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CN114962860B - 一种多孔密封板及其制备方法 - Google Patents

一种多孔密封板及其制备方法 Download PDF

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CN114962860B CN202210396382.9A CN202210396382A CN114962860B CN 114962860 B CN114962860 B CN 114962860B CN 202210396382 A CN202210396382 A CN 202210396382A CN 114962860 B CN114962860 B CN 114962860B
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Abstract

本发明提供了一种多孔密封板及其制备方法，属于密封板技术领域。包括围框、芯材、吸气剂和膜材，吸气剂位于芯材的内部，芯材具有开孔，芯材为无机粉体和/或纤维；围框具有连续外形结构，围框的材质为工程塑料，围框位于芯材的外围、芯材开孔或同时位于芯材的外围与内部开孔；膜材为铝塑复合膜、聚酰亚胺复合膜、金属化膜或无机非金属涂层塑料复合膜，膜材包裹所述芯材的表面。通过控制工程塑料围框结构，实现复杂结构多孔密封板外形与内孔结构的自由设计，突破了传统多孔密封板真空密封导致的单一不变的结构外形特征，适应复杂结构的保温隔热，拓宽其应用范围，且工程塑料围框提高多孔密封板外形或内孔的平整度，不易变形。

Description

一种多孔密封板及其制备方法
技术领域
本发明涉及密封板技术领域，尤其涉及一种多孔密封板及其制备方法。
背景技术
多孔密封板由填充芯材与保护表层阻隔膜材经真空封装复合而成的，可有效避免空气对流引起的热传递，大幅度降低导热系数，达到保温、节能和环保等较为理想的绝热效果，能够在建筑保温、冷链物流、油气管道和航空航天保温发挥巨大作用。在实际应用中，由于多孔密封板本身的真空密封结构，一般只做成规则正方形和长方形的板状结构，如中国专利CN215212018U和CN110762204B，很难做成具有外形复杂、尺寸精密或带孔结构，复杂外形或带孔结构易导致膜材损伤和芯材塌陷，从而限制了它的使用范围，如太阳能热水器、低温液化天然气与石油气等的异形管道与热力管道，或者冷藏船舶与冷藏集装箱的低温管路需要使用复杂结构多孔密封板。亟需开发复杂结构多孔密封板，以满足复杂结构的保温要求，适应不同应用环境的绝热保温。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多孔密封板及其制备方法。本发明实现复杂结构多孔密封板外形与内孔结构的自由设计，突破了传统多孔密封板真空密封导致的单一不变的结构外形特征，适应复杂结构的保温隔热，拓宽其应用范围。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种多孔密封板，包括围框、芯材、吸气剂和膜材，所述吸气剂位于所述芯材的内部，所述芯材具有开孔，所述芯材为无机粉体和/或纤维；所述围框具有连续外形结构，所述围框的材质为工程塑料，所述围框位于芯材的外围、芯材开孔或同时位于芯材的外围与内部开孔；所述膜材为铝塑复合膜、聚酰亚胺复合膜、金属化膜或无机非金属涂层塑料复合膜，所述膜材包裹所述芯材的表面。
优选地，所述工程塑料为尼龙PA、聚四氟乙烯、聚碳酸酯、聚酰亚胺或聚氨酯。
优选地，所述围框的内和/或外表面还包括红外反射涂层和/或红外反射膜层。
优选地，所述吸气剂为CaO复合粉体和/或CaCl2复合粉体。
优选地，所述围框与膜材之间还含有热熔胶膜，所述热熔胶膜由所述膜材或工程塑料通过热熔制得。
