專利名稱：釘板式復(fù)合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于建筑業(yè)的復(fù)合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，具體涉及包括夾持有彈性體內(nèi)芯的金屬外板的復(fù)合結(jié)構(gòu)構(gòu)件。
背景技術(shù)：
多年以來(lái)，與使用鋼筋混凝土、鋼、木材或磚的常規(guī)系統(tǒng)相比，越來(lái)越常見(jiàn)的是使用復(fù)合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。復(fù)合系統(tǒng)相比使用常規(guī)方法的優(yōu)勢(shì)在于其強(qiáng)度重量比高。復(fù)合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的基部典型地包括具有夾持彈性體內(nèi)芯的金屬外板的構(gòu)件。如以下的現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)所示，建筑業(yè)中存在幾種制造復(fù)合結(jié)構(gòu)部件的方法2000年4月18日公布的美國(guó)專利第6，050，2008號(hào)中公開了一種包括兩個(gè)金屬外層和一個(gè)彈性體中芯的復(fù)合結(jié)構(gòu)層壓板，其中彈性體的彈性模量大于250MP，抗拉和抗壓強(qiáng)度不小于20MP，金屬與彈性體之間的粘合強(qiáng)度至少為3MP ；以及2003年公布的美國(guó)專利第2003/0104241 Al號(hào)中大體涉及包括金屬和緊密的或蜂窩狀的聚氨酯樹脂的層壓板、生產(chǎn)這些層壓板的工藝以及生產(chǎn)包括這些層壓板的模制品；以及2008年7月M日公布的第WO 2008/087402 Al號(hào)中描述了一種由夾持并結(jié)合到芯的金屬外板組成的夾芯結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其包括波狀金屬板內(nèi)芯和塑料或聚合物的填料；以及2007年2月20日公布的第WO 2007/020615號(hào)中涉及一種夾芯式地板元件構(gòu)成的地板材料系統(tǒng)，其具有位于在第一片與第二片之間的絕熱材料芯；并尤其是在2005年10月23日公布的第GB 2414213A-23號(hào)中教授了一種包括第一、第二金屬外板和塑料或聚合物材料芯的夾芯結(jié)構(gòu)板構(gòu)件，其設(shè)有可為雙頭螺栓(stud)形式的至少一個(gè)機(jī)械連接器。雙頭螺栓可為在芯形成之前焊接到外板的雙頭螺栓；或者可在芯形成之后，通過(guò)在其中一個(gè)外板上鉆孔并將雙頭螺栓摩擦焊接到其中一個(gè)外板或兩個(gè)外板安裝來(lái)雙頭螺栓，由此極大地改進(jìn)芯與外板之間的連接?，F(xiàn)有技術(shù)的這些系統(tǒng)和裝置都嘗試克服金屬外板與彈性體內(nèi)芯整合的固有問(wèn)題， 以便形成附接(coherent)復(fù)合構(gòu)件。整合方法可簡(jiǎn)單通過(guò)自然的金屬與彈性體的結(jié)合 (bond)、通過(guò)使用特殊粘合劑或者使用機(jī)械連接器來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，這些方案各自均有某些缺陷。前兩種方法中存在接觸表面的結(jié)合隨時(shí)間蠕變(creep)和減弱的問(wèn)題。目前尚未就此找到理想且經(jīng)濟(jì)的粘合材料。后一方法，例如在專利第GBM14213 A-23號(hào)的情況下， 使用的是機(jī)械連接器，相對(duì)的金屬外板和內(nèi)芯借助金屬鰭片、椎體或連接這些金屬外板的雙頭螺栓整合。由于優(yōu)良的金屬-金屬框架使其成為堅(jiān)固和附接結(jié)構(gòu)，該方法比較早前描述的前兩種方法具有更大的優(yōu)勢(shì)。然而，從構(gòu)件即使沒(méi)有彈性體內(nèi)芯也能支撐載荷的角度看，該方法不是真正的復(fù)合法。然而，該方法的隱患在于其制造工藝，因而金屬連接器焊接到金屬板的過(guò)程就會(huì)有些困難和吃力。當(dāng)復(fù)合構(gòu)件薄時(shí)，尤其是如果其處在150mm或更小范圍內(nèi)的時(shí)候，這點(diǎn)就變得甚至更加明顯。所用的鰭片系統(tǒng)或多個(gè)雙頭螺栓造成用彈性體材料填充內(nèi)芯的注入工藝更困難。