塑料门窗是50年代研制,70年代发展成为成熟的第四代新型建筑门窗。目前西方发达国家的塑窗使用率已达40%以上,我国从84年开始引进塑料门窗生产线,至今已十多年。开始由于被误认为易老化、易损坏、不牢固,因而前10年发展缓慢。直至1995年,国家有关部委印发了《关于加强我国化学建材生产和推广应用的若干意见》,塑料的独特优点才被人接受,其应用发展才出现转机。
一、塑料门窗的优势
塑料门窗可替代木、钢、铝门窗,是继木、钢、铝门窗之后的新型节能低耗产品。木材节能好,但要耗费宝贵的自然资源,钢、铝不符合节能要求。按能耗计算,钢材、铝材分别是PVC的4.5倍和8.8倍。塑料门窗特有优势还有:
1、耐候性(抗老化性能):异型材采用先进配方和生产线制造,型材以聚氯乙烯为主料加入数种改性剂,以提高异型材的温度稳定性。光稳定性、时效稳定性以及对臭氧和各种酸、碱、盐等化学稳定性,使异型材具有足够的常温和高低温下的机械性能、抗紫外线和臭氧分解的性能,因而大大延缓了其老化的过程,可保证门窗在-50-+60℃的任何环境下正常使用30年以上。
2、耐腐蚀性能:塑料门窗能耐各种化学物质的腐蚀,也不受任何工业废气、废液、或酸雨、海水、盐雾的影响,可广泛用于纺织、印染、食品、酿酒、造纸、制药、采矿、石油、冶炼、制盐及化学工业等的建筑物上。比钢、木、铝质门窗具有异常优异的耐腐蚀性。
3、隔音性能:塑料门窗具有优良的隔音性能,据测定使用5单层玻璃,隔音效果达25分贝,离马路6米的隔音效果和铝合金门窗离马路18米的隔音效果相当。
4、隔热、保温性能:一栋具有冷暖设施的现代建筑物,其室内能源散失中,经门窗部位泄漏的占57%左右(包括传热损失与空气热损失之和)。门窗的框材材质与玻璃是影响热传导性的重要因素。塑料门窗的材质,其热传导系数为0.14W/m2·h·℃,仅为铝的1/1250(铝为175W/m2·h·℃)。对门窗而言PVC单玻窗与铝单玻窗的传热性能之比为49:100,由于门窗型材占门窗相当比例的面积(塑料门窗占30-40%)因此相同面积条件的塑料门窗其隔热性能较金属窗优越,可节省能源消耗30%以上,所以塑料门窗是节约能源的最佳产品。
5、密封性能:塑钢门窗因采用特殊配方的材料,其材料本身吸水率小于0.1%,又其结构经过精心设计,缝隙处均装有优良的密封软条,并于框材适当位置开设排水槽孔,所以雨水不会渗入室内破坏墙面装饰。在风季时烟尘也不会大量进入室内影响卫生。
二、普通塑钢门窗的存在现状
塑料门窗有其独特的优势,但是也有其薄弱的地方,外层PVC弹性模量小,拉伸强度低,五金配件安装节点相对比较薄弱。具体表现:
1、某些型材生产厂家为节省生产成本,使用低质的PVC原料,增加过量的填充剂,缺少价格昂贵的抗老化剂等助剂,造成产品强度低、易老化,耐钉性差。
2、普通塑料窗的扇与框是靠焊接而成的,其内腔的衬钢在角部并未联成一体,塑料窗的四角焊接强度要受各种因素影响,如下料精度、焊接时温度、速度、压力等参数的影响,并对检测角强度的稳定性表现出差异。行业标准规定五金件平均值≥3000N,最小值不得小于70%。且塑料窗组装结构及工艺不稳定,表现为达不到平均值的70%。即使塑料窗的主要受力构件的刚度与强度能承受较大的风荷载,但四角焊接的角强度是否能承受较大的风荷载,仍是一个值得研究的问题。
3、五金件安装不牢固。实际上限于结构等原因,有些配件无法与钢衬连接。塑料门窗五金配件按行业标准规定:重要五金配件应与钢衬连接,但实际上限于结构或其它原因,有些配件无法与钢衬连接。
4、由于塑料门窗市场发展较快,生产厂家迅速增加,规模大小不一,市场较为混乱,型材质量很难保证全部达到GB8814标准。加之手工作坊式门窗加工者在钢衬上偷工减料,就使得上述现象更为严重,因而难于应用于中高层建筑。即使是合格型材,加入加强钢衬,由于外加钢衬不是闭合焊接在一起,也难于起到钢衬的作用。
由于以上种种主客观原因,有专家提出,高层建筑使用普通“塑料门窗”应采取慎重态度。
三、钢塑共挤门窗的技术突破
