新型节能门窗--铝塑复合窗
近几年，随着我国宏观经济形势的稳定增长，各地在基本建设上的投资也呈迅猛增长的态势，各类商住、民用建筑更是如雨后春笋般地拔地而起，花样翻新、风格各异的建筑层出不穷，建筑技术的更新，对作为其维护结构的关键部分——建筑门窗，提出了越来越高的要求。
纵观整个建筑市场的变化，建筑门窗已向着大窗型、高层化，色彩丰富、结构复杂的趋势发展,
同时，国家政府部门的推出的各项产业政策及法规政令，也不断调控着建筑门窗的应用发展。特别是近些年被日益广泛重视的建筑节能问题，逐渐成为影响建筑门窗应用的核心焦点。以北京为例2004年北京市建委规定各类住宅建筑外窗传热系数(K值)不大于2.8 W/（㎡·K）,部分东北严寒地区也提出了各类住宅建筑外窗传热系数(K值)不大于2.1 W/（㎡·K）的要求。
北新建塑有限公司经过长时间的市场调研，仔细分析了目前市场上的各类门窗型材，研发新型门窗用铝塑复合型材，立足现有的生产技术，定位于与断桥铝合金竞争北京中高档门窗市场，解决塑料型材诸多无法克服的应用技术难题，以复合材料延伸塑料型材的应用领域的发展目标。
铝塑复合型材是将铝型材与塑料异型材复合在一起的，即外部铝合金框，内部塑料异型材框。铝塑复合型材特殊地设计结构，有机地将两种材料的性能优势结合在一起，不仅在结构强度和抗老化性上满足了对门窗的要求，而且具有优良的隔热、保温、装饰效果、组装起来也简单、方便。
一、目前市场上节能门窗的优缺点
传统概念上的穿条式断桥铝合金型材，国内普遍采用12~14.8mm的尼龙66条作为断热介质，但由于行腔内热辐射的存在，室外温度仍能借助热辐射，通过腔室铝型材进行传导，从而使断桥铝合金门窗的保温隔热性能降低。如图所示：
铝塑复合型材 断桥铝合金型材
断热结构对比
而灌注式断桥铝合金型材，断热介质为PU塑胶，断热效果较好，但铝合金型材实现内外不同色彩比较困难。
外扣铝式铝塑复合型材，铝型材只起到装饰作用，未能发挥金属材料在结构中的增强作用。
外铝内塑机械复合式铝塑复合型材，门窗组装工艺复杂，且组装工艺不甚合理。
二、北新铝塑复合门窗的创新思路
1．借鉴穿条式断桥铝合金型材的复合结构，采用至少设有一个空腔的改性PVC型材作为连接体，经机械复合的方式与铝型材结合为一个整体，形成型材的断桥结构，以提升断桥型材的保温隔热性能。同时较同系列断桥铝合金成本降低了20~30%，而保温性能可提高20~30%，外观与断桥铝合金门窗一致。型材的各项力学性能达到同等穿条式断桥铝合金型材的技术指标。
2．采用三密封结构，门窗可根据设计要求选用钢化、10Low-E、夹丝等玻璃、中空玻璃的厚度可选范围为19---39mm，加大中空玻璃的间距，提高窗的保温、隔声性能。
3．采用塑料门窗常见五金件，降低门窗的应用成本，较断桥铝合金门窗具有较大的应用价格优势。
4．对塑料隔热型材部分配方的进行改性并对其所能达到的物理机械性能的进行详细评测，以确保所实现的门窗产品的结构稳定、长期耐用。
三、北新铝塑复合门窗的几项关键技术
1．铝塑复合型材的断面结构设计
铝塑复合型材的断面结构设计是铝塑复合窗的核心，其结构的设计必须满足所设定的门窗各功能要素。其中塑料隔热型材部分的腔室结构设计直接影响到了型材的规格系列、五金件的选用、型材的复合工艺、门窗的组装工艺及门窗产品所能达到的抗风压、气密性、水密性、隔热、隔声等各项性能，是产品开发的最关键的环节。
料腔式断桥结构的设计：
常用窗框材料的导热系数 [W/（㎡·K）]
从表中对照可见，PVC材料的导热系数较PA（尼龙66）低30%，具有更加优异的热阻性能。
窗用窗框材料的传热系数[W/（㎡·K）]
通过以上数据可以看出，腔式结构的U-PVC型材的传热系数可达到1.9 W/（㎡·K），国内很多企业正开发主型材为四腔、五腔结构的U-PVC塑料窗体系，其传热系数可达到1.7 W/（㎡·K），而做的比较规范的断桥铝合金型材的传热系数只能达到3.72 W/（㎡·K），同U-PVC型材对比仍有很大的差距。
根据下列公式可计算出各种材料窗户的传热系数
如果已知窗框扇所占窗面积的比例：
Fg 、Ff为玻璃与窗框的面积。
窗户的传热系数可按下列关系式计算。
K=Kg+ηf(Kf - Kg)
Kg、Kf为玻璃、窗框的传热系数。由此可计算出各种窗户的传热系数，见下表。
因此，从上表的各项指标对照可见，北新铝塑复合型材的断热结构设计采用塑料腔式且功能尺寸类同于现有的PVC型材，可有效地提高本产品的保温隔热性能。
在设计中确定了几项原则：
（1）采用带有腔体结构，壁厚2.5mm，宽度≥40mm的改性PVC材料作为断热层，同时，考虑五金件的安装及门窗受力杆件的增强，结构中可沿用塑料门窗的思想，加入增强型钢。
（2）为确保铝塑复合部的抗剪、抗拉强度，根据材料的测试性能，进行复合部设计。
