专利名称：复合结构材料及其制造方法
背景技术：
许多旨于取代木材而被使用的各种结构材料至少部分由合成树脂制成。设计这种材料的一个目的是兼顾合理的成本与相当高的强度及刚度。因此，由废木材纤维及诸如聚乙烯的被回收的热塑材料的混合物通过热熔挤压而形成的合成木材能够以一个相当低的成本生产并和用于船甲板。但是，对于需要其承受较高的弯曲及压缩载荷、具有较大的静强度及刚度以及/或需要具有较高的抗振动及冲击性的需求而言，这种合成木材通常被认为是不适合的。因此，其通常不适用于主要的承载结构元件，如柱、托梁、横梁以及用于货运垫板的纵梁。这种类型用途所用材料与聚合体及木材颗粒通过热熔挤压而形成的材料相比，其必须具有一个较高的断裂弯曲系数、抗摆式冲击、压缩极限强度、杨式模量以及/或抗加速重量冲击性。
通过广泛的实验，本发明者发现一种方法，该方法能够很经济地生产一种复合结构材料，同时还使其具有一个较高的断裂弯曲系数、抗摆式冲击、压缩极限强度、杨式模量及抗加速重量冲击性。此外，如果希望，重量相当轻的材料也可被使用，这样一来，所述复合材料能够具有和木材相当的比重。
发明内容
本发明之复合结构材料包括一个在尺寸上稳定的核心材料，所述核心材料包容在一个在尺寸上稳定的覆盖层中，所述覆盖层与所述核心材料粘附在一起。所述覆盖层包括至少一条大致平行的且与至少一层在尺寸上稳定的卷材相连的加强线，所述卷材选自由僵化纸及僵化布构成的组群。
所述核心材料可以是任何在尺寸上稳定的固体，硬性及半硬性固体可被使用。(在下文中，“硬性”意味着至少大致是硬性的)。就硬性固体的实例而言，木材本身可用作核心材料，也可以是石膏及普通水泥合成物，例如混有纤维素纤维的水泥。就半硬性固体而言，其可以是人造橡胶，例如天然橡胶或合成橡胶。所述核心材料最好具有足够的抗挤压特性，能够将所述合成物一表面上的载荷(应力)传递至其相对的表面上。即，如果顶面处于一压载荷的作用下，则由于所述芯的抗挤压特性，所以所述底面处于受拉的作用下。
无论是硬性或半硬性固体，所述核心材料最好包括一种树脂。在某些应用方面，所述核心材料最好包括嵌入树脂基体中的填充固体。(术语“树脂基体”包含填充及未填充树脂)。由于所述覆盖层在尺寸上是稳定的，因此，其在本发明之复合结构材料中所起作用更像一种外骨骼。
本发明之详细描述树脂基体当所述核心材料包括一种树脂基体时，其最好是一种热固性树脂。适用的热固性树脂包括环氧树脂，甲醛树脂，三聚酰胺-甲醛树脂，酚醛树脂，聚酯树脂以及聚氨基甲酸酯树脂(聚醚-聚氨基甲酸酯以及聚酯-聚氨基甲酸酯)。
当所述结构材料具有尽可能低的比重是非常重要的时，所述树脂基体最好是一种发泡的合成树脂，更好的是一种硬性或半硬性聚亚胺酯或酚醛泡沫体。聚亚胺酯树脂通过多元醇与聚亚胺酯反应而得到。这种反应是发热的。聚亚胺酯分子的交联或分支可以通过在反应混合物中添加一些至少具有三个官能团的多元醇分子以及/或异氰酸酯分子，进而相应的调节反应物的比率。通过充分的交联，硬性或半硬性的热固性聚合物得以得到。所述刚度能够通过例如本领域所熟知的所使用的多元醇的选择而得以控制。
为了制得硬性或半硬性的聚亚胺酯泡沫体，混合物包括一种多官能团的异氰酸酯，一种多元醇，一种发泡剂，一种催化剂以及一种晶粒尺寸的控制剂(例如，一种表面活化剂)。所述各种成分一经混合，形成氨基甲酸乙酯的反应即开始。因释放化学能而引起温升，同是随着原子的膨胀及固化，发泡剂使得闭合的晶粒在所述聚合体中形成。所述温升通常达到一个至少为150°F的最高温度。多元醇以及异氰酸酯反应物在其三个或多个官能团中包括足够的分子，故交联或分支的程度足以生成至少一个半硬性发泡体。
当制造硬性或半硬性发泡体时，芳族聚亚胺酯通常被使用。例如，甲苯二异氰酸酯(TDI)以及聚合异氰酸酯(PMDI)，其通过苯胺与甲醛的浓缩而得到。
多元醇在使用时可包括聚醚多元醇以及聚酯多元醇。多官能团的含氢化合物或胺的丙烯氧化加合物是一种能够被使用的聚醚多元醇。聚醚多元醇以及聚酯多元醇的混合物常被采用。
诸如双氢碳氟化合物以及含氢碳氟化合物的卤化碳氢化合物能够被用作发泡剂。诸如丁烷，戊烷以及环戊烷的较低的链烷也可用作发泡剂。液态二氧化碳也可被使用。水也能够被使用，因为其可以与异氰酸酯反应而产生二氧化碳。有时，水或碳化二酰亚胺催化剂被用于生成二氧化碳而作为共同的发泡剂。发泡剂通常和多元醇，催化剂以及通常作为表面活化剂的晶粒尺寸的控制剂预混合。
所有这些对本领域的普通技术人员而言是公知的，并且在化学技术Kirk-othmer百科全书第4版(1997)、24卷、第695-715中被描述，其中的内容结合在此作为参考。
术语“聚亚胺酯系统”表示异氰酸酯、多元醇、催化剂、发泡剂以及晶粒尺寸的控制剂的特定的混合物，其能够发生反应而形成一种聚亚胺酯发泡体。有助于鉴别以及区分聚亚胺酯系统的一个特征是发泡体的密度，当所有成分在一个打开的容器中混和时，一个特定的系统将得以产生(自由生成密度)。能够产生3或4磅/立方尺至35磅/立方尺密度的聚亚胺酯系统对本发明是最好的，更好的是能够产生4磅/立方尺至20或25磅/立方尺的密度。
能够被采用以形成本发明所使用之聚亚胺酯系统的一些商用的异氰酸酯/多元醇对如下异氰酸酯多元醇 额定密度(pcf)Rubinate M Rimline WL 87380 8-9Rubinate M Rimline WL 87381 15-18Baydur 645B Baydur 645A5Baydur 730B(U731B) Baydur 649A9在上述的表格中，Rubinate以及Rimline反应物可以由Huntman化学制品得到，Baydur反应物可以由Bayer公司得到。
酚醛泡沫体可以由例如酚醛树脂制成，如由分子过剩的甲醛制成的苯酚甲醛树脂这样一种发泡体的制备在申请人为Spoo等人的美国专利5653923中得以披露，其中的内容结合在其作为参考。
填充固体在使用时，所述填充固体最好包括数件下列一个或多个的物质木素纤维材料，纤维材料，玻璃材料，粘结材料，含碳材料，塑料以及橡胶。
纤维以及木素纤维填充物适用的木素纤维材料包括木材，例如木粉，木片，废弃木纤维以及森林植物的纤维。适用的纤维材料包括植物材料，如竹子，棕榈纤维，甘蔗渣，麦秆，稻壳，麦糠，大麻，剑麻，玉米穗以及诸如胡桃壳的种子壳。如果使用木素纤维材料或纤维材料，最好是含有纤维的。
玻璃填充物适用的玻璃填充物包括玻璃(包括火山玻璃)，飞尘以及陶瓷颗粒。玻璃球可以被使用，例如，玻璃或陶瓷微球体，其直径为5-225微米。为了减轻重量，所述这样的球体可以是中空的。具体的实例包括可由3M公司得到的商标名为Z-Light的陶瓷微球体，其具有0.7g/cc(克/立方厘米)的容积密度以及2000-3500psi(每平方英寸磅数)的挤压强度。这些来自不同的模型。一个被认为是有其适用的模型是Z-Light W1020微球体，其直径范围在10-120微米之间，挤压强度大约为3500psi。
商标名为Scotchlite的玻璃泡(Glass Bubbles)也是能够被使用的各种中空玻璃微球体的一种，来自3M公司，例如Scotchlite538，其具有0.38g/cc的容积密度，4000psi的挤压强度，并且其粒子的尺寸大部分落在8-88微米之间(通过重量测量，而不是通过微球体的数量测量)。
例如，当节约未加工材料的成本远远优先于降低合成物的重量时，一个具有相当大的比重的填充物可以被使用，相当廉价的固体玻璃微球体可以被使用。
在使用时，玻璃微球体可以占成品材料芯体积的2-90％。
珍珠岩常被看作是一种玻璃填充物，尤其是当被延展而形成一种轻重量的填充物时。当使用时，被延展的珍珠岩可以占成品材料芯体积的10-80％。
玻璃或陶瓷加强纤维也可以被使用。
粘结填充物适用的粘结材料可以包括，例如Portland水泥，石膏，高炉水泥，硅石水泥以及高铝水泥。
含碳填充物适用的含碳填充物可以包括，例如黑烟末、石墨以及碳纤维。
塑料填充物就塑料而言，热固性及热塑性树脂均可以被使用。适用的塑料可以包括，例如加成聚合体(例如不饱和单聚体的聚合体)，聚酯，聚亚胺酯，芳族树脂，乙缩酯，苯酚甲醛树脂，三聚氰胺甲醛树脂，脲甲醛树脂。均聚物以及共聚物也可以被使用。合适的共聚物包括异分子聚合物，融聚物以及成块共聚物。
适用的加成聚合物可以包括聚烯烃，聚苯乙烯以及乙烯基聚合物。合适的聚烯烃包括如由具有二至十个碳原子的烯单体制备而成的产物，例如，乙烯，丙烯，丁烯以及二环戊二烯。乙烯基氯化物以及丙烯腈也可以被使用。废塑料颗粒，如被使用之塑料包及容器等消费后的废塑料可以被使用。其中包括由高密度聚乙烯制成的瓶子以及聚乙烯食品杂货袋。
适用的聚酯可以包括由一种或多种聚羧基酸与一种或多种多羧基化合物之浓缩反应而形成聚合物，例如，一种亚烃基乙二醇或聚醚酒精。聚对苯二甲酸乙二醇酯也是一种适用的聚酯树脂的实例。被使用的树脂容器是这种填充物颗粒的一个来源。
适用的塑料还包括例如由废弃地毯回收的纤维的合成纤维，如尼龙，聚烯烃或聚酯地毯纤维。
合适的聚亚胺酯包括如聚醚聚亚胺酯以及聚酯聚亚胺酯。
可延展的聚合体颗粒也是可用于核心材料中的各种塑料填充物的一种。其中“颗粒”在此是指任意形状的颗粒，例如，球形，柱形或成块的。可延展的聚合体颗粒是经常用于形成轻型被模制物体之可延展聚合体的多孔球。形成或多或少的颗粒结构，并且在所述结构中具有膨胀剂，将其加热至超过软化点的大致为165-185°F的温度，所述颗粒被预发泡或预膨胀，直至形成一个具有所期望之容积密度的松散的集合体。所述保持其多孔结构的预发泡的颗粒随后被放至一个模具或型腔中并受到流通蒸汽的加热，从而使之烧结、熔融在一起并形成一个轻型的多孔固体，其尺寸与模具型腔的尺寸相一致。当颗粒完全膨胀后，其直径大约是微膨胀或微加工颗粒直径的2-4倍。
