空气是隔热的_泡沫材料_隔热材料_森田干郎.pdf

空气是隔热的泡沫材料、隔热材料里、不散热的办法只要不做特殊的机构,热只会从高温传到低温,宜到体系达到均一的温度。热的移动通过1)、传导、.(2)对流、(幼幅射这三种形式的组合而进行.热传导如 同电气,是热在物质中传导的澳;泉,用热传导系数表示传导的难易。一定的物质具有确定的热传导系效由坛度而不间),如表1所示。当氧和氮的比为:。时,从表:可求出空气的热传导 系数。在。时为认乙205千卡/术小 时度,退灯、数值与共它结构栩斗相比,小一个数量级,所以人们明白只要有空气层,热就难传导。最近,在冬天的衡上,年青/破着叫做短上衣的基满雨毛的上衣:走起路未篇绘那样圆,很流行,这也是不使热散失的方法之对流也是热移动的一种现象.只妥流南叹生沮羞,就会产生密度差,轻的一方就往上升,同时热也进行和动,这就走寿流。虽然空气隔热,但若把唆空气放跑,通入冷空气,也是不能你温的。日此,不要使对莎萨生,尽量便空气的粒子变小,业且记它奈闭起未,这就是泡沫材料的原理使用乌的羽毛、社子的棉找和毡、建材的隔热毡等.也是基于相同的想法。说得极端一点,若把在空隙中的气体先全去掉,就不产生对流。在暖瓶中,就可以见到这个例子。一11一砚伶明兄L心一一3创一、坦邻晰共刹黔却爱六群,。.亩令;长午十)娜磷吟一尔一买剥本含兴娜瀚银,、叹叹堆寒砷嗬粼粼叫叫叫侧_夕 一一夕实-口 州.产 自,.口口禽禽禽禽琴琴琴 滚零听嗬粼粼厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄明明明侧户户 一一-一.长长长必彩彩层层层拿拿 录磷磷 丫丫麟恻户户叶叶叶粼粼零零零零染染染喊喊辑辑辑侧户户口勺性_幻一心忆乃呢 个、卜曰书卜傀翔莱名实禽乓妈辱琳一卫2一辐射是热能作为电磁波放射的现象,防止辐射是很准做到的。象暖瓶那样做成镜面使其反射、或放置金属反射板、或者高温时,象在密封挚板上大量地使用细纤维所看到的那样,制造很多乱反射面,防止通过电磁波的通道,万使热的散失变小。在太阳热冷暖房用的集热板上的选择吸收膜由于它进行了表面涂复,使它能很好地吸收太阳光波长的电磁波,反之,又不放射低温时的红外线。隔热毡是为了保存热或者防止从列嘟流入热上动了脑筋的毡状物,这是把空间细分将气体二主要是空气)禁闭起来,通过空气的粘性以及温差的接近而不至于产生对流的影响,幅射的作用,由分割壁吸收或反射,减少了透过体系以外的热量。根据隔热毡的使用温度范围可大至分为:极低温用隔热毡(一2口。c”常温)有机发泡体.低温用隔热毡(最高15。c)牛毛、木毛、木棉。中温用隔热毡(最高6。C)石棉、渣棉、玻璃棉.高温用隔热毡(最高里 5 0)石尧纤纸陶瓷纤维.超高温用隔热毯A场a O、氧化铃)、/、最高:6 5。c)结晶化纤维(富铝红柱石、碳纤维。把这些毡看做是由异种材料,即空气(气体)和有机或无机材料复合而成的材料,从这点来说,也可把隔热毡看做是复合材料。公、用虽料包泡一里3一泡沫是把泡包起来的物质.所谓泡是被液体或固体包围而变圆的状态,即定义为粒子状。据美国材料试验协会(AST M)规格,把塑料,泡沫定义为:到处存在着细孔而实质上是表观密度减少的塑料。在日语中称为发泡体或多孔质材料。夕忿冰气泡的直径大多是,。微米、1。毫米.对泡沫来说,有独立气泡和连续气泡,一般而言,独立气泡的比例越多,热传导系数越小。按彬旨相的硬度可把塑料泡沫分为硬质、半硬质和软质。