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建筑科学

酚醛泡沫绝缘材料

我们能解决这种绝缘材料的腐蚀问题吗?

四种硬质绝缘材料被固定在钢甲板上。从左上顺时针方向依次为:EPS、矿棉、聚氨酯、酚醛泡沫保温。
图片来源:图片#1至#5:BDA Keuringsinstituut - Kiwa NV
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四种硬质绝缘材料被固定在钢甲板上。从左上顺时针方向依次为:EPS、矿棉、聚氨酯、酚醛泡沫保温。
图片来源:图片#1至#5:BDA Keuringsinstituut - Kiwa NV
覆盖有屋顶膜的测试组件。 钢型材桥面底面经试验后用扣件紧固。 这个扣件在穿透屋顶甲板的尖端处有轻微的腐蚀,但扣件与2英寸酚醛泡沫绝缘材料持续接触的部分没有腐蚀。 EPS绝缘中紧固件的腐蚀模式与图4(酚醛泡沫绝缘中)紧固件非常相似。 阁楼上有两层Kingspan Kooltherm酚醛泡沫绝缘材料,一个扣件已经被收回一部分。
图片来源:图片#6尽管#11:Peter Yost
这是相同的紧固件,显示在图片#6。螺丝已经全部退了出来,表明紧固件上没有任何地方有腐蚀。这并不奇怪,因为这是一个几个月前才安装的烤漆紧固件。 在我之前的博客中讨论过的保温工程(位于佛蒙特州Brattleboro的Chapin街81号)中,这个墙的模型在我的车库中保存了几个月,因为车库板已经很旧了,破损了,而且在它和车库下面的土壤之间没有防潮屏障,所以车库往往相当潮湿。 一颗螺钉——一颗用于室内使用的石膏板螺钉,未经镀锌或其他处理——从墙壁模型上取下,显示其长度无腐蚀。 我倒出了几个螺丝,把水倒进固定孔里,然后重新安装螺丝。 一周后,干墙螺钉仍然没有腐蚀。 弗劳恩霍夫研究所的Jan Kosny博士的ppt标题幻灯片:“开发一种生物基、廉价、无腐蚀性、不易燃的建筑隔热酚醛泡沫。”
图片来源:图片#12至#14:美国夫琅和费学院
对8种不同类型的酚醛泡沫硬质绝缘材料的屋顶进行了腐蚀试验。 这些照片展示了夫琅和费屋顶测试小屋的内部,并展示了水是如何被输送到屋顶系统,以装载安装的酚醛泡沫刚性绝缘材料与水分。

一个特别深思熟虑和彻底的问题从GBA的长期读者Aaron Birkland关于酚醛泡沫的pH值和它可能的腐蚀性促使我跟进我的Kingspan 's Kooltherm硬质绝缘材料的原创博客

亚伦有两个主要问题:

  • 金斯潘的Kooltherm是否解决了紧固件或金属屋顶平台的酸性和腐蚀问题?
  • 如果是这样的话,Kooltherm是唯一的酚醛泡沫硬质绝缘产品吗?

简单的背景

酚醛泡沫刚性绝缘材料于20世纪80年代引入美国,由Beazer East和Johns Manville销售,但严重的腐蚀问题导致了法律诉讼,两家公司于1992年停止生产。

爱尔兰公司Kingspan推出了一种全新的酚醛泡沫绝缘材料配方,自1992年以来一直在欧洲生产和销售Kooltherm,并于2016年将其引入美国。

道琼斯指数报告

2012年,陶氏建筑解决方案公司(Dow Building Solutions)在美国塑料工程师学会(Society of Plastics Engineers)的一次会议上发布了白皮书《硬质聚合物泡沫板技术评估》。本文比较了聚异氰脲酸酯和挤压聚苯乙烯(XPS)两种酚醛泡沫绝缘材料的某些性能。以下是本文中最重要的几点:

  1. 1.道氏白皮书中提到的两种酚醛泡沫板绝缘材料都不是Kingspan的Kooltherm。
  2. 2.酚醛泡沫板的表r值为每英寸R-6.7至R-7.5;库尔温绝缘是每英寸R-8+。(由于Koolspan酚醛泡沫的细胞结构不均匀,绝缘材料的实际每英寸r值随厚度而变化。)
  3. 3.本文所讨论的酚醛泡沫板中的甲醛残留量在百万分之137 ~ 253ppm之间。Kingspan有独立的第三方数据(由德国夫劳恩霍夫研究所进行的测试)显示残留甲醛低于百万分之0.15。(困难之一是,作为一家总部位于欧洲的公司,Kingspan还没有美国的标准化测试结果。)
  4. 4.本文根据ASTM 971报告了酚醛保温材料A的pH值为2.7,酚醛保温材料B的pH值为2.0(相当酸性)。金斯潘声称,库尔温氏测试得出的pH值与多异象的pH值在3.8到4之间。同样,缺乏第三方ASTM结果是Kingspan正在与美国测试机构合作解决的当前问题。