优选地，所述热熔胶膜的膜层厚度为30～100μm，材质为聚乙烯PE膜、聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物EVA胶膜、聚酯PET胶膜、尼龙66PA胶膜、聚烯烃PO胶膜或聚氨酯型TPU胶膜。
优选地，所述芯材中无机粉体的质量分数为30％～80％。
优选地，所述无机粉体为二氧化硅纳米粉体、二氧化硅与玻璃纤维混合物、气相二氧化硅与微硅粉混合物、气相二氧化硅与火山灰混合物、气相二氧化硅与大理石粉混合物或气相二氧化硅与炉渣粉混合物。
本发明还提供了上述技术方案所述的多孔密封板的制备方法，包括以下步骤：
将工程塑料板进行裁切，加工成围框；
将所述围框与芯材嵌合，形成复合芯材结构；
将所述复合芯材结构装入膜材中后进行封装，得到密封板半成品；
对所述密封板半成品的表面进行热封后，去除位于所述芯材内部的工程塑料以及所述围框外表面未热封的膜材，得到所述多孔密封板。
优选地，所述热封的温度为100～500℃，压力为0.1～0.5MPa。
与现有材料及技术相比，本发明具有如下有益效果：(1)通过多孔密封板内部真空环境与芯材具有微纳米孔径的开孔，有效避免空气对流引起的热传递，获得超低热导率，导热系数低至1.6mW/(m·K)；(2)通过控制工程塑料围框结构，实现复杂结构多孔密封板外形与内孔结构的自由设计，突破了传统多孔密封板真空密封导致的单一不变的结构外形特征，适应复杂结构的保温隔热，拓宽其应用范围；(3)通过工程塑料围框显著提高多孔密封板外形或内孔的平整度，边缘齐整、精密、粗糙度小，且不易变形；(4)通过膜材优良红外反射性能显著降低红外热辐射，从而进一步降低热导率；(5)通过围框的外表面还包括红外反射涂料层，进一步降低热导率。
本发明还提供了上述技术方案所述多孔密封板的制备方法，本发明的制造简单方便、成本低廉。本发明通过预置工程塑料围栏结合热封工艺，突破真空封装结构限制，制备出复杂结构多孔密封板，满足复杂环境不同结构保温隔热需求。
附图说明
图1为本发明实施例1的平面结构示意图；
图2为本发明实施例1的横截面结构示意图；
图3为本发明实施例2的平面结构示意图；
图4为本发明实施例3的平面结构示意图；
图中：1-工程塑料围框；2-膜材；3-吸气剂；4-芯材。
具体实施方式
本发明提供了一种多孔密封板，包括围框、芯材、吸气剂和膜材，所述吸气剂位于所述芯材的内部，所述芯材具有开孔，所述芯材为无机粉体和/或纤维；所述围框具有连续外形结构，所述围框的材质为工程塑料，所述围框位于芯材的外围、芯材开孔或同时位于芯材的外围与内部开孔；所述膜材为铝塑复合膜、聚酰亚胺复合膜、金属化膜或无机非金属涂层塑料复合膜，所述膜材包裹所述芯材的表面。
在本发明中，若无特殊说明，使用的原料均为本领域市售商品。
在本发明中，所述多孔密封板包括围框，本发明对所述围框的形状没有特殊的限定，根据本领域技术人员的需要设计即可，具体的如梅花外形。
在本发明中，所述工程塑料优选为尼龙PA、聚四氟乙烯、聚碳酸酯、聚酰亚胺或聚氨酯。
在本发明中，所述围框的外表面优选还包括红外反射涂料层。本发明对所述红外反射涂料层的具体组成没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的红外反射涂料进行涂覆制得。
在本发明中，所述多孔密封板包括吸气剂，所述吸气剂优选为CaO复合粉体和/或CaCl2复合粉体。
在本发明中，所述复合粉体优选包括锆铝16吸气剂、锆石墨吸气剂、锆镍吸气剂和锆铁钒吸气剂中的一种或多种。
在本发明中，所述吸气剂的粒径优选为1～100μm。
在本发明中，所述芯材中吸气剂的含量优选为1～5wt％。
在本发明中，所述无机粉体优选为气相二氧化硅、气相二氧化硅与微硅粉混合物、气相二氧化硅与火山灰混合物、气相二氧化硅与大理石粉混合物或气相二氧化硅与炉渣粉混合物。
在本发明中，所述芯材中无机粉体的质量分数优选为30％～80％。
在本发明中，所述纤维优选为火焰玻璃纤维棉或离心玻璃纤维棉。
在本发明中，所述芯材中纤维的含量优选为15～69wt％。
