超大透光型装饰板 【技术领域】
本发明属于一种建筑围护材料， 具体涉及一种具有超大板面的透光型复合夹芯装饰板。 背景技术 许多建筑采用透光型材料进行整体或部分围护， 这种围护——通常称为 “幕墙” ， 玻璃幕墙是目前广泛使用的一种透光型围护结构。 建筑围护采用透光型材料的主要目的不 单是要确保有效的围护功能， 同时还要满足采光及装饰需求。 因此， 这种透光板不仅要具有 较大的单板面积、 良好的力学性能、 较低热膨胀系数、 较高的热阻和隔声性以及较长的使用 寿命， 同时还要具有良好的透光性、 较多的颜色、 良好的表面质量及质感。
可作为建筑物装饰围护的透光材料主要有 ： 无机、 有机及复合材料透光板三大类。 无机透光板的基础材料主要为平板玻璃 ； 有机透光板的种类较多， 主要有 PMMA( 亚克力， 聚 甲基丙烯酸甲酯 )、 PC( 聚碳酸酯 )、 PS( 聚苯乙烯 )、 PP( 聚丙烯 ) 和透明 PVC( 聚氯乙烯 ) 等
热塑型塑料采用延压或挤出工艺制造的板材 ； 复合材料透光板包括 ： 透光型 FRP( 玻璃钢 ) 板、 透光石 ( 人造石透光板 ) 和复合透光夹芯板等。
在上述三类透光材料中， 不论哪一种材料单独用于幕墙围护都在性能上或多或少 的存在着一些不足。例如 ： 平板玻璃存在脆性高、 热传导系数高和单板面积较小等不足， 虽 然可以靠钢化、 镀膜、 夹层等工艺处理以及提高单板厚度使性能得到一些改善， 但性能仍差 强人意。有机透光板中亚克力 ( 有机玻璃 ) 透光率高， 聚碳酸酯的透光率和综合机械性能 都很好， 但因这些材料价格高、 单板面积较小等原因限制了在建筑上的应用。 目前也有将二 片 PMMA 板 ( 或透明 PS 板 ) 中间加入 Al 蜂窝 ( 或塑料蜂窝 )， 制成可以在灯光下显现蜂窝 结构的透光夹层板， 用于屏风、 艺术贴面和柜橱门等处起装饰作用。 这些透光夹层板由于机 械强度和耐老化性等原因较少用于室外。复合材料中的玻璃钢采光瓦 ( 板 ) 已广泛地作为 透光屋面材料使用， 但其厚度较薄， 无法满足建筑围护对板面刚度和传热系数的要求。
上述三大类透光板材由于材料性能和制造工艺的限制， 在用于建筑围护时， 都有 一些先天不足， 特别是有机材料在耐候性上的问题更多一些， 这就限制了有机透光材料作 为建筑围护材料的使用， 以至于形成了目前玻璃幕墙 “一枝独秀” 的无奈局面。同时， 不论 是玻璃还是透明塑料， 都因材料性能、 生产技术、 设备能力和制造成本的限制不能提供大幅 面的板材。在通用工艺下， 幕墙玻璃的单板最大面积为 ： 单 ( 夹 ) 层玻璃≤ 4.5m2/ 块， 中空 2 玻璃≤ 3.2m / 块。目前， 一些标志性的著名建筑和大型景观构筑物对幕墙围护材料的板面 和性能提出了很高的要求。 例如， 中国中央电视台新址大楼的幕墙， 采用了特殊技术制造的 2 中空玻璃， 其中最大的单板面积有 7m ， 厚度 70mm， 重量达 650kg， 堪称中空玻璃之最。但是， 如果需求更大的单板面积， 那么现有技术就无法满足了。
由此可见， 在目前的技术条件下， 任何单一材料都难以满足现代建筑围护对透光 板材在单板面积、 机械性能、 隔热、 隔音以及表面装饰等方面的综合技术要求。发明内容 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足， 提供一种比现有透光材料的 性能更优、 性价比合理、 并具有超大板面的超大透光型装饰板。
本发明采用的技术方案是 ：
