專利名稱：聚合物覆蓋的改進(jìn)的聚合物/木材復(fù)合結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及住宅和商業(yè)建筑中所用的聚合物膜覆蓋的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制造，并且所說(shuō)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件優(yōu)選在制造門窗中使用，本發(fā)明還涉及這種構(gòu)件所用的材料。更具體說(shuō)，本發(fā)明涉及一種具有出眾性能的改進(jìn)的復(fù)合結(jié)構(gòu)構(gòu)件，它們可以用作木制或金屬制結(jié)構(gòu)組件的直接替換件并且可以被接合來(lái)形成牢固的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以包括膜覆蓋的膠料(sized)涂敷的木材替換件和具有復(fù)合形狀的結(jié)構(gòu)組件，例如欄桿、側(cè)柱、窗梃、門檻、軌道、暗接鋸框和裝璜元件如格柵拱、凸圓線腳、四開圓。發(fā)明背景常規(guī)的窗戶和門制造使用通常由硬質(zhì)和軟質(zhì)木材構(gòu)件、擠壓熱塑材料和擠壓金屬(一般為鋁)組件制作的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。住宅門窗常常是由許多銑成特定形狀的木制品和玻璃板組裝制造的，制成典型的吊窗或普通玻璃窗以及滑動(dòng)門或樞紐門單元。木制窗和門即使在結(jié)構(gòu)上完全和適當(dāng)順應(yīng)很多住宅的安裝使用，也需要涂漆和其它例行維護(hù)，并且在某些環(huán)境下可能具有因蟲或霉菌侵蝕和因木頭組件腐爛變質(zhì)造成的問(wèn)題。木制窗還存在與購(gòu)買獲得建筑用合適木材有關(guān)的費(fèi)用問(wèn)題。無(wú)節(jié)疤的木材和相關(guān)的木制產(chǎn)品變得越來(lái)越難得，且費(fèi)用隨需求增加而增長(zhǎng)得很快。
市場(chǎng)上早已引入金屬門和窗。這種金屬門窗常常是由擠壓的鋁件和玻璃、橡膠和熱塑性可固化密封劑材料結(jié)合制成實(shí)用組件。金屬窗戶一般存在的缺點(diǎn)是它們是能量無(wú)效的，并且趨于將外熱的熱量基本上轉(zhuǎn)移到冷環(huán)境中。
門窗組件的制造中使用了擠壓熱塑材料。一般來(lái)說(shuō)，非結(jié)構(gòu)性密封、邊緣、柵欄和涂層是由填充和非填充的熱塑材料制造。此外，Andersen公司制造的PERMASHIELD牌窗戶很多年來(lái)在制造中是將熱塑聚氯乙烯材料和木制結(jié)構(gòu)構(gòu)件結(jié)合使用的。PERMASHIELD牌窗戶的成形技術(shù)公開在Zanini的US專利2,926,726和3,432,883中。在PERMASHIELD牌窗戶的制造中，隨著木制構(gòu)件經(jīng)過(guò)擠壓模而在其周圍擠出聚氯乙烯包層或涂層。這種覆蓋的構(gòu)件通常用作制造窗框或吊式或普通窗扇單元的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。在典型的Zanini結(jié)構(gòu)中，包層不和內(nèi)部的構(gòu)件粘合。結(jié)構(gòu)的整體性是通過(guò)90°角焊接乙烯基包層來(lái)保持的。
可在各種基材上形成層壓膜，例如Schock的US專利3,544,669公開了通過(guò)讓木制構(gòu)件經(jīng)過(guò)擠出口模并且擠出第一粘合涂層接著擠出熱塑性膜涂層(該涂層粘附在木制構(gòu)件上)來(lái)在木制芯上形成熱塑層壓件。Cooley等的US專利4,295,910講述了乙烯基膜/纖維素材料層壓件，如膜涂敷的刨花板。膜和刨花板粘附性粘合。最后，Hewitt的US專利4,481,701講述了一種具有外部層壓涂層或鍍層的塑料型板。
在住宅和工業(yè)門窗用的片狀器件、結(jié)構(gòu)構(gòu)件和中空型材的制造中結(jié)合使用聚合物樹脂如聚氯乙烯和木質(zhì)纖維材料，對(duì)制品和工藝是有明顯優(yōu)點(diǎn)的。US專利5,406,768、5,441,801、5,486,553、5,497,594和5,539,027公開了各種方面的改進(jìn)技術(shù)，涉及結(jié)合使用聚氯乙烯和木質(zhì)纖維來(lái)制作門窗結(jié)構(gòu)構(gòu)件用的復(fù)合材料。這些材料達(dá)到可以基本上超過(guò)500,000psi的實(shí)質(zhì)楊氏模量，具有匹配于很多木制組件的顯著的拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、熱膨脹系數(shù)，具有耐蟲侵蝕、腐蝕、腐爛性，并且容易加工、成型和可以用作木制材料的直接替換件。附圖簡(jiǎn)述

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)構(gòu)件的等角部件分解圖，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括線性構(gòu)件的兩個(gè)端部分(顯示其一)和粘附的膜包層。該圖顯示了結(jié)構(gòu)構(gòu)件一個(gè)端的一部分，其中包括用乙烯基熱塑性包層覆蓋的線形構(gòu)件，所說(shuō)的包層粘附性粘合到結(jié)構(gòu)構(gòu)件上。顯示了一個(gè)端部分位于便于使用粘合劑接合到結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的位置。
圖2和3是擠壓裝置的示意圖，該裝置具有擠出口模和用來(lái)將熱熔的熱固性粘合劑材料涂敷到結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的導(dǎo)向器。這種粘合劑可以用來(lái)將熱塑性包層粘附在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上，以便將包層均勻固定在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上。發(fā)明概述我們發(fā)現(xiàn)以復(fù)合構(gòu)件的形式可以制造出改進(jìn)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其中所說(shuō)的復(fù)合構(gòu)件由包容在熱塑性包層內(nèi)的材料的組合制成。這種構(gòu)件包括具有第一端和第二端的線形構(gòu)件。在第一和第二端處形成由不同于線形構(gòu)件的材料制成的端部分，并且所說(shuō)的端部分接合到線形構(gòu)件上。端部分一般包括熱塑性材料組合物，所說(shuō)的組合物包含樹脂組合物或含樹脂組合物和纖維增強(qiáng)材料的熱塑性復(fù)合物。端部分一般是粘附性地或者機(jī)械性地接合到線形構(gòu)件上。包括線形構(gòu)件以及和其接合的端部分的結(jié)構(gòu)構(gòu)件上覆蓋有與構(gòu)件粘附的熱塑材料層或膜的包層。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以制成端部分完全被包層覆蓋的方式。包層優(yōu)選覆蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)件的整長(zhǎng)(即外側(cè)部分)，包括線形構(gòu)件和端部分的外側(cè)部分，但一般留下每個(gè)端部分的末端或終點(diǎn)不覆蓋(見(jiàn)圖1)。包層一般包括含熱塑性樹脂的擠出熱塑性膜組合物，并且優(yōu)選與線形構(gòu)件和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的每個(gè)端部分相粘附性接合。普通來(lái)說(shuō)，線形構(gòu)件常用在窗戶和門的制造中，并且包括銑木部件、擠壓鋁件、乙烯基結(jié)構(gòu)擠壓件等。發(fā)明詳述本發(fā)明形成結(jié)構(gòu)構(gòu)件的優(yōu)選方法包括，首先通過(guò)制備復(fù)合構(gòu)件、將木制構(gòu)件銑成或?qū)X件擠壓成所需的型材形狀來(lái)獲得線形構(gòu)件，或者購(gòu)得這樣的構(gòu)件來(lái)充當(dāng)線形構(gòu)件。一種有用的構(gòu)件在Heikkila的US專利5,585,155中有所顯示。然后將這種構(gòu)件制備成使熱塑性材料端部分和木制構(gòu)件的每個(gè)端接合。優(yōu)選，熱塑性材料復(fù)合端部分接合在線形構(gòu)件的每個(gè)端?？梢酝ㄟ^(guò)首先將木制構(gòu)件的連接端銑成一定形狀來(lái)將線形構(gòu)件制備成相對(duì)于端部分的接頭，其中所說(shuō)的一定形狀為順應(yīng)其上形成的或銑成端部分的順從或匹配的形狀。這種形狀可以是任何普通的接頭，包括指接、鳩尾接、榫槽接、企接頭、端接等。端部分可以由熱塑性復(fù)合物制造，例如熱塑性聚合物和補(bǔ)強(qiáng)的(如)木質(zhì)纖維，并且可以和接頭表面的輪廓相符合。端部分可以是以基本上固態(tài)形式按匹配于共接合制品中線形構(gòu)件外表面的外形形狀進(jìn)行擠壓，以便達(dá)到構(gòu)件表面光滑。或者，可以銑出將要接合線形構(gòu)件的表面，形成與線形構(gòu)件上的接頭表面相對(duì)應(yīng)或順應(yīng)的形狀。接頭表面的端部分的相對(duì)端可以是任何隨意的形狀?？梢允嵌私印⒖梢允?0度角斜削接頭、企口接頭等的形狀。然后使用機(jī)械接頭或粘合技術(shù)或者兩者將端部分連接到線形構(gòu)件上。對(duì)端部分和線形構(gòu)件進(jìn)行標(biāo)引(index)以確保所得的最終結(jié)構(gòu)構(gòu)件的外側(cè)表面對(duì)準(zhǔn)，并且表面光滑流動(dòng)過(guò)材料之間的接合部分，形成不破裂的線形表面以致可以容易用交聯(lián)固化或熱固化粘合劑以及熱塑性包層覆蓋。
