專利名稱：低熱損復層氣室塑料布的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)用覆蓋材料，特別是一種低熱損復層氣室塑料布。
背景技術：
隨著科技進步，以往只在特定季節(jié)盛產(chǎn)的作物現(xiàn)在于四季都可以栽種收成，主要是歸功于大量使用在農(nóng)業(yè)溫室、隧道棚及園藝工作中的覆蓋保溫材料提供了適宜生長環(huán)境條件，使得過去無法栽培的農(nóng)作物可以提早或延遲產(chǎn)期，進而增加產(chǎn)量并提高品質，目前市面上常見的覆蓋材料主要可分為玻璃、塑膠兩大類。
如圖1所示，用于覆蓋溫室框架(圖未示)上的保溫玻璃板1多半是雙層間隔設置，且在玻璃板1間的空間填充空氣，也可以是成本較為昂貴的真空處理。由于玻璃板1本身即具有阻絕熱能對流而能達到部分保溫效果，加上玻璃板1間存有熱傳導效率低的空氣，甚至以真空處理，都能夠斷絕熱能以傳導的方式由玻璃板1的一側傳遞至另一側。
另有相關從業(yè)人員選擇在溫室中加裝空調(diào)設備，以確保溫室內(nèi)部氣溫的穩(wěn)定度。然而其較未臻理想之處無非在于空氣與玻璃板的隔絕效果仍未十分完全，加上玻璃板的重量過重，必須依賴結構強度極高的框架承載，同時搬運、架設都存有極高的困難度與挑戰(zhàn)性，且玻璃板1的成本高，若溫室占地面積過大，則總體建造成本將十分驚人，另外若使用空調(diào)設備長期運轉所需的支出，對于業(yè)者來說無疑是一項沉重的負擔。
有鑒于此，目前相關業(yè)者逐漸轉向使用塑膠制品制成的覆蓋材料，常見塑膠制品又可分成聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)等材質，其最大的特點是質地輕薄、透光性良好且又防水。但正由于實際使用上多半是采取單層鋪設的方式，常因為單層的塑膠覆蓋材料過于輕薄，而無法有效阻絕夜間熱能向外逸散的缺失，因而喪失絕熱保溫的功能。
此外，習知塑膠制覆蓋材料在使用12至18個月后通常會產(chǎn)生脆化現(xiàn)象，一般業(yè)者多半選擇在覆蓋材料產(chǎn)生脆化現(xiàn)象之前，便先行更換新的塑膠覆蓋材料，在此同時卻造成了廢棄物數(shù)量大增，且每更換一次所耗費的采購與鋪設成本更是不可避免的支出，故目前有相當多的農(nóng)科專家正投入相關領域中，希望能夠制造出最具實用性，且符合成本效益的商業(yè)化產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可有效降低熱能耗損、成本低、使用壽命長的低熱損復層氣室塑料布。
本發(fā)明包括至少三層彼此間隔排列的第一基膜及分別設置于任兩相鄰第一基膜之間的第二基膜；第二基膜于相鄰的兩層第一基膜之間界定出數(shù)個第一氣室，數(shù)個第一氣室彼此不相連通且分別填充惰性氣體；另一第二基膜于界定出第一氣室的相鄰兩層第一基膜中之一與另一第一基膜之間界定出數(shù)個第二氣室，數(shù)個第二氣室彼此不相連通且分別填充溫室效應氣體；位于同一平面上的第一氣室共同界定出至少一層熱阻斷層，位于同一平面上的第二氣室共同界定出至少一層熱效應層。
其中位于最外層中之一的第一基膜外側設置低輻射膜。
填充于第一氣室的惰性氣體為氬氣或氪氣。
填充于第二氣室的溫室效應氣體為臭氧。
位于同一平面上的第一氣室共同界定出數(shù)層分別位于熱效應層的相反兩側的熱阻斷層。
熱效應層為分別位于數(shù)層熱阻斷層之間的數(shù)層熱效應層。
