专利名称：与环境协调的柱和桩的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种长的支撑结构，例如多功能柱和桩材，它们适合在户外使用并能支撑信号、横臂、栏杆、电线或者其他设置在其上的负载。本发明还包括制造这种支撑结构的方法。
当木柱子被用做多功能柱的时候，还需要关注必须攀爬柱子以进行日常保养和应急检修的工人的安全。对多功能柱进行处理的化学药品可能会给触摸或攀爬柱子的电工造成化学烧伤。这样的化学伤害的伤口是缓慢的而且不容易愈合的。木头柱子还会出现腐烂区域，当攀登钉(climbing spike)插入上述区域来给工人以支持力的时候，该区域就会屈服撕裂。木柱子的另一个危险是工人鞋上的攀登钉可能会遇到一个树节，节会非常硬并阻止攀登钉有效穿透来安全地托着工人。相似的，当攀登钉遇到一个太宽而不能固定攀登钉的裂缝时，工人就会失去支撑。这样木头柱子会造成很多滑落或者跌落的危险，结果工人会被碎片、磨擦、或者跟地面、灌木、建筑材料、机械和附近其他人撞击造成伤害。这样的事故会造成死亡或者永久性的残疾。
木头柱子相对来说还会导电。这样在木头柱子和设置在木头柱子上的电线之间经常需要用绝缘体。
木头柱子很难有高压电线所需的足够长度，因为太长的木头柱子很重而且难于运输和储存。
有很多用来替代木头柱子的产品。很多中空的玻璃纤维柱子已经可以用来作为多功能柱。玻璃纤维柱子比木头重量轻、耐用并且不会向环境排放有危险的物质。然而玻璃纤维柱子很容易破裂，不能象木头柱子一样承受压缩荷载，在弯曲或压缩荷载下容易弯折。当将附件固定到这样的柱子上时，应该注意荷载分布以避免损坏柱子。玻璃纤维柱子相对较硬而且较脆，外表面光滑，这样使用常规攀登钉的电工就很难爬上去。在纤维柱子的外表面必须安装台阶来供工人攀爬。
其它代替木头柱子的柱子包括金属和钢筋混凝土结构。这样的柱子在可攀爬性上跟玻璃纤维柱子存在相同的问题。而且金属和钢筋混凝土导电，并不适合作为电线杆使用。最后，这些木头柱子的替代品不易制造成较长的长度，不能满足高压线的要求。
本发明的另一个目的是提供一种在长期的安装和使用过程中不会排放危险物质的长支撑结构。
本发明的一般目的是提供一种适合在户外使用的，运输、安装和维修经济的支撑结构。
本发明的另一个目的是这样的支撑结构本身不会是一种危险垃圾。
本发明的再一个目的是提供一种户外承载多功能柱，其可以抵抗昆虫、风化或者腐烂等环境的侵蚀。
本发明的再一个目的是提供一种比现有的木头柱子重量轻的长支撑结构。
此外，本发明的再一个目的是提供一种长支撑结构，其抵抗压缩和弯曲荷载的能力提高了。
本发明的再一个目的是提供一种长度不受限制的长支撑结构。
本发明的再一个目的是方便运输的明显较长的支撑结构。
本发明的再一个目的是提供一种不导电的长支撑结构。
本发明的再一个目的是提供一种能抵抗昆虫、风化或者腐烂等的侵蚀，并且其外表面便于攀爬的柱子。
本发明的其它目的和优点可以在下面的描述中体现出来，且根据描述部分是明显的，或者是由本发明的实施来获悉。本发明的目的和优点可以通过组合特别是附加的权利要求中指出的组合来实现和获得。
为了实现上述目的，并根据这里实施例和广义描述的发明，提供一种长支撑结构，其包括由基本上的均质复合材料制成的长芯部，还有在芯部的外表面粘合的加强层。制造芯部的复合材料包括基体树脂和细微长粒子构成的增强材料。混合了树脂的增强材料是长度为大约0.5-4.00英寸范围内的纤维，这样的纤维材料可以是基本上已经去除所有湿气、树脂和浆汁的木屑、椰子壳、棕榈皮、大麻、剑麻或者甘蔗渣。在加强材料中所混合的树脂可以是热硬化的酚醛树脂或聚合树脂。
长芯部可以用基体树脂的液体复合材料和增强材料挤压出来。在很多例子中，芯部可以是中空的，这样芯部的内部就封闭了在芯部两端之间延伸的设置在中心的内腔。在芯部中的内腔可以被与芯部成一体的结构隔板分成纵向的间隔。结构隔板可以采取很多且复杂的结构。
粘合在芯部外表面上的加强层包括粘合树脂和埋入粘合树脂的加强纤维。加强纤维可以是玻璃纤维粗纱、玻璃纤维织物或者玻璃纤维面毡。粘合树脂可以与基体树脂相同或者跟它有区别。如果需要的话也可以适当加入防紫外线剂、驱虫剂和色料。
根据本发明的一个方面，上述的长支撑结构还包括在加强层外部的攀爬辅助装置来容纳工人的攀登钉。通过举例而不是限定的方式，这样的攀爬辅助装置可以是粘合在加强层外表面由膨胀泡沫树脂制成的攀爬层。攀爬层的密度和强度都要足够大到能支撑带有装备的工人的攀登钉。攀爬层是可以由聚氨酯、聚氯乙烯、聚丙烯和合成橡胶等树脂制成。
上述的支撑结构还能用来垂直或者水平地安装来承载连接在支撑结构上的信号、横臂、栏杆、电线或其它载荷。
根据本发明的提示，极长的延长支撑结构可以是用如上所述构造成的短的第一和第二柱节组合而成的，上述柱节在连接接头处首尾对齐相连。每个柱节的端面在连接接头处都成形有一个连接槽。
根据本发明的另一个方面，还有可以固定上述第一和第二柱节的装置。通过范例而不是限定，这样的固定装置包括具有第一和第二末端的连接销。连接销穿过连接接头，它的第一端与第一柱节端面连接，第二端和第二柱节端面连接槽连接。
一个连接接头固定板有一个设在中心的通孔。固定板的相对的两面与第一和第二柱节的相应端面相吻合接触，连接销的中间部分穿过固定板的中心通孔。在连接接点处，固定板的边缘从第一和第二柱节的外部向外径向突起，以此支撑了使用拉线来固定复合结构的构件。
本发明还包括制造上述长支撑结构的方法。由基体树脂和混有基体树脂的细长粒子的增强材料所构成基本上的均质混合物被挤压形成长的芯部。由粘合树脂和埋入其中的加强纤维所制成的加强层设置在芯部的外面。通过加热来使加强层硬化，热是从外部提供或者由催化剂产生的。
膨胀泡沫层可以形成在加强层的一部分或全部外表面内。为了这么做，可以往泡沫膨胀箱中导入树脂和发泡剂。一个长的结构部件可以纵向地向前传送穿过泡沫膨胀箱，致使在结构部件的外表面粘着一层膨胀泡沫。
图9是本发明所述支撑结构的第四实施例的截面图；
图10是本发明所述支撑结构的第五实施例的截面图；图11是本发明所述支撑结构的第六实施例的截面图；图12是本发明所述支撑结构的第七实施例的截面图；图13是本发明所述的多功能传送支撑实施例的透视图；图14是在图13中的多功能传送支撑装置中的垂直支撑结构的组成柱节的相邻两端之间的连接接头上拉线连接构件的放大透视图；图15是图13中拉线连接构件的分解透视图；图16是图15中连接接头的分解透视图；图17是图14中的组装的连接接头和拉线连接构件沿着17-17线的截面正视图；图18是图13中的多功能传送支撑的垂直支撑结构的顶部各部分的分解透视图；图19是将电线固定在图13中多功能传送支撑的横条上的构件的放大透视图；以及图20是图13中多功能传送支撑的垂直支撑结构的端帽的实施例的透视图，端帽的形状构造适合鸟在上面筑巢。
本发明所述的能承载电话线或者电线的多功能柱的垂直支撑50安装到地面52上，如图2所示。电线54连接到横臂56上，横臂设置在安装托架58上，并因此连接到垂直支撑50上。虽然在图2中表示的是一个单独的横臂56，如果需要的话也可以在垂直支撑56上连接多个横臂56。如垂直支撑50剖开部分所示，垂直支撑50是中空结构，封闭了纵向延伸内腔70。
一个端帽60盖住垂直支撑50的上端62，端帽64盖住横臂56的端部。一个扁平端帽66盖住垂直支撑50的下端，来阻止地面52的湿气进入垂直支撑50内。