構(gòu)件的寬度和深度由最終用途的所需外形形狀所決定，并且可以是約3-30cm。復(fù)合結(jié)構(gòu)構(gòu)件的長(zhǎng)度以及每個(gè)端部分和線形結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度可以根據(jù)最終用途作隨意選擇。端部分的長(zhǎng)度可以是約5厘米到幾米(10米以上)。線形構(gòu)件也可以是任何有用的長(zhǎng)度(即小于10cm)到10-15米長(zhǎng)。優(yōu)選，整個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)構(gòu)件的長(zhǎng)度為約10-20厘米到10-15米長(zhǎng)。一般，端部分的長(zhǎng)度選擇為允許結(jié)構(gòu)構(gòu)件在組裝操作中容易裝配，同時(shí)切削或修整操作中損失最小，所說(shuō)的組裝操作是將這種復(fù)合結(jié)構(gòu)構(gòu)件轉(zhuǎn)化成有用的采光開關(guān)產(chǎn)品，如窗戶和門單元。端部分必須具有足夠的質(zhì)量、長(zhǎng)度和強(qiáng)度來(lái)允許在將復(fù)合結(jié)構(gòu)構(gòu)件組裝成采光開關(guān)單元的制造步驟中對(duì)端部分進(jìn)行處理、切削、細(xì)木工活加工和安裝。
一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的復(fù)合膜覆蓋的結(jié)構(gòu)構(gòu)件是通過(guò)使用斜削接頭或使用粘附性或機(jī)械性連接到每個(gè)端部分導(dǎo)致機(jī)械穩(wěn)定接合的接頭結(jié)構(gòu)來(lái)連接到采光開關(guān)單元中的。這種接頭結(jié)構(gòu)可以使用邊角件，包括可以擰螺旋或粘附連接或熱焊到每個(gè)端表面形成機(jī)械穩(wěn)定接合的木質(zhì)、金屬或熱塑件。在這種接合中，通常將端部分銑成與邊角件的順應(yīng)或偶配表面。在所說(shuō)的銑操作中，或者將邊角件連接到端部分表面中形成的凹陷處，形成和端部分表面的嵌入連接。此外，內(nèi)部空間可以銑成能夠接受邊角件的端部分?？梢允褂媒饘倬o固零件或粘合連接技術(shù)將邊角件固定在位。此外，在形成這種連接中，可以將端部分斜接到可以通過(guò)使用熱焊、粘合劑接頭或機(jī)械接頭形成技術(shù)連接的偶配表面。
本發(fā)明的組合物和工藝提供了一種在本發(fā)明結(jié)構(gòu)構(gòu)件上形成熱塑性包層組合物的方法，所說(shuō)的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括線形結(jié)構(gòu)和連接到線形構(gòu)件每個(gè)端的端部分。本發(fā)明通過(guò)將包層擠出到本發(fā)明線形結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)端部分上來(lái)提供這種熱塑性包層的形成方法。使用擠出技術(shù)形成的包層一般來(lái)說(shuō)是沿結(jié)構(gòu)構(gòu)件和端部分的表面密切聯(lián)合的，牢固粘合而在包層材料中不形成氣泡或其它瑕疵。此外，粘合到結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的包層將形成結(jié)構(gòu)構(gòu)件的一個(gè)完整結(jié)構(gòu)部分，從而成為很好適合門窗制造用的完全成型的整體單元。具有用包層材料覆蓋的熱塑性或熱塑性復(fù)合端部分的結(jié)構(gòu)構(gòu)件密封了內(nèi)部線形構(gòu)件使其免受環(huán)境影響。很多木質(zhì)復(fù)合物或其它水敏材料制作的線形構(gòu)件在儲(chǔ)藏或者使用期間可以從環(huán)境中吸收水分。通過(guò)使用包層材料和端部分之間的協(xié)作，密封線形結(jié)構(gòu)免受環(huán)境影響確保了沒(méi)有水分可以和水敏性線形結(jié)構(gòu)接觸，防止了水分吸收和保持了整個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)和尺寸完整性。本發(fā)明熱塑性包層覆蓋的結(jié)構(gòu)構(gòu)件通過(guò)以下方法獲得讓具有熱塑性材料端部分或封端的大概成型的結(jié)構(gòu)構(gòu)件經(jīng)過(guò)擠壓模具，給一部分或全部的結(jié)構(gòu)構(gòu)件外部涂敷一層熱固性粘合劑。然后將包層填充或者擠出在熱塑性粘合劑覆蓋的結(jié)構(gòu)構(gòu)件上，粘附于結(jié)構(gòu)構(gòu)件。包層粘附于構(gòu)件，形成整體制品。熱塑性自身固化粘合劑在層件和熱塑性包層之間形成牢固的結(jié)構(gòu)性粘合。
可以用于形成本發(fā)明結(jié)構(gòu)構(gòu)件的粘合劑一般是熱固性粘合劑。交聯(lián)或熱固性粘合劑在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中具有使用價(jià)值是因?yàn)樗鼈儾缓谛纬烧澈现靶枰舭l(fā)掉的溶劑。術(shù)語(yǔ)“熱固性”傳統(tǒng)是用來(lái)指通過(guò)使用交聯(lián)化學(xué)反應(yīng)來(lái)形成鍵合的交聯(lián)組合物，所說(shuō)的化學(xué)反應(yīng)是交聯(lián)粘合材料中形成的不同分子。交聯(lián)粘合劑可以涉及兩種或多種化學(xué)性質(zhì)不同的中間體的反應(yīng)。交聯(lián)粘合劑的實(shí)例包括可以和苯酚或間苯二酚縮合的甲醛、和脲或蜜胺縮合的甲醛。其它粘合劑是可以和多元醇反應(yīng)形成聚氨酯的異氰酸酯基的化合物。環(huán)氧粘合劑涉及環(huán)氧基、伯胺或聚酰胺-胺類等之間的反應(yīng)。交聯(lián)還可以發(fā)生在同一類分子之間，例如通過(guò)叔胺等催化形成聚環(huán)氧化物。大部分的室溫下交聯(lián)的粘合劑包裝在兩個(gè)容器中，使用前才混合。優(yōu)選的粘合劑、濕固化性聚氨酯粘合劑一般包裝在單個(gè)包裝中，并且當(dāng)與環(huán)境濕氣完全密封時(shí)具有長(zhǎng)保質(zhì)期。這種粘合劑，當(dāng)暴置于濕氣源時(shí)(此時(shí)濕氣包括木材或來(lái)自環(huán)境大氣的濕氣)，一般使用聚氨酯系統(tǒng)反應(yīng)和交聯(lián)。優(yōu)選濕固化系統(tǒng)包括含通過(guò)芳族或脂族二異氰酸酯和聚醚多元醇反應(yīng)制得的異氰酸酯預(yù)聚物的系統(tǒng)。這些原料和木制構(gòu)件中的濕氣反應(yīng)，產(chǎn)生聚氨酯-脲，以及形成副產(chǎn)物二氧化碳?xì)怏w。這種粘合劑還可以包含木材防腐劑、抗真菌劑等。同樣，濕固化性有機(jī)硅、濕固化性不飽和聚酯、濕固化性氰基丙烯酸酯原料以及濕固化性環(huán)氧樹脂可以在本發(fā)明的粘合劑中使用。這些原料全都是可通常購(gòu)得的并且可以從粘合劑制造商如H.B.Fuller公司、國(guó)家淀粉和化學(xué)品公司(National Starch and ChemicalCompany)、Findley公司等處獲得。這些粘合劑還可以用來(lái)將端部分與構(gòu)件和端部分之間接合處的第一層構(gòu)件相連接。
適用于擠出粘合劑層和在粘合劑層上擠出熱塑材料的裝置是工業(yè)上普通常用的(見(jiàn)圖2和3)。這種裝置需要擠出口模，所說(shuō)的擠出口模的大小和構(gòu)型允許受控流動(dòng)和在線形構(gòu)件上形成恒定的可控制尺寸或厚度的熱固化粘合劑，接著形成控制厚度和外形的熱塑材料。這種模具的大小、流速、模具溫度、模具出口位置和其它擠出工藝參數(shù)可以是粘合劑和熱塑擠出領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通過(guò)簡(jiǎn)單試驗(yàn)便可以設(shè)定的。
