相變材料封裝工藝及相變蓄熱製品的製作方法
2023-05-24 08:07:01
相變材料封裝工藝及相變蓄熱製品的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種相變材料封裝工藝，還公開了一種實施該工藝製得的相變蓄熱製品，其包括球狀矽膠殼體及採用相變材料製成的球體，該球體設置在球狀矽膠殼體內；本發明的封裝工藝簡易，能對相變溫度在100～200℃之間的相變材料進行封裝，且封裝效果好，成本低，易於實現；本發明提供的製品設計巧妙，充分利用矽膠的耐高溫性能、耐老化性、無毒、不易與酸鹼性物質發生反應等特點，使封裝的相變材料在蓄熱時能長期使用；而且加入導熱粉末，具有良好的導熱性，能使相變材料有效的與外界進行熱交換，提高能量利用率，利於節能環保；而且本發明製品採用球狀結構設計，更容易放入各類蓄熱罐或換熱裝置中，利於廣泛推廣應用。
【專利說明】相變材料封裝工藝及相變蓄熱製品
【技術領域】
[0001] 本發明屬於相變材料封裝【技術領域】，具體涉及一種相變材料封裝工藝及實施該工 藝製得的相變蓄熱製品。
【背景技術】
[0002] 太陽能光熱的中高溫應用是未來太陽能發展的重要方向。但是到達地球表面的太 陽輻射能量密度偏低，且受到地理、季節、晝夜及天氣變化等因素的制約，表現出稀薄性、間 斷性和不穩定性等特點。而相變材料發生相變時可以吸收環境的熱（冷）量，並在需要時 向環境放出熱（冷）量，可以有效的解決了這一問題。另一方面，利用溫度普遍在l〇〇°C以 上的工業用熱存在峰谷電與低谷電的價格差異，通過相變材料在低谷電存儲中高溫熱能並 在峰谷電時釋放熱能，可以節約成本，減輕用電壓力。
[0003] 在相變材料應用時，往往需要封裝，以避免相變材料的體積、形態變化以及與環 境中物質直接接觸。而現有的封裝技術主要集中在低溫領域，普遍採用高密度聚氯乙烯 (HDPE)來封裝，針對100?200°C中高溫領域的封裝技術還缺乏進展。
[0004] 故研究開發一種對相變溫度在100?200°C之間的相變材料提供了一種有效的封 裝技術與工藝為當世之所需。
【發明內容】
[0005] 針對上述的不足，本發明目的之一在於，提供一種能對相變溫度在100?200°C之 間的相變材料進行封裝，且封裝工藝簡易，易於實現，封裝效果好、效率高的相變材料封裝 工藝；
[0006] 本發明目的還在於，提供一種實施上述相變材料封裝工藝製得的相變蓄熱製品。
[0007] 為實現上述目的，本發明所提供的技術方案是：
[0008] -種相變材料封裝工藝，其包括以下步驟：
[0009] (1)製作上矽膠半球和與該上矽膠半球相適配的下矽膠半球；
[0010] (2)預備相變材料，通過熱壓成型機將該相變材料壓成一球體，或用薄膜將相變材 料包裹形成一球體；
[0011] (3)將球體放置在下矽膠半球內，然後將上矽膠半球蓋合在該下矽膠半球上；
[0012] (4)通過熱板機對上矽膠半球和下矽膠半球的連接處進行焊接接合，形成一個完 全密封的球狀相變蓄熱製品。
[0013] 作為本發明的一種改進，所述步驟（1)具體包括以下步驟：
[0014] (1. 1)預備導熱粉末、液態矽橡膠A組份和液態矽橡膠B組份；
[0015] (1. 2)液態矽橡膠A組份和液態矽橡膠B組份按1 : 1的比例進行混合，製得混合 物；
[0016] (1. 3)根據所需的導熱率，往混合物內加入相應配比量的導熱粉末；
[0017] (1. 4)將加有導熱粉末的混合物轉移至注射成型機的模具中；
