CN110698714A - 一种基于保温冰箱的保温发泡*** - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于保温冰箱的保温发泡***，包括仿真模块，仿真模块计算出聚氨酯导热系数，根据获取的聚氨酯导热系数开发的发泡体系，发泡体系中各原料按照以下质量分数分别为白料100份、发泡剂25‑32份、发泡助剂1‑3份、黑料150‑165份。本发明提供的一种基于保温冰箱的保温发泡***，根据该保温性能开发一种高保温性能的发泡体系，以满足体积小容积大冰箱的需要，降低因使用真空绝热板所带来的成本增加，减少工序，并通过热负荷仿真分析，可预测出箱体发泡体系所需达到的保温性能，相较于现用的先开发再验证的工作流程，大大减少了重复试验验证，节约了时间成本和人力成本。

Description

一种基于保温冰箱的保温发泡***

技术领域

本发明属于冰箱技术领域，涉及到一种基于保温冰箱的保温发泡***。

背景技术

冰箱是家庭不可或缺的电器，发泡是冰箱生产重要的环节，发泡质量直接决定冰箱的保温性能和支撑强度。随着冰箱的发展，大容积冰箱越来与普及，同样大容积冰箱的体积也更大。为了解决大容积所带来大体积的困扰，很多大容积冰箱在发泡层中使用保温性能更好的真空绝热板(以下简称VIP板)，以此来降低发泡层的厚度，降低大容积冰箱的体积，从而得到体积小(即占地面积小)容积大的冰箱。

因此冰箱箱体厚度原来约为75mm，采用真空绝热板后，箱体厚度可降低至大约50mm，大大增加了冰箱的容积率。但使用真空绝热板也带来其他弊端，首先真空绝热板表面是用铝箔纸包裹，以免划伤破损。在实际运输及操作过程中，难免会有损坏，废品率较高；其次真空绝热板价格成本较高，同体积的真空绝热板和发泡泡沫，真空绝热板价格要高出10倍以上，因此非常不利于成本控制。

鉴于此，可通过热负荷仿真，计算出不使用真空绝热板时，冰箱箱体发泡层所需要达到的保温性能，并根据该保温性能开发出合适的聚氨酯发泡体系，从而达到取消真空绝热板，又满足体积小容积大冰箱的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供的一种基于保温冰箱的保温发泡***，通过利用热负荷仿真分析，计算出不使用真空绝热板时，冰箱箱体发泡层所需达到的保温性能，然后根据该保温性能开发一种高保温性能的发泡体系，以满足体积小容积大冰箱的需要，解决了冰箱因使用真空绝热板所带来的成本和工序增加的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于保温冰箱的保温发泡***，包括仿真模块；

所述仿真模块为采用保温热负荷仿真模型或利用热负荷仿真模型，计算出聚氨酯导热系数，根据获取的聚氨酯导热系数开发的发泡体系。

热负荷仿真模型：输入聚氨酯泡沫导热系数、箱体平均厚度、箱体内外温度以及每个面的面积，即可得出箱体总体的热负荷，公式：Q＝λ×S×Δt/d，式中：Q为热负荷，λ为聚氨酯泡沫以及真空绝热板的导热系数，S为箱体每个面的面积，d为箱体平均厚度，Δt为箱体内外温差；

当设置Q值不变，通过改变新聚氨酯泡沫的厚度为d2、新聚氨酯泡沫的面积为S2，保持箱体内外温度Δt不变，可计算出新聚氨酯泡沫的导热系数λ2。进一步地，所述发泡体系中各原料按照以下质量分数分别为白料100份、发泡剂25-32份、发泡助剂1-3份、黑料150-165份。

进一步地，所述白料中各原料按质量百分比为：山梨醇35-40％、三羟甲基丙烷30-35％、蔗糖10-15％、三乙醇胺15-20％、水1-2％、催化剂2-4％、稳定剂 2-4％。

