玻纤复合结构的建筑材料的生产装置

权利要求

1.玻纤复合结构的建筑材料的生产装置，其特征在于：包括夹芯成型的工位、包玻璃纤维层工位、固定保温夹芯工位与建材成型工位，各工位之间由传送带串联；其中夹芯成型工位包括夹芯成型模具，所述夹芯成型模具为由四壁及底端五块木板组成的方形无盖箱体，且组成夹芯成型模具的各木板之间的连接可拆卸；所述建材成型工位包括建材成型模具以及用于注入水泥的水泥注入装置，所述建材成型模具为由四壁及底端五块木板组成的方形无盖箱体，且组成建材成型模具的各木板之间的连接可拆卸；所述建材成型模具放置在所述水泥注入装置的下方；所述水泥注入装置包括搅拌装置、水泥入料通道与导料尖顶，所述水泥入料通道从上到下依次包括料斗、料管、下喇叭口，所述料斗为圆锥形，其截面大小从上到下逐渐缩小，料斗最下端与料管相接；所述搅拌装置安装在所述料斗内，搅拌装置包括电机以及至少两个搅拌片，所有搅拌片在电机转动中心周围均匀分布，且搅拌片的一侧贴着所述料斗的内壁；所述料管最下端接下喇叭口，所述下喇叭口为开口向下的斗形，从上到下其截面大小逐渐增大，且其截面为方形；所述导料尖顶为锥形，其截面为方形，且从上到下其截面大小逐渐增大，所述导料尖顶置于所述下喇叭口内，且导料尖顶的四周与下喇叭口的四周的间距相等，导料尖顶的四周设置有至少两根连接筋将导料尖顶悬在下喇叭口的内部。

说明书

玻纤复合结构的建筑材料的生产装置

[0001] 本发明是2015年09月24日申请的发明专利，申请号：201510618684.6，专利名称：新型玻纤复合结构的建筑材料、生产装置及生产方法分案申请。

技术领域

[0002] 本发明涉及一种建筑材料及其生产装置以及生产方法，特别是一种具有保温防火性能的建材及其生产装置以及生产方法。

背景技术

[0003] 目前，建筑物多采用框架结构，由梁、柱等结构承担建筑载荷，而分割室内空间多采用空心砖等材料砌成，主要承担自身重量和侧向推力等小载荷。对于保温层的安装，多是主体结构完工后，在进行内饰装饰的过程中，采用保温板粘接设计实现建筑结构墙体的保温。所以现在保温复合板普遍是独立板设计，多采用采用无机保温材料构成，通过粘接工艺和墙体相连。这种材料和工艺普遍存在着放火性能差，保温性能不够理想，材料强度低，易老化，与墙体的粘接性能差，易脱落等缺点。也有采用传统的玻璃纤维泡沫增强水泥制造保温基板，虽然提高了起防火性能，但仍然是独立保温板，需要与墙体粘接，另外该类型玻璃纤维泡沫增强水泥保温基板的制造工艺复杂，质量控制困难，需要建筑物内墙体完工后才能开始，延长建筑物的施工周期。

发明内容

[0004] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种结构性能优越，防火性能好，保温性能理想，易于加工制造，便于积木式的搭接安装的新型玻纤复合结构的建筑材料，并提供其生产装置以及生产方法。

[0005] 技术方案：为实现上述目的，本发明的新型玻纤复合结构的建筑材料包括保温夹芯层与水泥结构层，所述水泥结构层包裹在所述保温夹芯层的四周；所述保温夹芯层包括增强结构框架与保温发泡材料，所述保温发泡材料填充满所述增强结构框架内的空隙区域；所述水泥结构层的材质为水泥；所述保温夹芯层与水泥结构层之间隔有一层玻璃纤维层，所述水泥结构层外侧四周也包裹有一层玻璃纤维层。