硬质泡沫有硬质聚氨醋泡沫、聚苯乙烯泡朱酚醛树脂泡沫、环氧树脂泡沫等。软质泡沫有软质聚氨醋泡沫、聚氯乙烯泡朱橡胶泡沫等。半硬质氨基甲酸乙醋泡沫和半硬质聚乙烯泡沫等也正在得到部分应用.根据材料的种类和制品的使用目的,泡沫的制造方.法有很多种。有常温加压法、挤出发泡法、加压发泡法、喷射发泡法、有孔玻璃珠发泡法2液混合法、烧结法和熔出法等。一般可把泡沫的热传导系数看作是固相的热传导、气相的热传导、汽夕刨膜间的热传导以及气泡内气体对流的热传导之牙口。要使塑料泡沫热传导降低,因为由彬旨的种类而来的固相的热传导系数的差几乎看不到,所以使用气泡内气体的热传导系数小的材料氟隆的同时,.气池直径起冈、越好.气泡直径在4朋以上时,可以看到泡沫内气体的对流.热传导系数随温度的上升而变大,其最大原 因是幅射传热随温度而增大,若泡沫的气才L率非常大,因为传导,对流的影响非常小,所一14一以既使温度不高,也有幅射的影响。乙及发泡聚氨醋发泡聚氨酣是在聚异氰酸酸聚醚虽混合催化剂、界面活性剂、少量水(和异氰酸醋反应、产生c。:,起发泡剂的作用)以及氟隆月、氟隆12等物理发泡剂进行反应产生的,可以制造从软质到硬质的各种泡沫。软质聚氨醋泡沫具有连续泡沫结构,柔软、缓冲性好,压缩回复性好,富于冲击吸收性.吸音性通气性大,耐热性优良。硬质聚氨醋泡沫具有夕。%以上的独立气泡结构,隔热性(特别是氟隆发泡材料)优良,耐热性耐气候性耐药品性大,能在现场发泡,已成为不可缺少的隔热州斗,生产量也年年显著地增加,主要用途如表2所示。几2、发泡苯乙烯特征是硬质、独立气泡率高、吸水率、吸湿率小,热传导系数也小。制法上有金属模内发泡和挤出发泡。金属模内发泡因为是在金属模内充填有孔玻璃珠状的聚苯乙烯进行热熔融粘接成型,所以可得到任意形状的隔热材料.种类繁多,用在以住宅、仓库等隔热材料为首的草垫地板捅扇上。挤出发泡以同样的聚苯乙烯为原料,可以连续大量生产质量均一的制品。通过适当地选择种类,改变气泡结构,可以设计出符合用途质量的泡沫。一叉5一表2塑料泡沫的主要用途软质聚氨醋池妹硬质聚氨醋沧沫聚苯乙烯泡沫酚醛树脂泡沫环氧泡沫聚乙烯泡沫聚氯乙烯泡沫聚酸亚胺泡沫用途缓冲材料、衣料、汽车零件、电话亭、吸音材料家熟房檐材料、地板才饼、输送用填充材料。墙壁用隔热材料、管道保温、保冷材。天棚材料、墙壁材、地板材(隔热材)。隔热板低温用隔热材粗电气零件、蜂窝夹层结构。汽车内部装饰才拐牛、管道保摄保冷材、包装掀屋核材、衣料、杂货。制冷器壳面材料、家具、地毯、低温隔热ah高温隔热材橄过滤器、绝缘物。几3、其它有机发泡体酚醛树脂泡沫是硬质的,强度很大,富于耐热性,可在1 3 0、,50c连续使用,而且耐火性优良,尺寸稳定性,耐药品性良好。然而,因为连续发泡率为4060%,所以缺点是发脆、耐水性左.环氧树脂泡沫具有9。%的独立气泡,用氟隆发泡的与聚氨醋札同,显示了良好的耐热性。利用共特殊的低温隔热材料以及优良的电一16一气特性而作为电气零件等的绝缘用途上有时也作为结构材料用在蜂窝夹层板的芯材上。尿素树脂泡沫,膨胀起来的超高发泡可能在里。倍以上,自熄性隔热:队低温特性好,但较脆、缺乏耐水性耐热性。聚乙烯泡沫是富于挠曲性的泡沫,根据有元交我交联方法等可以得到各种特性,隔热用的主要是交联的聚乙烯泡沫,独立气泡率i敲耐热性优良。硅泡沫有预混料粉末法、常温固化法(才液型)、橡胶泡妹法。可以在高温到低温的广泛范围使用,耐热冲击性强,是 自熄型,电气特性良好,但价格稍高。