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外墙外保温EPS与XPS的比较 (2011-9-7)

分类:专业知识

外墙外保温技术在我国进行研究开发,已有10余年的历史。在建筑节能日益受到重视的今天,由于外墙外保温突出的优越性,外墙外保温技术已经得到了迅速的发展,并越来越受到广大居民和开发商的欢迎。 
  外保温的突出优点就是有效节能,尤其是对维护结构进行保温隔热处理,降低建筑能耗,相对内保温能够杜绝冷(热)桥带来的弊病,有效的保护建筑结构及室内装修,使结构体的自然寿命相对较长,不仅提高了人们居住的舒适度,还可以减少二氧化碳的排放和不可再生资源的浪费,从而保护了我们赖以生存的地球环境。 
  目前外墙外保温所选用的材料为膨胀型聚苯乙烯(EPS,简称聚苯板)居多,近两年也有用挤塑型聚苯乙烯(XPS,简称挤塑板)。由于当前各建筑单位的施工水平及材料厂商的生产水平参差不齐,导致外墙外保温的后遗症很多,且造成大家对EPS、XPS两种外墙保温体系的优劣性争执不休。 
  现结合北京某小区近十年的开发过程,就EPS、XPS的生产工艺、材料参数和其保温体系作一比较。 

一、EPS与XPS的生产工艺 
1、 典型的EPS的生产工艺  
(1)悬浮聚合EPS珠粒:不溶于水的苯乙烯(PS)单体在悬浮稳定剂和剧烈搅拌下分散为液滴,接着在引发剂的作用下,聚合而成聚合物颗粒,然后经冷却、固液分离、干燥、筛分等处理而成可发性EPS珠粒。通常聚合过程分为两个阶段:一是40℃升温至90℃后,恒温聚合5小时;二是从90℃再升温至120℃,然后恒温聚合3小时。一般二次升温前即加入发泡剂、阻燃剂等添加剂。EPS珠粒的粒径约为Φ0.5~1.5mm。 
(2)EPS珠粒的预发泡:EPS珠粒在发泡机中用饱和蒸汽加热到其玻璃化转变温度以后,发泡剂在PS中扩散并形成Φ2~5mm的 EPS大颗粒。其间,EPS珠粒的体积可增加40~80倍。 
(3)EPS大颗粒的存放和熟化:空气渗入到冷却成接近真空的EPS珠粒中直至内外压力平衡。 
(4)模塑EPS大板块:分为充模、蒸汽加热、冷却、脱模等阶段。模塑成1*1.2*6m的大板块。 
(5)烘房养护:EPS大板块的高温养护。 
(6)EPS大板块的切割:根据需求切割成板材600×900×70mm等规格。 
EPS的整个生产过程中,压力一般都是常压或负压,过程(2)~(6)的温度一般均在100℃以下。 

2、 典型的XPS的生产工艺  
(1)发泡剂——(原料准备——高温高压造粒)——配料、上料——1#挤塑机——2#挤塑机——模口挤出——整平机——牵引机——切割机 
(2)1#主机可分为:进料段160℃~170℃、压缩段170℃~190℃、塑化段200℃~220℃、混合段200℃~210℃、计量段200℃~210℃。 
(3)2#主机的整机加热区温度在165℃~180℃左右。 
(4)模口温度约为130℃~150℃。 
两级主机中的压力都非常高,中间能达20MPa左右。XPS的厚度一般直接在整平机处定好后成批生产,不能在短时间内任意调整。整体而言,相比于EPS,XPS的尺寸规格不易任意调整。 
二、EPS与XPS的技术参数比较 
聚苯板(EPS)是以聚苯乙烯树脂为主要成份,通过发泡、模塑成型而成的具有闭孔结构的泡沫材料。 
挤塑板(XPS)是以聚苯乙烯树脂或其共聚物为主要成份,添加少量添加剂,通过加热挤塑而制成的具有闭孔结构的硬质泡沫材料。 
聚苯板与挤塑板都是以聚苯乙烯树脂为原料,经过两种不同的生产工艺加工而成的保温材料。其各项性能指标
见表1: 
 表1 EPS、XPS的技术比较 
项 目 指 标 
EPS XPS 
导热系数,25℃,w/(m.k) ≤0.042 ≤0.030 
表观密度,kg/m3 18~25 30~40 
抗拉强度,MPa ≥0.10 ≥0.20 
熔结性 断裂弯曲负荷,N ≥25 —— 
弯曲变形,mm ≥20 ≥10 
尺寸稳定性,70℃±2℃,% ≤0.5 ≤1.5 
水蒸汽透湿系数,ng/(Pa.m.s) 2.0~4.5 1.2~3.5 
吸水率,%(v/v) ≤4 ≤2 
燃烧性 B2级,离火自熄 B2级,离火自熄 
氧指数,% ≥30 ≥26 
市场价格,元/m3 350 720 
对于保温材料而言,相对于EPS,XPS有一些优点:强度较高、导热系数较小、隔汽性能较好、吸水性低等。 