图3表示的是垂直支撑50在图2中的圆形区域3-3内各部分的分解透视图。内腔70与垂直支撑50的外部相通。端帽60包括一个圆形外表面94、一个邻接表面92和一个突出的连接腿84。连接腿84插入内腔70中，并由螺母91和贯穿螺栓86固定，贯穿螺栓穿过在垂直支撑50上的通孔88和在连接腿84上的通孔90。为了替代贯穿螺栓86或者与它一起使用，也可以用粘合剂来将端帽60固定在垂直支撑50上。也可以通过粘合剂将端帽60的邻接表面92固定在垂直支撑50上，以省去连接腿84。端帽60可以采用和芯部68相同的材料，或者采用其它的材料，包括树脂、塑料和树脂复合材料。
安装托架58包括第一安装半托架96和第二安装半托架98，它们由螺母106和贯穿螺栓100夹紧在垂直支撑50周围，贯穿螺栓穿过第一安装半托架96上的孔102、垂直支撑50上的孔103和第二安装半托架98上的孔104。安装半托架96和98的内表面108和109根据垂直支撑50的外表面来制成相应的弯曲形。在攀爬层74的上部终点105以上的垂直支撑50上就没有了攀爬层74，这样内表面108和109直接贴在加强层72上。
横臂56通过螺母113和螺栓110固定在安装托架58上，螺栓都通过横臂56上的孔107、第一安装半托架96的孔111和第二安装托架半部98的孔112。处在第一安装半托架96的外表面上的槽114和116分别接收横臂56上相应的突起118和120，以保证横臂56的准确对正和可靠的连接。如果需要的话，第二安装半托架98包括类似的槽122和124来保证另一个横臂56的连接。横臂56的一侧带有纵向延伸的突起118和120。在横臂56另一侧有相似的突起126和128。
端帽64通过粘合剂连接到横臂56的末端，或者端帽64被压入其中。电线54可以通过不同构件固定在横臂56上。一个例子是夹具130通过螺栓132固定在横臂56上。根据本发明，横臂56是由非导电材料制成的。这样，就不需要在电线和横臂的连接上使用绝缘体。
垂直支撑50的内部结构在图4中的表示。可以看到垂直支撑50是层状结构的。在垂直支撑50的中心是中空的芯部68，封闭了纵向延伸内腔70。芯部68是由基本上均质复合混合物(homegeneous composite mixture)制成的，而该基本上均质的复合混合物由纤维增强材料和合适的基体树脂组成，对此以后详述。粘接在芯部68的外部的是加强层72，加强层是由埋入粘合树脂中的纤维制成的。加强层72一般终止于与每个芯部68末端相同的轴向的末端面。
在加强层72的外部是由膨胀泡沫树脂材料制成的攀爬层74。攀爬层74具有一个外表面82。如图2所示，工人76通过使用安全带80和连接在工人76靴子上的攀登钉78来攀登垂直支撑50。如图4所示，攀爬层74是由能接纳攀登钉78并由此支撑工人76和他所携带装备的材料制成，当工人76在垂直支撑50上攀爬或者在上面停留的时候，攀登钉78插入攀爬层74中。制造攀爬层74的材料是这样的，一旦攀登钉78离开后，它所造成的穿孔和裂缝能愈合。工人76的安全带80环绕攀爬层74的外表面82来帮助支撑工人76。这样，外表面82应该是粗糙的，来阻止安全带的滑落。
跟加强层72组合在一起的芯部68向垂直支撑50提供结构强度。这样带有上述两层结构的垂直支撑就可以满足承载的所有功能要求。但是，根据加强层72的材料特性，这种支撑结构通常具有坚硬的外表面来防止非工作人员容易地攀爬。
这样，当需要可攀爬的支撑结构的时候，根据本发明的一个方面，一个长的支撑结构包括在加强层72外表面的一个攀爬辅助部件来承受攀登钉。如图4的实施例所示，根据本发明的具有攀爬辅助功能的结构是上述的那种攀爬层74。或者允许不太美观的话，在只带有芯部68和加强层72的支撑结构的外部设有台阶也可以实现攀爬辅助部件的功能。
在可能无需工人攀爬的支撑结构中，可以省略攀爬层74。例如这样的情况可以是多功能柱横臂、信号柱或者护栏。
图5表示的是沿着图3中的线5-5切开的横臂56的截面。横臂56包括一个具有纵向延伸内腔136的芯部134。一个加强层138粘合在芯部134的外部。芯部134可由与在垂直支撑50的芯部68中使用的纤维增强材料和基体树脂的复合混合物相同的那种材料制成。下面将描述在芯部134和加强层138中所使用的特殊材料。所示的横臂56具有一个正方形的外截面，带有突起118、120、126和128来和在安装托架58上的相应的槽配合，安装托架用来把横臂56连接到垂直支撑50上。横臂50也可以具有矩形或者圆形的截面。
垂直支撑50的芯部68和横臂56的芯部134均由纤维增强材料和基体树脂的基本上均质的复合混合物制成。纤维增强材料由约0.5-4.0英寸长度范围内的细微长的纤维制成。在约0.75-2.0英寸长度范围内的纤维更为合适。太短的纤维无法提供芯部所需要的强度，太长的不容易通过制造过程中使用的混合设备。可以使用各种天然和人造的纤维材料，包括但不仅仅局限于短切玻璃纤维、聚合物纤维例如KevlarTM、碳纤维、木纤维、椰子壳、剑麻、甘蔗渣、树木纤维、棕榈皮、大麻和稻谷壳。
在复合混合物中使用的木纤维可以通过把绿色或者新伐的树木切碎成屑或刨成碎片而获得。如果树木已被刨成碎片，碎片被切碎成纤维状。树干可以是任何适当的常青树或者落叶树。也可以采用速生树木，例如长针松树或者是湿地松来保证材料的连续的料源。从锯木厂产出的碎木片或木屑或不需要的碎木料也可以使用。可以选用任何木料，只要其供应方便、能缩小为木屑，且能去除所有的水分、树脂和浆汁。
在复合混合物中作为基体树脂使用的一个合适树脂的例子是BordenChemical，Inc生产的商品名称为DURITE SC-830A的树脂。DURITE SC-830A树脂是能以液态或颗粒状供应的酚醛树脂。其它树脂或可用聚合物的例子是聚氯乙烯、聚氨酯、聚丙烯和其他共聚物。具体的树脂或聚合物的选择取决于材料硬化形式的特性，因为这些特性可以影响在使用环境中的长支撑结构的长期的性能和耐久性。
即使在极端的天气条件以及木产品的天敌、昆虫、发霉和野生动物条件下，本发明所述的延长支撑结构也可以使用20到40年甚至更长。在本发明所述的长支撑结构中的硬化树脂将在支撑结构寿命中应满足下面所需要的最小强度抗弯强度36500psi弯曲模量1750000psi抗压强度29000psi
抗拉强度23000psi更好的是，树脂能满足下列的强度抗弯强度73000psi弯曲模量3500000psi抗压强度58000psi抗拉强度46000psi随着具有高强度的新型树脂的出现，这些新的资源也无疑可以用在这些本发明所述的结构部件的制造过程中。
比较满意的是纤维材料和液态树脂的混合物是纤维材料占体积的70％，液态树脂占体积的30％。65-75％的纤维材料都能接受。这个比例也可以变化到某些范围，例如，可以低到纤维材料含量占50％，液态树脂占50％，或者高到纤维材料含量占85％，液态树脂占15％，只要最后生产的垂直支撑产品的强度处在能满足在多年特定条件下工作所希望的范围内即可。所使用的纤维材料的百分比必须被选择来平衡柱子对于预计的应用的挠性、抗压强度和抗拉强度等特性，与满足所需要的在复合材料成本和可用性上的应用。这些百分比主要指两个主要组分，但是也不能省略了可能需要添加到混合物中相对少量的百分比的添加剂例如防紫外线剂、驱虫剂、阻燃剂和色料。
