一种复合铝合金型材及制备方法与流程

本发明涉及一种复合铝合金型材及制备方法，属于建筑门窗幕墙型材技术领域。

背景技术：

随着人民生活水平的日益提高，我国建筑环保和节能的要求的也相应的提高，绿色建筑技术和新材料被广泛推广应用，绿色建筑要求建筑门窗的采光面积要大，同时，要求门窗具有更低的传热系数和更高的密封性，因此，断桥铝合金门窗应运而生并广泛推广应用。断桥铝合金是将铝合金从中间断开的，采用塑料作为断桥将断开的铝合金连为一体，我们知道塑料材料的导热明显要比金属慢，这样热量就不容易通过整个材料而传导，门窗的框架的隔热性能也就变好了，断桥铝合金型材是利用塑料型材将室内外两层铝合金型材既隔开又紧密连接成一个整体，构成一种新的隔热型的铝合金型材。

现有的断桥铝合金型材是在铝合金型材中间穿入两个尼龙66隔热条型材，通过两个隔热条型材将铝合金型材分为内外两部分，从而阻隔了铝合金的部分热传导，然而，这种

现有的断桥铝合金型材结构只阻隔了热量在铝合金金属体内的部分热传导，并且不具备防火性能，而使用玻纤树脂的型材虽然具有良好的隔热和阻燃性能，这种现有的断桥

铝合金型材在生产时，是将铝合金型材与隔热条型材进行紧密的机械卡接连接，采用这种方式组装的断桥铝合金门窗在使用过程中，因铝合金型材和隔热条型材的热胀冷缩使铝合金型材与隔热条型材的连接处产生缝隙，降低了机械连接强度，并且容易发生渗水透风现象，防水性能差，气体密封性能差。

技术实现要素：

本发明克服上述现有技术的不足，提供了一种复合铝合金型材及制备方法，本型材机械连接强度高，生产组装操作方便快捷，具有更低的热传导系数和更高的密封性以及可靠地阻燃性能，易于生产，生产成本低。

本发明采用以下技术方案实现：

一种复合铝合金型材，包括外部的外装饰型材、聚氨酯弹性体结构胶和内部的内框架型材，所述外装饰型材通过聚氨酯弹性体连接于内框架型材的外部；

所述内框架型材为连续玻璃纤维树脂增强型材为一次性拉挤压成型的无碱玻纤和聚氨酯树脂的整体构件，横截面呈上下对称和左右对称设置，内部中空，所述中空位置横截面为“日”字形，包括上下两个闭口腔和中间的加强隔热筋板，所述内框架型材上下端外壁的左右两侧对称设置有嵌装槽和嵌装粘接凸块，所述内框架型材的左右两外壁对称设置有t形安装条；所述内框架型材的上下两外壁中心设置有卡接凹陷；

所述外装饰型材为铝合金装饰面板，所述外装饰型材的内侧面左右对称设置两个嵌装连接卡，中心设置有与卡接凹陷的位置和形状相匹配的卡接凸起以及多个嵌装粘接凸起，所述外装饰型材左右两侧边向内设置有短弯边，所述嵌装连接卡顶部设置有嵌块，所述嵌块与所述嵌装槽的形状配套设置，嵌块嵌装在嵌装槽中；

所述内框架型材两面组装所述外装饰型材，所述外装饰型材与所述内框架型材之间设置有粘接间隙，所述粘接间隙内设置聚氨酯弹性体结构胶；

所述内框架型材包括70～85%重量份的无碱玻纤和15～30%重量份的聚氨酯树脂；

所述聚氨酯弹性体结构胶混合了聚醚多元醇混合物和基于二苯基甲烷二异氰酸脂的混合物。

所述外装饰型材的外表面还可以通过螺钉连接天然木或人造装饰面层材料，在所述外装饰型材外壁上钻孔，将螺钉一端与面层材料卡接，另一端通过旋转插入外装饰型材和内框架型材内，从而将面层材料安装于外装饰型材的外表面。安装简单方便，连接强度高，可以满足不同的需求。

所述内框架型材两面组装外装饰型材通过下述方式实现：

所述卡接凸起的顶部与卡接凹陷嵌装紧密接触，嵌块的顶部与嵌装槽紧密接触，嵌装粘接凹槽与与嵌装粘接凸块的嵌入式紧密接触，所述外装饰型材内侧面与嵌装粘接凸块之间形成有粘接间隙，所述粘接间隙内设置聚氨酯弹性体结构胶。

