專利名稱：復(fù)合結(jié)構(gòu)材料及其制造方法
背景技術(shù)：
許多旨于取代木材而被使用的各種結(jié)構(gòu)材料至少部分由合成樹脂制成。設(shè)計這種材料的一個目的是兼顧合理的成本與相當高的強度及剛度。因此，由廢木材纖維及諸如聚乙烯的被回收的熱塑材料的混合物通過熱熔擠壓而形成的合成木材能夠以一個相當?shù)偷某杀旧a(chǎn)并和用于船甲板。但是，對于需要其承受較高的彎曲及壓縮載荷、具有較大的靜強度及剛度以及/或需要具有較高的抗振動及沖擊性的需求而言，這種合成木材通常被認為是不適合的。因此，其通常不適用于主要的承載結(jié)構(gòu)元件，如柱、托梁、橫梁以及用于貨運墊板的縱梁。這種類型用途所用材料與聚合體及木材顆粒通過熱熔擠壓而形成的材料相比，其必須具有一個較高的斷裂彎曲系數(shù)、抗擺式?jīng)_擊、壓縮極限強度、楊式模量以及/或抗加速重量沖擊性。
通過廣泛的實驗，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)一種方法，該方法能夠很經(jīng)濟地生產(chǎn)一種復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，同時還使其具有一個較高的斷裂彎曲系數(shù)、抗擺式?jīng)_擊、壓縮極限強度、楊式模量及抗加速重量沖擊性。此外，如果希望，重量相當輕的材料也可被使用，這樣一來，所述復(fù)合材料能夠具有和木材相當?shù)谋戎亍?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明之復(fù)合結(jié)構(gòu)材料包括一個在尺寸上穩(wěn)定的核心材料，所述核心材料包容在一個在尺寸上穩(wěn)定的覆蓋層中，所述覆蓋層與所述核心材料粘附在一起。所述覆蓋層包括至少一條大致平行的且與至少一層在尺寸上穩(wěn)定的卷材相連的加強線，所述卷材選自由僵化紙及僵化布構(gòu)成的組群。
所述核心材料可以是任何在尺寸上穩(wěn)定的固體，硬性及半硬性固體可被使用。(在下文中，“硬性”意味著至少大致是硬性的)。就硬性固體的實例而言，木材本身可用作核心材料，也可以是石膏及普通水泥合成物，例如混有纖維素纖維的水泥。就半硬性固體而言，其可以是人造橡膠，例如天然橡膠或合成橡膠。所述核心材料最好具有足夠的抗擠壓特性，能夠?qū)⑺龊铣晌镆槐砻嫔系妮d荷(應(yīng)力)傳遞至其相對的表面上。即，如果頂面處于一壓載荷的作用下，則由于所述芯的抗擠壓特性，所以所述底面處于受拉的作用下。
無論是硬性或半硬性固體，所述核心材料最好包括一種樹脂。在某些應(yīng)用方面，所述核心材料最好包括嵌入樹脂基體中的填充固體。(術(shù)語“樹脂基體”包含填充及未填充樹脂)。由于所述覆蓋層在尺寸上是穩(wěn)定的，因此，其在本發(fā)明之復(fù)合結(jié)構(gòu)材料中所起作用更像一種外骨骼。
本發(fā)明之詳細描述樹脂基體當所述核心材料包括一種樹脂基體時，其最好是一種熱固性樹脂。適用的熱固性樹脂包括環(huán)氧樹脂，甲醛樹脂，三聚酰胺-甲醛樹脂，酚醛樹脂，聚酯樹脂以及聚氨基甲酸酯樹脂(聚醚-聚氨基甲酸酯以及聚酯-聚氨基甲酸酯)。
當所述結(jié)構(gòu)材料具有盡可能低的比重是非常重要的時，所述樹脂基體最好是一種發(fā)泡的合成樹脂，更好的是一種硬性或半硬性聚亞胺酯或酚醛泡沫體。聚亞胺酯樹脂通過多元醇與聚亞胺酯反應(yīng)而得到。這種反應(yīng)是發(fā)熱的。聚亞胺酯分子的交聯(lián)或分支可以通過在反應(yīng)混合物中添加一些至少具有三個官能團的多元醇分子以及/或異氰酸酯分子，進而相應(yīng)的調(diào)節(jié)反應(yīng)物的比率。通過充分的交聯(lián)，硬性或半硬性的熱固性聚合物得以得到。所述剛度能夠通過例如本領(lǐng)域所熟知的所使用的多元醇的選擇而得以控制。
為了制得硬性或半硬性的聚亞胺酯泡沫體，混合物包括一種多官能團的異氰酸酯，一種多元醇，一種發(fā)泡劑，一種催化劑以及一種晶粒尺寸的控制劑(例如，一種表面活化劑)。所述各種成分一經(jīng)混合，形成氨基甲酸乙酯的反應(yīng)即開始。因釋放化學能而引起溫升，同是隨著原子的膨脹及固化，發(fā)泡劑使得閉合的晶粒在所述聚合體中形成。所述溫升通常達到一個至少為150°F的最高溫度。多元醇以及異氰酸酯反應(yīng)物在其三個或多個官能團中包括足夠的分子，故交聯(lián)或分支的程度足以生成至少一個半硬性發(fā)泡體。
當制造硬性或半硬性發(fā)泡體時，芳族聚亞胺酯通常被使用。例如，甲苯二異氰酸酯(TDI)以及聚合異氰酸酯(PMDI)，其通過苯胺與甲醛的濃縮而得到。
多元醇在使用時可包括聚醚多元醇以及聚酯多元醇。多官能團的含氫化合物或胺的丙烯氧化加合物是一種能夠被使用的聚醚多元醇。聚醚多元醇以及聚酯多元醇的混合物常被采用。
諸如雙氫碳氟化合物以及含氫碳氟化合物的鹵化碳氫化合物能夠被用作發(fā)泡劑。諸如丁烷，戊烷以及環(huán)戊烷的較低的鏈烷也可用作發(fā)泡劑。液態(tài)二氧化碳也可被使用。水也能夠被使用，因為其可以與異氰酸酯反應(yīng)而產(chǎn)生二氧化碳。有時，水或碳化二酰亞胺催化劑被用于生成二氧化碳而作為共同的發(fā)泡劑。發(fā)泡劑通常和多元醇，催化劑以及通常作為表面活化劑的晶粒尺寸的控制劑預(yù)混合。
所有這些對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是公知的，并且在化學技術(shù)Kirk-othmer百科全書第4版(1997)、24卷、第695-715中被描述，其中的內(nèi)容結(jié)合在此作為參考。
術(shù)語“聚亞胺酯系統(tǒng)”表示異氰酸酯、多元醇、催化劑、發(fā)泡劑以及晶粒尺寸的控制劑的特定的混合物，其能夠發(fā)生反應(yīng)而形成一種聚亞胺酯發(fā)泡體。有助于鑒別以及區(qū)分聚亞胺酯系統(tǒng)的一個特征是發(fā)泡體的密度，當所有成分在一個打開的容器中混和時，一個特定的系統(tǒng)將得以產(chǎn)生(自由生成密度)。能夠產(chǎn)生3或4磅/立方尺至35磅/立方尺密度的聚亞胺酯系統(tǒng)對本發(fā)明是最好的，更好的是能夠產(chǎn)生4磅/立方尺至20或25磅/立方尺的密度。
能夠被采用以形成本發(fā)明所使用之聚亞胺酯系統(tǒng)的一些商用的異氰酸酯/多元醇對如下異氰酸酯多元醇 額定密度(pcf)Rubinate M Rimline WL 87380 8-9Rubinate M Rimline WL 87381 15-18Baydur 645B Baydur 645A5Baydur 730B(U731B) Baydur 649A9在上述的表格中，Rubinate以及Rimline反應(yīng)物可以由Huntman化學制品得到，Baydur反應(yīng)物可以由Bayer公司得到。
酚醛泡沫體可以由例如酚醛樹脂制成，如由分子過剩的甲醛制成的苯酚甲醛樹脂這樣一種發(fā)泡體的制備在申請人為Spoo等人的美國專利5653923中得以披露，其中的內(nèi)容結(jié)合在其作為參考。
填充固體在使用時，所述填充固體最好包括數(shù)件下列一個或多個的物質(zhì)木素纖維材料，纖維材料，玻璃材料，粘結(jié)材料，含碳材料，塑料以及橡膠。
纖維以及木素纖維填充物適用的木素纖維材料包括木材，例如木粉，木片，廢棄木纖維以及森林植物的纖維。適用的纖維材料包括植物材料，如竹子，棕櫚纖維，甘蔗渣，麥稈，稻殼，麥糠，大麻，劍麻，玉米穗以及諸如胡桃殼的種子殼。如果使用木素纖維材料或纖維材料，最好是含有纖維的。
玻璃填充物適用的玻璃填充物包括玻璃(包括火山玻璃)，飛塵以及陶瓷顆粒。玻璃球可以被使用，例如，玻璃或陶瓷微球體，其直徑為5-225微米。為了減輕重量，所述這樣的球體可以是中空的。具體的實例包括可由3M公司得到的商標名為Z-Light的陶瓷微球體，其具有0.7g/cc(克/立方厘米)的容積密度以及2000-3500psi(每平方英寸磅數(shù))的擠壓強度。這些來自不同的模型。一個被認為是有其適用的模型是Z-Light W1020微球體，其直徑范圍在10-120微米之間，擠壓強度大約為3500psi。
商標名為Scotchlite的玻璃泡(Glass Bubbles)也是能夠被使用的各種中空玻璃微球體的一種，來自3M公司，例如Scotchlite538，其具有0.38g/cc的容積密度，4000psi的擠壓強度，并且其粒子的尺寸大部分落在8-88微米之間(通過重量測量，而不是通過微球體的數(shù)量測量)。
例如，當節(jié)約未加工材料的成本遠遠優(yōu)先于降低合成物的重量時，一個具有相當大的比重的填充物可以被使用，相當廉價的固體玻璃微球體可以被使用。
在使用時，玻璃微球體可以占成品材料芯體積的2-90％。
珍珠巖常被看作是一種玻璃填充物，尤其是當被延展而形成一種輕重量的填充物時。當使用時，被延展的珍珠巖可以占成品材料芯體積的10-80％。
玻璃或陶瓷加強纖維也可以被使用。
粘結(jié)填充物適用的粘結(jié)材料可以包括，例如Portland水泥，石膏，高爐水泥，硅石水泥以及高鋁水泥。
含碳填充物適用的含碳填充物可以包括，例如黑煙末、石墨以及碳纖維。
塑料填充物就塑料而言，熱固性及熱塑性樹脂均可以被使用。適用的塑料可以包括，例如加成聚合體(例如不飽和單聚體的聚合體)，聚酯，聚亞胺酯，芳族樹脂，乙縮酯，苯酚甲醛樹脂，三聚氰胺甲醛樹脂，脲甲醛樹脂。均聚物以及共聚物也可以被使用。合適的共聚物包括異分子聚合物，融聚物以及成塊共聚物。
適用的加成聚合物可以包括聚烯烴，聚苯乙烯以及乙烯基聚合物。合適的聚烯烴包括如由具有二至十個碳原子的烯單體制備而成的產(chǎn)物，例如，乙烯，丙烯，丁烯以及二環(huán)戊二烯。乙烯基氯化物以及丙烯腈也可以被使用。廢塑料顆粒，如被使用之塑料包及容器等消費后的廢塑料可以被使用。其中包括由高密度聚乙烯制成的瓶子以及聚乙烯食品雜貨袋。
適用的聚酯可以包括由一種或多種聚羧基酸與一種或多種多羧基化合物之濃縮反應(yīng)而形成聚合物，例如，一種亞烴基乙二醇或聚醚酒精。聚對苯二甲酸乙二醇酯也是一種適用的聚酯樹脂的實例。被使用的樹脂容器是這種填充物顆粒的一個來源。
適用的塑料還包括例如由廢棄地毯回收的纖維的合成纖維，如尼龍，聚烯烴或聚酯地毯纖維。
合適的聚亞胺酯包括如聚醚聚亞胺酯以及聚酯聚亞胺酯。
可延展的聚合體顆粒也是可用于核心材料中的各種塑料填充物的一種。其中“顆?！痹诖耸侵溉我庑螤畹念w粒，例如，球形，柱形或成塊的。可延展的聚合體顆粒是經(jīng)常用于形成輕型被模制物體之可延展聚合體的多孔球。形成或多或少的顆粒結(jié)構(gòu)，并且在所述結(jié)構(gòu)中具有膨脹劑，將其加熱至超過軟化點的大致為165-185°F的溫度，所述顆粒被預(yù)發(fā)泡或預(yù)膨脹，直至形成一個具有所期望之容積密度的松散的集合體。所述保持其多孔結(jié)構(gòu)的預(yù)發(fā)泡的顆粒隨后被放至一個模具或型腔中并受到流通蒸汽的加熱，從而使之燒結(jié)、熔融在一起并形成一個輕型的多孔固體，其尺寸與模具型腔的尺寸相一致。當顆粒完全膨脹后，其直徑大約是微膨脹或微加工顆粒直徑的2-4倍。
