CN1320072A - 层压装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在两个压板之间连接表面层和芯层以形成一元件的方法和装置,压板的至少一个是挠性的并且被多个动力单元作用,该动力单元可以单独地或成组地调节。

Description

层压装置

夹层元件已广泛用于建筑和造船多年。它们最初以被隔离层，芯层隔离的薄的混凝土层的形式被使用。由于芯层一般不能传递将元件夹在一起所需的力，经常在它们之间采用机械连接。后来，夹层元件被采用为表面层由薄层制成，例如片状金属或叠层。由于薄并柔软的表面层，就产生了能够传递力的刚性的芯层的需要。这个需要可以由泡沫塑料满足，但是，尤其是对于防火和隔音的需要，使矿物棉成为重要的芯层材料。

为了使矿物棉足够硬，有时增加其密度就足够了，但是，更通常的是代之以改变在芯层内纤维的方向，以便纤维的主要方向与表面平面正交。利用这种纤维方向，使其在受与其平面正交的负载时比未重新定向的矿物棉更能抵抗变形。重新定向可以通过一种所谓的薄层技术进行，即，正常被硬化的矿物棉板被分成窄条，其绕其本身的轴旋转90度并组装成新的片形结构。也存在其他的用于进行重新定向的技术。

由于向利用其中例如片状金属作为表面层的夹层元件不仅像以前一样作为分隔墙，而且作为外墙或房顶的发展，在外表并尤其是强度特征上对于元件的质量提出了更高的要求，而同时对元件的尺寸的要求也超过原有尺寸要求的多倍。

WO98/42503描述了制造这种夹层元件的方法。

将芯层粘结到表面层的粘接剂优选的为热固型的，但它也可以用其他方法，例如超声波固化或硬化。在挤压操作中，如果需要的话，在加热或其他工序期间，表面层被粘结到矿物棉层上且粘接剂固化。在制造夹层元件时，挤压尺寸经常通过抵靠到挡块(stop block)来控制，该挡块限定了挤压板之间的距离，并从而限定了挤压过程中元件的厚度。

在使用薄片状金属时，这种方法可能产生较差的结果，具有诸如粗糙的表面层和较弱的粘接剂接合的缺陷。由于甚至小的以波纹或凸起形式的粗糙清晰可见，尤其在整个光滑元件上，这功能上造成视觉问题。该强度也恶化，这一般是不允许的。为了消除这些问题，粘接剂量、表面层厚度、矿物棉层的密度、粘结介质浓度等被增加或者表面被另外进行加工。另外，然而，胶结和粘结介质含量导致较差的防火特性。另一事实是产品很昂贵，并且，除此之外，产品经常不足以好或可预知。一点严重问题都没有的是，在没有明显缺陷的元件上还必须采用成本更高的方法。

鉴于此，已经进行了广泛和全面的研究和试验，其在根据WO98/42503的发明中提出。根据该公开文本，当需要在加热之下时，挤压不是由抵靠挡块到一预定的厚度来进行，而是通过利用在预定范围Pmax-Pmin内的压力，该值的大小由所包含的元件、矿物棉层、表面层和粘接剂来决定。在这种情况下，区域的两个中止点由两个不同的现象决定：挤压压力的下限为不发生粘合断裂的最低压力；上限由在保持结构特性同时芯层材料能承受的大小来决定。

在这种公知的方法中一重要的问题，即，挤压压力如何能够在挤压板上局部保持在这个界限之内。该问题由于矿物棉芯层的重新定向而增强，该重新定向使在芯层的不同部分之间的规则地变化，而与用于获得重新定向的系统无关。为此的一个原因是元件的强度要求。芯层结构必须在过压下不毁坏，但是，另一方面，必须保证顶层的粘结。由于人眼可区分在元件表面上的即使非常小的凸起，元件的视觉外观也很重要。

但挤压方法的另一问题在于压板的平面度和平行度。压板结构是巨大的，大到15m²的尺寸并不常见，且该需求经常包括粗糙度和平行度的偏离不应超过0.2mm的需要。压板也一般被加热，且尤其对传统的压板产生的问题为可替换的压板经常微弯。