[0006] 进一步地，所述增强结构框架在厚度方向上由至少一层格栅板框架叠加而成，若所述格栅板框架为两层或两层以上，则相邻的格栅板框架之间隔有中间板，所述中间板上开有二维阵列排列的通孔；所述每层格栅板框架均由格栅板搭成，格栅板搭建成为二维阵列式排列的方形框或二维阵列式排列的三角形框，阵列的两个维度分别为新型玻纤复合结构的建筑材料的宽度方向与高度方向；其中所述格栅板与所述中间板同时为木板或者有机高分子材料或者竹板，所述格栅板之间的连接处采用粘接剂粘接。

[0007] 进一步地，所述增强结构框架由钢筋搭成，钢筋搭建成为二维阵列式排列或者三维阵列式排列的正方体框架或长方体框架，若为二维阵列式排列，则阵列的两个维度方向分别为所述新型玻纤复合结构的建筑材料的宽度方向与高度方向，若为三维阵列式排列，则阵列的三个维度方向分别为所述新型玻纤复合结构的建筑材料的厚度方向、宽度方向与高度方向；所述每个正方体框架或长方体框架均至少有一个面上的对角线上斜拉有一根加强钢筋；各钢筋连接处为焊接连接或通过钢丝连接。

[0008] 进一步地，所述增强结构框架包括波浪形板与隔板，所述波浪形板与隔板相间叠加，叠加方向为高度方向或者宽度方向或者厚度方向；所述波浪形板的截面为连续重复出现的三角形形状或者连续重复出现的等腰梯形形状或者连续重复出现的正方形形状或者连续重复出现的长方形形状；所述波浪形板与所述隔板同时为有机高分子材料或同时为金属材料，对应地所述波浪形板与所述隔板的连接处由粘接剂粘接或者焊接连接。

[0009] 新型玻纤复合结构的建筑材料生产装置，包括夹芯成型的工位、包玻璃纤维层工位、固定保温夹芯工位与建材成型工位，各工位之间由传送带串联；其中夹芯成型工位包括夹芯成型模具，所述夹芯成型模具为由四壁及底端五块木板组成的方形无盖箱体，且组成夹芯成型模具的各木板之间的连接可拆卸；所述建材成型工位包括建材成型模具以及用于注入水泥的水泥注入装置，所述建材成型模具为由四壁及底端五块木板组成的方形无盖箱体，且组成建材成型模具的各木板之间的连接可拆卸；所述建材成型模具放置在所述水泥注入装置的下方。

[0010] 进一步地，所述水泥注入装置包括搅拌装置、水泥入料通道与导料尖顶，所述水泥入料通道从上到下依次包括料斗、料管、下喇叭口，所述料斗为圆锥形，其截面大小从上到下逐渐缩小，料斗最下端与料管相接；所述搅拌装置安装在所述料斗内，搅拌装置包括电机以及至少两个搅拌片，所有搅拌片在电机转动中心周围均匀分布，且搅拌片的一侧贴着所述料斗的内壁；所述料管最下端接下喇叭口，所述下喇叭口为开口向下的斗形，从上到下其截面大小逐渐增大，且其截面为方形；所述导料尖顶为锥形，其截面为方形，且从上到下其截面大小逐渐增大，所述导料尖顶置于所述下喇叭口内，且导料尖顶的四周与下喇叭口的四周的间距相等，导料尖顶的四周设置有至少两根连接筋将导料尖顶悬在下喇叭口的内部。

[0011] 新型玻纤复合结构的建筑材料的生产方法，步骤为：

[0012] 步骤1：预制增强结构框架，将所述增强结构框架固定在夹芯成型模具中，增强结构框架与夹芯成型模具上下表面之间各预留有1-2mm的缝隙；

[0013] 步骤2：向所述夹芯成型模具内注入含辅助制剂的发泡材料，使发泡材料发泡后将所述增强结构框架内的空隙区域完全填充；

[0014] 步骤3：打开所述夹芯成型模具，取出成形的保温夹芯层，对其表面进行微处理加工，并切割成预定大小，并用玻璃纤维层对其进行铺层包裹，对玻璃纤维层进行缝制固定；