我們發(fā)現(xiàn)通過(guò)使用粘合劑作為填充材料來(lái)為粘合結(jié)構(gòu)構(gòu)件復(fù)合物中的包層材料提供光滑均勻表面，線形構(gòu)件和端部分的寬度和深度可以設(shè)計(jì)成有實(shí)質(zhì)的變化幅度。在制造工藝中，線形構(gòu)件的寬度或深度隨其長(zhǎng)度可以有實(shí)質(zhì)的變化幅度。此外，在線形構(gòu)件和端部分之間的接觸面，寬度和深度不同可以產(chǎn)生表面缺陷。另外，線形構(gòu)件或端部分可以具有可以通過(guò)使用填料來(lái)修補(bǔ)的這里或那里的表面缺陷。沿端部分和線形構(gòu)件的外側(cè)部分?jǐn)D出熱熔的粘合劑可以得到基本上均勻的粘合劑表面。提供均勻表面的粘合劑表面可以為包層材料的附著連接提供粘合劑基質(zhì)，從而使包層具有光滑均勻的外部表觀。端部分或線形構(gòu)件的外側(cè)尺寸(寬度或深度)的可變幅度可以為±0.020英寸，但更典型為約0.010英寸或更小。使用粘合劑來(lái)改進(jìn)端部分和線形改進(jìn)的表面均勻度可以導(dǎo)致最終組件具有小于約±0.005英寸的尺寸變化。附圖詳述圖1是復(fù)合構(gòu)件的部件分解透視圖，復(fù)合構(gòu)件10具有乙烯基包層11，包層11包含粘合劑層12，通過(guò)使用濕固化聚氨酯粘合劑材料12粘附于木制構(gòu)件或芯13，木制構(gòu)件或芯具有復(fù)合的端部分17(顯示了其一)。顯示了端部分17的終點(diǎn)或末端9。木制構(gòu)件13具有帶有表面凹陷14的銑制表面。乙烯基包層11的內(nèi)部順應(yīng)粘合劑12涂敷的帶凹陷14的木制構(gòu)件13。木制構(gòu)件13的每個(gè)銑制的(如)企口部分端16(顯示其一)順應(yīng)熱塑端部分17中類似成型或形成的凹槽端18。具有凹槽18的端部分17附著在木制構(gòu)件12上，在企口接頭16處顯示了可有可無(wú)的粘合劑層19。木制構(gòu)件13和端部分17的外側(cè)部分被粘合劑12和乙烯基包層11覆蓋。留下終點(diǎn)9未覆蓋。
圖2是擠出機(jī)模頭的等角示意圖，所說(shuō)的擠出機(jī)模頭用來(lái)在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上形成濕固化粘合劑層，接著將從常規(guī)乙烯基擠壓機(jī)(未顯示)來(lái)的熱塑膜擠出形成乙烯基層(未顯示)。圖2中，顯示了擠出機(jī)模頭20具有帶粘合劑涂層12的結(jié)構(gòu)構(gòu)件10。擠出機(jī)模頭具有上面部分21a和下面部分21b。這兩部分用螺栓接合器22連接。連接起來(lái)的部分21a和21b形成一經(jīng)過(guò)擠出機(jī)模具的通道23，便于經(jīng)過(guò)構(gòu)件10通過(guò)。變得21a和21b還形成一槽或縫24，用來(lái)形成一致平均的熱熔濕固化粘合劑層。在使用中，粘合劑在常規(guī)的粘合劑熔化器(未顯示)中熔化，并且通過(guò)常規(guī)的加熱管線(未顯示)直接從粘合劑熔化器到熔融粘合劑入口25中。熱熔的粘合劑從入口25經(jīng)過(guò)通道26和縫24在結(jié)構(gòu)構(gòu)件10周圍成為經(jīng)過(guò)計(jì)量的涂敷層27。通過(guò)仔細(xì)選擇模具尺寸和仔細(xì)控制粘合劑的粘度(溫度)、粘合劑壓力和結(jié)構(gòu)構(gòu)件10經(jīng)過(guò)模具20的速度來(lái)在結(jié)構(gòu)構(gòu)件10上形成粘合劑的控制層12。位于擠出頭20內(nèi)的涂敷區(qū)域27的尺寸一般約為0.25英寸寬和約0.010英寸深。粘合劑層一般為約0.005英寸深并且覆蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)件10的整個(gè)外表面。
圖3是圖2中粘合劑擠出機(jī)模頭20沿線3的橫斷面圖。圖3中，結(jié)構(gòu)構(gòu)件10經(jīng)過(guò)由部分21a和21b形成的涂敷模具20。顯示了經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)構(gòu)件10的經(jīng)過(guò)方向。熔融的粘合劑通過(guò)入口25和模具通道26進(jìn)入模具達(dá)到涂敷器部分27。通過(guò)控制粘合劑粘度(溫度)、涂敷器表面的尺寸和木制構(gòu)件經(jīng)過(guò)模具的速度來(lái)控制粘合劑涂敷的速率。圖3中顯示了粘合劑層12的厚度為約0.005英寸。
本發(fā)明包括具有線形構(gòu)件的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，所說(shuō)的線形構(gòu)件包括接合到線形構(gòu)件第一和第二端的端構(gòu)件或部分。依次，線形構(gòu)件和每個(gè)端構(gòu)件或部分被包層覆蓋。包層優(yōu)選是和結(jié)構(gòu)構(gòu)件和端部分粘附性接合。端部分可以機(jī)械性或粘附性連接線形構(gòu)件。包層可以覆蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)件的整個(gè)外表面并且可以通過(guò)覆蓋整個(gè)構(gòu)件表面的粘合劑層附著在構(gòu)件上。這種線形構(gòu)件可以加工和包括在窗戶和門結(jié)構(gòu)的制造中，無(wú)論是住宅還是商業(yè)房地產(chǎn)。線形構(gòu)件線形構(gòu)件一般包括由結(jié)構(gòu)用材料如木材、金屬或工程樹脂制造的構(gòu)件。優(yōu)選的構(gòu)件是由銑制或成型木材以及銑制或擠壓鋁材制造的。制造本發(fā)明線形構(gòu)件的普通木頭包括從松木、紅杉、雪松、橡木等中獲得的各種木材。線形構(gòu)件可以由已知組成和形狀的擠壓鋁異型材構(gòu)件來(lái)制造。本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“線形構(gòu)件”意味著具有特定橫截面外形在門窗制造中具有已知用途的構(gòu)件。一般來(lái)說(shuō)，線形構(gòu)件的長(zhǎng)度是線形構(gòu)件橫截面寬度的至少三倍，優(yōu)選四倍或更多倍。一般來(lái)說(shuō)，使用普通的接合技術(shù)、粘合劑粘合或機(jī)械緊固零件來(lái)將這種線形構(gòu)件引入結(jié)構(gòu)構(gòu)件中。
線形構(gòu)件的每個(gè)端改制為和端部分接合，所說(shuō)的端部分優(yōu)選由不同于線形構(gòu)件的材料制成。端部分一般包括如下所說(shuō)的熱塑樹脂或熱塑性材料復(fù)合物。端部分可以機(jī)械性或粘附性接合到線形結(jié)構(gòu)上。機(jī)械接頭可以包括在每個(gè)構(gòu)件中形成孔，結(jié)合使用銷子來(lái)將線形構(gòu)件和端部分連接。其它接合技術(shù)可以包括企口接合、榫眼和凸榫、鳩尾接合、指接等等。端部分還可以是通過(guò)使用粘附性粘合端接或可以涂敷到機(jī)械接頭技術(shù)的粘合劑(如上所述)來(lái)粘附性接合到線形構(gòu)件上。此外，可以使用的機(jī)械接合技術(shù)包括使用螺桿或釘子或者其它這樣的緊固零件，來(lái)達(dá)到機(jī)械性可靠連接。包層線形構(gòu)件及其接合的端蓋部分可以用包層材料覆蓋。這種包層基本上覆蓋了線形構(gòu)件和端蓋部分的外表面或外部部分，并且可以選擇性覆蓋組裝結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的每個(gè)端蓋部分的末端。包層可以預(yù)先形成，或者可以通過(guò)擠出連續(xù)形成，并且可以在結(jié)構(gòu)構(gòu)件被引入到和經(jīng)過(guò)擠出裝置或模具時(shí)在結(jié)構(gòu)構(gòu)件的合適位置上擠出。用來(lái)形成包層的熱塑原料可以是如下所述的任何熱塑樹脂或工程樹脂。優(yōu)選的包層材料包括一層或多層聚氯乙烯樹脂組合物、聚氯乙烯復(fù)合物或含一層或多層附加層(包括面層、木紋涂層、顏料涂層或其它共擠出層)的聚氯乙烯包層。
將包層材料擠出具有符合結(jié)構(gòu)構(gòu)件外形的橫截面外形形狀，并且厚度為約0.001-0.100英寸。包層一般是在具有擠出口模的擠出裝置中形成，所述的擠出口模為使熱塑材料順從為符合結(jié)構(gòu)構(gòu)件的特定橫截面外形形狀。模具可以改制成實(shí)際上的任何形狀，并且可以使包層材料順應(yīng)一般引入成型木制構(gòu)件或擠壓鋁材部件的外形形狀。封端部分或端部分可以包括熱塑樹脂、工程樹脂、熱塑性聚合物、其其聚物或聚合物合金或復(fù)合物很多種工程樹脂可以用于本發(fā)明的包層和復(fù)合端部分材料。本申請(qǐng)中，工程樹脂是通用術(shù)語(yǔ)，包括了可能包含或可能不包含填料或補(bǔ)強(qiáng)原料的熱塑材料，其中所說(shuō)的補(bǔ)強(qiáng)材料是具有適合用作結(jié)構(gòu)組件、機(jī)器組件和化學(xué)加工裝置組件的化學(xué)和熱性能。我們發(fā)現(xiàn)有用于本發(fā)明的工程樹脂包括縮合聚合原料和乙烯基聚合原料。包括乙烯基聚合物樹脂和縮合聚合物樹脂，及其合金。乙烯基聚合物一般通過(guò)將具有烯屬不飽和烯烴基團(tuán)的單體聚合而獲得?？s合聚合物樹脂一般通過(guò)縮合聚合反應(yīng)來(lái)制備，一般認(rèn)為這種縮合聚合反應(yīng)是逐步的化學(xué)反應(yīng)，其中將兩種或多種分子結(jié)合，但常常不必進(jìn)行分離水或一些其它簡(jiǎn)單的典型揮發(fā)物質(zhì)的附加步驟。如果形成聚合物，則該過(guò)程稱為聚縮反應(yīng)。乙烯基樹脂包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)；聚丁烯樹脂；聚乙酰樹脂；聚丙烯酸樹脂；含氯乙烯、偏二氯乙烯的均聚物或共聚物；碳氟化合物樹脂等?？s合聚合物包括尼龍；苯氧基樹脂；聚芳醚如聚苯基醚、聚苯基硫醚原料；聚碳酸酯原料；氯化聚醚樹脂；聚醚砜樹脂；聚苯醚樹脂；聚砜樹脂；聚酰亞胺樹脂；熱塑性聚氨酯彈性體和很多其它樹脂原料。
