專利名稱：一種耐高溫真空絕熱夾芯板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種真空絕熱材料及其制備方法，特別是涉及ー種耐高溫真空絕熱夾芯板及其制備方法。
背景技術(shù)：
真空絕熱板是目前保溫性能最好的材料，它主要由多孔芯材、吸氣劑和阻氣薄膜復(fù)合而成。通過在阻氣薄膜內(nèi)填充多孔芯材和吸氣劑，通過最大限度的提高薄膜內(nèi)部真空度來隔絕熱傳導(dǎo)(傳遞、對流、輻射)，以此實現(xiàn)高效絕熱。因此，阻氣薄膜質(zhì)量的優(yōu)劣是真空絕熱板保溫性能的決定性因素。
專利號為CN101767448B的發(fā)明專利上公開了ー種真空絕熱板用隔氣膜制作方法。該專利所述的阻氣薄膜包括上層料、中間層料和下層料，上層料選自PDVC(聚偏ニ氯こ烯)、PS (聚苯こ烯)或PET (聚對苯ニ甲酸こニ醇酯)，中間層料選自PE (聚こ烯),PVOH (聚こ烯醇)、PA(尼龍)、EV0H(こ烯-こ烯醇共聚物)、EVA(こ烯-醋酸こ烯共聚物)、PET或PP (聚丙烯)，下層料為PE。專利號為ZL200420053407. 2的實用新型專利上公開了ー種真空絕熱板。該專利所述的阻氣薄膜自芯材由內(nèi)而外分別為PA層、PET層、鋁箔層和PE層。專利號為CN202248332U的實用新型專利上公開了ー種真空絕熱建筑保溫板。該專利所述的阻氣薄膜包括層狀結(jié)構(gòu)和熱合層，層狀結(jié)構(gòu)為PA膜或PET膜或PVDC膜或EVOH膜，熱合層為PE膜、CPP膜或者BOPP膜。專利號為CN201680117U的實用新型專利上公開了ー種便于應(yīng)用的真空絕熱板。該專利所述的阻氣薄膜為金屬、玻璃、PA、PI (聚亞酰胺)、PE、PP。目前國內(nèi)的真空絕熱板產(chǎn)品，無論是家電用、冷凍冷藏用、エ業(yè)用還是建筑用真空絕熱板，都是采用鋁箔金屬層復(fù)合高分子層薄膜結(jié)構(gòu)(建筑用真空絕熱板最外層還附有一層無機(jī)玻纖布)，并都是以高溫熔融PE的方式來熱壓封裝真空絕熱板。PE是こ烯經(jīng)聚合制得的ー種熱塑性樹脂，其熔點范圍為112 135°C。當(dāng)外界溫度高于135°C時，真空絕熱板阻氣薄膜中的PE熱封層熔融，即真空絕熱板失效，并且這種鋁箔金屬層復(fù)合高分子層薄膜結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低、抗穿刺性能低。導(dǎo)致目前國內(nèi)的真空絕熱板保溫絕熱材料在航天、鋼鐵、石化、電力、高溫エ業(yè)設(shè)備等的高溫絕熱保溫領(lǐng)域尚無應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的為了解決現(xiàn)有技術(shù)中真空絕熱板不耐高溫的問題，本發(fā)明提供了ー種抗穿刺性能強(qiáng)、導(dǎo)熱系數(shù)低，并且可以耐高溫的真空絕熱夾芯板保溫絕熱材料。技術(shù)方案為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述的ー種耐高溫真空絕熱夾芯板，它包括ー塊上面板、一個開孔并帶有凹槽的圓形平臺、ー個密封蓋、一個置于0型槽內(nèi)的0型密封圈、一塊下面板、兩塊長側(cè)邊薄板、兩塊短側(cè)邊薄板、芯材和吸氣劑。所述上面板，其特征在于上面板為合金材料，可選不銹鋼或鈦合金等，優(yōu)選316L不銹鋼；上面板厚度可選0. 