TW201622984A - 真空絕熱材料用外皮材料及包含其的真空絕熱材料 - Google Patents

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Abstract

本發明提供真空絕熱材料用外皮材料及包含其的真空絕熱材料，上述真空絕熱材料用外皮材料包括：保護層；阻隔層，其系未含金屬膜；以及密封層。

Description

真空絕熱材料用外皮材料及包含其的真空絕熱材料
本發明涉及真空絕熱材料用外皮材料及包含其的真空絕熱材料。
真空絕熱材料是因由氣體或水分的滲透率低的外皮材料和賦予真空狀態的芯材構成而絕熱效果非常優秀，且絕熱性能比聚氨酯（polyurethane）或泡沫聚苯乙烯（styrofoam）等現有絕熱材料高數倍以上的先進的原材料。
一般的真空絕熱材料的外皮材料由多層的薄膜層壓而成的複合膜形成。利用由這種複合膜構成的外皮材料密封芯材來使用，此時，真空絕熱材料的外皮材料根據其成分及物性，可對確保真空絕熱材料的耐久性及絕熱性產生大影響。
發明所欲解決之問題
本發明的一實例提供真空絕熱材料用外皮材料，通過防止熱橋（heat-bridge）現象來確保優秀的絕熱性能，並實現優秀的長期耐久性。
本發明的另一實例提供包括上述真空絕熱材料用外皮材料的真空絕熱材料，該真空絕熱材料可基於上述真空絕熱材料用外皮材料確保優秀的絕熱性及耐久性。
解決問題之技術手段
在本發明的一實例中，提供真空絕熱材料用外皮材料，上述真空絕熱材料用外皮材料包括：保護層；阻隔層，其系未含金屬膜；以及密封層。
上述未含金屬膜可以為雙向拉伸聚乙烯醇（BO-PVOH，biaxially oriented polyvinyl alcohol）膜。
上述阻隔層的厚度可以為10μm至30μm。
上述保護層可包含選自由聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET，polyethylene terephthalate）、尼龍及它們的組合組成的組中的至少一種。
上述保護層的厚度可以為 5μm至20μm。
上述密封層可包含熔點為125℃至170℃的樹脂膜。
上述密封層可包含選自由流延聚丙烯（CPP，cast polypropylene）、線性低密度聚乙烯（LLDPE，linear low density polyethylene）及它們的組合組成的組中的至少一種。
上述密封層的厚度可以為25μm至60μm。
在溫度為38℃且相對濕度（RH）為100％的條件下，上述真空絕熱材料用外皮材料的透水度可以為0.1g/m2 •天以下。
在溫度為23℃且相對濕度為0％的條件下，上述真空絕熱材料用外皮材料的透氧度可以為0.05cc/m2 •天以下。
在本發明的另一實例中，提供真空絕熱材料，上述真空絕熱材料包含：芯材，包含玻璃纖維；以及上述真空絕熱材料用外皮材料，用於收納上述芯材並對上述真空絕熱材料用外皮材料的內部進行減壓。
上述玻璃纖維的平均直徑可以為10μm以下。
上述真空絕熱材料的線性熱導率可以為2mW/mK以下。
對照先前技術之功效
上述真空絕熱材料用外皮材料可一同實現阻隔性能及絕熱性能。並且，包含上述真空絕熱材料用外皮材料的真空絕熱材料可一同實現優秀的長期耐久性及絕熱性。
參照後述的多種實施例，使本發明的優點及特徵以及實現這些優點及特徵的方法更加明確。但是，本發明不局限於以下所公開的多種實施例，能夠以互不相同的各種方式實現，本實施例只用于使本發明的公開內容更加完整，有助於本發明所屬技術領域的普通技術人員完整地理解發明的範疇，本發明根據發明要求保護範圍而定義。在說明書全文中，相同的附圖標記指相同的結構要素。
在本發明的一實例中，提供真空絕熱材料用外皮材料，上述真空絕熱材料用外皮材料包括：保護層；阻隔層，其系未含金屬膜；以及密封層。