根据所述硬质核心材料制造的方式，所述颗粒可能被加热至烧结并同时被包围于所述核心材料之树脂基体中的高温下。如此一来，所述颗粒的至少一部分将失去其多孔结构，并且在发泡体中产生各种尺寸的充满气体的气穴，其中具有形成有多孔结构的聚合体。看起来被隔离的球形颗粒产生了相当的球形气穴。这些聚合小球使得所述核心材料的密度降低，但是不会降低其抗挤压性。实际上，其甚至还可加强抗挤压性。
颗粒烧结所需热源可以是使得颗粒得以受到限制的产生基体树脂的发热反应。这样一来，通过混和必需的反应物而产生具有大约185-285°F的一个峰值温度的温升，所述基体树脂得以形成。
可膨胀的聚合体颗粒中最主要的是可膨胀的聚苯乙烯颗粒(EPS)以及可膨胀的聚烯烃颗粒(EPO)。
制造可膨胀的聚苯乙烯颗粒的方法是公知的。这在美国专利No.3991020，No.4287258，No.4369227，No.5110835，No.5115066以及No.5985943中均得以披露，上述的内容结合在此作为参考，聚苯乙烯颗粒通过在水悬溶液中聚合苯乙烯而制得，同时在聚合的开始，聚合期间或聚合结束时提供一种或多种膨胀剂。另外，其也可以通过向被细分之聚苯乙烯颗粒的水悬溶液中添加膨胀剂而得以形成。
所述膨胀剂也被称作发泡剂，其是一种不溶于苯乙烯聚合体并且在低于聚合体之软化点的温度下沸腾的气体或液体。适用的发泡剂包括较低的烷烃以及被卤化的较低的烷烃，例如丙烷，丁烷，戊烷，环戊烷，己烷，环己烷，二氯二氟甲烷以及三氟氯甲烷。通常，所述颗粒基于聚合体的重量而包括3-15％的发泡剂。所述发泡剂最好为3-7％。
在此，“聚苯乙烯”意味着重量上包含50％或更多，最好至少为80％苯乙烯的苯乙烯均聚体或共聚体。适合的共聚用单体是α甲基苯乙烯，卤化环苯乙烯，烃化环苯乙烯，丙烯腈，含有具有1-8个碳原子之酒精的丙烯酸酯或甲基丙酸烯酯，N-乙烯基咔唑以及顺丁烯二酸或酐。较小量的使得分子共聚的连锁分支剂也可包括在聚合体中。适用的这种溶剂是包括至少两个α，β不饱和组群的化合物，例如联乙烯苯，丁二烯以及丁二醇diacrylate。分支剂取决于苯乙烯通常用量为0.05-0.005mol(克分子)％。
所述EPS颗粒中的聚苯乙烯的平均分子重量为130000-300000。
所述EPS颗粒可以具有不同的未膨胀的颗粒尺寸。通常，基于平均重量，一个颗粒最长的尺寸(即其直径)在0.1-6毫米的范围，常常为0.4-3毫米。未膨胀颗粒的直径在0.4-1.6毫米的范围内被认为是最适合本发明使用的。
所述未膨胀颗粒的膨胀性能，即被加热至膨胀温度时其能变成多大是不同的。这部分地取决于其包含有多少发泡剂。根据颗粒完全膨胀时形成的松散颗粒集合体之容积密度(完全膨胀密度)，一聚合体的膨胀性能能得以确定。在此，“完全膨胀”是指由美国专利No.5115066之实施例2描述的“双行程”膨胀工序形成的膨胀。这就需要使用一个Tri制造的502型膨胀装置(或等同物)，其在入口蒸汽温度大约为211°F，入口蒸汽流速大约为74磅/小时的情形下操作。第一行程的产率大约是208磅/小时。一流动床干燥剂，即流动的空气被用于冷却产生的预产物。所述预产物在周围温度及湿度下经历了3小时后，在同样的条件下再次经过膨胀装置，其产率大约是217磅/小时。
本发明最好使用完全膨胀密度能够达到0.5-4.5pcf(磅/立方尺)，例如1-3pcf的EPS颗粒。本发明可使用的一些商用EPS颗粒是Huntsman化制品的3371，5371以及7371型，BASF公司的BFL322，BFL422，BF322，BF422，P240型。
可膨胀的聚烯烃包括可膨胀的聚乙烯(EPE)、聚丙烯(EPP)、聚丁烯(EPB)，以及乙烯，丙烯，丁烯，1，3丁二烯以及其他烯烃单体的共聚物，尤其是具有5-18个碳原子的α烯烃单体以及/或诸如环己胺，环戊烯，环己二烯以及norbomene的环烯单体。丙烯/乙烯共聚体以及丙烯/丁烯共聚体是最佳的。
制造可膨胀的聚苯乙烯的方法在美国专利US-6020388，US-5496864，US-5459169，US-5071833，US-4675939以及US-4769393中披露，其中的内容结合在此作为参考。
可膨胀的聚合体颗粒可以包括其他的添加物以使得颗粒或被膨胀的产品具有特定的性能。这包括例如防火剂，耐火剂，成核剂，可分解的有机染料，润滑剂，填充物以及防成团添加物。这在美国专利No.6271272中披露，其中的内容结合在此作为参考，所述颗粒还可以包括诸如某些石油蜡的添加物，当所述颗粒被加热至膨胀温度时，其可加快膨胀的速度。根据所期望的效果，所述添加物可以均匀地分散在颗粒中或者成一表面覆盖层。
如果可膨胀的聚合体颗粒被用作制造本发明之核心材料的填充固体时，其可与基体树脂原始混合物在未膨胀、部分膨胀或完全膨胀的状态下混和。但是最好是在所述基体树脂已被设置，所述聚合体颗粒将要承受至少部分膨胀及烧结以产生受限于所述基体中的聚合球，并在此情形下混和。这在由本发明的一个发明者Arthur.J.Roth于2002年3月22日申请的名称为“改进的制造硬质聚亚胺酯发泡体的方法”的美国专利中有更为详细的描述。其中的内容结合在此作为参考。
橡胶填充物天然或合成橡胶也可被用作一填充块，例如由苯乙烯-丁二烯树脂，聚丁二烯或聚异戊二烯制成的橡胶。橡胶最佳的来源是废弃的轮胎，其可以是充气轮胎或未充气轮胎。
旧的轮胎是最佳的，因为其通常具有较小的挥发性(volatives)以及较小的弹性。卡车轮胎优于载客轮胎，这是由于其具有更大的刚度。尤其是所述复合结构材料将被用于构造运货垫板时，轮胎中任一金属在重量上不超过橡胶的3％，最好是1％或更少。之所以如此具有多种原因。所述金属含量越多，所述垫板重量越大，这就增加了船的成本。同时，金属的存在将造成诸如螺丝转，挤压机以及喷射头等等的用于制造复合结构材料之设备的额外磨损。此外，如果金属被允许留在用作填充块的轮胎结构中，则当所述复合体受压时，金属线，碎片或裂片会由所述覆盖层伸出，从而对垫板上的货物造成损伤，或对操作人员造成安全隐患。
被碾碎的轮胎橡胶可商业获得并且可以具有不同的颗粒尺寸。本发明最好使用No4轮胎颗粒，最好轮胎线(被称作“绒毛”)未被去除。白的及黑的轮胎颗粒均可被使用。
当使用时，所述颗粒化的轮胎橡胶可以占成品核心材料体积的20-90％。
废弃的轮胎橡胶是一种相当廉价的填充物。其相当的重，但是如果复合结构材料的比重等于或小于一特定的值是重要的，则被使用的轮胎橡胶的量相应地要受到限制。这样一来，例如，如果所述复合结构材料被用作制造货运垫板的合成板，则比重(即成品板的重量)是一个重要的参数。这种板的核心材料最好具有0.65g/cc(克/立方厘米)或更小的比重，成品的密度大约为40pcf(磅/立方尺)或更小。通常这意味着使用一种在重量上包含45％或更少之橡胶的核心材料。
另一方面，如果所述结构材料被应用于对比重要求较小的场合，例如用作牧场的栅栏，固定甲板，或公路护桩，则这种复合结构材料可以具有尽可能高的比重，可以是0.95g/cc，甚至1.10g/cc，成品密度可高至60-70pcf。这就允许使用在重量上包含70-85％橡胶的核心材料。
所述填充物颗粒的形状可以是任意的，例如，含纤维的，薄片或粒状(包括球状，例如硅酸盐球粒以及中空的聚合球粒，包括聚合微球体)。
就所述核心材料使用的填充物的尺寸而言，其最长的尺寸最好不超过所述复合结构材料厚度的50％。这样一来，例如，如果所述复合结构材料是一块厚度为1英寸的板，则所有的填充块的最长的尺寸最好不超过1/2英寸。
所述基体树脂的性质，所述填充物颗粒的性质及量(如果有)以及所述基体树脂发泡的程度(如果有)最好均被选择，以便于所述核心材料的抗挤压值大约为300磅/平方英寸(psi)或者更大，例如在300-2500psi的范围内。(这表示使得所述核心材料的厚度减少10％所需的压力)。如果所述基体树脂被发泡，则所述耐压性能可得以测量，例如通过名称为“硬质多孔塑料的压缩性能”的ASTMD1621-94测量。
所述硬质固体的耐压性能通常与其密度直接相关，同时也与所述材料支撑一钉子的能力相关。(所述硬质固体的密度越大，其支撑一钉子的能力越强。)本发明尤其用于提供货运垫板之木板替代品。对于所述货运垫板的船甲板，其无需支撑钉子，因此通常希望其具有最小且可行的密度(以降低负载)，尽管一抗挤压数值最好至少为1100psi，但是该数值为300psi也是可行的。就所述货运垫板中的纵梁而言，其通常需支撑钉子，故所述抗挤压数值必须至少为1800psi，并且最好至少为2200psi。
对于很多应用而言，所述基体树脂以及所述填充物颗粒(如果有)的合成物及量最好使得所述结构材料的线性热膨胀系数在2.5-3.5*10-5/°F的范围内。
织物材料在所述覆盖层上的所述织物材料是僵化的纸或布。由于纸比布便宜，故最好是纸。当使用纸时，其厚度最好在0.015-0.020英寸的范围内。更好的是其厚度为0.017英寸。所述纸可以是各种纤维织物，例如从包括含有纤维素的，玻璃，碳，金属以及合成树脂的组群中选择一种或多种。适用的合成树脂纤维包括聚酰胺纤维以及聚酯纤维。最好大部分的纤维在纸张中被定向，例如在机器中或在径向定向，这也被称作“研压方向”。
