1 前言
門窗是建筑物的重要組成部分,其作用是采光、通風,同時也對建筑起到裝飾作用。傳統的門窗主要 是木質材料。隨著新材料的不斷出現,鋼門窗、
鋁合 金門窗、塑料門窗的應用也越來越廣泛,本文主要介 紹剛剛問世的拉擠
玻璃纖維增強塑料(俗稱玻璃鋼) 門窗。 玻璃鋼是一種輕質高度材料,它即可做結構材料, 又可做功能材料。它的非常大特點是能按照需要進行結構設計和材料設計,能夠得到較佳效果。 拉擠玻璃鋼產品之所以能應用在建筑行業,是因為這種材料本身具有很高的強度、重量輕、耐腐蝕、 吸水低、阻燃、保溫、隔聲、長期光照不變形等綜合性能,優于木材、鋼材、塑料、鋁合金等材料,所以 玻璃鋼門窗是理想的新型建筑門窗。
2 國內外門窗發展現狀
2.1 國外門窗現狀
國外的門主要以金屬、木質等為主,還有一些是按要求制作的特種門,一般外門需具有防火、防盜、 保溫等性能。
窗一般以塑鋼和帶熱隔斷的鋁合金為主,少量采用彩板鋼窗,高等木窗在高等建筑中也有需求。
全部上的塑鋼門窗開始應用于本世紀50年代末,首先由前西德開發而成的。1959年在德國杜塞爾多夫舉行的世界塑料展覽會上,該國的赫特公司首先展出了塑料窗樣品,并受到了廣大消費者和相關部門的重視。從70年代開始,該國對塑料窗的發展實行了扶持政策,使這種新型門窗得到了迅速發展。到1978年塑料門窗 所占比例已達40%左右,到1986年達到44%,居各類門窗之首。此外,歐洲的奧地利、意大利、英國、法 國、瑞典、瑞士等國家也積較地開展了塑料門窗的研 制與生產,到本世紀80年代末期已達到了相當大的市 場占有率和生產規模。其中奧地利塑料門窗占有率已 超過90%。美國雖然起步較晚,但年增長速度超過15%,是所有
建材產品中增長速度較快的。日本在其較 寒冷的地區北海道,大力推廣防寒塑料窗,目前普及率已達35%。
隨著門窗市場的發展,PVC塑料門窗已不能滿足多功能的需求。因此,于80年代初,加拿大首先成功的開發了玻璃鋼門窗。
玻璃鋼是國外于20世紀初開發的一種新型復合材料,它具有質輕、高度、防腐、保溫、絕緣、隔音、 壽命長等特點。其密度為1.5-2.0g/cm3,比鋼輕3—4倍,而強度比鋼高1.7倍,機械性能和物理性能良好, 因此被廣泛用于國防、航空、造船、汽車、旅游、建筑等各個領域,成為21世紀的優異復合材料。用玻璃鋼制造門窗,在國外一些地區開發較早,并且發展快, 普及廣泛。到90年代初,玻璃鋼門窗已迅速擴展到美 國、俄羅斯、德國和日本等國家。玻璃鋼門窗可替代木、鋼、鋁合金、塑料門窗,就其化學、力學和物理 性能而言,在建筑門窗的市場競爭中,具有強勁的實力。
2.2 我我國窗現狀
改變公開以來,我國建筑門窗行業形成了以工程塑料、建筑鋁材、彩色涂層鋼板、不銹鋼板為主的多元化,多層次的產品結構體系。
目前,我國已成為建筑門窗產量較多的國家,全國城鎮建筑市場門窗需求量已經達到1億m2,比1978年 增長兩倍。預計到2000年,我國建筑門窗市場的總需 求量將達到1.2億m2左右。市場潛力很大。目前,塑料 門窗年產量1500萬m2,市場占有率15%左右;鋁門窗、 鋁幕墻年產量4500萬m2,市場占有率45%左右;彩板 門窗年產量500萬m2,市場占有率5%;鋼門窗(包括 鋼復合門、鋼防火門、鋼防盜門等)年產量1500m2左 右,市場占有率15%;其它門窗(包括木門窗、木復合門、不銹鋼門窗、卷簾門窗、玻璃鋼門窗等)年產 量2000萬m2,市場占有率20%左右。
門窗使用性能要求的提高,促使新材料的發展取代傳統的門窗材料,特別是進入到80年代后,全國掀起了引進國外塑料門窗生產技術和裝備熱。據不完全統計,全國有150多個廠家從德國、奧地利、意大利等國引進具有全部80年代先進水平的塑料擠出機生產線 670多條,形成型材設計生產能力約為20萬t/y,門窗 組裝線1400多條,形成組裝能力1500萬m2。
到90年代經濟高速發展,建筑業水平不斷提高, 建筑節能已提到重要的議事日程,隨著玻璃鋼行業自 身技術的進步,建筑用產品的開發和應用有了新進展。 這時,我國開始研制玻璃鋼門窗,玻璃鋼門窗的問世, 彌補了塑鋼門窗強度低、易老化等欠缺。