位于同一平面上的第二氣室共同界定出數(shù)層分別位于熱阻斷層的相反兩側的熱效應層。
熱阻斷層為分別位于數(shù)層熱效應層之間的數(shù)層熱阻斷層。
位于同一平面上的第一氣室共同界定出數(shù)層熱阻斷層與位于同一平面上的第二氣室共同界定出數(shù)層熱效應層呈彼此交錯排列。
兩層分別位于最外層第一基膜外側設有強化膜。
低輻射膜外側設有反射膜。
每一第一、二氣室的橫截面皆呈蜂巢狀，且其中任一第一氣室與位于上方的三個相鄰第二氣室形成局部重疊，任一第二氣室與位于下方的相鄰三個第一氣室形成局部重疊。
位于最外層中之一第一基膜的外側設有糙面膜。
第一、二基膜為表層不含氯及溴的多層共擠復合薄膜。
多層共擠復合薄膜選自于乙烯-醋酸乙烯共聚體、聚偏二氯乙烯、乙烯-乙烯醇共聚合物及氧化矽中至少兩者層疊共擠而成。
由于本發(fā)明包括至少三層彼此間隔排列的第一基膜及分別設置于任兩相鄰第一基膜之間的第二基膜；第二基膜于相鄰的兩層第一基膜之間界定出數(shù)個第一氣室，數(shù)個第一氣室彼此不相連通且分別填充惰性氣體；另一第二基膜于界定出第一氣室的相鄰兩層第一基膜中之一與另一第一基膜之間界定出數(shù)個第二氣室，數(shù)個第二氣室彼此不相連通且分別填充溫室效應氣體；位于同一平面上的第一氣室共同界定出至少一層熱阻斷層，位于同一平面上的第二氣室共同界定出至少一層熱效應層。本發(fā)明適用于覆蓋溫室框架上，其上方是外界環(huán)境，而下方則是被低熱損復層氣室塑料布所環(huán)繞隔離出的空間。白天時，陽光自外界環(huán)境照射通過本發(fā)明，以加熱空間中的所有物體及空氣，使得空間中的溫度升高。當夜晚時，外界環(huán)境溫度在缺乏陽光照射的情況下迅速降低。根據(jù)熱力學第二定律，熱的傳遞方向是由溫度較高處往溫度較低處流動，即由空間往外界環(huán)境傳遞，因此，空間中所蓄積的熱能與種植在空間中的作物所發(fā)散出的熱能，便不斷地自空間通過本發(fā)明往外界環(huán)境發(fā)散。然而，當空間中的熱能向外發(fā)散的過程中，首先進入熱阻斷層，并與惰性氣體接觸，由于惰性氣體是自然界中熱傳導效率最低的氣體，如此一來，熱阻斷層中的惰性氣體并不容易作為傳遞熱能的媒介，僅有極少部分的熱能可以繼續(xù)往外發(fā)散?？v使微量熱能借由惰性氣體順利地往外界散出而進入熱效應層，熱效應層中的溫室效應氣體仍可吸收熱能并進而輻射回空間中，故最后能夠順利通過熱效應層而發(fā)散到外界環(huán)境的熱能是微乎其微，以達到最低熱能耗損目的；且第一、二氣室中氣體分子無法產(chǎn)生熱對流現(xiàn)象，并維持在穩(wěn)定的靜風狀態(tài)，因此空間中的溫度遂不至于因外界環(huán)境溫度下降而隨之快速降低。不僅可有效降低熱能耗損，而且成本低、使用壽命長，從而達到本發(fā)明的目的。


圖1、習知的用于覆蓋溫室框架上的玻璃板結構示意剖視圖。
圖2、為本發(fā)明實施例一結構示意剖視圖。
圖3、為本發(fā)明實施例一結構示意俯視圖。
圖4、為本發(fā)明實施例二結構示意剖視圖。
圖5、為本發(fā)明實施例三結構示意剖視圖。
具體實施例方式
實施例一如圖2、圖3所示，本發(fā)明低熱損復層氣室塑料布2包含三層上下相間隔的第一基膜21、21′、21″、兩層分別彎折設置于兩相鄰第一基膜21、21′及21′、21′之間′的第二基膜22、22′及位于兩層最外層中之一的第一基膜21外側的低輻射膜23。