根據(jù)所述硬質(zhì)核心材料制造的方式，所述顆?？赡鼙患訜嶂翢Y(jié)并同時被包圍于所述核心材料之樹脂基體中的高溫下。如此一來，所述顆粒的至少一部分將失去其多孔結(jié)構(gòu)，并且在發(fā)泡體中產(chǎn)生各種尺寸的充滿氣體的氣穴，其中具有形成有多孔結(jié)構(gòu)的聚合體?？雌饋肀桓綦x的球形顆粒產(chǎn)生了相當?shù)那蛐螝庋ā＿@些聚合小球使得所述核心材料的密度降低，但是不會降低其抗擠壓性。實際上，其甚至還可加強抗擠壓性。
顆粒燒結(jié)所需熱源可以是使得顆粒得以受到限制的產(chǎn)生基體樹脂的發(fā)熱反應(yīng)。這樣一來，通過混和必需的反應(yīng)物而產(chǎn)生具有大約185-285°F的一個峰值溫度的溫升，所述基體樹脂得以形成。
可膨脹的聚合體顆粒中最主要的是可膨脹的聚苯乙烯顆粒(EPS)以及可膨脹的聚烯烴顆粒(EPO)。
制造可膨脹的聚苯乙烯顆粒的方法是公知的。這在美國專利No.3991020，No.4287258，No.4369227，No.5110835，No.5115066以及No.5985943中均得以披露，上述的內(nèi)容結(jié)合在此作為參考，聚苯乙烯顆粒通過在水懸溶液中聚合苯乙烯而制得，同時在聚合的開始，聚合期間或聚合結(jié)束時提供一種或多種膨脹劑。另外，其也可以通過向被細分之聚苯乙烯顆粒的水懸溶液中添加膨脹劑而得以形成。
所述膨脹劑也被稱作發(fā)泡劑，其是一種不溶于苯乙烯聚合體并且在低于聚合體之軟化點的溫度下沸騰的氣體或液體。適用的發(fā)泡劑包括較低的烷烴以及被鹵化的較低的烷烴，例如丙烷，丁烷，戊烷，環(huán)戊烷，己烷，環(huán)己烷，二氯二氟甲烷以及三氟氯甲烷。通常，所述顆?；诰酆象w的重量而包括3-15％的發(fā)泡劑。所述發(fā)泡劑最好為3-7％。
在此，“聚苯乙烯”意味著重量上包含50％或更多，最好至少為80％苯乙烯的苯乙烯均聚體或共聚體。適合的共聚用單體是α甲基苯乙烯，鹵化環(huán)苯乙烯，烴化環(huán)苯乙烯，丙烯腈，含有具有1-8個碳原子之酒精的丙烯酸酯或甲基丙酸烯酯，N-乙烯基咔唑以及順丁烯二酸或酐。較小量的使得分子共聚的連鎖分支劑也可包括在聚合體中。適用的這種溶劑是包括至少兩個α，β不飽和組群的化合物，例如聯(lián)乙烯苯，丁二烯以及丁二醇diacrylate。分支劑取決于苯乙烯通常用量為0.05-0.005mol(克分子)％。
所述EPS顆粒中的聚苯乙烯的平均分子重量為130000-300000。
所述EPS顆?？梢跃哂胁煌奈磁蛎浀念w粒尺寸。通常，基于平均重量，一個顆粒最長的尺寸(即其直徑)在0.1-6毫米的范圍，常常為0.4-3毫米。未膨脹顆粒的直徑在0.4-1.6毫米的范圍內(nèi)被認為是最適合本發(fā)明使用的。
所述未膨脹顆粒的膨脹性能，即被加熱至膨脹溫度時其能變成多大是不同的。這部分地取決于其包含有多少發(fā)泡劑。根據(jù)顆粒完全膨脹時形成的松散顆粒集合體之容積密度(完全膨脹密度)，一聚合體的膨脹性能能得以確定。在此，“完全膨脹”是指由美國專利No.5115066之實施例2描述的“雙行程”膨脹工序形成的膨脹。這就需要使用一個Tri制造的502型膨脹裝置(或等同物)，其在入口蒸汽溫度大約為211°F，入口蒸汽流速大約為74磅/小時的情形下操作。第一行程的產(chǎn)率大約是208磅/小時。一流動床干燥劑，即流動的空氣被用于冷卻產(chǎn)生的預(yù)產(chǎn)物。所述預(yù)產(chǎn)物在周圍溫度及濕度下經(jīng)歷了3小時后，在同樣的條件下再次經(jīng)過膨脹裝置，其產(chǎn)率大約是217磅/小時。
本發(fā)明最好使用完全膨脹密度能夠達到0.5-4.5pcf(磅/立方尺)，例如1-3pcf的EPS顆粒。本發(fā)明可使用的一些商用EPS顆粒是Huntsman化制品的3371，5371以及7371型，BASF公司的BFL322，BFL422，BF322，BF422，P240型。
可膨脹的聚烯烴包括可膨脹的聚乙烯(EPE)、聚丙烯(EPP)、聚丁烯(EPB)，以及乙烯，丙烯，丁烯，1，3丁二烯以及其他烯烴單體的共聚物，尤其是具有5-18個碳原子的α烯烴單體以及/或諸如環(huán)己胺，環(huán)戊烯，環(huán)己二烯以及norbomene的環(huán)烯單體。丙烯/乙烯共聚體以及丙烯/丁烯共聚體是最佳的。
制造可膨脹的聚苯乙烯的方法在美國專利US-6020388，US-5496864，US-5459169，US-5071833，US-4675939以及US-4769393中披露，其中的內(nèi)容結(jié)合在此作為參考。
可膨脹的聚合體顆?？梢园ㄆ渌奶砑游镆允沟妙w?；虮慌蛎浀漠a(chǎn)品具有特定的性能。這包括例如防火劑，耐火劑，成核劑，可分解的有機染料，潤滑劑，填充物以及防成團添加物。這在美國專利No.6271272中披露，其中的內(nèi)容結(jié)合在此作為參考，所述顆粒還可以包括諸如某些石油蠟的添加物，當所述顆粒被加熱至膨脹溫度時，其可加快膨脹的速度。根據(jù)所期望的效果，所述添加物可以均勻地分散在顆粒中或者成一表面覆蓋層。
如果可膨脹的聚合體顆粒被用作制造本發(fā)明之核心材料的填充固體時，其可與基體樹脂原始混合物在未膨脹、部分膨脹或完全膨脹的狀態(tài)下混和。但是最好是在所述基體樹脂已被設(shè)置，所述聚合體顆粒將要承受至少部分膨脹及燒結(jié)以產(chǎn)生受限于所述基體中的聚合球，并在此情形下混和。這在由本發(fā)明的一個發(fā)明者Arthur.J.Roth于2002年3月22日申請的名稱為“改進的制造硬質(zhì)聚亞胺酯發(fā)泡體的方法”的美國專利中有更為詳細的描述。其中的內(nèi)容結(jié)合在此作為參考。
橡膠填充物天然或合成橡膠也可被用作一填充塊，例如由苯乙烯-丁二烯樹脂，聚丁二烯或聚異戊二烯制成的橡膠。橡膠最佳的來源是廢棄的輪胎，其可以是充氣輪胎或未充氣輪胎。
舊的輪胎是最佳的，因為其通常具有較小的揮發(fā)性(volatives)以及較小的彈性?？ㄜ囕喬?yōu)于載客輪胎，這是由于其具有更大的剛度。尤其是所述復(fù)合結(jié)構(gòu)材料將被用于構(gòu)造運貨墊板時，輪胎中任一金屬在重量上不超過橡膠的3％，最好是1％或更少。之所以如此具有多種原因。所述金屬含量越多，所述墊板重量越大，這就增加了船的成本。同時，金屬的存在將造成諸如螺絲轉(zhuǎn)，擠壓機以及噴射頭等等的用于制造復(fù)合結(jié)構(gòu)材料之設(shè)備的額外磨損。此外，如果金屬被允許留在用作填充塊的輪胎結(jié)構(gòu)中，則當所述復(fù)合體受壓時，金屬線，碎片或裂片會由所述覆蓋層伸出，從而對墊板上的貨物造成損傷，或?qū)Σ僮魅藛T造成安全隱患。
被碾碎的輪胎橡膠可商業(yè)獲得并且可以具有不同的顆粒尺寸。本發(fā)明最好使用No4輪胎顆粒，最好輪胎線(被稱作“絨毛”)未被去除。白的及黑的輪胎顆粒均可被使用。
當使用時，所述顆?；妮喬ハ鹉z可以占成品核心材料體積的20-90％。
廢棄的輪胎橡膠是一種相當廉價的填充物。其相當?shù)闹兀侨绻麖?fù)合結(jié)構(gòu)材料的比重等于或小于一特定的值是重要的，則被使用的輪胎橡膠的量相應(yīng)地要受到限制。這樣一來，例如，如果所述復(fù)合結(jié)構(gòu)材料被用作制造貨運墊板的合成板，則比重(即成品板的重量)是一個重要的參數(shù)。這種板的核心材料最好具有0.65g/cc(克/立方厘米)或更小的比重，成品的密度大約為40pcf(磅/立方尺)或更小。通常這意味著使用一種在重量上包含45％或更少之橡膠的核心材料。
另一方面，如果所述結(jié)構(gòu)材料被應(yīng)用于對比重要求較小的場合，例如用作牧場的柵欄，固定甲板，或公路護樁，則這種復(fù)合結(jié)構(gòu)材料可以具有盡可能高的比重，可以是0.95g/cc，甚至1.10g/cc，成品密度可高至60-70pcf。這就允許使用在重量上包含70-85％橡膠的核心材料。
所述填充物顆粒的形狀可以是任意的，例如，含纖維的，薄片或粒狀(包括球狀，例如硅酸鹽球粒以及中空的聚合球粒，包括聚合微球體)。
就所述核心材料使用的填充物的尺寸而言，其最長的尺寸最好不超過所述復(fù)合結(jié)構(gòu)材料厚度的50％。這樣一來，例如，如果所述復(fù)合結(jié)構(gòu)材料是一塊厚度為1英寸的板，則所有的填充塊的最長的尺寸最好不超過1/2英寸。
所述基體樹脂的性質(zhì)，所述填充物顆粒的性質(zhì)及量(如果有)以及所述基體樹脂發(fā)泡的程度(如果有)最好均被選擇，以便于所述核心材料的抗擠壓值大約為300磅/平方英寸(psi)或者更大，例如在300-2500psi的范圍內(nèi)。(這表示使得所述核心材料的厚度減少10％所需的壓力)。如果所述基體樹脂被發(fā)泡，則所述耐壓性能可得以測量，例如通過名稱為“硬質(zhì)多孔塑料的壓縮性能”的ASTMD1621-94測量。
所述硬質(zhì)固體的耐壓性能通常與其密度直接相關(guān)，同時也與所述材料支撐一釘子的能力相關(guān)。(所述硬質(zhì)固體的密度越大，其支撐一釘子的能力越強。)本發(fā)明尤其用于提供貨運墊板之木板替代品。對于所述貨運墊板的船甲板，其無需支撐釘子，因此通常希望其具有最小且可行的密度(以降低負載)，盡管一抗擠壓數(shù)值最好至少為1100psi，但是該數(shù)值為300psi也是可行的。就所述貨運墊板中的縱梁而言，其通常需支撐釘子，故所述抗擠壓數(shù)值必須至少為1800psi，并且最好至少為2200psi。
對于很多應(yīng)用而言，所述基體樹脂以及所述填充物顆粒(如果有)的合成物及量最好使得所述結(jié)構(gòu)材料的線性熱膨脹系數(shù)在2.5-3.5*10-5/°F的范圍內(nèi)。
織物材料在所述覆蓋層上的所述織物材料是僵化的紙或布。由于紙比布便宜，故最好是紙。當使用紙時，其厚度最好在0.015-0.020英寸的范圍內(nèi)。更好的是其厚度為0.017英寸。所述紙可以是各種纖維織物，例如從包括含有纖維素的，玻璃，碳，金屬以及合成樹脂的組群中選擇一種或多種。適用的合成樹脂纖維包括聚酰胺纖維以及聚酯纖維。最好大部分的纖維在紙張中被定向，例如在機器中或在徑向定向，這也被稱作“研壓方向”。
基于經(jīng)濟的考慮，使用諸如木漿的至少主要由纖維素纖維制成的紙張被認為是最佳的。一最佳的纖維素纖維是牛皮掛面紙板紙，其具有至少為65磅每千平方英尺的基礎(chǔ)重量(或級別代碼)，例如為65-100磅。最佳的濕度含量為7-9wt％，例如為8wt％。Mullen值最好為130或140至145psi。紙張的CD環(huán)形擠壓值最好為120或130至140磅。
一種適用的紙是具有大約69磅基礎(chǔ)重量的100％回收的標準掛面紙板紙。Gaylord容器公司生產(chǎn)這種紙張。另一種適用的紙是具有大約90磅基礎(chǔ)重量的25％回收的牛皮掛面紙板紙。所述紙張可由位于華盛頓州的Longview纖維公司獲得，其規(guī)格是No 5204。當然，白紙也可以使用，其較回收的紙具有較低的毛細現(xiàn)象，基于這一原因，其通常是最佳的。
