專利名稱：聚氨酯復(fù)合材料節(jié)能門或窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種采用聚氨酯樹脂和玻璃纖維構(gòu)成的聚氨酯復(fù)合材料節(jié)能門或窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材，屬復(fù)合型材制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，市場上所流行的建筑門窗，主要采用木、鋁合金、塑鋼、斷橋鋁、木鋁復(fù)合或者鋁塑復(fù)合等材料的門窗；在上述材質(zhì)的門窗系統(tǒng)之外，近幾年在市場上又推出了一種使用不飽和聚酯樹脂與玻璃纖維復(fù)合的新材料，俗稱“玻璃鋼”(英文名Fiber ReinforcedPlastics簡稱FRP)，加工而成的門窗系統(tǒng)，即玻璃鋼門窗。不飽和聚酯樹脂是一種熱固性樹脂，當(dāng)其在熱或引發(fā)劑的作用下，可固化成為一種不溶不融的高分子網(wǎng)狀聚合物，但這種聚合物機(jī)械強(qiáng)度很低，不能滿足大部分使用的要求，當(dāng)用玻璃纖維增強(qiáng)時(shí)可成為一種復(fù)合材料，俗稱“玻璃鋼”(英文名Fiber ReinforcedPlastics簡稱FRP)。“玻璃鋼”的機(jī)械強(qiáng)度等各方面性能與樹脂澆鑄體相比有了很大的提高。但是，不飽和聚酯樹脂玻璃鋼異型材在拉擠生產(chǎn)過程中，要加縱向的玻璃纖維的同時(shí)，還必須加入玻璃纖維氈體，因而它的速度和效率較低；同時(shí)在生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)少量的苯乙烯。

實(shí)用新型內(nèi)容設(shè)計(jì)目的避免背景技術(shù)中的不足之處，設(shè)計(jì)一種采用聚氨酯樹脂和玻璃纖維構(gòu)成的聚氨酯復(fù)合材料節(jié)能門或窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材。設(shè)計(jì)方案為了實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)目的。I、采用聚氨酯樹脂作為加強(qiáng)筋型材的復(fù)合材料的選擇，是本實(shí)用新型的技術(shù)特征之一。這樣做的目的在于⑴聚氨酯樹脂與其他樹脂相t匕，聚氨酯復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)一是極高的縱向強(qiáng)度；二是增加了玻璃氈，提高了橫向性能；三是擁有最高的纖維容量；四是更高的強(qiáng)度和硬度；五是增加了零部件的復(fù)雜性；六是降低了壁厚；七是更強(qiáng)的斷面輪廓，能跨越更大的距離；八是優(yōu)良的抗沖擊性能和優(yōu)良的耐磨損性；九是高級(jí)精密制造和緊固，顯著提高螺釘拔出力度；十是優(yōu)異的表面光潔度。⑵具有很好的耐候、耐久性一是具有極好的耐腐蝕性；二是低的吸水率；三是具有更好的溫度穩(wěn)定性；四是具有更好的光穩(wěn)定性，可有酯肪族光穩(wěn)定樹脂。⑶更好的經(jīng)濟(jì)性一是降低了成本；二是玻璃纖維含量高(同時(shí)也增加強(qiáng)度);三是更強(qiáng)的產(chǎn)品能支撐更長的跨度；四是更高的生產(chǎn)效率一更快的拉擠速度，提高了流水線操作速度。⑷阻燃性優(yōu)異，比聚酯或乙烯樹脂散發(fā)出少得多的煙。(5)綠色環(huán)保，環(huán)境友好。(6)無苯乙烯，無過氧化物產(chǎn)生。2、聚氨酯復(fù)合加強(qiáng)筋型材成型工藝的設(shè)計(jì)，是本實(shí)用新型的技術(shù)特征之二。這樣做的目的在于與傳統(tǒng)的不飽和聚酯玻璃鋼異型材的拉擠工藝是基本相同的，所不同地方在于(1)樹脂注入的方式不同，不飽和聚酯樹脂是采用開放式的添加；聚氨酯樹脂是采用密閉注射的方式。⑵聚氨酯注射盒與制品模具之間，增加冷卻段；在不飽和聚酯玻璃鋼生產(chǎn)工藝中是沒有冷卻模或者冷卻段。3、玻璃纖維氈的采用，是本實(shí)用新型的技術(shù)特征之三。這樣做的目的在于由于玻璃纖維氈是由縱橫交錯(cuò)的玻璃纖維構(gòu)成，所形成的氈不僅縱向起加強(qiáng)筋的作用，而且橫向起加強(qiáng)筋的作用，所形成的產(chǎn)品不僅抗彎性強(qiáng)，而且抗折性好。聚氨酯復(fù)合材料具有極好剛性和強(qiáng)度，物理與力學(xué)性能見附表。它完全部分替代鋁合金和鋼材，聚氨酯復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)為O. 219ff/m *k，鋁的導(dǎo)熱系數(shù)為237. 