不是每一個(gè)工程樹脂在所公開的復(fù)合材料中都是有用的。復(fù)合材料一般包括聚合物相和復(fù)合物相，復(fù)合物相包括纖維、填料或其它固形物。首先，工程樹脂必須具有致使原料和復(fù)合物組分相容的表面能量。和纖維、填料或復(fù)合物固體不相容的樹脂不足以潤(rùn)濕復(fù)合物固體使其緊密粘合，且不足以滲透復(fù)合物固體獲得足夠的工程性能。本發(fā)明中，表面能量或表面潤(rùn)濕能力按照ASTMD724-89進(jìn)行定義，并且按照Owens等的文章“聚合物表面自由能判定”“應(yīng)用聚合物科學(xué)雜志(Journal o fApplied Polymers Science)”VOl.13，pp1741-1747(1969)進(jìn)行修訂和解釋。該方法是定量分析表面能的標(biāo)準(zhǔn)方法。我們發(fā)現(xiàn)適宜的表面能為大于約40達(dá)因/平方厘米。我們還發(fā)現(xiàn)工程樹脂必須具有在基本上小于木質(zhì)纖維分解溫度的加工溫度下的足夠粘度。因此，熱塑材料的加工溫度必須基本上小于約450°F(340℃)，優(yōu)選180-240℃。此外，我們發(fā)現(xiàn)本發(fā)明復(fù)合物中使用的工程樹脂必須具有很小或沒(méi)有濕敏性。換句話說(shuō)，當(dāng)在熱塑溫度下加工時(shí)，樹脂在存在水分造成不穩(wěn)定的情況下，其分子量或熔融指數(shù)基本上不變化。分子量或熔融指數(shù)的實(shí)際變化是分子量減少50％或熔融指數(shù)增倍。最后，在通過(guò)將熱塑工程樹脂和木質(zhì)纖維合并制造出熱塑材料之后，所得的復(fù)合物的模量大于約500,00psi。另外，復(fù)合材料的兩小時(shí)吸水率ASTM D-57-81應(yīng)當(dāng)小于2％，優(yōu)選小于1％，首選小于0.6％。
可在本發(fā)明復(fù)合材料中使用的縮合聚合物樹脂包括聚酰胺；聚酰胺-酰亞胺聚合物；聚芳砜；聚碳酸酯；聚對(duì)苯二甲酸丁二酯；聚萘二甲酸丁二酯；聚醚酰亞胺；聚醚砜；聚對(duì)苯二甲酸乙二酯；熱塑性聚酰亞胺；聚苯醚共混物；聚苯硫醚；聚砜；熱塑性聚氨酯等。優(yōu)選的縮合工程樹脂包括聚碳酸酯原料；聚苯醚原料；以及聚酯原料包括聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸丁二酯原料。
聚碳酸酯工程樹脂是高性能、無(wú)定形工程熱塑材料，具有高沖擊強(qiáng)度、透明度、耐熱性和尺寸穩(wěn)定性。聚碳酸酯可通常歸類為碳酸和有機(jī)羥基化合物的聚酯。最常見(jiàn)的聚碳酸酯是以酚A為基礎(chǔ)的，即和碳酸共聚的羥基化合物。該原料通常是通過(guò)雙酚A和碳酰氯(COCl2)反應(yīng)制備的。聚碳酸酯可以通過(guò)用引入到聚合擠出機(jī)的鄰苯二甲酸酯單體來(lái)制備，以便改進(jìn)諸如耐熱性等性能，其它三官能原料也可以用來(lái)提高擠壓吹塑原料的熔體強(qiáng)度。聚碳酸酯可經(jīng)常用作通用性共混材料作為在合金制造中和其它市售聚合物共混的組分。聚碳酸酯可以和聚對(duì)苯二甲酸乙二酯丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂、苯乙烯馬來(lái)酸酐樹脂等結(jié)合。優(yōu)選的合金包括苯乙烯共聚物和聚碳酸酯。聚碳酸酯原料的優(yōu)選的熔融指數(shù)應(yīng)當(dāng)為0.5-7，優(yōu)選1-5gms/10min。
各種聚酯縮合聚合物原料，包括聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸丁二酯原料等，在本發(fā)明的工程樹脂木質(zhì)纖維熱塑復(fù)合物中是可以適用的。聚對(duì)苯二甲酸乙二酯和聚對(duì)苯二甲酸丁二酯是高性能的縮合聚合物原料。這些聚合物經(jīng)常是通過(guò)二醇(乙二醇、1，4-丁二醇)和對(duì)苯二甲酸二甲酯之間的共聚制備的。在原料的聚合中，將聚合混合物加熱至高溫，導(dǎo)致酯交換反應(yīng)，釋放出甲醇并導(dǎo)致產(chǎn)生工程塑料。同樣，聚萘二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸丁二酯原料可以通過(guò)使用萘二羧酸作為酸源如上進(jìn)行共聚來(lái)制備。萘二甲酸熱塑原料與對(duì)苯二甲酸酯原料相比具有較高的Tg和較高的高溫穩(wěn)定性。然而，所有這些聚酯原料在本發(fā)明的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料中是有用的。這些原料具有通過(guò)熔體流動(dòng)性能為特征的優(yōu)選的分子量。有用的聚酯原料的265℃粘度為500-2000cP，優(yōu)選約800-1300cP。
聚苯醚原料是在高到330℃的溫度范圍下有用的工程熱塑原料。聚苯醚具有杰出的機(jī)械性能、尺寸穩(wěn)定性和介電性質(zhì)。通常來(lái)說(shuō)，苯醚是作為和其它聚合物或纖維結(jié)合的聚合物合金或共混物制造和出售的。聚苯醚一般包括2，6-二甲基-1-苯酚的均聚物。該聚合物通常已知為聚(氧-(2，6-二甲基-1，4-亞苯基))。聚苯醚經(jīng)常用作和聚酰胺(一般為尼龍6-6)的合金或共混物、和聚苯乙烯或高抗沖苯乙烯等的合金。在本發(fā)明中有用的聚苯醚原料的優(yōu)選熔融指數(shù)(ASTM1238)一般為約1-20、優(yōu)選約5-10g/10min。265℃下的熔體粘度為約1000。乙烯基聚合物很多種可以在復(fù)合材料中使用的乙烯基聚合物原料都可以在本發(fā)明的復(fù)合材料中使用。
然而，優(yōu)選種類的熱塑性原料包括苯乙烯的共聚物，術(shù)語(yǔ)“苯乙烯的共聚物”是指將苯乙烯和第二種乙烯基單體共聚得到乙烯基聚合物。這種原料包含至少5mol％苯乙烯，且其余是一種或多種其它乙烯基單體。這些原料中的重要的一類是苯乙烯丙烯腈(SAN)聚合物。SAN聚合物是通過(guò)將苯乙烯丙烯腈和選擇性的其它單體共聚而生產(chǎn)得到的無(wú)規(guī)不定形線性共聚物。使用乳液、懸浮液和連續(xù)本體聚合技術(shù)。SAN共聚物具有透明性、杰出的熱性能、良好的耐化學(xué)性和硬度。這些聚合物的特征還在于它們的剛性、尺寸穩(wěn)定性和承載能力。烯烴改性的SAN聚合物(OSA聚合物原料)以及丙烯酸苯乙烯丙烯腈(ASA聚合物原料)為已知的。這些原料多少比未改性的SAN聚合物軟，并且是延性的、不透明的、耐候性得到出人意料改進(jìn)的兩相三元共聚物。
ASA樹脂是通過(guò)本體共聚或通過(guò)接枝共聚生產(chǎn)的無(wú)規(guī)不定形三元共聚物。在本體共聚中，將丙烯酸單體苯乙烯和丙烯腈結(jié)合，形成雜三元共聚物。在另一種制備技術(shù)中，可以將苯乙烯丙烯腈低聚物和單體接枝到丙烯酸彈性體的主鏈。這些原料的特征在于戶外耐候性和耐UV性產(chǎn)品，該產(chǎn)品提供了杰出適應(yīng)室外暴置的顏色穩(wěn)定性、特性保留和性能穩(wěn)定性。這些原料還可以和各種其它的聚合物共混或摻合，包括聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯等。一類重要的苯乙烯共聚物包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯單體。這類樹脂是通過(guò)共聚三種單體生產(chǎn)的極通用性工程熱塑原料。每個(gè)單體都給最終的三元共聚物原料提供了重要的特性。最終原料具有杰出的耐熱性、耐化學(xué)性和表面硬度同時(shí)具有可加工性、剛性和強(qiáng)度。聚合物還是韌性的和抗沖擊性的。苯乙烯共聚物類的樹脂的熔融指數(shù)為約0.5-25優(yōu)選約0.5-20。