基于经济的考虑，使用诸如木浆的至少主要由纤维素纤维制成的纸张被认为是最佳的。一最佳的纤维素纤维是牛皮挂面纸板纸，其具有至少为65磅每千平方英尺的基础重量(或级别代码)，例如为65-100磅。最佳的湿度含量为7-9wt％，例如为8wt％。Mullen值最好为130或140至145psi。纸张的CD环形挤压值最好为120或130至140磅。
一种适用的纸是具有大约69磅基础重量的100％回收的标准挂面纸板纸。Gaylord容器公司生产这种纸张。另一种适用的纸是具有大约90磅基础重量的25％回收的牛皮挂面纸板纸。所述纸张可由位于华盛顿州的Longview纤维公司获得，其规格是No 5204。当然，白纸也可以使用，其较回收的纸具有较低的毛细现象，基于这一原因，其通常是最佳的。
正如文中在后面将要详细描述的，一种树脂将所述线与所述织物材料连接在一起是最佳的，这样可以使得所述织物材料被浸渍并变硬。在这种实施例中，如果所述织物材料的最外层(例如纸)包括一阻挡层以防树脂由所述织物材料泄漏将是非常有用的。所述阻挡层可以包括例如诸如乙烯醇的树脂，其能够有效地阻止环氧树脂沿所述织物材料的厚度方向移动。利用这一特征，如果所述织物材料的最外层具有一树脂可渗透的且面对所述核心的层，并且其外部具有一能够阻止树脂移动的层，则树脂在使得所述织物材料变硬的同时还不会渗透至所述合成物的外表面，从而在所述树脂被设置时不会能脏被用于使得所述核心，织物材料以及所述线保持所期望形状的模制装置的接触面。
如果需要，在所述合成物由所述模具中移开后，所述分叉纸张的无树脂外层可覆盖(喷射)一成品合成物以使得所述合成物的外表面具有所期望的物理以及/或化学特性。这样一种多层纸张的实例是Longview纤维公司生产的规格为No.6228的纸。
另一种选择是在一具有阻挡层纸张的外层添加一防火剂。如果所述纸张包括两个多孔深水层并且一阻挡层夹于其中，则如此做是最佳的。
平行的线如果所述合成物被拉长，则在所述覆盖层中使用的线最好沿纵向呈一直线。另外，所述线也可与所述合成物的纵向垂直或斜对。例如，如钩所述被拉长的合成物具有一个圆的横截面，则所述线可以沿所述核心呈螺旋状的缠绕，并且最好形成绕所述核心形成一均匀的线层。当一个被螺旋状缠绕的合成物将用于一柱子以支撑一公路护桩时，所述适用的覆盖层可以包括两层纸，同时一层呈棉麻织物结构的聚酯线夹在两层纸之间。
所述覆盖层使用的每根线的拉伸强度最好在5-18磅的范围内，更好的是16磅。所述线的断裂强度最好在0.67-1.10gf/TEX的范围内，更好的是0.85gf/TEX。
所述线可以由连续的细丝或人造短纤维制造而成。单根长丝线也可以被使用，但是由多根连续的细丝制成的线是最佳的(也被称作“多根细丝”线)。最佳的多根细丝线由40-70根细丝制造而成。如果所述过根细丝线被使用，则所述细丝可以被缠绕或不缠绕。如果缠绕，则所述线每英寸的缠绕最好不超过3.25。
所述线的纵延伸率最好在10-50％的范围内，例如20或25％至45或50％。所述单根长丝线的总延伸率最好为30-40％，例如35％。所述多根细丝线的总延伸率最好为15-20％，例如17％。
所述线可以部分或全部由天然或合成的纤维或细丝制成，其中包括合成树脂，玻璃，碳或金属的纤维/细丝。合成树脂纤维/细丝通常是最佳的，例如聚酯，聚酰胺(例如尼龙以及聚亚苯基对苯二甲氨基poly-paraphenylene terephthalamide)或聚烯烃纤维或细丝。玻璃纤维/细丝通常可以使得所述复合结构材料具有更大的刚度。对于一特定的用途而言，例如栅栏板，则其具有较好的弯曲能力是最佳的，在这种情形下，聚酯纤维/细丝通常优于纤维玻璃。
如果所述线由可收缩的纤维/细丝制成，则在其用于构造本发明之复合结构材料前最好先热稳定。
当所述线由单根长丝制成时，其直径最好为8-15密耳(即0.008-0.015英寸)，更好的是为10-12密耳。当所述线由多根细丝制成时，其登尼尔最好为600-1000，更好的是为900。
至于带中平行之线的密度，即每英寸带宽中线的数量，最佳的标准是与所述线的直径或登尼尔成反比。所述线越厚，则所述密度越小。但是所述密度通常最好是每英寸带宽中具有10-12根线(横向英寸)，通常不超过35根线。
所述平行的加强线彼此可以不相连，或者其可以横向相连，例如通过横向线相连。所述横向布置具有在所述覆盖层形成期间保持所述纵向线位置的作用。提供这种结构线的一个最便利的方法是使用一条布，其中纵向的线构成经线，即“纱线”，“纤维”或“丝线”位于布的“机器方向”。在此，“布”是指一纺织布或一横向放置的棉麻织物。后者是一非纺织的网，其由沿经向放置数排平行的连续纱线或丝线并随后在所形成的层上成90度的放置数排平行的横向纱线或丝线，同时在线的交叉点通过诸如热连接或使用胶将两层连接在一起而得以形成。当所述横向纺织的棉麻织物被使用时，所述经线一侧可以由所述合成物面向外或向内。但是其最好面朝外并且紧邻所述织物材料层。
所使用布的经向抗张强度一般最好在90-200磅每横向英寸的范围内，更好的是在155-185磅每横向英寸的范围内。这就意味着纵向应力的大小必须撕裂一英寸宽的布。
如果所述布包括任何可收缩的纤维/细丝，则所述布在用于构建本发明之合成物之前最好先热稳定。
所述横向线(即布的纬线，也常被称作“pci”或“填料”)较所述经线最好具有一个较小的直径以及/或较低的密度(每英寸线的根数较少)。因而，所述经向线的直径或登尼尔可以是纬向线的1.8-2.5倍，所述经向线的密度(即每横向英寸线的数量)可以是纬向线密度(即每纵向英寸线的数量)的1.5-3倍。
当所述在经向由10-12密耳单根长丝制成的布被使用时，所述经线的密度最好至少为每横向英寸20根线，例如在每横向英寸20-35根线的范围内。这种布的纬向线的直径最好在4-8密耳的范围内，更好的是为6-8密耳。这种布的纬线密度可以是例如每纵向英寸18根线。
能够有效地提供加强线之织布的经线是8-12密耳的聚酯单根长丝，纬线是6-8密耳的聚酯单根长丝。这种聚酯布在经向具有20-30根线/英寸，在纬向大约具有10-15根线/英寸。位于明尼苏达州明尼阿利伯斯市的工业织物公司生产的No.XF368080织物符合这些需求。其经向线的直径大约为10密耳，每根线的抗张强度大约为5.2磅，并且总延伸率大约为46％。所述经线的密度大约为每横向英寸27-29根线。所述纬向线的直径大约为8密耳。据估计，一个一英寸宽布条在纬向的抗张强度大约为95-105磅，总延伸率大约为46％。
与刚刚描述相同的纺织聚酯同样是适用的，但是其纬向线的密度仅仅是每横向英寸24根线。其同样也可由工业织物公司获得。这种织物的纬向抗张强度大约为每横向英寸91磅，总延伸率大约为46％。
一个适用的横向放置之棉麻织物的实例是由位于明尼苏达州明尼阿利伯斯市的Conwed塑料公司生产的ConnectTM棉麻织物。其经线由登尼尔大约为1000的未扭曲聚酯多根细丝线组成(每根线有60个细丝)。所述经线的线密度为每横向英寸12根。所述经线的抗张强度大约为每股线17.5磅。一条一英寸宽的沿经向的棉麻织物的抗张强度大约为18.5磅，总延伸率大约为24％，断裂强度大约为0.92gf/TEX。
所述覆盖层最好包括一条覆盖所述结构材料至少一侧的平行线。例如，至少所述材料横截面圆周的25％能够为一条或多条平行线所覆盖。如果所述材料的截面为矩形，则最好至少其两相对侧为数条平行线所覆盖。更好的是所述结构材料的所有侧均为平行线所覆盖。如果所述横截面为细长的矩形并且所述材料用于所述货运垫板的船甲板，例如作为一个规格为1″×4″或1″×6″木板的替代物，则最好至少所述板的两侧为平行线所覆盖。
然而对于其他的用途，如果只是两侧为平行线所覆盖，则最好是较窄的两侧。这样一来，例如在货运垫板上，所述纵梁通常是木制的且以2×4s或3×4s的方式设置在“边缘”。如果用本发明之所述结构材料取代这种木板，则最好其两个窄侧为平行线所覆盖。
然而，对于货运垫板来说，更好的是船甲板以及纵梁的四侧均为平行线所加强(覆盖)。在这种方式下，垫板不仅能够承受较大的载荷，而且还可以阻止诸如由于受到叉式升运装置叉的碰撞而造成的沿所述板之垂直面的破坏。
在一板形合成物的四侧均为线所覆盖的情形下，所述四侧线的结构无需相同。因此，一对相对侧之线的抗张强度可以小于其他两侧线的抗张强度。
如果所述线由棉麻织物形成并且希望在不同的侧面使用不同的线带(例如具有不同的抗张强度)，则可以使用宽度足以卷绕所述板之核心的多区棉麻织物。如果其是一个四区棉麻织物，则每一区的宽度与所述板一侧的宽度相同并与之对齐。所述四个区可以使用不同的卷绕线以及/或具有不同的线密度，而在纬向的线以及线的密度保持一致。
就尺寸而言，本发明非常适用于构造厚度为1/2-8英寸、宽度为2-48英寸的板形合成物以及直径在2-18英寸范围内的柱形合成物，但是并不局限于这种材料。
对于最大强度而言，在所述覆盖层中的至少部分加强线最好和织物材料在预拉伸的状态下连接。所述拉伸量可以由线的伸长量来表示。因此，每根线具有一个总延伸率，其由所述线断裂前通过拉伸而增加的长度的百分比是多少来表示。所述线被拉伸的越多，张力越大。本发明希望所述绳的拉伸(即拉长)最好不超过其最大拉伸量的85％。因此，如果其总延伸率为30％，则所述绳最好不要被拉长而超过其初始长度的125.5％。
