地采暖中常见绝热材料分析切入点 :
EPS 、XPS和发泡水泥主要的工业用途均为建筑外墙 、屋面保温 ,相关技术指标也均根据该行业的使用要求制定 ,较地采暖使用要求存在以下4点区别 :
1.地采暖地面材料荷载较高 ,对抗压性的要求高于其他应用场合 ,对抗折性 、抗挠曲度要求较低 。
2.地采暖地面材料的工作湿度较高 ,对材料的吸水率性能要求高于其他场合 。
3.地采暖地暖材料的工作温度较高 ,对材料的化学稳定性有较高要求 ,较墙体节能应用 ,对尺寸稳定性要求较低 。
4.地采暖地面材料应用于室内封闭环境中 ,与人体直接接触 ,对环保性有较高的特殊要求 。
根据以上4个应用特点对常见绝热材料进行具体分析
分析之挤塑式聚苯乙烯XPS
1.XPS挤塑板生产过程
挤塑式聚苯乙烯XPS为聚苯乙烯颗粒与助剂混炼熔融后 ,与发泡剂混合 ,在模具处直接挤出成型的闭孔型有机保温材料 。和EPS相类似 ,XPS的成本构成中 ,聚苯乙烯颗粒原料成本占比最大。但由于其生产原理和EPS不同 ,EPS的降低成本措施并不完全适用于XPS 。
2.XPS挤塑板的特点
XPS制造过程中
,聚苯乙烯颗粒从室温升至200摄氏度
,颗粒从固态变成液态
,加入助剂后在螺杆中进行混炼推进
。在模具处挤出时
,压力从原来的10MPA直接降低至室温
。聚苯乙烯溶液从液态重新转化为固态
,高压液态发泡剂变为气态
,从而在板材内部产生蜂窝
。
即XPS生产过程中同时存在液固转化 、液气转化 、压力温度急剧下降的变化过程 ,且该过程为连续不断挤出 ,压力 、温度 、螺杆推进量 、材料流动系数 、助剂添加量等参数的不配合均会严重干扰XPS板材的生产 ,严重情况下 ,会直接导致XPS板无法成形 。
XPS挤塑板的造假技术 ,均须先克服前述技术难点 ,譬如说增加石英增重完全不适用于XPS的生产 。
XPS板生产设备高度复杂 ,一套生产线控制参数可达数百项
3.陈化时间对XPS的影响
EPS为水蒸气发泡 ,在制造过程中 ,在其内部会积蓄一部分的水蒸气 ,在陈化过程中这些水蒸气会缓慢释放到空气中 ,逐步降低EPS实际称重 。陈化42天后的EPS板重量损失可达5%以上 。
XPS的发泡剂为CO2.F142b 、丁烷等低密度材料 。陈化过程中 ,XPS发泡过程中被伸拉的分子链逐步趋于稳定 ,应力得到释放 ,最终影响XPS的质量稳定 。在实践中 ,尊龙凯时可以观测到XPS陈化时间越长 ,板材的强度越高 ,并在90天左右趋于完全稳定 。
陈化过程中 ,泡孔中积蓄的发泡剂与外界的空气会进行缓慢的交换 ,XPS发泡剂密度与空气相当 ,陈化过程对XPS密度不造成影响 。
4.XPS密度对质量的影响
通过各种方式降低XPS板密度是国内XPS工业的主要发展方向 ,全新料聚苯乙烯颗粒经二次真空发泡技术 ,可将密度最低降至22公斤每立方米左右 。但实际上 ,国内挤塑板的密度均在28-30公斤每立方米左右 ,这是因为国内挤塑板产业基本上都采用回收料进行生产 ,回收料流动性低 ,发泡困难 ,发泡密度在30KG每立方米已经为技术极限 。
在原料等级 ,泡孔结构的一致情况下 ,挤塑板的强度与密度大致成正比关系 。35公斤级密度挤塑板抗压强度较30公斤级挤塑板密度高出30%左右 ,而一些高抗压的铁路基材用板 ,密度均在45公斤每立方米之上 ,抗压可达700KPA以上 。
挤塑板的导热系数与密度关系较为复杂 ,密度上升可以带来导热系数的下降 ,绝热效果的提高。当提高到一定的密度 ,挤塑板的导热系数反而会有所上升 。相关函数如下 :
由图可见 ,优质的挤塑板密度在36KG每立方米左右 ,其导热系数最低可达0.026W/m.k 。由于36KG密度的挤塑板成本较普通30KG级挤塑板密度高20%左右 ,除绿羽 、豪适等品牌挤塑板外 ,目前国内市场主流密度仍为30KG每立方米 。
5.回收塑料对挤塑板质量的影响
5.1回收塑料国内行业现状
国外聚苯乙烯回收技术以固体物理压缩为主 ,对原料的各项性能影响较小 。国内回收技术是熔融造粒为主 ,熔融过程中会较大影响聚苯乙烯原料的各项性能指标 。
国内国收塑料企业规模较少 ,行业集中度低,各种类型塑料混杂 ,外来掺杂物多 ,更为严重的是国内回收设备简陋 ,温度控制差 ,会严重影响回收塑料的使用性能 。
5.2改苯挤塑板
在挤塑板行业内部 ,回收料挤塑板又可分为改苯料与非改苯料 ,价格和性能差异巨大 。
改苯HIPS全称为改性聚苯乙烯颗粒 ,又称高抗冲击性聚苯乙烯 ,高压料 ,是指将较全新料PS加入5-15%的橡胶成份 。回收级HIPS主要来源一般为电视机外壳 ,这类注塑产品在生产时会加入大量添加剂 ,这些添加剂的目的 ,主要用于提高PS强度 ,提高塑料抗老化性 。
这些添加剂在用于XPS生产时 ,均可视为有害物质 。一方面会干扰挤塑板的发泡过程 ,影响成品质量 ;另一方面 ,这些添加剂在高温下会释放有害气体 ,存在严重的环保性问题 ,很多板材在常温下已有刺鼻气味释放 。
5.3实际性能影响
在密度均为36KG每立方米的最佳数值下 ,100%全新料挤塑板 、普通回收料挤塑板 、改苯料挤塑板的原料成本差距数倍 。三种挤塑板的产品性能也存在较大的差距,甚至可以认为是三种完全不同的材料 。
参考数据如下 | ||||
项目 | 抗压(KAP) | 导热(w/m.k) | 吸水率 | 使用寿命 |
100%全新料挤塑板 | 300 | 0.026 | 1% | 50年 |
普通回收料挤塑板 | 200 | 0.030 | 1.5% | 20年 |
改苯料挤塑板 | 120 | 0.035 | 5% | 3-5年 |
100%全新料挤塑板性能极具优越性 ,即使埋藏于底下 ,50年内导热系数衰减不超过10% 。在欧美发达国家 ,挤塑板均为全新料制造 。在国内 ,由于全新料挤塑板的成本较普通挤塑板高数倍 ,在建材领域市场接受度基本为零 。
但随着终端消费者环保意识的提高,地暖施工企业对质量的重视 ,在南方供暖市场 ,以绿羽白晶板为代表的100%全新料挤塑板也逐渐为市场所接受 。
本文来自 :中国挤塑板网