具有三角形腔室的塑料门窗边框型材及所用复合材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑门窗技术领域，尤其涉及一种具有三角形腔室的塑料门窗边框型 材。
【背景技术】
[0002] 目前国内门窗型材为PVC、U-PVC塑钢共挤型材、隔热断桥铝合金型材、铝木复合 型材、铝塑复合隔热断桥型材等等。这些型材从断面结构上基本上属于三腔、四腔或多腔构 造(小于20腔)。由于其结构强度、变形性能等存在缺陷，只能采用腔内复合U型、L型等各 种形状的型钢板以补强和控制整体变形。PVC本身导热系数0.17 W/ (πι·Κ)，这类型材一 般传热系数大于I. 8W/ (m2 · Κ)以上，对于70系列以上系列的门窗型材来说，结构性能、保 温性能都达不到被动式低能耗建筑的技术要求。
[0003] 申请号为201120346145的中国实用新型公开了一种铝塑复合型材，由用于室外 的铝型材和的用于室内的塑料型材镶嵌复合组成，所述塑料型材的内腔是一种蜂窝结构， 该蜂窝与型材本体是一次挤压成型的整体结构，其优点在于塑料型材的蜂窝状多腔体结 构，增加了塑料型材部分的强度和刚性，改善了型材的隔音、隔热节能效果，并能有效的提 高产品的工艺性。
[0004] 申请号为200720305286的中国实用新型专利说明书公开了一种具有蜂窝型腔 室的塑料型材，在外壁中间的腔室内加入蜂窝形塑料的内层，每个蜂窝单元的对边距离为 7 - I 8 mm，蜂窝的壁厚为0 . 8 - I . 6 mm，内层材料刚度较高，外壁材料抗老化性能 较高，本实用新型具有结构简单，加工方便，重量轻，成本低的有益效果。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种具有三角形腔室的塑料门窗边框型材，具体涉及到被动式建筑的 超低能耗门窗，尤其涉及70系列以上塑料门窗型材的断面构造。
[0006] 本发明的技术方案是：一种具有三角形腔室的塑料门窗边框型材，它包括型材外 立面和型材内立面，在型材外立面内侧并列设置有排水通道和外侧第一隔热腔室；在型材 内部设置有至少12个网格化排列的三角形腔室组成的密闭三角形腔室群，每个三角形腔 室的断面为三角形，I. 6mm <三角形腔室壁厚< 2mm ; 在排水通道和密闭三角形腔室群之间设置有外侧第二隔热腔室；在型材内立面上设置 有内立面腹腔梁，在内立面腹腔梁和密闭三角形腔室群之间设置有内立面隔热腔室。
[0007] 本方案的具体特点还有，在边框底部设置一组边框附加型材连接肋卡槽。边框的 腔体总数大于24个腔室。
[0008] 本发明提供一种塑料门窗材料，尤其涉及掺有经过表面物理改性的纳米石墨颗粒 和改性膨胀玻化微珠的用于制作塑料门窗型材的复合材料。
[0009] 本发明所采用的技术方案是：一种用于制作塑料门窗型材的复合材料，它包括按 重量份计的如下组分：PVC树脂100份、硬脂酸钡3-4份、经过表面物理改性的纳米石墨颗 粒1-3份、氯化聚乙烯6-10份；钛白粉5份、活性碳酸钙5份、硬脂酸单甘油酯1-3份、聚丙 烯酸酯2-3份、用三甲基氯硅烷进行表面改性的膨胀玻化微珠0. 5-1. 6份。
[0010] 膨胀玻化微珠是粒径〈〇. 1mm，密度<80kg/m3,采用潍坊创智新材料有限公司生产 的膨胀玻化微珠。
[0011] 所述用三甲基氯硅烷进行表面改性的膨胀玻化微珠包括如下工艺步骤：先将以重 量份计的1份三甲基氯硅烷和10份水混合搅拌均匀得到三甲基氯硅烷溶液；将膨胀玻化微 珠从卧式滚筒回转型搅拌机喂料端喂入卧式滚筒回转型搅拌机，在卧式滚筒回转型搅拌机 喂料端插入一根带有喷嘴的喷雾管，喷雾管插入卧式滚筒回转型搅拌机内的一端封闭，另 一端连接三甲基氯硅烷溶液压力栗；喷雾管直径20毫米；喷雾管将三甲基氯硅烷溶液喷入 膨胀玻化微珠，搅拌混合；三甲基氯硅烷溶液和膨胀玻化微珠的质量比为1: (3~6);卧式 滚筒回转型搅拌机沿着水平回转轴旋转搅拌，搅拌温度20 ± KTC，持续搅拌玻化微珠，搅拌 时间不超过30分钟，直到无干料为止；搅拌均匀后，将玻化微珠在100 °C的烘干箱内烘干 或自然晾干至恒重，烘干后得到表面改性膨胀玻化微珠成品。包装储存备用。注意防潮防 水。
[0012] 所述经过表面物理改性的纳米石墨颗粒是指由0. 8um_38um连续颗粒级配的纳米 石墨粉70份-80份与聚乙烯20份-30份复合混炼，通过单螺杆混炼机在150 ±5 °C、4MPa 压力条件下，挤出冷却制得的直径小于2mm圆形或圆柱形颗粒。
[0013] PVC树脂是指导热系数0· 16-0. 17 w / (m · K)的PVC或UPVC或PVC-U材料。
