CN112031265B - 一种装配式建筑外墙 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种装配式建筑外墙，包括保温板、罩层、L型埋件和水泥层，保温板位于水泥层的外侧，罩层套设在保温板的外板面上，封闭保温板内板面之外的全部板面，L型埋件包括相交的内臂和外臂，外臂的长度大于保温板的厚度，外臂与保温板1厚度方向垂直，贴紧罩层的外壁面，连接内臂的一端朝向保温板内侧的水泥层，内臂的自由端插入水泥层中，通过由L型埋件外穿射的连接件将保温板、罩层、L型埋件和水泥层连接为一体。保温板中包括100份无机纤维，1～13份酚醛树脂。本发明中装配式建筑外墙，通过合理的结构布局，使装配式外墙的结构简单，外墙加工方便，结合新型保温材料，极大提高了防火、隔离、力学性能。

Description

一种装配式建筑外墙
技术领域
本发明属于新型装配式建筑领域，特别涉及一种装配式建筑外墙。
背景技术
近几年来，随着装配式建筑在国内的发展和推广应用，保温装饰墙板外保温系统作为一种墙体保温技术，具有工厂化预制反打贴合工艺，能够保证质量可控，降低施工难度，节省周期，实现优美的“幕墙”效果。
但现有的装配式建筑外墙还处于起步阶段，一般有水泥和保温材料结合的三明治结构和两明治结构两种，普遍存在着一些问题：
(1)将有机保温材料应用于装配式建筑的夹芯结构时，连接工艺复杂，且很难做到有机保温芯材与水泥同寿命；
(2)使用有机保温芯的墙体，为保证结构强度和节能要求，不得不增大墙体宽度，占用了建筑面积，缩小了室内使用面积；
(3)夹芯结构在气候变化引起墙体温度和体积变化时，有机和无机材料间不匹配，热应力较大，容易造成主体墙裂缝、变形、破损等问题，缩短使用寿命；
(4)普通装配式建筑外墙面基本以水泥为主，高层建筑的外装饰层需要现场作业，延续了传统施工的高层作业风险；
(5)岩棉类防火保温材料与装配式建筑结合时，也无法避免岩棉本身吸潮后性能退化严重的问题，且岩棉与水泥无法直接结合，需要增加多孔水泥背板作为中间层，结构复杂，容易带来安全隐患；
(6)不论是三明治还是两明治，都存在着过多使用胶黏剂导致整体性能只能达到系统复合防火性能B1级；
(7)不论是三明治还是两明治，都存在不能有效阻断冷桥的问题，导热系数均大于等于0.04W/(m·K)；
(8)不论是三明治还是两明治，都存在外墙面力学性能较差，基本停留在抗冲击性大于等于3J的条件下。
针对上述面临的问题，有必要研发一种结构稳定、防火性能高、保温性能好、抗冲击性强的装配式建筑外墙，以解决上述存在的至少一个问题。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种装配式建筑外墙，在结构设计和防火保温新材料的研发两方面出发，通过合理的结构布局，使装配式建筑外墙的结构简单、稳定，抗冲击性能高，结合新型保温材料，极大提高了防火、隔离性能，从而完成本发明。
本发明提供了的技术方案如下：
一种装配式建筑外墙，包括保温板、罩层、L型埋件和水泥层，罩层为壳体结构，套设在保温板的外板面上，封闭保温板内板面之外的全部板面，L型埋件包括相交的内臂和外臂，外臂的长度大于保温板的厚度，外臂与保温板厚度方向垂直，贴紧罩层的外壁面，连接内臂的一端朝向保温板内侧的水泥层；内臂的自由端插入水泥层中，通过由L型埋件外穿射的连接件将保温板、罩层、L型埋件和水泥层连接为一体。
根据本发明提供的一种装配式建筑外墙，具有以下有益效果：
(1)本发明采用反打贴合工艺制备的预制外墙施工简单，质量可控。新型外墙保温装饰板在预制前反扣在底模上，并采用专用埋件嵌入预制混凝土中，不再需要额外的背板层或其他连接结构，连接工艺简单易操作；
(2)本发明中装配式建筑外墙所用保温材料为玻璃纤维增强复合材料，寿命长；
(3)本发明中装配式建筑外墙，在工厂进行反扣贴合预制，并采用成品保护措施，无需二次装饰，减少高层建筑外作业面，避免了建筑施工的作业风险，降低了保温和外装饰费用；
(4)本发明中装配式建筑外墙，节省建筑空间，建筑空间利用率更高。新型外墙保温装饰板较常规保温板比在保证保温性能的前提下有效降低了保温层厚度，墙体宽度可控，节省建筑面积，提高住房空间；
(5)本发明中装配式建筑外墙，延长建筑物使用寿命。本发明在常规外墙的基础上又具有保温和装饰双重功能，结构耐久性好，反打结构对内部混凝土起到保护作用，气候变化引起的温度和体积变化仅发生在反打结构保温层内，热应力减少，可预防主体墙裂缝、变形、破损等问题，使用寿命得以延长；
(6)本发明中装配式建筑外墙，具有优异的美观装饰性。彩喷镀铝锌钢板外表面可仿天然石材、仿金属铝塑板幕墙、铝单板幕墙、饰面瓷砖等多种装饰效果，满足高档外观装饰要求；
(7)本发明装配式建筑外墙，节能保温效果好。本发明装配式建筑外墙达到了导热系数0.035W/(m·K)，优于普通三明治、两明治结构；
(8)本发明装配式建筑外墙，防火性能高，达到不燃A1级；
(9)本发明装配式建筑外墙，结构强度高，抗冲击性达到10J。
附图说明
图1示出本发明中装配式外墙结构示意图；
图2示出本发明中反打结构示意图；
图3示出本发明一种优选实施方式中梳理机和铺网机连接结构示意图；
