CN1133792C - 聚合物覆盖的改进的聚合物/木材复合结构构件 - Google Patents

聚合物覆盖的改进的聚合物/木材复合结构构件 Download PDF

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Abstract

本发明的复合结构构件(10)包括具有第一端和第二端的线性构件(13)，所说的端作为端部分或端盖结构(17)接合到线性构件的每个端。覆盖复合构件(10)的是热塑性材料包层(11)，优选粘附接合在复合构件(10)上。端盖或端部分(17)优选是热塑性材料，一般是包含热塑性树脂和纤维的热塑性复合物。这种构件(10)是环境稳定的，耐水分吸收，形成牢固的斜削接合并且可以用于组装商业和住宅房地产的门窗产品。

Description

聚合物覆盖的改进的聚合物/木材复合结构构件
发明领域
本发明涉及住宅和商业建筑中所用的聚合物膜覆盖的结构构件的制造，并且所说的结构构件优选在制造门窗中使用，本发明还涉及这种构件所用的材料。更具体说，本发明涉及一种具有出众性能的改进的复合结构构件，它们可以用作木制或金属制结构组件的直接替换件并且可以被接合来形成牢固的结构。本发明的结构构件可以包括膜覆盖的胶料(sized)涂敷的木材替换件和具有复合形状的结构组件，例如栏杆、侧柱、窗梃、门槛、轨道、暗接锯框和装璜元件如格栅拱、凸圆线脚、四开圆。
发明背景
常规的窗户和门制造使用通常由硬质和软质木材构件、挤压热塑材料和挤压金属(一般为铝)组件制作的结构构件。住宅门窗常常是由许多铣成特定形状的木制品和玻璃板组装制造的，制成典型的吊窗或普通玻璃窗以及滑动门或枢纽门单元。木制窗和门即使在结构上完全和适当顺应很多住宅的安装使用，也需要涂漆和其它例行维护，并且在某些环境下可能具有因虫或霉菌侵蚀和因木头组件腐烂变质造成的问题。木制窗还存在与购买获得建筑用合适木材有关的费用问题。无节疤的木材和相关的木制产品变得越来越难得，且费用随需求增加而增长得很快。
市场上早已引入金属门和窗。这种金属门窗常常是由挤压的铝件和玻璃、橡胶和热塑性可固化密封剂材料结合制成实用组件。金属窗户一般存在的缺点是它们是能量无效的，并且趋于将外热的热量基本上转移到冷环境中。
门窗组件的制造中使用了挤压热塑材料。一般来说，非结构性密封、边缘、栅栏和涂层是由填充和非填充的热塑材料制造。此外，Andersen公司制造的PERMASHIELD牌窗户很多年来在制造中是将热塑聚氯乙烯材料和木制结构构件结合使用的。PERMASHIELD牌窗户的成形技术公开在Zanini的US专利2,926,726和3,432,883中。在PERMASHIELD牌窗户的制造中，随着木制构件经过挤压模而在其周围挤出聚氯乙烯包层或涂层。这种覆盖的构件通常用作制造窗框或吊式或普通窗扇单元的结构构件。在典型的Zanini结构中，包层不和内部的构件粘合。结构的整体性是通过90°角焊接乙烯基包层来保持的。
可在各种基材上形成层压膜，例如Schock的US专利3,544,669公开了通过让木制构件经过挤出口模并且挤出第一粘合涂层接着挤出热塑性膜涂层(该涂层粘附在木制构件上)来在木制芯上形成热塑层压件。Cooley等的US专利4,295,910讲述了乙烯基膜/纤维素材料层压件，如膜涂敷的刨花板。膜和刨花板粘附性粘合。最后，Hewitt的US专利4,481,701讲述了一种具有外部层压涂层或镀层的塑料型板。
在住宅和工业门窗用的片状器件、结构构件和中空型材的制造中结合使用聚合物树脂如聚氯乙烯和木质纤维材料，对制品和工艺是有明显优点的。US专利5,406,768、5,441,801、5,486,553、5,497,594和5,539,027公开了各种方面的改进技术，涉及结合使用聚氯乙烯和木质纤维来制作门窗结构构件用的复合材料。这些材料达到可以基本上超过500,000psi的实质杨氏模量，具有匹配于很多木制组件的显著的拉伸强度、压缩强度、热膨胀系数，具有耐虫侵蚀、腐蚀、腐烂性，并且容易加工、成型和可以用作木制材料的直接替换件。
附图简述
图1是本发明结构构件的等角部件分解图，本发明的结构构件包括线性构件的两个端部分(显示其一)和粘附的膜包层。该图显示了结构构件一个端的一部分，其中包括用乙烯基热塑性包层覆盖的线形构件，所说的包层粘附性粘合到结构构件上。显示了一个端部分位于便于使用粘合剂接合到结构构件上的位置。
图2和3是挤压装置的示意图，该装置具有挤出口模和用来将热熔的热固性粘合剂材料涂敷到结构构件上的导向器。这种粘合剂可以用来将热塑性包层粘附在结构构件上，以便将包层均匀固定在结构构件上。
发明概述
我们发现以复合构件的形式可以制造出改进的结构构件，其中所说的复合构件由包容在热塑性包层内的材料的组合制成。这种构件包括具有第一端和第二端的线形构件。在第一和第二端处形成由不同于线形构件的材料制成的端部分，并且所说的端部分接合到线形构件上。端部分一般包括热塑性材料组合物，所说的组合物包含树脂组合物或含树脂组合物和纤维增强材料的热塑性复合物。端部分一般是粘附性地或者机械性地接合到线形构件上。包括线形构件以及和其接合的端部分的结构构件上覆盖有与构件粘附的热塑材料层或膜的包层。本发明的结构构件可以制成端部分完全被包层覆盖的方式。包层优选覆盖结构构件的整长(即外侧部分)，包括线形构件和端部分的外侧部分，但一般留下每个端部分的末端或终点不覆盖(见图1)。包层一般包括含热塑性树脂的挤出热塑性膜组合物，并且优选与线形构件和结构构件的每个端部分相粘附性接合。普通来说，线形构件常用在窗户和门的制造中，并且包括铣木部件、挤压铝件、乙烯基结构挤压件等。因此，本发明的结构构件包括(a)具有第一端和第二端的线性构件[13]，线性构件[13]包括具有芯的复合件，所说的芯包含热塑材料；(b)两个端部分[17]，每个都具有顺应线性构件[13]的外形，每个端部分[17]连接到线性构件[13]的第一端[16]和第二端，每个端部分[17]包括热塑性树脂和纤维的混合物，每个端部分为至少5cm长，可适于被铣成适合接下来进行连接的形状；(c)在线性构件[13]和两个端部分[17]上挤出的包层[11]，包层粘合在线性构件[13]和每个端部分[17]上，包层[11]包含挤压的热塑性组合物，所说的组合物包含树脂，如包含聚氯乙烯组合物。优选其中线性构件[13]包括热塑材料芯和纤维补强的热固性树脂外层或包括热塑材料/纤维复合芯和玻璃纤维补强的热固性树脂外层。以及包层[11]是通过使用粘合剂[12]粘合到线性构件[13]上的，优选包层[11]沿着包层[11]、线性构件[13]和每个端部分[17]之间的整个接触面粘合在线性构件[13]和每个端部分[17]上的，如包层[11]是粘附性粘合的。优选端部分[17]适宜形成90度角，以与线性构件[13]斜削接合。所说的粘合剂包含粘合剂组分和选自木材防腐剂、抗真菌剂、抗菌剂、杀虫剂或其混合物的稳定组分。端部分[17]可包括泡沫热塑材料。并且复合芯包含35-65wt％的聚氯乙烯和35-65wt％的木质纤维。该结构构件[10]还可包含外层面胶层。发明详述
本发明形成结构构件的优选方法包括，首先通过制备复合构件、将木制构件铣成或将铝件挤压成所需的型材形状来获得线形构件，或者购得这样的构件来充当线形构件。一种有用的构件在Heikki1a的US专利5,585,155中有所显示。然后将这种构件制备成使热塑性材料端部分和木制构件的每个端接合。优选，热塑性材料复合端部分接合在线形构件的每个端。可以通过首先将木制构件的连接端铣成一定形状来将线形构件制备成相对于端部分的接头，其中所说的一定形状为顺应其上形成的或铣成端部分的顺从或匹配的形状。这种形状可以是任何普通的接头，包括指接、鸠尾接、榫槽接、企口接头、端接等。端部分可以由热塑性复合物制造，例如热塑性聚合物和补强的(如)木质纤维，并且可以和接头表面的轮廓相符合。端部分可以是以基本上固态形式按匹配于共接合制品中线形构件外表面的外形形状进行挤压，以便达到构件表面光滑。或者，可以铣出将要接合线形构件的表面，形成与线形构件上的接头表面相对应或顺应的形状。接头表面的端部分的相对端可以是任何随意的形状。可以是端接、可以是90度角斜削接头、企口接头等的形状。然后使用机械接头或粘合技术或者两者将端部分连接到线形构件上。对端部分和线形构件进行标引(index)以确保所得的最终结构构件的外侧表面对准，并且表面光滑流动过材料之间的接合部分，形成不破裂的线形表面以致可以容易用交联固化或热固化粘合剂以及热塑性包层覆盖。