可用于本發(fā)明復(fù)合物的一類重要的工程樹脂包括丙烯酸樹脂。丙烯酸樹脂包括一大批聚合物和共聚物，其中主要的單體成分是丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。這些樹脂經(jīng)常是得到硬的透明片狀或粒狀的形式。通過(guò)自由基過(guò)程聚合丙烯酸單體一般是由過(guò)氧化物、偶氮化物或放射能引發(fā)的。市售提供的聚合物配方中經(jīng)常包含各種添加劑，這些添加劑在聚合過(guò)程中用來(lái)作為改進(jìn)劑以便提供用于某些用途的特定的特性。為樹脂級(jí)用途制造的粒狀物一般是通過(guò)本體聚合(連續(xù)溶液聚合)接著擠出和造粒，或者繼續(xù)在擠出機(jī)中聚合，其中未轉(zhuǎn)化的單體在減壓條件下除去并且回收循環(huán)使用。丙烯酸塑料通常通過(guò)使用丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸高級(jí)烷基酯和其它可共聚的乙烯基單體來(lái)制造。在本發(fā)明復(fù)合物中有用的優(yōu)選丙烯酸樹脂原料的熔融指數(shù)為約0.5-50優(yōu)選約1-30gm/10min。
乙烯基聚合物樹脂包括丙烯腈；α烯烴如乙烯、丙烯等；氯化的單體如氯乙烯、偏二氯乙烯；丙烯酸單體如丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、丙烯酸羥基乙酯等；苯乙烯基的單體如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯等；乙酸乙烯酯；以及其它常見(jiàn)的烯屬不飽和單體組合物。
在制造本發(fā)明的粒狀物或擠出線材中可以使用聚合物的共混物或聚合物合金。這種合金包括共混的兩種相容的聚合物，形成均勻的組合物。聚合物共混物領(lǐng)域的科學(xué)及商業(yè)進(jìn)步帶來(lái)了不用通過(guò)發(fā)展新的聚合物原料而只通過(guò)形成相容的聚合物共混物或合金便可以作到重要物理性質(zhì)的改進(jìn)。平衡的聚合物合金包含兩種無(wú)定形聚合物的混合物，該混合物以兩種大分子組分的均質(zhì)混合片段的單相存在。相容的無(wú)定形聚合物當(dāng)足夠冷卻時(shí)形成玻璃態(tài)，并且均相或相容的聚合物共混物表現(xiàn)出單一、組成依賴性的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。不相容或非合金的聚合物共混物一般表現(xiàn)出兩個(gè)或更多個(gè)與不相容聚合物相有關(guān)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。在最簡(jiǎn)單的情況中，聚合物合金的性質(zhì)反映出組分所具有的性質(zhì)的組成加權(quán)平均。但是通常來(lái)說(shuō)，性質(zhì)對(duì)組成的依賴性是有所變化的，其根據(jù)和特定性質(zhì)的復(fù)合方式、組分的本性(玻璃狀、橡膠狀或半結(jié)晶狀)、共混物的熱力學(xué)狀態(tài)及其力學(xué)狀態(tài)，不論分子和相是否取向而不同。
對(duì)基本上熱塑性的工程樹脂原料來(lái)說(shuō)首要的是它保持足夠的熱塑性，以便能夠和復(fù)合纖維熔體共混、能夠形成擠出線材粒料、并且組合物原料或粒料能夠用熱塑工藝進(jìn)行擠出或注塑，形成剛性結(jié)構(gòu)的構(gòu)件。工程樹脂和樹脂合金可從許多制造商家購(gòu)得，包括B.F.Goodrich、G.E.、Dow、和杜邦。優(yōu)選的工程樹脂的熱塑性參數(shù)
纖維補(bǔ)強(qiáng)材料復(fù)合物一般通過(guò)將熱塑性的連續(xù)相和給熱塑原料提供卓越或附加特性的第二原料結(jié)合來(lái)形成。所說(shuō)的特性包括增加強(qiáng)度、硬挺性、疲勞壽命、斷裂韌性、耐環(huán)境性和減輕重量。最常見(jiàn)的復(fù)合物形式是纖維補(bǔ)強(qiáng)的塑料材料，其中每個(gè)層中的纖維或者是順序取向或者是無(wú)規(guī)取向?？梢允褂酶鞣N補(bǔ)強(qiáng)纖維，包括玻璃、硼、碳、芳族聚酰胺、金屬、纖維素纖維、聚酯、尼龍等?？梢允褂脧?fù)合纖維，其形式為無(wú)規(guī)取向的短纖維、相對(duì)大的切斷排列的纖維、織物或單向長(zhǎng)纖維。用于本發(fā)明的一種優(yōu)選的纖維是木質(zhì)纖維。在制造本發(fā)明的末端切削材料中，一般是將聚合物和纖維結(jié)合，形成復(fù)合物。然后通過(guò)加熱和加壓使復(fù)合物成型為用于形成端部分的所需外形形狀。這種外形符合線形構(gòu)件的外形，以致端部分從線形構(gòu)件經(jīng)過(guò)未封蓋件形成連續(xù)的外形輪廓。
另一種制造工藝可以包括將熱塑原料和纖維結(jié)合成粒料。然后可以將粒料放入機(jī)器中將其加工形成有用的外形形狀。這種中間的顆粒形狀提供了對(duì)產(chǎn)品的實(shí)質(zhì)處理，并且可以實(shí)際增加聚合物和纖維之間的相互作用，結(jié)果改進(jìn)了復(fù)合材料。
木質(zhì)纖維是優(yōu)選的復(fù)合纖維。充裕和適宜的木質(zhì)纖維可以是來(lái)自軟質(zhì)木材或常綠樹或者來(lái)自硬質(zhì)木材，通常已知為闊葉的每年落葉樹。對(duì)纖維制造來(lái)說(shuō)軟質(zhì)木材通常是優(yōu)選的，因?yàn)橄啾扔操|(zhì)木材所得的纖維較長(zhǎng)、木質(zhì)素占的百分比較高而半纖維素占的百分比較低。盡管軟質(zhì)木材是本發(fā)明纖維的主要來(lái)源，其它纖維成分可以來(lái)自很多次要的或纖維回收來(lái)源、包括竹子、稻子、甘蔗、和報(bào)紙、箱盒、計(jì)算機(jī)打印輸出等中回收的纖維。
然而，本發(fā)明的木質(zhì)纖維的主要來(lái)源包括鋸或銑軟質(zhì)木材的木材纖維副產(chǎn)物，通常已知為鋸屑或銑削尾料。這種木質(zhì)纖維具有規(guī)則的可再生形狀和長(zhǎng)寬比。隨意選擇約100根纖維，纖維通常是至少0.1mm長(zhǎng)、最多1mm厚并且通常具有至少1.5的長(zhǎng)寬比。優(yōu)選，纖維是0.1-5mm長(zhǎng)，長(zhǎng)寬比2-15、優(yōu)選2.5-10。用于本發(fā)明的優(yōu)選的纖維是來(lái)自普通制造門窗過(guò)程中的纖維。通常將木制構(gòu)件沿紋理方向劈或鋸成一定的大小，形成合適長(zhǎng)度和寬度的木材原料。這種鋸制操作的副產(chǎn)物是大量的鋸屑。在將規(guī)則成型的木制部件加工成有用的銑制形狀中，通常是讓木材經(jīng)過(guò)機(jī)器，選擇除去部件的木頭留下有用的形狀。這種銑制操作產(chǎn)生大量的鋸屑或銑削尾料副產(chǎn)物。最后，當(dāng)將成型的材料切削成一定大小，并且從預(yù)成型的木制構(gòu)件中制造出對(duì)接斜削接頭、端接、搭接、榫接時(shí)，產(chǎn)生大量的廢修整料。通常將這些大的修整料部分進(jìn)行切削和機(jī)器加工，使較大的對(duì)象轉(zhuǎn)變成其尺寸接近于鋸屑或銑制尾料尺寸的木質(zhì)纖維。可以將本發(fā)明的木質(zhì)纖維源混合，不管其顆粒大小，并用于制造復(fù)合物。纖維物料流可以預(yù)先定大小，定制成優(yōu)選的范圍，或者可以在混合之后定大小。另外，可以在用于制造復(fù)合物之前將纖維預(yù)先造粒。
這種鋸屑原料中可以包含相當(dāng)比例的廢料流副產(chǎn)物。所說(shuō)的副產(chǎn)物包括用作木質(zhì)構(gòu)件涂層、鍍層或包層的廢的聚氯乙烯或其它聚合物原料；由熱塑材料制作的回收結(jié)構(gòu)構(gòu)件；來(lái)自涂層的聚合材料；以熱熔粘合劑、含溶劑粘合劑、粉狀粘合劑等形式的粘合劑組分；油漆，包括水基油漆、醇酸樹脂油漆、環(huán)氧樹脂油漆等；防腐劑、抗真菌劑、抗菌劑、殺蟲劑等；以及制造木質(zhì)門窗中常有的其它廢料流。木質(zhì)纖維原料中總的廢料流含量通常為復(fù)合產(chǎn)品總木質(zhì)纖維投入量的不足25wt％。在全部回收的廢料中，大約10wt％包含熱塑材料。通常來(lái)說(shuō)，鋸屑中有意回收利用的范圍為約1-約25wt％、優(yōu)選約2-約20wt％、首選約3-約15wt％的污染物。
在本發(fā)明的樹脂/纖維復(fù)合組合物和粒狀物的制造中，制造和工藝需要兩個(gè)重要的步驟。第一是混合步驟，第二是造粒步驟。然后將所得的粒狀物熱塑轉(zhuǎn)化成最終的部件。
在混合步驟中，通過(guò)高剪切混合組分和回收的原料，將工程樹脂和纖維均質(zhì)混合，形成聚合物纖維復(fù)合物，其中聚合物混合物構(gòu)成連續(xù)有機(jī)相，且復(fù)合物固體和回收的原料形成懸浮或分散在聚合物相中的不連續(xù)相。在連續(xù)聚合物相中包含分散纖維相的制造中，需要大量的機(jī)械投入。所說(shuō)的投入可以通過(guò)使用各種混合方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括優(yōu)選的擠出機(jī)機(jī)械攪拌，其中原料在高剪切速率下混合直至達(dá)到適宜的潤(rùn)濕程度和均質(zhì)接觸。在原料完全混合之后，可以在除水點(diǎn)控制含水量。將加熱的復(fù)合物在大氣壓力或減壓條件下升溫足夠的時(shí)間除去水分，達(dá)到約8wt％或更小的最終含水量。最后，將聚合物纖維排列好并且擠壓成有用的形式。
