專利名稱：玻璃幕墻用聚氨酯復合材料異型型材及成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種既具有良好的支撐強度，又具有體輕、隔熱功效的玻璃幕墻用聚氨酯復合材料異型型材及成型方法，屬復合型材制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，市場上所流行的建筑玻璃幕墻中，使用的異型型材均為金屬異型型材，以鋁合金為主。其不足之處一是比重大，體重，增加了整個玻璃幕墻的重量；二是隔熱性差，由于金屬是熱傳導體，它雖然具有支撐的作用，但同時又具熱傳導的良好效應，因此將其用在玻璃幕墻中，不僅起不到隔熱保溫的效果，反而起到了熱傳導效應，極大地降低了玻璃幕墻的隔熱、保溫效果。發(fā)明內(nèi)容
設計目的避免背景技術(shù)中的不足之處，設計一種既具有良好的支撐強度，又具有體輕、隔熱功效的玻璃幕墻用聚氨酯復合材料異型型材及成型方法。
設計方案為了實現(xiàn)上述設計目的。1、采用聚氨酯樹脂作為異型型材的復合材料的選擇，是本發(fā)明的技術(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比，聚氨酯復合材料的優(yōu)勢一是極高的縱向強度；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；四是更高的強度和硬度；五是增加了零部件的復雜性；六是降低了壁厚；七是更強的斷面輪廓，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，可有脂肪族光穩(wěn)定樹脂。⑶更好的經(jīng)濟性一是降低了成本；二是玻璃纖維含量高(同時也增加強度)；三是更強的產(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。ω綠色環(huán)保，環(huán)境友好。(6)無苯乙烯，無過氧化物產(chǎn)生。2、聚氨酯復合異型型材型材成型工藝的設計，是本發(fā)明的技術(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⑴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?；蛘呃鋮s段。3、玻璃纖維氈的采用，是本發(fā)明的技術(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的玻璃纖維構(gòu)成，所形成的氈不僅縱向起加強筋的作用，而且橫向起加強筋的作用，所形成的產(chǎn)品不僅抗彎性強，而且抗折性好。
聚氨酯復合材料具有極好剛性和強度，物理與力學性能見附表。它完全部分替代鋁合金和鋼材，聚氨酯復合材料的導熱系數(shù)為0.219 1/!11*1^鋁的導熱系數(shù)為237.00 W/ m-k，鍍鋅鋼的導熱系數(shù)為62. 000W/n^k，在相同的條件下，就材質(zhì)而言，鋁材料的導熱能力是聚氨酯的1082倍，鍍鋅鋼的導熱能力是聚氨酯復合材料的283倍；與鋁和鍍鋅鋼相比聚氨酯復合材料是熱的不良導體；聚氨酯復合材料具有很好的剛性和強度，又有極好的可塑性，因此可以根據(jù)玻璃幕墻的技術(shù)要求，設計玻璃幕墻異型材型腔的結(jié)構(gòu)，加工出各種異型的玻璃幕墻用型材。.單亡· ..us ....汚.立方英巳 si=as "千？t 耳虧 ==* 千兩”尋了莢寸-JT-■ -1-,^-:-3.Β= ,-zh ￠=-= Γ: — * S a2； =1^=5 ^D "9: D'90 O "90:!C Ti 方* JrfM-t).IM131>1S1 50
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技術(shù)方案1 玻璃幕墻用聚氨酯復合材料異型型材，它包括玻璃纖維，所述多束玻璃纖維密布構(gòu)成異型型材骨架，或由多束玻璃纖維密布層和玻璃纖維氈構(gòu)成異型型材骨架，聚氨酯與異型型材骨架ι內(nèi)外面復合且構(gòu)成聚氨酯異型型材。
技術(shù)方案2 玻璃幕墻用聚氨酯復合材料異型型材的成型方法，多束玻璃纖維或玻璃纖維密布層和玻璃纖維氈在進入異型型材聚氨酯樹脂注射成型模模腔的進口后，在異型型材聚氨酯樹脂注射成型模模腔內(nèi)均勻排列成所需的異型型材骨架，該異型型材骨架在通過異型型材聚氨酯樹脂注射成型模時即被密封注入到異型型材聚氨酯樹脂注射成型模內(nèi)的聚氨酯浸沒、充實，經(jīng)過冷卻模冷卻、熱定型模固化成所需的異型型材。
