纤维增强的细长压型物体制造技术

具有截面的细长压型物体，该物体包括周壁，形成沿纵向方向延伸的中空轮廓，其中周壁的至少部分设置有增强元件，并且其中该细长压型物体由热塑性材料制成。

Fiber reinforced slender pressed object

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纤维增强的细长压型物体相关申请的引证本申请要求享有2017年7月14日提交的美国临时申请号62/532,600的优先权，该临时专利申请以其全部内容通过引用而结合于本文中。
本专利技术涉及专门用于脚手架的纤维增强的压型(异性，profiled)物体，具体而言是板材和面板。此外，本专利技术涉及一种用于制造这种纤维增强的细长压型物体的方法。
技术介绍
在建筑行业中，脚手架，也称为支架或工作架，广泛用作支撑工作人员和材料的临时结构，以辅助建筑、维护和维修建筑物、桥梁和其他(人造的)结构。以适应的形式，脚手架可以用于模板和支撑、看台座位，音乐会舞台等。当今全球使用了多种类型的脚手架。使用最多且用途最广的类型是使用钢管和连接器组件的类型，这种类型由与钢夹连接的钢管制成(尽管也可以使用铝)。也使用木材脚手架，但其多功能性比钢脚手架小。通常包括的组件有：脚手架的承重基板，带有连接器接头的直立组件，横木(ledger)，横梁(支撑板材、面板或铺板单元的水平承重构件)，对角撑杆，构成工作平台的板材或铺板组件，将各个组件连接在一起的连接器，和将脚手架与放置于其前面的结构连接的脚手架系件。板材、面板或铺板单元通常由一个或多个木板材制成，但也可以使用LVL板材和金属板，或其组合。由于条或板的材料相对较高的密度和大尺寸(尤其是长度方面)，这些板通常很重。人们已经尝试用易于处理的轻量解决方案代替木材、层压单层积材(LVL)和金属。在使用纤维增强复合材料生产脚手架条和/或板时会寻求这种轻量解决方案。国际申请WO2009/054716描述了具有玻璃纤维的热塑性材料基质挤出细长物体如板材和管的使用。不利的是，即使用分散的增强纤维增强时，热塑性材料也不具有要在建筑业中应用的期望机械性能，如刚度。例如，第一代纤维填充热塑性脚手架板材未能通过美国职业健康与安全管理局(OSHA)的机械要求，而因此未获批准用于建筑行业。因此，提供一种用于细长挤出纤维增强物体的替代结构而减轻现有技术至少一些所感觉的不便，将会是合乎需要的。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种具有截面的细长压型物体，物体包括形成沿纵向方向延伸的中空轮廓的周壁，其中至少部分周壁设有至少在细长压型物体的纵向方向上延伸的增强元件，并且其中细长压型物体由热塑性材料制成。细长压型物体优选是挤出物体。挤出物体可以通过其尺寸与拉挤的细长物体区分开，因为拉挤细长物体通常比挤出的物体大。增强元件用于改进细长压型物体的机械性能，特别是细长物体的纵向或长度方向的刚度。单独由热塑性材料制成的细长物体通常在外部负载或重力的影响下对蠕变敏感。通过添加增强元件，可以增加细长物体的抗蠕变性。当将未填充热塑性材料与增强元件一起使用时，优选无定形和/或半结晶热塑性材料。可能的热塑性材料包括聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)；聚碳酸酯；聚碳酸酯/PET共混物；聚碳酸酯/ABS共混物；共聚碳酸酯-聚酯；丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈(ASA)；丙烯腈-(乙烯-聚丙二胺改性的)-苯乙烯(AES)；亚苯基醚树脂；聚苯醚/聚酰胺的共混物；聚酰胺；苯硫醚树脂；聚氯乙烯PVC；高抗冲聚苯乙烯(HIPS)；低/高密度聚乙烯(L/HDPE)；聚丙烯(PP)；膨胀聚丙烯(EPP)；和热塑性烯烃(TPO)，或其组合，如共混物或共聚物。塑料可以可选地，例如，用纤维、粒料、薄片以及包含前述中的至少一种的组合进行增强或填充。例如，热塑性材料可以包括STAMAXTM材料，从SABIC商购获得的长玻璃纤维增强聚丙烯，例如，是典型长度约15mm而直径约3mm的粒料形式。热塑性材料还可以包括包含上述材料和/或增强材料中的至少一种的组合。另外，热塑性材料可以是未填充或未增强的热塑性塑料。优选热塑性材料可以是纤维填充的或纤维增强的热塑性塑料而进一步增加细长物体的刚度和强度。本专利技术中所用的纤维在加工处理之前优选具有800至1000的长径比。为了获得期望的机械性能，热塑性材料中纤维的含量优选处于10wt％至60wt％的范围内，优选处于20wt％至40wt％的范围内。增强材料的实例可以是纤维、长纤维或连续纤维、连续纤维的非织造或织造织物。热塑性材料和/或增强元件可以分别包括玻璃纤维、碳纤维和芳族聚酰胺纤维中的至少一种。其他可能性是不太常用的金属纤维，如硼-钨纤维和碳化硅涂层纤维，或陶瓷纤维，如石英、二氧化硅或氧化铝纤维。可以用于增强元件的热固性材料的实例可以是聚酯树脂、聚氨酯、环氧树脂、聚酰亚胺或硅酮树脂等。细长压型物体可以包括区段(section)、板(plate)、管、板材(plank)等。外周壁可以具有至少1mm的厚度，优选具有2至5mm的厚度。这种元件可以缩短，例如，切割成期望的长度。当用作板材，例如，用作脚手架板材时，可以实现相对于类似尺寸的LVL或木质板材的重量减轻。细长物体的截面可以具有多种形式，如正方形，矩形，圆形或任何多边形。对于脚手架板材，细长压型物体将具有矩形的截面，其中外壁包括两个纵向的压型侧壁、上壁和底壁。上壁和底壁具有比侧壁高度H更大的宽度W。对于这样的形状，增强元件设置于上壁和/或底壁处，而同时覆盖至少部分上壁和/或底壁。增强元件可以形成邻近于周壁，优选正方形或矩形截面的上壁和/或底壁的增强层。可替换地，增强元件可以通过在压型板材的纵向方向上延伸的至少一个纤维单丝形成。优选使用多根纤维单丝，例如，形成一个或多个连续纤维棒或一束或多束单丝。纤维单丝、纤维棒或纤维束可以沿周壁，特别是在上壁和/或底壁的宽度内均匀分布。增强元件沿着周壁的均匀分布提供了更坚硬的细长压型物体。增强元件可以包括纤维，如玻璃纤维、金属纤维、聚酯纤维、芳族聚酰胺纤维、碳纤维等。当用作周壁上或周壁内的层时，增强元件可以包括网，例如，由金属、聚合物或由如玻璃纤维的无机纤维制成的网。增强层可以提供比局部提供的增强作用更宽范围内的增强作用。优选增强元件包括提供于至少部分周壁上的一层连续纤维带或纤维增强带。带可以是嵌入塑料(热塑性或热固性)基质中的单层纤维，如单向带，但也可以可选地是包括多层的层压带。包括单向带的增强元件可以占细长物体的15vol％至35vol％，优选15vol％至25vol％，更优选约20vol％。增强元件可以嵌入压型物体内，这可以通过在增强元件上施加外层而实现。外层可以是相对薄的层，其占细长物体的小于1vol％，优选小于0.2vol％。通过将增强元件嵌入上壁和/或底壁内，可以保护增强元件不受元件或其他外部因素的影响。嵌入对于增强元件和细长物体的热塑性材料之间的结合也是有利的。外层可以包括与细长物体的热塑性材料相同或不同的热塑性材料。特别是当使用聚烯烃材料时，可以为外层选择不同的材料。除非未处理或未共混，否则聚烯烃材料在层压时倾向于彼此充分粘合在一起。另外，当施加外层以覆盖增强元件时，可以例如通过向外层的热塑性材料中添加抗静电或防火或阻燃添加剂而在外层中局部提供一些有利性能，如抗静电性能和/或耐火性能。合适的抗静电添加剂的实例是聚酰胺/聚醚嵌段酰胺，如BASF的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有截面的细长压型物体，所述物体包括周壁，形成沿纵向方向延伸的中空轮廓，其中所述周壁的至少部分设置有增强元件，并且其中所述细长压型物体由热塑性材料制成。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170714 US 62/532,6001.一种具有截面的细长压型物体，所述物体包括周壁，形成沿纵向方向延伸的中空轮廓，其中所述周壁的至少部分设置有增强元件，并且其中所述细长压型物体由热塑性材料制成。