3mm 5mm,優(yōu)選0. 8 Imm ;上述上面板中還存在一個圓孔,該孔可以置于上面板任意位置，優(yōu)選上面板中心處，該孔直徑根據(jù)真空絕熱夾芯板尺寸而定，孔直徑優(yōu)選為[(dft^+dftSS)/2] = I 10 ;圓孔下面存在一個圓形平臺，上述圓形平臺材料可選不銹鋼、鈦合金鋼或者碳鋼，優(yōu)選316L不銹鋼。上述圓形平臺中心開孔，孔直徑小于上述上面板的開孔直徑，孔旁邊開有ー個O型槽，O型槽內(nèi)置入O型密封圏。所述密封蓋，其特征在于密封蓋所選用材料與上面板材料型號一致；密封蓋形狀為圓形，直徑略小于上面板中所述的開孔圓孔直徑，并且密封蓋可以完全覆蓋住上面板中所述的0型槽。所述0型密封圈，其特征在于0型密封圈直徑與上面板中所述的0型槽直徑相匹配，可以放入0型槽中。所述下面板，其特征在于下面板所用的材料型號、長度、寬度和厚度與上面板相同。 所述長側(cè)邊薄板，其特征在于長側(cè)邊薄板所選用材料型號與上、下面板相同，長側(cè)邊薄板有兩邊長與上、下面板的長邊長度相同，長側(cè)邊薄板厚度為0. 3mm 2mm,優(yōu)選0. omm Imm0所述短側(cè)邊薄板，其特征在于短側(cè)邊薄板所選用材料型號與上、下面板相同，短側(cè)邊薄板有兩邊長與上、下面板的短邊長度相同，短側(cè)邊薄板厚度為0. 3mm 2mm，優(yōu)選0. omm Imm0上述長側(cè)邊薄板與短側(cè)邊薄板有兩邊長相同，并且厚度相同。所述芯材為無機(jī)多孔材料，可選玻璃纖維、ニ氧化硅粉、巖棉、硅酸鋁纖維、氧化鋯纖維或碳纖維，或其中幾者的復(fù)合芯材，所選芯材視真空絕熱夾芯板所承受溫度環(huán)境而定。當(dāng)需要承受400°C以下的高溫時，可選用玻璃纖維或ニ氧化硅粉芯材或二者的復(fù)合芯材；當(dāng)需要承受600°C以下的高溫時，可選用巖棉芯材；當(dāng)需要承受1200°C以下的高溫時，可選用硅酸鋁纖維芯材；當(dāng)需要承受1600°C以下的高溫時，可選用氧化鋯纖維芯材或碳纖維芯材。所述吸氣劑可選非蒸散型吸氣劑或復(fù)合型吸氣劑，優(yōu)選鋯鋁16吸氣劑。本發(fā)明還公開了ー種制備上述耐高溫真空絕熱夾芯板的方法，其特征在于包括下述順序的步驟(I)切割兩塊尺寸一致的合金板材，一塊作為上面板，一塊作為下面板；(2)上面板任取ー處沖壓開孔，沖壓分離出來的圓板再經(jīng)過切割加工作為密封蓋;(3)車床加工一個帶有凹槽的圓形平臺(平臺中心開孔)焊接在上面板開孔中心處下端；(4)切割兩塊長側(cè)邊薄板和兩塊短側(cè)邊薄板，并將任意三塊側(cè)邊薄板與上、下面板焊接起來，第四塊側(cè)邊薄板先不焊接，形成一個五邊的開ロ盒子，焊接方式可選電弧焊、氣焊、電子束焊、激光焊，優(yōu)選激光焊；(5)將附有吸氣劑的芯材裝入上述的開ロ盒子內(nèi)；(6)將上述裝入芯材和吸氣劑的開ロ盒子與⑷中所述的第四塊側(cè)邊薄板采用
(4)中相同的焊接エ藝焊接起來,形成夾芯板；
