全水聚氨酯泡沫塑料在電飯煲的應(yīng)用
時間:2005-07-06
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500～800 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、保溫過程中的節(jié)能降耗技術(shù)無疑具有巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料是一種絕熱性能優(yōu)異的保溫材料。電飯煲的節(jié)能技術(shù)實際上就是提高電熱能的利用率、降低保溫時的耗電量。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人體有害的物質(zhì)，并且不能出現(xiàn)易燃易爆等情況?，F(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，希望通過此項技術(shù)的應(yīng)用能夠使電飯煲達(dá)到節(jié)能的目的。
1 實驗
1.1 原料
組合聚醚（A組分），牌號為RW8254HF，順德容威聚氨酯保溫材料廠；
粗MDI（B組分），牌號44V20L，德國Bayer公司。
1.2 試驗工藝參數(shù)
本試驗所采用的發(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)出來的，所作的試驗均在本公司產(chǎn)品CFXB40-J56(220V/700W)型電飯煲上進(jìn)行。
原料配比（質(zhì)量比）： A∶B＝1∶2
A、B兩組分溫度： 23～27℃
混合：攪拌2500 r/min；攪拌時間10～12 s(可根據(jù)氣溫適當(dāng)調(diào)整)。
工件預(yù)熱：電飯煲工件預(yù)熱55～70℃（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60～70℃環(huán)境中熟化10min，若發(fā)泡良好可無需熟化。
2 試驗結(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5 h的物理性能變化測試見表1。泡沫的密度為28～32 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)。
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，本試驗測試了電飯煲內(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。
在煲水狀態(tài)下，A點(取發(fā)熱盤上任意一點)溫度為108℃，B點(取內(nèi)鍋灶上任意一點)為86℃,煲飯狀態(tài)下A點溫度為141℃，電飯煲內(nèi)鍋灶上的過熱保護(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。
高溫老化試驗是檢測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數(shù)據(jù)說明，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。
同時將電飯煲經(jīng)過180℃、5 h的敞開式老化試驗，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
將聚氨酯泡沫保溫材料的電飯煲放入－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?？梢姡郯滨トl(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變化；9 min時，泡沫與內(nèi)鍋罩接觸面溫度達(dá)200℃，此時，電飯煲塑料件襯蓋變形，中環(huán)融化，泡沫外形則無變化；到13 min時，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。由此試驗結(jié)果說明，聚氨酯泡沫在電飯煲正常和非正常工作狀態(tài)下不會產(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程中的傳導(dǎo)及熱輻射，并與煲蓋的密封圈一起，形成一個密封的、均勻的熱場，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保溫能耗的測試結(jié)果見表3。
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，將4.0 L、溫度為13.8℃的水加熱到100℃，所需的時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間見表5。
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間，節(jié)省電能。
3 結(jié)束語
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，使電飯煲長時間保溫，同時兼顧米飯的口感，給今天人們快節(jié)奏的生活帶來極大方便。