本发明用根据所述的权利要求书的方法和装置解决了上述问题。

当例如由片状金属制成的薄表面层必须被粘到在夹层元件中的重新定向的矿物棉制成的芯层上时，根据本发明，使用一种层压装置，其中，至少一个压板是挠性的且被多个动力单元作用，动力单元的作用可以单独或成组地控制，那么就有可能控制在压板的不同部分上的挤压压力，并保持该压力在前述的界限Pmax-Pmin内。

在最简单的实施例中，其他的压板是固定并平的。

在进行挤压之前，动力单元一般被调整以便挠性压板为平的，并优选的与其他压板平行。为此目的，动力单元可能是双作用的。

在一些应用中，优选地是两个压板都是挠性的，并且被多个动力单元单独作用，在挤压过程中，动力单元的作用可以单独或成组地控制。

那么，在第一实施例中，压板可以被形成有弯曲的横截面。那么，两个压板必须在相同方向弯曲并且弯曲相同的量。于是，元件被形成为弯曲的或拱形的，其在一些应用中是理想的。一方面这些拱形元件给出了建筑学效果，一方面这些拱形意味着与其他的规则平面的较小的偏离不象在平的元件中那样清晰可见。

在一般情况下，动力单元的作用可按以下方式控制，即，两个挠性的压板都为彼此平行且为平的。如前述，目的是具有弯曲的横截面的元件，且在这些情况下，压板无论如何必须平行。

通过连续挤压，粘接剂的优化的固化需要压板为平的，否则会集中或分叉。

为了优化的粘结效果，要求压板在被压物体上施加预定界限内的压力，其中，下限由最低压力Pmin决定，该需要是为了在撕开连接时，不会发生粘结断裂，且上限Pmax由芯层材料的均衡限制不会到达的条件所决定。

在它们最宽处，界限分别为Pmax和Pmin，但是，在特殊的条件内应用允许时，它们也可以被设定成范围变小，例如，由此压力下限变成Pmin+0.25*(Pmax-Pmin)，且压力上限变为Pmax-0.25*(Pmax-Pmin)。在大多数情况下，在挤压动作期间，通过来自一个或两个压板的热量来加速粘接剂的固化是可能的并理想的，一个或两个压板取决于表面层是否在一侧或两侧。根据粘接剂的特性，也可以考虑其他类型的加速作用。

应理解，如果在芯层的两侧都有表面层，加热或其他固化加速作用也必须是双侧的，或者，来自表面层所处的侧面的作用只足够的。

这种可能的加速允许选择稍慢的粘接剂，该粘接剂使过程对干扰不很敏感，由于当被挤压物体已经位于压板之间时，粘接剂快速固化，同时保持了生产率。

利用加热压板的另一种方式为冷却表面层或/和粘接剂以强制地推迟粘接剂的固化，直到其正确地位于压制机内。

而加速粘接剂固化的另一种方法为预热表面层或各层，这可以通过吹入热空气、红外加热或当表面层由金属制成时通过传导热量来实现。

不论如何使固化加速，优选的是能够在压板或分别在各压板上进行调整。在受热的压板或各压板情况下，能够探测压板或各压板的温度及温度分布如何也是优选的。

表面板的加热也可以被形成为在它们被送去挤压之前的一单独的步骤，由于内部应力和相应的表面层的尺寸变化通过加热可以被消除或缓和，这个步骤将获得其他益处。

从很多方面，优选地是，被压物体连续被传送通过压制机，一方面由于可以获得较高的生产速度，且一方面可以生产比压制机长的元件，或反之，可以使压制机较短。

以两种方式有可能连续生产，或是通过在压制之前准备一定长度的单独的被压物体，或是通过准备连续的被压物体。在两种情况下，它们被连续地送入、通过并排出压制机。为了在具有压板的压制机中获得连续生产，需要被压物体被放置在两个带之间。对于被带过压制机以承受压力的被压物体，在压板之间的距离必须小于被压物体和在未承载条件下的带的合并的厚度。

