浅议门、窗用PVC

1、浅议门、窗用PVC任华升，杨宁，赵继恩摘要：简述了PVC-U塑料异型材技术现状和发展趋势。着重阐述了塑料异型材正向大尺寸、厚壁厚、腔室、多密封方向发展。目前，塑料异型材表面彩色化已经普及，对推拉门窗性能有所提升。胶条后共挤得到了改进并广泛应用。塑料异型材在理论设计、技术验证方面都取得了长足进步。关键词：PVC-U塑料异型材;发展趋势;多腔室;多密封;表面彩色化;胶条后共挤0引言未增塑聚氯乙烯(PVC-U)塑料门窗于20世纪50年代由德国研制成功，经过50多年的发展，产品技术水平不断提高，得到了欧美乃至全世界的充分肯定和迅速推广应用。我国于20世纪80年代引入塑料门窗技术，因其具有良好的节能性、

2、经济性，已被大众广泛接收，被应用于各类新建建筑和既有建筑节能改造中。据统计，PVC-U塑料门窗约占建筑门窗产品的40%左右，每年制作销售约2亿m2，耗用塑料异型材约300万t。1随着“节能减排、低碳生活”政策、理念的宣传和实施，国家、省、市等各级政府对节能工作越来越重视。在我国建筑能耗约占全社会能耗的30%，与工业耗能、交通耗能并称我国三大“能耗大户”。而在建筑能源消费中，门窗传热损失能源消费约占28%，空气渗透能源消费约占27%，两者总计占建筑能源消费的50%以上。由此可见节能的关键是建筑节能，建筑节能的关键是门窗节能。近几年，塑料门窗行业许多厂家纷纷研发出节能型的门窗异型材截面、五金配件、

3、中空玻璃加工设备、密封件等。本文仅从塑料异型材这一方面，谈谈塑料门窗的现状与发展趋势。1现状目前市场上占主流的塑料异型材是60平开、80/88推拉两种系列。60平开系列一般采用三腔室两密封结构，设有独立的保温腔、钢衬腔、排水腔，框扇采用胶条密封，隔热保温性能较好，可安装滑撑、摩擦铰链、多点锁闭传动器等五金件，可组装成外开、内开、中悬、平开下悬等中高档门窗，主要应用于建筑外门窗、室内隔断等地方。80/88推拉系列一般为三轨推拉，自带纱窗，保温腔比60平开系列少，框扇采用毛条密封，隔热保温性能比平开系列差，但所需五金件使用少，仅使用滑轮、月牙锁等少量五金件，经济性比平开系列好，可组装成左右推拉、上

4、下提拉、固定等窗型，主要应用于建筑外门窗(见图1)。我国地域广阔，南北跨越热、温、寒多个气候带，各地气候条件差异较大，所以不同地区使用PVC-U塑料异型材情况也存在差别。东北地区属于严寒地区，对节能要求、重视程度高，所以该地区的塑料门窗市场占有率最高，并且使用最多的塑料异型材为平开系列。华北、华东、华中大部分地区属于寒冷或夏热冬冷地区，主要使用推拉系列塑料门窗，也使用平开系列。该地区推拉、平开塑料异型材使用量比例约为2：1。华南地区属于夏热冬暖地区，由于地理环境的因素，而且保温节能政策实施较晚，加上该地区铝合金门窗发展、应用极为普及，所以塑料门窗异型材应用较少。西北、西南地区由于当地政府对节能

5、越来越重视，当地具有PVC等各种原材料的生产优势，最近几年当地企业纷纷增产，国内各大型材企业也在该地区建设分厂，所以产能增幅最大，产品以推拉系列为主。2塑料异型材向大尺寸、厚壁厚发展2-3塑料异型材一般采用焊接方式组装成门窗，并且穿入钢衬提高门窗整体强度。但由于焊接工艺的限制，门窗四角无法完全穿入钢衬，仍需要塑料异型材本身的焊接保证门窗强度。提高焊接强度最有效的方法就是增加型材尺寸和壁厚。有鉴于此，中国建筑金属结构协会塑料门窗委员会为杜绝劣质产品保证门窗质量，于2005年颁布了JG/T 140-2005未增塑聚氯乙烯(PVC-U)塑料窗、JG/T 180-2005未增塑聚氯乙烯(PVC-U)塑

