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Research on the migration of refrigerator door seal
霍耀楠u曾天佑13黄玲u
HUOYaonan12ZENG Tianyou1,2HUANG Ling1'2
1. 合肥华凌股份有限公司安徽合肥230601
2. 美的集团股份有限公司广东佛山528300
1.Hefei Hualing Co.t Ltd. Hefei 230601
2.Midea Group Co., Ltd. Foshan 528300
摘要：冰箱门封的主要材质为软质PVC，冰箱门封中长期的可靠性关系到冰箱的品质和使用性能，本工
作研宄了不同厂家生产的冰箱门封对不同材质板材的迁移影响。增塑剂的添加能够明显改善PVC的加工性能，得到不同形状的制品，但这些增塑剂会在外加载荷和一定温度条件下迁移析出，浸润并污染板材。研究发现这种迁移对高抗冲聚苯乙炼（high impact polystyrene，HIPS)板材的影响最严重，而对喷涂板的影响较小。对门封配方和生产工艺改进之后，可以降低向板材的迁移率。 关键词：门封；迁移率：增塑剂
Abstract: The refrigerator door seal is mainly made of soft Polyvinyl chloride (S-PVC). The long-term reliability of the refrigerator door seal is related to the quality and usability of the refrigerator. In this work, we mainly focused on the migration effects of refrigerator door seals produced by different manufacturers on different materials of panels. The addition of plasticizers can significantly improve the processing performance of PVC, and products of different shapes can be obtained, however, the plasticizer in the door seals could precipitate under external load and at certain temperature, further infiltrate and contaminate the panels. The impact on high impact polystyrene (HIPS) panels is the m ost serious, while the impact on the sprayed board is small. The migration to the panels can be reduced after the door seal formula and production process being improved. Keywords: Door seals; Migration rate; Plasticizer
中图分类号：TB6 D0l:10.19784/jki.issn1672-0172.2021.03.017
i引言
门封是冰箱上极为重要的塑料部件之一，它不仅作为外观件使 用，还可作为一种特殊的结构件，也可以认为是一种性能件。冰箱 门封对整个冰箱的使用、保温效果和能耗都至关重要。冰箱门封的 材质主要为软质聚氯乙烯S-P V C(Soft Polyvinyl chloride,S-P V C)，只有少量高端冰箱的门封材质为热塑性弹性体（T h e r m o p l a s t i c Elastomer,T P E)或热塑性硫化橡胶（Thermoplastic Vulcanizate，T P V)等弹性较好的热塑性弹性体材料。冰箱门封的质量将会直接 影响冰箱整体的能耗[21、密封效果、保温效果以及用户体验等功能指 标，而冰箱门封中增塑剂的种类和添加量又会对其性能起到至关重 要的作用。
冰箱门封的低端原料S-PVC中普遍会添加增塑剂，增塑剂的主 要作用为降低PVC材料的硬度、弯曲模量和低温脆性，增加弹性、塑性和柔初性。冰箱门封添加的增塑剂主要为芳烃代酸酯类低分子物，邻苯二甲酸二辛酯（Dioctyl Phthalate, D O P)、对苯二甲酸二 辛酯（D ioctyl T erephthalate, D O T P)、偏苯三酸三辛酯（Trioctyl Trimellitate，T O T M)、环氧大豆油（Epoxidized Soybean O il，ESO) 和癸二酸二辛酯（D ioctyl Sebacate, D O S)以及聚酯增塑剂等的一 种或几种组合[31。目前冰箱内胆使用的原材料主要为高抗冲聚苯乙烯 H IP S，冰箱箱壳材质主要为彩预涂（pre-coated m etal，P C M)钢 板、喷涂板或贴膜彩(vinyl-coated metal, V C M)钢板。冰箱在正 常关门状态下，门封会与冰箱内胆接触，也会与冰箱箱壳接触。影响
作者简介：霍耀楠（1987-)，男，本科。研宄方向：高分子材料开发与应用（通用塑料和橡胶等弹性体材料）•地址：安徽省合肥市经济技术开发区天都路与紫石路交口美的工业园。E-mail:huoyn@midea。
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门封迁移的主要因素是增塑剂[<]，由于S -P V C 中增塑剂等低分子物质 容易析出，门封与冰箱内胆及冰箱箱壳在长时间接触过程中容易发 生粘连，最终会导致冰箱门不易打开，甚至出现冰箱内胆被腐蚀等问 题151。本文主要通过对不同厂家的门封迁移对比测试，分析比较不同 厂家生产的门封对板材的影响。
2实验方案
2.1实验设备
T Y -20T 平板硫化机：江苏天源试验设备有限公司；T Y -160B 开炼机：江苏天源试验设备有限公司。
2.2样片准备
分别取不同厂家和竞品的长度为1 m 左右的冰箱门封，将门封中 的磁条抽出，并将剩余门封裁剪成0.1 m 左右的片段，放入开炼机进 行加热开炼，经硫化机进行硫化得到约2 m m 厚的实验样片。
2.3迁移测试方法
a .
