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隔热铝门窗系统结构要素分析

来源:泰诺风 保泰(Technoform BAUTEC)  作者: 吴亚龙  日期:2008-1-11
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  2004年7月1日,北京市建委组织专家制定了首部针对百姓住宅工程的门窗技术标准——北京市工程建设技术标准《住宅建筑门窗应用技术规范》DBJ01-602-2004,该标准从材料、设计、安装、检查验收全方位对建筑门窗的应用技术进行了规范。新规范的一个亮点是门窗保温性能指标,《住宅门窗应用技术规范》DBJ01-602-2004将外窗的
  B-3):隔热条基材的选择

    做为隔热条基材的选择必须在以下五个方面做为衡量标准,才能够保证隔热条在隔热铝窗的使用状况下承担起相应的“重任”。


  •优良的抗老化性能
  •能经受化学洗涤剂的擦洗
  •优良的抗紫外线能力
  •热变形温度需高于240度
  •在燃烧状态下不能形成对人体有害的气体。


    欧洲的经验和教训已明确肯定隔热条的基材应采用聚酰胺尼龙PA66),而且这种选择已定型近20年,因其具备较高的机械强度及耐高温性能,而且可以充分保证其尺寸精度的稳定性。鉴于此基础,用聚酰胺尼龙(PA66)为基材的隔热条在复合加工后可以充分承担及胜任门窗的受力承载,装配精度等综合要求。但目前市场上存在用PVC、PE等其它材质替代PA66的现象,在降低成本的同时却牺牲了强度和耐热性,这样很容易造成隔热铝门窗的抗风压性、气密性、水密性等基本性能的丧失。


  基材的材质选择重要以外,还必须对材质的等级进行区分和认识,金属和许多化工材料都具有可回收的特征,但回收料又往往因为使用过而产生系列的问题:一是成份不纯会导致材质性能不稳定;二是会有杂质,而杂质与主材的混合性、联结性很差,所以杂质所在部位往往就是回收材料制品的性能薄弱部位;三是回收料内部的结晶体联结键无法保证完全断开而重新联结,所以结构稳定性、强度等自身化学及物理性能就会大大降低。所以同是聚酰胺尼龙(PA66),回收料与一级纯原料的质量差异是很大的,当然价格差异也是很大,这种差异要远大于铝锭废铝之间的差异!所以隔热条基材的选择应该选择一级纯聚酰胺尼龙(PA66)原料。见图(3)

        

  B-4):隔热条强化剂的选择

    隔热条由于在隔热铝窗的实际状态下被要求需具备很高的横向抗拉强度,这样才能保证整窗的结构稳定性。所以除隔热条的基材选择非常重要外,其强化剂的选择也非常重要,因为强化剂的作用就是要提高隔热条的横向抗拉强度。


  欧洲在隔热条的强化剂选择上,30年来一直采用玻璃纤维,因为它可以提高隔热条的强度达到使用性能的要求。但玻璃纤维自身的难加工特性易导致混合难、粗糙度高等问题,所以目前一些隔热条为此退而采用滑石粉、云母、碳酸钙等普通填充材料进行强化(见图4),这样就大大降低了隔热条的强度及热变形温度极限,也就大大增加了隔热铝门窗的质量隐患。


  做为隔热条强化物的选择,可以定性总结为以下两点:


  (1)整个隔热条的使用寿命(即隔热铝门窗的使用寿命)过程中,必须长期有效,不能发生性能及质量衰减!