构件的宽度和深度由最终用途的所需外形形状所决定，并且可以是约3-30cm。复合结构构件的长度以及每个端部分和线形结构的长度可以根据最终用途作随意选择。端部分的长度可以是约5厘米到几米(10米以上)。线形构件也可以是任何有用的长度(即小于10cm)到10-15米长。优选，整个复合结构构件的长度为约10-20厘米到10-15米长。一般，端部分的长度选择为允许结构构件在组装操作中容易装配，同时切削或修整操作中损失最小，所说的组装操作是将这种复合结构构件转化成有用的采光开关产品，如窗户和门单元。端部分必须具有足够的质量、长度和强度来允许在将复合结构构件组装成采光开关单元的制造步骤中对端部分进行处理、切削、细木工活加工和安装。
一般来说，本发明的复合膜覆盖的结构构件是通过使用斜削接头或使用粘附性或机械性连接到每个端部分导致机械稳定接合的接头结构来连接到采光开关单元中的。这种接头结构可以使用边角件，包括可以拧螺旋或粘附连接或热焊到每个端表面形成机械稳定接合的木质、金属或热塑件。在这种接合中，通常将端部分铣成与边角件的顺应或偶配表面。在所说的铣操作中，或者将边角件连接到端部分表面中形成的凹陷处，形成和端部分表面的嵌入连接。此外，内部空间可以铣成能够接受边角件的端部分。可以使用金属紧固零件或粘合连接技术将边角件固定在位。此外，在形成这种连接中，可以将端部分斜接到可以通过使用热焊、粘合剂接头或机械接头形成技术连接的偶配表面。
本发明的组合物和工艺提供了一种在本发明结构构件上形成热塑性包层组合物的方法，所说的本发明的结构构件包括线形结构和连接到线形构件每个端的端部分。本发明通过将包层挤出到本发明线形结构和结构端部分上来提供这种热塑性包层的形成方法。使用挤出技术形成的包层一般来说是沿结构构件和端部分的表面密切联合的，牢固粘合而在包层材料中不形成气泡或其它瑕疵。此外，粘合到结构构件上的包层将形成结构构件的一个完整结构部分，从而成为很好适合门窗制造用的完全成型的整体单元。具有用包层材料覆盖的热塑性或热塑性复合端部分的结构构件密封了内部线形构件使其免受环境影响。很多木质复合物或其它水敏材料制作的线形构件在储藏或者使用期间可以从环境中吸收水分。通过使用包层材料和端部分之间的协作，密封线形结构免受环境影响确保了没有水分可以和水敏性线形结构接触，防止了水分吸收和保持了整个结构构件的结构和尺寸完整性。本发明热塑性包层覆盖的结构构件通过以下方法获得：让具有热塑性材料端部分或封端的大概成型的结构构件经过挤压模具，给一部分或全部的结构构件外部涂敷一层热固性粘合剂。然后将包层填充或者挤出在热塑性粘合剂覆盖的结构构件上，粘附于结构构件。包层粘附于构件，形成整体制品。热塑性自身固化粘合剂在层件和热塑性包层之间形成牢固的结构性粘合。
可以用于形成本发明结构构件的粘合剂一般是热固性粘合剂。交联或热固性粘合剂在本发明的结构构件中具有使用价值是因为它们不含在形成粘合之前需要蒸发掉的溶剂。术语“热固性”传统是用来指通过使用交联化学反应来形成键合的交联组合物，所说的化学反应是交联粘合材料中形成的不同分子。交联粘合剂可以涉及两种或多种化学性质不同的中间体的反应。交联粘合剂的实例包括可以和苯酚或间苯二酚缩合的甲醛、和脲或蜜胺缩合的甲醛。其它粘合剂是可以和多元醇反应形成聚氨酯的异氰酸酯基的化合物。环氧粘合剂涉及环氧基、伯胺或聚酰胺-胺类等之间的反应。交联还可以发生在同一类分子之间，例如通过叔胺等催化形成聚环氧化物。大部分的室温下交联的粘合剂包装在两个容器中，使用前才混合。优选的粘合剂、湿固化性聚氨酯粘合剂一般包装在单个包装中，并且当与环境湿气完全密封时具有长保质期。这种粘合剂，当暴置于湿气源时(此时湿气包括木材或来自环境大气的湿气)，一般使用聚氨酯系统反应和交联。优选湿固化系统包括含通过芳族或脂族二异氰酸酯和聚醚多元醇反应制得的异氰酸酯预聚物的系统。这些原料和木制构件中的湿气反应，产生聚氨酯-脲，以及形成副产物二氧化碳气体。这种粘合剂还可以包含木材防腐剂、抗真菌剂等。同样，湿固化性有机硅、湿固化性不饱和聚酯、湿固化性氰基丙烯酸酯原料以及湿固化性环氧树脂可以在本发明的粘合剂中使用。这些原料全都是可通常购得的并且可以从粘合剂制造商如H.B.Fuller公司、国家淀粉和化学品公司(National Starch and ChemicalCompany)、Findley公司等处获得。这些粘合剂还可以用来将端部分与构件和端部分之间接合处的第一层构件相连接。
适用于挤出粘合剂层和在粘合剂层上挤出热塑材料的装置是工业上普通常用的(见图2和3)。这种装置需要挤出口模，所说的挤出口模的大小和构型允许受控流动和在线形构件上形成恒定的可控制尺寸或厚度的热固化粘合剂，接着形成控制厚度和外形的热塑材料。这种模具的大小、流速、模具温度、模具出口位置和其它挤出工艺参数可以是粘合剂和热塑挤出领域的普通技术人员通过简单试验便可以设定的。
我们发现通过使用粘合剂作为填充材料来为粘合结构构件复合物中的包层材料提供光滑均匀表面，线形构件和端部分的宽度和深度可以设计成有实质的变化幅度。在制造工艺中，线形构件的宽度或深度随其长度可以有实质的变化幅度。此外，在线形构件和端部分之间的接触面，宽度和深度不同可以产生表面缺陷。另外，线形构件或端部分可以具有可以通过使用填料来修补的这里或那里的表面缺陷。沿端部分和线形构件的外侧部分挤出热熔的粘合剂可以得到基本上均匀的粘合剂表面。提供均匀表面的粘合剂表面可以为包层材料的附着连接提供粘合剂基质，从而使包层具有光滑均匀的外部表观。端部分或线形构件的外侧尺寸(宽度或深度)的可变幅度可以为±0.020英寸，但更典型为约0.010英寸或更小。使用粘合剂来改进端部分和线形改进的表面均匀度可以导致最终组件具有小于约±0.005英寸的尺寸变化。附图详述
图1是复合构件的部件分解透视图，复合构件10具有乙烯基包层11，包层11包含粘合剂层12，通过使用湿固化聚氨酯粘合剂材料12粘附于线性构件或芯13，线性构件或芯具有复合的端部分17(显示了其一)。显示了端部分17的终点或末端9。线性构件13具有带有表面凹陷14的铣制表面。乙烯基包层11的内部顺应粘合剂12涂敷的带凹陷14的线性构件13。线性构件13的每个铣制的(如)企口部分端16(显示其一)顺应热塑端部分17中类似成型或形成的凹槽端18。具有凹槽18的端部分17附着在线性构件12上，在企口接头16处显示了可有可无的粘合剂层19。线性构件13和端部分17的外侧部分被粘合剂12和乙烯基包层11覆盖。留下终点9未覆盖。
图2是挤出机模头的等角示意图，所说的挤出机模头用来在结构构件上形成湿固化粘合剂层，接着将从常规乙烯基挤压机(未显示)来的热塑膜挤出形成乙烯基层(未显示)。图2中，显示了挤出机模头20具有带粘合剂涂层12的结构构件10。挤出机模头具有上面部分21a和下面部分21b。这两部分用螺栓接合器22连接。连接起来的部分21a和21b形成一经过挤出机模具的通道23，便于经过构件10通过。变得21a和21b还形成一槽或缝24，用来形成一致平均的热熔湿固化粘合剂层。在使用中，粘合剂在常规的粘合剂熔化器(未显示)中熔化，并且通过常规的加热管线(未显示)直接从粘合剂熔化器到熔融粘合剂入口25中。热熔的粘合剂从入口25经过通道26和缝24在结构构件10周围成为经过计量的涂敷层27。通过仔细选择模具尺寸和仔细控制粘合剂的粘度(温度)、粘合剂压力和结构构件10经过模具20的速度来在结构构件10上形成粘合剂的控制层12。位于挤出头20内的涂敷区域27的尺寸一般约为0.25英寸宽和约0.010英寸深。粘合剂层一般为约0.005英寸深并且覆盖结构构件10的整个外表面。
图3是图2中粘合剂挤出机模头20沿线3的横断面图。图3中，结构构件10经过由部分21a和21b形成的涂敷模具20。显示了经过结构构件10的经过方向。熔融的粘合剂通过入口25和模具通道26进入模具达到涂敷器部分27。通过控制粘合剂粘度(温度)、涂敷器表面的尺寸和木制构件经过模具的速度来控制粘合剂涂敷的速率。图3中显示了粘合剂层12的厚度为约0.005英寸。
本发明包括具有线形构件的结构构件，所说的线形构件包括接合到线形构件第一和第二端的端构件或部分。依次，线形构件和每个端构件或部分被包层覆盖。包层优选是和结构构件和端部分粘附性接合。端部分可以机械性或粘附性连接线形构件。包层可以覆盖结构构件的整个外表面并且可以通过覆盖整个构件表面的粘合剂层附着在构件上。这种线形构件可以加工和包括在窗户和门结构的制造中，无论是住宅还是商业房地产。线形构件
