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粉末冶金的基本特点

隔热条的吸水性对隔热铝合金型材加工过程的影响

  1 隔热条材料简介

  尼龙66(PA66)隔热条的基体树脂是尼龙66,即聚酰胺66,它是工程塑料的重要品种之一,具有较高的机械强度和优良的耐磨性、耐老化性、自润滑性及耐热性。其低温性能优良,能自熄,耐酸碱和大多数无机盐水溶液,耐油和有机溶剂。用玻璃纤维增强后,其机械性能、耐热性能、尺寸稳定性及耐化学腐蚀性等都会得到极大的提高,作为隔热条应用到节能门窗上可以很好地抵抗风压和抗盐雾腐蚀等,更重要的是玻纤增强尼龙66隔热条的线膨胀系数与铝合金极为接近,与型材复合后的整体性能好。实践证明,这是迄今开发成功的最理想的隔热型材,现已在欧洲使用多年。


 

  尼龙66的强度来源于主链化学键和分子间的相互作用力,尼龙66树脂分子结构中的特征官能团——碳酰胺基团总是相对排列,这样每个官能团都能在没有分子变形的情况下形成氢键,而碳酰胺基-NHCO-有极性,所以吸水是尼龙66的特性,吸收的水分能够减弱分子链间的作用力,对材料具有塑化效应,降低玻璃化温度,产品尺寸增加等现象。但是,吸水是一个双向的过程,通过一些控制手段来干预吸水率对产品的影响,从而不影响我们隔热条产品的使用。

  2 隔热条吸水后的变化及对穿条的影响

  2.1 隔热条放置时间与强度和吸水量的对应关系

  由于尼龙66自身材料的吸水特性,导致尼龙66隔热条吸水后会出现力学性能降低的现象,下图1是隔热条强度、吸水量随放置时间变化的曲线图。

  由上图1可以看出,I-14.8隔热条在标准温湿度(23±2)℃,(50±5)%的环境下放置约900天时强度降低了44%,最大吸水量4.14%,在GB/T 23615.1-2009国标中规定I型隔热条烘干后强度≥70MPa,常温1000h水浸泡后强度≥35MPa,由于隔热条的吸水特性,在长年使用过程中会不断从空气中吸收水分强度随之降低,直至吸水饱和后强度才能稳定,加上紫外、热老化等因素也会降低隔热条的力学性能,所以考验隔热条的最终性能其实是饱和吸水和老化的最终性能。因此现阶段来说检验隔热条的耐水性能是非常重要的检测项目,应引起各型材厂家和相关部门的注意。

  2.2 隔热条放置时间与尺寸变化的关系

  吸水率对尼龙66隔热条产品尺寸的影响还是比较显著的,虽然对于开齿穿条、滚压的隔热型材来说,隔热条的尺寸变化影响不大(仅需要调整穿条。滚压工艺参数),但对于某些不需要开齿和滚压的幕墙型材来说,隔热条尺寸变化的影响会比较大。取干燥后I-14.8隔热条,其宽度14.802mm,厚度1.781mm,端高4.161mm,长度为1000mm在实验室标准环境下放置不同时间得出其尺寸变化(如下表1)

放置时间/天
宽度mm
厚度mm
端高mm
长度mm
90
14.839
1.792
4.176
1002
180
14.871
1.808
4.189
1004
270
14.902
1.823
4.201
1005
360
14.930
1.836
4.210
1006
450
14.955
1.847
4.218
1007
540
14.981
1.852
4.224
1007
630
14.987
1.859
4.227
1008
720
14.991
1.865
4.229
1009
810
15.001
1.868
4.231
1009
900
15.002
1.868
4.231
1009


 

  由上表1可看出当I-14.8隔热条在标准温湿度的环境下放置约900天即达到吸水饱和,同时尺寸宽度增加1.35%,厚度增加4.88%,端高增加1.68%,长度增加0.9%。

  2.3 隔热条吸水对穿条工艺的影响

  隔热条饱和吸水后会对型材的返喷造成较明显的影响,由于型材返喷温度达到约200℃,隔热条内部的水分瞬间难以挥发,所以当隔热条饱和吸水后返喷时会起气泡,造成型材不合格。目前欧洲的隔热铝合金型材复合加工方式是先穿条后做表面喷涂,而在中国是先做喷涂再做型材复合,导致在隔热区域内,隔热条两侧铝型材表面辐射率从0.2上升为0.9,隔热条两侧铝型材表面辐射传热增强,降低了型材的保温隔热性能,因此为了提高隔热铝合金门窗的保温性能,改变隔热型材的复合加工方式,将先喷涂后复合的加工方式改变为先复合后喷涂的加工方式,成为中国未来隔热铝合金型材主导的加工方式。因此隔热条的吸水量对返喷工序来说是要严格控制的。

  3 隔热条使用注意事项

  3.1 铝型材厂家建立合理库存

  吸水性是尼龙66隔热条固有的特性,所以铝型材厂家在入库后应尽快穿条,过高的含水率会影响穿条效率或者铝型材在返喷时引起起泡现象,建议隔热条保存最佳温度为20℃~30℃,湿度≤55%。由于尼龙66在天气寒冷、干燥时脆性较大,建议在穿条前3天适当打开产品外包装,产品可以吸收一定的水分,降低脆性,提高韧性。

  3.2 选择合理、有效的检测项目

  由于国标和行标的检测项目多达十几项,且有些项目需要1000小时或者比较专业的检测设备才能测试,所以对于型材厂家来说在不明显增加成本的情况下,有选择性地测试重要项目是必要的。以下简单介绍了几点个人认为比较重要的测试项目。

  ①隔热条的产品尺寸精度——该项目可在一定程度上反映出隔热条挤出生产过程工艺和材料的稳定性,尺寸精度高可提高穿条效率,提高型材成品率。

  ②隔热条吸水率及横向抗拉强度——在一定程度上可以反映隔热条所用复合材料配方的优劣,如果隔热条生产所用的复合材料经过特殊配方、工艺改性,那么就可以降低隔热条的吸水率,吸水后的力学性能保持相对较高。(耐水测试可用沸水煮4h代替水浸泡1000h)。

  ③隔热条干燥后的横向抗拉强度——可总体上反映隔热条材料优劣和生产工艺的稳定性。

  ④隔热条高温横向抗拉强度——可反映隔热条的材料耐温性及恶劣环境下的稳定性,同时可以间接反映原材料的优劣。劣质原材料由于杂质较多(如含有PE、PP、PVC、ABS等耐热差、强度低的高分子材料),其高温性能较差。

  4 结语

  隔热条属于高分子复合材料,铝型材属于无机金属材料,两者通过机械滚压咬合复合,如果复合过程中稍不注意就可能会产生问题,因此隔热条生产厂家和型材厂家、门窗厂应该互相了解和沟通,及时解决出现的技术问题,携手做好我们共同的节能事业。

  由于PVC 材质的隔热条与铝合金的线膨胀系数存在巨大差异,以及其强度不足,抗老化性差等原因,使用安全性无法保证,早已被欧洲门窗幕墙行业淘汰,也被我国明令禁止。但因我国建筑行业规范性差,加上PVC 隔热条成本低,很多不良厂商以各种手段渗透门窗幕墙市场,目前已成为我国门窗幕墙行业的重大安全隐患。劣质隔热条导致的门窗变形仍至脱落事件,已经时有耳闻,预计未来十年,劣质隔热条导致的门窗事件将会逐渐上升。

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