肖棠+張海云+吳海峰+金顯明+王斌

（青海省機械科學研究所，西寧 810021）

【摘要】為研發(fā)能代替?zhèn)鹘y(tǒng)保溫被，且性價比更高的新型日光溫室保溫被，朝外面料特選用了EPE復(fù)合黑色PE編織布、無紡布復(fù)合黑色PE編織布，朝里面料選用了強力無紡布；主要芯材分別選用了噴膠棉、雜羊絨，輔助芯料選用了EPE材料。根據(jù)不同用戶的需求，試制了1種PE編織布保溫被，分A、B、C三種規(guī)格。靜態(tài)檢測報告表明，EPE復(fù)合黑色PE編織布的抗拉強度為平均75 kN/m2，比淋膜無紡布的抗拉強度大3～5倍；3種規(guī)格的復(fù)合黑色PE編織布保溫被的保溫率都大于80%，比同一重量牛津布針刺氈保溫被和淋膜針刺氈保溫被的保溫率都高，其保溫被的綜合性能良好，可作為日光溫室的新型高效保溫材料推廣。

前，市場上流行的保溫被外層保護材料多為淋膜無紡布或牛津布，芯材則以針刺氈為主，經(jīng)使用所發(fā)現(xiàn)的問題主要有：淋膜無紡布雖具有一定防水和抗紫外線功能，但其成本高、易老化、使用壽命短；牛津布的防水和抗紫外線性能較差，經(jīng)風吹日曬后極易老化破碎。

針刺無紡布作為再生棉材料，價格較低，在一定程度上可以滿足日光溫室的保溫需要，但該材料受潮后重量大大增加，使保溫被不易被卷起，對卷簾機功率和溫室骨架的強度要求較高，而且該材料在晾干過程中還會散發(fā)出難聞的氣味。針刺氈保溫被應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛。

研究思路

理想的保溫被應(yīng)具有保溫性好、單位面積重量適中、防紫外線、抗拉強度高、易于卷放、防風性和防水性好、使用壽命長、性價比高等優(yōu)點。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)：

保溫被的防紫外線、抗拉強度、防水性、機械強度等指標主要取決于保溫被外層保護面料的綜合特性。為此，課題組研發(fā)了一種黑色復(fù)合polyethylene（PE）編織布，作為保溫被的外層材料，這種黑色PE編織布由黑色PE編織布和無紡布或Expandable Polyethylene（EPE）在高溫條件下復(fù)合而成，具有很好的防水和抗紫外線性能，抗拉強度較高，其綜合性能優(yōu)于淋膜無紡布和牛津布，是目前比較理想的保溫被外層保護面料。

保溫被的傳熱系數(shù)、保溫性能取決于主要芯材的導(dǎo)熱系數(shù)和厚度，通過研究發(fā)現(xiàn)：膨松結(jié)構(gòu)材料的傳熱系數(shù)小、保溫性好。噴膠棉和雜羊絨是理想的保溫芯材，雜羊絨的保溫性雖略低于噴膠棉，但其價格低廉，僅為噴膠棉的1/3。二者優(yōu)化組合后作為保溫被的主要芯材，在性價比上互相取長補短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的性價比優(yōu)于單一材料，在一定程度上可以滿足日光溫室的保溫需要。

珍珠棉（EPE）具有隔水、防潮、保溫、可塑性能佳、韌性強等優(yōu)點，可以作為保溫被芯料的輔助材料。

無紡布具有抗拉、保溫、護棚膜的特性，可以作為保溫被內(nèi)層保護面料。

保溫被應(yīng)具有合理的單位面積質(zhì)量，厚重的保溫被增加了卷被機構(gòu)的負重，同時對溫室骨架的強度也有高的要求，輕薄的保溫被不能防風，根據(jù)實踐發(fā)現(xiàn)：保溫被合理的單位面積質(zhì)量應(yīng)在2.25～2.40 kg/m2范圍內(nèi)選擇為宜；因此，選擇的保溫被最大單位面積質(zhì)量不大于2.40 kg/m2。

研究內(nèi)容及過程

根據(jù)以上的研究思路，課題組對保溫被的結(jié)構(gòu)組成進行了研究，設(shè)計了一種日光溫室用新型復(fù)合黑色PE編織布保溫被，朝外層保護面料分別選用了EPE復(fù)合黑色PE編織布、無紡布復(fù)合黑色PE編織布，內(nèi)層保護面料選用了強力無紡布；芯材分別選用了噴膠棉、雜羊絨為主芯材，EPE為輔助芯材。通過不同單位面積質(zhì)量的2種主芯材料的組合，試制了以雜羊絨為主芯材料結(jié)構(gòu)的保溫被，共3種規(guī)格。

保溫被結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)不同用戶的需求，發(fā)明了一種日光溫室用新型復(fù)合黑色配PE編織布保溫被，其結(jié)構(gòu)為覆層和保溫層構(gòu)成，共分高（A）、中（B）、低（C）3種規(guī)格。

A類規(guī)格的保溫被結(jié)構(gòu)見圖1，從上到下依次為無紡布復(fù)合黑色PE編織布（570 g/m2）、EPE（厚3 mm，60 g/m2）、噴膠棉（膨松狀態(tài)40～50 mm，400 g/m2）、雜羊絨（厚10 mm，500 g/m2）、無紡布（500 g/m2）。其總厚度60 mm，單位面積質(zhì)量2.03 kg/m2。

