一种日光温室用新型复合黑色PE编制布保温被的研制

肖棠+张海云+吴海峰+金显明+王斌

（青海省机械科学研究所，西宁 810021）

【摘要】为研发能代替传统保温被，且性价比更高的新型日光温室保温被，朝外面料特选用了EPE复合黑色PE编织布、无纺布复合黑色PE编织布，朝里面料选用了强力无纺布；主要芯材分别选用了喷胶棉、杂羊绒，辅助芯料选用了EPE材料。根据不同用户的需求，试制了1种PE编织布保温被，分A、B、C三种规格。静态检测报告表明，EPE复合黑色PE编织布的抗拉强度为平均75 kN/m2，比淋膜无纺布的抗拉强度大3～5倍；3种规格的复合黑色PE编织布保温被的保温率都大于80%，比同一重量牛津布针刺毡保温被和淋膜针刺毡保温被的保温率都高，其保温被的综合性能良好，可作为日光温室的新型高效保温材料推广。

前，市场上流行的保温被外层保护材料多为淋膜无纺布或牛津布，芯材则以针刺毡为主，经使用所发现的问题主要有：淋膜无纺布虽具有一定防水和抗紫外线功能，但其成本高、易老化、使用寿命短；牛津布的防水和抗紫外线性能较差，经风吹日晒后极易老化破碎。

针刺无纺布作为再生棉材料，价格较低，在一定程度上可以满足日光温室的保温需要，但该材料受潮后重量大大增加，使保温被不易被卷起，对卷帘机功率和温室骨架的强度要求较高，而且该材料在晾干过程中还会散发出难闻的气味。针刺毡保温被应用已经非常广泛。

研究思路

理想的保温被应具有保温性好、单位面积重量适中、防紫外线、抗拉强度高、易于卷放、防风性和防水性好、使用寿命长、性价比高等优点。经过分析发现：

保温被的防紫外线、抗拉强度、防水性、机械强度等指标主要取决于保温被外层保护面料的综合特性。为此，课题组研发了一种黑色复合polyethylene（PE）编织布，作为保温被的外层材料，这种黑色PE编织布由黑色PE编织布和无纺布或Expandable Polyethylene（EPE）在高温条件下复合而成，具有很好的防水和抗紫外线性能，抗拉强度较高，其综合性能优于淋膜无纺布和牛津布，是目前比较理想的保温被外层保护面料。

保温被的传热系数、保温性能取决于主要芯材的导热系数和厚度，通过研究发现：膨松结构材料的传热系数小、保温性好。喷胶棉和杂羊绒是理想的保温芯材，杂羊绒的保温性虽略低于喷胶棉，但其价格低廉，仅为喷胶棉的1/3。二者优化组合后作为保温被的主要芯材，在性价比上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的性价比优于单一材料，在一定程度上可以满足日光温室的保温需要。

珍珠棉（EPE）具有隔水、防潮、保温、可塑性能佳、韧性强等优点，可以作为保温被芯料的辅助材料。

无纺布具有抗拉、保温、护棚膜的特性，可以作为保温被内层保护面料。

保温被应具有合理的单位面积质量，厚重的保温被增加了卷被机构的负重，同时对温室骨架的强度也有高的要求，轻薄的保温被不能防风，根据实践发现：保温被合理的单位面积质量应在2.25～2.40 kg/m2范围内选择为宜；因此，选择的保温被最大单位面积质量不大于2.40 kg/m2。

研究内容及过程

根据以上的研究思路，课题组对保温被的结构组成进行了研究，设计了一种日光温室用新型复合黑色PE编织布保温被，朝外层保护面料分别选用了EPE复合黑色PE编织布、无纺布复合黑色PE编织布，内层保护面料选用了强力无纺布；芯材分别选用了喷胶棉、杂羊绒为主芯材，EPE为辅助芯材。通过不同单位面积质量的2种主芯材料的组合，试制了以杂羊绒为主芯材料结构的保温被，共3种规格。

保温被结构设计

根据不同用户的需求，发明了一种日光温室用新型复合黑色配PE编织布保温被，其结构为覆层和保温层构成，共分高（A）、中（B）、低（C）3种规格。

A类规格的保温被结构见图1，从上到下依次为无纺布复合黑色PE编织布（570 g/m2）、EPE（厚3 mm，60 g/m2）、喷胶棉（膨松状态40～50 mm，400 g/m2）、杂羊绒（厚10 mm，500 g/m2）、无纺布（500 g/m2）。其总厚度60 mm，单位面积质量2.03 kg/m2。

