CN105247128B - 包含有机合成纤维的真空绝热材料用芯材及包含其的真空绝热材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及包含有机合成纤维以及一个以上的有机合成纤维熔敷部的真空绝热材料用芯材及其制备方法。并且，本发明提供真空绝热材料，上述真空绝热材料包括上述包含有机合成纤维以及一个以上的有机合成纤维熔敷部的真空绝热材料用芯材。

Description

包含有机合成纤维的真空绝热材料用芯材及包含其的真空绝 热材料

技术领域

本发明提供包含有机合成纤维的真空绝热材料用芯材及包含其的真空绝热材料。

背景技术

上述使用玻璃纤维或玻璃棉的芯材，只有经过预处理工序才能使用为真空绝热材料的芯材，上述玻璃纤维及玻璃棉的情况下，具有一种如同纤维的形态，直接使用会容易被外力所变形或在纤维之间发生互相堆积的现象，故而不仅要用针刺(needling)等的压缩工序，而且为了防止材质之间的互相堆积要使用有机或无机粘结剂。

此时，上述有机或无机粘结剂可能使上述真空隔热材料的性能不稳定，使用为真空绝热材料时，从上述有机或无机粘结剂露出规定成分的气体，这些气体是降低真空绝热材料内部的真空度的原因，也致使绝热性能下降。

并且，玻璃纤维或者玻璃棉的情况下，在废弃时再利用及烧毁处理困难，原材料本身的重量大，且在制备真空绝热材料时会飞散很多粉尘。

发明内容

本发明要解决的技术问题

本发明的一实例提供包含热传导率低的有机合成纤维来实现初期绝热性能的真空绝热材料用芯材。

本发明的再一实例提供包含上述真空绝热材料用芯材的真空绝热材料。

技术方案

本发明的一实例提供包含有机合成纤维以及一个以上的有机合成纤维熔敷部(bonding portion)的真空绝热材料用芯材。

除了上述有机合成纤维以外，可以不包含基体树脂。

上述有机合成纤维可包含选自由聚苯乙烯、聚酯、聚丙烯、聚乙烯、丁二烯、苯乙烯及它们的组合组成的组中的一种以上的树脂。

上述有机合成纤维的直径可以为约20μm以下。

上述有机合成纤维熔敷部可由上述有机合成纤维熔敷而成。

上述有机合成纤维熔敷部的平均直径可以为约400μm至600μm。

上述有机合成纤维熔敷部的中心和中心之间的距离可以为约750μm至1100μm。

上述真空绝热材料用芯材可包含水平排列的有机合成纤维。

上述水平排列的有机合成纤维可以包括横向排列或者纵向排列。

上述真空绝热材料用芯材的厚度可以为约100μm至200μm。

上述真空绝热材料用芯材可以是一个或者多个层叠的结构。

层叠的上述真空绝热材料用芯材的每单位面积重量可以为约40g/m²以下。

层叠的上述真空绝热材料用芯材的气孔率可以为约60％至80％。

本发明的再一个实例提供真空绝热材料用芯材的制备方法，该制备方法包括：准备有机合成纤维的步骤；将上述有机合成纤维纺丝()成纸张形态的步骤；以及对经纺丝的上述有机合成纤维局部进行加热加压而形成有机合成纤维熔敷部的步骤。

本发明的另一个实例提供包含上述真空绝热材料用芯材的真空绝热材料。

有益效果

上述真空绝热材料用芯材体现初期绝热性能，可解决对人体有害的问题。

并且，包含上述真空绝热材料用芯材的真空绝热材料可防止因基体树脂引起的真空绝热材料用芯材的绝热性能低下。

附图说明

图1为表示用扫描电子显微镜拍摄的真空绝热材料用芯材的俯视图。

图2表示用扫描电子显微镜拍摄的真空绝热材料用芯材的有机合成纤维的截面。

图3表示用扫描电子显微镜拍摄的真空绝热材料用芯材的有机合成纤维熔敷部的截面。

图4以图示化方式表示水平排列的有机合成纤维。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明。但这仅仅作为例示来揭示，本发明并不局限于此，本发明根据所附的申请专利的范围来定义。

