真空絕熱板主要由內(nèi)部芯材、吸氣劑和隔氣結(jié)構(gòu)膜共3個部分組成(其結(jié)構(gòu)如圖1所示)。其中,隔氣結(jié)構(gòu)膜是維持絕熱板內(nèi)部真空度的最主要部件,是決定絕熱板的性能好壞及壽命長短的關(guān)鍵。隔氣結(jié)構(gòu)膜的材質(zhì)及粘合方式等,都會對真空絕熱板的阻熱系數(shù)產(chǎn)生影響,尤其是熱橋效應(yīng)對VIPs熱導(dǎo)率的影響比較大。在VIPs技術(shù)的發(fā)展歷程中,隔氣結(jié)構(gòu)膜先后經(jīng)歷了3種形式的更迭換代。
隔氣結(jié)構(gòu)膜的結(jié)構(gòu)
隔氣結(jié)構(gòu)橫剖面鏡像圖如圖1所示。按照時間順序,真空絕熱板外層的隔氣結(jié)構(gòu)可以選擇鑄鐵或不銹鋼。通常情況下,2塊金屬板的結(jié)構(gòu)都做成盤型,也可以1塊做成盤型,另1塊做成平板型,并在平的金屬版上留有一個用于抽真空的抽氣孔。在金屬板的厚度取值方面一般取0.002~0.013英寸。經(jīng)過國內(nèi)外大量實驗論證,金屬板的厚度取0.004英寸時真空絕熱板的絕熱效果可以達到最佳狀態(tài)。
圖 1 真空絕熱板結(jié)構(gòu)示意圖
真空絕熱板的一側(cè)需要覆蓋絕熱材料,絕熱材料一般選擇聚氨脂泡沫,真空絕熱板的規(guī)格一般為15英寸,厚度一般取0.5~1.0英寸,通常取0.5英寸。
圖 2 隔氣結(jié)構(gòu)橫剖面鏡像圖
早期的隔氣結(jié)構(gòu)膜使用的是一種金屬結(jié)構(gòu),后來隨著專家學(xué)者的研究和不斷改進,目前通常使用的是含有金屬層的薄膜,有的使用多層聚酯基薄膜,多層聚酯基薄膜一般包括熱封層、阻氣層、阻熱層、反射層以及粘結(jié)層等,其結(jié)構(gòu)如圖3所示。根據(jù)真空絕熱板在不同應(yīng)用場合的需要,有的真空絕熱板還設(shè)置了防堿層和表面增強層等。
圖 3 隔氣結(jié)構(gòu)示意圖
熱封層主要是在芯材封裝并抽真空后,將隔氣結(jié)構(gòu)膜合為一體的結(jié)構(gòu),是隔氣結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分。熱封層封口效果是影響VIPs內(nèi)部真空度變化的關(guān)鍵因素,同時也在很大程度上影響著真空絕熱板的使用壽命。影響熱封效果的因素有很多,如熱封層的物理性能和化學(xué)性能(成分、熔融指數(shù)、厚度、抗老化性能、制造工藝、表面性能等);熱封工藝所涉及的熱封溫度、熱封時間及熱封壓力;使用環(huán)境。
粘結(jié)層一般由粘合劑涂抹而成,主要是將其他各層粘合在一起,需要有較強的粘合力、較高的環(huán)境適應(yīng)能力、良好的熱穩(wěn)定性及較低的放氣性能。粘結(jié)層一般用聚氨酯粘合劑或聚烯烴粘合劑。
阻氣層的阻氣性能是表征隔氣結(jié)構(gòu)防止氣體滲透的重要物性參數(shù),阻氣層應(yīng)能有效地防止氮、氧及水蒸氣等氣體滲入真空絕熱板內(nèi)而破壞其內(nèi)部真空,影響其絕熱性能。阻氣層一般用聚乙烯醇,有時可涂阻氣漆(如丙稀酸清漆)。
阻熱層多采用導(dǎo)熱系數(shù)低、具有一定的韌性、熱穩(wěn)定性及耐久性的材料復(fù)合而成,一般采用聚烯烴(如聚乙烯、聚丙烯和聚乙烯共聚物)。
反輻射層多為含有金屬層的聚酯基薄膜層,如鋁蒸鍍的聚酯基薄膜,通常鋁箔層厚為 30~80 μm,但鋁箔為熱的良導(dǎo)體,易于形成邊緣熱橋效應(yīng)。