00 ff/m -k，鍍鋅鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為62. 000ff/m · k，在相同的條件下，就材質(zhì)而言，鋁材料的導(dǎo)熱能力是聚氨酯的1082倍，鍍鋅鋼的導(dǎo)熱能力是聚氨酯復(fù)合材料的283倍；與鋁和鍍鋅鋼相比聚氨酯復(fù)合材料是熱的不良導(dǎo)體；聚氨酯復(fù)合材料具有很好的剛性和強(qiáng)度，又有極好的可塑性，因此可以根據(jù)聚氨酯復(fù)合材料的特點(diǎn)，以及塑料異型材型腔的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)加工各種異型的聚氨酯復(fù)合材料加強(qiáng)筋，如門框、門扇框、窗框、窗扇框的加強(qiáng)筋。
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性能+單位)灘式方法ASTM(imfe)聚氣Si拷.Ι ·彎 fi強(qiáng)(f <MPa)D 790>1250
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熱+$形 HDTfCf 1820 -爺帕) 1)648245技術(shù)方案I :一種聚氨酯復(fù)合材料節(jié)能門或窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材，它包括玻璃纖維，所述多束玻璃纖維密布層構(gòu)成門窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材成型骨架，或由多束玻璃纖維密布層和玻璃纖維氈構(gòu)成門窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材成型骨架，聚氨酯樹脂與門窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材成型骨架內(nèi)外面復(fù)合且構(gòu)成聚氨酯加強(qiáng)筋型材。技術(shù)方案2 :—種聚氨酯復(fù)合材料節(jié)能門或窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材的成型系統(tǒng)，由加強(qiáng)筋型材聚氨酯樹脂注射成型模、冷卻模和熱定型模構(gòu)成，加強(qiáng)筋型材聚氨酯樹脂注射成型模的進(jìn)口進(jìn)入多束玻璃纖維或多束玻璃纖維密布層和玻璃纖維氈、出口與冷卻模進(jìn)口連通，冷卻模的出口與熱定型模進(jìn)口連通，熱定型模出口為聚氨酯復(fù)合材料加強(qiáng)筋型材拉擠出口。本實(shí)用新型與背景技術(shù)相比，一是輕質(zhì)高強(qiáng)，玻璃鋼型材的密度在2. I左右，它比鋼輕3 4倍，而強(qiáng)度卻很大，其拉伸強(qiáng)度450 650MPa，與普通碳鋼接近，彎曲強(qiáng)度大于1200MPa、彎曲彈性模量48000MPa，因而加工門窗不需用鋼襯加固；二是節(jié)能保溫、隔熱，聚氨酯復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)為O. 219ff/m · k，只有金屬的1/100 1/1000，是優(yōu)良的絕熱材料；三是健康、綠色環(huán)保、節(jié)能效果顯著；四是聚氨酯復(fù)合材料在生產(chǎn)中，不含苯乙烯，不會(huì)形成揮發(fā)性化合物VOC，所以更環(huán)保健康；五是聚氨酯復(fù)合材料經(jīng)檢測結(jié)果符合GB6566— 2001《建筑材料放射性核素限量》中建筑主體材料的指標(biāo)要求，檢驗(yàn)結(jié)果O. 2，內(nèi)照射指數(shù)O. 2，外照射指數(shù)O. 2 ;五是耐腐蝕、耐老化、壽命長，同盱聚氨酯復(fù)合材料是優(yōu)良的耐腐蝕材料，對(duì)酸、堿、鹽及大部分有機(jī)物，海水以及潮濕都有較好的抵抗能力，對(duì)微生物的作用也有抵抗性能，尤其適合使用于多雨、潮濕和沿海地區(qū)，以及有腐蝕性介質(zhì)的場所；六是尺寸穩(wěn)定性好，聚氨酯復(fù)合材料的線膨脹系數(shù)為5.6X10-6/°C，低于鋼和鋁合金，是塑料的1/15，因此所制加強(qiáng)筋尺寸穩(wěn)定性好，溫度的變化不會(huì)影響加強(qiáng)筋的正常開關(guān)功能；七是耐侯性好，聚氨酯復(fù)合材料屬熱固性塑料，樹脂交聯(lián)后即形成三維網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)，變成不溶不熔體，即使受熱也不會(huì)熔化，聚氨酯復(fù)合材料熱變形溫度在20(TC以上，不僅耐高溫性能好，而且耐低溫性能更佳；八是絕緣性能好，聚氨酯復(fù)合材料是良好的絕緣材