ВАКУУМНЫЙ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ, ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ КОРОБ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЙ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ, И СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА
VACUUM HEAT INSULATING MATERIAL, HEAT-INSULATING BOX, WHICH USES THE HEAT-INSULATING MATERIAL, AND METHOD OF MANUFACTURING OF HEAT-INSULATING MATERIAL

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к вакуумному теплоизоляционному материалу и теплоизоляционному коробу, использующему этот теплоизоляционный материал, и, в частности, к вакуумному теплоизоляционному материалу и теплоизоляционному коробу, пригодным для использования в ходильном оборудовании, и к способу производства.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] В качестве существующего вакуумного теплоизоляционного материала, используемого в качестве теплоизоляционного материала теплоизоляционного короба в холодильнике или другом устройстве, имеется материал сердцевины, сформированный из стекловолоконного блока и покрытый наружным покрывающим слоем, обладающим газонепроницаемым свойством, с загерметизированным внутренним пространством наружного покрывающего слоя, обладающим пониженным давлением (смотрите патентную литературу 1, например).
[0003] Вакуумный теплоизоляционный материал с внутренним пространством наружного покрывающего слоя, таким образом, подвергнутого уменьшению давления, содержит объемный стекловолоконный блок, покрытый наружным покрывающим слоем и подвергнутый уменьшению давления и герметизации, чтобы быть уменьшенным по толщине, и снижает эффект конвекции и теплопроводности газа внутри наружного покрывающего слоя, чтобы улучшить эффективность теплоизоляции. В целом, механизм переноса тепла теплоизоляционного материала вызван теплопроводностью, излучением и конвекцией твердых и газообразных компонентов. Тем временем, эффект теплопроводности и конвекции газообразных компонентов является небольшим в вакуумном теплоизоляционном материале с внутренним пространством наружного покрывающего слоя, подвергнутым понижению давления и герметизации. Дополнительно, эффект излучения является небольшим при использовании в температурном диапазоне нормальной температуры или ниже. Таким образом, важно подавлять теплопроводность твердых компонентов в вакуумном теплоизоляционном материале, используемом в холодильнике или другом устройстве, используемом в температурном диапазоне нормальной температуры или ниже. Соответственно, разные формы волокон были представлены в качестве материалов сердцевины вакуумной теплоизоляции с высокой эффективностью теплоизоляции. В последние годы, жесткая конкуренция в энергосбережении привела к высокому спросу на вакуумный теплоизоляционный материал, являющийся тонким и в то же время обладающий высокой эффективностью теплоизоляции, в частности, на стекловолоконный блок с высокой эффективностью теплоизоляции, служащий в качестве материала сердцевины.
[0004] В качестве способа снижения теплопроводности вакуумного теплоизоляционного материала, имеется способ ориентации стекловолокна, формирующего вакуумный теплоизоляционный материал, в направлении, перпендикулярном направлению теплоизоляции, чтобы тем самым сдерживать перенос тепла стекловолокном (смотрите патентную литературу 2, например).
[0005] Дополнительно, существует способ выполнения формования с помощью теплового прессования на стекловолокне со связующим веществом посредством сухого способа, выполняя не только ориентацию стекловолокна перпендикулярно направлению переноса тепла, но и добавление коротких волокон, имеющих длину 100 мкм или менее, в количестве от 40 до 70%, чтобы тем самым обрезать тепло, переносимое через волокно, и уменьшить твердую теплопроводность (смотрите патентную литературу 3, например).
[0006] Кроме того, существует вакуумный теплоизоляционный материал с высокой эффективностью теплоизоляции, включающий в себя, в качестве материала сердцевины, слой стекловолокна, сформированный из стекловолокна, имеющего средний диаметр волокна от 2 до 5 мкм, посредством сухого способа, не используя связующее вещество, в котором доля в смеси включений (комков) составляет 0,5% массы или менее, средний диаметр частицы включений составляет 150 мкм или менее, а доля стекловолокна, имеющего длину волокна 500 мкм или более, составляет 80% или более (смотрите патентную литературу 4, например).