[0014] 本发明的有益效果是： (1) 本发明在塑料门窗的断面中设计有三角形密闭空腔结构，空腔结构由三角形孔洞 形成封闭腔室，三角形多密闭空腔结构有效延长了热量传递的路径，大幅度降低了门窗框 的传热系数和门窗的传热系数，实现了门窗框的K值小于1. 0,门窗的K值小于0. 8 ; (2) 三角形的稳定性原理提高型材刚度，利用由三角形孔洞形成多腔室封闭空腔构造 提高所制成的门窗型材的抗折强度，增加抵抗变形的能力，以消除目前塑钢型材中的复合 U型、L型等各种形状的型钢板补强的缺点。
[0015] (3)由于本发明门窗框型材及断面构造有效阻碍了声波传递能力，增强了隔声能 力、多腔室的密闭结构有效增加了消声以及吸声能力，因此本发明门窗框型材及断面构造 所制成的门窗，具有较高的隔声能力，加权隔声量可达到35db以上。
[0016] (4)在窗扇与边框以及中挺之间设计三道密封，有效提高了门窗的气密性能，气密 性可达到国家标准8级。性能优于同类产品，并且满足被动式建筑的要求。
[0017] (5)塑料门窗型材采用掺加经过表面物理改性膨胀玻化微珠，其门窗型材的导热 系数可降到<0.13 w / (πι·Κ)，实现塑可料门窗型材(边框、中挺、开启扇）的传热系数 K < I. 0 w / (m2 · Κ)，满足被动式建筑门窗的要求，同时改性膨胀玻化微珠有效提高了塑 料门窗型材的抗冲击、抗折、抗拉强度。
[0018] (6)本发明方案包括型材外立面和型材内立面，在型材的内立面上设有内立面腹 腔梁，型材的外立面设有排水通道，内立面腹腔梁与外立面排水通道分别通过内立面隔热 腔室和第二隔热腔室与中间部位设置的三角形腔室群结构相连，断面构造从根本上提高了 型材的结构刚度和抗弯能力。边框断面构造设置了外侧第一隔热腔室、外层第二隔热腔室、 内立面隔热腔室以及三角形腔室群，本发明采用多密闭空腔结构与型材壳体一次性共同挤 出工艺，显著提高了型材物理力学性能，无须任何钢衬就可以达到被动式建筑的超低能耗 门窗的力学性能要求。同时三角形多密闭空腔结构有效延长了热量传递的路径，大幅度降 低了门窗框的传热系数和门窗的传热系数，采用掺有改性膨胀玻化微珠的PVC或UPVC材料 生产的门窗框的K值小于1.0 W/ (Π12·Κ)，门窗的K值小于0.8 W/ (Π12·Κ);同时提高了门 窗的结构性能，提高了抗风荷载能力，在型材三角形多密闭空腔内不需要复合U型、口型或 L型等各种形状的型钢衬板补强的如提下，就能够满足相关国家广品标准要求。在窗扇与边 框以及中挺之间设计三道密封，有效提高了门窗的气密性能，可达到国家标准8级以上。在 边框的底端设置有一组边框附加型材连接肋卡槽10,可以连接边框附加型材，以消除冷桥 同时具有安装位置安装排水外窗台，有效的与边框的外侧排水通道相连接，实现底部排水， 确保良好的防水性能，满足被动式房屋门窗要求。
【附图说明】
[0019] 图1边框-开启扇的等温曲线图；图2是边框-开启扇断面构造示意图。
[0020] 图2中：1 一密闭三角形腔室群，2-三角形腔室；3-内立面腹腔梁；4一内立面隔 热腔室；5-外侧第一隔热腔室；6-外侧第二隔热腔室，7-二级橡I父条密封构造；8-标准 五金件槽；9 一边框，10-边框附加型材连接肋卡槽；11 一排水通道；12-室内侧。
【具体实施方式】
[0021] 如图2所示，一种具有三角形腔室的塑料门窗边框型材，它包括型材外立面和型 材内立面，在型材外立面内侧并列设置有排水通道11和外侧第一隔热腔室5 ;在型材内部 设置有至少12个网格化排列的三角形腔室2组成的密闭三角形腔室群1，每个三角形腔室 2的断面为三角形，I. 6mm <三角形腔室2壁厚< 2mm ;在排水通道11和密闭三角形腔室群 1之间设置有外侧第二隔热腔室6 ;在型材内立面上设置有内立面腹腔梁3,在内立面腹腔 梁3和密闭三角形腔室群1之间设置有内立面隔热腔室4。在边框9底部设置一组边框附 加型材连接肋卡槽10。边框的腔体总数大于24个腔室。
[0022] 实施例1: 1、一种用于制作塑料门窗型材的复合材料，它包括按重量份计的如下组分：PVC树脂 100份、硬脂酸钡4份、经过表面物理改性的纳米石墨颗粒2份、氯化聚乙烯6份；钛白粉5 份、活性碳酸钙5份、硬脂酸单甘油酯1. 5份、聚丙烯酸酯3份、用三甲基氯硅烷进行表面改 性的膨胀玻化微珠0. 5份。
[0023] 2、采用潍坊创智新材料有限公司生产的膨胀玻化微珠，粒径〈0. 1mm，密度<80kg/ m3〇
[0024] 3、表面物理改性的纳米石墨颗粒采用0. 8um_38um连续颗粒级配的纳米石墨粉70 份-80份与聚乙烯20份-30份复合混炼，通过单螺杆混炼机在150 ± 5°C、4MPa压力条件下， 挤出冷却制得的直径小于2mm圆形或圆柱形颗粒。
[0025] 4、采用三甲基氯硅烷对膨胀玻化微珠进行改性。先将以重量份计的1份三甲基