用于制造真空隔熱板的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及利用纖維芯制造真空隔熱板(vacuum insulat1n panel)用的方法，該方法包括如下步驟:提供纖維的芯坯(core blank)，將芯坯壓縮至預(yù)定厚度以形成芯，對包圍該芯的箔套抽真空至< Imbar的壓力，并且密封該箔套。
[0002]這種真空隔熱板的特征在于利用相對小的隔熱厚度而獲得良好的隔熱性能。因此，這種真空隔熱板主要用于可用空間受限的區(qū)域。例如不得不提到的冰箱、冰柜等。另外，然而，這種真空隔熱板還用于建筑的隔熱。
【背景技術(shù)】
[0003]已知的真空隔熱板的共同之處在于它們包括適于被抽真空、具有開放多孔體的芯。這種芯容納在箔套中并且在箔套中在真空下可利用。因此，在這種真空隔熱板內(nèi)部，很大程度地防止氣體熱傳導和對流，使得熱損失主要通過固體傳導以及熱輻射而發(fā)生。
[0004]諸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、沉淀二氧化娃(precipitated silica)、熱解娃石(pyrogenic silica)等。歸因于非常低的固體傳導，因此纖維也通常被用作芯材料。
[0005]利用所使用的箔套，不同的設(shè)計模式也是常見的。因此，經(jīng)常使用例如具有150 μπι至200 μπι的HDPE的層和6 μπι至20 μπι的招層的雙層箔形式的復合塑料箔(compositeplastic foil) 0此外，還已知如下的在塑料基部上的多層箔:例如，若干分別為20 μ m至50 μπι的鍍鋁塑料箔被彼此連接，其中鋁層厚度典型地均小于3 μm至5 μm。這種復合塑料箔的優(yōu)點在于能夠以低成本提供且以較少的努力加工。特別地，由于可以毫無問題地生產(chǎn)適當?shù)暮缚p和/或密封縫，因此通?？梢岳盟芰喜牧虾翢o問題地執(zhí)行箔套的氣密密封。此外，這種復合塑料箔在邊緣側(cè)連接區(qū)域限定了相對不顯著的熱橋(thermal bridge)。歸因于擴散阻力不足，純塑料箔僅對壁龕(niche)應(yīng)用起作用。純塑料箔基本上不適用于如下應(yīng)用:要求真空隔熱板的使用壽命為數(shù)年或數(shù)十年，例如在建筑界(building sector)中。
[0006]然而，這種復合塑料箔套的缺點在于其不是完全氣密的。氣體分子隨著時間的推移而滲入將破壞真空。同樣滲入的水分將導致在該真空隔熱板的內(nèi)部發(fā)生熱傳導。因此，長期看隔熱效果可能會實質(zhì)上降低。這種塑料箔套的另一個缺點在于其對機械損壞相對敏感的事實。如果在輸送過程以及加工過程中已經(jīng)發(fā)生了這種機械損壞，則將直接喪失真空且很大程度上破壞隔熱效果。
[0007]可以選擇諸如以例如不銹鋼箔的金屬箔為基礎(chǔ)的箔套。這種金屬箔在很大程度上被氣密，使得能夠獲得幾乎不受限制的使用壽命。此外，這種金屬箔對機械損傷提供了高抗性。
[0008]然而，這種金屬箔套的缺點是，歸因于金屬的高熱傳導性，在邊緣區(qū)域中出現(xiàn)了相當?shù)臒針?。這導致隔熱效果會明顯降低。此外，這種金屬箔貴且加工復雜。特別地，這種金屬箔套的焊接與塑料箔的情況相比要花費更多精力。
[0009]在這種真空隔熱板的整體設(shè)計中，芯用作支撐體，使得芯被傳統(tǒng)地設(shè)置為尺寸相對穩(wěn)定的模塑體(molded body)。如果芯使用纖維材料，則通常采用不包括在真空條件下會分解的任何粘結(jié)劑的纖維材料。實踐經(jīng)驗示出，使用粘結(jié)劑會伴隨負面影響。如果使用有機粘結(jié)劑，則它們可能會在真空中分解，使得歸因于氣體熱傳導的增加而使得隔熱效果降低。盡管無機粘結(jié)劑沒有這種影響，但它們很難處理且昂貴。
