在提高聚氨酯硬泡的絕熱性能方面，更換導熱系數(shù)更高的發(fā)泡劑是一種方法，但在復雜的發(fā)泡反應中，只有這些還遠遠不夠，還需要設備、工藝與之相配合才能達到預期的效果。
混合發(fā)泡是主流
放眼中國冰箱市場，多元混合發(fā)泡已經(jīng)成為絕對的主流技術，其中，又以“HFC-245fa+環(huán)戊烷+聚醚三元”混合發(fā)泡技術為主流。據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，環(huán)戊烷價格低，但是絕熱性能不夠好，HFC-245fa絕熱性能優(yōu)異，但是不夠環(huán)保，而且價格偏高。如果將環(huán)戊烷和HFC-245fa以一定的比例混合，不但能提高整個發(fā)泡體系的絕熱性能，而且成本更低，對冰箱企業(yè)而言，絕對是一舉兩得的好事。因此，自該技術問世以來，受到了越來越多企業(yè)的追捧。
隨著HFC-245fa被列入歐洲等禁止使用產(chǎn)品的目錄，更加環(huán)保的第四代發(fā)泡劑開始取代它的地位。由于價格高，第四代發(fā)泡劑也以混合發(fā)泡的方式存在，即“第四代發(fā)泡劑+環(huán)戊烷+聚醚”的三元混合發(fā)泡體系。據(jù)霍尼韋爾相關負責人介紹，現(xiàn)在已經(jīng)逐步有企業(yè)用LBA代替HFC-245fa，還有一些嘗試使用。
發(fā)泡反應涉及多種原料，包括白料、黑料等，為了均勻發(fā)泡，需要高壓發(fā)泡機預混，然后經(jīng)槍頭高壓混合。與單元發(fā)泡相比，多元混合發(fā)泡因增加了其他發(fā)泡劑，預混裝置也需做出調(diào)整。
潤英聚合是最早參與混合發(fā)泡技術開發(fā)的公司，公司在混合發(fā)泡技術方面已經(jīng)相當成熟。據(jù)新加坡潤英聚合有限公司中國區(qū)域銷售經(jīng)理張豫夫介紹，不同發(fā)泡劑的物理和化學性質不同、所占比例不同，需要對發(fā)泡設備進行特別設計。例如3組份預混HFC-245fa沸點低，環(huán)戊烷沸點高，二者之間本身是矛盾的，這需要預混設備將二者有機結合起來。要保證和控制粗聚醚，HFC-245fa和環(huán)戊烷的流量穩(wěn)定性，就要對設備系統(tǒng)配置進行特別的設計。此外，潤英的發(fā)泡設備的預混裝置可以幫助企業(yè)實現(xiàn)四元混合發(fā)泡，甚至五元混合發(fā)泡，例如，HFC-245fa+HFC-365mfc+HFC-134a1227ea+LBA+聚醚。值得一提的是，目前，該五元混合發(fā)泡技術已經(jīng)在新加坡注冊，在中國和美國也已經(jīng)通過審核。
作為中國冰箱市場發(fā)泡設備最大的供應商——康隆，在中國冰箱市場占有80%的市場份額，在亞太市場的占比也在50%左右，可以提供各種多元混合發(fā)泡設備都。然而，康隆公司上海代表處首席代表兼業(yè)務經(jīng)理周正平認為，并不是混合的發(fā)泡劑種類越多，聚氨酯硬泡的絕熱性能就越好，經(jīng)過試驗驗證和市場測驗，目前來看“HFC-245fa+環(huán)戊烷+聚醚”三元混合發(fā)泡技術最為經(jīng)濟、適用。
微孔發(fā)泡“新”起
伴隨冰箱新能效標準于2016年10月1日正式開始實施，這意味著冰箱廠必須進一步優(yōu)化提升其保溫材料的絕熱性能。
科思創(chuàng)認為，冰箱保溫材料中應用最多的是環(huán)戊烷聚氨酯發(fā)泡體系，在設計合理的冰箱上使用微孔發(fā)泡技術，環(huán)戊烷聚氨酯泡沫的絕熱性能將在目前傳統(tǒng)技術的水平上提升5%。據(jù)悉，科思創(chuàng)于2013年在德國總部開始研發(fā)微孔發(fā)泡技術，希望通過減小泡沫孔徑，降低保溫系數(shù)。