图6表示的是制造如图2-5所示的垂直支撑50或横臂56的方法。在这个实施例中使用的纤维材料设置在干燥工段140，在这里湿气、胶质、树脂和浆汁已经被蒸馏工序分离出去，蒸馏工序包括加热木纤维来使湿气和其它液体变成能从碎片中分离出去的气态物质。基本上，所有的湿气和其它液体都被去除。在这里，所有的基本上都被定义为大于98％。被加热的来自于纤维材料的胶质、树脂和树汁被收集器142收集起来，收集器中包括一个真空脱除装置(vacaum removal arrangement)或者其它分离装置(separator equipment)，该装置能加快并更彻底地完成上述材料的脱除工序。这是在约250到280°F范围的温度下完成的。从纤维材料中分离出的气态和液体材料的混合物被作为蒸馏工序一部分的收集器142收集，任何气态的物质都被变为液态。在一些国家，环境保护计划可能要求蒸馏物被收集而不是被排放到环境中。不管是不是要求，收集蒸馏物来用于其他目的不仅可以保护环境也可以带来经济利益。在干燥工序后，纤维材料变得重量轻、多孔、非常干燥、能在下一个工序中吸收树脂。
被粉碎并被干燥的纤维材料从干燥工段140中运送到送料器144中，最好是仍保持或接近在干燥工序末尾所达到的温度，送料器将纤维材料导入混合箱146中。
颗粒状树脂在干燥加热容器148中被加热到能使树脂颗粒融化成液态的温度。融化酚醛树脂的温度为约220°F。如果采用了液态树脂，就应该尽量少放水或者其他稀释剂的数量。否则，在液态树脂中的水或者稀释剂就会在硬化过种中被截留在复合混合物中，产生孔隙。为了减少这样孔隙的形成，可用单独的预热工序来除去液态树脂中的水或者稀释剂。政府法规可能禁止一些稀释剂被排放到大气中。如果这样的稀释剂存在在液态树脂中，它们必须被截留下来以便在被蒸发后处理。这可能带来不希望的花费。液态树脂被导入送料器150中，送料器按照预定的速率将液态树脂送到混合箱146中，同时从送料器144中送出的纤维材料也被送到混合箱中。
在混合箱146中的树脂的温度被升高达到或者接近使它处于最粘滞状态的温度，但是还低于它能自己硬化或者被所添加的硬化剂硬化的温度。例如酚醛树脂在这个状态的温度是在280到325°F之间。
纤维材料在混合箱146中与被加热的液态树脂保持接触，直到纤维材料的碎片完全被树脂浸透。可以通过将纤维材料和液态树脂混合直到形成基本上均质混合物来完成这个过程。所需要的饱和度可以通过与有力的搅拌和混合运动结合的纤维材料的吸收性质来促使获得。饱和度实际上消除了小的空气空穴或者其它气态物质，它们会在本应为固态、无气孔的芯部处产生孔穴。一般不需要用压力就能获得完全的饱和度和均质性。在混合箱146混合过程中，其它的成分例如防紫外线剂、驱虫剂、阻燃剂和色料可以加到混合物中。
饱和的纤维材料和树脂的均质混合物通过推进加料器153从混合箱146被输送到加热挤压机树脂箱extruder resin chamber)152中。就在喷射即将进入挤压机箱154之前，均质混合物过热到大约为350-375°F的树脂硬化温度。合适的硬化温度范围取决于所使用的特定树脂，所以该硬化温度范围对于其它树脂来说可能就太高或者太低。
然后均质混合物在压力的作用下被挤压通过进料喉(feedthroat)156进入加热的挤压模具筒(heated extruding die barrel)158中。为了制造普通的45英尺长的多功能柱，例如挤压模具筒(extrudingdie barrel)158内径可以是10.0英寸。通过外径为7.0英寸的加热心轴(mandrel)160均质混合物被挤压，心轴能延伸大约40英尺进入挤压模具筒158中。压出芯部162成为外径10英寸、内径7英寸的管状部件，径向壁厚1.5英寸。当然，也可以通过采用所需的挤压模具筒158的内径和心轴160的直径来获得其它截面形状的尺寸和壁厚。外径10英寸、内径7英寸的挤压芯部162可以作为45英尺长的多功能柱的理想的芯部，这里也用它来作为该用途的典型尺寸。图6中的挤压芯部162成为图4中的芯部68。
为了形成能适于用作横臂56的芯部134的挤压芯部162，可以采用较小的模具筒158和心轴160。模具筒158的合适的尺寸的例子是4.0英寸乘4.0英寸，心轴160的相应尺寸是2.0英寸乘2.0英寸。
通过挤压模具筒158的给料速度最好是大约1.5到2.5英尺每分钟，压制密度在大约400到600p.s.i范围内。挤压模具筒158的内部温度通过将筒加热到所需的树脂硬化温度来控制，这样使得，由树脂和木屑组成的均质混合物中的树脂可以被硬化作为通过模具筒158的挤压芯部162。DURITE SC-830A树脂的硬化温度在350到375°F范围内。当采用其它树脂的时候该温度也可以做适当的改变。管状芯部的挤压和硬化工序可以形成一个完整的柱子的管状芯部。
挤压芯部162从加热的挤压模具筒158中出来，并与未在图6中示出的一套V形辊子配合，辊子有助于挤压芯部162在被引导通过加热的连续给料模具164例如pultrusion模具的时候仍然保持直线。这种类型的模具由Martin Pultrusion制造，技术由Morrison玻璃纤维公司所有。另一个公司Pultrusion Dynamics.Inc制造pultrusion设备。
当挤压芯部162在连续挤压过程的开始阶段从挤压模具筒158中第一次出来时，在开始向连续进料模具164进给的开始阶段，一个可移开的环166被设置在挤压芯部162的前端。环166装配在挤压芯部162的外周上。跟环166连接在一起的是数根玻璃纤维粗纱(fiberglass roving)168和玻璃纤维织物(fiberglass matting)的末端，粗纱架定位在挤压模具筒158的外端的附近。
织物170是单向编织或者另外形成的，并纵向设置在挤压芯部162上形成连续的纤维织物的搭接层上。织物170的相邻条带的搭接部分可以由在该搭接部分的纵向设置类似材料的更窄的条带来加强。例如，当织物170是大约16.0英寸宽，在织物170相邻两条带之间的搭接部分伸展大约为2.0英寸的时候，大约3.0英寸宽的更窄的加强条带被用在搭接部分上。
当挤压芯部162纵向移动进入连续给料模具164的时候，玻璃纤维粗纱168和织物170从粗纱架172和174上分配出来。当粗纱168和织物170被压紧并形成在仍然很热的挤压芯部162上的时候，它们被从树脂供给器176中输送出的粘合树脂所覆盖来形成图4中的加强层72或图5中的加强层138。加强层72或138也可以包括螺旋缠绕的纤维或面毡(surfacingveil)。为了代替玻璃纤维，可以使用碳纤维和聚合纤维例如KevlarTM。连续给料模具164的热量硬化了覆盖在玻璃纤维粗纱168和织物170上的粘合树脂，也将粗纱168和织物170粘在挤压芯部162上。当挤压芯部162的前端从连续给料模具164中出来的时候，给料环166就移开了。只要玻璃纤维粗纱168和织物170继续从粗纱架172和174上提供到挤压芯部162的外表面上，就不再需要给料环166。
当在垂直支撑结构上的加强层72是5/16英寸厚的时候，它就能保证令人满意的强度。如果在普通横臂上的加强层138的厚度被制造为在0.0625到0.125英寸之间，它就能提供足够的强度。
从树脂供料器176来的、用在加强层中的粘合树脂176可以从与构成挤压芯部162的混合物中使用的基体树脂相同的树脂组中选择。可以在芯部和加强层中使用相同的树脂，也可以采用两种不同的树脂，只要能在二者之间提供良好的附着力，并且具有足够接近的硬化温度来避免出现一种树脂硬化时比另一种树脂变脆的现象。
加强层和挤压芯部162构成单独一个被玻璃纤维封闭的复合部件178。当复合部件178从连续给料模具164中出来的时候，它被一套牵引给料拔具180夹紧，例如Gatto给料拔具，这样有助于复合部件180向外输送。复合部件178被导向另外一个也没有显示在图6中的V辊子总成，并被导入泡沫膨胀箱182中。泡沫膨胀箱182内径大于复合部件178的外径。在复合部件178的外表面和泡沫膨胀箱182的内表面之间的空间决定了在其中形成的膨胀泡沫层186的厚度。泡沫膨胀箱182的内表面形状决定了膨胀泡沫层186的外表面形状。
