前言

据报道，我国建筑总能耗约占社会终端能耗的20.7%。而我国北方城镇采暖能耗占全国建筑总能耗的36%，成为建筑能耗的最大组成部分。此外，由于长江流域以往的建筑设计都未考虑采暖，预计到2020年长江地区将有50亿m2左右的建筑面积需要采暖，其采暖能耗将接近目前我国北方建筑每年采暖能耗的总和。然而，目前国内单位建筑面积采暖的平均能耗为北欧等同纬度条件下建筑采暖能耗的2~4倍。为有效减少建筑能耗，建筑外墙隔热保温材料在我国正得到越来越广泛的应用。XPS保温板以其优异的隔热性能成为减少建筑能耗的重要产品之一（如图1所示）。

XPS的化学名称是挤塑式聚苯乙烯板，它以聚苯乙烯为原料，辅以其他助剂和阻燃剂，通过物理发泡挤出工艺将硬质发泡塑料板挤压成型。由该工艺制得的XPS板具有完美的闭孔蜂窝结构，使得XPS板在吸水率、导热系数及蒸气渗透系数等性能方面均低于其他类型的板状保温材料，因此具有极佳的隔热性以及低透湿系数、高抗压、轻质、不透气、耐腐蚀和不降解等特点，特别适用于建筑物的隔热、防潮工程。

绿色发泡剂

生产XPS保温板所使用的传统发泡剂是以氟利昂为代表的含氢氯氟烃（HCFC）。氟利昂不但是造成臭氧层空洞的元凶，而且它对大气的暖化作用也比传统意义的温室气体要大几千倍，因此，蒙特利尔议定书规定，到2030年，世界范围内要彻底停止生产和使用HCFC，中国也将于2013年开始冻结并逐步减少HCFC的使用。目前，寻找能够代替HCFC的发泡剂成为当务之急。

一向对环保非常重视的德国从2000年开始就在其境内完全停用了HCFC。而来自德国汉诺威的克劳斯玛菲-贝尔斯托夫作为一家拥有100余年设计和生产挤出设备经验的专业厂家，在1990年代就开始探寻替代氟利昂作发泡剂的环保生产工艺。在比较了惰性气体、烷烃、水和氮气作发泡剂，并综合考虑经济性、环保性和工艺难度之后，发现CO2是目前用于XPS发泡最理想的发泡剂之一。CO2不仅不会破坏臭氧层，而且在所有的温室气体中它的温室气体系数也最低（见表所示）。特别是当它用作物理发泡的发泡剂时，用量很小，远低于化石燃料燃烧所排放的CO2量。同时，由于CO2成本低廉，价格只是HCFC类发泡剂的十几分之一，再加上添加量较低，因此用CO2取代HCFC生产1m3的XPS，仅在发泡剂一项就可节省几十元的成本。

由于CO2气体的导热系数较高，因此采用CO2发泡的XPS板材在使用初期，其隔热效果不如使用其他发泡剂的板材。但是，XPS板材在使用中有一个慢慢熟化的过程，即泡孔中原有的发泡剂将被空气置换和取代。如果用CO2作发泡剂，这一过程需要几个星期的时间，而其他较大分子的发泡剂可能需要3~5年（如图2所示），熟化之后板材的保温效果就基本一样了。因此，对于设计使用寿命大都在50年以上的建筑而言，XPS保温板采用何种发泡剂，保温效果在其使用的绝大部分时间内区别不大。

图2 采用不同发泡剂的XPS板在使用时的导热率变化比较
 

高效节能的生产线

目前，国内生产XPS板材主要采用单阶单螺杆挤出或双阶单螺杆串联挤出的方式。而克劳斯玛菲-贝尔斯托夫为XPS生产提供的同向双螺杆挤出机串联单螺杆挤出机生产线（如图3、图4所示）则别具优势。该生产线的组合方式既充分利用了双螺杆优良的混合和吃料能力，可以对聚合物、阻燃剂和发泡剂进行充分混合，并可以直接加工更多的回料，同时也利用了单螺杆的优势对熔体进行更好的冷却和熔压控制。凭借成熟的工艺经验和周密的流程控制，整条生产线拥有更高的效率，切割所产生的边角料也无需再造粒便可直接回收再生产。

在双螺杆挤出机方面，克劳斯玛菲-贝尔斯托夫拥有超过40年的制造和工艺经验，从而确保了第一阶工艺的精准和低能耗。在单螺杆方面，通过采用专利的“湿内衬”技术，不仅缩短了冷却介质与熔体之间的距离，而且增大了机筒的有效冷却面积，使冷却效率大为提升，能量消耗也显著减少。此外，通过采用2007年新研发的五螺棱螺杆，在确保了混合效率和熔压控制的前提下，可显著减小螺杆转动对熔体造成的剪切和温升，只需要更小的驱动电机功率和冷却功率即可获得同样的产量，从而可进一步节省约20%的能耗。综合采用了这些新技术后，一台用于熔体冷却螺杆直径为400mm的单螺杆挤出机，其电机功率仅为175kW,每小时可生产1500kgXPS板。

图4 双、单螺杆串联布置的生产线，所有温控部分均加装隔热罩以减少热量损失
 

配合独到的模头技术和下游设备，克劳斯玛菲-贝尔斯托夫的XPS发泡板生产线一次成型制品的最大宽度可达1.2m，最大厚度达120mm。这种更宽更厚的制品为后续切割开槽和最终的安装施工都提供了更大的灵活性，由此进一步减少了后道工序以及运输和施工的能耗和成本。

小结

目前，XPS在国内的生产还有较多不够规范和完善之处，但在欧美市场，XPS已经作为一种成熟的产品进入了一个结合原料、生产、运输、施工和质保的完全竞争阶段。对于有着丰富市场经验并严格控制生产成本的欧美XPS生产商而言，如果更大的设备投资意味着更高的产品质量、更少的原料浪费和能源消耗，那么设备投资的差价能很快通过更高的产品售价和更低的生产成本得到平衡，并在长期经营中收获更大的经济效益。正因如此，克劳斯玛菲-贝尔斯托夫自2000年率先推出单双螺杆双阶挤出设备配合CO2发泡工艺以来，已在世界范围内销售了超过50条生产线，供货所有主要的XPS板材生产商，并在该行业处于领先地位。

关于XPS保温板设备请详细参阅 XPS保温板挤出生产线