隔热体及隔热组件制造技术

本实用新型专利技术题为“隔热体及隔热组件”。所提供的制品和方法使用包含60‑100wt％的氧化聚丙烯腈纤维的非织造纤维网；和0‑40wt％的增强纤维，其包含由熔融温度为100℃至300℃的聚合物构成的外表面。非织造纤维网具有15kg/m

【技术实现步骤摘要】
隔热体及隔热组件
本技术提供了用于隔热系统的制品。所提供的制品可在机动车和航空航天应用中用作隔热体，诸如用于电动车辆的电池仓。
技术介绍
隔热体可减少彼此热接触的或位于热对流或热辐射范围内的结构之间的热传递。这些材料减轻了传导、对流和/或辐射的影响，因此可有助于稳定位于显著较高或较低温度的另一结构附近的结构的温度。通过防止部件过热或避免需要高温的情况下的热损失，热管理对于实现广泛的商业和工业应用中所要求的功能和性能可为至关重要的。隔热体可具体用于机动车和航空航天领域。例如，机动车的内燃发动机在其燃烧循环期间产生大量的热。在车辆的其它区域中，隔热系统用于保护对热敏感的电子部件。此类部件可包括例如传感器、电池和电动马达。为最大化燃料经济性，希望隔热系统解决方案在充分保护这些部件的同时尽可能薄而轻。理想的是，这些材料足够耐用以达到车辆的寿命。对合适的隔热材料的需求随着电动车辆(“EV”)的出现而加剧。EV采用许多锂离子电池，这些锂离子电池在限定的温度范围内，更具体地在大约环境温度中性能最佳。EV通常具有电池管理系统，该电池管理系统在电池温度显著下降至低于最佳温度时激活电加热器并且在电池温度显著爬升至高于最佳温度时激活冷却系统。
技术实现思路
用于加热和冷却EV电池的操作可基本上耗尽原本送往车辆传动系统的电池电量。在冬季，温度可能低至-30℃，而在夏季，道路温度可超过65℃。正如毯子通过在寒冷的天气保持人体热量来提供舒适度，隔热系统在极端温度下以无源方式使保护EV电池所需的功率最小化。EV电池应用的隔热材料的开发人员面临严峻的技术挑战。例如，EV电池隔热材料应显示低热导率，同时满足严格的阻燃要求以扑灭电池火灾或减缓电池火灾的蔓延。用于阻燃性的常见测试为UL-94V0火焰测试。还期望合适的隔热体弹性挠曲和压缩，使得其可容易地插入不规则形状的封装件中并且膨胀以完全占据其周围的空间。最后，这些材料应显示足够的机械强度和抗撕裂性以有利于在制造过程中处理和安装。所提供的制品和方法使用包含隔热纤维(包括氧化聚丙烯腈纤维)和任选地一种或多种增强纤维的缠结的非织造纤维网来解决这些问题。纤维在垂直于非织造纤维网的主表面的方向上缠结，以赋予材料强度并防止在暴露于火焰处理时溶胀。当加热时，增强纤维可至少部分地熔融以形成具有增强强度的粘结纤维网。任选地，一组或两组纤维具有卷曲构型以提供更大的纤维网厚度和减小的堆积密度。在第一方面，提供了隔热体。隔热体包括：非织造纤维网，该非织造纤维网包括多根纤维，该多根纤维包括：60-100wt％的氧化聚丙烯腈纤维；和具有由熔融温度从100℃到300℃的聚合物构成的外表面的0-40wt％的增强纤维，其中非织造纤维网具有15kg/m3至50kg/m3的平均堆积密度，并且其中多根纤维沿垂直于非织造纤维网的主表面的方向是基本上缠结的。在第二方面，提供了一种隔热组件，包括：热源；和至少部分地围绕热源的前述隔热体。在第三方面，提供了一种制备隔热体的方法，包括：将具有卷曲构型的氧化聚丙烯腈纤维与具有由熔融温度介于100℃和300℃之间的聚合物构成的外表面的增强纤维混合；将纤维混合物加热至足以熔融增强纤维的外表面的温度，以提供非织造纤维网；以及使氧化聚丙烯腈纤维和增强纤维沿垂直于非织造纤维网的方向彼此缠结，以在非织造纤维网中提供10kg/m3至35kg/m3的平均堆积密度。在第四方面，提供了一种制备隔热体的方法，包括：将氧化聚丙烯腈纤维与具有由熔融温度介于100℃和300℃之间的聚合物构成的外表面的增强纤维混合以获得非织造纤维网，其中氧化聚丙烯腈纤维占以非增强纤维存在的纤维的超过85％体积；将纤维混合物加热至足以熔融增强纤维的外表面的温度，以提供非织造纤维网；以及使氧化聚丙烯腈纤维和增强纤维沿垂直于非织造纤维网的方向彼此缠结，以在非织造纤维网中提供10kg/m3至50kg/m3的平均堆积密度。在第五方面，提供了一种使电动车辆电池隔热的方法，包括：提供与电动车辆电池相邻的封装件；将压缩形式的上述隔热体放置在封装件内；以及允许隔热系统膨胀并基本上填充该封装件。附图说明如本文所提供：图1-4是根据各种示例性实施方案的隔热体的横截面侧视图。图5为隔热EV电池组件的横截面侧视图。在说明书和附图中重复使用参考字符旨在表示本公开的相同或类似的特征结构或元件。