第一、二基膜21、21′、21″、22、22′分別為表層不含氯及溴的多層共擠復合薄膜，多層共擠復合薄膜選自于乙烯-醋酸乙烯共聚體(EVA)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、乙烯-乙烯醇共聚合物(EVOH)及氧化矽中至少兩者層疊共擠而成。在本實施例中多層共擠復合薄膜是由乙烯-醋酸乙烯共聚體、聚偏二氯乙烯及乙烯-乙烯醇共聚合物三者層疊共擠而成，其中聚偏二氯乙烯應位于中間而并不位于最外層。
第二基膜22在相鄰的第一基膜21、21′間界定出數(shù)個第一氣室24，數(shù)個第一氣室24彼此不相連通且分別填充惰性氣體，在本實施例中惰性氣體為氬氣，亦可為氪氣。界定出第一氣室24的中之一的第一基膜21′與相鄰的另第一基膜21″間由另一第二基膜22′界定出數(shù)個第二氣室25，數(shù)個第二氣室25彼此不相連通且分別填充溫室效應氣體，在本實施例中溫室效應氣體為臭氧。
位于同一平面上的第一氣室24共同界定出熱阻斷層26，而位于同一平面上的第二氣室25共同界定出熱效應層27。熱阻斷層26較該熱效應層27更為相對鄰近低輻射膜23，且在本實施例中低輻射膜23是由納米級鈦酸鉀晶須(K2Ti6O12)制成，當然其他具有相同效果的材質也是可以被允許使用。
如圖3所示，每一第一氣室24與每一第二氣室25的橫截面皆呈蜂巢狀，且其中任一第一氣室24與位于上方的三個相鄰第二氣室25形成局部重疊，任一第二氣室25與位于下方的相鄰三個第一氣室24形成局部重疊。
如圖2所示，本發(fā)明低熱損復層氣室塑料布2適用于覆蓋溫室框架(圖中未示出)上，低熱損復層氣室塑料布2的上方是外界環(huán)境3，而下方則是被低熱損復層氣室塑料布2所環(huán)繞隔離出的空間4。白天時，陽光自外界環(huán)境3照射通過低熱損復層氣室塑料布2(如圖中左側假想線箭頭所示)，以加熱空間4中的所有物體，當然也包括了空氣，使得空間4中的溫度升高。
當夜晚時，外界環(huán)境3溫度在缺乏陽光照射的情況下迅速降低。
根據(jù)熱力學第二定律，熱的傳遞方向是由溫度較高處往溫度較低處流動，其中，以對流傳遞者占10-15％，以傳導傳遞者占30-50％，以輻射傳遞者則是占有50-60％左右，因此，超過半數(shù)以上的熱能傾向是利用輻射方式由空間4往外界環(huán)境3傳遞(如圖中右側假想線箭頭所指)。
基于‘黑體輻射’原理，也就是任何溫度高于絕對溫度者都會以輻射的方式發(fā)散能量，因此，空間4中所蓄積的熱能與種植在空間4中的作物所發(fā)散出的熱能，也稱為紅外線，便不斷地自空間4通過低熱損復層氣室塑料布2往外界環(huán)境3發(fā)散。
然而，當空間4中的熱能向外發(fā)散的過程中，首先便會遭遇到低輻射膜23，將空間4中的溫度預設在0-60℃之間，根據(jù)威恩定律Wien′s Law[波長(μm)＝2897/(n℃+273.15)]加以換算，此段波長約落在8.7-10.6μm區(qū)間，低輻射膜23恰好對于此區(qū)間波長的紅外線有極為優(yōu)異的反射效果，可將大部分的熱能反射回空間4中，一部分未被輻射膜23反射回空間4的熱能便進入熱阻斷層26。
當熱能進入熱阻斷層26會與惰性氣體接觸，由于惰性氣體是自然界中熱傳導效率最低的氣體，氬的熱傳導系數(shù)約為4.9×10-5cal/(cm2·sec·℃)，是空氣的0.08倍，當然，氪氣也是很好的選擇，其熱傳導系數(shù)約為2.6×10-5cal/(cm2·sec·℃)，是空氣的0.04倍，但氪氣受限于目前尚未平價量產(chǎn)，故仍以氬氣為較佳選擇。如此一來，熱阻斷層26中的惰性氣體并不容易作為傳遞熱能的媒介，僅有極少部分的熱能可以繼續(xù)往外發(fā)散。