本发明也涉及一种压制机，用于接合在元件中的表面层和芯层，此处，在表面层和芯层之间加入粘接剂后，表面层和芯层被放在一起成为一被压物体，且然后在两个压板间施加压力。根据本发明的压制机特征在于，至少一个压板是挠性的，且被多个动力单元作用，其被布置在压板和固定的支撑结构之间以便它们可以产生力，该力被从固定的支撑结构传递到该压板，并且其的作用可以单独或成组地控制。

动力单元可以是气动或液动型式，例如，简单的软管或衬垫，但是也可以是适宜的活塞缸装置，也有其他的可能性。那么，动力单元可以为螺杆或偏心轮，或者它们可以为电子一机械型式。

压板的挠性不能被精确描述，但是它们必须如此柔软以便它的形状可以随那些动力单元可产生的力相当大地变化。另一方面，压板必须足够硬以防止在被压物体的表面层内产生过于尖锐的弯曲。这又必须适于被压物体的特性。对于本领域技术人员，在实际情况下利用一些简单的计算和试验有可能决定动力单元的能量以及压板的挠性所处的界限。计算的一较好的规则是弯曲的高度和相应的深度应最多为其直径的百分之一。

抵靠其动力单元起作用的支撑结构可以为由梁或相应物制成的板或框架。

如果动力单元是细长的，例如它们是压力管，优选地是它们的每个或可能每部分单独地控制。如果动力单元不是细长的，但它们成排布置，优选地是每个这种排单独控制。

控制必须适于所用的压力单元的型式。如果它们是液动的，自然是通过控制供给于它们的压力介质的压力来调节。如果压力单元是其他型式的，尺寸，有时也为用其动力单元作用在挠性压板上的能量的方向必须是可测量的，例如用一些型式的探测器。

在一压制机中，一般优选的是，其他的压板是平滑的，优选地是，也为静止的。那么包括其动力单元的挠性压板可以被制成平滑的或/且与其他压板平行，其优选的具有控制装置。

这种控制装置可以为或多或少地自动的。为了使挠性压板平滑，其与光滑度的偏离只在最简单的情况下测得，并且不同的压力单元作用在压板上的力然后被变化，以便该偏离被充分地抵销。

这种测量可以用千分表、电子传感器、或用光学系统，优选地为激光系统完成。该测量也可以用已标定的被压物体进行，在工序起始前，该物体被送入压制机，并使设定简便。

在根据本发明的压制机内，两个压板都可以为挠性的，并且它们都可以被若干动力单元作用，该动力单元被布置在压板和固定的支撑结构之间，以便它们可以产生力，该力被从固定的支撑结构传递到压板，且动力单元的作用可以被单独或成组地控制，并且压制机被构造成动力单元可以使压板平行并且/或平滑。

为了能够确保优化的粘结作用，需要作用在压制机内压板上的压力可被读取并被手动或自动地保持在那些界限之内，对于上述元件该界限在事先能够被确定。

动力单元可以被拉长以具有一定长度，其与挠性的压板的尺寸在一个方向上对应。细长的动力单元可以为管状。如果以衬垫或液动缸代之，优选地它们被布置成排。将细长的压力单元或成排的单独的压力单元与挠性压板横向布置是方便的，是由于一般的要求是消除其纵向弯曲。在很多情况下，一些其他的结构是更优选的，例如，人字形图形。如果压板的受控的弯曲是优选的，且优选地，使其获得弯曲的横截面，细长的动力单元或成排的动力单元必须取代为在压板的纵向上布置。

一般优选地在被压物体已经位于压制机内压板之间时通过加热以一些方式加速粘接剂的固化。那么需要加热一个或两个压板，例如用循环加热介质。介质的选择主要取决于压板或各压板要达到的温度，这又取决于粘接剂的特性和加速过程的需要。

