[01558180]新型建筑材料-环保型聚苯乙烯(XPS)保温板生产技术

该技术采用超临界流体作为发泡剂制备挤出型聚苯乙烯(XPS)发泡板材，替代常规的氟利昂类或过渡替代物型发泡剂，能够显著减少大气污染物的排放(减排)；同时由于XPS板材主要用于建筑保温，因此对于节约能源(节能)也具有重要的意义。国家“十一五”规划《纲要》中的《节能中长期专项规划》指出，建筑节能作为十大重点节能工程之一将重点突破，即新建建筑全面严格执行50％节能标准，四个直辖市和北方严寒、寒冷地区实施新建建筑节能65％的标准，并实行全过程严格监管。通过建设低能耗、超低能耗建筑以及可再生能源与建筑一体化示范工程，对现有居住建筑和公共建筑进行城市级示范改造，推进新型墙体材料和节能建材产业化。XPS发泡板材性能：挤出型聚苯乙烯(XPS)是相对于膨胀发泡型聚苯乙烯(EPS)而言的一种新型泡沫塑料成型工艺，主要用于制备发泡板材产品，在建筑保温、道路建设及冷藏设施等领域具有广泛的应用。挤出型聚苯乙烯保温板(XPS)是以聚苯乙烯树脂为主要原料，通过在熔融塑化过程中加入发泡剂，然后挤出成型制备的硬质发泡板材(XPS)。XPS具有独立的闭孔蜂窝气泡结构，这种结构使其具有传统低密度模塑发泡板材(EPS)所没有的低吸水性(几乎不吸水)、低热导系数、高抗压性、抗老化性(正常使用几乎无老化分解现象)，特别适用于建筑物的隔热保温、建筑防潮、道路路基及冷藏冷冻设备，是建筑业界物美价廉的隔热保温材料。XPS所具有的优点及应用场合主要体现在以下方面：1、持久的保温隔热性能：XPS在平均温度10℃时的导热系数≤0.028W/(m·K)，厚度25mm、平均温度10℃时，热阻≥0.89(m<'2>·K/W)而且这个数值能够在相当长的时间内保持，不会随时间而发生明显的变化。据文献报道，其保温性能在五年内可保持90-95％。2、优异的抗湿性和抗蒸汽渗透性：由于XPS具有闭孔结构，所以它的吸水率≤2.0％(V/V)，即使在低温冷冻状态下也具有较高的抗湿汽渗透性能。它能适应恶劣的潮湿环境而不影响保温性能。所以在地下室保温、路基处理等潮湿或者渗水的情况下采用XPS是一种很好的选择。3、较高的抗压强度：XPS的抗压强度随产品密度的增加而增加，强度范围可控制在150-700千帕斯卡之间。这就在使用上有了选择的余地。比如，在用作屋面、内外墙保温、地基处理时可选择抗压强度在250千帕斯卡的材料，如果做路面、承重屋顶、停车场、机场跑道等则需要选择大强度的材料。4、方便快捷的加工性：从工厂生产出的XPS最为常见的宽度为600mm-1200mm，厚度从20mm-100mm，因为是连续生产，所以长度可按需要进行调整，基本上能够满足使用需要。如有特殊需要，如墙体保温的窗角、墙角等只需在现场切割加工即可。由于其优异的性能，挤出型聚苯乙烯(XPS)保温板普遍使用于公寓、大厦、厂房、小木屋之隔热保温。另在屋顶RC结构更可搭配防水工程一起施工(倒置式工法，即USD法)、兼具有保护防水层的功能。也可作为冷冻、冷藏仓库最佳之保温材，可减少能源消耗，同时保护主结构免于低温破坏。可用于建筑物地基回填土之保护板，用于保护防水层。可有效阻绝地气的渗透，在高湿度的情况下，能有效产生防潮效果。超高楼的深层地下室最底层及机场跑道已开始铺设XPS/挤塑式聚苯乙烯保温板，再灌上水泥，有效阻隔地气。另外用于防潮地板内部阻绝物，保护建筑物免于湿气破坏。还广泛使用于隔热砖、门板、榻榻米、天花板、轻质水泥隔间墙之内部主要结构，为良好之填充材。让这些产品达到将低成本、隔热、隔音、防潮、质轻、加工便利等特性。XPS保温板高效能的保温隔热功能，可减少自然资源的消耗，留给地球更清洁的环境。XPS板材是一种具有优良性能的隔热保温材料，特别适用于各种建筑的保温隔热。其优越的保温性，能有效减少能源的使用，具明显有效的节能效果，是符合国家“十一五”规划《纲要》的新型节能建材。XPS板材国内外加工现状：挤出型聚苯乙烯保温板材最早开始研发的时间可以追溯到二十世纪五、六十年代。它具有优异的和持久的保温功能、独特的抗蒸汽渗透性、极高的抗压强度，易于加工安装，所以很快地得到了广泛的使用。国外几家著名公司都先后用不同工艺流程取得过该产品的专利权，并在各自的领域中大力推广应用。例如道化学公司的蓝色XPS、欧文斯康宁公司的粉红色XPS、巴斯夫公司的绿色XPS等，他们除在该国拥有广大市场外，都在国外市场上取得了成功。道化学公司在日本拥有两条以上生产线，欧文斯康宁公司在中国南京市投资建立的年产十万立方米的生产线投产后迅速打开了市场，产品的市场认可度很高，取得了很好的投资效益。除此之外，台湾的几家公司也在中国的江苏、浙江等地建立了生产基地，其产品已开始进入市场。中国自从2000年第一条引进的XPS生产线投产以来，由于这种产品独特的保温性能、低吸水率和较高的生产效率，市场占有率快速上升。但仍然是引进的欧文斯科宁公司所生产的产品主导市场，国内也有自行研制开发同类设备的，但由于技术水平低，工艺不完善，设备及产品质量稳定性与国外进口产品仍有相当的差距，使得产品一直处于低端市场，无法扩大市场占有率。