一种开孔真空绝热板的制备方法

1.本发明涉及绝热材料工程技术领域，尤其是涉及一种开孔真空绝热板的制备方法。


背景技术：

2.采用高效绝热材料是降低系统能耗、节能减排、实现绿色低碳生产生活，完成“双碳”目标的有效途径。真空绝热板是一种新型高效环保绝热材料，其导热系数低达0.002w/(m
·
k)以下，为目前绝热性能最优的保温材料，已经在建筑节能、家用电器、工业化工、航空航天、交通运输及冷链物流产业中得到广泛关注，市场应用前景广阔。
3.常规真空绝热板是由多孔介质芯材、包裹芯材同时维持内部真空度的高阻隔薄膜材料以及气体吸附材料(吸气剂或干燥剂)组成，结构如图1所示。一方面，其基于多孔介质真空绝热原理，可有效消除对流效应；另一方面，通过对芯材的优化处理，将热传导控制在合理范围，有效减少气体分子热输运及固体基质热辐射。真空绝热板结合了真空绝热及微孔绝热两种方法以达到保温、节能的目的。
4.真空绝热板一般做成平板状，尺寸也不宜太小(尺寸太小，边缘热桥效应加剧，影响绝热性能，甚至会失能)，使用过程中也不可以裁剪，切割和打孔，一般也不可以折弯、拉伸、压缩以改变形状尺寸规格等。这些局限性极大地限制了真空绝热板的应用及推广。随着双碳目标的推进及工程对绝热材料的需求，带有开孔结构的真空绝热板迎合市场亟需。现在主要采用减小真空绝热板整体尺寸或真空绝热板拼接模组的方法来适应特殊场景需求。但以上两种方法均会因尺寸的减小致使真空绝热板整体热桥加剧；采用异形真空绝热板拼接模组的方法适应孔场景需求，不仅增加了单个真空绝热板制作工序及成本，而且拼接处漏热加剧，使得真空绝热板绝热性能大打折扣。由此可见，真空绝热板开孔技术及方法，为真空绝热板的研制及发展之需。专利《一种开孔的玻璃纤维真空绝热板及其制作方法(cn 102095048 a)》，针对玻璃纤维芯材，提到了真空绝热板的开孔方法，但事实上，所述开孔处的处理工艺及添加的卡槽结构会让真空绝热板漏气，破坏了内部真空，另外，隔气结构折边太多，形成多处漏气点，线性边缘热桥加剧，影响绝热性能及使用寿命。
5.如何采取一种技术和方法，能够便捷地生产出满足需求的开孔真空绝热板，而且不破坏真空绝热板整体结构，降低真空绝热板的开孔热桥效应，不影响其使用寿命，是亟需攻克的问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的，就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提出的一种开孔材真空绝热板的制备方法。该技术及方法可有效避免开孔过程中真空绝热板内部结构的破坏和真空度的破坏，能有效的延长其使用寿命。本发明采用技术手段可弥补热桥损失的同时，保证板材强度，满足工程需求。
7.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
8.本发明提供了一种开孔真空绝热板的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
9.s1、根据实际工程需求合理设计真空绝热板的规格，所述真空绝热板的规格包括多孔介质芯材的开孔形状及尺寸、真空绝热板的厚度；在确定真空绝热板所需厚度时，应考虑内部芯材抽真空后的压缩比，得出内层芯材的合适厚度；
10.s2、基于设计后的真空绝热板的规格制作开孔芯材，包括如下子步骤：
11.s21、对芯材进行开孔处理；
12.s22、将开孔的多孔介质芯材放于预处理装置，加热干燥处理以去除芯材内部残留水分或水蒸气；
13.s3、根据预制开孔芯材尺寸参数预裁剪隔气结构膜为矩形，将剪裁制作加工完备的上下两片隔气结构膜，采用热封设备将隔气结构膜三个边缘热封，做成隔气结构膜包装袋；
