聚 氨 酯 建筑板材
建筑是我国能源消耗大户,近年来建筑物室内冬季供暖、夏季降温耗费大量能源,造成我国石油、煤炭化石燃料和电力等能源供应经常出现季节性紧缺,因此新型建筑围护结构就和节能紧紧联系在一起,对建筑进行节能已成为刻不容缓的任务。建筑节能反映到围护结构上,就是对围护结构进行保温,从而达到节能的目的。
目前我国建筑物所使用的保温材料主要是聚苯板和挤塑板,现用的以贴挂聚苯板/ 挤塑板为代表的建筑保温系统对建筑节能发挥了作用,但它又存在一定的缺点:例如导热系数较高,较难满足新的建筑节能标准65% 的要求;保温体系的整体性、防潮和防水性能不好,水汽易进入保温层,降低保温效果,导致整个体系的耐久性变差等。
因此,为了使建筑节能达到更好的效果,须对保温体系进行进一步的研究,使之达到日益提高的建筑节能设计标准的要求,并且具备一定的防水抗裂功能,从而使整个保温体系具有较好的耐久性,而聚氨酯硬泡外墙外保温体系就具有这样的优点,它在所有保温材料中导热系数最低;具有防水保温一体化的效果;耐久性能好、施工方便等。
随着人们对建筑节能、环境保护意识的增强,聚氨酯板材在建筑领域的需求量与日俱增,高效率生产品质优良、外观美观的新型板材被广泛使用。
墙体材料的保温效果比较图
建筑聚氨酯板材具有如下特点:
①高效保温 由于聚氨酯所用发泡剂的导热系数比空气低得多(保温性能好),所以聚氨酯硬泡的隔热性能优于那些只含空气的材料如:矿棉、玻璃纤维和聚苯乙烯。而且,其特有的闭孔性和高抗气体扩散性使这具有优越的长期绝缘性能,它的隔热保温性能可持续20-50 年或更久。
②绝佳的抗腐蚀性 聚氨酯硬泡的闭孔结构和使用的面材,使其具有更优越的耐空气和耐水气性能,并且它在成型时就可制成镶嵌连接结构,易于后装配。它不需要额外的绝缘层防潮,省去了许多铺设绝缘层的麻烦。这些性能都是其他绝缘材料所无法同时具备的。
③宽幅、轻质、薄墙 由于聚氨酯硬质泡沫同时充当结构材料,使得整体结构具有重量轻、跨度大、负荷高的优点。与其他绝缘材料相比,聚氨酯硬泡具有最好的热绝缘性能。因此,较薄的聚氨酯夹芯板材就可以满足有关建筑能耗极限的有关规定,这样就允许在建造时使用较薄的板材,节省建筑空间。
④质量稳定、生产效益高 如今,在需求量急剧上涨的情况下,聚氨酯夹芯板的工厂化生产线生产,除了方便控制质量,更为其带来了良好的经济性和竞争性。
⑤耐候性好、便于安装 聚氨酯夹芯板在工厂里预制好以后,可直接用来建筑安装,不需额外工序,施工快捷。而且无需顾及天气的变化,按计划进行生产。
聚氨酯板材的生产工艺
硬质聚氨酯泡沫塑料板材重量轻、强度高、绝热效果好,是理想的建筑材料,用于屋面隔热、冷库等。这种板材大多覆有面层,故是以硬泡为芯材的夹心板材或称复合板材。面层软、硬质材料均可。软质材料有牛皮纸、聚乙烯涂层牛皮纸、沥青纸、玻璃纤维织物、沥青玻璃纤维织物、铝箔等。硬质面材有钢板(平板及型材、碎木料胶合板、粗纸板、灰泥板、增强水泥板、矿棉板、珍珠岩板、石膏板等。
复合板材加工方法大致分为连续复合成型法、非连续复合成型法、硬泡块料切割法等。
连续性聚氨酯板材
利用大型机器设备把聚氨酯泡沫材料叠铺在连续移动的基板上,然后再把上面板置于正在起发的泡沫上,最后,在固化传送带上经短暂几分钟的固化后,即成泡沫带面板的合成板。板长可按要求切割。硬面合成板是由一个硬面和一个软面或两个硬面层组成。典型的硬软面合成板是用胶合板和沥青毡面组成,可用作屋顶结构。典型的双硬面合成板是用钢面板。在某些应用领域如房屋和冷库建筑。该种产品同非连续生产的合成板竞争激烈。一条比较先进的生产线可以以14m/min 的速度生产厚度在20-60mm 的板材。一座现代化工厂的年产量将超过一百万平方米。不过,双面金属板生产线价格昂贵,投资大,适合于少品种大批量生产。对于少量生产,最有效途径还是非连续板生产方法。