СПИСОК ССЫЛОК
ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА
[0007] Патентная литература 1: Японский патент № 3580315 (реферат, фиг. 1)
Патентная литература 2: Нерассмотренная публикация № 9-4785 заявки на выдачу патента Японии (реферат)
Патентная литература 3: Японский патент № 3513143 (абзац [0006])
Патентная литература 4: Нерассмотренная публикация № 2009-155172 заявки на выдачу патента Японии (реферат)
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА
[0008] Хотя стекловолокно, формирующее вакуумный теплоизоляционный материал, может быть сформировано в виде слоя, ориентированного в направлении, перпендикулярном направлению теплоизоляции, в качестве способа снижения теплопроводности вакуумного теплоизоляционного материала, простое формирование слоя стекловолокна, ориентированного в направлении, перпендикулярном направлению теплоизоляции, увеличивает твердую теплопроводность из-за наличия тепла, переносимого через стекловолокно, ограничивая снижение изначальной теплопроводности вакуумного теплоизоляционного материала.
[0009] Дополнительно, способ скрепления связующим веществом посредством формования с помощью теплового прессования увеличивает затраты энергии на нагревание и затраты на материалы связующего вещества, таким образом, не может получать вакуумный теплоизоляционный материал по невысокой стоимости, и также вызывает проблему ухудшения теплопроводности с течением времени. Это вызвано тем, что, во время формирования теплоизоляционного материала, низкомолекулярные газообразные компоненты выходят из связующего вещества в вакууме и снижают уровень вакуума.
[0010] Кроме того, сухой способ, не использующий связующее вещество, имеет проблему, состоящую в том, что угол волокон не является управляемым в состоянии вакуумного теплоизоляционного материала, даже если длина стекловолокна и массовое отношение коротких волокон являются управляемыми.
[0011] Настоящее изобретение было создано, чтобы решить вышеописанные проблемы, и его целью является предоставление вакуумного теплоизоляционного материала с высокой эффективностью теплоизоляции, управляемого в терминах массового отношения коротких волокон, среднего угла волокон и его стандартного отклонения, теплоизоляционного короба, использующего вакуумный теплоизоляционный материал, и способа производства вакуумного теплоизоляционного материала.
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ
[0012] Вакуумный теплоизоляционный материал согласно настоящему изобретению включает в себя материал сердцевины, сформированный из стекловолоконного блока, и наружный покрывающий слой, покрывающий материал сердцевины, с внутренним пространством наружного покрывающего слоя, подвергнутым понижению давления и герметизации, в котором массовое отношение волокон, имеющих длину волокна 1,85 мм или менее, в материале сердцевины, составляет 11% масс. или менее от всего материала сердцевины.
ПОЛЕЗНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0013] Так как массовое отношение волокон, имеющих длину волокна 1,85 мм или менее, в материале сердцевины, составляет 11% масс. или менее от всего материала сердцевины в вакуумном теплоизоляционном материале согласно настоящему изобретению, возможно укоротить пути теплового потока в направлении теплоизоляции материала сердцевины и минимизировать влияние волокон, имеющих длину волокна 1,85 мм или менее, которые являются фактором ухудшения эффективности теплоизоляции. Таким образом, возможно получить высокую эффективность теплоизоляции.
Дополнительно, с массовым отношением волокон, имеющих длину волокна 1,85 мм или менее, в материале сердцевины, установленной на 11% масс. или менее от материала сердцевины, волокна, имеющие длину волокна 1,85 мм или более с высокой вероятностью будут ориентированы перпендикулярно направлению теплоизоляции материала сердцевины, позволяя минимизировать влияние волокон, имеющих длину волокна 1,85 мм или менее, которые ориентированы в направлении теплоизоляции материала сердцевины и являются фактором ухудшения эффективность теплоизоляции. Таким образом, возможно получить вакуумный теплоизоляционный материал с высокой эффективностью теплоизоляции.
Более того, с вакуумным теплоизоляционным материалом согласно настоящему изобретению, применяемым в теплоизоляционном коробе холодильника или другого устройства, эффект теплоизоляции изделия увеличивается, позволяя снижать толщину стенок изделия и увеличивать внутренний объем в ограниченном пространстве изделия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0014] [Фиг. 1] Фиг. 1 - график, иллюстрирующий связь между теплопроводностью и массовым отношением волокон, имеющих длину волокна 1,85 мм или менее, в материале сердцевины вакуумного теплоизоляционного материала согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения.