[0015] 步骤4：在所述建材成型模具内表面铺放玻璃纤维层，然后将包裹有玻璃纤维层的保温夹芯层固定在建材成型模具中；

[0016] 步骤5：用所述水泥注入装置向所述建材成型模具中注入水泥，并搅拌均匀，待其凝固并有一定强度后，脱模，取出成型后新型玻纤复合结构的建筑材料；

[0017] 步骤6：将成型后的新型玻纤复合结构的建筑材料放置28天，得到新型玻纤复合结构的建筑材料的成品。

[0018] 进一步地，所述发泡材料的组分包括聚氨酯泡沫和发泡剂，所述辅助制剂包括阻燃剂、固化剂、增塑剂中的一种或多种。

[0019] 进一步地，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠，所述阻燃剂为磷酸二氢铵，所述增塑剂为磷酸三甲苯酯，所述固化剂为硫酸钙，所述发泡材料还包括乙烯-醋酸乙烯共聚物与水玻璃；整个发泡材料中聚氨酯泡沫占比35-60％，乙烯-醋酸乙烯共聚物占比5-8％，水玻璃占比2-5％，十二烷基硫酸钠占比5-20％，磷酸二氢铵占比20-25％，磷酸三甲苯酯占比8-14％，硫酸钙占比1-2％。

[0020] 进一步地，所述发泡材料的制备方法为：

[0021] 步骤1：将聚氨酯泡沫颗粒原料进行高温预发泡使其膨胀；

[0022] 步骤2：将膨胀后的聚氨酯泡沫颗粒在乙烯-醋酸乙烯共聚物溶液中浸泡后捞出并与水玻璃按比例混合均匀并晒干；

[0023] 步骤3：将步骤2所得混合物与发泡剂、辅助制剂一起加入搅拌机，加水，以每分钟250-350转的速度搅拌10-15分钟。

[0024] 有益效果：本发明通过增强结构框架和玻璃纤维的增强，可以大幅提高建材的承载能力(抗拉，抗弯等)，而且可以大幅度的减轻建材的重量。创新性的将保温层置于水泥结构层中，实现一体化的设计与制造，可以在生产基地进行模块化的预制，现场快速拼接，可大大缩短现场施工周期。该新型玻纤复合结构的建筑材料不会被随意切割而破坏其结构性能和保温性能，可以根据建筑的尺寸，随意切割，进行快速拼接安装。

附图说明

[0025] 附图1为新型玻纤复合结构的建筑材料的整体结构示意图；

[0026] 附图2为附图1的A-A剖视图；

[0027] 附图3为格栅板搭建的以方形框为组成单元的增强结构框架的示意图；

[0028] 附图4为格栅板搭建的以三角形框为组成单元的增强结构框架的示意图；

[0029] 附图5为新型玻纤复合结构的建筑材料生产装置的整体示意图；

[0030] 附图6为水泥注入装置的结构示意图；

[0031] 附图7为由格栅板与中间板搭建以正方体框为组成单元的多层增强结构框架的主视图；

[0032] 附图8为由格栅板与中间板搭建以正方体框为组成单元的多层增强结构框架的俯视图；

[0033] 附图9为钢筋搭建的以正方体框为组成单元的增强结构框架的示意图；

[0034] 附图10为钢筋搭建的以正方体框为组成单元的多层增强结构框架的示意图；

[0035] 附图11为由波浪形板与隔板搭建的增强结构框架的示意图。

具体实施方式

[0036] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

[0037] 实施例1

[0038] 如附图1与附图2所示的新型玻纤复合结构的建筑材料，包括保温夹芯层与水泥结构层2，所述水泥结构层2包裹在所述保温夹芯层的四周；所述保温夹芯层包括增强结构框架4与保温发泡材料3，所述保温发泡材料3填充满所述增强结构框架4内的空隙区域；所述水泥结构层2的材质为水泥；所述保温夹芯层与水泥结构层2之间隔有一层玻璃纤维层1，所述水泥结构层2外侧四周也包裹有一层玻璃纤维层1。

