表面無皺褶的真空隔熱板的製作方法
2023-05-17 16:23:36 2
專利名稱：表面無皺褶的真空隔熱板的製作方法
本申請是1997年12月18日申請並已被授權的美國專利申請序號08/993，536的部分繼續中請，該專利通過引用併入本文。
本發明涉及改進的抽真空隔熱板，也稱之為真空隔熱板(VIP)，其具有的含凹槽的板芯使成型板具有機械和美學角度所希望的無皺褶表面。
為了顯著改進隔熱系統的性能，工業上目前使用抽真空或真空板技術。除去板中大量的空氣或氣體為優異的隔熱性能提供了可能性。
有用的真空板是那些使用含多孔或開孔剛性材料基質如剛性開孔鏈烯基芳烴聚合物泡沫材料板芯的真空板。泡沫材料和其它剛性材料基質的開孔或多孔結構允許材料和板中的氣體迅速及基本上完全除去。剛性材料基質使板芯具有足夠的機械強度和隔熱性能。
使用各種多孔或開孔剛性材料基質，包括開孔鏈烯基芳烴聚合物泡沫材料的板芯的問題是它們在抽真空和/或暴露在高溫下時出現收縮的趨勢，收縮可能導致板內貯槽或保持密封的外殼的表面起皺。
希望有一種真空隔熱板，它有多孔或開孔剛性材料基質，包括開孔鏈烯基芳烴聚合物泡沫材料的板芯，其表面為美學所希望的相當平滑、均勻並基本上沒有皺褶或隆起的平面。機械上而言，若在製造其它製品時使用這些板，希望生產具有基本上平直表面的隔熱板，以便這些隔熱板可以平接或鄰接平坦、光滑表面如電冰箱的內壁。與以先有工藝生產的隔熱板相比，也希望能減少抽真空的時間。
本發明提供了一種真空隔熱板，其包括A)抽真空至約10乇或更低壓力的可變形貯槽，其密封圍繞B)一種或多種多孔或開孔剛性材料基質的板芯，它有一個或多個凹槽，凹槽沿剛性材料基質表面在至少一個方向上延伸，其中貯槽基本上順應板芯和其中凹槽的形狀，成型板的表面基本上無皺褶。
在本發明的另一個實施方案中，提供了一種真空隔熱板，其包括A)抽真空至約10乇或更低壓力的可變形貯槽，其密封圍繞B)一種或多種多孔或開孔剛性材料基質的板芯，其任選地有一個或多個凹槽，凹槽沿剛性材料基質的表面在至少一個方向上延伸，和C)含一個或多個凹槽的一層或多層剛性板，剛性板與板芯的主面鄰接，其中貯槽基本上順應板芯和板或多層板及其中凹槽的形狀，成型板的表面基本上無皺褶。
在本發明的一個優選實施方案中，提供了一種真空隔熱板，其包括開孔鏈烯基芳烴聚合物泡沫材料板芯和可變形的貯槽。泡沫材料包含鏈烯基芳烴單體單元佔鏈烯基芳烴聚合物材料總重量50wt％以上的鏈烯基芳烴聚合物材料，泡沫材料的開孔含量為約70％或更多，貯槽可容納泡沫材料並能密封，泡沫材料放置在貯槽內，貯槽密封，泡沫材料的開孔和貯槽的內部抽真空至約10乇或更低的絕對壓力，泡沫材料有沿泡沫材料表面在兩個方向上延伸的凹槽，貯槽基本上順應泡沫材料和其中凹槽的形狀。
在本發明的另一個實施方案中，提供了一種真空隔熱板，其包括a)開孔鏈烯基芳烴聚合物泡沫材料板芯，b)一層或多層剛性板，和c)可變形的貯槽，泡沫材料包含鏈烯基芳烴單體單元佔鏈烯基芳烴聚合物材料總重量50wt％以上的鏈烯基芳烴聚合物材料，泡沫材料的開孔含量為約70％或更多，剛性板與泡沫材料的主面鄰接，貯槽可容納泡沫材料和剛性板並能密封，泡沫材料和剛性板放置在貯槽內，貯槽密封，泡沫材料的開孔和貯槽的內部抽真空至約10乇或更低的絕對壓力，剛性板有一個或多個凹槽，貯槽基本上順應泡沫材料和剛性板上凹槽的形狀。
本發明進一步提供了一種製造表面基本無皺褶的真空隔熱板的方法，其包括a)提供一種或多種多孔或開孔剛性材料基質的板芯；b)在基質的一個或多個表面壓凹槽，其中凹槽沿基質的表面在至少一個方向上延伸；c)提供能接受、容納板芯並能放置板芯的可變形貯槽；d)將貯槽的內部抽真空至10乇或更低的絕對壓力；e)密封貯槽。
