冰箱硬泡基础

冰箱硬泡基础
冰箱在生产中所涉及到的材料主要包括：塑料类、钣金类、制冷系统类、电器控制类，而一般情况下塑料件参与冰箱生产制造的部件数量最多。

常用的塑料件主要包括:聚氨酯(PUR)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、丙烯腈丁二烯/苯乙烯的三元共聚物(ABS\及聚乙烯(PE)这五大类塑料几乎涵盖90%的冰箱用塑料件，其中又以聚氨酯用量最多。

PUR具有导热系数低和加工性能良好等特征，广泛应用于制造
冰箱、冷柜的箱体和门体的保温层。

冰箱、冷柜的保温层采用现场发泡的工艺，以异氰酸酯、多元醇、环戊烷或HF-245fa为主要原料,在高压发泡枪头经高压混合后注射，最后发泡填充满冰箱的门体和箱体空腔。

各厂家都会严格控制聚醚多元醇和异氰酸酯的原料质量、黑白料组分比例、料温、模温、预装箱门温度，以获得理想的保温效果和支撑强度。

然而，各公司发泡工艺水平参差不齐，导致各公司冰箱的保温性能和单台发泡成本不近相同。

国内冰箱厂，海信科龙最早从事
HF-245fa与环戊烷混配发泡的应用，海信科龙在冰箱发泡领域在国内属于领先水平。

冰箱行业聚氨酯发泡总的发展趋势依然是环保、低密、低导、快速脱模四个方面。

1、发泡剂
对于PUR硬泡其导热系数可近似用如下公式计算:
心入气体X50%+k固体X20%+k辐射X30%
入气体：发泡剂蒸汽导热率
入固体：只与黑白料单体有关
A辐射：受泡沫泡孔结构影响大，与发泡剂受热挥发或气泡成核有关。

由上式可知发泡剂对制品泡沫的导热系数影响最大，发泡剂的选择不仅直接影响泡沫的导热系数对泡沫的抗压强度、尺寸稳定性、流动性、密度分布系数、制品发泡成本、与塑料件的相容性都有影响。

所以冰箱厂必须考虑泡沫的发泡体系即发泡剂的选择与发泡剂添加份数。

在发泡剂领域，美国霍尼韦尔公司处于世界领先水平，已成功开
发出第四代发泡剂一LBA。

新一代发泡剂LBA发泡体系具有以下几
个方面的优势：
1）LBA不仅无臭氧层消耗问题且其GWP<5远低于其HF—
245fa,与HF—245fa相比更有利于全球推广。

2）LBA的MIR值低，不易挥发，安全性好。

3）用LBA发泡剂制的的聚氨酯与现有发泡体系（245fa和环戊烷）相比具有更优异的导热系数和整机能耗水平。

4）对HIPS成型的箱胆没有腐蚀。

5）LBA发泡体系泡沫和环戊烷体系相比具有更优异的流动性及密度分布，可以在现有环戊烷体系的基础上降低灌注量。

总之，LBA体系泡料很好的解决了现有环戊烷体系泡料导热系数高、易燃易爆和245faGWP值高的问题，并提升了泡沫的流动性能、密度分布和与内胆的相容性,对现有发泡体系的升级换代有推动作用。

美国霍尼韦尔公司另一款正在广泛使用的发泡剂是245fa,美国境内的冰箱厂主要使用纯245fa发泡体系，国内主要有海信科龙等公司
使用245fa和环戊烷混配体系°245fa及245fa与环戊烷混配发泡体系
与环戊烷发泡体系相比具有以下优点：
1）与环戊烷相比沸点更低，饱和蒸汽压更大，具有优异的低温保温性能。

245fa及245fa与环戊烷混配发泡体系制的的
泡沫导热系数更低，其K值一般小于19w/（m・k）。

2）具有不燃非VOC类物质的优点。

3）与一般低密度环戊烷发泡体系泡料（泡芯密度约33kg/m3）相比，加5.6份245fa与11.4份环戊烷混配发泡体系泡沫灌注量可降低8%以上，在成本上与纯的环戊烷体系基本持平。

4）与HIPS内胆具有良好的相容性，没有腐蚀内胆的问题。

缺点：
1）245fa沸点15・5°C需对对料温控制系统进行改造。

2）245fa发泡体系泡沫气泡多。

总之，随着霍尼韦尔公司在中国工厂的投产及2014年专利保护期过期，245fa价格会下降，届时245fa、245fa与环戊烷混配发泡体系在国内将成为主流。

2、聚醚多元
冰箱通用聚醚多元醇通常以氢氧化钾为催化剂，以甘油或蔗糖
等小分子多元醇或其他含活泼氢化物如胺、醇胺为起始剂，以环氧丙烷、环氧乙烷的混合物为单体，在一定温度及压力下进行开环聚合,得到粗聚醚，再经过中和、精制等步骤，得到聚醚成品。

一般来说采
用蔗糖合成出出的聚醚多元醇，应用在配方体系中所制的的泡沫K值较高，为了在一定程度上降低泡沫的K值会采用胺类聚醚以提高环戊烷在反应体系中溶解性，部分组合聚醚厂家的低密低导组合聚醚会含有芳香族酯醇、山梨醇聚醚多元醇或其它特殊聚醚。

