多層片材、制造方法以及包括多層片材的制品的制作方法
【專利摘要】一種多層片材（10），包括片材，該片材包括壁，其中壁包括第一壁（12）、第二壁（14）、以及在第一壁（12）和第二壁（14）之間延伸的最外部肋件，其中第一壁（12）縱向延伸經(jīng)過最外部肋件（18）到達第一壁末端（24），并且其中第二壁（14）縱向延伸經(jīng)過最外部肋件（18）到達第二壁末端（26）；以及端蓋（20），包括具有上壁末端（32）的上壁（36）、具有下壁末端（34）的下壁（38）、以及設置在上壁末端（32）和下壁末端（34）之間的連接壁（40）；其中端蓋（20）設置在第一壁末端（24）和第二壁末端（26）的上面，并且其中上壁（36）和下壁（38）沿著第一壁（12）和第二壁（14）縱向延伸經(jīng)過最外部肋件（18）。
【專利說明】多層片材、制造方法以及包括多層片材的制品
【技術領域】
[0001]本公開通常涉及多層片材，并且更具體地，涉及帶有端蓋的多層片材。
【背景技術】
[0002]在自然光結構的建筑(例如，溫室、池圍欄、房頂太陽能集熱器、暖房、運動場、日光浴室等)中，玻璃已經(jīng)在很多應用中用作透明結構部件如窗戶、飾面、和屋頂。玻璃面板屋頂?shù)牟Ａ姘灞旧砜梢园惭b在框架類結構中，這些結構能夠在玻璃面板周圍提供不透水密封并且能夠提供將面板固定到結構的方法。這些框架類結構還供應模塊化玻璃屋頂系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以組裝形成屋頂。然而，由于一些顯著的益處，使得在很多應用中聚合物片材已經(jīng)替代玻璃。
[0003]玻璃面板屋頂系統(tǒng)通常提供良好的透光性和通風性。然而，與這些系統(tǒng)有關的最初和后續(xù)成本限制了其應用和整體市場認可度。與玻璃面板屋頂系統(tǒng)有關的最初費用包括玻璃面板本身的成本以及結構或者結構強化的成本，采用該結構或者結構強化來支撐高重量的玻璃。這些最初花費之后，與玻璃面板的固有弱隔熱(隔絕，insulating)能力有關的操作費用會導致?lián)碛姓吒叩墓┡ㄙM。此外，玻璃面板易受由沖擊或支撐結構的移動(例如，沉降)所引起的損壞，這樣會導致很高的維修費用。對于園藝應用，這一點尤為重要，在園藝應用中溫室的利潤率會受到這些費用開支的嚴重沖擊。
[0004]已制造的多層聚合面板表現(xiàn)出改善的抗沖擊性、延展性、隔熱性，并且與相當尺寸的玻璃面板相比包含更少的重量。因此，這些特性降低操作和維修費用。與玻璃相比，聚合物片材的一個益處是其表現(xiàn)出優(yōu)良的抗沖擊性。這進而減少破損，從而降低其中遭受由人為破壞、冰雹、收縮/膨脹等造成的偶然破損的應用中的維修費用。聚合物片材的另一個益處是，與玻璃相比，重量明顯減少。這使得聚合物片材比玻璃更容易安裝，并降低它們安裝在其上的結構的承重要求。除了這些益處之外，聚合物片材的最重要的優(yōu)點之一是:與玻璃相比，其提供改善的隔熱性能。該性能顯著影響聚合物片材的整體市場認可度，因為消費者期望具有改善效率的結構部件以降低供暖和/或制冷成本。
[0005]多層片材在多層片材的邊緣周圍對于特定風力載荷會顯不聞應力以及聞偏移。多層片材也可以具有不希望的低撓曲剛度。擁有足夠的撓曲剛度、邊緣周圍的較低應力、以及減小的偏移、具有微小增加或者不增加的重量的多層片材是工業(yè)生產(chǎn)中所期望的。

【發(fā)明內容】

[0006]在各個實施方式中，公開了多層片材、用于制造多層片材的方法、以及包含多層片材的制品。
[0007]在一個實施方式中，一種多層片材包括:片材，包括壁，其中壁包括第一壁、第二壁；以及第一壁和第二壁之間延伸的最外部肋件(outermost rib),其中第一壁縱向延伸經(jīng)過最外部肋件到達第一壁末端并且其中第二壁縱向的延伸經(jīng)過最外部肋件到達第二壁末端；以及端蓋，包括具有上壁末端的上壁、具有下壁末端的下壁、以及設置在上壁末端和下壁末端之間的連接壁；其中端蓋設置在第一壁末端和第二壁末端的上面并且其中上壁和下壁沿著第一壁和第二壁縱向延伸經(jīng)過最外部肋件。