本發明的一個優選實施方案進一步提供了製造表面基本無皺褶的真空隔熱板的方法，其包括a)提供包含鏈烯基芳烴聚合物材料的開孔鏈烯基芳烴聚合物泡沫材料板芯，鏈烯基芳烴聚合物材料包括的鏈烯基芳烴單體單元佔鏈烯基芳烴聚合物材料總重量50wt％以上，泡沫材料的開孔含量為約70％或更多；b)在泡沫材料的一個或多個表面壓凹槽，其中凹槽沿泡沫材料的一個或多個表面在兩個方向上延伸；c)提供能接受並夾持泡沫材料的可變形貯槽；d)將泡沫材料放置在貯槽內；e)將泡沫材料的開孔和貯槽的內部抽真空至10乇或更低的絕對壓力；f)密封貯槽形成隔熱板；g)使泡沫材料收縮及使貯槽基本上順應凹槽內形狀。
圖1為本發明真空隔熱板的一個實施方案的平面圖，隔熱板有泡沫材料板芯，其中對角交叉的凹槽連續穿過其板面。泡沫材料板芯在此圖的左下角以剖面圖表示。
圖2為本發明真空隔熱板的一個實施方案的平面圖，隔熱板有泡沫材料板芯(未示出)，其中矩形格柵形式的凹槽連續穿過其板面。
圖3A為圖2所示的隔熱板沿3A-3A線放大的剖視圖，示出了隔熱板的泡沫材料板芯。
圖3B為由圖3A得到的圖2所示的隔熱板的放大剖視圖。
圖4為與本發明不相符的真空隔熱板的平面圖，隔熱板的表面基本上都是皺褶，泡沫材料板芯在此圖的左下角以剖面圖表示。
圖5A為圖4所示的隔熱板放大剖視圖。
圖5B為由圖5A得到的圖4所示的隔熱板的放大剖視圖。
本發明通過提供含凹槽的板芯解決了真空隔熱板表面的起皺問題，真空隔熱板中有由多孔或開孔剛性材料基質、如開孔鏈烯基芳烴聚合物泡沫材料組成的板芯。當板芯由於抽真空和/或暴露在高溫下發生收縮時，可變形的貯槽或圍繞板芯的外殼與收縮的板芯順應也發生變形。凹槽為貯槽的變形或順應形狀提供了額外的表面積，如果沒有凹槽，板芯一旦收縮就會在貯槽上形成皺褶。本發明顯著改進了隔熱板的美學和物理外觀，另外的好處是減少了抽真空時間。
優選地，一種或多種多孔或開孔剛性材料基質和一層或多層剛性板的其中之一或二者都有許多凹槽。凹槽必須沿基質的表面在至少一個方向上延伸，但優選凹槽在兩個方向上沿一種或多種多孔或開孔剛性材料基質和一層或多層剛性板之一或二者的表面延伸。在一個實施方案中，基質中的凹槽以交叉矩形或對角形式穿過一種或多種多孔或開孔剛性材料基質和一層或多層剛性板之一或二者的幾乎整個表面。在另一個實施方案中，基質中的凹槽以凹痕形式穿過一種或多種多孔或開孔剛性材料基質和一層或多層剛性板之一或二者的幾乎整個表面。雖然一般而言凹槽深約3.2毫米或更小，寬度約3.2毫米或更小，但是對特定的板芯也可更深、更寬些。
基質表面上的凹槽可採用如凹痕、溝槽或凹點等形式，凹槽可以規則或不規則的形式穿過表面，凹槽可連續地或間歇地穿過表面或沿表面延伸。凹槽在兩個方向上沿基質的表面延伸，一般優選凹槽從基質的一邊延伸至另一邊。如果凹槽以凹痕的形式存在，則優選以規則間隔基本上穿過基質的整個表面，如果凹槽以溝槽或凹點的形式存在，則優選以交叉方式穿過表面或沿表面延伸。
優選地，凹槽保持一定的傾角和深度，以便在板芯收縮時可變形貯槽可通過變形順應基質的表面和其中的凹槽，並使貯槽表面基本上不形成皺褶。換言之，板芯收縮後由凹槽提供的額外板芯表面積優選大致與預計的由於收縮損失的板芯總表面積相對應。凹槽在板芯內可以是任何深度或寬度，但優選深度為約1/8英寸(3.2毫米)或更小，寬度為約1/8英寸(3.2毫米)或更小。
