述气体吸气剂可起到吸附氧气、氮气或二氧化碳(co2)等气体的作用。例如，上述气体吸气剂可包括银(ag)氧化物、铜(cu)氧化物等金属氧化物，除上述金属氧化物外，还可一并包括少量的钙氧化物及金属，例如，钴(co)、钡(ba)或锂(li)。上述气体吸气剂可具有硬币(coin)形状。但是，上述气体吸气剂的物质及形状并不限定于此，可产生多种变化。
70.并且，在图1中，吸附材料170的位置仅为示例，其位置可产生多种变化。上述吸湿剂及气体吸气剂中的至少一个也可以与第一外皮材料110及第二外皮材料120隔开配置在内部空间sp1的中间等规定区域。由此，可通过提供上述吸湿剂和/或上述气体吸气剂来轻易去除内部空间sp1的水分和气体，结果，可改善真空绝热材料200的绝热性能。
71.配置有芯材150和吸附材料170的外皮材料100的内部空间sp1可以为真空状态。在内部空间sp1与芯材之间，可实际去除在组成芯材的玻璃纤维之间形成的气孔内的空气来使得内部空间sp1处于真空状态。例如，相对于约105pa的气压，内部空间sp1的真空度可减压为约10pa以下。可通过真空状态最大限度地减少空气的对流效应来以相对较薄的厚度实现优秀的绝热性能。相比于现有的聚氨酯泡沫(polyurethane foam)绝热材料，本发明实施例的真空绝热材料200可具备约12倍以上的优秀绝热性能(低热传导率)。并且，在比较实现相同绝热性能所需厚度的情况下，现有聚氨酯泡沫需要约125mm的厚度，本发明实施例的真空绝热材料200需要约10mm或其以下的厚度。在图1中，所说明的真空绝热材料200可以为真空绝热板(vip，vacuum insulation panel)。但是，除板形状外，在不同情况下，真空绝热材料200也可具有其他形状。
72.图2为用于说明本发明一实施例的可应用于真空绝热材料的芯材的结构的剖视图。
73.参照图2，本发明实施例的可应用于真空绝热材料的芯材可包括由多个单片s11层叠而成的多层结构ms11。多层结构ms11可以为一种“玻璃纤维板(glass fiber board)”。其中，单片s11可分别包括玻璃纤维(glass fibers)。在各个单片s11中，上述玻璃纤维的单层(single layer)标准单位面积重量(基重(basis weight)或面密度)小于约160g/m2，更优选地，可小于100g/m2。在各个单片s11中，当单片s11由单层的玻璃纤维组成时，上述玻璃纤维的面密度可意味着上述玻璃纤维的单位面积总重量。在各个单片s11中，上述玻璃纤维的面密度较小可意味着单片s11的厚度相对较薄或用于单片s11的上述玻璃纤维的直径相对较小。
74.例如，根据一实施例，在各个单片s11中，上述玻璃纤维的面密度可以为约10g/m2～70g/m2。并且，上述玻璃纤维的平均直径可以为约13μm以下。例如，上述玻璃纤维的平均直径可以为约6μm以上且13μm以下。在上述真空绝热材料中，各个单片s11的厚度可薄为约
5mm以下。并且，多个结构ms11包括多个单片s11，例如，包括约10个以上的单片s11，优选地，可包括约15个以上的单片s11。组成多层结构ms11的单片s11数量可以为约10个以上且100个以下。在芯材整体维持规定厚度的情况下，各个单片s11的厚度随着单片s11的层叠数量而减少。
75.在一实施例中，可基于由15个以上单片层叠而成的多层结构ms11整体来大幅提高上述玻璃纤维的水平排列特性。具体地，在各个单片s11中，上述玻璃纤维具备随机排列的无纺布特性，但是，在面密度为50g/m2～70g/m2的各个单片中，玻璃纤维的水平排列的成分大于垂直排列的成分，因此，在薄厚度的单片s11内，将导致玻璃纤维在水平方向上的排列密度最大化。其结果，在多个单片s11之间，可最大限度减少玻璃纤维在垂直方向上的连接。随着多个单片s11层叠，在各个单片s11内，由于玻璃纤维大致沿着水平方向排列，因此，在相邻的两个单片s11之间，玻璃纤维之间的连接可以为点(point)接触，可最大限度地减少或有效抑制垂直方向的连接连续性。由此，通过上述玻璃纤维的热传导可沿着单片s11的平面主要朝向水平方向实现，可有效阻隔垂直方向的单片s11之间的热传导。其结果，本发明实施例的真空绝热材料不仅通过真空阻隔因辐射而引起的热传导，而且，可通过阻隔单片s11之间的热传导来抑制真空绝热材料相向的两个面之间的热传导，因此，可具备非常优秀的绝热性能。例如，本发明实施例的真空绝热材料可具备约1.5mw/(m
