具有改良热性能的结构金属部件及其制备方法技术

用于门、窗或类似应用的具有改良热性能的结构金属部件，其具有至少一个内表面、一个外表面和一个内部表面，其中所述部件的至少一个表面通过表面处理或涂覆而具有改良的光学性能。根据本发明专利技术的表面具有改良的热发射率和／或日光反射。另外，本发明专利技术还涉及制备以优选的方式处理或具有优选涂层的结构部件的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及结构金属部件，特别是具有改良热性能的用于窗、门或类似框架的挤出部件。本专利技术还涉及用于制造这种部件的方法，并且本专利技术也可用于立面(facade)部件如墙壁部件或屋顶部件。由DE 44 26 331 A1可知一种具有改良热绝缘性能的用于门框架或窗框架的挤出聚合物型材(profile)。在该型材的一个内部区段(section)中，可以插入绝缘条或用于增加型材的稳定性的金属嵌入物。此外，建议用反射涂层涂覆该型材的选定表面，该涂层可反射光谱红外区域的辐射。在温暖的季节，向外的涂覆表面将反射来自外面的热量并使内部保持较凉爽。类似地，在寒冷的季节，向内的涂覆表面将反射来自内部的热量并使内部保持较暖和。根据本专利技术，现在能够制备具有改良热性能的结构金属部件。特别地，这些改良涉及铝或铝合金的结构部件。结构部件可以表现为，用于门框架或窗框架的挤出型材或者这种型材的组件，或其它结构部件例如用于墙壁或屋顶应用的立面板。在本文中，将应用如下定义将一半的框体(shell)称为区段(section)。人们由两个区段(例如一个内部区段和一个外部区段)和隔热条(thermal break bar)制成隔热型材。框架是安装(如螺纹固定)在建筑中的部分。框格(sash)是可以打开的型材。框架和框格两者都可以是隔热或者不隔热的。在本实施方案中，它们是隔热的。另外，结构部件可具有一个被称为外表面的暴露于室外条件的外侧，一个被称为内表面的内侧，和多个内部表面。特别地，对于其中装有窗户的区段，镶玻璃条(glazing bead)的区域、镶玻璃槽口区域和隔热表面对于根据本专利技术的区段的总体热性能显示出重要性。术语发射或发射率(ε)是指表面辐射(发射)电磁辐射的能力。日光反射系数(或反射率)是指表面反射日光辐射的能力。表面的反射系数(ρ)和发射(ε)可能随辐射的波长(λ)而强烈变化。物体的发射(ε)定义为物体发射的辐射能量与理想Planckian黑体辐射体(即遵守Planck’s定律的物体)在相同温度和波长下的辐射能量的比值。热发射由电磁波谱的热波长区域中的发射ε(λ)的权重过程(weighing process)决定，参见附图说明图1。对于无透射性的不透明材料，发射与反射之间的关系可简化为ε(λ)＝1-ρ(λ)与聚合物相比，金属具有高得多的热导率。其结果是，金属窗框架或门框架在过去特别具有相当大的传导热损失。在现在的金属窗框架和门框架中，将具有低热导率的聚合物条结合到框架中以便将内部和外部框架区段热隔离(隔热)。这显著减少了由于传导的热损失。在具有适合隔热应用的铝框架中，最高达65％的穿过框架的剩余热传递是由内部和外部区段之间的热辐射引起的。因此，铝框架热性能的进一步改良要求最大程度地减小辐射热传递损失。热辐射引起的热传递由区段表面的热发射性能决定。为了减少热传递，特别重要的是保持结构部件的内部和内表面的热发射尽可能低。由于外表面处较大的对流热传递，外表面发射的重要程度较小。日光辐射含有相当大的能量参见图2。当直接的日光辐射被吸收到结构部件中时，温度升高。在铝框架中，这种日光增热可能因几个原因而成为问题。首先，日光增热将增加传入建筑内部的过多热的量。这种日光能量的吸收和通过建筑材料的热传递对于温暖季节期间的冷却负荷和个人舒适可能具有负面影响。其次，增热可能导致金属的热膨胀。铝的热膨胀性能强烈影响着大窗户结构的性能。在直接的日照下，铝窗框架由于日光的加热而膨胀。这种膨胀能够引起窗户区段的扭曲，从而难以打开窗户。结构部件的日光增热性能受暴露于日光辐射的表面的日光反射以及其它表面的热发射性能的影响。为了减少日光增热，外表面的日光反射应尽可能的高。