用于制造真空隔热板的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及利用纤维芯制造真空隔热板(vacuum insulat1n panel)用的方法，该方法包括如下步骤:提供纤维的芯坯(core blank)，将芯坯压缩至预定厚度以形成芯，对包围该芯的箔套抽真空至< Imbar的压力，并且密封该箔套。
[0002]这种真空隔热板的特征在于利用相对小的隔热厚度而获得良好的隔热性能。因此，这种真空隔热板主要用于可用空间受限的区域。例如不得不提到的冰箱、冰柜等。另外，然而，这种真空隔热板还用于建筑的隔热。
【背景技术】
[0003]已知的真空隔热板的共同之处在于它们包括适于被抽真空、具有开放多孔体的芯。这种芯容纳在箔套中并且在箔套中在真空下可利用。因此，在这种真空隔热板内部，很大程度地防止气体热传导和对流，使得热损失主要通过固体传导以及热辐射而发生。
[0004]诸如下述材料的不同的多孔材料被用作芯材料:例如泡沫聚氨酯或聚苯乙烯、沉淀二氧化娃(precipitated silica)、热解娃石(pyrogenic silica)等。归因于非常低的固体传导，因此纤维也通常被用作芯材料。
[0005]利用所使用的箔套，不同的设计模式也是常见的。因此，经常使用例如具有150 μπι至200 μπι的HDPE的层和6 μπι至20 μπι的招层的双层箔形式的复合塑料箔(compositeplastic foil) 0此外，还已知如下的在塑料基部上的多层箔:例如，若干分别为20 μ m至50 μπι的镀铝塑料箔被彼此连接，其中铝层厚度典型地均小于3 μm至5 μm。这种复合塑料箔的优点在于能够以低成本提供且以较少的努力加工。特别地，由于可以毫无问题地生产适当的焊缝和/或密封缝，因此通常可以利用塑料材料毫无问题地执行箔套的气密密封。此外，这种复合塑料箔在边缘侧连接区域限定了相对不显著的热桥(thermal bridge)。归因于扩散阻力不足，纯塑料箔仅对壁龛(niche)应用起作用。纯塑料箔基本上不适用于如下应用:要求真空隔热板的使用寿命为数年或数十年，例如在建筑界(building sector)中。
[0006]然而，这种复合塑料箔套的缺点在于其不是完全气密的。气体分子随着时间的推移而渗入将破坏真空。同样渗入的水分将导致在该真空隔热板的内部发生热传导。因此，长期看隔热效果可能会实质上降低。这种塑料箔套的另一个缺点在于其对机械损坏相对敏感的事实。如果在输送过程以及加工过程中已经发生了这种机械损坏，则将直接丧失真空且很大程度上破坏隔热效果。
[0007]可以选择诸如以例如不锈钢箔的金属箔为基础的箔套。这种金属箔在很大程度上被气密，使得能够获得几乎不受限制的使用寿命。此外，这种金属箔对机械损伤提供了高抗性。
[0008]然而，这种金属箔套的缺点是，归因于金属的高热传导性，在边缘区域中出现了相当的热桥。这导致隔热效果会明显降低。此外，这种金属箔贵且加工复杂。特别地，这种金属箔套的焊接与塑料箔的情况相比要花费更多精力。
[0009]在这种真空隔热板的整体设计中，芯用作支撑体，使得芯被传统地设置为尺寸相对稳定的模塑体(molded body)。如果芯使用纤维材料，则通常采用不包括在真空条件下会分解的任何粘结剂的纤维材料。实践经验示出，使用粘结剂会伴随负面影响。如果使用有机粘结剂，则它们可能会在真空中分解，使得归因于气体热传导的增加而使得隔热效果降低。尽管无机粘结剂没有这种影响，但它们很难处理且昂贵。
[0010]为此，有人转而使用无粘结剂矿物棉且在热作用条件下压缩无粘结剂矿物棉以形成芯。通常在不考虑矿物材料的各组分的情况下、在400°C至600°C之间的温度范围执行这种加工，并由此在矿物材料的软化点的范围进行该加工。与之相关联的是矿物纤维的塑性变形，而这一方面导致原材料的纤维混合，另一方面导致一种类型的融合。由此能够得到尺寸相对稳定且仍具有开口的多孔芯。在US 2，745，173、EP I 892 452 BK DE 601 24 242T2和EP I 653 146 Al中可以找到这种步骤的示例。
[0011]从以上专利文献中已知的这些步骤已经完全证明了实现具有良好隔热效果的真空隔热板的价值。这种真空隔热板的特征还在于相对好的管理性。然而，特别地归因于使用的高温度，这些步骤伴随非常高的能量消耗。为此，这种矿物棉的模塑芯的制造相对昂贵。此外，这些方法步骤也耗时，而由于制造的模塑体仍需要被冷却以进一步使用，因此这些方法步骤会更加耗时。本发明基于EP I 653 146 Al的教示而进行。
