專利名稱：絕熱模制元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含有至少一塊真空絕熱板的用于絕熱的模制品。
真空絕熱元件，也稱作真空絕熱板，正越來(lái)越多地用于絕熱。它們主要用于制冷電器的外殼、冷藏車貨柜、冷藏箱(coolboxes)、冷藏室或長(zhǎng)距離加熱管。由于它們的低導(dǎo)熱性，它們優(yōu)于傳統(tǒng)的絕熱材料。因此，與封閉室硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料相比，能源節(jié)省潛力通常為大約20-30％。
這種真空絕熱元件通常包括絕熱芯材，例如開(kāi)放室硬質(zhì)聚氨酯(PUR)泡沫塑料、開(kāi)放室擠塑聚苯乙烯泡沫塑料、硅膠、玻璃纖維、聚合物材料的松散床、壓制的細(xì)碎硬質(zhì)或半硬PUR泡沫塑料、珍珠巖，該芯材包在氣密膜中、抽空并與外界絕熱地密封。壓力應(yīng)該低于100mbar。在這種真空下，根據(jù)芯材的結(jié)構(gòu)和孔徑大小，可以實(shí)現(xiàn)低于10mW/mK的絕熱板導(dǎo)熱性。
為了絕熱，通常將絕熱板加入待絕熱的組件中并固定。上述絕熱組件通常包括兩層致密層，優(yōu)選金屬板或塑料(例如聚苯乙烯)。
EP 434225描述了制造絕熱用組件的常規(guī)工業(yè)方法。為此，將真空絕熱板粘結(jié)到至少一個(gè)側(cè)壁上，并在剩余空腔內(nèi)填入硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，否則其會(huì)起到熱橋的作用。此外，對(duì)于在該組件的兩個(gè)側(cè)壁之間建立連接而言，用泡沫填充是必要的。
不可以忽略兩個(gè)側(cè)壁的一個(gè)，否則水蒸汽會(huì)擴(kuò)散到硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料中，這會(huì)造成導(dǎo)熱性的極大提高。
這種方法和類似方法的缺點(diǎn)是，將真空絕熱板固定到側(cè)壁上是額外的操作步驟。因?yàn)闊o(wú)論如何必須避免對(duì)真空絕熱板的損害，所以在組件中的安裝和固定通常是手工進(jìn)行的。
另一缺點(diǎn)在于在該程序中使用了兩種具有不同絕熱性能的絕熱材料。因此，不能充分發(fā)揮真空絕熱板的潛能。
本發(fā)明的一個(gè)目的是開(kāi)發(fā)用于絕熱的模制品，其具有非常低的導(dǎo)熱性并且制造簡(jiǎn)單。
我們發(fā)現(xiàn)，通過(guò)用硬質(zhì)致密聚氨酯或具有致密外表層和多孔芯層的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料完全包住真空絕熱板，實(shí)現(xiàn)了該目的。
因此，本發(fā)明提供了一種模制品，其包含硬質(zhì)致密聚氨酯或具有致密外表層和多孔芯層的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料并包含至少一塊真空絕熱板。
本發(fā)明進(jìn)一步提供了包含硬質(zhì)致密聚氨酯或具有致密外表層和多孔芯層的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料并包含至少一塊真空絕熱板的模制品的制造方法，其包括a)將至少一塊真空絕熱板加入模具中，b)用硬質(zhì)致密聚氨酯或具有致密外表層和多孔芯層的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的原料組分填充該模具，c)關(guān)閉模具，d)在硬質(zhì)致密聚氨酯或具有致密外表層和多孔芯層的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料固化之后從模具中取出模制品。
本發(fā)明還提供了本發(fā)明的模制品用于制造冷藏裝置的用途。冷藏裝置包括冰箱或冷柜之類的制冷電器、冷藏車、冷藏箱、冷藏室或長(zhǎng)距離加熱管。
為了制造本發(fā)明的模制品，可以使用常規(guī)已知的真空絕熱板。它們可以如上所述制造通常通過(guò)焊接或粘結(jié)將絕熱芯材，例如開(kāi)放室硬質(zhì)聚氨酯(PUR)泡沫塑料、開(kāi)放室擠塑聚苯乙烯泡沫塑料、硅膠、玻璃纖維、聚合物材料的松散床、壓制的細(xì)碎硬質(zhì)或半硬PUR泡沫塑料、珍珠巖，包在氣密膜中，抽空并與外界絕熱地密封。真空絕熱板中的壓力應(yīng)該低于100mbar。為了長(zhǎng)時(shí)間保持這種真空，通常還在真空絕熱板中加入吸氣劑材料，例如活性炭。在例如WO 97/36129或WO 99/61503中描述了這種真空絕熱板。
