帶有包圍的熱壁壘的包裝件的製作方法
2023-10-08 21:49:29 1
帶有包圍的熱壁壘的包裝件的製作方法
【專利摘要】一種例如用於輸送容器或包裝容器的絕緣部件(1)，用來限定待熱絕緣的空間，包括尤其板狀的承載部件(2)，該承載部件由具有小導熱率的材料比如聚合物構成，承載部件(2)設有金屬的塗層(3)，該塗層具有低的輻射率，以便減小熱輻射，但敷設層厚小於80nm優選小於50nm，以便金屬塗層的熱傳導僅僅不明顯地減小由此優化的絕熱值。納米級的金屬塗層不僅減小了熱輻射，而且能在熱傳導減小的情況下實現優化的氣密性。
【專利說明】帶有包圍的熱壁壘的包裝件
[0001]本發明涉及一種例如用於輸送容器或包裝容器的絕緣部件，用來限定待熱絕緣的空間，包括由具有小導熱率的材料比如聚合物構成的承載部件。本發明還涉及一種特別是用於包裝目的的容器，其壁均由至少一個絕緣部件構成。本發明還涉及一種用於製造絕緣部件的方法。
[0002]已知可以採用所謂的杜瓦原理來得到良好的熱絕緣，該原理的主要內容是，在熱反射的壁之間包夾一個高度真空的空間。該原理主要應用於柱形的絕緣容器。採用杜瓦原理的包裝容器、保存容器或輸送容器減少三種可能的熱傳遞過程，即熱傳導、熱輻射和對流。熱傳導例如通過選用導熱率小的材料來予以影響，但器皿形狀也有重要作用。通過輻射發生的熱傳遞以容器壁的鏡面化方式得到減小。真空減小了通過對流發生的熱傳遞。
[0003]固體、液體或氣體的導熱率亦即導熱係數(λ)是其藉助熱傳導以熱量形式輸送熱能的能力。以「瓦特/開爾文.米」為單位的(單位)導熱率是與溫度相關的材料常數。若在本發明的範圍內談及小的導熱率，則其在未做其它說明的情況下係指材料的導熱率小於 IOOmWnT1K'
[0004]相比於柱形的絕緣容器，杜瓦原理在嵌板式絕緣部件上實現起來就不那麼容易，因為帶有扁平的壁的絕緣部件要求壁厚很厚，以便能夠經受住外部大氣壓力。因此，針對嵌板式絕緣部件，人們通常放棄在部件的內壁與外壁之間的空腔中產生真空。就特別是嵌板式絕緣部件的絕緣材料而言，導熱率、氣密性尤其還有熱輻射的反射對於絕緣特性來說意義重大。由聚合物構成的絕緣部件普遍地以導熱率小見長。另一方面，其氣密性及其對熱輻射的反射能力不夠用。然而，金屬可以徹底地氣密和反射熱輻射，但由於其相對大的導熱率而至今未被考慮作為用於阻抑熱量的絕緣材料。
[0005]因此，本發明的目的在於，提出一種絕緣部件，其包括尤其板狀的承載部件，該承載部件由具有小導熱率的材料比如聚合物構成，其能夠顯著地提高對熱輻射的反射和氣密性，而不會由此減小整體導熱率。
[0006]根據本發明的第一方面，為了實現所述目的，基於開篇所述類型的絕緣部件，主要規定如下:承載部件設有金屬塗層，該塗層具有用於降低熱輻射的小於0.2優選為
0.02-0.09的輻射率和用於減小金屬塗層的熱傳導的小於80nm優選小於50nm的層厚。採用本發明將實現把例如承載材料的聚合物的小導熱率的優點與氣密的納米級的金屬層結合起來，從而絕緣材料顯著地反射熱輻射，優選同時氣密地封閉，但所提出的金屬層的熱傳導減小至最低程度。對於絕緣部件來說，金屬塗層由於其導熱率高而出現問題，從而產生承載部件的小導熱率的優點由於金屬塗層的導熱率高而至少部分喪失的危險。在本發明的範圍內將實現顯著地減小熱輻射的輻射率(優選小於0.1)，優化氣密性，同時還能由於非常小的小於80nm特別是小於50nm的層厚而減小通過金屬塗層發生的熱傳導。此外，特別是在聚合物承載體與金屬塗層之間的過渡區中的形態致使難以在金屬塗層與承載部件之間發生熱傳遞。
[0007]—種優選的改進規定，塗層由銀構成。銀雖然具有非常高的導熱率(4291!!!-?-1),以至於儘可能小的優選低於50nm的層厚尤為重要，但其特點是，耐氧化性高，氣密性大，抗菌特性好。由於這種抗菌特性，帶有銀塗層的絕緣部件特別是適用於醫療領域的絕緣容器，其中，銀塗層在任何情況下都設置在絕緣部件的面向容器內部空間的側面上。附加地，也可以把金屬塗層特別是銀塗層設置在容器的外側面上。