对于拉伸的最小量而言，所述绳最好可以被拉伸至至少为其最大拉伸量的10％，更好的是至少为其最大拉伸量的20％，30％或40％。通常最佳的范围是其最大拉伸量的50％，60％或80％。当布被用作平行线时，则其最好在纬向被预拉伸至大约10pli，更好的是至少被拉伸至50pli，例如75或100pli。
不同的嵌入物所述覆盖层可以选择包括一种与线及覆盖层不同的嵌入物，其诸如感应系数，反射系数，厚度，密度或两维形状等等的物理特性可以由远处测量，其可作为所述合成物或者是包括有合成物之物品的一区别特征。所述材料可以包括例如一金属，一硫酸盐，一氯化物或石墨。合适的金属包括铝，铜，金，镍，镉，锌，青铜，铬，钴，钾，铬合金，石墨，锡以及银。位于一基体上的金属层也可以被使用。
所述嵌入物可以与线以及/或织物材料相连，或者可以是一个较小的部分。所述嵌入物的物理特性可以通过使用诸如x射线或电波等外部电磁射线的衍射或折射技术而得到。所述嵌入物甚至可以包括一电路图，当与一电磁场接触时，其发射一信号。
利用所述嵌入物的特征，所述合成体(或者由此制成的物品，例如后运垫板)能够具有一个标签装置，其能够指示形成合成体或物品的一种或多种组分的性质，或者何时以及/或何地被制造，或者谁拥有它。
其他层或组分所述覆盖层还可以选择包括一种或多种植物生长防护剂，因此，用作公路护桩柱之合成物上的最外覆盖层可以包含一种阻止诸如长青藤等攀登植物的化学制剂。
另外一种可以选择的包含于所述覆盖层中的化学添加物是防火剂。同样的，诸如公路安全标记使用的反射颗粒等等的反射颗粒也可嵌入所述最外覆盖层。起装饰或辨识作用的染料以及/或颜料也可嵌入所述最外覆盖层。另外，当预先考虑所述合成物有可能与一化学制品接触并发生化学反应而使得所述覆盖层的品质降低时，所述覆盖层中也可包括一种防腐蚀化学制剂。因此，用于构造装有一特定的腐蚀性化学制品的货运垫板的板形合成体可在其最外层含有一耐化学制品的涂层，以防泄漏。
对于某些用途而言，一合成体一侧或多侧的最外表面具有一在给定限制范围内的摩擦系数是重要的。因此，一货运垫板之船甲板顶面应当具有一足够高的摩擦系数，该摩擦系数在运输期间不会带来载荷移动问的问题，但是也不会对货物移至或移离垫板带来困难。为了设置所期望的摩擦系数，所述覆盖层的最外层可以具有由表面伸出的增大摩擦的粗糙面。这种粗糙面可以利用与使得卡车基垫表面具有防滑性之相同的技术而制得，例如在覆盖层嵌入诸如沙子等等的粗沙材料，形成不光滑的聚合覆盖层，或者利用树脂颗粒点刻表面而在其上留有突起。
为了起到装饰或其他的作用，所述覆盖层的最外层可以是一厚度至少为4密耳的木制饰板。如果厚度为20密耳或更大，则这样的一种饰板通常用作一种结构板，即其增加了合成体的强度。
连接/硬化树脂所述线最好通过一种树脂与所述织物材料相连，更好的是树脂选自由环氧，聚亚胺酯，丙烯酸，腈，丁基，丙烯基，尿素-三聚氰胺，乙烯基酯，酚，硅树脂以及氰基丙烯酸盐树脂组成的组群。诸如一热固性乙烯基酯树脂或热固性环氧树脂的热固性树脂是最佳的。如果所述核心材料包括一种基体树脂，则连接树脂最好可以与其兼容，即彼此可以粘附。在这一方面，聚亚胺酯以及环氧树脂是公知可以相互兼容的，酚以及乙烯基酯也是可以兼容的。
为了是所述覆盖层在尺寸上是稳定的，所述织物材料最好用一固定的树脂浸透，较好的是一种固化的热固性树脂。同时，所使用之连接树脂以及基体树脂的兼容性也是所期望的。用于连接所述线及所述织物材料的粘和剂最好也被用于浸透并硬化所述织物材料。
所述环氧树脂适用于硬化树脂以及连接树脂。需要升高的温度而固化的一个组分的环氧树脂系统以及在室温下即可固化的两个组分的环氧树脂系统可以被使用。所述两个组分的环氧树脂系统具有独立的树脂以及硬化的成分。
至于粘性，所述系统应当薄到足以喷射，或者其粘性使得其必须使用例如一电镀槽滚筒或一“轴”滚。所述可喷射类型的例子是由位于威斯康星州Mequon的Copps工业公司生产的产品代码R88-14B/H88-14E的产品，其是一种具有两个组分的系统，当将重量比为4.2∶1的树脂与硬化成分混合时，粘性(混合后立即测量)大约为1480cP。通过ATSM Test D2471测量的其在77°F时的胶化时间大约是24分钟。一个可被使用，但是粘至不能有效喷射的系统来自Copps工业公司产品代码为R88-14A/H-14D的产品，其是一种具有两个组分的系统，当将重量比为3.1∶1的树脂与硬化成分混合时，粘性(混合后立即测量)大约为3000cP，并且其在77°F时的胶化时间大约是42分钟。
产品代码为R88-14B/H88-14E的系统被设计成用于粘结所述层状结构并且能够与含有纤维的纸，纤维玻璃网，聚亚胺酯发泡体以及回收橡胶很好的结合。产品代码为R88-14A/H-14D的系统被设计成可以和各种各样的相同或不相同的材料结合。同样适用的还有来自Copps的产品代码为R900/H900的改进的环氧树脂系统。
所述覆盖层可以包括单层织物材料或单层线。另外，上述织物以及/或线的多层结构也是可行的。当使用多个平行线层时，所述织物层最好夹在每两个平行线层之间。所述覆盖层最好包括至少一个平行线层与其外侧之织物层相连的混合体。因此，通过起始于核心的线层/织物层/线层/织物层这样一种四层结构，强度可以得到大大的提高。
所述合成体的特性根据其纵横尺寸比的不同而不同，即在一特定的横截面方向的所述合成体之覆盖层的厚度(或饰板)Tf与合成体整体厚度T的比值。因此，在为1/8″(英寸)厚的饰板所环绕的形状为1″×4″板中的合成体具有一个0.25的厚度特性(Tf＝2×1/8″＝1/4″；T＝1″)。通常，在至少一横截面方向，所述合成体的上述值最好至少为0.1。
不同厚度的饰板可用于所述合成体的不同侧面，甚至在相对的侧面上也可使用。因此，在合成体是一个将要承受最小的横向载荷以及相当大之垂直载荷的板时，通过在侧面而非顶面及底面使用薄的饰板能够节约成本。在所述板将要承受剧烈振动的情况下，最好在顶面而非底面使用一薄的饰板。
如果所有的平行线以及织物层是一织物层，则表面的光滑度可以的保证。在结构材料需保持卫生的情形下，这是非常有用的。如果所述结构材料用作一货运垫板的板(例如作为一纵梁或一船甲板)，则当其用于食品保存或处理区域时，其必须经过消毒。这可使用蒸汽处理以及/或用诸如含氯试剂的含有杀菌剂的消毒剂冲洗。尤其当本发明之复合结构材料的外表面具有一硬化的树脂织物材料时，其较实木板更以保持清洁，这是由于其具有较少的供微生物隐藏并逃脱热或与消毒剂接触的裂缝及孔道。
制造一具有一分段覆盖层的复合结构材料所述覆盖层可以是单体的或由沿纵向的几个部分组成。为了便于制造，所述覆盖层最好包括两个沿结构材料整个长度方向延伸的且相互配合的C型沟槽。所述C型沟槽可以相对，其开口相向。所述两个沟槽最好沿其纵向边缘叠置并且与使得所述织物材料硬化之相同的热固性树脂相连。如果所述结构材料之横截面形状是非方形矩形，则所述每一C型沟槽最好覆盖所述结构材料之一宽侧，即所述两个C型沟槽之叠置的边缘位于窄侧。
本发明之复合结构材料的C型沟槽例如可以通过包括如下步骤的方法制成a.获得一多孔渗水织物材料之第一细长的C型沟槽，所述沟槽浸透有一种热固性树脂原始混合物并且所述C型沟槽的C朝上；b.将一种热固性树脂原始混合物浸透至一条布中，所述混合物与织物材料中的树脂混合物相兼容；c.将所述条状布放置于所述第一C型沟槽的内地面上，使纬向沿着所述沟槽的纵向，以便于使得所述沟槽伸长；d.选择性地在所述C型沟槽上放置一或多个织物材料以及/或布附加层；e.将一种基体树脂原始合成物以及数个填充固体的液态混合物放置于所述C型沟槽的顶层，所述基体树脂原始合成物与织物材料及布中的树脂原始混合物相互兼容；f.将浸透有一种热固性树脂原始混合物且C型朝下的一种采用多孔渗水织物材料的第二C型沟槽覆盖于所述第一C型沟槽上，因此所述两个沟槽的垂直侧叠置并相互接触，同时所述两个C型沟槽之间形成了一个核心空间；以及g.两个C型沟槽在有利于(i)所述核心空间中基体树脂的固化，(ii)所述多孔渗水织物材料中热固性树脂的固化以及(iii)所述布中热固性树脂的固化的情形下保持在一起直至三种树脂固化，从而所述两个C型沟槽能够在其叠置处相连，所述核心空间充满基体树脂以及数个填充块，同时所述基体树脂能够与所述布及其织物材料相连。
上述的步骤无需按照所列的顺序实施。例如，所述条状布可以在所述多孔渗水织物材料形成一C型沟槽之前或之后而放置于其上。另外，热固性树脂对所述织物材料以及布的浸透可以在所述织物材料上形成布层之前或之后实施。
为了使得所述结构材料的密度以成本相当的低，最好使用一种可发泡的基体树脂，并且将基体树脂原始混合物与填充块的混合物放置在所述底部C型沟槽之最顶层，且在未发泡时尚不足以充满所述织物材料之两个C型沟槽的凹腔。在这种方法中，所述两个C型沟槽在有利于所述基体树脂形成，发泡以及固化的情形下保持在一起，因而树脂以及填充块(如果使用)的混合物膨胀至充满所述两个C型沟槽之间的凹腔。所述发泡可以通过释放，膨胀或在所述树脂原始混合物中产生诸如二氧化碳，氢气，氢碳氟化合物(例如，HFC245SA以及HFC134A)，氯碳氢化合物以及诸如戊烷的低烷等等的一种或多种气体而产生。用于产生发泡之热固性树脂的树脂系统对本领域的技术人员而言是公知的，其中包括例如前面提及的聚亚胺酯树脂系统。