为了能够快速变到被压物体的另一厚度，优选地是，支撑结构，或在两个挠性压板的情况下，至少一个支撑结构被布置成采取不同的位置，例如由挡块定位。支撑结构可以为框架，其利用液动缸能够从挡块被提升及相对挡块被降低。一系列挡块可以被用于不同的生产情况或可以使用能够轻易地被调整为不同生产情况的这种挡块。

为了是挠性压板或各压板在不对被压物体产生压力情况改变形式，动力单元必须为双作用的，以便它们不仅能够施加排斥力，而且能够施加吸引力。

本发明优选地可用于以下条件，芯层材料由矿物棉支撑，优选地薄层定向或另外重新定向以给予更好的对与芯层的主平面正交的压力负载的抵抗。具有相同特性的薄层的矿物棉芯层的类型和结构，换句话说在很大程度上，显示了成问题的图形，本发明起始于此，尤其是由于经济原因而其密度相对低时。选择矿物棉作为芯层材料经常是由于其成本低、稳定并且显示处良好的防火特性。

然而，在特殊的应用中，其他芯层材料可能是适用的，例如聚苯乙烯泡沫塑料和酚醛的泡沫塑料。

实例

作为一种典型的情况，示出一在具有5m的工作长度的压制机内连续挤压的实施例。压制机的上压板为挠性的，而下压板为刚性的。上在挠性压板和其的支撑结构之间的动力单元为16个管，其在压板上间距330mm地延伸。它们被两两相连到具有对每个管对单独的压力控制的液力系统。两个压板具有相同的孔的内部系统，温度为92度的水流动其内，其给予压板靠近压板表面的85.5度的温度。

用两个传送带将被压物体传送通过压制机。通过挤压标定元件，在不同管对中的压力被调整以便挠性压板是平的并与其他压板平行，处于30-40kPa的挤压压力下。

被压物体为根据石棉型矿物棉材料制成的叠层的芯层，具有90kg/m³的密度，对于这种情况密度值正常为70-120kg/m³，一般为90-100kg/m³。在本实施例中粘合介质的浓度为2.5％，正常为2-4％。被压物体包括在两侧覆盖有钢板层的塑料。板的厚度在一侧为0.5mm，且另一侧为0.6mm。

在本实施例中，被压物体的长度(将来的夹层元件)为7m，且宽度为1.2m。典型的长度为6-10m，但元件也可以超过10m长。宽的一般为0.8-1.2m。

在片状金属层和芯层之间是粘接剂层，其由大约175g/m²的两种成份的聚胺酯粘接剂构成。

对于这个被压物体，合适的压力为Pmin=25kPa且Pmax=50kPa。元件的曲率为＜0.2mm/m，且在表面层和芯层之间的粘结足以在元件的表面上。挠性压板相当被压物体的压力被设定为35kPa，在位于压板上不同位置的动力单元内的挤压压力被控制后，从而距该值的局部偏差处于前述的界限值以内。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，

图1为根据本发明一实施例的曲线图；

图2a、2b、3和4是根据本发明的不同实施例的示意图，其中图2a和2b示出横截面，而图3和4示出纵向视图。

参照图1说明本发明的原理。

图1为根据本发明一实施例的曲线图。挠性压板的矫直已由各动力单元完成，即，压板在挤压操作前已被矫正，其后，被压物体原则上在其整个面积上用一预定的压力挤压。那么，这个压力造成的可能的局部偏差将通过单独或成组地控制各动力单元而被保持在界限Pmax-Pmin之内。

图2a、2b、3和4都是根据本发明的不同实施例的示意图。图2a和2b示出横截面，而图3和4示出纵向视图。

图2a示出了由上件2和下压板3相连的两个立柱1。上框架4被液动缸5压靠于可调节的挡块6。与上框架4相关联的有一上挠性压板7，其通过动力单元8压抵在被压物体9上。

图2b示出了相应的装置，但是不同之处为在此挠性压板7被布置与下框架10相关联，并且由此通过动力单元8压抵被压物体9。

在图3中附图标记15指传送器，其具有驱动辊，在驱动辊上放置被压物体9，未来的夹层元件23。被压物体由上表面层12和下表面层13构成，其间有重新定向的例如叠层取向的矿物棉芯。在各表面层和芯层之间具有粘接剂层，其在图中未示出。