线形构件一般包括由结构用材料如木材、金属或工程树脂制造的构件。优选的构件是由铣制或成型木材以及铣制或挤压铝材制造的。制造本发明线形构件的普通木头包括从松木、红杉、雪松、橡木等中获得的各种木材。线形构件可以由已知组成和形状的挤压铝异型材构件来制造。本发明中，术语“线形构件”意味着具有特定横截面外形在门窗制造中具有已知用途的构件。一般来说，线形构件的长度是线形构件横截面宽度的至少三倍，优选四倍或更多倍。一般来说，使用普通的接合技术、粘合剂粘合或机械紧固零件来将这种线形构件引入结构构件中。
线形构件的每个端改制为和端部分接合，所说的端部分优选由不同于线形构件的材料制成。端部分一般包括如下所说的热塑树脂或热塑性材料复合物。端部分可以机械性或粘附性接合到线形结构上。机械接头可以包括在每个构件中形成孔，结合使用销子来将线形构件和端部分连接。其它接合技术可以包括企口接合、榫眼和凸榫、鸠尾接合、指接等等。端部分还可以是通过使用粘附性粘合端接或可以涂敷到机械接头技术的粘合剂(如上所述)来粘附性接合到线形构件上。此外，可以使用的机械接合技术包括使用螺杆或钉子或者其它这样的紧固零件，来达到机械性可靠连接。包层
线形构件及其接合的端盖部分可以用包层材料覆盖。这种包层基本上覆盖了线形构件和端盖部分的外表面或外部部分，并且可以选择性覆盖组装结构构件中的每个端盖部分的末端。包层可以预先形成，或者可以通过挤出连续形成，并且可以在结构构件被引入到和经过挤出装置或模具时在结构构件的合适位置上挤出。用来形成包层的热塑原料可以是如下所述的任何热塑树脂或工程树脂。优选的包层材料包括一层或多层聚氯乙烯树脂组合物、聚氯乙烯复合物或含一层或多层附加层(包括外层面胶层、木纹涂层、颜料涂层或其它共挤出层)的聚氯乙烯包层。
将包层材料挤出具有符合结构构件外形的横截面外形形状，并且厚度为约0.001-0.100英寸。包层一般是在具有挤出口模的挤出装置中形成，所述的挤出口模为使热塑材料顺从为符合结构构件的特定横截面外形形状。模具可以改制成实际上的任何形状，并且可以使包层材料顺应一般引入成型木制构件或挤压铝材部件的外形形状。封端部分或端部分可以包括热塑树脂、工程树脂、热塑性聚合物、 其共聚物或聚合物合金或复合物
很多种工程树脂可以用于本发明的包层和复合端部分材料。本申请中，工程树脂是通用术语，包括了可能包含或可能不包含填料或补强原料的热塑材料，其中所说的补强材料是具有适合用作结构组件、机器组件和化学加工装置组件的化学和热性能。我们发现有用于本发明的工程树脂包括缩合聚合原料和乙烯基聚合原料。包括乙烯基聚合物树脂和缩合聚合物树脂，及其合金。乙烯基聚合物一般通过将具有烯属不饱和烯烃基团的单体聚合而获得。缩合聚合物树脂一般通过缩合聚合反应来制备，一般认为这种缩合聚合反应是逐步的化学反应，其中将两种或多种分子结合，但常常不必进行分离水或一些其它简单的典型挥发物质的附加步骤。如果形成聚合物，则该过程称为聚缩反应。乙烯基树脂包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)；聚丁烯树脂；聚乙酰树脂；聚丙烯酸树脂；含氯乙烯、偏二氯乙烯的均聚物或共聚物；碳氟化合物树脂等。缩合聚合物包括尼龙；苯氧基树脂；聚芳醚如聚苯基醚、聚苯基硫醚原料；聚碳酸酯原料；氯化聚醚树脂；聚醚砜树脂；聚苯醚树脂；聚砜树脂；聚酰亚胺树脂；热塑性聚氨酯弹性体和很多其它树脂原料。
不是每一个工程树脂在所公开的复合材料中都是有用的。复合材料一般包括聚合物相和复合物相，复合物相包括纤维、填料或其它固形物。首先，工程树脂必须具有致使原料和复合物组分相容的表面能量。和纤维、填料或复合物固体不相容的树脂不足以润湿复合物固体使其紧密粘合，且不足以渗透复合物固体获得足够的工程性能。本发明中，表面能量或表面润湿能力按照ASTMD724-89进行定义，并且按照Owens等的文章“聚合物表面自由能判定”“应用聚合物科学杂志(Journal o fApplied Polymers Science)”VOl.13，pp1741-1747(1969)进行修订和解释。该方法是定量分析表面能的标准方法。我们发现适宜的表面能为大于约40达因/平方厘米。我们还发现工程树脂必须具有在基本上小于木质纤维分解温度的加工温度下的足够粘度。因此，热塑材料的加工温度必须基本上小于约450°F(340℃)，优选180-240℃。此外，我们发现本发明复合物中使用的工程树脂必须具有很小或没有湿敏性。换句话说，当在热塑温度下加工时，树脂在存在水分造成不稳定的情况下，其分子量或熔融指数基本上不变化。分子量或熔融指数的实际变化是分子量减少50％或熔融指数增倍。最后，在通过将热塑工程树脂和木质纤维合并制造出热塑材料之后，所得的复合物的模量大于约500,00psi。另外，复合材料的两小时吸水率ASTM D-57-81应当小于2％，优选小于1％，首选小于0.6％。
可在本发明复合材料中使用的缩合聚合物树脂包括聚酰胺；聚酰胺-酰亚胺聚合物；聚芳砜；聚碳酸酯；聚对苯二甲酸丁二酯；聚萘二甲酸丁二酯；聚醚酰亚胺；聚醚砜；聚对苯二甲酸乙二酯；热塑性聚酰亚胺；聚苯醚共混物；聚苯硫醚；聚砜；热塑性聚氨酯等。优选的缩合工程树脂包括聚碳酸酯原料；聚苯醚原料；以及聚酯原料包括聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸丁二酯原料。
聚碳酸酯工程树脂是高性能、无定形工程热塑材料，具有高冲击强度、透明度、耐热性和尺寸稳定性。聚碳酸酯可通常归类为碳酸和有机羟基化合物的聚酯。最常见的聚碳酸酯是以酚A为基础的，即和碳酸共聚的羟基化合物。该原料通常是通过双酚A和碳酰氯(COCl2)反应制备的。聚碳酸酯可以通过用引入到聚合挤出机的邻苯二甲酸酯单体来制备，以便改进诸如耐热性等性能，其它三官能原料也可以用来提高挤压吹塑原料的熔体强度。聚碳酸酯可经常用作通用性共混材料作为在合金制造中和其它市售聚合物共混的组分。聚碳酸酯可以和聚对苯二甲酸乙二酯丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、苯乙烯马来酸酐树脂等结合。优选的合金包括苯乙烯共聚物和聚碳酸酯。聚碳酸酯原料的优选的熔融指数应当为0.5-7，优选1-5gms/10min。
各种聚酯缩合聚合物原料，包括聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸丁二酯原料等，在本发明的工程树脂木质纤维热塑复合物中是可以适用的。聚对苯二甲酸乙二酯和聚对苯二甲酸丁二酯是高性能的缩合聚合物原料。这些聚合物经常是通过二醇(乙二醇、1，4-丁二醇)和对苯二甲酸二甲酯之间的共聚制备的。在原料的聚合中，将聚合混合物加热至高温，导致酯交换反应，释放出甲醇并导致产生工程塑料。同样，聚萘二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸丁二酯原料可以通过使用萘二羧酸作为酸源如上进行共聚来制备。萘二甲酸热塑原料与对苯二甲酸酯原料相比具有较高的Tg和较高的高温稳定性。然而，所有这些聚酯原料在本发明的复合结构材料中是有用的。这些原料具有通过熔体流动性能为特征的优选的分子量。有用的聚酯原料的265℃粘度为500-2000cP，优选约800-1300cP。
聚苯醚原料是在高到330℃的温度范围下有用的工程热塑原料。聚苯醚具有杰出的机械性能、尺寸稳定性和介电性质。通常来说，苯醚是作为和其它聚合物或纤维结合的聚合物合金或共混物制造和出售的。聚苯醚一般包括2，6-二甲基-1-苯酚的均聚物。该聚合物通常已知为聚(氧-(2，6-二甲基-1，4-亚苯基))。聚苯醚经常用作和聚酰胺(一般为尼龙6-6)的合金或共混物、和聚苯乙烯或高抗冲苯乙烯等的合金。在本发明中有用的聚苯醚原料的优选熔融指数(ASTM1238)一般为约1-20、优选约5-10g/10min。265℃下的熔体粘度为约1000。乙烯基聚合物
很多种可以在复合材料中使用的乙烯基聚合物原料都可以在本发明的复合材料中使用。
然而，优选种类的热塑性原料包括苯乙烯的共聚物，术语“苯乙烯的共聚物”是指将苯乙烯和第二种乙烯基单体共聚得到乙烯基聚合物。这种原料包含至少5mol％苯乙烯，且其余是一种或多种其它乙烯基单体。这些原料中的重要的一类是苯乙烯丙烯腈(SAN)聚合物。SAN聚合物是通过将苯乙烯丙烯腈和选择性的其它单体共聚而生产得到的无规不定形线性共聚物。使用乳液、悬浮液和连续本体聚合技术。SAN共聚物具有透明性、杰出的热性能、良好的耐化学性和硬度。这些聚合物的特征还在于它们的刚性、尺寸稳定性和承载能力。烯烃改性的SAN聚合物(OSA聚合物原料)以及丙烯酸苯乙烯丙烯腈(ASA聚合物原料)为已知的。这些原料多少比未改性的SAN聚合物软，并且是延性的、不透明的、耐候性得到出人意料改进的两相三元共聚物。
