CN101086314A

CN101086314A - 真空隔热材料以及采用这种真空隔热材料的冰箱壳体隔热结构

Info

Publication number: CN101086314A
Application number: CN 200610014065
Authority: CN
Inventors: 郑东株; 金荣培
Original assignee: Taizhou LG Electronics Refrigeration Co Ltd
Current assignee: Taizhou LG Electronics Refrigeration Co Ltd
Priority date: 2006-06-06
Filing date: 2006-06-06
Publication date: 2007-12-12

Abstract

本发明公开了一种真空隔热材料以及采用这种真空隔热材料的冰箱壳体隔热结构。真空隔热材料包括由玻璃纤维絮集而形成的芯材；和密封在芯材外部的密封薄层。本发明提供的真空隔热材料是采用针刺玻璃棉而使玻璃纤维产生絮集的同时调节其厚度的方法形成芯材，因而无需用水加热或喷洒无机粘合剂，而且能够减少密封薄层的用量和最小化热桥作用，不仅能够降低芯材的制造费用，并且还可以防止芯材内部产生气体，因此能够使真空隔热材料长时间保持优异的隔热性能。另外，由于芯材内部产生的气体最少，因此能够减少吸气剂的用量或不使用吸气剂。此外，由于利用上述方法制成的真空隔热材料的表面比较光滑，因此便于设置。

Description

真空隔热材料以及采用这种真空隔热材料的冰箱壳体隔热结构

技术领域

本发明涉及一种真空隔热材料以及采用这种真空隔热材料的冰箱壳体隔热结构，特别是涉及一种由玻璃纤维制成的芯材生产成本低，同时隔热性能保持不变的真空隔热材料以及采用这种真空隔热材料的冰箱壳体隔热结构。

背景技术

图1为已有技术的冰箱壳体结构立体图。如图1所示，这种已有技术的冰箱1是一种用于低温储藏食物的装置，其主要包括内部形成有用于保存食物的冷藏室或者冷冻室等储存空间20的壳体10；图中未示出的用于开闭冷藏室和冷冻室的冰箱门；和图中未示出的由冷媒循环系统构成，从而能够使保存的食物维持在低温状态的机械部。其中，壳体10在形成冰箱外形的外表面和形成存储空间的内表面之间填充有隔热材料，因此能够增强保温效果。图2为图1中X-X向结构剖视图。如图2所示，壳体10的内表面21和外表面11之间填充有注入聚亚胺酯发泡液后经过加热发泡而形成的聚亚胺酯泡沫30。但是，由于聚亚胺酯泡沫30中包含有可以传递热量的空气，而且因聚亚胺酯本身的导热特性而无法再进一步提高冰箱的隔热性能。因此，为了进一步切断冰箱内部的储存空间20和外部之间的热交换，并提高冰箱的效率和能源利用率，如图3所示，最近逐渐开始在壳体10的外表面11和内表面21之间除设置聚亚胺酯泡沫30之外还增设了真空隔热材料40。图4为图3中的真空隔热材料结构剖视图。如图4所示，所述的真空隔热材料40包括：由玻璃纤维编织板层积而形成，并且编织板之间形成真空的芯材41；为了维持芯材41的真空状态而缠绕在芯材41外部的由铝箔构成的密封薄层42；和用于清除透过密封薄层42而流入的气体成分，使真空隔热材料40能够在足够长的时间内保持隔热性能的吸气剂43。真空隔热材料40是在真空状态下利用密封薄层42缠绕在芯材41的外部，然后使两个密封薄层42上相向的热熔接层热熔接而制成，由此可使芯材41与外部相互隔离。另外，为使芯材41完全与外部隔离，密封薄层42的上、下侧面的热熔接长度较长，由此形成从芯材41的侧面向外突出的接合部42’。此外，如图5所示，真空隔热材料40是将其上的接合部42’弯折之后插入到冰箱壳体10的内部等位置上。国际专利申请PCT/JP2004/11709号中公开的芯材41是首先向松散状态的玻璃纤维喷射水，然后在大约380℃的温度下将其挤压到适宜的厚度而制成；而国际专利申请PCT/JP2003/099552号中公开的芯材41则是首先将无机粘合剂喷洒到松散状态的玻璃纤维上，以使该纤维之间产生结合力，然后调整到适宜的厚度而制成。但是，在上述利用玻璃纤维生产芯材41的过程中，必须包括加热玻璃纤维或喷洒粘合剂的工序，这样不仅会使芯材41的价格高于玻璃棉，而且在制造出真空隔热材料并将其设置在一定位置上时，从无机粘合剂中释放出的气体极易破坏真空隔热材料的真空，为此需要进行另外的处理或设置吸气剂。此外，如果想将松散状态的纤维用作真空隔热材料的芯材，其厚度需压缩5倍以上，而且密封薄层42的使用量也会随之增加，因此操作起来比较困难。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种由玻璃纤维制成的芯材生产成本低，同时隔热性能保持不变，无需添加物，而且能够大幅度减小厚度的真空隔热材料以及采用这种真空隔热材料的冰箱壳体隔热结构。