外表面的热发射的重要性较小。其原因是从外表面的热量损失由热对流和热传导决定，而不是由发射决定。现有技术的日光反射涂层表面日光反射是被所述表面反射的入射日光能量的一部分。用于其测定的最佳标准技术使用具有积分球的分光光度测量以确定各波长下的反射。使用标准地面(terrestrial)日光光谱(参见图2)，通过权重过程确定总的日光反射(TSR)。ASTM E903和E892记载了这种方法。日光光谱由三个波长区域组成，并且能量分布大致如下紫外区 ＜400nm 5％可见区 400-700nm 44％近红外区 700-2500nm51％因此，为了减少日光增热，近红外区以及可见区和UV区内的反射表面性能至关重要。可见区的反射将决定表面的视觉外观(颜色和亮度)。通常，日光增热对于黑色(或其它深颜色)表面问题最为突出。黑色表面典型在日光光谱的所有部分均具有低的反射。然而，通过改变日光光谱UV和近红外部分的反射性能，能够产生具有高很多的日光反射的黑色表面。由于光谱的这些部分对于人眼是不可见的，所以表面反射性能的这种改变不会改变表面的视觉外观。通常，只有白色和浅色调颜色的涂层产生相对高的日光反射。特殊的近红外反射涂层是一项最新发展，其主要应用是作为金属屋顶上的外涂层。这些涂料保持房顶相对凉爽，同时允许广泛选择屋顶的颜色。使用近红外反射颜料，黑色涂层的日光反射甚至提高到大于25％，而常规黑色涂层典型仅具有5％的日光反射。具有这些颜料的粉末涂层迄今还不能从市场上获得。现有技术的低发射涂层已知低发射涂层已经应用于建筑部件的表面用于获得改良热性能。一个实例是金属屋顶内侧的低发射涂层的应用。最初是为了军事应用开发这些类型的低发射涂层。例如军用车辆的低发射表面能够改变或抑制物体的热辐射，使其更难被红外传感器检测到。典型使用金属颜料生产这种低发射涂层。铝在热区域具有典型为0.9的高反射；对应于0.1的热发射率，参见图1。由于这种原因，金属铝薄片通常在这种低发射(low-e)涂层中用作颜料。具有改良热性能的部件(本专利技术)通常对铝建筑产品进行表面处理以产生适合的耐久性和外观，而并未特别针对发射或日光反射性能。另外，表面处理需要符合市场领域中的标准(例如，GSB International、Qualicoat或Qualanod)。对于大多数表面处理，难以将室外耐久性、耐擦伤性、可接受的视觉外观、可接受的生产成本和其它标准要求与低发射率相结合。通常，对金属进行阳极氧化或粉末涂覆。这提供了优异的室外耐久性而非高的发射率。目前应用的标准表面处理工艺典型在所有表面上产生ε＝0.85-0.9的热发射率。根据本专利技术，通过在各种表面上施用具有优化光学性能的涂层，能够改良所述结构金属部件的热性能，同时满足GSB和/或Qualicoat和/或Qualanod要求。本专利技术的改进基于各种表面的热发射以及日光反射将影响结构金属部件的热性能的事实。另外，外表面的期望日光反射和热发射性能可能与内部和内表面的不同。根据本专利技术，可以通过改良各种表面的光学性能(发射率和日光反射)制造具有改良热性能的结构金属部件。内部和内表面应优选具有低的热发射。外表面应优选具有高的日光反射。由于外表面上较大的对流热传递，外表面的热发射重要性较小。另外，本专利技术描述了为由两个(一个内部和一个外部)或更多独立金属区段组成的部件实现这种改良光学性能的三种不同工艺。第一工艺(A)是使用相同(改进的)的处理对所有表面进行处理，在所有表面上产生低的发射率和/或高的日光反射。第二工本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于门、窗或类似应用的具有改良热性能的结构金属部件，其具有至少一个内表面、一个外表面和一个或多个内部表面，其中所述部件的至少一个表面通过表面处理或涂覆而具有改良的光学性能，其特征在于该表面具有改良的热发射率和／或日光反射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M哈伦斯特维特，W扎格，E埃克曼，T克拉斯，C斯布恩，J玛达伦，
申请(专利权)人：诺尔斯海德公司，
类型：发明
国别省市：NO[]