聚既亚胺泡沫是耐热泡沫,力学性质、电气特性优良。若使.用固体预聚物(烧结法)可以得到完全连续的气泡体。聚氯乙烯池沫机械性质与挤虫发泡的聚苯乙烯泡沫类似,耐热性与硬质氨基甲姚乙畔泡沫相似,在一16。入加2。c的低温也能发挥优良的特性。3、用陶瓷纤维扰捉空气现在正在大量建筑在地札墙壁、天棚上贴保温材料的省能住宅:,在建筑现场经常可见的在玻璃纤维毡和装在袋里的矿渣棉的表面贴上铝箔的就是这些保温材料。建刹是需要不燃性的,所以使用这种无机隔热材料,但除此外有时也用难燃性的塑料池沫。表3是一般使用尸1 7一的隔热材料的热传导系数。隔热性能夕吐所述,尽量把空气层细分的形状是良好的。表3各种隔热材料的形状、性能矿渣棉玻璃棉吹付石棉泡玻璃聚醋异氰酸盐氯乙烯泡沫聚苯乙烯泡沫纤维板板状、毡状板状、毡状青石棉十粘结荆块状连续或独立气泡半硬质海绵状板状、独立气泡木材纤维,板状口为温度(C)在炉里以及其它高温中 使用的隔热材料,维中有51。:和Al a。:的七助1:纤维的玻璃纤维,最高 使用温度为1勺2:3,般是无机纤维。这种纤的非晶质纤维(叫做陶瓷12 6。,4 3。,在上述成份范压一18一中,A la。:越多,越能提高耐热性)和几乎仅用A场 a O的超高温用纤维(最高使用温度16 口。165。c).富铝红柱石类纤维由熔融纤维化法制成。即把原料进行电气熔融后,使它从喷咀连续流下,用高压空气等喷吹吹气,或者它落在高速旋转的圆板上绕转而飞出,进行纤维化.超高温用纤维是用前驱体纤维化法先驱 法制造的,以Aa lO3纤维为例,把氯氧化铝和烷氧基铝等溶液进行纺丝,然后加热分解而成A1a o0.人场。类纤维也可作为增强用纤维。除此而外,现在也在制造高温用的富铝红柱石类结晶质纤维(51。:A场。3=28:72,最高使用温度165。c)。它没有相变,几乎没有结晶的成长,所以热收缩小,可 以高温使用.作为隔热材料,纤续随径滩 鲜扭,特性越好,所以制成直径3微米左右的纤维。使用时,如图:所示,取体积密度较高者.因为它表观热传导系数小。这会使热传一导系数多少有些变坏,但由于隔壁交多,是幅射传热变小的原 因。(图,见23页)成型为毡状的陶瓷纤维用于炉内衬,它借助无机质粘结剂或特殊的配件来贴于炉内侧,在内衬材料中,因为热传导系数、比热、密度比其它材料小一位钦,所以妒的蓄热量小,通过内衬从妒壳散失的热量也小,可制造省能炉,在很多方面正在替换以往的砖。.一陶瓷纤维除作为隔热毡使用外,也作为密封,过滤器材料、吸音材料使用.一1夕一4、与气体的复合材料往无机材料上吹入空气等,或者让它发泡做成多孔物质,不仅可以作为隔热材料,也可作力坳墓器材料、吸音材料、蜂窝催化剂载体等各种用途使用。州门已经夕。道发于酬吃泥(轻量化)、发泡石膏(防止收缩)、金属泡沫(过滤器、含油轴爪吸音材料)、铝泡沫(隔热材料、过滤器)、A场。3(过么裂婚)、5le(热交换器)等各种物品。除此 以外,还有人造皮车、拿;乙烯皮革那样的衣类、珍珠岩、经石、硅球等无机发允材科,打构用呀乡荞 谊:可以说瓜是与气体的复合材料。(森田斡郎、百圆浩、木野寿一)原子何,睡吧一一超电导材料一般来说,金属的电阻随温度下降而变小,在绝对零度附近,几乎没有格子振动,只有企属固有的不纯物质和变形而未的散乱的电阻这时的电阻悄显示出不取决于温度的定值。然而1夕,1年K“”n“s发现水银和锡等到了某一温度下电阻突然没有了,把这种现象叫做超电导现象。一20一