用來(lái)混合和擠出本發(fā)明組合物和木質(zhì)粒狀物的優(yōu)選的設(shè)備是工業(yè)用擠出機(jī)設(shè)備。這種擠出機(jī)可以從很多制造商家獲得，包括Cincinnati Millicron公司等。
送入擠出機(jī)的原料可以包含約30-70wt％復(fù)合物固體(優(yōu)選纖維，包括回收的雜質(zhì))，其余是工程樹脂組合物。優(yōu)選，將約35-65wt％木質(zhì)纖維或鋸屑和65-35wt％的樹脂結(jié)合。進(jìn)料的樹脂通常為可以采用薄片、粒狀、粉末等形式的小顆粒粒度。任何聚合物樹脂形式均可以使用，以便聚合物可以和鋸屑干混，形成基本上均勻的預(yù)混物。投入的纖維可以是來(lái)自很多源的纖維。優(yōu)選的木質(zhì)纖維可以是來(lái)自工廠，包括劈或沿紋理鋸、銑木質(zhì)產(chǎn)品所得的鋸屑、或從廢的木頭殘余物中有意變換或纖維制造。這種原料可以直接用來(lái)作木質(zhì)纖維副產(chǎn)物，或者可以將副產(chǎn)物混合形成混合產(chǎn)物。另外，可以將任何單獨(dú)的或和其它木質(zhì)纖維原料結(jié)合在一起的木質(zhì)纖維原料、與上述制造木制門窗中得到的廢料流副產(chǎn)物混合。木質(zhì)纖維或鋸屑可以和其它纖維合并，并且在可普通獲得的顆粒處理設(shè)備中回收使用。
然后在引入混合設(shè)備之前將樹脂和纖維按適宜的比例干混。這些混合步驟可以是在單獨(dú)的粉末處理設(shè)備中進(jìn)行或者可以將聚合物纖維物料流以適宜的進(jìn)料比例同時(shí)引入混合設(shè)備中，以確保適宜的產(chǎn)品組成。
在優(yōu)選的方式中，纖維組分放在料斗中，通過(guò)重量或體積進(jìn)行控制，以便將纖維按比例送入混合器中。樹脂引入類似的樹脂輸入系統(tǒng)中。調(diào)整樹脂和纖維的量保證復(fù)合物材料包含適宜的比例(以重量或者體積計(jì))。將纖維引入擠出裝置中優(yōu)選雙螺桿擠出裝置。擠出裝置具有混合部分、傳送部分和熔化部分。各部分均具有為獲得有用產(chǎn)品的所需熱分布。將原料以每小時(shí)約600-約1000磅原料的速度引入擠出機(jī)，并且最初加熱至可以保持樹脂進(jìn)行有效熔體流動(dòng)的溫度。使用分布加工溫度的多級(jí)裝置來(lái)有效地結(jié)合樹脂和纖維。擠出的最后階段包括加熱部分。加熱部分可以包括10-500個(gè)或更多、優(yōu)選20-250個(gè)孔的圓形分布(6-8”直徑)，所說(shuō)的孔的橫截面形狀將導(dǎo)致產(chǎn)生常規(guī)的圓柱形粒料。當(dāng)原料從擠出頭被擠出時(shí)，被雙頭刀葉片以約100-400rpm的旋轉(zhuǎn)速度切削，形成所需的丸粒長(zhǎng)度。熱塑材料/纖維復(fù)合物參數(shù)
以下實(shí)施例將對(duì)以上解釋的本發(fā)明的復(fù)合物進(jìn)一步舉例說(shuō)明。以下的信息舉例說(shuō)明了典型的生產(chǎn)條件和組合物、以及由粒狀物制造的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的拉伸模量。以下實(shí)施例和數(shù)據(jù)包含最好的方式。樣品制備使用實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的雙螺桿Brabender擠出機(jī)制備工程樹脂-木質(zhì)纖維復(fù)合物的樣品。使用以下樹脂
*通過(guò)ASTM 1238測(cè)定熔融指數(shù)/熔體流動(dòng)速率。
將聚合物-鋸屑混合物用定容進(jìn)料器送入擠出機(jī)中。進(jìn)料速度調(diào)整為達(dá)到原料平穩(wěn)流動(dòng)。擠出機(jī)的運(yùn)行條件如下
調(diào)整溫度、進(jìn)料速率和螺桿速度以適應(yīng)不同聚合物的改變流動(dòng)性能。擠出之后，留下一約4英尺長(zhǎng)的條狀物進(jìn)行物理性質(zhì)測(cè)試。
前述詳細(xì)說(shuō)明和表格的信息提供了理解制造本發(fā)明包層結(jié)構(gòu)構(gòu)件中使用的組合物和工藝步驟的基礎(chǔ)。下面的實(shí)施例和數(shù)據(jù)顯示了產(chǎn)品組件的制造、提供了最好方式以及表示原料某些優(yōu)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。對(duì)比實(shí)施例1出于測(cè)定熱性能和包層對(duì)木質(zhì)構(gòu)件的粘附性(剝離強(qiáng)度)目的，制造乙烯基覆蓋的木質(zhì)芯構(gòu)件，其中用濕固化聚氨酯粘合劑覆蓋以便將乙烯基包層粘附在芯構(gòu)件上。為生產(chǎn)測(cè)試單元，將用抗菌劑、抗蟲劑、抗真菌劑涂料處理的松木銑成框架外形。在如圖2和3所示的擠出設(shè)備中，將松木框架和粘合劑共擠壓，并且順應(yīng)乙烯基包層。乙烯基包層形成在粘合劑上。包層組合物包含約100份聚氯乙烯樹脂(固有粘度為0.92)、12份二氧化鈦、3份碳酸鈣、7.5份抗沖改進(jìn)劑、1.5份硬脂酸鈣、2份酰胺蠟、1.5份硫醇化錫熱穩(wěn)定劑和0.41份顏料。所用的粘合劑在接下來(lái)的內(nèi)容中敘述。實(shí)施例1用將乙烯基包層粘合到結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的熱熔粘合劑制造輔助框架部件的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其中具有木質(zhì)芯和兩個(gè)連接到木質(zhì)芯構(gòu)件上的PVC/木質(zhì)纖維端部分。PVC/木質(zhì)纖維端部分是60％聚氯乙烯(100份PVC(固有粘度0.92)2.5份酰胺蠟、1.5份硬脂酸鈣、1.0份硫醇化錫)和40％木質(zhì)纖維的復(fù)合材料。木質(zhì)纖維符合-30/+80US篩目。使用企口接頭將復(fù)合物端蓋和木質(zhì)構(gòu)件接合(參見(jiàn)圖1)。然后如上將端封的木質(zhì)構(gòu)件用粘合劑(0.005英寸厚)和包層(0.037-0.047英寸厚)覆蓋。剝離實(shí)驗(yàn)該實(shí)驗(yàn)比較液體涂敷的粘合劑與新結(jié)構(gòu)復(fù)合物工藝中使用的熱熔型聚氨酯粘合劑的粘性。測(cè)試產(chǎn)品粘合劑剝離實(shí)驗(yàn)部件在擠出模具內(nèi)，通過(guò)給木質(zhì)芯涂敷固態(tài)熱熔濕固化的熱固性粘合劑制備結(jié)構(gòu)構(gòu)件(參見(jiàn)圖2和3)，基本上與對(duì)比實(shí)施例1相同。當(dāng)前檢查粘合劑在室溫下為固態(tài)，但在提升溫度和壓力下液化。當(dāng)粘合劑被加熱時(shí)，將其泵送經(jīng)過(guò)粘合劑涂敷器模具送到木芯上。然后將乙烯基擠出到木芯上，并且將部件冷卻至室溫。當(dāng)部件冷卻至室溫時(shí)，粘合劑固化并且在木芯和乙烯基覆層之間形成粘接。該過(guò)程中，將粘合劑于暴露于大氣濕度和來(lái)自于木材的濕氣中，并且通過(guò)和水反應(yīng)開始粘合劑固化過(guò)程。
在本發(fā)明的加工過(guò)程中，輔助框架的外形是使用以下粘合劑將乙烯基粘附在木芯上，在周圍環(huán)境下給木芯涂敷約5密耳厚的粘合劑。1)3M EC5298濕固化液體聚氨酯粘合劑2)National Starch34-9026熱熔溫固化聚氨酯粘合劑(固體熱熔粘合劑)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
結(jié)果總結(jié)和討論液體粘合劑樣品的剝離值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于固體粘合劑和涂敷所獲得的剝離值。當(dāng)用液體聚氨酯制備樣品并測(cè)試時(shí)，很多乙烯基條離開木芯破裂，即使是將樣品放入試驗(yàn)夾具中。由于這些過(guò)早的斷裂，該樣品組收集到的是較低的數(shù)據(jù)點(diǎn)。檢查過(guò)樣品和粘合線之后，確定粘合劑在固化過(guò)程中沒(méi)有和木芯緊密接觸。這可能是這種樣品組的粘合性和剝離性能差的原因。對(duì)乙烯基的粘合劑斷裂在所有用液體聚氨酯粘合劑制備的樣品中均有記錄。
固體聚氨酯粘合劑的剝離值是可接受的。在將部件放入Instron實(shí)驗(yàn)機(jī)之前，許多樣品沒(méi)有檢測(cè)出在粘合線上針對(duì)乙烯基的斷裂。所有樣品在測(cè)試過(guò)程中均表現(xiàn)出木質(zhì)纖維撕裂。
