作者:胡汉全 杨宏辉 梁恩 来源：大众汽车.学术版
摘要
随着整个社会生活条件的改善，人们对新鲜蔬果、鱼肉类的需求增大，冷链运输日益兴起，冷藏（保温）车、冷库的发展也随之得到极大的发展，产销量逆势上扬，市场前景极佳。而这些车辆、冷库使用的保温厢板的生产工艺近年来并无重大发展，生产方式与20年前无明显区别，因此扩大产能成为各生产企业的发展重点。本文主要介绍了一种简易的制板生产设备：利用真空泵抽真空在设备型腔内形成部分真空的原理，从而间接利用大气压力来达到制板压力需求。
一、引言
美日发展经验告诉我们，随着人均GDP达到4000美元、人均可支配收入达到3000美元，冷冻食品市场逐渐进入成熟期。 而中国人均GDP水平早在2010年就已超过4000美元，但是人均冷冻食品消费量却远不及美日当年的水平。中国冷链基础设施、冷链设备匮乏、陈旧。中国的冷库容量约为美国的一半、印度的60%。人均冷库容量为美国的九分之一，日本的四分之一。冷链需求正快速增长，基础设施的差距表明下游冷链需求尚未爆发，预示着行业的巨大空间。受宏观政策和市场需求推动，中国冷链物流行业未来将保持年均25%的高速增长，2017年市场规模将达4700亿元。冷藏车辆是冷链物流的重要保障条件，其数量和质量高低也是衡量冷链物流发展的主要指标之一。
二、冷藏车厢板结构
国内冷藏车厢板结构繁多，有全型钢结构、无骨架结构、半埋式结构等等，但实质上还是"三明治"结构，可以总体概括为"内厢板+保温材料+外厢板"这三层。根据使用环境不同及经济性要求，这三层材料也有了很多区别：内、外厢板可以使用玻璃钢板，也可以使用彩钢板、铝平板、不锈钢板；保温材料可以使用硬质聚氨酯泡沫塑料（简称"聚氨酯"），也可以使用XPS挤塑聚苯乙烯保温板（简称"挤塑板"），虽然保温材料的密度可以不同，但都要求达到B2级防火阻燃要求。
厢板的制板方式也有很多种，国内各厂家都不太一样，有湿法制板、干法制板（如注入发泡式、粘接式），其中干法制板中的粘接式是最常用的--其原理就是利用不饱和聚酯树脂或聚氨酯结构胶作粘结剂，将内、外厢板与保温材料这三层牢固地粘接在一起，为保证粘接强度且提高表面成型质量，可以使用液压缸对厢板施加压力（通称"正压"）或使用真空泵抽去型腔内的空气然后利用大气压来施加压力（通称"负压"），消除制板过程中的材料间间隙，使板面平整、厚度均匀，成型美观。这种方式加工的厢板，导热系数低，强度高，比注入发泡式方式加工的产品质量要好。
三、负压生产原理及生产方式
（一）负压的原理与压力
1654年，"马德堡半球" 实验证明：大气压力是非常强大的，大气压强是存在的。负压生产就是通过对设备型腔抽真空后形成负压然后利用大气压力将三明治板的各层牢固粘接，需要的生产设备很简单，只需要增加真空泵就能实现，比使用液压泵站结构要简单。
根据真空泵能达到的真空度，负压的压力最高可以达到-0.098MPa，也就是将近1个大气压的压力。这个压力并不小，在笔者公司，经试验15mm厚度的酚醛多层板在这个压力下轻易就被拉断了，完全可以满足厢板的压紧需要。
（二）负压生产的基本工艺流程
1.玻璃钢板切割备料，聚氨酯或XPS材料切割备料，预埋件加工备料；
2.在操作台面上摆放第一张玻璃钢板，均匀涂胶；
3.在玻璃钢板上按照图纸和工艺要求摆放聚氨酯或XPS材料和预埋件（注意上表面平整）；
4.在聚氨酯或XPS材料（含预埋件）上均匀涂胶；
5.放置第二块玻璃钢板；
6.采用负压机压合，胶水凝固完成后取出即可。
负压机操作简便，负压工艺也很简单易实施，所以在公司生产初期，可以通过自制负压机来实现厢板自制，很快就可以收回投资成本，减少经营风险，以下将介绍负压机的原理与设计。
（三）负压机原理