[0039] 所述增强结构框架4由格栅板搭成，格栅板搭建成为二维阵列式排列的方形框，如附图3所示，阵列的两个维度分别为新型玻纤复合结构的建筑材料的宽度方向与高度方向；所述保温发泡材料充满所述每个方形框；其中所述格栅板为木板或者有机高分子材料或者竹板，所述格栅板之间的连接处采用粘接剂粘接。

[0040] 作为一个具体实例，采用有机树脂材料作为格栅板，尺寸规格为：格栅空间为长方形，整个板长×宽＝1000mm×500mm,其中横向/纵向隔板的厚度3mm，格栅板厚度为50mm，格栅纵向间距为400mm，横向300mm，增强结构框架4的示意图如图3所示。基于此增强结构框架4采用的夹芯成型模具的尺寸规格为：长×宽×高＝1000mm×500mm×52mm。将增强结构框架4固定在夹芯成型模具中央，增强结构框架4距离夹芯成型模具的上下表面各1mm，用来保证发泡材料的自由流动。准备工作完成后，注入发泡材料及辅助制剂，待发泡固化完成后，将增强结构框架4从夹芯成型模具中取出，对其表面进行加工，去除表层多余的泡沫材料并完成尺寸切割。该步骤完成后，用玻璃纤维层1将格栅保温板进行铺层包裹，并将其缝制连接固定。

[0041] 用玻璃纤维1将建材成型模具的内表面按照铺层设计完成铺放(用3M喷胶固定)，将上述加工好的保温夹芯层放置到建材成型模具中并固定，注入水泥2，并搅拌均匀，等其固化完成后，拆除建材成型模具，取出成型后的新型玻纤复合结构的建筑材料，完成对棱角的修剪，静置于堆场，放置28天进行常温后固化存放备用。

[0042] 对上述新型玻纤复合结构的建筑材料进行力学性能和保温性能测试。使用本发明制备的新型玻纤复合结构的建筑材料，玻璃纤维和格栅结构构成板的主要拉压弯等载荷的承载，而保温发泡材料的主要成分采用聚氨酯。上述实施方案中制备的保温一体板的结构韧性、抗裂、抗拉伸强度比国家标准规定提高至少15％，聚氨酯泡沫的导热系数仅为0.02w/m.k,而泡沫混凝土的导热系数为0.06-0.07w/m.k,聚苯板颗粒系统的导热系数达0.05w/m.k。本发明的结构保温一体板的保温性能比泡沫混凝土或聚苯板等材料提高了3倍和2.5倍。由于采用的聚氨酯泡沫为非承载部件，可以根据行业的要求，采用导热系数更小的发泡材料进行填充，实现保温，而不影响到整体结构的承载能力。另外本发明将保温层置于整个板结构的中间，板外侧采用玻璃纤维水泥材料，使得板具有良好的防火性能，防火最高达A级不燃烧，而聚苯板即使加入助燃剂，防火也只能达到B1或B2级，遇到大火仍会熔融萎缩。