从源头184出来的聚氨酯树脂和从源头185出来的发泡剂同时注入泡沫膨胀箱182中。在泡沫膨胀箱182中，和发泡剂组合起来的树脂成长为膨胀闭室泡沫树脂。通过使复合部件178通过泡沫膨胀箱182后，膨胀泡沫层186就会被设置在复合部件178的外表面上。在本实施例中，膨胀泡沫层186的厚度大约为1.50英寸，这样最终产品188的外径为13.625英寸。膨胀泡沫层186成为图4中的攀爬层74。
膨胀泡沫层186和复合部件178在泡沫膨胀操作中被粘合在一起来形成最终的产品188。在复合部件178上的膨胀泡沫的硬化在热量和压力的影响下发生在泡沫膨胀箱182中。
用来形成膨胀泡沫层186的树脂可以是聚氨酯、聚氯乙烯、复合橡胶或者具有相似性质的其它材料。膨胀泡沫层186的特性必须能足够支撑带有装备的工人的攀登钉。密度为1.0到30磅每立方英尺被认为足够满足本发明的需要，较好的密度为大约2.0到25磅每立方英尺，最好的密度为3.0到15磅每立方英尺。
如果攀爬层74密度不够，攀登钉就会撕裂它们，不能给工人以足够的支撑。如果攀爬层74密度过大，工人的攀登钉就不能穿透它们。在攀爬层74上的穿透孔在攀登钉离开后闭合的趋势也受攀爬层74的密度影响。攀爬层74厚到使其可以适应地容纳工人的攀登钉，而又不会遇到覆盖在复合部件178上的玻璃纤维中的较硬材料。
按照需要，膨胀泡沫层186可以在树脂进入加热的泡沫膨胀箱182之前或进入的过程中被染色。例如，膨胀泡沫层186可以染成类似树干的颜色，这样就可以根据需要减少在某些区域突兀的视觉效果，或者可以染成其它标识或审美目的的颜色。膨胀泡沫层186还可以带有生物荧光材料来提高垂直支撑50的能见度。能见度在阻止车辆和垂直支撑的意外碰撞时是重要的安全因素，因此能阻止因这样碰撞所引起的电力、电话和电缆服务的故障。
在最终产品188从泡沫膨胀箱182中出来以后，它可以通过切割工具190例如锯被切割成每个垂直支撑所需的长度。因为生产过程一旦开始就是一个连续的过程，切割锯预设计使其按照所需的长度进行切割，在切割的时候，切割锯在旁边并排移动并与最后完成部件的移动线性速度相同，在切割完成后，切割锯回到初始位置准备下一次切割。
被切割成所需长度后，最终产品188被传送到未在图6中显示的最后处理架。在这里最终产品188被检查并被贴上标签。标签可以提供很多的数字，具体的垂直支撑序号、制造的日期和地点、其它合适的信息。最终产品188也可以预先钻了孔，以便以后连接横臂安装托架、柱子端帽或者其他装置。
如果需要的话，可以通过使用超声或其它已知的检查装置192来进行最终检查，例如使用光谱仪或X光，来检查内部密度变化是否有由于不可见的裂缝例如小的空气或潮湿空穴所引起的不可接受的密度变化。当最终产品188从泡沫膨胀箱182中出来的时候，检查可以自动完成。最终产品的任何有裂缝的部分都要被切割工具190给切掉。这就可以比抛弃整段长度的最终产品188减少浪费。
一旦开始，生产就是连续串联的挤压、成型和硬化过程。如果需要不同长度的支撑部件，只需在制造过程末端进行切割即可调整支撑部件的长度。如果需要较短的支撑部件，全长的支撑部件可以被切割成合适的长度并根据需要配上端帽和其它附件。
如图2、3和5所示，横臂56与垂直支撑50的制造方法相同，使用相同的复合芯部和加强层，并使用合适的挤压模具筒158、心轴160和连续给料模具164来获得所需的截面形状。横臂56的外表面可以按照需要染成跟垂直支撑50相近的彩色颜色，但是不需要被厚的膨胀泡沫层覆盖。这样，制造过程可以在产品通过连续给料模具164后就结束。
在本发明的一个实施例中，与膨胀泡沫层186类似的攀爬层设置在长支撑结构上，而不是图6中的工序所描述的用玻璃纤维包住的复合部件178。其它在本发明的该实施例中使用的长的支撑结构可以包括任何现有的长支撑结构，也可以是以后所发展的任何长支撑结构，上面可以粘合膨胀泡沫层。在一个泡沫膨胀箱内，膨胀泡沫层在长支撑结构上形成，并直接在上面硬化，如图6所示。或者，一个预先形成的膨胀泡沫层可以用合适的粘着剂粘在长支撑结构的外面。
图7-12表示的是本发明所述的支撑结构的截面图。
图7表示的是可以作为多功能柱使用的垂直支撑193的一个实施例。垂直支撑193包括芯部194、加强层72和攀爬层74。加强层72和攀爬层74是圆形的，如图4所示。芯部194由外壳195和结构隔板196组成。外壳195截面为圆形，并与图4中的芯部168相似。
结构隔板196由三个从中心盘芯197径向向外呈Y形伸向外壳195的内部的辐条198组成。如图4所示，内腔70被辐条198分成三个纵向间隔199。图7的横截面是垂直支撑193沿着整个长度横截面的代表。这样，结构隔板196就是在沿着多功能柱193整个长度上延伸的延长结构，间隔199也是这样。电线或者电话线可以通过间隔199，根据功能不同处于各自的间隔199中。结构隔板196也可以给垂直支撑193提供额外的强度。
为了制造如图7所示的芯部194那样具有多间隔的芯部，用来形成芯部195的均质混合物是通过拼合的心轴(sectional mandrel)160来挤压的。心轴的每个部分都有和一个间隔199相同的形状。芯部194的圆形的外表面可以通过圆形挤模具筒158来制造。加强层72的内表面跟芯部194的外表面相符，加强层72的外表面由连续给料模具164的形状所决定，在图7中模具的形状为圆形。攀爬层74的内表面与加强层72的外表面相符，攀爬层72的外表面82由泡沫膨胀箱182的内部形状所决定。
图8表示的是垂直支撑的另一种实施例。垂直支撑193a包括一个芯部194a、加强层72和具有外表面219的攀爬层209。加强层72如图4和7中所示。芯部194a由外壳195a和结构隔板196a组成。外壳195a截面为圆形。结构隔板196a有一个中心盘芯(central hub)197a和四个从中心盘芯197a径向向外呈X形伸出的辐条198a，辐条连接到外壳195a的内部。辐条198a将多功能柱193a的内部分成四个周向间隔201。中心盘芯197a是封闭了中心间隔200的环形。在三个方向上，盘芯197a是长圆筒形部件，与外壳195a同轴，通过四个长的、平行的、纵向伸展的翅片连接到外壳195a的内表面。
在图4和7所示的实施例中攀爬层74完全包围了加强层72的外部，在不违背本发明原则的情况下可能采用膨胀泡沫层固接到加强层72的一部分外表面上。这种类型的膨胀泡沫攀爬层能采用具有很多截然不同片状或条状的膨胀泡沫的形式，而它们只连接到加强层72一部分上。例如，如图8所示，攀爬层209有两个膨胀泡沫215和217的条带，它们在垂直支撑193a的相对对侧的整个长度伸展。
图9表示了垂直支撑的另一个实施例。垂直支撑193b包括芯部194b和加强层72。攀爬层被省略了。加强层72如图4、7和8中的实施例所示。芯部194b由外壳195b和结构隔板196b组成。外壳195a截面为圆形，与图4中实施例的芯部68类似。结构隔板196由六边形的中心盘芯197b构成，其具有同样为六边形的中心间隔202。六个辐条198b从中心盘芯197b的每个顶点向外壳195b的内部径向地伸出。外壳195b的内部、盘芯197b的外部和辐条198b的侧面决定了六个外围间隔203的边界。多功能柱193b的制造和多功能柱193的制造类似，区别在于拼合的心轴的截面形状，应该与图9中的中心间隔202和外围间隔203的结构相应。