[Фиг. 2] Фиг. 2 - фотография оптического микроскопа, сделанная при измерении средней длины волокна материала сердцевины вакуумного теплоизоляционного материала согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения.
[Фиг. 3] Фиг. 3 - фотография оптического микроскопа, сделанная при измерении среднего угла волокон материала сердцевины вакуумного теплоизоляционного материала согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения.
[Фиг. 4] Фиг. 4 - график, иллюстрирующий связь между теплопроводностью и средним углом волокон материала сердцевины вакуумного теплоизоляционного материала согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения.
[Фиг. 5] Фиг. 5 - график, иллюстрирующий связь между теплопроводностью и стандартным отклонением угла волокон материала сердцевины вакуумного теплоизоляционного материала согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения.
[Фиг. 6] Фиг. 6 - вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий вакуумный теплоизоляционный материал согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения.
[Фиг. 7] Фиг. 7 - структурная схема, иллюстрирующая способ производства вакуумного теплоизоляционного материала согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения.
[Фиг. 8] Фиг. 8 - структурная схема, иллюстрирующая теплоизоляционный короб согласно варианту осуществления 2 настоящего изобретения.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0015] ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1
В вакуумном теплоизоляционном материале согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения, массовое отношение волокон, имеющих длину волокна 1,85 мм или менее (далее в материалах настоящей заявки указываемых ссылкой, как «короткие волокна») в стекловолоконном блоке, формирующих материал сердцевины, составляет 11 масс. % или менее, предпочтительно, 8% масс. или менее, материала сердцевины. В материалах настоящей заявки, массовое отношение волокон, имеющих длину волокна 1,85 мм или менее (коротких волокон), обозначает значение, измеряемое посредством следующего способа.
[0016] (СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАССОВОГО ОТНОШЕНИЯ КОРОТКИХ ВОЛОКОН)
100 мл взвешенных волокон размещают в лабораторном стакане, добавляют 50 мл дистиллированной воды и рассеивают в течение пяти минут в ультразвуковом очистителе. Затем, комки волокон, каждый из которых имеет две или более нити волокна в контакте друг с другом, удаляют настолько, насколько это возможно, в течение одной минуты с помощью высокоточных пинцетов, и оставшиеся волокна (короткие волокна), которые не были подняты с помощью высокоточных пинцетов, отфильтровывают и высушивают. Короткие волокна, оставшиеся на фильтровальной бумаге, взвешивают и делят на изначальное количество волокон, чтобы получить их массовое отношение.
[0017] Фиг. 1 - график, иллюстрирующий связь между теплопроводностью и массовым отношением волокон, имеющих длину волокна 1,85 мм или менее, в материале сердцевины вакуумного теплоизоляционного материала согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения. Вертикальная ось представляет теплопроводность [мВт/м⋅К], а горизонтальная ось представляет массовое отношение [% масс.] волокон, имеющих длину волокна 1,85 мм или менее.
Как очевидно из этого результата, теплопроводность является по существу постоянной со значением 2,0 мВт/м⋅К или менее, когда массовое отношение волокон, имеющих длину волокна 1,85 мм или менее, находится в диапазоне 11 масс. % или менее материала сердцевины. В то же время, если массовое отношение волокон, имеющих длину волокна 1,85 мм или менее, превышает 11% масс. материала сердцевины, теплопроводность возрастает до 2,0 мВт/м⋅К или более.
Согласно вышеописанному результату, массовое отношение волокон, имеющих длину волокна 1,85 мм или менее, формирующих вакуумный теплоизоляционный материал, имеющий теплопроводность 2,0 мВт/м⋅К или менее, составляет 11% масс. или менее материала сердцевины.
Средняя длина волокна коротких волокон в вышеописанном способе измерения была получена посредством следующего способа.
