再生型塑料在结构建筑形式中的用途的制作方法

专利名称：：再生型塑料在结构建筑形式中的用途的制作方法
技术领域：
：本发明涉及用抗降解复合材料制造的新型建筑形式；由此类新型形式制造的结构；以及制造并使用此类形式与结构的相关方法。
背景技术：
：在美国有超过50万座木制车用桥梁是用化学处理过的木材来组装的。据估计，其中有百分之四十需要维修或重建。用化学处理的木材有若干种类型，例如用木馏油处理的木材和加压处理的木材。这几种材料的制造和使用都相对便宜，而且和任何其它形式的木材一样，都有广泛用途，而且提高了对微生物降解、真菌降解及水的抵御能力。用化学处理的木材越来越流行，人们卻刚刚认识到其某些負面影响。化学处理木材会消耗极佳的可用、可再生、可更新的资源，并带来毒性。例如，加压处理或CCA处理的木材是用毒性很大的铬化砷酸铜來处理，不易燃。如果想填埋CCA处理过的木材，考虑到有毒化学物渗滤，这种处置策略就不合适了。处置木馏油处理过的木材则需要用到特殊的焚化装置。这些材料处置起来比使用更困难、更昂贵。但是，因为这些材料较长的使用寿命，用化学处理的木材的经济影响与环境影响才刚刚被人们感觉到。结构再生型塑料木材代表着化学处理过木材的一种可能的替代方案。美国专利案第6，191,228号、5，951，940号、5，916，932号、5,789，477号和5，298，214号公开了结构再生型塑料木材复合材料，该材料是用消费后塑料和生产后塑料制成，其中将聚烯烃与聚苯乙烯或热塑性塑料涂布的纤维材料(如玻璃丝)混合。这些结构复合材料作为木馏油处理过的铁路枕木及其他矩形横截面材料的替代品，目前取得了商业上的成功。不过结构再生型塑料木材的市场是有限的，这是因为从安装成本基础上来看，尽管它使用了再生型废弃塑料，相比处理过的木梁，成本仍然过于高昂。显著的成本差异在桥梁结构的施工过程中变得更加明显，其中用结构再生型塑料木材复合梁替代加压处理过的木梁。虽然结构再生型复合梁和CCA处理过的木材一样结实，但复合梁不如后者坚硬，容易下垂或滑坍。通过增加梁的尺寸和使用更多矩形截面梁，可以弥补这点缺陷。但是，这会让比起处理过的木材来说本就高昂的材料成本与施工成本更高。不滑坍的结构梁也可以用工程树脂(如聚碳酸酯或ABS)制造。但是，这比用再生型塑料制造的结构复合材料更昂贵。相比处理过的木材，在安装成本的基础上，有成本竞争优势的再生型塑料制造的结构材料仍然有一定需求。
发明内容现在已经发现，将美国专利案第6,191,228号、5,951,940号、5,916,932号、5，789，477号和5，298，214号的不相混聚合物混合起来，可以形成一种结构形态，比传统的矩形再生型塑料结构梁都要更有成本优势。根据本发明的结构形态被铸造成单独的完整成形的物件，且包括I型梁、T型梁、C型梁等各种梁的模式，其中一个或多个水平翼缘同一个轴向体接合，轴向体在I型梁领域里被称为翼板。这些模式横截面积减少意味着材料消耗上的成本大幅节省，同时不牺牲机械性能。在应用中通过允许的模制结构技术能进一步节省成本。因此，根据本发明的一个方面，提供一种模制塑料结构复合材料，其具有沿着水平轴排列的翼板部件，并具有至少一个沿着水平轴排列，与翼板部件平行的翼缘部件，该翼缘部件被整体铸造成与翼板部件的上表面或下表面接合，其中该复合材料是由(A)高密度聚烯烃和(B)热塑性涂布的纤维材料、聚苯乙烯或其组合的混合物来构成的。高密度聚烯烃最好是高密度聚乙烯(HDPE)。热塑性涂布的纤维材料最好是热塑性涂布的碳纤维或玻璃纤维(例如玻璃丝)。还提供一种模制塑料结构复合材料，其包括沿着水平轴排列的翼板部件，并具有至少一个沿着水平轴排列，与翼板部件平行的翼缘部件，该翼缘部件被整体铸造成与翼板部件的上表面或下表面接合，其中该复合材料是由(A)高密度聚烯烃和(B)热塑性涂布的纤维材料聚甲基丙烯酸甲酯或其组合的混合物来构成的。