超大透光型装饰板包括外面板、 内面板、 蜂窝芯材、 加强筋， 其中 ： 外面板、 内面板 和加强筋为透光型玻璃钢材料， 三者经固化成型后组成了一个由内、 外蒙皮和网格状肋筋 共同构成的整体 ； 外面板和内面板所夹内部空间中还置有蜂窝芯材， 所述蜂窝芯材采用过 渡层密封 ； 所述装饰板上设有多个安装孔， 并在所述安装孔周围的外面板和内面板之间置 有垫块。
如上所述超大透光型装饰板， 其中 ： 所述外面板由结构层和外胶衣层组成 ； 所述 内面板由结构层和内胶衣层组成 ； 所述外面板的结构层和内面板的结构层之间为由过渡层 密封的蜂窝芯材。
如上所述超大透光型装饰板， 其中 ： 所述蜂窝芯材采用玻璃钢、 铝合金或聚丙烯材 料制成， 并切割成矩形板材排列在网格状加强筋之间 ； 所述加强筋与结构层的材料均为无 碱玻璃纤维短切毡和透光型不饱和聚酯树脂 ； 所述垫块采用与蜂窝芯材相等厚度的玻璃钢 透光板、 有机玻璃板或聚碳酸酯板。
如上所述超大透光型装饰板， 其中 ： 所述外面板的外胶衣层表面涂敷有外饰面层 和 \ 或内面板的表面涂敷内饰面层 ； 所述外饰面层、 内饰面层采用氟碳涂料或丙烯酸聚氨 酯涂料。
如上所述超大透光型装饰板， 其中 ： 所述过渡层的基材为低渗透型玻纤表面毡 ； 过渡层的一面采用粘结剂与蜂窝芯材粘接， 另一面与结构层共同固化成型。
如上所述超大透光型装饰板， 其中 ： 最大单板面积≤ 54m2， 板厚 10 ～ 90mm。
一种制作超大透光型装饰板的工艺方法， 包括如下步骤 ：
a) 根据待制作的超大透光型装饰板的长、 宽、 高制作相同尺寸的矩形外板模具和 内板模具， 在模具内涂敷脱模剂 ；
b) 在外板模具底部喷涂透明胶衣树脂， 待初凝时铺敷无碱玻璃纤维短切毡形成外 胶衣层 ；
c) 在外胶衣层上方交替铺敷无碱玻璃纤维短切毡和喷淋透明不饱和聚酯树脂， 擀 压气泡并压实铺层， 形成结构层 ；
d) 将改性环氧粘接剂滚涂于蜂窝芯材的两个表面， 并粘接上过渡层的基材低渗透 型玻纤表面毡， 备用 ；
e) 结构层凝胶前， 在结构层上方铺放形成夹芯层的蜂窝芯材板块， 在铺放后各个 蜂窝芯材板块之间的缝隙中铺放形成网格状加强筋的无碱玻璃纤维短切毡带 ； 在安装孔处 铺放与蜂窝芯材相等厚度的用于形成垫块的玻璃钢透光板或有机玻璃板或聚碳酸酯板 ；
f) 在加强筋的毡带上淋浇透明不饱和聚酯树脂， 待浸透后， 将整个板面喷涂上一 层透明不饱和聚酯树脂， 准备与内面板粘合 ；
g) 内面板在内板模具中成型， 其工艺与上述步骤 b)、 c) 相同 ；
h) 将内面板放入外板模具中与外面板合模粘合， 并均匀地整体施压， 压力为 2 0.04 ～ 0.1kg/cm ；
i) 固化后， 起模， 修整外观， 并在垫块位置钻安装孔 ；
j) 处理表面， 喷涂外饰面层和 / 或内饰面层。
如上所述超大透光型装饰板， 其特征为 ： 在所述步骤 c) 中结构层的树脂成分与玻 璃纤维成分的重量比为 70 ∶ 30。
本发明的技术原理是 ： 针对目前建筑幕墙所使用的透光板材存在的板面小、 强度 低、 抗冲击性能差和装饰功能上的不足， 本发明采用了网格状整体加强筋增强的复合夹芯 结构 ； 选用透光型 FRP 作为内外面板， 可充分利用其透光率高、 机械强度大的特点 ； 中间层 的蜂窝芯材不仅重量轻、 抗压强度高， 而且 FRP( 或 PP) 蜂窝芯材还具有良好的透光性。由 材料力学原理可知， 四周固定板的刚度与弹性模量 E 及板厚 3 次方成正比。因此采用蜂窝 夹芯层， 不仅可以较大地增加板厚， 从而大大提高板的刚度， 同时还有效地降低了与幕墙玻 璃相同刚度板的重量， 这就为生产超大面积的单板奠定了基础。由于层叠物体的透光率近 似于各层透光率的乘积， 这就保证了这种复合夹芯板具有较高的透光性。同时这种复合夹 芯板的表面可以采用涂敷高耐候性涂料的工艺进行表面装饰， 因此具有良好的装饰功能和 较长的使用寿命。
