具有三角形腔室的塑料門窗中挺型材及所用復合材料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于建筑門窗技術領域，尤其涉及一種具有三角形腔室的塑料門窗中挺型 材。
【背景技術】
[0002] 目前國內門窗型材為PVC、U-PVC塑鋼共擠型材、隔熱斷橋鋁合金型材、鋁木復合 型材、鋁塑復合隔熱斷橋型材等等。這些型材從斷面結構上基本上屬于三腔、四腔或多腔構 造(小于20腔)。由于其結構強度、變形性能等存在缺陷，只能采用腔內復合U型、L型等各 種形狀的型鋼板以補強和控制整體變形。PVC本身導熱系數0.17W/ (m*K)，這類型材一 般傳熱系數大于I. 8W/ (m2 ?K)以上，對于70系列以上系列的門窗型材來說，結構性能、保 溫性能都達不到被動式低能耗建筑的技術要求。申請號為201120346145的中國實用新型 公開了一種鋁塑復合型材，由用于室外的鋁型材和的用于室內的塑料型材鑲嵌復合組成， 所述塑料型材的內腔是一種蜂窩結構，該蜂窩與型材本體是一次擠壓成型的整體結構，其 優點在于塑料型材的蜂窩狀多腔體結構，增加了塑料型材部分的強度和剛性，改善了型材 的隔音、隔熱節能效果，并能有效的提高產品的工藝性。申請號為200720305286的中國實 用新型專利說明書公開了一種具有蜂窩型腔室的塑料型材，在外壁中間的腔室內加入蜂窩 形塑料的內層，每個蜂窩單元的對邊距離為7 -I8mm，蜂窩的壁厚為0 ? 8 - 1 ? 6m m，內層材料剛度較高，外壁材料抗老化性能較高，本實用新型具有結構簡單，加工方便，重 量輕，成本低的有益效果。

【發明內容】

[0003] 本發明提供一種具有三角形腔室的塑料門窗中挺型材，具體涉及到被動式建筑的 超低能耗門窗，尤其涉及70系列以上塑料門窗型材的斷面構造。
[0004] 一種具有三角形腔室的塑料門窗中挺型材，它包括型材外立面和型材內立面，在 型材外立面外側設置有中空的室外凸起，在室外凸起內部并列設置有若干n字形加強肋； 在型材外立面內側與室外凸起對應位置設置有外立面腹腔梁，在外立面腹腔梁兩側設置有 外側隔熱腔室；在型材內立面的內側設置有中空的內立面腹腔梁；在型材內部設置有至少 24個網格化排列的三角形腔室組成的密閉三角形腔室群，每個三角形腔室的斷面為三角 形，I. 6mm<三角形腔室壁厚< 2mm;在外立面腹腔梁和密閉三角形腔室群之間設置有獨立 的外立面隔熱腔室；在內立面腹腔梁和密閉三角形腔室群之間設置有獨立的內立面隔熱腔 室。
[0005] 本方案的具體特點還有，在塑料門窗中挺型材的中部設置有中央加強筋。沿塑料 門窗中挺型材的中軸線設置有連貫的室外凸起、外立面腹腔梁、三角形腔室群、內立面腹腔 梁和中央加強筋。從塑料門窗中挺型材的橫斷面看，中央加強筋兩側構造對稱布置。
[0006] 中挺型材的腔體總數大于40個腔室。10毫米<n字形加強肋高度< 20毫米。
[0007] 本發明還提供一種用于制作上述塑料門窗型材的復合材料，尤其涉及摻有經過表 面物理改性的納米石墨顆粒和改性膨脹玻化微珠的用于制作塑料門窗型材的復合材料。
