发泡热塑性聚合物和木纤维型材和构件制造技术

一种包含外贴面层和含发泡热塑性材料的内层的优质复合材料型材结构部件可用于住宅和商用结构的门窗单元的组件中。这种型材结构部件优选可用于窗或门组件中。采用该型材构件能简化门、窗单元的建造，这种型材构件还易于安装在框架构件的粗开口中，并易于修饰，便于调整适当位置。该型材在结构上是竖固的，是热稳定的、有抗缩性，能嵌入紧固件并永久地将其保留着，几乎不会或完全不会损坏结构单元。该型材结构部件具有的强度足可以由两个或两个以上发泡型材构件或其它常规构件制成结构上坚固的门窗单元。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制造安装在住宅及商用建筑中作为建筑组合件的结构构件或装饰件以及门窗单元的材料。更具体地说，本专利技术涉及一种具有优良性能、能直接替代木材和金属材料用于门窗、结构件或建筑领域的改进的型材或结构构件。本专利技术的结构构件可包括净规格木材替代品，具有复杂功能形状的结构部件如木门的横档、竖框、窗框、窗台、滑轨、档板和窗框以及各种各样的装饰件。此外，本专利技术还涉及用于制造商用和住宅建筑的门窗单元的结构部件。该结构部件是由挤塑、复合的聚合物泡沫材料制造的。本专利技术的结构部件在建筑用组合件中能形成高强度连接。这种材料可利用常规紧固件和技术方便地进行安装、调整、填隙和修饰。这种部件具有好的耐热性能和机械性能，因而具有耐用性而且还易于制造和安装。一般的工业、商用和住宅建筑通常涉及在常用单元组合件中采用结构部件和非结构部件。这种部件常由混凝土、石材、木材、玻璃或金属制造。这些材料是众所周知的，并且在建筑上的适用范围也是很熟悉的。木材已用来加工成为各种形状的结构部件如净规格木料、装饰件、柱和梁，并已用来形成能与玻璃组装成门和窗单元的结构部件。木材、净规格木料、装饰件、柱、梁及包含木料的组合单元显然是有实用性的，并能很好地适用于许多住宅或商用设施中的多种用途。然而，在某些情况下，在这些用途中使用木材可能会产生一些问题。由于受真菌和昆虫的侵袭，木材会发生腐朽。此外，采用木材构件还会面临与用于建筑上木材的可获得性有关的价格问题，而且，木质构件还需要包括油漆或着色的大量维修费用。金属(通常为铝或钢材)部件也是工业、商用和住宅建筑中常用的部件。金属部件会发生锈蚀或腐蚀问题，因而各自需要专门的施工技术和专门维护规范。乙烯基聚合材料也已经用于制造结构构件和窗及门组合件的型材。这类乙烯基聚合物材料通常包含作为主体材料的乙烯基聚合物和各种添加材料。已能将填充的和未填充的(以添加材料如纤维、无机物、染料等充填的)刚性的和柔性的热塑性材料挤塑或注塑成各种结构材料和密封材料。许多年来，Andersen Corporation已经将热塑性聚氯乙烯与木质构件复合制成了PERMASHIELD商标窗扇。这种聚氯乙烯贴面技术已公开在Zaninni的美国专利2926729和3432885中。这些在专利中公开的技术涉及通过挤塑或注塑沿木质结构件周围松散地形成一薄的聚氯乙烯贴面层或包封层。聚氯乙烯热塑性材料也可与木产品结合用以制造挤塑材料。经初步的努力，制成了能直接挤塑形成模量一般为约500000或较低的构件。但这类构件没有足够的抗压强度，合适的热膨胀系数、弹性系数、足够的紧固件保持性或缺乏许多建筑用途所需的其它适用性能。最近，已转让给Andersen Corporation的美国专利5486553、5539027、5406768、5497594、5441801和5518677公开了采用热塑性塑料(如聚氯乙烯)和木纤维，按FIBREX商标材料制造技术制成了高强度复合材料。这种复合材料适用于制造结构构件如可用于窗和门制造的中空型材。这些材料具有高弹性模量(800000磅/英寸2或更高)并且易于制造、组装和安装。这些具有极高强度的材料已很成功地用于窗和门的制造。PERMASHIELD商标制造技术和FIBREX商标材料制造技术都具有显著的实用性并在许多应用领域中获得了很大的成功。热塑性聚合物技术的应用可进一步扩展到其它需要获得具有高性能材料的领域中。我们已经发现，优质结构发泡材料可用来替代石材、木材、玻璃和金属制造构件。该构件是由一种热塑性聚合物与一种木纤维混合的发泡复合物构成的热塑性泡沫体。木纤维可以由软木或常绿树木制得，或由通常称为阔叶落叶性树木的硬木制得。一般说来，由于由软木制成的纤维较长，其中木素含量高且半纤维素含量较硬木低，因此对于木纤维制造来说，软木是优选的。