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美式塑料門窗異型材斷面設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

來源:中國門窗&配套材料網(wǎng) 　作者:* 　日期:2009-9-14
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　　塑料異型材的斷面設(shè)計(jì)決定了成品門窗的各項(xiàng)性能、使用功能、組裝工藝、外觀造型以及成本造價(jià)，它涉及到建筑特點(diǎn)、材料性能、模具設(shè)計(jì)與制造、門窗五金與配件、門窗的組裝工藝與安裝，以及使用地區(qū)的地理環(huán)境、氣候條件、消費(fèi)者的使用習(xí)慣以及消費(fèi)審美觀等因素。

　　1、美式塑料門窗是在繼承傳統(tǒng)門窗優(yōu)點(diǎn)的
　　塑料異型材的斷面設(shè)計(jì)決定了成品門窗的各項(xiàng)性能、使用功能、組裝工藝、外觀造型以及成本造價(jià)，它涉及到建筑特點(diǎn)、材料性能、模具設(shè)計(jì)與制造、門窗五金與配件、門窗的組裝工藝與安裝，以及使用地區(qū)的地理環(huán)境、氣候條件、消費(fèi)者的使用習(xí)慣以及消費(fèi)審美觀等因素。


　　1、美式塑料門窗是在繼承傳統(tǒng)門窗優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上發(fā)展來的。

　　美式門窗與歐式門窗從開啟方式上分，都有推拉(含提拉)和平開兩大類。在長期的發(fā)展和使用中，德國等歐洲國家形成以使用平開窗為主；美國的塑料門窗繼承了木制門窗的開窗方式、使用習(xí)慣，吸收采用了美式鋁合金門窗異型材斷面設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合塑料異型材擠出的特性，形成了完善的塑料門窗標(biāo)準(zhǔn)體系。


　　在長期的發(fā)展和使用中，美式塑料門的開啟方式，形成以單推拉、平開門為主。而且尺寸比較大，如推拉門常用尺寸為1800×2100。由于價(jià)格的原因，平開門使用較少，單推拉門占據(jù)塑料門相當(dāng)大的市場份額。美國許多家庭將塑料門當(dāng)戶外門使用，這一點(diǎn)與我們國家的使用習(xí)慣不同。如圖一，圖二所示。


　　美式塑料窗的窗型種類比較多，主要有推拉、提拉、平開三種。推拉窗在使用中，又分單推拉窗和雙推拉窗兩種，由于雙推拉窗的密閉效果不如單推拉窗，因此，現(xiàn)在美國市場上，已經(jīng)很少使用雙推拉窗，主要是以單推拉窗為主；提拉窗在使用中的種類比較多，主要有不帶翻轉(zhuǎn)單提拉窗、不帶翻轉(zhuǎn)雙提拉窗、帶翻轉(zhuǎn)單提拉窗和帶翻轉(zhuǎn)雙提拉窗。帶翻轉(zhuǎn)提拉窗在使用中方便清潔和維護(hù)，價(jià)格較為適中，因此得到了大量使用。平開窗在使用中，分為單平開和對平開兩種，以向外單扇平開為主，基本上很少使用對開的平開窗。


　　在美國塑料窗的市場上，基本上是以推拉、提拉窗為主，少量使用平開窗，而在推拉窗使用中又是以單推拉窗為主。


　　2、型材的斷面設(shè)計(jì)沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

　　美式塑料門窗異型材的斷面設(shè)計(jì)，在美國AAMA和ASTM的標(biāo)準(zhǔn)體系中，沒有任何限制性的規(guī)定。如型材斷面的壁厚沒有硬性、統(tǒng)一規(guī)定，而是由“買賣的雙方認(rèn)可”。雖然在標(biāo)準(zhǔn)中沒有作統(tǒng)一的規(guī)定，但美式塑料門窗異型材在長期的發(fā)展過程中，各個生產(chǎn)廠家還是達(dá)成了共識。一般，推拉窗、提拉窗的可視面壁厚在1.65毫米左右；平開窗的可視面以及與五金件連接安裝面的壁厚，在2.00毫米左右；推拉門、平開門的可視面壁厚，在1.80～2.50毫米之間，以2.00毫米居多。在美國的標(biāo)準(zhǔn)體系中，更沒有規(guī)定諸如“毛條口、壓條口、壓條腳、拼接口”等所謂功能性結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一尺寸。


