냉장고에 사이클로펜탄의 특정 적용

1. 냉장고에서 시클로펜탄의 역할 - 냉매가 아닌 발포제

냉장고에서 시클로펜탄의 역할은 냉매로서의 역할이 아니라 단열층에 기포를 생성하는 역할을 하는 "발포제"로서의 역할입니다. 이것은 먼저 명확히 해야 할 개념이다.

냉장고 생산 시 폴리우레탄 원료에 사이클로펜탄을 첨가하고 물리적 발포를 통해 캐비닛 캐비티에 경질 폴리우레탄 폼 단열층을 형성합니다. Dymatic Chemicals의 공식 정보에 따르면 경질 폴리우레탄 폼을 위한 새로운 유형의 발포제인 사이클로펜탄은 대기 오존층을 손상시키는 염화불화탄소(CFC)를 대체하는 데 사용되며 현재 CFC-가 없는 냉장고 및 냉동고 생산에 널리 사용되고 있습니다.

발포제가 필요한 이유는 무엇입니까? 폴리우레탄 폼의 단열 성능은 폼 내부의 기포에서 비롯됩니다. - 기포 내부 가스의 열전도율은 고체 플라스틱보다 훨씬 낮습니다. 사이클로펜탄의 역할은 폴리우레탄 응고 중에 이러한 기포를 생성하는 것입니다. 사이클로펜탄은 화학 반응에 참여하지 않고 단순히 반응열을 사용하여 휘발하여 폴리머 매트릭스에 균일한 폐쇄-기포 구조를 남기면서 "탑승"합니다.

2. 발포 메커니즘 - Cyclopentane이 폴리우레탄에서 "거품을 생성"하는 방법

사이클로펜탄은 물리적 발포제로서 폴리우레탄의 반응열을 이용하여 휘발 및 기화하여 액체 혼합물에 기포핵을 형성합니다. 거품이 성장한 후 거품이 굳어진 후 균일하고 닫힌-셀 구조를 남깁니다.

이 프로세스는 세 단계로 나눌 수 있습니다.

1단계: 혼합 및 용해

사이클로펜탄은-폴리올, 촉매, 폼 안정제 등과 미리 혼합되어 폴리올 블렌드를 형성합니다. Nanjing Hongbaoli Company는 방향족 아민 개시제를 주성분으로 사용하여 사이클로펜탄을 발포제로 사용하기에 적합한 새로운 유형의 폴리에테르를 합성하여 사이클로펜탄과 폴리에테르 시스템 간의 우수한 상용성을 보장했습니다.

2단계: 기포 핵형성 및 성장

폴리올이 이소시아네이트와 혼합되면 중합 반응에서 열이 방출됩니다. 사이클로펜탄은 가열 시 기화되어 액체 혼합물에 수많은 작은 기포 핵을 형성합니다. 반응이 진행됨에 따라 기포가 지속적으로 성장하여 거품의 부피가 팽창하게 됩니다.

3단계: 폼 응고

폴리우레탄 가교 반응이 완료되고 폼이 고형화되면 사이클로펜탄 가스가 셀 내에 갇혀 폐쇄-셀 구조를 형성합니다. 이러한 폐쇄형 셀은 단열의 핵심입니다. - 셀 내부의 사이클로펜탄 가스의 열전도율(약 0.012W/m·K)은 공기(0.026W/m·K) 및 고체 폴리우레탄의 열전도율보다 훨씬 낮습니다.

1994년 이탈리아 연구에서는 최적화된 사이클로펜탄 기술로 생산된 폴리우레탄 폼 단열재가 구조 및 열 성능 면에서 이전 CFC-블로운 시스템과 유사하다는 사실을 이미 확인했습니다.

3. 사이클로펜탄이 냉장고 단열 성능에 미치는 구체적인 기여

사이클로펜탄 발포시스템은 냉장고 단열성능 달성의 핵심요소인 냉장고 폼의 열전도율을 0.0180~0.0220 W/(m·K)까지 낮출 수 있다.

