国外保温材料发展简史176.pdf

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1、国外保温材料发展简史 特约记者：杨丽 国外普通重视保温材料的生产和建筑的保温工程，力求大幅度减少能源的消耗量，从而减少环境污染和温室效应。在工业中采用良好的保温材料，有助于降低产品能耗，降低生产成本，具有很大的社会效益。国外保温材料工业已经有很长的历史，建筑节能用保温材料占绝大多数，如美国从 1987年以来建筑保温材料占所有保温材料的 81%左右，瑞典及芬兰等西欧国家80%以上的岩棉制品用于建筑节能。矿物棉 国际上矿物棉制品的发展迄今以有 160 多年的历史了。1840年，英国首先发现熔化的矿渣喷吹后可以形成纤维，并开始生产矿渣棉。1880年，通过对矿渣棉性质和用途的研究，德国和美国开始生产矿

2、渣棉，尔后在其它国家相继使用和生产。1930年-1950年，开始了矿物棉大规模的生产和应用。1980年至今，国际上矿物棉制品的产量处于比较平稳的阶段，因为其它的保湿材料如玻璃棉、泡抹塑料的发展加快，而主要矿物棉的生产国家的发展速度放慢。虽然矿物棉产量增幅不大，但在生产规模、技术及深加工方面有了很大的发展。玻璃棉 国外玻璃棉产量约在 200 万吨左右，主要生产国是美国、法国和日本。玻璃棉制品品种较多，主要有玻璃棉毡、玻璃棉板、玻璃棉带、玻璃毯和玻璃棉保温管。玻璃棉制品主要用于建筑业，在建筑上的用量占玻璃棉产量的 80%以上，在日本甚至达到了 90%。自 19 世纪 90 年代开始，美国就以玻璃制

3、取玻璃纤维，20 世纪 30 年代开始用机械方法制造玻璃纤维。当时有棒拉法、平吹法等，纤维直径比较粗，达 25Um以上。第一次世界大战期间，德国由于进口石棉来源断绝，就大力研制玻璃棉作为替代品。由于它隔热、隔音的优异性能，一经问世，各国便争相研制。因棒拉法生产量低，不能满足需要，因此，新的工艺方法便应运而生。40 年代美国欧文斯-康宁公司研制成功火焰喷吹法工艺，并于 1949年获得了专利权，可生产棉纤维直径为 3-5um，甚至更细的超累棉、造纸棉。1956 年，法国圣哥本公司，研制成功离心喷吹法（即 TEL法），并向十几个国家出售专利。膨胀珍珠岩 自 1940年美国开始大量生产和庆用膨胀珍珠岩

4、，并逐步推广到农业、工业过滤剂、冶金等其它行业，时至今日，膨胀珍珠岩虽应用范围很广，但其产品仍绝大部分 应用在建筑业，其用量约占世界膨胀珍珠岩总产量的 60%以上。在国外，膨胀珍珠岩及其制品的应用范围仍在继续扩大，其用途已知的就有 160 多种，在建筑业中，珍珠岩在保温作用方面是用量最大的，它主要是用在高层建筑中作夹层墙板、屋面板、楼板，也用作耐火保温层。以珍珠岩混凝土作中间层、金属薄板作面层的经济夹层墙板在美国获得了广泛的应用。珍珠岩混凝土还广泛用于屋顶结构中都采用了这种隔热材料。德国在建筑业中，广泛采用膨胀珍珠岩作散铺隔热、隔音层，作隔热和耐炎抹灰砂浆的集料，应用于调制快硬砌筑砂浆。此外，

5、采用沥青珍珠岩板作屋面保温层，可以与泡抹玻璃相媲美。硅酸钙绝热制品 本世纪 40 年代，硅酸钙绝热制品首先在美国问世，硅酸钙绝热制品在众多的保温材料中具有在中高温范围内的抗压强度高，导热系数小，施工方便，可反复使用等优点，所以硅酸钙行业发展迅速。1952年开始用湿法生产硅酸钙隔热制品，其密度降为 230 kg/m3 左右。到 70 年代初，日本生产耐温 650C 的硅酸钙制品的厂家有：韩日石棉公司、日本石棉公司、大阪包装公司、神鸟化学公司等，其中 3 家还生产了耐温 1000C 的产品。到 80 年代，日本三菱化工公司进一步用动态法工艺生产了密度为 100kg/m3 的无石棉微孔硅酸钙产品，并