正如文中在后面將要詳細描述的，一種樹脂將所述線與所述織物材料連接在一起是最佳的，這樣可以使得所述織物材料被浸漬并變硬。在這種實施例中，如果所述織物材料的最外層(例如紙)包括一阻擋層以防樹脂由所述織物材料泄漏將是非常有用的。所述阻擋層可以包括例如諸如乙烯醇的樹脂，其能夠有效地阻止環(huán)氧樹脂沿所述織物材料的厚度方向移動。利用這一特征，如果所述織物材料的最外層具有一樹脂可滲透的且面對所述核心的層，并且其外部具有一能夠阻止樹脂移動的層，則樹脂在使得所述織物材料變硬的同時還不會滲透至所述合成物的外表面，從而在所述樹脂被設(shè)置時不會能臟被用于使得所述核心，織物材料以及所述線保持所期望形狀的模制裝置的接觸面。
如果需要，在所述合成物由所述模具中移開后，所述分叉紙張的無樹脂外層可覆蓋(噴射)一成品合成物以使得所述合成物的外表面具有所期望的物理以及/或化學特性。這樣一種多層紙張的實例是Longview纖維公司生產(chǎn)的規(guī)格為No.6228的紙。
另一種選擇是在一具有阻擋層紙張的外層添加一防火劑。如果所述紙張包括兩個多孔深水層并且一阻擋層夾于其中，則如此做是最佳的。
平行的線如果所述合成物被拉長，則在所述覆蓋層中使用的線最好沿縱向呈一直線。另外，所述線也可與所述合成物的縱向垂直或斜對。例如，如鉤所述被拉長的合成物具有一個圓的橫截面，則所述線可以沿所述核心呈螺旋狀的纏繞，并且最好形成繞所述核心形成一均勻的線層。當一個被螺旋狀纏繞的合成物將用于一柱子以支撐一公路護樁時，所述適用的覆蓋層可以包括兩層紙，同時一層呈棉麻織物結(jié)構(gòu)的聚酯線夾在兩層紙之間。
所述覆蓋層使用的每根線的拉伸強度最好在5-18磅的范圍內(nèi)，更好的是16磅。所述線的斷裂強度最好在0.67-1.10gf/TEX的范圍內(nèi)，更好的是0.85gf/TEX。
所述線可以由連續(xù)的細絲或人造短纖維制造而成。單根長絲線也可以被使用，但是由多根連續(xù)的細絲制成的線是最佳的(也被稱作“多根細絲”線)。最佳的多根細絲線由40-70根細絲制造而成。如果所述過根細絲線被使用，則所述細絲可以被纏繞或不纏繞。如果纏繞，則所述線每英寸的纏繞最好不超過3.25。
所述線的縱延伸率最好在10-50％的范圍內(nèi)，例如20或25％至45或50％。所述單根長絲線的總延伸率最好為30-40％，例如35％。所述多根細絲線的總延伸率最好為15-20％，例如17％。
所述線可以部分或全部由天然或合成的纖維或細絲制成，其中包括合成樹脂，玻璃，碳或金屬的纖維/細絲。合成樹脂纖維/細絲通常是最佳的，例如聚酯，聚酰胺(例如尼龍以及聚亞苯基對苯二甲氨基poly-paraphenylene terephthalamide)或聚烯烴纖維或細絲。玻璃纖維/細絲通?？梢允沟盟鰪?fù)合結(jié)構(gòu)材料具有更大的剛度。對于一特定的用途而言，例如柵欄板，則其具有較好的彎曲能力是最佳的，在這種情形下，聚酯纖維/細絲通常優(yōu)于纖維玻璃。
如果所述線由可收縮的纖維/細絲制成，則在其用于構(gòu)造本發(fā)明之復(fù)合結(jié)構(gòu)材料前最好先熱穩(wěn)定。
當所述線由單根長絲制成時，其直徑最好為8-15密耳(即0.008-0.015英寸)，更好的是為10-12密耳。當所述線由多根細絲制成時，其登尼爾最好為600-1000，更好的是為900。
至于帶中平行之線的密度，即每英寸帶寬中線的數(shù)量，最佳的標準是與所述線的直徑或登尼爾成反比。所述線越厚，則所述密度越小。但是所述密度通常最好是每英寸帶寬中具有10-12根線(橫向英寸)，通常不超過35根線。
所述平行的加強線彼此可以不相連，或者其可以橫向相連，例如通過橫向線相連。所述橫向布置具有在所述覆蓋層形成期間保持所述縱向線位置的作用。提供這種結(jié)構(gòu)線的一個最便利的方法是使用一條布，其中縱向的線構(gòu)成經(jīng)線，即“紗線”，“纖維”或“絲線”位于布的“機器方向”。在此，“布”是指一紡織布或一橫向放置的棉麻織物。后者是一非紡織的網(wǎng)，其由沿經(jīng)向放置數(shù)排平行的連續(xù)紗線或絲線并隨后在所形成的層上成90度的放置數(shù)排平行的橫向紗線或絲線，同時在線的交叉點通過諸如熱連接或使用膠將兩層連接在一起而得以形成。當所述橫向紡織的棉麻織物被使用時，所述經(jīng)線一側(cè)可以由所述合成物面向外或向內(nèi)。但是其最好面朝外并且緊鄰所述織物材料層。
所使用布的經(jīng)向抗張強度一般最好在90-200磅每橫向英寸的范圍內(nèi)，更好的是在155-185磅每橫向英寸的范圍內(nèi)。這就意味著縱向應(yīng)力的大小必須撕裂一英寸寬的布。
如果所述布包括任何可收縮的纖維/細絲，則所述布在用于構(gòu)建本發(fā)明之合成物之前最好先熱穩(wěn)定。
所述橫向線(即布的緯線，也常被稱作“pci”或“填料”)較所述經(jīng)線最好具有一個較小的直徑以及/或較低的密度(每英寸線的根數(shù)較少)。因而，所述經(jīng)向線的直徑或登尼爾可以是緯向線的1.8-2.5倍，所述經(jīng)向線的密度(即每橫向英寸線的數(shù)量)可以是緯向線密度(即每縱向英寸線的數(shù)量)的1.5-3倍。
當所述在經(jīng)向由10-12密耳單根長絲制成的布被使用時，所述經(jīng)線的密度最好至少為每橫向英寸20根線，例如在每橫向英寸20-35根線的范圍內(nèi)。這種布的緯向線的直徑最好在4-8密耳的范圍內(nèi)，更好的是為6-8密耳。這種布的緯線密度可以是例如每縱向英寸18根線。
能夠有效地提供加強線之織布的經(jīng)線是8-12密耳的聚酯單根長絲，緯線是6-8密耳的聚酯單根長絲。這種聚酯布在經(jīng)向具有20-30根線/英寸，在緯向大約具有10-15根線/英寸。位于明尼蘇達州明尼阿利伯斯市的工業(yè)織物公司生產(chǎn)的No.XF368080織物符合這些需求。其經(jīng)向線的直徑大約為10密耳，每根線的抗張強度大約為5.2磅，并且總延伸率大約為46％。所述經(jīng)線的密度大約為每橫向英寸27-29根線。所述緯向線的直徑大約為8密耳。據(jù)估計，一個一英寸寬布條在緯向的抗張強度大約為95-105磅，總延伸率大約為46％。
與剛剛描述相同的紡織聚酯同樣是適用的，但是其緯向線的密度僅僅是每橫向英寸24根線。其同樣也可由工業(yè)織物公司獲得。這種織物的緯向抗張強度大約為每橫向英寸91磅，總延伸率大約為46％。
一個適用的橫向放置之棉麻織物的實例是由位于明尼蘇達州明尼阿利伯斯市的Conwed塑料公司生產(chǎn)的ConnectTM棉麻織物。其經(jīng)線由登尼爾大約為1000的未扭曲聚酯多根細絲線組成(每根線有60個細絲)。所述經(jīng)線的線密度為每橫向英寸12根。所述經(jīng)線的抗張強度大約為每股線17.5磅。一條一英寸寬的沿經(jīng)向的棉麻織物的抗張強度大約為18.5磅，總延伸率大約為24％，斷裂強度大約為0.92gf/TEX。
所述覆蓋層最好包括一條覆蓋所述結(jié)構(gòu)材料至少一側(cè)的平行線。例如，至少所述材料橫截面圓周的25％能夠為一條或多條平行線所覆蓋。如果所述材料的截面為矩形，則最好至少其兩相對側(cè)為數(shù)條平行線所覆蓋。更好的是所述結(jié)構(gòu)材料的所有側(cè)均為平行線所覆蓋。如果所述橫截面為細長的矩形并且所述材料用于所述貨運墊板的船甲板，例如作為一個規(guī)格為1″×4″或1″×6″木板的替代物，則最好至少所述板的兩側(cè)為平行線所覆蓋。
然而對于其他的用途，如果只是兩側(cè)為平行線所覆蓋，則最好是較窄的兩側(cè)。這樣一來，例如在貨運墊板上，所述縱梁通常是木制的且以2×4s或3×4s的方式設(shè)置在“邊緣”。如果用本發(fā)明之所述結(jié)構(gòu)材料取代這種木板，則最好其兩個窄側(cè)為平行線所覆蓋。
然而，對于貨運墊板來說，更好的是船甲板以及縱梁的四側(cè)均為平行線所加強(覆蓋)。在這種方式下，墊板不僅能夠承受較大的載荷，而且還可以阻止諸如由于受到叉式升運裝置叉的碰撞而造成的沿所述板之垂直面的破壞。
在一板形合成物的四側(cè)均為線所覆蓋的情形下，所述四側(cè)線的結(jié)構(gòu)無需相同。因此，一對相對側(cè)之線的抗張強度可以小于其他兩側(cè)線的抗張強度。
如果所述線由棉麻織物形成并且希望在不同的側(cè)面使用不同的線帶(例如具有不同的抗張強度)，則可以使用寬度足以卷繞所述板之核心的多區(qū)棉麻織物。如果其是一個四區(qū)棉麻織物，則每一區(qū)的寬度與所述板一側(cè)的寬度相同并與之對齊。所述四個區(qū)可以使用不同的卷繞線以及/或具有不同的線密度，而在緯向的線以及線的密度保持一致。
就尺寸而言，本發(fā)明非常適用于構(gòu)造厚度為1/2-8英寸、寬度為2-48英寸的板形合成物以及直徑在2-18英寸范圍內(nèi)的柱形合成物，但是并不局限于這種材料。
對于最大強度而言，在所述覆蓋層中的至少部分加強線最好和織物材料在預(yù)拉伸的狀態(tài)下連接。所述拉伸量可以由線的伸長量來表示。因此，每根線具有一個總延伸率，其由所述線斷裂前通過拉伸而增加的長度的百分比是多少來表示。所述線被拉伸的越多，張力越大。本發(fā)明希望所述繩的拉伸(即拉長)最好不超過其最大拉伸量的85％。因此，如果其總延伸率為30％，則所述繩最好不要被拉長而超過其初始長度的125.5％。
對于拉伸的最小量而言，所述繩最好可以被拉伸至至少為其最大拉伸量的10％，更好的是至少為其最大拉伸量的20％，30％或40％。通常最佳的范圍是其最大拉伸量的50％，60％或80％。當布被用作平行線時，則其最好在緯向被預(yù)拉伸至大約10pli，更好的是至少被拉伸至50pli，例如75或100pli。
不同的嵌入物所述覆蓋層可以選擇包括一種與線及覆蓋層不同的嵌入物，其諸如感應(yīng)系數(shù)，反射系數(shù)，厚度，密度或兩維形狀等等的物理特性可以由遠處測量，其可作為所述合成物或者是包括有合成物之物品的一區(qū)別特征。所述材料可以包括例如一金屬，一硫酸鹽，一氯化物或石墨。合適的金屬包括鋁，銅，金，鎳，鎘，鋅，青銅，鉻，鈷，鉀，鉻合金，石墨，錫以及銀。位于一基體上的金屬層也可以被使用。
所述嵌入物可以與線以及/或織物材料相連，或者可以是一個較小的部分。所述嵌入物的物理特性可以通過使用諸如x射線或電波等外部電磁射線的衍射或折射技術(shù)而得到。所述嵌入物甚至可以包括一電路圖，當與一電磁場接觸時，其發(fā)射一信號。
利用所述嵌入物的特征，所述合成體(或者由此制成的物品，例如后運墊板)能夠具有一個標簽裝置，其能夠指示形成合成體或物品的一種或多種組分的性質(zhì)，或者何時以及/或何地被制造，或者誰擁有它。
其他層或組分所述覆蓋層還可以選擇包括一種或多種植物生長防護劑，因此，用作公路護樁柱之合成物上的最外覆蓋層可以包含一種阻止諸如長青藤等攀登植物的化學制劑。
另外一種可以選擇的包含于所述覆蓋層中的化學添加物是防火劑。同樣的，諸如公路安全標記使用的反射顆粒等等的反射顆粒也可嵌入所述最外覆蓋層。起裝飾或辨識作用的染料以及/或顏料也可嵌入所述最外覆蓋層。另外，當預(yù)先考慮所述合成物有可能與一化學制品接觸并發(fā)生化學反應(yīng)而使得所述覆蓋層的品質(zhì)降低時，所述覆蓋層中也可包括一種防腐蝕化學制劑。因此，用于構(gòu)造裝有一特定的腐蝕性化學制品的貨運墊板的板形合成體可在其最外層含有一耐化學制品的涂層，以防泄漏。