現有的真空絕熱材料用外皮材料利用多層膜作為阻隔層，上述多層膜使用金屬蒸鍍膜或金屬箔（foil）而成。使用金屬箔（foil）的阻隔層在長期耐久性方面有利，但是，由於金屬本身的優秀的熱導率而引起熱橋（heat-bridge）現象，導致降低真空絕熱材料的絕熱性能下降的問題。並且，使用金屬蒸鍍膜的阻隔層通過在聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）等的透明樹脂的薄膜上蒸鍍鋁等的金屬來製備，在將其用作阻隔層的情況下，與金屬箔（foil）相比，熱橋現象減少，但是，由於基本的金屬熱導率，依然不容易提高絕熱性能。
圖1示出本發明一實例的真空絕熱材料用外皮材料100的截面，上述真空絕熱材料用外皮材料100包括保護層30、阻隔層20及密封層10，上述阻隔層可以為未含金屬膜。上述“未含金屬膜”指完全不包含金屬材質的薄膜或金屬蒸鍍層的薄膜。上述真空絕熱材料用外皮材料包括作為未含金屬膜的阻隔層來防止熱橋現象，從而不僅可實現優秀的絕熱性能，還可確保優秀的長期耐久性。
具體地，上述未含金屬膜可以為雙向拉伸聚乙烯醇（BO-PVOH）膜。一般，在流延聚乙烯醇（PVOH，polyvinyl alcohol）膜的情況下，在溫度為23℃的條件下測定的透氧度表現出約0.1cc/m2•天的值，相反，雙向拉伸聚乙烯醇（BO-PVOH）膜在相同的溫度條件下，透氧度可表現出0.05cc/m2•天以下的值。這是因為一般的聚乙烯醇（PVOH）在雙向拉伸的情況下，提高聚合物的取向度，由此，得到提高阻隔性能的結果。即，上述未含金屬膜包含雙向拉伸聚乙烯醇（BO-PVOH）膜，從而即使未含有金屬，也可實現優秀的阻隔性能。
上述未含金屬膜的厚度可以為約10μm至約30μm。上述未含金屬膜具有上述範圍的厚度，從而包括其的上述阻隔層可確保優秀的長期耐久性及柔韌性。在上述未含金屬膜的厚度小於約10μm的情況下，由於阻隔性能降低，因而難以確保長期耐久性，在上述未含金屬膜的厚度大於約30μm的情況下，由於薄膜剛性（Stiffness）增加，因而存在製備真空絕熱材料時，在折疊部位發生缺陷（Defect）的憂慮。
上述真空絕熱材料用外皮材料包括保護層（protecting layer），上述保護層起到可第一次保護真空絕熱材料從外部受的衝擊的作用。上述保護層可以為由一種薄膜形成的單膜，也可以為層疊相同或不同材質的多個薄膜而成的多層膜。
具體地，上述保護層可包含選自由聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、尼龍及它們的組合組成的組中的至少一種。
上述保護層可包含尼龍膜，為了從製備及運輸時有可能發生的外部衝擊極大化保護性能，可在最週邊層形成尼龍膜。在上述保護層的最週邊形成尼龍膜的情況下，會對耐磨耗性方面有利。
上述保護層的厚度可以為約5μm至約20μm。在上述保護層的厚度小於約5μm的情況下，通過外部衝擊發生孔（Hole）的可能性大，在上述保護層的厚度大於約20μm的情況下，耐衝擊性能滿足規定水準，但是，存在隨著薄膜的剛性（Stiffness）增加，發生真空絕熱材料折疊部的缺陷（Defect）的憂慮。上述保護層的厚度滿足上述範圍，從而可與上述阻隔層一同確保優秀的絕熱性能，並一同確保優秀的耐衝擊性及加工所需的柔韌性。
上述真空絕熱材料用外皮材料包括密封層（sealing layer），上述密封層起到使上述真空絕熱材料用外皮材料與芯材相緊貼來維持面板形態，並通過熱壓接來密封上述芯材的作用。
上述密封層用於有效維持真空絕熱材料用外皮材料內部的真空狀態，可包含熔點為約125℃以上的樹脂膜，例如，熔點為約125℃至約170℃的樹脂膜。在用作上述密封層的樹脂膜具有上述範圍的熔點的情況下，可提高高溫條件下的阻隔性能。在上述密封層的熔點小於約125℃的情況下，存在高溫條件下阻隔性能降低的問題，在上述密封層的熔點大於約170℃的情況下，存在在真空絕熱材料的製備過程中，在密封工序中，引起其他相鄰的薄膜的缺陷（Defect）的憂慮。