在本发明中，所述围框与膜材之间优选还含有热熔胶膜，所述热熔胶膜优选由所述膜材或工程塑料通过热熔制得，所述膜材的最内层经过热熔得到所述热熔胶膜或者所述工程塑料在使用前优选涂覆热熔胶膜材料，所述热熔胶膜材料通过热熔得到所述热熔胶膜。
在本发明中，所述热熔胶膜的膜层厚度优选为30～100μm，更优选为50μm，材质优选为聚乙烯PE膜、聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物EVA胶膜、聚酯PET胶膜、尼龙66PA胶膜、聚烯烃PO胶膜或聚氨酯型TPU胶膜。
本发明还提供了上述技术方案所述的多孔密封板的制备方法，包括以下步骤：
将工程塑料板进行裁切，加工成围框；
将所述围框与芯材嵌合，形成复合芯材结构；
将所述复合芯材结构装入膜材中后进行封装，得到密封板半成品；
对所述密封板半成品的表面进行热封后，去除位于所述芯材内部的工程塑料以及所述围框外表面未热封的膜材，得到所述多孔密封板。
本发明将工程塑料板进行裁切，加工成围框。
当所述围框位于芯材的芯材开孔时，本发明优选将所述工程塑料板进行裁切，加工成工程塑料围框。
本发明对所述加工的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
在本发明中，当所述围框与膜材之间优选还含有热熔胶膜，所述热熔胶膜优选由所述工程塑料通过热熔制得时，所述工程塑料板在裁切前优选涂覆热熔胶材料，所述热熔胶材料经过热熔形成所述热熔胶膜。
得到围框后，本发明将所述围框与芯材嵌合，形成复合芯材结构。本发明优选裁切所述芯材，在芯材中加工孔洞，将所述芯材外形加工成具有特定形状的结构。在本发明中，所述芯材优选进行烘干后再使用。
本发明将所述围框嵌入芯材中裁切的孔洞、或将芯材嵌入围框中形成复合芯材结构，固定位置，防止移位。
形成复合芯材结构后，本发明将所述复合芯材结构装入膜材中后进行封装，得到密封板半成品。在本发明中，所述膜材优选进行烘干后再使用。
在本发明中，所述膜材优选以膜材袋的形式使用。
本发明优选将所述复合芯材结构装入膜材袋中。
本发明优选将装袋后的复合芯材结构放入真空封装机中，在膜材袋上压板避免封装不均匀，捋平热封口上下两层膜，然后放下真空室盖，抽真空将盖子压实，加热热封金属条，金属条将热传导到膜材袋内层热熔胶膜，使上下两层热熔胶膜熔融粘结。
封装完成后，本发明优选断电降温，放气进真空室，起开盖子，得到所述密封板半成品。
得到密封板半成品后，本发明对所述密封板半成品的表面再次进行热封后，去除位于所述芯材内部的工程塑料外表面以及所述围框外表面膜材，得到所述多孔密封板。
本发明优选在所述密封板半成品平面上找到所述工程塑料所在位置，在所述工程塑料所在位置上方的膜材上进行热封，通过热熔实现所述工程塑料与膜材的致密粘结。
在本发明中，所述热封的温度优选为100～500℃，更优选为150～300℃，压力优选为0.1～0.5MPa，更优选为0.2～0.3MPa。
本发明优选在所述密封板半成品平面上找到所述工程塑料所在位置，对于所述工程塑料，去除其中膜材。
本发明优选去除所述密封板半成品围框外表面未热封的膜材，得到所述多孔密封板。
在本发明中，所述围框的内和/或外表面优选还包括红外反射涂层和/或红外反射膜层。本发明优选通过喷涂红外反射涂料形成所述红外反射涂层，优选通过粘合红外反射膜形成红外反射膜层。
为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的多孔密封板及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
如图1～2所示，一种梅花外形内含圆形孔洞的多孔密封板，厚度为0.01m，梅花形中心到边沿最大0.5m，圆孔直径1cm，由围框、芯材、吸气剂和膜材组成，围框具有连续外形结构，由工程塑料加工而成，工程塑料是聚氨酯，围框数量为8，1个梅花形围框位于芯材的外围，7个圆形围框位于芯材的内部开孔；芯材主体是纳米二氧化硅粉体与离心玻璃纤维棉混合物，纳米二氧化硅粉体含量30wt％，被围框和膜材包裹；吸气剂是CaO复合粉体，吸气剂放置于芯材内部，芯材中吸气剂含量为3wt％；膜材是金属化膜，位于芯材平面的上下表面；工程塑料通过热压技术与膜材热熔粘结；围框的外表面有红外反射涂料层，涂料层厚度0.1mm。