真空绝热材料用芯材及其制备方法

在本发明的一实例提供包含有机合成纤维以及一个以上有机纤维熔敷部的真空绝热材料用芯材。

常规的真空绝热材料，将由玻璃纤维或烘制二氧化硅形成的真空绝热材料用芯材放入包括铝箔的多层膜外皮材料或金属蒸镀膜外皮材料中，并安装吸收剂后以真空方式排出空气而制备。并且，常规的玻璃纤维的情况下，与上述有机合成纤维相比，具有高达约7倍至约10倍的热传导率，仅比较物质自身的热传导性能的情况下，利用玻璃纤维的真空绝热材料用芯材可具有显著高的绝热性能。

但是，使用包含规定水平的直径以下，例如约4μm以下的玻璃纤维的真空绝热用芯材的情况下，因对人体有害性为理由被强力限制使用，使用规定水平的直径，例如4μm以上的标准化的玻璃纤维作为真空绝热材料用芯材的情况下，需要另行处理基体树脂，这将会致使热传导性能降低。

因此，上述真空绝热材料芯材仅包含物质自身固有的热传导率为像玻璃一样的无机物的1/10水平且显著低的有机合成纤维，当上述真空绝热材料芯材被加工为包含一个以上的有机合成纤维熔敷部的纤维形态时，能够解决对人体有害性的问题，并能够体现优秀的绝热性能。

上述真空绝热材料芯材可仅由有机合成纤维形成，除了上述有机合成纤维以外可以不包含基体树脂。上述真空绝热材料芯材可将具有均一的长度及直径的有机合成纤维热熔敷来制备，即使不另行包含基体树脂，也能确保真空绝热材料的性能，由于基体树脂中没有渗漏气体等，可维持真空绝热材料内部的规定水平的真空度。

上述有机合成纤维是指使用石油、煤炭、石灰石、氯等低分子制备高分子化合物并将上述高分子化合物纺丝()而制备的合成纤维，可包含选自由聚苯乙烯、聚酯、聚丙烯、聚乙烯、丁二烯、苯乙烯及它们的组合组成的组中的一种以上的树脂，但并不局限于这些种类。具体来说，包含价格比较低廉且不同单位重量供求容易的聚丙烯树脂的有机合成纤维的活用度高。

上述有机合成纤维的直径可以为约20μm以下，具体地，可以为约10μm至20μm。使用具有上述范围的直径的有机合成纤维对人体无害，通常的情况下，真空绝热材料用芯材的气孔率越大绝热性能就越优秀，借助上述范围的有机合成纤维的直径，可以确保规定水平以上的空隙率。

并且，包含玻璃纤维的真空绝热材料芯材的情况下，通常，玻璃纤维的直径越小绝热性能的发挥越普通，但是上述真空绝热材料芯材仅由有机合成纤维形成，包含具有上述范围的直径的有机合成纤维，由此真空绝热材料用芯材可通过确保规定的热传导率来容易体现维持真空绝热材料的初期性能的效果。

例如，上述有机合成纤维的长度可以为约2mm或约3mm以上。在真空绝热材料中应用纤维形态的芯材的情况下，纤维的排列最好维持水平方向对绝热性能有利，垂直排列的纤维越多，发生垂直方向的热传导致使绝热性能降低。

因此，使用长度为约2mm或约3mm以上的有机合成纤维，可使垂直排列的合成纤维最小化，由此具有有利于确保真空绝热材料的热传导率的效果。

上述真空绝热材料用芯材可包含有机合成纤维熔敷部。上述有机合成纤维熔敷部是由上述有机合成纤维熔敷而成的，例如，在将有机合成纤维纺丝成纸张形态的状态下，使用压花辊来挤压有机合成纤维，将纤维和纤维之间进行热熔敷，从而对有机合成纤维自身进行部分热熔敷可制备有机合成纤维熔敷部。

具体地，上述有机合成纤维熔敷部可以是一个以上，并可包括通过热熔敷而形成的多角形的形状。例如上述多角形可包括圆、椭圆、三角形、四角形等，但并不局限于此。

图1为表示用扫描电子显微镜(SEM，scanning electron microscope)拍摄的真空绝热材料用芯材的俯视图，上述真空绝热用材料用芯材除了规定排列来被纺丝的有机合成纤维以外还包含由有机合成纤维熔敷而成的一个以上的有机合成纤维熔敷部。具体而言，图2表示用扫描电子显微镜拍摄的真空绝热材料用芯材的有机合成纤维的截面，图3表示用扫描电子显微镜拍摄的真空绝热材料用芯材的有机合成纤维的熔敷部的截面。

