全水發(fā)泡聚氨酯泡沫塑料在電飯煲中的應(yīng)用

1、全水發(fā)泡聚氨酯泡沫塑料在電飯煲中的應(yīng)用劉穎 熊衛(wèi)紅 關(guān)志強(qiáng) (廣東科龍電器股份有限公司 順德 )摘 要：將全水發(fā)泡聚氨酯泡沫塑料用于節(jié)能電飯煲的保溫層。介紹了聚氨酯泡沫塑料的耐熱性等性能，以及節(jié)能電飯煲的節(jié)能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這種電飯煲具有良好的節(jié)能效果。關(guān)鍵詞：聚氨酯；全水發(fā)泡；電飯煲；節(jié)能電飯煲是一種普通家用廚房電器，在城鎮(zhèn)居民家庭的普及率和使用頻率很高。雖然電飯煲的功率一般為500800 W，耗電量不是很大，但由于其使用頻繁，其耗電量也可觀。因此，要求家用電器生產(chǎn)廠生產(chǎn)出節(jié)能電器產(chǎn)品。研究電飯煲在煮飯、保溫過(guò)程中的節(jié)能降耗技術(shù)無(wú)疑具有巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料是一種絕熱性能優(yōu)異

2、的保溫材料。電飯煲的節(jié)能技術(shù)實(shí)際上就是提高電熱能的利用率、降低保溫時(shí)的耗電量。從此意義上講，電飯煲的節(jié)能與電冰箱（蓄冷）、電熱水器（蓄熱）等的節(jié)能存在相似之處。因此，將電冰箱保溫用的聚氨酯泡沫塑料做電飯煲保溫層應(yīng)該是完全可行的?？讫堧娖鞴煞萦邢薰驹诰郯滨グl(fā)泡方面擁有成熟的技術(shù)。由于電飯煲通常是在高溫下工作，因此要求泡沫在高溫下不能釋放出對(duì)人體有害的物質(zhì)，并且不能出現(xiàn)易燃易爆等情況。現(xiàn)在聚氨酯發(fā)泡應(yīng)用中比較安全的HCFC-141b發(fā)泡體系卻存在較大氣味，不能為人接受，所以，綜合考慮，本試驗(yàn)傾向于采用全水發(fā)泡體系1。水發(fā)泡聚氨酯硬泡體系的臭氧消耗潛值(ODP)為零，發(fā)泡材料的環(huán)保及安全衛(wèi)生性符合

3、要求。最終決定采用消毒柜用全水發(fā)泡聚氨酯泡沫塑料作為電飯煲的保溫層，希望通過(guò)此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用能夠使電飯煲達(dá)到節(jié)能的目的。1 實(shí)驗(yàn)1.1 原料組合聚醚（A組分），牌號(hào)為RW8254HF，順德容威聚氨酯保溫材料廠；粗MDI（B組分），牌號(hào)44V20L，德國(guó)Bayer公司。1.2 試驗(yàn)工藝參數(shù)本試驗(yàn)所采用的發(fā)泡體系為在容威聚氨酯保溫材料廠原有的全水發(fā)泡體系基礎(chǔ)上，與容威聚氨酯保溫材料廠共同研究開發(fā)出來(lái)的，所作的試驗(yàn)均在本公司產(chǎn)品CFXB40-J56(220V/700W)型電飯煲上進(jìn)行。原料配比（質(zhì)量比）： AB12A、B兩組分溫度： 2327混合：攪拌2500 r/min；攪拌時(shí)間1012 s(可根據(jù)