进一步地，所述发泡助剂由85％的全氟吗啉和15％的全氟烷烃混配而成。

进一步地，所述发泡体系的制作方法，包括以下步骤：

1)、在温度16-22℃条件下，将白料、全氟-n-甲基吗啉、发泡剂、纯白料按配比在白料预混罐中混合，得到混合白料；

2)、在温度16-22℃条件下，将粘度为700-800(25℃)/mPa·s高官能度的异氰酸酯放入黑料预混罐中搅拌均匀，得到黑料；

3)、将混合白料、黑料同时在13-15MPA的压力下射入注料枪头内腔，充分混合后通过枪头喷嘴注入待发泡箱体模具中；

4)、发泡原料在模具中经过一段时间固化后，脱模，即在冰箱箱体中形成硬质聚氨酯泡沫保温层。

本发明的有益效果：

本发明提供的一种基于保温冰箱的保温发泡***，根据该保温性能开发一种高保温性能的发泡体系，以满足体积小容积大冰箱的需要，降低因使用真空绝热板所带来的成本增加，减少工序，并通过热负荷仿真分析，可预测出箱体发泡体系所需达到的保温性能，相较于现用的先开发再验证的工作流程，大大减少了重复试验验证，节约了时间成本和人力成本。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

一种基于保温冰箱的保温发泡***，包括仿真模块；

所述仿真模块为采用利用热负荷仿真模型，计算出聚氨酯导热系数，根据获取的聚氨酯导热系数开发的发泡体系。

热负荷仿真模型：输入聚氨酯泡沫导热系数、箱体平均厚度，即箱体每个面上聚氨酯泡沫和VIP板厚度的平均厚度、箱体内外温度以及每个面的面积，即可得出箱体总体的热负荷，公式：Q＝λ×S×Δt/d，式中：Q为热负荷，λ为聚氨酯泡沫以及真空绝热板的导热系数，S为箱体每个面的面积，即包括聚氨酯泡沫和真空绝热板的面积，d为箱体平均厚度，即箱体每个面上聚氨酯泡沫和VIP 板厚度的平均厚度，Δt为箱体内外温差；

当设置Q值不变，其中2个变量给出具体数值时，可以反向得出最后一个变量。

以本专利为例，则是根据聚氨酯泡沫的导热系数λ1、箱体聚氨酯泡沫的面积 S1、箱体聚氨酯泡沫的厚度d1、真空绝热板导热系数λvip、箱体真空绝热板的面积Svip、箱体真空绝热版的厚度dvip、箱体内外温度Δt，得出总热负荷Q， Q＝Q1+Qvip，Q1＝λ1×S1×Δt/d1，Qvip＝λvip×Svip×Δt/dvip。当总热负荷Q 不变，给出新聚氨酯泡沫的厚度为d2、新聚氨酯泡沫的面积为S2、箱体内外温度Δt不变，即可反向计算出新聚氨酯泡沫的导热系数λ2。

以美菱BCD-681WQ3S和BCD-481WQ3M两款薄壁产品为例，箱体平均厚度为 45mm，箱体两侧各含有一块真空绝热板，箱体聚氨酯泡沫热导系数为19mw/mk，箱体中的真空绝热板导热系数均为2mw/mk，真空绝热板厚度均为12mm，然后根据箱体结构，进行热负荷仿真分析，计算出该产品在外部25℃箱体内部0℃条件下的热负荷。

进一步，计算出产品在外部25℃箱体内部0℃条件下的热负荷，在热负荷不变的前提下，取消箱体两侧的真空绝热板(vip板)，计算出箱体新聚氨酯泡沫的导热系数，然后根据计算出的导热系数开发发泡体系，热负荷仿真分析计算过程如下：