[0008]在一個實施方式中，多層片材的制備方法包括:在兩個肋件之間將片材切割成期望長度，其中片材包括壁，其中壁包括:第一壁、第二壁、以及第一壁和第二壁之間延伸的肋件，其中第一壁縱向延伸經(jīng)過最外部肋件到達第一壁末端并且其中第二壁縱向延伸經(jīng)過最外部肋件到達第二壁末端；以及通過在第一壁末端和第二壁末端上面放置端蓋將端蓋附連于片材。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]以下是附圖的簡要說明，其中相同的部件標號相同并且其是出于說明在本文中公開的示例性實施方式的目的示出的而并不是出于限制其的目的。
[0010]圖1是多層片材的局部截面圖。
[0011]圖2是端蓋的截面圖。
[0012]圖3是具有附連于其上的端蓋的多層片材的局部截面圖。
[0013]圖4是具有附連于其上的端蓋和連接器的多層片材的局部截面圖。
[0014]圖5是與具有沿著片材的長度延伸50毫米(mm)的端蓋的片材和具有沿著片材的寬度延伸20mm的端蓋的片材相比，沒有端蓋的片材的載荷對偏移的圖示。
[0015]圖6是如跨越1500米(m)跨度的片材測試的具有端蓋的片材相對于沒有端蓋的片材的載荷對偏移圖示。
【具體實施方式】
[0016]本文中公開的是在各種實施方式中的帶有端蓋的多層片材。期望多層片材滿足對于特定風壓載荷和厚度規(guī)格的偏移和應力極限。具有定位于多層片材各個壁之間的各種結構的肋件的多層片材通常用于最大化撓曲性能，但是多層片材的末端會是多層片材總性能的限制因素，因為多層片材的末端在受力狀態(tài)下更易于損壞。片材可以包括具有第一壁末端的第一壁、具有第二壁末端的第二壁、以及在第一壁和第二壁之間延伸的最外部肋件。當片材被裁剪或切割成期望尺寸(例如，長度)時，第一壁末端和第二壁末端可以延伸經(jīng)過最外部肋件，而多層片材的第一壁末端和第二壁末端會更易于偏移和破損，例如，未支撐的。
[0017]如本文中公開的具有端蓋的多層片材提供改善的結構性能和特性，因為端蓋可以對多層片材提供附加強度和剛性。例如，如本文中公開的具有端蓋的多層片材與沒有端蓋的相同的多層片材相比可具有減少的偏移和應力特性以及相應增加的撓曲剛度。端蓋可包括具有上壁末端的上壁、具有下壁末端的下壁、以及設置在上壁末端和下壁末端之間的連接壁。端蓋可以延伸經(jīng)過最外部肋件，或者，經(jīng)過最外部肋件和另一個肋件?？蛇x地，端蓋的連接壁可以具有移去的部分。
[0018]具有高撓曲剛度和較低重量的多層片材是高效屋頂和墻板應用中所期望的。多層片材可具有第一壁和第二壁，其中第一壁和第二壁是多層片材的最外面的壁，和/或具有可選擇的橫向壁(例如，水平的)，和/或具有可選擇的肋件(例如，垂直的、或者非平行的和非正交的)。具有沿著多層片材的跨度或者橫跨多層片材的寬度均勻分散的肋件的多層片材在邊緣周圍對于特定的風力載荷顯示出相對高的應力以及高偏移和低撓曲剛度。此外，當多層片材被切割至具體寬度時，多層片材第一壁和第二壁從垂直端肋伸出懸臂(cantilever),形成具有懸浮水平肋件的多層片材的懸垂部分(overhanging section)。當施加彎曲力時，具有這樣結構的多層片材示出更高的應力水平并且可以缺少結構一體性。具有懸垂部分的多層片材將會需要從用于將多層片材固定至支撐結構的側面附連系統(tǒng)中增加的邊緣參與(edge engagement)(例如,更長的邊緣參與)。示例性支架包括橫梁(例如，桁條、工字梁、矩形梁等)、樁材、墻、椽子、柱樁、頂蓋、柱子、屋頂架、以及包括上述各項中的至少一種的組合。根據(jù)多層片材的期望特性，第一壁和第二壁可以是一體的或者非一體的。在一個實施方式中，可以在多層片材和支撐結構之間定位橡膠墊圈以具有不透水性、漏泄保護、降低接觸應力，并且用于吸收多層片材和支撐結構之間的熱膨脹。橡膠墊圈可以是任何可以提供期望的調節(jié)特性的橡膠包括，但不限于，氯丁橡膠、或者硅橡膠、以及包括上述各項中的至少一種的組合。
[0019]多層片材的高應力和弱的總性能會限制多層片材在安裝玻璃和鋪頂應用中的應用。多層片材的特性可以借助于本文中公開的位于多層片材的末端的端蓋來改善(例如，其中多層片材附連至結構或另一個多層片材)。具有端蓋的多層片材與沒有端蓋的相同結構和材料組成的多層片材相比可具有增加的撓曲剛度、減小的偏移、以及減小的應力水平。在一個實施方式中，端蓋可以通過各種方法附連于多層片材，包括，但不限于化學附連(例如，粘合或膠合)和/或物理附連(例如，超聲焊接、振動焊接、激光焊接等等)、和/或機械附連(例如，螺釘、螺栓、鉚釘?shù)?和/或固定至多層片材的其它的方式。在另一個實施方式中，端蓋可以與多層片材進行共擠出以形成整體結構(例如，形成為多層片材的部分，例如，形成為單個整體部件)。