(7)將0型密封圈置入(3)中所述的圓形平臺的凹槽處；(8)在上面板的開孔處蓋上(2)中所述的密封蓋，并接入真空泵，開始抽取真空，真空泵壓カ值為I 10_4Pa，優(yōu)選0. OlPa ；(9)上述真空泵特征在于其抽氣口徑大于上面板開孔孔徑，并且抽氣管道中間有卡ロ，當(dāng)真空泵抽取夾芯板內(nèi)氣體時，密封蓋上浮至卡ロ位置，當(dāng)抽取完夾芯板內(nèi)氣體后，密封蓋由于重力作用和外界大氣壓大于夾芯板內(nèi)氣壓作用，自動下落，緊緊壓住0型密封圈，保證真空絕熱夾芯板不進(jìn)氣；(10)采用⑷中相同的焊接エ藝，將(9)中所述的密封蓋與上面板焊接。應(yīng)用效果本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(I)采用合金材料作為真空絕熱夾芯板金屬面板，克服了傳統(tǒng)鋁箔金屬層復(fù)合高分子層真空絕熱板強(qiáng)度低、抗穿刺性能差的缺點，大幅度提高了真空絕熱夾芯板的強(qiáng)度。
(2)采用合金材料作為真空絕熱夾芯板金屬面板，克服了傳統(tǒng)鋁箔金屬層復(fù)合高分子層耐高溫性能差的缺點，使真空絕熱夾芯板可承受高達(dá)1600°C的高溫。(3)采用無機(jī)多孔材料為夾芯板支撐芯材、合金材料為夾芯板面板，利用真空絕熱原理制備的真空絕熱板夾芯板導(dǎo)熱系數(shù)極低，可以達(dá)到0.003W/(m*K)以下(20°C)。
圖I為本發(fā)明的ー種耐高溫真空絕熱夾芯板結(jié)構(gòu)示意圖，圖中I為上面板，10為上面板開孔，11為圓形平臺，12為圓形平臺開孔，13為圓形平臺上的0型槽(內(nèi)置0型密封圈)，2為密封蓋，3為下面板，4為長側(cè)邊薄板，5為短側(cè)邊薄板，6為附有吸氣劑的芯材。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)ー步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定。實施例Iー種尺寸為800mmX600mmX20mm，可耐400°C以下溫度的真空絕熱夾芯板，該板所用材料為304不銹鋼。其中上、下面板厚度為0. 8mm,長、短側(cè)邊薄板厚度為0. 3mm,上面板中心位置的開孔直徑為70mm,芯材為玻璃纖維芯材。本實施例所述的真空絕熱夾芯板，在制備時具體エ藝步驟如下切割兩塊長寬為800mmX600mm，厚度為0. 8mm的304不銹鋼板材，一塊作為上面板，一塊作為下面板，上面板中心處沖壓開孔，孔直徑為70mm，沖壓分離出來的圓板切割為60mm作為密封蓋。車床加工一個帶有凹槽的圓形平臺焊接在上面板開孔中心處下端，平臺尺寸為①100mm,平臺中心開孔孔徑為030mm。切割兩塊長寬為800mmX20mm的長側(cè)邊薄板和兩塊長寬為600mmX 20mm的短側(cè)邊薄板，將兩塊長側(cè)邊薄板和ー塊短側(cè)邊薄板采用激光焊接方式與上、下面板連接起來后形成五邊開ロ盒子后，將附有CaO吸氣劑的玻璃纖維芯材裝入開ロ盒子內(nèi)。再將最后ー塊短側(cè)邊薄板采用激光焊接方式與盒子第六邊連接，形成封閉夾芯板。將0型密封圈置入圓形平臺的凹槽處后，在上面板的開孔處蓋上密封蓋，井接入真空泵，開始抽取真空，真空泵壓カ值為0. OlPa0當(dāng)抽取完夾芯板內(nèi)氣體后將密封蓋與上面板激光焊接。實施例2一種尺寸為400mmX600mmX20mm,可耐600°C以下溫度的真空絕熱夾芯板，該板所用材料為304不銹鋼。其中上、下面板厚度為0. 9mm,長、短側(cè)邊薄板厚度為0. 4mm,上面板中心位置的開孔直徑為50mm,芯材為巖棉芯材。本實施例所述的真空絕熱夾芯板，在制備時具體エ藝步驟如下切割兩塊長寬為400mmX600mm，厚度為0. 9mm的304不銹鋼板材，一塊作為上面板，一塊作為下面板，上面板中心處沖壓開孔，孔直徑為50mm，沖壓分離出來的圓板切割為40mm作為密封蓋。