根据原聚氨酯泡沫的导热系数λ1和真空绝热板的导热系数λvip、聚氨酯泡沫的面积S1和真空绝热板的面积Svip、聚氨酯泡沫的厚度d1和真空绝热板的厚度dvip、以及箱体外部25℃箱体内部0℃的条件，利用热负荷计算公式Q＝λ× S×Δt/d，分别计算出原箱体聚氨酯泡沫的热负荷Q1和真空绝热板的热负荷Qvip，然后两者相加即可得出原箱体的总热负荷Q，其中，Q1＝λ1×S1×

Δt/d1，Qvip＝λvip×Svip×Δt/dvip，Q＝Q1+Qvip。

进一步，保持Q不变，同时取消真空绝热板，然后重新给出箱体聚氨酯泡沫的尺寸S2(将原来放置真空绝热板的尺寸加上)、箱体聚氨酯泡沫的平均厚度d2，利用热负荷计算公式Q＝λ×S×Δt/d，反向计算出新聚氨酯泡沫的导热系数λ2，即得出在取消真空绝热板、同时热负荷不增加的状态下新聚氨酯泡沫的导热系数λ2。同上计算流程见下表：

通过上表计算出取消真空绝热板同时热负荷不增加的状态下聚氨酯泡沫的导热系数为λ2，以美菱BCD-681WQ3S和BCD-481WQ3M两款薄壁产品为例，计算出导热系数λ2为16.5mw/mk。

然后依据导热系数λ2＝16.5mw/mk，开发发泡体系。

其中，发泡体系中各原料按照以下质量分数分别为白料100份、发泡剂25-32 份、发泡助剂1-3份、黑料150-165份；

所述白料为多种不同分量比例的聚醚多元醇、水、催化剂、稳定剂的混合物质，组成白料的各原料按质量百分比为：山梨醇35-40％、三羟甲基丙烷30-35％、蔗糖10-15％、三乙醇胺15-20％、水1-2％、催化剂2-4％、稳定剂2-4％。

发泡剂为HFO-1233ZD，简称LBA，为霍尼韦尔公司生产；

发泡助剂由85％的全氟吗啉和15％的全氟烷烃混配而成，形成全氟混合物；

黑料为高官能度的多亚甲基多苯基异氰酸酯，主要表现为高粘度，其粘度为700-800(25℃)/mPa·s，异氰酸根含量33-35％，由万华化学集团股份有限公司提供，牌号为PM-600。

实施例1

制造高保温发泡体系的发泡箱体，所述发泡体系中各原料按质量份数分别为：白料100份、发泡剂28份、全氟-n-甲基吗啉4份、黑料158.5份；

其中，白料为多种不同分量比例的聚醚多元醇、水、催化剂、稳定剂的混合物质，组成白料各原料按质量百分比为山梨醇35％、三羟甲基丙烷30％、蔗糖 12％、三乙醇胺17％、水1.5％、催化剂2.5％、稳定剂2％；

黑料为高官能度的多亚甲基多苯基异氰酸酯，即苯环含量较高，苯环含量提高，当反应完成固化后所形成聚氨酯泡沫的物理强度增加，如同样密度下压缩强度会提高，主要表现为高粘度，其粘度在常温下为700-800mPa·s，异氰酸根含量33-35％，由万华化学集团股份有限公司提供，牌号为PM-400。

另外，其中，发泡体系制作步骤以下：

1)、在温度18℃条件下，将白料、全氟-n-甲基吗啉、发泡剂、纯白料按配比在白料预混罐中混合，得到混合白料；

2)、在物料温度18℃条件下，将高官能度的异氰酸酯放入黑料预混罐中搅拌均匀，得到黑料；

3)将混合白料、黑料同时在13-15MPA的压强下射入注料枪头内腔，充分混合后通过枪头喷嘴注入待发泡箱体模具中；

4)、发泡原料在模具中经过一段时间固化后，脱模，即在冰箱箱体中形成硬质聚氨酯泡沫保温层。

完成后，得到高保温发泡体系的发泡箱体。

实施例2

制备普通发泡体系的发泡箱体，常用发泡体系，其各原料按质量份数的构成为白料100份、245fa为常用发泡剂，霍尼韦尔公司生产5份、环戊烷12份、黑料141份；

其中，所述白料为多种不同分量比例的聚醚多元醇、水、催化剂、稳定剂的混合物质，白料各原料按质量百分比为甘油40％、乙二醇25％、蔗糖 10％、乙二胺19％、水1.5％、催化剂2％、稳定剂2.5％；