料，它不受電磁波影響，不反射無線電波，透微波性好，能夠承受高電壓而不損壞，因此聚氨酯復(fù)合材料加強(qiáng)筋對(duì)野外臨時(shí)建筑物及通訊系統(tǒng)的建筑物具有特殊的用途；九是減震性能好，聚氨酯復(fù)合材料的彈性模量為20900，用它作為門框的加強(qiáng)筋具有較高的減震頻率，聚氨酯復(fù)合材料中樹脂與纖維界面的結(jié)合，具有吸震和抗震能力，避免了結(jié)構(gòu)件在工作狀態(tài)下共振引起的早期破壞；十是色彩豐富，聚氨酯復(fù)合材料硬度高，可涂裝各種涂料，制成各種顏色的型材，以適應(yīng)不同風(fēng)格及檔次的用途；十一是抗疲勞性，聚氨酯復(fù)合材料的抗疲勞性很高，從而保證材料使·用的安全性與可靠性；十二是聚氨酯復(fù)合材料不僅具有極好剛性和強(qiáng)度，而且聚氨酯復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.219 W/m*k，鋁的導(dǎo)熱系數(shù)為237.00 ff/m-k，鍍鋅鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為62.000 ff/m-k，在相同的條件下，就材質(zhì)而言，鋁材料的導(dǎo)熱能力是聚氨酯的1082倍，鍍鋅鋼的導(dǎo)熱能力是聚氨酯復(fù)合材料的283倍，因聚氨酯復(fù)合材料可以顯著地提高門窗隔熱、保溫的效果，減少能耗損失，減輕窗扇的重量。

圖I是聚氨酯復(fù)合材料節(jié)能門窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材的骨架結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是聚氨酯復(fù)合材料節(jié)能門窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是成型骨架中的纖維層包復(fù)玻璃纖維氈構(gòu)成的聚氨酯復(fù)合材料節(jié)能門窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是成型骨架中的玻璃纖維氈包復(fù)纖維層構(gòu)成的聚氨酯復(fù)合材料節(jié)能門窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是成型骨架中的纖維層夾玻璃纖維氈構(gòu)成的聚氨酯復(fù)合材料節(jié)能門窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是成型骨架中玻璃纖維氈外置且與纖維層疊加構(gòu)成的聚氨酯復(fù)合材料節(jié)能門窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是成型骨架中玻璃纖維氈外置且與纖維層和纖維氈疊加構(gòu)成的聚氨酯復(fù)合材料節(jié)能門窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是聚氨酯復(fù)合材料節(jié)能門窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材生產(chǎn)系統(tǒng)的方框示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I :參照附圖1-7。聚氨酯復(fù)合材料節(jié)能門或窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材，由多束玻璃纖維密布層和玻璃纖維氈101構(gòu)成門窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材成型骨架1，所述成型骨架中的纖維層包復(fù)玻璃纖維氈101，或玻璃纖維氈101間置有纖維層，或纖維層和玻璃纖維氈101疊加構(gòu)成。聚氨酯樹脂2與門窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材成型骨架I內(nèi)外面復(fù)合且構(gòu)成聚氨酯加強(qiáng)筋型材，也就是說，加強(qiáng)筋型材的成型骨架I由多束玻璃纖維密布層和玻璃纖維氈101構(gòu)成，聚氨酯樹脂2與多束玻璃纖維構(gòu)成中的每根玻璃纖維面完全復(fù)合且復(fù)合有聚氨酯樹脂2的玻璃纖維之間相互粘接、固化構(gòu)成所需的述加強(qiáng)筋型材，即所述門或窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材成型骨架I內(nèi)外面是指聚氨酯加強(qiáng)筋型材中每根玻璃纖維的面和玻璃纖維氈面。所述聚氨酯加強(qiáng)筋型材的厚度、寬度即為成型加強(qiáng)筋的厚度、寬度。