CN110696138A - 木竹质空心成型墙板加强筋连续内置成型方法及成型装置 - Google Patents

木竹质空心成型墙板加强筋连续内置成型方法及成型装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种空心墙板成型装置及成型方法。目的是提供一种木竹质空心成型墙板加强筋连续内置成型装置及成型方法，该成型装置及成型方法应能有效增强木竹质空心成型墙板的冲压方向的抗压强度和尺寸稳定性，实现板材各向性能均衡及形态稳定。具有工艺简单、生产效率高、可连续化生产，生产成本的特点。技术方案是：木竹质空心成型墙板加强筋连续内置成型的方法，按以下步骤进行：1)模压内腔内的冲压头在动力机构驱动下沿着竖直导轨上下往复直线运动，同时与竖直布置在模压内腔内且与冲压头穿套配合的若干内模成型管和若干加强筋作相对运动；所述模压内腔的内壁以及内模成型管管壁均由热源加热机构加热升温。

Description

木竹质空心成型墙板加强筋连续内置成型方法及成型装置
技术领域
本发明涉及一种空心墙板成型装置及成型方法；尤其是内置有加强筋的木竹质空心成型墙板的连续成型装置及成型方法。
背景技术
木结构建筑是中国几千年建筑历史上最重要的建筑形式。自上世纪60年代后，由于森林资源肆意砍伐导致木材匮乏，加上观念错误，木结构建筑完全被钢筋水泥建筑所替代。目前发达国家木结构建筑普遍占建筑总量45％以上，北美国家更是达到了85％以上。这些国家发展木结构建筑的显著优势是国家的森林资源极为丰富。随着我国经济的快速发展，人民追求美好舒适居住环境的愿望日益迫切，木结构建筑再次在我国快速兴起，但是仍然受到了木材资源严重不足的束缚使发展陷入停滞，寻找性能相近并替代木材的墙板成为我国建筑领域极其迫切的任务。
木竹质成型空心板(含人造空心刨花板)具有横向强度高、厚度尺寸稳定、密度低、保温、隔热、隔声、节约原材料的优越性能，是一种可能的替代木材用于木结构建筑墙板的材料。但是其现有生产工艺具有先天的缺陷，即冲压方向(纵向)的强度低、尺寸稳定性差，还无法生产厚度超过5厘米的板材，需要覆贴竹木单板进行贴面工艺处理后才能发挥其优越性能，因此大大提高了生产成本，降低了生产效率。严重制约了板材的应用，限制了板材优越性能的发挥，只能应用于各类木门的芯板。为了增强木竹质成型空心板的纵向抗压强度和尺寸稳定性，人们又想方设法在木竹质成型空心板中增设加强筋。现有加强筋的设置方法有两种，一种是在木竹质成型空心板成型时预设若干加强筋孔，在板材制成后，将加强筋一一穿入加强筋孔，并通过粘结剂将加强筋与加强筋孔的孔壁粘结。还有一种是用平压法制作成型空心板，制作时，同时布放加强筋，从而实现提高板材强度和尺寸稳定性的目的。这些方法设置的加强筋，虽然提高了板材纵向强度和尺寸稳定性，但这些方法要么是二次加工，要么是间歇式生产，生产效率低下，生产成本大大提高，加上在工艺上无法生产5厘米厚度以上的板材，远远达不到木结构建筑墙材的规范要求，因此都未能实现产业化生产。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种木竹质空心成型墙板加强筋连续内置成型装置及成型方法，该成型装置及成型方法应能有效增强木竹质空心成型墙板的冲压方向的抗压强度和尺寸稳定性，实现板材各向性能均衡及形态稳定。具有工艺简单、生产效率高、可连续化生产，生产成本的特点。
本发明提供的技术方案是：
木竹质空心成型墙板加强筋连续内置成型的方法，按以下步骤进行：