弗劳恩霍夫研究所的Jan Kosny博士是一位广受尊敬的建筑科学家和材料专家;科斯尼称这份陶氏报告是“营销材料”。

Kingspan为我提供了由卡迪夫大学(Cardiff University)进行的库尔温绝缘材料的第三方pH值测试,日期为2010年7月21日,按照EN13468的测试方法:“建筑设备和工业装置用隔热产品-水溶性氯、氟、硅酸盐、钠离子和pH值的测定”。两个绝缘样品的pH值测试结果分别为6.51和6.49。

Kingspan的BDA Keuringsinstituut检测报告

Kingspan与我分享了一份由BDA Keuringsinstituut (Kiwa NV,一家荷兰测试实验室的分支)编写的测试报告,日期为2010年1月22日。我没有权限复制或张贴这个完整的报告,但以下是报告的信息。

在BDA Keuringsinstituut的测试中,用垫圈和螺丝将四种硬质绝缘材料——矿棉、Kingspan酚醛泡沫、聚氨酯(PUR)和膨胀聚苯乙烯(EPS)固定在型材钢甲板上(见上图1),然后用EPDM屋顶膜覆盖绝缘材料(见下图2)。然后,这些组件被放置在一个加热的水箱中,组件被置于70°C(158°F)和95%的相对湿度下28天。

要查看测试完成后紧固件的情况,请参见下面的图片#3、#4和#5(所有照片均取自报告)。

从报告的“结果”部分:“....在测试之后,腐蚀的数量似乎没有结构上的差异。所有螺丝显示平均相同数量的腐蚀螺丝的部分,已通过异形钢甲板。在那部分没有通过型材钢甲板,因此直接接触绝缘材料,没有发现腐蚀。”

我试图联系陶氏建筑解决方案公司,以获得他们对上述BDA Keuringsinstituut关于Kingspan的Kooltherm的报告的回应,但没有得到回复。

我的“测试”都

我突然意识到,我可以去布瑞特波罗的库尔瑟姆项目,爬进未完工的阁楼,拧掉一些螺丝,看看是否有任何腐蚀(见图片#6和#7)。唯一的问题是,那些大的坏男孩螺丝是用烤漆表面保护的,而且它们只安装了4到5个月。

我还记得在我关于X-Floc纤维素绝缘安装系统的博客中,我们在一个安装了普通老式室内干墙螺钉的墙壁模型中使用了Kooltherm(见图片#8和#9)。这面墙的模型已经在我潮湿的车库里放了三个月了。仍然没有紧固件腐蚀,所以我决定用水填满石膏板螺钉孔,并把螺钉放回去(见图#10)。图11显示的是同一个螺丝一周后的情况:无论如何,没有腐蚀。

美国能源部建筑技术办公室关于酚醛泡沫绝缘发展的项目

在Aaron告诉我之前,我并不知道能源部的建筑技术办公室项目:生物基、廉价、无腐蚀性、不易燃建筑隔热酚醛泡沫的研制(见图片# 12)。我和项目合作伙伴阿特拉斯屋顶公司联系过了。他们报告说,这项工作没有商业化,无论是他们自己,还是他们能找到的任何基于该项目的新专利(任何项目商业化的关键指标)都证明了这一点。

然而,就在完成这篇博客之前,我找到了Jan Kosny博士,他是美国弗劳恩霍夫研究所建筑围场和材料部的主任。Kosny报告说:

  1. 1.美国能源部的这个项目于2017年完成。目前,夫琅和费正得到美国能源部的资助,并与橡树岭国家实验室合作,对一系列酚醛泡沫绝缘体进行腐蚀现场测试,研究将于2019年完成。
  2. 2.作为腐蚀现场测试的一部分,夫琅和费有一个屋顶测试小屋,测试5或6种商用酚醛泡沫绝缘体以及两种新配方(见图#12和图#13)。
  3. 3.夫琅和费正在独立地继续其酚醛泡沫绝缘的工作,这一过程涉及持续多年的产品开发(最多8年以上)。
  4. 4.虽然Atlas绝缘公司已不再参与该产品的开发工作,但夫琅和费公司正在认真地与其他一些公司进行机密讨论,继续开发酚醛泡沫绝缘材料。

毫不奇怪,这些图像(以及它们所代表的测试)使我的“wingnut测试”相形见绌。

结论?

Kooltherm仍然是目前在美国可用的酚醛泡沫硬质绝缘材料的“真正的McCoy”

酸度问题和腐蚀问题已经解决了Kooltherm酚醛泡沫刚性绝缘。虽然库尔温绝缘的竞争对手可能还需要几年时间,但夫琅和费主导的研发很可能意味着未来几年的激烈竞争。

除了担任GBA的技术总监,Peter Yost是技术服务的副总裁BuildingGreen在佛蒙特州伯瑞特波罗。20多年来,他一直从事高性能住宅的建造、研究、教学、写作和咨询工作。作为一名经验丰富的培训师和顾问,他被评为NAHB年度教育家。你有建筑科学难题吗?在这里联系皮特.你也可以注册“绿色建筑”的电子邮件通讯获得一份关于绝缘的免费报告,以及彼得的定期帖子。

7评论

  1. Jaccen||# 1

    对不起,不能帮助但吹我自己的号角....
    ....当我向下滚动过去的文章,看到帖子#41;)

    “41。
    2018年2月8日12:11东部时间
    值得注意的是,为什么这种产品以前不鼓励使用:

    http://msdssearch.dow.com/PublishedLiteratureDOWCOM/dh_08ab/0901b803808a...