[0043] 作为替代，增强结构框架4可以搭建成为二维阵列式排列的三角形框，如附图4所示。保温发泡材料3填充满增强结构框架4的每个三角形框。

[0044] 上述玻璃纤维层1的材料必须是耐碱玻璃纤维，可以但不限于为耐碱玻璃纤维无捻粗纱或耐碱玻璃纤维短切纱或耐碱玻璃纤维网格布。

[0045] 所述的水泥可以是快硬硫铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥中的任意一种。

[0046] 新型玻纤复合结构的建筑材料生产装置，如附图5所示，包括夹芯成型的工位、包玻璃纤维层工位、固定保温夹芯工位与建材成型工位，各工位之间由传送带串联，其中夹芯成型工位包括夹芯成型模具，所述夹芯成型模具为由四壁及底端五块木板组成的方形无盖箱体，组成夹芯成型模具的各木板之间连接处采用可灵活拆卸的连接方式，保证夹芯成型模具可以反复利用；所述建材成型工位包括建材成型模具以及用于注入水泥的水泥注入装置，所述建材成型模具为由四壁及底端五块木板组成的方形无盖箱体，组成建材成型模具的各木板之间连接处采用可灵活拆卸的连接方式，保证夹芯成型模具可以反复利用；所述建材成型模具放置在所述水泥注入装置的下方。采用此生产装置，可以方便物料的搬运，节省人力成本且提升生产效率。

[0047] 如附图6所示，所述水泥注入装置包括搅拌装置5、水泥入料通道6与导料尖顶7，所述水泥入料通道6从上到下依次包括料斗61、料管62、下喇叭口63，所述料斗61为圆锥形，其截面大小从上到下逐渐缩小，料斗61最下端与料管62相接；所述搅拌装置5安装在所述料斗61内，搅拌装置5包括电机51以及至少两个搅拌片52，所有搅拌片52在电机转动中心周围均匀分布，且搅拌片52的一侧贴着所述料斗61的内壁；料管62最下端接下喇叭口63，所述下喇叭口63为开口向下的斗形，从上到下其截面大小逐渐增大，且其截面为方形；所述导料尖顶
7为锥形，其截面为方形，且从上到下其截面大小逐渐增大，所述导料尖顶7置于所述下喇叭口63内，且导料尖顶7的四周与下喇叭口63的四周的间距相等，导料尖顶7的四周设置有至少两根连接筋8将导料尖顶7悬在下喇叭口63的内部。采用这样的结构，可以将水泥充分搅拌均匀，并且水泥在所述喇叭口63与导料尖顶7之间的空隙中流动，均匀地流向保温夹芯层的四周，保证了水泥填充的均匀与高效率。

[0048] 上述发泡材料的辅助制剂包括发泡剂、阻燃剂、增塑剂、与固化剂，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠，所述阻燃剂为磷酸二氢铵，所述增塑剂为磷酸三甲苯酯，所述固化剂为硫酸钙；上述发泡材料还包括乙烯-醋酸乙烯共聚物与水玻璃；整个发泡材料中聚氨酯泡沫占比35％，乙烯-醋酸乙烯共聚物占比8％，水玻璃占比2％，十二烷基硫酸钠占比20％，磷酸二氢铵占比20％，磷酸三甲苯酯占比14％，硫酸钙占比1％。

[0049] 发泡材料的制备方法为：

[0050] 步骤1：将聚氨酯泡沫颗粒原料进行高温预发泡使其膨胀；

[0051] 步骤2：将膨胀后的聚氨酯泡沫颗粒在乙烯-醋酸乙烯共聚物溶液中浸泡后捞出并与水玻璃按比例混合均匀并晒干；

[0052] 步骤3：将步骤2所得混合物与发泡剂、辅助制剂一起加入搅拌机，加水，以每分钟250-350转的速度搅拌10-15分钟。

[0053] 采用的发泡剂十二烷基硫酸钠本身兼具发泡作用于阻燃作用，且还加入了专门的阻燃剂磷酸二氢铵，且上述发泡材料的制备方法可以在聚氨酯泡沫周围形成一层由水玻璃与乙烯-醋酸乙烯共聚物共同形成的阻燃包层，进一步强化了保温夹芯层的防火作用。

[0054] 实施例2

[0055] 新型玻纤复合结构的建筑材料的整体结构与实施例1相同，但增强结构框架4在厚度方向上由三层格栅板框架41叠加而成，如附图7与附图8所示，且相邻的格栅板框架41之间隔有中间板42，所述中间板42上开有二维阵列排列的通孔；所述每层格栅板框架41均由格栅板搭成，格栅板搭建成为二维阵列式排列的方形框，阵列的两个维度分别为新型玻纤复合结构的建筑材料的宽度方向与高度方向；所述保温发泡材料2充满整个增强结构框架内部所有的空隙区域；其中所述格栅板与所述中间板42均为有机树脂，所述格栅板之间的连接处采用粘接剂粘接。