相对于翼板部件尺寸的翼缘尺寸不能太大，以免在负荷之下翼缘部件发生弯曲。翼缘部件的垂直尺寸(厚度)最好是翼板部件垂直尺寸(不含翼缘部件)的约十分之一至约二分之一，垂直于翼缘部件水平轴测量的整个翼缘部件的宽度是垂直于翼板部件水平轴测量的宽度的约两倍至约十倍。根据本发明的其他有效结构形态包括舌槽形板，其构成互锁套件。人们发现，互锁套件降低了所需板的厚度，这是因为套件在互锁板之间分散负荷的方式所致。同样这也意味着材料使用上成本的重大节约，同时不牺牲机械性能。在应用中通过允许的模制结构技术能进一步节省成本。所以，根据本发明的另一方面，提供一种大体上平的模制塑料结构复合材料，其具有一个槽面和一个整体铸造的舌形面，每个面都和复合材料面相垂直，其中该复合材料是根据(A)高密度聚烯烃和(B)热塑性涂布的纤维材料、聚苯乙烯或其组合的混合物来构成的，其中该槽面界定了一槽，而舌形面的尺寸要使其与一槽互锁接合，该槽的尺寸是由槽面界定的，而该槽面和舌形面的尺寸要让多个大体上平的模制塑料结构复合材料可以互锁组装起来，以分散所有组件中的某一个所承受的负荷。根据本发明此方面的另一实施例，提供一种模制结构复合材料，其中用聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)替代聚苯乙烯。较佳地，用聚(甲基丙烯酸甲酯)替代至少90%聚苯乙烯，更佳地是取代全部聚苯乙烯。在一个实施例中，该复合材料包含约20至约65重量％的聚(甲基丙烯酸甲酯)组分，该聚(甲基丙烯酸甲酯)组分含有至少约90重量％的聚(甲基丙烯酸甲酯)，该复合材料还包含约40至约80重量百分比的高密度聚烯烃组分，该聚烯烃组分含有至少约75重量％的高密度聚乙烯(HDPE)。优选的平面模制塑料结构复合材料具有至少一对平行相对的槽面和舌形面，在槽面和舌形面之间界定了复合材料的宽度或长度。优选的复合材料也具有板状的尺寸，其中长度是设计选择的问题，而宽度是高度或厚度的约两倍至约十倍。模制塑料结构复合材料的用途包括建造承重装备，例如桥梁。因此，根据本发明的另一方面，提供一座桥梁，用本发明的I型梁建造，具有至少两行平行的由桥墩支撑的较大I型主梁，和多个较小I型次梁，次梁彼此平行，且垂直固定在两行较大I型主梁之间，其中I型次梁翼缘的上表面和下表面的尺寸要能嵌入由I型主梁上表面和下表面翼缘界定的开口之中。成行的I型主梁和成行的I型次梁之间的距离取决于各种因素，例如翼缘尺寸和翼板尺寸，该复合材料的塑料成分，及桥梁要承受的负荷。此外，I型主梁或I型次梁水平排列的轴是否沿着走行方向伸展是一个设计上的选择问题，可能全部或部分地取决于上述的因素。因为次梁是嵌入由I型主梁上表面和下表面翼缘界定的开口之中，I型次梁的上表面在I型主梁的的上表面下方凹入，下凹距离至少为I型主梁上翼缘的厚度。根据本发明此方面建造的桥梁因此将进一步包括固定在I型主梁或I型次梁上的平台表面。优选的平台表面的尺寸要适合成行的平行I型主梁的上翼缘之间的距离。更佳的平台表面尺寸所选择的厚度要为平台表面提供一个上表面，这个上表面同成行的平行I型主梁的上表面大体上在同一个平面上。其他优选的平台表面用大体上平的本发明的模制塑料结构复合材料构成，其具有互锁槽面和舌形面。本发明的模制组件允许用较少的固件来建造负荷型组装套件，降低了最初的建桥成本，以及长期的维修费用和更换易腐蚀组件的费用。该塑料复合材料也比处理过的木材要用得长久，且在使用期内比木材所需要的维护要少得多，更加有利于节约成本。本发明同样提供一种复合建筑材料，这种材料是用高密度聚烯烃和聚(甲基丙烯酸甲酯)混合而成。这种材料可用来构造各种不同的物件，例如铁路枕木和结构板。此外，尽管混合聚合物的不可预测性，人们也已发现，用PMMA替代聚苯乙烯，聚烯烃和聚(甲基丙烯酸甲酯)可构成不相混的聚合物混合物。这个观察结果令人惊讶，是因为没有办法预测哪种塑料可以和聚苯乙烯构成可接受的不相混聚合物混合物。