全水聚氨酯泡沫塑料在電飯煲的應用
時間:2005-07-06
電飯煲是一種普通家用廚房電器，在城鎮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，要求家用電器生產廠生產出節能電器產品。研究電飯煲在煮飯、保溫過程中的節能降耗技術無疑具有巨大的社會效益和經濟效益。
硬質聚氨酯泡沫塑料是一種絕熱性能優異的保溫材料。電飯煲的節能技術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，電飯煲的節能與電冰箱（蓄冷）、電熱水器（蓄熱）等的節能存在相似之處。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該是完全可行的。科龍電器股份有限公司在聚氨酯發泡方面擁有成熟的技術。
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，并且不能出現易燃易爆等情況。現在聚氨酯發泡應用中比較安全的HCFC-141b發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泡體系[1]。水發泡聚氨酯硬泡體系的臭氧消耗潛值(ODP)為零，發泡材料的環保及安全衛生性符合要求。最終決定采用消毒柜用全水發泡聚氨酯泡沫塑料作為電飯煲的保溫層，希望通過此項技術的應用能夠使電飯煲達到節能的目的。
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
本試驗所采用的發泡體系為在容威聚氨酯保溫材料廠原有的全水發泡體系基礎上，與容威聚氨酯保溫材料廠共同研究開發出來的，所作的試驗均在本公司產品CFXB40-J56(220V/700W)型電飯煲上進行。
原料配比（質量比）： 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(可根據氣溫適當調整)。
工件預熱：電飯煲工件預熱55～70℃（可根據環境溫度適當調整）。
熟化：發泡后的電飯煲要求在60～70℃環境中熟化10min，若發泡良好可無需熟化。
2 試驗結果分析
2.2.1 泡沫物理性能
電飯煲用全水發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，壓縮強度為0.148 MPa (企標≥0.12 MPa)。
由表1數據可知，該全水發泡系統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品發泡成型技術》企業標準。
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鍋灶在工作狀態下不同部位的溫度分布及泡沫耐熱溫度上限。
在煲水狀態下，A點(取發熱盤上任意一點)溫度為108℃，B點(取內鍋灶上任意一點)為86℃,煲飯狀態下A點溫度為141℃，電飯煲內鍋灶上的過熱保護器最高設定溫度為165℃，而本系統是在消毒柜用全水發泡聚氨酯的基礎上進行改進工作開發的，泡沫的耐熱溫度上限為200℃、5 h，因此，本系統完全滿足安全要求。
高溫老化試驗是檢測電飯煲耐熱性能重要指標之一。全水發泡聚氨酯材料在高溫下5 h后的導熱系數見表2。
表2數據說明，聚氨酯全水發泡體系的泡沫經高溫老化后，導熱系數變化很小。
同時將電飯煲經過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）則嚴重熔融變形。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30 min，發現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生脫離現象。可見，聚氨酯全水發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 產品安全性測試
斷開電飯煲熔斷器電路，讓電飯煲連續通電，發現在通電后8 min時聚氨酯泡沫與內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，泡沫與內鍋罩接觸面溫度達200℃，此時，電飯煲塑料件襯蓋變形，中環融化，泡沫外形則無變化；到13 min時，聚氨酯泡沫與內鍋罩接觸面溫度已達240℃，則只有與內鍋罩接觸處發生炭化現象，但未燃燒。由此試驗結果說明，聚氨酯泡沫在電飯煲正常和非正常工作狀態下不會產生明顯變形、失重及起火現象，較為安全，且耐熱性優于電飯煲上采用的塑料件。
2.4 節能電飯煲的保溫性能
2.4.1 熱效率、保溫能耗
與傳統的電飯煲相比，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品的熱效率，降低保溫能耗，節約了電能。用聚氨酯泡沫做保溫層的節能電飯煲的熱效率、4 h保溫能耗的測試結果見表3。
從表3可看出，保溫節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，節省電能。
3 結束語
科龍公司的節能電飯煲在電飯煲外殼與內鍋罩之間采用環保的聚氨酯全水發泡，提高了產品的強度，有明顯的節能效果，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，給今天人們快節奏的生活帶來極大方便。
