先復(fù)合后噴涂隔熱型材的抗剪切性能分析

饒竹貴，楊景軍，黃澤濤，黃文森，李 凱

廣東豪美鋁業(yè)股份有限公司，廣東 清遠(yuǎn) 511540

穿條式隔熱型材是由鋁合金型材與PA66GF25低導(dǎo)熱材料復(fù)合加工而成的.目前，國內(nèi)鋁型材行業(yè)穿條式隔熱型材常用的加工方法是先對鋁型材做表面處理，再穿條復(fù)合，而歐美等發(fā)達(dá)國家普遍采用的是先穿條復(fù)合，再做表面處理.理論上，先復(fù)合后噴涂可比先噴涂后復(fù)合的生產(chǎn)效率提高將近一倍，且在穿條時(shí)產(chǎn)生的滾壓等缺陷可因后續(xù)的噴涂而被覆蓋，使工件的表面質(zhì)量顯著提高.

良好的開齒及穩(wěn)定的滾壓復(fù)合對隔熱型材的抗剪切特征值極為重要[1].采用先復(fù)合后噴涂的工藝加工的隔熱型材雖然在滾壓后有較高的抗剪切力，但在固化工序約200 ℃的高溫作用下，由于熱脹冷縮，導(dǎo)致鋁型材槽口的外夾頭松動，不能緊密的咬合隔熱膠條，從而使得隔熱型材的縱向抗剪切性能特征值大幅降低，采用普通隔熱膠條加工生產(chǎn)的隔熱型材比未固化前的隔熱型材的室溫抗剪切性能下降約50%[2].本文對使用不同的隔熱膠條，在不同的固化工藝條件下，以先復(fù)合后噴涂的加工方式生產(chǎn)的隔熱型材的抗剪切性能進(jìn)行了分析.

1 試驗(yàn)材料及處理

1.1 試 樣

隔熱膠條分別為國內(nèi)、國外知名品牌廠家生產(chǎn)的普通膠條和耐高溫隔熱膠條，膠條的規(guī)格均為I14.8，國內(nèi)普通膠條和耐高溫膠條分別標(biāo)記為G-PT和G-NW，國外普通膠條和耐高溫膠條分別標(biāo)記為J-PT和J-NW.噴涂用粉末為普通平光粉末，噴涂用粉末及鋁合金基材分別符合YS/T680-2008及GB5237.1-2008標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，隔熱型材如圖1所示.按GB/T28289-2012標(biāo)準(zhǔn)的要求取樣.

圖1 隔熱型材

1.2 噴涂前對隔熱型材的處理

按同一生產(chǎn)工藝一次性對型材進(jìn)行成批開齒和滾壓復(fù)合.對穿條后的型材同時(shí)進(jìn)行臥式噴涂前處理，再進(jìn)行鉻化、烘干后噴粉.

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 隔熱膠條對隔熱型材抗剪切性能的影響

表1為在固化溫度200 ℃，固化時(shí)間15 min的條件下，分別由不同類型的隔熱膠條復(fù)合而成的隔熱型材的室溫及高溫抗剪切性能特征值.

從表1可知，未經(jīng)噴粉固化，隔熱型材的室溫抗剪切性能特征值在91.42～92.56 N/mm之間，高溫抗剪切性能特征值在61.83～63.81 N/mm之間，均符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB5237.6-2012規(guī)定的大于24 N/mm.

使用G-PT和G-NW加工的隔熱基材在噴粉固化后，其室溫抗剪切性能特征值分別為45.32 N/mm和70.15 N/mm，高溫抗剪切性能特征值分別為31.52 N/mm及34.04 N/mm.使用J-TP和J-NW加工成的隔熱基材，在噴粉固化后，其室溫抗剪切性能特征值分別為43.76 N/mm及71.04 N/mm，高溫抗剪切性能特征值分別為32.91 N/mm及35.43 N/mm，各隔熱型材的抗剪切性能特征值都滿足GB5237.6-2012規(guī)定的≥24 N/mm.

表1 采用不同隔熱膠條生產(chǎn)的隔熱型材的縱向抗剪切強(qiáng)度Table 1 The longitudinal shear strength of thermal barrier profiles /(N·mm-1)

上述數(shù)據(jù)分析表明，用隔熱膠條復(fù)合成的隔熱型材的抗剪切性能均滿足相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的要求.按常規(guī)工藝生產(chǎn)的隔熱型材，其抗剪切性能只與滾壓及開齒咬合的程度有關(guān)，而與隔熱膠條的種類基本無關(guān).采用耐高溫隔熱膠條復(fù)合的隔熱型材比采用普通隔熱膠條復(fù)合的型材的室溫抗剪切性能特征值約高36%，而無論是采用耐高溫膠條還是普通隔熱膠條復(fù)合成的隔熱型材的高溫抗剪切性能相差不大.