[0020]本文中公開的多層片材可以根據(jù)期望，例如，期望另外的結構一體性，可選地包括各種組合的肋件(例如，垂直的、對角線的、和它們的任意組合)。壁的數(shù)目(例如，第一、第二、橫向等)可以另外改變并且基于多層片材的最終使用所期望的特性。任何肋件、分隔板和壁的設置是基于特定多層片材所期望的結構一體性，基于將采用多層片材的地點和其將經(jīng)歷的載荷。根據(jù)預期使用任意組合的支撐結構，可以使用任意數(shù)量的壁。
[0021]多層片材和端蓋可由諸如熱塑性樹脂、熱固性材料、以及包括上述各項中的至少一種的組合的塑料材料制成。通常，多層片材和端蓋可以由相同的塑料材料制成或者可以由相似的塑料材料制成，這樣多層片材和端蓋之間的熱膨脹就不是問題。端蓋和多層片材可以通過附連方法密切接觸(即，接觸)，以使端蓋和多層片材兩者以相同的速率膨脹和/或收縮。如本文中論述的附連方法可以通過化學結合、范德瓦爾斯力、或者機械結合提供多層片材和端蓋之間的密切接觸，在多層片材的附連區(qū)域和端蓋的附連區(qū)域之間不留空間。
[0022]可以采用的構成多層片材和端蓋的可能熱塑性樹脂包括，但不限于，寡聚物，聚合物，離聚物，樹狀聚合物，諸如接枝共聚物、嵌段共聚物(例如，星型嵌段共聚物、無規(guī)共聚物等)的共聚物，以及包括上述各項中的至少一種的組合。這樣的熱塑樹脂的實例包括，但不限于，聚碳酸酯(例如，聚碳酸酯的摻混物(如，聚碳酸酯-聚丁二烯摻混物、共聚酯聚碳酸酯))、聚苯乙烯(例如，聚碳酸酯和苯乙烯的共聚物、聚苯醚-聚苯乙烯摻混物)、聚酰亞胺(例如，聚醚酰亞胺)、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯(ABS)、聚甲基丙烯酸烷基酯(例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))、聚酯(例如，共聚酯、聚硫酯)、聚烯烴(例如，聚丙烯(PP)和聚乙烯、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、線型低密度聚乙烯(LLDPE))、聚酰胺(例如，聚酰胺亞胺)、聚芳基酯、聚砜(例如，聚芳基砜、聚磺酰胺)、聚苯硫醚、聚四氟乙烯、聚醚(例如，聚醚甲酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES))、聚丙烯酸類、聚縮醛樹脂、聚苯并噁唑(例如，聚苯并噁嗪吩噻嗪、聚苯并噻唑)、聚噁二唑、聚吡嗪喹喔啉、聚均苯四甲酰亞胺、聚喹喔啉、聚苯并咪唑、聚羥吲哚、聚氧異吲哚啉(例如，聚二氧異吲哚啉)、聚三嗪、聚噠嗪、聚哌嗪、聚吡啶、聚哌啶、聚三唑、聚吡唑、聚吡咯烷、聚碳硼烷、聚氧雜雙環(huán)壬烷、聚二苯并呋喃、聚苯酞、聚縮醛、聚酸酐、聚乙烯類(例如，聚乙烯醚、聚乙烯硫醚、聚乙烯醇、聚乙烯酮、聚乙烯鹵化物、聚乙烯腈、聚乙烯酯、聚氯乙烯)、多磺酸酯、聚硫化物、聚脲、聚磷腈、聚硅氮烷、聚硅氧烷、含氟聚合物(例如，聚氟乙烯(PVF)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、氟代乙烯-丙烯(FEP)、聚乙烯四氟乙烯(ETFE))、以及包括上述各項中的至少一種的組合。
[0023]更具體地，用于多層片材和端蓋的熱塑性樹脂可以包括，但不限于，聚碳酸酯樹脂(例如，Lexan*樹脂,商購自SABIC Innovative Plastics)、聚苯醚-聚苯乙烯樹脂(例如，Noryl*樹脂,商購自SABIC Innovative Plastics)、聚醚酰亞胺樹脂(例如,Ultem*樹脂,商購自SABIC Innovative Plastics)、聚對苯二甲酸丁二酯-聚碳酸酯樹脂(例如,Xenoy*樹月旨，商購自SABIC Innovative Plastics)、共聚酯碳酸酯樹脂(例如，Lexan*SLX樹脂，商購自SABIC Innovative Plastics)、以及包括至少一種上述樹脂的組合。甚至更具體地,熱塑性樹脂可包括，但不限于，聚碳酸酯的均聚物和共聚物、聚酯、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚醚酰亞胺、聚苯醚、或包含至少一種上述樹脂的組合。聚碳酸酯可包括聚碳酸酯的共聚物(例如，聚碳酸酯-聚硅氧烷，如聚碳酸酯-聚硅氧烷嵌段共聚物)、直鏈聚碳酸酯、支鏈聚碳酸酯、封端聚碳酸酯(例如，腈封端的聚碳酸酯)、以及包括上述各項中的至少一種的組合，例如支鏈聚碳酸酯和直鏈聚碳酸酯的組合。