·
k)以下的非常低水平的热传导率(初始热传导率)。然而，上述真空绝热材料的最大热传导率可大于约0.5mw/(m
·
k)。
76.在各个单片s11中，上述玻璃纤维的单位面积重量为约100g/m2，例如，约50g/m2～70g/m2，上述玻璃纤维的平均直径为约13μm以下，例如，在约6μm～13μm的情况下，在多层结构ms11的各个单片s11中，随着上述玻璃纤维的水平排列特性提高，可有利于最小化热传导路径。尤其，在各个单片s11中，当控制上述玻璃纤维的单位面积重量约为50g/m2～70g/m2并增加单片s11的层叠数量时，可提高水平方向上的排列有限性及排列密度，当使用具有约13μm以下或8.5μm以下的低直径的玻璃纤维时，可获得最小化热传导路径的效果。在各个单片s11中，当上述玻璃纤维的单位面积重量为100g/m2以上时，或者，当上述玻璃纤维的平均直径大于13μm以上时，随着单片s11厚度变厚且可使用单片s11数量减少，由于在各个单片s11中的玻璃纤维的垂直排列会增加(热传导与直径成正比并与长度成反比，因此，通过玻璃纤维的截面传导的热量将随着直径的增加而增加)，因此，将难以确保低热传导率。另一方面，在各个单片s11中，当上述玻璃纤维的单位面积重量小于约50g/m2时，或者，当上述玻璃纤维的平均直径小于约6μm时，可因单片s11的厚度过薄或强度低下等原因而难以制造单片s11本身。因此，根据本发明实施例，在各个单片s11中，优选地，上述玻璃纤维的单位面积重量为约50g/m2～100g/m2或约50g/m2～70g/m2，上述玻璃纤维的平均直径为约6μm～13μm，更优选地，可以为约6μm～8.5μm。
77.另一方面，上述玻璃纤维的平均长度可以为约1mm～50mm。本发明实施例所使用的上述玻璃纤维可以为一种长纤维。上述玻璃纤维可以为“短切玻璃纤维(chopped glass fiber)”。在此情况下，在各个单片s11中，上述玻璃纤维的水平排列特性可进一步提高。因此，可更加有利于将实施例的真空绝热材料的热传导率(初始热传导率)降低至1.5mw/(m
·
k)。
78.在本发明实施例的真空绝热材料中，被真空压缩的多层结构ms11的厚度为约
0.5cm～5cm，例如，可以为约0.8cm～1cm。但是，这种厚度范围仅为示例，多层结构ms11的厚度可根据真空绝热材料的用途而产生多种适当变化。
79.此外，在本发明实施例中，单片s11仅由玻璃纤维组成，或者，可包括玻璃纤维作为主要组成成分，在不同情况下，除玻璃纤维外，还可一并包括硅粉(silica powder)、有机纤维(pp，pet fiber)等多孔性粉末或有机物质。
80.图3为用于说明比较例的应用于真空绝热材料的芯材的结构的剖视图。
81.参照图3，比较例的应用于真空绝热材料的芯材可包括由度讴歌单片s22层叠而成的多层结构ms22。其中，单片s22可分别包括玻璃纤维(glass fibers)。在各个单片s22中，上述玻璃纤维的单位面积重量或面密度可以为100g/m2～145g/m2。并且，上述玻璃纤维的平均直径可以为13μm～12μm。并且，相对于图2所示实施例的多层结构ms11，若比较例的多层结构ms22的总厚度与多层结构ms11的总厚度相同，则组成多层结构ms22的单片s22数量可以为一半或接近于一半。
82.如图3的比较例所示，在各个单片s22中，上述玻璃纤维的单位面积重量为100g/m2～145g/m2，上述玻璃纤维的平均直径为13μm～12μm，在单片s22的层叠数量相对较少的情况下，比较例的具有应用上述单片s22的多层结构ms22的真空绝热材料的热传导率(初始热传导率)为约1.75mw/(m