在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)擠出工藝中，使用液體聚氨酯粘合劑裝配的部件表現(xiàn)的性能與用熱涂敷粘合劑的部件不同。當(dāng)乙烯基接觸到的是液體粘合劑時(shí)，乙烯基和木芯可自由移動(dòng)。當(dāng)乙烯基接觸到的是熱涂敷的粘合劑時(shí)，乙烯基牢固地粘合在木芯上。在將部件從擠出線上脫離下之后，當(dāng)使用的是熱涂敷的粘合劑時(shí)，將乙烯基從木芯上除去是非常困難的。實(shí)驗(yàn)方法描述范圍本方法建立測(cè)試乙烯基與木頭的粘合劑粘合性的過(guò)程。實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)總匯實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋緦?shí)驗(yàn)的目的是評(píng)價(jià)乙烯基和木頭之間的粘合劑粘性在特定環(huán)境條件下的剝離強(qiáng)度。本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將顯示環(huán)境條件、剝離強(qiáng)度、斷裂方式以及樣品的組配/條件。樣品制備原料從生產(chǎn)型材(參見(jiàn)圖1)中切出約1”×18”大小的樣品，來(lái)測(cè)定生產(chǎn)方法和粘合劑系統(tǒng)的性能。使用標(biāo)準(zhǔn)乙烯基共混物來(lái)制作乙烯基底物。將已經(jīng)用標(biāo)準(zhǔn)處理溶液處理過(guò)的指接木芯用來(lái)作木芯型材(參見(jiàn)圖1)。粘合劑是本實(shí)驗(yàn)要評(píng)價(jià)的原料。
測(cè)試的粘合劑是3M EC5298液體聚氨酯粘合劑和NationalStarch34-9026熱熔聚氨酯粘合劑。
設(shè)備Instron測(cè)試機(jī)剝離實(shí)驗(yàn)夾具(參見(jiàn)圖4)所需尺寸的金屬絲纏涂布桿樣品組配木材基質(zhì)應(yīng)當(dāng)用當(dāng)前的生產(chǎn)工藝處理和干燥。處理后的樣品在使用前應(yīng)當(dāng)放置不超過(guò)30天。
使用粘合劑模具給木芯表面涂敷5密耳厚的粘合劑膜。然后將包含粘合劑的木芯引入擠出工藝，并且涂敷外層乙烯基包層。之后將部件冷卻至室溫并且完全固化粘合劑，從該擠出部件中切出粘合劑測(cè)試樣品。
樣品調(diào)節(jié)然后讓樣品在室溫條件下(70°F±5°F)固化最少一周或按照制造商的建議。
實(shí)驗(yàn)條件周圍環(huán)境-樣品在固化后測(cè)試但不再經(jīng)進(jìn)一步調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程選擇100 lb.的載荷傳感器和5”/分鐘的滑動(dòng)橫梁速度。
將樣品安裝在Universal實(shí)驗(yàn)機(jī)中。
從木材上剝離下來(lái)約2”的搭接的乙烯基。
將乙烯基送入剝離夾具的輥?zhàn)又g，并且垂直固定到Instron底座處的夾子中。
在首先剝離8英寸、最后留2英寸不剝離之后對(duì)剝離強(qiáng)度值進(jìn)行平均。熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)部件A與對(duì)比實(shí)施例1相似的含乙烯基包層的輔助框架部件，其中用的是普通液體濕固化聚氨酯粘合劑。乙烯基包層的厚度為約0.031英寸且在約17ft./min的線速度下制造。
部件B基本上與實(shí)施例1相同的具有PVC/木質(zhì)纖維端蓋部分(含熱熔粘合劑)的輔助框架部件。復(fù)合物PVC/木質(zhì)纖維端蓋部分以及相配合的木質(zhì)構(gòu)件具有大約3/8”×1-1/4”×1-5/16”尺寸的企口接頭。粘合劑涂層在結(jié)構(gòu)構(gòu)件的外部約5密耳厚。材料在約5.2ft./min的線速度下制造。
部件C基本上與實(shí)施例1相似的輔助框架部件，其中在乙烯基和木質(zhì)芯之間不涂敷粘合劑。乙烯基包層厚度為0.031英寸且乙烯基包層在8.3ft./min的線速度下制造。
部件D用熱熔濕固化聚氨酯粘合劑生產(chǎn)基本上與對(duì)比實(shí)施例1相似的輔助框架部件(沒(méi)有端蓋部分)。粘合劑涂敷的厚度為約5密耳。乙烯基包層厚度為約0.031英寸且框架在4.0、6.2或8.3ft./min的線速度下制造。
熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)-記錄下這些樣品中表面形變的情況，來(lái)測(cè)定部件在暴露至30次完全熱循環(huán)后其外部件表面上發(fā)生乙烯基包層變形的量。
將該過(guò)程運(yùn)用于擠壓PVC、CPVC、端封材料和粘合PVC的木材。水浴法和鼓風(fēng)烘烤法均予使用。這個(gè)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的目的是建立一個(gè)測(cè)定擠壓乙烯基包層中加熱收縮量的定位標(biāo)準(zhǔn)。由本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將以加熱收縮百分率的形式。樣品制備所用的材料包括10英寸劃線器、一組測(cè)徑規(guī)、永久記號(hào)筆，并且一組12英寸測(cè)徑規(guī)能夠測(cè)量到0.002英寸的精確度。
設(shè)備需求能夠保持水溫85℃±3℃的水浴。
鼓風(fēng)烘箱，恒溫控制且能夠保持85℃±3℃。
樣品組配水浴從樣品型材中切下12英寸長(zhǎng)的測(cè)試件。
鼓風(fēng)烘箱從樣品型材中切下10英寸長(zhǎng)的測(cè)試件。
樣品調(diào)節(jié)將所有的測(cè)試件調(diào)節(jié)足夠量的時(shí)間，使它們?cè)陂_始測(cè)試之前回到室溫。
水浴法用10英寸劃線器給樣品作記號(hào)。將整個(gè)樣品浸泡在85℃水浴中30分鐘。取出樣品并且讓其冷卻至室溫。用10英寸劃線器給部件作記號(hào)。用常規(guī)算術(shù)方法計(jì)算百分加熱收縮率。
鼓風(fēng)烘烤法使用永久記號(hào)筆，在測(cè)試件的兩端、大約型材的中央并且垂直于擠出方向留下記號(hào)。使用記號(hào)作為對(duì)測(cè)徑規(guī)的定向，在室溫下測(cè)定每個(gè)測(cè)試件的整個(gè)長(zhǎng)度。將烘箱溫度設(shè)定為85℃。將測(cè)試件水平放于烘箱中。烘箱中一次不要放4個(gè)以上的測(cè)試件。當(dāng)烘箱達(dá)到85℃時(shí)開始實(shí)驗(yàn)計(jì)時(shí)。在85℃中放置1小時(shí)±5分鐘之后從烘箱中取出測(cè)試件。讓測(cè)試件在空氣中冷卻至室溫，按4.2.2測(cè)定每個(gè)測(cè)試件的整個(gè)長(zhǎng)度。
鼓風(fēng)烘烤法的測(cè)定結(jié)果對(duì)每個(gè)測(cè)試件的兩個(gè)觀察表面，使用以下等式計(jì)算加熱皺縮率R＝(ΔL/L0)*100，其中ΔL＝L0-L1；L0是加熱前兩記號(hào)之間的距離(英寸)，L1是加熱后兩記號(hào)之間的距離(英寸)。表1a乙烯基包層收縮數(shù)據(jù)用液體粘合劑的乙烯基覆蓋木制品
表1b用固體熱熔聚氨酯粘合劑的乙烯基覆蓋木制品
表1c沒(méi)有粘合劑的乙烯基覆蓋木芯
使用液體粘合劑的木芯部件實(shí)驗(yàn)說(shuō)明全部平均收縮率為約0.035％。用固體熱熔濕固化聚氨酯粘合劑制造的木芯部件實(shí)驗(yàn)證明基本上沒(méi)有乙烯基收縮。沒(méi)有使用粘合劑制造的復(fù)合部件證明約2.18％的收縮率。角焊接強(qiáng)度在本實(shí)驗(yàn)中，測(cè)試通過(guò)焊接端部分材料所制造的結(jié)構(gòu)的焊接強(qiáng)度，并且比較焊接的乙烯基覆蓋的木制構(gòu)件。將通過(guò)焊接典型木制芯型材(除沒(méi)有端部分外，基本上類似對(duì)比實(shí)施例1所示用PVC包層覆蓋的型材)制成的接合的角強(qiáng)度，與使用泡沫聚氯乙烯芯的結(jié)構(gòu)和使用泡沫PVC/木質(zhì)纖維芯的類似結(jié)構(gòu)(基本上類似于實(shí)施例1所示的結(jié)構(gòu))進(jìn)行比較。泡沫聚氯乙烯材料可從Geon公司(Geon 87019)獲得，具有約0.7的比重。泡沫PVC/木質(zhì)纖維復(fù)合物包含60％聚氯乙烯和40％木質(zhì)纖維，其中使用了0.5％AZRV Cellogen發(fā)泡劑(使用了Rohm and Haas K415丙烯酸改進(jìn)劑)發(fā)泡。發(fā)泡前，復(fù)合物的比重為1.38-1.4，泡沫復(fù)合物的最終比重為約1.0。
本實(shí)驗(yàn)所用的是使用如表2所示擠出機(jī)操作條件的典型條件擠壓的部件。乙烯基包層粘附在各種芯材料上。在各個(gè)芯進(jìn)入擠出模頭以形成乙烯基包層之前將粘合劑涂敷在芯的表面。粘合劑涂敷器與圖2和3所示的設(shè)計(jì)類似。粘合劑模具設(shè)計(jì)成用泵將粘合劑送到芯的所有四個(gè)表面。粘合劑模具的邊緣在部件進(jìn)入乙烯基擠出模頭之前距木芯約0.005英寸。從而給木芯涂敷至少0.005英寸厚的粘合劑膜。使用木質(zhì)部件生產(chǎn)中所用的銑頭將芯材料PVC木質(zhì)纖維復(fù)合物和泡沫復(fù)合物樣品銑成適宜的形狀(見(jiàn)圖1的芯)。使用Urban單點(diǎn)焊機(jī)焊接角樣品。焊接溫度設(shè)為280℃，由于熱塑材料液化以及和焊連接接觸，有三毫米的尺寸損失。允許熱塑材料熔化18秒和36秒以使形成焊接接頭。表2擠出機(jī)操作條件