[0008] 本發明所采用的技術方案是：一種用于制作塑料門窗型材的復合材料，它包括按 重量份計的如下組分：PVC樹脂100份、硬脂酸鋇3-4份、經過表面物理改性的納米石墨顆 粒1-3份、氯化聚乙烯6-10份；鈦白粉5份、活性碳酸鈣5份、硬脂酸單甘油酯1-3份、聚丙 烯酸酯2-3份、用三甲基氯硅烷進行表面改性的膨脹玻化微珠0. 5-1. 6份。
[0009] 膨脹玻化微珠是粒徑〈0. 1mm，密度<80kg/m3,采用濰坊創智新材料有限公司生產 的膨脹玻化微珠。
[0010] 所述用三甲基氯硅烷進行表面改性的膨脹玻化微珠包括如下工藝步驟：先將以重 量份計的1份三甲基氯硅烷和10份水混合攪拌均勻得到三甲基氯硅烷溶液；將膨脹玻化微 珠從臥式滾筒回轉型攪拌機喂料端喂入臥式滾筒回轉型攪拌機，在臥式滾筒回轉型攪拌機 喂料端插入一根帶有噴嘴的噴霧管，噴霧管插入臥式滾筒回轉型攪拌機內的一端封閉，另 一端連接三甲基氯硅烷溶液壓力栗；噴霧管直徑20毫米；噴霧管將三甲基氯硅烷溶液噴入 膨脹玻化微珠，攪拌混合；三甲基氯硅烷溶液和膨脹玻化微珠的質量比為1: (3~6);臥式 滾筒回轉型攪拌機沿著水平回轉軸旋轉攪拌，攪拌溫度20 ±KTC，持續攪拌玻化微珠，攪拌 時間不超過30分鐘，直到無干料為止；攪拌均勻后，將玻化微珠在100 °C的烘干箱內烘干 或自然晾干至恒重，烘干后得到表面改性膨脹玻化微珠成品。包裝儲存備用。注意防潮防 水。
[0011] 所述經過表面物理改性的納米石墨顆粒是指由0. 8um-38um連續顆粒級配的納米 石墨粉70份-80份與聚乙烯20份-30份復合混煉，通過單螺桿混煉機在150 ±5 °C、4MPa 壓力條件下，擠出冷卻制得的直徑小于2mm圓形或圓柱形顆粒。
[0012] PVC樹脂是指導熱系數0? 16-0. 17w/(m?K)的PVC或UPVC或PVC-U材料。
[0013] 本發明的有益效果是： (1) 本發明在塑料門窗的斷面中設計有三角形密閉空腔結構，空腔結構由三角形孔洞 形成封閉腔室，三角形多密閉空腔結構有效延長了熱量傳遞的路徑，大幅度降低了門窗框 的傳熱系數和門窗的傳熱系數，實現了門窗框的K值小于1. 0,門窗的K值小于0. 8 ; (2) 三角形的穩定性原理提高型材剛度，利用由三角形孔洞形成多腔室封閉空腔構造 提高所制成的門窗型材的抗折強度，增加抵抗變形的能力，以消除目前塑鋼型材中的復合 U型、L型等各種形狀的型鋼板補強的缺點。
[0014] (3)由于本發明門窗框型材及斷面構造有效阻礙了聲波傳遞能力，增強了隔聲能 力、多腔室的密閉結構有效增加了消聲以及吸聲能力，因此本發明門窗框型材及斷面構造 所制成的門窗，具有較高的隔聲能力，加權隔聲量可達到35db以上。
[0015] (4)在窗扇與邊框以及中挺之間設計三道密封，有效提高了門窗的氣密性能，氣密 性可達到國家標準8級。性能優于同類產品，并且滿足被動式建筑的要求。 (5)塑料門窗型材采用摻加經過表面物理改性膨脹玻化微珠，其門窗型材的導熱系數 可降到<0. 13w/(m*10。可實現塑料門窗型材(邊框、中挺、開啟扇)的傳熱系數KS1.0 w/ (m2 ?K)，滿足被動式建筑門窗的要求，同時改性膨脹玻化微珠有效提高了塑料門窗型 材的抗沖擊、抗折、抗拉強度。