3.1 발포제 유형과 폼 성능의 관계

3.2 기술 진화의 세 가지 주요 단계

1단계: 순수 사이클로펜탄 시스템(1990년대~2000년대)

1993년에 시클로펜탄 발포 기술이 중국에 도입되었습니다. 중국 냉장고 업계에서-대규모 적용은 1996년에 시작되었습니다. 순수 사이클로펜탄 시스템은 냉장고 업계에서 CFC-11을 대체하기 위한 첫 번째 선택이었습니다. ODP=0의 환경적 특성과 극도로 낮은 GWP로 인해 급속하게 확산되었습니다. 2009년까지 중국에서 생산된 냉장고의 약 86%가 발포에 사이클로펜탄을 사용했습니다.

2단계: 복합 발포 시스템(2000년대 후반~2010년대)

순수 사이클로펜탄 시스템은 상대적으로 높은 열전도율과 높은 에너지 소비라는 문제를 안고 있었습니다. Hisense Kelon은 HFC-245fa와 함께 사이클로펜탄을 사용하여 "기존 사이클로펜탄 발포 시스템 냉장고의 낮은 단열 성능과 높은 에너지 소비 문제를 잘 해결했습니다." Hisense와 BASF가 공동 개발한 저-밀도 발포 기술은 자체 개발한 245fa/c-펜탄 복합 발포 기술을 기반으로-냉장고당 에너지 소비를 3~5% 줄이고 발포 원료 소비를 약 8% 절감하는 획기적인 성과를 거두었습니다.

3단계: 혼합 발포 및 저비점 기술(2010년대~현재)

현재 국내 냉장고 제조업체에서는 일반적으로 HFC-245fa + 시클로펜탄 혼합 발포 시스템을 사용하고 있습니다. Hisense는 사이클로펜탄 + HFO/HFC-245fa + n-부탄으로 구성된 저비점 발포 기술 솔루션을 개발했습니다. Midea는 시클로펜탄 + 이소펜탄 + HFC-152a + HFO/HFC-245fa의 저비점 발포 시스템 솔루션을 개발했습니다.

Hisense Refrigerators의 Hu Feng은 다음과 같이 설명했습니다. "사이클로펜탄 + HFOs 복합 발포 시스템은 사이클로펜탄 + HFC-245fa 발포 시스템에 비해 전체 기기에 대해 2%의 에너지를 절약합니다." 연구에 따르면 사이클로펜탄 발포 시스템에 특정 발포 첨가제를 추가하면 에너지 소비를 6% 더 줄일 수 있는 것으로 나타났습니다.

4. 사이클로펜탄이 가져오는 에너지 절약 및 소비 감소 이점

최적화된 사이클로펜탄 발포 기술을 사용하면 냉장고 한 대당 에너지 소비를 3~5% 줄이고, 원재료를 약 8% 절약할 수 있습니다. 전체 산업계에서는 연간 수만 톤의 폴리우레탄 원료를 절약할 수 있습니다.

2012년 Hisense와 BASF가 공동으로 발표한 저밀도 발포 기술 데이터에 따르면-:

이 기술은 소비자에게 더 낮은 전기요금을 제공할 뿐만 아니라 소비 감소 및 배출 감소를 통해 상당한 사회적 이익을 창출합니다. 소비자 입장에서는 우수한 단열재가 전력소비를 줄여줄 뿐만 아니라 단열층의 두께를 최소화해 같은 외형 부피의 냉장고에도 더 넓은 수납공간을 만들어준다.

5. 사이클로펜탄과 진공단열재(VIP)의 시너지 효과

The combination of cyclopentane-blown polyurethane foam and vacuum insulation panels achieves a "1+1>2인치 단열 효과는 고급 냉장고의 기술 트렌드입니다.-

Hitachi의 특허 기술은 사이클로펜탄 발포와 진공 단열 패널(VIP)을 결합한 솔루션을 공개합니다.

VIP 서비스 지역:진공 단열 패널은 냉장고 외부 케이스 내부 표면에 부착되어 단열 요구 사항이 가장 높은 부분을 덮습니다.

사이클로펜탄 폼 충전재:나머지 틈은 사이클로펜탄-블로잉 폴리우레탄 폼으로 채워집니다.

시너지 효과:사이클로펜탄 폼은 전반적인 구조적 지지와 균일한 단열을 제공하는 반면, VIP는 국부적으로 뛰어난 단열을 제공합니다.