所述聚氨酯树脂包括a组分和b组分，所述a组分包括：质量比为100:4-8的a基料和添加剂a，所述a基料通过纯度为100%的异氰酸聚亚苯基酯70-80份、纯度为38-50%的二苯基甲烷10-20份和4,4-二异氰酸酯5-10份制得；所述添加剂a为l-乳酸乙酯；

b组份包括：40-60重量份的聚醚多元醇、28-40重量份的聚丙二醇和添加剂b，添加剂b为填料、阻燃剂、颜料浆、稀释剂或紫外线吸收剂中的一种或多种组合。

所述a组分：b组份的重量比例为100：110-120。

所述添加剂b包括1-3重量份的甘油、2-4重量份的阻燃剂、3-5重量份的紫外线吸收剂、2-5重量份的颜料浆和填料。

所述阻燃剂为氢氧化铝，紫外线吸收剂为是2,4-二羟二苯甲酮，填料为高岭土或滑石粉。

所述的复合铝合金型材的制备方法，包括如下步骤：

步骤1）、外装饰型材和内框架型材通过挤压工艺分别制备成型；

所述内框架型材制备方法如下：

首先，将连续玻璃纤维穿在复合穿条注胶机的模具中；

然后，将a组分各原料和b组分各原料分别混合均匀，把a组份和b组份分别加入复合穿条注胶机的a注胶罐和b注胶罐中；

最后，通过复合穿条注胶机把a组份和b组份按比例注射入模具，生产出玻璃纤维树脂增强型材；

步骤2）、将内框架型材装在气动装夹机的料库中，外装饰型材水平放置，在左右两个嵌装连接卡之间的粘接间隙中均匀地注入适量的聚氨脂粘接胶；

步骤3）、气动装夹机料库最下层内框架型材，下落，与步骤2）注胶后的外装饰型材组合，内框架型材底部插入在两个嵌装连接卡之间；

步骤4）、向下移动内框架型材，使嵌装粘接凸起与内框架型材底面紧密接触，外装饰型材内侧与内框架型材下外壁之间形成粘接间隙，同时所述外装饰型材的两个嵌装连接卡内侧面与嵌装粘接凸块之间形成有粘接间隙，粘接间隙内填充聚氨酯弹性体结构胶，使嵌装粘接凸块与聚氨脂粘接胶接触；

步骤5）、使用断桥铝复合机的上下两个压辊向内滚压内框架型材和外装饰型材，使嵌块的顶点与嵌装槽紧密接触，使卡接凸起的顶部与卡接凹陷嵌装紧密卡接，使聚氨脂粘接胶均匀充满两个粘接间隙；

步骤6）重复操作步骤2）-5），将内框架型材另一面安装外装饰型材，使内框架型材上下两面均安装上外装饰型材，完成该复合材料门窗型材组件的组装。

所述内框架型材制备过程中，车间的温度要求在18-35℃，注胶罐温度设置在20-30℃，环境相对湿度在80%以下。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明铝合金型材结构简单，复合组装的方法简便有效，在保证高机械连接强度的前提下，生产操作方便快捷，无需冗繁的组装过程，适用于易干结的聚氨脂粘接胶的组装，组装效率高，需要工人参与少，生产成本也大大降低。

连续玻璃纤维树脂增强型材横截面呈“日”字形，形成两个封闭的腔室，可以有效的阻挡热量的传导和可以良好地隔音，具有低的传热系数和高的密封性，可有效阻隔热量在铝合金型材中的热传导和热对流，降低铝合金型材的导热性能，提高了铝合金型材的保温隔热性、防噪隔音性和防火阻燃功能。本发明易于生产，生产成本低。

附图说明

图1为本发明爆炸状态的结构示意图。

图2为本发明组装状态的结构示意图。

图3为本发明面层材料结构示意图。

图4为本发明复合铝合金型材的制备过程组装流程示意图。

图5为本发明外装饰型材结构示意图。

图中，内框架型材1，外装饰型材2，面层材料5，螺钉6，闭口腔11，加强隔热筋板12，嵌装槽13，嵌装粘接凸块14，t形安装条15，复合穿条注胶设备17，卡接凹陷18,气动装夹机料库19，嵌装连接卡21，嵌块24，嵌装粘接凸起28，卡接凸起29，粘接间隙30，断桥铝复合机的压辊77。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明做进一步说明：

