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马书彦、王进友等。
石家庄宝石众和钢塑门窗型材有限公司、中国建筑科学研究院等。
按塑钢门窗定义布置
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新型PVC微发泡钢塑共挤门窗型材
PVC微发泡钢塑共挤型材是一种新的门窗型材。介绍了钢塑共挤型材的特点、国内外发展状况、型材生产工艺、门窗组装工艺、主要技术性能指标以及建设小型规模生产线的主要技术经济指标。
钢塑共挤简介
钢塑共挤门窗简介 : 产品名称:钢塑共挤型材即硬质 PVC 微发泡结皮塑料与钢衬复合挤出门窗异型材材 料。 也叫结皮微发泡钢塑共挤型材,简称钢塑共挤型材。 一、产品特点: 性能优越: 极佳的抗风压性、 可靠的气、 水密性和保温隔声性能、 优异的耐紫外线性能和优良的耐 侯性能。 质量可靠: 采用钢塑共挤可以充分发挥材料各自优势, 使门窗具有高强度、 不易变形、 使用寿命长 等特点,更适合高层建筑。 工艺先进: 共挤工艺的技术核心为钢衬与塑料共同挤出成型, 其技术和工艺达到国际领先水平。 钢 塑共挤门窗组装采用行业专业设备、 生产工艺先进, 特别是组角采用角芯板与钢衬螺接技术 使其质量提高到一个新的水平。 二、产品性能: ●保温性能: 传热系数是 2.54w/(m2.k) ,仅为钢材的 1/357,铝材的 1/1250,尤其对装有暖气、空 调设备的现代建筑更加适用。 调查显示: 使用钢塑共挤
铝塑共挤型材结构示意图铝塑共挤型材的特点:
采用铝合金型材作为骨架,保证了型材的刚性和强度。成窗角部采用角码连接,更进一步提高了成窗的抗风压、抗变形能力。
复合共挤出用的铝衬上我们发明创造了燕尾槽结构(已申请专利),设计燕尾槽结构的目的是在少量增加铝衬重量的情况下,铝衬的惯性矩(抗风压、抗变形方向上),可以最大增加20%左右的数值,这是一个非常巨大的进步,也就是说和普通的铝合金结构(没有燕尾槽结构)比,在抗风压相同的要求下,采用燕尾槽结构设计可以节约15-25%的材料。具体对比如下:
图1左图中铝衬没有燕尾槽结构,惯性矩Iy=77760
图1右图中铝衬有燕尾槽结构,惯性矩Iy=86319
惯性矩增加了11%
图2左图中铝衬有燕尾槽结构。惯性矩Iy=76189
图2右图中铝衬没有燕尾槽结构。惯性矩Iy=60686
惯性矩增加了25%
根据上述计算可知,铝塑共挤用铝衬可以进行非常灵活的设计,满足窗型材抗风压要求,同时还节约材料。
根据铝塑共挤型材结构可以看出,在铝衬表层包覆了一层4mm以上的发泡塑料作为保温隔声层,众所周知保温隔声最好的材料是发泡材料,因此我们利用国际上最新的硬质结皮微发泡工艺技术,在铝衬共挤出时,将受热溶化的塑料均匀地通过模具发泡包覆在铝衬上,形成泡孔均匀、密度合适、结合良好的发泡保温层,采用独特的模具结构和配方(德国引进)在塑料表面同时成型出一层0.5mm以上的硬质塑料层,这层硬质塑料层又完整均匀地包覆住发泡塑料层,保证型材外观的坚硬和光滑,达到和硬质塑料窗一样的硬度和表面要求的标准。
不同材料的导热系数如下表所示:
品名 |
比重(kg/M) |
导热系数(W/m。k) |
钢衬 |
7800 |
50 |
铝合金 |
2800 |
160 |
硬质PVC |
1390 |
0.17 |
玻纤尼龙 |
1450 |
0.30 |
发泡PVC |
750 |
0.1 |
W:功率 m:长度 k:绝对温度
数值越大,导热越大
由上表可知:硬质PVC的导热系数比发泡PVC高1.7倍,也就是说3.5mm的发泡塑料保温性相当于3.5×1.7=5.95mm的硬质PVC保温性。
断桥铝合金用的玻纤增强尼龙的导热系数比发泡PVC高3.0倍.