图4示出本发明一种优选实施方式中喷淋装置结构图，其中，图4a为喷淋管的主视图；图4b为图4a中A-A方向的截面图；图4c为喷淋管的侧视图；图4d为图4c中B-B方向的截面图；
图5示出本发明一种优选实施方式中微波固化设备结构图；
图6示出本发明一种优选实施方式中RTO焚烧炉结构示意图。
附图标号说明
1-保温板、2-罩层、3-L型埋件、31-内臂、32-外臂、4-水泥层、101-磁控管、102-出风口、103-热风入口、104-压辊、201-传送带、202-齿轮、203-支撑辊、301-废气进口、302-废气管道、303-蓄热室、304-炉膛、305-排水管、401-喂入辊、402-梳理辊组合、403-导线、404-金属棒、501-传送带、502-导入辊、503-小车、504-底帘、505-雾化喷头、506-压棉辊。
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
本发明提供了一种装配式建筑外墙，如图1和图2所示，该装配式建筑外墙包括保温板1、罩层2、L型埋件3和水泥层4，罩层2为壳体结构，套设在保温板1的外板面上，封闭保温板内板面之外的全部板面，L型埋件3包括相交的内臂31和外臂32，外臂32的长度大于保温板1的厚度，外臂32与保温板1厚度方向垂直，贴紧罩层2的外壁面，连接内臂31的一端朝向保温板1内侧的水泥层4；内臂31的自由端插入水泥层4中，通过由L型埋件3外穿射的连接件如铆钉将保温板1、罩层2、L型埋件3和水泥层4连接为一体。
本发明中，保温板1的厚度可以大于、小于或者等于罩层2内腔的厚度，优选不大于罩层2内腔的厚度。保温板1为具有防火、保温性能的板材；罩层2为不能燃烧的金属板材，如镀铝锌钢板，罩层2表面可具有装饰涂料，装饰涂料可以根据客户需求在工厂调配，在流水线上喷涂到金属板材表面，避免了现场施工时涂料受天气影响的因素，保证了涂料的寿命和颜色选择的丰富性。
本发明中，保温板1与罩层2之间涂布双组分聚氨酯粘结剂将两者进一步固定连接。
本发明一种优选实施方式中，L型埋件3的内臂31和外臂32的夹角不大于90°，优选L型埋件3的内臂31和外臂32垂直，夹角为90°。
本发明中，如图2所示，装配式建筑外墙的保温板1、罩层2和L型埋件3可以预先在流水线上预制成一体化反打结构，在保温板1的内侧浇筑水泥后即形成了装配式外墙。L型埋件3的内臂31插入水泥层中，提高了反打结构与水泥层的结合强度及垂直板面拉拔强度。
具体地，装配式建筑外墙的制造方法为：
步骤1，将保温板1、罩层2和L型埋件3装配成反打结构；
步骤2，在罩层2外表面贴防护层(如牛皮胶纸)，防止混凝土浇筑时被水泥浆体污染；
步骤3，将外墙模具放置于平台上，反打结构以罩层朝下的方式扣放入外墙模具中，外墙模具为边框高度不低于外墙整体高度的矩形框，可以通过首尾活动衔接的四条边框组装而成，模具内区域截面与保温板截面匹配；用专用填缝材料如水性环氧树脂填缝剂对罩层边缘与模具间的缝隙进行处理，避免漏浆；
步骤4，在外墙模具内侧涂覆脱模剂，如采用水性有机硅脱模剂，掺兑比例为1:2.5，涂覆均匀；
步骤5，在保温板上进行高性能混凝土浇筑、振捣及抹面收光；根据设计要求按不同层高选用不同强度等级的混凝土进行混凝土浇筑成型；振动频率为50-60Hz，振捣时间为120-210s；
步骤6，预养护和养护：0.5h预养护后预制外墙找平压光，按正常养护时间静停1.5h，初步固化；升温2.5h，25～35℃恒温4h，降温2h后出窑，环境温度与作业温度不大于15℃；
步骤7，拆除外墙模具，得到预制外墙。
本发明人考虑到现有保温防火材料如岩棉存在的缺陷(结构强度较弱、保温性能一般、生产制造过程属于高污染)，除了从结构上改进装配式建筑外墙，还对装配式建筑外墙中采用的保温板进行了研发，提供了一种具有保温防火性能、高垂直板面抗拉强度且生产过程环保的新型保温板。具体地，该新型保温板包括以下质量配比的组分：
无机纤维 100份；
酚醛树脂 1～13份，优选为1～6份；
其中，无机纤维选自无碱玻璃纤维或玄武岩纤维中的任意一种或其组合；
酚醛树脂的原料为水溶性酚醛树脂，水溶性酚醛树脂属热固性甲阶酚醛树脂。水溶性酚醛树脂的选择避免了生产中用于溶解酚醛树脂的有机溶剂如乙醇的选用，降低了厂房空气中有机物的浓度，提高了生产安全性。保温板中由酚醛树脂转化的物质形态均认为属于酚醛树脂。
在本发明中，用于装配式建筑外墙的上述保温板在制备过程中，使用两次热固化而并非保温板用于其他应用方面时的常规一次热固化，相较于常规一次热固化制备得到的保温板，两次热固化保温板中酚醛树脂最终含量偏低。酚醛树脂均匀包覆于纤维表面，且在无机纤维的搭接处存在，使无机纤维粘接形成一个三维多孔整体。保温板的力学性能(压缩强度、垂直板面抗拉强度、抗冲击性)在上述酚醛树脂含量范围内时较强，若酚醛树脂的含量较高且高于上述范围的最大值，则相应力学性能下降，复合材料变脆，且无法达到A级防火。
