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保温材料的发展简史及趋势

作者:不详 来源:互联网 【 】 浏览:  添加日期:2011-06-24 

       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。国外普遍重视保温材料的生产和建筑的保温工作,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。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。而我国保温材料工业发展相对较晚,大数用于工业窑炉、热力管道和设备、冷库及交通运输等领域,在生产技术和产品种类上也及交通运输等领域,在生产技术和产品种类上也有很大的差距。因上,有必要对国外保温材料工业的发展历程做一简单回顾,以达到借鉴的目的。

  一、国外保温材料发展简史

  1)矿物棉
   国际上矿物棉制品的发展迄今已有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,因为其他的保湿材料如玻璃棉、泡沫塑料的发展加快,而主要矿物棉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。

  2)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25μm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。由于它绝热、隔音的优异性能,一经问世,各国便争相研制。因棒拉法等生产方法产量低,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3~5μm,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。

  3)膨胀珍珠岩
  自1940年美国开始大量生产和庆用膨胀珍珠岩。世界多数国家,首先从建筑业开发应用膨胀珍珠岩,并逐步推广到农业、工业过滤剂、冶金等其他行业,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。在所有的国有中,建筑业仍然是膨胀珍珠岩的国家,而且是膨胀珍珠岩用量最大的国家,主要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,产用于调制快硬砌筑砂浆。此外,采用沥青珍珠岩板作屋面保温层,可以与泡沫玻璃相媲美。

  4)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的庆用中抗压强度高,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,其密度降为230Kg/m3左右。到70年代初,日本生产耐温650℃的硅酸钙制品的厂家有:韩日石棉公司、日本石棉公司、大坂包装公司、神鸟化学工业公司等,其中3家还生产了耐温1000℃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,并以专利卖给了美国的琼斯-曼维尔(J.M)公司。

  二、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:针对性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;硅酸钙保温保温材料向超轻质全憎水方向发展;纤维素绝热制品向解决阻燃剂硼酸盐的渗透问题强度方向发展,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。
       1)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,并由于长时间内保有水分,不易在低温环境下使用;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,只知用于不存在水分的高温环境下;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。
  2)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。
  3)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。
  4)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。