對于某些用途而言，一合成體一側(cè)或多側(cè)的最外表面具有一在給定限制范圍內(nèi)的摩擦系數(shù)是重要的。因此，一貨運墊板之船甲板頂面應(yīng)當具有一足夠高的摩擦系數(shù)，該摩擦系數(shù)在運輸期間不會帶來載荷移動問的問題，但是也不會對貨物移至或移離墊板帶來困難。為了設(shè)置所期望的摩擦系數(shù)，所述覆蓋層的最外層可以具有由表面伸出的增大摩擦的粗糙面。這種粗糙面可以利用與使得卡車基墊表面具有防滑性之相同的技術(shù)而制得，例如在覆蓋層嵌入諸如沙子等等的粗沙材料，形成不光滑的聚合覆蓋層，或者利用樹脂顆粒點刻表面而在其上留有突起。
為了起到裝飾或其他的作用，所述覆蓋層的最外層可以是一厚度至少為4密耳的木制飾板。如果厚度為20密耳或更大，則這樣的一種飾板通常用作一種結(jié)構(gòu)板，即其增加了合成體的強度。
連接/硬化樹脂所述線最好通過一種樹脂與所述織物材料相連，更好的是樹脂選自由環(huán)氧，聚亞胺酯，丙烯酸，腈，丁基，丙烯基，尿素-三聚氰胺，乙烯基酯，酚，硅樹脂以及氰基丙烯酸鹽樹脂組成的組群。諸如一熱固性乙烯基酯樹脂或熱固性環(huán)氧樹脂的熱固性樹脂是最佳的。如果所述核心材料包括一種基體樹脂，則連接樹脂最好可以與其兼容，即彼此可以粘附。在這一方面，聚亞胺酯以及環(huán)氧樹脂是公知可以相互兼容的，酚以及乙烯基酯也是可以兼容的。
為了是所述覆蓋層在尺寸上是穩(wěn)定的，所述織物材料最好用一固定的樹脂浸透，較好的是一種固化的熱固性樹脂。同時，所使用之連接樹脂以及基體樹脂的兼容性也是所期望的。用于連接所述線及所述織物材料的粘和劑最好也被用于浸透并硬化所述織物材料。
所述環(huán)氧樹脂適用于硬化樹脂以及連接樹脂。需要升高的溫度而固化的一個組分的環(huán)氧樹脂系統(tǒng)以及在室溫下即可固化的兩個組分的環(huán)氧樹脂系統(tǒng)可以被使用。所述兩個組分的環(huán)氧樹脂系統(tǒng)具有獨立的樹脂以及硬化的成分。
至于粘性，所述系統(tǒng)應(yīng)當薄到足以噴射，或者其粘性使得其必須使用例如一電鍍槽滾筒或一“軸”滾。所述可噴射類型的例子是由位于威斯康星州Mequon的Copps工業(yè)公司生產(chǎn)的產(chǎn)品代碼R88-14B/H88-14E的產(chǎn)品，其是一種具有兩個組分的系統(tǒng)，當將重量比為4.2∶1的樹脂與硬化成分混合時，粘性(混合后立即測量)大約為1480cP。通過ATSM Test D2471測量的其在77°F時的膠化時間大約是24分鐘。一個可被使用，但是粘至不能有效噴射的系統(tǒng)來自Copps工業(yè)公司產(chǎn)品代碼為R88-14A/H-14D的產(chǎn)品，其是一種具有兩個組分的系統(tǒng)，當將重量比為3.1∶1的樹脂與硬化成分混合時，粘性(混合后立即測量)大約為3000cP，并且其在77°F時的膠化時間大約是42分鐘。
產(chǎn)品代碼為R88-14B/H88-14E的系統(tǒng)被設(shè)計成用于粘結(jié)所述層狀結(jié)構(gòu)并且能夠與含有纖維的紙，纖維玻璃網(wǎng)，聚亞胺酯發(fā)泡體以及回收橡膠很好的結(jié)合。產(chǎn)品代碼為R88-14A/H-14D的系統(tǒng)被設(shè)計成可以和各種各樣的相同或不相同的材料結(jié)合。同樣適用的還有來自Copps的產(chǎn)品代碼為R900/H900的改進的環(huán)氧樹脂系統(tǒng)。
所述覆蓋層可以包括單層織物材料或單層線。另外，上述織物以及/或線的多層結(jié)構(gòu)也是可行的。當使用多個平行線層時，所述織物層最好夾在每兩個平行線層之間。所述覆蓋層最好包括至少一個平行線層與其外側(cè)之織物層相連的混合體。因此，通過起始于核心的線層/織物層/線層/織物層這樣一種四層結(jié)構(gòu)，強度可以得到大大的提高。
所述合成體的特性根據(jù)其縱橫尺寸比的不同而不同，即在一特定的橫截面方向的所述合成體之覆蓋層的厚度(或飾板)Tf與合成體整體厚度T的比值。因此，在為1/8″(英寸)厚的飾板所環(huán)繞的形狀為1″×4″板中的合成體具有一個0.25的厚度特性(Tf＝2×1/8″＝1/4″；T＝1″)。通常，在至少一橫截面方向，所述合成體的上述值最好至少為0.1。
不同厚度的飾板可用于所述合成體的不同側(cè)面，甚至在相對的側(cè)面上也可使用。因此，在合成體是一個將要承受最小的橫向載荷以及相當大之垂直載荷的板時，通過在側(cè)面而非頂面及底面使用薄的飾板能夠節(jié)約成本。在所述板將要承受劇烈振動的情況下，最好在頂面而非底面使用一薄的飾板。
如果所有的平行線以及織物層是一織物層，則表面的光滑度可以的保證。在結(jié)構(gòu)材料需保持衛(wèi)生的情形下，這是非常有用的。如果所述結(jié)構(gòu)材料用作一貨運墊板的板(例如作為一縱梁或一船甲板)，則當其用于食品保存或處理區(qū)域時，其必須經(jīng)過消毒。這可使用蒸汽處理以及/或用諸如含氯試劑的含有殺菌劑的消毒劑沖洗。尤其當本發(fā)明之復(fù)合結(jié)構(gòu)材料的外表面具有一硬化的樹脂織物材料時，其較實木板更以保持清潔，這是由于其具有較少的供微生物隱藏并逃脫熱或與消毒劑接觸的裂縫及孔道。
制造一具有一分段覆蓋層的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料所述覆蓋層可以是單體的或由沿縱向的幾個部分組成。為了便于制造，所述覆蓋層最好包括兩個沿結(jié)構(gòu)材料整個長度方向延伸的且相互配合的C型溝槽。所述C型溝槽可以相對，其開口相向。所述兩個溝槽最好沿其縱向邊緣疊置并且與使得所述織物材料硬化之相同的熱固性樹脂相連。如果所述結(jié)構(gòu)材料之橫截面形狀是非方形矩形，則所述每一C型溝槽最好覆蓋所述結(jié)構(gòu)材料之一寬側(cè)，即所述兩個C型溝槽之疊置的邊緣位于窄側(cè)。
本發(fā)明之復(fù)合結(jié)構(gòu)材料的C型溝槽例如可以通過包括如下步驟的方法制成a.獲得一多孔滲水織物材料之第一細長的C型溝槽，所述溝槽浸透有一種熱固性樹脂原始混合物并且所述C型溝槽的C朝上；b.將一種熱固性樹脂原始混合物浸透至一條布中，所述混合物與織物材料中的樹脂混合物相兼容；c.將所述條狀布放置于所述第一C型溝槽的內(nèi)地面上，使緯向沿著所述溝槽的縱向，以便于使得所述溝槽伸長；d.選擇性地在所述C型溝槽上放置一或多個織物材料以及/或布附加層；e.將一種基體樹脂原始合成物以及數(shù)個填充固體的液態(tài)混合物放置于所述C型溝槽的頂層，所述基體樹脂原始合成物與織物材料及布中的樹脂原始混合物相互兼容；f.將浸透有一種熱固性樹脂原始混合物且C型朝下的一種采用多孔滲水織物材料的第二C型溝槽覆蓋于所述第一C型溝槽上，因此所述兩個溝槽的垂直側(cè)疊置并相互接觸，同時所述兩個C型溝槽之間形成了一個核心空間；以及g.兩個C型溝槽在有利于(i)所述核心空間中基體樹脂的固化，(ii)所述多孔滲水織物材料中熱固性樹脂的固化以及(iii)所述布中熱固性樹脂的固化的情形下保持在一起直至三種樹脂固化，從而所述兩個C型溝槽能夠在其疊置處相連，所述核心空間充滿基體樹脂以及數(shù)個填充塊，同時所述基體樹脂能夠與所述布及其織物材料相連。
上述的步驟無需按照所列的順序?qū)嵤＠?，所述條狀布可以在所述多孔滲水織物材料形成一C型溝槽之前或之后而放置于其上。另外，熱固性樹脂對所述織物材料以及布的浸透可以在所述織物材料上形成布層之前或之后實施。
為了使得所述結(jié)構(gòu)材料的密度以成本相當?shù)牡?，最好使用一種可發(fā)泡的基體樹脂，并且將基體樹脂原始混合物與填充塊的混合物放置在所述底部C型溝槽之最頂層，且在未發(fā)泡時尚不足以充滿所述織物材料之兩個C型溝槽的凹腔。在這種方法中，所述兩個C型溝槽在有利于所述基體樹脂形成，發(fā)泡以及固化的情形下保持在一起，因而樹脂以及填充塊(如果使用)的混合物膨脹至充滿所述兩個C型溝槽之間的凹腔。所述發(fā)泡可以通過釋放，膨脹或在所述樹脂原始混合物中產(chǎn)生諸如二氧化碳，氫氣，氫碳氟化合物(例如，HFC245SA以及HFC134A)，氯碳氫化合物以及諸如戊烷的低烷等等的一種或多種氣體而產(chǎn)生。用于產(chǎn)生發(fā)泡之熱固性樹脂的樹脂系統(tǒng)對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是公知的，其中包括例如前面提及的聚亞胺酯樹脂系統(tǒng)。
就最大合成強度而言，當使用C型溝槽制造方法時，步驟e中使用的第二(頂部)C型溝槽上放置有一第二條狀布，所述條狀布同樣為一種與織物材料中使用的樹脂原始混合物相兼容的熱固性樹脂原始混合物所浸透。在步驟f，所述條狀布同也應(yīng)當延展所述第二C型溝槽的長度，并且與所述第二C型溝槽以及基體樹脂相連。
在兩個C型溝槽中，所述與基體樹脂原始混合物接觸的層最好是一多孔滲水織物材料層，較好的是紙。例如，在每一C型溝槽中，所述三層可以是兩層多孔滲水織物材料，其中夾有一布層。(在這種結(jié)構(gòu)中，所述最里面的織物材料最好物樹脂阻擋層)。最里面的一層使用織物材料較布可以在放置所述核心基體樹脂時提供更均勻的壓力分配，從而可以得到一更均勻的合成物。
通過將每一多孔滲水織物材料以及布條由其各自的提供輥上扯下，所述C型溝槽制造方法可得以在一基本連續(xù)的基礎(chǔ)上實施。對于每一C型溝槽而言，所述多孔滲水織物材料可以通過浸透有熱固性樹脂原始混合物的潮濕位置。根據(jù)所述熱固性樹脂原始混合物的粘性，所述潮濕處可以通過在織物材料上噴涂，凹版印刷一混合圖案，或使得所述織物材料經(jīng)過一混合物的浸泡而實現(xiàn)。無論是在所述潮濕處之前或之后，所述每一織物材料均能夠通過形成處，在該位置處其被折疊成所期望之C型橫截面。
與此同時，所述每一條狀布均可通過浸透有熱固性原始混合物的潮濕處。其中一個被浸透的條狀布隨后被放置于所述第一(面朝上)C型溝槽的之內(nèi)底面，之后，所述基體樹脂原始混合物以及數(shù)個填充塊的液態(tài)混合物被放置于所述布的頂部。所述第二(面朝下)被浸透的布條緊鄰所述第二C型溝槽的下面放置，且在所述第一C型溝槽上方保持平衡。
在所述液態(tài)混合物被放置于所述面朝上的第一C型溝槽上之后，所述溝槽可以為嵌有布的面朝下的第二C型溝槽所覆蓋。如果所述兩個C型溝槽的尺寸相同，則上面的溝槽可沿橫向略微偏離，從而使得其一側(cè)壁位于底部C型溝槽一側(cè)壁之外，同時頂部C型溝槽之其他側(cè)壁在底部C型溝槽之其他側(cè)壁之內(nèi)。另外，所述一個C型溝槽也可被制成較另一C型溝槽略寬，從而使其完全跨騎(即成拱形)在另一C型溝槽上。
所述兩個浸透有樹脂的布以及織物材料一經(jīng)以這種方式配合，則其能夠同步經(jīng)過一保持適當溫度的連續(xù)塑模，從而使得基體樹脂，多孔滲水織物材料中的熱固性樹脂以及布中的熱固性樹脂均得以形成并硬化。但是在進入連續(xù)的塑模前，所述浸透有樹脂原始混合物的織物材料以及布最好被加熱。這有助于閃蒸出混合物中的某些溶劑以及/或加速必須發(fā)生的化學反應(yīng)，因此縮短了相互配合之C型溝槽留在所述連續(xù)塑模中的時將時間。