14.s4、隔气结构膜包装袋制作完毕后，将加热干燥处理的开孔芯材取出，然后置于隔气结构膜包装袋中，调整开孔芯材在隔气结构膜包装袋的位置，置于真空热封包装设备中，将隔气结构膜包装袋未热封的边置于热封条上压合固定；
15.s5、对开孔真空绝热板进行抽真空，对第四条边热封，具体过程如下：
16.s51、对开孔真空绝热板热封后的隔气结构四周边缘进行加工修整，对于第四边唇边过宽的情况，可用外置热封设备再次热封；
17.s52、剪除真空绝热板过长唇边。真空绝热板的预留唇边宽度一般不少于1厘米，优选1.5厘米以上。
18.s6、加工后真空绝热板开孔处，两层隔气结构膜吸合在一起，采用加热设备进行均匀热熔热封，具体过程如下：打开并预热热封装置到预热温度，对加工后的真空绝热板凹陷开孔处均匀热封，将吸合在一起的两层隔气结构膜均匀热熔热封，必要时可以施加一定压力。
19.s7、开孔工序遵循从中心向边缘逐步扩展的原则，先在凹陷开孔处隔气结构膜上标记出开孔形状，然后用工具进行机械开孔，预留唇边以免漏气，唇边宽度一般不少于1厘米，优选1.5厘米以上，最终制作完成开孔真空绝热板。
20.进一步地，步骤s7中，所述开孔的形状可为圆形、方形、三角形或任意形状，也可以在同一块绝热板上多处开孔。
21.进一步地，所述加热干燥处理可采用加热烘干。
22.采用上述制备方法制备的开孔真空绝热板，包括内部多孔介质芯材和外部隔气结构膜；所述多孔介质芯材在封装前应预开孔。
23.进一步地，所述预开孔工艺指的是，按照工艺或工程需求，将多孔介质芯材预加工出需求形状的开孔，预处理后再置入隔气结构膜包装袋中。
24.进一步地，所述多孔介质芯材可以是纤维毡，如玻璃纤维毡、玻璃纤维纸、火焰面及陶瓷纤维毡或几种材料的组合等，也可以是预制预设计开孔的颗粒压制板如气凝胶板等，也可以是带有开孔的发泡材料板、挤塑板，开孔微孔聚氨酯发泡板等，也可以是多种材料复叠的板材。
25.进一步地，所述隔气结构膜为金属薄膜、镀金属复合膜和多层聚酯基塑料膜等中的一种或多层膜的组合。预制的隔气结构膜袋，一侧平整。如图3、4所示。
26.进一步地，所述开孔真空绝热板可为平板、弧形、圆管、球冠等设计中的一种或几种的组合。
27.进一步地，所述开孔真空绝热板的开孔处边缘可增设子母扣、塑料扣、卡槽之类的保护材料。
28.进一步地，所述开孔真空绝热板的开孔处边缘也可设有保温材料。
29.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
30.1)本发明的开孔真空绝热板，采用预开孔工艺制作，在开孔的同时有效的保持真空绝热板的绝热性能，延长其使用寿命。预开孔工艺避免了常规开孔对绝热板的破坏，保证了绝热板的气密性。开孔的预制作过程也可以确保真空绝热板既定设计(平板、弧形，圆管等)，减少了常规开孔和模组拼接带来的热桥效应；隔气结构袋一侧平整，减少折边数量，让绝热板外观平整，减少漏气点，降低漏气概率。本技术及方法可以保证开孔真空绝热板的强度和平整度。
31.2)本发明制备的开孔真空绝热板，较之未开孔真空绝热板，导热系数会稍有增加，但在一定程度上会降低芯材与外部膜隔气结构膜导热系数的差值，减小导热系数差值梯度，达到降低热桥效应的目的，还使得板材的强度增加，提高了真空绝热板抗压抗折的机械性能，大幅降低了真空绝热板的生产价格。
32.3)本发明制备的开孔真空绝热板，可以在保温系统装备和其他需要开孔的设备中使用。这种开孔真空绝热板拓宽了使用场合，解决了开孔绝热板板面的气密性和平整性问题，延长了使用寿命，减小了整体绝热板的热桥影响。
附图说明
33.图1为常规平板状真空绝热板的结构示意图。
34.图2为常规平板状真空绝热板的断面图。
35.图3为本发明所述开孔真空绝热板的结构示意图。
36.图4为本发明所述开孔真空绝热板的断面图。