例如，聚氯乙烯就不能和聚烯烃构成该混合物。本发明的聚烯烃/PMMA混合物拥有意想不到的特性。举例而言，其比聚烯烃/聚苯乙烯混合物更硬，虽然聚苯乙烯和PMMA用拉伸模量测出的各自硬度基本一样。同样令人惊奇的是，聚烯烃/PMMA的混合物几乎和单独的PMMA—样强。本发明上述目标、其他目标、特征及优点根据下述优选实施例的详细实施方式及附图说明将会更加显而易见。图1所示为根据本发明的I型梁的截面图；图2是图1中I型梁的侧视图，与截面图垂直；图3所示为根据本发明的C型梁的截面图；图4是图3中C型梁的侧视图，与截面图垂直；图5所示为根据本发明的T型梁的截面图；图6是图5中T型梁的底视图；图7所示为根据本发明的舌形面板和槽形面板的截面图；图8所示为用本发明的I型梁组装的根据本发明的桥梁的侧视图；图9是图8中桥梁的顶视剖面图；图IO所示为将根据本发明的小型I型梁垂直固定到根据本发明的大型I型梁上的顶视剖面图；图11是黏度对数值与剪切率对数值的图示，此图比较了具有不同PMMA百分比的挤压复合材料；图12是挤压复合材料的黏度对数值与PMMA百分比的图示；图13a是测定挤压复合材料初次加热的熔点的热流分析；图13b是测定挤压复合材料在图13a所示的初次加热后的熔点的热流分析；图13c是挤压复合复合材料熔点作为PMMA百分比函数的图示；图13d是挤压复合材料的熔解热作为PMMA百分比函数的图示；图14是挤压复合材料的应力与张力的图示；图15是模量作为挤压复合材料的PMMA百分比的函数的图示；图16是模量对数与挤压复合材料的时间对数的图示；图17是挤压复合材料表面结构的一系列SEM图像；图18是60/40比例的P丽A/HDPE挤压复合材料的表面结构的一系列SEM图像；图19是通过喷射模塑法构造的复合材料的峰值应力作为PMMA百分比的函数的图示；图20是通过喷射模塑法构造的复合材料在断裂时张力作为PMMA百分比的函数的图示；图21是通过喷射模塑法构造的复合材料的应力与张力的图示；图22是通过喷射模塑法构造的复合材料的模量作为P隨A百分比的函数的图示；图23是通过喷射模塑法构造的复合材料的HDPE相位熔点作为PMMA百分比的函数的图示。具体实施方式本发明的模制塑料结构复合材料是使用共同连续聚合物混合物技术制备的，该技术由美国专利案第5，298，214和6，191，228号中公开了混合高密度聚烯烃和聚苯乙烯，由美国专利案第5，916，932号公开了混合高密度聚烯烃和热塑涂布的纤维材料。这三个专利案的公开内容通过引用的方式并入本文中。根据美国专利案第6，191,228号所公开的，复合材料可采用含有约20至约50重量％的聚苯乙烯组分，该组分含有至少约90重量％的聚苯乙烯，及含有约50至约80重量％的高密度聚烯烃组分，该组分含有至少约75重量％的高密度聚苯乙烯(HDPE)。含有约25至约40重量％的聚苯乙烯组分的复合材料是优选，而含有约30至约40重量％的聚苯乙烯组分的复合材料是更优选择。含有至少约80重量M的HDPE的聚烯烃组分是优选，而至少约90重量％的HDPE含量是更优选择。美国专利案第6，191，228号公丌的混合技术也可以用于本发明，以配制包含聚(甲基丙烯酸甲酯)组分加上聚苯乙烯组分的复合材料，或者用聚(甲基丙烯酸甲酯)组分代替聚苯乙烯组分。可采用含有聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)组分的复合材料，该组份含有至少90重量。/。的PMMA，，复合材料的余下组分是高密度聚烯烃组分，其含有至少75重量％的高密度聚苯乙烯(HDPE)。含有至少约80重量y。的HDPE的聚烯烃组分是优选，而HDPE含量至少约90重量%是更优选择。混合物中PMMA组分的最小量要能够使熔融粘度有效地产生可察觉的增加。含有约O.1至约65重量％的聚(甲基丙烯酸甲酯)(P腦A)的复合材料是优选。