ASA树脂是通过本体共聚或通过接枝共聚生产的无规不定形三元共聚物。在本体共聚中，将丙烯酸单体苯乙烯和丙烯腈结合，形成杂三元共聚物。在另一种制备技术中，可以将苯乙烯丙烯腈低聚物和单体接枝到丙烯酸弹性体的主链。这些原料的特征在于户外耐候性和耐UV性产品，该产品提供了杰出适应室外暴置的颜色稳定性、特性保留和性能稳定性。这些原料还可以和各种其它的聚合物共混或掺合，包括聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯等。一类重要的苯乙烯共聚物包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯单体。这类树脂是通过共聚三种单体生产的极通用性工程热塑原料。每个单体都给最终的三元共聚物原料提供了重要的特性。最终原料具有杰出的耐热性、耐化学性和表面硬度同时具有可加工性、刚性和强度。聚合物还是韧性的和抗冲击性的。苯乙烯共聚物类的树脂的熔融指数为约0.5-25优选约0.5-20。
可用于本发明复合物的一类重要的工程树脂包括丙烯酸树脂。丙烯酸树脂包括一大批聚合物和共聚物，其中主要的单体成分是丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。这些树脂经常是得到硬的透明片状或粒状的形式。通过自由基过程聚合丙烯酸单体一般是由过氧化物、偶氮化物或放射能引发的。市售提供的聚合物配方中经常包含各种添加剂，这些添加剂在聚合过程中用来作为改进剂以便提供用于某些用途的特定的特性。为树脂级用途制造的粒状物一般是通过本体聚合(连续溶液聚合)接着挤出和造粒，或者继续在挤出机中聚合，其中未转化的单体在减压条件下除去并且回收循环使用。丙烯酸塑料通常通过使用丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸高级烷基酯和其它可共聚的乙烯基单体来制造。在本发明复合物中有用的优选丙烯酸树脂原料的熔融指数为约0.5-50优选约1-30gm/10min。
乙烯基聚合物树脂包括丙烯腈；α烯烃如乙烯、丙烯等；氯化的单体如氯乙烯、偏二氯乙烯；丙烯酸单体如丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、丙烯酸羟基乙酯等；苯乙烯基的单体如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯等；乙酸乙烯酯；以及其它常见的烯属不饱和单体组合物。
在制造本发明的粒状物或挤出线材中可以使用聚合物的共混物或聚合物合金。这种合金包括共混的两种相容的聚合物，形成均匀的组合物。聚合物共混物领域的科学及商业进步带来了不用通过发展新的聚合物原料而只通过形成相容的聚合物共混物或合金便可以作到重要物理性质的改进。平衡的聚合物合金包含两种无定形聚合物的混合物，该混合物以两种大分子组分的均质混合片段的单相存在。相容的无定形聚合物当足够冷却时形成玻璃态，并且均相或相容的聚合物共混物表现出单一、组成依赖性的玻璃化转变温度(Tg)。不相容或非合金的聚合物共混物一般表现出两个或更多个与不相容聚合物相有关的玻璃化转变温度。在最简单的情况中，聚合物合金的性质反映出组分所具有的性质的组成加权平均。但是通常来说，性质对组成的依赖性是有所变化的，其根据和特定性质的复合方式、组分的本性(玻璃状、橡胶状或半结晶状)、共混物的热力学状态及其力学状态，不论分子和相是否取向而不同。
对基本上热塑性的工程树脂原料来说首要的是它保持足够的热塑性，以便能够和复合纤维熔体共混、能够形成挤出线材粒料、并且组合物原料或粒料能够用热塑工艺进行挤出或注塑，形成刚性结构的构件。工程树脂和树脂合金可从许多制造商家购得，包括B.F.Goodrich、G.E.、Dow、和杜邦。优选的工程树脂的热塑性参数
有用的 优选的
加工温度 T＜250℃ 150-240℃
湿敏性 小于4x增加的MI 小于4x增加的MI
对纤维素复合物的表面能 E＞40达因/cm2 E＞45达因/cm2
弯曲模量(树脂) ＞200,000 ＞300,000
纤维补强材料
复合物一般通过将热塑性的连续相和给热塑原料提供卓越或附加特性的第二原料结合来形成。所说的特性包括增加强度、硬挺性、疲劳寿命、断裂韧性、耐环境性和减轻重量。最常见的复合物形式是纤维补强的塑料材料，其中每个层中的纤维或者是顺序取向或者是无规取向。可以使用各种补强纤维，包括玻璃、硼、碳、芳族聚酰胺、金属、纤维素纤维、聚酯、尼龙等。可以使用复合纤维，其形式为无规取向的短纤维、相对大的切断排列的纤维、织物或单向长纤维。用于本发明的一种优选的纤维是木质纤维。在制造本发明的末端切削材料中，一般是将聚合物和纤维结合，形成复合物。然后通过加热和加压使复合物成型为用于形成端部分的所需外形形状。这种外形符合线形构件的外形，以致端部分从线形构件经过未封盖件形成连续的外形轮廓。
另一种制造工艺可以包括将热塑原料和纤维结合成粒料。然后可以将粒料放入机器中将其加工形成有用的外形形状。这种中间的颗粒形状提供了对产品的实质处理，并且可以实际增加聚合物和纤维之间的相互作用，结果改进了复合材料。
木质纤维是优选的复合纤维。充裕和适宜的木质纤维可以是来自软质木材或常绿树或者来自硬质木材，通常已知为阔叶的每年落叶树。对纤维制造来说软质木材通常是优选的，因为相比硬质木材所得的纤维较长、木质素占的百分比较高而半纤维素占的百分比较低。尽管软质木材是本发明纤维的主要来源，其它纤维成分可以来自很多次要的或纤维回收来源、包括竹子、稻子、甘蔗、和报纸、箱盒、计算机打印输出等中回收的纤维。
然而，本发明的木质纤维的主要来源包括锯或铣软质木材的木材纤维副产物，通常已知为锯屑或铣削尾料。这种木质纤维具有规则的可再生形状和长宽比。随意选择约100根纤维，纤维通常是至少0.1mm长、最多1mm厚并且通常具有至少1.5的长宽比。优选，纤维是0.1-5mm长，长宽比2-15、优选2.5-10。用于本发明的优选的纤维是来自普通制造门窗过程中的纤维。通常将木制构件沿纹理方向劈或锯成一定的大小，形成合适长度和宽度的木材原料。这种锯制操作的副产物是大量的锯屑。在将规则成型的木制部件加工成有用的铣制形状中，通常是让木材经过机器，选择除去部件的木头留下有用的形状。这种铣制操作产生大量的锯屑或铣削尾料副产物。最后，当将成型的材料切削成一定大小，并且从预成型的木制构件中制造出对接斜削接头、端接、搭接、榫接时，产生大量的废修整料。通常将这些大的修整料部分进行切削和机器加工，使较大的对象转变成其尺寸接近于锯屑或铣制尾料尺寸的木质纤维。可以将本发明的木质纤维源混合，不管其颗粒大小，并用于制造复合物。纤维物料流可以预先定大小，定制成优选的范围，或者可以在混合之后定大小。另外，可以在用于制造复合物之前将纤维预先造粒。
这种锯屑原料中可以包含相当比例的废料流副产物。所说的副产物包括用作木质构件涂层、镀层或包层的废的聚氯乙烯或其它聚合物原料；由热塑材料制作的回收结构构件；来自涂层的聚合材料；以热熔粘合剂、含溶剂粘合剂、粉状粘合剂等形式的粘合剂组分；油漆，包括水基油漆、醇酸树脂油漆、环氧树脂油漆等；防腐剂、抗真菌剂、抗菌剂、杀虫剂等；以及制造木质门窗中常有的其它废料流。木质纤维原料中总的废料流含量通常为复合产品总木质纤维投入量的不足25wt％。在全部回收的废料中，大约10wt％包含热塑材料。通常来说，锯屑中有意回收利用的范围为约1-约25wt％、优选约2-约20wt％、首选约3-约15wt％的污染物。
在本发明的树脂/纤维复合组合物和粒状物的制造中，制造和工艺需要两个重要的步骤。第一是混合步骤，第二是造粒步骤。然后将所得的粒状物热塑转化成最终的部件。
在混合步骤中，通过高剪切混合组分和回收的原料，将工程树脂和纤维均质混合，形成聚合物纤维复合物，其中聚合物混合物构成连续有机相，且复合物固体和回收的原料形成悬浮或分散在聚合物相中的不连续相。在连续聚合物相中包含分散纤维相的制造中，需要大量的机械投入。所说的投入可以通过使用各种混合方式来实现，包括优选的挤出机机械搅拌，其中原料在高剪切速率下混合直至达到适宜的润湿程度和均质接触。在原料完全混合之后，可以在除水点控制含水量。将加热的复合物在大气压力或减压条件下升温足够的时间除去水分，达到约8wt％或更小的最终含水量。最后，将聚合物纤维排列好并且挤压成有用的形式。
