2010-8-27 增强塑料

　  在快速发展的北美市场，房主们特别是由两个人负担的家庭，都不想在房屋维修上花费太多精力，许多房主宁愿多花钱来购买那些少维护或免维护的产品。

　　另外，高昂的劳动力费用也使得建筑商对提供保修期内的服务很敏感。因此，双方都在寻找那些可以节省维修时间和费用的建筑产品。这就给复合材料提供了在此领域展示其免维护特性的机会，复合材料在此领域的成功应用将促进其在不同应用领域中取代少量的木材、PVC和铝材。

　　过去20多年，拉挤型材在窗户系统中赢得了免维护的好声誉，具有优异的尺寸稳定性和热性能。线形拉挤制品如结构柱、扶手和栅栏在家用领域也开始取代木材。

　　近来，拉挤型材已被美国主要的房地产开发商用到其每年建造的上万座房子中。由于产品牢固以及安装简便所节省的人工费用使房屋建造成本比木材建造的房屋要低。

　　市场机遇

　　实际上，拉挤型材在各个领域都与传统材料形成竞争。如果不是由于材料特性和工艺优势，我们也不会看到在这些边缘领域出现今天的销售量和价值。

　　这些优点包括：重量轻、强度高、尺寸稳定、耐腐蚀/免维护、绝缘、牢固和隔热等，而且我们还应看到拉挤工艺所具有的连续长度、强度均匀和尺寸稳定等优点。

　　在建筑市场复合材料通常与木材、铝、PVC、混凝土和钢竞争。虽然我们关注的焦点是与木材的竞争，但由于PVC和铝通常也是采用挤出成型，在拉挤型材市场产生了竞争性的目标市场，因此复合材料与它们也存在竞争。有几个领域我们可以看到玻璃纤维复合材料拉挤制品与木材、PVC和铝之间竞争激烈，如：门窗、扶手和栅栏、棚架和凉棚、结构装饰柱、防波堤、重型花盆、定制建筑和住宅建筑。
　　
　　门窗市场

　　窗户制造商使用木材、磨砂铝、PVC、钢和复合材料生产窗框和门的部件。木材通常用作实心线型结构；由于铝比木材价格高则用作薄壁结构；PVC之所以进入市场是由于其制品外观与铝制品类似，不需进行涂装，然而由于强度原因PVC结构设计时需要增强壁和许多加强筋，这种复杂的结构给拉挤工艺带来了挑战。

　　复合材料的最大优势是玻璃纤维的热膨胀系数与窗户所用玻璃相同，因此安装好的窗户不会让空气和水进入，与木材、铝和PVC相比具有非常卓越的热性能。铝的线膨胀系数是玻璃纤维的2.5倍，而PVC的膨胀超过玻璃纤维8倍。拉挤玻璃纤维复合材料良好的尺寸稳定性也使其成为优异的制窗材料。

　　复合材料的一个成功之处在建筑门窗市场。玻璃纤维复合材料型材于80年代初进入门窗市场，门窗总销售额每年超过30亿美元。但复合材料在门窗中的应用还是不多，开始时，制造商只是将其用作部件而不是整个窗户。Anderson Windows公司首次采用它的玻璃纤维复合材料型材Flexiframe?作为外层结构，木材为内部结构批量生产窗框。至今这种涂装过的型材仍在大量使用。

　　直到一家生产商采用全玻璃纤维复合材料窗户系统后，窗户生产商才逐渐使用玻璃纤维复合材料生产窗户。有趣的是，首先把拉挤玻璃纤维复合材料作为“新一代材料”而采用的是木质窗户生产商。

　　窗户制造商一直在努力寻求与众不同的材料和设计。今天，复合材料工业的机会就是与木材竞争，成为窗户生产商的材料选择。大多数窗户生产商也视其为优质材料，在新产品中广泛采用。
　　
　　拉挤生产商的挑战

　　对于拉挤生产商来讲，进入窗户市场不是一件易事。他们必须克服生产过程中的诸多问题和挑战。首先要以一定的生产速度制造结构复杂的薄壁拉挤型材，使复合材料在价格和外观上与其它传统材料具有竞争性。这就要求能够快速制造出无皱折、废品率低的连续原丝毡。生产速度越快，直接劳动力成本就越低。这样就会使复合材料型材在经济上具有竞争力。