将硫化处理过的实验片材，按照5 c m X 5 c m 的尺寸分别裁取样
品，进行称重，之后分别放置于上下两层H I P S 样板、P C M 板或喷涂钢 板之间，在板材上层施以一定的载荷，置于7(T C 的恒温箱中24 h 后，再 次对样品进行称重，并观察板材表面有无迁移的痕迹。每组实验的平 行样品数量为3组，取3组结果的平均值。
b .
通过测量耐热处理前后门封的重量，计算增塑剂的迁移率，门
封重量损失的比例即可认为是迁移率，这种对比测试方法较为直观， 是我司对迁移率测试的简单方法。
具体计算公式为迁移率=(处理前重量-处理后重量）/处理前重 量 X 100%。
2.4样品选择
厂家1、厂家2和厂家3，竞品1和竞品2。
3测试结果
3.1门封污染程度比较
板材耐增塑剂迁移性能比较数据如表1所示，厂家2门封对不同 板材迁移影响如图1所示。从表1和图1的结果可以直观地看出，在相 同实验条件下，对比不同厂家的门封发现，门封对H I P S 板材迁移较
大，门封中的增塑剂很容易对H I P S 进行浸润、污染且污染难以去除， 在板材表面留下了明显的痕迹，同时增塑剂对H I P S 板材会有溶胀效 应，影响H I P S 板材的尺寸稳定性；门封对喷涂板会有轻微的迁移，板 材表面的痕迹很难观察出，污染不明显且容易擦除；对P C M 板会有一 定的迁移和浸润，板材表面也能够明显地观察到有痕迹出现，但痕迹 比H I P S 板材要轻很多，形成的污染无法擦除。总体而言，不同板材受
影响程度（由重到轻）：涂板。
表|板材耐增塑剂迁移性能比较
板材类型厂家1厂家2厂家3竞品1竞品2PCM 板C C C C C HIPS C E E E E 喷涂板
三鹿奶
B
B
B
A
A
注：a 不明显污染：b 轻微迁移，可擦除： <：轻微迁移，不可擦除，接触面平整：d 迁移.
