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真空绝热板:在家电产品中的应用
时间:2008-08-19    来源: 华宇家电维修网     编辑:丁素华
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  真空绝热板(VacuumInsulationPanel,简称VIP)是一种新型超级保温材料,其导热系数小于0.004wm?k,仅为聚氨酯硬质泡沫塑料的16~18,具有出色的绝热保温性能(具体物理性能见表1),同时还拥有节省空间的特点。目前,VIP板已经开始应用于冰箱、冷柜、电热水器等家电产品以及医用、冷链、建筑等保温绝热领域,节能效果明显,但由于价格较高,其应用还未普及。

    VIP板是将隔热性能良好的芯材装入隔气结构中,抽真空后再密封起来形成的板材。VIP板通常由三部分组成:隔气结构、芯材和吸气剂。其中,隔气结构为袋状结构,作用是将芯材抽真空后封装起来形成真空状态,因此要求这种结构有良好的阻隔气体的能力,同时还要有一定的强度以保护真空腔室。常用的隔气材料有薄钢板、多层聚酯基薄膜和含金属层的多层聚酯基薄膜等。芯层隔热材料常用多孔隙材料,其首要作用是支撑,避免隔气结构在真空条件下塌瘪;其次是阻止热辐射;另外,由于其本身为多孔隙材料,接触面少,热传导系数低。常用的芯材有粉末状二氧化硅、气溶胶、开孔聚氨酯泡沫、开孔聚苯乙烯泡沫和超细玻璃纤维等。气体吸附材料的主要作用是吸收VIP板内的残余空气以维持一定的真空度。阻隔袋抽真空密封后,仍会有极少量气体渗透到袋内,芯材在使用过程中也会缓慢释放一些气体,所有这些气体均会破坏袋内真空度从而影响VIP板的导热系数。因此,必须使用特制的吸气剂,吸收VIP板内的氮气、氧气、二氧化碳和水蒸气等气体以保持袋内的真空度。VIP板常用的吸气剂是意大利赛伊斯吸气剂公司生产的钡锂复合吸气剂。

    目前,厦门高特高新材料有限公司生产的VIP板,阻隔袋材料为含金属层的多层聚酯基薄膜,芯材用超细玻璃纤维,吸气剂为意大利赛伊斯的钡锂复合吸气剂。该VIP板在绝热能力、机械强度、使用寿命和使用范围等方面的表现都很出色。

    VIP板的研发始于上世纪50年代,起初是用粉状二氧化硅做芯材,其隔热性能好、寿命长、综合性能好,但生产工艺复杂、重量大。70年代开始使用开孔泡沫塑料。90年代以后,很多大公司先后开展了VIP板的研究,如日本三井武田株式会社、松下冷机、东芝、英格兰帝国化学工业公司、美国欧文斯公司、陶氏化学公司、卡伯特公司等,特别是陶氏化学公司采用开孔聚苯乙烯泡沫塑料做成的VIP板芯材,商品名为菌斯蒂尔,其成本低、生产设备简单、排空迅速、易于加工。现在,VIP板在国内外已经应用于冰箱、冷柜、冷库以及墙体保温等领域。在日本,家用冰箱的保温层中约70%使用了VIP板,其中夏普公司使用VIP板的冰箱型号有SJ-WE44A、SJ-WE38A、SJ-45A等,目前均已面市。这些冰箱壁厚仅为2.8cm,只有普通冰箱的一半,不仅减少了冰箱重量,而且使得容积增加了20%,但价格也增加了25%。在国内市场上,无锡松下推出了容积为220L、使用真空绝热材料的冰箱,耗电量仅为0.35kWh;海尔、科龙也有少量同类产品生产。而西门子、新飞、伊莱克斯等也都曾进行过VIP冰箱的试验。

    厦门高特高新材料有限公司曾做过一个实验,分别以传统聚氨酯(PU)和VIP板为保温材料制作成冷藏保温箱,在内装物品相同的情况下,用PU时,外形尺寸为57cm×50cm×50cm,保温层厚度为3.8cm,内装21.8kg冷却剂,保温期为2.5h(-20℃);而用VIP隔热时,外形尺寸为33cm×46cm×28cm,保温层厚度为2.5cm,内装7kg冷却剂,保温期长达26h。可以看出,采用VIP板后,保温箱体积减少了70%,冷却剂减少了68%,而保温期延长了940%。

    尽管VIP板拥有优良的绝热保温性能,但它相对较高的价格限制了其在冰箱、冷柜、冷库等领域的应用。目前,国内VIP市场尚未全面启动,价格问题是其中的重要原因之一。一方面,这要求VIP生产厂家降低成本,开发针对不同用途的新产品。厦门高特高新材料有限公司除了生产高性能的玻璃纤维VIP板外,还成功研制出酚醛芯材及其他复合芯材的VIP板,拉开价格档次,满足不同市场需求。另一方面,从长远发展来看,未来的家电趋势必将是更轻、薄、可回收、节能环保,而将VIP板应用于家电产品中,可以达到节能、省空间的效果,如果相关产业领域都能投入精力培育市场,其发展速度和规模将不可估量。   

 

 
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