1)模压内腔内的冲压头在动力机构驱动下沿着竖直导轨上下往复直线运动，同时与竖直布置在模压内腔内且与冲压头穿套配合的若干内模成型管和若干加强筋作相对运动；所述模压内腔的内壁以及内模成型管管壁均由热源加热机构加热升温；
2)当冲压头往上运动直至离开模压板的上端开口一段距离时(一段距离优选为20～80mm)，也就打开了所述模压内腔的顶端进口；加料装置通过顶端进口往模压板内均匀施加伴有胶水的木竹质碎料，所述木竹质碎料掉落进模压内腔后由底板抵托支承；
3)冲压头在动力机构牵引下往下运动进入模压内腔，对加入的木竹质碎料冲压，使木竹质碎料与加强筋形成结合紧密的板坯并且在模压内腔内受热升温，而内模成型管则在板坯上形成上下贯通的孔洞；同时使板坯与连接在加强筋底端的底板共同向下移动若干距离(优选10-50mm)；
4)冲压头再次往上运动直至离开模压内腔的上端开口一段距离时，所述模压内腔的顶端进口再次打开；加料装置又通过顶端进口往模压内腔内均匀施加伴有胶水的木竹质碎料，所述木竹质碎料掉落进模压内腔后铺设在前一步骤已成型的板坯上部；冲压头对加入的碎料冲压，同时模压内腔的壁部与内模成型管管壁对形成的板坯进行内外同时高温加热，使板坯在每次受到冲压移动过程中，胶粘剂快速固化；
5)步骤3)、步骤4)反复循环，木竹质碎料经过加料、冲压、加温的连续循环作业，从而形成连续成型的板坯；所述板坯往下逐步移出模压内腔后成为最终的木竹质空心成型墙板成品；
所述模压内腔由在内腔厚度方向保持距离的两块模压板以及设置在内腔宽度方向两端的两块厚度规围成；模压内腔的上下两端均为敞口。
所述底板由所述若干根加强筋牵拉，所述若干根加强筋均由安装在设备顶端的释放机构释放后竖直往下穿越过冲压头再连接所述底板。
所述若干根加强筋均匀埋设在所述板坯内，每根加强筋均与所述孔洞及板坯外表面保持距离。
所述若干内模成型管的顶端固定在机架上部的横梁上。
所述竖直导轨竖直安装在机架两端支柱的内壁。
所述动力机构为电机通过带轮机构驱动的曲柄滑块机构，所述曲柄为偏心铰接在冲压飞轮上的连杆。
木竹质空心成型墙板加强筋连续内置成型装置，包括竖直布置且上下两端均为敞口的长方形横截面的模压内腔、若干一字型竖直排列在模压内腔内且顶端固定在上部机架横梁上的内模成型管以及一个与模压内腔横截面形状相适合且由动力机构驱动可在模压内腔内上下移动的冲压头；所述内腔由两块在模压内腔的厚度方向保持平行距离的模压板以及设置在模压内腔宽度方向两侧的两块厚度规围成；所述冲压头通过若干竖直开设在自身的滑移孔与所述内模成型管一一移动配合；所述模压板与内模成型管均内置有热源加热系统；机架上还设置有对所述模压内腔添加木竹质碎料的加料装置；
其特征在于：所述冲压头的下方还设置一水平布置且可在模压内腔上下移动的底板；底板的四周形状与所述内腔的横截面轮廓相适应，底板上还设置有若干与内模成型管滑动配合的滑孔；底板和冲压头上还分别开设有若干个通孔，若干根加强筋由上而下分别一一穿过冲压头上的通孔后再单向固定在底板上；
所述若干根加强筋分别由安装在机架顶部的若干释放机构逐步释放。
所述模压内腔壁面设置有竖直布置的若干突起，这些突起与木竹质空心成型墙板表面沟槽相对应，以增加木竹质空心成型墙板的表面装饰效果。
所述冲压头的两端通过竖直布置的导轨机构可竖直滑动地定位在机架的支柱上；所述导轨机构包括设置在两侧机架支柱的若干竖直导轨以及固定在冲压头周边且与所述竖直导轨一一配合的若干滑块。
所述冲压头的长度方向两端分别延伸至机架外部后，再与冲压飞轮上偏心铰接的连杆底端铰接；从而将转动动能转化为直线冲压动能，对进入模压内腔的竹木碎料进行冲压。