为了达到上述目的，本发明提供的真空隔热材料包括：由玻璃纤维絮集而形成的芯材；和密封在芯材外部的密封薄层。

所述的芯材是用针刺的方法絮集玻璃纤维而制成。

所述的针上形成有针头。

所述的芯材厚度为絮集前玻璃棉厚度的10％至60％。

所述的玻璃纤维的平均直径为1.5μm至9μm。

所述的玻璃纤维由0.1％至25％的长纤维和75％至99.9％的短纤维组成。

由密封薄层密封住的芯材真空度在0.1乇以下。

本发明提供的采用真空隔热材料的冰箱壳体隔热结构包括：由钢材制成的冰箱壳体外表面；由塑料材料制成的冰箱壳体内表面；以及位于冰箱壳体外表面与内表面之间的真空隔热材料。

本发明提供的玻璃纤维的厚度调节方法包括：针刺玻璃棉而使玻璃纤维产生絮集并调节其厚度的阶段。

本发明提供的真空隔热材料的制造方法包括：针刺玻璃棉而使玻璃纤维产生絮集并调节其厚度而形成芯材的阶段；和利用密封薄层将芯材进行密封的阶段。

在针刺玻璃棉而使玻璃纤维产生絮集并调节其厚度而形成芯材的阶段中，芯材的厚度越薄，玻璃棉单位面积上贯穿的针数量越多。

本发明提供的真空隔热材料是采用针刺玻璃棉而使玻璃纤维产生絮集的同时调节其厚度的方法形成芯材，因而无需用水加热或喷洒无机粘合剂，而且能够减少密封薄层的用量和最小化热桥作用，不仅能够降低芯材的制造费用，并且还可以防止芯材内部产生气体，因此能够使真空隔热材料长时间保持优异的隔热性能。另外，由于芯材内部产生的气体最少，因此能够减少吸气剂的用量或不使用吸气剂。此外，由于利用上述方法制成的真空隔热材料的表面比较光滑，因此便于设置。特别是利用该方法制成的芯材无需去除水分或异物，因此可以采用相对已有技术而言更加简单的烘干操作。