【发明内容】
[0012]因此，本发明的目的是避免现有技术的缺点并特别地提供如下用于利用纤维芯制造真空隔热板的方法:该方法能够在能量需求减小而真空隔热板的隔热效果不受损的情况下被执行。
[0013]该发明目的通过技术方案I的特征实现。其特征特别地在于以下事实:在压缩步骤中，纤维的芯坯被配置在两个盖元件之间且在两个盖元件之间被机械压缩，维持所述芯的机械压缩直到箔套被密封，并且在制造地点处、在室温下、在不进行热作用的情况下执行压缩步骤。
[0014]因此，本发明完全避开了用于真空隔热板的芯的现有生产方法。代替在高温下高能地复杂压缩，目前根据本发明的芯坯是在冷却状态下被压缩，这使得能量需要实质上减小。
[0015]根据本发明，由于压缩压力被同时维持直到产生真空且密封箔套，因此与芯相关联的、最初低尺寸稳定性并没有问题。在这一点上，在本发明的范围内进一步发现，仅在冷却状态下被压缩的芯坯在产生真空后、归因于周围的压力而形成用作如此制造的真空隔热板的支撑结构的稳定模塑体。利用根据本发明的方法制造的真空隔热板的管理性由此比得上根据传统方法制造的板的管理性。
[0016]换言之，在本发明的范围中，纤维材料以实质上松散的条件被提供，且纤维材料在真空的影响下形成为箔包围件中的模塑体。该模塑体的厚度由通过两个盖元件确定的预定厚度来预定，在该两个盖元件之间、芯在压缩压力下被保持直到箔套被密封。这构成了对现有步骤的完全偏离。
[0017]在停止机械压缩力后，归因于与可得到的大气压力不同的压力，最终的厚度，即完成抽真空的VIP元件的厚度(可以忽略箔、而不是可能的盖板对最终厚度的影响)可以偏离实质上受体积密度设定影响的预定厚度。在实践中，最终厚度可以完全落在预定厚度的50%到200%的范围。为了避免与生产技术有关的问题，优选地将预定厚度与最终厚度之间的差异保持为尽可能小。
[0018]根据本发明，由于加工时间不必考虑用于加热芯坯和用于冷却芯坯的时间，因此可以比现有技术快得多地进一步执行该方法。此外，相对于生产线上的设备的工作量也实质上大量减少。这两种效果均减小了制造这种真空隔热板的成本。
[0019]同时，利用通过根据本发明的方法制造的真空隔热板能够实现已知的优异隔热性會K。
[0020]根据本发明的方法的有利的进一步发展是从属技术方案的主题事项。
[0021]因此，箔套可以由金属箔形成，可以在压缩步骤之前利用该箔套包围芯坯，其中这里的箔部分可以被用作两个盖元件。接下来，作为箔套的金属箔的在气密和机械回弹方面的优点也可以在本发明的范围之内被有利地使用，同时能够将这些金属箔的部分用作两个盖元件，在这两个盖元件之间芯坯被压缩。因此，根据本发明，这种金属箔的有利的固有稳定性不仅被用于保护不受机械损坏，并且也对制造过程发挥功用。由此制造方法可以变得特别简单。相对于装置技术，该措施还涉及非常少的工作量。在将不锈钢的箔用作金属箔的情况下，能够实现特别有利的性能。
[0022]可选地，箔套也可以由复合塑料箔形成，其中，在压缩步骤之前，用作盖元件的两个支撑板被附加地配置在芯坯的大面处，其中支撑板由特别是金属的、在真空条件下不会除气的耐压材料形成。由此，不仅能够使用塑料套在低提供成本和防止热桥方面的传统优势，而且归因于单独设置的盖元件还能够同时实现对芯坯的可靠压缩。由于这些盖元件由在真空条件下不会除气的耐压材料形成，因此与仅具有塑料箔套的真空隔热板相比还能够实现不会起皱等的改善了的表面。进一步的优点在于，分别在芯坯或芯的大面处的这些盖元件使如此制造的真空隔热板对损坏的敏感性显著减小。然而另一方面，尤其是在支撑板由金属制成的情况下，这里并不涉及隔热性能的劣化，因为两个盖元件在芯的侧边缘区域中没有彼此连接，使得在该位置避免了热桥。
[0023]文献DE 20 2006 002 959 Ul的确公开了如下真空隔热板:用作支撑体的芯被塑料箔套包围，其中在塑料箔套下方的支撑体被两部式金属箔套包围，该两部式金属箔套的部分彼此间没有直接热传导接触。然而，根据本发明的方法的启示并非来自于该现有技术。根据该文献的教示，其目的是结合传统塑料箔套与金属箔包围件的优点。因此，由于允许气体通过的小的条状表面区域仅在侧边缘处暴露，因此很大程度上通过两部式金属箔包围件实现气密设计。另一方面，通过在这两个金属箔包围件之间的间隙避免了热桥。由于在该现有技术的优选实施方式中，两个金属箔包围件在整个表面上与塑料箔套胶合，因此实现改善了的不受机械损坏的保护以及不起皱的外表面。按照