縱使微量熱能借由惰性氣體順利地往外界散出而進入熱效應層27，熱效應層27中的溫室效應氣體仍可吸收熱能并進而輻射回空間4中。在本實施例中選擇臭氧作為溫室效應氣體的主要原因在于臭氧對于紅外區(qū)段有特別強烈的吸收現(xiàn)象，特別是以9.6μm為中心的區(qū)段，故借用臭氧對于輻射熱能的攔截作用，并蓄存輻射熱能再加以輻射回空間4中，達到實際的溫室效應。
另根據(jù)文獻的記載，自然界中正六邊形蜂巢型態(tài)的空間，其熱輻射損失較低，故數(shù)個第一、二氣室24、25的特殊空間設計也能夠減少熱能的耗損，以至于熱能無法往外界環(huán)境3逸出。配合本發(fā)明將各第一、二氣室24、25的高度控制在6-9mm以下，氣體分子在一定限制高度下無法產(chǎn)生熱對流現(xiàn)象，并維持在穩(wěn)定的靜風狀態(tài)，因此空間4中的溫度遂不至于因外界環(huán)境3溫度下降而隨之快速降低。
在本實施例中，隨著外界溫度逐漸下降，熱能由低熱損復層氣室塑料布2的下方(即空間4)往上方(即外界環(huán)境3)流動，除了依靠低熱損復層氣室塑料布2本身阻絕熱能對流外，另在熱能輻射的過程中先受到低輻射膜23的擋止，而將大部分的熱能反射回空間4中，極少部分通過低輻射膜23的熱能則會先后遭遇熱阻斷層26、熱效應層27，熱阻斷層26中填充惰性氣體具有極低的熱傳導效應，使得通過低輻射膜23的絕大部分熱能并無法借著傳導方式通過熱阻斷層26，配合熱效應層27中的溫室效應氣體吸收來自熱阻斷層26的熱能并加以輻射回到熱阻斷層26，最后回到空間4中，故最后能夠順利通過熱效應層27而發(fā)散到外界環(huán)境3的熱能是微乎其微，以達到最低熱能耗損目的。
此外，由于每一第一氣室24及每一第二氣室25皆呈蜂巢狀，也能輔助減少熱輻射損失，且任兩個位于不同高度的第一、二氣室24、25不完全重疊，即使低熱損復層氣室塑料布2的厚度較薄，也能借由交錯設置的第一、二氣室24、25而提高整體結構強度。
另外，在本發(fā)明中值得注意的是各第一、二基膜21、21′、21″、22、22′是由乙烯-醋酸乙烯共聚體、聚偏二氯乙烯及乙烯-乙烯醇共聚合物三者共擠而成，因此其阻透性較一般單層塑膠覆蓋制品更優(yōu)異。當然也可選自于乙烯-醋酸乙烯共聚體、聚偏二氯乙烯、乙烯-乙烯醇共聚合物及氧化矽中至少兩者共擠制成，其他具有阻透效果的材料也是很好的選擇，且隨著選擇的材料種類增加，各第一、二基膜21、21′、21″、22、22′的阻透效果也會隨之提高。
再者，臭氧是一種極為活潑且攜帶游離電子的氣體分子，很可能對各第一、二基膜21、21′、21″、22、22′進行溶滲，為確保低熱損復層氣室塑料布2的耐久性及安全性，故制成各第一、二基膜21、21′、21″、22、22′的其中一種原料-聚偏二氯乙烯于共擠制程中應位于中間而并非位于最外側的一層，以避免臭氧直接與聚偏二氯乙烯中的氯原子接觸發(fā)生反應，導致對各第一、二基膜21、21′、21″、22、22′溶滲，進而縮短低熱損復層氣室塑料布2的使用壽命。
實施例二如圖4所示，本發(fā)明低熱損復層氣室塑料布5大致等同于本發(fā)明實施例一，其特別處在于本發(fā)明低熱損復層氣室塑料布5共形成有兩層熱效應層57、57′及位于兩層熱效應層57、57′之間的熱阻斷層56，使兩層熱效應層57、57′分別位于熱阻斷層56的相反兩側。低熱損復層氣室塑料布5更包含有兩層分別位于最外層第一基膜51外側的強化膜58。強化膜58由尼龍6所制成，當然尼龍1212也是適合的材質選擇。本發(fā)明亦可共形成兩層熱阻斷層及位于兩層熱阻斷層之間的熱效應層，使兩層熱阻斷層分別位于熱效應層的相反兩側。