用来混合和挤出本发明组合物和木质粒状物的优选的设备是工业用挤出机设备。这种挤出机可以从很多制造商家获得，包括Cincinnati Millicron公司等。
送入挤出机的原料可以包含约30-70wt％复合物固体(优选纤维，包括回收的杂质)，其余是工程树脂组合物。优选，将约35-65wt％木质纤维或锯屑和65-35wt％的树脂结合。进料的树脂通常为可以采用薄片、粒状、粉末等形式的小颗粒粒度。任何聚合物树脂形式均可以使用，以便聚合物可以和锯屑干混，形成基本上均匀的预混物。投入的纤维可以是来自很多源的纤维。优选的木质纤维可以是来自工厂，包括劈或沿纹理锯、铣木质产品所得的锯屑、或从废的木头残余物中有意变换或纤维制造。这种原料可以直接用来作木质纤维副产物，或者可以将副产物混合形成混合产物。另外，可以将任何单独的或和其它木质纤维原料结合在一起的木质纤维原料、与上述制造木制门窗中得到的废料流副产物混合。木质纤维或锯屑可以和其它纤维合并，并且在可普通获得的颗粒处理设备中回收使用。
然后在引入混合设备之前将树脂和纤维按适宜的比例干混。这些混合步骤可以是在单独的粉末处理设备中进行或者可以将聚合物纤维物料流以适宜的进料比例同时引入混合设备中，以确保适宜的产品组成。
在优选的方式中，纤维组分放在料斗中，通过重量或体积进行控制，以便将纤维按比例送入混合器中。树脂引入类似的树脂输入系统中。调整树脂和纤维的量保证复合物材料包含适宜的比例(以重量或者体积计)。将纤维引入挤出装置中优选双螺杆挤出装置。挤出装置具有混合部分、传送部分和熔化部分。各部分均具有为获得有用产品的所需热分布。将原料以每小时约600-约1000磅原料的速度引入挤出机，并且最初加热至可以保持树脂进行有效熔体流动的温度。使用分布加工温度的多级装置来有效地结合树脂和纤维。挤出的最后阶段包括加热部分。加热部分可以包括10-500个或更多、优选20-250个孔的圆形分布(6-8”直径)，所说的孔的横截面形状将导致产生常规的圆柱形粒料。当原料从挤出头被挤出时，被双头刀叶片以约100-400rpm的旋转速度切削，形成所需的丸粒长度。热塑材料/纤维复合物参数
有用的 优选的
弯曲模量 ＞500,000 ＞700,000
两小时吸水率 ＜0.1％ ＜0.5％
热膨胀系数 ＜2.5×10-5in/in-°F ＜1.5×10-6in/in-°F
热变形温度 T＞100℃ T＞105℃
抗冲能量 ＞4in-lb ＞6in-lb
以下实施例将对以上解释的本发明的复合物进一步举例说明。以下的信息举例说明了典型的生产条件和组合物、以及由粒状物制造的结构构件的拉伸模量。以下实施例和数据包含最好的方式。样品制备
使用实验室规模的双螺杆Brabender挤出机制备工程树脂-木质纤维复合物的样品。使用以下树脂：
品牌名称 普通名称 MFR.gm/10min* 粘度，泊
Norryl PPO N190X 聚苯醚 5-10 1050@265℃
Valox PBT 357 聚对苯二甲酸丁二酯 800-1300@265℃
Centrex ASAMonsarto 833 丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯三元共聚物 0.8-5
ABS+PC Cycloloy2950 丙烯腈丁二烯苯乙烯三元共聚物/聚碳酸酯共混物 1-5
Lustran ABSMonsanto 633 丙烯腈丁二烯苯乙烯三元共聚物 0.9-5
Tyrel SAN Dow 1000 苯乙烯-丙烯腈 3.5-20(lb/10min)
聚缩醛 0.002-0.03
CAB Eastman 乙酸丁酸纤维素 流动温度约180℃，没有报告熔体流动
Geon PVC 聚氯乙烯 0.8-25
*通过ASTM 1238测定熔融指数/熔体流动速率。
将聚合物-锯屑混合物用定容进料器送入挤出机中。进料速度调整为达到原料平稳流动。挤出机的运行条件如下：
参数 设定
机筒1温度 150℃
机筒2温度 165℃
机筒2温度 180℃
模头接套温度 185℃
模具温度 180℃
螺杆速度 10-15
进料器设定 15-20
冷却用空气压力 20psi
调整温度、进料速率和螺杆速度以适应不同聚合物的改变流动性能。挤出之后，留下一约4英尺长的条状物进行物理性质测试。
前述详细说明和表格的信息提供了理解制造本发明包层结构构件中使用的组合物和工艺步骤的基础。下面的实施例和数据显示了产品组件的制造、提供了最好方式以及表示原料某些优点的实验数据。对比实施例1
出于测定热性能和包层对木质构件的粘附性(剥离强度)目的，制造乙烯基覆盖的木质芯构件，其中用湿固化聚氨酯粘合剂覆盖以便将乙烯基包层粘附在芯构件上。为生产测试单元，将用抗菌剂、抗虫剂、抗真菌剂涂料处理的松木铣成框架外形。在如图2和3所示的挤出设备中，将松木框架和粘合剂共挤压，并且顺应乙烯基包层。乙烯基包层形成在粘合剂上。包层组合物包含约100份聚氯乙烯树脂(固有粘度为0.92)、12份二氧化钛、3份碳酸钙、7.5份抗冲改进剂、1.5份硬脂酸钙、2份酰胺蜡、1.5份硫醇化锡热稳定剂和0.41份颜料。所用的粘合剂在接下来的内容中叙述。实施例1
用将乙烯基包层粘合到结构构件上的热熔粘合剂制造辅助框架部件的结构构件，其中具有木质芯和两个连接到木质芯构件上的PVC/木质纤维端部分。PVC/木质纤维端部分是60％聚氯乙烯(100份PVC(固有粘度0.92)2.5份酰胺蜡、1.5份硬脂酸钙、1.0份硫醇化锡)和40％木质纤维的复合材料。木质纤维符合-30/+80US筛目。使用企口接头将复合物端盖和木质构件接合(参见图1)。然后如上将端封的木质构件用粘合剂(0.005英寸厚)和包层(0.037-0.047英寸厚)覆盖。剥离实验
该实验比较液体涂敷的粘合剂与新结构复合物工艺中使用的热熔型聚氨酯粘合剂的粘性。测试产品： 粘合剂剥离实验部件：
在挤出模具内，通过给木质芯涂敷固态热熔湿固化的热固性粘合剂制备结构构件(参见图2和3)，基本上与对比实施例1相同。当前检查粘合剂在室温下为固态，但在提升温度和压力下液化。当粘合剂被加热时，将其泵送经过粘合剂涂敷器模具送到木芯上。然后将乙烯基挤出到木芯上，并且将部件冷却至室温。当部件冷却至室温时，粘合剂固化并且在木芯和乙烯基覆层之间形成粘接。该过程中，将粘合剂于暴露于大气湿度和来自于木材的湿气中，并且通过和水反应开始粘合剂固化过程。
在本发明的加工过程中，辅助框架的外形是使用以下粘合剂将乙烯基粘附在木芯上，在周围环境下给木芯涂敷约5密耳厚的粘合剂。1)3M EC5298湿固化液体聚氨酯粘合剂2)National Starch34-9026热熔湿固化聚氨酯粘合剂(固体热熔粘合剂)。实验数据
    粘合剂剥离实验数据
粘合剂 样品描述 平均负载lb.f./in 破裂方式
3M EC5298 辅助框架生产 0.306 粘合剂对乙烯基开裂
0.683 粘合剂对乙烯基开裂
1.141 粘合剂对乙烯基开裂
0.978 粘合剂对乙烯基开裂
0.707 粘合剂对乙烯基开裂
0.678 粘合剂对乙烯基开裂
0.683 粘合剂对乙烯基开裂
0.447 粘合剂对乙烯基开裂
0.932 粘合剂对乙烯基开裂
0.622 粘合剂对乙烯基开裂
1.305 粘合剂对乙烯基开裂
平均 0.771
标准偏差 0.294
    粘合剂剥离实验数据
粘合剂 样品描述 平均负载lb.f./in 破裂方式
NationalStarch34-9015 辅助框架生产 10.253 木质纤维撕裂
7.292 木质纤维撕裂
5.998 木质纤维撕裂
4.589 木质纤维撕裂
6.869 木质纤维撕裂
8.217 木质纤维撕裂
8.849 木质纤维撕裂
9.209 木质纤维撕裂
9.670 木质纤维撕裂
6.804 木质纤维撕裂
8.983 木质纤维撕裂
19.221 木质纤维撕裂
10.340 木质纤维撕裂
7.188 木质纤维撕裂
15.774 木质纤维撕裂
9.621 木质纤维撕裂
10.387 木质纤维撕裂
4.231 木质纤维撕裂
7.093 木质纤维撕裂
7.313 木质纤维撕裂
14.421 木质纤维撕裂
9.279 木质纤维撕裂
19.898 木质纤维撕裂
5.625 木质纤维撕裂
11.487 木质纤维撕裂
11.480 木质纤维撕裂
平均 9.619
标准偏差 3.962
结果总结和讨论：