[0010]為此，有人轉(zhuǎn)而使用無粘結(jié)劑礦物棉且在熱作用條件下壓縮無粘結(jié)劑礦物棉以形成芯。通常在不考慮礦物材料的各組分的情況下、在400°C至600°C之間的溫度范圍執(zhí)行這種加工，并由此在礦物材料的軟化點的范圍進行該加工。與之相關(guān)聯(lián)的是礦物纖維的塑性變形，而這一方面導致原材料的纖維混合，另一方面導致一種類型的融合。由此能夠得到尺寸相對穩(wěn)定且仍具有開口的多孔芯。在US 2，745，173、EP I 892 452 BK DE 601 24 242T2和EP I 653 146 Al中可以找到這種步驟的示例。
[0011]從以上專利文獻中已知的這些步驟已經(jīng)完全證明了實現(xiàn)具有良好隔熱效果的真空隔熱板的價值。這種真空隔熱板的特征還在于相對好的管理性。然而，特別地歸因于使用的高溫度，這些步驟伴隨非常高的能量消耗。為此，這種礦物棉的模塑芯的制造相對昂貴。此外，這些方法步驟也耗時，而由于制造的模塑體仍需要被冷卻以進一步使用，因此這些方法步驟會更加耗時。本發(fā)明基于EP I 653 146 Al的教示而進行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]因此，本發(fā)明的目的是避免現(xiàn)有技術(shù)的缺點并特別地提供如下用于利用纖維芯制造真空隔熱板的方法:該方法能夠在能量需求減小而真空隔熱板的隔熱效果不受損的情況下被執(zhí)行。
[0013]該發(fā)明目的通過技術(shù)方案I的特征實現(xiàn)。其特征特別地在于以下事實:在壓縮步驟中，纖維的芯坯被配置在兩個蓋元件之間且在兩個蓋元件之間被機械壓縮，維持所述芯的機械壓縮直到箔套被密封，并且在制造地點處、在室溫下、在不進行熱作用的情況下執(zhí)行壓縮步驟。
[0014]因此，本發(fā)明完全避開了用于真空隔熱板的芯的現(xiàn)有生產(chǎn)方法。代替在高溫下高能地復雜壓縮，目前根據(jù)本發(fā)明的芯坯是在冷卻狀態(tài)下被壓縮，這使得能量需要實質(zhì)上減小。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，由于壓縮壓力被同時維持直到產(chǎn)生真空且密封箔套，因此與芯相關(guān)聯(lián)的、最初低尺寸穩(wěn)定性并沒有問題。在這一點上，在本發(fā)明的范圍內(nèi)進一步發(fā)現(xiàn)，僅在冷卻狀態(tài)下被壓縮的芯坯在產(chǎn)生真空后、歸因于周圍的壓力而形成用作如此制造的真空隔熱板的支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定模塑體。利用根據(jù)本發(fā)明的方法制造的真空隔熱板的管理性由此比得上根據(jù)傳統(tǒng)方法制造的板的管理性。
[0016]換言之，在本發(fā)明的范圍中，纖維材料以實質(zhì)上松散的條件被提供，且纖維材料在真空的影響下形成為箔包圍件中的模塑體。該模塑體的厚度由通過兩個蓋元件確定的預(yù)定厚度來預(yù)定，在該兩個蓋元件之間、芯在壓縮壓力下被保持直到箔套被密封。這構(gòu)成了對現(xiàn)有步驟的完全偏離。