黑料为普通官能度的多亚甲基多苯基异氰酸酯，其粘度在常温下为 300-400mPa·s，异氰酸根含量30-32％，由万华化学集团股份有限公司提供，牌号为PM-200。

制作普通发泡体系的发泡箱体的步骤与实施例1中的制造高保温发泡体系的发泡箱体的步骤相同，得到普通发泡体系的发泡箱体。

将两者箱体的聚氨酯泡沫，该聚氨酯泡沫具有物理强度和保温性能，为冰箱箱体的保温层，进行对比测试，技术参数见下表：

通过上表可以看出，高保温发泡体系的发泡箱体和普通发泡体系的发泡箱体的聚氨酯泡沫压缩强度和体积收缩率的物理性能基本一致，导热系数要低的多，仅为16.4mw/mk满足热负荷仿真分析要求。后采用本发明发泡体系生产的 BCD-681WQ3S、BCD-481WQ3M等薄壁产品，能耗等级为一级，其他制冷性能均满足国标要求。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于保温冰箱的保温发泡***，其特征在于：包括仿真模块；

所述仿真模块为采用利用热负荷仿真模型，计算出聚氨酯导热系数，根据获取的聚氨酯导热系数开发的发泡体系；

热负荷仿真模型：输入聚氨酯泡沫导热系数、箱体平均厚度、箱体内外温度以及每个面的面积，即可得出箱体总体的热负荷，公式：Q＝λ×S×Δt/d，式中：Q为热负荷，λ为聚氨酯泡沫以及真空绝热板的导热系数，S为箱体每个面的面积，d为箱体平均厚度，Δt为箱体内外温差；

当设置Q值不变，通过改变新聚氨酯泡沫的厚度为d2、新聚氨酯泡沫的面积为S2，保持箱体内外温度Δt不变，可计算出新聚氨酯泡沫的导热系数λ2。

2.根据权利要求1所述的一种基于保温冰箱的保温发泡***，其特征在于：所述发泡体系中各原料按照以下质量分数分别为白料100份、发泡剂25-32份、发泡助剂1-3份、黑料150-165份。

3.根据权利要求2所述的一种基于保温冰箱的保温发泡***，其特征在于：所述白料中各原料按质量百分比为：山梨醇35-40％、三羟甲基丙烷30-35％、蔗糖10-15％、三乙醇胺15-20％、水1-2％、催化剂2-4％、稳定剂2-4％。

4.根据权利要求2所述的一种基于保温冰箱的保温发泡***，其特征在于：所述发泡助剂由85％的全氟吗啉和15％的全氟烷烃混配而成。

5.根据权利要求2所述的一种基于保温冰箱的保温发泡***，其特征在于：所述发泡体系的制作方法，包括以下步骤：

1)、在温度16-22℃条件下，将白料、全氟-n-甲基吗啉、发泡剂、纯白料按配比在白料预混罐中混合，得到混合白料；

2)、在温度16-22℃条件下，将粘度为700-800(25℃)/mPa·s高官能度的异氰酸酯放入黑料预混罐中搅拌均匀，得到黑料；

3)、将混合白料、黑料同时在13-15MPA的压力下射入注料枪头内腔，充分混合后通过枪头喷嘴注入待发泡箱体模具中；

4)、发泡原料在模具中经过一段时间固化后，脱模，即在冰箱箱体中形成聚氨酯泡沫，所述聚氨酯泡沫为冰箱箱体的保温层。