4、氣溫適當(dāng)調(diào)整)。工件預(yù)熱：電飯煲工件預(yù)熱5570（可根據(jù)環(huán)境溫度適當(dāng)調(diào)整）。 熟化：發(fā)泡后的電飯煲要求在6070環(huán)境中熟化10min，若發(fā)泡良好可無(wú)需熟化。2 試驗(yàn)結(jié)果分析2.2.1 泡沫物理性能電飯煲用全水發(fā)泡聚氨酯泡沫塑料在200考驗(yàn)5 h的物理性能變化測(cè)試見表1。泡沫的密度為2832 kg/m3，壓縮強(qiáng)度為0.148 MPa (企標(biāo)0.12 MPa)。由表1數(shù)據(jù)可知，該全水發(fā)泡系統(tǒng)泡沫完全滿足科龍電器股份有限公司的電飯煲用聚醚組合料及產(chǎn)品發(fā)泡成型技術(shù)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。表1 全水發(fā)泡聚氨酯泡沫的物理性能變化企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)測(cè)值泡沫密度（kg/m3）30230.2壓縮強(qiáng)度(垂直)/MPa0.1200.14

5、8壓縮強(qiáng)度變化率/%51.3失重率/%64.6線性尺寸變化率/% 長(zhǎng)20 寬20.46 高20.41注：壓縮強(qiáng)度變化率、失重率及線性尺寸變化率的試驗(yàn)條件是200 5h。2.2 耐溫性能2.2.1 耐高溫性能為確保在高溫下材料不受影響，本試驗(yàn)測(cè)試了電飯煲內(nèi)鍋灶在工作狀態(tài)下不同部位的溫度分布及泡沫耐熱溫度上限。測(cè)試部位見圖1。圖1 電飯煲在工作狀態(tài)下溫度測(cè)試示意圖在煲水狀態(tài)下，A點(diǎn)(取發(fā)熱盤上任意一點(diǎn))溫度為108，B點(diǎn)(取內(nèi)鍋灶上任意一點(diǎn))為86,煲飯狀態(tài)下A點(diǎn)溫度為141，電飯煲內(nèi)鍋灶上的過(guò)熱保護(hù)器最高設(shè)定溫度為165，而本系統(tǒng)是在消毒柜用全水發(fā)泡聚氨酯的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)工作開發(fā)的，泡沫的耐熱溫

6、度上限為200、5 h，因此，本系統(tǒng)完全滿足安全要求。高溫老化試驗(yàn)是檢測(cè)電飯煲耐熱性能重要指標(biāo)之一。全水發(fā)泡聚氨酯材料在高溫下5 h后的導(dǎo)熱系數(shù)見表2。表2 全水發(fā)泡聚氨酯泡沫的導(dǎo)熱系數(shù)變化試驗(yàn)條件常 溫180200導(dǎo)熱系數(shù)/mW(mK)-133.8333.5933.45導(dǎo)熱系數(shù)變化率/%0.71.1表2數(shù)據(jù)說(shuō)明，聚氨酯全水發(fā)泡體系的泡沫經(jīng)高溫老化后，導(dǎo)熱系數(shù)變化很小。同時(shí)將電飯煲經(jīng)過(guò)180、5 h的敞開式老化試驗(yàn)，聚氨酯泡沫材料變黃，但未變形、未脫層，而塑料件（中環(huán)）則嚴(yán)重熔融變形。由此可見，所采用的聚氨酯泡沫塑料耐高溫老化性能良好，優(yōu)于其它塑料件。2.2.2 低溫可靠性試驗(yàn)將聚氨酯泡沫保溫

7、材料的電飯煲放入20的條件下冷凍3天后，在室溫下恢復(fù)30 min，發(fā)現(xiàn)電飯煲的聚氨酯泡沫材料保溫層表面基本上沒有明顯變化，也未見泡沫與金屬件之間發(fā)生脫離現(xiàn)象?？梢?，聚氨酯全水發(fā)泡體系泡沫在低溫下未有明顯收縮，與電飯煲的金屬件的粘接性也較好。2.3 產(chǎn)品安全性測(cè)試斷開電飯煲熔斷器電路，讓電飯煲連續(xù)通電，發(fā)現(xiàn)在通電后8 min時(shí)聚氨酯泡沫與內(nèi)鍋罩接觸面溫度升到185，電飯煲塑料件及泡沫外形無(wú)變化；9 min時(shí)，泡沫與內(nèi)鍋罩接觸面溫度達(dá)200，此時(shí)，電飯煲塑料件襯蓋變形，中環(huán)融化，泡沫外形則無(wú)變化；到13 min時(shí)，聚氨酯泡沫與內(nèi)鍋罩接觸面溫度已達(dá)240，則只有與內(nèi)鍋罩接觸處發(fā)生炭化現(xiàn)象，但未燃燒。