上述密封層可包含選自由流延聚丙烯（CPP）、線性低密度聚乙烯（LLDPE）及它們的組合組成的組中的至少一種。
具體地，上述密封層可包含線性低密度聚乙烯（LLDPE）及具有高溫的熔點的聚合物，例如，混合聚丙烯來製備的薄膜。在此情況下，用作上述密封層的樹脂膜可容易確保上述範圍的熔點，由此，上述密封層的耐熱性得到強化，從而在高溫條件下可表現出優秀的阻隔性能，上述外皮材料即使包括未含金屬阻隔層，也可確保優秀的阻隔性能。
並且，上述密封層可包含流延聚丙烯（CPP）膜，在此情況下，上述流延聚丙烯（CPP）因低的透氧度及低的透水度的特性，即使上述外皮材料包括未含金屬阻隔層，也可確保優秀的阻隔性能。
上述密封層的厚度可以為約25μm至約60μm。在上述密封層的厚度小於約25μm的情況下，密封強度有可能下降，在上述密封層的厚度大於約60μm的情況下，由於水準方向的透氧度及透水度上升，因而阻隔性能有可能下降。即，上述密封層的厚度維持上述範圍，從而可一同實現優秀的密封強度及阻隔性能。
在溫度為約38℃且相對濕度（RH）為約100％的條件下，上述真空絕熱材料用外皮材料的透水度可以為約0.1g/m2 •天以下，例如可以為約0.01至約0.1g/m2 •天，例如可以為約0.01至約0.05g/m2 •天。上述“透水度”表示水蒸氣通過外皮材料滲透的程度，由克數（g）表示相對于每平米的上述外皮材料的單位面積，24小時（1天）期間滲透的水蒸氣量。上述真空絕熱材料用外皮材料維持如上述範圍低的透水度，從而即使包括未含金屬阻隔層，也可實現相對于水分的優秀的阻隔性能，且可提高包括上述範圍的真空絕熱材料的長期耐久性。
並且，在溫度為約23℃且相對濕度（RH）為約0％的條件下，上述真空絕熱材料用外皮材料的透氧度可以為約0.05cc/m2 •天以下。上述“透氧度”表示氧通過外皮材料滲透的程度，上述真空絕熱材料用外皮材料維持如上述範圍的低的透氧度，從而即使包括未含金屬膜的阻隔層，也可實現相對於氣體（gas）的優秀的阻隔性能，且可提高包括上述範圍的真空絕熱材料的長期耐久性。
上述真空絕熱材料用外皮材料即使包括作為未含金屬膜的阻隔層，也可實現如上所述的低的透水度及低的透氧度，最終未含有金屬，從而可表現出優秀的絕熱性能，且可確保優秀的阻隔性能及長期耐久性。
在本發明的另一實例中，提供真空絕熱材料，上述真空絕熱材料包含：芯材，包含玻璃纖維；以及上述真空絕熱材料用外皮材料，用於收納上述芯材並對上述真空絕熱材料用外皮材料的內部進行減壓。
圖2示出本發明另一實例的真空絕熱材料的截面。上述真空絕熱材料200包含芯材40及外皮材料100，上述外皮材料100相關事項如上所述。上述真空絕熱材料200包括上述真空絕熱材料用外皮材料100，從而可一同確保優秀的絕熱性能和長期耐久性。
上述真空絕熱材料200包含芯材40，上述芯材可包含熱導率低且少發生氣體的無機化合物，例如，上述芯材可包含選自由玻璃纖維（glass fiber）、烘制二氧化矽（fumed silica）、矽石板（silica board）、有機纖維（organic fiber）、有機泡沫（organic foam）及它們的組合組成的組中的至少一種。
上述芯材40可包含玻璃纖維（glass fiber），具體地，上述芯材40可包括玻璃纖維板。上述芯材40可包括熱-壓接多個玻璃纖維板的板狀的層疊體。在上述芯材40包含玻璃纖維的情況下，可確保優秀的強度，並可對提高絕熱性能方面有利。
上述玻璃纖維的平均直徑可以為約10μm以下，例如，上述玻璃纖維的平均直徑可以為約0.5μm至約2μm。此時，上述“平均直徑”表示相對於上述玻璃纖維的長度方向，以垂直的方式切割的截面的平均直徑。在上述玻璃纖維的平均直徑大於約10μm的情況下，由於包含上述玻璃纖維的芯材的內部的空隙過大，因而發生進入內部的氣體的嚴重的對流現象，從而有可能降低真空絕熱材料的長期耐久性。
上述真空絕熱材料用外皮材料100包括作為未含金屬膜的阻隔層20，此時，利用上述外皮材料100來密封的上述芯材40包含具有上述大小範圍的平均直徑的玻璃纖維，從而上述真空絕熱材料200可一同確保優秀的絕熱性能及優秀的長期耐久性。