负压就是在设备型腔内形成部分真空，所以对负压机来说最大的要求就是能实现有效真空，所谓有效真空就是型腔内的真空度能稳定保持在一定程度上（通常为-0.06MPa），这样才能达到压紧平整的效果。而为了实现有效真空，就需要保证型腔与气路管道系统都具有良好的密封性，所以在制作过程中，无论采用何种负压方式，密封性是首要考虑的。
为了实现有效真空，同时具备良好的厢板生产工艺，国内负压机形式主要有以下三种：
A：凹面型腔+强力布
设备主体为凹面结构，四周用无缝矩形管围成，设备台面比矩形管低80mm，形成型腔。生产时放入厢板，这样厢板上表面就和矩形管上表面平齐。然后用一块0.6mm厚度强力布整体覆盖设备上表面，启动真空泵抽真空即可实现负压。
该种方式实现最简单，成本最低，但对操作要求较高，操作不好易漏气。
B：平台+密封盖
设备主体为一个平台面，结构很简单；密封盖为独立钢结构，采用型钢和钢板拼焊制成，焊缝处需经检测，确保无漏气点，密封盖底部四周固定一圈20mm厚度硅胶板。使用时在平台上放上厢板，然后用行车将密封盖整体吊起，将厢板整体罩住，这样硅胶板在密封盖的重力作用下就起到密封作用，形成密闭空间，可以进行负压生产。
该种方式实现难度适中，操作比较简单，但需要行车，且密封盖在制板时还会占用一定存放空间，空间需求较大。
C：平台+转臂密封盖
设备整体结构和相似，但为了减少中的空间需求，将密封盖用电动葫芦固定在设备边的柱子上，这样就不需要专门设置密封盖的存放区。制板时将密封盖升起，压制时再将密封盖放下，操作比较简单，占地空间也小。
该种方式制作难度最高，成本较高，占地空间小，但一旦定位后，不便移动，且操作空间变小，成为单面操作。
综上，在这三种形式中，虽然形式不同、效率略有差异，但在正常操作前提下，生产出的成品质量都一样，几乎不存在差别。所以在这种情况下，我们优先选择实现难度最小、造价最低的A形式，有助于我们降低成本。
四、负压机结构设计
以国内最常用的厢体内长在4m及以下冷厢为例，对负压机的机体设计、真空发生装置与电气管路系统设计、强力布选用等内容进行详解。
（一）设备机体
在厢板生产过程中，耗时最长的工序就是胶水固化工序，无论使用何种胶水，固化时间都至少要2小时以上，所以为了减少固化时间对产能的影响，负压机在设计时应该要考虑同时生产的厢板数量，如同时生产2～3块厢板，以此来提高产能。
为能实现同时生产至少2块以上的厢板，所以设备长度应该在2倍厢板长度+1.5m=9.5m左右（同时生产3块厢板则是3*4+1.5=13.5m），增加的1.5m则是用于制板操作空间。
（二）操作台面
台面的选择有很多种，可以选用钢化玻璃、钢板或者玻璃钢复合板。
为了节省投资，我们选择玻璃钢复合板作为操作台面。为了防止台面在生产时在大气压力下产生变形，建议台面整体厚度在40mm以上，其中酚醛板厚度不少于30mm厚；同时为了保证强度、密封性和平面性，上下表面都使用厚度不少于2.5mm的玻璃钢；且为了提高酚醛板与玻璃钢之间的粘接牢固性，可以在每一层材料之间都增加1-2层的玻璃毡布，以保证胶水的容留与附着。
14m长度的台面可以是一个整块，也可以是2-3块组合成（每块之间再用胶水粘接），只要保证台面最终状态是一个完整的、密封良好的台面就可以。
待操作台面制作完成后，将操作台面吊起放置在骨架内，然后用胶水将台面与骨架粘接牢固。
（三）电气管路系统
电路系统比较简单，只要通过配电箱连接真空发生装置即可，配电箱供电主线线径在6mm2以上就可以满足需要。
如前述，负压机运行是靠抽真空后形成负压的原理，所以气路系统是设备的最重要的部分，设备运行全靠它，为了减少真空发生装置的电机频繁启动，建议管路尽可能地选粗管，管径至少要达到2寸，这样更大的管道空间相当于增大了负压储气罐的容积，可以延长保压的时间。并且，为了简化管道系统，骨架四周的矩形管也可以派上用场，只要在焊接时控制好焊接质量，确保四周矩形管之间是连通状态且不漏气，就可以直接将气路连接在矩形管上，这样既可以使气路系统得到简化，又相当于再一次扩大了负压储气罐的容积，一举两得。