3.1 铝塑共挤60平开型材说明
米重 |
塑料 |
铝合金 |
|
60平开框 |
1.51 |
0.83 |
0.68 |
平开扇 |
1.53 |
0.87 |
0.66 |
平开梃 |
1.58 |
0.94 |
0.64 |
以1.5×1.8米窗型计铝塑共挤门窗每平米用: 铝衬3.17kg,塑料5.0kg
3.2 符合国标的2.5mm60平开塑料型材说明
米重 |
塑料 |
钢衬(1.5mm) |
|
60平开框 |
2.11 |
1.09 |
1.02 |
60平开扇 |
2.04 |
1.17 |
0.87 |
60平开梃 |
2.31 |
1.14 |
1.17 |
以1.5×1.8米窗型计算塑钢门窗每平方米用:钢4.8kg,塑料6.5kg
3.3 断桥铝合金60平开窗型材说明
米重 |
铝合金 |
|
60平开框 |
1.22 |
|
60平开扇 |
1.36 |
|
60平开梃 |
1.44 |
以1.5×1.8米窗型计算断桥铝门窗每平方米用: 铝7.67kg
铝塑共挤门窗把铝合金门窗和塑料门窗融为一体,每平方米用塑料比塑料窗节约30%的塑料, 比铝合金节约一倍的材料。
根据国家标准GB/T2589-2008《综合能耗计算通则》规定每千克标准煤的热值为29271千焦(即7000大卡)。
根据《中国节能产业网》碳排放量的计算法:节约0.4千克标准煤(1度电)减少0.272kg粉尘,0.997kg二氧化碳,0.03kg二氧化硫,0.015kg氮氧化合物
塑钢窗(每平方米用型材及钢衬生产能耗)
合计:176kg标准煤/m2(同时可知钢铁属高耗能行业)
断桥铝窗
合计:152kg标准煤/m2(同时可知铝属高耗能行业)
铝塑共挤窗
合计:115kg标准煤/m2
由上可知铝塑共挤门窗型材生产能耗(行业)只有塑钢的65%。只有断桥铝的75%。以年组装10000平方米为例相当于节约370吨标准煤,可以减少排放251.6吨粉尘,922吨二氧化碳,27.75吨二氧化硫,13.88吨氮氧化合物
5.1 门窗角部是如何连接的
通常,铝塑共挤门窗的角部连接采用45°连接形成。首先,用专用切割锯将型材端头切割成45°角,然后将一个专用角码(铝件,已形成标准化供应)插进两根待连接型材端头的铝衬空腔内。放入经改进过的焊机,将塑料焊接成型。将焊接后已连接型材放到平台上,采用螺钉将型材和角码连接成一体来实现组角工艺(如图3、图4所示),达到角部塑料完全密封,型材加强铝衬部分完全铝件闭环连接目的,使之成窗体现出高强度、高抗风压、整体刚性好、不变形、不下垂、密封性好及易于实现建筑避雷,利于消防急救
5.2 中梃是如何连接的
首先,将中梃料按需要尺寸采用切割锯切成直料(90°),然后用专用中梃铣(这是一台主要增加的专用设备)将端头按要求端面形状尺寸加工出台阶,使该端头与相应的框料槽接(如图5、图6所示),再把专用连接件(铝件,已形成标准化生产)通过螺钉将中梃料与框料连接在一起。
6.1型材质量有保证
铝塑共挤型材的生产工艺决定了型材在出厂时就完全紧密地把铝衬和塑料复合成为一体,型材下料切割后直接组装成窗,而不是采取在组装现场加入加强衬,保证了生产出的门窗内均有起加强作用的铝衬在其中,防止了组装厂偷工减料.