　　在型材的斷面設(shè)計(jì)中，是完全由生產(chǎn)廠家自行設(shè)計(jì)。但是，在長期的五金件使用中，也形成了一些約定俗成的五金件裝配的功能結(jié)構(gòu)尺寸，如安裝毛條、密封條的毛條口、密封條口的尺寸。許多門窗生產(chǎn)制造商在自己所生產(chǎn)的門窗上，都是使用由自行開發(fā)設(shè)計(jì)的五金件，其相應(yīng)地對型材斷面也會有所要求，而與眾不同。


　　3、型材斷面設(shè)計(jì)是為實(shí)現(xiàn)門窗功能、提高使用的性能服務(wù)
　　美式型材斷面設(shè)計(jì)是從實(shí)現(xiàn)門窗性能以及使用功能出發(fā)，有利于擠出成型而設(shè)計(jì)。如窗扇、門扇型材一般都設(shè)計(jì)為單腔型材，其結(jié)構(gòu)非常簡單；為了開啟的方便，提拉、推拉窗都設(shè)計(jì)有手柄扇，如圖三，圖四中(d)、(e1所示。為適應(yīng)美國木質(zhì)結(jié)構(gòu)房屋的特點(diǎn)，在框型材上都設(shè)計(jì)有安裝翅；為提高提拉窗的排水功能，專門設(shè)計(jì)有排水功能的提拉窗底框型材；為了滿足中梃框、扇或鎖、扣扇等和五金件連接、緊固螺絲釘?shù)男枰�，而設(shè)汁專用的連接或安裝用的螺絲孔、螺絲槽或內(nèi)筋等小空腔。如圖三，圖四中(b)、(e)所示。


　　4、美式型材的型腔設(shè)計(jì)與內(nèi)筋設(shè)計(jì)
　　長期以來，人們對美式塑料異型材的認(rèn)識大都停留在“多腔室”設(shè)計(jì)，認(rèn)為型材一般有“9-13個腔室”的粗淺認(rèn)識上。實(shí)際上，美式型材的斷面設(shè)計(jì)，都是在追求簡潔、簡單，滿足成品門窗的使用性能、功能的實(shí)現(xiàn)，以及門窗的外觀造型，總體結(jié)構(gòu)上是框包扇的形式。在具體的框、扇設(shè)計(jì)上，推拉(提拉)門窗的扇型材，是以單腔室設(shè)計(jì)為主；有的生產(chǎn)商對門扇型材，也開始采用增設(shè)排水腔的兩腔室結(jié)構(gòu)。


　　在提拉窗、推拉窗的框型材的設(shè)計(jì)中，一般都采用二腔室或三腔室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。推拉窗框型材大都是采用三腔室的設(shè)計(jì)，其原因是推拉窗的扇滑槽中，由于窗扇在開啟、閉合的推拉運(yùn)動過程中，重力的作用會使窗框的扇滑槽產(chǎn)生向下變形，因此，在設(shè)計(jì)中為此專門設(shè)計(jì)一條內(nèi)立筋，起到支撐作用，而形成三腔室的結(jié)構(gòu)，這與歐式型材所謂三腔室設(shè)計(jì)理論，導(dǎo)熱節(jié)能等沒有關(guān)系。提拉窗的框型材沒計(jì)，一般是采用二腔室結(jié)構(gòu)，這是由于在提拉窗的邊扇內(nèi)都安裝有平衡器，而改變r(jià)底框的受力情況，因而在提拉框的設(shè)汁中普遍采用了二腔室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如圖五所示。


　　在推拉窗、提拉窗的扇型材設(shè)計(jì)中，如圖四中各型材，一般采用“b”字形的單腔設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡單；為方便在使用中開啟、關(guān)閉，特意在側(cè)邊扇和鎖邊扇型材上，增加了手柄設(shè)計(jì)；為提高窗的密封效果，在鎖、扣扇和中梃扇上，增加了扇框?qū)酆�，提高密閉功能的鉤、槽設(shè)計(jì)，使成窗的密封性能有很大提高；如圖四中(b)、(e)所示。為緊固鎖、扣等五金件，專門設(shè)計(jì)相應(yīng)的緊同螺絲用的小空腔或內(nèi)筋；為提高中梃扇、鎖、扣扇抗風(fēng)壓強(qiáng)度和更好地緊固鎖、扣等五金件，有時(shí)將中梃扇設(shè)計(jì)為鋁合金材料，或按照鎖扣扇的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，專門設(shè)計(jì)了壁厚在2.5～3.0毫米的單壁鋁合金內(nèi)襯型材，它穿人鎖扣扇內(nèi)非常吻合。如圖三、圖六所示。