（四）强力布
强力布，是帆布的一种，全名"PVC涂塑帆布"，就是在帆布布坯上涂上含有PVC的胶水，使其表面更加光滑且防水性能是100%的。它具有优异的防霉性、明显的防水性，还有良好的低温柔软性，尤其具有强度高、拉力强、重量轻的特点，非常适合于负压机使用。
因制板时厢板里面含有金属材料与木料，为了保证耐用性，避免被厢板材料尖角损坏，最好选用0.6mm厚度的强力布。同时，为了使用方便，建议制作一个放料架，将强力布卷在滚筒上，这样收放都会比较方便。
（五）真空发生装置
真空发生装置就是用电动机、真空泵来实现抽气过程的装置，结构也很简单，市场上也很常见，一套真空发生装置的系统组成有以下：真空泵及电机、真空止回阀、真空电磁阀及连接法兰、磁触式电接点真空表、电器控制箱、真空缓冲罐。为减少因漏气造成气压损坏过快而引起电动机频繁启动的问题发生，建议真空缓冲罐的容积不小于3m3，这样可以提高保压时长，可以有效节能，并提高电机、真空泵的使用寿命。
对真空系统的要求为：执行JB/T7255-94技术标准，极限真空：-0.098Mpa。在操作中，保持实际工作压力在-0.08Mpa（Max）与-0.05Mpa（Min）之间。
五、负压机制作中的难点
整套系统各部分在上述已经介绍完毕，安装完成后就可以使用了，根据笔者验证，采用此方法制作的负压机足可以满足生产需要，生产的成品质量较好，操作简单，投资极低。负压机操作流程如下：在台面上制作厢板→用强力布覆盖整个台面→开启真空泵→开启气管球阀→压制→压制完成后关闭气管球阀→将强力布收起→将厢板取出。
不过要想让此负压机能达到我们预期的要求，还得注意以下几个制作中必须要控制住的难点：
（一）台面与骨架间的间隙
因为操作台面与骨架是通过胶水粘接，所以台面整体尺寸必须要比骨架内尺寸要小，具体尺寸需要根据使用的胶水类型、骨架变形量等因素来调整，但间隙值不应少于5mm。在确定间隙时应坚持以下原则——胶水必须要能将台面的厚度方向全渗透且与骨架粘连。
（二）强力布与骨架的配合间隙
在生产时，强力布与骨架是通过自重相连，但因强力布自重很轻，并不能很好地与骨架贴合，会存在很多的漏气点，导致密封效果极差。
为此，需要在骨架上焊接一圈30mm的方管，方管上表面与骨架平齐，侧面与骨架保持距离1.5～2mm的间隙，这样在生产时，强力布在负压下，会在这个间隙处形成下拉，从而可以非常好地增加密封效果。
（三）密封性检查控制
在骨架焊接完毕及气管连接完毕这两个阶段，都需要检查密封性，确保密封有效。骨架系统可以在主气管管道上安装一个止回阀（带压力表），充入5Bar的大气压力后，静置4小时压力损失应不大于10%；气管系统应保证接头处连接可靠，检测方法同骨架系统。
总之，密封性检测是十分必要的，只有经过充分地检测，才能最终实现电机启动一次后能保压至少2分钟的目标——笔者所在公司的负压机保压时长可以达到4分钟。
六、效益分析
本文介绍的负压机制作简单，在正常的生产安排下，制作仅需15天即可投入使用。并且使用成本也很低，仅需用电，每小时生产用电量仅为5度。
根据负压机成本分析，单台负压机的制作成本约为6万元，在满负荷生产情况下每天可以生产2台4m长度的冷藏车厢板。根据市场调研，冷藏车厢体的平均利润约为2000元/台，则该台负压机的成本收回仅需15天（30台冷藏车厢体），实在是物美价廉，值得大力推广。
七、结语
根据笔者走访市场冷藏车生产企业，负压机正在成为冷藏车厢板生产主流，投资低、收益高的特点使其越来越受青睐，随着冷链物流的飞速发展，负压式生产非常适合在行业内推广，有利于减轻企业生产负担，使生产成本降低，冷藏车价格也能得到降低，从而反过来又可以促进冷链物流的发展，为人民生活质量提高做贡献。
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