就最大合成强度而言，当使用C型沟槽制造方法时，步骤e中使用的第二(顶部)C型沟槽上放置有一第二条状布，所述条状布同样为一种与织物材料中使用的树脂原始混合物相兼容的热固性树脂原始混合物所浸透。在步骤f，所述条状布同也应当延展所述第二C型沟槽的长度，并且与所述第二C型沟槽以及基体树脂相连。
在两个C型沟槽中，所述与基体树脂原始混合物接触的层最好是一多孔渗水织物材料层，较好的是纸。例如，在每一C型沟槽中，所述三层可以是两层多孔渗水织物材料，其中夹有一布层。(在这种结构中，所述最里面的织物材料最好物树脂阻挡层)。最里面的一层使用织物材料较布可以在放置所述核心基体树脂时提供更均匀的压力分配，从而可以得到一更均匀的合成物。
通过将每一多孔渗水织物材料以及布条由其各自的提供辊上扯下，所述C型沟槽制造方法可得以在一基本连续的基础上实施。对于每一C型沟槽而言，所述多孔渗水织物材料可以通过浸透有热固性树脂原始混合物的潮湿位置。根据所述热固性树脂原始混合物的粘性，所述潮湿处可以通过在织物材料上喷涂，凹版印刷一混合图案，或使得所述织物材料经过一混合物的浸泡而实现。无论是在所述潮湿处之前或之后，所述每一织物材料均能够通过形成处，在该位置处其被折叠成所期望之C型横截面。
与此同时，所述每一条状布均可通过浸透有热固性原始混合物的潮湿处。其中一个被浸透的条状布随后被放置于所述第一(面朝上)C型沟槽的之内底面，之后，所述基体树脂原始混合物以及数个填充块的液态混合物被放置于所述布的顶部。所述第二(面朝下)被浸透的布条紧邻所述第二C型沟槽的下面放置，且在所述第一C型沟槽上方保持平衡。
在所述液态混合物被放置于所述面朝上的第一C型沟槽上之后，所述沟槽可以为嵌有布的面朝下的第二C型沟槽所覆盖。如果所述两个C型沟槽的尺寸相同，则上面的沟槽可沿横向略微偏离，从而使得其一侧壁位于底部C型沟槽一侧壁之外，同时顶部C型沟槽之其他侧壁在底部C型沟槽之其他侧壁之内。另外，所述一个C型沟槽也可被制成较另一C型沟槽略宽，从而使其完全跨骑(即成拱形)在另一C型沟槽上。
所述两个浸透有树脂的布以及织物材料一经以这种方式配合，则其能够同步经过一保持适当温度的连续塑模，从而使得基体树脂，多孔渗水织物材料中的热固性树脂以及布中的热固性树脂均得以形成并硬化。但是在进入连续的塑模前，所述浸透有树脂原始混合物的织物材料以及布最好被加热。这有助于闪蒸出混合物中的某些溶剂以及/或加速必须发生的化学反应，因此缩短了相互配合之C型沟槽留在所述连续塑模中的时将时间。
所述连续的塑模可以是至少一个牵引式模，该模常常被称作一种“柔性环带模”。在这种模中，相合作的半模部分在相对的卵形控制器轨道上转动以将部分沿轴向移动且连续线性供给的材料夹于其间并保持一段时间，同时所述材料以及相临的半模继续向前移动。所述半模部分前后与相同的部分相连，就如同牵引车支撑面的连接。每一对合作形成一个外部模，其使得所供给的材料保持由硬化而产生的所希望的形状。所述半模部分可以具有温控装置，在所述模到达向前运行的中点时，所述装置使得所供给材料中的合成树脂固定。所述相对的模部分离，释放所供给的材料，同时所述每一半模部分循环至起始处以夹紧另一所供给的材料。与此同时，所述居中长度的供给材料被另一对半模部分夹紧并处理。这种类型的移动模的实例在申请人为Kemerer等的美国专利No 5700495中披露，其中的内容结合在此作为参考。所述牵引模向前的移动最好长到足以使得两个C型沟槽由模具中形成并且浸透树脂以及基体树脂均已形成并被硬化。但是，为了使得材料保持所期望的形状直至其中的树脂已硬化，所述供给材料可以经过两个或多个牵引模。
所述基体树脂原始混合物以及所述填充块可以混合并通过一个施料管道以一种均匀混合物的形式排至底部C型沟槽的最顶层。另外，所述混合物组分可以分离成两股或多股分支，所述这些分支可以在一混合喷嘴中或在相应的施料管道的出口处以及将要附着的层的表面上混合。按照这种方式，在获得一可硬化的混合物之前，无一材料分支(分流)可被独立的硬化，而是需要两个或多个材料分支。因此，所述方法的实施更像一种反应喷射模塑法(被称作RIM模塑)，其中所需的固化催化剂以及/或横向连接剂以一射流的形式至一模腔的注入孔中，同时需与所述催化剂以及/或横向连接剂混合以提供一可硬化之混合物的单聚物或预聚物以一射流的形式提供。为了使得各股射流在每一施料管道之出口之外的空间混合，其可经由喷嘴喷出以便于在空气中接触。另外，所述射流也可以在一混合头中混合。
直至所有必须的组分进入或离开所述施料管道，所述可硬化的混合物才得以形成的一个优点是，如果所述操作需较早停止，则在供给容器中不会留有预混合的树脂，这样就不会造成容器寿命的缩短，并进而将其抛弃。
所述操作一旦经过其初始阶段，通过诸如牵引机构使得产生的硬化合成体沿轴向离开所述模具，所述条状布以及织物材料均可同时且均匀地通过所述连续的塑模。所述合成体可以使用诸如切割机等等的装置而切割成所期望的长度。
所述操作一旦经过其初始阶段，并且所产生的合成体离开所述连续的塑模并被输送至所述切割站，则张力可以作用于进入连续塑模中的条状布上，从而当构成所述布之纬向的线(纵向的线)与基体树脂以及织物材料相连时，其受到预拉伸。
当使用可发泡的基体树脂时，离开所属连续塑模的结构材料的比重某种程度上受到基体树脂原始混合物以及填充块之混合物在移动之织物材料上的覆盖程度。所述移动之织物材料每平方英尺上覆盖的混合物的量越多，所述成品核心材料则受到更大的压缩，因此所述比重则更大。
如果使用热塑性树脂，则树脂以及填充块的混合物在放置于所述织物材料上之前或之后需加热至一树脂熔融温度。另外，所述连续塑模的最后一部分可以装备冷却装置，从而在所述模之出口端出现合成体材料之前使得所述基体树脂再硬化。
即使使用一热固性树脂，冷却所述连续塑模的最后一部分仍具有一些优点，其可以使得所述合成物材料离开模具前温度降低，即通过使其在连续的塑膜中受到冷却，所述合成体将承受较小的变形并且其温度可以很快地降至能够安全处理的范围内。当使用牵引模时，这需要至少两个这样的模，这样一来，最后一个牵引模能够在一个较发生热固反应之塑模更低的温度下操作。
如果所述基体树脂以及所述填充块在经过连续塑模的同时需受热，则任何适用的热源可被使用，例如，无线电波，微波以及感应热。
制造具有单一覆盖层的复合结构材料另外，本发明之复合结构材料可以由非纺织的加强线条制成，这样一来，所述覆盖层是一单体，而非两个纵向的部分。因而，其宽度足以包容所述核心材料的一个单一的且最好具有某些重叠的条状织物材料可被使用。由其各自的线轴提供的平行的加强线可以被放置在所述织物材料的一侧，所述基体树脂原始混合物以及所述数个填充块的液态混合物可以放置在所述织物材料之具有线的一侧，同时所述织物材料可被制成具有所期望之结构材料横截面形状的套筒型结构，并且具有线的一侧面向所述结构的内部。随后，所述成套筒结构且载有混合物的织物材料可以如上所述经过所述连续塑模。在这一实施例中，所述完成的复合材料一旦离开所述模具，则所述线可以收到预拉伸。所述多孔渗水合成材料可以充足地为硬化树脂原始混合物所浸透，而所述加强线无需单独地为连接树脂所浸湿。然而所述线之单独浸湿也是一种选择。
所述织物材料最好在所述基体树脂原始混合物以及所述数个填充块的混合物被放置于其上之前而形成套筒结构。所述织物材料之套筒结构可以通过将材料卷绕于和所述连续塑模之外膜形状相一致之一细长的芯轴上并拉动而形成。通过这种方式，所述织物材料可以具有和所述芯轴相同的形状并且所述外膜有助于这一形状的保持。
由于最好在树脂/填充物混合物放置于所述织物材料上之前使得所述织物材料形成套筒结构，故使用一个具有一内部通道的芯轴将是有利的，所述通道在位于所述移动之织物材料上方的出口处终止。通过这种方式，所述树脂以及填充物的混合物可以经过芯轴的内部通道并由出口排出，从而覆盖于所述织物材料上。在这种结构中(如同C型沟槽实施例)，由于所述织物材料装载所述基体树脂以及填充块通过所述连续塑模，故其向一个管状传送带。
这一操作可以利用一个或多个条状布代替单独的条状线而实施。
制造具有单一覆盖层之一细长的复合结构材料的另一方法包括如下的步骤a.形成两条多孔渗水织物材料可发泡层，其中所述织物材料选择纸或布，并且在所述发泡层之间至少夹有一布条，所述布的纬向沿着纵向，同时所述多孔渗水织物材料以及位于其间的所有材料均浸透有一种热固性树脂原始混合物；b.将所述层折成一槽状并且所述槽沿水平定位，其中一条多孔渗水织物材料位于顶部，另一条多孔渗水织物材料位于底部；
c.将一种可发泡的且与所述层中的树脂原始混合物兼容的液态基体树脂原始混合物放置于所述层的槽中，当完全反应时，其将会生成一种至少为半硬性的热固性基体树脂；d.折叠并密封所述层，从而使得其环绕并构成一个包容所述基体树脂原始混合物的核心空间；以及e.使得所述封闭层及其内容物在有利于所述层中的热固性树脂以及所述核心空间中的基体树脂固化的情形下位于一个塑膜中直至两种树脂固化，因而(i)所述层以及基体树脂至少半刚性；(ii)所述基体树脂连同其可包含的各种填充块充满所述核心空间；同时(iii)所述层以及所述基体树脂连接在一起。
货运垫板如上所述，本发明非常适用于可用于构建货运垫板之合成板的制造。任何类型可由木板或木块构建的货运垫板均可使用本发明之一块或多块合成板或块制造。这种垫板通常具有甲板(水平布置)以及垂直布置于所述甲板顶层下方的纵梁(也被称作“承辊”或“柱”)。使用一底部甲板也是可行的。纵梁板通常包括两个边缘纵梁以及中心纵梁。有时也可使用一个单独的中心纵梁，但是有时也使用两个中心纵梁，例如两个纵梁相互接触或彼此分开6-20英寸以使得载荷分配得更均匀。