在本发明一种优选的实施方式中，所述无机纤维为玻璃纤维，且为无碱玻璃纤维与中碱玻璃纤维的组合，无碱玻璃纤维与中碱玻璃纤维的质量比为1:1～1:3，优选为1:2～1:3。玻璃纤维为无碱玻璃纤维时保温性能和垂直板面抗拉强度最优，然而，无碱玻璃纤维成本极高，普遍用于电子产品的制造，用于批量化生产保温板不利于产品推广应用，因而在生产线制造时适当加入了成本较低的中碱玻璃纤维，当中碱玻璃纤维的用量较高且高于上述范围，最终制备得到的保温板会产生表面花斑的情况，外观存在缺陷，若中碱玻璃纤维的用量继续升高则将影响最终产品的保温性能和垂直板面抗拉强度。
进一步地，无碱玻璃纤维选用生产电路板的无碱玻璃纤维边角料(又称开刀丝)，解决固废，利于环保，成本极低。
在本发明一种优选的实施方式中，所述无机纤维为短切纤维，丝径为5～20μm，优选为5～10μm；长度为50～75mm，优选长度误差为±5mm，保证长度均一性。经过研究发现，无机纤维的丝径与保温板的保温性能和力学性能较为相关，在上述范围内，保温板的导热系数低且具有较高垂直板面抗拉强度；丝径低于上述范围的最小值，对原料要求苛刻，难以产业化；丝径过大且高于上述范围的最大值，则保温板的保温性能和力学性能降低明显。进一步研究还发现，无机纤维的长度均一性对工艺的顺利开展至关重要，若无机纤维长度均一性较差，在纤维梳理工序中，极易导致梳理机卡棉，在生产大容重保温板时该情况更为突出。
在本发明一种优选的实施方式中，该保温板中无需再加入其他用于提高成分间结合力的偶联剂(如硅烷偶联剂KH550\KH570\A171\A151、锆酸酯、硼酸酯等)或固化剂(如端羟基聚丁二烯、间苯二胺、四氨基三甲基环己基甲烷等)。
在本发明中，选用水溶性酚醛树脂作为酚醛树脂的原料，水溶性酚醛树脂在25℃时的粘度为10cp～13cp，固含量为30wt％～49wt％，pH 8.0～10.0，其中固含量一定程度上反应了酚醛缩聚得到的酚醛树脂聚合物的量。在制备保温板时，水溶性酚醛树脂优选以喷淋的方式黏附在无机纤维表面，若粘度过高且高于上述范围，则水溶性酚醛树脂凝结速度快，不利于喷淋及在无机纤维表面的均匀分布；若粘度过低且低于上述范围，则固化工序耗时长且无机纤维上分布的酚醛树脂量可能偏低。若固含量过高且高于上述范围，则保温板中酚醛树脂含量高，不利于保证防火性能；若固含量过低且低于上述范围，则需要投入较大体量的水溶性酚醛树脂，由于固定产能下传送带速度有上下限要求，采用较快的传送带速度，则会导致无机纤维上分布的酚醛树脂量过低，力学性能差；采用低传送带速度或者低于下限要求的传送带速度以满足酚醛树脂含量要求时，固化工序耗时长，能耗增加且工艺控制难度增加。
在本发明中，经权威机构验证，该保温板的导热系数低，为高效建筑节能保温材料，导热系数可低至0.026～0.032W/(m·K)；由于保温板二次固化后表面产生致密碳化层，减少了空气流通，故而保温性能升高；
该保温板的垂直板面抗拉强度可达0.5MPa以上，远高于国家标准(0.015MPa)，解决了其他材料低强度，易脱落的问题；
该保温板的厚度可以达到20～80mm；容重可以达到150～380kg/m3；
该保温板符合A1级不燃材料、AQ2级无毒材料的标准。
本发明中，还提供了上述新型保温板的制备工艺，该制备工艺包括上料、开包、开松、梳理、铺网、针刺、传送、喷淋、一次固化、二次固化、后处理(如切割)工序，其中，喷淋采用管道式喷淋，一次固化采用微波固化方式。
在本发明的梳理工序中，采用梳理机对经过开松处理后的纤维实施梳理，将纤维束尽量分散为单纤维；在铺网工序中，采用铺网机接收经过梳理的纤维，将纤维均匀铺设成平面层。本发明中，通过对梳理机和铺网机的结构进行改造，可以获得高容重大厚度保温板，解决目前保温板厚度不大于25mm，容重普遍不高于150kg/m3的现状，高容重利于提高墙体抗冲击性及抗拉强度，而较大厚度保温板适用于对保温性能有高要求的方面。
梳理机包括喂入辊401和梳理辊组合402，喂入辊401将纤维送入梳理辊组合402实施纤维梳理，喂入辊401和梳理辊组合402中辊的长度为2450～3000mm，较常规设备工作辊的长度增大了约50％。铺网机包括传送带501、导入辊502、小车503和底帘504，传送带501上的纤维经导入辊502输送至小车503，小车503在底帘504上方往复运动，输送的纤维在底帘504上铺设成纤维层，底帘504将纤维层带出铺网机，小车503的往复运动方向与底帘504的前进方向垂直，其中导入辊502和小车503中辊的长度均不低于梳理机中辊的长度。
通过增加梳理机和铺网机中辊的长度，在底帘504运动过程中，底帘504上承载的纤维层相邻两层间的重叠部分增加，因而可以得到松散的厚度增加的纤维层，这是获得高容重大厚度保温板的前提，纤维层由底帘输出后进入针刺机实施针刺，在获得常规针刺厚度或者略大于常规针刺厚度时，最终得到的保温板的容重将较常规保温板有较大程度的提高，进而相应力学性能提高；若经针刺后最终得到保温板与常规保温板容重相当，则保温板厚度将较常规保温板有较大的提高，即力学性能不减弱的前提下保温性能增强；控制针刺机的针刺厚度，则可以得到厚度和容重共同增大的保温板。
本发明中，梳理辊组合402根据现有梳理机而定，一般由刺辊、胸锡林、主梳大锡林、道夫和转移辊等辊组合而成，为实施梳理的主要单元，具体结构可参见现有梳理机，在此不做限定。