B類規(guī)格的保溫被結(jié)構(gòu)見圖2，從上到下依次為EPE復(fù)合黑色PE編織布（180 g/m2）、噴膠棉（膨松狀態(tài)20～25 mm，210 g/m2）、雜羊絨（厚10 mm，500 g/m2）、珍珠棉EPE（3 mm厚，60 g/m2）、無紡布（500g /m2）。其總厚度40 mm，單位面積質(zhì)量1.45 kg/m2。

C類規(guī)格的保溫被結(jié)構(gòu)見圖3，從上到下依次為EPE復(fù)合黑色PE編織布（180 g/m2）、雜羊絨（厚30 mm，1500 g/m2）、珍珠棉EPE（厚3 mm，60 g/m2）、無紡布（500 g/m2）；其總厚度40 mm，單位面積質(zhì)量為2.24 kg/m2。

課題組對保溫被單體之間的連接方式也進行了創(chuàng)新，對傳統(tǒng)保溫單體之間的搭接方式改為對接方式（圖4）。采用寬子母扣結(jié)構(gòu)，保溫被

單體一側(cè)放置50 mm寬的母扣，另一側(cè)放置110 mm寬的子扣；這樣，保溫被單體互相連接時對接好，緊密接觸，消除間隙，一個保溫被單體的子扣與另一保溫被單體的母扣粘合，實現(xiàn)了保溫被單體之間的無縫隙連接；這種保溫被的對接方式不僅使保溫被安裝平整，卷簾機易卷，而且還節(jié)約了材料。

討論與結(jié)論

討論

抗拉強度 經(jīng)青海省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所，2016年5月10日對保溫被的面料進行檢測。無紡布復(fù)合黑色PE編織布的抗拉強度檢測結(jié)果為平均101 kN/m2；EPE復(fù)合黑色PE編織布的抗拉強度檢測結(jié)果為平均75 kN/m2，大于青海地標（DB63/T1495-2016）保溫被抗拉強度最小值17 kN/m2，比淋膜無紡布的抗拉強度大3～5倍，值得推廣應(yīng)用。

保溫率 經(jīng)青海省纖維檢驗局，2016年5月9日對保溫被的保溫率進行了檢測，檢測結(jié)果為：A類規(guī)格的無紡布復(fù)合黑色PE編織布+

EPE+噴膠棉+雜羊絨+無紡布結(jié)構(gòu)的保溫被的保溫率為84%，B類規(guī)格的EPE復(fù)合PE編織布+

噴膠棉+雜羊絨+EPE+無紡布結(jié)構(gòu)的保溫被的保溫率為81.8%，C類規(guī)格的EPE復(fù)合黑色PE編織布+雜羊絨+EPE+無紡布結(jié)構(gòu)的保溫被的保溫率為82%。單位面積質(zhì)量為1.67 kg/m2的市場主流牛津布+針刺氈保溫被的保溫率為80.1%，單位面積質(zhì)量為1.45 kg/m2的市場主流淋膜無紡布+針刺氈保溫被的保溫率為75%，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)分析對比：這3種新型復(fù)合黑色PE編織布保溫被的保溫率均大于市場主流淋膜無紡布或牛津布+針刺氈保溫被，并且符合青海地標（DB63/T1495-2016）要求保溫被保溫率最小值80%。

形成上述結(jié)果的原因是噴膠棉結(jié)構(gòu)疏松、質(zhì)輕、厚度大、含空隙多，具有良好的保溫性和防水性，而雜羊絨的羊毛具有天然的立體卷曲特征，加之排列不規(guī)則，自然形成了很多細微的空隙，從而使雜羊絨具有蓬松的結(jié)構(gòu)[1]，也表現(xiàn)出比針刺氈更好的保溫性。

結(jié)論

靜態(tài)測試表明，新型復(fù)合PE編織布結(jié)構(gòu)的保溫被，其保溫性和表面抗拉強度比市場流行的（淋膜無紡布或牛津布+針刺氈）保溫被有一定的提高，單位面積質(zhì)量在1.5～2.3 kg/m2范圍之間，符合保溫被防風、對卷簾機負載要求小的技術(shù)指標。同時，這種保溫被具有防水、防潮、防紫外線、使用壽命長、性價比高等優(yōu)點，推廣應(yīng)用前景廣闊。

本研究所得新型復(fù)合PE編織布結(jié)構(gòu)的保溫被的保溫率和抗拉強度，結(jié)果僅為靜態(tài)測試結(jié)果，保溫被實際應(yīng)用的效果與（淋膜+化纖棉）保溫被相比究竟如何，還有待進一步的室外試驗來驗證。

參考文獻

[1]喬正衛(wèi)，鄒志榮.4種日光溫室保溫被室內(nèi)的試驗性能測試[J].西北農(nóng)林科技大學學報（自然科學版），2008（6）：154-158.

項目支持：“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國家科技計劃課題，“設(shè)施節(jié)能與能源利用裝備研制與產(chǎn)業(yè)化示范”（2014BAD08B02）。

作者簡介：肖棠（1963-），男，陜西人，高級工程師，主要從事農(nóng)業(yè)設(shè)施設(shè)計與建造和設(shè)施節(jié)能研究工作。