車床加工一個帶有凹槽的圓形平臺焊接在上面板開孔中心處下端，平臺尺寸為0 80mm,平臺中心開孔孔徑為C>20mm。切割兩塊長寬為600mmX20mm的長側(cè)邊薄板和兩塊長寬為400mmX 20mm的短側(cè)邊薄板，將兩塊長側(cè)邊薄板和ー塊短側(cè)邊薄板采用激光 焊接方式與上、下面板連接起來后形成五邊開ロ盒子后，將附有鋯鋁16吸氣劑的巖棉芯材裝入開ロ盒子內(nèi)。再將最后ー塊短側(cè)邊薄板采用激光焊接方式與盒子第六邊連接，形成封閉夾芯板。將0型密封圈置入圓形平臺的凹槽處后，在上面板的開孔處蓋上密封蓋，并接入真空泵，開始抽取真空，真空泵壓カ值為0. OlPa0當(dāng)抽取完夾芯板內(nèi)氣體后將密封蓋與上面板激光焊接。實施例3一種尺寸為800_X600_X20mm,可耐1200°C以下溫度的真空絕熱夾芯板,該板所用材料為316L不銹鋼。其中上、下面板厚度為0. 9mm,長、短側(cè)邊薄板厚度為0. 4mm,上面板中心位置的開孔直徑為70_，芯材為硅酸鋁纖維芯材。本實施例所述的真空絕熱夾芯板，在制備時具體エ藝步驟如下切割兩塊長寬為800mm X 600mm，厚度為0. 9mm的316L不銹鋼板材，一塊作為上面板，一塊作為下面板，上面板中心處沖壓開孔，孔直徑為70mm，沖壓分離出來的圓板切割為60mm作為密封蓋。車床加工一個帶有凹槽的圓形平臺焊接在上面板開孔中心處下端，平臺尺寸為①100mm,平臺中心開孔孔徑為030mm。切割兩塊長寬為800mmX20mm的長側(cè)邊薄板和兩塊長寬為600mmX 20mm的短側(cè)邊薄板，將兩塊長側(cè)邊薄板和ー塊短側(cè)邊薄板采用激光焊接方式與上、下面板連接起來后形成五邊開ロ盒子后，將附有鋯鋁16吸氣劑的硅酸鋁纖維芯材裝入開ロ盒子內(nèi)。再將最后ー塊短側(cè)邊薄板采用激光焊接方式與盒子第六邊連接，形成封閉夾芯板。將0型密封圈置入圓形平臺的凹槽處后，在上面板的開孔處蓋上密封蓋，并接入真空泵，開始抽取真空，真空泵壓カ值為0. OlPa。當(dāng)抽取完夾芯板內(nèi)氣體后將密封蓋與上面板激光焊接。實施例4一種尺寸為800_X600_X20mm,可耐1600°C以下溫度的真空絕熱夾芯板,該板所用材料為800H不銹鋼。其中上、下面板厚度為0. 9mm,長、短側(cè)邊薄板厚度為0. 4mm,上面板中心位置的開孔直徑為70mm，芯材為氧化鋯纖維芯材。本實施例所述的真空絕熱夾芯板，在制備時具體エ藝步驟如下切割兩塊長寬為800mm X 600mm，厚度為0. 9mm的316L不銹鋼板材，一塊作為上面板，一塊作為下面板，上面板中心處沖壓開孔，孔直徑為70mm，沖壓分離出來的圓板切割為60mm作為密封蓋。車床加工一個帶有凹槽的圓形平臺焊接在上面板開孔中心處下端，平臺尺寸為O IOOmm,平臺中心開孔孔徑為030mm。切割兩塊長寬為800mmX 20mm的長側(cè)邊薄板和兩塊長寬為600mmX 20mm的短側(cè)邊薄板，將兩塊長側(cè)邊薄板和ー塊短側(cè)邊薄板采用激光焊接方式與上、下面板連接起來后形成五邊開ロ盒子后，將附有鋯鋁16吸氣劑的氧化鋯纖維芯材裝入開ロ盒子內(nèi)。再將最后ー塊短側(cè)邊薄板采用激光焊接方式與盒子第六邊連接，形成封閉夾芯板。將O型密封圈置入圓形平臺的凹槽處后，在上面板的開孔處蓋上密封蓋，并接入真空泵，開始抽取真空，真空泵壓カ值為0. OlPa0當(dāng)抽取完夾芯板內(nèi)氣體后將密封蓋與上面板激光焊接。上述僅為本發(fā)明的單個具體實施方式
