真空绝热板专利技术的发展路径

权盼盼

国家知识产权局专利局专利审查协作河南中心（450000）

真空绝热板专利技术的发展路径

权盼盼

国家知识产权局专利局专利审查协作河南中心（450000）

在对真空绝热板进行调研分析的基础上，对真空绝热板的发展路线进行了梳理和总结，对该领域主要申请人的技术发展路线进行了分析，最后对国内在此领域的发展状况进行了介绍。

VIP；真空；保温；绝热；隔热；对流；热传递

1　真空绝热板的基本概念

真空绝热板（VIP）英文名称为Vacuum Insulation Panel，是一种真空保温材料，将隔热性能良好的芯材如玻璃纤维、气相二氧化硅、聚氨酯和聚苯乙烯等材料与真空保护表层复合而成。它有效地避免空气对流引起的热传递，可使导热系数大幅度降低，并且不含有任何ODS（Ozone Depleting Substances）材料，是目前世界上最先进的高效保温材料。真空绝热板主要由三部分组成：芯材、阻气层和吸气剂。芯材可以采用聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫、玻璃纤维和气凝胶等材料，内置气体吸附剂和干燥剂，在抽真空状态下双面采用气体隔绝材料密封成板材。阻气层的功能主要是包覆隔绝和防止渗透两大作用，目前多选用多层聚酯基薄膜作为VIP阻气层材料。吸气剂主要是为了保证板内的真空度，吸附由于渗透或材料放气所产生的多余气体，渗入板内的水气分子则由干燥剂吸附掉［1］。

2　真空绝热板的技术发展路线

真空绝热保温一般情况下采用以下三种方案：

1）高真空的双层壁。

2）高真空的型腔。型腔内有一定数量的中间抛光薄片作为发射屏，发射屏能很好地反射光线，以防止热量辐射传递。

3）有粉状的物质或者轻质纤维的型腔（型腔内被抽成中等程度真空Pa-Pa）。这类粉末物质纤维在真空和低温下有低热导性。在真空隔热保温壳体内填充轻质粉末材料代替反射屏，不仅效果较好，而且制造简单，成本低廉。

从1882年英国科学家James Dewar发明了杜瓦瓶以来，真空绝热技术的发展已经经历了一个多世纪，对于传热机理的深层次研究也已深入到分子水平，因而VIP技术的发展在前人研究成果的基础上也取得了很大的进步。

1977年Paul A.Logan等申请了可用于墙面、天花板或地板的绝热隔声板专利，包括由相对较硬、低导热耐火材料预制的多个联锁真空腔元件，热反射、抗潮湿涂层覆盖在联锁真空腔元件的内外表面。1989年WHIRIPOOL CO公司申请了一种用于制冷设备的真空绝热系统，芯层采用聚氨酯材料。在20世纪90年代初，Degussa在Hanau生产了使用沉淀二氧化硅作为填充芯材的真空绝热板用于冰箱隔热。与此同时，Ovens Corning开始研制纤维填充的、以薄板钢壳为外封材料的真空绝热板，薄板钢壳的厚度仅为75 μm。在MBB，不仅100 μm厚度薄板钢壳外封材料、硅藻土填充芯材的VIP得到发展，而且用于区域性供热的真空绝热管的试验方法也得以展开研究。在20世纪90年代，Dow Chemical 和ICI发展了以开孔聚苯乙烯和聚氨酯泡沫为芯材的VIP，外封材料采用高隔阻层。1995年OWENS CORNING FIBERGLASS TECH公司申请了一种VIP，芯材由涂在玻璃纤维表面的碳化沥青组成。1997年国际海洋工程公司申请了一种含有吸气剂材料的VIP，并且可以与相邻具有互补几何形状的板材相互堆加。1998年三菱公司申请了一种真空绝热贴片，芯材由多孔体构成。多孔体由包含硬质聚氨酯泡沫塑料的发泡体粉碎品和板状填充物构成，或者由硬质聚氨酯泡沫塑料的发泡体粉碎品和热塑性树脂的粉碎品构成。2010年福建赛特新材股份有限公司申请了一种VIP，这种VIP包括高阻隔包装袋和隔热芯材，隔热芯材内设有吸附剂，板面上开孔，孔内安装具有高阻隔性能管状型材的开孔结构件，解决VIP开孔后强度差、褶皱和易破损问题。2012年青岛科瑞新型环保材料有限公司申请了一种用于真空绝热板的高阻隔复合膜，在原有高阻隔复合膜外侧复合一层玻璃纤维布，有效解决怕划伤、怕穿刺、与水泥黏结不牢以及不抗老化的问题。2013年王明堂申请了一种轻质建筑用真空保温板，芯层采用草木灰、二氧化硅与玻璃短纤维组成，具有质量轻、环保、价廉、防火以及保温等优点。