[0024]多層片材和端蓋通?？砂ㄍǔ２⑷脒@種類型的多聚物組合物中的各種添加劑，條件是選擇添加劑以不顯著不利地影響片材的期望特性，特別是，透明性、偏移、應力、以及撓曲剛度。在用于形成多層片材的組分的混合過程中，這種添加劑可以在適宜的時間混合。示例性添加劑包括抗沖改性劑、填料、增強劑、抗氧化劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、紫外(UV)光穩(wěn)定性、增塑劑、潤滑劑、脫模劑、抗靜電劑、著色劑(諸如炭黑和有機染料)、表面效應添加齊U、放射穩(wěn)定劑(例如，紅外線吸收)、阻燃劑、和抗滴落劑。可以使用添加劑的組合，例如，熱穩(wěn)定劑、脫模劑、和紫外光穩(wěn)定劑的組合。通常，以通常已知的有效量使用添加劑?；诙鄬悠慕M合物的總重量，添加劑(除了任何抗沖改性劑、填料、或增強劑)的總量通常是0.001wt% 至 5wt%0
[0025]除了撓曲剛度、偏移、以及下邊緣應力之外，可選擇聚合材料以示出充分的抗沖擊性，使得片材能夠抵抗由沖擊(例如，冰雹、禽類、石頭等)造成的破損(例如，破裂、斷裂等)。因此，如根據(jù)ASTM D-256-93 (懸臂梁缺口沖擊試驗)所測試的，示出大于或等于約7.5英尺-磅/平方英寸(ft-lb/in2) (4.00焦耳/平方厘米(J/cm2))、或更高具體地大于約10.0ft-1b/in2 (5.34J/cm2)、或甚至更具體地大于或等于約 12.5ft_lb/in2 (6.67J/cm2)的聚合物是期望的。此外，期望地，聚合物具有足夠的剛性以允許片材的生產(chǎn)可以用于下述應用，其中通常在片材的兩側或更多側上支撐和/或夾緊片材(例如，在所有四側上夾緊)，如在包括管狀鋼框架結構的溫室應用中。本文中足夠的剛性定義為包括楊氏模量(例如，彈性模量)大于或等于約IxlO9牛頓/平方米(N/m2)、更具體地IxlO9至20xl09N/m2、并且更加具體地2xl09至10xl09N/m2的聚合物。[0026]多層片材的總厚度(t)(參見圖1，其中t沿著Z軸示出)通常小于或等于100毫米(mm)，更具體地，小于或等于55mm，還更具體地，小于或等于32mm，但是通常大于或等于6mm。在一個實施方式中，多層片材具有16mm的厚度。在另一個實施方式中，多壁片具有20mm的厚度。
[0027]多層片材可包括能夠針對預期用途(例如，作為屋頂、片材、或類似產(chǎn)品)提供足夠空間的覆蓋區(qū)域的寬度(W)(參見圖1，其中w沿著X軸示出)。例如，多層片材的寬度通常可以是小于或等于2米(m)，更具體地，小于或等于1.8m,還更具體地，小于或等于1.25m,還更具體地，小于或等于1.2m (4英尺)，甚至更具體地，小于或等于0.9m (3英尺)，甚至還更具體地，小于或等于0.6m (2英尺)，但通常大于或等于400mm。在一個實施方式中，多層片材具有Im的寬度。
[0028]多層片材可包括針對預期用途(例如，作為屋頂、片材產(chǎn)品、或類似產(chǎn)品)能夠提供足夠剛性的長度(I)(參見圖1，其中I沿著Z軸示出)。例如，多層片材的長度通常可以小于或等于100mm，更具體地，大于或等于Im,更加具體地,大于或等于1.5m,但通常大于或等于6m。當裝配后，多層片材可暴露于由雪、風、雨、冰雹等所引起的各種力。期望片材能夠承受這些力而不損壞(例如，彎折、破裂、彎曲等)?？梢赃x擇多層片材的具體尺寸使得多層片材能夠承受這些力。
[0029]包括具有上壁末端的上壁、具有下壁末端的下壁、以及設置在上壁末端和下壁末端之間的連接壁的端蓋，可具有的厚度為大于或等于0.25mm，具體地，大于或等于0.75mm,更具體地，大于或等于1mm。在一個實施方式中，端蓋的厚度可以小于或等于兩倍的多層片材的第一壁和第二壁的厚度。端蓋的厚度指的是包括上壁、下壁和連接壁的端蓋的每個壁的厚度。
[0030]根據(jù)期望的最終使用，多層片材可以是透明的。例如，多層片材可具有的透明度為大于或等于80%，具體地，大于或等于85%，更具體地，大于或等于90%，甚至更具體地，大于或等于95%，并且更具體地，大于或等于99%。如描述的端蓋相對于多層片材也可以是透明的，或者可以是透明的或者可以是不透明的。例如，透明的端蓋可具有的透明度為大于或等于50%，具體地，大于或等于65%，并且更加具體地，大于或等于75%。端蓋可被設計為在附連于多層片材之后不可見(例如，端蓋可附連于多層片材的桁條(purlin)或其他支撐結構)。在這種情況下，端蓋可以是透明的或不透明的，因為其將不會干擾多層片材的總體透明度。
