CN103967389A - 一种门窗或玻璃幕墙的复合型材及门窗或玻璃幕墙框 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种门窗或玻璃幕墙的复合型材，沿其长度方向，不同位置具有相同的横截面，所述复合型材包括玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材和铝质层，所述玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材由连续玻璃纤维和/或玻璃纤维织物和/或玻璃纤维毡与聚氨酯树脂复合而成，玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材作为隔热条，其导热系数很低，其机械强度很高，可以提高其在金属门窗中的占比，降低金属用量，提高了隔热效果，降低了整体重量。

Description

一种门窗或玻璃幕墙的复合型材及门窗或玻璃幕墙框

技术领域

本发明涉及一种门窗或玻璃幕墙的复合型材，特别是涉及一种使用该复合型材的门窗或玻璃幕墙框。

背景技术

门窗或玻璃幕墙是建筑物外围护结构的重要组成部分，也是建筑物热传导、热交换最活跃，最敏感的部位，失热损失约为墙体的5-6倍，门窗或玻璃幕墙的能耗占整个建筑物能耗的40%左右，因此和目前环保节能的要求不符，基于此，人们对金属门窗进行了改进，目前市场上广泛采用铝型材和由热的不良导体材料制成的隔热条的复合结构作为门窗或玻璃幕墙的框架，可以提升门窗或玻璃幕墙的隔热效果，但是目前隔热条所使用的材料主要为尼龙66加玻璃纤维，其缺点是机械强度不高，因此在金属门窗的横截面中占比不高，导致金属占比依然很高，隔热效果不太理想，门窗总体重量依然较大等。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种保温性能好，且节省铝合金用量的门窗或玻璃幕墙的复合型材。

本发明的技术方案如下：一种门窗或玻璃幕墙的复合型材，沿其长度方向，不同位置具有相同的横截面，所述复合型材包括玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材和铝质层，所述玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材由连续玻璃纤维和/或玻璃纤维织物和/或玻璃纤维毡与聚氨酯树脂复合而成。

优选的，所述玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材中的连续玻璃纤维和/或玻璃纤维织物和/或玻璃纤维毡占所述玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材总重量的50～83%；所述玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材中的聚氨酯树脂占所述玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材总重量的17～40%。

优选的，所述玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材横截面至少包含一个空腔，所述铝质层连接于所述空腔的一侧或两侧的外壁。

优选的，所述铝质层为铝型材，所述铝型材与所述空腔的一侧或两侧的外壁咬合连接或卡接连接。

优选的，所述铝质层为铝皮，所述铝皮包覆所述空腔的一侧或两侧的外壁并且胶粘连接。

优选的，所述玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材还包括添加剂和/或聚合物纤维，所述添加剂选自填料、阻燃剂以及稀释剂中的一种或数种。

优选的，所述填料选自碳酸钙、滑石粉、氢氧化铝、高岭土、膨润土、硅微粉、玻璃微珠以及玻璃粉中的一种或数种。

优选的，所述阻燃剂选自卤素类阻燃剂、氮、磷系列阻燃剂以及氢氧化铝中的一种或数种。

优选的，所述聚合物纤维选自涤纶纤维、尼龙纤维、丙纶纤维、腈纶纤维中的一种或数种组成。

本发明还提供另一个技术方案：一种门窗或玻璃幕墙框，包括首尾连接的如上所述的复合型材，相邻所述复合型材通过角码连接；所述角码插接于所述玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材其中一个或多个所述空腔中。

采用以上技术方案的有益效果：本发明采用连续玻璃纤维和/或玻璃纤维织物和/或玻璃纤维毡与聚氨酯树脂复合而成，玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材作为隔热条，其导热系数很低，其机械强度很高，既提供主隔热作用,同时又提供主受力件作用,可以提高其在金属门窗中的占比，降低金属用量，提高了隔热效果，降低了整体重量，目前市场上使用最广的隔热条材料是尼龙66加玻璃纤维，传统的尼龙66加玻璃纤维组合的隔热条其抗拉强度在150MPa左右，弹性模量在5GPa左右，导热系数是0.3 W/m·k。而本发明中的隔热条其抗拉强度在600MPa左右，弹性模量在45GPa左右，导热系数0.22 W/m·k，是尼龙66加玻璃纤维组合隔热条抗拉强度的4倍，是尼龙66加玻璃纤维组合隔热条弹性模量的9倍，导热系数比尼龙66加玻璃纤维组合的隔热条还低。目前市场上常用铝合金的抗拉强度在200MPa左右，弹性模量在70GPa左右，导热系数207W/m·k。本发明中的隔热条其抗拉强度相对于铝合金来说更高，弹性模量略小，导热系数是铝合金的1%左右。