含有约10至约40重量％的PMMA的复合材料是更优选择，而含有约20至约35重量％的PMMA的复合材料是最优选择。本发明的聚烯烃/PMMA混合物拥有意想不到的特性。举例而言，其比聚烯烃/聚苯乙烯混合物更硬，虽然聚苯乙烯和PMMA用拉伸模量测出的各自硬度基本一样。其也比聚烯烃/聚苯乙烯混合物更有韧性。"韧性"(Toughness)的定义是形变时吸收能量而不断裂的能力。例如，用聚烯烃/PMMA混合物制造的桥梁。同样令人惊奇的是，聚烯烃/P醒A的混合物几乎和单独的PMMA—样强。根据美国专利案第5,916,932号公开的方法，该复合材料可以进一步和热塑涂布(thermoplastic-coated)的纤维混合，热塑涂布的纤维具有最小长度0.1毫米，所以完成品含有约10至约80重量％的热塑涂布的纤维。美国专利案第5,916，932号公丌了含有约20至约90重量％的聚合物组分的复合材料，该聚合物组分是至少80重量％的HDPE和约10至约80重量％的热塑涂布纤维。适用于本发明的聚烯烃-聚苯乙烯复合材料显示出至少170000psi的抗压模量和至少2500psi的抗压强度。优选的聚烯烃-聚苯乙烯复合材料显示出至少185000psi的抗压模量和至少3000psi的抗压强度。更优的聚烯烃-聚苯乙烯复合材料显示出至少200000psi的抗压模量和至少3500psi的抗压强度。优选的适用于本发明的聚烯烃-PMMA复合材料显示出至少227000psi的抗压模量和至少3900psi的抗压强度。最优的聚烯烃-PMMA复合材料显示出至少249000psi的抗压模量和至少4300psi的抗压强度。根据本发明的含有热塑涂布纤维的复合材料显示出至少350000psi的抗压模量。优选的含纤维材料的抗压模量是至少400000psi。含有热塑涂布纤维的复合材料显示出至少4000psi的抗压强度。优选的含纤维材料的抗压强度是至少5000psi。本发明的聚烯烃/PMMA混合物适用于复合建筑材料，例如立体木材。用这些混合物制造的木材可用于诸如托梁、支柱和横梁。聚烯烃/PMMA木材的韧性提供进一歩的安全性，材料在断裂甜会先下陷，这样就会为有可能发生的故障发出警报。含有聚烯烃/PMMA混合物的热塑纤维也适用于铁路枕木的制作。对于某些用途來说，例如铁路枕木，复合建筑材料显示出很特异的属性是很重要的。例如，该材料必须是非水的或燃料吸收剂，抗降解和抗磨损，对铁轨所曝露的普通范围内的温度有耐受力，且是不导电的。此外，铁路枕木必须符合一定的机械标准。例如，塑料复合材料的铁路枕木将具备沿枕木轴向的至少约170000psi的抗压模量。术语"枕木轴向"的意思是铁路枕木最长的轴。更优选择是，可用作铁路枕木的复合建筑材料具备沿枕木轴向的至少约200000psi和更优选为225000psi的抗压模量。最优选择是，当用作铁路枕木时，该塑料复合材料将具有至少约250000psi的抗压模量。本发明特别适用于铁路枕木，因为复合建筑材料沿不同轴向显示出了不同特性。因为在地面的方向上(铁路枕木的长轴)高度定向的纤维含量，枕木沿着轴向显示出令人难以置信的强度和硬度。同时，在穿过纤维含量的方向的垂直轴上，该枕木相对较软和柔韧(flexible)。因此，按照本发明用复合建筑材料制造的铁路枕木不会使垂直铺设在枕木上的铁路弯曲或受压，因为在该方向上存在一定的弹性。但是，因为沿着枕木最长轴上的强度，铺设在上的铁路将不会横向移动或分离。因为这个因素，本发明的铁路枕木比起现在用的木制枕木或混凝土制枕木来说就优越很多。此外，关于铁路枕木，重要的是当置于横向负荷最小约24000磅下时，铺设在枕木上面的铁轨不能分开超过约0.3175厘米。横向负荷是指火车轮子向铁轨施加的向外的压力。该复合建筑材料也应该能承受至少约39000磅的垂直静止负荷。这个指标是衡量枕木对火车在其上停靠而不造成永久性形变的耐受能力，或对铁路受力进入枕木的耐受能力。