6.2成窗性能有保障
6.2.1普通塑料窗角部和中梃部分只是塑料部分焊接到一起,钢衬之间并未连接,而铝塑共挤型材角部和中梃部分都是用铝合金配料连接到一起。保证了角部和中梃连接安全可靠、强度高、成窗整体刚性好。防止了普通塑料窗易出现的窗边扭曲变形、窗闭性差,使用一段时间后出现开关困难、变形、下垂的问题。
6.2.2防止膨胀系数不同的解决方法
我们知道,铝塑共挤型材是铝和塑料两种材料组成一体的,因为两种材料的线膨胀系数不同,在温度降低的情况下,塑料部分的变化量比铝合金部分大,也就是说铝合金会突出于塑料,在组装时采取如下工艺解决此问题。在组装前先用钻铣床(这也是铝塑型材组装专用设备)将型材端头外的铝衬铣去一部分,将外层包覆的塑料层留下,留下的塑料层同时供塑料焊接时焊接使用。这样做并不会影响角强度,因为角部连接用的有铝角码。
铝衬的线膨胀系数为:2.35×10m/℃
PVC的线膨胀系数为:8.3×10m/℃
以温度变化70℃(即-20℃- 50℃),2m自由长杆件计算二种不同材料之间的变化差
△E=〔(8.3×10m/℃×2m)-(2.35×10m/℃×2m)〕×70℃=8.33mm
在理论上在最不利的情况下收缩差在4.2mm/米,实际情况下,由于铝衬表面成型了许多增强塑料结合力的凸起和凹槽,由于相互牵制使得收缩率进一步降低。
在组装时角码部分是通过螺钉连接固定,中梃连接件也通过螺钉连接固定,实际上就把2m长型材的收缩量切割成了更少的型材长度,进一步减少了收缩量。长期生产实践证实6m长型材的实际收缩量在最大8mm即1.35mm/m
6.2.3防止塑料和铝合金分层:
采取的是在铝衬表面成型燕尾槽的方式(已申请国家专利),在生产时发泡塑料进入铝衬的燕尾槽内,就像中国古代木家具采取的榫结构一样,使塑料和铝衬紧密结合成一体。铝合金燕尾槽紧紧地拉住包覆的塑料层,从而保证了二种材料不会分离。
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1. 材料
铝塑共挤门窗:铝塑共挤门窗是由铝合金和塑料材料通过共挤工艺制成的。外层是铝合金,内层是塑料,两者通过共挤技术紧密结合。
塑钢门窗:塑钢门窗是由聚氯乙烯(PVC)材料制成的。整个门窗都是由PVC材料构成。
2. 性能
铝塑共挤门窗:具有优异的耐候性和耐腐蚀性,不易受到氧化和紫外线的侵蚀。同时,铝塑共挤门窗具有较好的隔热性能和保温性能,可有效节省能源。
塑钢门窗:具有良好的隔音性能和保温性能,可以有效隔绝噪音和冷热空气。此外,塑钢门窗还具有防火性能好、抗风压性能强等特点。
3. 安装
铝塑共挤门窗:由于铝塑共挤门窗的结构较为复杂,安装过程需要一定的专业技术。需要注意的是,安装时要确保门窗与墙体之间的密封性,以防止水、风等外界因素的侵入。
塑钢门窗:塑钢门窗相对于铝塑共挤门窗来说,安装相对简单。由于塑钢材料较轻,安装过程中不需要太多的人力和设备。但是,在安装过程中也需要注意保证门窗与墙体之间的密封性。
4. 维护
铝塑共挤门窗:铝塑共挤门窗具有较好的耐候性和耐腐蚀性,不易受到氧化和紫外线的侵蚀。因此,维护起来相对简单。只需定期清洁门窗表面即可保持其外观光亮。
塑钢门窗:塑钢门窗同样具有较好的耐候性和耐腐蚀性。维护时只需用清水和中性洗涤剂进行清洁即可。避免使用含有酸碱成分的清洁剂,以免损坏门窗表面。
5. 使用寿命
铝塑共挤门窗:由于铝合金和塑料材料的结合,铝塑共挤门窗具有较长的使用寿命。一般情况下,其使用寿命可达20年以上。
塑钢门窗:塑钢门窗的使用寿命相对较短,一般为10-15年左右。在使用过程中,需要注意保养和维护,以延长其使用寿命。
6. 应用场景
铝塑共挤门窗:由于铝塑共挤门窗具有较好的隔热性能和保温性能,适用于建筑工程中需要考虑能源效益的场所,如住宅、办公楼等。同时,铝塑共挤门窗的外观美观大方,也常被用于商业建筑和高档住宅。
塑钢门窗:塑钢门窗具有良好的隔音性能和保温性能,适用于需要隔绝噪音和冷热空气的场所,如学校、医院、酒店等。此外,塑钢门窗还常被用于防火要求较高的场所,如厂房、仓库等。
小结:
铝塑共挤门窗和塑钢门窗在建设工程领域有着不同的特点和适用场景。铝塑共挤门窗具有优异的耐候性、隔热性和保温性能,适用于注重能源效益和外观美观的场所;而塑钢门窗则在隔音性能、保温性能和防火性能方面表现出色,适用于需要隔绝噪音和冷热空气的场所。在选择门窗时,应根据具体需求和场景特点进行综合考虑,以满足建筑工程的要求。