在生产中发现，梳理过程中纤维容易摩擦起电产生静电危害，传统去除静电方法为使用除静电剂，但除静电剂的使用时机为纤维梳理机前端，当纤维梳理过程中静电积累到一定程度时，梳理机将断电保护，生产无法持续进行。为此，本发明人提供了一种除静电装置，如图3所示，将梳理机中喂入辊401的辊轴与除静电装置连接，除静电装置包括导线403和金属棒404，导线403一端连接喂入辊401的辊轴，另一端伸入地下连接金属棒404，金属棒404位于地下，将导线403传输过来的静电导入地下。
进一步地，导线403可以为普通导线，外表包覆绝缘层。金属棒404为铜棒、锌棒、锡棒、银棒、金棒等，直径尺寸为Φ2mm～Φ2000mm，长度尺寸为2mm～5000mm。
进一步地，金属棒404埋在地下适当深度，深度范围为1000mm～10000mm。
与现有技术相比，该除静电装置除静电效果优异，安装部位位于梳理机的辊处，有效避免了现有除静电剂消除静电技术的缺点，使得梳理机纤维上料量不受静电积累电量限制，经梳理后的纤维最厚可以生产50～80mm厚度、容重超过300kg/m3的产品，大大拓展了产品性能和种类，能够满足更加多样的应用需求。同时，该装置构成简单，安装便捷，一次安装可永久使用，保持了生产的连续性，从而有效降低能耗，提高了生产效率，降低了生产成本。
由于无机纤维的静电较棉丝更易产生，为了进一步提高抗静电性能，本发明中梳理机的喂入辊401和梳理辊组合402上铺撒有滑石粉(开机时铺撒即可)，使纤维处于干燥状态，防止纤维静电粘附在辊上，或者纤维因设备上的油渍而粘附在辊上，使辊卡死。
本发明人进一步发现，现有技术中的铺网机小车503与底帘504之间的落差是限制大厚度纤维层的因素，即采用现有的铺网机以及常规底帘504行进速度，由于梳理机和铺网机辊的增长，单位时间内产生的纤维层厚度增加，难以在现有铺网机小车和底帘之间铺成稳定的纤维层，纤维层达到一定高度后铺设不均匀甚至产生倾塌，为此，本发明人确定提高小车503与底帘504之间的落差，小车503与底帘504之间的落差高度为1.0～2.5m，较常规设备加大了0.4～1.0m铺网落差。
然而，铺网落差高度的增加同样带来了静电的增加，这严重影响了铺网的顺利进行，因而本发明人对此进行了大量研究，一方面增加除静电装置，另一方面增加环境的湿度。对于第一方面，除静电装置与梳理机中除静电装置可以相同，即包括导线和金属棒，导线一端连接小车503中任意辊的辊轴，另一端伸入地下连接金属棒，金属棒位于地下，将导线传输过来的静电导入地下。
对于第二方面，铺网机的传送带501上方安装雾化装置，该雾化装置包括输送管路和雾化喷头505，输送管路将除静电剂供给至雾化喷头505，雾化喷头505的雾化方向朝上，使除静电剂扩散至空气中，保持环境湿度为75％～90％，进而降低纤维静电产生，防止了纤维层因纤维摩擦静电而出现卡棉或黏棉堆积现象。
进一步地，由于纤维层厚度增加，为了使大厚度纤维层能够顺利的进入针刺机，本发明人经过研究，在底帘504输送方向的前方安装压棉辊506，该压棉辊506与底帘504之间的高度低于铺设的纤维层高度，压棉辊506对纤维层进行挤压，纤维层以较低的厚度进入针刺机，便于针刺进行。
在本发明的喷淋工序中，使水溶性酚醛树脂喷洒分布至无机纤维上。传统工艺方式为浸渍法或花洒式，但是浸渍法需要大量溶剂将溶质带入纤维，而这部分大量的溶剂需要大量的能量去除，极为耗能，而花洒式不适合流水线生产，不能将树脂均匀喷洒在纤维表面；因而，本发明人进行了大量研究，确定对生产线传送带上的无机纤维采用管道式喷淋，并提供了适用于生产线生产的管道式喷淋装置。
本发明中，如图4所示，管道式喷淋装置包括储料罐、伺服管和喷淋管，储料罐中装有水溶性酚醛树脂，通过伺服管输送至喷淋管，其中，
喷淋管为锥形管，优选锥角0.2～0.5度；喷淋管上每间隔2～4cm开设一个直径1～2mm的喷淋孔，优选喷淋孔位于同一直线上。喷淋管的形状、开孔间隙以及喷淋孔的设计与水溶性酚醛树脂的粘度相关，在锥形管中，上述孔径能够在降低水溶性酚醛树脂堵塞喷淋孔的前提下，提高树脂在无机纤维上的附着率，并提高树脂分布的均匀性；若喷淋孔的直径较小且低于上述范围的最小值，则本发明中粘度的水溶性酚醛树脂容易堵塞喷淋孔；若喷淋孔的直径较大且高于上述范围的最大值，则喷淋出的树脂滴较大，树脂难以在无机纤维上附着。开孔间隙若过小且低于上述范围的最小值，则显著提高了单位面积的树脂喷淋量，造成产品含胶量超标；开孔间隙若过大且高于上述范围的最大值，则喷淋均匀性不高。对于喷淋管的形状，采用锥形管特别是上述锥度的锥形管，喷淋管上喷淋孔可以设计为相同大小的通孔，若采用截面一致的圆管，则喷淋孔的大小在输送方向上需要逐段调整，喷淋管设计加工更为复杂。
在本发明中，喷淋管采用聚氯乙烯(PVC)等聚合物材料制成，而不选用金属材料。聚合材料管机械打孔后不会在孔壁产生毛刺，金属管机械打孔后在孔壁会产生毛刺，进而挂胶堵塞喷淋孔。
进一步地，喷淋管固定在刚性保持件上，物料传送带位于喷淋管下方，喷淋管的喷淋孔朝下，在物料传送过程中喷淋至物料上。刚性保持件与喷淋管捆绑以保持喷淋管道的形状，以此保证了喷淋的均匀性和流畅性，避免了管道喷淋口堵塞，喷淋流量不一致等导致产品质量问题的发生。