[0056] 采用这种基于实施例1的多层的增强结构框架4可进一步巩固新型玻纤复合结构的建筑材料的强度，中间板42上的通孔的作用是保证填充发泡材料时保温发泡材料可以在增强结构框架4内自由流动，保证可以填充满增强结构框架4内的每一个空隙。

[0057] 作为替代，格栅板框架41可以搭建成为二维阵列式排列的三角形框。

[0058] 上述保温发泡材料包括发泡材料及辅助制剂，辅助制剂包括发泡剂、阻燃剂、增塑剂、与固化剂，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠，所述阻燃剂为磷酸二氢铵，所述增塑剂为磷酸三甲苯酯，所述固化剂为硫酸钙；上述发泡材料为聚氨酯泡沫、乙烯-醋酸乙烯共聚物与水玻璃的混合物；整个发泡材料中聚氨酯泡沫占比60％，乙烯-醋酸乙烯共聚物占比5％，水玻璃占比5％，十二烷基硫酸钠占比5％，磷酸二氢铵占比25％，磷酸三甲苯酯占比8％，硫酸钙占比2％。发泡材料的制备方法与实施例1相同。

[0059] 新型玻纤复合结构的建筑材料的生产装置与实施例1相同，不再赘述。

[0060] 实施例3

[0061] 新型玻纤复合结构的建筑材料的整体结构与实施例1相同，但增强结构框架4由钢筋搭成，如附图9所示钢筋搭建成为二维阵列式排列的正方体框架，阵列的两个维度方向分别为所述新型玻纤复合结构的建筑材料的宽度方向与高度方向；所述每个正方体框架均至少有一个面上的对角线上斜拉有一根加强钢筋；各钢筋连接处为焊接连接或通过钢丝连接，所述保温发泡材料充满所述每个正方体框架的内部空间。

[0062] 此外如附图10所示，钢筋也可以搭成在厚度方向也具有好几层的三维阵列式排列的正方体框架，阵列的三个维度方向分别为新型玻纤复合结构的建筑材料的厚度方向、宽度方向与高度方向；每个正方体框架均至少有一个面上的对角线上斜拉有一根加强钢筋；各钢筋连接处为焊接连接或通过钢丝连接，所述保温发泡材料充满所述每个正方体框架的内部空间。

[0063] 新型玻纤复合结构的建筑材料的其他部分以及其生产装置与生产方法同实施例1与实施例2，不再赘述。

[0064] 实施例4

[0065] 新型玻纤复合结构的建筑材料的整体结构与实施例1相同，但增强结构框架4包括波浪形板43与隔板44，所述波浪形板43与隔板44相间叠加，叠加方向为高度方向；所述波浪形板43的截面为连续重复出现的三角形形状，所述保温发泡材料充满所述波浪形板43与所述隔板44之间所围出的每个三角形空槽；所述波浪形板43与所述隔板44同时为有机高分子材料，波浪形板43为开模得到，对应地所述波浪形板43与所述隔板44的连接处由粘接剂粘接。

[0066] 新型玻纤复合结构的建筑材料的其他部分以及其生产装置与生产方法同实施例1与实施例2，不再赘述。

[0067] 本发明通过增强结构框架和玻璃纤维的增强，可以大幅提高建材的承载能力(抗拉，抗弯等)，而且可以大幅度的减轻建材的重量。创新性的将保温层置于水泥结构层中，实现一体化的设计与制造，可以在生产基地进行模块化的预制，现场快速拼接，可大大缩短现场施工周期。该新型玻纤复合结构的建筑材料不会被随意切割而破坏其结构性能和保温性能，可以根据建筑的尺寸，随意切割，进行快速拼接安装。

[0068] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。