　　為了利用推拉窗框型材，也可以作為提拉窗的框型材使用，為此而設(shè)計(jì)了“h”字形的提拉邊扇型材，圖四中(c)所示，再搭配圖四中其他推拉窗的扇型材，就可生產(chǎn)制作不帶翻轉(zhuǎn)的提拉窗。這種通用型設(shè)計(jì)搭配，既簡單又實(shí)用、靈活，提高型材的利用率，降低生產(chǎn)的成本。


　　若按照歐式門窗型材有關(guān)角強(qiáng)度的理論和標(biāo)準(zhǔn)，美式推拉或提拉窗扇型材的角強(qiáng)度就很難達(dá)到“1400牛頓以上”，而這種“b”字形的單腔扇型材(圖四中)與“h”字形的扇型材(圖四c型材)焊接在一起，其角強(qiáng)度要想達(dá)到1400牛頓就更是無從談起。

美式平開窗采用渦輪渦桿結(jié)構(gòu)手搖式開閉器，窗扇可以停留在任意位置，并有自鎖功能，開關(guān)時(shí)手也不必伸到窗外，故可以采用內(nèi)固定紗窗，裝在室內(nèi)一側(cè)，既簡便又清潔，密封性能好。


　　但是，其五金件價(jià)格偏高，因此，即使在美國平開窗的使用率也不高。如圖七所示。


　　美式平開窗型材斷面設(shè)計(jì)是比較復(fù)雜的，它要滿足安裝開閉器、風(fēng)撐、多點(diǎn)鎖閉器等五金件的要求，相應(yīng)地設(shè)計(jì)了緊固螺絲用的內(nèi)筋、內(nèi)槽和小空腔。平開窗的框、扇型材外的壁厚，一般都為2.00毫米左右，因此，美式平開窗的型材斷面設(shè)計(jì)是比較復(fù)雜。

美式推拉門型材從結(jié)構(gòu)上與推拉窗類似。其型材壁厚一般在1.80～2.00毫米之間，2.5毫米壁厚門型材不多見。由于美式推拉門在使用中，每一樘門都比較寬大，也比較高，所安裝的中空玻璃重量是比較大的，為此在設(shè)汁框型材中，內(nèi)設(shè)增加4～7個內(nèi)支撐立筋，滿足支撐門扇的作用；推拉門的扇型材還是采用“h”字形的單腔設(shè)計(jì)，只是較為寬大的內(nèi)腔，可以更好滿足內(nèi)置大尺寸鍍鋅鋼襯和大尺寸滑輪的要求；鍍鋅鋼襯的設(shè)計(jì)壁厚一般在1.5毫米以上，采用“n”字形或矩形管設(shè)計(jì)。


　　美式平開門的型材斷面設(shè)汁與美式平開窗的設(shè)汁有很大的不同，美式平開門的成品門結(jié)構(gòu)與我們平常用的木質(zhì)門很類似。在使用中有單開，也有對開；門框型材的設(shè)計(jì)，即可以向內(nèi)開也可以向外開。門鎖五金件安裝復(fù)雜，與之相對應(yīng)的型材斷面設(shè)計(jì)也較為復(fù)雜，在設(shè)計(jì)中主要是要考慮為緊固五金件而設(shè)計(jì)內(nèi)筋或襯鋼型腔。由于美式平開門造價(jià)較貴，因此，它在美國使用率也不大。如圖八、圖九所示。