图10表示的是既不包括攀爬层也不包括结构隔板的垂直支撑的实施例。多功能柱193c包括一个圆形芯部68、在芯部68内的中心内腔70和圆形的加强层72。它类似图4中表示的多功能柱50，但是省略了图中的攀爬层72。为了制造具有例如在多功能柱193c中的内腔70那样单一内腔的多功能柱，用来形成芯部68的均质混合物应挤压通过整体心轴160，心轴应该是圆形的，以便来生产圆形内腔70。芯部68的圆形外表面通过使用圆形挤压模具筒158来制造。加强层72的内表面与芯部68的内表面相一致，加强层72的外表面由连续给料模具164的形状所决定，在本实施例中应该是圆形。
如图11所示，本发明中的垂直支撑也可以不是圆形横截面。多功能柱193d包括一个芯部204、加强层206和攀爬层207，它们的横截面形状都是六边形。芯部204的内表面决定了内腔205，其也是六边形的截面。攀爬层207包括外表面208。如上所述，多功能柱193d由一个整体六边形的心轴160、六边形的挤模具筒158、六边形连续给料模具164和内部为六边形的泡沫膨胀箱182制造。
如图12所示，垂直支撑上的各层的内外截面形状不必相同。垂直支撑193e包括一个芯部210和一个加强层212。芯部210的内表面包括具有三叶草叶形状的横截面内腔211。芯部210的外表面相反是圆形截面。加强层212的内表面是圆形截面的，跟芯部210的外表面相配合，但是加强层211的外表面213是八角形的。垂直支撑193e按照如上方法制造，使用一个整体具有三叶草叶形状截面的心轴160、圆形挤模具筒158、八角形连续给料模具164。
图13表示的是本发明所述的多功能传送支撑216的实施例。多功能传送支撑216包括一对组合柱218、两个通过安装托架222连接到组合柱218上的横臂220和一对交叉支撑224。多功能传送支撑216可以用于例如支撑高压电线。组合柱218的下端安装在地面226上。组合柱218下端的每个端帽228包括底座214，底座能稳定和阻止组合柱218陷入柔软的地面中。
每个组合柱218由数个通过连接接头232首尾相连的柱节230组成。在本实施例中，可以使用包括芯部和加强层的两个层柱节230，如图10所示。
多功能传送支撑216通过连接到拉线固定卡箍236的拉线234来固定，并通过例如锚具238来固定在地面226上。柱子218包括端帽240，横臂220包括在末端248上的插头242。电线244连接到横臂220的末端248附近。连接接头232周围圆形区域的部分、柱子上端246和横臂末端248分别由图14、18和19详细表示。附加构件例如标志250或灯252如果需要的话也可以连接到柱子218上。
图14表示的是接头232包括拉线固定卡箍236的详图。两个柱节230a和230b在连接接头232处连接在一起。柱节230a定位在连接接头232上面，柱节230b定位在连接接头232下面，或者，柱节230a和230b相同。拉线固定卡箍236由第一半环258和第二半环260组成，它们相互配合并包围和封闭上柱节230a并被螺母272、螺栓262、吊环螺栓264在凸缘266上连接在一起。吊环螺栓264有一个环，里面能容纳连接在其上的拉线234。拉线固定卡箍236与连接接头固定板268的上面一侧相结合，固定卡箍在柱节的外表面和连接接头固定板268的外围之间伸展。
图15表示的是在连接接头232处相连的第一柱节230a和第二柱节230b以及分解表示的拉线固定卡箍236。拉线半环258和260通过螺母272和螺栓262、264连接在一起，螺栓262、264通过在拉线半环258、260上的通孔270。连接接头固定板268从连接接头232向外伸出，这样提供了一个拉线固定卡箍236能支靠的边缘。
图16是根据本发明的用来固定首尾相连的第一柱节230a和第二柱节230b的连接接头232的分解图。通过示范而不是限定，连接销278的第一末端280容纳在第一柱节230a的连接凹槽282中，第二末端284容纳在第二柱节230b的连接凹槽286中。定位突起288是环状的突起，从连接销278的表面向外突起，来促使连接销278在第一柱节230a的连接凹槽282和第二柱节230b的连接凹槽286中准确定位。定位突起288通过与第一柱节230a的末端面274或第二柱节230b末端面276吻合来防止被推得伸入凹槽282、286太深。定位突起288可以是一个固定在连接销278的周围的单独的环或者是跟连接销278整体制造的环。定位突起288如果需要的话也可以省略。
在图16中，可以看到连接接头固定板268是带有中心定位孔290的盘，连接销278能穿过中心定位孔。连接接头固定板268的内径要能够使固定板268能靠在柱节230b的端面276上。一个凹槽292设置在固定板上靠近孔290处，以安放定位突起288。
图17表示的是沿图14中线17-17剖开的组合的连接接头和拉线固定卡箍的截面图。在连接销278上的定位突起288紧靠第二柱节230b的末端面276，在连接接头固定板268上的凹槽292使得连接接头固定板268能套在定位突起288，并使第一柱节230a和第二柱节230b严密结合。图17还表示了在拉线半环258上的凸缘266，并且在凸缘266上面有孔270来容纳用于互相连接两个拉线半环的螺栓。连接销278紧密地配合在第一柱节230a的连接凹槽282和第二柱节230b的连接凹槽286内，可以通过摩擦力来结合或者如图所示通过粘合剂294结合在一起。连接凹槽282和286可以与柱节230a和230b的内腔连起来，并且跟第一柱节230a和第二柱节230b的内腔有相同的直径。连接销278也可以通过模压或挤压塑料、树脂或玻璃纤维而制成，或者由金属比如铝来用机械加工制成。任何其他的材料或制造技术都可以用只要其提供足够的强度和耐久性。
图18是图13中的多功能运输支撑216顶部的分解图。端帽240设置在柱节230的顶部246处。端帽240有圆锥形外表面296和能与柱节230的端部表面300邻接配合的平坦的邻接表面298。圆锥形外表面296是完全圆锥形的且带尖，来阻止鸟在柱子顶部栖息或筑巢。邻接表面298是圆形，并与柱节230末端面300具有相同的总直径以便来盖住末端面300。一个突起连接腿302从邻接表面298向下伸出，并装配在上端246的向柱节230的外部开口的内腔304中。突起连接腿302由螺母311和贯穿螺栓306来固定，贯穿螺栓穿过在柱节230上端246的孔308和在连接腿302上的孔310。或者，可以用粘合剂来将连接腿固定在柱节的末端246内。如果柱节端帽240的邻接表面298和柱节末端246是仅仅是通过粘合剂来固定的，那么连接腿302可以省略。
安装托架222由第一和第二安装半托架312、314组成，它们被螺母324和贯穿螺栓316夹紧在柱节230上，贯穿螺栓通过第一安装半托架312上的通孔318、柱节230上的孔320和第二安装半托架314上的通孔322。安装半托架312和314的内表面326和328都是弯曲的，以便提供一个跟柱节230的外部相配合的表面。
横臂220在第一安装半托架312和锁定板330之间被夹紧。在第一安装半托架312外表面上的凹槽332和锁定板330内表面上的凹槽334的形状能容纳横臂220并将其安全的定位。锁定板330通过螺母342和螺栓336固定在安装托架222上，螺栓336穿过锁定板330上的通孔338、第一安装半托架312上的通孔340和上述第二安装半托架314上的通孔337。横臂220是两层结构，横截面与图10所示类似。