以本領域已知的任何方法可將凹槽壓入板芯中，例如a)將泡沫材料通過一套相對壓痕輥，該輥有所希望的溝槽模式如在輥子上有凸出脊；b)以具有所希望溝槽模式如在板中有凸出脊的相對板壓制；c)用一系列鄰接板芯的金屬線壓制所希望的模式；d)用刀、鋸、刻模機、或水噴頭將希望的模式刻入板芯中；和e)用熱金屬線或其它熱源將希望的模式熔入板芯中。若因為其它原因對板芯壓縮，更長時間的壓制是所希望的，但在a)和b)的情況下，凸出脊產生的瞬時壓痕常常足以留下永久的凹槽。
圖1和圖2示出了本發明的兩個實施方案。圖1中，板10由泡沫材料12和貯槽14組成，溝槽16壓入泡沫材料12中並以對角或交叉方式連續穿過泡沫材料表面。溝槽16在兩個方向(長度和寬度)上基本沿泡沫材料12延伸。圖2中，板20由泡沫材料22和貯槽24組成，溝槽26壓入泡沫材料22中並以交叉矩形或格柵方式連續穿過泡沫材料表面。如圖3A和3B所示，貯槽24基本上順應泡沫材料22的形狀並基本保持在溝槽26中。溝槽26在兩個方向(長度和寬度)上基本沿泡沫材料22表面延伸。板10和板20的表面均基本上無皺褶。
圖4示出的隔熱板30與本發明不一致。隔熱板30由泡沫材料32和貯槽34組成，其中貯槽34有皺褶36，貯槽34不能順應泡沫材料32的形狀。皺褶36的凸出構型如圖5A和5B所示，若給定的皺褶36足夠大，會在泡沫材料32上面貯槽34的下部產生真空空腔38。
本發明可用於製造任何使用暴露在大氣壓力下或高溫下即會收縮並密封在包裝封皮或貯槽內的板芯的隔熱板。本發明使用的適宜板芯材料的例子為聚苯乙烯泡沫材料；其它開孔熱塑性泡沫材料如聚丙烯，優選通過引用併入本文的美國專利5，527，573中所述的聚丙烯泡沫材料；聚碳酸酯泡沫材料；熱固性泡沫材料如聚氨酯泡沫材料、環氧樹脂泡沫材料、甲醛泡沫材料、酚醛泡沫材料、異氰脲酸酯泡沫材料；或其它任何熱塑性或熱固性聚合物材料，其開孔結構允許密封前由孔中除去空氣和氣體。根據本發明製造真空隔熱板過程中，通常可用作板芯材料的其它材料為二氧化矽或其它粉末填充板，只要鬆散粉末可以任何方式充分擠壓或粘接形成整體結構，並可在抽真空後磨光產生平滑表面。另外，若內核足夠堅固允許表面磨光，則本發明可應用於進行Winton VIP’s密封時出現收縮的壓縮玻璃纖維或玻璃珠板，本發明還可應用於進行Winton VIP’s密封時出現收縮的氣凝膠和幹凝膠填充劑材料。優選的板芯材料是聚苯乙烯和聚丙烯泡沫材料，特別優選聚苯乙烯泡沫材料。
如通過引用併入本文的WO97/27986所述，在加入真空板中之前，可任選地將泡沫材料壓縮以增加單位厚度的隔熱能力。WO97/27986指出，希望將泡沫材料壓縮至壓縮前初始(原)厚度或體積的約30％至約90％、優選約40％至約70％、更優選約50％至約60％。所希望的壓縮程度隨聚合物種類、泡沫材料的物理性質、抽真空程度和所希望的隔熱性能變化。
可通過本領域已知的任何方法如在相對可移動的平行板之間、在可移動板與靜止板或表面之間、或相對輥或皮帶之間進行壓縮過程，提高單位厚度的隔熱能力。壓縮可一步或多步依次進行，當多步進行壓縮時，優選通過移去壓縮源的方式允許泡沫材料在壓縮步驟之間鬆弛。
任選地，也可壓縮泡沫材料以賦予其尺寸穩定性。在對泡沫材料進行壓縮的同時加熱足夠長的一段時間，使泡沫材料呈現尺寸穩定性。賦予尺寸穩定性的壓縮和加熱在1997年7月14日申請的代理機構案卷號(Attorney Docket No.)43401中已有闡述，在此通過引用併入本文。