另外，聚烯烃/PMMA材料的韧性提高了材料在被钉钉时不会破裂的能力。还需要垂直动态负荷至少140000磅的能力。这个指标是衡量枕木经受列车通过的能力。聚烯烃/聚苯乙烯和聚烯烃/PMMA混合物都能用来构成本发明的装有翼缘的结构组件。根据本发明的I型梁10的截面图如图1所示，相同I型梁的测试图如图2所示。I型梁具有传统结构，这一结构是由中间的翼板或主体部件20、上翼缘30和下翼缘40构成。翼缘部件包括突出部件50，其超出了翼板20的宽度。如下所述，翼板60的表面构成一结构，该结构能与其他结构接合(如与较小的梁)。翼缘部件的宽度A明显要比翼板部件的宽度B大。翼缘部件的高度C要比翼板部件的高度小。尽管翼缘部件的高度低且翼板部件的宽度窄，I型梁能够支撑重型结构，并可用于承载负荷的结构，例如桥梁类。根据本发明的C型梁12的截面图如图3所示，相同C型梁的侧视图如图4所示。C型梁也具有中间翼板部件20，上翼缘30和下翼缘40。翼缘部件也包括突出部件50，其超出了翼板20的宽度。如下所述，翼板60的表面也构成一结构，该结构能与其他结构接合(如与较小的梁)。根据本发明的T型梁15的截面图如图5所示，相同T型梁的底视图如图6所示。T型梁具有一结构，这一结构是由中间的翼板20和上翼缘30构成，不具备下翼缘。翼缘部件也包括突出部件50，其超出了翼板20的宽度。如下所述，翼板60的表面构成一结构，该结构能与其他结构结合(如与较小的梁)。图7显示了组装的舌形-槽形面板100和150。面板100包括具有舌形组件120的端部110和界定槽140的相对端130。面板150包括具有舌形组件170的端部160和界定槽190的相对端180。用图示出面板100的舌形组件120互锁地与面板150的槽190接合。面板100的槽140也能够互锁地与另一个面板的舌形组件接合。同样地，面板150的舌形组件170能够与另一个面板的槽接合。面板100的平顶125和面板150的平顶175在面板被组装入一结构时，可用作负荷承载面或屏障。图8和图9分別展示了用上述建筑构型组装的车辆桥梁200的侧视图和一部分顶部的剖面图。在桥梁结构中，较大的I型梁铁路213和214各自的端部211和212分别被桩216和217用固件(未显示)锁住了。I型梁的另一端220和221被类似地锁在相应的柱223和224上。较小的I型托梁228、229和230的端部225、226和227被固定在I型梁213的面260上，而三个较小的I型梁的相应另一端231、232和233分别被固定在I型梁214的面261上。相似地，较小的I型托梁237、238和239的端部234、235和236被固定在I型梁214的面262上。图10是顶视剖面图，表示用L型卡钉243和244及固件245、246、247和248将较小I型托梁228的端部225固定到较大I型梁213的面260上。用卡钉243和固件245和246将I型梁228的端部225固定到I型梁213的面260上也在图8中有示。图8也显示了用卡钉247和固件248和249将I型梁228的端部231固定到I型梁214的面261上。图8和图9也显示了用互锁面板271和272构成的桥墩270，其中面板271的舌274互锁地与面板272的槽275接合。面板272的舌276互锁地与槽277接合，等等。面板271和272的相应顶面279和280包括桥墩270的表面290。合适的固件基本上是用常用的，包括但不限于钉子、螺丝、长钉、螺栓等。美国专利案第5，298，214、5,916，932和6，191，228号公开的模塑方法可用于构造本发明的模制塑料结构复合材料形状。但是，因为比起先前铸造的矩形截面的横梁来说，形成的物件具有不规则的截面，该复合材料混合物最好在压力下从挤出机被挤入模中，例如从约900至约1200psi被坚实地压入模中，并防止形成空隙。