電冰箱的材料分析學(xué)術(shù)論文
摘要：材料是設(shè)計(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)，任何產(chǎn)品功能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)可感知的材料等體現(xiàn)出來(lái)，設(shè)計(jì)的重要原則之一就是正確的掌握材料，賦予材料以生命。電冰箱是個(gè)完美的發(fā)明。在冰箱出現(xiàn)以前，我們一直在為食品存放時(shí)間一久就會(huì)變得不再新鮮甚至而煩惱。20年代初期發(fā)明出來(lái)的電冰箱為人類解決了如何讓視頻儲(chǔ)存的時(shí)間更久一點(diǎn)。電冰箱利用蒸發(fā)致冷或氣化吸熱的作用而達(dá)到制冷的目的。對(duì)于冰箱的作用人們充滿了好奇，并對(duì)它所采用的材料作了分析與研究。進(jìn)一步去發(fā)現(xiàn)如何正確的掌握材料，賦予材料以生命。
關(guān)鍵詞：電冰箱材料設(shè)計(jì)生活高分子材料正文：
一、電冰箱的發(fā)展史
20世紀(jì)以前，用冰箱保存食物是不可想象的，20世紀(jì)沒(méi)有冰箱的生活是不可想象的。電冰箱與我們的生活息息相關(guān)。據(jù)了解，真正的電冰箱發(fā)明于20年代，1920年，紐約布魯克林一家平板印刷廠的一位名叫威利斯·H.卡里爾的工程師，設(shè)計(jì)出一種能控制溫度和濕度的系統(tǒng)。大約在第一次世界大戰(zhàn)期間，出現(xiàn)了一些體積更小的家用冰箱，這是一種噪音大，易泄漏的新發(fā)明，實(shí)際上它只是在舊式“冰盒”殼內(nèi)安裝上電機(jī)和轉(zhuǎn)動(dòng)皮帶，這使它的外貌看起來(lái)就像一種試驗(yàn)品。1923年，當(dāng)弗雷基代爾還是美國(guó)通用汽車公司的分廠的時(shí)候，它引進(jìn)了一種新的機(jī)械冰箱組件，并組裝成電冰箱。弗雷基代爾電冰箱的設(shè)計(jì)是把儲(chǔ)存易腐爛食品的“冰盒”和制冷機(jī)械部分裝進(jìn)一個(gè)特制的柜子。這種裝置安靜、方便，且結(jié)構(gòu)緊湊。
至此，一種新的冰箱式樣隨著到處可見(jiàn)的商標(biāo)名誕生了。
此后，隨著生產(chǎn)數(shù)量劇增，冰箱價(jià)格暴跌。到1944年，約85％的美國(guó)家庭都有了機(jī)械冰箱。“冰盒”僅作為一個(gè)詞匯流傳下來(lái)。
電冰箱是中國(guó)最早實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的制冷電器之一。特別是在我國(guó)90年代的無(wú)氟環(huán)保和90年代末至今的多元化新技術(shù)階段是依靠無(wú)氟環(huán)保定位訴求和廣告方面的重金投入來(lái)迅速擴(kuò)大市場(chǎng)。例如，新飛冰箱。日耗電0.29度的新飛節(jié)能王冰箱成為市場(chǎng)新寵，剛一上市就受到各地消費(fèi)者的追捧。它采用目前世界高效的、能效比COP值高達(dá)2.0的恩布拉科國(guó)際名牌壓縮機(jī)；冰箱后背板采用航天材料真空絕熱板，隔熱效果較同等厚度的發(fā)泡層提高10倍；而其兩側(cè)面則采用達(dá)到95mm的超厚發(fā)泡層、使隔熱效果更佳；另外其獨(dú)特的專利雙門封結(jié)構(gòu)，能夠有效隔絕內(nèi)外熱交換，從而達(dá)到節(jié)能保鮮的目的；毛細(xì)管及制冷劑沖注量的優(yōu)化保證了制冷系統(tǒng)的優(yōu)化。這五大節(jié)能科技的應(yīng)用使得“節(jié)能王”冰箱達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先節(jié)能水平。
所以，新飛冰箱作為電冰箱的代表。我們針對(duì)于特性對(duì)它的部分材料展開(kāi)了分析與研究。
二、電冰箱的材料分析
電冰箱的原理是電冰箱利用蒸發(fā)致冷或氣化吸熱的作用而達(dá)到制冷的目的。
電冰箱的喉管內(nèi)，裝有一種商業(yè)上稱為氟利昂，俗稱雪種的致冷劑。常用的一種為二氟二氯甲烷(CCL2F2)，是一種無(wú)色無(wú)臭無(wú)毒的氣體，沸點(diǎn)為29℃。氟利昂在氣體狀態(tài)時(shí)，被壓縮器加壓。加壓后，經(jīng)喉管流到電冰箱背部的冷凝器，借散熱片散熱（物質(zhì)被壓縮后，溫度就會(huì)升高）后，冷凝而成液體。液體的氟里昂進(jìn)入蒸發(fā)器的活門之后，由于脫離了壓縮器的壓力，就立即化為蒸汽，同時(shí)向電冰箱內(nèi)的空氣和食物等吸取汽化潛熱，引致冰箱內(nèi)部冷卻。汽化后的氟里昂又被壓縮器壓回箱外的冷凝器散熱，再變?yōu)橐后w，如此循環(huán)不息，把冰箱內(nèi)的熱能泵到箱外。