由于增加了各強化膜58的設計，因此可提高結構支撐強度與抗拉伸張力；而在原有熱效應層57外，更形成有另一層熱效應層57′，而熱阻斷層56位于兩層熱效應層57、57′之間，雖然熱阻斷層56及兩層熱效應層57、57′的排列方式為交錯排列，但同樣可以減低熱能向外發(fā)散的比例，且由于熱效應層57′的形成，對于來自熱阻斷層56的些微熱能產(chǎn)生加成反射的整體效果。
實施例三如圖5所示，本發(fā)明低熱損復層氣室塑料布6共形成三層熱阻斷層66及四層熱效應層67、67′。與本發(fā)明實施例三相同處在于三層熱阻斷層66位于下方兩層熱效應層67與上方兩層熱效應層67′之間，而其中下方兩層熱效應層67相對鄰近空間4，上方兩層熱效應層67′相對鄰近外界環(huán)境3。亦可使數(shù)層熱效應層分別位于數(shù)層熱阻斷層之間。亦可使數(shù)層熱阻斷層與數(shù)層熱效應層呈彼此交錯排列。
低熱損復層氣室塑料布6更包含位于低輻射膜63外側借以反射光線的反射膜69及位于最鄰近于外界環(huán)境3中之一的第一基膜61外側的糙面膜60。強化膜68位于最鄰近于外界環(huán)境3中之一的第一基膜61與糙面膜60之間。
在熱能前進到低輻射膜63之前，首先便會被反射膜69加以反射回空間4中，以致于可通過反射膜69進入低輻射膜63的熱能便大為降低，而在受到低輻射膜63的阻止下，配合三層熱阻斷層66、下方兩層熱效應層67及上方兩層熱效應層67′的上下多層疊置的方式，使得能夠順利通過三層熱阻斷層66、下方兩層熱效應層67及上方兩層熱效應層67′的熱能非常低，熱能每通過其中一層，其傳導效率便部分下降，當然三層熱阻斷層66、下方兩層熱效應層67及上方兩層熱效應層67′也是可以交錯排列，同樣可以降低熱傳導效率。
本實施例最為特殊處在于借由糙面膜60可提高光入射總表面積，使得本發(fā)明實施例三低熱損復層氣室塑料布6較本發(fā)明實施例一、二在日間便能將更多陽光引進空間4中，快速提高空間4中的溫度，在隔天日間陽光再次照射前，糙面膜60則可將來自于各熱阻斷層66、熱效應層67、67′的微量熱能向外發(fā)散，糙面膜60的較大表面積協(xié)助熱能更快速向四周散射，故本發(fā)明實施三例特別適用于寒帶地區(qū)，在日間快速吸收熱能進入空間4中，以提高空間4中溫度，當日落后由空間4向外傳遞的微量熱能則可溶解堆積于低熱損復層氣室塑料布上6的積雪，避免積雪重壓于低熱損復層氣室塑料布上而破壞其結構強度及張力。除此之外，由于一部分熱能被反射回空間4中，故鄰近于反射膜69的空氣不容易因溫度過低而凝結在反射膜69上，形成結露與水分滴落的情形。
歸納上述，本發(fā)明低熱損復層氣室塑料布借由熱阻斷層及熱效應層間熱傳介質的變化，增加熱傳遞所需的時間，并達到大幅隔絕熱能傳遞的三個途徑傳導、對流及輻射，并配合強化膜與上下交錯疊置的氣室結構，提升本發(fā)明低熱損復層氣室塑料布的結構強度，更可視使用狀態(tài)而加設有糙面膜、反射膜，故確實能達到本發(fā)明降低熱能耗損目的。
權利要求