[0008]特別優選的是，採用濺射沉積法來敷設塗層。特別是對於銀來說，在此將觀察到高的濺射成果。濺射在本發明的範圍內特別有利，因為其能在層很薄時就已經實現高的層品質，且允許在聚合物上形成邊界層。濺射(陰極濺射)是一個物理過程，其中，用富含能量的離子(當前為惰性氣體離子)撞擊固體(目標物)，使得原子從中脫離，並過渡為氣態。在濺射沉積時，在目標物附近裝上襯底，從而撞擊出來的原子可以冷凝在該襯底上並形成一層。濺射沉積因而是屬於PVD方法組的基於高度真空的塗層技術，其對本領域技術人員來說是已知的，因此這裡無需予以詳述。
[0009]本發明的絕緣部件有利地被構造成嵌板，其中，多個嵌板可以組裝成一個絕緣容器，如果這些絕緣部件比如按照一種優選的改進是自承載的。但嵌板也可以用於對現有容器進行內護覆或外護覆。嵌板優選在其邊緣處具有連接部件，從而能以簡單的方式把相鄰的嵌板相互連接起來。在此，所述連接部件例如可以是形狀配合的連接部件，比如用於產生槽-榫連接的造型件。
[0010]為了進一步改善絕緣特性，可以優選地規定，承載部件本身具有至少一個封閉的空腔。承載部件本身優選具有多個特別是基本上蜂窩狀的封閉的空腔。特別地用隔壁把多個小空腔相互隔開。限定至少一個空腔或多個空腔的壁特別優選設有金屬塗層。在此，特別是給空腔的整個表面都塗層。
[0011 ] 至少一個空腔或多個空腔可以充有氣體比如空氣。至少一個空腔在此可以部分地或者完全地被抽真空。這進一步減小了導熱率。但氣體填充物優選也可以由氮氣或隋性氣體特別是氬、氙或氪構成。對於當今的絕熱材料而言，氣體傳導-相比於固體傳導-起到決定性的作用，因為。空氣的作用(λ = 0.(^ewnr1IT1)例如比聚苯乙烯的作用(λ =
0.(MOWnr1Ir1)僅約低三分之一。對此僅能通過減小氣體傳導來進行實質性改善。目前為止，可以主要要麼通過具有明顯小於空氣的導熱率的惰性氣體，要麼通過真空，來實現所述減小氣體傳導。
[0012]但在建築領域很少使用含惰性氣體的絕熱材料，因為其製造牽涉到高昂成本，因而這種絕熱材料沒有足夠大的經濟效益。另一方面，真空絕緣物的壽命很短，因為其效力因流入的空氣視支撐結構而定在介於0.1-1Ombar之間的壓力下就已經明顯減小。
[0013]如果現在按照本發明的一種優選的改進那樣，空腔中的氣體處於低於大氣壓力特別是低於100-700mbar的壓力下，則可以通過減小氣體壓力把惰性氣體填充的成本減小至很小的部分，從而充有惰性氣體的絕緣材料在建築領域或者為了其它目的是完全支付得起的。而在會另任何真空絕緣喪失其效力的壓力範圍內，利用低壓使得隋性氣體絕緣物的效力得以保持，從而雖然有空氣流入，但所述隋性氣體絕緣物的壽命顯著延長。
[0014]改善絕熱的優選方式也可以為，給至少一個空腔裝有潛熱蓄熱器。潛熱蓄熱器是一種能潛藏熱能、損失小、能以多個重複周期長期地蓄存熱能的裝置。為此採用所謂的相變材料(PCM，「相變材料」)，其潛藏的熔化能量、溶解熱量或吸收熱量明顯大於它基於其正常的比熱容(無相變效果)所能蓄存的熱量。潛熱蓄熱器利用蓄存介質的可逆的熱動力學的狀態變化比如固-液相變的焓來工作。在此，利用固-液相變是最常用的原理。[0015]根據一種特別有利的設計，承載部件具有多個特別是蜂窩狀的空腔，其中，根據W02011/032299A1的蜂窩結構部件尤為有利。
[0016]根據本發明的一種優選的改進，承載部件可以特別輕易地且成本低廉地製得，如果它包括至少一個聚合物膜，該聚合物膜承載著金屬的優選氣密的塗層。相關內容例如參見根據W02011/032299A1的蜂窩結構部件。儘管使用了聚合物膜，但為了實現使得承載部件帶有足夠的穩固性和強度，在此優選地規定，聚合物膜被結構化而形成至少一個空腔，其中，優選通過對膜的深衝來產生結構化。塗層優選敷設在聚合物膜的兩側。