所述連續(xù)的塑?？梢允侵辽僖粋€牽引式模，該模常常被稱作一種“柔性環(huán)帶模”。在這種模中，相合作的半模部分在相對的卵形控制器軌道上轉(zhuǎn)動以將部分沿軸向移動且連續(xù)線性供給的材料夾于其間并保持一段時間，同時所述材料以及相臨的半模繼續(xù)向前移動。所述半模部分前后與相同的部分相連，就如同牽引車支撐面的連接。每一對合作形成一個外部模，其使得所供給的材料保持由硬化而產(chǎn)生的所希望的形狀。所述半模部分可以具有溫控裝置，在所述模到達向前運行的中點時，所述裝置使得所供給材料中的合成樹脂固定。所述相對的模部分離，釋放所供給的材料，同時所述每一半模部分循環(huán)至起始處以夾緊另一所供給的材料。與此同時，所述居中長度的供給材料被另一對半模部分夾緊并處理。這種類型的移動模的實例在申請人為Kemerer等的美國專利No 5700495中披露，其中的內(nèi)容結(jié)合在此作為參考。所述牽引模向前的移動最好長到足以使得兩個C型溝槽由模具中形成并且浸透樹脂以及基體樹脂均已形成并被硬化。但是，為了使得材料保持所期望的形狀直至其中的樹脂已硬化，所述供給材料可以經(jīng)過兩個或多個牽引模。
所述基體樹脂原始混合物以及所述填充塊可以混合并通過一個施料管道以一種均勻混合物的形式排至底部C型溝槽的最頂層。另外，所述混合物組分可以分離成兩股或多股分支，所述這些分支可以在一混合噴嘴中或在相應(yīng)的施料管道的出口處以及將要附著的層的表面上混合。按照這種方式，在獲得一可硬化的混合物之前，無一材料分支(分流)可被獨立的硬化，而是需要兩個或多個材料分支。因此，所述方法的實施更像一種反應(yīng)噴射模塑法(被稱作RIM模塑)，其中所需的固化催化劑以及/或橫向連接劑以一射流的形式至一模腔的注入孔中，同時需與所述催化劑以及/或橫向連接劑混合以提供一可硬化之混合物的單聚物或預(yù)聚物以一射流的形式提供。為了使得各股射流在每一施料管道之出口之外的空間混合，其可經(jīng)由噴嘴噴出以便于在空氣中接觸。另外，所述射流也可以在一混合頭中混合。
直至所有必須的組分進入或離開所述施料管道，所述可硬化的混合物才得以形成的一個優(yōu)點是，如果所述操作需較早停止，則在供給容器中不會留有預(yù)混合的樹脂，這樣就不會造成容器壽命的縮短，并進而將其拋棄。
所述操作一旦經(jīng)過其初始階段，通過諸如牽引機構(gòu)使得產(chǎn)生的硬化合成體沿軸向離開所述模具，所述條狀布以及織物材料均可同時且均勻地通過所述連續(xù)的塑模。所述合成體可以使用諸如切割機等等的裝置而切割成所期望的長度。
所述操作一旦經(jīng)過其初始階段，并且所產(chǎn)生的合成體離開所述連續(xù)的塑模并被輸送至所述切割站，則張力可以作用于進入連續(xù)塑模中的條狀布上，從而當構(gòu)成所述布之緯向的線(縱向的線)與基體樹脂以及織物材料相連時，其受到預(yù)拉伸。
當使用可發(fā)泡的基體樹脂時，離開所屬連續(xù)塑模的結(jié)構(gòu)材料的比重某種程度上受到基體樹脂原始混合物以及填充塊之混合物在移動之織物材料上的覆蓋程度。所述移動之織物材料每平方英尺上覆蓋的混合物的量越多，所述成品核心材料則受到更大的壓縮，因此所述比重則更大。
如果使用熱塑性樹脂，則樹脂以及填充塊的混合物在放置于所述織物材料上之前或之后需加熱至一樹脂熔融溫度。另外，所述連續(xù)塑模的最后一部分可以裝備冷卻裝置，從而在所述模之出口端出現(xiàn)合成體材料之前使得所述基體樹脂再硬化。
即使使用一熱固性樹脂，冷卻所述連續(xù)塑模的最后一部分仍具有一些優(yōu)點，其可以使得所述合成物材料離開模具前溫度降低，即通過使其在連續(xù)的塑膜中受到冷卻，所述合成體將承受較小的變形并且其溫度可以很快地降至能夠安全處理的范圍內(nèi)。當使用牽引模時，這需要至少兩個這樣的模，這樣一來，最后一個牽引模能夠在一個較發(fā)生熱固反應(yīng)之塑模更低的溫度下操作。
如果所述基體樹脂以及所述填充塊在經(jīng)過連續(xù)塑模的同時需受熱，則任何適用的熱源可被使用，例如，無線電波，微波以及感應(yīng)熱。
制造具有單一覆蓋層的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料另外，本發(fā)明之復(fù)合結(jié)構(gòu)材料可以由非紡織的加強線條制成，這樣一來，所述覆蓋層是一單體，而非兩個縱向的部分。因而，其寬度足以包容所述核心材料的一個單一的且最好具有某些重疊的條狀織物材料可被使用。由其各自的線軸提供的平行的加強線可以被放置在所述織物材料的一側(cè)，所述基體樹脂原始混合物以及所述數(shù)個填充塊的液態(tài)混合物可以放置在所述織物材料之具有線的一側(cè)，同時所述織物材料可被制成具有所期望之結(jié)構(gòu)材料橫截面形狀的套筒型結(jié)構(gòu)，并且具有線的一側(cè)面向所述結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。隨后，所述成套筒結(jié)構(gòu)且載有混合物的織物材料可以如上所述經(jīng)過所述連續(xù)塑模。在這一實施例中，所述完成的復(fù)合材料一旦離開所述模具，則所述線可以收到預(yù)拉伸。所述多孔滲水合成材料可以充足地為硬化樹脂原始混合物所浸透，而所述加強線無需單獨地為連接樹脂所浸濕。然而所述線之單獨浸濕也是一種選擇。
所述織物材料最好在所述基體樹脂原始混合物以及所述數(shù)個填充塊的混合物被放置于其上之前而形成套筒結(jié)構(gòu)。所述織物材料之套筒結(jié)構(gòu)可以通過將材料卷繞于和所述連續(xù)塑模之外膜形狀相一致之一細長的芯軸上并拉動而形成。通過這種方式，所述織物材料可以具有和所述芯軸相同的形狀并且所述外膜有助于這一形狀的保持。
由于最好在樹脂/填充物混合物放置于所述織物材料上之前使得所述織物材料形成套筒結(jié)構(gòu)，故使用一個具有一內(nèi)部通道的芯軸將是有利的，所述通道在位于所述移動之織物材料上方的出口處終止。通過這種方式，所述樹脂以及填充物的混合物可以經(jīng)過芯軸的內(nèi)部通道并由出口排出，從而覆蓋于所述織物材料上。在這種結(jié)構(gòu)中(如同C型溝槽實施例)，由于所述織物材料裝載所述基體樹脂以及填充塊通過所述連續(xù)塑模，故其向一個管狀傳送帶。
這一操作可以利用一個或多個條狀布代替單獨的條狀線而實施。
制造具有單一覆蓋層之一細長的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料的另一方法包括如下的步驟a.形成兩條多孔滲水織物材料可發(fā)泡層，其中所述織物材料選擇紙或布，并且在所述發(fā)泡層之間至少夾有一布條，所述布的緯向沿著縱向，同時所述多孔滲水織物材料以及位于其間的所有材料均浸透有一種熱固性樹脂原始混合物；b.將所述層折成一槽狀并且所述槽沿水平定位，其中一條多孔滲水織物材料位于頂部，另一條多孔滲水織物材料位于底部；
c.將一種可發(fā)泡的且與所述層中的樹脂原始混合物兼容的液態(tài)基體樹脂原始混合物放置于所述層的槽中，當完全反應(yīng)時，其將會生成一種至少為半硬性的熱固性基體樹脂；d.折疊并密封所述層，從而使得其環(huán)繞并構(gòu)成一個包容所述基體樹脂原始混合物的核心空間；以及e.使得所述封閉層及其內(nèi)容物在有利于所述層中的熱固性樹脂以及所述核心空間中的基體樹脂固化的情形下位于一個塑膜中直至兩種樹脂固化，因而(i)所述層以及基體樹脂至少半剛性；(ii)所述基體樹脂連同其可包含的各種填充塊充滿所述核心空間；同時(iii)所述層以及所述基體樹脂連接在一起。
貨運墊板如上所述，本發(fā)明非常適用于可用于構(gòu)建貨運墊板之合成板的制造。任何類型可由木板或木塊構(gòu)建的貨運墊板均可使用本發(fā)明之一塊或多塊合成板或塊制造。這種墊板通常具有甲板(水平布置)以及垂直布置于所述甲板頂層下方的縱梁(也被稱作“承輥”或“柱”)。使用一底部甲板也是可行的。縱梁板通常包括兩個邊緣縱梁以及中心縱梁。有時也可使用一個單獨的中心縱梁，但是有時也使用兩個中心縱梁，例如兩個縱梁相互接觸或彼此分開6-20英寸以使得載荷分配得更均勻。
一些墊板使用釘在甲板頂部以及底部的塊或連接板替代縱梁。
所有的板可以具有不同的寬度，長度以及厚度。然而所述甲板通常為1×4S或1×6S。縱梁通常為2×4S或3×4S。一個典型的塊狀墊板可以包括6個外部塊，3個中心塊，3個連接板，4個大約為1×4×40英寸的頂部甲板，5個大約為1×6×40英寸的頂部甲板，3個大約為1×6×37英寸的底部甲板以及2個大約為1×6×40英寸的底部甲板。
縱梁板可以為雙向板結(jié)構(gòu)，其只允許叉子由兩個相反的方向進入。另外，所述墊板可以為四向墊板，其中所述縱梁帶有切口或被切開以使得所述叉子可以由四個方向進入。
在一縱梁板上的甲板以及底板可以與所述外部縱梁的外邊緣平齊，從而形成一“平齊墊板”，或者所述甲板以及/或底板可以超過所述外部縱梁的外邊緣平齊，從而形成一“單翼”或“雙翼”墊板。另外，所述底板也可被省略，從而形成一“單體甲板”或“滑”板。
如果需要，所述甲板以及底板的數(shù)量，尺寸及其布置可以是相同的，從而形成一個“可逆”墊板。
所述甲板合成物可以包括一個核心，所述核心在體積上包括10-15％的粒狀輪胎橡膠以及40-50％的可膨脹珍珠巖。
所述甲板之核心材料中可以不包括任何填充塊，這是由于其密度無需牢固地支撐一釘子。例如其中的核心材料可以由密度大約為每立方英尺21磅(pcf)，較好的是17-19pcf的聚亞胺酯發(fā)泡體制成。
所述支撐甲板最好包括至少一定量粒狀輪胎橡膠，例如體積百分比為45-75％，較好的是55-65％。


附圖1是一種制造本發(fā)明之板形復(fù)合材料方法的示意圖。
附圖2是由本發(fā)明之板構(gòu)造的一種貨運墊板的正視圖。
附圖3以及附圖4是制造本發(fā)明之板形復(fù)合材料的另一種方法的示意圖。
方法實施例1
通過下面對所述新的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料之一種制造方法的描述，本發(fā)明將變的更好理解。
這一實施例描述了使用C型溝槽方法構(gòu)建一橫截面尺寸為1×4英寸，即3/4英寸乘3-1/2英寸的合成板。所述方法是連續(xù)進行的并且在附圖1中示意性地示出。附圖1的比例不是實際的比例。例如，為了便于示意，紙10以及21的厚度被放大了。經(jīng)向線19以及緯向線20的直徑也被放大。并且盡管圖中畫出了大約兩打橫向?qū)挾葹?×4的經(jīng)向線，但是實際上其至少應(yīng)為70。另外，為了便于細節(jié)的描述，附圖1B-附圖1J的繪圖比例大于附圖1A。
參見附圖1，一條回收的牛皮紙10被拉離供給輥11，經(jīng)由導(dǎo)向輥50，拉伸輥51，隨后經(jīng)過噴霧桿12，其上被噴涂有環(huán)氧樹脂以及硬化組分之預(yù)制的新鮮混合物。所述導(dǎo)向輥50以及所述拉伸輥51使得所述紙10得以均勻的輸送，即不會產(chǎn)生急拉。所述紙10中的纖維素纖維(未示出)沿其縱向定位。與此同時，聚酯織布14被拉離所述供給輥15，經(jīng)由導(dǎo)向輥53，拉伸輥54，導(dǎo)向輥55以及一第二拉伸輥17，隨后經(jīng)過所述噴霧桿16，其上被噴涂有相同的環(huán)氧樹脂混合物。浸透有樹脂的布14被拉至層壓站18，在此其被壓制于所述紙10之潮濕的一側(cè)，從而產(chǎn)生附圖1D所示的結(jié)構(gòu)。正如附圖1C以及附圖1D所示，所述布14的經(jīng)線由線19組成。直徑較小的緯線20使得所述經(jīng)線19定位。