이 특허에 의해 설정된 목표 성과 지표는 다음과 같습니다.

이 솔루션으로 완성된 캐비닛은 강도가 높고, -장기간 열 누출이 안정적이며, 에너지 절약이 뛰어난 특성을 갖습니다.

6. 시클로펜탄의 환경적 가치 및 산업 현황

ODP=0라는 환경적 특성과 극도로 낮은 GWP 덕분에 사이클로펜탄은 냉장고 발포제 분야에서 지배적인 선택이 되었습니다.

2010년 현재 시클로펜탄은 냉장고 발포제 시장에서 절대적으로 지배적인 위치를 차지하고 있습니다.

2009년 중국에서 사이클로펜탄 발포를 사용하여 생산된 냉장고의 비율은 86%에 달했습니다.

기존 시클로펜탄 발포제를 받아들이지 않았던 미국 시장도 규제를 풀었다.

사이클로펜탄의 GWP 값은 매우 낮아 "이중 탄소" 목표의 요구 사항을 충족합니다.

중국이 "2030년까지 탄소 정점을 달성하고 2060년까지 탄소 중립을 달성"하겠다고 약속한 이후 HFC-245fa와 같은 HFC 물질은 감소 압력에 직면해 있으며 사이클로펜탄의 환경적 이점은 더욱 두드러질 것입니다. EU F-가스 규정 시행을 배경으로 ODP=0가 포함된 불소가 없는 발포제인 사이클로펜탄은 EU로 수출되는 냉장고에 대한 엄격한 선택입니다.

7. 시클로펜탄 사용 시 안전 고려사항

시클로펜탄은 인화성이 높은 액체(인화점 -42도)이므로 사용 시 방폭 장비와 엄격한 안전 규정이 필요합니다.

사이클로펜탄의 물리화학적 매개변수에 따르면:

사이클로펜탄 사용에는 두 가지 주요 위험 요소가 있습니다: 공장 발포 작업 구역과 사이클로펜탄 저장 탱크. 2007년에 중국 가정용 전기 제품 협회는 "사이클로펜탄 발포제를 사용한 가정용 및 유사 전기 제품 생산을 위한 QB/T2911-2007 안전 기술 사양"의 공식화를 조직했습니다.

중소기업{0}}은 일반적으로 사이클로펜탄 유통 센터를 구축하는 솔루션을 채택합니다. "주 냉장고 및 냉동고 생산 구역에 사이클로펜탄 유통 센터를 구축하면 공장에 사이클로펜탄 저장 탱크를 배치할 필요가 없어져 소규모 공장에 사이클로펜탄 공급을 보장하는 동시에 가장 위험한 사이클로펜탄 저장 탱크를 기업에서 멀리 이동하여 안전 위험 예방을 극대화합니다."

8. Nanjing ZL Energy Co., Ltd. - 고순도- 사이클로펜탄 전문 공급업체

Nanjing ZL Energy Co., Ltd.는 탄화수소 발포제의 연구, 개발 및 생산에 중점을 두고 냉장고 제조업체에 고품질-사이클로펜탄 원료를 제공합니다.

탄화수소 제품 전문 공급업체인 Nanjing ZL Energy Co., Ltd.는 사이클로펜탄 분야에서 다음과 같은 장점을 가지고 있습니다.

결론

냉장고에서 시클로펜탄의 핵심 역할은 경질 폴리우레탄 폼의 발포제로서 물리적 발포를 통해 단열층에 균일한 폐쇄형-셀 구조를 형성하여 냉장고에 우수한 단열 성능을 부여하는 것입니다.

1993년 중국에 도입된 이후 현재까지 시클로펜탄 발포 기술은 순수 시클로펜탄 시스템 → 복합 발포 시스템 → 혼합 발포 및 저{1}}비등점 기술의 세 가지 개발 단계를 거쳤습니다. 현재 가장 진보된 기술은 냉장고 한 대당 에너지 소비를 3~5% 줄이고, 원재료를 약 8% 절약하며, 폼 열전도도를 18.0mW/(m·K) 이하로 낮출 수 있습니다. 사이클로펜탄은 단순한 "거품 생성기"에서 냉장고 에너지 절약 및 소비 감소를 위한 핵심 기술 운반체로 진화하고 있습니다.