图19是图13中横臂220端部248的详图。电线244a和244b分别固定在吊环螺栓344和346上。吊环螺栓344和346的轴穿过横臂220上的通孔，并分别被螺母348和350固定。连接线352是一段短线，其与吊环螺栓344和346连接，并在电线244a和244b之间提供电连接。横臂220的端部248也装配有插头242，插头242通过压力配合或粘合剂固定在横臂220的内腔358中。
图20表示的是能为鸟筑巢提供平台的一种端帽360。端帽360可以为鸟在因为树木少而没有筑巢处的地方筑巢提供方便。端帽360也能阻止因为在多功能柱顶上的鸟巢掉到电线上所引起的供电事故。端帽360包括一个平台座362和一个突出的连接腿364，连接腿364插入垂直支撑368的内腔366中，并通过螺母376和贯穿螺栓370固定在上面，贯穿螺栓370穿过在垂直支撑368上的通孔372和在连接腿364上的孔374。端帽360可以带有未示出的拉条以便在强风中固定平台座362。
平台座362包括一个从平台座362的部分或全部圆周伸展的垂直壁378。垂直壁378使筑巢的材料保持在平台座362上，并阻止这些材料掉在垂直支撑368所携带的电线上。平台座362带有滴水孔380能使雨水排出。覆盖了垂直支撑368的平台座362的中心区382没有滴水孔，来防止雨水排入垂直支撑368的内腔366中。
本发明还可以在不脱离本发明精神和实质特征的前提下以别的方式实现。所述实施例的所有方面只是示范而不是限定。本发明的范围由附加的权利要求而不是前面的描述来限定。在权利要求等效范围内的所有的变化都被包含在它们的范围内。
权利要求
1.一种长支撑结构，包括(a)一个由基本上均质的复合材料形成的长芯部；以及(b)一个粘合到所述芯部外表面的加强层，所述加强层包括(I)粘合树脂；以及(II)埋入所述粘合树脂中的加强纤维。
2.如权利要求1所述的支撑结构，其特征在于所述芯部具有圆形的外横截面。
3.如权利要求1所述的支撑结构，其特征在于所述芯部具有非圆形的外横截面。
4.如权利要求3所述的支撑结构，其特征在于所述芯部具有矩形的外横截面。
5.如权利要求1所述的支撑结构，其特征在于所述复合材料包括(a)基体树脂，(b)细微长粒子组成的增强材料。
6.如权利要求5所述的支撑结构，其特征在于所述增强材料是由从木纤维、短切玻璃纤维、聚合纤维和碳纤维组成的组选出的一种构成。
7.如权利要求5所述的支撑结构，其特征在于所述增强材料由木纤维构成。
8.如权利要求5所述的支撑结构，其特征在于所述基体树脂是酚醛树脂。
9.如权利要求5所述的支撑结构，其特征在于所述基体树脂是聚合树脂。
10.如权利要求5所述的支撑结构，其特征在于所述基体树脂是水基的。
11.如权利要求5所述的支撑结构，其特征在于所述基体树脂是催化剂硬化的。
12.如权利要求5所述的支撑结构，其特征在于所述基体树脂是热固硬化的。
13.如权利要求5所述的支撑结构，其特征在于所述复合材料还包括从防紫外线剂、驱虫剂和色料组成的组中选择的一种添加物。
14.如权利要求1所述的支撑结构，其特征在于在所述加强层的外部还有攀爬辅助装置来接纳攀登钉。
15.如权利要求14所述的支撑结构，其特征在于所述攀爬辅助装置为一个粘着在所述加强层外表面上的由膨胀泡沫构成的攀爬层，所述攀爬层的密度和强度的组合足以支撑工人及其所携带的设备。
16.如权利要求15所述的支撑结构，其特征在于所述攀爬层具有粗糙的外表面，以此帮助加强在所述长支撑结构外部的摩擦咬住。
17.如权利要求11所述的支撑结构，其特征在于所述芯部是中空的，以此所述芯部的内部确定了中心设置的内腔，内腔在所述芯部的相对的第一和第二端之间纵向地延伸，所述内腔在所述芯部第一端处通向所述芯部的外面。
18.如权利要求17所述的支撑结构，其特征在于还包括一个端帽，该端帽连接到与所述芯部的所述第一端相应的所述支撑结构的一端，所述端帽所述芯部内的所述内腔与所述支撑结构的外面隔开。
19.如权利要求18所述的支撑结构，其特征在于所述端帽包括一个突起的连接腿，连接腿安放在所述芯部的所述第一端处的所述内腔中。
20.如权利要求18所述的支撑结构，其特征在于还包括一个平台，平台固定在所述端帽上的离开所述支撑结构的所述芯部的位置处。
21.如权利要求17所述的支撑结构，其特征在于所述内腔在所述芯部的所述第二端处向所述芯部的外部开口。
22.如权利要求21所述的支撑结构，其特征在于还包括一个端帽，该端帽连接到与所述芯部的所述第二端相对应的所述支撑结构的端部，所述端帽把所述芯部的所述内腔封闭使其与所述支撑结构的外面隔开。
23.如权利要求22所述的支撑结构，其特征在于所述端帽包括一个突起的连接腿，连接腿安放在所述芯部的所述第二端处的所述内腔中。
24.如权利要求22所述的支撑结构，其特征在于还包括一个底座，底座固定在所述端帽上的离开所述支撑结构的所述端帽的位置处。
25.一种长支撑结构，包括a)一个由基本上均质的复合材料形成的长的中空的芯部，所述复合材料包括(I)基体树脂；以及(II)由细微的、基本上细长的粒构成的增强材料；以及b)一个粘合到所述长芯部外表面的加强层。
26.如权利要求25所述的支撑结构，其特征在于所述加强层包括(I)粘合树脂；以及(II)埋入所述粘合树脂中的加强纤维。
27.如权利要求26所述的支撑结构，其特征在于所述加强纤维由玻璃纤维粗纱构成。
28.如权利要求26所述的支撑结构，其特征在于所述加强纤维由玻璃纤维织物构成。
29.如权利要求26所述的支撑结构，其特征在于所述加强纤维由螺旋缠绕纤维构成。
30.如权利要求26所述的支撑结构，其特征在于所述加强纤维包括面毡。
31.如权利要求26所述的支撑结构，其特征在于所述粘合树脂与所述基体树脂相同。
32.如权利要求26所述的支撑结构，其特征在于所述粘合树脂是酚醛树脂。
33.如权利要求26所述的支撑结构，其特征在于所述粘合树脂是聚合树脂。
34.如权利要求26所述的支撑结构，其特征在于所述粘合树脂是水基的。
35.如权利要求26所述的支撑结构，其特征在于所述粘合树脂是热固硬化的。
36.如权利要求26所述的支撑结构，其特征在于所述粘合树脂是催化剂硬化的。
37.如权利要求26所述的支撑结构，其特征在于还包括在所述加强层的外表面上的用于接纳攀登钉的攀爬辅助装置。
38.一种多功能柱，包括(a)一个适合在室外使用的、一般是垂直定位的长支撑结构，所述支撑结构包括(I)一个由基本上均质的复合材料形成的长芯部；所述复合材料包括a)基体树脂；以及b)由细微的、长的粒构成的增强材料；以及(II)一个粘合到所述芯部外表面的加强层，所述加强层包括a)粘合树脂；以及b)埋入所述粘合树脂中的加强纤维，(b)非垂直定位的安装在所述支撑结构上的横臂。
39.如权利要求38所述的多功能柱，其特征在于还包括将所述横臂固定在所述支撑结构上的安装托架。
40.如权利要求39所述的多功能柱，其特征在于还包括能将电线固定在所述横臂上的构件。
41.如权利要求40所述的多功能柱，其特征在于所述构件包括夹具，其能连接在所述横臂上使电线被约束在所述夹具和所述横臂之间。
42.如权利要求40所述的多功能柱，其特征在于所述构件包括一个固定在所述横臂上的吊环螺栓，所述吊环螺栓有一个环，环的大小能安放电线。
43.如权利要求38所述的多功能柱，其特征在于还包括连接在所述支撑结构的一端的一个端帽，所述端帽包括(a)一个与所述支撑结构所述端吻合的邻接表面；以及(b)一个暴露在多功能柱的安装环境中的外表面。
44.如权利要求43所述的多功能柱，其特征在于所述端帽的所述外表面是圆锥形的表面。
45.如权利要求43所述的多功能柱，其特征在于所述端帽的外表面是半球形的表面。
