智能化隔熱手提袋的設(shè)計與研究

［摘 要］人們在生活中會經(jīng)常攜帶一些溫度敏感性較高的物品，而此類物品需要專用工具來運(yùn)送，但當(dāng)前還未出現(xiàn)一種大眾化的專用保溫工具，這給人們的日常生活帶來一定程度的不便利性。本文提出了解決這種局面的較為典型性方案，通過在結(jié)構(gòu)上和材料上的設(shè)計與選擇，設(shè)計一種具有保溫功能的手提袋。一旦這種保溫手提袋得到大范圍應(yīng)用，那么對于解決上述問題會起到很好的作用。

［關(guān)鍵詞］ 隔熱 手提袋 結(jié)構(gòu) 材料溫度

在日常生活中，我們經(jīng)常看到人們在超市購買物品，而這些物品往往不宜熱或者不宜冷。此時對這些物品的運(yùn)輸和保護(hù)便十分重要和迫切了。雖然對于一些物品，人們能夠運(yùn)用較為復(fù)雜或者笨重的工具進(jìn)行必要的保護(hù)運(yùn)送，但是便利性及普及性確實受到局限。在此背景下，我們進(jìn)行了智能化隔熱手提袋的設(shè)計與研究。

一、手提袋結(jié)構(gòu)說明

自1951年普.彼德森提出多層反射屏隔熱系統(tǒng)以來，已有近三十年的歷史，但對其廣泛的研究和應(yīng)用卻是在宇航事業(yè)得到迅速發(fā)展的六十年以后。目前，多層隔熱系統(tǒng)在制冷與保溫方面已經(jīng)在人們的社會生活中得到廣泛的應(yīng)用。

熱傳導(dǎo)有三種方式：導(dǎo)熱，對流換熱，輻射。此外在一般的制冷設(shè)計中較多采用空氣層隔熱，這種方式在很多情況下都被證明是一種很好的阻止熱量傳遞的有效方式。我們的設(shè)計亦采用含有空氣層隔熱的系統(tǒng)，并且是多層隔熱系統(tǒng)。

在多層隔熱系統(tǒng)中，材料的選擇十分重要。隔熱材料可以分從阻止熱傳導(dǎo)方式上進(jìn)行分類：反射性隔熱材料、低導(dǎo)熱系數(shù)隔熱材料、低對流隔熱材料。所有隔熱系統(tǒng)都是這三種材料的結(jié)合。

在多層隔熱系統(tǒng)中，影響隔熱效果的因素有很多，包括：材料本身特性、結(jié)構(gòu)因素引起的漏熱（接縫、針腳和補(bǔ)丁、橫向傳熱）、層密度、層間隔等。

二、手提袋材料選擇

隔熱材料按其顯微結(jié)構(gòu)、組分、狀態(tài)和形態(tài)的不同，通常可分為纖維型顆粒型、纖維顆粒混合型和多層反射復(fù)合型等四大類。它們的共同特點是都含有較多的氣孔或間隙，部分固相甚至對熱射線還具有不同程度的透射性。下面綜合羅列一下多種隔熱材料并簡單介紹其特性：

玻璃棉制品:質(zhì)輕導(dǎo)熱系數(shù)小，一般為0.034 (W/m#8226;k)之間，且隨溫度而異。該材料，耐高溫，是非燃材料，最高使用溫度可達(dá)300℃，吸水率大。

發(fā)泡塑料制品：發(fā)泡塑料制品(包括聚乙烯、聚氨脂、聚苯乙烯)具有質(zhì)輕、密度小；導(dǎo)熱系數(shù)小，一般在 01017～01027(W/ m#8226;k)之間，吸水率低，具有較強(qiáng)的防水性。

橡塑隔熱材料：質(zhì)輕、彈性好、韌性好、導(dǎo)熱系數(shù)小、氣密性好、抗水、耐腐蝕、抗壓、施工性好 ，應(yīng)用范圍比較廣。

硅酸鹽復(fù)合絕熱氈：具有密度小、導(dǎo)熱系數(shù)介于0.040～

0. 045(W/ m#8226;k)之間，熱穩(wěn)定性好、使用溫度較高、吸濕率較小。

鋁箔絕熱材料：具有良好的物理性能及加工性能，耐腐，耐濕，抗磁等特點。鋁箔絕熱材料的結(jié)構(gòu)不多，單獨(dú)的鋁箔，強(qiáng)度、剛度、韌度都不是很好，為發(fā)揮鋁箔的絕熱作用（反射）一般做成復(fù)合材料，而且結(jié)構(gòu)上有特殊要求。