[0018] (СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕЙ ДЛИНЫ ВОЛОКНА)
Немного капель, приблизительно в несколько миллиграммов, коротких волокон, рассеянных в воде, размещают в лабораторном стакане, и испаряют из них влагу в высокотемпературном сосуде при 110 градусах Цельсия. Высохшие волокна наблюдают с помощью оптического микроскопа (с увеличением от 20 до 100 раз), и измеряют длину каждой из 20 нитей волокна в заданной точке с точностью до одной сотой миллиметра. Это измерение выполняется в пяти точках, и среднее значение длин 100 нитей волокна определяется, как средняя длина волокна.
[0019] Фиг. 2 - фотография оптического микроскопа, сделанная при измерении средней длины волокна материала сердцевины вакуумного теплоизоляционного материала согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения.
В результате измерения средней длины волокна коротких волокон при измерении массового отношения согласно настоящему способу измерения, было обнаружено, что средняя длина волокна составляет 0,50 мм, а стандартное отклонение σ составляет 0,45 мм. То есть в материале сердцевины, формирующем вакуумный теплоизоляционный материал, имеющий теплопроводность 2,0 мВт/м⋅К или менее, массовое отношение волокон, имеющих длину волокна 1,85 мм или менее, соответствующую средней длине коротких волокон +3σ, составляет 11% масс. или менее материала сердцевины. Стандартное отклонение σ является критерием для оценивания ширины распространения (изменения) распределения данных. В диапазоне длин волокна с максимальной длиной волокна 1.85 мм, равной средней длине коротких волокон +3σ, распределено 99,73% всех данных по длинам собранных нитей коротких волокон.
[0020] В стекловолоконном блоке, формирующем материал сердцевины вакуумного теплоизоляционного материала согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения, среднее значение угла ϕ волокон относительно плоскости, перпендикулярной направлению теплоизоляции материала сердцевины, составляет 14 градусов или менее. В материалах настоящей заявки, среднее значение угла ϕ волокон относительно плоскости, перпендикулярной направлению теплоизоляции материала сердцевины, (средний угол волокон) обозначает значение, измеренное посредством следующего способа.
[0021] (СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ УГЛА ВОЛОКОН)
Фиг. 3 - фотография оптического микроскопа, сделанная при измерении среднего значения угла волокон материала сердцевины вакуумного теплоизоляционного материала согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения, и пример измерения проиллюстрирован на чертеже.
Чтобы поддерживать толщину в состоянии вакуумного теплоизоляционного материала, внешнюю часть вакуумного теплоизоляционного материала отверждают с помощью эпоксидной смолы, и затем эпоксидную смолу заливают во внутреннее пространство материала сердцевины в вакууме и отверждают. После отверждения, центральную часть вакуумного теплоизоляционного материала разрезают вдоль горизонтальной плоскости, тянущейся вдоль направления теплоизоляции, и поверхность среза полируют и наблюдают с помощью оптического микроскопа, с плоскостью, перпендикулярной направлению теплоизоляции материала сердцевины, установленной в качестве горизонтальной плоскости (0 градусов) служащей в качестве отсчета для угла. В предположении, что все поперечные сечения волокон являются эллиптическими, длину a [мкм] большой оси и длину b [мкм] малой оси каждой из нитей волокна на экране, и угол θ [градусов] между главной осью и горизонтальной плоскостью, служащей в качестве отсчета для угла, измеряют с точностью до одной сотой микрометра, одной сотой микрометра и одной сотой градуса, соответственно, в заданной точке на поверхности разреза, за исключением его периферийной области, имеющей ширину 1 мм. Результаты измерений подставляются в следующее уравнение (1), чтобы рассчитать угол ϕ волокон [градусов], и это измерение выполняют в двух точках. Среднее значение углов ϕ волокон по 200 нитям волокна определяют, как среднее значение угла волокон. В материалах настоящей заявки, угол θ представляет угол, сформированный между большой осью эллипса и горизонтальной плоскостью, угол ϕ волокон представляет угол, принимающий во внимание угол, сформированный между большой осью эллипса и горизонтальной плоскостью, и угол, сформированный поверхностью разреза.
