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塑料门窗型材在中国,还有机会吗?

来源:国际塑料商情 发布时间:2022-12-07 702
化工塑料橡胶塑料加工设备模具及零件材料处理、计量与检测原料及混合物添加剂及母粒其他增强塑料 应用及案例
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在门窗产品发展史中,塑钢门窗是继木窗、钢窗、铝合金窗之后的第四代门窗产品。塑钢门窗具有木、钢、铝门窗不可比拟的水密性、气密性、耐风化、耐腐蚀性、保温隔音隔热性及环保节能等方面的性能优点,只需在加工过程中添加颜料或者共挤着色的表面材料即可产生丰富的色彩,无需后续处理,且产品设计多样化

为了遮风挡雨,更为了居住采光、通风的需要,人类发明了门窗,从山顶洞人以洞口为窗开始,门窗的发展史同时记录着人们追求美好生活的进步史。


在门窗产品发展史中,塑钢门窗是继木窗、钢窗、铝合金窗之后的第四代门窗产品。塑钢门窗具有木、钢、铝门窗不可比拟的水密性、气密性、耐风化、耐腐蚀性、保温隔音隔热性及环保节能等方面的性能优点,只需在加工过程中添加颜料或者共挤着色的表面材料即可产生丰富的色彩,无需后续处理,且产品设计多样化,安装方便,性价比优良,越来越成为广大消费者首选的建筑门窗,成为钢、木窗的替代品(图1)。

 

发展历史


早在20世纪50年代末,前联邦德国开发制成了新型建筑塑钢门窗;美国、加拿大在70年代引进该项技术后加快了塑钢门窗的生产。


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1983年我国从德国引进了塑料门窗型材生产技术,90年代开始引进美国的塑料门窗生产技术,塑料门窗逐步得到普及应用,年耗用型材超300万吨,并且形成了颇具规模的以门窗为先导,原料、型材、模具、挤出生产线、组装设备、五金等相关联的、综合年产值超过千亿元的产业链。中国已是世界上最大的塑料型材生产基地,涌现出了实德、海螺、中财、中德等一批世界级规模的大型型材企业。大连实德集团从1995年开始,引进德国巴顿菲尔辛辛那提(Battefeld Cincinnatti)公司的高速型材挤出生产线、奥地利格瑞纳(Greiner)公司的挤出模具和德国莱梅特亨息尔公司的自动化混料系统,生产塑料门窗用异型材,先后在大连、成都、嘉兴、银川、漯河、南昌、天津建成了化学建材制造基地,可年产化学建材近70万吨。


制造工艺


塑钢门窗是以U-PVC(非增塑聚氯乙烯)为主体材料,加上一定比例的光/热稳定剂、着色剂(钛白粉)、填充剂(碳酸钙)、紫外线吸收剂等进行改性后,再在专用设备上经过机械混合、塑化、挤出成型,制成具有不同断面结构和精确截面尺寸的空心异型材,然后通过切割、焊接的方式制成门窗框扇,配装上密封胶条、毛条、五金件、玻璃等成为塑料门窗,并在加工成门窗的过程中于空心型腔内部填加钢衬,以增强型材的刚性和抗风压能力。型材由型材企业批量生产,销售给下游的门窗加工厂,门窗企业制作成门窗,销售并安装到各类建筑物上,因此型材对于门窗来讲是一种半成品原材料。


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在现代门窗用型材生产中,生产商需要对配方、原料、混料机、挤出机、加工工艺、挤出模具等因素进行整体优化,有机协调(图2)。


配方的职能是和工艺共同促进塑化,给型材提供门窗所需要的各类工作性能;设备和工艺的职能是确保物料在一定温度和剪切作用下均衡塑化,抑制物料过热分解;模具的职能是决定物料在均衡塑化条件下完成良好成型和定型,加工成为达到设计所要求的塑料异型材制品。


技术创新


我国门窗用塑料型材的的生产量约占门窗材料总产量的30%左右,特别在江南地区塑钢门窗的使用率还不足20%,而欧美国家占有率在50%以上,所以说还有很大的潜力可以挖掘。特别是新材料和挤出新技术的发明与推广,提升了塑钢门窗型材的档次,如木纹覆膜、共挤工艺、玻纤增强、蜂窝型腔等,带来了新的卖点和利润增长点。