37.图5为本发明所述开孔真空绝热板的没有开孔的结构示意图。
38.图6为本发明所述开孔真空绝热板的没有开孔的断面图。
39.附图标记说明：
40.1、隔气结构热封唇边；2、隔气结构膜；3、多孔介质芯材；4、气体吸附材料；5、开孔。
具体实施方式
41.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干开孔形状的变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
42.本技术方案中如未明确说明的制备手段、材料、结构或组成配比等特征，均视为现有技术中公开的常见技术特征。
43.申请人的构思历程如下：真空绝热板一般做成平板状，不可以制作的太小(尺寸太小，边缘热桥加剧，影响绝热性能，甚至会失能)，使用过程中也不可以裁剪，切割和打孔，一
般也不可以折弯、拉伸、压缩以改变形状尺寸规格等；隔气结构膜袋折边太多，折痕会对隔气结构膜带来机械应力或或致使其漏气，增加漏气风险。这些局限性极大地限制了真空绝热板的推广及应用。随着工程对绝热材料的需求，带有开孔结构的真空绝热板迎合市场亟需。现在主要采用减小绝热板整体尺寸或异形真空绝热板拼接模组的方法来迎合特殊场景需求。但以上两种方法均会因尺寸的减小致使真空绝热板整体热桥加剧；采用异形真空绝热板拼接模组的方法适应孔场景需求，不仅增加了单个真空绝热板制作工序及成本，而且拼接处漏热加剧，使得真空绝热板绝热性能大打折扣。因此如何便捷地生产出满足需求的真空绝热板，而且不破坏真空绝热板的内部结构，降低开孔真空绝热板的热桥效应，延长其生命周期是亟需攻克的问题，申请人设计了预开孔真空绝热板。所述真空绝热板主要由预开孔的内部芯材和外部隔气结构膜两部分组成。其中采用的预设计开孔的内部芯材，可以是纤维毡，如玻璃纤维毡、玻璃纤维纸、火焰面及陶瓷纤维毡或几种材料的组合等，也可以是预制预设计开孔的颗粒压制板如气凝胶板等，也可以是带有开孔的发泡材料板、挤塑板，开孔微孔聚氨酯发泡板等，也可以是多种材料复叠的板材。膜材可以采用金属塑料隔气结构膜、塑料膜、陶瓷镀膜等。制作过程中将预设开孔预处理(预热、除尘、祛湿)后芯材放置于三边已密封好的隔气结构膜袋中，并一同放置于真空包装机抽真空。真空包装机可对内部芯材充分抽真空，使得外部隔气结构与内部芯材表面完全贴合。然后先使用辅助热封设备对加工后的真空绝热板开孔处的凹槽处加固热封，后续再对隔气结构进行开孔，后续也可添加保护附件(子母扣等)。预开孔真空绝热板采用预开孔工艺制作，减少了常规开孔和模组拼接带来的热桥效应，在开孔的同时有效的保持真空绝热板的绝热性能，降低了热桥效应，延长了真空绝热板的使用寿命。采用多孔介质芯材预开孔工艺制作，在开孔的同时有效的保持真空绝热板的绝热性能；隔气结构膜采用一侧平整一侧扣合的热封技术，减少了折边数量，降低折痕漏气率，较小边缘热桥效应，延长其使用寿命。芯材预开孔工艺避免了常规开孔对真空绝热板的破坏，保证真空绝热板的气密性。开孔芯材的预制也可以确保真空绝热板预期设计，减少了常规开孔或模组拼接带来的热桥效应，本发明的开孔真空绝热板可以在保温系统装备和其他需要开孔的设备中使用，拓宽了使用场合，解决了开孔真空绝热板整体气密性和平整性问题，延长了使用寿命，减小了整体真空绝热板的热桥影响。
44.下列实施例中，使用的原料均可商业购买。
45.本发明以圆形开孔真空绝热板为实施例，结合图3、4阐述了所述开孔真空绝热板的制备方法，具体实施步骤如下：
46.s1、根据实际需要合理设计真空绝热板的规格，芯材的开孔形状为圆形以及尺寸工程约定、真空绝热板的厚度为一般为5-40mm；确定好真空绝热板所需厚度后，考虑多孔介质芯材3抽真空后的压缩比，可得出多孔介质芯材3的合适厚度；
