专利名称：高性能真空隔热板及其制造方法
技术领域：
本发明的实施例涉及可用于冰箱或建筑物的真空隔热板及其制造方法。
背景技术：
通常，真空隔热板包括内部多孔芯材(core material )，保持隔热板的形状；夕卜部隔气(gas-interception)保护膜(外壳材料)，围绕内部芯材以保持真空；以及气体吸附剂或吸气剂，用于长时间保持真空。具有上述结构的袋(外壳材料)的内部被减压成真空状态，从而实现闻隔热。内部芯材由玻璃纤维或二氧化硅芯形成。玻璃纤维的初始性能表现优良；然而，各根纤维之间的孔隙较大。因此，与纳米结构的气相二氧化娃(fumed silica)芯材相比,会需要高真空处理。此外，内部芯材的耐用性低。·
发明内容
因此，本发明的一个方面是提供一种改善热传递性能同时改善芯材(S卩，玻璃纤维)的耐用性的真空隔热板及其制造方法。本发明的另一方面是提供一种真空隔热板及其制造方法，其中在制造具有相同导热性的真空隔热板时，根据本发明的真空隔热板的芯材被减压至比其中芯材由传统的玻璃纤维形成时的情形低的真空。本发明的额外方面将在以下的描述中部分地阐述，并将部分地通过该描述而变得显然，或者可以通过本发明的实践而获知。根据本发明的一个方面，一种真空隔热板包括覆盖芯材的隔气外壳材料，外壳材料的内部被减压使得外壳材料被气密地密封，其中芯材由一团纤维形成，该纤维中形成有中空部。芯材可以由玻璃纤维和/或玻璃棉(glass wool)形成。中空部可以沿纤维的纵向方向延伸。玻璃纤维可以具有I至10 μ m的外径，中空部可以具有几nm至5 μ m的内径。芯材可以在其表面提供有多个孔。孔可以具有不同的尺寸。孔可以连通到中空部。根据本发明的另一方面，一种真空隔热板的制造方法包括制备形成为袋形的隔气外壳材料；在玻璃纤维中形成中空部；将玻璃纤维的团加热至预定温度的同时按压玻璃纤维的团，以形成芯材；将芯材插入外壳材料中；减压外壳材料的内部；以及密封外壳材料。玻璃纤维可以在玻璃纤维的截面形状不被改变的温度被按压。多片玻璃纤维可以耦接到彼此，而不用额外的粘结剂。芯材可以使用选自热压法、针刺法、以及使用混合状态的水和粘合剂的湿法中的至少一种来制造。中空部可以沿玻璃纤维的纵向方向延伸。玻璃纤维可以在其外圆周提供有具有不同尺寸的多个孔。孔可以与中空部连通。根据本发明的另一方面，一种冰箱包括主体，由顶壁、底壁、侧壁和后壁定义，使得主体形成为盒形；储藏室，提供在主体中；以及隔热单元，提供在后壁与储藏室之间用于隔热，其中隔热单元包括真空隔热板，该真空隔热板包括由其中形成有中空部的玻璃纤维的团形成的芯材以及覆盖芯材的外壳材料，该外壳材料通过减压外壳材料的内部而被气密地密封。
玻璃纤维可以在其外圆周提供有具有不同尺寸的多个孔。
从以下结合附图对实施例的描述，本发明的这些和/或其它的方面将变得明显且更易于理解，附图中图I是示出根据本发明实施例的真空隔热板的截面图；图2和图3是示出根据本发明实施例的芯材(玻璃棉)的透视图；图4是示出根据本发明实施例的芯材(玻璃纤维)的透视图；图5a至图6是示意地示出根据本发明实施例的制造真空隔热板的工艺的视图；图7是示出根据本发明另一实施例的芯材(玻璃棉)的透视图；图8是示出根据本发明另一实施例的芯材(玻璃纤维)的透视图；以及图9是示意地示出其中安装有根据本发明实施例的真空隔热板的冰箱的视图。
具体实施例方式