（3）为确保铝塑复合部的结合可靠，需消除结构间隙的影响。
（4）为保证型材的各功能尺寸精度达±0.15mm，其模具采用串式定型技术。
铝合金型材设计：
（1）铝合金型材选用通用建筑门窗用铝材，牌号为T6063。
（2）铝合金壁厚≥1.4mm，在五金件装配及受力部位加厚至1.7mm。
（3）双角码组角结构，最小角码宽度≥5mm，组角压点宽度≥3.5mm，采用上下四点同时冲铆，并带打胶槽，角码厚度4 mm。
（4）所有角部，除角码外，均加入角部定位片。
（5）铝合金外装饰面可采用粉末喷涂、电泳涂漆、氟碳喷涂、机械抛光、阳极氧化等工艺处理。
型材整体结构设计：
（1）平开窗型材以60系列为断面设计基准，完全与现行其他门窗材料符合，可直接满足各类建筑工程的需求。窗型结构采用带有标准欧洲槽的13系塑料门窗五金作为传动，并能用现有各类平开塑料门窗五金配套，可实现内外平开、内倾内倒的功能。
（2）三密封结构，分隔水密腔与气密腔，并采用EPDM为密封条材料。
（3）基本结构采用5+12+5中空玻璃，更换压条，可使玻璃厚度加至39毫米。
2．复合型材的设备的结构设计及生产实现
技术原理：
铝型材经开齿机开齿 → 穿条机将改性PVC穿入铝型材中 →复合机将铝塑型材复合 → 检测台检测复合强度 → 铝—塑—铝门窗用复合型材
（1）铝合金开齿
为增加铝塑复合的剪切力，在铝合金的压合部位双面开齿，开齿刀根据铝型材结构特殊设计，直径由80mm加大为100mm，开齿深度0.4mm/320齿，齿槽中心距5~240mm。型材自动给进，30M/min。刀具角度调整范围0~10°，两刀可独立调节。
（2）PVC型材穿条：
导向槽夹持机构由宽度11 mm，高度12~34 mm加大为宽度最大240 mm，高度40~80 mm；传动功率由2×1.1KW加大为2×2.2KW；接收台增加导向机构。
（3）型材复合：
三组六个压轮同步传动，考虑型材的非对称性，将其中的与非对称结构对应的压轮设计为可以失速的结构；前后均加入型材较直压辊；压合力为450~600kg.m。
（4）检验
用剪切力实验机检测铝型材与改性PVC型材的剪切力。剪切力≥2600N为合格。
四、铝塑复合门窗的优点
（1）隔热保温性能优越
铝塑复合型材的导热系数约是铝型材的1/872，接近于塑料异型材的导热系数；同时铝塑复合型材整体采用三腔结构，能够有效地隔断外层铝型材的热传导，使铝塑复合门窗达到最佳的保温效果。 配以5+9A+5的双层中空玻璃或5+12A+5+12A+5三层中空玻璃，北新60平开系列铝塑复合窗的保温性能K值可做到2.7～1.6 W/m2·k，如果配合使用三玻LOW-E玻璃K值可做到1.5 W/m2·k以下。
以温度提升（或降低）至室内适宜人类居住温度（25℃）过程为例：在北方冬季，设室外温度为－７℃，如供暖系统释放的热量为６００Ｗ，用双玻铝塑复合窗，房间温度比铝合金窗提升约９～１０℃；反之，在南方炎热的夏季，在同等外界温度条件下，比使用铝合金及隔热冷桥窗可降低室内温度１～２℃，使用空调可节电２８％左右。
60系列铝塑复合三玻内开窗 60系列铝塑复合三玻开窗
（2）抗风压性能良好
铝塑复合门窗将铝合金及塑料两种材料优点结合起来，充分发挥了铝合金材料的强度、表面颜色多样化的特点，又充分发挥了PVC塑料良好的保温隔热性能。铝塑复合窗以铝合金做为受力杆件基材，强度高，对大尺寸及高风压要求的门窗，中挺、框等受力杆件内可穿入钢衬增强强度，能满足高层建筑对风压的要求，经实际检测标准窗的风压可轻易做到抗风压性能8级。
（3）水密性、气密性、隔声性好
腔体设计采用等压原塑和三道密封技术，大大提升门窗的水密和气密性能。 在综合考虑了影响空气渗透性和水渗漏性的各种主要因素后（如：排水孔、组角部位的密封性、型材受风压影响的变形、胶条接口等），经过严格细致的分析和设计，已配合开发复合型材专用组角胶，设计出符合要求的排水孔，保证了门窗的水密性和气密性。
在门窗制作中，采用异位排水法，并根据门窗的规格、尺寸，设计排水孔的数量、位置及尺寸大小。严格而合理的排水设计，不仅可防止雨水浸入，同时雨水一旦浸入也能迅即排出。
（4）门窗的使用寿命长
塑料异型材在紫外线照射下和硫污染环境中，日久年深会老化、变色，缩短使用寿命。而铝塑复合型材内外侧采用铝合金，中间采用改性塑料异型材，结构独特，耐化学腐蚀性好。
（5）装饰效果好
铝塑复合型材可通过内外铝材的粉沫喷涂、电泳涂漆等方式将内外层铝型材妆扮成各种颜色和质感，不仅增强型材防腐、耐污、耐候性能，而且更具装饰性。
铝塑复合型材及铝塑复合门窗扬长避短，综合了铝合金及塑钢窗的全部优势，并弥补了二者的不足。该产品还有产品稳定性强；抗静电、不积尘、自洁能力强；阻燃性能好等优点。
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