47.s2、按照设计好的多孔介质芯材3尺寸，开始制作开孔的多孔介质芯材3，包括如下子步骤：
48.s21、对待开孔的多孔介质芯材3进行开孔处理，得到开孔的多孔介质芯材3；
49.s22、将开孔的多孔介质芯材3放于预处理装置，加热干燥处理以去除多孔介质芯材3内部残留水分或水蒸气；
50.s3、根据预制开孔的多孔介质芯材3尺寸参数预裁剪隔气结构膜2为矩形，将剪裁制作加工完备的上下两片隔气结构膜2，采用热封设备将隔气结构膜2三个边缘热封，做成
隔气结构膜2包装袋；
51.s4、隔气结构膜2包装袋制作完毕后，将加热烘干的开孔的多孔介质芯材3取出，然后置于隔气结构膜2包装袋中，调整开孔芯材在隔气结构膜2包装袋的位置，置于真空热封包装设备中，将隔气结构膜2包装袋未热封的边置于热封条上压合固定；
52.s5、对开孔真空绝热板进行抽真空，对第四条边热封，具体过程如下：
53.s51、对开孔真空绝热板热封后的隔气结构四周边缘进行加工修整，对于第四边唇边过宽的情况，可用外置热封设备再次热封；
54.s52、剪除真空绝热板过长唇边。真空绝热板的预留唇边宽度一般不少于1厘米，优选1.5厘米以上。
55.s6、加工后真空绝热板开孔处，两层隔气结构膜2吸合在一起，采用加热设备进行均匀热熔热封，具体过程如下：打开并预热热封装置到预热温度，对加工后的真空绝热板凹陷开孔处均匀热封，将吸合在一起的两层隔气结构膜2均匀热熔热封，必要时可以施加一定压力。
56.s7、圆形开孔工序遵循从中心向边缘逐步扩展的原则，先在凹陷开孔处隔气结构膜2上标记出圆形开孔形状，然后用工具进行机械圆形开孔，预留唇边(隔气结构热封唇边1)以免漏气，隔气结构热封唇边1唇边宽度一般不少于1厘米，优选1.5厘米以上，最终制作完成开孔真空绝热板。
57.多孔介质芯材3内设有气体吸附材料4。
58.隔气结构膜2的一侧为平整设计。
59.本实施例制备的开孔真空绝热板，其中的多孔介质芯材3可以是纤维毡，如玻璃纤维毡、玻璃纤维纸、火焰面及陶瓷纤维毡或几种材料的组合等，也可以是预制预设计开孔的颗粒压制板如气凝胶板等，也可以是带有开孔的发泡材料板、挤塑板，开孔微孔聚氨酯发泡板等，也可以是多种材料复叠的板材；其中的隔气结构膜2可以采用金属塑料隔气结构膜、塑料膜、陶瓷镀膜中的一种；该开孔真空绝热板开孔形状不局限于圆形开孔5，亦可为多边形等任意形状。
60.对比例
61.本对比例提供一种常规真空绝热板图1、2所示，该常规真空绝热板是由多孔介质芯材3、包裹多孔介质芯材3同时维持内部真空度的隔气结构膜2以及气体吸附材料4(吸气剂或干燥剂)组成。但常规真空绝热板一般做成平板状，隔气结构热封唇边4在厚度方向的中间位置，有24个折边，板材不可以制作的太小(尺寸太小，边缘热桥加剧，影响绝热性能，甚至会失能)，使用过程中也不可以裁剪，切割和打孔，一般也不可以折弯、拉伸、压缩以改变形状尺寸规格等。
62.上述的对实施例的所述的开孔真空绝热板，其技术要点之一在于，上下两片隔气结构膜(2)形成隔气结构膜包装袋，隔气结构膜包装袋其中一侧的隔气结构膜2为平整设计，如没有开孔(如图5、6所示)，其折边减少为12个，极大降低折边热桥效应及漏气率影响，可提升绝热性能及延长使用寿命。其技术要点二在于开孔技术为芯材预开孔及隔气结构膜后处理。本技术不仅仅可以应用于平板状真空绝热板，采用本技术后的衍生技术亦可以在圆筒形、方形或多边形管道，棱台形等真空绝热板上应用。
63.本发明的实施案例描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发