液体粘合剂样品的剥离值远远低于固体粘合剂和涂敷所获得的剥离值。当用液体聚氨酯制备样品并测试时，很多乙烯基条离开木芯破裂，即使是将样品放入试验夹具中。由于这些过早的断裂，该样品组收集到的是较低的数据点。检查过样品和粘合线之后，确定粘合剂在固化过程中没有和木芯紧密接触。这可能是这种样品组的粘合性和剥离性能差的原因。对乙烯基的粘合剂断裂在所有用液体聚氨酯粘合剂制备的样品中均有记录。
固体聚氨酯粘合剂的剥离值是可接受的。在将部件放入Instron实验机之前，许多样品没有检测出在粘合线上针对乙烯基的断裂。所有样品在测试过程中均表现出木质纤维撕裂。
在现有的实验挤出工艺中，使用液体聚氨酯粘合剂装配的部件表现的性能与用热涂敷粘合剂的部件不同。当乙烯基接触到的是液体粘合剂时，乙烯基和木芯可自由移动。当乙烯基接触到的是热涂敷的粘合剂时，乙烯基牢固地粘合在木芯上。在将部件从挤出线上脱离下之后，当使用的是热涂敷的粘合剂时，将乙烯基从木芯上除去是非常困难的。实验方法描述： 范围
本方法建立测试乙烯基与木头的粘合剂粘合性的过程。实验标准总汇
实验目的
本实验的目的是评价乙烯基和木头之间的粘合剂粘性在特定环境条件下的剥离强度。本实验产生的数据将显示环境条件、剥离强度、断裂方式以及样品的组配/条件。样品制备
原料
从生产型材(参见图1)中切出约1”×18”大小的样品，来测定生产方法和粘合剂系统的性能。使用标准乙烯基共混物来制作乙烯基底物。将已经用标准处理溶液处理过的指接木芯用来作木芯型材(参见图1)。粘合剂是本实验要评价的原料。
测试的粘合剂是3M EC5298液体聚氨酯粘合剂和NationalStarch34-9026热熔聚氨酯粘合剂。
设备
Instron测试机
剥离实验夹具(参见图4)
所需尺寸的金属丝缠涂布杆
样品组配
木材基质应当用当前的生产工艺处理和干燥。处理后的样品在使用前应当放置不超过30天。
使用粘合剂模具给木芯表面涂敷5密耳厚的粘合剂膜。然后将包含粘合剂的木芯引入挤出工艺，并且涂敷外层乙烯基包层。之后将部件冷却至室温并且完全固化粘合剂，从该挤出部件中切出粘合剂测试样品。
样品调节
然后让样品在室温条件下(70°F±5°F)固化最少一周或按照制造商的建议。
实验条件
周围环境-样品在固化后测试但不再经进一步调节。实验过程
选择100lb.的载荷传感器和5”/分钟的滑动横梁速度。
将样品安装在Universal实验机中。
从木材上剥离下来约2”的搭接的乙烯基。
将乙烯基送入剥离夹具的辊子之间，并且垂直固定到Instron底座处的夹子中。
在首先剥离8英寸、最后留2英寸不剥离之后对剥离强度值进行平均。热循环实验
部件A与对比实施例1相似的含乙烯基包层的辅助框架部件，其中用的是普通液体湿固化聚氨酯粘合剂。乙烯基包层的厚度为约0.031英寸且在约17ft./min的线速度下制造。
部件B基本上与实施例1相同的具有PVC/木质纤维端盖部分(含热熔粘合剂)的辅助框架部件。复合物PVC/木质纤维端盖部分以及相配合的木质构件具有大约3/8”x1-1/4”x1-5/16”尺寸的企口接头。粘合剂涂层在结构构件的外部约5密耳厚。材料在约5.2ft./min的线速度下制造。
部件C基本上与实施例1相似的辅助框架部件，其中在乙烯基和木质芯之间不涂敷粘合剂。乙烯基包层厚度为0.031英寸且乙烯基包层在8.3ft./min的线速度下制造。
部件D用热熔湿固化聚氨酯粘合剂生产基本上与对比实施例1相似的辅助框架部件(没有端盖部分)。粘合剂涂敷的厚度为约5密耳。乙烯基包层厚度为约0.031英寸且框架在4.0、6.2或8.3ft./min的线速度下制造。
热循环实验-记录下这些样品中表面形变的情况，来测定部件在暴露至30次完全热循环后其外部件表面上发生乙烯基包层变形的量。
将该过程运用于挤压PVC、CPVC、端封材料和粘合PVC的木材。水浴法和鼓风烘烤法均予使用。这个实验标准的目的是建立一个测定挤压乙烯基包层中加热收缩量的定位标准。由本实验产生的数据将以加热收缩百分率的形式。样品制备
所用的材料包括10英寸划线器、一组测径规、永久记号笔，并且一组12英寸测径规能够测量到0.002英寸的精确度。
设备需求：
能够保持水温85℃±3℃的水浴。
鼓风烘箱，恒温控制且能够保持85℃±3℃。
样品组配
水浴：
从样品型材中切下12英寸长的测试件。
鼓风烘箱：
从样品型材中切下10英寸长的测试件。
样品调节
将所有的测试件调节足够量的时间，使它们在开始测试之前回到室温。
水浴法：
用10英寸划线器给样品作记号。将整个样品浸泡在85℃水浴中30分钟。取出样品并且让其冷却至室温。用10英寸划线器给部件作记号。用常规算术方法计算百分加热收缩率。
鼓风烘烤法：
使用永久记号笔，在测试件的两端、大约型材的中央并且垂直于挤出方向留下记号。使用记号作为对测径规的定向，在室温下测定每个测试件的整个长度。将烘箱温度设定为85℃。将测试件水平放于烘箱中。烘箱中一次不要放4个以上的测试件。当烘箱达到85℃时开始实验计时。在85℃中放置1小时±5分钟之后从烘箱中取出测试件。让测试件在空气中冷却至室温，按4.2.2测定每个测试件的整个长度。
鼓风烘烤法的测定结果：
对每个测试件的两个观察表面，使用以下等式计算加热皱缩率：
R＝(ΔL/L0)*100，其中ΔL＝L0-L1；
L0是加热前两记号之间的距离(英寸)，L1是加热后两记号之间的距离(英寸)。表1a 乙烯基包层收缩数据 用液体粘合剂的乙烯基覆盖木制品
样品描述               ％收缩率 线速度(ft./min)
面1 面2 面3 面4
标准生产1 0.140 0.000 0.000 0.140 17.0
标准生产2 0.000 0.000 0.000 0.000 17.0
标准生产3 0.000 0.000 0.290 0.000 17.0
标准生产4 0.130 0.260 0.000 0.000 17.0
标准生产5 0.150 0.150 0.000 0.150 17.0
标准生产6 0.000 0.000 0.000 0.000 17.0
标准生产7 0.000 0.000 0.000 0.000 17.0
标准生产8 0.000 0.000 0.000 0.000 17.0
标准生产9 0.000 0.000 0.000 0.000 17.0
标准生产10 0.000 0.000 0.000 0.000 17.0
平均 0.042 0.041 0.019 0.029
标准偏差 0.068 0.090 0.092 0.061
表1b 用固体热熔聚氨酯粘合剂的乙烯基覆盖木制品
样品描述                ％收缩率 线速度(ft./min)
面1 面2 面3 面4
National Starch 2 0.000 0.000 0.000 0.000 4.0
National Starch 3 0.000 0.000 0.000 0.000 4.0
National Starch 4 0.000 0.000 0.000 0.000 4.0
National Starch 5 0.000 0.000 0.000 0.000 4.0
National Starch 6 0.000 0.000 0.000 0.000 4.0
National Starch 7 0.000 0.000 0.000 0.000 4.0
National Starch 8 0.000 0.000 0.000 0.000 4.0
National Starch 9 0.000 0.000 0.000 0.000 4.0
Natioral Starch 10 0.000 0.000 0.000 0.000 4.0
National Starch 11 0.000 0.000 0.000 0.000 6.2
National Starch 12 0.000 0.000 0.000 0.000 6.2
National Starch 13 0.000 0.000 0.000 0.000 6.2
National Starch 14 0.000 0.000 0.000 0.000 6.2
National Starch 15 0.000 0.000 0.000 0.000 6.2
National Starch 16 0.000 0.000 0.000 0.000 6.2
National Starch 17 0.000 0.000 0.000 0.000 6.2
National Starch 18 0.000 0.000 0.000 0.000 6.2
Natioral Starch 19 0.000 0.000 0.000 0.000 6.2