复合铝合金型材，包括外部的外装饰型材2、聚氨酯弹性体结构胶和内部的内框架型材1，所述外装饰型材2通过聚氨酯弹性体连接于内框架型材1的外部；

所述内框架型材1为连续玻璃纤维树脂增强型材为一次性拉挤压成型的无碱玻纤和聚氨酯树脂的整体构件，横截面呈上下对称和左右对称设置，内部中空，所述中空位置横截面为“日”字形，包括上下两个闭口腔一11和中间的加强隔热筋板12，所述内框架型材1上下端外壁的左右两侧对称设置有嵌装槽13和嵌装粘接凸块14，所述内框架型材1的左右两外壁对称设置有t形安装条15；所述内框架型材1的上下两外壁中心设置有卡接凹陷18；

所述外装饰型材2为铝合金装饰面板，所述外装饰型材2的内侧面左右对称设置两个嵌装连接卡21，中心设置有与卡接凹陷18的位置和形状相匹配的卡接凸起29，所述外装饰型材左右两侧边向内设置有短弯边23，所述外装饰型材2的内侧面设置还设置多个嵌装粘接凸起28，顶部设置有嵌块24，所述嵌块24与所述嵌装槽13的形状配套设置，嵌块24嵌装在嵌装槽13中；所述嵌块为矩形或三角形。

所述内框架型材1两面组装所述外装饰型材2，所述外装饰型材与所述内框架型材之间设置有粘接间隙30，所述内框架型材两面组装外装饰型材通过下述方式实现：

所述卡接凸起29的顶部与卡接凹陷18嵌装紧密接触，嵌块24的顶部与嵌装槽13紧密接触，嵌装粘接凸起28与内框架型材底面紧密接触，外装饰型材内侧与内框架型材上下两外壁之间形成粘接间隙30，所述外装饰型材2的两个嵌装连接卡21内侧面与嵌装粘接凸块14之间形成有粘接间隙30，所述粘接间隙30内设置聚氨酯弹性体结构胶。

所述外装饰型材的外表面还可以通过螺钉6连接天然木或人造装饰面层材料5，在所述外装饰型材外壁上钻孔，将螺钉一端与面层材料卡接，另一端通过旋转插入外装饰型材和内框架型材内，从而将面层材料安装于外装饰型材的外表面。安装简单方便，连接强度高，可以满足不同的需求。

所述型材结构中，所述粘接间隙内设置聚氨酯弹性体结构胶；用于克服铝合金质面板和连续玻璃纤维树脂增强型材之间的膨胀系数的差异，可以增加型材的气密性和水密性，解决不同材料复合后无法保证型材的机械性能和材料间的不同膨胀系数的难题。

组装方法：

如图4所示，结构实施例2所述的复合型材的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、外装饰型材和内框架型材通过挤压工艺分别制备成型：

所述外装饰型材的制备成型通过复合穿条注胶设备17进行，该设备可以实现铝材开齿、双槽口注胶、连续玻璃纤维树脂增强型材和铝材滚压入槽就位等工续加工，等结构胶20分钟初凝后转入断桥铝复合机进行复合。

所述内框架型材制备方法如下：

1）将连续玻璃纤维穿在复合穿条注胶机的模具中；

2）将a组分各原料和b组分各原料分别混合均匀，把a组份和b组份分别加入注胶机的a注胶罐和b注胶罐中；

3）通过注胶机把a组份和b组份按比例注射入模具，生产出玻璃纤维树脂增强型材；所述a组分：b组份的重量比例为100：110-120。

用注胶机将混合好的聚氨酯树脂真空注射浸润到模具的型腔内，在一定的温度和时间固化成型后形成连续玻璃纤维树脂增强型材，连续玻璃纤维树脂增强型材通过设置在拉挤生产线上的两个牵引头交替持续牵引，到达设定长度后，通过切割锯将续玻璃纤维树脂增强型材切断，即可进行后道工序操作。

所述内框架型材制备过程中，车间的温度要求在18-35℃，注胶罐温度设置在20-30℃，环境相对湿度在80%以下。

步骤2、将内框架型材1装在气动装夹机的料库19中，外装饰型材2水平放置，在左右两个嵌装连接卡21之间均匀地注入适量的聚氨脂粘接胶；

步骤3、气动装夹机料库19最下层内框架型材1下落，与步骤2）注胶后的外装饰型材组合，内框架型材底部插入在两个嵌装连接卡21之间；

步骤4、向下移动内框架型材1，使卡接凸起29的顶部与卡接凹陷18嵌装卡接，嵌装粘接凸起28与内框架型材底面紧密接触，外装饰型材内侧与内框架型材下外壁之间形成粘接间隙，同时所述外装饰型材2的两个嵌装连接卡21内侧面与嵌装粘接凸块14之间形成有粘接间隙30，粘接间隙内填充聚氨酯弹性体结构胶，使嵌装粘接凸块14与聚氨脂粘接胶接触；