　　5、美式型材斷面的型腔設(shè)計(jì)
　　在美式型材斷面的型腔設(shè)計(jì)中，一般是不分所謂的排水腔、襯鋼腔的。在美國AAMA和ASTM的標(biāo)準(zhǔn)體系中，更沒有“排水通道不得與放置增強(qiáng)型鋼的腔室連通”的規(guī)定。其主要原因是：①美式門窗的框型材內(nèi)一般是不裝增強(qiáng)型鋼，只有在平開門的框型材需要安裝合頁等五金件，相應(yīng)的型腔內(nèi)穿鍍鋅鋼襯或鋁合金內(nèi)襯；推拉窗或提拉窗只在鎖扣扇型材中加鋁合金內(nèi)襯；平開窗型材內(nèi)是不加鍍鋅鋼襯或鋁合金內(nèi)襯的，推拉門的扇型材內(nèi)需要安裝增強(qiáng)型鋼或鋁合金內(nèi)襯。②在美國ASTM D4099標(biāo)準(zhǔn)中，對塑料門窗所使用的緊固件、五金件、錨固件等等連結(jié)件的材料，都必須“應(yīng)是鋁、不銹鋼、或其他與硬PVC相適應(yīng)的耐腐蝕性材料”，“使用鋼制件應(yīng)按ASTM Al65標(biāo)準(zhǔn)中，OS-類規(guī)定鍍鎘，按ASTM B633標(biāo)準(zhǔn)中SC-2類規(guī)定鍍鋅，或按ASTM B-456標(biāo)準(zhǔn)中SC-2類規(guī)定鍍鎳和鉻”。正是由于這樣的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，保證了各種五金件、加強(qiáng)筋等配件的質(zhì)量和良好的耐腐蝕性能，所以，在型材的型腔設(shè)計(jì)中，一般沒有刻意設(shè)計(jì)排水腔或五金件腔，從而也簡化型材的斷面設(shè)計(jì)。


　　6、美式型材斷面的保溫性能、隔音性能設(shè)計(jì)
　　在我國對歐式型材的保溫性能，以及不同結(jié)構(gòu)的塑料門窗型材的傳熱研究已經(jīng)很成熟了；但是，對美式型材的保溫性能研究，存在明顯不足，因而，對美式門窗的保溫性能、節(jié)能特點(diǎn)的認(rèn)識還不甚了解。


　　美式塑料門窗的框包扇結(jié)構(gòu)，是具有良好的保溫、隔音性能，框、扇搭配自然的形成復(fù)合式的多腔室保溫、隔音結(jié)構(gòu)；如圖三、圖七、圖十所示。同時(shí)，美式門窗的框型材厚度大，寬度小，其成品門窗的采光效果，明顯提高；正是由于成品美式門窗扇框?qū)挾容^小，使型材傳導(dǎo)的熱量大大減少。例如，以洞口尺寸為1.5×1.2米，面積為1.8平方米的美式單推拉窗為例，成窗的框扇寬度為5.5厘米，中梃寬度為2.8厘米，這樣可以計(jì)算出，成窗型材的面積為0.33l平方米，成窗玻璃的面積為1.469平方米，成窗的塑料型材外可見面積，只占成窗面積的18％。由此可得出，從門窗的框扇型材上所傳導(dǎo)的熱量、聲音是少量的，而大部分的熱量和聲音都是通過玻璃進(jìn)行傳導(dǎo)的。因此，要提高塑料門窗的保溫和隔音性能，重點(diǎn)是要選擇好的保溫、隔熱和隔音玻璃，以及提高成品門窗的密封性能。


　　歐式型材窗框或門框或門窗的扇框，一般都是由同一種型材焊接，在焊接后，多型腔結(jié)構(gòu)型材因擁有幾個密閉空間，可以使導(dǎo)熱和傳音系數(shù)大大降低。同時(shí)，由外壁端面畫一直線到內(nèi)壁端面，穿過幾個型腔，聲音在傳遞過程中同樣需穿過這幾個密封型腔的腔室由室外傳到室內(nèi)，在傳遞過程中，型材的彈性系數(shù)與空氣彈性系數(shù)不一樣，聲音經(jīng)過多層過濾后，不同頻率的聲波也逐漸消解。因此，歐式型材斷面設(shè)計(jì)時(shí)，盡量采用多腔室結(jié)構(gòu)。