技術(shù)方案3 玻璃幕墻用聚氨酯復合材料異型型材的成型系統(tǒng)，采用拉擠生產(chǎn)工藝，由異型型材樹脂注射成型模、冷卻模和熱定型模構(gòu)成，異型型材聚氨酯樹脂注射成型模的進口進入多束玻璃纖維或玻璃纖維密布層和玻璃纖維氈、出口與冷卻模進口連通，冷卻模的出口與熱定型模進口連通，熱定型模出口為聚氨酯復合材料異型型材拉擠出口。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比，一是輕質(zhì)高強，玻璃鋼型材的密度在2. 1左右，它比鋼輕3 4倍，而強度卻很大，其拉伸強度450 650MPa，與普通碳鋼接近，彎曲強度大于 1200MPa、彎曲彈性模量48000MPa ；二是節(jié)能保溫、隔熱，聚氨酯復合材料導熱系數(shù)為0. 219 W/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；四是聚氨酯復合材料在生產(chǎn)中，不含苯乙烯，因而不會形成揮發(fā)性化合物V0C，所以更環(huán)保健康；五是聚氨酯復合材料經(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要求，檢驗結(jié)果0. 2，內(nèi)照射指數(shù)0. 2，外照射指數(shù)0. 2 ；五是耐腐蝕、耐老化、壽命長，同盱聚氨酯復合材料是優(yōu)良的耐腐蝕材料，對酸、堿、鹽及大部分有機物，海水以及潮濕都有較好的抵抗能力，對微生物的作用也有抵抗性能，其具有的這種特性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，因此玻穩(wěn)定性好；七是耐侯性好，聚氨酯復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，即使受熱也不會熔化。聚氨酯復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，因此聚氨酯復合材料異型型材對野外臨時建筑物及通訊系統(tǒng)的建筑物具有特殊的用途；九是減震性能好，聚氨酯復合材料的彈性模量為20900，用它制成的異型型材具有較高的減震頻率，聚氨酯復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；十是抗疲勞性，聚氨酯復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；十一是聚氨酯復合材料具有極好剛性和強度，物理與力學性能見附表。它完全部分替代鋁合金和鋼材，聚氨酯復合材料的導熱系數(shù)為0.219 ff/m-k，鋁的導熱系數(shù)為237.00W/m*k，鍍鋅鋼的導熱系數(shù)為62. 000W/m ，在相同的條件下，就材質(zhì)而言，鋁材料的導熱能力是聚氨酯的1082倍，鍍鋅鋼的導熱能力是聚氨酯復合材料的283 倍；與鋁和鍍鋅鋼相比聚氨酯復合材料是熱的不良導體，由于聚氨酯復合材料具有很好的剛性和強度，又有極好的可塑性，因此可以根據(jù)玻璃幕墻的技術(shù)要求，設計異型材型腔的結(jié)構(gòu)，加工出各種異型的玻璃幕墻用異型型材。在玻璃幕墻中采用聚氨酯復合材料做異型型材，可以顯著地提高玻璃幕墻隔熱、保溫的效果，減少能耗損失，減輕門窗的重量，延長五金件的使用壽命。


圖1是玻璃幕墻用聚氨酯復合材料異型型材的骨架結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是玻璃幕墻用聚氨酯復合材料異型型材的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是成型骨架中的纖維層包復玻璃纖維氈構(gòu)成的聚氨酯復合材料異型型材的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是成型骨架中的玻璃纖維氈包復纖維層構(gòu)成的聚氨酯復合材料異型型材的結(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)成的聚氨酯復合材料異型型材的結(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)成的聚氨酯復合材料異型型材的結(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)成的聚氨酯復合材料異型型材的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是玻璃幕墻用聚氨酯復合材料異型型材生產(chǎn)系統(tǒng)的方框示意圖。
具體實施方式