本发明的有益效果是 ： 所述的超大透光型装饰板采用透光型 FRP 面板和采用过渡层密封的蜂窝夹芯结 构， 防止了向蜂窝空腔内的渗胶， 保证了整个板面透光的一致性， 专门设置的整体网格状加 强筋， 使装饰板的整体刚度大幅提高 ； 同时这种结构的重量轻， 其表观密度仅为 297.1kg/ 3 m (5+60+5)， 仅为同等厚度中空玻璃的 1/4.5， 而抗冲性和拉伸强度较中空玻璃有较大的提 高， 同时这种板的热膨胀系数与钢或钢筋混凝土的热膨胀系数相仿， 在温度剧烈变化下， 产 生的热应力小到可以忽略， 使得设计师和建造者不再像担心玻璃那样有破片之虞。由于在 连接孔处采用了加入垫块的增强措施， 对厚度 16mm(3+10+3) 单板面积 14m2(4*3.5m， 面积 超过最大单块中空玻璃的 1 倍 ) 的强度校核计算表明， 仅在板的周边布置安装螺栓， 即可 在 12 级风 (v ＝ 32.7m/s) 下安全使用， 可见其机械强度远高于幕墙用中空玻璃。采用这种 结构生产的厚度 120mm(15+90+15)， 单板面积 54m2(9*6m) 的超大透光型装饰板， 总重仅为 3 2 2873kg( 表观密度 ： 443.3kg/m ， 平均单重 ： 53.2kg/m )。
所述的超大透光型装饰板采用的蜂窝夹芯结构的二面板之间为独立的空气腔， 且 外板与芯材的固有自振频率不同， 因此具有较低的热传导系数和较高的隔热性。实测数据 远优于同等厚度的中空玻璃。
所述的超大透光型装饰板采用的透光型蜂窝夹芯结构， 具有较高的透光性。采用 这种结构， 厚度 14mm(2+10+2) 的未涂装板， 其全光透过率的理论值可达 60.5％， 与同等厚 度的玻璃相当， 但这种装饰板不透明， 具有保护隐私和不显现内部结构的效果。
所述的超大透光型装饰板采用的蜂窝夹芯结构的面板可以方便地进行表面涂装 处理， 便于表现不同的设计意图和建筑主题。 特别是夜晚建筑内部的灯光透过装饰板， 使得 建筑围护产生熠熠生辉装饰效果。
所述的超大透光型装饰板采用模具成型工艺， 产品一致性强、 几何精度高， 适用批 量生产， 可较好的满足建筑、 景观的装饰围护需要。
本发明采用了透光型玻璃钢面板、 蜂窝芯材与网格状 FRP 加强筋整体增强的复合 夹芯结构， 周边和其他规定位置具有安装孔， 产品采用模具成型， 表面涂覆高耐候型饰面
层， 适合于批量生产超大规格板面的产品。这种板与幕墙中空玻璃相比， 其透光性相当， 并 具有单板面积大、 重量轻、 强度高、 抗冲击性好、 隔音、 隔热、 装饰效果好、 能够夜间发光、 易 维护和使用寿命长等优点， 可满足建筑和大型景观构筑物的幕墙、 围护和装饰工程对超大 面积透光型装饰板的需求。 附图说明
图 1 是超大透光型装饰板的结构示意图 ；
图 2 是图 1 的 A-A 剖面图 ；
图 3 是图 2 的局部 I 的放大图 ；
图 4 是本发明提供的一种超大透光型装饰板内、 外板分别成型后合模的步骤示意 图；
图 5 是本发明提供的一种超大透光型装饰板的工艺流程图 ；
图 中， 1. 外 面 板， 2. 内 面 板， 3. 蜂 窝 芯 材， 4. 加 强 筋， 5. 垫 块， 6. 过 渡 层， 7. 结 构层， 8. 外胶衣层， 9. 外饰面层， 10. 内胶衣层， 11. 内饰面层， 12. 安装孔， 13. 外板模具， 14. 内板模具。 具体实施方式 实施例一