采用以上技术方案的有益效果还包括，一、由于其力学性能很好，用这种材料制作的隔热条的尺寸可以做的更大，现有的隔热条尺寸很小，只能作为有限的隔热作用，本发明的材料可制作大尺寸的隔热条，既可以提高隔热效果，又可以提供主受力件作用,同时减少金属的用量，降低产品整体重量；二、玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材的腔体内可以组装角码，玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材提供主受力件的作用；三、铝质层可以采用铝型材或铝皮，增加了复合型材的实现方式，可满足多种需求；四、复合型材还添加有添加剂，进一步提高了门窗或玻璃幕墙的型材的保温性能、韧性、强度以及刚性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明发公开的门窗或玻璃幕墙的复合型材实施例1示意图；

图2为本发明公开的玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材实施例1示意图；

图3为本发明公开的外侧铝型材开齿实施例1示意图；

图4为本发明公开的内侧铝型材开齿实施例1示意图；

图5为本发明公开的复合型材组装实施例1示意图；

图6为本发明公开的复合型材实施例1成品图；

图7为本发明公开的玻璃门窗或玻璃幕墙框实施例1组装示意图；

图8为本发明公开的玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材实施例2示意图；

图9为本发明公开的外侧铝型材与玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材组装实施例2示意图；

图10为本发明公开的内侧铝型材与玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材组装实施例2示意图；

图11为本发明公开的复合型材实施例2成品图；

图12为本发明公开的玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材实施例3示意图；

图13为本发明公开的复合型材实施例3成品图。

图中的数字或字母所代表的相应部件的名称：

1.玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材 11.空腔 12.外壁 13.凸齿 14.燕尾凸起 21.外侧铝型材 211.外侧凹齿 212.外侧凹齿边缘 213.外侧燕尾槽 214.密封条卡槽 22.内侧铝型材 221.内侧凹齿 222.内侧凹齿边缘 223.内侧燕尾槽 3.开齿齿盘 4.辊压盘 5.角码 6.铝皮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参见图1，如其中的图例所示，一种门窗或玻璃幕墙的复合型材，沿其长度方向，不同位置具有相同的横截面，该复合型材包括一玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材1、一外侧铝型材21以及一内侧铝型材22，玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材1由连续玻璃纤维与聚氨酯树脂复合而成。

其制备包括以下步骤：

第一步，模具制备，按照玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材的设计形状制作拉挤模具；

第二步，制作浸胶注射盒；

第三步，增强纤维排布，玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材产品中的连续玻璃纤维总含量为77%，按照纤维排布工艺，将纤维穿过浸胶注射盒进入模具；

第四步，模具升温，按照工艺将模具升温，模具从前至后设有3个加热区，3个区从前至后的温度分别为：80℃、120℃、170℃；

第五步，向浸胶注射盒内注料，树脂混合物组成为：聚氨酯树脂23%。

第六步，纤维浸胶，待浸胶注射盒注满后，启动牵引装置；

第七步，加热牵引固化成型,在牵引机的牵引作用下，将浸渍有混合料的聚酯纤维通过模具，加热固化成型。牵引速度为0.4m/min；

第八步，切割，将产品切割成规定尺寸大小。

下图是用该方法生产出来的玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材与其他材料隔热条性能对比

序号

项目

PVC隔热条

ABS隔热条

尼龙66玻纤隔热条

铝型材

实施例1生产的隔热条

2

抗拉强度MPa

35～55

35～60

≥110

≥157

800

3

弹性模量MPa

1960

2600

Min2900

70000

50000

5

导热系数（W/m·k）

0.17

0.22

0.3

207

0.22

6

热变形温度（℃）

80

110

250

600

240

9

使用年限（Y）

1～3

3～5

>20

>20

>20

10

耐紫外线性能

差

差

良

优

优

11

耐有机溶剂性能

差

差

优

优

优

下面介绍门窗或玻璃幕墙框，包括首尾连接的如上所述的复合型材。

在玻璃门窗或玻璃幕墙框的内侧安装中空玻璃并进行密封后即完成了门窗或玻璃幕墙的制作，具体过程已经为公知技术，在此不再赘述。

实施例2

参见图2，如其中的图例所示，其余与所述实施例1相同，不同之处在于，玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材1横截面至少包含两个空腔11，外侧铝型材21和内侧铝型材22连接于空腔11的相对两侧的外壁12上。

玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材1、外侧铝型材21以及内侧铝型材22采用咬合的方式连接，具体方案如下。