，但本發(fā)明的設(shè)計構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對本發(fā)明進(jìn)行非實質(zhì)性的改動，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)的范圍的行為。但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何形式的簡 單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種耐高溫真空絕熱夾芯板，其特征在于它包括一塊上面板(I)、一個開孔并帶有凹槽的圓形平臺(11)、一個密封蓋(2)、一個置于O型槽內(nèi)的O型密封圈(13)、一塊下面板(3)、兩塊長側(cè)邊薄板(4)、兩塊短側(cè)邊薄板(5)、芯材(6)和吸氣劑(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的真空絕熱夾芯板，其特征在于真空絕熱夾芯板上面板為合金材料，可選不銹鋼或鈦合金等，優(yōu)選316L不銹鋼；上面板厚度可選O. 3mm 5mm,優(yōu)選O.8 Imm ;上述上面板中還存在一個圓孔,該孔可以置于上面板任意位置，優(yōu)選上面板中心處，該孔直徑根據(jù)真空絕熱夾芯板尺寸而定，孔直徑優(yōu)選為(1ΛΜ5 [(dft^+dftSS)/2]=I 10;圓孔下面存在一個圓形平臺，上述圓形平臺材料可選不銹鋼、鈦合金鋼或者碳鋼，優(yōu)選316L不銹鋼。上述圓形平臺中心開孔，孔直徑小于上述上面板的開孔直徑，孔旁邊開有一個O型槽，O型槽內(nèi)置入O型密封圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的真空絕熱夾芯板，其特征在于真空絕熱夾芯板密封蓋所選用材料與上面板材料型號一致；密封蓋形狀為圓形，直徑略小于上面板中所述的開孔圓孔直徑，并且密封蓋可以完全覆蓋住上面板中所述的O型槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的真空絕熱夾芯板，其特征在于真空絕熱夾芯板O型密封圈，其直徑與上面板中所述的O型槽直徑相匹配，可以放入O型槽中。
5.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的真空絕熱夾芯板，其特征在于真空絕熱夾芯板下面板所用的材料型號、長度、寬度和厚度與上面板相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的真空絕熱夾芯板，其特征在于真空絕熱夾芯板長側(cè)邊薄板所選用材料型號與上、下面板相同，長側(cè)邊薄板有兩邊長與上、下面板的長邊長度相同，長側(cè)邊薄板厚度為O. 3mm 2mm,優(yōu)選O. 5mm 1mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的真空絕熱夾芯板，其特征在于真空絕熱夾芯板短側(cè)邊薄板所選用材料型號與上、下面板相同，短側(cè)邊薄板有兩邊長與上、下面板的短邊長度相同，短側(cè)邊薄板厚度為O. 