[0017]根據本發明的第二方面，規定一種用於製造絕緣部件的方法，包括設置承載部件，該承載部件由具有小導熱率的材料比如聚合物構成，該承載部件帶有金屬的特別是由銀構成的優選氣密的塗層，該塗層的敷設層厚小於80nm特別是小於50nm。如已提到的那樣，塗層優選通過濺射沉積來敷設。
[0018]作為承載部件，優選使用至少一個經過塗層的聚合物膜。在這種情況下，確切地說，特別是當承載部件被構造成根據W02011/032299A1的蜂窩結構部件時，該方法的優選實施方式可以為，聚合物膜在未結構化狀態下設置有塗層，然後通過深衝對經過塗層的膜進行結構化，把聚合物膜加工成承載部件，通過深衝得到的結構化物在承載部件內部至少部分地限定至少一個空腔。塗層特別是濺射因而在深衝之前進行，將會驚奇的觀察到，聚合物膜在深衝之後也保持其良好的反射特性。
[0019]若承載部件的結構使用了經塗層的優選結構化的多層聚合物膜，比如根據W02011/032299A1的蜂窩結構就是這種情況，則承載部件的在無塗層時為ASmWnTt1的絕緣值在帶有本發明的銀塗層的情況下減小至約SOmWnT1K'
[0020]優選規定，塗層分至少兩個塗層階段進行。由此實現多重塗層。
[0021]適用於承載部件或聚合物膜的塑料特別是聚烯烴比如聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)、聚醯胺比如尼龍-6或尼龍-6.6、聚安酯(W)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)或聚酯比如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
[0022]原則上，本發明的絕緣部件既適合於使得冷的內部氣氛與熱的外圍絕緣，又適合於使得熱的內部氣氛與冷的外圍絕緣。
[0023]本發明將藉助附圖中示意性地示出的實施例予以詳述。在這些附圖中:
[0024]圖1示出本發明的絕緣部件的第一實施方式；
[0025]圖2示出本發明的絕緣部件的第二實施方式，其作為蜂窩結構部件包括多個層；
[0026]圖3示出圖2的組裝的蜂窩結構部件；
[0027]圖4a為圖3的蜂窩結構部件的六邊形的蜂窩室的俯視圖；
[0028]圖4b為圖4a的蜂窩室的沿著線B剖切的剖視圖；
[0029]圖4c為圖4a的蜂窩室的沿著線C剖切的剖視圖；
[0030]圖5a為帶有六邊形蜂窩室的蜂窩結構部件的一層的俯視圖；
[0031]圖5b為圖5a的蜂窩室層的沿著線A-A剖切的剖視圖；
[0032]圖6為蜂窩結構部件的俯視圖，其包括兩個組裝的層，用於形成封閉的蜂窩室；
[0033]圖7示出由多個蜂窩結構部件構成的絕緣部件的另一實施例；
[0034]圖8和圖9示出組裝成絕緣容器的絕緣部件；和
[0035]圖10示出包括本發明的絕緣部件的絕緣容器的一個實施例。[0036]在圖1中，絕緣部件用I表示，它具有承載部件2，該承載部件由聚合物例如聚烯烴比如聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)、聚醯胺比如尼龍-6或尼龍-6.6、聚安酯(W)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)或聚酯比如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)構成。承載部件可以是厚度為0.05-0.5mm的聚合物膜。但承載部件也可以是厚度大於3mm的自承載的構件。此外，承載部件可以具有封閉的腔。承載部件在至少一側具有優選銀質塗層3。該銀質塗層的厚度小於80nm,特別是小於50nm,優選小於30nm。