不可擦除，接触处表面不平；E 迁移，接触处发生溶胀、污染，表面不平•
图1厂家2门封对不同板材迁移影响
3.2不同外加载荷下、不同厂家门封产品的迁移率
本文选取了 5个厂家的原料并加工成相同尺寸的门封，配方有所
差别，其中b 、d 、f 分别为厂家1、2、3配方调整后的型号。表2和图2是 不同厂家、不同型号的门封在2 k g 载荷下的迁移率，厂家1、2、3分别 选择了两种型号的门封，分别是配方调整前的型号a 、c 、d 和配方调整 后的型号b 、e 、f 。此外，本文同步对比了外加载荷大小对迁移量的影 响，将载荷增加到5 k g ，结果如表3和图3所示。
表2 2 kg 、70°C 、24 h 实验条件下的门封迁移率
厂商
型号喷涂
PCM
HIPS
a 0.17%0.17%0.17%
b 0.02%0.06%0.02%c
0.05%0.09%0.49%2
d 0.06%0.13%0.60%e
0.12%0.17%0.22%3f 0.18%0.18%0.21%4
g 0.11%-0.08%0.52%5
h
0.12%
0.16%
0.31%
3.3结果分析
从上述实验结果可以看出，门封在一定温度和外加载荷的条件 下，内部的增塑剂会析出，会对板材造
成一定的影响。门封对不同板 材的迁移率不同，当外加载荷为2 k g 时，迁移率都在0.8%以下（如图2
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2 kg 70°C 24hi ± 移量
■ll III
III
■喷涂
■ PCM
HIPS
2d
3e
3f
4g
5h
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表4不同厂家使用的增塑剂
主增塑剂
f
5
DOTP TOTM ESO
V >/
V
V V 0
V
V
V
注：①主增塑剂：DOTP 、TOTM 、ESO ，辅助增塑剂DOS 、DOA 等。
②
型号b 、d 、f 分别为厂家丨、2、3配方调整后的型号。
③ 厂家4料：普通料更改前配方。
④ 厂家5料：增塑剂使用DOTP ，无TOTM 添加。⑤
配方调整方向：减少DOTP 用量，增加TOTM 用量。调整后配方较调整前均有所改善。
表5污染程度比较
板材类型f
PCM 板 C HIPS
C 喷涂板
B
c
c
c
D E E B
A
A
注：A 不明显污染：B 轻微迁移，可擦除：C 轻微迁移，不可擦除，接触面平整：D 迁移，不可
揀除，接触处表面不平；E 迁移，接触处发生溶胀、污染，表面不平。______________________
耐迁移、耐污染的能力最强，厂家1两种门封对于喷涂板的迁移作用 很微弱，其他厂家的门封会对喷涂板造成一定污染，但这种污染是可 逆的。由于厂家2使用的增塑剂含量比厂家1要高3〜4%，相同条件下 增塑剂更容易析出，而增塑剂含量对H I P S 板材的影响很大。总体而 言，不同型号影响程度比较（由重到轻）：2c , 2d >3e , 3f «=g 〜h >l a >lb 。
4结论
增塑剂是PV C 材料使用最广泛的一类助剂，能够很好地改善 PVC 的加工和使用性能。这类小分子存在于PVC 的分子链之间，降低
了PVC 分子链之间的相互作用，但是会在外界因素作用，如温度、压 力作用下由材料的内部迁移到材料的表面，使得材料表面“发油”。 冰箱在关门的时候，门封不可避免地要与冰箱PCM 板和HIPS 吸塑内 胆相接触，这些迁移出来的增塑剂会对板材造成浸润、渗透，形成污 迹难以擦除，而随着增塑剂的迁移到表面，材料本体的增塑剂含量减 少，也会使得PVC 变硬、变脆甚至开裂。因此通过配方的调整来减少 增塑剂的迁移是PVC 门封领域很有意义的一个研宄方向。
(1)
通过肉眼直接观察以及迁移率测定结果可以看出，门封对
板材影响程度由重到轻分别为：H IP S >P C M >喷涂板，对门封进行 改性，可以一定程度上降低迁移率，减少增塑剂对板材的污染。
(2)
不同厂家的门封对板材污染程度（由重到轻）：
HIPS 板：2c, 2d>3e, 3f ~g M i>la >l b 。PCM 板：g ~h >la >2c , 2d>3e, 3f >lb 。喷涂板：2c, 2d>3e, 3f>h >g «=la >lb 。
(下转103页)
厂商、型号
图2 2kg 、70°C 、24h 实验条件下的D 封迁移率
表3 5 kg 、70°C 、24 h 实验条件下的门封迁移率
厂商
型号
喷涂PCM
HIPS
a 1.23% 1.44%0.96%
b 0.02%0.05%0.01%c
0.10%0.35% 1.30%2
d 0.20%0.31% 1.00%e
0.35%0.36% 1.09%3f 0.38%0.15%0.38%4
g
0.26%
0.31%
0.46%
所示）；提高外加载荷能够使得迁移率明显增加，表明外加载荷会使 得增塑剂更加容易析出，对板材造成浸润、污染。在外加载荷为5 kg 时，迁移率明显升高，但都保持在1.6%以下（如图3所示h
由于门封
中的增塑剂是一种有机化合物，容易浸润同为有机物的H I P S ，门封 对H I P S 的迁移率比较大；而由于喷涂板和P C M 板表面覆有一层有机 涂层，因此也会不同程度地受到门封迁移的影响。对比厂家1的两种 不同的门封可以发现，门封改进（型号b )之后，增塑剂从门封中析出 变得更加困难，因此对于这三种板材的迁移、浸润能力都下降得非常 明显；而其他厂家的门封改性后（型号d 、f )对H I P S 板材的迁移率也 有一定程度的下降，但是对于其他两种板材则下降趋势不明显，甚至 还有上升趋势。如表4所示为不同厂家使用的增塑剂对比。
从表5可以看出，除了厂家la 门封之外，H I P S 的受污染程度都要 比P C M 板材和喷涂板受污染程度要高，这也与上文的结果相符合。 厂家lb 门封产品表现优异，对H I P S 没有明显的迁移效果。不同厂家的 门封对于P C M 板都有一定的迁移作用，形成的污染无法消除。喷涂板
.