本发明的有益效果是：本发明获得的木竹质空心成型墙板，其中的加强筋是与空心成型墙板板体同时连续一体成型的，因此加强筋与空心成型墙板板体啮合紧密、连接牢固，大大增强了木竹质空心成型墙板的纵向强度(据测，强度可增加1个数量级)和尺寸稳定性；由于是连续化生产，只要宽度尺寸设计和制造的足够大，就可以生产任意幅面尺寸的大型墙体构件，满足不同建筑体量的需求；同时在生产工艺上省略了二次加工或间歇式生产的繁杂工序，生产效率大大提高，生产成本显著下降，从而获得了一种各向性能均衡、形态稳定、各项性能均能满足装配式木结构建筑墙材规范要求的新型墙板，而且能够大规模、大规格、快速产业化生产；具有可再生利用、可生物降解的特性，对构建资源节约环境友好型、循环利用的新型产业模式，促进传统人造板工业升级换代，推动我国木结构建筑领域快速追赶世界发达国家先进水平，具有重大的经济价值和社会效益。
附图说明
图1是本发明所涉方法主视示意图。
图2是图1中移走模压板及厚度规之后的结构示意图。
图3是图1中移走冲压头、底板以及加强筋后的结构示意图。
图4是图1中模压内腔的结构示意图。
图5是图1的左视方向结构示意图。
图6是图2的左视方向结构示意图。
图7是图3的左视方向结构示意图。
图8是图1的俯视方向结构示意图。
图9是图2的俯视方向结构示意图。
图10是图3的俯视方向结构示意图。
图11是冲压头的主视结构示意图。
图12是图11的俯视结构示意图。
图13是底板与加强筋的连接关系示意图。
图14是图13的俯视方向结构示意图。
图15是图4的俯视方向结构示意图。
图16是加强筋释放机构的立体结构示意图。
图17是固定在加强筋底端的紧圈结构示意图。
图18是本发明所述方法工作状态示意图之一(施加木竹质碎料状态)。
图19是本发明所述方法工作状态示意图之二(冲压头冲压木竹质碎料)。
图20是图18的左视方向示意图。
图21是本发明所述装置的主视结构示意图。
图22是本发明所述装置的右视结构示意图。
图23是图21的S-S剖视结构示意图。
图24是图21中移走加料装置后的结构示意图(为图面清晰，图中省略加强筋与内模成型管)。
图25是木竹质成型空心板的立体结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
本发明所述的木竹质空心成型墙板K(如图25所示)，其外轮廓为扁平的矩形体，其中开设有沿着长度方向布置且贯通长度方向两端的孔洞K1；另外还设置有若干根加强筋K2，加强筋的伸展方向与孔洞的伸展方向一致，并且加强筋的设置部位是在两两孔洞之间及空心板的外表面以下，以获得较好的与空心板的结合强度。
由于现有木竹质空心板加强筋的两种设置方法(一种是在木竹质空心板成型时预设开孔，然后在木竹质空心板成型后，再将加强筋一一穿入开孔中并采用粘结剂进行粘结；另一种是用平压法制作成型空心板，制作时，同时布放加强筋，从而实现提高板材强度和尺寸稳定性的目的)，都是二次成型或间歇式生产工艺，成本高，生产效率低，产品性能达不到建筑设计规范要求，效果不好，因此本发明进行了全新的设计。
本发明提供的木竹质空心成型墙板加强筋连续内置成型方法，按以下步骤进行：
1)冲压头在动力机构牵引下沿着竖直导轨(竖直导轨竖直安装在机架两侧的支柱上)在模压内腔M内上下往复运动；同时与竖直布置在模压内腔内且与冲压头穿套配合的若干内模成型管4(若干内模成型管的顶端固定在机架上部的横梁上)和若干加强筋5作相对运动；所述模压内腔的壁部以及内模成型管管壁均由热源加热机构加热升温；