[0016] (6)本發明方案設計有三角形腔室群結構，并在型材的的內外立面分別設有腹腔 梁，在型材外立面外側設置有n字形加強肋（10毫米<n字形加強肋高度< 20毫米），同時 增加了中挺的斷面厚度，斷面構造從根本上提高了型材的剛度和抗彎能力，同時在中挺中 心位置設置中央加強筋，中央加強筋的厚度< 2mm，以加強中挺型材內外立面的連接，進一 步提高中挺結構剛度。并采用多密閉空腔結構與型材殼體一次性共同擠出工藝，顯著提高 了型材物理力學性能，無須任何鋼襯就可以達到被動式建筑的超低能耗門窗的力學性能要 求。三角形多密閉空腔結構有效延長了熱量傳遞的路徑，大幅度降低了門窗框的傳熱系數 和門窗的傳熱系數，采用摻有改性膨脹玻化微珠的PVC或UPVC材料生產的門窗框的K值小 于1.0W/ (m2*K)，門窗的K值小于0.8W/ (m2*K);同時提高了門窗的結構性能，提高了 抗風荷載能力，在型材三角形多密閉空腔內不需要復合U型、口型或L型等各種形狀的型鋼 襯板補強的前提下，就能夠滿足相關國家產品標準要求。在窗扇與邊框以及中挺之間設計 三道密封，有效提高了門窗的氣密性能，可達到國家標準8級以上。滿足被動式房屋門窗要 求。
【附圖說明】
[0017] 圖1是中挺_開啟扇的等溫曲線圖。圖2是中挺-開啟扇斷面構造示意圖。
[0018] 圖中：1 一中挺；2-室外凸起；3-n字形加強肋；4一外立面腹腔梁；5-外立面隔 熱腔室；6-密閉三角形腔室群；7-橡膠密封條；8-標準五金件槽；9一三角形腔室；10- 內立面腹腔梁；11 一內立面隔熱腔室；12-中央加強筋；13-外側隔熱腔室；14-室內側。
【具體實施方式】
[0019] 如圖2所示，一種具有三角形腔室的塑料門窗中挺型材，它包括型材外立面和型 材內立面，在型材外立面外側設置有中空的室外凸起2,在室外凸起2內部并列設置有若干 n字形加強肋3 ;在型材外立面內側與室外凸起2對應位置設置有外立面腹腔梁4,在外立 面腹腔梁4兩側設置有外側隔熱腔室13 ;在型材內立面的內側設置有中空的內立面腹腔梁 10 ;在型材內部設置有至少24個網格化排列的密閉三角形腔室群6,每個三角形腔室9的 斷面為三角形，I. 6mm<三角形腔室9壁厚< 2mm;在外立面腹腔梁4和三角形腔室群6之 間設置有獨立的外立面隔熱腔室5 ;在內立面腹腔梁10和三角形腔室群6之間設置有獨立 的內立面隔熱腔室11。
[0020] 在塑料門窗中挺型材的中軸線設置有連貫的室外凸起2、外立面腹腔梁4、三角形 腔室群6和內立面腹腔梁10,在型材斷面的中央設置有中央加強筋12。同時分別設置了與 開啟扇對應的三級橡膠密封條7。在內立面腹腔梁10的左右兩端分別設置了標準五金件 卡槽8。四周邊部肋厚< 2. 0_，其余肋的厚度<I. 5_，中挺型材的腔室總數大于40個腔 室。10毫米<n字形加強肋高度<20毫米。
[0021] 實施例1: 1、一種用于制作塑料門窗型材的復合材料，它包括按重量份計的如下組分：PVC樹脂 100份、硬脂酸鋇4份、經過表面物理改性的納米石墨顆粒2份、氯化聚乙烯6份；鈦白粉5 份、活性碳酸鈣5份、硬脂酸單甘油酯1. 5份、聚丙烯酸酯3份、用三甲基氯硅烷進行表面改 性的膨脹玻化微珠0. 5份。
[0022] 2、采用濰坊創智新材料有限公司生產的膨脹玻化微珠，粒徑〈0. 1mm，密度<80kg/ m3〇
[0023] 3、表面物理改性的納米石墨顆粒采用0. 8um_38um連續顆粒級配的納米石墨粉70 份-80份與聚乙烯20份-30份復合混