一些垫板使用钉在甲板顶部以及底部的块或连接板替代纵梁。
所有的板可以具有不同的宽度，长度以及厚度。然而所述甲板通常为1×4S或1×6S。纵梁通常为2×4S或3×4S。一个典型的块状垫板可以包括6个外部块，3个中心块，3个连接板，4个大约为1×4×40英寸的顶部甲板，5个大约为1×6×40英寸的顶部甲板，3个大约为1×6×37英寸的底部甲板以及2个大约为1×6×40英寸的底部甲板。
纵梁板可以为双向板结构，其只允许叉子由两个相反的方向进入。另外，所述垫板可以为四向垫板，其中所述纵梁带有切口或被切开以使得所述叉子可以由四个方向进入。
在一纵梁板上的甲板以及底板可以与所述外部纵梁的外边缘平齐，从而形成一“平齐垫板”，或者所述甲板以及/或底板可以超过所述外部纵梁的外边缘平齐，从而形成一“单翼”或“双翼”垫板。另外，所述底板也可被省略，从而形成一“单体甲板”或“滑”板。
如果需要，所述甲板以及底板的数量，尺寸及其布置可以是相同的，从而形成一个“可逆”垫板。
所述甲板合成物可以包括一个核心，所述核心在体积上包括10-15％的粒状轮胎橡胶以及40-50％的可膨胀珍珠岩。
所述甲板之核心材料中可以不包括任何填充块，这是由于其密度无需牢固地支撑一钉子。例如其中的核心材料可以由密度大约为每立方英尺21磅(pcf)，较好的是17-19pcf的聚亚胺酯发泡体制成。
所述支撑甲板最好包括至少一定量粒状轮胎橡胶，例如体积百分比为45-75％，较好的是55-65％。
附图1是一种制造本发明之板形复合材料方法的示意图。
附图2是由本发明之板构造的一种货运垫板的正视图。
附图3以及附图4是制造本发明之板形复合材料的另一种方法的示意图。
方法实施例1
通过下面对所述新的复合结构材料之一种制造方法的描述，本发明将变的更好理解。
这一实施例描述了使用C型沟槽方法构建一横截面尺寸为1×4英寸，即3/4英寸乘3-1/2英寸的合成板。所述方法是连续进行的并且在附图1中示意性地示出。附图1的比例不是实际的比例。例如，为了便于示意，纸10以及21的厚度被放大了。经向线19以及纬向线20的直径也被放大。并且尽管图中画出了大约两打横向宽度为1×4的经向线，但是实际上其至少应为70。另外，为了便于细节的描述，附图1B-附图1J的绘图比例大于附图1A。
参见附图1，一条回收的牛皮纸10被拉离供给辊11，经由导向辊50，拉伸辊51，随后经过喷雾杆12，其上被喷涂有环氧树脂以及硬化组分之预制的新鲜混合物。所述导向辊50以及所述拉伸辊51使得所述纸10得以均匀的输送，即不会产生急拉。所述纸10中的纤维素纤维(未示出)沿其纵向定位。与此同时，聚酯织布14被拉离所述供给辊15，经由导向辊53，拉伸辊54，导向辊55以及一第二拉伸辊17，随后经过所述喷雾杆16，其上被喷涂有相同的环氧树脂混合物。浸透有树脂的布14被拉至层压站18，在此其被压制于所述纸10之潮湿的一侧，从而产生附图1D所示的结构。正如附图1C以及附图1D所示，所述布14的经线由线19组成。直径较小的纬线20使得所述经线19定位。
与所述纸10相同的第二条回收牛皮纸21被拉离供给辊22，经过导向辊56，拉伸辊57以及导向辊58，随后被浸透有同样的环氧树脂合成物，所述合成物由所述喷雾杆23喷涂至所述纸21的上侧。与此同时，聚酯布25被拉离其相应的供给辊26，经由导向辊59，拉伸辊60，导向辊61以及第二个拉伸辊28，随后喷雾杆27将其上喷涂有同样环氧树脂合成物。布25与布14相同。浸透有树脂的布25被拉至层压站29并被压制于所述纸21的内底面而形成附图1E所示的装置。在折叠站24(装置未示出)，所述纸21的边缘被向上弯折而形成一个如附图1F所示的面朝上的C型沟槽。所述纸21之C型沟槽与所述聚酯布条25的混合物受拉经过喷射嘴30，在此所述基体树脂原始混合物以及填充块被覆盖至所述布条25上。正如附图1G所示，混合覆盖物31包括悬浮于能够反应而生成一种硬性的热固性聚合发泡体之液体混合物33中的填充块32。如附图1G所示，所述C型沟槽，布以及核心材料原始混合物31随后被拉向连续塑模37。但是如附图1H所示，在所述混合物进入所述塑膜37之前，辊34将所述层状的纸条10以及布14引导至底部C型沟槽上方的位置处。随后，如附图1I所示，顶部纸10在折叠站13(未示出)被折叠成一个面朝下且与面朝上之C型沟槽交叠的C型沟槽。所述装置随后被拉动并经过具有一有利于所述树脂原始混合物33形成，发泡并固化之最佳温度的连续塑模37，从而形成如附图1J所示的多孔基体树脂38，其中示出了所述成品板的横截面。所述连续塑模37之内部(未示出)实际上是使得所述纸，布以及所述核心材料混合物保持所期望之横截面形状的外模。使得所述树脂发泡的热气产生了使得所述纸以及布压靠于所述连续塑模37之内壁的压力。
牵引装置41将成品板40连续地拉离所述连续塑模37。所述板40一经由所述塑膜37产生，张力即通过对拉伸辊17的调节而作用于所述布14上，同时通过对拉伸辊28的调节而作用于所述布25上。所述连续塑模37的长度长至在所述板40由其中产生之前，所述顶部布14以及所述底部布25中的线19牢固地与硬化的纸条10，21以及发泡的基体树脂38相连，所述板一经被切割成部分，则线19上的张力尚不足以使得这些连接断裂。所述顶部C型沟槽通过固化的环氧树脂与所述底部C型沟槽在其侧壁交叠之交界面42及43处相连。
方法实施例2附图3及4示出了制造本发明之一合成板的另一种方法。在附图3中，辊102提供具有一乙烯醇之内部阻挡层的两层纸101，所述纸通过导向辊103并经过一环氧树脂覆料器104，使用一公知的技术及装置制造纸及塑料层。聚酯棉麻织物106被拉离辊107，并经过环氧树脂覆料器104。与此同时，所述单层纸108被拉离所述辊109并同样也经过环氧树脂覆料器104。所述液态环氧树脂原始混合物103(在下文也被称作“环氧树脂”)经由所述供给喷嘴110覆盖于所述纸101以及108之间的空间。
正如图中所示，在离开所述辊102后，所述下层的纸101较上层的纸薄是比较好的。这是由于下层的纸的厚度只要能够接收一覆盖层即可，其无需吸收足够的环氧树脂以于一布棉麻织物层压在一起。
在离开所述环氧树脂覆料器104后，所述纸101以及108以及棉麻织物106向下经过所述压辊105以及106之间并形成一未固化的层111。施加树脂以及由所述辊105及106产生层111的时间间隔相当的短，以至于很少的或没有环氧树脂由所述纸108流出。但是，为了预防，一个刀片贴靠于所述压辊106上以刮掉流至表面的环氧树脂。
所述棉麻织物106属多孔渗水材料，因此压辊105及106可以将环氧树脂113很容易地压入所述棉麻织物。所述柔性层111经过导向辊114并随后迂回通过辊排115。所述辊排115之上下组的间隔由计算机设置，从而使得层111完全通过所述辊排所需的时间使得所述环氧树脂部分固化，但是未硬化。所述辊排115可以选择性的被加热以加速所述环氧树脂的固化。
如附图4所示，所述柔性层111随后穿过所述可调节的织物压褶器116，在此，其被加工出四条折叠线(未示出)，所述四条折叠线将形成所述板之四条边缘。接着，所述被处理的层112穿过形成站117，在此其经过形成辊以及/或芯轴(未示出)利用所述压褶器116形成的两条折叠线而弯折成具有J型横截面的结构118。剩余的两条折叠线119以及120在所述J型横截面之垂直一侧可见。
接着，所述J型层118经过核心填充站121，在此，所述基体树脂原始混合物以及所述填充块(未示出)的混合物被覆盖之所述层118之槽形部分。所述混合物包括填充块以及将发生反应而形成热固性聚亚胺酯发泡体之液态混合物。已知的诸如mezzanine-mounted重力供给填充器(未示出)的装置可用于向所述移动层的槽中填覆混合物。最好使用一防护板以防被填覆的混合物溅至所述层之槽的外部。
随后，载有混合物的层122经过封闭站123，在此，所述层122沿其折叠边119以及120折叠，从而使得边缘124抵靠所述闭合层125的左侧。封闭站123包括一个卷边胶结层和机(未示出)，所述层和机使用一高强度，热固的且快速固化的粘结剂例如在瓦楞纸板业使用的诸如一环氧或聚酰胺/聚亚胺酯粘结剂密封在边缘124处闭合的合成体。例如，一密封粘结剂的卷边线可以位于所述固定垂直边缘的外侧，而所述向下之顶部边缘可以压靠所述粘结剂。所述粘结剂可以在几秒钟内充分地固化，同时所述载有混合物的套筒125可以进入牵引塑膜站126，在此，所述套筒125被稳固地保持于所述受热的模(未示出)中，同时所述基体树脂发泡并部分固化，而且所述层中的环氧树脂至少部分硬化。牵引模126最好能够承受来自所述发泡的聚亚胺酯混合物之大约10psi的内部套筒压力。所述合成的部分硬化的合成物127随后经过一个不太连续之塑膜128，其目的是为了使其保持所期望之矩形形状并同时使得所述树脂进一步固化，从而防止任何由于内部气体压力而造成的凸起。连续塑模128可以只需承受一个大约6或7psi的发泡压力。因此其可以是一个带型连续塑模，而非较贵的牵引塑膜。
所述牵引机构130将所述合成之硬化合成物129拉离所述第二牵引模128并将其向前输送至一个切割站(未示出)。所述合成物129也可先通过一个涂层站，在此，其被喷涂一最后涂层(未示出)。