用于制造本發(fā)明的模制品的具有致密外表層和多孔芯層的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，也稱作硬質(zhì)聚氨酯整體泡沫塑料，它們的制造和使用在例如Kunststoffhandbuch，卷7“Polyurethane”，第三版1993，Carl HanserVerlag，Munich，Vienna，第7.4章中有描述。硬質(zhì)致密聚氨酯與硬質(zhì)聚氨酯整體泡沫塑料的不同之處在于在其配方中不使用發(fā)泡劑。
這些聚氨酯通常是通過(guò)使聚異氰酸酯，特別是二苯基甲烷4，4’-二異氰酸酯或其衍生物與短鏈聚醚醇在存在催化劑、發(fā)泡劑、需要時(shí)的交聯(lián)劑和助劑和/或添加劑的情況下反應(yīng)制得的。
這些聚氨酯通常用于制造外罩、體育設(shè)備(特別是滑雪設(shè)備)和用于家具。
至于用于制造硬質(zhì)致密聚氨酯或具有致密外表層和多孔芯層的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的原料化合物，可以提供下列細(xì)節(jié)作為聚異氰酸酯，原則上可以使用所有已知常規(guī)的在分子中含有至少兩個(gè)異氰酸酯基團(tuán)的脂族、特別是芳族異氰酸酯。通常使用二苯基甲烷二異氰酸酯或二苯基甲烷二異氰酸酯與多亞苯基多亞甲基多異氰酸酯的混合物制造硬質(zhì)聚氨酯整體泡沫塑料。異氰酸酯可以作為純凈化合物使用或以改性形式使用。可以通過(guò)例如加入脲基甲酸酯、脲烷或異氰脲酸酯基團(tuán)將聚異氰酸酯改性。
作為含有至少兩個(gè)對(duì)異氰酸酯基團(tuán)呈反應(yīng)性的氫原子的化合物，優(yōu)選使用聚醚醇和/或聚酯醇。
聚醚醇具有，特別地，2.5至5、優(yōu)選2.5至4的官能度。聚醚醇的摩爾質(zhì)量(Mw)優(yōu)選為150至650，特別是200至600，按照DIN 53019測(cè)定，它們?cè)?5℃的粘度優(yōu)選為250至7000mPas，特別是350至6500mPas。這些聚醚醇通過(guò)通常已知的方法制備，特別是通過(guò)將低碳環(huán)氧烷(優(yōu)選環(huán)氧丙烷和/或環(huán)氧乙烷)加成到H-官能的原料物質(zhì)上進(jìn)行制備。優(yōu)選的原料物質(zhì)是3官能至5官能的醇或胺，例如甘油、三羥甲基丙烷、季戊四醇、山梨糖醇或1，2-乙二胺，或醇和/或胺的任何混合物。
作為聚酯醇，特別優(yōu)選的是使用具有150至350毫克KOH/克的羥基數(shù)且在25℃的粘度(按照DIN 53019測(cè)定)為2000至10000mPas的那些聚酯醇。
它們可以按照已知方法通過(guò)使多官能羧酸與多官能醇反應(yīng)來(lái)進(jìn)行制備。多官能羧酸特別是，二羧酸和/或它們的衍生物，優(yōu)選鄰苯二甲酸、鄰苯二甲酸酐或己二酸。所用多官能醇尤其是二醇，例如乙二醇及其更高級(jí)的同系物、丙二醇及其更高級(jí)的同系物、丁二醇或更高級(jí)的鏈烷二醇，特別是鏈烷鏈中含有最多10個(gè)碳原子的那些。為了提高聚酯醇的官能度，還可以使用少量的三官能或更高官能的醇。
通?？梢灾皇褂镁勖汛甲鳛楹兄辽賰蓚€(gè)對(duì)異氰酸酯呈反應(yīng)性的氫原子的化合物。在這種情況下可以使用一種聚醚醇或至少兩種聚醚醇的混合物。
除了上述聚醚醇和聚酯醇，還可以使用增鏈劑和交聯(lián)劑作為含有至少兩個(gè)對(duì)異氰酸酯呈反應(yīng)性的氫原子的化合物。這些是低分子H-官能化合物。這些化合物的分子量是62至上述聚醚醇和聚酯醇的分子量。所用增鏈劑通常是二醇，且所用交聯(lián)劑通常是三官能醇和/或胺。
在是硬質(zhì)聚氨酯整體泡沫塑料的情況下，在存在發(fā)泡劑、催化劑和需要時(shí)的助劑和/或添加劑的情況下進(jìn)行本發(fā)明的方法。
對(duì)于發(fā)泡劑，可以例如使用對(duì)異氰酸酯呈反應(yīng)性的水以去除二氧化碳。還可以使用物理發(fā)泡劑代替水，但優(yōu)選與水結(jié)合使用。這些是對(duì)原料組分呈惰性并且在室溫下通常是液體而在尿烷反應(yīng)條件下氣化的化合物。這些化合物的沸點(diǎn)優(yōu)選低于110℃，特別是低于80℃。物理發(fā)泡劑還包括加入原料組分中或溶于其中的惰性氣體，例如二氧化碳、氮或稀有氣體。