[0018] (1. 5)啟動注射成型機，硫化成型出上矽膠半球和下矽膠半球。
[0019] 作為本發明的一種改進，所述步驟（1)具體包括以下步驟：
[0020] (1. 1)預備導熱粉末和高溫硫化矽橡膠；
[0021] (1. 2)根據所需的導熱率，往高溫硫化矽橡膠內加入相應配比量的導熱粉末；
[0022] (1. 3)將加有導熱粉末的高溫硫化矽橡膠轉移至模壓硫化機；
[0023] (1.4)啟動模壓硫化機，模壓硫化成型出上矽膠半球和下矽膠半球。
[0024] 作為本發明的一種改進，所述相變材料為粉狀或顆粒狀的相變材料。
[0025] 作為本發明的一種改進，所述薄膜為厚度為0. 05?0. 3毫米的PE薄膜。
[0026] -種實施上述相變材料封裝工藝製得的相變蓄熱製品，其包括內部具有完全密封 空間的球狀矽膠殼體及採用相變材料製成的球體，該球體設置在所述球狀矽膠殼體內；所 述球狀娃膠殼體包括上娃膠半球和與該上娃膠半球相適配的下娃膠半球。
[0027] 作為本發明的一種改進，所述球狀娃膠殼體的材料由導熱粉末與混合物混合而 成，其中混合物由液態矽橡膠A組份和液態矽橡膠B組份按1 : 1的比例進行混合而成。
[0028] 作為本發明的一種改進，所述球狀矽膠殼體的材料由導熱粉末與高溫硫化矽橡膠 混合而成。
[0029] 作為本發明的一種改進，所述相變材料為粉狀或顆粒狀的相變材料，該相變材 料通過熱壓成型機壓成所述的球體，或用薄膜包裹形成所述的球體；所述薄膜為厚度為 0. 05?0. 3毫米的PE薄膜。
[0030] 作為本發明的一種改進，所述球狀矽膠殼體的直徑為200?700毫米，厚度為1? 5毫米。
[0031] 本發明的有益效果為：本發明的封裝工藝簡易，能對相變溫度在100?200°C之間 的相變材料進行封裝，且封裝效果好，成本低，易於實現，能快速製作出球狀相變蓄熱製品； 本發明提供的製品設計巧妙，充分利用矽膠的耐高溫性能、耐老化性、無毒、不易與酸鹼性 物質發生反應等特點，使封裝的相變材料在蓄熱時能長期使用；而且加入導熱粉末，具有良 好的導熱性，能使相變材料有效的與外界進行熱交換，加快吸熱、放熱的速度，降低過冷度， 提高能量利用率，節能效果明顯，利於節能環保，給人們生活帶來便利；而且本發明製品採 用球狀結構設計，更容易放入各類蓄熱罐或換熱裝置中，利於廣泛推廣應用。
[0032] 下面結合附圖和實施例，對本發明作進一步說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033] 圖1是本發明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0034] 實施例：參見圖1，本實施例提供的一種相變材料封裝工藝，其包括以下步驟：
[0035] (1)製作上矽膠半球11和與該上矽膠半球11相適配的下矽膠半球12 ;
[0036] (2)預備相變材料，所述相變材料為粉狀或顆粒狀的相變材料。本實施例中，通過 熱壓成型機將該相變材料壓成一球體2,其它實施例中，可以用薄膜將相變材料包裹形成一 球體2 ;所述薄膜優選為厚度為0. 05?0. 3毫米的PE薄膜。
[0037] (3)將球體2放置在下矽膠半球12內，然後將上矽膠半球11蓋合在該下矽膠半球 12上；
[0038] (4)通過熱板機對上矽膠半球11和下矽膠半球12的連接處進行焊接接合，形成一 個完全密封的球狀相變蓄熱製品。