2014年開始，科思創(chuàng)開始與多個歐洲家電主流品牌合作共同開發(fā)這項技術。通過試驗與生產(chǎn)，成功驗證了微孔發(fā)泡擁有更快的生產(chǎn)效率、更低的熱傳導系數(shù)，而且在同等或更優(yōu)的性能前提下，能夠實現(xiàn)更低的填充密度，進一步優(yōu)化注料量。對于家電企業(yè)來說，切換微孔發(fā)泡技術不需要任何額外設備投資，不需要調(diào)整生產(chǎn)線，不增加成本。
在中國，微孔發(fā)泡技術同樣得到了認可。據(jù)科思創(chuàng)相關負責人介紹，2016年，微孔發(fā)泡技術在海爾冰箱上已經(jīng)投產(chǎn)。此外，還有很多家電品牌都有意與科思創(chuàng)共同開發(fā)應用該技術。他舉例說：“對年產(chǎn)量為50萬臺的中型冰箱生產(chǎn)線，每年能節(jié)約上百萬元。對冰箱生產(chǎn)企業(yè)而言，可謂‘魚和熊掌’兼得?！?/p>
真空、減壓發(fā)泡推進受阻
事實上，不管是混合發(fā)泡技術，還是微孔發(fā)泡技術，著力點都在提高聚氨酯硬泡的絕熱性能上。與這些技術相比，真空發(fā)泡技術和減壓發(fā)泡技術則不僅可以提高絕熱性能，生產(chǎn)效率也大幅提高。
真空發(fā)泡技術由意大利康隆公司和陶氏化學聯(lián)合開發(fā)的，可將冰箱能效水平提高5%~10%，具有脫膜快、泡沫細膩等優(yōu)點，而且可節(jié)約3%的原料，生產(chǎn)效率可以提高50%~60%。周正平告訴《電器》記者，目前，世界上已經(jīng)有5條真空發(fā)泡生產(chǎn)線，分別為海爾青島、海爾重慶、海爾俄羅斯、海爾泰國和合肥美菱。在海爾青島，一條真空發(fā)泡生產(chǎn)線每天可生產(chǎn)2500臺冰箱，可使保溫層的泡沫更均勻，還可實現(xiàn)快速塑化，生產(chǎn)效率明顯提高。
由于真空發(fā)泡技術對設備精度和模具要求很高，使用成本很高，一些中型和小型企業(yè)無法接受，因此很難大范圍推廣開來。
周正平說：“今年，我們和陶氏聯(lián)合在海爾、海信等冰箱廠舉辦了研討會，介紹我們的真空發(fā)泡工藝，并進行探討，希望對工藝進行改進，降低成本，讓更多的企業(yè)選用這一工藝。今后，我們還會繼續(xù)舉辦這樣的研討會?！?/p>
減壓發(fā)泡技術與真空發(fā)泡技術的原理有些相似，都是通過降低壓強增加聚氨酯泡沫的流動性，以達到發(fā)泡更均勻的目的。紅寶麗研究院副院長邢益輝告訴《電器》記者，減壓發(fā)泡技術對用戶有非常嚴格的要求，需要對使用者進行全方位的培訓，包括設備培訓、操作培訓等，因此只有規(guī)模很大的企業(yè)才會投入使用。目前，海爾有一條減壓發(fā)泡生產(chǎn)線，美菱也有一條減壓發(fā)泡生產(chǎn)線，但是一直沒有投入使用。目前，對于這一技術，紅寶麗已經(jīng)不作為重點推廣項目，等待技術有進一步的突破之后繼續(xù)推廣。
潤英開發(fā)了一種加氣裝置，通過在白料里加入惰性氣體將原料粘度降低，提高原料的流動性。張豫夫介紹說：“該裝置有多個優(yōu)點，例如，精確計量加入的惰性氣體;提高原料流動性;提高混合效果，使泡沫更加細膩、均勻;提高整體產(chǎn)品密度均勻度;節(jié)約原料成本。值得關注的是，該技術在汽車行業(yè)已經(jīng)開始應用，現(xiàn)在計劃在全水發(fā)泡體系進行試驗。