最后但絕非不重要的是，在該方法中，因?yàn)橄鄬?duì)的第一外板與第二外板之間是金屬與金屬的接觸，而這為從復(fù)合構(gòu)件的一個(gè)面到另一面提供了熱傳導(dǎo)途徑。結(jié)果，使用的例如具有良好絕熱屬性的聚氨酯泡沫的彈性體在此不能得到有效利用。因此需要一種新型復(fù)合系統(tǒng)，其提供金屬外板與彈性體內(nèi)芯之間更經(jīng)濟(jì)、更實(shí)用并更有效的整合方法，并由此還將克服上述固有問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種更經(jīng)濟(jì)、更實(shí)用且更有效的方案，用以克服在相關(guān)的現(xiàn)有的復(fù)合系統(tǒng)中遇到的、特別與機(jī)械連接器系統(tǒng)有關(guān)的、實(shí)現(xiàn)金屬外板與彈性體內(nèi)芯之間的附接整合的固有問(wèn)題。本發(fā)明與其他系統(tǒng)的區(qū)別在于，本發(fā)明包括第一外板和第二外板以及彈性體內(nèi)芯；第一外板和第二外板優(yōu)選為鋼制，形成有由這些板預(yù)先沖壓的多個(gè)釘；彈性體內(nèi)芯優(yōu)選由聚氨酯或泡沫材料制成。由第一金屬外板和第二金屬外板或所謂的“釘板”預(yù)先沖壓出多個(gè)釘?shù)姆桨福靡酝ㄟ^(guò)“抓卡”動(dòng)作實(shí)現(xiàn)復(fù)合構(gòu)件的金屬外釘板與彈性體內(nèi)芯之間的附接整合，并增加金屬外釘板與彈性體內(nèi)芯之間的接觸表面積。本發(fā)明使復(fù)合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)適合成為模塊化系統(tǒng)，由此使得獨(dú)立的構(gòu)件能夠容易地接合在一起，形成尺寸大、功能強(qiáng)的結(jié)構(gòu)整體。接合處可為環(huán)氧樹脂膠接、焊接或使用拼接板與自攻絲螺釘?shù)年嚵羞M(jìn)行緊固。本發(fā)明可由兩種優(yōu)選方法中的任一種制造。一種這樣的方法稱為后夾芯 (Post-Sandwich)法，借此使用液壓機(jī)將金屬外釘板壓到中間的彈性體芯上來(lái)制造復(fù)合構(gòu)件。另一方法稱為預(yù)夾芯(Pre-Sandwich)法，將金屬外釘板放在工作臺(tái)上，插入彈性體間隔件，在兩個(gè)金屬釘板之間形成空隙，然后將彈性體注入空的內(nèi)芯來(lái)制造復(fù)合構(gòu)件。本發(fā)明通過(guò)將金屬板簡(jiǎn)單附加到可為扁平的或異形(profiled)的金屬外釘板而固有地有利于構(gòu)件提升強(qiáng)度?？赏ㄟ^(guò)使用例如環(huán)氧樹脂或適合此目的的任何結(jié)合劑的粘附涂層，將附加金屬板固定到金屬釘板?？蛇x地，可通過(guò)在附加板上的一些穿孔處形成焊縫的陣列，將附加金屬板固定到金屬釘板。通過(guò)使用自攻絲螺釘?shù)年嚵幸材芡瓿蓪⒏郊咏饘侔骞潭ǖ浇饘籴敯?。本發(fā)明可有各種實(shí)施例。除用作平板或墻板之外，本發(fā)明也可呈籠狀或用作梁或柱。本發(fā)明的形式和功能靈活。本發(fā)明通過(guò)將阻燃材料用于內(nèi)芯和框而可防火。外露的金屬釘板可涂有防火涂料層，或者任意的其他合適的防火涂層。本發(fā)明還可用于整飾(finish)。當(dāng)用作板材時(shí)，可在其上附加例如水泥沖筋 (cement screed)或木地板(timber flooring)之類頂部整飾層；當(dāng)用作梁或墻板時(shí)，可在其表面上施加膩?zhàn)?最后粉灰層，skim coat)或石膏。


通過(guò)附圖中給出的示例可更好地理解本發(fā)明，附圖未必是按比例繪制的圖1是示出本發(fā)明的復(fù)合系統(tǒng)的基本概念的典型構(gòu)件。圖2示出本發(fā)明實(shí)踐的用環(huán)氧樹脂通過(guò)榫和槽完成的接合。
圖3示出本發(fā)明實(shí)踐的用焊縫的陣列完成的接合。圖4示出本發(fā)明實(shí)踐的用自攻絲螺釘?shù)年嚵薪雍系钠唇影濉D5示出本發(fā)明的后夾芯制造工藝。圖6示出本發(fā)明的預(yù)夾芯制造工藝。圖7示出本發(fā)明使用環(huán)氧樹脂來(lái)提升強(qiáng)度的板。圖8示出本發(fā)明使用焊縫的陣列來(lái)提升強(qiáng)度的板。圖9示出本發(fā)明使用自攻絲螺釘?shù)年嚵衼?lái)提升強(qiáng)度的板。圖10示出本發(fā)明在各種實(shí)施例中的通用性。