两侧的外壁12上设置有凸齿13。

通过开齿齿盘3在外侧铝型材21的安装面开设外侧凹齿211,在内侧铝型材22的安装面开设内侧凹齿221。

将玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材1的凸齿13咬合连接于外侧凹齿211和内侧凹齿221中。

通过辊压盘4将将外侧凹齿边缘212和内侧凹齿边缘222压紧于凸齿13上，使玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材牢牢卡固于外侧铝型材21和内侧铝型材22之间。

下面介绍门窗或玻璃幕墙框，包括首尾连接的如上所述的复合型材，相邻所述复合型材通过角码5连接；角码5插接于其中空腔11中。

实施例3

其余与所述实施例2相同，不同之处在于，玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材1、外侧铝型材21以及内侧铝型材22采用卡接的方式连接，具体技术方案如下。

两侧的外壁12上设置有燕尾突起14。

外侧铝型材21的安装面开设外侧燕尾槽213,在内侧铝型材22的安装面开设内侧燕尾槽223；玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材1的燕尾突起14卡接于外侧燕尾槽213和内侧燕尾槽223中。

实施例4

参见图11-图12，其余与所述实施例3或4相同，不同之处在于，复合型材包括一玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材1和设置于两侧的铝皮6。

铝皮6包覆两侧外壁12的外侧并且通过粘结剂胶粘连接。

采用本技术方案，适用于门窗或玻璃幕墙安装空间小或要求不高的地方，使复合型材的应用范围更加的广泛。

实施例5

其余与所述实施例1-3任一相同，不同之处在于，使用单侧铝型材，即只使用外侧铝型材，不适用内侧铝型材。

实施例6

其余与所述实施例1-5任一相同，不同之处在于，该玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材还包括聚合物纤维，所述聚合物纤维为涤纶纤维，其中涤纶纤维总含量为20%，其中连续玻璃纤维总含量为60%，连续玻璃纤维和涤纶纤维均在制备步骤第三步进行增强纤维排布，所述聚氨酯树脂占总含量的20%，聚氨酯树脂在制备步骤第五步进行向浸胶注射盒内注料。

实施例7

其余与实施例1-5任一相同，不同之处在于，该玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材还包括聚合物纤维，所述聚合物纤维为涤纶纤维，其中涤纶纤维总含量为10%，其中连续玻璃纤维总含量为50%，连续玻璃纤维和涤纶纤维均在制备步骤第三步进行增强纤维排布，所述聚氨酯树脂占总含量40%，聚氨酯树脂在制备步骤第五步进行向浸胶注射盒内注料。

实施例8

其余与实施例1-5任一相同，不同之处在于，该玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材还包括聚合物纤维，所述聚合物纤维为尼龙纤维，其中尼龙纤维总含量为10%，其中连续玻璃纤维总含量为60%，连续玻璃纤维和尼龙纤维均在制备步骤第三步进行增强纤维排布，所述聚氨酯树脂占总含量25%和氢氧化铝含量5%，聚氨酯树脂和氢氧化铝在制备步骤第五步进行向浸胶注射盒内注料。

实施例9

其余与实施例1-5任一相同，不同之处在于，该玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材还包括聚合物纤维，所述聚合物纤维为丙纶纤维，其中丙纶纤维总含量为4%，其中连续玻璃纤维总含量为70%，连续玻璃纤维和尼龙纤维均在制备步骤第三步进行增强纤维排布，所述聚氨酯树脂占总含量20%和滑石粉占总含量6%，聚氨酯树脂和滑石粉在制备步骤第五步进行向浸胶注射盒内注料。

实施例10

其余与实施例1-5任一相同，不同之处在于，该玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材还包括聚合物纤维，所述聚合物纤维为腈纶纤维，其中腈纶纤维总含量为4%，其中连续玻璃纤维总含量为70%，连续玻璃纤维和尼龙纤维均在制备步骤第三步进行增强纤维排布，所述聚氨酯树脂占总含量21%和滑石粉含量5%，聚氨酯树脂和滑石粉在制备步骤第五步进行向浸胶注射盒内注料。

实施例11

其余与实施例1-5任一相同，不同之处在于，该玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材还包括聚合物纤维，所述聚合物纤维为涤纶纤维、尼龙纤维、丙纶纤维以及腈纶纤维以任意比例进行任意组合，其中聚合物纤维总含量为4%，其中连续玻璃纤维总含量为70%，连续玻璃纤维和尼龙纤维均在制备步骤第三步进行增强纤维排布，所述聚氨酯树脂占总含量22%和滑石粉占总含量4%，聚氨酯树脂和滑石粉在制备步骤第五步进行向浸胶注射盒内注料。