应当理解，本领域的技术人员可设计出许多其他修改和实施方案，其落入本公开的原理的范围和实质。附图可能未按比例绘制。定义如本文所用：“环境条件”是指25℃和101.3kPa的压力。“平均”表示数量平均，除非另外指明。“共聚物”是指由两种或多种不同聚合物的重复单元制成的聚合物，并且包括无规、嵌段和星形(如树枝状)共聚物。非织造纤维网中的纤维的“中值纤维直径”由诸如通过使用扫描电子显微镜生成纤维结构的一个或多个图像来确定；测量一个或多个图像中的清晰可见的纤维的横向尺寸，从而产生纤维直径的总数；以及基于纤维直径的该总数来计算中值纤维直径。“非织造纤维网”是指多根纤维，其特征在于纤维缠结或点粘结以形成片材或垫，所述片材或垫表现出各个纤维或长丝的结构，各个纤维或长丝彼此交错但不以针织织物中那样的可识别的方式交错。“聚合物”是指具有至少10,000g/mol分子量的相对较高分子量的材料。“大小”是指给定对象或表面的最长尺寸。“基本上”是指很大程度，因为其量为至少30％、40、50、60、70、80、90、95、96、97、98、99、99.5、99.9、99.99、99.999％或100％。“厚度”是指层或多层制品的相对侧之间的距离。具体实施方式如本文所用，术语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可提供某些有益效果的本文所述的实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可为优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本技术的范围之外。如本文和所附权利要求中所用，除非上下文另外明确地指示，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括多个指代物。因此，例如，提及“一个”或“所述”部件可包括本领域技术人员已知的一个或多个部件和其等同物。此外，术语“和/或”是指所列元件中的一个或全部或所列元件中的任何两个或多个的组合。需注意，术语“包括”及其变型形式在所附说明书中出现这些术语的地方不具有限制含义。此外，“一个”、“一种”、“至少一个”和“一个或多个”在本文中可互换使用。相关术语诸如左、右、向前、向后、顶部、底部、侧面、上、下、水平、垂直等可在本文使用，并且若使用，则为从特定附图中所观察的角度。然而，这些术语仅用于简化描述，而不以任何方式限制本技术的范围。本说明书通篇提及的“一个实施方案”、“某些实施方案”、“一个或多个实施方案”或“实施方案”都意指结合该实施方案描述的特定特征、结构、材料或特性被包括在本技术的至少一个实施方案中。因此，在整个本说明书的各种地方出现的短语诸如“在一个或多个实施中”、“在某些实施方案中”、“在一个实施方案中”或“在实施方案中”不一定是指本技术的同一实施方案。在适用的情况下，商标名称以全部大写字母示出。根据本技术的一个实施方案的隔热体在图1中所示并在下文中由标号10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隔热体，其特征在于包括：非织造纤维网，所述非织造纤维网包括多根纤维，所述多根纤维包括：60‑100wt％的氧化聚丙烯腈纤维；和0‑40wt％的增强纤维，所述增强纤维包含由熔融温度为100℃至300℃的聚合物构成的外表面，其中所述非织造纤维网具有15kg/m

【技术特征摘要】
2017.11.10 CN PCT/CN2017/1103721.一种隔热体，其特征在于包括：非织造纤维网，所述非织造纤维网包括多根纤维，所述多根纤维包括：60-100wt％的氧化聚丙烯腈纤维；和0-40wt％的增强纤维，所述增强纤维包含由熔融温度为100℃至300℃的聚合物构成的外表面，其中所述非织造纤维网具有15kg/m3至50kg/m3的平均堆积密度，并且其中所述多根纤维沿垂直于所述非织造纤维网的主表面的方向是基本上缠结的。2.根据权利要求1所述的隔热体，其特征在于所述非织造纤维网包含3-19wt％的增强纤维，所述增强纤维包含由熔融温度为100℃至300℃的聚合物构成的外表面。3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴平凡，吴天纵，蔡忠海，格里·A·赫夫达尔，李明珠，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：新型
国别省市：美国,US