電冰箱是一個(gè)復(fù)雜的電器。主要是由箱體、制冷系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和附件系統(tǒng)構(gòu)成。我們針對(duì)于其中的制冷系統(tǒng)和箱件系統(tǒng)作了分析與研究。
a、ABS樹脂顆粒冷藏室隔板采用的是ABS（英文名Acrylonitrile-butadiene-styrene)
材料。它是一種強(qiáng)度高、韌性好、易于加工成型的熱塑型高分子材料。 從形態(tài)上看，ABS樹脂是微黃色固體，有一定的韌性，密度約為1.04~1.06g/cm3。它抗酸、堿、鹽的腐蝕能力比較強(qiáng)，也可在一定程度上耐受有機(jī)溶劑溶解ABS樹脂可以在-25℃~60℃的環(huán)境下表現(xiàn)正常，而且有很好的成型性，加工出的產(chǎn)品表面光潔，易于染色和電鍍。因此它適用于家用電器制品，如電視機(jī)外殼、冰箱內(nèi)襯、吸塵器等，以及儀表、電話、汽車工業(yè)用塑料制品。
ABS材料是由丙烯腈（Acrylonitrile）、丁二烯（Butadiene）和苯乙烯（Styrene）三種化學(xué)單體合成。其中，丙烯腈占15%~35%，丁二烯5%~30%，苯乙烯占40%~60%，最常見(jiàn)的比例是A:B:S=20:30:50，此時(shí)ABS樹脂熔點(diǎn)為175℃。隨著三種成分比例的調(diào)整，樹脂的物理性能會(huì)有一定的變化。另外，這三種單體中每種單體都具有不同特性：丙烯腈為ABS樹脂提供硬度、耐熱性、耐酸堿鹽等化學(xué)腐蝕的性質(zhì)；丁二烯為ABS樹脂提供低溫延展性和抗沖擊性；但是過(guò)多的丁二烯會(huì)降低樹脂的硬度、光澤及流動(dòng)性；苯乙烯為ABS樹脂提供硬度、加工的流動(dòng)性及產(chǎn)品表面的光潔度。ABS樹脂可與多種樹脂配混成共混物，如PC/ABS、ABS/PVC、PA/ABS、PBT/ABS等，產(chǎn)生新性能和新的應(yīng)用領(lǐng)域，如：將ABS樹脂和PMMA混合，可制造出透明ABS樹脂。
ABS樹脂顆粒ABS是非結(jié)晶性材料。三中單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物，一個(gè)是苯乙烯-丙烯腈的連續(xù)相，另一個(gè)是聚丁二烯橡膠分散相。ABS的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結(jié)構(gòu)。這就可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上具有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場(chǎng)上百種不同品質(zhì)的ABS材料。這些不同品質(zhì)的材料提供了不同的特性，例如從中等到高等的`抗沖擊性，從低到高的光潔度和高溫扭曲特性等。
ABS材料具有超強(qiáng)的易加工性，外觀特性，低蠕變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強(qiáng)度。是一種綜合性能十分良好的樹脂，無(wú)毒，在比較寬廣的溫度范圍內(nèi)具有較高的沖擊強(qiáng)度。綜合性能較好,沖擊強(qiáng)度較高,具有化學(xué)穩(wěn)定性,電性能良好成型溫度在200C到240C之間、與有機(jī)玻璃的熔接性良好,有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強(qiáng)、透明等級(jí)別。ABS樹脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，它將PS，SAN，BS的各種性能有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能。ABS材料具有吸濕性，要求在加工之前進(jìn)行干燥處理。
ABS塑料的缺點(diǎn)：熱變形溫度較低，可燃，耐候性較差。
冷藏室隔板ABS材料一次壓模成型，堅(jiān)固耐用，并且在塑料抽屜內(nèi)鑲嵌日本原裝進(jìn)口不銹鋼，厚度僅0.5mm，絲毫不影響冰箱儲(chǔ)存空間，制冷速度比一般的塑料抽屜提高2倍以上并且承重能力超強(qiáng)。