表3輔助框架型材-木芯
表4輔助框架型材-泡沫PVC/木質(zhì)纖維復(fù)合芯
表5輔助框架型材-泡沫PVC芯
結(jié)果泡沫PVC/木質(zhì)纖維樣品的平均角焊接強(qiáng)度為約704.23 lb.-英寸(標(biāo)準(zhǔn)偏差＝51.94)。泡沫PVC樣品的平均角焊接強(qiáng)度為583.16lb.-英寸(標(biāo)準(zhǔn)偏差＝69.04)。常規(guī)PVC/木質(zhì)芯樣品的平均角焊接強(qiáng)度為165.37 lb.-英寸。乙烯基收縮實(shí)驗(yàn)將某些聚乙烯涂敷的木制和復(fù)合產(chǎn)品暴露于熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)中，測(cè)定乙烯基包層的收縮量。與對(duì)比實(shí)施例1類似，輔助框架包括用抗菌殺蟲抗真菌性水基涂料處理過(guò)的松木芯，其中用粘合劑覆蓋約0.005英寸厚接下來(lái)在粘合劑上形成乙烯基包層(0.031英寸)。使用液體粘合劑以及熱熔濕固化粘合劑；來(lái)制造木芯部件。還制備不含粘合劑的乙烯基覆蓋的木制品，基本上與對(duì)比實(shí)施例1所示的相同。熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)照樣品中有乙烯基變形的記錄。乙烯基收縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果1)具有液體聚氨酯粘合劑-生產(chǎn)材料的輔助框架部件-7/32”的收縮記錄。2)具有熱熔粘合劑和PVC/木質(zhì)纖維端部分的輔助框架部件-沒(méi)有收縮記錄。3)不含粘合劑的輔助框架部件-3/4”的乙烯基收縮記錄。4)具有熱熔粘合劑的輔助框架部件-沒(méi)有皺縮記錄。吸水性實(shí)驗(yàn)完成熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)后，測(cè)試所得部件的吸水性。除了不含粘合劑的木芯乙烯基包覆材料外，還使用具有液體粘合劑的木芯乙烯基包覆材料、基本上如實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。在進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)中，構(gòu)造一容器以便在水浸泡實(shí)驗(yàn)期間盛裝部件。在浸泡前將樣品稱重并且記錄下重量。環(huán)境條件下將部件放在容器中的水里浸泡1小時(shí)。從容器中取出樣品。除去表面水分并且再稱重結(jié)構(gòu)。然后記錄下最終的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄在表6a、6b和6c中。在表6a中，用乙烯基覆蓋的不含粘合劑的木芯基本重量增加平均約34.64g。在表6b中，用粘合劑粘附乙烯基覆蓋層的木芯結(jié)構(gòu)(使用液體聚氨酯)實(shí)驗(yàn)證明平均重量增加為約10.10g。在表6c中，測(cè)試了具有端部分的復(fù)合結(jié)構(gòu)構(gòu)件。復(fù)合端蓋部分保護(hù)著木芯并且減少了水分吸收，實(shí)質(zhì)上達(dá)到平均吸水量為約0.04g。表6a
表6b
表6c
以上實(shí)施例和試驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)部件可用于形成滿意的能用于門窗材料的接頭角焊接組件，該結(jié)構(gòu)包括一種芯材和乙烯基包層，涂敷封端PVC材料、乙烯基包層涂敷PVC/木質(zhì)纖維復(fù)合物封端材料或類似的發(fā)泡材料。而且該數(shù)據(jù)表明覆蓋有乙烯基包層的復(fù)合材料具有足夠的耐水性和尺寸穩(wěn)定性(抗收縮)，而使該材料可以是可用于制成有用的門窗組件的穩(wěn)定不翹曲無(wú)改變部件。
以上說(shuō)明書、表格、實(shí)施例、數(shù)據(jù)和附圖提供了理解本發(fā)明的基礎(chǔ)。但不偏離本發(fā)明的主題可進(jìn)行多種本發(fā)明的實(shí)施方案，本發(fā)明有賴于下文所附權(quán)利要求書予以定義。
權(quán)利要求
1.結(jié)構(gòu)構(gòu)件，包括(a)具有第一端和第二端的線性構(gòu)件；(b)具有順應(yīng)線性構(gòu)件外形的端部分，連接到線性構(gòu)件第一端和第二端的每個(gè)端，每個(gè)端部分包含熱塑性組合物，所說(shuō)的熱塑性組合物包含樹脂；和(c)覆蓋并且粘合到線性構(gòu)件和每個(gè)端部分上的包層，包層包含擠壓熱塑性組合物，所說(shuō)的組合物包含樹脂。
2.權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其中線性構(gòu)件包括木構(gòu)件，并且所說(shuō)的包層覆蓋和粘附在線性構(gòu)件或端部分的外表面。
3.權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其中線性構(gòu)件包括復(fù)合物，所說(shuō)的復(fù)合物具有熱塑材料芯和纖維補(bǔ)強(qiáng)的熱固化樹脂外層。
4.權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其中線性構(gòu)件包括復(fù)合物，所說(shuō)的復(fù)合物具有熱塑材料/纖維復(fù)合芯和玻璃纖維補(bǔ)強(qiáng)的熱固性樹脂外層。
5.權(quán)利要求4的構(gòu)件，其中端部分包括熱塑材料復(fù)合物，所說(shuō)的復(fù)合物包含熱塑性樹脂和纖維的混合物。
6.權(quán)利要求5的構(gòu)件，其中包層是通過(guò)使用粘合劑粘合到線性構(gòu)件上的，所說(shuō)的粘合劑包含粘合劑組分和選自木材防腐劑、抗真菌劑、抗菌劑、殺蟲劑或其混合物的穩(wěn)定組分。
7.權(quán)利要求5的構(gòu)件，其中復(fù)合物包含約40-約80wt％的聚氯乙烯和約60-20wt％的木質(zhì)纖維。
8.權(quán)利要求1的構(gòu)件，其中包層包含聚氯乙烯組合物。
9.權(quán)利要求8的包層，還包含外層面膠層。
10.權(quán)利要求1的構(gòu)件，其中端部分包括泡沫熱塑材料。
11.權(quán)利要求1的構(gòu)件，其中包層沿著包層、線性結(jié)構(gòu)和每個(gè)端部分之間的整個(gè)接觸面粘合在線性構(gòu)件和每個(gè)端部分上的。
12.權(quán)利要求8的構(gòu)件，其中包層是粘附性粘合的。
13.權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其中端部分以適宜形成90度角和第二結(jié)構(gòu)構(gòu)件斜削接合。
14.適合用于制造窗戶的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，所說(shuō)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括(a)具有第一成型端和第二成型端的木制線性構(gòu)件；(b)具有成型端的端部分，連接到線性木制構(gòu)件第一成型端和第二成型端的每個(gè)端，在端封的成型端和線性構(gòu)件的成型端之間形成接頭，每個(gè)端部分包含熱塑性復(fù)合材料，所說(shuō)的熱塑性復(fù)合材料包含聚氯乙烯和纖維；和(c)覆蓋到線性構(gòu)件和每個(gè)端部分上的含聚氯乙烯的包層，包層粘合到每個(gè)端部分和木制線性構(gòu)件上，使用熱固化粘合劑組合物使包層遍布每個(gè)端部分和線性構(gòu)件之間的接觸面相粘合。
15.權(quán)利要求14的構(gòu)件，其中復(fù)合物包含約40-80wt％的聚氯乙烯和約60-約20wt％的木質(zhì)纖維。
16.權(quán)利要求14的包層，還包含外層面膠層。
17.權(quán)利要求14的構(gòu)件，其中至少一個(gè)端部分是用成型的接頭連接到線性構(gòu)件上。
全文摘要
本發(fā)明的復(fù)合結(jié)構(gòu)構(gòu)件(10)包括具有第一端和第二端的線性構(gòu)件(13),所說(shuō)的端作為端部分或端蓋結(jié)構(gòu)(17)接合到線性構(gòu)件的每個(gè)端。覆蓋復(fù)合構(gòu)件(10)的是熱塑性材料包層(11),優(yōu)選粘附接合在復(fù)合構(gòu)件(10)上。端蓋或端部分(17)優(yōu)選是熱塑性材料,一般是包含熱塑性樹脂和纖維的熱塑性復(fù)合物。這種構(gòu)件(10)是環(huán)境穩(wěn)定的,耐水分吸收,形成牢固的斜削接合并且可以用于組裝商業(yè)和住宅房地產(chǎn)的門窗產(chǎn)品。
文檔編號(hào)E06B3/96GK1246908SQ98802333
公開日2000年3月8日 申請(qǐng)日期1998年2月5日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月5日
發(fā)明者S·M·瑟瑞諾, A·L·加羅法勞, M·N·格瑟, M·J·狄納 申請(qǐng)人:安德森公司