在室溫下是液體的化合物通常選自含有至少4個(gè)碳原子的鏈烷和環(huán)烷、二烷基醚、酮、縮醛、含有1至8個(gè)碳原子的氟代鏈烷和在烷基鏈中含有1至3個(gè)碳原子的四烷基硅烷，特別是四甲基硅烷。
物理發(fā)泡劑的例子是丙烷、正丁烷、異丁烷和環(huán)丁烷、正戊烷、異戊烷和環(huán)戊烷、環(huán)己烷、二甲基醚、甲基乙基醚、甲基丁基醚、甲酸甲酯、丙酮，以及可以在對(duì)流層中降解并因此不會(huì)破壞臭氧層的氟代鏈烷，例如三氟甲烷、二氟甲烷、1，1，1，3，3-五氟丁烷、1，1，1，3，3-五氟丙烷、1，1，12-四氟乙烷、二氟乙烷和七氟丙烷。所述物理發(fā)泡劑可以單獨(dú)使用或者互相任意結(jié)合使用。
所用催化劑特別是能夠強(qiáng)有力地促進(jìn)異氰酸酯基團(tuán)與對(duì)異氰酸酯基團(tuán)呈反應(yīng)性的基團(tuán)的反應(yīng)的化合物。特別優(yōu)選的是使用有機(jī)金屬化合物，尤其是有機(jī)錫化合物，例如有機(jī)酸的錫(II)鹽。
還可以使用強(qiáng)堿性胺作催化劑。這種化合物的例子是脂族仲胺、咪唑、脒、三嗪和鏈烷醇胺。
這些催化劑可以根據(jù)需要單獨(dú)使用或互相任意混合使用。
作為助劑和/或添加劑，使用本來(lái)就已知用于此目的的物質(zhì)，例如表面活性劑、泡沫穩(wěn)定劑、孔調(diào)節(jié)劑、填料(例如白堊或重晶石之類的礦物填料)、或中空微球、顏料、染料、阻燃劑、水解抑制劑、抗靜電劑、制霉劑和抑菌劑。
為了制造本發(fā)明的模制品，將聚異氰酸酯與含有至少兩個(gè)對(duì)異氰酸酯基團(tuán)呈反應(yīng)性的氫原子的化合物混合并加入模具中，該模具中預(yù)先已經(jīng)加入了真空絕熱板。在加入構(gòu)成組分之后，將模具關(guān)閉并使聚氨酯固化。固化后，打開(kāi)模具并取出模制品。
聚異氰酸酯與含有至少兩個(gè)對(duì)異氰酸酯基團(tuán)呈反應(yīng)性的氫原子的化合物的反應(yīng)優(yōu)選以90至150、特別優(yōu)選95至130的異氰酸酯指數(shù)進(jìn)行。
工業(yè)中通常將含有至少兩個(gè)對(duì)異氰酸酯基團(tuán)呈反應(yīng)性的氫原子的化合物與增鏈劑、交聯(lián)劑、催化劑、發(fā)泡劑和助劑和/或添加劑結(jié)合以形成多元醇組分，并使其與聚異氰酸酯反應(yīng)。然而，原則上還可以單獨(dú)加入所有或一些上述原材料。
加入模具之前，反應(yīng)組分的混合在最簡(jiǎn)單的情況下可以通過(guò)手動(dòng)攪拌進(jìn)行。然而，工業(yè)中通常用計(jì)量裝置(通常是混料頭)進(jìn)行混合。這些裝置通常是已知且市售的。
將混合物固化形成聚氨酯的溫度優(yōu)選為40至130℃。
用于本發(fā)明模制品的具有致密外表層和多孔芯層的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料通常具有200至800千克/立方米、優(yōu)選200至700千克/立方米的密度。致密聚氨酯的密度優(yōu)選為700至1200千克/立方米。
本發(fā)明的模制品可以制成各種應(yīng)用所需的形狀。從模具中取出之后不需要進(jìn)行機(jī)械加工。真空絕熱板優(yōu)選完全被硬質(zhì)致密聚氨酯或具有致密外表層和多孔芯層的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料包裹。
由于該模制品是自支承的，所以不需要象在傳統(tǒng)冷藏容器中那樣安裝在金屬或塑料外殼中。水蒸汽不能透過(guò)板周圍的膜，因此不會(huì)有水蒸汽擴(kuò)散到真空絕熱板內(nèi)部。
可以在模制過(guò)程中在模制品中制造門把手、鉸鏈之類配件用的開(kāi)孔，這樣它們可容易裝配以制造所需的絕熱組件。
可以在至少一種構(gòu)成組分中加入染料，由此將硬質(zhì)致密聚氨酯或具有致密外表層和多孔芯層的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料著色。還可以在本發(fā)明的模制品的表面上提供表面涂層。
在本發(fā)明的優(yōu)選具體實(shí)施方式
中，側(cè)面之一(優(yōu)選內(nèi)側(cè))可以是金屬或塑料層。當(dāng)內(nèi)部的容易清洗性重要時(shí)，這特別優(yōu)選。在這種情況下，將該層也置于模具中。這可以在加入構(gòu)成組分之前或在關(guān)閉模具之前進(jìn)行。