压制机本身由具有立柱1和上件2的框架构成。在框架的下部，装有下部压制框架16。其上放置压床17和压板3。一传送带18伸过压板3。传送带18进一步绕过两个辊19。传送带的下部由支撑辊20支撑。

在框架的上部，上部压制框架21悬挂于双作用液动缸22。从上部压制框架，一挠性压板7悬挂在动力单元8上。

可调节挡块6支靠住下部压制框架16，并且被放置成当上部压制框架被液动缸22压下时，它们可以碰到上部压制框架21。

这个压制机工作以便液动缸22首先提升挠性压板7与之连接的上部压制框架21到这样一个高度，使得其与下部压制框架16之间的距离大于被压物体和传送带18的合并厚度。然后，通过传送机11和传送带18使被压物体9送入下压板3和挠性压板7之间。下一步，液动缸22压下上压制框架21抵靠挡块6，此后，动力单元8以受控的压力进一步将挠性压板7压靠于被压物体。

在压力作用了粘接剂固化所需的时间后，一旦来自动力单元的压力被中止，上压制框架被再次升起，以便被压物体9，此时已成为夹层元件23，可以被送出。运由传送带18外送到传送机24上的形式发生，同时一新的被压物体9被从另一侧送入。

图4示出了根据本发明的装置，其用于连续的被压物体的连续挤压。叠层取向的矿物棉的连续芯层14在传送辊线路上向前移动。从两个图中未示出的辊，由涂有塑胶(plastic coated)的钢板制成的上12和下13表面层相对连续的芯层分别从上面和下面送入。在各表面层与芯层汇聚在一起之前，从喷嘴28在它们之间的空隙内注入粘接剂层27。

在这种情况下，如此形成的该连续的被压物体9被传送带15向在下部带18和上部带29之间的压制机传送，上部带18带有驱动和转向辊19和其支撑辊20，且上部带29带有其驱动和转向辊30和支撑辊31。压制机本身由具有立柱1和上件2的框架构成。在框架的下部，安装有下部压制框架16。其上放置压床17和压板3。

在框架的上部，有从双作用液动缸22悬挂的上部压制框架。从上部压制框架悬挂一来自动力单元8的挠性压板7。上部带的驱动和转向辊30装在从压制框架21伸出的支架32内。

可调节挡块6支撑于下部压制框架16，并且被放置成当上部压制框架21被液动缸22压下时，它们可以碰到上部压制框架21。

根据图4的本发明的装置从而可用于连续操作。当在带28、29之间的被压物体9进入下压板3和上挠性压板7之间时，其承受产生一定压缩的压力。同时各表面层通过两个压板被加热，该压板被在压板中的孔，图中未示出，内循环的热水加热。在挤压和加热的同时作用期间，粘接剂被固化并且将被压物体转化为夹层元件23，该元件被送出到传送机24上。在所示的实施例中，由于连续生产的问题，产品随后要被切割成适宜长度的板件。该切割装置未包括在本发明中并且在图中也未示出。

根据图4的装置也可以用于压制制备的非连续的被压物体，因此其长度不取决于层压装置的压制机的长度。所制备的被压物体可以比压制机长，但它们也可以比压制机短并且于是可以彼此贴近地送入。

Claims (18)

1．一种将各表面层(12、13)和芯层(14)连接成为夹层元件(23)的方法，通过在于各表面层和芯层之间加入粘接剂层之后将各表面层和芯层叠放一起而形成一被压物体(9)，此后被压物体在压制机中于两个压板(3、7、11)之间进行挤压同时粘接剂被固化，其中至少一个压板(7)是挠性的并且由多个动力单元(8)作用其上，各动力单元布置在压板(7)上且彼此以相对间隔设置，各动力单元(8)反作用于一固定的支撑结构(4、10)，并且挤压压力(P)被施加到被压物体(9)上，其特征在于，在挤压过程中，各动力单元(8)被单独或成组地控制，使得挤压压力(P)的局部偏差被保持在预定的范围内(分别为Pmin到P和P到Pmax)。