6、以专利卖给了美国的琼斯-曼维尔公司。国外保温材料发展趋势 现有保温材料产品性能的提高、生产技术的改进和生产成本的降低 针对各种保温材料生产和使用中的问题加以改进和提高，如聚氨酯泡沫塑料向无氟里昂发光及提高阻燃性方向发展；硅酸钙保温材料向超轻质全憎水方向发展；以及提高各种保温材料使用寿命，从而节约原材料及生产的能源。研制多功能复合保温材料，提高产品的保温效率和扩大产品的应用面。目前使用的保温材料在应用上都存在着不同程度的缺陷：硅酸钙在含湿气状态下，易存在腐蚀性的氧化钙，玻璃纤维易吸收水分，不适于用于低温环境，也不适于用于 540以上的温度；矿物棉同样存在吸水性，不宜用于低温环境，只用于不存在水分

7、的高温环境下；聚氨酯泡沫与聚苯乙烯泡沫不宜用于高温下，而且易燃、收缩、产生毒气；泡沫玻璃由于对热冲击敏感，不宜用于温度急剧变化的状态下，所以为了克服保温隔热材料的不足，各国纷纷研制轻质多功能复合保温材料。强调保温材料工业的环保性，发展“绿色”保温材料制品 国外非常重视保温材料工业的环保问题，从原材料准备（开采或运输）、产品生产及使用，以及日后的处理问题，都要求最大限度地节约资源和减少对环境的危害。保温材料工业是国外资源重新回收利用的一个很成功的典型，它节约了自然资源，降低了废弃物流对环境的压力，同时在生产过程中消耗较少的能量。例如美国就十鼓励在保温材料工业中大量使用可再回收利用的原料，美国环境

8、保护总局（EPA）规定了如果想要获得超过 10000美元联邦基金的资助，建筑工程中选用保温材料所含最低回收利用成分必须达到规定标准。此外，国外还十分重视保温材料在生产和使用中环保问题。便如在泡沫保温材料工业生产中，积极寻找氟里昂（CFC 类）发泡剂的替代产品，生产不含氟里昂的泡沫保温材料。建筑也要穿棉衣:哪种保温材料好 随着工业化的发展和人口的急剧增加，环保和节能已经成为全社会共同关注的问题。发展日益加快的现代保温材料以其良好的保温节能性能，适应了这一形势发展的需要。十分可喜的是现代保温材料不断推陈出新，并掀起了推广热潮，在石油、化工、冶炼、电力部门的设备、管道以及工业和民用建筑方面得到了广泛

9、的应用。目前，我国使用的保温材料主要包括以下几种：泡沫型保温材料 泡沫型保温材料主要包括两大类，聚合物发泡型保温材料和泡沫石棉保温材料。聚合物发泡型保温材料具有吸收率小，保温效果稳定，导热系数低，在施工中没有粉尘飞扬，易于施工等优点，正处于推广应用时期。泡沫石棉保温材料也具有密度小、保温性能好和施工方便等特点，推广发展较为稳定，应用效果也较好，但由于存在一定的缺陷，限制了进一步的推广使用。这些缺陷主要表现在泡沫棉容易受潮，浸于水中易溶解；弹性恢复系数小；不能接触火焰和在穿墙管部位使用等。复合硅酸盐保温材料 复合硅酸盐保温材料可塑性强、导热系数低、耐高温、浆料干燥收缩率小等特点。主要种类有硅酸镁

10、、硅镁铝、稀土复合保温材料等。而近年出现的海泡石保温隔热材料作为复合硅酸盐保温材料中的佼佼者，由于其良好的保温隔热性能和应用效果，已经引起了建筑界的高度重视，显示了强大的市场竞争力和广阔的市场前景。海泡石保温隔热材料是以特种非金属矿物质海泡石为主要原料，辅以多种变质矿物原料、添加助剂，采用新工艺经发泡复合而成。该材料无毒、无味，为灰白色静电无机膏体，干燥成型后为灰白色封闭网状结构物。其显著特点是导热系数小，温度使用范围广，抗老化、耐酸碱，轻质、隔音、阻燃，施工简便，综合造价低等。主要用于常温下建筑屋面、墙面、室内顶棚的保温隔热以及石油、化工、电力、冶炼、交通、轻工和国防工业等部门的热力设备和管