·
k)，可大于应用图2所示的多层结构s11的实施例的真空绝热材料的热传导率(约1.5mw/(m
·
k)以下)。因此，相比于应用图3所示的多层结构s22的比较例的真空绝热材料，应用图2所示的多层结构s11的实施例的真空绝热材料可表现出更加优秀的绝热性能。
83.图4为示出本发明一实施例的应用于真空绝热材料的芯材所包括的玻璃纤维的微观结构的图。
84.参照图4，在单片内或在由单片层叠而成的多层结构中，本发明实施例的应用于真空绝热材料的芯材所包括的玻璃纤维可沿着平行于多层结构周围的水平方向排列形成网络结构。上述玻璃纤维也可具备一种与无纺布相似的纤维结构。但是，图4所示的玻璃纤维的微观结构仅为示例，可产生多种变化。
85.本发明一实施例的真空绝热材料的制备方法可包括如下步骤：分别准备用于形成内部空间的外皮材料、芯材及吸附材料；在上述外皮材料的内部空间配置上述芯材及上述吸附材料；以及使得配置有上述芯材及上述吸附材料的上述外皮材料的内部空间形成真空状态。上述外皮材料由第一外皮材料和第二外皮材料相向配置而成，上述第二外皮材料具有与上述第一外皮材料相对应的形状，可通过热熔接方式接合它们的边缘部分来在其之间形成上述内部空间。使得上述第一外皮材料和上述第二外皮材料的边缘部件中的一部分维持未接合状态来将其用作可从外部接近上述内部空间的开口部(入口)。通过上述开口部向由上述外皮材料形成的上述内部空间配置上述芯材和上述吸附材料。接着，通过上述开口部以吸附方式去除上述内部空间的空气来形成真空状态，可通过热熔接方式密封上述开口部。其中，上述芯材及上述吸附材料可对应于参照图1及图2等说明的芯材150及吸附材料170。但是，上述用于制备真空绝热材料的具体方法仅为示例，可参照相应技术领域的公知技术。
86.在实施例的真空绝热材料的制备方法中，准备上述芯材的步骤包括如下步骤：形成包括玻璃纤维(glass fibers)的多个单片；以及层叠上述多个单片并热合其来形成多层
结构，在各个上述单片中，上述玻璃纤维的单位面积重量可小于约100g/m2。
87.图5a及图5b为用于说明本发明一实施例的应用于真空绝热材料的芯材相关形成过程的剖视图。
88.参照图5a，准备芯材的步骤可包括形成包括玻璃纤维(glass fibers)的多个单片s10的步骤。
89.参照图5b，准备上述芯材的步骤可包括层叠多个单片s10并通过压合来形成多层结构的步骤。
90.如图5b所示，将多层结构ms10与上述吸附材料一并放入上述外皮材料的内部空间，可使得上述内部空间处于真空状态。随着上述内部空间处于真空状态，多层结构ms10可沿着其厚度方向进一步压缩。配置在以上述方法制备的真空绝热材料内部的芯材的“多层结构”可以与参照图2说明的多层结构ms11相对应。
91.在各个单片s10中，上述玻璃纤维的单位面积重量小于约100g/m2，例如，可以为约50g/m2～70g/m2。上述玻璃纤维的平均直径为约13μm以下，例如，可以为约6μm～13μm。上述玻璃纤维的平均长度可以为约1mm～50mm。多层结构ms10可包括15个以上的单片s10。制备真空绝热材料后，在上述真空绝热材料包括的状态下，上述单片(即，对应于图2的s11)的厚度可以为约5mm以下。上述条件及其技术效果可以与参照图2说明的内容相同。结果，可根据本发明实施例制备热传导率(初始热传导率)为约1.5mw/(m
·
k)以下的非常低水平的真空绝热材料。在使用这种真空绝热材料的情况下，不仅减少绝热层的厚度，而且，可通过减少热损失来大幅改善能源效率。
92.图6a至图6d为用于说明本发明一实施例的应用于真空绝热材料的芯材相关形成过程的图。
93.参照图6a，示出了可用于制造芯材的玻璃纤维。上述玻璃纤维可具有约13μm以下或约8.5μm以下的平均直径。并且，上述玻璃纤维的平均长度可以为约1mm～50mm。