实施例12

其余与实施例9-11相同，不同之处在于，所述滑石粉以碳酸钙、高岭土、膨润土、硅微粉、玻璃微珠以及玻璃粉中的其中一种或数种进行替代。

实施例13

其余与所述实施例1-12任一相同，不同之处在于，所述部分连续玻璃纤维以玻璃纤维织物替代。

实施例14

其余与所述实施例1-12任一相同，不同之处在于，所述部分玻璃纤维以玻璃纤维毡替代。

采用以上技术方案的有益效果：本发明采用连续玻璃纤维和/或玻璃纤维织物和/或玻璃纤维毡与聚氨酯树脂复合而成，玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材作为隔热条，其导热系数很低，其机械强度很高，可以提高其在金属门窗中的占比，降低金属用量，提高了隔热效果，降低了整体重量，目前市场上使用最广的隔热条材料是尼龙66加玻璃纤维，传统的尼龙66加玻璃纤维组合的隔热条其抗拉强度在150MPa左右，弹性模量在5GPa左右，导热系数是0.3 W/m·k。而本发明中的隔热条其抗拉强度在600MPa左右，弹性模量在45GPa左右，导热系数0.22 W/m·k，是尼龙66加玻璃纤维组合隔热条抗拉强度的4倍，是尼龙66加玻璃纤维组合隔热条弹性模量的9倍，导热系数比尼龙66加玻璃纤维组合的隔热条还低。目前市场上常用铝合金的抗拉强度在200MPa左右，弹性模量在70GPa左右，导热系数207W/m·k。本发明中的隔热条其抗拉强度相对于铝合金来说更高，弹性模量略小，导热系数是铝合金的1%左右。

采用以上技术方案的有益效果还包括，一、由于其力学性能很好，用这种材料制作的隔热条的尺寸可以做的更大，如图1所示，现有的隔热条尺寸很小，只能作为有限的隔热作用，本发明的材料可制作大尺寸的隔热条，如图2所示，既可以提高隔热效果，又可以提供主受力件作用,同时减少金属的用量，降低产品整体重量；二、玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材的腔体内可以组装角码，玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材提供主受力件的作用；三、铝质层可以采用铝型材或铝皮，增加了复合型材的实现方式，可满足多种需求；四、复合型材还添加有添加剂，进一步提高了门窗或玻璃幕墙的型材的保温性能、韧性、强度以及刚性。

以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种门窗或玻璃幕墙的复合型材，沿其长度方向，不同位置具有相同的横截面，其特征在于，所述复合型材包括玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材和铝质层，所述玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材由连续玻璃纤维和/或玻璃纤维织物和/或玻璃纤维毡与聚氨酯树脂复合而成。

2.根据权利要求1所述的复合型材，其特征在于，所述玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材中的连续玻璃纤维和/或玻璃纤维织物和/或玻璃纤维毡占所述玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材总重量的50～83%；所述玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材中的聚氨酯树脂占所述玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材总重量的17～40%。

3.根据权利要求2所述的复合型材，其特征在于，所述玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材横截面至少包含一个空腔，所述铝质层连接于所述空腔的一侧或两侧的外壁。

4.根据权利要求3所述的复合型材，其特征在于，所述铝质层为铝型材，所述铝型材与所述空腔的一侧或两侧的外壁咬合连接或卡接连接。

5.根据权利要求3所述的复合型材，其特征在于，所述铝质层为铝皮，所述铝皮包覆所述空腔的一侧或两侧的外壁并且胶粘连接。

6.根据权利要求3所述的复合型材，其特征在于，所述玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材还包括添加剂和/或聚合物纤维，所述添加剂选自填料、阻燃剂以及稀释剂中的一种或数种。

7.根据权利要求6所述的复合型材，其特征在于，所述填料选自碳酸钙、滑石粉、氢氧化铝、高岭土、膨润土、硅微粉、玻璃微珠以及玻璃粉中的一种或数种。

8.根据权利要求6所述的复合型材，其特征在于，所述阻燃剂选自卤素类阻燃剂、氮、磷系列阻燃剂以及氢氧化铝中的一种或数种。

9.根据权利要求6所述的复合型材，其特征在于，所述聚合物纤维选自涤纶纤维、尼龙纤维、丙纶纤维、腈纶纤维中的一种或数种组成。

10.一种门窗或玻璃幕墙框，其特征在于，包括首尾连接的如权利要求4-9任一所述的复合型材，相邻所述复合型材通过角码连接；所述角码插接于所述玻璃纤维增强聚氨酯树脂型材其中一个或多个所述空腔中。