2．如权利要求1所述的方法，其特征在于，在挤压之前，各动力单元(8)以这样一种方式控制，使得所述挠性压板(7)成为平的，并优选地还与另一压板(3、11)平行。

3．如权利要求1所述的方法，其特征在于，挤压压力(P)的从最小压力(Pmin)到相应最大压力(Pmax)的偏差的允许值如此选定，使得被压物体表面上的局部凸起的高度和相应的局部凹陷的深度被保持在小于前述粗糙度的直径的千分之一。

4．如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所使用的各压板中的另一个压板(3)是固定且为平的。

5．如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所使用的两个压板都是挠性的并且单独地由多个动力单元作用其上，各动力单元反作用于固定的支撑结构，并且在挤压过程中，其作用可以单独或成组地调整。

6．如权利要求5所述的方法，其特征在于，各压力单元的作用受到控制，使得两个挠性压板彼此平行且/或是平的。

7．如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在挤压作用期间粘接剂的固化通过从一个或两个压板加热被加速。

8．如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，被压物体在两个传送带之间被连续地送过压制机，并且在卸载条件下各压板之间的距离小于被压物体连同各传送带的厚度。

9．一种压制机，用于连接一元件的各表面层(12、13)和芯层(14)，其中在于表面层和芯层之间加入粘接剂层(27)后，各表面层和芯层被组装以形成被压物体(9)，然后被压物体在两个压板(11、3、7)之间进行挤压，其特征在于，至少一个压板(7)是挠性的并且由多个动力单元(8)作用其上，各动力单元布置在所述压板(7)和固定的支撑结构(4、10、21)之间，使得它们可以产生从所述固定支撑结构传递到该压板的力，并且各动力单元的作用可以被单独或成组地控制，并且所述挠性压板的挠性相对于所述压板上的各动力单元的位置进行选定，使得各动力单元可以进行调整以相对被压物体施加处于预定范围(Pmin-Pmax)内的一局部压力。

10．如权利要求9所述的压制机，其特征在于，另一压板(3)是平的，并且压制机布置成使得各动力单元(8)可以使挠性压板(7)成为平的并且与所述另一压板(3)平行。

11．如权利要求9所述的压制机，其特征在于，两个压板都是挠性的，并且都由多个动力单元作用其上，各动力单元布置在各压板和固定的支撑结构之间，使得它们可以产生可以从固定的支撑结构传递到各压板的力，并且各动力单元的作用可以单独或成组地控制，并且压制机布置成使得各动力单元可以使各压板平行以及/或者是平的。

12．如权利要求9-11所述的压制机，其特征在于，所述各动力单元是细长的，在一个方向上具有与挠性压板的尺寸相对应的长度，或者所述各动力单元是具有如此长度各排单个压力单元。

13．如权利要求12所述的压制机，其特征在于，各细长的动力单元或各排单个压力单元横跨所述挠性压板布置。

14．如权利要求9-13所述的压制机，其特征在于，一个或两个压板用例如循环加热介质予以加热。

15．如权利要求9-14所述的压制机，其特征在于，具有一伸过下压板的传送带，以便传送被压物体通过压制机。

16．如权利要求15所述的压制机，其特征在于，还具有另外一个传送带，其被布置成可以在两个传送带之间传送各被压物体通过压制机。

17．如权利要求9-16所述的压制机，其特征在于，所述支撑结构或至少一个所述支撑结构布置成处在例如优选地由可调节挡块确定的各不同位置。

18．如权利要求9-17所述的压制机，其特征在于，各动力单元为双作用式的，使得它们不仅可以施加排斥力，而且可以施加吸引力。

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