94.图6b示出了用于对上述玻璃纤维进行薄膜化所需的设备(薄膜设备)。可利用这种设备向辊表面上分散上述玻璃纤维来形成玻璃纤维主要沿着水平方向随机排列形成的单片。上述单片可具有规定厚度。在各个上述单片中，上述玻璃纤维的单位面积重量小于约100g/m2，例如，可以为约50g/m2～70g/m2。例如，上述单片可通过与无纺布制造方式相似的方式制造。由此，可通过上述方法制造多个单片。
95.参照图6c，可通过层叠上述多个单盘来行车一个层叠体。上述层叠体由附图标记ms10a表示。
96.参照图6d，可通过对由上述多个单片层叠而成的层叠体ms10a执行热压接工序来形成压合(接合)上述多个单片的多层结构。在此情况下，可使用规定的热压接设备hp1。上述热压接设备hp1可包括热压机(hot press)。例如，在上述热压接工序中，热压接温度可以为约600℃以上。例如，在上述热压接工序中，层叠体ms10a可被加热至约500℃～750℃。由此，可通过上述方法形成如图5b所示的多层结构ms10。
97.根据情况，在执行上述热压接工序的步骤前，还可包括临时接合步骤，即，对由多个单片层叠而成的层叠体ms10a执行针刺(needling)工序的步骤。换言之，形成上述多层结构的步骤可包括如下步骤：对由多个单片层叠而成的层叠体ms10a执行针刺(needling)工序；以及对层叠体ms10a执行热压接工序。上述针刺(needling)工序如图7所示的示例。
98.参照图7，在由多个单片层叠而成的层叠体ms10a上配置包括多个针刺n10的针刺毡nm1后，可通过上下移动针刺毡nm1来执行用多个针刺n10刺入层叠体ms10a的针刺(needling)工序。针刺n10的端部也可具有弯曲成规定形状的结构。由此，通过相邻的单片之间的缠结来诱导临时接合。
99.在一实施例中，上述针刺(needling)工序在层叠体ms10a的一面(附图中的上表面)仅对层叠体ms10a的部分厚度执行，或者，可在维持玻璃纤维的水平定向成分大于垂直定向成分的水平上执行有限的时间和次数。
100.对于部分厚度的上述针刺(needling)工序是指针刺并不沿着厚度方向贯通层叠体ms10a而仅对层叠体ms10a的一面部(附图上的上表面)的部分厚度执行。对于厚度部分执行上述针刺工序用于最大限度地减少玻璃纤维在层叠体的厚度方向上诱导缠绕的定向，以便防止相向的主表面之间的热传导率因主要包括用于缠结的垂直方向成分的玻璃纤维而增加。通过上述针刺(needling)工序，随着玻璃纤维在层叠体ms10a的一部分沿着上下方向缠结，多个单片可形成规定程度的临时接合状态。执行上述针刺(needling)工序后，可通过执行如图6d所示的热压接工序来形成多层结构。然而，参照图7说明的针刺(needling)工序可以为例示性或选择性的工序。
101.根据本发明实施例，可容易形成玻璃纤维的水平排列特性优秀且表面状态优秀的芯材。并且，可通过调节单片的层叠次数来按照用途非常轻易调节芯材的厚度。并且，实施例的真空绝热材料的制备方法不仅具有优秀的工作性，而且，也可有利于减少制备成本。
102.图8为示出本发明一实施例的可应用于真空绝热材料的外皮材料的结构的剖视图。
103.参照图8，本发明实施例的可应用于真空绝热材料的外皮材料可包括多重膜结构。例如，上述多重膜结构可包括从内侧向外部依次层叠的线性低密度聚乙烯(l-ldpe，linear low density polyethylene)层10或流延聚丙烯(cpp，cast polypropylene)层10/铝层20或真空金属化乙烯-乙烯醇共聚物(vm-evoh，vacuum metallized ethylene vinyl-alcohol copolymer)层20/尼龙层30及真空金属化聚对苯二甲酸乙二醇酯(vm-pet，vacuum metalized polyethylene terephthalate)层40。上述铝层20可以为一种铝箔(foil)。在上述多重膜结构中，线性低密度聚乙烯作为粘结层，可通过热熔接或超声波熔接来执行接合。
