保温材料--真空绝热板的现状及趋势_产品中心_ku体育平台_官方入口

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来源:KU体育    发布时间:2024-03-16 16:26:44
产品说明:

  VIP板热量传递包括芯材固体传热、内部残留气体传热、对流传热和辐射传热等四部分所组成,真空绝热板由于结合了真空绝热、微孔绝热和多层绝热三种方法,属于新型复合绝热技术,具有技术跨度大、涉及领域广的特点,实现其绝热性能提升的关键技术在于最大限度优化各构成部分的性能,降低热传导。

  市场常见的真空绝热板包括建筑用真空绝热板和制冷器具(家电、冷链、热水器)等用真空绝热板。建筑用真空绝热板,简称STP或者VIPB,其要求常规使用的寿命较长(与建筑同寿命),膨胀率低,可靠性好等热点,目前行业标准为JG/T 438《建筑用真空绝热板》,其具体的性能指标如下表:

  建筑用真空绝热板一般都会采用硅微粉、玻璃纤维热熔干法制备芯材,其穿刺后垂直于板面方向的膨胀率较低,导热系数越高,膨胀率越低。其覆膜材料为了较长的可靠性一般都会采用铝膜,其热桥效应较高,外层一般都会采用尼龙或者玻纤布等作为防护层,避免被刺破等。建筑用真空绝热板其性能与传统的岩棉、玻纤板相比,其导热系数低,容重性能好,性能对比见下图:

  制冷器具用真空绝热板的性能根据GB∕T 37608-2019 真空绝热板,其具体性能要求如下:

  性能要求比较高的产品一般都会采用I型,建筑等领域选择II,III,IV型,具体性能由使用厂家与供应厂家协商确认。

  真空绝热板具备导热系数低、不燃、环保等特点,其导热系数是其最重要指标,主要受体系真空度、芯材、覆膜材料以及吸气剂影响,具体如下:

  一方面,不同芯材的真空绝热板的初始真空度不同,将板内气体抽至更高的真空度会大幅度提升生产所带来的成本,但并不会因此而形成更高的热阻,因此该数值为真空绝热板绝热性能的典型目标值,而生产的全部过程中的不稳定因素可能会使部分真空绝热板内部达不到该合理的初始真空度,进而影响真空绝热板的绝热性能,另一方面,具有较低初始真空度的芯材性能受真空度影响更敏感,需要阻隔性更好的阻隔膜配合以维持真空绝热板的性能及使用寿命。

  外部气体通过阻隔膜渗透到真空绝热板内部是导致真空度降低,进而影响其常规使用的寿命的根本原因之一,阻隔膜的性能主要是通过包覆达到隔绝热量传导及防止气体渗透,渗透率主要由阻气层材料确定,与阻气层特性有关,目前普遍采用多层金属与有机材料复合薄膜作为阻气层材料。此外,阻隔膜的性能还包括降低热传导与热辐射的影响,较好的阻隔膜能够最终靠材料的改良将固态热传导和高温热辐射降到最低。

  大多数材料在真空环境下都会释放气体,释放气体的种类和数量以及释放维持的时间的长短因不一样的种类的材料而存在一定的差异。芯材和阻隔膜所释放的气体会使板内部压力增高,某些情况下,真空绝热板芯材和阻隔膜所释放的气体甚至要超过渗入板内的气体量。因此,选用不同的芯材和阻隔膜所产生的材料放气会在很大程度上影响真空绝热板产品的使用寿命。

  常用的芯材的包括玻璃棉、短切丝玻璃纤维、气相二氧化硅,其中玻璃棉的直径为3-5 um,短切丝玻璃纤维的直径为7-12 um,气相二氧化硅为纳米级别颗粒状态;其具体的性能指标如下表:以玻璃棉和玻璃纤维制备的真空绝热板,初始导热系数低,成本较低,但真空敏感度较差,而且密度大,表面状态一般,而气相二氧化硅的真空绝热板存在密度小,表面平整度高,但是初始导热系数较高,成本比较高的问题。 真空绝热板类型性能比较

  对真空绝热板而言,实现外来气体和水蒸气、内部材料释放气体的持续吸附是延长其有效常规使用的寿命的重要方法,通过捕集芯材、阻隔膜放气或外部渗透产生的气体,吸气剂能够使得真空绝热板内保持一个较好的真空度,从而维持真空绝热板较长的使用寿命。