在本发明中，储料罐内有加热装置，保持其中的水溶性酚醛树脂温度在其活性最高的温度范围内，如35～45℃。
进一步地，储料罐中安装有搅拌装置，保持其中的水溶性酚醛树脂状态均匀、不产生沉淀。
在本发明中，伺服管外包裹保温层，以利于其中物料的保温和流动。
本发明人经过大量研究发现，目前的固化工艺通过常规加热炉或者烘房实施，然而上述方式不适用于本发明的低热导率保温板的固化，否则会出现以下问题：
(i)物料的导热系数非常低，热量由外向内传递非常慢，固化周期非常长；
(ii)由于热传递非常慢，因此物料内部出现温度梯度，造成固化不均匀且容易出现分层及性能不稳定；
(iii)由内部温度梯度造成产品翘曲，平面度不合格；
(iv)由(i)带来的，热量流失量大，造成能源损耗；
(v)由(i)带来的，固化周期长则生产效率低，无法满足大规模大批量生产需求。
因而，本发明人对一次固化工序进行了大量研究，通过改进固化装置为微波固化设备，实现了低热导率材料的快速固化，产品可以平稳的批产，且得到的产品保温性能和力学性能远高于国标。同时，微波固化设备采用微波激活水溶性酚醛树脂的极性分子，极性分子高速震荡，极大的激发了分子的活性，因而无需再加入其他用于提高成分间结合力的偶联剂或固化剂也可得到力学性能稳定的一次固化保温板。
本发明中，微波固化设备包括微波单元、传送带单元和出风系统，微波单元具有腔体结构，传送带单元承载喷淋水溶性酚醛树脂后的物料进入微波单元腔体，微波单元采用微波对酚醛树脂实施加热固化。具体地，微波单元的加热元件为磁控管101，磁控管101安装在微波单元内腔顶部，对经过磁控管101下方的物料微波加热。
如图5所示，微波单元划分为预热区、固化区和后处理区，其中，预热区中磁控管功率占总功率的2/5～3/5(优选为1/2)，固化区中磁控管功率占总功率的3/10～1/2(优选为2/5)，后处理区中磁控管功率占总功率的1/10；其中，预热区起到烘干物料的作用，加热无机纤维和水溶性酚醛树脂，蒸发水汽；固化区中，包覆在无机纤维间的酚醛树脂实现粘连、固化，物料表面有粘度；后处理区进一步加热使树脂固化度达到98％以上，增强保温材料的稳定性。针对产品特点进行功率分区，避免了平均分配功率的前提下，预热区温度升高缓慢导致类似温水煮纤维的效果，物料不能及时干燥，最终未完成固化，产品性能差；针对产品特点进行功率分区，还避免了平均分配功率的前提下，后处理区温度太高，酚醛树脂氧化、起火的危险。
微波单元中设置有多个出风口102，各出风口102连通出风系统的出风管道，用于排出微波加热产生的蒸汽。出风口的设置满足设备工作时预热区出风流量不低于总出风流量的3/5、固化区出风流量不低于总出风流量的3/20，后处理区无出风流量，但后处理区设置至少一个出风口102，设备工作时后处理区出风口完全关闭，无出风流量，但为了保证生产安全性，如发生物料燃烧等情况时及时散热，后处理区预留有出风口102。进一步地，各区中出风口102大小相当，各区中出风口102均匀分布。出风口/出风流量的上述分布，避免了平均分配出风口/出风流量带来的预热区蒸汽无法快速排除，凝聚在设备腔体顶棚，滴落到材料表面，造成表面“花斑”；避免了固化区热气的浪费，提高了能源利用率；避免了后处理区若增加热风系统时热风进气的浪费，提高了能源利用率。
本发明人在生产中发现，微波的使用存在使保温板整体变形、翘曲的现象，进而确定，在微波单元中安装至少一个压辊104，压辊104向传送带单元上承载的物料施加压力，通过压辊的压制可以保证一次固化保温板产品的平整度，避免高温固化时物料变形导致成形的一次固化保温板表面凹凸不平。
进一步地，压辊104安装在预热区末段和/或固化区初始段。压辊的安装位置对产品材料的定形极为相关，接触式压力施加在预热区末段和/或固化区初始段。
在本发明中，传送带单元包括传送带201，传送带201通过位于微波单元两端的齿轮202带动，传送带201底部加工有凹槽，凹槽与齿轮202上的齿相配合。
进一步地，齿轮202通过伺服电机驱动，伺服电机通过监控来料速度驱动齿轮202转动，使传送带速度与来料速度相同。
进一步地，传送带201下部间隔安装有支撑辊203，支撑辊203与传送带201背面接触，使传送带201整体位于要求的高度。该支撑辊203为被动辊，在传送带的带动下被动转动，因而不会对传送带速度产生干扰。
在本发明中，微波固化设备还包括热风系统，该热风系统包括焚烧炉(优选RTO焚烧炉)和热风补偿管路，微波单元排出的蒸汽携带未反应的酚/醛等有机物进入焚烧炉燃烧，焚烧炉燃烧产生的热风经后处理区上的热风入口103由后处理区进入微波单元，实现热补偿。在固化区，物料内酚醛树脂基本实现固化，为实现持续固化，提高产品稳定性，后处理区需要的微波功率必须增大，但作用时间需要非常短，这就造成微波加热极难控制，温度瞬升几百度，易发生物料和设备烧毁，造成生产事故。因而，经过研究开发，确定在后处理区不再使用大功率微波，初始采用热风系统与微波结合的方式，温度稳定后仅采用热风系统实施酚醛树脂的进一步固化。热风系统/热补偿功能，在实现本发明微波固化设备零污染的同时，回收利用燃烧热风回到微波单元后端，保证了工序精准控制和生产安全。热风系统的补偿流量与产能及总功率有关，不小于固化区出风流量。