同样地，沿着横梁的水平轴向施力可能是必要的，例如用水平轴长度延长的液压缸，从模中取出冷却的模型。根据本发明的聚烯烃和聚苯乙烯的复合材料I型梁，具有61平方英尺的截面积，其显示出900in4的转动惯量。根据本发明的聚烯烃-聚苯乙烯复合材料I型梁，具有119平方英寸的截面积，显示出4628in4的转动惯量。这代表了任何结构的任何热塑材料所产生的最大的转动惯量，且比较了具有63平方英寸截面积的矩形截面木梁在257和425iW之间测量出的转动惯量，和具有48平方英寸截面积的矩形截面木梁在144和256in4之间测量出的转动惯量。最终的结果是，如果用矩形截面的复合材料制备，聚烯烃-聚苯乙烯复合材料桥梁额定负荷率为重120000磅，如果用本发明的I型梁制造，仅重30000磅。聚烯烃/聚苯乙烯和聚烯烃/PMMA混合物也可用于构成具备较佳约1/8英寸至约1英寸厚度的结构板。结构板的长度和宽度的范围最好是各自独立地为约8英寸至约约20英尺。结构板也具有至少200000psi的抗压模量和至少3000psi的强度。"强度"的定义是一种材料经受应力而不会断裂成多截的最高程度。本发明的模制塑料结构复合材料因此代表着迄今为止制备的最有效的非降解结构材料，其具有良好的机械性能。本发明使得制备具备额定负荷率的亚结构成为可能，该亚结构是来自以前不为人知的大量劣等材料。应当将上述优选实施例的意图看作是对由权利要求书所界定的本发明举例，而不是限制了其范围。显而易见的是，只要不悖离权利要求书中的本发明，也可以采用上述特征的许多变化和组合形式。不能将这些变化看作是违反了本发明的精神和范畴，所有这些变化都要包括在下述权利要求的范围内。实例下列实例提供了根据本发明的聚烯烃/PMMA的具有代表性的制备方法。实例1-挤压用兰卡斯尔(Randcastle)特殊混合挤压器在180RPM和200-210。C下，将HDPE(CPChem马勒克斯HHM-5502BN)和PMMA(阿托菲纳树脂玻璃V045100)机械搅拌并熔融混合。HDPE/P腿的组分比率是100/0、90/10、80/20、70/30、65/35、60/40、50/50、40/60、30/70、20/80、10/90和0/100。进行流变学测试，研究挤压过的粒状复合材料的粘性。挤压过的复合材料的PMMA含量朝着纯PMMA的方向增加，挤压过的复合材料的粘性也随着增加(图ll)。不管是高切变率还是低切变率，都观察到黏性对PMMA浓度的非线性依赖性(图12)。对挤压过的复合材料进行热力学分析，检查熔点和熔融热(图13a-d)。混合物的熔融热与混合物中可熔化聚烯烃百分比近似地相关。进行弯曲实验，研究挤压过的复合材料的机械特性。样本直径范围在1.18-1.95毫米间。为了维持16:1的L:D比例，支撑跨度是20毫米或28毫米。图14是每种挤压过的复合材^l"的应力与张力的图示。表I阐明了根据组分构成的挤压过的复合材料的模量(弯曲形变中应力与张力的比例)表I<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>挤压过的复合材料的模量随PMMA含量而增加(图15)。图16是模量对数作为时间对数的函数的图示，该图表明混合物的模量和对随时间造成的形变的抵抗力随PMMA含量增加而增加。取得SEM图像，检査挤压过的复合材料的表面结构(图17)。60/40的PMMA/HDPE复合材料显示出共同连续的形态(图18)。已知共同连续的形态显示出在不同的阶段存在非常高的应力转移。实例2-喷射模塑用宝胜V55-200喷射模塑机，将HDPE(CPChem马勒克斯HHM-5502柳)和PMMA(阿托菲纳树脂玻璃V045100)进行机械混合和喷射模塑。复合材料进行模塑的温度是在392°F。HDPE/P腿的组分比率是100/0、90/10、80/20、70/30、65/35、60/40、50/50和40/60。