上述真空絕熱材料的線性熱導率可以為約2mW/mK以下，例如，上述真空絕熱材料的線性熱導率可以為約1.5mW/mK以下。上述“線性熱導率”表示相對於上述真空絕熱材料的邊緣部，每1mm單位長度的熱導率。上述真空絕熱材料的線性熱導率越接近0（zero）越表示絕熱性能優秀。
上述真空絕熱材料利用包括作為未含金屬膜的阻隔層的上述真空絕熱材料用外皮材料來製備，從而可確保上述範圍的線性熱導率，由此不僅確保規定水準以上的阻隔性能，還可確保得到明顯提高的絕熱性能。
參照圖2,上述真空絕熱材料200還可包含吸氣劑50。上述吸氣劑50殘留於真空絕熱材料的內部，或用於吸收新流入的氣體及水分，例如，上述吸氣劑50可包含選自由氧化鈣（CaO）、沸石、鋰及鋇的合金（BaLi）、氧化鈷（CoO）、氧化鋇（BaO）及它們的組合組成的組中的至少一種。
上述吸氣劑50可由塊（block）或長方體形狀製備，可通過***於上述芯材40的內部的方法包括在真空絕熱材料。
上述吸氣劑50的比表面積可以為約1m2 /g至約100m2 /g，例如，上述吸氣劑50的比表面積可以為約0.1m2 /g至約20m2 /g。上述吸氣劑50的比表面積滿足上述範圍，從而可提高水分吸附性能，與上述真空絕熱材料用外皮材料一同可幫助提高長期耐久性，且可確保適當的機械物性。
以下，提出本發明的多個具體實施例。但以下所記載的多個實施例僅用於具體例示或說明本發明，本發明不應受其限制。
實施例及比較例
實施例 1
層疊平均直徑為2μm的玻璃纖維板來製備了200mm×200mm×12mm（長度×寬度×厚度）大小的芯材。形成了從最週邊層依次層疊25μm的尼龍膜、12μm的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜、12μm的雙向拉伸聚乙烯醇（BO-PVOH）膜及30μm的流延聚丙烯（CPP）膜而成的外皮材料。用氨基甲酸乙酯（urethane）系列的雙組分粘結劑粘結了各薄膜。接著，將在袋中放入5g的比表面積為4m2/g且純度為95％的氧化鈣（CaO）來製備的吸氣劑***於上述芯材的表面。其次，用上述外皮材料密封上述芯材，並以4Pa進行減壓，從而最終製備了200mm×200mm×8mm（長度×寬度×厚度）大小的真空絕熱材料。
比較例 1
使用從最週邊層依次層疊12μm的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜、25μm的尼龍膜、7μm的鋁箔及50μm的線性低密度聚乙烯（LLDPE）膜而成的外皮材料，除此之外，以與上述實施例1相同的方法製備了真空絕熱材料。
比較例 2
使用從最週邊層依次層疊25μm的尼龍膜、蒸鍍有0.1μm的氧化鋁膜的12μm的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜、蒸鍍有0.1μm的鋁的12μm的乙烯乙烯醇（EVOH，ethylene vinyl alcohol）膜及30μm的流延聚丙烯（CPP）膜而成的外皮材料，除此之外，以與上述實施例1相同的方法製備了真空絕熱材料。
評價
實驗例 1 ：透水度的測定
針對上述實施例及比較例的各真空絕熱材料用外皮材料，在溫度為38℃且相對濕度為100％的條件下，利用膜康（Mocon）公司的Aquatran裝置來測定每平方面積的24小時期間的透水量，並由測得的測定值匯出了透水度。
實驗例 2 ：透氧度的測定
針對上述實施例及比較例的各真空絕熱材料用外皮材料，在溫度為23℃且相對濕度為0％的條件下，利用膜康公司的Oxtran裝置來測定每平方面積的24小時期間的透氧量，並由測得的測定值匯出了透氧度。
實驗例 3 ：長期耐久性的測定