1.一種低熱損復層氣室塑料布，其特征在于它包括至少三層彼此間隔排列的第一基膜及分別設置于任兩相鄰第一基膜之間的第二基膜；第二基膜于相鄰的兩層第一基膜之間界定出數(shù)個第一氣室，數(shù)個第一氣室彼此不相連通且分別填充惰性氣體；另一第二基膜于界定出第一氣室的相鄰兩層第一基膜中之一與另一第一基膜之間界定出數(shù)個第二氣室，數(shù)個第二氣室彼此不相連通且分別填充溫室效應氣體；位于同一平面上的第一氣室共同界定出至少一層熱阻斷層，位于同一平面上的第二氣室共同界定出至少一層熱效應層。
2.根據(jù)權利要求1所述的低熱損復層氣室塑料布，其特征在于所述的位于最外層中之一的第一基膜外側設置低輻射膜。
3.根據(jù)權利要求1所述的低熱損復層氣室塑料布，其特征在于所述的填充于第一氣室的惰性氣體為氬氣或氪氣。
4.根據(jù)權利要求1所述的低熱損復層氣室塑料布，其特征在于所述的填充于第二氣室的溫室效應氣體為臭氧。
5.根據(jù)權利要求1所述的低熱損復層氣室塑料布，其特征在于所述的位于同一平面上的第一氣室共同界定出數(shù)層分別位于熱效應層的相反兩側的熱阻斷層。
6.根據(jù)權利要求5所述的低熱損復層氣室塑料布，其特征在于所述的熱效應層為分別位于數(shù)層熱阻斷層之間的數(shù)層熱效應層。
7.根據(jù)權利要求1所述的低熱損復層氣室塑料布，其特征在于所述的位于同一平面上的第二氣室共同界定出數(shù)層分別位于熱阻斷層的相反兩側的熱效應層。
8.根據(jù)權利要求7所述的低熱損復層氣室塑料布，其特征在于所述的熱阻斷層為分別位于數(shù)層熱效應層之間的數(shù)層熱阻斷層。
9.根據(jù)權利要求1所述的低熱損復層氣室塑料布，其特征在于所述的位于同一平面上的第一氣室共同界定出數(shù)層熱阻斷層與位于同一平面上的第二氣室共同界定出數(shù)層熱效應層呈彼此交錯排列。
10.根據(jù)權利要求1所述的低熱損復層氣室塑料布，其特征在于所述的兩層分別位于最外層第一基膜外側設有強化膜。
11.根據(jù)權利要求2所述的低熱損復層氣室塑料布，其特征在于所述的低輻射膜外側設有反射膜。
12.根據(jù)權利要求1所述的低熱損復層氣室塑料布，其特征在于所述的每一第一、二氣室的橫截面皆呈蜂巢狀，且其中任一第一氣室與位于上方的三個相鄰第二氣室形成局部重疊，任一第二氣室與位于下方的相鄰三個第一氣室形成局部重疊。
13.根據(jù)權利要求1所述的低熱損復層氣室塑料布，其特征在于所述的位于最外層中之一第一基膜的外側設有糙面膜。
14.根據(jù)權利要求1所述的低熱損復層氣室塑料布，其特征在于所述的第一、二基膜為表層不含氯及溴的多層共擠復合薄膜。
15.根據(jù)權利要求1所述的低熱損復層氣室塑料布，其特征在于所述的多層共擠復合薄膜選自于乙烯-醋酸乙烯共聚體、聚偏二氯乙烯、乙烯-乙烯醇共聚合物及氧化矽中至少兩者層疊共擠而成。
全文摘要
一種低熱損復層氣室塑料布。為提供一種可有效降低熱能耗損、成本低、使用壽命長的農(nóng)業(yè)用覆蓋材料，提出本發(fā)明，它包括至少三層彼此間隔排列的第一基膜及分別設置于任兩相鄰第一基膜之間的第二基膜；第二基膜于相鄰的兩層第一基膜之間界定出數(shù)個第一氣室，數(shù)個第一氣室彼此不相連通且分別填充惰性氣體；另一第二基膜于界定出第一氣室的相鄰兩層第一基膜中之一與另一第一基膜之間界定出數(shù)個第二氣室，數(shù)個第二氣室彼此不相連通且分別填充溫室效應氣體；位于同一平面上的第一氣室共同界定出至少一層熱阻斷層，位于同一平面上的第二氣室共同界定出至少一層熱效應層。
文檔編號B32B3/18GK1689799SQ200410037450
公開日2005年11月2日 申請日期2004年4月29日 優(yōu)先權日2004年4月29日
發(fā)明者周儒立 申請人:林秀慧