具體實(shí)施例方式圖1用來(lái)示出本發(fā)明的基本概念。復(fù)合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由第一外板1和第二外板1 以及彈性體內(nèi)芯3構(gòu)成；第一和第二外板優(yōu)選為鋼制，其形成有由這些板1預(yù)先沖壓出來(lái)的多個(gè)釘2;彈性體內(nèi)芯作為填料，優(yōu)選由聚氨酯(polyurethane)或聚異氰脲酯 (polyisocyanurate)泡沫材料制成。第一金屬外板1和第二金屬外板1在此應(yīng)被稱為“釘板” 1以利于容易描述本發(fā)明。由第一金屬外釘板1和第二金屬外釘板1預(yù)先沖壓出的多個(gè)釘2，對(duì)于通過(guò)“抓卡”動(dòng)作實(shí)現(xiàn)復(fù)合構(gòu)件的金屬外釘板1與內(nèi)芯3之間的附接整合，并增加金屬外釘板1與彈性體內(nèi)芯3之間的接觸表面積，提供了解決方案?！白タā钡墓π轻?2的分布密度和長(zhǎng)度的函數(shù)。釘2越密、越長(zhǎng)，其“抓卡”的效果越有效。然而，因?yàn)橛行У尼敯?的面積隨釘2的密度增加而減小，所以最佳分布密度是優(yōu)選的。通常，優(yōu)選的釘?shù)姆植济芏葢?yīng)使其占據(jù)不超過(guò)總釘板表面積的50%。釘2還具有最佳長(zhǎng)度，使釘刺穿到給定深度，但并不穿過(guò)整個(gè)構(gòu)件厚度，以使得只有彈性體存在的中間間隙起到熱壘作用。釘2的長(zhǎng)度優(yōu)選應(yīng)約為內(nèi)芯3厚度的三分之一。本發(fā)明不設(shè)置接合處就不完整。本發(fā)明使復(fù)合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)成為模塊化系統(tǒng)，由此獨(dú)立的構(gòu)件能夠接合在一起，以形成尺寸大、功能強(qiáng)的結(jié)構(gòu)整體。圖2示出包括邊框4的構(gòu)件的邊緣；邊框4由密致材料制成，優(yōu)選由熱固性塑料或木材或適合此目的的任何其他材料制成。接合處可呈平面狀或者帶有榫槽(tongue-n-groove)。接合處可使用環(huán)氧樹脂膠接。 圖3示出接合處可通過(guò)沿頂部、底部的邊緣接合處的焊縫5的陣列進(jìn)一步加固。圖4示出還可使用鋼拼接板6，用自攻絲螺釘7的陣列將兩個(gè)相鄰構(gòu)件固定在一起。在本發(fā)明的復(fù)合系統(tǒng)的制造工藝中，有兩種優(yōu)選方法。在圖5所示的后夾芯法中，通過(guò)使用液壓機(jī)8將第一外釘板和第二外釘板1壓到中間的芯3上來(lái)制造復(fù)合構(gòu)件。液壓機(jī)8將“釘”2均勻地推入彈性體芯3內(nèi)。釘2被設(shè)計(jì)成通過(guò)“抓卡”動(dòng)作而保持在內(nèi)芯3上。此工藝更適合較厚的釘板1。在圖6所示的預(yù)夾芯法中，通過(guò)將第一外釘板和第二外釘板1放在工作臺(tái)9上，并插入彈性體間隔件10以在這兩個(gè)金屬釘板1之間形成空隙，來(lái)制造復(fù)合構(gòu)件。然后將彈性體(優(yōu)選為PU泡沫)注入空的內(nèi)芯3。因?yàn)榇┛椎尼敯?從沖壓出的釘2上升高，所以金屬釘板1的表面可粘附到薄塑料套11上，以防PU泡沫透過(guò)這些穿孔逸出。這個(gè)工藝更適合較薄的釘板1。在以上這兩種工藝中，為進(jìn)一步改善金屬外釘板1與內(nèi)芯3之間的結(jié)合力，金屬釘板1的接觸表面可預(yù)涂有在圖5和圖6所示的制造工藝前應(yīng)用的合適的粘合劑或結(jié)合劑12。如圖7、圖8和圖9所示，本發(fā)明通過(guò)將金屬板13簡(jiǎn)單附加到可為扁平的或異形的金屬外釘板1，固有地有利于構(gòu)件提升強(qiáng)度。如圖7所示，可通過(guò)使用例如環(huán)氧樹脂之類的粘附涂層12或適合此目的的任何結(jié)合劑，將附加金屬板13固定到金屬釘板1?？蛇x地，如圖8所示，可通過(guò)在附加板13的穿孔14處形成焊縫5的陣列，將附加金屬板13固定到釘板1。對(duì)焊接方法而言，一種更整潔的方法是在制造工藝之前，將釘板1點(diǎn)焊到附加板13。 這樣，附加金屬板13無(wú)需穿孔，并如圖7所示將具有平滑的外磨光面。圖9示出使用自攻絲螺釘7的陣列也能將附加金屬板固定到釘板7。圖7示出本發(fā)明能夠有各種實(shí)施例。除用作平板或墻板之外，其也可呈籠狀，并用作梁或柱。本發(fā)明的成品可通過(guò)在內(nèi)芯3、框架4和粘合劑12中使用阻燃材料來(lái)防火。