所述模压内腔由在内腔厚度方向保持平行距离的两块模压板12以及设置在内腔宽度方向两端的两块厚度规2围成；模压内腔的上下两端均为敞口。
2)当冲压头往上运动直至离开模压内腔的上端开口一段距离(如图18所示)，也就打开了所述模压内腔的顶端进口(顶端进料口)；加料装置从顶端进口中往模压内腔内均匀施加定量的伴有胶水的木竹质碎料，所述木竹质碎料掉落进模压内腔后由底板1托抬支承；
3)冲压头在动力机构牵引下往下运动进入模压内腔内，冲压所加入的木竹质碎料，使木竹质碎料与加强筋形成结合紧密的板坯(所述若干根加强筋均匀埋设在所述板坯内，每根加强筋均与所述孔洞及板坯外表面保持距离)并使其在模压内腔内受热升温；内模成型管则在板坯上形成上下贯通的孔洞；在压力下若干根加强筋与板坯和底板同时往下移动一段距离(优选mm 10～50mm)；
4)冲压头再次往上运动直至离开模压内腔的上端开口一段距离时，所述模压内腔的顶端进口再次打开；加料装置又从顶端进口往模压内腔内均匀施加伴有胶水的木竹质碎料，所述木竹质碎料掉落进模压内腔后铺设在前一步骤已成型的板坯上部；冲压头对加入的碎料冲压，同时模压内腔的内壁与内模成型管管壁对形成的板坯进行内外同时高温加热，使板坯在每次受到冲压移动过程中，胶粘剂快速固化。
5)步骤3)至步骤4)之间往复循环，木竹质空心成型墙板连续成型并且从模压板的底部逐步导出形成制品；此后按所需长度裁切成型的木竹质空心成型墙板即可。
本发明提供的木竹质空心成型墙板加强筋连续内置成型装置中(如图21至图24所示)：两块模压板12以及两块厚度规2均竖直固定安装在机架18上，并且围成竖直布置具有长方形横截面的模压内腔M，模压内腔的上下两端与外部贯通形成敞口；两块模压板在模压内腔厚度方向保持平行距离，两块厚度规则设置在模压内腔宽度方向的两端，用于控制墙板成品的厚度。所述长方形横截面的轮廓与木竹质成型空心板的横截面轮廓相同；若干圆柱形的内模成型管4一字型竖直排列固定在模压内腔内(内模成型管的上端与机架的固定横梁7固定)以用于空心墙板洞孔的成型，内模成型管的大小及相邻内模成型管的布置方式与木竹质成型空心成型墙板的孔洞相同。
一个水平布置且由动力机构驱动的冲压头3可上下移动地定位在模压内腔内；冲压头通过两端的机架支柱上的导轨机构实现在模压内腔内的上下移动，导轨机构包括固定在机架支柱上的若干竖直导轨13以及固定在冲压头外周四个角且与所述竖直导轨一一滑动配合的若干滑块14。冲压头上设置有竖直布置的若干滑移孔3.1，这些滑移孔分别与所述内模成型管一一对应并且穿套在内模成型管上；冲压头的四周形状均与所述模压内腔的横截面轮廓相适合，使得冲压头在与模压内腔的内壁进行移动配合时不会相互干涉；模压板的板体与内模成型管均内置有热源加热机构(冲压头的上边为固定横梁，固定横梁固定有所有的内膜成型管，管为双层；热源由内模管内管上部进入，由内管下部输出到内外管的间隔层，再由两管间隔层上部输出，形成加热循环)；此外，还设置有对模压内腔施加木竹质碎料的加料装置17。
以上所述均与现有的木竹质成型空心板成型装置类同。