必須在所希望的壓縮程度充分保持一段時間以賦予尺寸穩定性。典型地，以定位的相對平行板或帶將泡沫材料的兩個主面壓制，完成這種壓縮。賦予尺寸穩定性所需要的壓縮程度可低至壓縮前初始厚度的約5％至約10％。在優選的方法中，在進行賦予尺寸穩定性的壓縮和加熱過程的同時產生泡沫材料表面的凹槽。利用具有與所希望凹槽模式相對應的凸起表面的相對平行板壓縮泡沫材料。對泡沫材料同時進行足夠時間的加熱和壓縮，賦予尺寸穩定性並在泡沫材料上產生凹槽。加熱和壓縮時間取決於泡沫材料組成和物理性質、壓縮程度和暴露溫度。此段時間可少至幾分鐘，但典型地為約1分鐘或更長時間，最為典型的為約1至10分鐘。
加熱開孔鏈烯基芳烴聚合物泡沫材料，並在某一溫度下保持足夠長時間(與壓縮步驟一起)，完成使泡沫材料產生尺寸穩定性的加熱步驟。所需的溫度根據聚合物物理性質和泡沫材料組成而變化，但典型地處於比玻璃化轉變溫度低約10-20℃的範圍內。對於泡沫材料常用的聚苯乙烯樹脂，典型的玻璃化轉變溫度在100℃-110℃之間。聚苯乙烯泡沫材料的適宜加熱溫度典型地在約85℃至約110℃之間。泡沫材料內的溫度分布可以是均勻或不均勻的；只要泡沫材料外部和內部的溫度均足以產生所希望的尺寸穩定性(與壓縮步驟一起)，則溫度分布可以不均勻。
可以本領域已知的任何方法如用吸嘴或放置在真空室內抽除泡沫材料內的氣體。可變形貯槽的密封典型地在已達到所希望的真空度後進行。為了降低抽真空所需的時間，優選以刨削或旋刮的方式去除泡沫材料表層，獲得最大的開孔表面暴露面積。
根據ASTM D2856-A，壓縮前泡沫材料的開孔含量為約70％或更多，優選約90％或更多，最優選約95％或更多。泡沫材料儘可能地接近完全或100％開孔。若進行壓縮，則壓縮後的開孔含量等於或高於壓縮前的開孔含量。
將泡沫材料的板或開孔抽真空至部分真空或接近完全真空的絕對壓力。將泡沫材料開孔內的絕對壓力抽至約10乇或更低，更優選約1乇或更低，最優選約0.1乇或更低。
根據ASTM D-1622-88，泡沫材料(若有壓縮過程，則為壓縮前)的密度為約16kg/m3至約150kg/m3，最優選約25kg/m3至約60kg/m3。泡沫材料密度隨壓縮程度成比例提高。
隔熱板可由任何所希望大小、形狀、厚度或尺寸的泡沫材料形成。最常用於形成隔熱板的泡沫材料在寬度和長度方向上為正方或長方形。可使用板條和片形泡沫材料。最常見的厚度為約1/8英寸(3.2毫米)至約2英寸(50.8毫米)，但也可能超出此範圍。其它可能的形狀包括可用於角部的L-形泡沫材料和塊狀泡沫材料。隔熱板常包括單層或單片泡沫材料，但也可包括兩個或多個鄰接或堆積的層或片。
隔熱板優選包含紅外衰減劑(IAA)，以增強其隔熱性能。IAA優選分散在泡沫材料內，但可分散在與泡沫材料或貯槽相連作為層壓板一部分的一個或多個薄層內。IAA的組成物質與與其共同使用的泡沫材料的聚合物基質不同。IAA可吸收和/或反射紅外線。可用的IAA包括金屬如鋁、銀和金的微片；二氧化鈦；和碳基物質如炭黑、活性炭黑和石墨。可用的炭黑包括熱裂炭黑、爐法炭黑、乙炔黑和槽法炭黑。優選的IAA為熱裂炭黑和石墨。IAA優選佔聚合物材料重量的約1.0-25wt％，更優選約2.0-20wt％，最優選約3.0-10wt％。
可在泡沫材料內加入各種添加劑如無機填料、顏料、抗氧劑、酸捕獲劑、紫外吸收劑、阻燃劑、加工助劑、擠出助劑和類似物。
將隔熱板施用於平面上，其可用於隔熱平面。這種隔熱板可用於各種傳統隔熱應用如屋頂、建築板、冰箱、制冷機、溫控室、溫控貨櫃和包裝、熱水器、冷藏車和冷藏室等。
基本無皺摺隔熱板可如下形成a)提供包括鏈烯基芳烴聚合物材料的開孔鏈烯基芳烴聚合物泡沫材料板芯；b)在泡沫材料的一個或多個表面上壓凹槽；c)提供能夠接受並保持泡沫材料的可變形貯槽；d)將泡沫材料放置在貯槽內；e)將泡沫材料開孔和貯槽內部抽真空；f)將貯槽密封形成隔熱板；和g)使泡沫材料收縮及使貯槽基本上順應凹槽的形狀。將開孔和隔熱板的內部抽真空至約10乇或更低，更優選至約1乇或更低和最優選至約0.1乇或更小的絕對壓力。