步骤5、使用断桥铝复合机的上下两个压辊77向内滚压内框架型材和外装饰型材，使嵌块24的顶点与嵌装槽13紧密接触，使卡接凸起29的顶部与卡接凹陷18嵌装卡接，使聚氨脂粘接胶均匀充满两个粘接间隙；

步骤6）重复操作步骤2）-5），将内框架型材另一面安装外装饰型材，使内框架型材上下两面均安装上外装饰型材，完成该复合材料门窗型材组件的组装。

所述内框架型材包括70～85%重量份的无碱玻纤和15～30%重量份的聚氨酯树脂；

所述聚氨酯树脂为聚氨酯树脂、不饱和树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚丙烯树脂中的一种。

所述聚氨酯弹性体结构胶混合了以下两组分：

甲组分，聚醚多元醇混合物（-oh组份），羟值在30mgkoh/g以上，官能度3-5，25℃下的动力粘度为1000-3000mpa

乙组分，基于二苯基甲烷二异氰酸脂的混合物（-nco组份）；

所述聚氨酯弹性体结构胶的制备方法为：

甲乙两组份在生产时通过专用设备按照100:88±3比例在3500-4000转/分钟的搅拌速度下混合而成。聚氨酯弹性体结构胶须使用具有两个储料灌（储料罐具有搅拌装置）和自动调整混和比例的混胶装置以及具有两个搅拌头的复合穿条注胶机来实现。

所述聚氨酯树脂包括a组分和b组分，

所述a组分包括：质量比为100:4-8的a基料和添加剂a，所述a基料通过纯度为100%的异氰酸聚亚苯基酯70-80份、纯度为38-50%的二苯基甲烷10-20份和4,4-二异氰酸酯5-10份制得；所述添加剂a为l-乳酸乙酯；

b组份包括：40-60重量份的聚醚多元醇、28-40重量份的聚丙二醇和添加剂b，添加剂b为填料、阻燃剂、颜料浆、稀释剂或紫外线吸收剂中的一种或多种组合。

所述添加剂b包括1-3重量份的甘油、2-4重量份的阻燃剂、3-5重量份的紫外线吸收剂、2-5重量份的颜料浆和填料。

所述阻燃剂为氢氧化铝，紫外线吸收剂为是2,4-二羟二苯甲酮，填料为高岭土或滑石粉。

实施例1

复合铝合金型材，包括外部的外装饰型材2、聚氨酯弹性体结构胶和内部的内框架型材1；

所述内框架型材包括70%重量份的无碱玻纤和30%重量份的聚氨酯树脂；

所述聚氨酯树脂包括a组分和b组分，所述a组分：b组份的重量比例为100：110。

所述a组分包括：质量比为100:4的a基料和添加剂a，所述a基料通过纯度为100%的异氰酸聚亚苯基酯70份、纯度为38-50%的二苯基甲烷20份和4,4-二异氰酸酯10份制得；所述添加剂a为l-乳酸乙酯；

b组份包括：40重量份的聚醚多元醇、40重量份的聚丙二醇、3重量份的甘油、4重量份的阻燃剂、5重量份的紫外线吸收剂、5重量份的颜料浆和3重量份的高岭土填料。

所述阻燃剂为氢氧化铝，紫外线吸收剂为是2,4-二羟二苯甲酮。

所述聚氨酯弹性体结构胶混合了质量比为甲：乙=100:88的甲乙两组份，所述甲组分为聚醚多元醇混合物（-oh组份），乙组分为基于二苯基甲烷二异氰酸脂的混合物（-nco组份）。