生产XPS保温板的主要原材料为聚苯乙烯树脂，平均分子量范围在17-50万之间，MW/Mn≥2.6，辅料包括添加剂、发泡剂等。由于蒙特利尔议定书的生效，绝人多数欧美厂商已经完成了氟利昂类发泡剂的替代，其采用的发泡剂不含卤化碳，使用与空气置换速度较快的烃类发泡剂。这样既避免了对臭氧层的破坏，又保证在反应的初始阶段就大部分完成了与空气的置换，使施工后材料的导热系数的变化很小，除此之外，也还新开发了利用二氧化碳作发泡剂的生产技术。该项目技术特点：该项目研制开发的XPS保温板生产线工艺流程为：物料混合-发泡挤出-机头板材成型-压延冷却定型-边料裁切-牵引定长切割-堆放包装-废料回收利用。该项目开发的生产线主要技术特点为：1.采用环境友好的超临界流体发泡剂体系，无毒、无污染以及不易燃易爆，降低操作的危险性，且成本较低；2.采用发泡成型专用的超临界流体发生和控制系统，可实现超临界流体的稳定、连续、准确的计量和高压注入挤出机，满足发泡过程的要求；3.采用高混合双阶挤出系统，特殊设计的螺杆结构使得超临界流体能够迅速溶解在聚合物熔体中，形成均相溶液体系，而高效冷却挤出机能够实现含气熔体的均匀、稳定降温和熔体的高度均匀性；4.精密的温度控制和压力反馈控制系统，能够保证将熔体的温度控制在最适宜发泡的温度范围内，以获得高的发泡倍率和优化的泡孔结构。压力反馈实现上下游挤出机之间的联动控制，从而保证生产过程的稳定和连续。应用范围：建筑及相关行业。市场分析：在发达国家，保温材料的市场是十分巨大的。据不完全统计，它的人均销量，美国0.76立方米，挪威0.70立方米、芬兰0.51立方米、丹麦0.49立方米、德国0.41立方米、奥地利0.38立方米、比利时0.30立方米、法国0.27立方米。仅欧洲市场来说，保温材料的销量为每年9千万立方米，价值四百亿元人民币。在上面所提到的巨大市场中，泡沫塑料占三分之一。换言之，以聚苯乙烯、聚氨酯等材料组成的保温材料在欧洲市场上的年销量超过三千万立方米，美国二千万立方米。2000年北美发泡材料的销量为17亿美元，其中挤出聚苯乙烯保温板材(XPS)达到4亿美元，膨胀型聚苯乙烯发泡材料为4.5亿美元，以及9.5亿美元的PI(聚酰亚胺)和PU(聚氨酯)泡沫材料。在2001年，仅在美国，聚苯乙烯泡沫材料的用量达到86万吨。中国的保温材料市场起步较晚，特别是有机类的保温材料的市场开发更是滞后。长斯以来，大量的使用集中在包装上。但是近年来，随着经济的发展和国外技术的进入，有机类材料在建筑上的使用取得了极大的发展，仅用于建造厂房的彩钢夹芯板的聚苯乙烯、聚氨酯的用量每年就超过150万立方米，随着经济的发展，这个市场势必还要扩大，而且将有很大一块市场将被XPS取代。中国新一届政府在节能减排上制定了极为严格的阶段性方案，同时根据蒙特利尔和尔京议定书，对于中国污染物排放的限制也越来越严格，因此中国迫切需要发展新型建筑隔热保温材料。在新型建筑隔热保温材料中，各种泡沫塑料是主体，而XPS由于具有低导热系数、质轻、高强、防水、防渗、便于施工等优异性能，所以在新建工程及旧房改造中极具吸引力。另一方面，“十一五”期间，中国的城镇和农村住宅建设还会有一个巨大的发展，在这种形势下，保温材料的发展和技术水平的提升就显得更加迫切了。通过提高住宅质量，提倡使用新材料、新技术、新工艺、带动建筑材料工业的升级换代，XPS面对的是一个巨大的市场。中国按美国人均保温材料消耗的25％计算，则大概需要2.5亿立方米保温隔热材料，如果其中的20％采用XPS材料，则用量达到5千万立方米，年产值近20亿元，因此是一个非常巨大的市场，具有极大的开拓潜力。效益分析：设备总费用：180万。厂房要求：车间面积600平方米，长度大于40米，高度大于5米。另外需要自备塑料原料库房、产品库房等，库房面积大于3000平方米。水、电、气配套要求：总装机容量360千伏安；冷却水(循环水)10吨/小时。经济效益分析：生产线总投资240万元(含60万元技术费)，年产700吨(2万立方)XPS发泡板材制品：年销售收入为：20000×400=800万元；原材料成本：原料为回收PS树脂价格为每吨7000元；其他综合成本为500元；每吨原材料的成本为：7500元/吨。生产费用：人工费，平均1500元/月，全部生产线共8人，三班制)；8×1500×12=14.4万元。电耗：装机总容量约为360kW，实际用量按装机总容量的50％计算，以每度0.8元计算：360×50％×7000×0.8=100.8万元。设备折旧：按10年计，180/10=18万元。办公管理费+销售费用(按销售收入5％计算)：800×5％=40万元；PS发泡板材生产成本为：(14.4+100.8+18+40)/400=2474元/吨；所以制品总成本为：7500+2474=9974元/吨。全年获净利润为：800－700×0.9974=101.8万元；合作方式：技术转让，实施交钥匙工程。