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◆ 使用回收料共挤出型材

许多国家和地区对PVC窗型材都有固定的回收比率要求,这有效地解决了回收材料的利用问题。全球闻名的德国挤出设备供应商巴顿菲尔辛辛那提(Battenfeld Cincinnatti)公司为适应环保回收政策开发出新料与回收材料共挤出技术,将高质量的PVC生产废料或回收材料(如旧窗)与原生PVC相结合,有效地降低了材料成本和对环境的影响。针对PVC型材的共挤出应用,可以有多种挤出机组合,最常见的是,用平行双螺杆挤出机twinEX作为主挤出机,锥形挤出机conEX NG作为共挤机使用,共挤出机可以直接安装在主机上方(背驮式,如下面的机器图),或以一定角度放置在地板上。回收材料由于多次挤压,有更好的强度,所以这种使用不会影响产品的质量,但考虑到美观的问题,它们被用在型材的内部(图3)。


◆ 玻纤增强

现代隔热材料是有效保护气候的关键,这也适用于门窗型材。巴斯夫(BASF)集团与大连实德集团共同开发的全球首款PVC-PBT共挤门窗型材采用的是BASF一种55%玻璃纤维增强的Ultradur® PBT,可用于与PVC共挤,产品性能显著改善。使用这种新的PBT复合材料,PVC门窗型材可以在共挤过程中进行机械加固,与钢加强筋相比,型材更轻,并且具有更低的成本生产,而不会影响稳定性,还能提高绝缘性。更薄的几何形状也可以实现。因为这种复合材料的熔点非常接近PVC的加工温度,因此进一步简化了共挤出工艺。PVC和巴斯夫Ultradur®的混合型材可以在标准回收设施中分离和回收(图4)。


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中国门窗型材行业发展痛点


我国的塑料门窗型材生产技术源于欧洲,相比较而言,国内塑料门窗发展仍显相对落后,不断正面临着以下痛点与困境。


◆ 原材料问题

缺乏适宜的生产塑料窗的专用树脂以及相应的改性剂、助剂,原材料的品种、规格和性能尚不能很好地满足塑料窗生产的需要。PVC树脂和其他原材料价格连续上涨,并持续高位运行也造成了一定的困扰。


◆ 模具问题

门窗型材模具的总需求量是相当可观的,然而我国门窗模具设计与国外的差距表现在:型材挤出的产率低,一般仅及国外先进模具的2/3,甚至更低;国产模具挤出的型材质量不稳定(图5)。


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 ◆ 产品设计问题

目前我国掌握型材截面、窗型、配套件的设计及应用与施工安装技术的能力和水平较低,尚不能按市场需要设计系列化的产品,尚难实现型材规格系列配套,因而缺乏市场竞争力。


◆ 组装能力问题

按一般要求,成窗组装能力与型材的挤出能力之比为1∶(4~5),但目前我国型材的生产能力远远大于组装能力,由于组装能力不足,影响了挤出线生产能力的发挥。


◆ 标准问题

产品标准工作跟不上,部分企业套用国外标准,产品质量难以保证稳定性,在测试手段、方法、测试设备上也跟不上需要。标准得不到落实,导致大量不合格材料充斥市场。


◆ 价格问题

塑料窗价格偏高是影响推广的重要因素。除原材料供应价格上涨因素外,还有成型工艺较复杂、开工率较低,产量达不到设计能力等原因,使单位产品的原材料消耗、能耗,折旧摊销,人工费等支出相应增加,加上产品合格率低,再有各种税利等,从而加大了成本。一些企业为了降低成本,在塑料型材的配方中偷工减料,导致型材抗冷冲、抗变形、抗老化等性能下降,在门窗产品上的表现就是窗框变脆开裂、杆件变形、材料表面变色或老化等。这种不合格产品应用于工程中后,门窗固有的功能、性能得不到保证,将会严重影响到建筑工程的质量,也损坏了行业的名声。