现在将详细参照本发明的实施例，其示例在附图中示出，其中相同的附图标记始终表示相同的元件。图I是不出根据本发明实施例的真空隔热板的截面图，图2和图3是不出根据本发明实施例的芯材(玻璃棉)的透视图，图4是示出根据本发明实施例的芯材(玻璃纤维)的透视图，图5a至图6是示意地示出根据本发明实施例的制造真空隔热板的工艺的视图，图7是示出根据本发明另一实施例的芯材(玻璃棉)的透视图，图8是示出根据本发明另一实施例的芯材(玻璃纤维)的透视图，图9是示意地示出其中安装有根据本发明实施例的真空隔热板的冰箱的视图。如图I所示，真空隔热板I包括芯材10、吸附剂11和外壳材料12。真空隔热板I通过将芯材10和吸附剂11插入到外壳材料12中并使外壳材料12的内部减压而制备。吸附剂11用于长时间保持真空。吸附剂11包括气体吸附剂和/或吸气剂。用于吸收湿气的钙氧化物(CaO)被应用于吸附剂11。外壳材料12是表现出高的气体屏蔽特性的表面保护层。一般地，外壳材料12由包括聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、铝箔和聚乙烯膜的层叠膜形成。外壳材料12在其三侧被密封，使得芯材10和吸附剂11能够被插入到外壳材料12中。因此，外壳材料12形成为近似袋形。如图2至图4所示，芯材10由包括玻璃棉(图3)和/或玻璃纤维(图4)的纤维(在下文，玻璃纤维20)的团(lump)形成。玻璃纤维20具有形成在其中的中空部21。中空部21沿玻璃纤维20的纵向方向形成。在下文，将参照图5a至图6描述使用玻璃纤维20制造芯材10的工艺。玻璃纤维20的团被制备为使得某些根玻璃纤维20相互缠绕或相互交叉，其中每根纤维中形成有中空部21。玻璃纤维20的团可以使用选自热压法、针刺法和使用混合状态的水和粘合剂的湿法中的至少一种方法来制造。 当使用热压法时，玻璃纤维20的团可以如下制造。在玻璃纤维20的团被加热至一温度的状态下，按压(P)玻璃纤维20的团，玻璃纤维20在该温度软化至玻璃纤维20的截面形状不被改变的程度(即，玻璃纤维20通过重力而开始稍微变形的温度或者玻璃纤维20通过上下施加力到玻璃纤维20的按压而变形的温度)。随后，通过按压而热变形的玻璃纤维20的团通过冷却工艺冷却。结果，玻璃纤维20的团失去加压之前的弹性，即被塑性变形，以形成具有通过按压形成的形状(即，板形)的芯材10。由玻璃纤维20的团形成的芯材10保持呈板形，而不用在各根纤维之间的额外粘合剂。此外，玻璃纤维20的热传导通过形成在玻璃纤维20中的中空部21最小化，从而
改善导热性。如上所述形成的芯材10被插入到袋形的外壳材料12中，如图6所示。随后，外壳材料12的内部在减压室中的真空下减压，使得外壳材料12具有
IX 10_1torr或更低的内部压力，外壳材料12的开口 12a通过热焊接被气密地密封,从而形成高性能真空隔热板I。这样，与当采用传统的非中空玻璃纤维制造真空隔热板时相比，低真空处理在IXlO-Horr或更低的压力进行，从而减少制造时间并由此提高生产率。如图7所示，根据本发明另一实施例的玻璃纤维30可以具有中空部31以及形成在其外圆周处从而与中空部31连通的孔(pore) 32。玻璃纤维30的多个孔32可以不规则地形成并可以具有不同的尺寸32a、32b和32c。使用具有孔32和中空部31的玻璃纤维30制造芯材10的方法以及使用芯材10制造真空隔热板I的方法与之前描述的使用具有中空部21的玻璃纤维制造芯材10的方法以及之前描述的使用芯材10制造真空隔热板I的方法相同，因此，将省略其详细描述。此外，玻璃纤维30的表面由于形成在玻璃纤维30中的孔32而不平坦，玻璃纤维30的孔32与中空部31 —起最小化通过玻璃纤维30的传导而引起的热传递，从而最佳化热传递效率。在下文，将参照图9描述其中安装有根据本发明实施例的真空隔热板I的冰箱100。