所述附图3及附图4之方法一旦经过初始阶段并产生一由所述牵引机构130所拉动的硬化合成物129，则所述张力可作用于所述棉麻织物106上。所述张力也可作用于所述纸101以及/或所述纸108上。作用于所述纸101上的张力最好使其平滑且均匀地环绕所述成品合成物129之外表面。通常所述机械张力可以满足这一需求。
应当可以理解，附图3及4所示系统可以改进以允许所述层状结构中的层数多于3层。所述层采用不同的材料以及具有不同的结构可以影响成品板的硬度，挠性，寿命，重量以及燃烧特性等等。下面的五种层状结构是可以考虑的，其中P表示纸的内层，P0表示纸的最外层，S表示一棉麻织物层，Pi表示所述纸的最内层1.P0-S-Pi2.P0-S-S-Pi3.P0-S-P-S-Pi4.P0-P-S-S-Pi5.P0-P-S-P-S-Pi货运垫板实施例为了便于解释，附图2只是一种类型之由本发明之合成板构建的货运垫板的正视图。其包括规格均为1×4S的一个上甲板210以及一个下甲板211。所述端部纵梁212以及213的规格为3×4S。下面将描述所述本发明之复合结构材料是如何制成甲板以及纵梁的。
正如实施例2所述以及附图3及4所示，所述每一板具有一单体覆盖层。所述纸以及棉麻织物可以采用P0-S-S-Pi结构。所述棉麻织物的经线由1000登尼尔的多细丝聚酯线构成，纬线由250登尼尔的多细丝聚酯线构成。所述经线的密度为每横向英寸12根线，所述纬线的密度为每纵向英寸6根线。(其他的诸如纤维玻璃棉麻织物的布也适于用作聚酯棉麻织物)。所述棉麻织物的经向一侧面朝所述每一板的外侧。所有板中的P0层均为100％的回收两层牛皮纸，其基础重量大约为90磅，所述P1层为100％的被回收的标准挂面纸板纸(单层纸)，其基础重量大约为90磅。所述层状结构为一两种组份的环氧树脂，诸如来自Copps工业公司的产品代码为R88-14B/H88-14E的产品所硬化。在所有的板中，所述经向线被预拉伸至其最大拉伸量的80-85％。
所述顶部甲板210中的核心材料为重量百分比(pbw)为25.55的聚亚胺酯发泡系统，5.06pbw的5371 EPS颗粒(HuntsmanChemical)以及69.39pbw的已磁性分离且未去除轮胎线的No.4轮胎颗粒(-10目)的混合物。所述聚亚胺酯系统包括Baydur 645B异氰酸酯以及Baydur 645A多烃基化合物。所述EPS颗粒在与其他的组分混合之前已完全膨胀。所述核心材料之比重在9.6-10.2磅/立方英尺的范围内。
所述底部甲板211包括和所述板210之核心材料具有相同组份的一核心材料，但是其比例为为21.26pbw的聚亚胺酯发泡系统，6.57pbw的5371 EPS颗粒以及72.17pbw的颗粒橡胶。所有底部甲板211之核心材料的比重在9.3-9.8磅/立方英尺的范围内，比所述顶部甲板210之核心材料的比重小大约0.2-0.4磅/立方英尺。(另外，尽管未示出，但是底部甲板可以具有和顶部甲板相同的核心材料，由于底部甲板无需承受一同样大的载荷，故其较顶部甲板薄大约17-33％。作为第三种选择，所述顶部以及底部甲板当然可以是一样的。)所述纵梁212-215均包括由28.58pbw之聚亚胺酯发泡系统以及71.42pbw之颗粒橡胶的混合物制造而成的核心材料。所述聚亚胺酯发泡系统包括Baydur645B异氰酸酯以及Baydur649A多烃基化合物。所述颗粒橡胶与甲板中使用的颗粒橡胶相同。由于所述颗粒橡胶之集中以及缺少所述EPS颗粒，故所述纵梁212-215之核心材料的比重在47.7-48.3磅/立方英尺的范围内。
所有甲板(顶部以及底部)均通过Halstead的No.HR3013射钉(gun nail)以及/或No.BOT3013bulk nails固定在所述纵梁212-215上，两者均是具有高夹紧力的混合光杆/拧紧螺丝钉，其具有下列的规格直径为0.295-0.305英寸的圆头；头部厚度0.065-0.070英寸；开口孔角度130°；长度3英寸；光杆宽度0.130-0.132英寸；由直径为0.120的低碳拉制钢线制造而成；具有42°的金刚石尖点；最小拉伸强度(弯曲屈服)100000psi；涂覆有热塑性树脂(一干燥的乳胶粘结剂)；
尽管上述已经对本发明之一特定的实施例进行了描述，但是应当明白，上述的描述只是起到解释的作用。本领域的普通技术人员在不脱离由下面的权利要求所限定的本发明的实质的情况下可以得到与上述本发明最佳实施例所披露的内容相一致的各种变形及等同结构。
权利要求
1.一种复合结构材料，所述结构材料包括一种包含于一覆盖层中的在尺寸上稳定的核心材料，所述覆盖层与所述核心材料相连，其特征在于所述覆盖层包括至少一层大致平行的且与至少一层在尺寸上稳定的织物材料相连的加强线，其中所述织物材料选自由硬化的纸及布构成的组群。
2.如权利要求1所述的复合结构材料，其特征在于所述材料是细长的，所述至少一层线沿所述结构材料的纵向定位并沿其整个长度方向延伸，同时至少一些线在预拉伸的状态下与所述织物材料相连。
3.如权利要求2所述的复合结构材料，其特征在于所述材料在其整个长度上具有一大致均匀的横截面，同时所述线层的宽度占所述横截面圆周的25-100％。
4.如权利要求3所述的复合结构材料，其特征在于所述线是在拉伸情形下沿经线方向与所述织物材料相连之布条。
5.如权利要求4所述的复合结构材料，其特征在于所述布通过一热固性树脂与所述织物材料相连。
6.如权利要求5所述的复合结构材料，其特征在于所述织物材料是浸透有一种硬化合成树脂的纸。
7.如权利要求6所述的复合结构材料，其特征在于所述纸包括纤维素纤维。
8.如权利要求7所述的复合结构材料，其特征在于所述覆盖层包括至少一个与所述纸层相连之所述布层的混合层，其中所述纸层在所述布层之外。
9.如权利要求8所述的复合结构材料，其特征在于所述覆盖层的最外层是一两层的纸，所述两层之间夹有一层防止一环氧树脂流出的树脂层，并且所述最里面的覆盖层是缺少所述阻挡层的纸层。
10.如权利要求9所述的复合结构材料，其特征在于所述树脂基体包括一热固性树脂。
11.如权利要求10所述的复合结构材料，其特征在于所述核心材料包括嵌入所述树脂基体中的数个填数物固体。
12.如权利要求10所述的复合结构材料，其特征在于所述核心材料的抗挤压强度为300磅/平方英寸。
13.如权利要求11所述的复合结构材料，其特征在于所述数个填充块包括数个一种或多种选自木素纤维材料，纤维素材料，玻璃材料，粘性材料，含碳材料，塑料以及橡胶的固体。
14.如权利要求11所述的复合结构材料，其特征在于所述数个填充块包括至少一个选自橡胶轮胎碎片，玻璃微球体，可膨胀的聚合体颗粒以及可膨胀珍珠岩的部件。
15.如权利要求14所述的复合结构材料，其特征在于所述树脂基体包括一选自环氧树脂以及聚亚胺酯树脂的树脂。
16.如权利要求15所述的复合结构材料，其特征在于所述覆盖层包括至少一个与所述布层相连之所述纸层的混合层，其中所述经线至少主要为合成纤维或细丝。
17.如权利要求15所述的复合结构材料，其特征在于所述覆盖层包括至少一个与所述布层相连之所述纸层的混合层，其中所述经线至少主要为聚酯纤维或细丝。
18.如权利要求15所述的复合结构材料，其特征在于所述覆盖层包括至少一个与所述布层相连之所述纸层的混合层，其中所述经线至少主要为聚酯纤维或细丝，并且所述纸至少主要为纤维素纤维。
19.如权利要求18所述的复合结构材料，其特征在于所述树脂基体包括一发泡的聚亚胺酯树脂。
20.如权利要求19所述的复合结构材料，其特征在于在所述覆盖层中，所述最里层以及所述最外层均是至少主要为纤维素纤维的纸层，同时所述最外层的外层较其内层薄。
21.如权利要求20所述的复合结构材料，其特征在于所述每一纸层浸透有一固化的环氧树脂，所述环氧树脂有助于所述布以及所述核心材料与所述纸相结合。
22.如权利要求21所述的复合结构材料，其特征在于所述覆盖层包括至少一个与所述布层相连之所述牛皮纸层的混合层，其中所述布至少主要为连续的聚酯细丝，所述经线选自直径大约为0.010-0.015英寸的单根长丝以及登尼尔大约为600-1000的多根细丝线，并且所述布的经向抗张强度在90-200磅/横向英寸的范围内。
23.如权利要求22所述的复合结构材料，其特征在于在所述至少一个混合层中的所述牛皮纸具有以大约为65-100磅的基础重量。
24.如权利要求23所述的复合结构材料，其特征在于所述核心材料的抗挤压强度大约为300-2500磅/平方英寸。
25.如权利要求24所述的复合结构材料，其特征在于所述覆盖层包括至少一个所述布层，其中所述布条在沿经向且所述每英寸宽布至少为10磅的张力的作用下与所述纸层相连。
26.如权利要求25所述的复合结构材料，其特征在于所述结构材料之横截面为矩形，因此其具有四个侧面，并且所述覆盖层包括至少一个覆盖所述结构材料之至少一侧的预拉伸布层。
27.如权利要求25所述的复合结构材料，其特征在于所述结构材料之横截面为非方形矩形，因此其具有两个相对的宽边，以及两个相对的窄边，并且所述覆盖层包括至少一个覆盖所述结构材料之每一宽边的预拉伸布层。
28.如权利要求27所述的复合结构材料，其特征在于所述覆盖层包括两个相对的，交叠结合的C型沟槽，所述每一C型沟槽覆盖所述一宽边并且沿所述结构材料之所述整个长度延伸。
