在提高聚氨酯硬泡的绝热性能方面,更换导热系数更高的发泡剂是一种方法,但在复杂的发泡反应中,只有这些还远远不够,还需要设备、工艺与之相配合才能达到预期的效果。
混合发泡是主流
放眼中国冰箱市场,多元混合发泡已经成为的主流技术,其中,又以“HFC-245fa+环戊烷+聚醚三元”混合发泡技术为主流。据业内人士分析,环戊烷价格低,但是绝热性能不够好,HFC-245fa绝热性能优异,但是不够环保,而且价格偏高。如果将环戊烷和HFC-245fa以一定的比例混合,不但能提高整个发泡体系的绝热性能,而且成本更低,对冰箱企业而言,是一举两得的好事。因此,自该技术问世以来,受到了越来越多企业的追捧。
随着HFC-245fa被列入欧洲等禁止使用产品的目录,更加环保的第四代发泡剂开始取代它的地位。由于价格高,第四代发泡剂也以混合发泡的方式存在,即“第四代发泡剂+环戊烷+聚醚”的三元混合发泡体系。据霍尼韦尔相关负责人介绍,现在已经逐步有企业用LBA代替HFC-245fa,还有一些尝试使用。
发泡反应涉及多种原料,包括白料、黑料等,为了均匀发泡,需要高压发泡机预混,然后经枪头高压混合。与单元发泡相比,多元混合发泡因增加了其他发泡剂,预混装置也需做出调整。
润英聚合是早参与混合发泡技术开发的公司,公司在混合发泡技术方面已经相当成熟。据新加坡润英聚合有限公司中国区域销售经理张豫夫介绍,不同发泡剂的物理和化学性质不同、所占比例不同,需要对发泡设备进行特别设计。例如3组份预混HFC-245fa沸点低,环戊烷沸点高,二者之间本身是矛盾的,这需要预混设备将二者有机结合起来。要保证和控制粗聚醚,HFC-245fa和环戊烷的流量稳定性,就要对设备系统配置进行特别的设计。此外,润英的发泡设备的预混装置可以帮助企业实现四元混合发泡,甚至五元混合发泡,例如,HFC-245fa+HFC-365mfc+HFC-134a1227ea+LBA+聚醚。值得一提的是,目前,该五元混合发泡技术已经在新加坡注册,在中国和美国也已经通过审核。
作为中国冰箱市场发泡设备大的供应商——康隆,在中国冰箱市场占有80%的市场份额,在亚太市场的占比也在50%左右,可以提供各种多元混合发泡设备都。然而,康隆公司上海代表处首席代表兼业务经理周正平认为,并不是混合的发泡剂种类越多,聚氨酯硬泡的绝热性能就越好,经过试验验证和市场测验,目前来看“HFC-245fa+环戊烷+聚醚”三元混合发泡技术为经济、适用。
微孔发泡“新”起
伴随冰箱新能效标准于2016年10月1日正式开始实施,这意味着冰箱厂必须进一步优化提升其保温材料的绝热性能。
科思创认为,冰箱保温材料中应用多的是环戊烷聚氨酯发泡体系,在设计合理的冰箱上使用微孔发泡技术,环戊烷聚氨酯泡沫的绝热性能将在目前传统技术的水平上提升5%。据悉,科思创于2013年在德国总部开始研发微孔发泡技术,希望通过减小泡沫孔径,降低保温系数。
2014年开始,科思创开始与多个欧洲家电主流品牌合作共同开发这项技术。通过试验与生产,成功验证了微孔发泡拥有更快的生产效率、更低的热传导系数,而且在同等或更优的性能前提下,能够实现更低的填充密度,进一步优化注料量。对于家电企业来说,切换微孔发泡技术不需要任何额外设备投资,不需要调整生产线,不增加成本。
在中国,微孔发泡技术同样得到了认可。据科思创相关负责人介绍,2016年,微孔发泡技术在海尔冰箱上已经投产。此外,还有很多家电品牌都有意与科思创共同开发应用该技术。他举例说:“对年产量为50万台的中型冰箱生产线,每年能节约上百万元。对冰箱生产企业而言,可谓‘鱼和熊掌'兼得。”
真空、减压发泡推进受阻
事实上,不管是混合发泡技术,还是微孔发泡技术,着力点都在提高聚氨酯硬泡的绝热性能上。与这些技术相比,真空发泡技术和减压发泡技术则不仅可以提高绝热性能,生产效率也大幅提高。
真空发泡技术由意大利康隆公司和陶氏化学联合开发的,可将冰箱能效水平提高5%~10%,具有脱膜快、泡沫细腻等优点,而且可节约3%的原料,生产效率可以提高50%~60%。周正平告诉《电器》记者,目前,世界上已经有5条真空发泡生产线,分别为海尔青岛、海尔重庆、海尔俄罗斯、海尔泰国和合肥美菱。在海尔青岛,一条真空发泡生产线每天可生产2500台冰箱,可使保温层的泡沫更均匀,还可实现快速塑化,生产效率明显提高。
由于真空发泡技术对设备精度和模具要求很高,使用成本很高,一些中型和小型企业无法接受,因此很难大范围推广开来。
周正平说:“今年,我们和陶氏联合在海尔、海信等冰箱厂举办了研讨会,介绍我们的真空发泡工艺,并进行探讨,希望对工艺进行改进,降低成本,让更多的企业选用这一工艺。今后,我们还会继续举办这样的研讨会。”
减压发泡技术与真空发泡技术的原理有些相似,都是通过降低压强增加聚氨酯泡沫的流动性,以达到发泡更均匀的目的。红宝丽研究院副院长邢益辉告诉《电器》记者,减压发泡技术对用户有非常严格的要求,需要对使用者进行全方位的培训,包括设备培训、操作培训等,因此只有规模很大的企业才会投入使用。目前,海尔有一条减压发泡生产线,美菱也有一条减压发泡生产线,但是一直没有投入使用。目前,对于这一技术,红宝丽已经不作为重点推广项目,等待技术有进一步的突破之后继续推广。
润英开发了一种加气装置,通过在白料里加入惰性气体将原料粘度降低,提高原料的流动性。张豫夫介绍说:“该装置有多个优点,例如,精确计量加入的惰性气体;提高原料流动性;提高混合效果,使泡沫更加细腻、均匀;提高整体产品密度均匀度;节约原料成本。值得关注的是,该技术在汽车行业已经开始应用,现在计划在全水发泡体系进行试验。