明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种开孔真空绝热板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：s1、根据实际工程需求合理设计真空绝热板的规格，所述真空绝热板的规格包括多孔介质芯材的开孔形状及尺寸、真空绝热板的厚度；s2、基于设计后的真空绝热板的规格制作开孔的多孔介质芯材，包括如下子步骤：s21、对芯材进行开孔处理，得到开孔的多孔介质芯材；s22、将开孔的多孔介质芯材放于预处理装置，加热干燥处理以去除芯材内部残留水分或水蒸气，备用；s3、根据预制开孔芯材尺寸参数预裁剪隔气结构膜为矩形，将剪裁制作加工完备的上下两片隔气结构膜，采用热封设备将隔气结构膜三个边缘热封，做成隔气结构膜包装袋；s4、隔气结构膜包装袋制作完毕后，将加热干燥处理的开孔芯材取出，然后置于隔气结构膜包装袋中，调整开孔芯材在隔气结构膜包装袋的位置，置于真空热封包装设备中，将隔气结构膜包装袋未热封的边置于热封条上压合固定；s5、对开孔真空绝热板进行抽真空，对第四条边热封；s6、加工后真空绝热板开孔处，两层隔气结构膜吸合在一起，采用加热设备进行均匀热熔热封；s7、开孔工序遵循从中心向边缘逐步扩展的原则，先在凹陷开孔处隔气结构膜上标记出开孔形状，然后进行机械开孔，预留唇边以免漏气，最终制作完成开孔真空绝热板。2.根据权利要求1所述的一种开孔真空绝热板的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述真空绝热板的规格的设计过程如下：确定真空绝热板所需厚度，考虑内部芯材抽真空后的压缩比，得出内层芯材的合适厚度。3.根据权利要求1所述的一种开孔真空绝热板的制备方法，其特征在于，步骤s5具体过程如下：s51、对开孔真空绝热板热封后的隔气结构四周边缘进行加工修整；s52、剪除真空绝热板过长唇边。4.根据权利要求3所述的一种开孔真空绝热板的制备方法，其特征在于，步骤s52中，真空绝热板的预留唇边宽度不少于1厘米。5.根据权利要求1所述的一种开孔真空绝热板的制备方法，其特征在于，s6具体过程如下：打开并预热热封装置到预热温度，对加工后的真空绝热板凹陷开孔处均匀热封，将吸合在一起的两层隔气结构膜均匀热熔热封。6.根据权利要求1所述的一种开孔的真空绝热板的制备方法，其特征在于，步骤s7中，所述开孔的形状为圆形、方形、三角形。7.根据权利要求1所述的一种开孔的真空绝热板的制备方法，其特征在于，所述开孔真空绝热板包括内部多孔介质芯材和外部隔气结构膜。8.根据权利要求1所述的一种开孔的真空绝热板的制备方法，其特征在于，所述多孔介质芯材为纤维毡、颗粒压制板、发泡材料板中的一种或多种的组合。9.根据权利要求1所述的一种开孔的真空绝热板的制备方法，其特征在于，所述隔气结构膜为金属薄膜、镀金属复合膜和多层聚酯基塑料膜中的一种或多层膜的组合。10.根据权利要求1所述的一种开孔的真空绝热板的制备方法，其特征在于，所述开孔真空绝热板的开孔处边缘增设保护材料；
所述保护材料为子母扣、塑料扣或卡槽。

技术总结
本发明涉及一种开孔真空绝热板的制备方法，采用多孔介质芯材预开孔工艺制作，在开孔的同时有效的保持真空绝热板的绝热性能；隔气结构膜采用一侧平整一侧扣合的热封技术，减少了折边数量，降低折痕漏气率，较小边缘热桥效应，延长其使用寿命。芯材预开孔工艺避免了常规开孔对真空绝热板的破坏，保证真空绝热板的气密性。开孔芯材的预制也可以确保真空绝热板预期设计，减少了常规开孔或模组拼接带来的热桥效应。与现有技术相比，本发明的制备方法制备的开孔真空绝热板可以在保温系统装备和其他需要开孔的设备中使用，拓宽了使用场合，解决了开孔真空绝热板整体气密性和平整性问题，延长了使用寿命，减小了整体真空绝热板的热桥影响。影响。影响。


技术研发人员：阚安康 黑玉林 陈欢欢 张嘉祥 张金生
受保护的技术使用者：上海海事大学
技术研发日：2023.06.13
技术公布日：2023/9/22