所述聚氨酯加強(qiáng)筋型材中，玻璃纖維膠及玻璃纖維氈為60%-90%、聚氨酯樹脂為10%-40%。實(shí)施例1-1 :在實(shí)施例I的基礎(chǔ)上，35%-40%聚氨酯和60%_75%玻纖可以拉擠聚氨酯異型材，其物理機(jī)械和力學(xué)性較好。 實(shí)施例1-2 :在實(shí)施例I的基礎(chǔ)上，30%-35%聚氨酯和65%_70%玻纖可以拉擠聚氨酯異型材，其物理機(jī)械和力學(xué)性良好。·[0022]實(shí)施例1-3 :在實(shí)施例I的基礎(chǔ)上，25%-30%聚氨酯和70%_75%玻纖可以拉擠聚氨酯異型材，其物理機(jī)械和力學(xué)性能是更好；實(shí)施例1-4 :在實(shí)施例I的基礎(chǔ)上，20%-25%聚氨酯和75%_80%玻纖可以拉擠聚氨酯異型材，其物理機(jī)械和力學(xué)性能最好。實(shí)施例1-5 :在實(shí)施例I的基礎(chǔ)上，15%-20%聚氨酯和80%_85%玻纖可以拉擠聚氨酯異型材，其物理機(jī)械和力學(xué)性能良好。實(shí)施例1-6 :在實(shí)施例I的基礎(chǔ)上，10%-15%聚氨酯和85%_90%玻纖可以拉擠聚氨酯異型材，其物理機(jī)械和力學(xué)性能相對(duì)較好。實(shí)施例1-7 :在實(shí)施例I的基礎(chǔ)上，10%聚氨酯和90%玻纖可以拉擠聚氨酯異型材，其物理機(jī)械和力學(xué)性能滿足設(shè)計(jì)要求。按上述比例所生產(chǎn)的聚氨酯異型材的物理機(jī)械和力學(xué)性能，是有所差異的，其相應(yīng)的成本也是不一樣的，聚氨酯復(fù)合材料的物理機(jī)械和力學(xué)性能最好，同時(shí)又比較經(jīng)濟(jì)的，聚氨酯樹脂占20%，玻纖占80%時(shí)，所拉擠成型的復(fù)合材料。上述玻纖(玻璃纖維)是指玻璃纖維和玻璃纖維氈。實(shí)施例2:參照附圖8。聚氨酯復(fù)合材料節(jié)能門或窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材的成型系統(tǒng)，由加強(qiáng)筋型材聚氨酯樹脂注射成型模3、冷卻模5和熱定型模6構(gòu)成，加強(qiáng)筋型材聚氨酯樹脂注射成型模有二個(gè)進(jìn)口，進(jìn)口一是為聚氨酯樹脂進(jìn)料口 4，且位于加強(qiáng)筋型材樹脂注射成型模3上部，另一個(gè)進(jìn)口為玻璃纖維束進(jìn)口，該進(jìn)口進(jìn)入多束玻璃纖維密布層和玻璃纖維氈101、出口與冷卻模5進(jìn)口連通，冷卻模的出口與熱定型模6進(jìn)口連通，熱定型模出口為聚氨酯復(fù)合材料加強(qiáng)筋型材拉出口。所述熱定型模由2 3個(gè)加熱區(qū)構(gòu)成且溫度由低到高，溫度設(shè)定范圍為90°C 250°C。所述冷卻模為水冷冷卻模，其冷卻水的溫度為(TC ^250C。生產(chǎn)開始初期，要注意調(diào)整和觀察注射到注射盒內(nèi)的聚氨酯樹脂的流量，使玻纖能夠充分地浸潤，注意聚氨酯樹脂不要溢出注射盒；觀察制品固化的狀況，注意調(diào)整熱模的溫度，以及牽引機(jī)的速度，使制品的成型與拉擠速度相匹配。參照附圖3。在實(shí)施例I的基礎(chǔ)上，聚氨酯復(fù)合材料節(jié)能門或窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材的成型方法，多束玻璃纖維密布層和玻璃纖維氈101在進(jìn)入加強(qiáng)筋型材聚氨酯樹脂注射成型模模腔的進(jìn)口后，在加強(qiáng)筋型材聚氨酯樹脂注射成型模模腔內(nèi)均勻排列成所需的門窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材成型骨架，也就是說，加強(qiáng)筋型材聚氨酯樹脂注射成型模?？?、模腔的形狀(截面)與所需加強(qiáng)筋型材形狀(截面)完全相同，該門窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材成型骨架在通過加強(qiáng)筋型材聚氨酯樹脂注射成型模時(shí)即被密封注入到加強(qiáng)筋型材聚氨酯樹脂注射成型模內(nèi)的聚氨酯浸沒、浸透、充實(shí)，經(jīng)過冷卻模成型、熱定型模固化成所需的加強(qiáng)筋型材，并且這種過程是連續(xù)不斷的，即多束玻璃纖維密布層和玻璃纖維氈101連續(xù)不斷的從加強(qiáng)筋型材聚氨酯樹脂注射成型模進(jìn)口進(jìn)入、從熱定型模連續(xù)不斷的拉擠出固化成的加強(qiáng)筋型材。所述的聚氨酯樹脂材料是由異氰酸酯和多元醇按I :廣1 4的比例混合構(gòu)成。所述熱定型模的熱固化溫度為90°C 250°C。