三、EPS与XPS的外墙外保温体系比较 
1、经济性: 
XPS导热系数比EPS小(见表2),且具有高热阻、低线性、膨胀比低的特点,其结构的闭孔率达到了99%以上,形成真空层,避免空气流动散热,确保其保温性能的持久和稳定,相对于EPS 80%的闭孔率,领先优势不言而喻。实践证明30mm厚的XPS保温板,其保温效果相当于50mm厚EPS保温板,120mm厚水泥珍珠岩。所以为了达到相同的保温效果,XPS的保温厚度可以比EPS薄30%左右。但由于XPS的价格是EPS的2倍左右,所以XPS的经济性还是不如EPS。 
表2 使用不同厚度保温板相对应的外墙传热系数[W/(m2.K)] 
保温 
类型 结构墙体 聚 苯 板 厚 度 (mm) 
40 50 60 70 80 90 100 
聚苯板 
(EPS) 180mm钢筋混凝土 0.95 0.80 0.69 0.60 0.54 0.49 0.44 
190mm混凝土空心砌块 0.90 0.76 0.66 0.58 0.52 0.47 0.43 
240mm KP1多孔砖 0.74 0.64 0.57 0.51 0.46 0.42 0.39 
挤塑板 
(XPS) 180mm钢筋混凝土 0.73 0.61 0.52 0.46 0.40 0.36 0.33 
190mm混凝土空心砌块 0.70 0.59 0.51 0.44 0.39 0.36 0.32 
240mm KP1多孔砖 0.60 0.51 0.45 0.40 0.36 0.33 0.30 
注1:聚苯板导热系数计算值——模塑板 0.042×1.2 = 0.050 [W/(m.K)] 
挤塑板 0.030×1.2 = 0.036 [W/(m.K)]。 
注2:190mm混凝土空心砌块(单排孔)热阻取0.16 (m2.K/W)。 