　　美式型材在設(shè)計(jì)時(shí)，一般是比較講究各個型材的功能的組合搭配，如在帶翻轉(zhuǎn)雙提拉窗的框設(shè)計(jì)中，有時(shí)兩側(cè)框、底框、頂框是分別采用三種不同的型材，其斷面設(shè)計(jì)上，兩個側(cè)框設(shè)計(jì)有安裝提拉裝置用的平衡器滑槽，頂框的扇槽中設(shè)計(jì)有毛條槽，可以提高成窗密封性能，底框設(shè)計(jì)有利于排水斜面，進(jìn)而改善成窗的排水性能；一般的，提拉窗和推拉門窗的扇框都是采用三種不同的型材，通過獨(dú)有的鎖扣扇和中梃扇以及手柄扇設(shè)計(jì)，提高了提拉窗和推拉門窗的密封性能、水密性能、保溫性能、隔音性能。

三種不同功能的型材在焊接后，由于型材的型腔在設(shè)計(jì)上是不同的，所以各個型腔間就不能形成密閉的空間，這樣美式成品門窗的扇框的導(dǎo)熱和傳音效率，與歐式型材單一型材焊接后導(dǎo)熱和傳音的效率比較，是有一定差異的。但是，成品門窗的塑料扇、框型材外可見面積，占成品門窗面積的比例較小，因此從門窗的框扇型材上所傳導(dǎo)的熱量、聲音也是少量的，有限的。要提高塑料門窗的保溫和隔音性能，重點(diǎn)是要選擇好的保溫、隔熱和隔音玻璃，以及提高成品門窗的密封性能。


　　成品門窗的密封性能、水密性能、保溫性能、隔音性能的提高，首先，要有科學(xué)的斷面設(shè)計(jì)，精巧合理的搭配組合；其次，要使用優(yōu)質(zhì)的密封件，如由橡膠和海綿或者由無紡布和海面復(fù)合而成的密封條，其密封性能非常優(yōu)異，如圖九所示。再次，是玻璃的選擇以及裝配方式。


　　美式型材斷面設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)優(yōu)美的造型、組合功能強(qiáng)、有新穎性、創(chuàng)造性和適用性。


　　7、美式型材斷面的抗風(fēng)壓和加強(qiáng)襯筋設(shè)計(jì)
PVC塑料的材料性能特點(diǎn)是韌性好．剛性不足，因此，塑料型材的斷面，無論是美式還是歐式型材，單憑其型材本身無法滿足門窗抗風(fēng)壓的要求，必須使用加強(qiáng)襯筋。為了滿足門窗抗風(fēng)壓的要求，美式型材的鎖扣扇、中梃扇的斷面一般采用單腔設(shè)計(jì)，這樣可以使用較大的斷面的加強(qiáng)襯筋，這些加強(qiáng)襯筋采用鋁型材或鍍鋅型鋼，同時(shí)，加強(qiáng)襯筋又作為連接鎖扣等五金件的錨固件。如在鋁加強(qiáng)襯筋上設(shè)計(jì)有專門用于固定窗鎖的螺絲槽。如圖四、圖十一所示。


　　8、美式型材斷面的個性化裝飾性設(shè)計(jì)
　　美式異型材外廓造型細(xì)膩、活潑，框材內(nèi)、外可視面大多以平面或斜面或曲面造型；在外觀設(shè)計(jì)過程中，使用流線型、圓弧、斜面和曲面可以使窗立面顯得線條流暢，美觀大方。


　　成窗追求提供最大的可視面積和采光效果，外形美觀包括內(nèi)部的斜角框架和窗扇，細(xì)長的輪廓和圓滑的流線。如圖十二、圖十三所示。


　　在美國AAMA和ASTM的標(biāo)準(zhǔn)體系或其它的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，雖然沒有壁厚、型腔樣式等要求，也沒有統(tǒng)一的所謂“功能結(jié)構(gòu)型尺寸”。


　　但是，在市場上流通銷售的塑料異型材以及塑料門窗產(chǎn)品，都必須符合并達(dá)到AAMA和ASTM的標(biāo)準(zhǔn)體系中AAMA 303和ASTMD4726以及ASTMD 4099標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)規(guī)范要求；而塑料異性材的斷面、型腔、壁厚、功能結(jié)構(gòu)性裝配尺寸、型材的外形等等，都不作出具體的規(guī)定或要求。正是這種開放的、無拘束的氛圍，形成美式塑料門窗“百花齊放，百家爭鳴”的繁榮市場。
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