真空板的貯槽或外殼可採用本領域已知的任何方式形成。真空板的一個實施方案採用由三層或多層的層壓片組成的貯槽或外殼，外層由抗劃材料如聚酯或尼龍組成，內層由屏障材料如鋁、聚偏二氯乙烯或聚乙烯醇組成。屏障材料可是獨立的塗敷薄箔或薄膜的形式，當其為金屬時，可通過氣相沉積塗敷。中間層由可熱合材料如聚乙烯或乙烯/丙烯酸共聚物組成。其它內容見通過引用併入本文的美國專利No.5，346，928和5，627，219。
為進一步增強真空板的長期性能，可在隔熱板的真空腔內配備「吸收劑」材料，吸收劑材料吸收隨時間推移滲入真空板內的氣體和/或蒸汽。傳統的吸收劑材料包括鋇、鋁、鎂、鈣、鐵、鎳和釩的金屬和金屬合金。適宜的吸收劑材料包括但不局限於通過引用併入本文的美國專利No.5，191，980、5，321，606、5，312，607和WO93/25843中提出的那些吸收劑材料。
有用的其它類型的吸收劑材料包括可用於吸收水蒸汽或水分的傳統乾燥劑。以小包的形式可便利地將這種材料引入真空隔熱板中，小包具有內含吸收劑材料的多孔或可滲透的包裝或容器。可使用的材料包括矽膠、活性氧化鋁、富鋁沸石、氯化鈣、氧化鈣、氧化鋇和硫酸鈣，優選材料是氧化鈣。
任何平均泡孔尺寸的開孔泡沫材料基本上均可用於本發明，但優選平均泡孔尺寸儘可能小的泡沫材料，以便泡沫材料的熱導率最低。根據ASTM D3576-77，優選的泡沫材料具有平均泡孔尺寸約70微米或更小、更優選約30微米或更小、最優選約10微米或更小的微孔。微孔泡沫材料的泡孔尺寸或孔徑的測定根據ASTM D3576-77進行，除了測量是在由掃描電鏡得到的放大照片而不是在泡沫材料上進行。
泡沫材料可由任何具有較高模量及能夠吹成泡沫材料的熱塑性聚合物樹脂形成。根據ASTM D695，優選的樹脂包括那些模量高於30，000磅/平方英寸(206，850千帕)的樹脂。也可使用抽真空和/或加熱或高溫下出現一定程度收縮的熱固性聚合物泡沫材料，如聚氨酯泡沫材料。
優選的泡沫材料為擠出鏈烯基芳烴聚合物泡沫材料。擠出鏈烯基芳烴聚合物泡沫材料通常以加熱聚合物材料形成塑化或熔融聚合物材料、加入發泡劑形成可發泡凝膠、將凝膠通過模頭擠出形成泡沫材料產品的方式製備。與發泡劑混合之前，將聚合物材料加熱至其玻璃化轉變溫度或熔點或更高的溫度。發泡劑可以本領域已知的任何方法如以擠出機、混合機、共混機等等加入或混入熔融聚合物材料中。發泡劑與熔融聚合物材料的混合在足以阻止熔融聚合物材料顯著膨脹及使發泡劑均勻分散在聚合物材料內的高壓下進行。成核添加劑可共混入聚合物熔體中或在塑化或熔融前與聚合物材料幹混。將可發泡凝膠典型地冷卻至低溫，使泡沫材料的物理特性最優化或達到期望值。可在擠出機或其它混合設備或獨立的冷卻機內冷卻凝膠，然後將凝膠通過所希望形狀的模頭擠出或運送至低壓區，使其膨脹形成泡沫材料。低壓區的壓力低於可發泡凝膠通過模頭擠出前的維持區。所述低壓可以高於大氣壓、低於大氣壓(真空)或等於大氣壓。
最優選的微孔泡沫材料為擠出的鏈烯基芳烴聚合物泡沫材料。優選這些泡沫材料是因為這些泡沫材料有可能形成較小的平均泡孔尺寸如約70微米或更小。