104.上述多重膜结构均适用于图1的第一外皮材料110及第二外皮材料120。具有上述结构的外皮材料可有效阻隔气体及水分的渗透并起到保护芯材及吸附材料的作用。然而，参照图8说明的外皮材料的结构为示例，在不同情况下，可产生多种变化。
105.图9为示出本发明实施例的真空绝热材料200的变形形状的剖视图。图9示出了图1所示的结构中的翼部e10被折叠并附着在真空绝热材料200的本体部的状态。翼部e10可朝向上述本体部的下表面或上表面侧附着。当附着翼部e10时，可使用粘结带等规定粘结部件。由于翼部e10被折叠附着，真空绝热材料200可以为矩形板或六面体形状或其部分边缘被切割的倒角多面体。
106.图10为例示出本发明实施例的真空绝热材料200的整体形状的立体图。如图10所示，本发明实施例的真空绝热材料200可以为矩形板或六面体形状。图10所示的真空绝热材料200的结构可以与图9所示的翼部e10被折叠附着在本体部的情况相对应。
107.图11为例示出根据本发明实施例制备的真空绝热材料的照片图像。图11的真空绝
热材料可具有与图10所示的真空绝热材料200相对应的结构。
108.但是，本发明实施例的真空绝热材料的结构并不限定于平板形结构，可产生多种变化。
109.图12至图16为本发明实施例的真空绝热材料可具有的多种结构的照片图像。
110.图12示出了扁平(flat)结构的真空绝热材料，图13示出了存在凹陷区域的凹陷(dent)结构的真空绝热材料，图14示出了倾斜(bending)结构的真空绝热材料，图15示出了弯曲(curved)结构(即，曲线结构)的真空绝热材料，图16示出了形成有孔(hole)结构的真空绝热材料。除此之外，真空绝热材料可具有切割(cutting)型、超薄(slim)型、圆筒型、圆弧型等多种变形结构。
111.本发明实施例的真空绝热材料可应用于家用电器、工业、建筑等多种领域。例如，在应用于家用电器的情况下，可应用于普通冰箱、泡菜冰箱、净水器、电饭煲等多种家用电器。在应用于工业的情况下，可应用于冷冻仓库、冷冻车/冷藏车、冷冻集装箱、自动售货机等。在应用于建筑的情况下，可应用于建筑的内/外绝热材料、玄关门/消防门等。除此之外，可用作包围液化天然气(lng)燃料线的燃料罐或液化天然气储存罐周围的绝缘材料，本发明实施例的真空绝缘材料可适用于应用绝缘材料的所有领域。
112.如上所述，本发明实施例的真空绝热材料不仅具备规定水平以下的低热传导率，而且，具备优秀绝热性能。例如，本发明实施例的真空绝热材料具备约1.5mw/(m
·
k)以下的热传导率(初始热传导率)并具备与此相对应的优秀绝热性能。在使用这种真空绝热材料的情况下，不仅减少绝热层的厚度，而且，可通过减少热损失来改善能源效率。并且，本发明实施例的真空绝热材料及其制备方法可使得制备变得简单并减少制备成本，而且，可按照用途轻易调节厚度并使得芯材的表面状态变得优秀。并且，本发明实施例的真空绝热材料及其制备方法可通过使用对人体无害的玻璃纤维来提供能够最大限度地减少环境污染的环保效果。
113.此外，在如上所述的实施例中，适用于真空绝热材料的玻璃纤维可包含二氧化硅(sio2)、氧化铝(al2o3)、氧化钙(cao)作为主要成分，包含氧化钾(k2o)及氧化钠(na2o)作为副成分。在上述玻璃纤维中，为了维持绝热性能而需要控制氧化钾(k2o)及氧化钠(na2o)的总含量比，上述总含量可以为约1.5重量百分比以下。例如，在上述玻璃纤维中，上述氧化钾(k2o)的含量可以为约0.2重量百分比至1重量百分比，例如，上述氧化钠的含量可以为约0.05重量百分比至0.8重量百分比。作为一例，在上述玻璃纤维中，上述氧化钾(k2o)的含量可以为约0.31重量百分比，上述氧化钠(na2o)的含量可以为约0.28重量百分比。例如，上述氧化钾(k2o)的含量可以为约0.71重量百分比，上述氧化钠(na2o)的含量可以为约0.32重量百分比。例如，上述氧化钾(k2o)的含量可以为约0.096重量百分比，上述氧化钠(na2o)的含量可以为约0.24重量百分比。例如，上述氧化钾(k2o)的含量可以为约0.084重量百分比，上述氧化钠(na2o)的含量可以为约0.66重量百分比。