[0017]在停止機械壓縮力后，歸因于與可得到的大氣壓力不同的壓力，最終的厚度，即完成抽真空的VIP元件的厚度(可以忽略箔、而不是可能的蓋板對最終厚度的影響)可以偏離實質(zhì)上受體積密度設(shè)定影響的預(yù)定厚度。在實踐中，最終厚度可以完全落在預(yù)定厚度的50%到200%的范圍。為了避免與生產(chǎn)技術(shù)有關(guān)的問題，優(yōu)選地將預(yù)定厚度與最終厚度之間的差異保持為盡可能小。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，由于加工時間不必考慮用于加熱芯坯和用于冷卻芯坯的時間，因此可以比現(xiàn)有技術(shù)快得多地進一步執(zhí)行該方法。此外，相對于生產(chǎn)線上的設(shè)備的工作量也實質(zhì)上大量減少。這兩種效果均減小了制造這種真空隔熱板的成本。
[0019]同時，利用通過根據(jù)本發(fā)明的方法制造的真空隔熱板能夠?qū)崿F(xiàn)已知的優(yōu)異隔熱性會K。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的方法的有利的進一步發(fā)展是從屬技術(shù)方案的主題事項。
[0021]因此，箔套可以由金屬箔形成，可以在壓縮步驟之前利用該箔套包圍芯坯，其中這里的箔部分可以被用作兩個蓋元件。接下來，作為箔套的金屬箔的在氣密和機械回彈方面的優(yōu)點也可以在本發(fā)明的范圍之內(nèi)被有利地使用，同時能夠?qū)⑦@些金屬箔的部分用作兩個蓋元件，在這兩個蓋元件之間芯坯被壓縮。因此，根據(jù)本發(fā)明，這種金屬箔的有利的固有穩(wěn)定性不僅被用于保護不受機械損壞，并且也對制造過程發(fā)揮功用。由此制造方法可以變得特別簡單。相對于裝置技術(shù)，該措施還涉及非常少的工作量。在將不銹鋼的箔用作金屬箔的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)特別有利的性能。
[0022]可選地，箔套也可以由復合塑料箔形成，其中，在壓縮步驟之前，用作蓋元件的兩個支撐板被附加地配置在芯坯的大面處，其中支撐板由特別是金屬的、在真空條件下不會除氣的耐壓材料形成。由此，不僅能夠使用塑料套在低提供成本和防止熱橋方面的傳統(tǒng)優(yōu)勢，而且歸因于單獨設(shè)置的蓋元件還能夠同時實現(xiàn)對芯坯的可靠壓縮。由于這些蓋元件由在真空條件下不會除氣的耐壓材料形成，因此與僅具有塑料箔套的真空隔熱板相比還能夠?qū)崿F(xiàn)不會起皺等的改善了的表面。進一步的優(yōu)點在于，分別在芯坯或芯的大面處的這些蓋元件使如此制造的真空隔熱板對損壞的敏感性顯著減小。然而另一方面，尤其是在支撐板由金屬制成的情況下，這里并不涉及隔熱性能的劣化，因為兩個蓋元件在芯的側(cè)邊緣區(qū)域中沒有彼此連接，使得在該位置避免了熱橋。
[0023]文獻DE 20 2006 002 959 Ul的確公開了如下真空隔熱板:用作支撐體的芯被塑料箔套包圍，其中在塑料箔套下方的支撐體被兩部式金屬箔套包圍，該兩部式金屬箔套的部分彼此間沒有直接熱傳導接觸。然而，根據(jù)本發(fā)明的方法的啟示并非來自于該現(xiàn)有技術(shù)。根據(jù)該文獻的教示，其目的是結(jié)合傳統(tǒng)塑料箔套與金屬箔包圍件的優(yōu)點。因此，由于允許氣體通過的小的條狀表面區(qū)域僅在側(cè)邊緣處暴露，因此很大程度上通過兩部式金屬箔包圍件實現(xiàn)氣密設(shè)計。另一方面，通過在這兩個金屬箔包圍件之間的間隙避免了熱橋。由于在該現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)選實施方式中，兩個金屬箔包圍件在整個表面上與塑料箔套膠合，因此實現(xiàn)改善了的不受機械損壞的保護以及不起皺的外表面。按照