一種日光溫室用新型復合黑色PE編制布保溫被的研制

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】為研發能代替傳統保溫被，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復合黑色PE編織布、無紡布復合黑色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三種規格。靜態檢測報告表明，EPE復合黑色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種規格的復合黑色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，經使用所發現的問題主要有：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出難聞的氣味。針刺氈保溫被應用已經非常廣泛。

研究思路

理想的保溫被應具有保溫性好、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、性價比高等優點。經過分析發現：

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，課題組研發了一種黑色復合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、保溫性能取決于主要芯材的導熱系數和厚度，通過研究發現：膨松結構材料的傳熱系數小、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，產生協同效應，使復合材料的性價比優于單一材料，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，可以作為保溫被內層保護面料。

保溫被應具有合理的單位面積質量，厚重的保溫被增加了卷被機構的負重，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，根據實踐發現：保溫被合理的單位面積質量應在2.25～2.40 kg/m2范圍內選擇為宜；因此，選擇的保溫被最大單位面積質量不大于2.40 kg/m2。

研究內容及過程

根據以上的研究思路，課題組對保溫被的結構組成進行了研究，設計了一種日光溫室用新型復合黑色PE編織布保溫被，朝外層保護面料分別選用了EPE復合黑色PE編織布、無紡布復合黑色PE編織布，內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量的2種主芯材料的組合，試制了以雜羊絨為主芯材料結構的保溫被，共3種規格。

保溫被結構設計

根據不同用戶的需求，發明了一種日光溫室用新型復合黑色配PE編織布保溫被，其結構為覆層和保溫層構成，共分高（A）、中（B）、低（C）3種規格。

A類規格的保溫被結構見圖1，從上到下依次為無紡布復合黑色PE編織布（570 g/m2）、EPE（厚3 mm，60 g/m2）、噴膠棉（膨松狀態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，單位面積質量2.03 kg/m2。

B類規格的保溫被結構見圖2，從上到下依次為EPE復合黑色PE編織布（180 g/m2）、噴膠棉（膨松狀態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，單位面積質量1.45 kg/m2。

C類規格的保溫被結構見圖3，從上到下依次為EPE復合黑色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新，對傳統保溫單體之間的搭接方式改為對接方式（圖4）。采用寬子母扣結構，保溫被

單體一側放置50 mm寬的母扣，另一側放置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，而且還節約了材料。

討論與結論

討論

抗拉強度 經青海省產品質量監督檢驗所，2016年5月10日對保溫被的面料進行檢測。無紡布復合黑色PE編織布的抗拉強度檢測結果為平均101 kN/m2；EPE復合黑色PE編織布的抗拉強度檢測結果為平均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，值得推廣應用。

保溫率 經青海省纖維檢驗局，2016年5月9日對保溫被的保溫率進行了檢測，檢測結果為：A類規格的無紡布復合黑色PE編織布+

EPE+噴膠棉+雜羊絨+無紡布結構的保溫被的保溫率為84%，B類規格的EPE復合PE編織布+

噴膠棉+雜羊絨+EPE+無紡布結構的保溫被的保溫率為81.8%，C類規格的EPE復合黑色PE編織布+雜羊絨+EPE+無紡布結構的保溫被的保溫率為82%。單位面積質量為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%，根據檢測數據分析對比：這3種新型復合黑色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%。

形成上述結果的原因是噴膠棉結構疏松、質輕、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構[1]，也表現出比針刺氈更好的保溫性。

結論

靜態測試表明，新型復合PE編織布結構的保溫被，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、性價比高等優點，推廣應用前景廣闊。

本研究所得新型復合PE編織布結構的保溫被的保溫率和抗拉強度，結果僅為靜態測試結果，保溫被實際應用的效果與（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，鄒志榮.4種日光溫室保溫被室內的試驗性能測試[J].西北農林科技大學學報（自然科學版），2008（6）：154-158.

項目支持：“十二五”農村領域國家科技計劃課題，“設施節能與能源利用裝備研制與產業化示范”（2014BAD08B02）。

作者簡介：肖棠（1963-），男，陜西人，高級工程師，主要從事農業設施設計與建造和設施節能研究工作。