我國玻璃鋼門窗的研制是從90年代初開始,到1994年黑龍江省美城集團引進6條生產線,因材料、設備、 模具不配套,一直沒有投入生產。我國研制開發玻璃鋼門窗已經7年了,現已面市。經《國家玻璃鋼制品質量監督檢驗中心》和《國家建筑工程質量監督檢驗中心》分別對玻璃鋼型材和窗戶的檢驗結果均達到了國家門窗標準。 。1)型材檢驗:拉伸強度 360MPa;彎曲強度 327MPa;彎曲模量 16200MPa;熱變形溫度大于200℃, 零下60℃不脆不裂;巴氏硬度 49; 氧指數 31;耐老化試驗 1000小時強度保持85 %以上;導熱系數 0.24kCal/mh℃; 吸水率 0.17—0.50%(23℃/72小時無變化); 化學性能 5%硫酸12小時無影響。
(2)窗戶檢驗抗風壓變形性一級雨水滲透性二級 空氣滲透性二級保溫性二級,傳熱系數2.24W/( m2·k)采光性三級 隔聲性四級。目前,我國有玻璃鋼拉擠門窗型材 生產企業20多家,約有120條拉擠生產線,年產量20萬 m2左右,但目前能正常生產的不到10家,其余由于忽 視軟件技術不能正常生產,如工藝配方與工藝參數關 系沒有完全掌握,一旦原料質量變動或配方調整就會 成質量波動,使拉擠出的產品質量不穩定。究其原 因主要是一些企業技術力量薄弱,對玻璃鋼拉擠技術 及工藝不能完全掌握,玻璃鋼拉擠門窗型材是屬高科技含量的技術,是農業生產體系、無機結合成多功能的復合材料,它不像一般玻璃鋼,不掌握拉擠工藝技術和工藝配方是不能拉出合格產品的。多年來,通過科技人員的攻關,終于以玻璃鋼特有的優越性能,作為建筑用玻璃鋼門窗面市了,為我我國窗提供了高性能的新材料。
3 各種門窗材料的性能比較
在一般房屋建筑中,窗戶傳熱量約占22%,再加上窗戶縫隙的傳熱損失約占建筑物全部耗能的50%左右。各種材料的不同,門窗保溫、隔音、密封、防腐等性能也不同。
3.1 木門窗
我國較早使用的門窗都是木門窗,木門窗的價格雖低,但由于制作門窗的紅、白松資源枯竭,再加上優異紅、白松100年才能成材,且容易發生火災,截面尺寸大,透光率小,雖然保溫,但戶外易腐爛,需要涂
漆維護等,因此我國在20世紀70年代開始啟用鋼門窗(主要是鋼窗)。
3.2 鋼門窗
目前的鋼門窗主要有空腹、實腹等類型,其中空腹鋼窗應用較廣。這種窗雖有截面小、透光率大等優點,但也存在易變形、密閉性差、密封不好,尤其是在沿海鹽霧大的地區、濕度大的南方地區易銹蝕等缺點,其用量不斷下降,近年來出現的彩色鋼板門窗, 雖然密封性、防腐性、裝飾效果均優于普通鋼門窗,但因其價格高而無法大量采用。
3.3 鋁合金門窗
鋁合金門窗是門窗中的高等產品,因其造價大大高于其它門窗型材,故多用于高等賓館、寫字樓、商廈,大量建造的房屋則無法問津。此外,鋁合金門窗保溫性差,尤其對于寒冷地區更不適應。一般市場上的鋁合金門窗,價格雖便宜,但質量很差,目前,已限制生產。
3.4 塑料門窗
塑料門窗比其它門窗在節能和改善室內環境方面有更為優越的技術特性。塑料門窗的生產能耗較低, 生產1噸鋼材的能耗為生產1噸塑料(PVC)的4.5倍; 生產1噸鋁材的能耗則為1噸塑料(PVC)的8倍;即塑料(PVC):鋼:鋁=1:4.5:8。塑料在使用過程中, 是一種熱損失較小的材料,如UPVC窗材的導熱系數為鋁窗材的1/1250、鋼窗材的1/357,加之PVC窗可制 成多空腔結構,其中的死空腔中空氣的導熱系數僅為0.04Cal/mh℃。由此可見,塑料門窗是熱損失較小的窗種。優異塑料窗的隔聲性能達到30dB以上,鋼鋁窗的隔聲性能約為19dB,據日本資料介紹,要達到同樣降低噪聲的要求,安裝鋁窗的建筑物與交通干道必須相距50m,而安裝塑料門窗后,距離可縮短到16m。另 外塑料門窗耐腐蝕,可用于沿海、化工廠等腐蝕嚴重的環境中。普通用戶使用,也能減少油漆維護費用。 塑料門窗外觀好,能和國內的裝飾要求相適應,而且人體接觸感覺比金屬門窗舒適。雖然塑料門窗具有上述優點,但要達到實用要求,必須克服一般塑料的弱點,如變形、老化等問題,這也是一般人所擔心的問題。