  (2)为保证整个使用周期的质量稳定性,应选择成份单纯的一级细短玻璃纤维(见图5)。

  B-5):隔热条基质与强化物的混合性能:


  欧洲定型于玻璃纤维强化尼龙来制造隔热条主要是是基于以下四个主体原因:


  ①复合强度(120N/mm)足够保证隔热条在整窗中的承载受力要求;

    ②外形尺寸精度(0.1mm)保证整窗的装配精度(0.2~0.3mm);

  ③热膨胀系数与铝型材相近(2.35×10-5K-1);

  ④耐侯性好,充分保障正常极限温度范围内(–30℃~80℃)的使用要求。


    如果这两种主材料出现替换或配比偏差(另有一些关键辅料不做叙述),那么,以上四个基本条件就必然无法保证,换而言之,那么整窗的寿命与性能也就无法保证了。对于科技发达的欧洲工艺而言,这一点无需怀疑其科学性;对于市场竞争的充分程度而言,欧洲也领先于我国,所以隔热条的原材料选择也应是市场选择的结果。即使原材料的选择及配比完全满足欧洲的30年行业选择的结果,两种原材料的混合生产工艺也是决定隔热条综合性能的另一重要方面。在此仅述一点:玻璃纤维的排布方向决定了隔热条的受力方向强度,隔热条在整窗中横向承载受力的使用性质,要求隔热条在横向强度上必须充分保证,而隔热条是纵向挤压成型的,其中的玻璃纤维很容易沿纵向排布,纠正玻璃纤维的排布方向(从纵向改为横向)就成为隔热条受力强度的根本性保证,而这一点是隔热条生产工艺中的核心技术!

         

  B-6):隔热条尺寸的稳定性

  隔热铝门窗的加工、安装精度是隔热铝窗基本性能的基础,而隔热型材精度又是加工、安装精度的基础,所以隔热型材精度是基础之基础,而隔热型材的精度又是由隔热条精度及里、外两腔铝材的精度来共同控制及保证的,当然加工复合精度也很重要!而隔热型材断面系列的加大(尺寸偏差的放大效应)会加倍放大隔热条尺寸偏差对隔热型材精度的影响,所以需要给予足够的关注。


  GB5237.6中要求:隔热型材的外形尺寸偏差检测要求需符合GB5237-1中对基材相关尺寸要求的相关指标。这对隔热型材里、外两腔型材的尺寸精度,隔热条自身的尺寸精度,以及隔热型材的加工复合工艺提出了非常高的要求。这种要求具体而言就是把原来的单位度量范围内的允许误差被三部分组合体(里腔铝型材、隔热条、外腔铝型材)及复合工艺的加工误差所共同承担,那么对隔热条的尺寸精度就提出了比铝型材表面尺寸精度还要高的要求。就通常所见到的隔热型材断面而言,隔热条的外形尺寸偏差≥0.1mm即很难达到整体隔热型材的外形尺寸精度的要求了。所以隔热条作为隔热型材的重要结构部件,其尺寸精度成为隔热型材生产供应商不得不关注的焦点。


  隔热型材的精度是由隔热条精度及里、外两腔铝材的精度来共同控制及保证的,当然加工复合精度也很重要。而隔热型材断面系列的加大(尺寸偏差的放大效应)会加倍放大隔热条尺寸偏差对隔热型材精度的影响。隔热型材的精度差则导致隔热铝门窗的窗体精度差,从而对其“基本三性”(气密性、水密性、抗风压性)产生本质性影响。而隔热条的尺寸稳定性除具备自身的尺寸精度(同一支条的不同部位以及不同支条之间的差异)外还必须要求隔热条在不同的气候及自然环境状况下,其尺寸精度不允许存在较大的变化,特别是吸水后的尺寸稳定性是非常关键的。


  综上所述,隔热铝门窗的结构体——隔热条在隔热铝门窗的实际使用状况中要求其具备一系列化学及物理性能,而这些性能的保证来自于材质的选择、材质的等级分类以及生产工艺的控制,如果从材质基础上即开始出现质量隐患,那么制成隔热条、复合成隔热铝材,加工制成隔热铝门窗这一系列的后续工艺将逐级放大这种质量隐患,最终体现在整窗上的问题就是稳定性、强度、尺寸精度都不理想,那么隔热铝门窗的“基本三性”就无法保证,严重的状况下就是窗体分离、坠落。

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