本发明的改进是：在冲压头的下方设置一水平布置的底板1，底板的四周形状与所述内腔相适应；底板上还设置有若干滑孔1.1，这些滑孔与若干内模成型管一一对应，并且通过滑孔一一穿套在若干内模成型管上进行滑动配合；底板的四周形状均与所述内腔的横截面轮廓相适应。底板和冲压头上还分别开设有若干个通孔，另有若干根加强筋5由上而下分别一一穿过冲压头上的通孔8后再固定在底板的通孔中；图13、图17中显示了其中的一种加强筋固定方式：加强筋往下穿过底板的通孔，再穿过紧圈6后由紧圈顶压固定(紧圈上的紧定螺钉9往内径方向旋紧后，将穿入紧圈的加强筋顶压固定)，从而将加强筋单向固定(由于紧圈直径大于底板的通孔，加强筋无法穿过底板的通孔往上运动；因而得到单方向的固定)在底板上，使得底板以及底板承受的冲压力均可转移到这些加强筋上。
所述若干根加强筋由安装在机架上的若干释放机构(常规机构)逐步释放；每个释放机构包括缠绕着加强筋的工字轮10(每个工字轮缠绕一根加强筋)、对工字轮的转动施加阻尼(施加阻尼的目的是使加强筋产生一定的张力)的阻尼机构以及用于加强筋运动导向的若干导向轮11。作为最简单的阻尼机构，只需在机架上固定一摩擦片，摩擦片的一端抵压在工字轮的轮片10.1上使其产生摩擦即成。当冲压头往下运动冲压木竹质碎料时，底板受到的压力超过阻尼力时就带动加强筋往下移动一段距离(加强筋自然释放一段距离)；从而使得加强筋始终保持一定的张力。
所述模压内腔的内壁，还与木竹质空心成型墙板的表面结构相适合；当木竹质空心成型墙板的表面设计有纵向布置的若干沟槽K3时，长方形横截面的内腔壁面则应设置有相对应的突起，以使模压获得的木竹质空心成型墙板与设计相符,从而制备出一种直接具有表面装饰效果的墙板)
所述冲压头的驱动方式为现有技术。由图可见：所述冲压头的两端往外延伸至机架外部，再由安装在机架上的动力机构驱动。所述动力机构为电机19通过带轮机构驱动的曲柄滑杆机构；曲柄为偏心铰接在冲压飞轮16(图24中冲压飞轮的转轴被上横梁7遮挡)上的连杆15，连杆的底端再与冲压头的端部铰接，将冲压飞轮的转动动能转化为直线冲压动能，从而驱动冲压头沿着竖直布置的导轨上下滑动，对进入模压内腔的竹木碎料进行冲压。
所述加强筋优选浸渍了热固性树脂的柔性加强筋，可以是金属丝绳、强力纤维丝绳，尤其是芳纶纤维加强绳。
图23中显示的加料装置17，包括外壳17.1与内壳17.2；外壳17.1形成加料装置的外壁，内壳罩盖着下边的冲压头将冲压头与木竹质碎料隔离。外壳与内壳之间形成上大下小的漏斗状的输出口；输出口对准模压内腔的顶端敞口，当冲压头往上运动打开顶端进口时，就能往模压内腔内施加木竹质碎料；木竹质碎料的施加量由顶端进口的大小决定(由冲压头往上移动的距离决定)。

Claims (10)

1.木竹质空心成型墙板加强筋连续内置成型的方法，按以下步骤进行：
1)模压内腔(M)内的冲压头(3)在动力机构驱动下沿着竖直导轨上下往复直线运动，同时与竖直布置在模压内腔内且与冲压头穿套配合的若干内模成型管(4)和若干加强筋(5)作相对运动；所述模压内腔的内壁以及内模成型管管壁均由热源加热机构加热升温；
2)当冲压头往上运动直至离开模压板的上端开口一段距离时，也就打开了所述模压内腔的顶端进口；加料装置(17)通过顶端进口往模压板内均匀施加伴有胶水的木竹质碎料，所述木竹质碎料掉落进模压内腔后由底板(1)抵托支承；
3)冲压头在动力机构牵引下往下运动进入模压内腔，对加入的木竹质碎料冲压，使木竹质碎料与加强筋形成结合紧密的板坯并且在模压内腔内受热升温，而内模成型管则在板坯上形成上下贯通的孔洞；同时使板坯与连接在加强筋底端的底板共同向下移动若干距离；
4)冲压头再次往上运动直至离开模压内腔的上端开口一段距离时，所述模压内腔的顶端进口再次打开；加料装置又通过顶端进口往模压内腔内均匀施加伴有胶水的木竹质碎料，所述木竹质碎料掉落进模压内腔后铺设在前一步骤已成型的板坯上部；冲压头对加入的碎料冲压，同时模压内腔的壁部与内模成型管管壁对形成的板坯进行内外同时高温加热，使板坯在每次受到冲压移动过程中，胶粘剂快速固化；