制造方法包括以下步骤：
(1)工程塑料板进行裁切，加工成8个工程塑料环；
(2)烘干芯材和膜材袋；
(3)裁切芯材，在芯材中加工圆形孔洞，芯材外形加工成特定梅花形结构；
(4)将7个圆形工程塑料环嵌入芯材中裁切的孔洞，并将芯材嵌入梅花形工程塑料环中形成复合芯材结构，固定位置，防止移位；
(5)将复合芯材结构装入膜材袋中；
(6)将装袋后的复合芯材结构放入真空封装机中，在袋子上压板避免封装不均匀，捋平热封口上下两层膜，然后放下真空室盖，抽真空将盖子压实；
(7)加热热封金属条，金属条将热传导到膜材内层热熔胶膜，使上下两层热熔胶膜熔融粘结；
(8)断电降温，放气进真空室，起开盖子，形成多孔密封板半成品；
(9)在多孔密封板半成品平面上找到工程塑料环所在位置，在工程塑料环所在位置上方的膜材上施加高温和压力，温度150℃，压力0.3MPa，通过热熔实现工程塑料环与膜材的致密粘结；
(10)在多孔密封板半成品平面上找到工程塑料环所在位置，对于在半成品中的工程塑料环，去除环中膜材；对于在半成品外围的工程塑料环，去除环外侧面未热封膜材，在围框的外表面喷涂红外反射涂料形成红外反射涂料层，获得如图1所示的梅花外形内含圆形孔洞多孔密封板产品，应用于带传动轴的泵体侧面部件的保温隔热，七根传动轴通过预制内孔穿进多孔密封板，不损伤板材结构。
工程塑料围框与膜材连接处存在一层热熔胶膜，形成复合层板，热熔胶膜膜层厚度为50μm，热熔胶膜为聚酯PET胶膜。
对本实施例制得的多孔密封板的热导率机芯测试，导热系数为3mW/(m·K)。
实施例2
如图3所示，一种复杂结构多孔密封板，厚度为0.02m，上下最高为0.5m，左右最宽为0.3m，下端两个正方形叠块边长为0.05m，上端花生型孔上下最高为0.07m，左右最宽为0.03m，左右最窄处为0.02m，由围框、芯材、吸气剂和膜材组成，围框具有连续结构，由工程塑料加工而成，工程塑料是尼龙PA，围框数量为3，1个围框位于芯材的外围，2个围框位于芯材的内部开孔；芯材主体是气相二氧化硅无机粉体，被围框和膜材包裹；吸气剂是CaO复合粉体，芯材中吸气剂的含量为1wt％，吸气剂放置于芯材内部；膜材是铝塑复合膜，位于芯材平面的上下表面；工程塑料通过热压技术与膜材热熔粘结。
制造方法包括以下步骤：
(1)工程塑料板表面喷涂热熔胶材料后固化，然后进行裁切，加工成3个工程塑料环；
(2)烘干芯材和膜材袋；
(3)裁切芯材，在芯材中加工孔洞，芯材外形加工成特定形状的结构；
(4)将2个内围框工程塑料环嵌入芯材中裁切的孔洞，并将芯材嵌入外围框工程塑料环中形成复合芯材结构，固定位置，防止移位；
(5)将复合芯材结构装入膜材袋中，膜材袋是长方形，留一边开口；
(6)将装袋后的复合芯材结构放入真空封装机中，在袋子上压板避免封装不均匀，捋平热封口上下两层膜，然后放下真空室盖，抽真空将盖子压实；
(7)加热热封金属条，并将热传导到工程塑料围框的热熔胶膜上，使膜材与工程塑料之间两层热熔胶膜熔融粘结；
(8)断电降温，放气进真空室，起开盖子，形成多孔密封板半成品；
(9)在多孔密封板半成品平面上找到工程塑料环所在位置，在工程塑料环所在位置上方的膜材上施加高温和压力，温度150℃，压力0.4MPa，通过热熔实现工程塑料环与膜材的致密粘结；
(10)在多孔密封板半成品平面上找到工程塑料环所在位置，对于在半成品中的工程塑料环，去除环中膜材；对于在半成品外围的工程塑料环，去除环外侧面膜材，获得如图3所示的复杂结构多孔密封板产品。该产品应用于咖啡机仪器内带管道部件的保温隔热，穿线管和水流管通过预制内孔穿进多孔密封板。
工程塑料围框与膜材连接处存在一层热熔胶膜，形成复合层板，热熔胶膜膜层厚度为50μm，热熔胶膜为聚乙烯PE膜。
对本实施例制得的多孔密封板的热导率机芯测试，导热系数为5mW/(m·K)。
实施例3