本发明人在生产中发现，采用现有RTO焚烧炉不能完全满足持续稳定热风补偿需求，原因在于由微波单元排出的蒸气携带大量的水汽，蒸气由废气进口301进入RTO焚烧炉后水汽凝结，淤积在废气管道302中无法及时有效排出，水淤积严重后堵塞废气管道302，无法使后续蒸气进入蓄热室303换热，进而无法进入炉膛304燃烧产生烟气供给至微波单元，只能设备停摆排水后再启动生产，造成流水线生产不连贯，降低生产效率。为此，本发明人对现有设备进行改造，在废气进口301端的废气管道302上增加自排水装置。该自排水装置包括S形排水管305，排水管305一端连通废气管道302，废气管道302中聚积的水进入排水管305，由排水管另一端开口排出，如图6所示。由于排水管的S形设计以及管道中留存水的水封作用，进入焚烧炉的蒸汽除凝结的水外不会由焚烧炉溢出。
在本发明中，微波固化设备还包括湿度监控系统和温度监控系统，湿度监控系统包括分布于微波单元各区内的湿度传感器，温度监控系统包括分布于微波单元各区内的温度传感器，温度传感器和湿度传感器分别监测微波单元各区内的温度和湿度，通过信息反馈，使操作人员掌握一次固化工艺过程中设备内部情况，并可做出相应的调整，当微波单元内温湿度不再变化，说明设备已经建立特定的温湿度平衡态，后续物料进入微波单元无需再进行微波固化参数的调整，能够达到温湿度平衡态是批产化合格产品的基础。
在本发明中，在采用上述微波固化设备实施一次固化工序时，可以采用以下步骤：
步骤1，根据产能，确定微波固化设备各区功率大小、出风口流量分布及设置、热能补偿量、以及传送带速度；
微波固化设备内腔宽度尺寸与产能关系为：产能＝微波固化设备传送带速度×微波固化设备许用有效宽度×时间×合格率(考虑单台设备处理能力时，可以暂时考虑合格率为100％) 式1；
各区微波功率×各区微波工作时间＝复合材料总水量重蒸发能-复合材料总树脂聚合能+出风口热量-热气补偿能+微波固化设备腔体热量损失 式2。
式2中，等式左右两边均为时间函数，除去微波固化设备腔体热量损失可近似为时间常量(平衡态下，内部恒定温度场与外部常温温度场的热交换为常量)，通过建模分析，可得到各区功率大小、出风口流量分布及设置、热能补偿量、和传送带速度。
步骤2，在微波固化设备启用阶段，各区微波随物料进程开启；当物料走过预热区后，打开出风系统，当物料走过固化区后，打开热风系统；其中，预热区中磁控管功率占总功率的2/5～3/5(优选为1/2)，固化区中磁控管功率占总功率的3/10～1/2(优选为2/5)，后处理区中磁控管功率占总功率的1/10；预热区中出风流量不低于总出风流量的3/5，固化区中出风量不低于总出风流量的3/20，后处理区无出风流量；
步骤3，物料出微波固化设备且微波固化设备建立热环境平衡后，依据功率分区进行磁控管关停调整。具体地，关闭预热区1/5～1/4功率，关闭后处理区全部功率。
热环境平衡后，固化区温度控制在110℃±5℃正常持续运行，低于100℃或高于120℃报警。经验表明温度在110℃±5℃，保温板可得到最佳性能指标。
在本发明中，一次固化后进行空冷，降温至70℃以下，再次进入恒温加热设备，加热进行二次固化。如不进行空冷直接进入恒温加热设备实施二次固化，则产品由于蓄积较大热量存在发生烧毁的可能。
进一步地，二次固化设备可以采用与一次固化时相同功率分布的微波固化设备或者可用于生产线的加热炉或者烘房，若采用微波固化设备，则开启微波固化设备的全部磁控管，以一次固化时行进速度的3～3.5倍速度进入微波固化设备；若采用加热炉或者烘房，二次固化在160～265℃加热20～50min。
二次固化过程中，产品内部分子再次受到能量激发产生反应，生成相对致密的碳化层，从而大大提高了产品的保温性能、垂直板面拉伸强度、压缩强度和抗冲击性。经验证发现，如果采用一般的玻璃棉或者岩棉，由于玻璃棉或者岩棉无固定形态，结构强度较低，则罩层与L型埋件机械结合是活动的，在做垂直板面拉拔试验力量大到1MPa时，镀铝锌钢板材质的罩层会被拉脱，在使用了二次进入恒温加热设备后的保温板作为保温材料时，由于产品刚度提高，罩层与L型埋件的机械结合是固定的，产品做到了与墙一体，在做垂直板面拉拔试验力量大到15MPa时，镀铝锌钢板罩层仍未被拉脱。
实施例
本发明中实施例原料来源为：无碱玻璃纤维购自泰山玻纤，型号短切电子砂；中碱玻璃纤维购自泰山玻纤，型号直接缠绕砂；水溶性酚醛树脂购自泰尔化工，型号P725271M。
实施例1
一种装配式建筑外墙，包括保温板1、罩层2、钢制L型埋件3和水泥层4，罩层2为镀铝锌钢板制成的矩形壳体结构，套设在保温板1的外板面上，封闭保温板内板面之外的全部板面，保温板1的厚度与罩层2内腔的厚度相等，保温板1与罩层2之间涂布双组分聚氨酯粘结剂。L型埋件3的内臂31和外臂32垂直，外臂32的长度大于保温板1的厚度，外臂32与保温板1厚度方向垂直，贴紧罩层2的外壁面，连接内臂31的一端朝向水泥层4，内臂31的自由端插入水泥层4，通过由L型埋件3外穿射的铆钉将保温板1、罩层2、L型埋件3和水泥层4连接为一体。保温板的厚度为28mm，镀铝锌钢板的厚度为0.7mm，水泥层厚度为270mm，L型埋件3的内臂31长度30mm，外臂32长度50mm。