11、道的保温隔热和烟囱内壁、炉窑外壳的保温(冷)工程。这种保温隔热材料将以其独特的性能开创保温隔热节能的新局面。硅酸钙绝热制品保温材料 硅酸钙绝热制品保温材料在 80 年代曾被公认为块状硬质保温材料中最好的一种，其特点是密度小、耐热度高，导热系数低，抗折、抗压强度较高，收缩率小。但进入 90 年代以来，其推广使用出现了低潮，主要原因表现在 90 年代初许多厂家采用纸浆纤维，这样解决了无石棉问题，但由于纸浆纤维不耐高温，由此影响了保温材料的耐高温性和增加了破碎率；虽然这种保温材料在低温部位使用，性能不受影响，但并不经济。纤维质保温材料 纤维质保温材料在 80 年代初市场上占有较大的份额，是因为其优异

12、的防火性能和保温性能，主要适用于建筑墙体和屋面的保温。但由于投资大，所以生产厂家不多，限制了它的推广使用，因而现阶段市场占有率较低 建筑节能保温隔热材料及其应用建议 Insulating Materials of Energy Efficiency and Application in Buildings 随着我国建筑节能工作的纵深发展，不断涌现众多品种的保温隔热材料，由于其节能保温性能等原因，一些保温隔热材料逐渐被市场淘汰。选择适合的保温隔热材料不仅能达到节能保温的目的，还能延长建筑物的寿命，反之影响甚至缩短建筑物的寿命。根据保温隔热材料在围护结构的使用部位不同，分为内墙保温隔热材料和外墙保

13、温隔热材料；根据节能保温材料的状态不同分为板材（固体）保温隔热材料和浆体保温隔热材料，本文着重阐述后者的性能、特点和应用。一、板材保温隔热材料 广义的讲，板材保温隔热材料，使用的地区和范围比较广，可以在外墙外保温工程中使用，也可以在外墙内保温工程中使用。板材保温隔热材料的保温主体可以是发泡型聚苯乙烯板，挤出型聚苯乙烯板，岩棉板，玻璃棉板等不同材料。板材保温隔热材料又可分为单一保温隔热材料和系统保温隔热材料，在应用过程中应注意以下问题：（一）单一保温隔热材料，是保温工程应用的主体，在使用过程中需要其它材料的配合。如：发泡型聚苯乙烯板，挤出型聚苯乙烯板，岩棉板，玻璃棉板等，在使用前要测试以下检测内

14、容：1、导热系数（W/mK）：这一技术指标是关系工程保温效果的关键指标，一般而言，实验室的测试是在板材烘干至恒重时测试的，而材料的应用是在空气中含有一定湿度的条件下使用的，因此，使用时要乘以一定的系数；或者，直接将材料调整到使用环境条件下测试。2、表观密度（Kg/m3）：材料的表观密度在一定程度上影响其导热系数，表观密度不合格的材料将直接导致其物理性能下降，如强度，尺寸稳定性等。3、压缩强度（MPa）：指试件在 10%变形下的压缩应力。它关系到该面层系统的耐久性和耐冲击性。4、尺寸变化率（mm）：尺寸变化率大的材料将导致该系统面层的开裂。5、水蒸气透系数ng/(Pam s):该性能决定了对水蒸

15、气透过的性能，在一定程度上决定了墙面的结露与否。6、氧指数：需阻燃型，否则防火不能达标。下面是一些保温板必备的物理性能。岩棉板 矿物棉板的物理性能指标 GB/T11835-1998 密度 Kg/m3 密度极限偏差，%导热系数（W/mK）（平均温度 70+5,-2）有机物含量，%不然性 高最使用温度 61200 15 0.044 4.0 不然 600 对于防水制品,其质量吸水率5%,增水率98%隔热用聚苯乙烯泡沫塑料 GB10801-89 项 目 单 位 性能指标 表观密度 kg/m3 15.0 20.0 30.0 压缩强度 kPa 60 100 150 导热系数 W/(mK)0.041 0.0