2.根据权利要求1所述的物体，其中，所述增强元件形成与所述周壁相邻的增强层。


3.根据权利要求1或2所述的物体，其中，所述增强元件嵌入所述压型物体的所述热塑性材料内。


4.根据前述权利要求中任一项所述的物体，其中，所述增强元件包括设置于所述周壁的至少一部分处的连续纤维带或纤维增强带的层。


5.根据权利要求1至3中任一项所述的物体，其中，所述增强元件由至少一个沿所述压型物体纵向方向延伸的纤维单丝形成。


6.根据前述权利要求中任一项所述的物体，其中，所述热塑性材料包括聚烯烃材料，如聚丙烯。


7.根据前述权利要求中任一项所述的物体，其中，所述热塑性材料是包含长玻璃纤维、短玻璃纤维和碳纤维中至少一种的纤维填充的或增强的热塑性塑料。


8.根据前述权利要求中任一项所述的物体，其中，所述增强元件包括无机纤维如玻璃纤维、碳纤维、金属纤维等和无机网，优选轻量金属网中的至少一种。


9.根据前述权利要求中任一项所述的物体，还包括多个内部腔，其中所述内部腔由沿所述压型物体纵向方向延伸的至少一个内壁形成。


10.根据前述权利要求中任一项所述的物体，具有多边形截面，且所述周壁包括多个纵向壁，并且其中所述压型物体包括在第一纵向壁处的第一连接元件和在第二纵向壁处的第二连接元件，其中通过将压型物体的所述第一连接元件与另一压型物体的所述第二连接元件连接将多个压型物体相互连接。


11.根据前述权利要求中任一项所述的物体，其中，所述周壁具有矩形截面，所述周壁包括两个纵向...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯蒂斯·科勒，塔拉勒·曼苏尔·阿尔萨菲，阿卜杜勒·拉希姆·艾哈迈德·阿拉法斯，约翰·吉莱斯皮·麦卡恩，
申请(专利权)人：沙特基础工业全球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL