3M:铝箔胶带在制冷系统中的好处

寻求改进制造过程并提高冰箱中的热效率，电器行业广泛使用铝胶带来取代机械紧固件以附接冰箱内的管。然而，在许多情况下，没有许多研究清楚地表明使用磁带和许多磁带选项的好处可能会导致疑虑的辅助选择。如今有几种类型的胶带，包括可以自动施加的选项，而不会撕裂铝箔，导致生产线的效率更高。

通过研究普通家用冰箱的操作系统，可以理解主电流冷却系统的操作逻辑，也称为机械蒸汽压缩系统（图1）。在制冷循环中，有六种基本组件：制冷剂气体，压缩机，冷凝器，蒸发器（冰箱内），毛细管和聚氨酯泡沫[1]。

两种类型的冷凝器通常用于小型到中型家用冰箱。在第一种类型，冷凝器管焊接电线(作为鳍片)位于机柜外，称为外部冷凝器。在第二种类型中，冷凝器管连接到外墙的内表面，从外面看不见，称为“皮肤冷凝器”。

以下是六个组件的互动方式：

制冷系统

这制冷剂气体是一种循环在闭合电路内的物质，能够在低压下蒸发环境中从环境中除去热量
这压缩机把制冷剂气体（低压）并将其朝向线管冷凝器（高压和高温）压缩。
通过冷凝器及其鳍，制冷剂气体在来自压缩机的高温下，与外部环境进行热交换，释放在蒸发器中和压缩过程中吸收的热量。
在离开冷凝器后，气体到达毛细管，该管是小直径铜管。它的功能是降低压力和温度制冷剂气体。
这气体然后进入翅片管蒸发器从管的表面吸收热量，导致液泡液的转化为饱和的低压蒸气。这种效果导致降低冰箱内部环境的温度。
在系统组装后，液体聚氨酯注射，其膨胀形成聚氨酯泡沫。该泡沫是系统的绝热性。
管(铝管或铜管)是制冷系统的基本组成部分。在壁管式冷凝器中，制冷剂与管之间进行传热，然后通过对流和辐射将制冷剂排出到周围环境中。

在注射聚氨酯（PU）之前确保管与冰箱的壁接触是非常重要的，使得它不能在管和壁之间进入，这将导致热交换失败系统，因为在这种情况下，PU会隔离蛇形症。

在过去，通过使用金属夹（图2）来实现管紧固，焊接到冰箱壁上。该附件过程缓慢，需要熟练的劳动力，以执行焊接，并且许多次需要额外的精加工工作，以在焊接引起的冰箱墙壁上移除标记。需要考虑的另一点是该系统可以在管和冰箱的墙壁之间留下空隙。这可以减少热交换，并增加聚氨酯错误地隔离管壁系统的风险。

图2：机械紧固管

专注于改善冷却系统的效率，许多行业一直在寻求新的解决方案。因此，开发了铝胶带并已用于附接管（图3）。胶带的目的是更换焊接夹具，该焊接夹具为鳍片，优化热转印，同时覆盖100％的管避免PU进入管和冰箱壁之间。

图3:使用铝胶带的管附件

开放文献对于胶带对家用冰箱的蒸发器和冷凝器紧固系统的影响非常稀缺。很常见的是，诸如Bansal和Chin（2002）的研究，提出了对家用冰箱皮肤冷凝器的设计方面的完整分析，在那里他们认为管内的热传递，通过管壁和穿过墙壁冰箱。然而，铝带对热传递的影响未评估或研究。

尽管如此，新的研究开始更仔细地查看胶带，以了解其对系统的影响。Gupta和Gopal（2008）表明，用于将冷凝器管粘合到外冰箱壁上的铝胶带在从冷凝器到环境中的热传递中起着重要作用。它们开发了一种数学模型来测量皮肤冷凝器的热转印，包括铝胶带的重要作用。