◆ 房地产行业持续调整

政府进一步强调“房子是用来住的,不是用来炒的”定位,继续实行差别化调控政策,房地产市场继续处在调整阶段。新开工量、竣工量增长率逐步下降。而且在部分房地产项目,门窗出现了铝改塑的情况。


◆ 社会对塑料门窗有误解

过去一些歪曲的宣传,如塑料门窗强度低,不能用于高层建筑,是低档门窗,变形,变色,用伪劣产品的现象代替了一个行业的真实情况,这些说法仍在发挥影响,妨碍了塑料门窗的扩大应用。


造成这种局面的原因固然有行业外对塑料门窗的不当宣传,也有行业自身的错误做法。上世纪90年代后期行业规模迅速扩张,很快型材供大于求,行业经历了竞争、激烈竞争、最后进入恶性竞争,从最开始追求薄壁、小断面,攀比型材出窗率,随后为了进一步降低材料成本,就增加碳酸钙加入量,随后众多助剂企业也在加钙,以降低售价,一些型材企业追求满足质量标准的最底限,打擦边球。门窗虽然越来越便宜,质量越来越差,用户口碑越来越差,门窗企业生产塑料门窗利润越来越薄,严重打击了生产和宣传塑料门窗的积极性。


在欧洲,塑料门窗是高端门窗的主体,其次才是木门窗或铝木门窗、铝塑门窗,而中国市场的呈现却是相反——木窗是高端门窗的主体,其次是铝木门窗、铝塑门窗,以往的塑料门窗几乎绝迹,塑窗已经成为了低端、不上档次的代名词。如同智能手机一般,塑料后盖就往往被认为档次不及玻璃、镁铝合金等材料,直到5G技术的上位,对传输信号干扰极小的塑料材料后盖才终于咸鱼翻身。试问一下,塑料门窗型材还能遇到这样的机会吗?


转型升级势在必行 节能成主要方向


中国政府一直在推进更严格的能源目标,并且中国的大部分地区已经实现了65%的节能政策。2019年,住房和城乡建设部发布的《近零能耗建筑技术标准》正式实施,如何在满足舒适居住要求的前提下减少建筑能耗并兼顾环境可持续性,已成为我国建筑行业的发展重点。中国对更高能效建筑的需求在不断增加,而窗户在其中扮演重要的角色。相关研究数据显示,以北京为例,经门窗散失的热量就占建筑能耗的25%之多。我国传统门窗行业发展至今,面临着转型升级的压力,其中,节能设计标准的要求是门窗行业转型升级的关键所在。换言之,适应国家节能减排形势和“双碳”政策,是未来门窗行业转型升级的主要方向。因此塑料门窗仍然是门窗产品的主流,其产品创新的内容更为丰富,型材的变化将主要体现在以下几个方面:


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● 大断面、厚壁、多腔室的门窗型材结构会很大程度上提高门窗的节能、抗风压等性能。

● 型材彩色化,更多地使用仿真覆膜。

色彩的变化主要有这样几种方式,首先是使用彩色型材,以往型材产品基本是白色,但现在也出现了黑色、棕色、浅棕色、深黄色和灰色等彩色型材。其次是覆膜,覆膜产品中有单色覆膜,也有仿真覆膜,如仿木覆膜,仿金属覆膜,等等。第三是双色共挤。第四是在彩色型材上覆膜,效果更加逼真,这是近几年型材的一大特色(图6)。

● 复合型门窗,有塑铝复合,一般是在塑料型材上加铝制扣板。

● 使用塑料型材制作大型落地门窗,取代铝合金门窗。


这是最好的时代,也是最坏的时代。对于门窗型材行业来说,当下的机遇与挑战并存。中国城镇化水平并未见顶,还有提升的空间,各类城市建设方兴未艾,而随着人民生活水平的提升以及对居住要求的提高,门窗企业仍充满活力;老旧小区升级改造量大面广,将成为门窗在建筑行业发展的又一契机;一系列建筑绿色标准的出台推行,为门窗行业的高质量发展提供了更为明确的方向。


作者:王平


来源:荣格-《国际塑料商情》


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