所述冷卻模采用水冷冷卻模，其冷卻水的溫度為0°C 25°C。本文中的聚氨酯樹脂簡稱聚氨酯。上述玻纖是指玻璃纖維或玻璃纖維和玻璃纖維氈，或碳纖維，或紡綸纖維，或滌綸纖維等增強(qiáng)纖維，或金屬性增強(qiáng)絲；上述玻氈是指玻璃纖維氈玻璃纖維網(wǎng)格布，或玻璃纖維布、或滌綸布、或芳綸布等織物?！ば枰斫獾降氖巧鲜鰧?shí)施例雖然對(duì)本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思路作了比較詳細(xì)的文字描述，但是這些文字描述，只是對(duì)本實(shí)用新型設(shè)計(jì)思路的簡單文字描述，而不是對(duì)本實(shí)用新型設(shè)計(jì)思路的限制，任何不超出本實(shí)用新型設(shè)計(jì)思路的組合、增加或修改，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種聚氨酯復(fù)合材料節(jié)能門或窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材，其特征是由多束玻璃纖維密布層和玻璃纖維氈構(gòu)成門窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材成型骨架，聚氨酯樹脂與門窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材成型骨架內(nèi)外面復(fù)合且構(gòu)成聚氨酯加強(qiáng)筋型材。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚氨酯復(fù)合材料節(jié)能門或窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材，其特征是所述成型骨架中的纖維層包復(fù)玻璃纖維氈，或玻璃纖維氈間置有纖維層，或纖維層和玻璃纖維氈疊加構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚氨酯復(fù)合材料節(jié)能門或窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材，其特征是所述聚氨酯加強(qiáng)筋型材的厚度、寬度即為成型加強(qiáng)筋的厚度、寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚氨酯復(fù)合材料節(jié)能門或窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材，其特征是所述門窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材成型骨架內(nèi)外面是指聚氨酯加強(qiáng)筋型材中每根玻璃纖維的面和玻璃纖維氈面。
5.一種聚氨酯復(fù)合材料節(jié)能門或窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材的成型系統(tǒng)，其特征是由加··強(qiáng)筋型材聚氨酯樹脂注射成型模、冷卻模和熱定型模構(gòu)成，加強(qiáng)筋型材聚氨酯樹脂注射成型模的進(jìn)口進(jìn)入多束玻璃纖維密布層和玻璃纖維氈、出口與冷卻模進(jìn)口連通，冷卻模的出口與熱定型模進(jìn)口連通，熱定型模出口為聚氨酯復(fù)合材料加強(qiáng)筋型材拉擠出口。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種采用聚氨酯樹脂和玻璃纖維構(gòu)成的聚氨酯復(fù)合材料節(jié)能門或窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材，由束玻璃纖維密布層和玻璃纖維氈構(gòu)成，聚氨酯樹脂與門窗的框、扇用加強(qiáng)筋型材成型骨架內(nèi)外面復(fù)合且構(gòu)成聚氨酯加強(qiáng)筋型材。優(yōu)點(diǎn)一是輕質(zhì)高強(qiáng)；二是節(jié)能保溫、隔熱；三是健康、綠色環(huán)保、節(jié)能效果顯著；四是耐腐蝕、耐老化、壽命長；五是尺寸穩(wěn)定性好；六是耐侯性好，不僅耐高溫性能好，而且耐低溫性能更佳；七是絕緣性能好；八是抗疲勞性，聚氨酯復(fù)合材料的抗疲勞性很高,從而保證材料使用的安全性與可靠性。
文檔編號(hào)E06B3/20GK202706780SQ20112052948
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2011年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月17日
發(fā)明者聶雷, 胡慶華 申請(qǐng)人:歐創(chuàng)塑料建材(浙江)有限公司