附图说明

图1为已有技术的冰箱壳体结构立体图。

图2为图1中X-X向结构剖视图。

图3为图1中X-X向另一种结构剖视图。

图4为图3中的真空隔热材料结构剖视图。

图5为内部安装有图4中的真空隔热材料的冰箱壳体剖视图。

图6为本发明提供的真空隔热材料结构立体图。

图7为制作图6中的芯材所使用的玻璃纤维生产设备结构示意图。

图8为利用图7中的设备而制造出的玻璃纤维示意图。

图9为图8中的玻璃纤维针刺前状态示意图。

图10为图8中的玻璃纤维针刺后产生絮集的状态示意图。

图11为通过图7至图10所示的工序而产生絮集的芯材结构图。

图12为本发明提供的芯材和已有技术的芯材热传导系数检测数据图。

图13为本发明提供的真空隔热材料中芯材的真空度与热传导率之间曲线图。

附图中主要部件标号说明：

100：真空隔热材料 110：芯材

111：玻璃纤维 111a：贯通孔

112：针 112a：针头

220：旋转器 230：吊桶

250：传送装置

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明提供的真空隔热材料以及采用这种真空隔热材料的冰箱壳体隔热结构进行详细说明。如图6所示，本发明提供的真空隔热材料100包括：利用针刺玻璃棉而使玻璃纤维产生絮集的方法制成的芯材110；为了保持芯材110内部的真空度而密封在芯材110外部的密封薄层120；以及插入设置在芯材110之间，能够除去通过密封薄层120流入的气体成分，由此可使真空隔热材料在充分长的时间内保持隔热性能的吸气剂130。其中制作芯材110的原材料即玻璃棉是通过图7所示的设备而制成。如图7所示，在从旋转器220的上部向下沿箭头210的方向进行吹风的状态下，分别向正在进行旋转的4个旋转器220的注入口222内注入玻璃熔融液，该玻璃熔融液将流经旋转器220内部的管路而变成玻璃纤维111，并在离心力的作用下从排出口223向下排出。此时，玻璃纤维111将在吊桶230的引导下依靠重力下落，并聚集到位于旋转器220下方的水平移动的传送装置250上。在传送装置250的移动过程中，玻璃纤维111会在其表面逐渐聚集，由此在传送装置250的末端形成如图8所示的由玻璃纤维111堆积而形成的玻璃棉。如图9所示，玻璃棉的上方垂直设有带有针头112a的针112，如图10所示，当针112上的针头112a贯穿玻璃棉时，其可将玻璃纤维111推向使之相互缠绕成团的方向，这时，由针112贯通玻璃棉而形成的贯通孔111a周围的玻璃纤维111会相互缠绕，从而使该处的玻璃棉厚度变薄。当以一定的间隔完成针刺后，玻璃棉将变成絮集状态，同时完成厚度的调节。图11为通过图7至图10所示的工序而产生絮集的芯材结构图。如图11所示，在没有加入任何添加剂或水，并且没有进行加热或挤压的情况下，芯材110也能够保持规则的形状。因此，通过针刺玻璃棉而使玻璃纤维111产生絮集并以此来调节玻璃棉厚度的方法能够很容易地形成所希望的芯材110形状，这样就可使制造真空隔热材料100时的操作变得简单。