[0039] 本實施例中，所述步驟（1)具體包括以下步驟：
[0040] (1. 1)預備導熱粉末、液態矽橡膠A組份和液態矽橡膠B組份；
[0041] (1. 2)液態矽橡膠A組份和液態矽橡膠B組份按1 : 1的比例進行混合，製得混合 物；
[0042] (1. 3)根據所需的導熱率，往混合物內加入相應配比量的導熱粉末；
[0043] (1. 4)將加有導熱粉末的混合物轉移至注射成型機的模具中；
[0044] (1. 5)啟動注射成型機，硫化成型出上矽膠半球11和下矽膠半球12。硫化溫度優 選在170攝氏度到200攝氏度之間；硫化時間優選在5-15秒。
[0045] 其它實施例中，所述上矽膠半球11和下矽膠半球12的材料可以由導熱粉末與高 溫硫化矽橡膠混合而成。相應的，所述步驟（1)具體包括以下步驟：
[0046] (1. 1)預備導熱粉末和高溫硫化矽橡膠；
[0047] (1. 2)根據所需的導熱率，往高溫硫化矽橡膠內加入相應配比量的導熱粉末；
[0048] (1. 3)將加有導熱粉末的高溫硫化矽橡膠轉移至模壓硫化機；
[0049] (1. 4)啟動模壓硫化機，模壓硫化成型出上矽膠半球11和下矽膠半球12 ;硫化的 溫度優選在160攝氏度到250攝氏度之間；硫化時間優選在10-25秒。
[0050] -種實施上述相變材料封裝工藝製得的相變蓄熱製品，其包括內部具有完全密封 空間的球狀矽膠殼體1及採用相變材料製成的球體2,該球體2設置在所述球狀矽膠殼體 1內；所述球狀娃膠殼體1包括上娃膠半球11和與該上娃膠半球11相適配的下娃膠半球 12。所述相變材料為粉狀或顆粒狀的相變材料，該相變材料通過熱壓成型機壓成所述的球 體2,其它實施例中，可以用薄膜包裹形成所述的球體2 ;所述薄膜為厚度為0. 05?0. 3毫 米的PE薄膜。所述球狀矽膠殼體1的材料由導熱粉末與混合物混合而成，其中混合物由液 態矽橡膠A組份和液態矽橡膠B組份按1:1的比例進行混合而成。所述球狀矽膠殼體1 的直徑為200?700毫米，厚度為1?5毫米。其它實施例中，所述球狀矽膠殼體1的材料 可以由導熱粉末與高溫硫化矽橡膠混合而成。球體2的外形尺寸略小於球狀矽膠殼體1的 內部空間，以使球體2放置在球狀矽膠殼體1內時，該球狀矽膠殼體1內存在有一定量的空 氣3。
[0051] 所述導熱粉末優選以下幾類：
[0052] (1)金屬粉末：銅粉、鋁粉、鐵粉、銀粉；
[0053] (2)金屬氧化物：氧化銅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、氧化鈹；
[0054] (3)金屬氮化物：氮化硼、氮化鋁；
[0055] (4)無機非金屬：碳化娃、石墨。
[0056] 本發明的封裝工藝簡易，能對相變溫度在100?200°C之間的相變材料進行封裝， 且封裝效果好，成本低，易於實現，能快速製作出球狀相變蓄熱製品；本發明提供的製品設 計巧妙，充分利用矽膠的耐高溫性能、耐老化性、無毒、不易與酸鹼性物質發生反應等特點， 使封裝的相變材料在蓄熱時能長期使用；而且加入導熱粉末，具有良好的導熱性，能使相變 材料有效的與外界進行熱交換，加快吸熱、放熱的速度，降低過冷度，提高能量利用率，節能 效果明顯，降低使用成本，利於節能環保，給人們生活帶來便利；而且本發明製品採用球狀 結構設計，更容易放入各類蓄熱罐或換熱裝置中，利於廣泛推廣應用。