2.2 固化條件對隔熱型材抗剪切性能的影響

在190 ℃×15 min，200 ℃×15 min，200 ℃×20 min及210 ℃×15 min的固化條件下，隔熱型材的室溫、高溫及低溫的縱向抗剪切性能分別如圖2～圖4所示，圖中的標(biāo)準(zhǔn)值為國家標(biāo)準(zhǔn)GB5237.6-2012的規(guī)定值.

從圖2可知，采用耐高溫膠條比采用普通膠條復(fù)合的隔熱型材的室溫抗剪切特征值高，最高約為70 N/mm，采用普通膠條復(fù)合的隔熱型材的室溫抗剪切特征值小于45 N/mm.從圖2還可看出，在不同的固化條件下，采用J-NW復(fù)合的隔熱型材的室溫抗剪切性能特征值比采用G-NW復(fù)合的隔熱型材的性能值穩(wěn)定，基本維持在65～70 N/mm之間.在200 ℃×15 min的固化條件下，各隔熱膠條的室溫抗剪切性能最好.

圖2 隔熱型材的室溫縱向抗剪切性能

Fig.2The longitudinal shear resistance strength of thermal barrier profile at room temperature

從圖3可知，隔熱型材固化后，在80 ℃下進(jìn)行高溫剪切試驗(yàn)，在不同的固化工藝條件下，隔熱型材的高溫抗剪切性能都能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的要求.在200 ℃×15 min的固化條件下，各高溫抗剪切特征值都高于30 N/mm. G-PT的質(zhì)量穩(wěn)定性較差.

圖3隔熱型材在80℃下的縱向抗剪切性能

Fig.3The longitudinal shear resistance strength of thermal barrier profile at 80℃

圖4隔熱型材在-20℃下的縱向抗剪切性能

Fig.4The longitudinal shear resistance strength of thermal barrier profile at -20℃

從圖4可知，采用不同的固化工藝，隔熱型材的低溫抗剪切性能特征值都能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的要求.與另外三種隔熱膠條相比，采用進(jìn)口耐高溫膠條復(fù)合的隔熱型材的低溫抗剪切性能最好.

由于隔熱膠條易吸水，被水中浸泡會使先復(fù)合后噴涂隔熱型材上的膠條起泡[3-4].在進(jìn)行粉末噴涂處理時(shí)，由于隔熱膠條不能導(dǎo)電，易導(dǎo)致隔熱膠條上的粉固化后粘附力不夠，容易脫落或表面起泡.國家標(biāo)準(zhǔn)對此沒有相關(guān)的要求，因此，為避免因隔熱膠條涂層脫落引起的糾紛，應(yīng)在成品包裝及成窗加工時(shí)注意加工操作的方式，以規(guī)避隔熱膠條上的涂層因外力原因而造成的脫落.

3 結(jié) 論

(1)使用普通隔熱膠條及耐高溫隔熱膠條，采用先復(fù)合后噴涂的工藝加工的隔熱型材的抗剪切性能基本上能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB5237.6-2012的要求.

(2)采用先復(fù)合后噴涂的工藝加工隔熱型材的最佳工藝條件為：選用國外品牌耐高溫膠條，在固化溫度為200 ℃的條件下固化15 min.

(3)耐高溫隔熱膠條能減少先復(fù)合后噴涂隔熱型材的室溫抗剪切性能下降的幅度，但對高溫抗剪切的性能影響不大.

(4)國內(nèi)品牌普通膠條的質(zhì)量穩(wěn)定性較差，不適用于固化溫度高于210 ℃的先復(fù)合后噴涂工藝.

參考文獻(xiàn)：

[1] 邱躍龍.鋁合金隔熱型材隔熱性能檢測方法及測量不確定度評定[J].理化檢驗(yàn)-物理分冊，2012(11)：736-738.

[2] 黃日勇.穿條式隔熱型材“先復(fù)合后表面處理”加工工藝[J].門窗，2011(3)：42-44.

[3] 姚偉,何耀祖.穿條式隔熱型材的水中浸泡試驗(yàn)與濕熱試驗(yàn)[J].理化檢驗(yàn)-物理分冊，2010(11)：701-704.

[4] 黃日勇.穿條式隔熱型材質(zhì)量控制要素[J].門窗，2007(7)：14.