16、41 0.041 70 48h 尺寸变化率%5 5 5 水蒸气透湿系数 ng/(Pam s)9.5 4.5 4.5 吸水率%(v/v)6 4 2 氧指数%30 30 30（二）系统保温材料 系统保温材料是指将单一保温材料与其它辅助材料复合而成为一个系统，称为系统保温材料。现有的系统保温材料有如下几种：1、外墙外保温系统：发泡型聚苯乙烯板（或挤出型聚苯乙烯板）+耐碱玻纤网布+含有胶粘剂的聚合物砂浆，如专威特外墙外保温系统，北京中建院外墙外保温系统，Preswitt保温系统等；外保温系统需测试的项目：A、传热系数：系统保温材料与主体结构复合后的保温效果受施工质量和环境温湿度的影响而有所改变，因此要

17、实地现场测试，掌握其实际效果。根据建设部 民用建筑节能热工设计规范 JGJ 26-95和各地细则要求为指标，不得低于其限值；B、防水性、耐冻融、耐候性、耐冲击、抗风压：做为外墙外保温，其饰面直接与外界环境接触必须抵抗雨水、冻融、冲击和强风等不良因素的侵袭,因此在使用前应测试如下内容。外保温系统应测试项目性能指标 项 目 条件 性能指标 防水性 20cm2的涂层试块浸在水中 整个表面全部湿透的时间2h 耐冻融 10 个循环 无裂缝、无剥离 耐候性 500 h 无明显变化 抗风压 5000 Pa 无裂缝 耐冲击 10J 无任何破坏 未开裂 未穿孔 与外保温系统配套的耐碱玻纤网布的抗拉强度应大于 2

18、00N/cm,耐碱后的剩余抗拉强度应不小于 150N/cm；胶粘剂的 7 天的抗拉粘结强度应大于 1 Mpa,耐水、耐冻融后抗拉粘结强度应大于 0.9Mpa。2、内保温系统：有发炮型聚苯乙烯板（或挤出型聚苯乙烯板）+纸面石膏板；GRC保温板（发炮型聚苯乙烯板与水泥砂浆复合）；岩棉夹心保温板；增强水泥聚苯保温板等。内保温需测试的内容：传热系数、水蒸气透湿系数、吸水率、收缩率、氧指数，原因同上。饰面抹灰层物理性能 项 目 单 位 性能指标 水蒸气渗透阻 Pam2 h/g 3000 含水率%5 10 15 收缩率%0.08 氧指数%30 二、浆体保温材料 浆体保温材料目前主要用于外墙内保温，也可用于

19、隔墙和分户墙的保温隔热，如性能允许还可用于外墙外保温。浆体材料有二种类型，一种是以胶凝材料为主的固化型，一种是以水分蒸发为主的干燥型。其主要成分是由海泡石（聚苯粒）、矿物纤维、硅酸盐为主的的多种材料，经过一定的生产工艺复合而成的轻质保温材料。它的产品有粉状和膏状（浆体状）两种类型，但使用时均以浆体抹在基层上。使用时注意以下检测数据：（一）用于内保温和隔墙：导热系数、表观密度、体积收缩率、粘结强度、软化系数、石棉含量、水蒸气透湿系数、吸水率、氧指数等。项 目 单 位 性能指标 表观密度 kg/m3 300 粘结强度 kPa 50 导热系数 W/mK 0.07 体积收缩率%18 软化系数-0.5

20、水蒸气透湿系数 ng/(Pam s)9.5 吸水率%(v/v)6 防火性能 等级 B1 石棉含量%0（三）用于外保温应考率材料的导热系数、表观密度、体积收缩率、粘结强度、憎水率、石棉含量、软化系数、吸水率、防火性能等，同时还应考率系统的保温隔热性。项 目 单 位 性能指标 表观密度 kg/m3 300 粘结强度 Mpa 1.0 导热系数 W/mK 0.07 体积收缩率%0.07 软化系数-0.8 吸水率%(v/v)6(v/v)20(g/g)防火性能 等级 B1 石棉含量%0 无论是板材保温隔热材料还是浆体保温隔热材料各有其特点，只要适应其特点，才能最大限度的发挥其优势，对建筑节能起到事半功倍的作用。参考文件：1.UEAtc-聚苯板复合外墙外保温鉴定指南 2.外墙外保温施工技术规程DBJ/T 01-38-98 3.外墙内保温施工技术规程DBJ 01-1720-94 4.北京市采暖居住建筑使用浆体保温材料暂行规定京建材1999285号