复合覆面板系统技术方案

本发明专利技术的复合结构组件包括基板和固定在基板上的顶板。基板由包括定向在第一方向上的加强纤维的线股、和聚合物树脂的第一复合基质形成。基板包括多个加强筋和多个横向延伸且配置在加强筋之间的开口通道。顶板由在聚合物树脂中的加强纤维的第一复合基质形成，且可选且可释放地固定在基板上，以便大致封住所述通道的至少一部分。所有基板中的加强纤维可以限制为定向在第一方向上的线股或具有随机定向的毡加强纤维。基座部的至少一部分与顶板可以是半透明的。开口通道简化了制造工序并降低了成本。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种结构组件，该结构组件主要由在聚合物基质中具有加强纤维的复合基质材料形成，该结构组件可被用作覆面板系统或用于其它应用。
技术介绍
长时间以来已认识到对用于承载覆面板的替代材料和构形的需求。例如用于车辆通行的桥梁的传统的承载覆面板在历史上由钢和混凝土制成。虽然用于钢和/或混凝土桥的建筑技术以及所采用的材料随着时间的过去已有了发展，但已证明建筑过程的劳动强度非常大，并且已证明作为结果的建筑物易受腐蚀和其它老化的影响。部分地响应于这些成本和老化问题，已建议使用基于聚合物复合基质材料而不是基于钢和/或混凝土的覆面板系统。例如在此被引入作为参考的美国专利5,794,402建议使用由聚合物复合基质形成的积木式结构部件来形成用于桥梁的夹层板类型的承载覆盖面板。该402专利建议使用多个夹在上和下面板之间的聚合物复合基质核心构件来形成积木式夹心板。该核心构件被描述为空心管，其典型地具有不规则四边形的横截面。虽然该专利指出该管子可利用拉挤成型处理方法制成，但这种利用拉挤成型的管子的实际制造已证明是困难的，主要是因为具有完全被包围的通道的空心管的拉挤成型在工艺上是困难的。简单的说，这样的空心形状的拉挤成型需要使用浮沉模具，这就导致在制造过程中难于对其进行控制。另外，该专利还讲授应该使用具有所谓45°-45°-90°定向的加强纤维层，可是，使用这样的45°-45°-90°定向非常昂贵。因此，尽管该5,974,402专利所说的积木式聚合物复合基质的方法与传统的钢和/或混凝土方法相比，具有一些理论上的优点，但是已经证明了在制造上是非常困难的。因此，仍然有对更容易和/或成本更低地制造和使用的替代的复合结构组件的需求。理想地，这样的组件应能够用于除了承载覆面板之外的应用，但对此没有严格要求。
技术实现思路
本专利技术的复合结构组件包括基板，其具有多个横向延伸的开口通道；以及顶板，其固定到基板上。基板由包括加强纤维和聚合物树脂的第一复合基质形成，并且还包括具有第一和第二侧部的大致为平面的基座部，从该基座部的第一侧部延伸的多个加强筋，和配置在加强筋之间且通常由相邻加强筋与基座部的第一侧部所限定的多个开口通道。在某些实施例中，加强筋具有大致为T形状截面且可以具有横向延伸的帽部，该帽部设置成远离且大致平行于基座部的第一侧部。顶板由加强纤维和聚合物树脂的第二复合基质形成，且固定在基板上，以便大致封住通道。优选地，顶板可装卸地固定在基板上。进一步地，在某些实施例中，至少一个基座部及顶板是半透明的。基板的第一复合基质可以包括加强纤维的多个第一线股，其中第一线股在大致平行于通道的第一方向上定向。顶板的第二复合基质可以包括加强纤维的多个第二线股，其中第二线股在大致垂直于第一线股的方向上定向。第一及第二复合基质中的一个或两者可以可选地包括多层具有随机定向的毡加强纤维。在优选的实施例中，基本上第一复合基质中的所有加强纤维定向在第一方向上的线股或是具有随机定向的毡加强纤维。本专利技术的基板的开口通道结构允许容易地进入到基座部的通道中，并因此进入加强筋的侧部，从而简化制造工序。另外，加强纤维的单独定向线股的使用(可选地具有随机定向的毡层)使得成本非常低的材料可以被使用。附图说明图1表示本专利技术的复合结构组件的一实施例的透视图。图2表示图1所示的基板的侧视图。图3表示图2所示的基板的一部分的更详细视图。图4表示图1的复合覆面板系统应用于桥时的局部分解侧视图。具体实施例方式图1中示出了本专利技术的复合结构组件的一实施例，通常用20表示。该组件20包括基板30和固定在基板30上的顶板80。如图2～3更详细地所示，基板30包括基座部40、多个加强筋50、和多个通道60。基座部40可以是大致平面的、优选地为矩形的，具有顶侧部42和底侧部44的物件。