保温板为具有防火、保温性能的板材，保温板及其制备工艺如下：玻璃纤维备料，无碱玻璃纤维4860kg，中碱玻璃纤维14580kg，丝径均为10μm，长度75mm。水溶性酚醛树脂备料3240kg，25℃的粘度为13cp，固含量为49wt％，pH10.0。
玻璃纤维经过自动上料机(每小时上料122kg无碱玻璃纤维和365kg中碱玻璃纤维)、开包机、开松机、梳理机、铺网机、针刺机、传送机到达喷淋机(喷淋水溶性树脂量99kg/h)、一次固化用微波固化设备、二次固化用微波固化设备，1小时候后制备得到宽度2m，厚度28mm，长度30m的新型防火保温板，A1级不燃，AQ2级无毒材料。具体性能数据如下表1。
表1性能数据
Figure BDA0002548594430000171
Figure BDA0002548594430000181
其中，梳理机的喂入辊401和梳理辊组合402中辊的长度为2500mm，喂入辊401的辊轴与除静电装置的导线连接，导线另一端伸入地下连接铜棒；其中，铜棒直径为Φ50mm，长度为500mm，埋入地下深度为2000mm。梳理机的喂入辊401和梳理辊组合402上铺撒薄薄的滑石粉，避免辊粘附纤维。
其中，铺网机中辊的长度为2500mm，小车503与底帘504之间的落差增大为2.2m。铺网机的传送带501上方安装雾化装置，通过雾化装置的雾化喷头505向其上方空气中喷出除静电剂，降低纤维静电产生。
其中，喷淋管长2.5m，锥角0.5度的PVC管，进胶端(大口端)35mm内径，下边缘间隔2cm开设1mm喷淋孔；
其中，一次固化用微波固化设备箱体40×2.4×1.6m，内腔许用有效宽度为2.1m；设备总功率440kW，预热区220kW，固化区176kW，后处理区44kW；在微波固化设备启用，各区微波随物料进程开启；传送带速度为0.31m/min，当物料走过预热区后，打开出风系统，出风流量总数为5000m3/h，预热区出风流量为3500m3/h，固化区出风流量为1500m3/h；当物料走过固化区后，打开热风系统，热气200～220℃，热气流量为1200m3/h；物料头料出设备后，关闭预热区1/4功率，关闭后处理区全部功率，炉内建立反应平衡的相对稳态。
一次固化后进行空冷，降温至70℃，进入二次固化用微波固化设备，二次固化在微波功率为一次固化时全功率，前进速度为一次固化时的3.5倍(材料可以达到160-265℃，是材料在微波作用下内部发生放热反应，如采用传统热传递加热设备，如烘箱，则需要烘箱空温250-255℃，停留30-50min)。
由于罩层为金属镀铝锌钢板，其与水泥层均不燃烧，保温板具有A1级防火性能，装配式建筑外墙自然具有A1级防火性能。装配式建筑外墙的保温性能由保温板提供。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (19)

1.一种装配式建筑外墙，其特征在于，包括保温板(1)、罩层(2)、L型埋件(3)和水泥层(4)，罩层(2)为壳体结构，套设在保温板(1)的外板面上，封闭保温板内板面之外的全部板面，L型埋件(3)包括相交的内臂(31)和外臂(32)，外臂(32)的长度大于保温板(1)的厚度，外臂(32)与保温板(1)厚度方向垂直，贴紧罩层(2)的外壁面，连接内臂(31)的一端朝向保温板(1)内侧的水泥层(4)；内臂(31)的自由端插入水泥层(4)中，通过由L型埋件(3)外穿射的连接件将保温板(1)、罩层(2)、L型埋件(3)和水泥层(4)连接为一体；
保温板包括以下质量配比的组分：
无机纤维100份；
酚醛树脂1～13份；
其中，无机纤维选自无碱玻璃纤维或玄武岩纤维中的任意一种或其组合；
酚醛树脂的原料为水溶性酚醛树脂；
保温板(1)的制备工艺中包括依次进行的喷淋工序、一次固化工序和二次固化工序；一次固化工序中采用微波固化设备实施一次固化；
微波固化设备包括微波单元、传送带单元、出风系统和热风系统，微波单元具有腔体结构，传送带单元承载喷淋水溶性酚醛树脂后的物料进入微波单元腔体，微波单元通过微波对水溶性酚醛树脂实施加热固化；出风系统与微波单元连通，通过出风管道排出微波加热产生的蒸汽至热风系统，热风系统对蒸汽进行燃烧后，将燃烧后产生的热风回送至微波单元；
微波单元的内腔顶部安装有磁控管(101)，对经过磁控管(101)下方的物料微波加热；微波单元分为预热区、固化区和后处理区，其中，预热区中磁控管功率占总功率的2/5～3/5，实施物料烘干，固化区中磁控管功率占总功率的3/10～1/2，实施水溶性酚醛树脂的加热固化，后处理区中磁控管功率占总功率的1/10，继续实施加热固化。
2.根据权利要求1所述的装配式建筑外墙，其特征在于，保温板(1)的厚度达到20～80mm；
容重达到150～380kg/m3；
导热系数低至0.026～0.032W/(m·K)；
垂直板面抗拉强度达到0.5MPa以上；
该保温板符合A1级不燃材料、AQ2级无毒材料的标准。
3.根据权利要求1所述的装配式建筑外墙，其特征在于，保温板(1)与罩层(2)之间涂布双组分聚氨酯粘结剂。