National Starch 20 0.000 0.000 0.000 0.000 6.2
National Starch 21
National Starch 22 0.000 0.000 0.000 0.000 8.3
Natioral Starch 23 0.000 0.000 0.000 0.000 8.3
National Starch 24 0.000 0.000 0.000 0.000 8.3
National Starch 25 0.000 0.000 0.000 0.000 8.3
National Starch 26
National Starch 27
National Starch 28 0.000 0.000 0.000 0.000 8.3
National Starch 29
National Starch 30 0.000 0.000 0.000 0.000 8.3
平均 0.000 0.000 0.000 0.000
标准偏差 0.000 0.000 0.000 0.000
表1c 没有粘合剂的乙烯基覆盖木芯
样品描述                   ％收缩率 线速度(ft./min)
不含粘合剂1 2.185 2.255 2.185 2.155 8.3
不含粘合剂2 2.115 2.095 2.120 2.260 8.3
不含粘合剂3 2.355 2.255 2.330 2.285 8.3
不含粘合剂4 2.110 2.135 2.110 2.035 8.3
不含粘合剂5 2.510 2.430 2.150 2.420 8.3
不合粘合剂6 2.170 2.500 2.170 2.170 8.3
不含粘合剂7 2.410 2.410 2.460 2.420 8.3
不含粘合剂8 2.070 2.290 2.100 2.250 8.3
不含粘合剂9 2.250 2.500 2.730 2.380 8.3
不含粘合剂10 2.330 2.330 2.330 2.330 8.3
平均 2.191  2.185 2.186 2.184
标准偏差 0.114 0.082 0.101 0.114
使用液体粘合剂的木芯部件实验说明全部平均收缩率为约0.035％。用固体热熔湿固化聚氨酯粘合剂制造的木芯部件实验证明基本上没有乙烯基收缩。没有使用粘合剂制造的复合部件证明约2.18％的收缩率。角焊接强度
在本实验中，测试通过焊接端部分材料所制造的结构的焊接强度，并且比较焊接的乙烯基覆盖的木制构件。将通过焊接典型木制芯型材(除没有端部分外，基本上类似对比实施例1所示用PVC包层覆盖的型材)制成的接合的角强度，与使用泡沫聚氯乙烯芯的结构和使用泡沫PVC/木质纤维芯的类似结构(基本上类似于实施例1所示的结构)进行比较。泡沫聚氯乙烯材料可从Geon公司(Geon 87019)获得，具有约0.7的比重。泡沫PVC/木质纤维复合物包含60％聚氯乙烯和40％木质纤维，其中使用了0.5％AZRV Cellogen发泡剂(使用了Rohm and Haas K415丙烯酸改进剂)发泡。发泡前，复合物的比重为1.38-1.4，泡沫复合物的最终比重为约1.0。
本实验所用的是使用如表2所示挤出机操作条件的典型条件挤压的部件。乙烯基包层粘附在各种芯材料上。在各个芯进入挤出模头以形成乙烯基包层之前将粘合剂涂敷在芯的表面。粘合剂涂敷器与图2和3所示的设计类似。粘合剂模具设计成用泵将粘合剂送到芯的所有四个表面。粘合剂模具的边缘在部件进入乙烯基挤出模头之前距木芯约0.005英寸。从而给木芯涂敷至少0.005英寸厚的粘合剂膜。使用木质部件生产中所用的铣头将芯材料PVC木质纤维复合物和泡沫复合物样品铣成适宜的形状(见图1的芯)。使用Urban单点焊机焊接角样品。焊接温度设为280℃，由于热塑材料液化以及和焊连接接触，有三毫米的尺寸损失。允许热塑材料熔化18秒和36秒以使形成焊接接头。表2 挤出机操作条件
           机筒温度                  模头段温度(区段)℃
时间 发动机安培 1 2 3 4 1 2 3 进料速度lb/hrPVC 线速度ft/min 样品组
9:05 18.6 195 190 185 180 182 188 186 33.7 5.5 原始
11:10 19.5 196 197 191 186 186 190 194 31.8 5.2 木质芯
11:32 20 195 195 189 185 185 193 193 31.8 5.2 泡沫部件
12:30 16.3 195 195 190 185 185 195 195 31.8 5.2 端盖
表3 辅助框架型材-木芯
样品 最大负载(lb.) 最大负载下的最大位移(in.) (in.) (in.) 劈裂强度(lb.in.)
辅助框架1-1 23.05 0.412 9.0 13.0 138.36
辅助框架1-2 29.30 0.449 9.0 13.0 175.26
辅助框架1-3 28.92 0.433 9.0 13.0 173.25
辅助框架1-4 22.82 0.394 9.0 13.0 137.21
辅助框架1-5 24.08 0.395 9.0 13.0 144.77
辅助框架1-6 29.79 0.480 9.0 13.0 177.68
辅助框架1-7 29.91 0.303 9.0 13.0 181.34
辅助框架1-8 33.06 0.442 9.0 13.0 197.89
辅助框架1-9 22.12 0.416 9.0 13.0 132.73
辅助框架1-10 26.64 0.326 9.0 13.0 161.18
辅助框架1-11 20.88 0.520 9.0 13.0 124.06
辅助框架1-12 26.08 0.402 9.0 13.0 156.69
辅助框架1-13 36.21 0.331 9.0 13.0 218.98
辅助框架1-14 26.89 0.410 9.0 13.0 161.44
辅助框架1-15 28.79 0.527 9.0 13.0 170.94
辅助框架1-16 25.10 0.427 9.0 13.0 150.45
辅助框架1-17 27.93 0.491 9.0 13.0 166.41
辅助框架1-18 34.61 0.400 9.0 13.0 207.98
平均 27.57 0.42 9.0 13.00 165.37
标准偏差 4.27 0.06 0.00 0.00 25.89
覆盖层 15.5％ 14.6％ 0.0％ 0.0％ 15.7％
表4 辅助框架型材-泡沫PVC/木质纤维复合芯
样品 最大负载(lb.) 最大负载下最大位移(in.) (in.) (in.) 劈裂强度(lb.in.)
辅助框架2-1 123.80 0.567 9.0 13.0 732.24
辅助框架2-2 112.50 0.523 9.0 13.0 668.24
辅助框架2-3 119.30 0.544 9.0 13.0 707.20
辅助框架2-4 129.80 0.589 9.0 13.0 766.09
辅助框架2-5 121.30 0.566 9.0 13.0 717.53
辅助框架2-6 116.60 0.534 9.0 13.0 691.86
辅助框架2-7 113.50 0.511 9.0 13.0 674.95
辅助框架2-8 134.90 0.624 9.0 13.0 793.47
辅助框架2-9 122.90 0.529 9.0 13.0 729.59
辅助框架2-10 123.40 0.577 9.0 13.0 729.17
辅助框架2-11 123.50 0.550 9.0 13.0 731.67
辅助框架2-12 100.50 0.635 9.0 13.0 590.49
辅助框架2-13 112.70 0.525 9.0 13.0 669.30
辅助框架2-14 124.00 0.574 9.0 13.0 732.93
辅助框架2-15 105.30 0.468 9.0 13.0 628.75
平均 118.93 0.55 9.00 13.00 704.23
标准偏差 8.97 0.04 0.00 0.00 51.94
覆盖层 7.59 7.8％ 0.0％ 0.0％ 7.4％
表5 辅助框架型材-泡沫PVC芯
样品 最大负载(lb.) 最大负载下最大位移(in.) (in.) (in.) 劈裂强度(lb.in.)