3 m铝磁带

3M为设备市场拥有广泛的铝胶带组合。它们之间的主要区别是铝背衬厚度和所用粘合剂的类型。这种类型的胶带涉及不同的技术平台，例如粘合剂，薄膜，层压和导热性能。

众所周知，胶带的铝厚度与热传导之间存在直接关系，而粘合性能会影响初始粘性并且也达到粘合的耐久性。冰箱中的管附件的一些3M胶带在表1 [6]中表达。

表1:用于冰箱管键合的3M铝胶带

胶带应用始终是手动过程，但是，需要增加冰箱制造过程中的自动化系统，以提高生产率并最大限度地减少浪费。

传统的铝胶带不适合自动化应用，因为薄铝箔张紧时撕裂。随着对自动化工艺的需求不断增加，3M开发了具有聚合物背衬的铝胶带，使其应用能够完全自动化。这些胶带的长卷也可提供高达400米，降低设置时间并提高生产率。这些胶带呈现在表2中。

表2：用于冰箱管粘合的3M铝箔增强胶带

金属胶带的第一个相关特性是粘合剂需要是PSA(压敏粘合剂:。Dahlquist判据-储能模量G '< 3x105pa)[7]。这些胶粘剂不需要水、热或溶剂等激活因子;然而，在应用过程中，它们是由压力激活的。

如表1所示，可以使用具有基于橡胶或基于丙烯酸类的粘合剂等。一旦每个粘合剂具有独特的特性，诸如初始或最终粘合，耐久性，稳定性，紫外线电阻等，选择粘合剂类型的选择是有关的。[5]。[5]。如果需要高钉钉，建议使用橡胶基粘合剂，其组合物中的增粘剂。

然而，值得一提的是，与丙烯酸类相比，橡胶基配方具有较少的耐久性，因为橡胶聚合物链具有易受热，光和氧气等因素降解的双键。另一方面，橡胶配方的成本较低，并且在申请将暂时的情况下可能是一个好的选择。最后，可以注意到丙烯酸粘合剂具有较低的初始粘合性，但随着时间的推移增加，而橡胶基粘合剂具有高初始粘附，仍然存在于时间[5]（图4）

图4:橡胶和丙烯酸粘合剂的一般粘合曲线随时间随时间（胶带涂抹在衬底中）。

铝胶带及其对冰箱导热率的贡献

通常在制冷市场中，金属箔带用于连接管，通道或线圈扩展热交换区域。在线圈中的应用的情况下，热效率的增加是由于该系统作为二次蒸发器的工作。

在将铝胶带施加到管和冷却盒期间需要一些特定的关心是重要的，以确保它们没有污染物，例如灰尘，油脂和润滑剂可以减少胶带粘附。此外，有必要检查冰箱盒是否具有可以充当绝缘体的涂料，从而降低热传导，从而影响系统性能。

为了更好地理解，让我们在分析图5中考虑用铝带固定在墙上的毛细管的横视图。

图5：横向图显示铝带在制冷剂管上的应用。

在Gupta和Gopal(2008)的研究中，该模型认为铝带作为鳍片，由聚氨酯泡沫制成的保温在系统中是100%的效率，在泡沫[4]中没有传热。

通常情况下，用于将管连接到冷却盒的铝胶带有丙烯酸粘合剂，具有7 × 10-5 m²K / w的热接触电阻。如凝汽器管内的传热(R ~ 10-3 m²K / W)和周围空气中的传热(R ~ 10-1 m²K / W)，胶带的阻力可以忽略[4]。

在这个分析中，我们将考虑冷凝器的操作系统(与外部环境的热交换)。在这种情况下，制冷剂流体，通过毛细管是热的。热流是这样的:热量将从流体流到胶带上，然后按顺序传递到冰箱盒壁，后者又将其消散到外部环境中。这样，热量就会从系统中消失。

要指出的重要说明是铝制胶带（或其他金属）背衬上的厚度直接影响系统中的热交换速率。为了证明这一性质，在3M巴西实验室进行了一个实验，其中铝箔的样品为25米（1452），两种样品，铝箔为35米（1470和419）和胶带样品，只有塑料背衬，没有金属零件（5063PE）进行传热过程。为了识别温度的差异，使用温度敏感薄膜，其中最热的区域用绿色和蓝色突出显示。