5)步骤3)、步骤4)反复循环，木竹质碎料经过加料、冲压、加温的连续循环作业，从而形成连续成型的板坯；所述板坯往下逐步移出模压内腔后成为最终的木竹质空心成型墙板成品(K)。
2.根据权利要求1所述的木竹质空心成型墙板加强筋连续内置成型的方法，其特征在于：所述模压内腔由在内腔厚度方向保持距离的两块模压板(12)以及设置在内腔宽度方向两端的两块厚度规(2)围成；模压内腔的上下两端均为敞口。
3.根据权利要求2所述的木竹质空心成型墙板加强筋连续内置成型的方法，其特征在于：所述底板由所述若干根加强筋牵拉，所述若干根加强筋均由安装在设备顶端的释放机构释放后竖直往下穿越过冲压头再连接所述底板。
4.根据权利要求3所述的木竹质空心成型墙板加强筋连续内置成型的方法，其特征在于：所述若干根加强筋均匀埋设在所述板坯内，每根加强筋均与所述孔洞及板坯外表面保持距离。
5.根据权利要求4所述的木竹质空心成型墙板加强筋连续内置成型的方法，其特征在于：所述若干内模成型管的顶端固定在机架(18)上部的横梁上；所述竖直导轨竖直安装在机架两端支柱的内壁。
6.根据权利要求5所述的木竹质空心成型墙板加强筋连续内置成型的方法，其特征在于：所述动力机构为电机(19)通过带轮机构驱动的曲柄滑块机构，所述曲柄为偏心铰接在冲压飞轮(16)上的连杆(15)。
7.木竹质空心成型墙板加强筋连续内置成型装置，包括竖直布置且上下两端均为敞口的长方形横截面的模压内腔(M)、若干一字型竖直排列在模压内腔内且顶端固定在上部机架横梁上的内模成型管(4)以及一个与模压内腔横截面形状相适合且由动力机构驱动可在模压内腔内上下移动的冲压头(3)；所述内腔由两块在模压内腔的厚度方向保持平行距离的模压板(12)以及设置在模压内腔宽度方向两侧的两块厚度规(2)围成；所述冲压头通过若干竖直开设在自身的滑移孔与所述内模成型管一一移动配合；所述模压板与内模成型管均内置有热源加热系统；机架上还设置有对所述模压内腔添加木竹质碎料的加料装置(17)；
其特征在于：所述冲压头的下方还设置一水平布置且可在模压内腔上下移动的底板(1)；底板的四周形状与所述内腔的横截面轮廓相适应，底板上还设置有若干与内模成型管滑动配合的滑孔；底板和冲压头上还分别开设有若干个通孔，若干根加强筋(5)由上而下分别一一穿过冲压头上的通孔后再单向固定在底板上；
所述若干根加强筋分别由安装在机架顶部的若干释放机构逐步释放。
8.根据权利要求7所述的木竹质空心成型墙板加强筋连续内置成型装置，其特征在于：所述模压内腔壁面设置有竖直布置的若干突起，这些突起与木竹质空心成型墙板表面沟槽(K3)相对应，以增加木竹质空心成型墙板的表面装饰效果。
9.根据权利要求8所述的木竹质空心成型墙板加强筋连续内置成型装置，其特征在于：所述冲压头的两端通过竖直布置的导轨机构可竖直滑动地定位在机架的支柱上；所述导轨机构包括设置在两侧机架支柱上的若干竖直导轨(13)以及固定在冲压头周边且与所述竖直导轨一一配合的若干滑块(14)。
10.根据权利要求9所述的木竹质空心成型墙板加强筋连续内置成型装置，其特征在于：所述冲压头的长度方向两端分别延伸至机架外部后，再与冲压飞轮(16)上偏心铰接的连杆(15)底端铰接；从而将转动动能转化为直线冲压动能，对进入模压内腔的竹木碎料进行冲压。
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