針對上述實施例及比較例的真空絕熱材料的各中心部，在製備後，在一天內利用HC-074-200（億科（EKO）公司製備）裝置來測定常溫條件下的初期熱導率，接著，在溫度為70℃的條件下，測定了放置30天后的熱導率。匯出了相對於上述初期熱導率的30天后的熱導率的增加量。
實驗例 4 ：線性熱導率的測定
針對上述實施例及比較例的真空絕熱材料，製備了600×600×8mm大小的1個真空絕熱材料和300×600×8mm大小的2個真空絕熱材料，並通過億科公司的HC-074-600裝置來測定了線性熱導率。具體地，600×600×8mm大小的1個真空絕熱材料測定了中心的規定區域的熱導率，並排300×600×8mm大小的2個真空絕熱材料，使得它們互相接觸後，測定了相對於接觸面附近的規定區域的熱導率。之後，利用測定出的熱導率來計算出線性熱導率。
表1
參照上述表1的結果，可知上述實施例1的真空絕熱材料利用包括作為未含金屬膜的阻隔層的外皮材料來製備，從而在透水度及透氧度方面，與現有的含金屬的比較例1及比較例2相比，體現類似或更優選的阻隔性能。並且，可知在上述實施例1的情況下，在熱導率增加量方面，與比較例1及比較例2相比，體現優秀的長期耐久性，且線性熱導率明顯測定為低，絕熱性能明顯優秀。
100‧‧‧真空絕熱材料用外皮材料
200‧‧‧真空絕熱材料
10‧‧‧密封層
20‧‧‧阻隔層
30‧‧‧保護層
40‧‧‧芯材
50‧‧‧吸氣劑
圖1示出本發明一實例的真空絕熱材料用外皮材料的截面。 圖2示出本發明另一實例的真空絕熱材料。
100‧‧‧真空絕熱材料用外皮材料
200‧‧‧真空絕熱材料
10‧‧‧密封層
20‧‧‧阻隔層
30‧‧‧保護層
40‧‧‧芯材
50‧‧‧吸氣劑

Claims (13)

  1. 一種真空絕熱材料用外皮材料，其中，包括： 保護層； 阻隔層，其系未含金屬膜；以及 密封層。
  2. 如請求項1之真空絕熱材料用外皮材料，其中，該未含金屬膜為雙向拉伸聚乙烯醇（BO-PVOH，biaxially oriented polyvinyl alcohol）膜。
  3. 如請求項1之真空絕熱材料用外皮材料，其中，該阻隔層的厚度為10μm至30μm。
  4. 如請求項1之真空絕熱材料用外皮材料，其中，該保護層包含選自由聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET，polyethylene terephthalate）、尼龍及它們的組合組成的組中的至少一種。
  5. 如請求項1之真空絕熱材料用外皮材料，其中，該保護層的厚度為5μm至20μm。
  6. 如請求項1之真空絕熱材料用外皮材料，其中，該密封層包含熔點為125℃至170℃的樹脂膜。
  7. 如請求項1之真空絕熱材料用外皮材料，其中，該密封層包含選自由流延聚丙烯（CPP，cast polypropylene）、線性低密度聚乙烯（LLDPE，linear low density polyethylene）及它們的組合組成的組中的至少一種。
  8. 如請求項1之真空絕熱材料用外皮材料，其中，該密封層的厚度為25μm至60μm。
  9. 如請求項1之真空絕熱材料用外皮材料，其中，在溫度為38℃且相對濕度（RH）為100％的條件下，該真空絕熱材料用外皮材料的透水度為0.1g/m2 •天以下。
  10. 如請求項1之真空絕熱材料用外皮材料，其中，在溫度為23℃且相對濕度為0％的條件下，該真空絕熱材料用外皮材料的透氧度為0.05cc/m2 •天以下。
  11. 一種真空絕熱材料，其中，包含： 芯材，包含玻璃纖維；以及 請求項1至10中任一項所述的真空絕熱材料用外皮材料，用於收納該芯材並對該真空絕熱材料用外皮材料的內部進行減壓。
  12. 如請求項11之真空絕熱材料，其中，該玻璃纖維的平均直徑為10μm以下。
  13. 如請求項11之真空絕熱材料，其中，該真空絕熱材料的線性熱導率為2mW/mK以下。
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