6、料门两个标准，对壁厚及焊接强度做了明确的规定(见表1)。最近几年国内型材企业研发的新塑料异型材截面、厚度、高度尺寸都进一步加大，壁厚及焊角强度基本都符合上述两个标准的要求。例如，推拉系列厚度尺寸由80/88mm增加到83/95mm，可视面壁厚2.2mm以上;平开系列厚度由60 mm增加到65 mm、66mm、70mm、80mm等，可视面壁厚为2.5mm以上。3塑料异型材向多腔室、多密封发展门窗热损失大致有3个途径：门窗框扇与玻璃热传导;门窗框扇之间、扇与玻璃之间、框与墙体之间的空气渗透热交换;窗玻璃的热辐射。为顺应节能政策的实施，型材企业一般针对上述3点，改进塑料异型材结构，研发新式塑料异型材

7、截面，提高门窗保温节能性。一种方式是增加塑料异型材腔室，如改造传统60系列三腔室成60系列四腔室，辅型材改造普通单腔结构为双腔结构。据实验证明，塑料异型材结构增加一道不小于4 mm的密封腔室，可有效降低温度5左右。另一种方式是增加密封层数。在传统两密封结构基础上，增加一道密封，形成三密封结构的高档型材，将水密腔与气密腔完全隔离，提高了门窗的密封性能，大大降低了门窗缝隙渗透耗热量，使其保温性能远远高于两道密封。目前，在东北地区甚至出现了70平开6腔室4密封结构的塑料异型材(见图2)。4塑料异型材向表面彩色化发展传统的塑料异型材颜色为象牙白。随着人们生活水平的不断提高及个性化需求的加大，塑料异型材

8、表面彩色化进展迅速。常见的彩色化途径为覆膜、共挤、涂装、通体4种方式。覆膜是将制作好的彩色膜通过胶粘在塑料异型材表面，特点是色彩丰富、表面可做各种纹理、耐候性最好，一般用在高档塑料门窗上。共挤是指改造挤出模头，采用1台小共挤机挤出彩色料和1台大挤出机挤出白色基料，一步成型彩色型材。共挤方式操作简单，投入成本较低，是最为流行的彩色化手段。最近几年，共挤彩色化针对覆膜的优点，增加了表面纹理加工，即共挤的同时在表面加工类似花纹的粗糙纹理。涂装是在塑料异型材生产结束后，在专用的设备上进行表面喷涂，特点是工序较为复杂、色彩丰富、成本适中。通体是在原料混配时加入颜料或色母粒，然后采用普通塑料异型材挤出工序

9、加工，特点是成本最低、耐候性最差，一般很少使用。塑料异型材彩色化的颜色一般为祖母绿、水晶灰、宝石灰，其他颜色如玛瑙棕、琥珀褐、玫瑰栗也有使用。另外，铝塑复合也是一种门窗彩色化的手段，其综合了铝合金门窗的丰富表面色彩、高强度以及塑料门窗的高保温各优点。5型材企业加大对推拉门窗性能提升的研究由于人们生活习惯及经济水平的限制，推拉门窗在国内仍占主流地位。但由于推拉门窗采用毛条密封结构、型材腔室较少等因素，推拉门窗的保温节能性差是行业内公认的问题。如何解决这一矛盾，一直是塑料门窗行业讨论的热点话题。目前，提高推拉门窗性能大致有几个方面。增加密封层数，这样可降低框扇之间空气渗透热交换;将密封毛条替换为特

10、制的密封胶条，密封效果可得到有效提高;提高配件的密封性能，如防风块(又称防盗块)改成橡胶材质，或采用软硬共挤，或加大密封毛条的数量，如毛条采用加片硅化毛条，加片的材质改塑料为绒毛，增加加片的数量等方式。6玻璃密封胶条后共挤应用玻璃密封胶条后共挤技术是通过后共挤装置将密封胶条直接粘接在塑料异型材上，可以减少门窗组装工艺。这种方式在华北、华中地区非常流行，其难点在于粘接的强度。胶条的结构经过了多次改良现在已能满足使用要求(见图3)。7行业进入理论设计、验证等专业化道路型材、模具企业以及其他配套企业对挤出设计、验证等理论进行了大量深入的研究。如针对型材、门窗热工性能的理论计算，广东省建筑科学研究院在JGJ/T 151-2008建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程、GB 50176-93民用建筑热工设计规范的基础上研发了型材、门窗热工性能计算软件ThermCN、OpticsCC、CWWTC，可方便地验证型材、门窗的传热系数，对型材、门窗的设计具有良好的指导意义。这些都表明塑料异型材行业开始步入理性发展研究阶段。8结语塑料异型材的发展是紧紧围绕节能这一主题进行的，同时也在多样化、差异化、减少工艺等方向进行了深入的研究。当然本文所述的内容不能涵盖所有的塑料异型材的发展。只要行业内的有志之士一起努力，进行深入、系统的研发，就一定能促进塑料门窗持续健康的发展，真正实现“节能减排、