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        擠塑板表面結構對導熱系數的影響

        根據近30年來能源界的研究,目前普遍認為建筑節能是各種節能途徑中潛力較大、較為直接有效的方式,是緩解能源緊張、解經濟發展與能源供應不足的矛盾的較有效措施之一。

         

        而在工程建設中,擠塑板憑借著優良的絕熱性能,成為較為常用的保溫材料。而保溫材料的導熱系數是反映其絕熱性能較重要的物理量,它不僅是評價材料熱力學性能的指標,也是材料在節能工程應用時的一個重要設計依據。因此,擠塑板的導熱系數在節能工程中具有重要的作用。

         

        然而,近些年來保溫板脫落事故頻發,為了提高擠塑板與基層墻體的黏結強度,表面開槽的擠塑板和不帶表皮的毛面板應運而生。所以從表面結構來區分,如圖1所示,目前市場上主要有3種擠塑板,帶表皮的平面板、帶表皮的開槽板、不帶表皮的毛面板。

         



        從導熱系數的構成角度來說,XPS泡沫塑料的導熱系數主要構成因素有4個,分別是泡孔壁的導熱系數(λs)、氣泡內氣體(主要指發泡劑)的導熱系數(λg)、泡孔壁和氣泡的輻射導熱系數(λr)以及氣泡內氣體的對流導熱系數(λc)。

         

        因此,泡沫塑料的導熱系數應當是以上4種導熱系數的加和.即λ=λs+λg+λr+λc.

         

        每一種導熱系數都受自身性能的影響,λs受XPS泡沫塑料密度和泡孔壁厚度的影響,λg受發泡劑種類和含量的影響,λr受泡孔結構和泡孔壁厚度的影響,由于XPS的泡孔直徑很小,因此λc的大小可以忽略不計。

         

        其中,λg對XPS的導熱系數貢獻較大,約為60%.而影響λg的主要是泡內氣體的種類、含量以及各種氣體的導熱系數。

         

        XPS在生產過程中,發泡劑膨脹充滿泡孔,如果發泡劑在聚苯乙烯(PS)中的擴散系數很大的話,那么發泡劑會逐漸向氣泡外部擴散;相反,如果發泡劑在PS中的擴散系數很小,就會貯存在氣泡內部。同上空氣也會向XPS內部擴散,那么氣泡內的氣體通常為空氣和發泡劑的混合氣體。由于λg對XPS的導熱系數的貢獻較大,所以生產企業在生產過程中選用一種導熱系數低,同時能夠在氣泡內貯存較長時間的發泡劑變得尤為重要。


         

        擠塑板表皮是生產過程中,特定溫度和特定壓力條件下形成的均勻致密的表皮層,能有效提高XPS的閉孔率,氣泡內能夠貯存較長時間的發泡劑,降低發泡劑在PS中的擴散系數,同時大大地減小了外部空向XPS內部擴散的速度,所以帶表皮的XPS具有較的導熱系數。


        而在XPS開槽和去除表皮的過程中擠塑板表面緊密的閉孔結構被破壞,發泡劑向氣泡外擴,外部空氣迅速向XPS內部擴散,導致λg明顯升高。

         

        外表層的泡孔壁厚度和氣泡內氣體發生變化,引起λs和λr不同程度的升高,導致XPS板的導熱系數增大。

         

        對于表面開槽的擠塑板來說,其開槽面積遠小于帶表皮的面積,所以開槽的擠塑板的導熱系數損失率較小。表皮損失越多,導熱系數損失也就越大。所以雙面去除表皮后導熱系數明顯降低。

         

        結論:

        (1)XPS開槽對導熱系數影響較小,導熱系數損失率在3%以內,XPS去除單面表皮后,導熱系數損失率在5%以內,XPS去除兩面表皮后,導熱系數損失率為8%~12%;

        (2)表面開槽對XPS的導熱系數影響較小,單面去除表皮次之,而雙面去除表皮,導熱系數會明顯升高。


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