不同的聚醚在环戊烷中的溶解度不同，ICI公司曾对几类主要聚醚的溶解性进行详细试验研究。

表1环戊烷在几类主要聚醚中的溶解性
多元醇种类
羟值
mgKOH/g c-P在多元醇中的溶解度
蔗糖类聚醚44016
蔗糖类聚醚31048
山梨醇类聚醚49019
丙二醇类聚醚54018
芳香族类聚醚50012
脂肪类聚酯2508
芳香族类聚酯3472
1）环戊烷发泡体系
目前国内、日韩、欧洲主要冰箱厂还是环戊烷发泡体系，对于环
戊烷发泡体系泡料有3个体系。

Q低密低导体系，采用此发泡体系的多为日韩、欧洲区冰箱厂。

特点是环戊烷配比高一般超过15份，白料粘度大一般大于
4000mpa.s(25°C),制的泡料导热系数可小于18・5w/(m«k)、箱体泡芯密度最低可降至29・5kg/mX缺点是气泡多、易腐蚀内胆一般采用
此发泡体系要用ABS材料做箱胆。

④低密体系，国内少数冰箱厂在采用此环戊烷发泡体系。

特点是此体系白料粘度比普通白料粘度大，一般大于3500mpa.s(25C),箱体泡芯密度最低可降至＞30・5kg/m3导热系数小于20w/(m*k)。

缺点是气泡多，对模温、箱体预热要求高。

④普通低密体系，目前国内多数冰箱厂在采用的环戊烷发泡体系。

特点白料粘度始终，一般大于25000—4000mpa.s(25C),箱体泡芯密度一般控制在32.5—35kg/m3,导热系数小于21w/(m・k)。

2)目前国内各大冰箱公司，海信科龙全部使用环戊烷和HFC—245fa混配发泡体系，其它各公司也在不断由纯环戊烷发泡体系转向环戊烷和HFC—245fa混配发泡体系。

与一般低密度环戊烷发泡体系泡料(泡芯密度约33kg/m3)相比，5.6份245fa与11.4份环戊烷混配发泡体系泡沫灌注量可降低8%以上，在成本上与纯的环戊烷体系基本持平。

HFC—245fa发泡体系的组合聚醚配方和环戊烷发泡体系不同，锦州化工集团有限公司也曾对HFC—245fa和聚醚的相容性进行试验。

表2HFC—245fa和几类主要聚醚的相容性
注：A ：蔗糖聚醚，羟值370—415mg/KOH/g,B ：蔗糖、
起始剂聚醚，羟值435—475mg/KOH/g
C ：蔗糖、甘油起始剂聚醚,羟值360—390mg/KOH/g
D ：
甲苯二胺聚醚，羟值335—365mg/KOH/g
E ：甲苯二胺聚醚，羟值400—420mg/KOH/g
F ：季戊四
G ：甲基葡萄糖起始剂聚醚，羟值390—410mg/KOH/gH ：
多元醇用量100g 温度20°C 由表2看出聚醚多元醇B 和聚醚多元醇H 与HFC —245fa
的相容性最好，它们的分子中均含有醇胺起始剂，其次是聚醚多元醇 A 和聚醚多元醇C o
由表2中HFC —245fa 和几类主要聚醚的相容性，各类聚醚制的泡沫的特性，可综合得出HFC —245fa 专用组合聚醚常见配方：起始剂及作用
蔗糖：高羟基化合物合成的聚醚具有较高的粘度，可用于提高泡沫的强度和尺寸稳定性。

间甲苯二胺：含苯环化合物聚醚合成的泡沫均匀细致，可提高泡沫的隔热性能及低温尺寸稳定性。

乙醇胺：调节聚醵的粘度，提高聚瞇对发泡剂的溶解性。

甘油：降低聚醴的粘度，调节聚醵对Neo 的反应活性。

多元醇种类 ABCDEFGH
120.110. 130.
HFC —245fa/g96.6
0 63.843.254.386.4
3、催化剂
白料常用催化剂是叔胺类催化剂，常用的有DMCHA：二甲基环已胺，PMDETA：五甲基二乙烯三胺,A—33：33%的三乙烯二胺溶液等。

DMCHA是一种低粘度的中等活性胺类催化剂，该催化剂对凝胶和发泡都有催化作用,对硬泡的发泡反应和凝胶反应提供较平衡的催化性能，它对水与异氤酸酯的反应（发泡反应）的催化更强，同时对多元醇与异氤酸酯的反应也适中的催化剂,它是泡料反应的强初始催化剂。

PMDETA是聚氨酯反应的高活性催化剂，它以发泡反应为主，也用于平衡整体发泡及凝胶反应。

由于它强烈的发泡效果，能够改善泡料流动性，因此改善生产工艺和提高质量它常与DMCHA等共用。

A—33是硬泡发泡反应的主要凝胶型催化剂，它在常温下固态，一般融在小分子二元醇中使用。

4、泡沫稳定剂如德美世创公司
AK-8809:HFC—245fa发泡体系
AK-8810、8850、8867：环戊烷体系
5、黑料：国内冰箱硬泡常用黑料主要是巴斯夫、陶氏、亨斯迈、拜耳、万华公司生产的黑料。