[0022]
[0023] Фиг. 4 - график, иллюстрирующий связь между теплопроводностью и средним значением угла волокон материала сердцевины вакуумного теплоизоляционного материала согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения. Вертикальная ось представляет теплопроводность [мВт/м⋅К], а горизонтальная ось представляет среднее значение угла волокон [градусов].
Как очевидно из этого результата, теплопроводность является по существу постоянной со значением 2,0 мВт/м⋅К или менее, когда среднее значение угла волокон находится в диапазоне 14 градусов или менее. В то же время, было обнаружено, что теплопроводность возрастает до 2,0 мВт/м⋅К или более, если среднее значение угла волокон превышает 14 градусов.
Согласно вышеописанному результату, среднее значение угла волокон материала сердцевины, формирующего вакуумный теплоизоляционный материал, имеющий теплопроводность 2,0 мВт/м⋅К или менее, составляет 14 градусов или менее.
[0024] Фиг. 5 - график, иллюстрирующий связь между теплопроводностью и стандартным отклонением угла волокон материала сердцевины вакуумного теплоизоляционного материала согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения. Вертикальная ось представляет теплопроводность [мВт/м⋅К], а горизонтальная ось представляет стандартное отклонение угла волокон [градусов].
Как очевидно из этого результата, теплопроводность является по существу постоянной со значением 2,0 мВт/м⋅К или менее, когда стандартное отклонение угла волокон находится в диапазоне 12 градусов или менее. В то же время, было обнаружено, что теплопроводность возрастает до 2,0 мВт/м⋅К или более, если стандартное отклонение угла волокон превышает 12 градусов.
Согласно вышеописанному результату, стандартное отклонение угла волокон материала сердцевины, формирующего вакуумный теплоизоляционный материал, имеющий теплопроводность 2,0 мВт/м⋅К или менее, составляет 12 градусов или менее.
[0025] Наличие точки перегиба в каждой из зависимостей между массовым отношением волокон, имеющих длину волокна 1,85 мм или менее, и теплопроводностью, между средним значением угла волокон и теплопроводностью, и между стандартным отклонением угла волокон и теплопроводностью может быть объяснено теорией просачивания. Например, далее будет рассмотрено массовое отношение волокон, имеющих длину волокна 1,85 мм или менее. Одним из факторов, ухудшающих эффективность теплоизоляции VIP (вакуумной изоляционной панели, vacuum insulation panel) являются волокна, ориентированные в направлении теплоизоляции VIP. Так как чем короче волокно, тем выше вероятность того, что волокно будет ориентировано в направлении теплоизоляции VIP, ожидается, что уменьшение количества коротких волокон улучшит эффективность теплоизоляции. Их влияние на эффективность теплопроводности, тем не менее, является небольшим, пока большое количество нитей волокна, ориентированных в направлении теплоизоляции, не наслаиваются, чтобы соединить пути теплового потока в направлении теплоизоляции.
[0026] В настоящем изобретении, волокна, имеющие длину волокна 1,85 мм или менее, определяются, как короткие волокна, и считается, что чем меньше этих коротких волокон, тем выше эффективность теплоизоляции. В результате эксперимента было выяснено, что теплопроводность является постоянной, когда массовое отношение коротких волокон составляет 11% масс. или менее материала сердцевины, и что теплопроводность резко возрастает, когда массовое отношение коротких волокон превышает 11% масс. материала сердцевины. Это означает, что точка, в которой массовое отношение волокон, имеющих длину волокна 1,85 мм или менее, составляет 11% масс. материала сердцевины, является точкой перегиба, в которой большое количество нитей волокна, ориентированных в направлении теплоизоляции, наслаиваются, резко увеличивая соединение путей теплового потока в направлении теплоизоляции (критическая точка просачивания).
По вышеописанной причине считается, что зависимость между массовым отношением волокон, имеющих длину волокна 1,85 мм или менее, и теплопроводностью, имеет точку перегиба. Схожие рассуждения также применимы к наличию точки перегиба в каждой из зависимостей между средним значением угла волокон и теплопроводностью, и между стандартным отклонением угла волокон и теплопроводностью.