與所述紙10相同的第二條回收牛皮紙21被拉離供給輥22，經(jīng)過導(dǎo)向輥56，拉伸輥57以及導(dǎo)向輥58，隨后被浸透有同樣的環(huán)氧樹脂合成物，所述合成物由所述噴霧桿23噴涂至所述紙21的上側(cè)。與此同時，聚酯布25被拉離其相應(yīng)的供給輥26，經(jīng)由導(dǎo)向輥59，拉伸輥60，導(dǎo)向輥61以及第二個拉伸輥28，隨后噴霧桿27將其上噴涂有同樣環(huán)氧樹脂合成物。布25與布14相同。浸透有樹脂的布25被拉至層壓站29并被壓制于所述紙21的內(nèi)底面而形成附圖1E所示的裝置。在折疊站24(裝置未示出)，所述紙21的邊緣被向上彎折而形成一個如附圖1F所示的面朝上的C型溝槽。所述紙21之C型溝槽與所述聚酯布條25的混合物受拉經(jīng)過噴射嘴30，在此所述基體樹脂原始混合物以及填充塊被覆蓋至所述布條25上。正如附圖1G所示，混合覆蓋物31包括懸浮于能夠反應(yīng)而生成一種硬性的熱固性聚合發(fā)泡體之液體混合物33中的填充塊32。如附圖1G所示，所述C型溝槽，布以及核心材料原始混合物31隨后被拉向連續(xù)塑模37。但是如附圖1H所示，在所述混合物進入所述塑膜37之前，輥34將所述層狀的紙條10以及布14引導(dǎo)至底部C型溝槽上方的位置處。隨后，如附圖1I所示，頂部紙10在折疊站13(未示出)被折疊成一個面朝下且與面朝上之C型溝槽交疊的C型溝槽。所述裝置隨后被拉動并經(jīng)過具有一有利于所述樹脂原始混合物33形成，發(fā)泡并固化之最佳溫度的連續(xù)塑模37，從而形成如附圖1J所示的多孔基體樹脂38，其中示出了所述成品板的橫截面。所述連續(xù)塑模37之內(nèi)部(未示出)實際上是使得所述紙，布以及所述核心材料混合物保持所期望之橫截面形狀的外模。使得所述樹脂發(fā)泡的熱氣產(chǎn)生了使得所述紙以及布壓靠于所述連續(xù)塑模37之內(nèi)壁的壓力。
牽引裝置41將成品板40連續(xù)地拉離所述連續(xù)塑模37。所述板40一經(jīng)由所述塑膜37產(chǎn)生，張力即通過對拉伸輥17的調(diào)節(jié)而作用于所述布14上，同時通過對拉伸輥28的調(diào)節(jié)而作用于所述布25上。所述連續(xù)塑模37的長度長至在所述板40由其中產(chǎn)生之前，所述頂部布14以及所述底部布25中的線19牢固地與硬化的紙條10，21以及發(fā)泡的基體樹脂38相連，所述板一經(jīng)被切割成部分，則線19上的張力尚不足以使得這些連接斷裂。所述頂部C型溝槽通過固化的環(huán)氧樹脂與所述底部C型溝槽在其側(cè)壁交疊之交界面42及43處相連。
方法實施例2附圖3及4示出了制造本發(fā)明之一合成板的另一種方法。在附圖3中，輥102提供具有一乙烯醇之內(nèi)部阻擋層的兩層紙101，所述紙通過導(dǎo)向輥103并經(jīng)過一環(huán)氧樹脂覆料器104，使用一公知的技術(shù)及裝置制造紙及塑料層。聚酯棉麻織物106被拉離輥107，并經(jīng)過環(huán)氧樹脂覆料器104。與此同時，所述單層紙108被拉離所述輥109并同樣也經(jīng)過環(huán)氧樹脂覆料器104。所述液態(tài)環(huán)氧樹脂原始混合物103(在下文也被稱作“環(huán)氧樹脂”)經(jīng)由所述供給噴嘴110覆蓋于所述紙101以及108之間的空間。
正如圖中所示，在離開所述輥102后，所述下層的紙101較上層的紙薄是比較好的。這是由于下層的紙的厚度只要能夠接收一覆蓋層即可，其無需吸收足夠的環(huán)氧樹脂以于一布棉麻織物層壓在一起。
在離開所述環(huán)氧樹脂覆料器104后，所述紙101以及108以及棉麻織物106向下經(jīng)過所述壓輥105以及106之間并形成一未固化的層111。施加樹脂以及由所述輥105及106產(chǎn)生層111的時間間隔相當?shù)亩蹋灾劣诤苌俚幕驔]有環(huán)氧樹脂由所述紙108流出。但是，為了預(yù)防，一個刀片貼靠于所述壓輥106上以刮掉流至表面的環(huán)氧樹脂。
所述棉麻織物106屬多孔滲水材料，因此壓輥105及106可以將環(huán)氧樹脂113很容易地壓入所述棉麻織物。所述柔性層111經(jīng)過導(dǎo)向輥114并隨后迂回通過輥排115。所述輥排115之上下組的間隔由計算機設(shè)置，從而使得層111完全通過所述輥排所需的時間使得所述環(huán)氧樹脂部分固化，但是未硬化。所述輥排115可以選擇性的被加熱以加速所述環(huán)氧樹脂的固化。
如附圖4所示，所述柔性層111隨后穿過所述可調(diào)節(jié)的織物壓褶器116，在此，其被加工出四條折疊線(未示出)，所述四條折疊線將形成所述板之四條邊緣。接著，所述被處理的層112穿過形成站117，在此其經(jīng)過形成輥以及/或芯軸(未示出)利用所述壓褶器116形成的兩條折疊線而彎折成具有J型橫截面的結(jié)構(gòu)118。剩余的兩條折疊線119以及120在所述J型橫截面之垂直一側(cè)可見。
接著，所述J型層118經(jīng)過核心填充站121，在此，所述基體樹脂原始混合物以及所述填充塊(未示出)的混合物被覆蓋之所述層118之槽形部分。所述混合物包括填充塊以及將發(fā)生反應(yīng)而形成熱固性聚亞胺酯發(fā)泡體之液態(tài)混合物。已知的諸如mezzanine-mounted重力供給填充器(未示出)的裝置可用于向所述移動層的槽中填覆混合物。最好使用一防護板以防被填覆的混合物濺至所述層之槽的外部。
隨后，載有混合物的層122經(jīng)過封閉站123，在此，所述層122沿其折疊邊119以及120折疊，從而使得邊緣124抵靠所述閉合層125的左側(cè)。封閉站123包括一個卷邊膠結(jié)層和機(未示出)，所述層和機使用一高強度，熱固的且快速固化的粘結(jié)劑例如在瓦楞紙板業(yè)使用的諸如一環(huán)氧或聚酰胺/聚亞胺酯粘結(jié)劑密封在邊緣124處閉合的合成體。例如，一密封粘結(jié)劑的卷邊線可以位于所述固定垂直邊緣的外側(cè)，而所述向下之頂部邊緣可以壓靠所述粘結(jié)劑。所述粘結(jié)劑可以在幾秒鐘內(nèi)充分地固化，同時所述載有混合物的套筒125可以進入牽引塑膜站126，在此，所述套筒125被穩(wěn)固地保持于所述受熱的模(未示出)中，同時所述基體樹脂發(fā)泡并部分固化，而且所述層中的環(huán)氧樹脂至少部分硬化。牽引模126最好能夠承受來自所述發(fā)泡的聚亞胺酯混合物之大約10psi的內(nèi)部套筒壓力。所述合成的部分硬化的合成物127隨后經(jīng)過一個不太連續(xù)之塑膜128，其目的是為了使其保持所期望之矩形形狀并同時使得所述樹脂進一步固化，從而防止任何由于內(nèi)部氣體壓力而造成的凸起。連續(xù)塑模128可以只需承受一個大約6或7psi的發(fā)泡壓力。因此其可以是一個帶型連續(xù)塑模，而非較貴的牽引塑膜。
所述牽引機構(gòu)130將所述合成之硬化合成物129拉離所述第二牽引模128并將其向前輸送至一個切割站(未示出)。所述合成物129也可先通過一個涂層站，在此，其被噴涂一最后涂層(未示出)。
所述附圖3及附圖4之方法一旦經(jīng)過初始階段并產(chǎn)生一由所述牽引機構(gòu)130所拉動的硬化合成物129，則所述張力可作用于所述棉麻織物106上。所述張力也可作用于所述紙101以及/或所述紙108上。作用于所述紙101上的張力最好使其平滑且均勻地環(huán)繞所述成品合成物129之外表面。通常所述機械張力可以滿足這一需求。
應(yīng)當可以理解，附圖3及4所示系統(tǒng)可以改進以允許所述層狀結(jié)構(gòu)中的層數(shù)多于3層。所述層采用不同的材料以及具有不同的結(jié)構(gòu)可以影響成品板的硬度，撓性，壽命，重量以及燃燒特性等等。下面的五種層狀結(jié)構(gòu)是可以考慮的，其中P表示紙的內(nèi)層，P0表示紙的最外層，S表示一棉麻織物層，Pi表示所述紙的最內(nèi)層1.P0-S-Pi2.P0-S-S-Pi3.P0-S-P-S-Pi4.P0-P-S-S-Pi5.P0-P-S-P-S-Pi貨運墊板實施例為了便于解釋，附圖2只是一種類型之由本發(fā)明之合成板構(gòu)建的貨運墊板的正視圖。其包括規(guī)格均為1×4S的一個上甲板210以及一個下甲板211。所述端部縱梁212以及213的規(guī)格為3×4S。下面將描述所述本發(fā)明之復(fù)合結(jié)構(gòu)材料是如何制成甲板以及縱梁的。
正如實施例2所述以及附圖3及4所示，所述每一板具有一單體覆蓋層。所述紙以及棉麻織物可以采用P0-S-S-Pi結(jié)構(gòu)。所述棉麻織物的經(jīng)線由1000登尼爾的多細絲聚酯線構(gòu)成，緯線由250登尼爾的多細絲聚酯線構(gòu)成。所述經(jīng)線的密度為每橫向英寸12根線，所述緯線的密度為每縱向英寸6根線。(其他的諸如纖維玻璃棉麻織物的布也適于用作聚酯棉麻織物)。所述棉麻織物的經(jīng)向一側(cè)面朝所述每一板的外側(cè)。所有板中的P0層均為100％的回收兩層牛皮紙，其基礎(chǔ)重量大約為90磅，所述P1層為100％的被回收的標準掛面紙板紙(單層紙)，其基礎(chǔ)重量大約為90磅。所述層狀結(jié)構(gòu)為一兩種組份的環(huán)氧樹脂，諸如來自Copps工業(yè)公司的產(chǎn)品代碼為R88-14B/H88-14E的產(chǎn)品所硬化。在所有的板中，所述經(jīng)向線被預(yù)拉伸至其最大拉伸量的80-85％。
所述頂部甲板210中的核心材料為重量百分比(pbw)為25.55的聚亞胺酯發(fā)泡系統(tǒng)，5.06pbw的5371 EPS顆粒(HuntsmanChemical)以及69.39pbw的已磁性分離且未去除輪胎線的No.4輪胎顆粒(-10目)的混合物。所述聚亞胺酯系統(tǒng)包括Baydur 645B異氰酸酯以及Baydur 645A多烴基化合物。所述EPS顆粒在與其他的組分混合之前已完全膨脹。所述核心材料之比重在9.6-10.2磅/立方英尺的范圍內(nèi)。
所述底部甲板211包括和所述板210之核心材料具有相同組份的一核心材料，但是其比例為為21.26pbw的聚亞胺酯發(fā)泡系統(tǒng)，6.57pbw的5371 EPS顆粒以及72.17pbw的顆粒橡膠。所有底部甲板211之核心材料的比重在9.3-9.8磅/立方英尺的范圍內(nèi)，比所述頂部甲板210之核心材料的比重小大約0.2-0.4磅/立方英尺。(另外，盡管未示出，但是底部甲板可以具有和頂部甲板相同的核心材料，由于底部甲板無需承受一同樣大的載荷，故其較頂部甲板薄大約17-33％。作為第三種選擇，所述頂部以及底部甲板當然可以是一樣的。)所述縱梁212-215均包括由28.58pbw之聚亞胺酯發(fā)泡系統(tǒng)以及71.42pbw之顆粒橡膠的混合物制造而成的核心材料。所述聚亞胺酯發(fā)泡系統(tǒng)包括Baydur645B異氰酸酯以及Baydur649A多烴基化合物。所述顆粒橡膠與甲板中使用的顆粒橡膠相同。由于所述顆粒橡膠之集中以及缺少所述EPS顆粒，故所述縱梁212-215之核心材料的比重在47.7-48.3磅/立方英尺的范圍內(nèi)。