4%
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400 500 600
背压(Pa )
图11风量、噪声与背压的关系
较低时，工作噪声先维持不变，当背压大于某一临界值时，工作噪声 随着背压的增大而增大：另外，噪声发生变化时的背压临界值与开机 档位有关，开机档位越大，该背压临界值也越大，即高档下油烟机的 工作噪声较稳定，变化趋势较小。
因此，在高层住宅下油烟机使用高峰期时，低楼层的油烟机背压 大I 吸力不好且工作噪声大；而在非高峰期时，因楼道背压小，各楼层 的油烟机的吸力较好，工作噪声也相差不大，处于较低状态。
的长度。因此，在安装出风 烟管时，首先保证烟管处
于拉直状态，将多余长度 固定在出风口处，同时尽 量缩短出风烟管长度，可 将烟管的阻力系数控制在 0.5左右，有效提高油烟机 的吸力并降低噪声。
(3)公共烟道的背压
100
200
300
400
500
600
背压(Pa ) 直接影响油烟机的吸力和工作噪声，而影响背压的 主要因素就是开机率和开
机位置，高开机率下低楼层的油烟机背压较大，油烟机的实际吸力较 小，工作噪声较大；低开机率下，烟道的背压较低，各楼层的油烟机 的风量较大，工作噪声也较低。因此，高层住宅高楼层用户因背压较 低，通过选择大孔径止逆阀及合理安装出风烟管，选择一般性能油 烟机即可保证油烟机的实际吸烟效果，工作噪声也较低；而对于低楼 层用户，因背压较高，除选择大孔径止逆阀和烟管安装合理外，还需 尽量选择大风压、大风量油烟机才能保证油烟机的实际吸烟效果。
5结论
(1)
防火止逆阀的孔径大小对油烟机的阻力系数影响较大，通
过实验测试发现，目前市面上小口径止逆阀阻力系数为3.0左右，而大 孔径的止逆阀阻力系数是0.5，相差6倍。因此选择大孔径止逆阀可有 效提高油烟机的吸力并降低噪声。
(2)
出风烟管的安装方式对油烟机的阻力系数也有一定影响。 其中烟管的安装状态一一是否拉直，对于烟管的阻力影响大于烟管
(上接9顶）
(3)
厂家2使用增塑剂含量较其他厂家高，因此迁移率大，对各
种板材造成的污染也比其他厂家更高。
万能夹具(4)
厂家1调整配方料较之前配方有所改善：厂家2、厂家3较各 自之前配方均有所改善。
P V C 配方的调整虽然能够在一定程度上缓解迁移和对板材的污
染，但是只要有增塑剂的存在，这种迁移和污染都是不可避免的。随 着人们环保和健康意识的提高，软质P V C 这类含有增塑剂的制品己 经处于逐步被替换、被淘汰的状况。同样地，在电冰箱领域，寻一 种低成本、综合性能优异的材料来替代软质P V C 迫在眉睫，除了热塑
参考文献
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(责任编辑：张晏榕>
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(责任编辑：马冀圓>
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