在整個設(shè)計中，我們在實驗中對上述材料均做測試，并根據(jù)各自優(yōu)缺點，確定手提袋設(shè)計的材料選擇與結(jié)構(gòu)布置。

三、溫度顯示裝置

袋內(nèi)溫度的顯示需要專門的裝置，我們考慮數(shù)字化溫度顯示器和能夠定性地顯示出袋內(nèi)溫度(高、中、低)的溫度指示卡，而且盡可能少的受外界影響。后經(jīng)查閱，如今市場上的溫度指示卡的溫度指示范圍具有一定的局限性，而且其范圍不符合設(shè)計使用的環(huán)境。最后我們決定選擇小型數(shù)字化溫度顯示器，這種溫度顯示器尺寸小，測溫精度高，并且長時間不用更換電子。這種溫度顯示器可以直接附在手提袋外表面并經(jīng)過引線最終通過探頭測得袋內(nèi)溫度。

四、手提袋具體設(shè)計

手提袋采用多層隔熱系統(tǒng)，具體分為內(nèi)外兩大隔熱部分。內(nèi)外兩部分可以是相對獨(dú)立的。外層隔熱部分材料選擇高壓聚乙烯和反射性鋁箔。由于鋁箔不能單獨(dú)存在，需要結(jié)構(gòu)上的支持，我們將鋁箔粘附在高壓聚乙烯的內(nèi)側(cè)表面，形成復(fù)合隔熱結(jié)構(gòu)。隨后將這種復(fù)合隔熱材料對稱分布，中間通過間隔性的細(xì)條狀高壓聚乙烯連接， 形成不完全空氣層。之所以采用這種空氣層，是為了通過細(xì)條狀高壓聚乙烯抵抗手提袋內(nèi)部壓力，以維持空氣層的存在。外層隔熱系統(tǒng)整體上強(qiáng)度，韌度和柔度都是較高的，能夠滿足手提袋的設(shè)計要求。

內(nèi)側(cè)部分比較靈活，但是一定注意最內(nèi)層材料的強(qiáng)度，韌度和不透水性。這里我們采用無毒高分子塑料即可。但是為了達(dá)到更好的隔熱效果，在內(nèi)層設(shè)計上可以進(jìn)一步完善。具體方法是將復(fù)合硅酸鹽隔熱氈兩側(cè)表面均附有鋁箔，然后為了提高內(nèi)側(cè)隔熱部分的整體性和耐水性，再將無毒高強(qiáng)度塑料附在鋁箔表面，并且通過熱封，抽真空將這三種材料連接為一體。溫度顯示計的探頭和引線可以緊貼塑料內(nèi)側(cè)表面測得袋內(nèi)溫度，顯示器置于易于消費(fèi)者觀察的位置。此外，為了更好地控制袋內(nèi)溫度，可以在袋內(nèi)通過一定方法，比如放置活性炭來到達(dá)濕度控制的目的。內(nèi)外隔熱兩部分均可以單獨(dú)設(shè)計封口，均可以采用拉鏈封合，在封口處采用的材料選擇復(fù)合硅酸鹽保溫柔性材料并與鋁箔等一些材料復(fù)合來達(dá)到隔熱效果。

五、結(jié)束語

現(xiàn)在在社會上還沒有看到這種具有隔熱效果的手提袋，而且社會急需這種智能化、綜合性能較高的手提袋來滿足人們?nèi)粘Ｉ钪械囊蟆Ｒ坏┻@種手提袋應(yīng)用于現(xiàn)實生活中，將會很大程度上改變?nèi)藗儗κ痔岽倪x擇和傳統(tǒng)觀念。由于隔熱手提袋具有保溫作用，其在社會生活中應(yīng)用范圍比較廣，并且重復(fù)使用較高，所以其商業(yè)開發(fā)價值也比較高。

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