[0027] Фиг. 6 - вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий вакуумный теплоизоляционный материал согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения.
На фиг. 6, вакуумный теплоизоляционный материал 1 включает в себя материал 2 сердцевины, сформированный из стекловолоконного блока, наружный покрывающий слой 3, обладающий газонепроницаемым свойством и покрывающий материал 2 сердцевины, и поглотитель 4 влаги, который поглощает влагу внутри наружного покрывающего слоя 3, чтобы сдерживать ухудшение с течением времени. Наружный покрывающий слой 3 содержит внутреннее пространство, подвергнутое уменьшению давления до уровня вакуума от 1 до 3 Па (паскалей), и отверстие, герметизированное, например, с помощью, термосклеенной, сваренной герметичной части 5.
[0028] Материал 2 сердцевины может являться стекловолокном, алюмооксидным волокном, алюмосиликатным волокном, кварцевым волокнам, минеральной ватой, карбидокремниевым волокном или нетканым материалом, но не является конкретно заданным.
[0029] Наружный покрывающий слой 3 включает в себя по меньшей мере газонепроницаемый слой и термосклеенный слой, и может обеспечиваться поверхностным защитным слоем в случае необходимости. Газонепроницаемый слой может являться пластиковой пленкой или металлической фольгой с металлом, металлооксидом или алмазоподобным углеродом, нанесенным на нее осаждением паров, но не является конкретно заданным, и может использоваться любой материал, пригодный для уменьшения просачивания газа.
Дополнительно, материал металлооксида, нанесенный осаждением паров на пластиковую пленку, может являться кварцем или оксидом алюминия, но не является конкретно заданным.
[0030] Термосклеенный слой наружного покрывающего слоя 3 имеет самую высокую степень просачивания газа среди пленок, формирующих наружный покрывающий слой 3, и свойства термосклеенного слоя существенным образом влияют на эффективность теплоизоляции вакуумного теплоизоляционного материала с течением времени. Принимая во внимание устойчивость качества герметизации при уменьшении давления и в процессе герметизации, сдерживание просачивания газа через концевую поверхность термосклеенного участка и утечку газа с поверхности из-за теплопроводности, происходящую, когда металлическая фольга используется вы качестве газонепроницаемого слоя, толщина от 25 мкм до 60 мкм является подходящей для термосклеенного слоя.
[0031] Материал термосклеенного слоя может являться нерастянутой полипропиленовой пленкой, полиэтиленовой пленкой высокой плотности или линейной полиэтиленовой пленкой низкой плотности, но не является конкретно заданным.
[0032] Более того, возможно дополнительно обеспечить поверхностный защитный слой снаружи от газонепроницаемого слоя. Растянутое изделие из полиэтилентерефталатовой пленки, полипропиленовой пленки или нейлоновой пленки может использоваться в качестве поверхностной защитной пленки. Если снаружи дополнительно используется нейлоновая пленка, дополнительно улучшается устойчивость к изгибу и к прокалыванию.
[0033] Дополнительно, форма мешка наружного покрывающего слоя 3 может являться четырехсторонним герметичным мешком, мешком в виде косынки, трехсторонним герметичным мешком, мешком в виде подушки или герметичным мешком с центральной лентой, но не является конкретно заданной.
[0034] Поглотитель 4 влаги является оксидом кальция (CaO), размещенном в дышащем мешке, например. Поглотитель 4 влаги не ограничен только CaO, и может являться чем угодно со свойством поглощения влаги, например, цеолитом, без конкретного ограничения.
[0035] Далее будет приведено описание способа производства вакуумного теплоизоляционного материала 1 согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения.
Материал 2 сердцевины, используемый в вакуумном теплоизоляционном материале 1 согласно варианту осуществления 1, сформирован из стекловолоконного блока, произведенного посредством сухого способа, не используя связующее вещество, например. Материал 2 сердцевины, сформированный из стекловолоконного блока, имеет низкую объемную плотность, что приводит к его невысокой обрабатываемости и невысокой пригодности для вставки в наружный покрывающий слой 3 при производстве вакуумного теплоизоляционного материала 1. Следовательно, необходимо увеличить объемную плотность посредством обработки, чтобы обрабатывать стекловолокно, как материал 2 сердцевины.