上述有机合成纤维熔敷部的平均直径可以为约400μm至600μm。平均直径是指上述熔敷部为圆形的情况下的直径，但是上述熔敷部不是圆形而是多角形的情况下，平均直径是指在多个部分测定的直径的平均值。上述有机合成纤维维持上述范围的平均直径来维持包含有机合成纤维熔敷部的真空绝热材料用芯材的形状，使真空绝热材料用芯材具有规定大小的气孔来确保真空绝热材料的优秀的绝热效果。

并且，上述有机合成纤维熔敷部的中心与中心之间的距离可以为约750μm至1100μm。例如上述有机合成纤维熔敷部为多角形的情况下，上述有机合成纤维熔敷部的中心与中心之间的距离可以是一个有机合成纤维熔敷部的中心和另一个有机合成纤维熔敷部的中心之间的距离。

上述有机合成纤维熔敷部隔开规定距离而存在一个以上，通过维持上述范围的中心与中心之间的距离，包含每单位面积有规定个数的有机合成纤维熔敷部，由此可维持真空绝热材料用芯材的形状。

上述真空绝热材料用芯材可包含水平排列的有机合成纤维。图4以图示化方式表示水平排列的有机合成纤维，参照图4，热传导方向为由T_热(T_hot)至T_冷(T_cold)的垂直方向的情况下，若真空绝热材料用芯材包含与热传导方向一样垂直排列的有机合成纤维，则上述芯材内部的热传导会增加。但是，真空绝热材料用芯材包含水平排列的有机合成纤维的情况下，即使热传导方向是垂直方向也能维持芯材内部的绝热性能。

上述有机合成纤维的排列越接近水平状态，上述真空绝热材料用芯材的绝热性能就越优秀。如前所述，包含规定长度的有机合成纤维的情况下，垂直排列的有机合成纤维几乎不存在，因此垂直方向的热传导会低下，相对而言，水平方向的热传导就会活跃。

具体而言，上述水平排列的有机合成纤维可以包括横向排列或纵向排列。作为在一个平面上有交替的横向排列或者纵向排列的形状，在有机合成纤维之间不另行包含基体树脂，因此通过热量被纺丝成纤维形态而形成的有机合成纤维的排列将会均匀。

上述真空绝热材料用芯材的厚度可以为约100μm至200μm。通过维持上述厚度范围，可确保针对外部压力等的芯材的物理耐久性，对于插入到外皮材料而以真空方式排出空气的过程中可维持规定的真空度。并且，为了提高生产效率，并确保初期绝热性能、长期耐久性，真空绝热材料用芯材能维持上述范围的厚度。

上述真空绝热材料用芯材可以是一个以上层叠，或者可根据层叠个数等来调节上述真空绝热材料用芯材的厚度。具体而言，上述层叠的真空绝热材料用芯材的每单位面积重量可以为约40g/m²以下，具体为约20g/m²以下。上述每单位面积重量是指上述真空绝热材料用芯材的按每单位面积(1m²)所测定的质量值，对包括具有规定直径的有机合成纤维的真空绝热材料用芯材进行层叠来调节密度及气孔率，由此可确保规定水平的每单位面积重量。

上述层叠的真空绝热材料用芯材的每单位面积重量没有下限，但维持上述范围的每单位面积重量，从而可发挥规定水平以上的绝热性能，与此相反，每单位面积重量大于约40g/m²的情况下，有机合成纤维之间会增加接触，上述接触会引起热传导率变大而导致真空绝热材料的绝热性能低下。

具体而言，上述真空绝热材料用芯材的每单位面积重量小于10g/m²的情况下，真空绝热材料用芯材所包括的气孔大小会变大，可能使包含上述真空绝热材料用芯材的真空绝热材料的绝热性能低下。

并且，上述层叠的真空绝热材料用芯材的气孔率可以为约60％至80％。上述气孔率是指层叠的真空绝热材料用芯材所包括的气孔的空隙程度的数值，意味着层叠的真空绝热材料的整体体积对气孔体积的百分率，对包含具有规定直径的有机合成纤维的真空绝热材料用芯材进行层叠来调节密度及每单位面积重量，由此可确保规定水平的气孔率。

本发明的再一个实例提供真空绝热材料用芯材的制备方法，该制备方法包括：准备有机合成纤维的步骤；将上述有机合成纤维纺丝成纸张形态的步骤；以及对经纺丝的上述有机合成纤维局部进行加热加压而形成有机合成纤维熔敷部的步骤。