實施例1 參照附圖1-7。玻璃幕墻用聚氨酯復合材料異型型材，它包括玻璃纖維， 所述多束玻璃纖維密布構(gòu)成異型型材骨架1，或由多束玻璃纖維密布層和玻璃纖維氈101 構(gòu)成異型型材骨架，聚氨酯樹脂2與異型型材骨架1內(nèi)外面復合且構(gòu)成聚氨酯異型型材，也就是說，異型型材的成型骨架1由多束玻璃纖維密布構(gòu)成或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合且復合有聚氨酯樹脂2的玻璃纖維之間相互粘接、固化構(gòu)成所需的述異型型材型材，即所述異型型材骨架1內(nèi)外面是指聚氨酯異型型材中每根玻璃纖維的面或多束玻璃纖維的面和玻璃纖維氈的面。所述所述聚氨酯異型型材為等邊角型材或不等邊角型材或槽形型材或管形型材或工字型材或H形型材或方管型材或圓管型材或門窗異型材。所述成型骨架中的纖維層包復玻璃纖維氈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。所述聚氨酯異型型材中玻璃纖維為60%-90%、聚氨酯樹脂為10%-40%。
實施例1-1 在實施例1的基礎上，35%-40%聚氨酯和60%_75%玻纖可以拉擠聚氨酯異型材，其物理機械和力學性較好。
實施例1-2 在實施例1的基礎上，30%-35%聚氨酯和65%_70%玻纖可以拉擠聚氨酯異型材，其物理機械和力學性良好。
實施例1-3 在實施例1的基礎上，25%-30%聚氨酯和70%_75%玻纖可以拉擠聚氨酯異型材，其物理機械和力學性能是更好；實施例1-4 在實施例1的基礎上，20%-25%聚氨酯和75%-80%玻纖可以拉擠聚氨酯異型材，其物理機械和力學性能最好。
實施例1-5 在實施例1的基礎上，15%-20%聚氨酯和80%_85%玻纖可以拉擠聚氨酯異型材，其物理機械和力學性能良好。
實施例1-6 在實施例1的基礎上，10%-15%聚氨酯和85%_90%玻纖可以拉擠聚氨酯異型材，其物理機械和力學性能相對較好。
實施例1-7 在實施例1的基礎上，10%聚氨酯和90%玻纖可以拉擠聚氨酯異型材， 其物理機械和力學性能滿足設計要求。
按上述比例所生產(chǎn)的聚氨酯異型材的物理機械和力學性能，是有所差異的，其相應的成本也是不一樣的，聚氨酯復合材料的物理機械和力學性能最好，同時又比較經(jīng)濟的， 聚氨酯樹脂占20%，玻纖占80%時，所拉擠成型的復合材料。
實施例2 參照附圖8。玻璃幕墻用聚氨酯復合材料異型型材的成型系統(tǒng)，由異型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，異型型材聚氨酯樹脂注射成型模3有二個進口，一是為聚氨酯進料口 4且位于異型型材聚氨酯樹脂注射成型模3上部， 一個為玻璃纖維束進口，異型型材聚氨酯樹脂注射成型模的進口進入多束玻璃纖維或玻璃纖維密布層和玻璃纖維氈、出口與冷卻模5進口連通，冷卻模的出口與熱定型模6進口連通，熱定型模出口為聚氨酯復合材料異型型材拉出口。所述熱定型模由2 3個加熱區(qū)構(gòu)成且溫度由低到高，溫度設定范圍為90°C 25(rC。所述冷卻模為水冷冷卻模，其冷卻水的溫度為0°C 25°C。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，以及牽引機的速度，使制品的成型與拉擠速度相匹配。
實施例3 在實施例1的基礎上，玻璃幕墻用聚氨酯復合材料異型型材的成型方法，多束玻璃纖維或玻璃纖維密布層和玻璃纖維氈在進入異型型材聚氨酯樹脂注射成型模模腔的進口后，在異型型材聚氨酯樹脂注射成型模模腔的作用下自動排列成所需的異型型材骨架，也就是說，異型型材聚氨酯樹脂注射成型模?？?、模腔的形狀(截面)與所需異型型材形狀(截面)完全相同，該異型型材骨架在通過異型型材聚氨酯樹脂注射成型模時即被密封注入到異型型材聚氨酯樹脂注射成型模內(nèi)的聚氨酯浸沒、浸透、充實，經(jīng)過冷卻模冷卻、熱定型模固化成所需的異型型材，并且這種過程是連續(xù)不斷的，即玻璃纖維連續(xù)不斷的從異型型材聚氨酯樹脂注射成型模進口進入、從熱定型模連續(xù)不斷的拉擠出固化成的異型型材。所述的聚氨酯復合材料是由異氰酸酯和多元醇按1 1 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，其冷卻水的溫度為 O0C 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，或滌綸纖維等增強纖維，或金屬性增強絲；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。