46.如权利要求43所述的多功能柱，其特征在于还包括固定在所述端帽的所述外表面上的一个平台。
47.如权利要求43所述的多功能柱，其特征在于还包括固定在所述端帽的所述外表面上的一个底座。
48.如权利要求38所述的多功能柱，其特征在于所述支撑结构还包括一个粘合到所述加强层外表面的膨胀泡沫构成的攀爬层。
49.一种室外用的长支撑结构，支撑结构能竖直架设或者水平架设以承载安装在其上的标志、横臂、栏杆、电线或其他负载，所述支撑结构包括(a)一个由基本均质的复合材料形成的长芯部；所述复合材料包括(I)基体树脂；以及(II)由细微的、长的粒构成的增强材料，以及(b)一个粘接到所述芯部外表面的加强层，所述加强层包括(I)粘合树脂；以及(II)埋入所述粘合树脂中的加强纤维。
50.如权利要求49所述的支撑结构，其特征在于所述增强材料包括木纤维。
51.如权利要求49所述的支撑结构，其特征在于所述芯部是中空的，所述芯部的内表面以此确定了带有开口端的纵向延伸的内腔。
52.如权利要求51所述的支撑结构，其特征在于所述内腔被结构隔板分成纵向的间隔。
53.如权利要求49所述的支撑结构，其特征在于所述粘合树脂与所述基体树脂相同。
54.如权利要求51所述的支撑结构，其特征在于所述芯部有圆形的外截面形状。
55.如权利要求51所述的支撑结构，其特征在于所述芯部的外截面形状为六角形。
56.如权利要求51所述的支撑结构，其特征在于所述芯部的外截面形状为正方形。
57.一种长支撑结构包括(a)长芯部；(b)粘接在所述芯部外表面上的加强层，所述加强层包括(I)树脂；以及(II)埋入所述树脂中的加强纤维；以及(c)粘接在所述加强层的外表面的由膨胀泡沫构成的攀爬层。
58.如权利要求57所述的支撑结构，其特征在于所述攀爬层可以是从聚氨酯、聚氯乙烯、聚丙烯和复合橡胶中选出的一种树脂构成。
59.如权利要求57所述的支撑结构，其特征在于所述攀爬层的密度在大约1-30磅每立方英尺之间。
60.如权利要求59所述的支撑结构，其特征在于所述攀爬层的密度在大约2-25磅每立方英尺之间。
61.如权利要求60所述的支撑结构，其特征在于所述攀爬层的密度在大约3-15磅每立方英尺之间。
62.如权利要求57所述的支撑结构，其特征在于所述芯部是中空的，所述芯部的内表面确定了带有开口端的纵向延伸的内腔。
63.如权利要求62所述的支撑结构，其特征在于所述内腔被结构隔板分成纵向的间隔。
64.如权利要求63所述的支撑结构，其特征在于所述结构隔板和所述芯部是一个整体。
65.如权利要求63所述的支撑结构，其特征在于所述结构隔板在垂直于所述芯部纵轴方向的平面内的截面的形状为X-形状。
66.如权利要求65所述的支撑结构，其特征在于所述X形的截面包括从中心盘芯径向向外延伸的辐条。
67.如权利要求66所述的支撑结构，其特征在于所述中心盘芯具有定位于中心的开口。
68.如权利要求63所述的支撑结构，其特征在于所述结构隔板在垂直于所述芯部纵轴方向的平面内的截面的形状为Y-形状。
69.如权利要求63所述的支撑结构，其特征在于在所述结构隔板的在垂直于所述芯部纵轴方向的平面内取得的截面包括(a)一个环面；以及(b)一个从所述环形面的外部向所述芯部的所述内部径向延伸的辐条。
70.如权利要求63所述的支撑结构，其特征在于所述结构隔板包括(a)设置为与所述芯部同轴关系的长的圆筒形部件；以及(b)一个长的纵向延伸的翅片，该翅片沿其第一纵向边连接到所述长圆筒形部件的外部，并沿其第二平行纵边连接到所述芯部的所述内部。
71.如权利要求63所述的支撑结构，其特征在于所述结构隔板的在垂直于所述芯部纵轴方向的平面内取得的截面包括(a)一个六角形；以及(b)从所述六角形的每个相应顶点向所述芯部的所述内表面径向向外延伸的辐条。
72.如权利要求71所述的支撑结构，其特征在于所述六角形包括定位于中心的开口。
73.一种用于室外的长支撑结构，支撑结构能竖直架设或者水平架设以承载安装在其上的标志、横臂、栏杆、电线或其他负载，所述支撑结构包括(a)一个长结构部件；以及(b)粘接到所述长结构部件外表面的膨胀泡沫构成的攀爬层。
74.如权利要求73所述的长支撑结构，其特征在于所述膨胀泡沫是聚氨酯。
75.如权利要求74所述的长支撑结构，其特征在于所述膨胀泡沫的密度在大约1-30磅每立方英尺之间。
76.如权利要求74所述的长支撑结构，其特征在于所述膨胀泡沫的密度在大约2-25磅每立方英尺之间。
77.如权利要求74所述的长支撑结构，其特征在于所述膨胀泡沫的密度在大约3-15磅每立方英尺之间。
78.如权利要求73所述的长支撑结构，其特征在于所述膨胀泡沫包围所述长结构部件的所述外表面。
79.一种构成支撑结构芯部的混合物，包括(a)基体树脂；(b)与所述树脂混合的纤维材料，所述纤维材料基本上包括长度在约0.50-4.00英寸之间的范围内的纤维。
80.如权利要求79所述的混合物，其特征在于所述纤维材料基本上由纤维长度在约0.75-2.0英寸之间的范围内的纤维构成。
81.如权利要求79所述的混合物，其特征在于所述树脂是酚醛树脂。
82.如权利要求79所述的混合物，其特征在于所述树脂是聚合树脂。
83.如权利要求79所述的混合物，其特征在于所述树脂是水基的。
84.如权利要求79所述的混合物，其特征在于所述树脂是催化剂硬化的。
85.如权利要求79所述的混合物，其特征在于所述树脂是热固的。
86.如权利要求79所述的混合物，其特征在于所述混合物还包括从防紫外线剂、驱虫剂和色料中选择的一种添加物。
87.如权利要求79所述的混合物，其特征在于所述纤维材料包括木屑、椰子壳、棕榈皮、大麻、剑麻、甘蔗渣或者树木纤维中的一种。
88.如权利要求79所述的混合物，其特征在于所述纤维材料是已经基本上去除所有湿气、树脂和浆汁的木屑。
89.如权利要求88所述的混合物，其特征在于所述纤维材料是已经去除至少99％湿气、树脂和浆汁的木屑。
90.如权利要求79所述的混合物，其特征在于所述纤维材料占混合物总体积的约50％到约85％。
91.如权利要求79所述的混合物，其特征在于所述纤维材料占混合物总体积的约65％到约75％。
92.一种制造长支撑结构的方法，包括下列步骤(a)挤压基本上均质的混合物形成长芯部，所述混合物包括(I)基体树脂；以及(II)与所述基体树脂混合的细微的长粒子构成的增强材料；(b)将加强层附着到所述芯部的外表面，所述加强层包括(I)粘合树脂；以及(II)埋入所述粘合树脂中的加强纤维。
93.如权利要求92所述的方法，其特征在于所述附着步骤包括(a)将所述加强层的外部在连续给料模具中定型；(b)用热硬化所述加强层。
94.如权利要求93所述的方法，其特征在于所述模具是可以调整的。
95.如权利要求93所述的方法，其特征在于在所述硬化步骤中，所述的热是外加的。
96.如权利要求93所述的方法，其特征在于在所述硬化步骤中，所述热是由催化剂产生的。
97.如权利要求93所述的方法，其特征在于还包括一个在所述加强层的外面形成一个膨胀泡沫层的步骤。
98.一种制造可攀爬的长支撑结构的方法，包括下列步骤(a)提供一种长结构部件；以及(b)将一膨胀泡沫层粘接到所述长结构部件的外表面。
99.如权利要求98所述的方法，其特征在于所述粘接步骤包括一个直接贴在所述长结构部件的外表面上的膨胀泡沫层的成形步骤。
100.如权利要求99所述的方法，其特征在于所述成形步骤包括(a)向泡沫膨胀箱中注入树脂和发泡剂，以此在所述泡沫膨胀箱中产生发泡树脂；(b)使所述发泡树脂膨胀以充满所述泡沫膨胀箱；以及(c)将所述长结构部件纵向地向前传送通过所述泡沫膨胀箱，使一层所述发泡树脂粘接在所述长结构部件的外面。