实施例2

复合铝合金型材，包括外部的外装饰型材2、聚氨酯弹性体结构胶和内部的内框架型材1；

所述内框架型材包括85%重量份的无碱玻纤和15%重量份的聚氨酯树脂；

所述聚氨酯树脂包括a组分和b组分，所述a组分：b组份的重量比例为100：120。

所述a组分包括：质量比为100:8的a基料和添加剂a，所述a基料通过纯度为100%的异氰酸聚亚苯基酯80份、纯度为38-50%的二苯基甲烷15份和4,4-二异氰酸酯5份制得；所述添加剂a为l-乳酸乙酯；

b组份包括：60重量份的聚醚多元醇、28重量份的聚丙二醇、1重量份的甘油、2重量份的阻燃剂、3重量份的紫外线吸收剂、2重量份的颜料浆和4重量份的填料。

所述阻燃剂为氢氧化铝，紫外线吸收剂为是2,4-二羟二苯甲酮，填料为滑石粉。

所述聚氨酯弹性体结构胶混合了质量比为甲：乙=100:85的甲乙两组份，所述甲组分为聚醚多元醇混合物（-oh组份），乙组分为基于二苯基甲烷二异氰酸脂的混合物（-nco组份）。

实施例3

复合铝合金型材，包括外部的外装饰型材2、聚氨酯弹性体结构胶和内部的内框架型材1；

所述内框架型材包括75%重量份的无碱玻纤和25%重量份的聚氨酯树脂；

所述聚氨酯树脂包括a组分和b组分，所述a组分：b组份的重量比例为100：112。

所述a组分包括：质量比为100:6的a基料和添加剂a，所述a基料通过纯度为100%的异氰酸聚亚苯基酯75份、纯度为38-50%的二苯基甲烷17份和4,4-二异氰酸酯8份制得；所述添加剂a为l-乳酸乙酯；

b组份包括：45重量份的聚醚多元醇、38重量份的聚丙二醇、2重量份的甘油、3重量份的阻燃剂、4重量份的紫外线吸收剂、4重量份的颜料浆和4重量份的填料。

所述阻燃剂为氢氧化铝，紫外线吸收剂为是2,4-二羟二苯甲酮，填料为高岭土。

所述聚氨酯弹性体结构胶混合了质量比为甲：乙=100:91的甲乙两组份，所述甲组分为聚醚多元醇混合物（-oh组份），乙组分为基于二苯基甲烷二异氰酸脂的混合物（-nco组份）。

实施例4

复合铝合金型材，包括外部的外装饰型材2、聚氨酯弹性体结构胶和内部的内框架型材1；

所述内框架型材包括80%重量份的无碱玻纤和20%重量份的聚氨酯树脂；

所述聚氨酯树脂包括a组分和b组分，所述a组分：b组份的重量比例为100：115。

所述a组分包括：质量比为100:5的a基料和添加剂a，所述a基料通过纯度为100%的异氰酸聚亚苯基酯77份、纯度为38-50%的二苯基甲烷17份和4,4-二异氰酸酯6份制得；所述添加剂a为l-乳酸乙酯；

b组份包括：50重量份的聚醚多元醇、40重量份的聚丙二醇、1重量份的甘油、4重量份的阻燃剂、5重量份的紫外线吸收剂。

所述阻燃剂为氢氧化铝，紫外线吸收剂为是2,4-二羟二苯甲酮。

所述聚氨酯弹性体结构胶混合了质量比为甲：乙=100:89的甲乙两组份，所述甲组分为聚醚多元醇混合物（-oh组份），乙组分为基于二苯基甲烷二异氰酸脂的混合物（-nco组份）。

实施例5

复合铝合金型材，包括外部的外装饰型材2、聚氨酯弹性体结构胶和内部的内框架型材1；

所述内框架型材包括75%重量份的无碱玻纤和25%重量份的聚氨酯树脂；

所述聚氨酯树脂包括a组分和b组分，所述a组分：b组份的重量比例为100：118。

所述a组分包括：质量比为100:8的a基料和添加剂a，所述a基料通过纯度为100%的异氰酸聚亚苯基酯80份、纯度为38-50%的二苯基甲烷12份和4,4-二异氰酸酯8份制得；所述添加剂a为l-乳酸乙酯；

b组份包括：55重量份的聚醚多元醇、35重量份的聚丙二醇、3重量份的甘油、4重量份的紫外线吸收剂、2重量份的2填料。

所述紫外线吸收剂为是2,4-二羟二苯甲酮，填料为滑石粉。

所述聚氨酯弹性体结构胶混合了质量比为甲：乙=100:87的甲乙两组份，所述甲组分为聚醚多元醇混合物（-oh组份），乙组分为基于二苯基甲烷二异氰酸脂的混合物（-nco组份）。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。