所有甲板(頂部以及底部)均通過Halstead的No.HR3013射釘(gun nail)以及/或No.BOT3013bulk nails固定在所述縱梁212-215上，兩者均是具有高夾緊力的混合光桿/擰緊螺絲釘，其具有下列的規(guī)格直徑為0.295-0.305英寸的圓頭；頭部厚度0.065-0.070英寸；開口孔角度130°；長度3英寸；光桿寬度0.130-0.132英寸；由直徑為0.120的低碳拉制鋼線制造而成；具有42°的金剛石尖點；最小拉伸強度(彎曲屈服)100000psi；涂覆有熱塑性樹脂(一干燥的乳膠粘結(jié)劑)；
盡管上述已經(jīng)對本發(fā)明之一特定的實施例進行了描述，但是應(yīng)當明白，上述的描述只是起到解釋的作用。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離由下面的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的實質(zhì)的情況下可以得到與上述本發(fā)明最佳實施例所披露的內(nèi)容相一致的各種變形及等同結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，所述結(jié)構(gòu)材料包括一種包含于一覆蓋層中的在尺寸上穩(wěn)定的核心材料，所述覆蓋層與所述核心材料相連，其特征在于所述覆蓋層包括至少一層大致平行的且與至少一層在尺寸上穩(wěn)定的織物材料相連的加強線，其中所述織物材料選自由硬化的紙及布構(gòu)成的組群。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述材料是細長的，所述至少一層線沿所述結(jié)構(gòu)材料的縱向定位并沿其整個長度方向延伸，同時至少一些線在預(yù)拉伸的狀態(tài)下與所述織物材料相連。
3.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述材料在其整個長度上具有一大致均勻的橫截面，同時所述線層的寬度占所述橫截面圓周的25-100％。
4.如權(quán)利要求3所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述線是在拉伸情形下沿經(jīng)線方向與所述織物材料相連之布條。
5.如權(quán)利要求4所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述布通過一熱固性樹脂與所述織物材料相連。
6.如權(quán)利要求5所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述織物材料是浸透有一種硬化合成樹脂的紙。
7.如權(quán)利要求6所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述紙包括纖維素纖維。
8.如權(quán)利要求7所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述覆蓋層包括至少一個與所述紙層相連之所述布層的混合層，其中所述紙層在所述布層之外。
9.如權(quán)利要求8所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述覆蓋層的最外層是一兩層的紙，所述兩層之間夾有一層防止一環(huán)氧樹脂流出的樹脂層，并且所述最里面的覆蓋層是缺少所述阻擋層的紙層。
10.如權(quán)利要求9所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述樹脂基體包括一熱固性樹脂。
11.如權(quán)利要求10所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述核心材料包括嵌入所述樹脂基體中的數(shù)個填數(shù)物固體。
12.如權(quán)利要求10所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述核心材料的抗擠壓強度為300磅/平方英寸。
13.如權(quán)利要求11所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述數(shù)個填充塊包括數(shù)個一種或多種選自木素纖維材料，纖維素材料，玻璃材料，粘性材料，含碳材料，塑料以及橡膠的固體。
14.如權(quán)利要求11所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述數(shù)個填充塊包括至少一個選自橡膠輪胎碎片，玻璃微球體，可膨脹的聚合體顆粒以及可膨脹珍珠巖的部件。
15.如權(quán)利要求14所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述樹脂基體包括一選自環(huán)氧樹脂以及聚亞胺酯樹脂的樹脂。
16.如權(quán)利要求15所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述覆蓋層包括至少一個與所述布層相連之所述紙層的混合層，其中所述經(jīng)線至少主要為合成纖維或細絲。
17.如權(quán)利要求15所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述覆蓋層包括至少一個與所述布層相連之所述紙層的混合層，其中所述經(jīng)線至少主要為聚酯纖維或細絲。
18.如權(quán)利要求15所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述覆蓋層包括至少一個與所述布層相連之所述紙層的混合層，其中所述經(jīng)線至少主要為聚酯纖維或細絲，并且所述紙至少主要為纖維素纖維。
19.如權(quán)利要求18所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述樹脂基體包括一發(fā)泡的聚亞胺酯樹脂。
20.如權(quán)利要求19所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于在所述覆蓋層中，所述最里層以及所述最外層均是至少主要為纖維素纖維的紙層，同時所述最外層的外層較其內(nèi)層薄。
21.如權(quán)利要求20所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述每一紙層浸透有一固化的環(huán)氧樹脂，所述環(huán)氧樹脂有助于所述布以及所述核心材料與所述紙相結(jié)合。
22.如權(quán)利要求21所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述覆蓋層包括至少一個與所述布層相連之所述牛皮紙層的混合層，其中所述布至少主要為連續(xù)的聚酯細絲，所述經(jīng)線選自直徑大約為0.010-0.015英寸的單根長絲以及登尼爾大約為600-1000的多根細絲線，并且所述布的經(jīng)向抗張強度在90-200磅/橫向英寸的范圍內(nèi)。
23.如權(quán)利要求22所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于在所述至少一個混合層中的所述牛皮紙具有以大約為65-100磅的基礎(chǔ)重量。
24.如權(quán)利要求23所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述核心材料的抗擠壓強度大約為300-2500磅/平方英寸。
25.如權(quán)利要求24所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述覆蓋層包括至少一個所述布層，其中所述布條在沿經(jīng)向且所述每英寸寬布至少為10磅的張力的作用下與所述紙層相連。
26.如權(quán)利要求25所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述結(jié)構(gòu)材料之橫截面為矩形，因此其具有四個側(cè)面，并且所述覆蓋層包括至少一個覆蓋所述結(jié)構(gòu)材料之至少一側(cè)的預(yù)拉伸布層。
27.如權(quán)利要求25所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述結(jié)構(gòu)材料之橫截面為非方形矩形，因此其具有兩個相對的寬邊，以及兩個相對的窄邊，并且所述覆蓋層包括至少一個覆蓋所述結(jié)構(gòu)材料之每一寬邊的預(yù)拉伸布層。
28.如權(quán)利要求27所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述覆蓋層包括兩個相對的，交疊結(jié)合的C型溝槽，所述每一C型溝槽覆蓋所述一寬邊并且沿所述結(jié)構(gòu)材料之所述整個長度延伸。
29.如權(quán)利要求5所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述布是織物。
30.如權(quán)利要求5所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述布是橫向放置的棉麻織物。
31.如權(quán)利要求7所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述布是織物。
32.如權(quán)利要求7所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述布是橫向放置的棉麻織物。
33.如權(quán)利要求10所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述布是織物。
34.如權(quán)利要求10所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述布是橫向放置的棉麻織物。
35.如權(quán)利要求15所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述布是織物。
36.如權(quán)利要求15所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述布是橫向放置的棉麻織物。
37.如權(quán)利要求20所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述布是織物。
38.如權(quán)利要求20所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述布是橫向放置的棉麻織物，且其中的經(jīng)線面朝外。