外露的金屬板1、13可涂有防火涂料層，或者為此目的的任何其他合適的涂層。對(duì)本發(fā)明的成品也可應(yīng)用整飾(finish)。當(dāng)用作平板時(shí)，可在其上附加例如水泥沖筋或木地板。當(dāng)用作梁或墻板時(shí)，可在其表面上應(yīng)用膩?zhàn)踊蚴唷Ｇ懊嫣峁┧鰧?shí)施例的介紹，為的是使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制作并使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的各種更改是可能的，并且也可應(yīng)用到其他實(shí)施例。因此，本發(fā)明并不旨在局限于上述實(shí)施例和/或任何具體的結(jié)構(gòu)形態(tài)，而是應(yīng)被認(rèn)為涵蓋與在此的任一方式公開的原理和新穎特征一致的最寬范圍。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，包括第一外板(1)和第二外板(1)以及彈性體內(nèi)芯(3)，其特征在于，所述外板(1)，即所謂的釘板(1)，形成有由所述外釘板(1)預(yù)先沖壓出的多個(gè)釘(2)， 以供所述外釘板(1)與所述彈性體內(nèi)芯( 之間附接整合。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其中所述外釘板⑴由鋼或鋁制成。
3.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其中所述外釘板(1)形成封閉的籠狀框架。
4.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其中所述彈性體內(nèi)芯(3)由聚氨酯或聚異氰脲酯材料制成。
5.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其中所述外釘板(1)涂有結(jié)合劑或粘合劑 (12)，以改進(jìn)所述外釘板⑴與所述內(nèi)芯(3)的結(jié)合。
6.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其中所述外釘板(1)和所述內(nèi)芯(3)均防火。
7.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其中通過(guò)借助焊縫(5)的陣列焊接所述第一外釘板⑴與所述第二外釘板(1)，或者通過(guò)拼接板(6)和自攻絲螺釘(7)，來(lái)接合相鄰的構(gòu)件。
8.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其中所述構(gòu)件能夠通過(guò)借助環(huán)氧樹脂涂層、通過(guò)焊縫(5)或自攻絲螺釘(7)的陣列加到所述外釘板(1)上的附加板(13)來(lái)加固。
9.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其中所述構(gòu)件的邊緣包括由熱固性塑料或木材的密致材料制成的邊框(4)。
10.一種制造包括第一外板(1)和第二外板(1)以及彈性體內(nèi)芯(3)的復(fù)合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的工藝，其中所述外板(1)形成有由這些所述外釘板(1)預(yù)先沖壓出的多個(gè)釘0)，所述復(fù)合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是通過(guò)后夾芯法或預(yù)夾芯法制造的。
全文摘要
一種復(fù)合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，包括第一、第二外板(1)和彈性體內(nèi)芯(3)，其中外板(1)形成有從外板(1)預(yù)先沖壓的多個(gè)釘(2)，以供外板(1)與彈性體內(nèi)芯之間附接整合，并且該復(fù)合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)通過(guò)后夾芯法或預(yù)夾芯法制造。
文檔編號(hào)E04C2/24GK102257222SQ200980151215
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2009年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者黃長(zhǎng)興 申請(qǐng)人:黃長(zhǎng)興