目前国际塑窗技术已经发展到高技术附加值、高强度、高节能性、高档次、多复合的水平上。塑料门窗已经成为一种综合性很强的建筑的产品。其中,最具代表性的是铝塑共挤窗用异性材,这项技术摒弃了异型材后置钢衬的生产技术,而是直接在螺杆挤出机上将钢衬与PVC共同挤出。这种异型材极大的提高了工装效率和产品档次,并使门窗用型材的质量和技术性能达到一个新的阶段。这项技术目前仅为德国柯梅令公司专有,此技术使塑窗面临了更新变革的地步。这项技术虽有很多优点,但也有铝塑复合后杆件弹性模量较低、断面大、成本高等弱点。目前较难进入国内市场。分析我国的国情及塑窗行业生产水平和设备现状,确立了钢塑共挤异型材生产技术为一个较佳的突破口,这是因为钢塑共挤技术与铝塑共挤技术相比,钢比铝的弹性模量高,成本低,因而具有成本低,断面小(增加透光率)的明显优势。但目前国际国内尚未应用该技术,因此本项专利技术(专利号:9820493.8)代表了国际塑窗先进技术的发展方向和趋势,同时也更符合我国的国情。
应该说钢塑共挤门窗才是真正意义上的塑钢门窗。普通的塑料门窗国内之所以称其为塑钢门窗,原因是:由于PVC塑料型材抗弯性差,建筑较高时,为满足门窗抗风压要求,须在其空腔内置入U形钢衬,同时让用户知道里面有钢,以消除用户的疑虑。正确的叫法应该是PVC塑料门窗”。这种称呼与国际上的称呼比较一致,因为国外至今称其为PVC plastic windows and doors,而共挤型材是复合一体化材料,既有钢性,又有塑性,作为一种复合材料,其门窗称之为塑钢门窗,是比较恰当的,即:PVC plastic & Steel
(Joint-extruded) windows and doors,其特点在于:
1、具备前述塑料门窗的全部优点。
2、高强度:采用钢塑共挤,充分发挥了各种组合材料的优势,使高分子材料与钢材有机结合成一体化的复合型材,从而使型材杆件强度大为提高。整体连接时采用了角部钢件联接,突破了角部塑焊的传统工艺,使内部钢衬形成整体闭合结构,大大增强了整窗的局部和整体强度,提高了塑料门窗的内在品质和产品档次,从而克服了塑料门窗不能上高层建筑的缺陷。
3、低消耗:共挤型材中主要材料为PVC塑料和冷轧钢板,外层PVC经过微发泡处理,核算每平米标准用材量仅为:塑料6KG/m2;钢:6KG/m2。比目前中国技改后的用材量减少约有30%,较大的降低了制品消耗。
4、易组装:由于采用了组角钢件连接的工艺,二次组装工艺不需用专用设备,大大提高了工装效率,为普及推广带来了极大的便利。同时4mmPVC,0.8-1.2mm精制冷轧钢板,其整体厚度保证了五金件、螺钉与门窗的结合牢固。
5、多种颜色组合:除白色型材外,多种颜色方案提供选择,特别是仿天然木纹色,豪华大方,极具家装效果。从而结束了普通塑钢门窗颜色单一的局面。
6、采用硬结皮微发泡工艺,外表美观典雅,手感温馨细腻,更适合做装饰材料。
四、钢塑共挤门窗主要技术指标及与普通塑料门窗的对比
1、主要技术指标(详见《门窗幕墙与设备》2001.3期第26页表)
2、与普通塑钢工艺对比(详见《门窗幕墙与设备》2001.3期第27页表)
五、国家相关政策
建筑能耗是指建筑使用能量消耗。在国际上,它是与工业、农业、交通运输能耗并列属于民生消耗,一般占国家总能耗的40%左右。建筑节能则是指在建筑中合理使用和有效利用能源,不断提高能源利用效率。因此,建筑节能关系国计民生,是一个国家技术、经济与环保水平高低的重要标志之一。
门窗节能是建筑节能的重要方面,科学统计,在建筑能耗中,窗户的传热损失与空气渗透热损失相加约占全部热损失的57%。因此,加强门窗的保温性和气密性,提高节能门窗质量是建筑节能的关键环节之一。
塑钢门窗具有比其它门窗更具优越的节能性。其主要原料PVC本身又是一种单位耗能低的化工产品。塑料门窗取代钢窗、木窗节省了大量的钢材、木材,对于节约资源,保护生态环境具有不可低估的影响。
因而,1995年建设部、化工部、轻工总会、国家建材局、石化总公司等联合印发了《关于加强我国化学建材生产推广应用的若干意见》,提出到了2000年,我国塑料门窗市场占有率要达到15%的工作目标。1997年,五部委又联合制定和印发了《国家化学建材推广应用“九五”计划和2010年发展规划纲要》及《关于加速推广应用化学建材和限制、淘汰落后产品的规定》等几个文件,提出到2010年塑料门窗的市场占有率要达到30%以上,要求新建节能建筑和现有住宅节能改造工程必须使用节能门窗,优先使用塑料门窗。
作为性能优异的钢塑共挤复合型材,现处于国际领先水平,属国家“九五”重点科技攻关专利技术,已通过国家建设部部级鉴定,并被国家经贸委列为首批“技术创新项目”正予以推广使用。