3mm 2mm,優(yōu)選O. 5mm 1mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的真空絕熱夾芯板，其特征在于真空絕熱夾芯板長側(cè)邊薄板與短側(cè)邊薄板有兩邊長相同，并且厚度相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的真空絕熱夾芯板，其特征在于真空絕熱夾芯板芯材為無機(jī)多孔材料，可選玻璃纖維、二氧化硅粉、巖棉、硅酸鋁纖維、氧化鋯纖維或碳纖維，或其中幾者的復(fù)合芯材，所選芯材視真空絕熱夾芯板所承受溫度環(huán)境而定。當(dāng)需要承受400°C以下的高溫時，可選用玻璃纖維或二氧化硅粉芯材或二者的復(fù)合芯材；當(dāng)需要承受600°C以下的高溫時，可選用巖棉芯材；當(dāng)需要承受1200°C以下的高溫時，可選用硅酸鋁纖維芯材；當(dāng)需要承受1600°C以下的高溫時，可選用氧化鋯纖維芯材或碳纖維芯材。
10.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的真空絕熱夾芯板，其特征在于真空絕熱夾芯板吸氣劑可選非蒸散型吸氣劑或復(fù)合型吸氣劑，優(yōu)選鋯鋁16吸氣劑。
11.本發(fā)明還公開了一種制備上述耐高溫真空絕熱夾芯板的方法，其特征在于包括下述順序的步驟 (1)切割兩塊尺寸一致的合金板材，一塊作為上面板，一塊作為下面板； (2)上面板任取一處沖壓開孔，沖壓分離出來的圓板再經(jīng)過切割加工作為密封蓋； (3)車床加工一個帶有凹槽的圓形平臺(平臺中心開孔)焊接在上面板開孔中心處下端;(4)切割兩塊長側(cè)邊薄板和兩塊短側(cè)邊薄板，并將任意三塊側(cè)邊薄板與上、下面板焊接起來，第四塊側(cè)邊薄板先不焊接，形成一個五邊的開口盒子，焊接方式可選電弧焊、氣焊、電子束焊、激光焊，優(yōu)選激光焊； (5)將附有吸氣劑的芯材裝入上述的開口盒子內(nèi)； (6)將上述裝入芯材和吸氣劑的開口盒子與(4)中所述的第四塊側(cè)邊薄板采用(4)中相同的焊接工藝焊接起來，形成夾芯板； (7)將O型密封圈置入(3)中所述的圓形平臺的凹槽處； (8)在上面板的開孔處蓋上(2)中所述的密封蓋，并接入真空泵，開始抽取真空，真空泵壓力值為I l(T4Pa，優(yōu)選O. OlPa ； (9)上述真空泵特征在于其抽氣口徑大于上面板開孔孔徑，并且抽氣管道中間有卡口，當(dāng)真空泵抽取夾芯板內(nèi)氣體時，密封蓋上浮至卡口位置，當(dāng)抽取完夾芯板內(nèi)氣體后，密封蓋由于重力作用和外界大氣壓大于夾芯板內(nèi)氣壓作用，自動下落，緊緊壓住O型密封圈，保證真空絕熱夾芯板不進(jìn)氣； (10)采用(4)中相同的焊接工藝，將(9)中所述的密封蓋與上面板焊接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種耐高溫真空絕熱夾芯板及其制備方法，它包括上面板、圓形平臺、密封蓋、O型密封圈、下面板、長側(cè)邊薄板、短側(cè)邊薄板、芯材和吸氣劑。該真空絕熱夾芯板內(nèi)附吸氣劑，采用無機(jī)多孔材料為夾芯板支撐芯材、合金材料為夾芯板面板，利用真空絕熱原理制備而成，具有良好的保溫絕熱性能和優(yōu)異的耐高溫、抗穿刺性能。其導(dǎo)熱系數(shù)可以達(dá)到0.003W/(m·K)以下(20℃)，并且可承受高達(dá)1600℃的高溫。
文檔編號F16L59/065GK102767669SQ20121025856
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月25日
發(fā)明者李順賢, 肖功方, 邱金蓮, 陳強(qiáng), 陳舟 申請人:李順賢