连续板材的主要用途是:工业建筑物(如工业厂房)、建筑物隔热保温、建筑外墙保温防水装饰一体化板、卷帘门板、冷库、中央空
调风管等。板材的厚度一般为20~150mm。
非连续法生产聚氨酯板材
非连续法也称间歇法,适用于生产速率毋需太高,或较厚的、尺寸较大、结构较复杂的板材的加工。
在非连续板材的生产过程中,硬质泡沫材料是填充在两个面板之间,整个泡沫材料在一定的压力下膨胀和硬化。面板可为钢、铝合金、胶合板、纤维板、粗纸板、灰泥板、水泥板或玻璃纤维增强聚酯板。
此外这种板可以安装边框(如木制),还可制有内空腔、导线管或导线,以及固定装置,以便日后易于安装。聚氨酯泡沫塑料具有优异的绝热性,可密封所有的间隙并能牢固的与面板粘接,故可制成强度大、重量轻的结构。聚氨酯泡沫填充有许多工艺方法:对于闭模时,单点或多点注料或喷枪抽拉注料。当采用开模时,可采用移动注料。
压机注入法工作原理示意图
计量泵把化学原料打入混合头,混合均匀后,从模具注料孔把原
料注入模具空腔。模具空腔内已事先安放了面材。发泡、熟化后,即
可从模具中取出板材。
1—发泡机; 2—计量泵; 3—混合头
分区浇注法示意图
长板材压机注入法简图
根据应用需要,选用平面或凹凸形面材作复合板的面层,模具边框条在泡沫加工完毕后即卸去,可反复使用。其截面设计成凸缘和凹槽相配合的形状,这样,复合板材边缘也形成相应的凹凸形,装配时很方便,并能消除“冷桥”,提高绝热效果。
压机注射法的泡沫反应物料,过填充量一般为10%~15%。压机的选择取决于生产效率。轻型压机夹紧力约100kPa,能满足大多数板材生产的需要。模具中间设有隔板,故一次发泡可得数块板材。生产中温度控制很重要,这关系到硬泡的性能及泡沫与面层材料的粘接性。注料时,面层材料的温度以35~45℃为宜。具体最佳温度范围取决于面层材料的热导率大小及泡沫反应物料体系的特性。泡沫在压机中保持最大压力的时间,除与原料体系有关外,很大程度上取决于泡沫芯层的厚度及过填充程度。为防止板材离开压机后变形,一般说来,每1cm 厚硬泡在压机中保压时间为2~3min。生产中,对保压时间应留有一定的安全系数。因为生产环境条件很难绝对恒定,多少会有一些变化。如,泡沫厚为50~75mm,板材尺寸为3m×1.2m,生产周期约15min,其中注料时间约10s。对于较长的板材,如房屋侧墙板、大型冷藏车的侧壁板,可用分区浇注法,每一分割区都有浇料口。发泡区大小以适合发泡机注料为前提。
非连续板材生产线开启式压力机 非连续压力机
层压发泡
非连续性板材在建筑部门有极广泛用途,特别是冷库、外墙保温装饰一体化板以及活动房屋。为了满足发泡剂、密度、阻燃性和制造工艺的要求,所用聚氨酯泡沫材料系统可随情况而改变。
随着节能要求的提高和聚氨酯硬泡保温技术的发展,聚氨酯硬泡越来越引起建筑保温行业的关注,在外墙外保温领域的应用技术研究也在近几年开始起步。北京、新疆、吉林等地都有不少的工程实例。
顺应聚氨酯硬泡保温节能发展的趋势,建设部于2005 年下半年成立聚氨酯应用推广小组,并为此做了大量的研究,现已编制出《聚氨酯硬泡外墙外保温工程技术导则》,必将进一步推动聚氨酯硬泡保温节能工程的发展。
参考文献:略
内部资料仅供交流
以上仅是对聚氨酯建筑板材的简单介绍,如有疑问欢迎进一步探讨。
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聚氨酯外墙保温装饰一体化板应用效果图