早些时候，复合材料拉挤制品生产商的废品率通常超过10%。许多生产商尝试了不同的技术来提高生产效率，然而都因废品率高，售价低而放弃。他们发现生产结构相对简单的通用型材比在这一需要高产量但低利润的市场进行竞争要容易些。复合材料拉挤型材生产中决不能有丝毫浪费，还需采用正确的成型技术保证所挤出的型材具有均匀的强度。

　　另一个挑战是，要有非常短的固化周期以达到一个经济的生产速率，同时还要使制品具有与PVC相近的表面效果。为此，生产商必须通过选择合适的固化剂来调整树脂的反应活性，并开发在不同温度范围快速固化、快速脱模的型材，快速脱模有助于保证产品表面光滑。在大型阳模或芯模上安装加热管有利于加快产品固化速度并保证制品均匀、充分固化，也有利于得到良好的涂装或喷漆效果。

　　喷漆或涂装一直是保证复合材料耐候性的必要方法。起初，拉挤型材生产商是将喷漆工作外包的，然而高的外包喷漆成本使低利润的产品失去了竞争力。有些型材生产商不顾环境问题使用聚氨酯漆；而另一些开发了粉末涂料系统，并取得了专利，然而他们从未将其用于型材生产中；只有少数拉挤企业内部具有涂装能力。大多数生产商使用水溶性丙烯酸漆，这种漆无环境污染，粘结力和耐候性可以满足要求；而有些窗户生产商选择自己涂装线形窗框。后来，门窗公司不得不开发合适的涂装和生产技术，以便可以利用优异耐热性能的型材作为窗框材料。

　　平均年增长率

　　Druker 2004年的市场研究表明，铝质窗用型材以每年5%的速率减少，大多数业内专家认为铝窗将在未来5~10年内消失。同样，木质窗也在以每年3%的速度减少。另一方面，PVC的用量在持续增长，虽然现在增长率只有2.5%，但以前年增长率一直在20~40%，很明显，现在正是它的顶盛时期。

　　此研究表明复合材料门窗的年增长率达到了37%。他们没有将木材/热塑性复合材料分开统计，但很明显复合材料和玻璃纤维型材在今天的门窗市场已经取得了一席之地。但不幸的是，多数研究对玻璃纤维复合材料的应用都轻描淡写，因为玻璃纤维复合材料部件很少被统计。有许多生产商在设计混合型窗户时只采用单一的玻璃纤维复合材料型材。我们很难准确统计其用量，但复合材料的发展很显然呈增长趋势。它将持续与木质窗、铝窗形成竞争，这种竞争将在15%的高端市场展开。
　　
　　玻璃纤维复合材料型材在窗户市场持续上升的原因有以下几点：

　　◆ 玻璃纤维复合材料窗的热性能使其可以更多地用于普通家庭，同时也满足联邦和州政府新的节能要求；

　　◆ 玻璃纤维复合材料具有足够的强度，用作窗框时可以减小窗框宽度，实现更大的视角范围；

　　◆ 热膨胀系数低，可以阻止空气和水进入，节能效果好；

　　◆ 玻纤窗户具有良好的抗冷凝性；

　　◆ 复合材料具有优异的耐化学性能，适用于恶劣的沿海环境和酸雨地区；

　　◆ 免维护涂层可以延长制品使用寿命；

　　◆ 与其它传统材料相比，玻璃纤维复合材料窗寿命周期成本低。
　　
　　拉挤复合材料在窗户市场取得成功的不确定性市场动力有：

　　◆ 玻璃纤维复合材料制品在建筑师、工程师和业主中已赢得广泛认同和推崇；

　　◆ 窗户行业对玻璃纤维复合材料部件优异性能的认识程度正逐渐提高；

　　◆ 大型木窗生产企业加入拉挤行列，提高了玻纤复合材料窗户和部件的可信度；

　　◆ 联邦和州政府的节能要求对窗户系统提出了更高的性能要求，有利于玻璃纤维复合材料的应用；

　　◆ 窗户生产商和建筑商寻找质量保证要求少的产品；

　　◆ 玻璃纤维复合材料被视为一种新型材料，而新型材料有利于各生产商在市场中形成不同定位。