如图4所示，一种复杂结构多孔密封板，厚度为0.03m，左右最宽处1m，上下垂直最高为0.7m，顶部圆半径为0.5m，为由围框、芯材、吸气剂和膜材组成，围框具有连续外形结构，由工程塑料加工而成，工程塑料是聚酰亚胺，围框位于芯材的外围；芯材主体是离心玻璃纤维棉，被围框和膜材包裹；吸气剂是CaCl2复合粉体，芯材中吸气剂的含量为5wt％，放置于芯材内部；膜材是聚酰亚胺复合膜，位于芯材平面的表面；工程塑料通过热压技术与膜材热熔粘结，围框的外表面有红外反射薄膜层，薄膜层厚度0.1mm。
制造方法包括以下步骤：
(1)工程塑料板进行裁切，加工成工程塑料围框；
(2)烘干芯材和膜材袋；
(3)裁切芯材，芯材外形加工成特定形状的结构；
(4)将芯材嵌入工程塑料环中形成复合芯材结构，固定位置，防止移位；
(5)将复合芯材结构装入膜材袋中；
(6)将装袋后的复合芯材结构放入真空封装机中，在袋子上压板避免封装不均匀，捋平热封口上下两层膜，然后放下真空室盖，抽真空将盖子压实；
(7)加热热封金属条，金属条将热传导到膜材内层热熔胶膜，使上下两层热熔胶膜熔融粘结；
(8)断电降温，缓慢放气进真空室，缓慢起开盖子，形成多孔密封板半成品；
(9)在多孔密封板半成品平面上找到工程塑料环所在位置，在工程塑料环所在位置上方的膜材上施加高温和压力，温度300℃，压力0.2MPa，通过热熔实现工程塑料环与膜材的致密粘结；
(10)在多孔密封板半成品平面上找到工程塑料环所在位置，去除环外侧面未热封膜材，在工程塑料环外表面贴合红外反射薄膜，形成红外反射薄膜层，获得如图4所示的复杂结构多孔密封板产品，应用于咖啡机仪器内部区域保温隔热，用于旋片式真空泵侧面保温，用于新能源汽车电池隔热包装。
工程塑料围框与膜材连接处存在一层热熔胶膜，形成复合层板，热熔胶膜膜层厚度为50μm，热熔胶膜为聚乙烯PE膜。
对本实施例制得的多孔密封板的热导率机芯测试，导热系数为1.6mW/(m·K)。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种多孔密封板，其特征在于，具体为围框、芯材、吸气剂和膜材，所述吸气剂位于所述芯材的内部，所述芯材具有开孔，所述芯材为无机粉体和/或纤维；所述围框具有连续外形结构，所述围框的材质为工程塑料，所述围框位于芯材的外围、芯材开孔或同时位于芯材的外围与内部开孔；所述膜材为铝塑复合膜、聚酰亚胺复合膜、金属化膜或无机非金属涂层塑料复合膜，所述膜材包裹所述芯材的表面；
所述围框的内和/或外表面还包括红外反射涂层和/或红外反射膜层；
所述芯材中吸气剂含量为1～5wt％；
所述工程塑料为尼龙PA、聚四氟乙烯、聚碳酸酯、聚酰亚胺或聚氨酯；
所述的多孔密封板，所述吸气剂为CaO复合粉体和/或CaCl2复合粉体；
所述围框与膜材之间还含有热熔胶膜，所述热熔胶膜由所述膜材或工程塑料通过热熔制得，所述热熔胶膜的膜层厚度为30～100μm，材质为聚乙烯PE膜、聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物EVA胶膜、聚酯PET胶膜、尼龙66PA胶膜、聚烯烃PO胶膜或聚氨酯型TPU胶膜；
所述芯材中无机粉体的质量分数为30％～80％，所述无机粉体为二氧化硅纳米粉体、二氧化硅与玻璃纤维混合物、气相二氧化硅与微硅粉混合物、气相二氧化硅与火山灰混合物、气相二氧化硅与大理石粉混合物或气相二氧化硅与炉渣粉混合物。
2.权利要求1所述的多孔密封板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将工程塑料板进行裁切，加工成围框；
将所述围框与芯材嵌合，形成复合芯材结构；
将所述复合芯材结构装入膜材中后进行封装，得到密封板半成品；
对所述密封板半成品的表面进行热封后，去除位于所述芯材内部的工程塑料以及所述围框外表面未热封的膜材，得到所述多孔密封板；
所述热封的温度为100～500℃，压力为0.1～0.5MPa。
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