[0031]透明度通過兩個參數(shù)來描述，透射百分比和濁度(haze)百分比。可以使用ASTMD1003-00，使用CIE標準光源C的方法B，測定實驗室規(guī)模樣品的透光百分比和濁度百分比。ASTM D-1003-00 (方法B，分光光度計，使用具有漫射照明與單向觀察的光源C)將透光率定義如下:
[0032]%Τ= (i/i0)*100%
[0033]其中，I=通過測試樣品的光強度，
[0034]I。=入射光強度。
[0035]如果制造為整體結構，則多層片材可以由各種聚合物加工方法制成，如擠出或注塑模制。與非連續(xù)操作如注塑模制相比，連續(xù)生產(chǎn)法如擠出通常提供提高的操作效率和更大的生產(chǎn)率。具體地，可采用單螺桿擠出機來擠出聚合物熔體(例如，聚碳酸酯，如Lexan*，商購自SABIC Innovative Plastics)。聚合物熔體進料至能夠形成具有在圖1中示出的多層片材10的截面的擠出物的輪廓模(profile die)。多層片材10通過定徑(sizing)裝置(例如，包括定徑模的真空槽)移動，并且然后冷卻至它的玻璃轉變溫度(例如，對于聚碳酸酯，約297° F(147°C))以下。
[0036]在已經(jīng)冷卻面板之后，可利用，例如，諸如指數(shù)聯(lián)機鋸的擠出剪切機剪切希望的長度。一旦切割，可以使多層片材在包裝前經(jīng)受二次加工。示例性的二次加工可包括退火、印刷、固定部件的附連、修整、進一步組裝操作、和/或任何其它期望的處理。擠出機的尺寸，如通過擠出機螺桿的直徑所測量的，是基于期望的生產(chǎn)率，并由擠出機的體積生產(chǎn)率和板材的截面積來計算?？梢源_定冷卻設備的尺寸(例如，長度)以在不賦予濁度的情況下以快速的方式從擠出物中移除熱量。
[0037]當聚合物(例如，聚碳酸酯)快速冷卻時，可以賦予濁度。因此，冷卻設備可以在較暖的溫度(例如，大于或等于約100° F (39°C))、或更具體地，大于或等于125° F (52°C),而非較冷的溫度(例如，低于100° F (39°C)、或更具體地小于或等于約75° F (24°C))操作以減少霧化。如果使用較暖的溫度，可以增加熔池的長度以允許充足的時間來將擠出物的溫度降低至低于其玻璃化轉變溫度。擠出機的尺寸、冷卻設備的冷卻能力、以及切割操作可以以大于或等于約5英尺/分鐘的速率生產(chǎn)多層片材。然而，如果該速率能夠生產(chǎn)包括期望品質的表面特征，可以達到大于約10英尺/分鐘或甚至大于約15英尺/分鐘的生產(chǎn)率。
[0038]對于多層片材的生產(chǎn)也可以采用共擠出法。可采用共擠出以將不同的聚合物提供至多層片材的幾何結構的任何部分以改善和/或改變片材的性能和/或降低原料的成本。本領域技術人員將容易理解該方法的通用性和其中在生產(chǎn)多層片材時可以使用共擠出的各種應用。
[0039]通過參考附圖能夠獲得對本文中公開的部件、方法、和裝置的更全面的了解。這些圖(本文中也稱為“附圖”)僅僅是基于方便和易于證明本公開的展示，因此不旨在表示裝置或其部件的相對尺寸和大小和/或定義或限制示例性實施方式的范圍。雖然為了清楚起見在以下描述中使用了特定術語，但這些術語僅是指附圖中用于示例而選擇的實施方式的具體結構，并不旨在限定或限制本公開的范圍。在附圖和以下描述中，應當理解的是，相同的數(shù)字標識是指具有相同功能的部件。
[0040]圖1示出了多層片材10，包括壁，其中，壁包括第一壁12、第二壁14、以及橫向壁16,以及在第一壁12和第二壁14、第一壁12和橫向壁16、和/或橫向壁16和第二壁14之間延伸的肋件18。換言之，肋件18可以在任意兩個鄰壁之間延伸。第一壁12和第二壁14是多層片材10最外面的壁。在一個實施方式中，橫向壁16可以縱向延伸第一壁12和第二壁14的長度。在另一個實施方式中，橫向壁16可以平行于第一壁12和第二壁14,或者橫向壁16可以基本平行于第一壁12和第二壁14 (例如，不完全平行通過第一壁12和第二壁14的整個長度，但也不與第一壁12和第二壁14相交，適應在處理過程中定向的微小變化)。第一壁12具有第一壁末端24并且第二壁14具有第二壁末端26。肋件18可以附連于多層片材10的一個壁(參見例如，圖3)，和/或可以附連于多層片材10的任意兩個壁(參見例如，圖1和圖4)，和/或可以懸浮(floating)于多層片材10的各個層(例如，不附連于多層片材10的任何壁)。
[0041]例如，不附連于第一壁12或第二壁14的懸浮肋件可以提供提高隔熱特性的氣囊(例如，懸浮肋件可以中斷導熱路徑，可以提高隔熱特性)并且也可以起到提高多層片材的遮光系數(shù)(shading coefficient)的作用。遮光系數(shù)是通過玻璃單元的太陽能增益與通過3mm厚的玻璃片的太陽能的比例，并且通常對于當多層片材上存在直射陽光時多層片材如何內部隔熱(即，遮光)給出指示。肋件18可以是將提供多層片材的期望特性(例如，剛性和/或結構一體性)的任何形狀，例如，平直的或者彎曲的。多層片材10也可以包括設置在第一壁末端24和第二壁末端26之間的最外部肋件28。
[0042]第一壁12可縱向延伸經(jīng)過肋件28到達第一壁末端24并且第二壁14可縱向延伸經(jīng)過最外部肋件28到達第二壁末端26。例如，第一壁末端24和第二壁末端26可經(jīng)過最外面的肋件28延伸大于或等于3mm,具體地,大于或等于5mm,更具體地,大于或等于7.5mm,更加具體地，大于或等于10mm，更加具體地，大于或等于20mm，并且更加具體地，大于或等于25mm0
[0043]圖2示出了端蓋20。端蓋20包括具有上壁末端32的上壁36、具有下壁末端34的下壁38、以及連接壁40。連接壁40可以設置在上壁末端32和下壁末端34之間，因此端蓋20形成“C”形。可替換地，連接壁40也可以設置在上壁36和下壁38之間，使得端蓋形成“H”形(例如，連接壁40可以設置在上壁36和下壁38的中途點(halfway point))。上壁36和下壁38可以沿著多層片材10的第一壁12和第二壁14縱向延伸經(jīng)過最外部肋件28。例如，當端蓋20附連于多層片材10時，端蓋20的上壁36和下壁38可以延伸經(jīng)過最外部肋件281mm至50mm，具體地2.5mm至25mm，更具體地，延伸經(jīng)過最外部肋件285mm至10mm。端蓋20的上壁36和下壁38可以延伸經(jīng)過最外部肋件28大于或等于2.5mm，具體地，大于或等于5mm,更具體地,大于或等于IOmm,更加具體地,大于或等于15mm,更加具體地,大于或等于20mm，并且更加具體地，延伸經(jīng)過最外部肋件28大于或等于25mm。
[0044]可選地，端蓋20可以另外包括任意表面或者所有表面上的能量導向器(energydirector)22 (參見例如，圖2，其中能量導向器22存在于下壁38上)。能量導向器22也可以被配置為與端蓋20將會附連于其上的多層片材10的外表面(例如，第一壁12或第二壁14)嚙合。能量導向器22可以幫助控制和保持多層片材10和/或可以重新定向由多層片材10接收的能量，例如，多層片材10和端蓋20焊接(例如，超聲和/或熱焊接)在一起的過程中。
[0045]在一個實施方式中，可選地，連接壁40可以被改變?yōu)橐迫ゲ糠诌B接壁40，如圖2中示出的中點處，以使如果端蓋20附連于連接器(例如，站縫連接器)，則上壁36和下壁38的全長可以在附連過程中均勻載荷(例如，焊接，提供增加的和一致的焊接強度)。在給出相同多層片材上的O至大于100磅每線性英寸的低焊接強度附連處理過程中，連接壁40會變得過硬而不能彎曲。如果連接壁40的部分被移去，如圖2中示出的，則可以在相同的多層片材上觀察到超過200磅/平方英寸的焊接強度。
[0046]使用多個能量導向器22可以是有利的，因為這樣可以提高多層片材10中的肋件18上面具有能量定向器22的幾率。在每個水平面，以及可選地垂直面(即，連接壁40)上采用的能量導向器22的數(shù)量可以是不同的(B卩，上壁36和下壁38)，并且可以根據(jù)水平面的長度和肋件18的量改變。例如，通?？梢栽诿總€水平面上采用大于或等于2個能量導向器，具體地，大于或等于4個，更具體地，大于或等于5個，并且更具體地，大于或等于8個。盡管對于能量定向器22可以采用任意幾何形狀，但通常采用三角形的幾何形狀，例如，延伸到接收區(qū)內的直角三角形。能量定向器22的高度可以改變。通常其高度小于或等于2_(毫米)，具體地，0.25mm至2mm,更具體地,0.5mm至1_。在一個實施方式中，能量導向器具有0.7mm的高度。
[0047]能量導向器22可以形成為端蓋20的整體部分。此外，為了提高多層片材10和端蓋20之間的適合性，端蓋20和能量導向器22可以由與多層片材10相同類型的材料制成，或者可以是包含與多層片材10相同類型材料的組合物。例如，如果多層片材10是由聚碳酸酯制成的，則端蓋20和能量定向器22可以是聚碳酸酯，或者包含聚碳酸酯的組合物，如聚碳酸酯和ABS。