PU海綿(聚氨酯)
新飛冰箱擁有全世界一流的發(fā)泡技術(shù)，采用高密度的發(fā)泡材料，冰箱上下門采用一體發(fā)泡技術(shù)，門膽與門鋼板一次發(fā)泡成型，結(jié)實(shí)、耐用，保溫效果比分體發(fā)泡的好。
發(fā)泡材料是含有氣孔的材料，如聚苯發(fā)泡板、聚氯乙烯發(fā)泡保溫板、聚氨酯發(fā)泡膠等�？勺鳛榘l(fā)泡的有：EVA、PU、PE、PP、PS、PVC、PVA、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂，基本上所有的高分子材料都可以作為發(fā)泡塑料，發(fā)泡機(jī)理有物理發(fā)泡和
化學(xué)發(fā)泡，如果是塑料成品想發(fā)泡的話只能使用物理發(fā)泡劑，比如說(shuō)發(fā)泡聚苯乙烯；聚氨酯發(fā)泡塑料（海綿）應(yīng)該是發(fā)泡塑料里應(yīng)用最多的，可分為硬泡和軟泡，硬泡一般用在隔熱材料，軟泡有快回彈和慢回彈之分，快回彈一般用在沙發(fā)一些價(jià)格比較低的地方；慢回彈的配方主要是用在太空枕、太空床等高檔用品上，慢。
回彈的PU海綿的特點(diǎn)就是對(duì)人體的壓迫性非常小。PU海綿主要配方為白料：TDI或MDI。
聚氨酯(簡(jiǎn)稱TPU)是由多異氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或/及小分子多元醇、多元胺或水等擴(kuò)鏈劑或交聯(lián)劑等原料制成的聚合物。由二元或多元異氰酸酯與二元或多元羥基化合物作用而成的高分子化合物。通過(guò)改變?cè)戏N類及組成，可以大幅度地改變產(chǎn)品形態(tài)及其性能，得到從柔軟到堅(jiān)硬的最終產(chǎn)品。又稱聚氨基甲酸酯，是分子結(jié)構(gòu)中含有—NHCOO—單元的高分子化合物，該單元由異氰酸基和羥基反應(yīng)而成。
PU海綿主要包括聚酯及聚醚型可切片或卷切,亦可根據(jù)客戶要求復(fù)合加工,熱壓加工及爆破開(kāi)孔處理等。PU海綿由于其具有保溫、隔熱、吸音、減震、阻燃、防靜電、透氣性能好等特性,故涉及各種行業(yè),包括汽車工業(yè)、電池工業(yè)、電器業(yè)、化妝品業(yè)及高檔家具制造業(yè)等。
因此新飛冰箱的耗電性能、保溫效果就比一般的冰箱好得多，加厚保溫壁的冰箱停電之后的保溫時(shí)間長(zhǎng)。
冰箱的各各部位材料不僅要與人們?nèi)找嫣岣叩纳钏胶妥非蟮摹盁o(wú)污染，無(wú)毒，綠色”等消費(fèi)觀念相符合，而且要符合冰箱這一食品保存且保鮮的作用。
三、總結(jié)
正確的掌握材料，賦予材料以生命。材料對(duì)設(shè)計(jì)師而言就如同文學(xué)家手中的筆，設(shè)計(jì)師用材料塑造著人造物的歷史，在設(shè)計(jì)實(shí)踐中無(wú)時(shí)無(wú)刻不接觸各種材料，如金屬、塑料、玻璃、木材、陶瓷、化纖、紙張等等。對(duì)于任何人造的實(shí)體結(jié)構(gòu)與形態(tài)構(gòu)成所采用的都是材料，不管是工業(yè)產(chǎn)品，還是生活用品或工藝制品、純藝術(shù)品等，無(wú)疑都是由具體的材料，可感可知的具體形態(tài)材料構(gòu)成，而可感可知的材料與形態(tài)是通過(guò)具體的技術(shù)與工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)的。材料的發(fā)明與應(yīng)用，是一個(gè)時(shí)代的標(biāo)志，它標(biāo)志著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平，而任何設(shè)想與計(jì)劃只有在融合材料自身的材性與生產(chǎn)規(guī)律，才可能使設(shè)想轉(zhuǎn)變?yōu)槔硐氲奈锲罚徊拍鼙ＷC物品的品質(zhì)和成功率。設(shè)計(jì)正是通過(guò)對(duì)材料的合理使用，在充分發(fā)揮材料的材性的基礎(chǔ)上保障了設(shè)計(jì)的完美實(shí)現(xiàn)。而不少失敗的設(shè)計(jì)，最突出的錯(cuò)誤正是由于對(duì)材料的誤解與生疏而造成，因此，掌握設(shè)計(jì)材料與工藝應(yīng)用的基本方法是一名設(shè)計(jì)師必備的素養(yǎng)。
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