[0057] 根據上述說明書的揭示和教導，本發明所屬領域的技術人員還可以對上述實施方 式進行變更和修改。因此，本發明並不局限於上面揭示和描述的【具體實施方式】，對本發明 的一些修改和變更也應當落入本發明的權利要求的保護範圍內。此外，儘管本說明書中使 用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，並不對本發明構成任何限制。如本發 明上述實施例所述，採用與其相同或相似工藝及組分而得到的其它相變材料封裝工藝及制 品，均在本發明保護範圍內。
【權利要求】
1. 一種相變材料封裝工藝，其特徵在於，其包括以下步驟： (1) 製作上矽膠半球和與該上矽膠半球相適配的下矽膠半球； (2) 預備相變材料，通過熱壓成型機將該相變材料壓成一球體，或用薄膜將相變材料包 裹形成一球體； (3) 將球體放置在下矽膠半球內，然後將上矽膠半球蓋合在該下矽膠半球上； (4) 通過熱板機對上矽膠半球和下矽膠半球的連接處進行焊接接合，形成一個完全密 封的球狀相變蓄熱製品。
2. 根據權利要求1所述的相變材料封裝工藝，其特徵在於，所述步驟（1)具體包括以下 步驟： (1. 1)預備導熱粉末、液態矽橡膠A組份和液態矽橡膠B組份； (1. 2)液態矽橡膠A組份和液態矽橡膠B組份按1 : 1的比例進行混合，製得混合物； (1. 3)根據所需的導熱率，往混合物內加入相應配比量的導熱粉末； (1.4)將加有導熱粉末的混合物轉移至注射成型機的模具中； (1. 5)啟動注射成型機，硫化成型出上矽膠半球和下矽膠半球。
3. 根據權利要求1所述的相變材料封裝工藝，其特徵在於，所述步驟（1)具體包括以下 步驟： (1. 1)預備導熱粉末和高溫硫化矽橡膠； (1. 2)根據所需的導熱率，往高溫硫化矽橡膠內加入相應配比量的導熱粉末； (1. 3)將加有導熱粉末的高溫硫化矽橡膠轉移至模壓硫化機； (1. 4)啟動模壓硫化機，模壓硫化成型出上矽膠半球和下矽膠半球。
4. 根據權利要求1所述的相變材料封裝工藝，其特徵在於，所述相變材料為粉狀或顆 粒狀的相變材料。
5. 根據權利要求1所述的相變材料封裝工藝，其特徵在於，所述薄膜為厚度為0. 05? 〇. 3毫米的PE薄膜。
6. -種實施權利要求1-5之一所述相變材料封裝工藝製得的相變蓄熱製品，其特徵在 於，其包括內部具有完全密封空間的球狀矽膠殼體及採用相變材料製成的球體，該球體設 置在所述球狀娃膠殼體內；所述球狀娃膠殼體包括上娃膠半球和與該上娃膠半球相適配的 下矽膠半球。
7. 根據權利要求6所述的相變蓄熱製品，其特徵在於，所述球狀矽膠殼體的材料由導 熱粉末與混合物混合而成，其中混合物由液態矽橡膠A組份和液態矽橡膠B組份按1 : 1 的比例進行混合而成。
8. 根據權利要求6所述的相變蓄熱製品，其特徵在於，所述球狀矽膠殼體的材料由導 熱粉末與高溫硫化矽橡膠混合而成。
9. 根據權利要求6所述的相變蓄熱製品，其特徵在於，所述相變材料為粉狀或顆粒狀 的相變材料，該相變材料通過熱壓成型機壓成所述的球體，或用薄膜包裹形成所述的球體； 所述薄膜為厚度為〇. 05?0. 3毫米的PE薄膜。
10. 根據權利要求6所述的相變蓄熱製品，其特徵在於，所述球狀矽膠殼體的直徑為 200?700毫米，厚度為1?5毫米。
【文檔編號】C09K5/02GK104059611SQ201310086937
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年3月19日 優先權日:2013年3月19日
【發明者】張曹 申請人:張曹