总之，VIP板在20世纪50年代出现了雏形，在20世纪80年代对VIP芯材、阻气层进行改进，在20世纪90年代中期对吸气剂进行了改进。进入21世纪，更多的公司开始对VIP的生产工艺、芯材、阻气层以及吸气剂材料进行更大的改进。

3　真空绝热板主要申请人的技术路线

通过对真空绝热板专利进行调研，我们发现，在此领域的主要申请人主要有以下几个：乐金华奥斯、Wolff Walsrode、欧文斯康宁、KINGSPAN、BASF、惠而浦以及三菱。下面以欧文斯康宁为例，对其在真空绝热板方面的技术发展路线作一梳理：

1992年，欧文斯康宁申请了一种高绝热板，包括由压缩的玻璃纤维与气密外罩，该产品成本低，高保温，寿命长，可用于工业设备、运输车辆和电冰箱等。

1995年，为了提高隔热性能，欧文斯康宁申请了一种用于电冰箱壁或者低温容器的真空板，其中外罩由顶部与平底锅形的底部焊接，使其密封更好。同年欧文斯康宁申请了一种隔绝高温 （600～1 100℃）的隔热板，隔热板芯层玻璃纤维具有炭化沥青涂层。

1996年，欧文斯康宁申请了采用真空绝热板的绝热板模板及其制造方法。这种真空绝热板可在两相邻板的间隔处切断形成所需要长度的模板，使绝热板能够成为所需尺寸的建筑板材。

1997年，为了增强VIP板的应用领域，欧文斯康宁申请了一种新的VIP，该VIP板的至少一边具有增强的框结构，该框结构可以由聚合物组成保护VIP板的外罩。

2012年，欧文斯康宁申请了墙体保温板系列，提供具有可变数量或者形状的VIP板的成套板。设计人员可更容易地算出或预测出所需墙体保温板的数量、类型以及针对每个墙体的位置［2］。

4　真空绝热板国内发展状况

目前国内VIP技术的研究也得到一定发展，上海交通大学已成功研制出一种新型吸气材料，上海夏普电器有限公司利用进口设备和原材料试产了部分开孔硬质聚氨酯泡沫板材，厦门高特高新材料有限公司则生产以聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫、玻璃纤维和气凝胶等为芯材的VIP产品，青岛冈森塑料有限公司研发和生产的VIP多层高阻隔薄膜的各项技术指标均达到世界先进水平，扬州大学等高校联合在VIP产品研发上也做出了一定成果。国内各个科研院所的参与推动了VIP产业向前发展。尽管真空绝热板具有优异的绝热性能，但是这种产品相对高的价格限制了其在传统绝热市场中的应用。随着生产进入规模化，真空绝热板的价格将进一步降低，市场占有率将明显提高。利用真空绝热板优异的保温隔热性，如果在我国北方寒冷地区的建筑保温系统中应用，将会显示巨大的优势，可降低建筑墙体的厚度，提高房屋容积率，增加房地产利润和居住舒适度［3］。

［1］王光仁.VIP高效隔热复合材料［A］.中国聚氨酯行业整体淘汰ODS国际论坛论文集［C］.2003.

［2］于晓，郭兰英.新型VIP真空隔热板在节能建筑中应用［J］.低温建筑技术，2006（6）：122-123、133.

［3］温永刚，王先荣，杨建斌，陈光奇.真空绝热板（VIP）技术及其发展［J］.低温工程，2008（6）：35-39.