可以下列方法製造開孔含量約70％或更高、平均泡孔尺寸約70微米或更小的擠出開孔鏈烯基芳烴聚合物微孔泡沫材料a)加熱鏈烯基芳烴聚合物材料，形成熔融聚合物材料；b)向熔融聚合物材料內加入成核添加劑，添加劑的用量為約0.1-5份/100份聚合物材料；c)高壓下向熔融聚合物材料內加入發泡劑，形成可發泡凝膠，發泡劑總摩爾數的約50mol％或更多、優選約70mol％或更多選自1，1-二氟乙烷(HFC-152a)、1，1，1-三氟乙烷(HFC-143a)、1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134a)、二氟氯甲烷(HCFC-22)、二氧化碳(CO2)和二氟甲烷(HFC-32)、氯乙烷及上述化合物的混合物，每千克聚合物材料內發泡劑的存在量為約0.06至約0.17克摩爾或更低、優選約0.08至約0.12克摩爾或更低；d)將可發泡凝膠降至足以形成開孔含量為70％或更多的泡沫材料的發泡溫度；e)將可發泡凝膠通過模頭擠出至低壓區，形成泡沫材料。依發泡組合物組成及加工條件不同，優選的發泡溫度在約110℃至約150℃、優選115℃至約125℃之間變化。有關微孔泡沫材料的其它信息見於通過引用併入本文的WO96/34038。
適宜的鏈烯基芳烴聚合物材料包括鏈烯基芳烴均聚物及鏈烯基芳烴化合物與可共聚的烯屬不飽和共聚單體的共聚物。鏈烯基芳烴聚合物材料可進一步包括少量非鏈烯基芳烴聚合物。鏈烯基芳烴聚合物材料可只由一種或多種鏈烯基芳烴均聚物、一種或多種鏈烯基芳烴共聚物、一種或多種鏈烯基芳烴均聚物與一種或多種鏈烯基芳烴共聚物的共混物或由任何上述聚合物與非鏈烯基芳烴聚合物的共混物組成。不管組成如何，鏈烯基芳烴聚合物材料均含有高於50wt％、優選約70wt％或更多的鏈烯基芳烴單體單元。最優選地，鏈烯基芳烴聚合物材料完全由鏈烯基芳烴單體單元組成。
適宜的鏈烯基芳烴聚合物包括那些由鏈烯基芳烴化合物如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、乙烯基苯、乙烯基甲苯、氯苯乙烯和溴苯乙烯衍生的聚合物。優選的鏈烯基芳烴聚合物為聚苯乙烯。可有少量的單烯屬不飽和化合物如C2-6烷基酸和酯、含離子鍵的衍生物和C4-6二烯烴與鏈烯基芳烴化合物共聚。可共聚化合物的例子包括丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、馬來酸、衣康酸、丙烯腈、馬來酸酐、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯和丁二烯。優選的泡沫材料基本上、即約90wt％或更高、優選約95wt％或更高、最優選完全由聚苯乙烯組成。
預計本發明可以在真空隔熱板內泡沫材料的一個或多個表面放置一個或多個帶凹槽剛性板的方式實施。凹槽可採取以上描述的泡沫材料內凹槽的形狀、模式及尺寸。可如上所述組裝隔熱板，除了與泡沫材料一起在可變形貯槽內插入一個或多個剛性板。對於典型的矩形或正方形隔熱板，剛性板典型地位於泡沫材料的兩個主面。剛性板可由對板芯和貯槽呈化學惰性的天然或合成材料如金屬、木材、塑料製成，只要該材料的剛性足以抵抗抽真空過程中的變形。隔熱板抽真空及泡沫材料收縮時，可變形貯槽順應泡沫材料的形狀並基本上靠在剛性板上的凹槽內。在VIP內或VIP外使用剛性板，可防止低熔點板芯接觸瞬時熱源，例如建造應用中VIP周圍的聚氨酯泡沫材料發泡過程中可能遇到的情況。
雖然本發明泡沫材料、真空隔熱板及方法的實施方案已給出了具體細節，但可依據製造方法及製造者的需要，以各種改變對本發明進行改進，同時仍在本發明所提出新教導和原理的範圍之內。