39.如權(quán)利要求26所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述布是橫向放置的棉麻織物，且其中的經(jīng)線面朝外。
40.如權(quán)利要求10所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述材料在至少一個橫截面方向具有至少為0.1的尺寸比。
41.一種制造細長的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料的方法，其包括下面的步驟a.獲得一選自包括紙及布之組群的多孔滲水織物材料之第一細長的C型溝槽，所述溝槽浸透有一種熱固性樹脂原始混合物并且所述C型溝槽的C朝上；b.將一種熱固性樹脂原始混合物浸透至一條布中，所述混合物與織物材料中的樹脂混合物相兼容；c.將所述條狀布放置于所述第一C型溝槽的內(nèi)底面上，使緯向沿著所述溝槽的縱向延伸，以便于使得所述溝槽的長度伸長；d.將一種液態(tài)基體樹脂原始合成物覆蓋于所述布條的頂部，所述基體樹脂原始合成物與所述織物材料及所述布中的所述樹脂原始混合物相互兼容，當發(fā)生反應(yīng)時，其將產(chǎn)生至少為半硬性的基體樹脂；e.將浸透有一種熱固性樹脂原始混合物且C型朝下的一種采用多孔滲水織物材料的第二C型溝槽覆蓋于所述第一C型溝槽上，因此所述兩個溝槽的垂直側(cè)疊置并相互接觸，同時所述兩個C型溝槽之間形成了一個核心空間；以及g.兩個C型溝槽在有利于(i)所述核心空間中基體樹脂的固化，(ii)所述多孔滲水織物材料中熱固性樹脂的固化以及(iii)所述布中熱固性樹脂的固化的情形下保持在一起直至三種樹脂固化，從而所述兩個C型溝槽能夠在其交疊處相連，所述布條與所述第一C型溝槽相連，所述核心空間充滿基體樹脂，同時所述基體樹脂與所述布及所述織物材料相連。
42.一種制造細長的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料的方法，其包括下面的步驟a.形成兩條多孔滲水織物材料可發(fā)泡層，其中所述織物材料選自紙及布，并且在所述發(fā)泡層之間至少夾有一布條，所述布的緯向沿著縱向，同時所述多孔滲水織物材料以及位于其間的所有材料均浸透有一種熱固性樹脂原始混合物；b.將所述層折成一槽狀并且所述槽沿水平定位，其中一條多孔滲水織物材料位于頂部，另一條多孔滲水織物材料位于底部；c.將一種可發(fā)泡的且與所述層中的樹脂原始混合物兼容的液態(tài)基體樹脂原始混合物放置于所述層的槽中，當完全反應(yīng)時，其將會生成一種至少為半硬性的熱固性基體樹脂；d.折疊并密封所述層，從而使得其環(huán)繞并構(gòu)成一個包容所述基體樹脂原始混合物的核心空間；以及e.使得所述封閉層及其內(nèi)容物在有利于所述層中的熱固性樹脂以及所述核心空間中的基體樹脂固化的情形下位于一個塑膜中直至兩種樹脂固化，因而(i)所述層以及基體樹脂至少半剛性；(ii)所述基體樹脂連同其可包含的各種填充塊充滿所述核心空間；同時(iii)所述層以及所述基體樹脂連接在一起。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于所述基體樹脂原始混合物包括形成至少半硬性的發(fā)泡聚亞胺酯所必需之反應(yīng)物及發(fā)泡劑。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于所述兩條織物材料為紙。
45.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于所述底部紙條是一兩層的紙，一阻擋一種環(huán)氧樹脂流出的層或樹脂夾于所述兩層之間，并且所述頂部紙條無阻擋層。
46.如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于所述熱固性樹脂原始混合物包括形成一種環(huán)氧樹脂所必需的反應(yīng)物。
47.如權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于所述夾于紙條間的布的經(jīng)線為連續(xù)的聚酯細絲或纖維玻璃。
48.如權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于在所述步驟e期間，所述覆蓋層沿其縱向處于一充分拉伸的狀態(tài)，由所述步驟得到的所述結(jié)構(gòu)材料之所述外層實際上是平的。
49.如權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于在所述步驟e期間，夾于所述紙條之間的布的經(jīng)線包括連續(xù)的聚酯細絲，同時所述布沿其縱向處于一充分拉伸的狀態(tài)，所述經(jīng)向線被拉長至其最大伸長量的10-85％。
50.如權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于所述基體樹脂原始混合物包括數(shù)個至少一種選自輪胎橡膠，玻璃微球體，可膨脹的聚合體顆粒以及可膨脹珍珠巖。
51.如權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于所述基體樹脂原始混合物包括輪胎橡膠，所述輪胎橡膠在重量上含有不超過3％的帶狀金屬，并且所述橡膠的量在體積上占所述成品核心材料的2-90％。
52.如權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于所述基體樹脂原始混合物包括玻璃微球體，其大部分之粒子尺寸在5-225微米的范圍內(nèi)，并且所述微球體的量在體積上占所述成品核心材料的2-90％。
53.如權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于所述基體樹脂原始混合物包括可膨脹的珍珠巖，并且所述珍珠巖的量在體積上占所述成品核心材料的10-80％。
54.一種細長的具有四個側(cè)面的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，所述材料沿其長度方向具有一大致相同的矩形橫截面，所述結(jié)構(gòu)材料包括一包含于一覆蓋層中的硬性聚亞胺酯發(fā)泡核心材料，所述覆蓋層通過一熱固性樹脂與所述核心材料相連，其特征在于所述覆蓋層包括至少一層布，所述布層與一層紙相連，所述紙層浸透有足夠量的硬化熱固性樹脂以使其在尺寸上穩(wěn)定，所述布的經(jīng)向沿所述結(jié)構(gòu)材料的縱向并沿其整個長度延伸，并且所述至少一層布實際上覆蓋所述結(jié)構(gòu)材料之至少兩相對側(cè)，同時所述核心材料之抗壓強度至少為300psi。
55.如權(quán)利要求54所述的結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述核心材料包括數(shù)個選自輪胎橡膠，可膨脹珍珠巖，可膨脹聚合體顆粒以及玻璃微球體的至少一種固體。
56.如權(quán)利要求54所述的結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述核心材料之抗壓強度在1800-2500psi的范圍內(nèi)
57.一種貨運墊板，所述貨運墊板包括甲板以及甲板支撐板，所述甲板支撐板選自(a)縱梁以及(b)塊及連接板的組合，其中所述至少一個甲板或甲板支撐板為細長的且具有四個側(cè)面的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，所述材料沿其長度方向具有一大致相同的矩形橫截面，所述結(jié)構(gòu)材料包括一包含于一覆蓋層中的至少半硬性的聚亞胺酯發(fā)泡核心材料，所述覆蓋層通過一熱固性樹脂與所述核心材料相連，所述覆蓋層包括至少一層布，所述布層與一層紙相連，所述紙層浸透有足夠量的硬化熱固性樹脂以使其在尺寸上穩(wěn)定，所述布的經(jīng)向沿所述結(jié)構(gòu)材料的縱向并沿其整個長度延伸，并且所述至少一層布實際上覆蓋所述結(jié)構(gòu)材料之至少兩相對側(cè)，同時所述核心材料之抗壓強度至少為300psi。
58.如權(quán)利要求57所述的貨運墊板，其特征在于所述每一合成甲板中的所述核心材料包括數(shù)個選自輪胎橡膠，可膨脹珍珠巖，可膨脹聚合體顆粒以及玻璃微球體的至少一種填充塊，并且其抗壓強度在300-1700psi的范圍內(nèi)。
59.如權(quán)利要求58所述的結(jié)構(gòu)材料，其特征在于所述每一合成甲板支撐板中的所述核心材料包括數(shù)個選自輪胎橡膠以及玻璃微球體的至少一種填充塊，并且其抗壓強度在1800-2500psi的范圍內(nèi)
60.如權(quán)利要求58所述的貨運墊板，其特征在于所述每一合成甲板以及甲板支撐板中的每一布層在其每橫向英寸的范圍內(nèi)具有至少12根經(jīng)向線。
61.如權(quán)利要求60所述的貨運墊板，其特征在于所述每一合成板之四側(cè)的每一側(cè)實際上為所述至少一布層所覆蓋。
62.如權(quán)利要求59所述的貨運墊板，其特征在于所述每一合成甲板以及甲板支撐板中的每一布層在其每橫向英寸的范圍內(nèi)具有至少12根經(jīng)向線。
63.如權(quán)利要求62所述的貨運墊板，其特征在于所述每一合成板之四側(cè)的每一側(cè)實際上為所述至少一布層所覆蓋。
64.如權(quán)利要求63所述的貨運墊板，其特征在于其是一縱梁墊板，并且所述每一甲板是一所述合成甲板，所述每一縱梁是一所述合成縱梁。
65.如權(quán)利要求64所述的貨運墊板，其特征在于所述每一合成甲板中的所述核心材料在體積上包括40-50％的膨脹的珍珠巖。
66.如權(quán)利要求57所述的貨運墊板，其特征在于在所述至少一個合成板或塊的覆蓋層中嵌入的材料與所述線及覆蓋層不同，其物理特性可以由遠處測量并且可作為所述墊板的一個識別特征。
67.如權(quán)利要求66所述的貨運墊板，其特征在于所述嵌入的材料是在一基體上的金屬層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種例如適于替代木板的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料。其包括一個在尺寸上穩(wěn)定的核心材料以及與所述核心材料粘附在一起的覆蓋層。所述覆蓋層包括至少一與至少一硬化的織物材料(10)層連接在一起的平行線(19)層，所述織物材料選自紙或布。適用的核心材料包括聚亞胺酯發(fā)泡體(38)，其中選擇性的充滿橡膠顆粒(32)，可膨脹珍珠巖，可膨脹之聚合體顆粒以及/或玻璃微球體。所述平行線(19)最好以聚酯布條的形式提供，并且作為其經(jīng)向線。所述織物材料(10)最好是牛皮紙，其通過環(huán)氧樹脂而硬化。
文檔編號B32B5/00GK1646311SQ03808783
公開日2005年7月27日 申請日期2003年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月19日
發(fā)明者阿瑟·J·羅思, 帕特里克·H·溫特斯, 邁克爾·H·克萊門特, 謝呂瓦里·卡斯克·哈里·達蘭 申請人:亨特佩因創(chuàng)新公司