4.根据权利要求1所述的装配式建筑外墙，其特征在于，L型埋件(3)的内臂(31)和外臂(32)的夹角不大于90°。
5.根据权利要求1所述的装配式建筑外墙，其特征在于，所述无机纤维为玻璃纤维，且为无碱玻璃纤维与中碱玻璃纤维的组合，无碱玻璃纤维与中碱玻璃纤维的质量比为1:1～1:3；
水溶性酚醛树脂在25℃时的粘度为10cp～13cp，固含量为30wt％～49wt％，pH 8.0～10.0。
6.根据权利要求1所述的装配式建筑外墙，其特征在于，所述无机纤维为短切纤维，丝径为5～20μm；长度为50～75mm，长度误差为±5mm。
7.根据权利要求1所述的装配式建筑外墙，其特征在于，保温板的制备工艺中包括梳理工序和铺网工序，梳理工序采用采用梳理机对经过开松处理后的纤维实施梳理，铺网工序采用铺网机接收经过梳理的纤维，将纤维均匀铺设成平面层，其中，
梳理机包括喂入辊(401)和梳理辊组合(402)，喂入辊(401)将纤维送入梳理辊组合(402)实施纤维梳理，喂入辊(401)和梳理辊组合(402)中辊的长度为2450～3000mm；铺网机包括传送带(501)、导入辊(502)、小车(503)和底帘(504)，传送带(501)上的纤维经导入辊(502)输送至小车(503)，小车(503)在底帘(504)上方往复运动，输送的纤维在底帘(504)上铺设成纤维层，底帘(504)将纤维层带出铺网机，小车(503)的往复运动方向与底帘(504)的前进方向垂直，其中导入辊(502)和小车(503)中辊的长度均不低于梳理机中辊的长度。
8.根据权利要求7所述的装配式建筑外墙，其特征在于，梳理机的喂入辊(401)和梳理辊组合(402)上铺撒有滑石粉。
9.根据权利要求7所述的装配式建筑外墙，其特征在于，梳理机中喂入辊(401)的辊轴与除静电装置连接，除静电装置包括导线(403)和金属棒(404)，导线(403)一端连接喂入辊(401)的辊轴，另一端伸入地下连接金属棒(404)，金属棒(404)位于地下，将导线(403)传输过来的静电导入地下。
10.根据权利要求7所述的装配式建筑外墙，其特征在于，铺网机中小车(503)与底帘(504)之间的落差高度为1.0～2.5m。
11.根据权利要求7所述的装配式建筑外墙，其特征在于，铺网机的传送带(501)上方安装雾化装置，该雾化装置包括输送管路和雾化喷头(505)，输送管路将除静电剂供给至雾化喷头(505)，雾化喷头(505)的雾化方向朝上，使除静电剂扩散至空气中。
12.根据权利要求7所述的装配式建筑外墙，其特征在于，在铺网机的底帘(504)输送方向的前方安装压棉辊(506)，该压棉辊(506)与底帘(504)之间的高度低于铺设的纤维层高度，压棉辊(506)对纤维层进行挤压。
13.根据权利要求1所述的装配式建筑外墙，其特征在于，喷淋工序中喷淋装置为管道式喷淋装置，管道式喷淋装置包括储料罐、伺服管和喷淋管，储料罐中装有水溶性酚醛树脂，通过伺服管输送至喷淋管，其中，
喷淋管为锥形管，喷淋管上每间隔2～4cm开设一个直径1～2mm的喷淋孔。
14.根据权利要求13所述的装配式建筑外墙，其特征在于，喷淋管固定在刚性保持件上，物料传送带位于喷淋管下方，喷淋管的喷淋孔朝下，在物料传送过程中喷淋至物料上。
15.根据权利要求1所述的装配式建筑外墙，其特征在于，微波单元中设置有多个出风口(102)，各出风口(102)连通出风系统的出风管道；出风口的设置满足设备工作时预热区出风流量不低于总出风流量的3/5、固化区出风流量不低于总出风流量的3/20，后处理区无出风流量，但后处理区设置至少一个出风口。
16.根据权利要求1所述的装配式建筑外墙，热风系统将热风经后处理区上的热风入口(103)由后处理区进入微波单元。
17.根据权利要求1所述的装配式建筑外墙，其特征在于，一次固化工序包括如下步骤：
步骤1，根据产能，确定微波固化设备各区功率大小、出风口流量分布及设置、热能补偿量、以及传送带速度；
步骤2，在微波固化设备启用阶段，各区微波随物料进程开启；当物料走过预热区后，打开出风系统，当物料走过固化区后，打开热风系统；其中，预热区中磁控管功率占总功率的2/5～3/5，固化区中磁控管功率占总功率的3/10～1/2，后处理区中磁控管功率占总功率的1/10；预热区中出风流量不低于总出风流量的3/5，固化区中出风量不低于总出风流量的3/20，后处理区无出风流量；
步骤3，物料出微波固化设备且微波固化设备建立热环境平衡后，依据功率分区进行磁控管关停调整，其中，关闭预热区1/5～1/4功率，关闭后处理区全部功率。
18.根据权利要求1所述的装配式建筑外墙，其特征在于，一次固化后进行空冷，降温至70℃以下，再次进入恒温加热设备，加热进行二次固化。
19.根据权利要求18所述的装配式建筑外墙，其特征在于，二次固化设备采用与一次固化时相同功率分布的微波固化设备、可用于生产线的加热炉或者烘房，若采用微波固化设备，则开启微波固化设备的全部磁控管，以一次固化时行进速度的3～3.5倍速度进入微波固化设备；若采用加热炉或者烘房，二次固化在160～265℃加热20～50min。
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