需要理解到的是上述實施例雖然對本發(fā)明的設計思路作了比較詳細的文字描述，但是這些文字描述，只是對本發(fā)明設計思路的簡單文字描述，而不是對本發(fā)明設計思路的限制，任何不超出本發(fā)明設計思路的組合、增加或修改，均落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。權(quán)利要求
1.一種玻璃幕墻用聚氨酯復合材料異型型材，它包括玻璃纖維，其特征是所述多束玻璃纖維密布構(gòu)成異型型材骨架，或由多束玻璃纖維密布層和玻璃纖維氈構(gòu)成異型型材骨架，聚氨酯樹脂與異型型材骨架內(nèi)外面復合且構(gòu)成聚氨酯異型型材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃幕墻用聚氨酯復合材料異型型材，其特征是所述聚氨酯異型型材為等邊角型材或不等邊角型材或槽形型材或管形型材或工字型材或H形型材或方管型材或門窗異型材等玻璃幕墻用異型材；所述成型骨架中的纖維層包復玻璃纖維氈，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1所述的玻璃幕墻用聚氨酯復合材料異型型材，其特征是所述異型型材骨架1內(nèi)外面是指聚氨酯異型型材中每根玻璃纖維的面或多束玻璃纖維的面和玻璃纖維氈的面。
4.一種玻璃幕墻用聚氨酯復合材料異型型材的成型方法，采用拉擠生產(chǎn)工藝，其特征是多束玻璃纖維多束或玻璃纖維密布層和玻璃纖維氈在進入異型型材聚氨酯樹脂注射成型模模腔的進口后，在異型型材聚氨酯樹脂注射成型模模腔內(nèi)均勻排列成所需的異型型材骨架，該異型型材骨架在通過異型型材聚氨酯樹脂注射成型模時即被密封注入到異型型材聚氨酯樹脂注射成型模內(nèi)的聚氨酯浸沒、充實，經(jīng)過冷卻模冷卻、熱定型模固化成所需的異型型材。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的玻璃幕墻用聚氨酯復合材料異型型材的成型方法，其特征是所述的聚氨酯樹脂材料是由異氰酸酯和多元醇按1 1 1 4的比例混合構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的玻璃幕墻用聚氨酯復合材料異型型材的成型方法，其特征是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，其冷卻水的溫度為 O0C 25° C。
7.一種玻璃幕墻用聚氨酯復合材料異型型材的成型系統(tǒng)，采用拉擠生產(chǎn)工藝，其特征是由異型型材聚氨酯樹脂注射成型模、冷卻模和熱定型模構(gòu)成，異型型材聚氨酯樹脂注射成型模的進口進入多束玻璃纖維、出口與冷卻模進口連通，冷卻模的出口與熱定型模進口連通，熱定型模出口為聚氨酯復合材料異型型材拉擠出口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的玻璃幕墻用聚氨酯復合材料異型型材的成型系統(tǒng)，其特征是所述熱定型模由2 3個加熱區(qū)構(gòu)成且溫度由低到高，溫度設定范圍為90°C 250°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的玻璃幕墻用聚氨酯復合材料異型型材的成型系統(tǒng)，其特征是所述冷卻模為水冷冷卻模，其冷卻水的溫度為0°C 25°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的玻璃幕墻用聚氨酯復合材料異型型材的成型系統(tǒng)，其特征是所述加強筋型材聚氨酯樹脂注射成型模為三通式加強筋型材聚氨酯樹脂注射成型模。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用聚氨酯樹脂和玻璃纖維構(gòu)成的玻璃幕墻用聚氨酯復合材料異型型材及成型方法,它包括玻璃纖維，所述多束玻璃纖維密布構(gòu)成異型型材骨架，聚氨酯樹脂與異型型材骨架內(nèi)外面復合且構(gòu)成聚氨酯異型型材。優(yōu)點一是輕質(zhì)高強；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；八是減震性能好；九是色彩豐富，聚氨酯復合材料硬度高,可涂裝各種涂料，制成各種顏色的型材,以適應不同風格及檔次的用途；十是抗疲勞性，聚氨酯復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B29C70/52GK102518233SQ20111042376
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月25日
發(fā)明者聶雷, 胡慶華 申請人:歐創(chuàng)塑料建材(浙江)有限公司