上述有机合成纤维是将选自由聚苯乙烯、聚酯、聚丙烯、聚乙烯、丁二烯、苯乙烯及它们的组合组成的组中的一种以上的树脂制备成纤维形态来准备的。之后，可将所准备的上述有机合成纤维纺丝成纸张形态。

并且，上述真空绝热材料用芯材除了有机合成纤维以外不包含其他基体树脂，有机合成纤维之间的附着力可能会低下，因此可包括对经纺丝的有机合成纤维局部进行加热加压而形成有机合成纤维熔敷部的步骤。

通过上述有机合成纤维熔敷部，即使不包含基体树脂，也能制备只用有机合成纤维而形成的真空绝热材料用芯材，能使生产工序及制备费用最小化。

真空绝热材料

本发明的另一个实例提供包含有机合成纤维以及一个以上的有机合成纤维熔敷部的真空绝热材料用芯材的真空绝热材料。

上述真空绝热材料可包含上述真空绝热材料用芯材及对上述真空绝热材料用芯材进行真空包装的外皮材料而形成，还可包含附着或插入在上述真空材料用芯材的吸收剂。

用于收纳上述真空绝热材料用芯材并对内部进行减压的外皮材料在粘结层的上部依次形成金属阻隔层及表面保护层，使得上述真空绝热材料具有最佳的气密性和长期耐久性能。并且因外部的温度变化而可能会产生上述外皮材料内部的气体及水分，为防止此现象可使用吸收剂。

作为上述吸收剂可以使用装在袋子里的生石灰(CaO)，具体而言，使用纯度为95％以上的生石灰粉末，袋子由皱纹纸及聚丙烯(PP)含浸无纺布来形成，以确保25％以上的水分吸收性能。并且考虑真空绝热材料的整体厚度，吸收剂的厚度可以为约2mm以内。

以下提出本发明的多个具体实施例。但下述实施例仅仅用于具体例示或说明本发明，本发明并不局限于此。

实施例及比较例

<实施例1>

无需另行包含基体树脂，纺丝出纤维直径为约10μm至约15μm，长度为约2mm至3mm的聚丙烯(PP)长丝纤维，用压花辊来挤压上述纺丝的聚丙烯纤维，来制备包含一个以上的聚丙烯纤维熔敷部(熔敷部的平均直径为538μm，熔敷部的中心和中心之间的距离为1034μm)的芯材，在70℃的温度下，将上述芯材干燥24小时，层叠100张，由此用作每单位面积质量为15g/m2的真空绝热材料用芯材。

之后，在芯材中插入一个吸收剂，该吸收剂是将纯度为95％的生石灰(CaO)20g放在袋中制备而成的。然后，在由上而下形成为聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(PET，polyethyleneterephthalate)12.5μm、尼龙(Nylon)膜25μm、铝箔6μm及线性低密度聚乙烯(LLDPE，Linearlow density polyethylene)膜50μm的结构的真空外皮材料(韩国高分子实验研究所(Koptri)-113643-1,乐金华奥斯)中插入上述真空绝热材料用芯材之后，对上述外皮材料进行减压，在真空状态下密封来制备大小为190×250×10mm(厚度×宽度×长度)的真空绝热材料。

此时，利用Eko公司装备HC-074-200来测定热传导率的结果见下表1。

<实施例2>

层叠80张芯材来用作每单位面积质量为20g/m²的真空绝热材料用芯材，除此以外，通过与上述实施例1同样的方法来制备真空绝热材料。

<实施例2-1>

在70℃的温度下，将芯材干燥一个小时，除此以外，通过与上述实施例2同样的方法来制备真空绝热材料。

<实施例2-2>

在120℃的温度下，将芯材干燥24小时，除此以外，通过与上述实施例2同样的方法来制备真空绝热材料。

<实施例2-3>

在120℃的温度下，将芯材干燥1小时并进行纺丝，除此以外，通过与上述实施例2同样的方法来制备真空绝热材料。

<实施例3>

层叠40张芯材来用作每单位面积质量为40g/m²的真空绝热材料用芯材，除此以外，通过与上述实施例1同样的方法来制备真空绝热材料。

<比较例1>

以12×430×912mm(厚度×宽度×长度)的大小制备芯材之后，用作真空绝热材料用芯材，上述芯材将由平均直径为5μm的玻璃纤维集合体及包含二氧化硅的无机粘结剂形成的厚度为0.5mm的板层叠而构成为复合体，除此以外，通过与实施例1同样的方法制备真空绝热材料。