[0048]不被理論所限制，相信能量導向器將振動的超聲變幅桿的能量定點(集中，pinpoint)在端蓋20和多層片材10之間的小區(qū)域，引起能量定向器22熔化并且隨后利用由熔化物質產(chǎn)生的強化學和物理鍵熔合到多層片材10。在沒有能量導向器22的情況下，超聲變幅桿將會振動，加熱，以及將大量未熔化的端蓋20壓制到多層片材10中，從而壓垮多層片材10或者創(chuàng)建非常弱的結合。除焊接之外或者替換焊接，端蓋20可以通過其他化學和/或機械方法附連于多層片材10 (例如，粘合、化學鍵合、緊固件、以及包含上述至少一種的組合)。
[0049]圖3示出了具有設置在多層片材10的第一壁末端24和第二壁末端26上的端蓋20的多層片材10。如同圖1中不出的多層片材10 —樣,在一個實施方式中，橫向壁16可以可選地存在并且如果存在，可以縱向沿著第一壁12和第二壁14的長度延伸。在另一個實施方式中，橫向壁16可以平行于第一壁12和第二壁14，或者橫向壁16可以基本平行于第一壁12和第二壁14 (例如，不完全平行通過第一壁12和第二壁14的整個長度，也不與第一壁12和第二壁14相交，適應在處理過程中定向的微小變化)。
[0050]如圖3中示出的，端蓋20可以縱向沿著多層片材的長度部分地延伸(例如，沿著第一壁12和第二壁14的長度部分地延伸)。如圖3中示出的，上壁36和下壁38可以延伸至最外部肋件28。當力施加于多層片材10時(例如，風壓載荷)，端蓋20可以向多層片材10提供額外的剛性和結構一體性以提高多層片材10的撓曲剛度、減少偏移、并且減少多層片材10的應力。
[0051]圖4示出了類似的多層片材10，包括壁，其中壁包括第一壁12、第二壁14、橫向壁
16、以及相鄰壁的肋件18。如圖1中示出的多層片材10，在一個實施方式中，當預先設置時，橫向壁16可以縱向沿著第一壁12和第二壁14的長度延伸。在另一個實施方式中，橫向壁16可以平行于第一壁12和第二壁14，或者橫向壁16可以基本平行于第一壁12和第二壁14(例如，不完全平行通過第一壁12和第二壁14的整個長度，也不與第一壁12和第二壁14相交，適應在處理過程中定向的微小變化)。在圖4中示出的實施方式中，端蓋20設置在第一壁末端24和第二壁末端26上面，經(jīng)過最外部肋件28并且經(jīng)過另一個肋件18?？蛇x地，如圖4中示出的，連接器30 (例如，站縫連接器或者鎖閂連接器)可以設置在端蓋20上面，用于附連至如本文中描述的結構(例如，超聲焊接、激光焊接、粘結等)或者用于附連至另一個多層片材。如果超聲焊接，端蓋20可具有設置在將接觸連接器30的端蓋20的表面上的能量導向器22。[0052]通過以下非限制性實施例進一步說明多層片材。除非另外具體陳述，否則所有的以下實施例都是基于模擬的。
[0053]實施例
[0054]實施例1
[0055]具有端蓋的片材與沒有端蓋的相同結構和材料組成的片材(例如，相同長度、寬度、厚度和材料組成)相比較。表1列出了片材規(guī)格和測試參數(shù)。比較樣本I (Cl)以及樣本I各自包括32mm厚、5個壁的片材。參與測試的邊緣是20mm，(即，片材保持在片材的所有四面上的20mm的寬度)。片材長度大于3m。樣本I中的端蓋是50mm長(例如,沿著多層片材的長度延伸50mm)并且是1.2mm厚?？缭蕉鄬悠牡?000mm跨度(B卩，寬度)來測試樣品。測試的多層片材包含聚碳酸酯并且端蓋包含聚碳酸酯。載荷被施加于片材并且測量偏移和應力以確定撓曲性能。在片材的中間測量偏移并且以毫米(_)測量，而應力是以兆帕斯卡(MPa)測量的，并且根據(jù)風壓載荷對片材偏移的斜率以牛頓每立方米(N/m3)測量相對撓曲剛度。
[0056]使用行業(yè)標準數(shù)據(jù)模擬軟件進行測試。表1示出了用于模擬的作為多層片材和端蓋的材料的聚碳酸酯的材料數(shù)據(jù)。聚碳酸酯(例如，Lexan*)的楊氏模量值(E)是2400MPa并且泊松比(Nu)值是0.38。
[0057]
【權利要求】