[0037]據圖2所示的第二實施例，絕緣部件被構造成蜂窩結構部件，其具體地包括兩個層4和5。第一層4是帶有內凹6的層，內凹的形式為單側開口的蜂窩室，其在層平面8中的邊緣形狀7也是六邊形的，就像內凹6的端部即其基底面9 一樣。內凹6的壁面10基本上為四邊形，優選為梯形，且相對於層面8基本上垂直，優選略微傾斜。第二層5是帶有內凹11的層，內凹的形式為單側開口的蜂窩室，其在層平面13中的邊緣形狀12也是六邊形的，就像內凹11的端部即其基底面14 一樣。內凹11的壁面15基本上為四邊形，優選為梯形，且相對於層面13基本上垂直，優選略微傾斜。兩個側面還在前側包括平的面16和17，以及在背側包括平的面18和19。例如對內凹進行深衝的側面稱為背側面，而例如在深衝時不變地保持扁平的側面稱為前側面。
[0038]圖2也具體地還示出包括四個層的第二實施例。除了已述的兩個層外，該實施例還包括兩個扁平的層20和21。本發明的金屬塗層在此可以敷設在一個或兩個層20和21的外側面上，或者也敷設在兩個層20和21上。附加地或替代地，層4和5也可以設有反射性的金屬塗層。
[0039]圖3示出圖2的第二實施例的組裝的蜂窩結構部件，其中，兩個結構化的層4和5的內凹6和11相互嵌接，從而形成封閉的蜂窩室，這些蜂窩室在附圖中由於所選擇的視圖形式而看不到，因而未標出附圖標記，但可由隨後的附圖看到。單側開口的蜂窩室6和11的基底面9和14在此接觸彼此相對的結構化的層的背側平面的面18和19。而兩個扁平的層20和21接觸相應的結構化的層的前側平面的面16和17，並封閉單側開口的蜂窩室6和11。由此，除了在蜂窩結構部件邊緣的蜂窩室外，該實施例中所有的蜂窩室都封閉。
[0040]圖4示出圖3的實施例的細節。在俯視圖4a中以及在沿著圖4a的線B及線C剖切的兩個剖視圖4b及4c中示出一個獨立的六邊形的蜂窩室。單側開口的蜂窩室包括在其端部11處的六邊形的基底面14以及相對於該基底面基本上垂直的優選略微傾斜的壁面15，這些壁面基本上為四邊形，優選為梯形。
[0041]圖5示出圖3的實施例的一部分。在俯視圖5a中以及在沿著圖5a的線A-A剖切的剖視圖5b中示出帶有六邊形蜂窩室的蜂窩結構部件的結構化層。結構化層的單側開口的蜂窩室包括在其端部11處的六邊形的基底面14以及相對於該基底面基本上垂直的優選略微傾斜的壁面15。結構化層還包括前側的平面的面17以及背側的平面的面19。例如對內凹進行深衝的側面稱為背側面，而例如在深衝時不變地保持扁平的側面稱為前側面。在圖5a中還用虛線示出當兩個互補的結構化層組裝時產生作為二次結構的帶有六邊形基底面的封閉的蜂窩室22之處。
[0042]圖6所示為圖3的蜂窩結構部件的示意性的俯視圖，其包括兩個組裝的層(4和5，類似於前述附圖)，帶有基底面9和壁面10的蜂窩室6以及帶有基底面14和壁面15的蜂窩室11有助於形成帶有基底面23的封閉的蜂窩室22，所述蜂窩室的壁面各有一半形成蜂窩室6的壁面10和蜂窩面11的壁面15。假定無論蜂窩室6還是蜂窩室11都是單側開口的蜂窩室，就會得到一種蜂窩結構部件，在該蜂窩結構部件中有三分之一的蜂窩室22都是封閉的，但蜂窩結構部件的邊緣區域除外。根據一種改進的實施例，由此可以通過相應的頂層得到一種蜂窩結構部件，在該蜂窩結構部件中所有的蜂窩室(6、11和22)都是封閉的，但邊緣區域除外。
[0043]圖7示出了蜂窩結構部件的一種改型的實施例，據此，在兩個扁平的層20和21之間，除了圖2中設置的結構化層4和5之外，還設置有兩個其它結構化層24和25，它們如同結構化層4和5 —樣也具有形式為單側開口的蜂窩室26和27的內凹。蜂窩室26和27彼此間的相對布置方式與層4和5的蜂窩室6和11相同。
[0044]圖8和9示出組裝成絕緣容器29的絕緣部件28。這是根據前述任一個實施例的絕緣部件，例如根據圖1、圖2-6或圖7的絕緣部件。在根據圖8的分解圖中可看到，方形容器的每個容器壁都由絕緣部件28構成。但本發明的絕緣容器可以具有任何形狀，例如也可以為球形、金字塔形等。