101.如权利要求100所述的方法，其特征在于所述成形步骤还包括(a)将所述的发泡树脂层的外部定型；(b)硬化所述发泡树脂。
102.如权利要求98所述的方法，其特征在于所述粘接步骤包括将预制的膨胀泡沫层粘接到所述长结构部件的外表面。
103.一种长支撑结构包括(a)相互连接端部互相对准首尾相连的第一和第二柱节以在它们之间形成一个连接接头，每个所述柱节都包括(I)一个长芯部；(II)一个粘接到所述长芯部外表面的加强层，所述加强层包括a)树脂；以及b)埋入所述树脂中的加强纤维；(III)一个在所述连接接头处的所述柱节的端部处的被所述加强层的外表面确定界限的端面；(IV)在所述端面上成形的连接凹槽；以及(b)将所述第一和第二柱节在所述连接接头处首尾相连的固定的装置。
104.如权利要求102所述的长支撑结构，其特征在于所述固定装置包括一个穿过所述连接接头的连接销，所述连接销包括(a)容纳在所述第一柱节端部的所述端面内的所述连接凹槽中的第一端；(b)容纳在所述第二柱节端端部的所述端面内的所述连接凹槽中的第二端。
105.如权利要求104所述的柱，其特征在于所述连接销通过粘合剂分别固定在所述第一和第二柱节上的所述连接凹槽中。
106.如权利要求104所述的长支撑结构，其特征在于所述固定装置还包括一个带有定位在中间的通孔的连接接头固定板，所述固定板在其相对两侧分别与所述第一柱节和第二柱节的所述端面相结合，所述连接销的中间部分穿过所述固定板的所述通孔。
107.如权利要求106所述的长支撑结构，其特征在于所述固定板是盘状，其上的通孔与该盘状的固定板同心。
108.如权利要求106所述的长支撑结构，其特征在于所述固定板的外周表面在所述第一和第二柱节的外部的所述连接接头处径向向外伸出。
109.如权利要求108所述的长支撑结构，其特征在于还包括一个拉线固定卡箍，它包围所述第一柱节的所述外表面，并紧靠在所述第一柱节的外表面和所述固定板的所述外周表面之间的固定板一侧上与并与其吻合。
110.一种长支撑结构，包括(a)第一和第二柱节，它们首尾相连，端头对齐形成在它们之间的连接接头，每个所述柱节都包括(I)每个柱节在连接接头处都有一个端面；(II)在所述末端面上形成的连接凹槽；(b)一个穿过所述连接接头的连接销，所述连接销包括(I)容纳在所述第一柱节的所述端面内的所述连接凹槽中的第一端；(II)容纳在所述第二柱节的所述端面内的所述连接凹槽中的第二端。
111.如权利要求110所述的长支撑结构，其特征在于所述连接销还带有一个定位突起，其从所述连接销上在所述第一端和所述第二端之间向外径向伸出，所述定位突起与所述第一柱节的所述端面相吻合以确定所述第一柱节中的所述连接销的定位。
112.如权利要求111所述的长支撑结构，其特征在于所述定位突起由一个围绕在所述连接销圆周上的环状突起构成。
113.如权利要求110所述的长支撑结构，其特征在于所述连接销是金属的。
114.如权利要求110所述的长支撑结构，其特征在于所述第一和第二柱节都是中空的，所述第一和第二柱节的内部都确定了一个相应的纵向延伸的内腔，每个所述内腔都通过其中的所述连接凹槽与各自的所述柱节相连。
115.如权利要求110所述的长支撑结构，其特征在于所述第一和第二柱节中的每一个都包括(a)一个长芯部；(b)一个粘接到所述长芯部外表面的加强层，所述加强层包括(I)树脂；(II)埋入所述树脂中的加强纤维。
116.一种长支撑结构，包括(a)通过端头对齐首尾相连的方式互相连接的第一和第二柱节，它们之间形成连接接头，每个所述柱节都包括(I)由基本均质的复合材料形成的长芯部所述复合材料包括a)基体树脂；b)细微长粒子构成的增强材料；(II)粘接在所述长芯部的外表面的一个加强层，所述加强层包括a)粘合树脂；b)埋入所述粘合树脂中的加强纤维；(III)一个由在所述连接接头处的所述柱节的端部处的所述加强层的外表面包围的端面；(IV)在所述端面上成形的连接凹槽；(b)用来将所述第一和第二柱节在连接接头处以首尾相连的方式固定的固定装置。
117.如权利要求116所述的长支撑结构，其特征在于所述固定装置包括一个穿过所述连接接头的连接销，所述连接销包括(a)容纳在所述第一柱节端部的所述端面内的所述连接凹槽中的第一端；(b)容纳在所述第二柱节端部的所述端面内的所述连接凹槽中的第二端；
118.如权利要求117所述的长支撑结构，其特征在于所述固定装置还包括一个带有定位于中间的通孔的连接接头固定板，所述固定板在其两侧分别与所述第一和第二柱节的所述端面相接合，所述连接销的中间部分穿过所述固定板的中间通孔。
119.如权利要求117所述的长支撑结构，其特征在于所述连接销还带有一个定位突起，定位突起从所述连接销上在所述第一端和所述第二端之间向外径向伸展，所述定位突起与所述第一柱节的所述端面相吻合以限定所述第一柱节中的所述连接销的位置。
120.如权利要求119所述的长支撑结构，其特征在于所述定位突起包括一个围绕在所述连接销的圆周上的环状突起。
121.如权利要求116所述的长支撑结构，其特征在于所述第一和第二柱节都是中空的，所述第一和第二柱节的内部都确定了一个相应的纵向延伸的内腔，所述内腔都通过所述连接凹槽与所述柱节的外部相连。
122.如权利要求116所述的长支撑结构，其特征在于还包括在所述加强层的外表面上的攀爬辅助装置，其用于接收攀登钉。
123.如权利要求122所述的长支撑结构，其特征在于所述攀爬辅助装置包括粘接在所述加强层外表面上的由膨胀泡沫树脂构成的攀爬层，所述攀爬层有足够的密度和强度来支撑工人及其所携带的设备。
全文摘要
一种长支撑结构(50、193、193a、193b、193c、193d、193e、218),适合在室外使用,可作为多功能柱、杆或栏杆,具有多层复合结构,以及制造这种长支撑结构(50、193、193a、193b、193c、193d、193e、218)的方法。长支撑结构(50、193、193a、193b、193c、193d、193e、218)包括由基体树脂和纤维增强材料的均质混合物所构成的中空的芯部(68、194、194a、194b、204、210)。芯部(68、194、194a、194b、204、210)被玻璃纤维和粘合树脂制成的加强层(72、206、212)所包围。一个膨胀泡沫树脂层(74、207、209、215、217)设置在加强层(72、206、212)的外表面。芯部(68、194、194a、194b、204、210)的内部可以被结构隔板(196、196a、196b)分隔成较小的纵向间隔(199、200、201、202、203、205)。支撑结构(50、193、193a、193b、193c、193d、193e、218)可以有不同的横截面结构,使用长支撑结构(50、193、193a、193b、193c、193d、193e、218)包括附件和连接件,如横臂(56、220),横臂安装托架(58、222)、接线托架(236)、电线连接托架(130、344、346)、和端帽(60、64、66、228、240、242、360)。极长的支撑结构(218)用短的支撑柱节(230、230a、230b)通过连接附件(268、278)被组装起来。
文档编号E04H12/00GK1367856SQ00811076
公开日2002年9月4日 申请日期2000年6月30日 优先权日1999年7月2日
发明者莱昂·B·霍珀, 拉蒙·帕克 申请人:霍珀工业公司