B类规格的保温被结构见图2，从上到下依次为EPE复合黑色PE编织布（180 g/m2）、喷胶棉（膨松状态20～25 mm，210 g/m2）、雜羊绒（厚10 mm，500 g/m2）、珍珠棉EPE（3 mm厚，60 g/m2）、无纺布（500g /m2）。其总厚度40 mm，单位面积质量1.45 kg/m2。

C类规格的保温被结构见图3，从上到下依次为EPE复合黑色PE编织布（180 g/m2）、杂羊绒（厚30 mm，1500 g/m2）、珍珠棉EPE（厚3 mm，60 g/m2）、无纺布（500 g/m2）；其总厚度40 mm，单位面积质量为2.24 kg/m2。

课题组对保温被单体之间的连接方式也进行了创新，对传统保温单体之间的搭接方式改为对接方式（图4）。采用宽子母扣结构，保温被

单体一侧放置50 mm宽的母扣，另一侧放置110 mm宽的子扣；这样，保温被单体互相连接时对接好，紧密接触，消除间隙，一个保温被单体的子扣与另一保温被单体的母扣粘合，实现了保温被单体之间的无缝隙连接；这种保温被的对接方式不仅使保温被安装平整，卷帘机易卷，而且还节约了材料。

讨论与结论

讨论

抗拉强度 经青海省产品质量监督检验所，2016年5月10日对保温被的面料进行检测。无纺布复合黑色PE编织布的抗拉强度检测结果为平均101 kN/m2；EPE复合黑色PE编织布的抗拉强度检测结果为平均75 kN/m2，大于青海地标（DB63/T1495-2016）保温被抗拉强度最小值17 kN/m2，比淋膜无纺布的抗拉强度大3～5倍，值得推广应用。

保温率 经青海省纤维检验局，2016年5月9日对保温被的保温率进行了检测，检测结果为：A类规格的无纺布复合黑色PE编织布+

EPE+喷胶棉+杂羊绒+无纺布结构的保温被的保温率为84%，B类规格的EPE复合PE编织布+

喷胶棉+杂羊绒+EPE+无纺布结构的保温被的保温率为81.8%，C类规格的EPE复合黑色PE编织布+杂羊绒+EPE+无纺布结构的保温被的保温率为82%。单位面积质量为1.67 kg/m2的市场主流牛津布+针刺毡保温被的保温率为80.1%，单位面积质量为1.45 kg/m2的市场主流淋膜无纺布+针刺毡保温被的保温率为75%，根据检测数据分析对比：这3种新型复合黑色PE编织布保温被的保温率均大于市场主流淋膜无纺布或牛津布+针刺毡保温被，并且符合青海地标（DB63/T1495-2016）要求保温被保温率最小值80%。

形成上述结果的原因是喷胶棉结构疏松、质轻、厚度大、含空隙多，具有良好的保温性和防水性，而杂羊绒的羊毛具有天然的立体卷曲特征，加之排列不规则，自然形成了很多细微的空隙，从而使杂羊绒具有蓬松的结构[1]，也表现出比针刺毡更好的保温性。

结论

静态测试表明，新型复合PE编织布结构的保温被，其保温性和表面抗拉强度比市场流行的（淋膜无纺布或牛津布+针刺毡）保温被有一定的提高，单位面积质量在1.5～2.3 kg/m2范围之间，符合保温被防风、对卷帘机负载要求小的技术指标。同时，这种保温被具有防水、防潮、防紫外线、使用寿命长、性价比高等优点，推广应用前景广阔。

本研究所得新型复合PE编织布结构的保温被的保温率和抗拉强度，结果仅为静态测试结果，保温被实际应用的效果与（淋膜+化纤棉）保温被相比究竟如何，还有待进一步的室外试验来验证。

参考文献

[1]乔正卫，邹志荣.4种日光温室保温被室内的试验性能测试[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2008（6）：154-158.

项目支持：“十二五”农村领域国家科技计划课题，“设施節能与能源利用装备研制与产业化示范”（2014BAD08B02）。

作者简介：肖棠（1963-），男，陕西人，高级工程师，主要从事农业设施设计与建造和设施节能研究工作。