  真空绝热板的制备工艺分为自动和间歇式生产方式,在建筑用真空绝热板由于其采用模块化结构,尺寸统一,芯材采用热压方式成型,自动裁切装袋等实现自动化生产操作;而制冷器具用的真空绝热板由于其规格尺寸众多,难以完全全自动化生产,目前还是以间歇式生产为主。

  第一,该行业涉及真空学、材料科学、传热学、表面科学等多学科知识的交叉融合,新入者难以在较短时间内具备成熟技术;

  第二,该行业属于新兴行业,市场上没有成熟的配套设备制造商,新进入者因无法快速获得成熟生产设备并实现规模化量产,从而缺乏竞争优势;

  第三,市场上专门干真空绝热研究开发的成熟技术人才较为短缺,长期的生产实践是培养专业方面技术人才的主要途径,因此行业内先发企业有着非常明显的人才优势。

  作为一种新型高效节能环保绝热材料,真空绝热板规模化产业应用的重点是能够最大限度优化各构成部分的性能以降低热量传递,同时降低各组成部分的成本,提升产品性价比,以此来实现其对传统绝热材料的替代效应。

  真空绝热板属于一种新兴高效节能材料,其产业化进程属于成长初期阶段,其能否得到普遍并且成熟的应用取决于材料的性价比、生产的基本工艺的进步和设备的进步,真空绝热板行业在新技术方面的发展的新趋势情况具体如下:

  芯材是真空绝热板的骨架,是决定真空绝热板绝热性能的重要的条件之一,开发更低成本、高热阻的轻质芯材成为全行业的重点研发方向之一。真空绝热板芯材的科研十分活跃,种类多样,常见有颗粒芯材、泡沫芯材、纤维芯材和复合芯材等 4 类。

  减小纤维芯材内部孔径,弱化气体热传导,有效地提高玻璃纤维芯材VIP的临界真空度,从而明显提升 VIP 绝热能力

  隔热纤维与隔热颗粒混杂复合芯材目前已可应用于制造冰箱冷柜及保温箱等用的VIP,将成为未来建筑用真空绝热板芯材的发展方向

  玻璃纤维芯材是真空绝热板芯材应用最广泛的种类,芯材生产的基本工艺分为湿法和干法工艺两种,湿法工艺采用传统的玻璃微纤维纸生产技术,将玻璃微纤维棉打浆,然后抄制烘干成型,湿法工艺生产的全部过程能源消耗大,且在生产所带来的成本和导热性能上不具备优势。随着下游应用对真空绝热板性能要求的不断的提高,更先进的干法工艺慢慢的出现,干法工艺是采用干法无纺工艺,使玻璃纤维基本单纤化,单层玻璃纤维网厚度更薄,相比湿法工艺具备生产所带来的成本更低的优点,从而使干法芯材更具价格竞争优势。

  阻隔膜主要是用来隔绝真空绝热板内部与外界进行气体和水分交换,维持板内真空环境,保证真空绝热板达到预期常规使用的寿命。真空绝热板最早使用食品包装薄膜作为阻隔膜,为铝/聚酯复合膜结构,拥有非常良好的隔气阻水性,但铝箔厚度大,“热桥效应”明显,导致其绝热性能较差,应用受到限制。目前镀铝聚脂复合阻隔膜被大规模产业化应用,但镀铝聚脂复合阻隔膜也存在耐刺穿差、易分层失效等问题。

  具有多层结构的金属(或氧化物)树脂复合阻隔膜既克服了镀铝聚脂阻隔膜易分层、耐刺穿性差和镀铝层缺陷多的缺点,同时又引入纳米氧化物涂层,避免了镀铝层缺陷对阻隔膜阻气性的影响,从而能够明显提升真空绝热板的绝热性能,使用该复合膜的真空绝热板具有更加好的绝热性能和更长的常规使用的寿命,因此谁能率先开发出性能更优异的阻隔膜并大规模推广应用就成为取得行业市场之间的竞争优势的重要路径。

  VIP 的产能提升方式,一是复制和投入成套的生产设备,二是通过研究新型生产的基本工艺以及开发工艺实现所需设备装备提升单台设备生产效率。在 VIP 封装方面,能够最终靠开发出多边封工艺及封装设备、异型封口工艺及封口机台等,提升封装效率、节约阻隔袋用料、更可实现用户多种个性化产品订制需求。