摘要：进入二十一世纪以来，我国的社会经济水平不断提高，科学技术水平也在不断进步。门封漏热约占冰箱总热负荷15%，其密封和绝热性能对冰箱的制冷效果和运行能耗产生较大影响。本文讨论了门封的发展趋势、传热传质、材料配方和结构优化研究现状，可为同行开展门封领域的研究提供参考。根据文献资料，常采用CFD技术和反向热平衡测试（RHLM）获取门封传热量，而传质测试一般采用示踪气体技术和对冷凝水的收集。门封材料配方是影响其抗迁移性和力学性能的重要因素。同时，为了提高密封和绝热性能，门封从基础的平直结构逐步优化成适应不同场合的复杂多飞边、多气囊结构。
关键词：冰箱门封；传热传质；材料配方；结构优化；密封
引言
冰箱门封条是用在冰箱门体和箱体之间用来密封的一种可拆卸冰箱配件，由软质聚氯乙烯胶条和磁条通过装配焊接而成，是电冰箱的一个主要部件。针对冰箱主要零部件冰箱门封的生产工艺中存在的诸多问题，应加大电冰箱密封胶条的材质、断面设计、模具开发、自动化生产的研发力度，提高生产流水线的自动化水平，这对提升我国冰箱生产能力的整体水平具有重要意义冰箱门封用磁条主要是磁粉加入一定比例的助剂（如：稳定剂、增塑剂、润滑剂等）经混合、压练、挤出、充磁而成。是穿于胶套腔内，连接冰箱门体和箱体的磁性材料，是冰箱门体吸合不可或缺的部件，是由磁性材料通过挤塑成型而成，根据冰箱的型号和胶套截面加工成不同的形状、高度、长度、磁力大小。磁条的吸力和尺寸精度影响冰箱的吸合效果、密封质量。冰箱用磁条也可用于消毒柜、展示柜、饮水机、恒温箱、洗浴室等，起密封和保险作用。
1行业发展趋势
20世纪20～60年代，冰箱门封是无磁条的橡胶，门体采用门栓连接固定，密封性好，但存在一定的安全隐患，曾发生过幼童捉迷藏躲进冰箱内窒息的事件。到了20世纪60～80年代，门封与箱体间通过磁条吸合连接，门封与门体采用螺钉固定，不易拆装，且PVC材料易老化变硬、易霉变和不环保，尤其是低温冷柜，PVC低温易硬化，密封效果差。至21世纪初，门封与门体采用卡槽固定，易拆装、易清洗，但是PVC材料本身质地硬，必须添加增塑剂才可变软。增塑剂会逐渐挥发，门封也逐渐变硬，密封性有所下降，因此TPE材料应运而生。虽然TPE材料的环保性能、密封效果较好，但是原料成本高、加工工艺复杂、废品率较高，导致TPE材料的应用推广缓慢，目前市场上90%以上的门封还是采用PVC材料，TPE材料占比不足10%。节能、环保是门封未来的发展方向，TPE、硅橡胶等新型环保材料必然会普及，门封结构不断优化，同时有专家提出采用电磁感应控制取缔门封磁条吸合的概念。
2材料配方研究
材料是决定门封性质的关键因素，也是门封生产厂家的核心技术。国外暂无公开文献，国内公开发表的论文单位均为企业。门封胶条用料粒配方主要由胶料、填料、增塑剂、热稳定剂、颜料和其他助剂组成，磁条主要原料是磁粉，配方的优化也是围绕上述几个成分的变化对力学性能、迁移性性能影响展开的。此外，还要满足欧盟法规REACH和RoHS的规定，对人体和环境无害。本文仅展示3篇代表性文献，如表1所示。
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表1门封材料配方研究
3结构优化研究
门封结构的优化也决定了门封的密封和绝热效果。基础门封结构为平直型，如图1(a)所示。磁条、胶条和空气的导热系数分别为0.20W/m?℃、10W/m?℃、0.02W/m?℃。如果只考虑降低热传导，空气的体积占比应该增大，磁条和胶条的体积占比应减小，但是单个大气囊内的对流传热系数大。有四个优化方向，一是减小胶条和磁条的宽度；二是设计飞边、辅助气囊增加空气的体积，增大门封热阻；三是增加波纹管，补偿冰箱箱体与门体间隙的安装、加工误差，提高门封密封性能[；四是将大体积气囊分成几个体积相对均匀的小气囊，可减小内部对流传热，同时加强机械强度，与卡扣位置的加强筋所起功能类似。
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图1
4控制系统功能要求。
4.1检测与控制功能。系统通过传感器自动检测磁条的宽度，由PLC根据所测的信号来控制切割装置的启动、运行和停机。系统实时检测供电电源情况，由PLC控制在电源严重过压或欠压时停机。
4.2显示报警功能。当系统出现下列情况之一时，同时进行声、光报警：各种传感器的供电电源掉电；刀具未回归原点位置时进行启动；刀具回归上限位置时进行启动；系统供电电源严重过压或欠压等等。
4.3刀具操作过程控制。刀具的操作过程有两种：自动操作/手动操作。将自动/手动的切换开关打到“手动”状态时，可以按下操作面板上相应的点动开关实现点动操作；打到“自动”状态时，则根据相应的控制程序进行自动且连续的磁条切割过程。
4.4功能的实现。在PLC的控制下，切割装置执行机构首先利用传感器判断生产线的磁条是否存在变形，根据检测结果，调整刀具至切割位置；然后刀具快速下降至磁条表面位置；完成切割工作后，刀具快速复位并等待下一次切割.
结语
门封作为箱体和门体间装配的连接枢纽部件，其行业关注热度不足。究其原因，一是因为冰箱企业更追求产品的稳定性和低成本，门封生产厂家必须迎合下游冰箱厂家的需求和保持自身的利润，对产品的研发更注重于产品实际开发，理论研究较少；二是学者们普遍认为门封是比较成熟、简单的产品，没有太多的研究价值，实际上门封产品的开发较缺乏理论支撑。门封未来的发展离不开深度的理论研究，尤其是在制定门封标准和面对国外客户时，缺乏科学的理论支撑，就难以在行业中具有说服力。希望可以通过本文增加冰箱行业人员对门封的了解和关注。以下为门封待提高的方向：（1）更稳定的自动化生产线和更节能生产机械的开发与自动控制，特别是TPE门封加工成本的降低和工艺稳定性的提高。（2）传热传质是目前门封研究相对较多的方向，但缺乏门封传热传质的权威测量方法，导致难以准确判断门封的材料、结构优化后的效果，合理精细的冰箱门封热质传递实验测量和仿真计算方法、冰箱门封热质传递的机理建模与动态过程是未来的研究重点；（3）目前门封复杂的结构是参照门封基础结构上改进的，改进的依据也是根据需求凭经验改进，缺乏理论依据，门封结构又与热质传递、凝露紧密联系，冰箱（冷柜）门封结构设计机理、“温度效应”和“尺寸效应”下冰箱门封的结构变形对传热传质的影响也应是未来的研究方向。
参考文献
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