[0036] Фиг. 7 - структурная схема, иллюстрирующая способ производства вакуумного теплоизоляционного материала согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения.
Устройство 6 обработки включает в себя сжимающий механизм 7 с регулируемой нагрузкой, который сжимает материал 2 сердцевины. Материал 2 сердцевины приспосабливают к ширине и длине, необходимой для вакуумного теплоизоляционного материала 1, и затем размещают в устройстве 6 обработки. Здесь, толщина материала 2 сердцевины в десять раз больше толщины вакуумного теплоизоляционного материала 1.
[0037] Затем, материал 2 сердцевины многократно сжимают посредством сжимающего механизма 7. Давление, прикладываемое во время сжиманий, предпочтительно составляет от 0,02 до 0,07 МПа, более предпочтительно, от 0,02 до 0,04 МПа. Количество сжиманий предпочтительно составляет от 50 до 1000. По мере сжиманий, выполняемых при вышеописанных условиях, волокно постепенно смещается и многократно перераспределяется, в то время как волокна, имеющие длину волокна 1.85 мм или менее, сохраняют такое же массовое отношение, как и перед сжиманиями, и получают материал 2 сердцевины, в котором среднее значение и стандартное отклонение угла ϕ волокон относительно плоскости, перпендикулярной направлению теплоизоляции материала 2 сердцевины, составляют 14 градусов или менее и 12 градусов или менее, соответственно.
[0038] Если давление, прикладываемое во время этих от 50 до 1000 сжиманий, превышает 0,07 МПа, волокна рвутся, и массовое отношение волокон, имеющих длину волокна 1,85 мм или менее, достигает или превышает 11% массы материала 2 сердцевины, что не позволяет получить вакуумный теплоизоляционный материал с высокой эффективностью теплоизоляции. Причиной этого считаются короткие волокна, заполняющие или облегающие пространства в главном волокне и вызывающие теплопроводность между волокнами и вдоль направления толщины материала сердцевины, тем самым ухудшая эффективность теплоизоляции.
[0039] В то же время, если давление, прикладываемое во время этих от 50 до 1000 сжиманий, падает ниже 0,02 МПа, перераспределение из-за смещения волокон вряд ли будет происходить, что не позволяет управляемо сформировать среднее значение угла ϕ волокон относительно плоскости, перпендикулярной направлению теплоизоляции материала 2 сердцевины, составляющий 14 градусов или менее, и что не позволяет получить вакуумный теплоизоляционный материал с высокой эффективностью теплоизоляции. Кроме того, без увеличения объемной плотности, управляемость и пригодность для вставки в наружный покрывающий слой 3 не повышаются, что не позволяет эффективно производить вакуумный теплоизоляционный материал.
[0040] После этого, материал 2, обработанный, чтобы иметь высокую объемную плотность, вставляют в наружный покрывающий слой 3 и подвергают процессу сушки, чтобы извлечь из него влагу. Затем, в него вставляют поглотитель 4 влаги, и отверстие наружного покрывающего слоя герметизируют посредством термосклеивания, при этом внутреннее пространство наружного покрывающего слоя 3 обладает пониженным давлением до уровня вакуума от 1 до 3 Па (паскалей), чтобы тем самым получить вакуумный теплоизоляционный материал 1. Процесс сушки может выполняться в условиях, позволяющих извлекать влагу из материала 2 сердцевины и наружного покрывающего слоя 3, покрывающего материал 2 сердцевины, например, посредством нагревания до 100 градусов Цельсия в течение двух часов. Тем не менее, условия нагревания этим не ограничены, и могут использоваться любые условия, позволяющие извлекать влагу из материала 2 сердцевины и наружного покрывающего слоя 3, покрывающего материал 2 сердцевины.
Кроме того, поглотитель 4 влаги не ограничен вставкой после процесса сушки, и может быть вставлен перед процессом сушки или перед сжиманием материала 2 сердцевины и наружного покрывающего слоя 3, покрывающего материал 2 сердцевины, с помощью устройства 6 обработки.
