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纺织废料革命:基于废弃衣物的管道保温材料创新与性能评估
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月01日 来源:Waste Management 7.1
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本研究针对建筑管道系统热损失严重及传统保温材料(如玻璃棉glass wool)不可持续的问题,创新性地将混合纺织废料(含天然/合成纤维)通过热压工艺转化为管道保温材料。实验表明,该回收材料(RI)在80°C管道应用中导热系数仅0.04257 W/m·K,抗冻融性能优异,热成像显示其保温效率接近传统材料,为建筑节能与纺织废料循环经济(circular economy)提供双赢方案。
在全球每年产生9200万吨纺织废料的背景下,仅10%的回收率使得废弃衣物成为增长最快的固体污染源之一。建筑领域同样面临困境——管道热损失占建筑能耗的15%-20%,而传统玻璃棉(glass wool)在生产中每吨排放1.2吨CO2。韩国研究人员敏锐捕捉到这两个问题的交汇点:能否将废弃衣物转化为高性能管道保温材料?这项发表在《Waste Management》的研究给出了肯定答案。
研究团队采用机械粉碎-热压成型关键技术:首先将含纽扣拉链的混合衣物(棉/聚酯纤维占比未公开)直接破碎为纤维束,在70-250°C梯度加热下利用聚酯外层熔融特性实现自粘结;随后将材料加工为平板(测试用)与圆筒形套管(15A管道应用),通过温控箱模拟-20°C至80°C极端环境。
【Clothing waste collection and preparation】
未经分类的废旧衣物通过熔融粘结形成三维网状结构,纤维孔隙率测试显示其具备天然隔热优势。热重分析证实合成纤维的双层热稳定性——外层70°C熔融形成保护膜,内层在250°C内保持稳定,这为后续热压工艺提供理论依据。
【Fabricated insulation specimens】
对比实验设置三组:裸管、玻璃棉保温管、回收材料(RI)保温管。80°C热水循环测试中,RI组表面温差较裸管降低76%,仅比玻璃棉组高2.3°C。热成像显示RI能均匀覆盖管道曲面,无传统材料常见的接缝热桥现象。
【Conclusions】
研究证实RI的导热系数(0.04257 W/m·K)虽略高于高性能保温材料,但在-20°C冻融循环后仍保持94%结构完整性。其突破性在于:首次实现混合纺织废料的免分拣直接回收,省去传统回收中30%的人工分选成本;通过纤维自粘结工艺避免添加胶黏剂,使生产过程碳足迹降低57%。
该成果为建筑领域提供双重环境效益:每吨RI可减少3.8吨纺织填埋垃圾,同时使管道系统节能效率提升12%-15%。研究团队建议下一步探索材料的吸声性能与全生命周期成本,这将加速其在绿色建筑认证体系(如LEED)中的应用。正如Dongchan Jin在讨论部分强调的,这项技术真正实现了"从衣橱到管道"(from wardrobe to pipeline)的循环经济闭环。
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