本發(fā)明的模制品具有非常低的導(dǎo)熱性。它們制造簡(jiǎn)單，機(jī)械穩(wěn)定而且重量低。
通過(guò)下列實(shí)施例闡述本發(fā)明。
實(shí)施例1將尺寸為596×1196×36毫米的真空絕熱板放入尺寸為600×1200×40毫米的模具中并適當(dāng)?shù)毓潭?。然后將模具關(guān)閉并在該模具中加入3000克聚氨酯體系。
聚氨酯體系具有下列組成多元醇組分下列材料的混合物19.36份(按重量計(jì))羥基數(shù)為20毫克KOH/克的接枝多元醇，通過(guò)苯乙烯和丙烯腈在甘油生成的含有環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的聚醚醇中的就地聚合制得，25.97份(按重量計(jì))羥基數(shù)為27毫克KOH/克的聚醚醇，通過(guò)將環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷加成到甘油上制得，20.0份(按重量計(jì))羥基數(shù)為750毫克KOH/克的聚醚醇，通過(guò)將環(huán)氧丙烷加成到乙二胺上制得，10.0份(按重量計(jì))二丙二醇，10.0份(按重量計(jì))二甘醇，8份(按重量計(jì))內(nèi)部脫模劑，3份(按重量計(jì))Dabco33LV作為催化劑6份(按重量計(jì))黑糊，和0.15份(按重量計(jì))水；異氰酸酯來(lái)自BASF AG的Lupranat M20W以110的指數(shù)進(jìn)行反應(yīng)。200秒后，從模具中取出該部件。
所用泡沫具有600-700克/升的自由發(fā)泡密度。
所得模制品具有致密外表層和多孔芯層。
權(quán)利要求
1.一種模制品，其包含硬質(zhì)致密聚氨酯或具有致密外表層和多孔芯層的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，并包含至少一塊真空絕熱板。
2.如權(quán)利要求1所述的模制品，其中真空絕熱板完全被硬質(zhì)致密聚氨酯或具有致密外表層和多孔芯層的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料包裹。
3.如權(quán)利要求1所述的模制品，其中具有致密外表層和多孔芯層的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料具有200至800千克/立方米的密度。
4.如權(quán)利要求1所述的模制品，其具有配件用的開(kāi)孔。
5.如權(quán)利要求1所述的模制品，其是自支承的。
6.一種制造包含硬質(zhì)致密聚氨酯或具有致密外表層和多孔芯層的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料并包含至少一塊真空絕熱板的模制品的方法，其包括a)將至少一塊真空絕熱板加入模具中，b)用硬質(zhì)致密聚氨酯或具有致密外表層和多孔芯層的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的原料組分填充模具，c)關(guān)閉模具，d)在硬質(zhì)致密聚氨酯或具有致密外表層和多孔芯層的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料固化之后從模具中取出模制品。
7.如權(quán)利要求1所述的模制品用于制造制冷電器的用途。
8.如權(quán)利要求1所述的模制品的用途，用于制造冰箱、冷柜、冷藏車、冷藏箱、冷藏室或長(zhǎng)距離加熱管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包含硬質(zhì)致密聚氨酯或具有致密外表層和多孔芯層的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的模制元件。本發(fā)明的模制元件的特征在于它們含有至少一塊真空絕熱板。
文檔編號(hào)E04B1/80GK1853066SQ200480026527
公開(kāi)日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2004年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月15日
發(fā)明者F·費(fèi)克納, R·弗里茨, A·比德?tīng)柭? J·克羅格曼 申請(qǐng)人:巴斯福股份公司