<比较例2>

利用玻璃棉(Glass wool)通过无机粘合剂的湿法工艺制备10×600×600mm(厚度×宽度×长度)的芯材后，用作真空绝热材料用，除此以外，通过与实施例1同样的方法来制备真空绝热材料。

表1

表2

参照上表1及表2，使用包含有机合成纤维的真空绝热材料用芯材的情况下，所测定的热传导率与将有机纤维集合体及包含二氧化硅的无机粘合剂用作真空绝热材料用芯材的比较例1及将玻璃棉无机粘合剂用作真空绝热材料用芯材的比较例2的热传导率相似。因此，不另行含有基体树脂，只用有机合成纤维形成芯材的情况下，也可以类推确保规定水平以上的热传导率。

具体而言，实施例1至实施例3的情况下，只用包含相同直径及长度的有机合成纤维就能构成真空绝热材料用芯材，但也可以根据密度及气孔率来调节芯材的每单位面积重量。每单位面积重量越增加，真空绝热材料用芯材的自身的密度就越高，气孔率减小，通过只由有机合成纤维形成的真空绝热材料用芯材的热传导现象增大。由实施例1至实施例3可知，每单位面积质量越大热传导率值就越高。

表3

并且，根据芯材的预处理条件构成实施例2至实施例2-3，此时测定的热传导率的结果见表3。对于制备只包含有机合成纤维的真空绝热材料用芯材而言，为了尽量去除初期水分及杂质，需要对芯材进行预处理过程，熔点较低的有机合成纤维的情况下，可以限制预处理温度在熔点以下。

因此，如上述实施例2至实施例2-3所述，即使芯材预处理过程的干燥时间及干燥温度不同的情况下，也呈现规定水平以上的热传导率，只使用有机合成纤维形成的真空绝热材料用芯材的情况下，也能确认优秀的绝热性能。

Claims (12)

1.一种真空绝热材料用芯材，其特征在于，包含：

有机合成纤维；以及

多个有机合成纤维熔敷部；

其中，所述有机合成纤维熔敷部的平均直径为400μm至600μm，所述有机合成纤维熔敷部的中心与中心之间的距离为750μm至1100μm；所述有机合成纤维的直径为10μm至20μm。

2.根据权利要求1所述的真空绝热材料用芯材，其特征在于，除了所述有机合成纤维之外不包含基体树脂。

3.根据权利要求1所述的真空绝热材料用芯材，其特征在于，所述有机合成纤维包含选自由聚苯乙烯、聚酯、聚丙烯、聚乙烯、丁二烯、苯乙烯及它们的组合组成的组中的一种以上的树脂。

4.根据权利要求1所述的真空绝热材料用芯材，其特征在于，所述有机合成纤维熔敷部由所述有机合成纤维熔敷而成。

5.根据权利要求1所述的真空绝热材料用芯材，其特征在于，所述真空绝热材料用芯材包含水平排列的有机合成纤维。

6.根据权利要求5所述的真空绝热材料用芯材，其特征在于，所述水平排列的有机合成纤维包含横向排列或纵向排列。

7.根据权利要求1所述的真空绝热材料用芯材，其特征在于，所述真空绝热材料用芯材的厚度为100μm至200μm。

8.根据权利要求1所述的真空绝热材料用芯材，其特征在于，所述真空绝热材料用芯材为一个或者多个层叠的结构。

9.根据权利要求8所述的真空绝热材料用芯材，其特征在于，层叠的所述真空绝热材料用芯材的每单位面积重量为40g/m²以下。

10.根据权利要求8所述的真空绝热材料用芯材，其特征在于，层叠的所述真空绝热材料用芯材的气孔率为60％至80％。

11.一种真空绝热材料用芯材的制备方法，其特征在于，包括：

准备有机合成纤维的步骤；

将所述有机合成纤维纺丝成纸张形态的步骤；以及

对经纺丝的所述有机合成纤维局部进行加热加压而形成多个有机合成纤维熔敷部的步骤；

其中，所述有机合成纤维熔敷部的平均直径为400μm至600μm，所述有机合成纤维熔敷部的中心与中心之间的距离为750μm至1100μm；所述有机合成纤维的直径为10μm至20μm。

12.一种真空绝热材料，其特征在于，包含权利要求1所述的所述真空绝热材料用芯材。