1.一種多層片材,包括: 片材，包括壁，其中所述壁包括: 第一壁， 第二壁，以及 在所述第一壁和所述第二壁之間延伸的最外部肋件，其中所述第一壁縱向延伸經(jīng)過所述最外部肋件到達第一壁末端，并且其中所述第二壁縱向延伸經(jīng)過所述最外部肋件到達第二壁末端；以及 端蓋，包括具有上壁末端的上壁、具有下壁末端的下壁、以及設置在所述上壁末端和所述下壁末端之間的連接壁； 其中所述端蓋設置在所述第一壁末端和所述第二壁末端的上面，并且其中所述上壁和所述下壁沿著所述第一壁和所述第二壁縱向延伸經(jīng)過所述最外部肋件。
2.根據(jù)權利要求1所述的多層片材,其中,所述端蓋包含塑料材料。
3.根據(jù)權利要求1或2中任一項所述的多層片材，其中，所述端蓋通過選自由以下各項所組成的組中的方法附連于所述片材:粘結、超聲焊接、激光焊接、振動焊接、以及包括上述各項中的至少一種的組合。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的多層片材，其中，所述第一壁末端和所述第二壁末端延伸經(jīng)過所述最外部肋件大于或等于3mm。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的多層片材，其中，所述端蓋延伸經(jīng)過所述最外部肋件大于或等于5_。`
6.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的多層片材，其中，所述上壁和所述下壁延伸經(jīng)過另一個肋件。
7.根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的多層片材，其中，所述上壁、所述下壁、和所述連接壁具有大于或等于I毫米的厚度。
8.根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的多層片材，還包括設置在所述端蓋上的連接器。
9.根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的多層片材，其中，與沒有所述端蓋的相同結構和材料組成的片材相比，跨越1000米跨度的所述片材具有大于或等于20%的撓曲剛度增加。
10.根據(jù)權利要求1至9中任一項所述的多層片材，其中，與沒有所述端蓋的相同結構和材料組成的片材相比，跨越1000米跨度的所述片材具有大于或等于25%的偏移減少。
11.根據(jù)權利要求1至10中任一項所述的多層片材，其中，與沒有所述端蓋的相同結構和材料組成的片材相比，跨越1000米跨度的所述片材具有大于或等于25%的應力減少。
12.—種制品，包括權利要求1至11中任一項所述的多層片材。
13.—種制造多層片材的方法，包括: 將片材切割成在兩個肋件之間的期望長度，其中所述片材包括壁，其中所述壁包括: 第一壁， 第二壁，以及 在所述第一壁和所述第二壁之間延伸的肋件，其中所述第一壁縱向延伸經(jīng)過最外部肋件到達第一壁末端，并且其中所述第二壁縱向延伸經(jīng)過所述最外部肋件到達第二壁末端；以及通過在所述第一壁末端和所述第二壁末端上放置端蓋，將所述端蓋附連于所述片材。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，還包括擠出所述片材。
15.根據(jù)權利要求13或14所述的方法，其中，將所述端蓋附連于所述片材包括選自由以下各項所組成的組中的方法:粘結、超聲焊接、激光焊接、振動焊接、以及包括上述各項中的至少一種的組合。
16.根據(jù)權利要求13至15中任一項所述的方法，其中，所述第一壁末端和所述第二壁末端延伸經(jīng)過所述最外部肋件大于或等于3_。
17.根據(jù)權利要求13至16中任一項所述的方法，還包括在所述端蓋上附連連接器。
18.根據(jù)權利要求13至17中任一項所述的方法，其中，與沒有所述端蓋的相同結構和材料組成的片材相比，跨越1，OOO米跨度的所述片材具有大于或等于20%的撓曲剛度增加，與沒有所述端蓋的相同結構和材料組成的片材相比，跨越1，000米跨度的所述片材具有大于或等于25%的偏移減少，以及與 沒有所述端蓋的相同結構和材料組成的片材相比，跨越.1，000米跨度的所述片材具有大于或等于25%的應力減少。
【文檔編號】E04D3/06GK103857858SQ201280049524
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年9月24日 優(yōu)先權日:2011年10月7日
【發(fā)明者】欽尼亞赫·蒂亞加拉揚, 弗蘭斯·阿德里安森, 邁克爾·馬修·勞林, 貝恩德·詹森 申請人:沙特基礎創(chuàng)新塑料Ip私人有限責任公司