114.在上述玻璃纤维中，上述氧化钾(k2o)及氧化钠(na2o)的总含量可以为约0.25重量百分比以上。在上述玻璃纤维中，当上述氧化钾(k2o)及氧化钠(na2o)的总含量大于约1.5重量百分比时，玻璃纤维的热传导率和强度可难以应用于多层片，并且，难以实现优秀的绝热性能。因此，优选地，在上述玻璃纤维中，上述氧化钾(k2o)及氧化钠(na2o)的总含量应为约1.5重量百分比以下。另一方面，除上述氧化钾(k2o)及氧化钠(na2o)外，上述玻璃纤维还可
额外包含氧化硼(b2o3)、氧化镁(mgo)、氧化铁(fe2o3)等金属氧化物。
115.而且，上述真空绝热材料可被制造成按照其性能差异识别颜，可按照颜识别方式进行管理。例如，将热传导率为1.5mw/mk以下的真空绝热材料用黑表示，将热传导率为1.86mw/mk以下的真空绝热材料用绿表示，将热传导率为2.3mw/mk以下的真空绝热材料用黄表示，将热传导率为2.9mw/mk以下的真空绝热材料用红表示，将热传导率为4.0mw/mk以下的真空绝热材料用象牙表示，由此，可通过识别外围颜来实现管理。因此，当废弃处理冰箱等时，可通过视觉识别适用于其的真空绝热材料相关性能，并且，可轻易将其循环用作建筑用或其他用途的真空绝热材料。
116.本说明书公开了本发明的优选实施例，在此过程中，虽然使用了特定术语，但是，这种术语有利于理解本发明，具有为了简单说明本发明的技术内容而使用的普通含义，并不限定本发明的范围。对于本发明所属技术领域的普通技术人员显而易见的是，除在此公开的实施例外，可实施基于本发明的技术思想导出的其他变形例。例如，本发明所属技术领域的普通技术人员可对参照图1至图16说明的实施例的真空绝热材料及其制备方法进行多种变形。因此，本发明的范围并不限定于以上说明的实施例，应基于发明要求保护范围所记载的技术思想加以定义。
117.附图标记的说明
118.附图的主要部分相关附图标记
119.100：外皮材料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
110：第一外皮材料
120.120：第二外皮材料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
150：芯材
121.170：吸附材料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
200：真空绝热材料
122.e10：翼部
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
sp1：内部空间
123.s10、s11：单片
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
ms10、ms11：多层结构
124.hp1：热压接设备
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
nm1：针刺毡

技术特征：

1.一种真空绝热材料，其特征在于，包括：外皮材料，用于形成内部空间；芯材，填充在上述外皮材料的内部空间；以及吸附材料，与上述芯材一并配置在上述外皮材料的内部空间，上述芯材包括由多个单片层叠而成的多层结构，上述单片分别包括玻璃纤维，上述多层结构包括10个以上的上述单片，配置有上述芯材和上述吸附材料的上述外皮材料的内部空间为真空状态。2.根据权利要求1所述的真空绝热材料，其特征在于，在各个上述单片中，上述玻璃纤维的单位面积重量小于100g/m2。3.根据权利要求2所述的真空绝热材料，其特征在于，在各个上述单片中，上述玻璃纤维的单位面积重量为10g/m2～70g/m2。4.根据权利要求1所述的真空绝热材料，其特征在于，上述玻璃纤维的平均直径为13μm以下。5.根据权利要求4所述的真空绝热材料，其特征在于，上述玻璃纤维的平均直径为6μm以上。6.根据权利要求1所述的真空绝热材料，其特征在于，上述玻璃纤维的平均长度为1mm～50mm。7.根据权利要求1所述的真空绝热材料，其特征在于，上述单片的厚度为5mm以下。8.根据权利要求1所述的真空绝热材料，其特征在于，上述真空绝热材料具备1.5mw/(m
