Flotation Foam

浮力泡棉的原理很简单:闭孔泡棉的主体是封在独立气泡里的气体,所以它排开的水比它本身重,于是浮起来。工程上要问的不是「第一天浮不浮」,而是「在水里泡了一个季度之后还浮不浮」。

为什么闭孔泡棉能浮

泡棉的浮力来自封在里面的气体体积。闭孔泡棉的每个气泡都是密封的小室,气体留在原地,材料的密度也就保持稳定。开孔泡棉的气泡是连通的,水会挤走里面的空气——泡棉变重、浮力下降,最后沉下去。

密度与浮力

浮力等于排开水的重量减去泡棉自身的重量。因为水的密度远大于这类泡棉,余量很大:泡棉密度越低,同样体积提供的浮力越大,但材料也越软、越容易被压缩。

博丰泡棉生产 3~40 倍发泡倍数的 XPE 与 IXPE,表观密度覆盖 26.8~300 kg/m³。低密度端——25~40 倍、约 26.8~40 kg/m³——是浮床、浮毯与泳池浮具所在的范围。密度更高的规格用在这个零件同时还要承力或保持形状的场合。

长期表现由吸水率决定

厂方技术数据。吸水率是决定浮力在使用中能不能保持住的那个数字。
项目XPEIXPE
发泡倍数3~40 倍3~40 倍
表观密度(GB/T 6343)26.8~300 kg/m³26.8~300 kg/m³
吸水率(GB/T 1034)≤0.4%≤0.4%
耐化学性耐水与耐潮耐海水、耐油脂、耐酸碱
单层厚度3~15 mm0.1~15 mm
多层热合15~200 mm15~200 mm

吸水率 ≤0.4% 是浮力能保持稳定的原因。一个会吸收自身重量百分之几的水的材料,会损失相应比例的浮力余量,而且这个损失会随着每一季泡在水里而累积。

用在海水里时,IXPE 是规格更合适的牌号:我们的厂方数据列明它耐海水、耐油脂、耐酸碱,并描述为无毒无味。

一立方米能托起多少重量

浮力件靠排开的水工作。一立方米淡水重 1,000 kg,一块完全浸没的泡棉托起的重量,等于它排开的水重减去它自身的重量。选规格时真正要算的是这个差值,而它在整个密度区间里变化很小。

按各倍率的表观密度计算,假定零件完全浸没在 1,000 kg/m³ 的淡水中。
发泡倍数表观密度(kg/m³)每立方米托举重量(kg)
25 倍40960
30 倍33.3967
35 倍28.6971
40 倍26.8973

25 倍到 40 倍,差别约 13 kg/m³——最轻的牌号多托 1.4% 左右。同一区间里邵氏硬度从 25~30 降到 13~18。零件还要保持形状、承力或打螺钉固定时,这份刚度通常比 13 kg 更值钱,选偏硬的一档更合适。

厚度对这个数字的影响比密度大得多。10 mm 厚、每平方米排开 10 升水,接近 10 kg 的托举力;厚度翻倍,托举力翻倍。换成最轻牌号,每平方米只多出 0.13 kg。

吸水率随密度下降而上升

最浮得起来的那一档,吸水也最多。吸水率按 GB/T 1034 方法 4 在 23 ℃ 下浸 22 小时测定,上限是按发泡倍数分档给的,不是给整个材料一个数。

各发泡倍数档的吸水率上限,GB/T 1034 方法 4,23±2 ℃、22 小时。数值越低越好。
发泡倍数XPEIXPE
3~10 倍≤0.2%≤0.2%
15 倍≤0.3%≤0.2%
20 倍≤0.3%≤0.3%
25 倍≤0.4%≤0.3%
30~40 倍≤0.4%≤0.4%

换算成能比的单位看:26.8 kg/m³ 的泡棉,0.4% 的自重吸水约合 0.11 kg/m³,而它的托举余量约 973 kg。就算把这点允许量全部吸满,托举力的变化也只在小数点后第二位。这个量级的吸水,不是把浮力件压沉的原因。

真正改变结果的是水去了哪里。切口断面、热合缝、胶膜、开孔背衬,每一处能存的水都远多于泡棉本体;零件在服役中变重时,该查的是这些地方。复合件要指定闭孔面层并封边,验收时测成品组件,而不是测一张片材。

做更厚的浮力件

XPE 单层厚度 3~15 mm,IXPE 单层 0.1~15 mm。更厚的零件——浮床、厚坐垫——靠多层热合叠出来,XPE 与 IXPE 可到 200 mm,功能性牌号可到 100 mm。泡棉还可以压花增加摩擦力,或复合一层布面。

船艇与浮台里的浮力泡棉

用于浮力的泡棉,多数并不直接泡在水里,而是装在一个结构里面:小船上是舱底空腔或密封的座箱,浮筒和浮码头上是夹芯板里的芯材,皮划艇与桨板上是不站人时让板面留在水面的那一层芯。

被包住这件事带来两个要求。一是按空腔而不是按自己的形状下料,所以是 CNC 铣削或模切成形,图纸画的是腔体,不是产品外形。二是要承受能接触到它的水——舱底水、溅水与凝露——封闭发泡的牌号和封边的做法,在这里比理论托举力最后那几公斤更重要。

一艘船要带多少浮力、放在哪里、怎么验证,由造船方和它在销售市场适用的规则决定。我们按造船方指定的密度、厚度和切割形状供应泡棉,不对整船定级、测试或认证。

材料到哪里为止

博丰泡棉供应的是作为浮力材料使用的泡棉。我们不制造、不定级、也不认证任何成品救生衣、个人浮力装置或其他安全器材。

成品浮力装置的浮力等级、性能测试、认证与标识,由该装置的制造商按其销售市场的规则负责。我们按装置制造商指定的密度、厚度与形状供货,不对成品装置的性能作任何陈述。

咨询浮力泡棉需求 →

常见问题

浮力泡棉用什么材料?

闭孔聚乙烯泡棉——浮床与泳池浮具用 XPE,需要更薄或更致密的一层时用 IXPE。封闭的气泡把气体留在里面,浮力由此产生,并在水中保持稳定。

浮力泡棉用久了会失去浮力吗?

只有在吸水的情况下才会。我们的 XPE 与 IXPE 按 GB/T 1034 实测吸水率 ≤0.4%,使用中浮力余量基本不变。开孔泡棉会吸水增重,浮力随之下降。

博丰泡棉能认证救生衣或浮力装置吗?

不能。我们只供应作为浮力材料的泡棉。成品浮力装置的定级、测试、认证与标识,属于装置制造商的责任。

浮床、浮毯用什么规格的泡棉?

低密度端,即 25~40 倍发泡倍数、表观密度约 26.8~40 kg/m³ 的范围,同体积浮力最大而重量最轻。厚度超过单层上限时用多层热合实现。

浮力泡棉要多厚?

由需要的托举力倒推。10 mm 厚每平方米接近 10 kg,托举力随厚度线性增加,用零件要托住的重量除以所用牌号每平方米的托举力,就是厚度。算出来超过 15 mm 时——XPE 与 IXPE 的单层上限——就用多层热合叠加,最高可到 200 mm。

浮力泡棉和浮水泡棉是一回事吗?

是。这两个叫法指的是同一类材料做同一件事:靠封闭气泡提供浮力余量的闭孔泡棉。区别在叫法和用法,不在聚合物本身。

延伸阅读

水上与户外泡棉 · XPE 泡棉防水吗?吸水率与耐水性能 · XPE 泡棉 · 联系博丰泡棉