[0045]圖10為絕緣容器31的橫剖視圖，其完全包圍冷卻腔33的內部部件30裝有潛熱蓄熱器。裝有潛熱蓄熱器的這些部件30可以是獨立的模塊，或者是絕緣部件的或絕緣容器的部分。部件30例如可以是根據圖2-7的絕緣部件，其蜂窩室裝有潛熱蓄熱器。絕緣容器31包括例如由壁部件構成的外殼32，在壁部件的內側面上分別安置有絕緣部件30。
[0046]就前述所有實施例而言，蜂窩室可以具有充氣。例如考慮導熱率小於的氣體比如特別是惰性氣體例如氙、氪或氬作為氣體。在此，在蜂窩室中優選產生低於大氣壓的壓力。所述室中的氣壓優選為100-700mbar。
【權利要求】
1.一種例如用於輸送容器或包裝容器的帶有優化的絕熱值的絕緣部件，用來限定待熱絕緣的空間，包括尤其板狀的承載部件，該承載部件由具有小導熱率的材料比如聚合物構成，其特徵在於，承載部件(2)設有金屬的塗層(3)，該塗層具有小於0.2優選為0.02-0.09的福射率和小於80nm優選小於50nm的層厚。
2.如權利要求1所述的絕緣部件，其特徵在於，塗層(3)由銀構成。
3.如權利要求1或2所述的絕緣部件，其特徵在於，塗層(3)通過濺射沉積來敷設。
4.如權利要求1、2或3所述的絕緣部件，其特徵在於，塗層(3)是氣密的。
5.如權利要求1-4中任一項所述的絕緣部件，其特徵在於，絕緣部件(1)被構造成嵌板。
6.如權利要求1-5中任一項所述的絕緣部件，其特徵在於，承載部件(2)本身具有至少一個封閉的空腔(22)。
7.如權利要求6所述的絕緣部件，其特徵在於，承載部件(2)本身具有多個特別是基本上蜂窩狀的封閉的空腔(22)。
8.如權利要求6或7所述的絕緣部件，其特徵在於，限定至少一個空腔(22)的壁設有金屬的塗層。
9.如權利要求6、7或8所述的絕緣部件，其特徵在於，至少一個空腔(22)完全地或者部分地被抽真空。
10.如權利要求6-9中任一項所述的絕緣部件，其特徵在於，至少一個空腔充有氣體，所述氣體具有小的導熱率(小於特別是小於ZOmWn^r1)。
11.如權利要求10所述的絕緣部件，其特徵在於，所述氣體處於低於大氣壓力特別是低於100-700mbar的壓力下。
12.如權利要求10或11所述的絕緣部件,其特徵在於,所述氣體是氣、氪或気。
13.如權利要求6、7或8所述的絕緣部件，其特徵在於，至少一個空腔(22)裝有潛熱蓄熱器。
14.如權利要求1-13中任一項所述的絕緣部件，其特徵在於，承載部件(2)包括至少一個聚合物膜，所述聚合物膜承載著金屬的優選氣密的塗層(3)。
15.如權利要求14所述的絕緣部件，其特徵在於，聚合物膜被結構化而形成至少一個空腔，其中，優選通過對膜的深衝來產生結構化。
16.如權利要求1-15中任一項所述的絕緣部件，其特徵在於，它是自承載的。
17.一種特別是用於包裝目的的容器，其壁均由至少一個根據權利要求1-16中任一項的絕緣部件(I)構成。
18.一種用於製造根據權利要求1-16中任一項的絕緣部件的方法，包括設置承載部件，該承載部件由具有小導熱率的材料比如聚合物構成，該承載部件帶有金屬的特別是由銀構成的優選氣密的塗層，該塗層的敷設層厚小於80nm特別是小於50nm。
19.如權利要求18所述的方法，其特徵在於，通過濺射沉積來敷設塗層。
20.如權利要求18或19所述的方法，其特徵在於，使用至少一個經過塗層的聚合物膜作為承載部件。
21.如權利要求20所述的方法，其特徵在於，給聚合物膜在未結構化狀態下設置有塗層，然後通過深衝對經過塗層的膜進行結構化，把聚合物膜加工成承載部件，通過深衝得到的結構化物在承載部件內部至少部分地限定至少一個空腔。
22.如權利要求18-21中任一項所述的方法，其特徵在於，分至少兩個塗層階段進行塗 層。
【文檔編號】B65D81/38GK103917459SQ201280019642
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年4月23日 優先權日:2011年4月21日
【發明者】尼科·羅斯, 理察·埃特爾 申請人:尼科·羅斯, 理察·埃特爾