·
k)以下的热传导率。9.根据权利要求1所述的真空绝热材料，其特征在于，上述外皮材料包括多重膜结构，上述多重膜结构包括依次层叠的线性低密度聚乙烯层或流延聚丙烯层/铝层或真空金属化乙烯-乙烯醇共聚物层/尼龙层及真空金属化聚对苯二甲酸乙二醇酯层。10.根据权利要求1所述的真空绝热材料，其特征在于，上述吸附材料包括吸湿剂及气体吸气剂。11.一种真空绝热材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：分别准备用于形成内部空间的外皮材料、芯材及吸附材料；在上述外皮材料的内部空间配置上述芯材及上述吸附材料；以及使得配置有上述芯材及上述吸附材料的上述外皮材料的内部空间形成真空状态，准备上述芯材的步骤包括如下步骤：形成包括玻璃纤维的多个单片；以及层叠上述多个单片并通过压合来形成多层结构，上述多层结构包括10个以上的上述单片。12.根据权利要求11所述的真空绝热材料的制备方法，其特征在于，形成上述多层结构的步骤包括如下步骤，对由上述多个单片层叠而成的层叠体执行热压接工序。13.根据权利要求11所述的真空绝热材料的制备方法，其特征在于，形成上述多层结构
的步骤包括如下步骤：对由上述多个单片层叠而成的层叠体执行针刺工序；以及对上述层叠体执行热压接工序。14.根据权利要求13所述的真空绝热材料的制备方法，其特征在于，上述针刺工序从上述层叠体的一面对上述层叠体的部分厚度执行。15.根据权利要求11所述的真空绝热材料的制备方法，其特征在于，在各个上述单片中，上述玻璃纤维的单位面积重量小于100g/m2。16.根据权利要求15所述的真空绝热材料的制备方法，其特征在于，在各个上述单片中，上述玻璃纤维的单位面积重量为50g/m2～70g/m2。17.根据权利要求11所述的真空绝热材料的制备方法，其特征在于，上述玻璃纤维的平均直径为13μm以下。18.根据权利要求11所述的真空绝热材料的制备方法，其特征在于，上述玻璃纤维的平均长度为1mm～50mm。19.根据权利要求11所述的真空绝热材料的制备方法，其特征在于，在上述真空绝热材料中，上述单片的厚度为5mm以下。20.根据权利要求11所述的真空绝热材料的制备方法，其特征在于，上述真空绝热材料具备1.5mw/(m
·
k)以下的热传导率。21.一种真空绝热材料，其特征在于，包括：外皮材料，用于形成内部空间；芯材，填充在上述外皮材料的内部空间；以及吸附材料，与上述芯材一并配置在上述外皮材料的内部空间，上述芯材包括由多个单片层叠而成的多层结构，上述单片分别包括玻璃纤维，上述玻璃纤维包含氧化钾及氧化钠，上述氧化钠在上述玻璃纤维中的总含量为1.5重量百分比以下，配置有上述芯材和上述吸附材料的上述外皮材料的内部空间为真空状态。

技术总结

本发明公开真空绝热材料及其制备方法。所公开的真空绝热材料可包括：外皮材料，用于形成内部空间；芯材，填充在上述外皮材料的内部空间；以及吸附材料，与上述芯材一并配置在上述外皮材料的内部空间，上述芯材可包括由多个单片层叠而成的多层结构，上述单片可分别包括玻璃纤维(glass fibers)，上述多层结构可包括10个以上的上述单片，配置有上述芯材和上述吸附材料的上述外皮材料的内部空间可以为真空状态。在各个上述单片中，上述玻璃纤维的单位面积重量可小于100g/m2。在各个上述单片中，上述玻璃纤维的单位面积重量可以为约50g/m2～70g/m2。上述玻璃纤维的平均直径可以为约13μm以下。m以下。m以下。