8、由此試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，聚氨酯泡沫在電飯煲正常和非正常工作狀態(tài)下不會(huì)產(chǎn)生明顯變形、失重及起火現(xiàn)象，較為安全，且耐熱性優(yōu)于電飯煲上采用的塑料件。 2.4 節(jié)能電飯煲的保溫性能2.4.1 熱效率、保溫能耗與傳統(tǒng)的電飯煲相比，用聚氨酯泡沫做電飯煲的保溫層，能有效地阻止煮飯過(guò)程中的傳導(dǎo)及熱輻射，并與煲蓋的密封圈一起，形成一個(gè)密封的、均勻的熱場(chǎng)，因此能更有效地提高電飯煲產(chǎn)品的熱效率，降低保溫能耗，節(jié)約了電能。用聚氨酯泡沫做保溫層的節(jié)能電飯煲的熱效率、4 h保溫能耗的測(cè)試結(jié)果見表3。 表3 節(jié)能電飯煲熱效率及保溫能耗標(biāo)準(zhǔn)值測(cè)試值熱效率/%7586.4耗電量(保溫4 h)/ Wh700注：檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)參照GB1202

9、1.689自動(dòng)電飯鍋效率、保溫電耗限定量及測(cè)試方法，以上數(shù)據(jù)由國(guó)家日用電器質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心提供。 從表3可看出，保溫節(jié)能電飯煲的熱效率及保溫能耗完全合格。2.4.2 升溫與降溫速度用功率均約為703W的電飯煲做升降溫試驗(yàn)，將4.0 L、溫度為13.8的水加熱到100，所需的時(shí)間以及電飯煲外殼溫度見表4。在電飯煲中100的水冷至不同溫度所需要的時(shí)間見表5。表4 煮水升溫時(shí)間及溫度的測(cè)試升溫時(shí)間/min外殼溫度/無(wú)保溫層28.339.6加保溫層23.235.9表5 電飯煲的降溫時(shí)間(min)溫度/未加保溫層加保溫層9063.366.980102.2110.370153.3171.360217.22

10、50.3由表4、表5的結(jié)果可以看出，采用加聚氨酯保溫層的電飯煲具有一定的保溫性能，因此可明顯地縮短煮飯時(shí)間，節(jié)省電能。 3 結(jié)束語(yǔ)科龍公司的節(jié)能電飯煲在電飯煲外殼與內(nèi)鍋罩之間采用環(huán)保的聚氨酯全水發(fā)泡，提高了產(chǎn)品的強(qiáng)度，有明顯的節(jié)能效果，可減少了熱量損失，加快煮飯速度；另一方面，電飯煲保溫階段加熱次數(shù)明顯減少，水分散失量大大減少，使電飯煲長(zhǎng)時(shí)間保溫，同時(shí)兼顧米飯的口感，給今天人們快節(jié)奏的生活帶來(lái)極大方便。參考文獻(xiàn)1 宋聰梅,童俊,羅振揚(yáng).全水發(fā)泡聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料的研制.見:深圳聚氨酯國(guó)際會(huì)議論文集. 2002.137139The Application of All-water Blown P

11、olyurethane Foam in the Electric CookerLiu Ying Xiong Weihong Guan Zhiqiang(Guangdong Kelon Electrical Holding Co. Ltd，Guangdong Shunde )Abstract: An all-water blown rigid polyurethane foam is used as the insulation material of energy-saved electric cooker. The properties, especially heat-resistance of the polyurethane foam, and the energy-save experimental data of the electric cooker are introduced. The foam-insulated electric coo