加强筋50从基座部40的顶侧部42向上延伸且可有利地构形成具有柱部52和帽部54的大致T形状。柱部52大致垂直地远离基座部40延伸且可以具有大致矩形的截面、或者为所希望的锥形。柱部52和基座部40的顶侧部42的接头可被构造为例如通过被合适地倒角而降低压力和/或简化制造过程。帽部54形成在加强筋50的与基座部40的接头相对的端部，这样将帽部54与基座部40隔开。帽部54可有利地采用大致为平面的部件的形式，其配置成大致垂直于加强筋50的柱部52且大致平行于基板30的基座部40。另外，如图所示，柱部52和帽部54的接头可被构造为例如通过被合适地倒角而降低压力和/或简化制造过程。帽部54可以在其顶侧部具有多个孔56，用来承接紧固件(参见图4)，如下面进一步讨论的那样。加强筋50优选地以均匀的距离相互隔开，加强筋50端部与基板30的各端部相隔一半间隔。在每一对相邻的加强筋50之间是横向延伸的开口空间，这里称作通道60。当纵向观察时，这些通道60可以在概念上被分成两部分、即腔室62与间隙部64。腔室62被配置成最接近基座部40，并且一般由相邻的加强筋50的侧壁、和基座部40的顶侧部42的插入部分来限定。间隙部64是加强筋50的末端部之间的区域并将其各自的腔室62与加强筋50上方区域相连接。像加强筋50这样，通道60有利地从基板30的一边缘横向穿过到相对的边缘。顶板80可以采用大致为平面矩形的部件的形式，其与基板30的高度相比相对厚度较薄。顶板80可以有利地包括多个埋头螺纹孔82，埋头螺纹孔82对应着基板30的加强筋50的末端(例如帽部54)排成一行。顶板80可以具有通常垂直于其主表面的外围边缘；然而顶板80的一个或多个外围边缘可以替代地成一定角度，以便在顶板80邻接时作出重叠的接头。当顶板80固定在基板30上时，顶板80跨接间隙部64，因此封住基板30中的通道60。因此，基板30与顶板80的联结可以形成积木式板部，其可以被称作“夹心”结构，其中，顶板80与基座部40形成大致平行的表面，加强筋50在其中间延伸。基板30和顶板80的主体由包括聚合物树脂中的加强纤维的复合基质形成。要了解关于加强纤维和聚合物树脂基质的信息，注意美国专利No.5,794,402。在基板30中，复合基质由加强纤维的多个线股100形成，线股100如此地配置，以致与通道60大致平行。因此，在图2、3中，仅示出了线股100的端部。形成基质的树脂120包围着该线股100。另外，为了简化制造工艺，可以在线股100的每层之间有一层加强纤维毡102，或者在线股100的每个第二层之间有一层加强纤维毡102，或者在线股100的每个第三层之间有一层加强纤维毡102等等。毡102包括同一或不同类型的加强纤维，该加强纤维可随机定向而不是在一个方向上定向或者仅在几个选择的方向上定向。同样地，顶板80的聚合物复合基质由在树脂基质中的多个加强纤维线股100形成，且具有可选择的毡112的层。基板30与顶板80可以由现有技术中已知的例如拉挤成型工艺形成。用更简单的话来说，拉挤成型工艺包括通过在其中添加树脂的成形模具来拉伸多个线股(例如线股100或线股110)。所得的产品具有与模具相应的截面形状。对本专利技术来说，基板30可以通过在通道60的方向上由拉挤成型形成，由此线股100在由拉挤成型的方向上排列。基板30中的线股100可以均匀地分布在其中。可是，可更有利在基板30中具有并不均匀地分布于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构组件，其包括：基板，其由在聚合物树脂中包括加强纤维的第一复合基质形成，所述基板包括：大致为平面的基座部，其具有与其第一上及下表面相对应的第一侧部、和与所述上及下表面中的另一个相对应的第二侧部；从所述基座部的所 述第一侧部延伸的多个加强筋，多个开口通道，其配置在所述加强筋之间，并且通常由相邻的所述加强筋与所述基座部的所述第一侧部所限定；以及顶板，其由在聚合物树脂中包括加强纤维的第二复合基质形成，所述顶板固定在所述基板上，以便大致封住 所述通道的至少一部分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D里查兹，
申请(专利权)人：泽尔康普公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]