辅助框架3-1 87.63 0.618 9.0 13.0 515.73
辅助框架3-2 120.10 0.910 9.0 13.0 686.02
辅助框架3-3 111.80 0.946 9.0 13.0 636.15
辅助框架3-4 94.82 0.642 9.0 13.0 556.73
辅助框架3-5 112.60 0.872 9.0 13.0 645.78
辅助框架3-6 93.71 0.650 9.0 13.0 549.78
辅助框架3-7 87.42 0.603 9.0 13.0 515.26
辅助框架3-8 108.00 0.857 9.0 13.0 620.37
辅助框架3-9 105.50 0.801 9.0 13.0 609.56
辅助框架3-10 115.80 0.940 9.0 13.0 659.34
辅助框架3-11 84.40 0.592 9.0 13.0 497.99
辅助框架3-12 126.10 0.974 9.0 13.0 715.35
辅助框架3-13 87.08 0.600 9.0 13.0 513.40
辅助框架3-14 91.19 0.641 9.0 13.0 535.47
辅助框架3-15 92.20 0.624 9.0 13.0 546.43
辅助框架3-16 91.45 0.638 9.0 13.0 537.16
平均 100.66 0.74 9.00 13.00 583.78
标准偏差 13.44 0.15 0.00 0.00 69.04
覆盖层 13.4％ 19.8％ 0.0％ 0.0％ 11.8％
结果
泡沫PVC/木质纤维样品的平均角焊接强度为约704.23lb.-英寸(标准偏差＝51.94)。泡沫PVC样品的平均角焊接强度为583.16lb.-英寸(标准偏差＝69.04)。常规PVC/木质芯样品的平均角焊接强度为165.37lb.-英寸。乙烯基收缩实验
将某些聚乙烯涂敷的木制和复合产品暴露于热循环实验中，测定乙烯基包层的收缩量。与对比实施例1类似，辅助框架包括用抗菌杀虫抗真菌性水基涂料处理过的松木芯，其中用粘合剂覆盖约0.005英寸厚接下来在粘合剂上形成乙烯基包层(0.031英寸)。使用液体粘合剂以及热熔湿固化粘合剂；来制造木芯部件。还制备不含粘合剂的乙烯基覆盖的木制品，基本上与对比实施例1所示的相同。热循环实验结果：
对照样品中有乙烯基变形的记录。乙烯基收缩实验结果：1)具有液体聚氨酯粘合剂-生产材料的辅助框架部件-7/32”的收缩记录。2)具有热熔粘合剂和PVC/木质纤维端部分的辅助框架部件-没有收缩记录。3)不含粘合剂的辅助框架部件-3/4”的乙烯基收缩记录。4)具有热熔粘合剂的辅助框架部件-没有皱缩记录。吸水性实验
完成热循环实验后，测试所得部件的吸水性。除了不含粘合剂的木芯乙烯基包覆材料外，还使用具有液体粘合剂的木芯乙烯基包覆材料、基本上如实施例1的结构构件。在进行本实验中，构造一容器以便在水浸泡实验期间盛装部件。在浸泡前将样品称重并且记录下重量。环境条件下将部件放在容器中的水里浸泡1小时。从容器中取出样品。除去表面水分并且再称重结构。然后记录下最终的结果。实验结果记录在表6a、6b和6c中。在表6a中，用乙烯基覆盖的不含粘合剂的木芯基本重量增加平均约34.64g。在表6b中，用粘合剂粘附乙烯基覆盖层的木芯结构(使用液体聚氨酯)实验证明平均重量增加为约10.10g。在表6c中，测试了具有端部分的复合结构构件。复合端盖部分保护着木芯并且减少了水分吸收，实质上达到平均吸水量为约0.04g。表6a
样品 重量增加(gms) 粘合剂
具有乙烯基覆盖层-1的木制品 36.59 不含粘合剂
具有乙烯基覆盖层-2的木制品 39.94 不含粘合剂
具有乙烯基覆盖层-3的木制品 34.92 不含粘合剂
具有乙烯基覆盖层-4的木制品 32.76 不含粘合剂
具有乙烯基覆盖层-5的木制品 28.97 不含粘合剂
平均 34.64
标准偏差 4.11
表6b
样品 重量增加(gms) 粘合剂
现有生产-1 7.80 液体聚氨酯
现有生产-2 11.70 液体聚氨酯
现有生产-3 11.10 液体聚氨酯
现有生产-4 11.30 液体聚氨酯
现有生产-5 8.60 液体聚氨酯
平均 10.10
标准偏差 1.77
表6c
样品 重量增加(gms) 粘合剂
纤维封端-1 0.06 湿固化聚氨酯
纤维封端-2 0.06 湿固化聚氨酯
纤维封端-3 0.04 湿固化聚氨酯
纤维封端-4 0.05 湿固化聚氨酯
平均 0.05
标准偏差 0.01
具有PVC/木质纤维封端-1的木芯 0.10 湿固化聚氨酯
具有PVC/木质纤维封端-23的木芯 0.10 湿固化聚氨酯
具有PVC/木质纤维封端-3的木芯 0.00 温固化聚氨酯
具有PVC/木质纤维封端-4的木芯 0.00 湿固化聚氨酯
具有PVC/木质纤维封端-5的木芯 0.00 湿固化聚氨酯
具有PVC/木质纤维封端-6的木芯 0.00 湿固化聚氨酯
具有PVC/木质纤维封端-7的木芯 0.00 湿固化聚氨酯
具有PVC/木质纤维封端-8的木芯 0.00 湿固化聚氨酯
具有PVC/木质纤维封端-9的木芯 0.10 湿固化聚氨酯
具有PVC/木质纤维封端-10的木芯 0.10 湿固化聚氨酯
平均 0.04
标准偏差 0.05
以上实施例和试验数据说明，本发明的结构部件可用于形成满意的能用于门窗材料的接头角焊接组件，该结构包括-种芯材和乙烯基包层，涂敷封端PVC材料、乙烯基包层涂敷PVC/木质纤维复合物封端材料或类似的发泡材料。而且该数据表明覆盖有乙烯基包层的复合材料具有足够的耐水性和尺寸稳定性(抗收缩)，而使该材料可以是可用于制成有用的门窗组件的稳定不翘曲无改变部件。
以上说明书、表格、实施例、数据和附图提供了理解本发明的基础。但不偏离本发明的主题可进行多种本发明的实施方案，本发明有赖于下文所附权利要求书予以定义。

Claims (11)

1.结构构件[10]，包括
(a)具有第一端和第二端的线性构件[13]，线性构件[13]包括具有芯的复合件，所说的芯包含热塑材料；
(b)两个端部分[17]，每个都具有顺应线性构件[13]的外形，每个端部分[17]连接到线性构件[13]的第一端[16]和第二端，每个端部分[17]包括热塑性树脂和纤维的混合物，每个端部分为至少5cm长，可适于被铣成适合接下来进行连接的形状；
(c)在线性构件[13]和两个端部分[17]上挤出的包层[11]，包层粘合在线性构件[13]和每个端部分[17]上，包层[11]包含挤压的热塑性组合物，所说的组合物包含树脂。
2.权利要求1的结构构件[10]，其中线性构件[13]包括热塑材料芯和纤维补强的热固性树脂外层。
3.权利要求1的结构构件[10]，其中线性构件[13]包括热塑材料/纤维复合芯和玻璃纤维补强的热固性树脂外层。
4.权利要求1的结构构件[10]，其中包层[11]是通过使用粘合剂[12]粘合到线性构件[13]上的，所说的粘合剂包含粘合剂组分和选自木材防腐剂、抗真菌剂、抗菌剂、杀虫剂或其混合物的稳定组分。
5.权利要求3的结构构件[10]，其中复合芯包含65-35wt％的聚氯乙烯和35-65wt％的木质纤维。
6.权利要求1的结构构件[10]，其中包层[11]包含聚氯乙烯组合物。
7.权利要求1-6的任一结构构件[10]，还包含外层面胶层。
8.权利要求1-6的任一结构构件[10]，其中端部分[17]包括泡沫热塑材料。
9.权利要求1-6的任一结构构件[10]，其中包层[11]沿着包层[11]、线性构件[13]和每个端部分[17]之间的整个接触面粘合在线性构件[13]和每个端部分[17]上。
10.权利要求1-6的任一结构构件[10]，其中包层[11]是粘附性粘合的。
11.权利要求1-6的任一结构构件[10]，其中端部分[17]适宜形成90度角，以与线性构件[13]斜削接合。
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