冰箱100包括定义冰箱100的主体的顶壁100a、底壁100b、侧壁和后壁100c。冰箱100的开口前部通过门110打开和关闭。用于储存食物的储藏室111被提供在由顶壁100a、底壁100b、侧壁和后壁IOOc定义的主体中。尽管没有示出，但是储藏室111被分隔成在冷藏状态储存食物的冷藏室、在冷冻状态储存食物的冷冻室、储存蔬菜的蔬菜室以及制冰室。用于产生冷气的蒸发器(未示出)安装在后壁100c。机械室(machinerycompartment)112提供在冰箱100的主体的下后部。电部件，诸如压缩机，被安装在机械室112 中。隔热单元120提供在顶壁IOOa和底壁IOOb与储藏室111之间、侧壁与储藏室111之间、以及后壁IOOc与储藏室111之间。 真空隔热板I设置在隔热单元120中。具体地，真空隔热板I设置在顶壁IOOa和底壁IOOb与储藏室111之间、侧壁与储藏室111之间、以及后壁IOOc与储藏室111之间。此外，真空隔热板I设置在门110的外部板IlOa与内部板IlOb之间。发泡剂F，诸如聚氨酯，填充在顶壁IOOa和底壁100b、侧壁、后壁IOOc和门110的外部板IlOa周围定义的空间(在该些位置处设置真空隔热板I)中，以固定真空隔热板I。因此，设置在冰箱100的隔热单元120中同时具有小体积的真空隔热板I最大化热传递效率，从而基于比发泡剂F高的隔热性能而改善冰箱100的隔热性能。从以上描述显见，形成在芯材(S卩，玻璃纤维)中的中空部最小化通过玻璃纤维的热传递，从而最佳化热传递效率。此外，玻璃纤维的表面通过形成在玻璃纤维的外圆周的孔而不平坦。因此，各根玻璃纤维之间的接触被减少从而最小化通过玻璃纤维的热传递，从而最佳化热传递效率。此外，由于玻璃纤维的热传导低于传统的玻璃纤维，所以即使通过低真空减压，也制造了性能比使用传统的非中空玻璃纤维制造的真空隔热板高的真空隔热板，从而改善了制造周期。虽然已经示出和描述了本发明的几个实施例，但是本领域技术人员将理解，可以在这些实施例中进行改变，而不脱离本发明的原理和精神，本发明的范围由权利要求书及其等同物限定。
权利要求
1.一种真空隔热板，包括覆盖芯材的隔气外壳材料，所述外壳材料的内部被减压使得所述外壳材料被气密地密封，其中 所述芯材由纤维的团形成，并且所述纤维中形成有中空部。
2.根据权利要求I所述的真空隔热板，其中所述芯材由玻璃纤维和/或玻璃棉形成。
3.根据权利要求I所述的真空隔热板，其中所述中空部沿所述纤维的纵向方向延伸。
4.根据权利要求2所述的真空隔热板，其中所述玻璃纤维具有I至10μ m的外径，所述中空部具有几nm至5 μ m的内径。
5.根据权利要求I所述的真空隔热板，其中所述芯材在其表面提供有多个孔。
6.根据权利要求5所述的真空隔热板，其中所述孔具有不同的尺寸。
7.根据权利要求5所述的真空隔热板，其中所述孔连通到所述中空部。
8.一种真空隔热板的制造方法，该方法包括 制备形成为袋形的隔气外壳材料； 在玻璃纤维中形成中空部； 在将玻璃纤维的团加热至预定温度的同时按压玻璃纤维的团，以形成芯材； 将所述芯材插入所述外壳材料中； 减压所述外壳材料的内部；以及 密封所述外壳材料。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其中所述玻璃纤维在所述玻璃纤维的截面形状不被改变的温度被按压。
10.根据权利要求8所述的制造方法，其中多根玻璃纤维耦接到彼此，而不用额外的粘结剂。
11.根据权利要求8所述的制造方法，其中所述芯材使用选自热压法、针刺法、以及使用混合状态的水和粘合剂的湿法中的至少一种来制造。
12.根据权利要求8所述的制造方法，其中所述中空部沿所述玻璃纤维的纵向方向延伸。
13.根据权利要求8所述的制造方法，其中所述玻璃纤维在其外圆周提供有具有不同尺寸的多个孔。
14.根据权利要求13所述的制造方法，其中所述孔与所述中空部连通。
全文摘要
本发明公开一种改善热传递性能同时改善芯材的耐用性的真空隔热板以及其制造方法。该真空隔热板包括覆盖芯材的隔气外壳材料。外壳材料的内部被减压使得外壳材料被气密地密封。芯材由纤维的团形成，该纤维具有形成在其中的中空部。
文档编号F25D23/00GK102913718SQ20121027351
公开日2013年2月6日 申请日期2012年8月2日 优先权日2011年8月2日
发明者丁永声, 金炯成, 朴钟成, 权载盛, 尹景美 申请人:三星电子株式会社