其它的纤维来源包括竹子、稻草、甘蔗以及来自新闻纸、纸盒、计算机打印纸等的回收纤维在内的众多二次或纤维回收源。本专利技术的一种优选的木纤维来源是木纤维产品或是软木经锯或磨木加工的木纤维产物或副产品。一种优质的纤维可经磨木而制成，通称为锯末或磨渣的碾磨副产品也是可采用的。各种热塑性聚合物或树脂都可用于本专利技术的发泡复合材料。对于本应用目的来说，适用的树脂是包括可含有或不合辅助的填料或增强材料(除木纤维外)的，具有适用于制造结构部件、机械零件及化学加工设备零件所需的机械性能、化学性能及热性能的普通热塑性塑料。我们已经发现，适用于本专利技术的树脂包括缩聚物材料和乙烯基聚合材料。发泡材料能改善结构件的热性能和物理性能。各种乙烯基聚合材料可用于本专利技术的复合材料中。适用的乙烯基聚合物是经均聚合、共聚合或三元共聚合方法制成的聚合物。缩聚物树脂也可用于本专利技术的复合材料中。有关发泡复合材料性能的改进包括提高了抗收缩性，改善了COTE、抗压强度及紧固件保持性。这类材料所表现的性能使其能成为工业用、商业用及家庭用建筑中理想的结构构件。该材料具有符合要求的热性能，其中包括最小的热膨胀系数，最低的收缩性以及最低的热畸变。而且这种材料是容易制得、装配成适用的结构并易于安装的。对本专利应用来说，名词“挤塑用料”是指经挤塑机加工后形成泡沫热塑性塑料木纤维复合材料的物质。该挤塑用料可包括一种分散有木纤维的粉状、片状或粒状热塑性离散有木纤维的材料与一种单独的发泡剂的混合物，而最后挤塑用料是通过混合物中每一成分混合在一起而形成的。或者，挤塑用料可包含一种包括热塑性材料、木纤维和预配的发泡剂的预成形粒料并预挤塑成粒料的组合物。或者，挤塑用料可以包括一种混有发泡剂的热塑性材料木纤维粒料的干燥混合物。或者，挤塑用料可以包括由热塑性材料与溶于或分散于热塑性塑料中的发泡剂相混合，然后再与单独的木纤维相共混的粒料。换言之，该挤塑用料可以包括热塑性塑料、木纤维或发泡剂的、以任何一种适用的方式形成的可挤塑用料。附图的简要说明附图说明图1是本说明书中讨论的用于物理性能试验的一种典型的窗台档板的立体正视图。图2是本说明书中讨论的用于物理性能试验的一种典型的窗台档板的正视图。图3是本说明书中讨论的用于物理性能试验的一种典型的软帘盒等比例端视图。图1-3中的结构是常用的门窗单元部件。木纤维用于本专利技术的木纤维的主要来源包括木纤维产品或木质材料(优选为软木)经粉碎、锯或碾磨后的副产品。优质的木纤维可经碾磨木料而制成，通常称为锯末的碾磨副产品或碾磨尾渣也可采用。这种木纤维具有整齐的可重现的形状及长径比。以随机抽样约100根纤维来说，纤维长度通常为至少0.05毫米，优选为0.1毫米，粗度为约0.02-1毫米，长径比通常为至少1.5。优选的纤维长度为0.1-5毫米而长径比为2与7之间，优选为2.5-6。用于本专利技术的优选纤维是来自通常制造门窗过程产生的纤维。通常，木质构件是沿垂直木纤维方向将木料劈成或锯成具有适当长度和宽而制成的。这种锯木操作会产生大量的副产品即锯末。为了要使形状规则的木料成为适用的已加过工的形状，通常是使木材通过一种能选择性地刨削木料而成为适用的形状的机械。这种刨削操作会产生大量的锯末或刨削尾渣副产品。最后，当已成形的材料切割成一定规格和在预成形的木质构件内开出斜榫接头，平接头，搭接头，公母榫接头时，会产生大量修整下来的废边角料。这类较大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成包含一种乙烯基聚合物组合物和一种增强木纤维的发泡复合材料的方法，该方法包括下列步骤：（ａ）将包含一种聚合物组合物，一种木纤维源和一种能使聚合物组合物发泡的试剂的挤塑用料导入包括机筒、至少一个螺杆传动装置的挤出机流径，该流径还包括 一个位于温度为约１６５－１９０℃的第一加热区和温度为约１６５－１９０℃的第二加热区之间的排水汽孔，该挤塑流径通向模芯和包括一定径规的成形模头；（ｂ）由挤塑用料在模头中形成发泡构件；和（ｃ）使定径规中实心发泡构件的表面与一种液体相接触 ，以使构件的至少部分表面具有硬而光滑的特征。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：MD芬利，
申请(专利权)人：安德森公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]