2、热稳定性: 
  根据国标进行检测(100×100×原厚,70℃下48h),目前国内使用的(含外企的)XPS的变形量为1.2%左右,而EPS的在0.5%以内,所以使用XPS板的建筑外保温系统外面的保护砂浆和涂料易开裂。而EPS有很好的耐候性和在温度变化时的尺寸稳定性,是国际、国内应用最广泛的建筑外墙保温隔热材料。 
原因分析: EPS一般是常压下自由发泡的,然后又经过中间熟化、模塑(终发泡)、大板养护等过程,其间经历时间达数天之久,其孔结构基本是圆形的、孔间融合也比较好,所以整体尺寸稳定性较好。而XPS几乎是在瞬间发泡的,由于是由高温高压下突然变为常压,发泡过程很难控制,如果后面冷却不好,急冷也会引起应力集中; XPS在发泡的同时,又受整平机的挤压,使其基本上只能在长度和宽度方向上膨胀,因此,其内部孔结构是梭形的,这种梭形孔的尖端在受到外力作用(如温度应力等)时会产生应力集中;应力集中到一定程度就会引起变形,所以其尺寸稳定性较差。 
3、可粘性: 
  由于生产工艺的不同,EPS的孔隙率比XPS大,即EPS保温板的表面平整度不如XPS,但正因为如此,加上EPS的密度小,EPS板的可粘性比XPS强。尽管现在建筑市场也出现了刨皮的XPS板,但保温行业所要求的相关界面剂及XPS的标准目前尚无行标或地标。所以一般XPS板的保温外立面容易开裂、空鼓、脱落。 
4、表观质量: 
  通过外保温施工工艺知道,保温板粘贴完成后,要进行整体表面打磨找平,但由于XPS板的强度高,导致打磨不容易控制,异型板也不容易在现场加工,所以一般XPS板的建筑外立面的表观质量不如EPS板。 
5、透汽性: 
  XPS板的隔汽性能较好、吸水性低,但由于外保温体系是若干保温板拼接且和结构墙之间有一定空腔的立体构造,所以XPS板高抗蒸汽渗透性的优异性能用于外墙外保温,就变成其致命缺点,因为板缝处吸水性、防潮性我们无法提高或避免,而板材处却不透汽,它阻碍了墙体中的潮气透过,使潮气大量聚集在墙体与XPS保温层之间的空腔内,极易造成在板缝处产生水汽集中以至保温层变形和粘贴层的脱落,直接影响外墙外保温系统的使用寿命,以及外墙外保温系统的安全性。而EPS板特殊的材料性能,能隔绝雨水,又能使墙体中的潮气透过,有效的解决了建筑物的透气性问题。 
6、成熟性: 
  首先看欧美的建筑节能,目前在欧美国家广泛应用的外墙外保温系统主要为外贴保温板薄抹灰方式,有二种保温材料:主要就是阻燃型的膨胀聚苯板,还有部分为不燃型的岩棉板。目前,欧洲和美国对外墙外保温已有严格的立法工作,其中包括要求对外墙外保温系统的强制认证标准,以及对于系统中相关组成材料的标准等。由于欧美国家有着相应健全的标准、严格的立法,对于外墙外保温系统的耐久性,一般都可以保证有25年的使用年限。事实上,这种系统在上述地区的实际应用历史已大大超过25年。2000年欧洲技术许可审批组织EOTA发布了名称为《带抹灰层的墙体外保温复合体系技术许可》(ETAG 004)的标准,这个标准是欧洲外墙外保温体系几十年来成功实践的技术总结和规范。 
  再看中国,节能保温也有十几年的历史,尽管以前走过很多弯路,但随着我国参加WTO,许多国家的外墙外保温企业都将纷纷进入中国建筑市场,中国许多外墙外保温企业为了自力更生,积极吸收国外先进技术,结合本国实际研究开发,也呈现蓬勃发展的大好趋势。关于外墙外保温的相关工艺、标准、规范、图集也逐步完善。目前中国市场上80%以上的建筑墙体保温都是使用的聚苯板(EPS),而所有的相应规范及标准也都是建立在膨胀聚苯板基础上的,所以EPS保温体系在国内外都是比较成熟的。 
  而作为新生的挤塑板(XPS)保温体系,却要面临很多的改善和实践,因为没有相关标准法规去规范其材料质量、工艺水平、实验手段、检测依据,所以该保温体系目前的弊病甚多,比如:整个体系材料不配套(包括抗裂砂浆、粘接剂、玻纤网、柔性腻子等),导致经不起大型耐候性试验验证及长期大量工程实例验证。

结 论 

  总之,XPS作为一种优良的建筑保温材料,可以应用到建筑的很多领域,但作为外墙外保温体系,暂时XPS是不可能替代EPS的。在中国建筑节能跨越式大发展的条件下,希望有更多的新工艺、新技术、新材料来发展壮大中国的保温节能市场,我们将拭目以待。
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  • xadmgjc

    xadmgjc 2012/2/29 14:03:02 说:

    留个脚丫 http://www.xadmgjc.com

  • xadmgjc

    xadmgjc 2012/3/19 11:45:20 说:

    写的不错 多多学习 http://tuan.xadmgjc.com

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