下面结合附图对本发明的具体实施例一做进一步的说明 ： 以一种用于迎宾景观的 超大透光型装饰板为例， 该景观的外形尺寸为 ： 6×2.2×21m( 长 × 宽 × 高 )， 共 6 层， 景观 外侧采用悬挑干挂方式， 将透光型装饰板作为其主体构筑物的整体围护， 外表面颜色为中 国红。在夜晚， 可以点亮内部安装的 LED 电光源， 透过装饰板使景观通体发光， 使得昼夜均 能展现其整体特征， 以达到其迎宾的效果。
依 据 设 计 要 求 和 实 际 功 用， 将正立面按每层一块装饰板设计 ： 单板面积 2 21m (6×3.5m)， 厚度 16mm， 铺层结构为 3+10+3mm( 即内外板均为 3mm、 加芯板 10mm)， 四周以 间距≤ 500mm 等间距设置安装孔， 外表面颜色为中国红， 内表面为无色胶衣层 ( 无内表面装 饰层 )。
如图 1 ～ 3 所示， 超大透光型装饰板， 包括外面板 1、 内面板 2、 由外面板 1 和内面 板 2 夹持的蜂窝芯材 3 和连续网格状的加强筋 4， 外面板 1、 内面板 2 和加强筋 3 为高透光 型 FRP( 玻璃钢 ) 材料， 经固化成型后组成了一个由内、 外蒙皮和网格状肋筋共同构成的整 体。 在超大透光型装饰板的四周及规定位置上设有安装孔 12， 并在安装孔 12 周围的外面板 1 和内面板 2 之间置有垫块 5。
所述外面板 1 由结构层 7 和外胶衣层 8 组成 ； 所述内面板 2 由结构层 7 和内胶衣 层 10 组成 ； 所述外面板 1 的结构层 7 和内面板 2 的结构层 7 之间为由过渡层 6 密封的蜂窝 芯材 3。
所述外面板 1 的外胶衣层 8 表面涂敷有外饰面层 9 和 \ 或内面板 2 的表面涂敷内 饰面层 11 ； 所述外饰面层 9、 内饰面层 11 可采用氟碳涂料、 丙烯酸聚氨酯涂料或其他高耐候 型涂料。
蜂窝芯材 3 可采用 FRP、 Al( 铝合金 ) 或 PP( 聚丙烯 ) 材料制成， 并切割成矩形板
材； 垫块 5 采用与蜂窝芯材 3 相等厚度的 FRP 透光板， 也可采用 PMMA( 有机玻璃 ) 板或 PC( 聚 碳酸酯 ) 板。过渡层 6 的基材为低渗透型玻纤表面毡， 过渡层 6 的一面采用相应的粘结剂 与蜂窝芯材 3 粘接， 另一面与结构层 7 共同固化成型 ； 例如 ： 若蜂窝芯材 3 选用 FRP 蜂窝芯 材则粘接接剂可直接采用透光型聚酯树脂， 亦可采用改性环氧粘接剂 ； 若蜂窝芯材 3 选用 铝蜂窝， 则粘接接剂可采用透光型环氧树脂 ； 若蜂窝芯材 3 为 PP 蜂窝， 应选择改性聚氨酯粘 接剂。
加强筋 4 与结构层 7 的材料均为无碱玻璃纤维短切毡和透光型不饱和聚酯树脂 ； 结构层 7 中树脂与玻璃纤维的重量比为 70 ∶ 30。
超大透光型装饰板最大单板面积≤ 54m2， 板厚 10 ～ 90mm。
外面板 1 和内面板 2 采用无碱玻璃纤维短切毡、 透光型不饱和聚酯树脂及固化体 系常温固化成型， 其外面板 1 和内面板 2 分别由外板模具 13 和内板模具 14 单独成型， 然后 粘接为整体， 其成型工艺步骤如图 4、 5 所示， 为：
a) 本 实 施 例 中 要 求 制 作 单 板 面 积 21m2(6×3.5m)， 厚 度 16mm， 铺层结构为 3+10+3mm 的超大透光型装饰板， 因此相应制作盒型外板模具 13 和内板模具 14， 并在模具内 涂敷脱模剂 ； 模具的制作方法为本领域技术人员的公知常识。 原材料为 ： 300g/m2 无碱玻璃纤维短切毡， 30g/m2 无碱玻璃纤维表面毡 ( 即是过渡 层的基材低渗透型玻纤表面毡 )， δ10mm 玻璃钢蜂窝板 ( 规格 ： 1.2×0.875m/ 块 )， 改性环 氧粘结剂， 80×80×δ10mm 玻璃钢透光板， 透光型胶衣树脂， 透明不饱和聚酯树脂， 固化剂 系统和甲基丙烯酸甲酯， 高耐候型氟碳涂料 ；