實施例1適宜在真空板內使用的開孔聚苯乙烯泡沫材料根據美國專利No.5674915製備。按WO97/27986中所述將該泡沫材料壓縮至2.5cm(1英寸)。然後使用0.85cm(1/3英寸)厚的金屬刀邊將一系列線條壓入泡沫材料的兩側表面，用力向下壓的同時沿直尺邊緣對刀的側面也加壓力，將這些線條永久地壓入泡沫材料表面。最終壓入泡沫材料的線條的頂部約0.16cm(1/16英寸)、底部約0.008cm(1/32英寸)、深0.16cm(1/16英寸)。這些壓線以菱形方式排列，菱形的兩個平行邊的距離為5.1cm(2英寸)，在板材的頂面和底面都有這種模式的壓線。沒有這種模式壓線的真空板在抽真空時薄膜出現非常大的皺褶。有這一模式壓線的真空板明顯降至無薄膜皺褶。
實施例2按實施例1生產的泡沫材料通過輥子表面加工有凸起模子的平行壓輥，當泡沫材料通過輥子時，壓線壓入泡沫材料。壓輥上的凸脊深0.24cm(3/32英寸)、頂部為0.008cm(1/32英寸)、底部0.16cm(1/16英寸)。壓入泡沫材料的壓線模式為菱形，菱形平行邊間的距離為5.1cm(2英寸)。以該泡沫材料製成的真空隔熱板的表面皺褶明顯少於由未將這一模式壓線壓入的泡沫材料製成的真空板。
實施例3將平均泡孔尺寸為50mm的開孔聚氨酯泡沫材料以與實施例1相同的方式進行表面壓痕。有表面凹槽的樣品在隔熱板的任何一側均無薄膜皺褶，而沒有表面凹槽的樣品有表面皺褶。
權利要求
1．一種真空隔熱板，它包括A)抽真空至約10乇或更低絕對壓力的可變形貯槽，其密封圍繞B)一種或多種多孔或開孔剛性材料基質的板芯，它有一個或多個凹槽，凹槽沿剛性材料基質表面在至少一個方向上延伸，其中貯槽基本上順應板芯和其中凹槽的形狀，成型板的表面基本上無皺褶。
2．一種真空隔熱板，它包括A)抽真空至約10乇或更低壓力的可變形貯槽，其密封圍繞B)一種或多種多孔或開孔剛性材料基質的板芯，其任選地有一個或多個凹槽，凹槽沿剛性材料基質表面在至少一個方向上延伸，和C)具有一個或多個凹槽的一層或多層剛性板，剛性板與板芯的主面鄰接，其中貯槽基本上順應板芯和剛性板或多層剛性板及其中凹槽的形狀，成型板的表面基本上無皺褶。
3．權利要求1-2任一項的隔熱板，其中所述的一種或多種多孔或開孔剛性材料基質和一層或多層剛性板的其中之一或二者都有許多凹槽。
4．權利要求1-3任一項的隔熱板，其中所述的凹槽在兩個方向上沿一種或多種多孔或開孔剛性材料基質和一層或多層剛性板之一或二者的表面延伸。
5．權利要求4的隔熱板，其中所述的基質的凹槽以交叉矩形或對角形式穿過一種或多種多孔或開孔剛性材料基質和一層或多層剛性板之一或二者的幾乎整個表面。
6．權利要求1-4任一項的隔熱板，其中所述的基質的凹槽以凹痕形式穿過一種或多種多孔或開孔剛性材料基質和一層或多層剛性板之一或二者的幾乎整個表面。
7．前述權利要求任一項的隔熱板，其中所述的凹槽深約3.2毫米或更小，寬約3.2毫米或更小。
8．一種真空隔熱板，它包括開孔鏈烯基芳烴聚合物泡沫材料板芯和可變形的貯槽，泡沫材料包含鏈烯基芳烴單體單元佔鏈烯基芳烴聚合物材料總重量50wt％以上的鏈烯基芳烴聚合物材料，泡沫材料的開孔含量為約70％或更多，貯槽可容納泡沫材料並能密封，泡沫材料放置在貯槽內，貯槽密封，泡沫材料的開孔和貯槽的內部抽真空至約10乇或更低的絕對壓力，泡沫材料有沿泡沫材料表面在兩個方向上延伸的凹槽，貯槽基本上順應泡沫材料和其中凹槽的形狀。
9．權利要求8的隔熱板，其中所述的泡沫材料具有以交叉矩形或對角形式基本上穿過泡沫材料的整個表面。
10．權利要求8的隔熱板，其中所述的泡沫材料具有以凹痕形式基本上穿過泡沫材料整個表面的凹槽。
11．權利要求8的隔熱板，其中所述的凹槽深約3.2毫米或更小，寬約3.2毫米或更小。
12．權利要求8的隔熱板，其中所述的泡沫材料包含鏈烯基芳烴單體單元佔鏈烯基芳烴聚合物材料總重量約70wt％或更多的鏈烯基芳烴聚合物材料，泡沫材料的開孔含量為約90％或更多，泡沫材料的開孔和貯槽的內部抽真空至約1乇或更低的絕對壓力，泡沫材料的密度為約16至約150kg/cm3，泡沫材料的平均泡孔尺寸約70微米或更小。