由上述针刺玻璃棉的方法而形成的芯材110的厚度为絮集前玻璃棉厚度的10％至60％。若芯材110的厚度小于絮集前玻璃棉厚度的10％，在真空隔热材料100的制造过程中，芯材110的真空排气就不能顺利进行，因而热传导率将超过0.005kcal/m.hr.℃，所以不能确保所希望的隔热性能。而若芯材110的厚度大于絮集前玻璃棉厚度的60％，则操作时芯材110容易破碎，而且在制造真空隔热材料100而需要将芯材110装入由密封薄层120形成的袋中时，由密封薄层120形成的袋子的尺寸需大于所需要的尺寸。另外，在真空隔热材料100的制造过程中需要先将芯材110进行真空排气，然后将接合部120’进行弯折，该弯折部位将会形成热桥，因此若使用过大的袋子，弯折部位的尺寸将会随之增加，因此将会降低隔热性能。因此，如图12所示，本发明人通过试验发现，当采用图中标号为B且厚度为絮集前玻璃棉厚度的25％的芯材110制作真空隔热材料100时，该真空隔热材料的最初热传导系数为0.0026kcal/m.hr.℃，而采用图中标号为A且由无机粘合剂来调整厚度的芯材制作真空隔热材料时，该真空隔热材料的最初热传导系数为0.0025kcal/m.hr.℃，因此该误差落在±0.0030的正常误差范围之内。即，本发明提供的真空隔热材料100中的芯材110不仅要比已有技术的芯材价格低，而且其最初的热传导系数与后者没有什么区别。特别是由于已有技术的芯材A中存在的无机粘合剂会释放出气体，因此其隔热性能不能长时间维持稳定，而本发明中的芯材B则能够长时间保持较好的隔热性能。另外，所述的玻璃纤维111的平均直径为1.5μm至9μm。如果玻璃纤维111的平均直径小于1.5μm，则相对平均直径为7μm的玻璃纤维而言其制造费用会急剧增加到2倍至10倍。而如果玻璃纤维111的平均直径大于9μm，则在制造真空隔热材料100时，玻璃纤维111的孔隙率将会降低，从而使热传导率相对最小值而言下降30％以上。此外，玻璃纤维111是由长纤维和短纤维组成。制作芯材110时可以完全不用长纤维，但仍希望长纤维集中在用针112贯穿玻璃棉而使玻璃纤维111产生絮集并调整其厚度的针刺面，但是，如果短纤维量少于75％，而长纤维量多于25％，则热传导率相对最小值而言将会下降30％以上，因此长纤维量不应超过短纤维量的1/4。其中短纤维是诸如棉花、羊毛等短长度纤维的总称，一般将具有2.5cm至3.8cm长度的纤维称作短纤维，而长纤维相对短纤维而言通常称为长丝，其包括甚至高达1000m长度的纤维。另外，如图13所示，由密封薄层120密封住的芯材110的真空度是以0.1乇作为基准，若大于0.1乇，则其真空度会急剧下降，因此应该保持在0.1乇以下。此外，如果想使芯材110的厚度变得更薄，只需在玻璃棉的单位面积内贯穿更多数量的针112即可。本发明提供的真空隔热材料100显然可以用于图1至图2所示的冰箱壳体上。

Claims

1、一种真空隔热材料，其特征在于：所述的真空隔热材料(100)包括由玻璃纤维絮集而形成的芯材(110)；和密封在芯材(110)外部的密封薄层(120)。

2、根据权利要求1所述的真空隔热材料，其特征在于：所述的芯材(110)是用针刺的方法絮集玻璃纤维而制成。

3、根据权利要求2所述的真空隔热材料，其特征在于：所述的针(112)上形成有针头(112a)。

4、根据权利要求2所述的真空隔热材料，其特征在于：所述的芯材(110)厚度为絮集前玻璃棉厚度的10％至60％。

5、根据权利要求1所述的真空隔热材料，其特征在于：所述的玻璃纤维(111)的平均直径为1.5μm至9μm。

6、根据权利要求1所述的真空隔热材料，其特征在于：所述的玻璃纤维(111)由0.1％至25％的长纤维和75％至99.9％的短纤维组成。

7、根据权利要求1所述的真空隔热材料，其特征在于：由密封薄层(120)密封住的芯材(110)真空度在0.1乇以下。

8、一种采用如权利要求1所述的真空隔热材料的冰箱壳体隔热结构，其特征在于：所述的真空隔热材料的冰箱壳体隔热结构包括：由钢材制成的冰箱壳体外表面(11)；由塑料材料制成的冰箱壳体内表面(21)；以及位于冰箱壳体外表面(11)与内表面(21)之间的真空隔热材料(100)。

9、一种玻璃纤维的厚度调节方法，其特征在于：所述的玻璃纤维的厚度调节方法包括针刺玻璃棉而使玻璃纤维(111)产生絮集并调节其厚度的阶段。

10、一种如权利要求1所述的真空隔热材料的制造方法，其特征在于：所述的真空隔热材料的制造方法包括：针刺玻璃棉而使玻璃纤维(111)产生絮集并调节其厚度而形成芯材(110)的阶段；和利用密封薄层(120)将芯材(110)进行密封的阶段。

11、根据权利要求10所述的真空隔热材料的制造方法，其特征在于：在针刺玻璃棉而使玻璃纤维(111)产生絮集并调节其厚度而形成芯材(110)的阶段中，芯材(110)的厚度越薄，玻璃棉单位面积上贯穿的针(112)数量越多。