[0041] Вакуумный теплоизоляционный материал 1 согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения оценивался в терминах теплопроводности, массового отношения волокон, имеющих длину волокна 1,85 мм или менее, и среднего значения и стандартного отклонения угла ϕ волокон относительно плоскости, перпендикулярной направлению теплоизоляции материала 2 сердцевины. Теплопроводность измерялась с помощью прибора для измерения теплопроводности, используя стабильный способ. Измерения производились в условиях, составляющих 37,7 градусов Цельсия с высокотемпературной стороны, 10 градусов Цельсия с низкотемпературной стороны и средней температурой 23,85 градусов Цельсия. Теплопроводность составляла 2,0 мВт/м⋅К или менее, когда массовое отношение волокон, имеющих длину волокон 1,85 мм или менее, составляла 11% или менее материала 2 сердцевины, а среднее значение и стандартное отклонение угла ϕ волокон относительно плоскости, перпендикулярной направлению теплоизоляции материала 2 сердцевины, составляли 14 градусов или менее и 12 градусов или менее, соответственно. Из вышеприведенных результатов было обнаружено, что вакуумный теплоизоляционный материал, произведенный посредством способа согласно варианту осуществления 1 и удовлетворяющий вышеупомянутым условиям, обладает высокой эффективностью теплоизоляции.
[0042] ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2
В варианте осуществления 1, описанном выше, был описан вакуумный теплоизоляционный материал 1 и способ его производства. Используя этот вакуумный теплоизоляционный материал 1, возможно предоставить теплоизоляционный короб холодильника, который потребляет мало энергии. Фиг. 8 - структурная схема, иллюстрирующая теплоизоляционный короб согласно варианту осуществления 2 настоящего изобретения (в варианте осуществления 2 проиллюстрирован теплоизоляционный короб холодильника), и детали на чертеже, соответствующие таковым по варианту осуществления 1, описанному выше, обозначены такими же номерами ссылок.
На фиг. 8, теплоизоляционный короб 8 включает в себя внутренний короб 9, сформированный из ABS-смолы, наружный короб 10, сформированный из стального листа, вакуумный теплоизоляционный материал 1, расположенный на одной поверхности (со стороны внутреннего короба 9) пространства между внутренним коробом 9 и наружным коробом 10, и пенополиуретановый теплоизоляционный материал 11, вспененный, чтобы заполнять пространство между внутренним коробом 9 и наружным коробом 10, за исключением вакуумного теплоизоляционного материала 1. Поверхность внутреннего короба 9 и поверхность наружного короба 10, схожие друг с другом, соответственно, сформированы с отверстиями (не проиллюстрированы), и отверстия обеспечены открывающейся и закрывающейся дверцей (не проиллюстрирована). Так как другие детали теплоизоляционного короба 8 не отличаются от таковых теплоизоляционного короба, используемого в обычном холодильнике, их иллюстрация и описание будут опущены.
[0043] В теплоизоляционном коробе 8 вышеописанного холодильника, область, в которой расположен вакуумный теплоизоляционный материал 1, не ограничена, и может полностью или частично заполнять пространство, сформированное между внутренним коробом 9 и наружным коробом 10. Кроме того, вакуумный теплоизоляционный материал 1 может располагаться внутри вышеописанной открывающейся и закрывающейся дверцы.
[0044] В теплоизоляционном коробе 8 холодильника, сконфигурированного, как описано выше, с помощью объединенного использования вакуумного теплоизоляционного материала 1 согласно настоящему изобретению, скрытого в пенополиуретановом теплоизоляционном материале 11, эффект теплоизоляции дополнительно возрастает, и достигается эффект экономии энергии благодаря снижению потребления энергии и другим факторам.
СПИСОК СИМВОЛОВ ССЫЛОК
[0045] 1 вакуумный теплоизоляционный материал
2 материал сердцевины
3 наружный покрывающий слой
4 поглотитель влаги
5 сваренная герметичная часть
6 устройство обработки
7 сжимающий механизм
8 теплоизолирующий короб
9 внутренний короб
10 наружный короб
11 пенополиуретановый теплоизоляционный материал.