13．權利要求8的隔熱板，其中所述的泡沫材料包含鏈烯基芳烴單體單元佔鏈烯基芳烴聚合物材料總重量約70wt％或更多的鏈烯基芳烴聚合物材料，鏈烯基芳烴聚合物材料包括聚苯乙烯，泡沫材料的開孔含量為約95％或更多，泡沫材料的開孔和貯槽的內部抽真空至約0.1乇或更低的絕對壓力，泡沫材料的密度為約25至約60kg/cm3，泡沫材料的平均泡孔尺寸約30微米或更小。
14．一種真空隔熱板，它包括a)開孔鏈烯基芳烴聚合物泡沫材料板芯，b)一層或多層剛性板，和c)可變形的貯槽，泡沫材料包括鏈烯基芳烴單體單元佔鏈烯基芳烴聚合物材料總重量50wt％以上的鏈烯基芳烴聚合物材料，泡沫材料的開孔含量為約70％或更多，剛性板與泡沫材料的主面鄰接，貯槽可容納泡沫材料和剛性板並能密封，泡沫材料和剛性板放置在貯槽內，貯槽密封，泡沫材料的開孔和貯槽的內部抽真空至約10乇或更低的絕對壓力，剛性板有一個或多個凹槽，貯槽基本上順應泡沫材料和剛性板上凹槽的形狀。
15．權利要求14的泡沫材料，其中所述泡沫材料的凹槽以交叉矩形或對角形式基本上穿過泡沫材料的整個表面，凹槽深約3.2毫米或更小，寬約3.2毫米或更小。
16．權利要求14的泡沫材料，其中所述泡沫材料的凹槽以凹痕形式基本上穿過泡沫材料的整個表面，凹槽深約3.2毫米或更小，寬約3.2毫米或更小。
17．一種製造表面基本無皺褶的真空隔熱板的方法，它包括a)提供包含鏈烯基芳烴聚合物材料的開孔鏈烯基芳烴聚合物泡沫材料板芯，鏈烯基芳烴聚合物材料包括的鏈烯基芳烴單體單元佔鏈烯基芳烴聚合物材料總重量50wt％以上，泡沫材料的開孔含量為約70％或更多；b)在泡沫材料的一個或多個表面上壓凹槽，其中凹槽在兩個方向上沿泡沫材料的一個或多個表面延伸；c)提供能接受並夾持泡沫材料的可變形貯槽；d)將泡沫材料放置在貯槽內；e)將泡沫材料的開孔和貯槽的內部抽真空至10乇或更低的絕對壓力；f)密封貯槽形成隔熱板；g)使泡沫材料收縮並使貯槽基本上順應凹槽的形狀。
18．一種製造表面基本無皺褶的真空隔熱板的方法，它包括a)提供一種或多種多孔或開孔剛性材料基質的板芯；b)在基質的一個或多個表面上壓凹槽，其中凹槽沿基質的表面在至少一個方向上延伸；c)提供能接受、容納板芯的可變形貯槽，並在可變形貯槽內放置板芯；d)將貯槽的內部抽真空至10乇或更低的絕對壓力；e)密封貯槽。
19．權利要求1、權利要求2或權利要求18的真空隔熱板，其中所述板芯的剛性材料基質為開孔熱塑性泡沫材料、聚碳酸酯泡沫材料、熱固性泡沫材料、聚氨酯泡沫材料、環氧樹脂泡沫材料、甲醛泡沫材料、酚醛泡沫材料、異氰脲酸酯泡沫材料、二氧化矽、玻璃纖維、玻璃珠、氣溶膠或幹凝膠。
20．權利要求19的真空隔熱板，其中所述板芯的剛性材料基質為聚苯乙烯或聚丙烯。
全文摘要
抽真空隔熱板(10,20),又稱之為真空隔熱板(VIP),它包括:A)已抽真空至10乇或更低絕對壓力的可變形貯槽(14,24),其密封圍繞B)有一個或多個凹槽(16,26)的一種或多種多孔或開孔剛性材料基質的板芯(12,22),凹槽在至少一個方向上沿剛性材料基質表面延伸,其中貯槽(14,24)基本上順應板芯和其中凹槽(16,26)的形狀,成型板(10,22)的表面基本上無皺褶;和製造這種板(10,20)的方法。
文檔編號F16L59/06GK1285909SQ98813041
公開日2001年2月28日 申請日期1998年9月16日 優先權日1997年12月18日
發明者B·A·馬龍 申請人:陶氏化學公司