在所有的混合物中，混合物的抗张强度都保持相当大的恒定性，从纯聚烯烃上升到共同连续区(含)。(图19)。如果在聚烯烃中混入高百分比的PMMA，抗张应变以非线性方式下降，但仍然比纯PMMA高得多。(图20)。混合物的模量随PMMA增加而增加，但是降低张力失败且产生了韧性。(图21)。多种混合物都比单纯的PMMA或聚烯烃具有更高的韧性。表II归纳了图21的结果-表n<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>该等混合物基本都遵守模量的混合定律，这表明在该混合系统中的不同阶段之间达到了显著良好的应力转移。(图22)。图23提供了DSC再加热结果。应当将上述实例和优选实施例的描述看作是对由权利要求书所界定的本发明举例，而不是限制了其范围。显而易见的是，只要不悖离权利要求书中的本发明，也可以采用上述特征的许多变化和组合形式。不能将这些变化看作是违反了本发明的精神和范畴，所有这些变化都要包括在下述权利要求的范围内。权利要求1.一种模制塑料结构复合材料，其包括沿着一水平轴排列的翼板部件，以及至少一沿着一水平轴排列且与该翼板部件平行的翼缘部件，该翼缘部件被整体铸造成与该翼板部件的上表面或下表面接合，其中所述复合材料是由(A)高密度聚烯烃和(B)热塑涂布的纤维材料或(C)聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)中的某一种或两种或其组合的混合物来构成的。2.根据权利要求1的模制塑料结构复合材料，其中所述高密度聚烯烃是高密度聚乙烯(證E)。3.根据权利要求1的模制塑料复合材料，其中所述热塑涂布的纤维材料是热塑涂布的碳素纤维或玻璃纤维。4.根据权利要求1的模制塑料复合材料，其中该翼缘部件的垂直距离(厚度)是该翼板部件不含任何翼缘部件的垂直距离的约十分之一至约二分之一。5.根据权利要求1的模制塑料复合材料，其中该翼缘部件的整个宽度是该翼板部件的宽度的约两倍至约十倍，前者是垂直于该翼缘部件的水平轴测量，后者是垂直于该翼板部件的水平轴测量。6.根据权利要求1的模制塑料复合材料，其特征为复合材料是I型梁。7.根据权利要求1的模制塑料复合材料，其特征为复合材料是C型梁。8.根据权利要求1的模制塑料复合材料，其特征为复合材料是T型梁。9.一种大体上平的模制塑料结构复合材料，其包括槽面和整体铸造的舌形面，每个面都和该复合材料的面相垂直，其中该复合材料是由(A)高密度聚烯烃和(B)热塑涂布的纤维材料或(C)聚苯乙烯或聚(甲基丙烯酸甲酯)中的一种或两种的混合物来构成的，其中该槽面界定一槽，而该舌形面的尺寸要使其与一槽互锁接合，该槽的尺寸是由该槽面界定的，而该槽面和舌形面的尺寸要让多个大体上平的模制塑料结构复合材料可以互锁组装起来，以分散所有组件中的某一个所承受的负荷。10.根据权利要求9的平的模制塑料复合材料，其包括至少一对平行相对的槽面和舌形面，两者之间界定了该复合材料的宽度或长度。11.根据权利要求10的平的塑料复合材料，其中所述宽度是该复合材料的高度(厚度)大小的约两倍至约十倍。12.—种用权利要求6中的I型梁建造的桥梁，其包括多个平行成行的由桥墩支撑的较大I型主梁，和多个较小的工型次梁，次梁彼此平行，且垂直固定在该等较大I型主梁的相邻行之间，其中该等I型次梁翼缘的上表面和下表面的尺寸要能嵌入由该等I型主梁的上表面和下表面翼缘界定的开口之中。13.—种根据权利要求12的桥梁，其还包括一固定在该I型主梁或次梁上的平台表面。14.一种根据权利要求13的桥梁，其中所述平台表面的尺寸在该等平行成行的I型主梁的上翼缘之间要匹配。15.—种根据权利要求14的桥梁，其中所述平台表面具有一厚度，选择该厚度是要为该平台表面提供一上表面，该上表面同该等平行成行的I型主梁的上表面大体上在同一个平面上。16.