    酚醛泡沫绝缘材料在20世纪80年代生产并销售到北美市场
    90年代初,主要用作屋顶隔热材料。其优点是绝缘价值高,耐火性能好。据称,泡沫中的高吸湿潜力和残余酸导致了严重的腐蚀问题。在20世纪90年代早期,针对公司的集体诉讼被提起。过去在北美的诉讼集中在金属甲板屋顶应用中使用的酚醛泡沫据称造成的腐蚀。由此导致的屋顶故障和随后的诉讼对建筑界来说仍然记忆犹新。”

    安装在外部或高湿度地区(如。浴室)可能需要咨询制造商是否建议这样做。”

    很高兴知道这个产品不受这种影响。谢谢你的跟进!

  2. 专家成员
    里克•埃文斯||#2

    全球变暖的影响?
    彼得,你们研究过库尔温对全球变暖的影响了吗?它与其他类型的硬质泡沫相比如何?

    谢谢你!

  3. GBA编辑器
    马丁Holladay||# 3

    对里克·埃文斯的回应
    里克,
    看看彼得·约斯特关于库尔温的第一篇文章,"Kingspan Kooltherm酚醛泡沫刚性绝缘材料"在那篇文章中,他报告说,用于制造库尔温的发泡剂对全球变暖的潜能值很低。

    在一篇叫做"R-8酚醛泡沫板绝缘材料又回来了"Alex Wilson报道说:“发泡剂是戊烷,它具有零臭氧消耗潜力(ODP)和低全球变暖潜力(GWP)。戊烷是用于多异氰脲酸酯(polyiso)绝缘的相同发泡剂。”

  4. 韦尔奇尼德兰公司CZ 67会吗||# 4

    冷和衰老?
    彼得,
    伟大的东西!有关于Kooltherm在寒冷气候下的表现的数据吗?随时间的热漂移呢?

  5. Josh Wimpey||# 5

    几个月前我打电话给弗吉尼亚州的金斯潘说有个屋顶坍塌的事
    我问他们关于使用Kooltherm产品作为屋顶平台的外部绝缘,他们告诉我这不是一个适合的产品应用。不幸的是,电话里的人不能告诉我为什么,所以我认为它没有所需的压缩强度。有人对此有经验吗?他们的温彻斯特弗吉尼亚工厂离我只有60英里,所以我希望使用他们的一些产品。

    谢谢

  6. AACnorcal||# 6

    自从这里有一个关于酚醛绝缘的新帖子以来,已经一年多了。Kooltherm是唯一被提及的可用的商业产品。今天我无意中发现了2014年在日本开设的一家工厂的消息:

    2014年3月13日,
    朝日Kasei建筑材料株式会社

    2014年3月12日,朝日Kasei建筑材料在日本茨城市的工厂完成了Neoma™酚醛泡沫保温板新生产线的添加,并举行了投产仪式。

    由于消费者对“智能”和“零能耗”住宅的兴趣日益增长,以及日本政府2020年强制性住宅节能标准的路线图,预计对高性能隔热材料的需求将大幅增加。

    新的生产线将使旭成建筑材料能够继续满足其旗舰产品Neoma™保温板和Jupii™地板保温板日益增长的需求。作为日本领先的酚醛泡沫保温板制造商,旭Kasei建筑材料将继续通过进一步加强其业务,在确保高质量、高性能产品的稳定供应的同时,为改善建筑工程中的热环境做出贡献。

    开幕式提纲

    时间:2014年3月12日
    出席人数:约40
    著名与会者:朝日Kasei株式会社总裁藤原武久先生
    旭Kasei建筑材料公司总裁前田富宏先生
    新生产线的轮廓

    地点:日本茨城市刺岛郡酒井町
    (与第一条Neoma™生产线相邻)
    结构:地上三层
    总建筑面积:6300平方米
    容量:增加到目前容量的1.8倍(两条线路的总和)
    生产:Neoma™酚醛泡沫保温板,
    木质框架房屋用Jupii™地板保温板
    2014年4月启动:
    投资:约40亿日元
    关于Neoma™

    Neoma™是酚醛泡沫保温板系列,适用于住宅、建筑和工业应用。它在日本获得了多个著名奖项,被公认为世界领先的保温性能,在国内木结构房屋外保温市场占有领先份额。

    关于Jupii™

    Jupii™是基于Neoma™技术开发的木框架房屋地板隔热板系列

  7. AACnorcal||# 7

    我看到我在这里有一个用户名,所以我将添加我的名字。
    大卫•哈里斯
    加利福尼亚州圣罗莎
    朝日Kasei还在日本生产AAC,在Hebel (Xella持有的两个AAC品牌之一)的许可下,蒸压加气混凝土。上一次宣布Xella的100%所有权是由龙星基金持有。

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