b) 在外板模具 13 底部喷涂透明胶衣树脂， 待初凝时铺敷无碱玻璃纤维短切毡形 成外胶衣层 8 ；
c) 交替铺敷无碱玻璃纤维短切毡 ( 含玻璃纤维成分 ) 和喷淋透明不饱和聚酯树 脂 ( 含树脂成分 )， 擀压气泡并压实铺层， 直至达到形成结构层 7 ； 铺层施工中应随时检查树 脂成分与玻璃纤维的比例， 控制其重量比保持在 70 ∶ 30 的范围 ； 如果树脂成分的折光率高 于 1.514， 则需加入甲基丙烯酸甲酯调整折光率达到 1.514， 以保证结构层 7 的透光率达到 设计要求。
d) 将改性环氧粘接剂滚涂于蜂窝芯材 3 的两个表面， 并粘接上过渡层 6 的基材低 渗透型玻纤表面毡， 备用 ；
e) 结构层 7 凝胶前， 在结构层 7 上方铺放玻璃钢蜂窝板形成夹芯层的蜂窝芯材 3 板块， 在铺放后各个蜂窝芯材 3 板块之间的缝隙中铺放形成网格状加强筋 4 的无碱玻璃纤 维短切毡带 ； 在安装孔 12 处铺放与蜂窝芯材 3 相等厚度的用于形成垫块 5 的玻璃钢透光 板， 也可使用有机玻璃板或聚碳酸酯板 ；
f) 在加强筋 4 的毡带上淋浇透明不饱和聚酯树脂， 待浸透后， 将整个板面喷涂上 一层透明不饱和聚酯树脂， 准备与内面板 2 粘合 ；
g) 内面板 2 在内板模具 14 中成型， 其工艺与上述步骤 b)、 c) 相同。为提高效率， 可使内面板 2 与外面板 1 同时制作。至少应注意为确保合模前， 内面板已经固化， 应提前操 作， 以预留固化时间。
h) 将内面板 2 放入外板模具 13 中与外面板 1 合模粘合， 并均匀地整体施压 ( 压力 2 0.04 ～ 0.1kg/cm )， 施压采用沙袋或水囊 ；
i) 固化后， 起模， 修整外观， 并在垫块 5 位置钻安装孔 12 ；
j) 处理表面， 喷涂外饰面层 9， 外饰面层采用高耐候型氟碳涂料， 例如喷涂颜色为 中国红的涂料， 喷涂 2 ～ 3 遍 ； 可根据需要喷涂或部喷涂内饰面层， 本实施例中未喷涂。
依据产品的不同要求， 内面板 13 亦可在上述步骤 f) 后， 直接按步骤 c) 铺敷成型 结构层 7， 然后依次进行步骤 h) ～ i)， 注意 ： 步骤 j) 仅对外面板 1 作饰面处理。
实施例二
如图 5 所示， 这是内表面不需要表面处理的装饰板， 采用一次成型方式。本实施 2 例的规格为 ： 6×9m， 面积 54m ， 板厚 120mm， 外表面为浅果绿色， 要求夜间透光 (5 ～ 10Lux/ 2 m )， 内表面无特殊要求。 根据用户要求， 铺层设计为 ： 15+90+15， 即： ( 内、 外 )FRP 结构层 7 厚 2 度 15mm ； 芯材采用 FRP 蜂窝板， 厚度 90mm， 单块面积 2.25m (1.5×1.5m) ； 加强筋厚度 10mm， 采用 90mm 宽无碱玻璃纤维短切毡缝合带 ； 安装孔沿四周等距离布置， 安装孔间距≤ 600mm， 为保证安全， 在板的中心 ( 两对角线交点 ) 设置一个连接孔， 连接孔位置的垫块 5 的尺寸为 250×250×δ90mm， 其材料亦为透光夹芯板 ( 铺层 15+60+15)。 本实施例的其余材料与实施 例一相同。
本实施例采用接触模具常温固化， 一次成型工艺， 即： 采用外板模具， 从外胶衣层 8 开始依次成型结构层 7、 蜂窝型材 3 和过渡层 6、 垫块 5、 结构层 7 ； 其施工方法同实施例 一。 当制品充分固化后， 起模， 修整表面， 钻孔 ； 外表面喷涂浅果绿色高耐候型氟碳涂料 2 ～ 3遍； 充分固化后， 精修， 抛光 ； 经检验合格后， 提交使用方。 由于此实施例板面过大， 采用现 场制作。