—种根据权利要求13的桥梁，其中所述平台表面是用多个大体上平的模制塑料结构复合材料面板构成，该等面板包括槽面和整体铸造的舌形面，该舌形面与该槽面平行，每个面均垂直于该复合材料面板的平面和走行方向，其中每个复合材料面板是由(A)高密度聚烯烃和(B)—热塑涂布的纤维材料、聚(甲基丙烯酸甲酯)或其组合的混合物来构成的；对于每个复合材料的面板来说，该槽面界定一槽，且该舌形面的尺寸要能与一槽互锁接合，该槽具有由该槽面所界定的槽的尺寸，以至于所述多个复合材料面板构成互锁组件，其中相邻面板通过舌-槽的方式结合起来；且每个面板的槽面和舌形面的尺寸要能够让所述多数个大体上平的模制塑料结构复合材料互锁组装起来，以分散所有组件中的某一个所承受的负荷。17.根据权利要求1或9的模制塑料复合材料，其中所述复合材料包括约20至约65重量％的聚(甲基丙烯酸甲酯)组分，该组分含有至少约90重量％的聚(甲基丙烯酸甲酯)，及包括约40至约80重量％的高密度聚烯烃组分，该组分含有至少约75重量％的高密度聚乙烯(證E)。18.根据权利要求1或9的模制塑料复合材料，其中所述复合材料包括约20至约90重量％的聚合物组分，及约10至约80重量％的热塑涂布纤维，其中所述聚合物组分包括约20至约65重量％的聚(甲基丙烯酸甲酯)组分，该组分含有至少约90重量％的聚(甲基丙烯酸甲酯)，及包括约40至约80重量％的高密度聚烯烃。19.根据权利要求1或9的模制塑料复合材料，其中所述复合材料包括约20至约90重量％的聚合物组分，该组分是至少80重量％的HDPE，及包括约10至约80重量％的热塑涂布纤维。20.根据权利要求17的模制塑料复合材料，其特征为显示出至少170000psi的抗压模量和至少2500psi的抗压强度。21.—种复合建筑材料，其包括高密度聚烯烃和聚(甲基丙烯酸甲酯)的混合物。22.根据权利要求21的复合建筑材料，其还包括热塑涂布的纤维材料和聚苯乙烯中的一种或两种。23.根据权利要求21的复合建筑材料，其中所述高密度聚烯烃是高密度聚乙烯(HDPE)。24.根据权利要求22的复合建筑材料，其中所述热塑涂布的纤维材料是热塑涂布的碳素纤维或玻璃纤维。25.根据权利要求21的复合建筑材料，其中所述复合材料包括约20至约65重量％的聚(甲基丙烯酸甲酯)组分，该组分含有至少约90重量％的聚(甲基丙烯酸甲酯)，及包括约40至约80重量％的高密度聚烯烃组分，该组分含有至少约75重量％的高密度聚乙烯(HDPE)。26.根据权利要求22的复合建筑材料，其中所述复合材料包括约20至约90重量％的聚合物组分，该组分是至少80重量％的HDPE，及包括约10至约80重量％的热塑涂布纤维。27.—种铁路枕木，其包括根据权利要求2的模制塑料复合材料。28.—种铁路枕木，其包括根据权利要求21的复合建筑材料。29.根据权利要求28的铁路枕木，其沿着该铁路枕木具有至少约250000psi的抗压模量。30.根据权利要求29的铁路枕木，其中相连铁路在至少24000磅的横向负荷下、至少39000磅的垂直静止负荷下，或至少140000磅的动态垂直负荷下，不会分丌超过0.3175厘米。31.—种结构板，其包括根据权利要求21的复合建筑材料。全文摘要一种模制塑料结构复合材料是由(A)高密度聚烯烃和(B)热塑涂布的纤维材料或(C)聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)中的某一种或两种或其组合的混合物来构成的，所述发明还公开了复合材料为I型梁形状以及I型梁建造的桥梁。文档编号B29C44/02GK101258193SQ200680025420公开日2008年9月3日申请日期2006年5月19日优先权日2005年5月19日发明者汤姆斯·J·诺斯科,理查德·W·伦弗瑞(死亡),理查德·莱曼,肯尼思·凡尼斯,詹姆斯·D·艾都,詹尼弗·K·林奇申请人:鲁特格斯州立大学