29.如权利要求5所述的复合结构材料，其特征在于所述布是织物。
30.如权利要求5所述的复合结构材料，其特征在于所述布是横向放置的棉麻织物。
31.如权利要求7所述的复合结构材料，其特征在于所述布是织物。
32.如权利要求7所述的复合结构材料，其特征在于所述布是横向放置的棉麻织物。
33.如权利要求10所述的复合结构材料，其特征在于所述布是织物。
34.如权利要求10所述的复合结构材料，其特征在于所述布是横向放置的棉麻织物。
35.如权利要求15所述的复合结构材料，其特征在于所述布是织物。
36.如权利要求15所述的复合结构材料，其特征在于所述布是横向放置的棉麻织物。
37.如权利要求20所述的复合结构材料，其特征在于所述布是织物。
38.如权利要求20所述的复合结构材料，其特征在于所述布是横向放置的棉麻织物，且其中的经线面朝外。
39.如权利要求26所述的复合结构材料，其特征在于所述布是横向放置的棉麻织物，且其中的经线面朝外。
40.如权利要求10所述的复合结构材料，其特征在于所述材料在至少一个横截面方向具有至少为0.1的尺寸比。
41.一种制造细长的复合结构材料的方法，其包括下面的步骤a.获得一选自包括纸及布之组群的多孔渗水织物材料之第一细长的C型沟槽，所述沟槽浸透有一种热固性树脂原始混合物并且所述C型沟槽的C朝上；b.将一种热固性树脂原始混合物浸透至一条布中，所述混合物与织物材料中的树脂混合物相兼容；c.将所述条状布放置于所述第一C型沟槽的内底面上，使纬向沿着所述沟槽的纵向延伸，以便于使得所述沟槽的长度伸长；d.将一种液态基体树脂原始合成物覆盖于所述布条的顶部，所述基体树脂原始合成物与所述织物材料及所述布中的所述树脂原始混合物相互兼容，当发生反应时，其将产生至少为半硬性的基体树脂；e.将浸透有一种热固性树脂原始混合物且C型朝下的一种采用多孔渗水织物材料的第二C型沟槽覆盖于所述第一C型沟槽上，因此所述两个沟槽的垂直侧叠置并相互接触，同时所述两个C型沟槽之间形成了一个核心空间；以及g.两个C型沟槽在有利于(i)所述核心空间中基体树脂的固化，(ii)所述多孔渗水织物材料中热固性树脂的固化以及(iii)所述布中热固性树脂的固化的情形下保持在一起直至三种树脂固化，从而所述两个C型沟槽能够在其交叠处相连，所述布条与所述第一C型沟槽相连，所述核心空间充满基体树脂，同时所述基体树脂与所述布及所述织物材料相连。
42.一种制造细长的复合结构材料的方法，其包括下面的步骤a.形成两条多孔渗水织物材料可发泡层，其中所述织物材料选自纸及布，并且在所述发泡层之间至少夹有一布条，所述布的纬向沿着纵向，同时所述多孔渗水织物材料以及位于其间的所有材料均浸透有一种热固性树脂原始混合物；b.将所述层折成一槽状并且所述槽沿水平定位，其中一条多孔渗水织物材料位于顶部，另一条多孔渗水织物材料位于底部；c.将一种可发泡的且与所述层中的树脂原始混合物兼容的液态基体树脂原始混合物放置于所述层的槽中，当完全反应时，其将会生成一种至少为半硬性的热固性基体树脂；d.折叠并密封所述层，从而使得其环绕并构成一个包容所述基体树脂原始混合物的核心空间；以及e.使得所述封闭层及其内容物在有利于所述层中的热固性树脂以及所述核心空间中的基体树脂固化的情形下位于一个塑膜中直至两种树脂固化，因而(i)所述层以及基体树脂至少半刚性；(ii)所述基体树脂连同其可包含的各种填充块充满所述核心空间；同时(iii)所述层以及所述基体树脂连接在一起。
43.如权利要求42所述的方法，其特征在于所述基体树脂原始混合物包括形成至少半硬性的发泡聚亚胺酯所必需之反应物及发泡剂。
44.如权利要求43所述的方法，其特征在于所述两条织物材料为纸。
45.如权利要求44所述的方法，其特征在于所述底部纸条是一两层的纸，一阻挡一种环氧树脂流出的层或树脂夹于所述两层之间，并且所述顶部纸条无阻挡层。
46.如权利要求45所述的方法，其特征在于所述热固性树脂原始混合物包括形成一种环氧树脂所必需的反应物。
47.如权利要求46所述的方法，其特征在于所述夹于纸条间的布的经线为连续的聚酯细丝或纤维玻璃。
48.如权利要求47所述的方法，其特征在于在所述步骤e期间，所述覆盖层沿其纵向处于一充分拉伸的状态，由所述步骤得到的所述结构材料之所述外层实际上是平的。
49.如权利要求48所述的方法，其特征在于在所述步骤e期间，夹于所述纸条之间的布的经线包括连续的聚酯细丝，同时所述布沿其纵向处于一充分拉伸的状态，所述经向线被拉长至其最大伸长量的10-85％。
50.如权利要求48所述的方法，其特征在于所述基体树脂原始混合物包括数个至少一种选自轮胎橡胶，玻璃微球体，可膨胀的聚合体颗粒以及可膨胀珍珠岩。
51.如权利要求48所述的方法，其特征在于所述基体树脂原始混合物包括轮胎橡胶，所述轮胎橡胶在重量上含有不超过3％的带状金属，并且所述橡胶的量在体积上占所述成品核心材料的2-90％。
52.如权利要求48所述的方法，其特征在于所述基体树脂原始混合物包括玻璃微球体，其大部分之粒子尺寸在5-225微米的范围内，并且所述微球体的量在体积上占所述成品核心材料的2-90％。
53.如权利要求48所述的方法，其特征在于所述基体树脂原始混合物包括可膨胀的珍珠岩，并且所述珍珠岩的量在体积上占所述成品核心材料的10-80％。
54.一种细长的具有四个侧面的复合结构材料，所述材料沿其长度方向具有一大致相同的矩形横截面，所述结构材料包括一包含于一覆盖层中的硬性聚亚胺酯发泡核心材料，所述覆盖层通过一热固性树脂与所述核心材料相连，其特征在于所述覆盖层包括至少一层布，所述布层与一层纸相连，所述纸层浸透有足够量的硬化热固性树脂以使其在尺寸上稳定，所述布的经向沿所述结构材料的纵向并沿其整个长度延伸，并且所述至少一层布实际上覆盖所述结构材料之至少两相对侧，同时所述核心材料之抗压强度至少为300psi。
55.如权利要求54所述的结构材料，其特征在于所述核心材料包括数个选自轮胎橡胶，可膨胀珍珠岩，可膨胀聚合体颗粒以及玻璃微球体的至少一种固体。
56.如权利要求54所述的结构材料，其特征在于所述核心材料之抗压强度在1800-2500psi的范围内
57.一种货运垫板，所述货运垫板包括甲板以及甲板支撑板，所述甲板支撑板选自(a)纵梁以及(b)块及连接板的组合，其中所述至少一个甲板或甲板支撑板为细长的且具有四个侧面的复合结构材料，所述材料沿其长度方向具有一大致相同的矩形横截面，所述结构材料包括一包含于一覆盖层中的至少半硬性的聚亚胺酯发泡核心材料，所述覆盖层通过一热固性树脂与所述核心材料相连，所述覆盖层包括至少一层布，所述布层与一层纸相连，所述纸层浸透有足够量的硬化热固性树脂以使其在尺寸上稳定，所述布的经向沿所述结构材料的纵向并沿其整个长度延伸，并且所述至少一层布实际上覆盖所述结构材料之至少两相对侧，同时所述核心材料之抗压强度至少为300psi。
58.如权利要求57所述的货运垫板，其特征在于所述每一合成甲板中的所述核心材料包括数个选自轮胎橡胶，可膨胀珍珠岩，可膨胀聚合体颗粒以及玻璃微球体的至少一种填充块，并且其抗压强度在300-1700psi的范围内。
59.如权利要求58所述的结构材料，其特征在于所述每一合成甲板支撑板中的所述核心材料包括数个选自轮胎橡胶以及玻璃微球体的至少一种填充块，并且其抗压强度在1800-2500psi的范围内
60.如权利要求58所述的货运垫板，其特征在于所述每一合成甲板以及甲板支撑板中的每一布层在其每横向英寸的范围内具有至少12根经向线。
61.如权利要求60所述的货运垫板，其特征在于所述每一合成板之四侧的每一侧实际上为所述至少一布层所覆盖。
62.如权利要求59所述的货运垫板，其特征在于所述每一合成甲板以及甲板支撑板中的每一布层在其每横向英寸的范围内具有至少12根经向线。
63.如权利要求62所述的货运垫板，其特征在于所述每一合成板之四侧的每一侧实际上为所述至少一布层所覆盖。
64.如权利要求63所述的货运垫板，其特征在于其是一纵梁垫板，并且所述每一甲板是一所述合成甲板，所述每一纵梁是一所述合成纵梁。
65.如权利要求64所述的货运垫板，其特征在于所述每一合成甲板中的所述核心材料在体积上包括40-50％的膨胀的珍珠岩。
66.如权利要求57所述的货运垫板，其特征在于在所述至少一个合成板或块的覆盖层中嵌入的材料与所述线及覆盖层不同，其物理特性可以由远处测量并且可作为所述垫板的一个识别特征。
67.如权利要求66所述的货运垫板，其特征在于所述嵌入的材料是在一基体上的金属层。
全文摘要
本发明涉及一种例如适于替代木板的复合结构材料。其包括一个在尺寸上稳定的核心材料以及与所述核心材料粘附在一起的覆盖层。所述覆盖层包括至少一与至少一硬化的织物材料(10)层连接在一起的平行线(19)层，所述织物材料选自纸或布。适用的核心材料包括聚亚胺酯发泡体(38)，其中选择性的充满橡胶颗粒(32)，可膨胀珍珠岩，可膨胀之聚合体颗粒以及/或玻璃微球体。所述平行线(19)最好以聚酯布条的形式提供，并且作为其经向线。所述织物材料(10)最好是牛皮纸，其通过环氧树脂而硬化。
文档编号B32B5/00GK1646311SQ03808783
公开日2005年7月27日 申请日期2003年4月21日 优先权日2002年4月19日
发明者阿瑟·J·罗思, 帕特里克·H·温特斯, 迈克尔·H·克莱门特, 谢吕瓦里·卡斯克·哈里·达兰 申请人:亨特佩因创新公司