專(zhuān)利名稱(chēng)：纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體和制造該構(gòu)造體的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體和制造該構(gòu)造體的方法及設(shè)備。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種適合用作重量輕、強(qiáng)度大，尺寸準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)件的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體，具體地說(shuō)涉及一種適用于臨時(shí)建筑工程的腳手板的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體，還涉及一種快速和高效地制造該纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
(1)支架，也稱(chēng)為板條，用于建筑工程或者土木工程建筑中混凝土模板的安裝。通常，板條是鋼或者鋁制的；但是這樣的板條重，容易生銹和粘附混凝土。由于這些問(wèn)題，有些板條是用重量輕、強(qiáng)度大和耐腐蝕性能強(qiáng)的FRP管制成的。
還有一種趨勢(shì)是使用拉拔成型的FRP中空件作為各種構(gòu)造體的結(jié)構(gòu)件，如連桿、支柱、柵欄和腳手板。在這種FRP中空件中，橫截面的一條邊或者直徑至少為60mm。在拉拔這樣的大橫截面FRP中空件時(shí)，如果用固化模拉拔成型，會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題例如有模具尺寸要加大，結(jié)構(gòu)也會(huì)復(fù)雜；由于拉拔阻力顯著增加，需要使用大型拉拔機(jī)；由于需要增加模具強(qiáng)度，模具成本增高。而且，還有一個(gè)問(wèn)題是拉拔速度減慢至1m/min或者更小。
作為FRP管，有一種公知的復(fù)合管，(例如，商品名稱(chēng)“Compose”，由UBE-NITTO KASEI有限公司制造)，該管具有三層組合結(jié)構(gòu)，它包括一層熱塑性樹(shù)脂制成的內(nèi)管層(以下稱(chēng)為“中心型心”)，一層FRP制成的中間層，及一層熱塑性樹(shù)脂制成的外覆層。這種三層結(jié)構(gòu)的復(fù)合管不需使用任何固化模，經(jīng)過(guò)固化時(shí)，其形狀由中心型心和外覆層保持，因此，具有固化/模制速度加快的優(yōu)點(diǎn)，由于零件，例如模具成本顯著降低，所以也節(jié)省費(fèi)用。在這些復(fù)合管中，一種為方形管，它具有長(zhǎng)方形的橫截面，其一條邊較大，為50-60mm；因此，為了保持抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度，中間層和中心型心各自的壁厚設(shè)定為較大值。除了中空部分尺寸精度不足的缺點(diǎn)外，它不僅沒(méi)有考慮到減輕重量的重要性，而且也有待于改善資源節(jié)約和投資效率。
另一個(gè)問(wèn)題是，如果固化溫度高于形成中心型心的熱塑性樹(shù)脂的變形溫度，中心型心容易軟化和變形，導(dǎo)致成品橫截面變形。
對(duì)于一條邊的尺寸大于60mm的復(fù)合管來(lái)講，需要加大中心型心和中間層的壁厚。這種情況下，由于出現(xiàn)了橫截面容易變形的問(wèn)題，需要進(jìn)一步增加中心型心的厚度以抑制該問(wèn)題。這是由于當(dāng)中間層的厚度增加時(shí)，由于FPP固化產(chǎn)生的熱量變大，結(jié)果中心型心的強(qiáng)度降低，中心型心容易變形。此外，固化引起的收縮變大，結(jié)果側(cè)部容易變形成為凸形或者凹形。也就是說(shuō)，使中間層的厚度增加，由于FRP固化引起的溫度上升，導(dǎo)致產(chǎn)生大量的熱，從而使中心型心的強(qiáng)度下降，容易變形。
除了由于固化引起的發(fā)熱和收縮外，還有下面一些其它變形因素。即，當(dāng)由用液態(tài)熱固性樹(shù)脂浸漬后的強(qiáng)化長(zhǎng)纖維組成的未固化中間層從成型噴嘴出來(lái)時(shí)，中間層的棱角部變形較少，而由于已經(jīng)被冷卻和固化的中心型心(中心型心側(cè)部由于通過(guò)成型噴嘴時(shí)擠壓熱固性樹(shù)脂的通行阻力和壓力而變形，排斥力是由于外加壓力減壓而產(chǎn)生的)側(cè)部的推斥力，造成中間層側(cè)部向外膨脹成凸形。復(fù)合管一條邊的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，這種趨勢(shì)就變的越強(qiáng)。對(duì)于一條邊的長(zhǎng)度大約為60mm或低于60mm的復(fù)合管來(lái)講，可以通過(guò)制備一種內(nèi)表面彎曲，形成內(nèi)凹形的成型噴嘴來(lái)補(bǔ)償變形，從而消除上述變形。
對(duì)于一條邊的長(zhǎng)度更長(zhǎng)的復(fù)合管來(lái)講，由于上述變形變得更大，就難于補(bǔ)償上述變形。一種具有圓形橫截面的復(fù)合管不容易因?yàn)樯鲜鲆蛩貙?dǎo)致變形；但是，在這種中空部分直徑變大的圓形橫截面的復(fù)合管中，要求中間層的壁厚增加至超過(guò)10mm，以便保持管的強(qiáng)度，這就導(dǎo)致重量增加。對(duì)于長(zhǎng)方形橫截面的復(fù)合管，長(zhǎng)邊的變形更大。更具體地說(shuō)，長(zhǎng)邊(寬度)/短邊(高度)的比值越大，尤其當(dāng)比值大于1.5/1時(shí)，變形變得越大。而且，這樣大的變形難于用彎曲成型噴嘴來(lái)補(bǔ)償。通常，希望使用厚度約20至60mm，寬度約200至300mm的重量輕、高強(qiáng)度、高耐用性、和高電絕緣性的FRP中空材料作為建筑/土木工程建筑的腳手板。但是由于其寬度大于60mm，上述變形會(huì)更大，因而降低了材料的強(qiáng)度，在儲(chǔ)存和運(yùn)輸時(shí)，將這些材料疊置時(shí)的穩(wěn)定性惡化。
當(dāng)長(zhǎng)邊/短邊的比值大于1.5/1時(shí)，抗壓強(qiáng)度也降低。原因是由于應(yīng)力集中，寬度方向的即使小變形也會(huì)引起FRP中間層縱向裂縫，并且會(huì)使集中過(guò)載特別集中在中央部分。也可以通過(guò)使用玻璃纖維織物，玻璃纖維墊等，在寬度方向布置強(qiáng)化長(zhǎng)纖維來(lái)消除上述缺點(diǎn)。但是，這種情況下，縱向剛度變低，由于制造工序增加和單位重量增加，制造成本增加?？梢钥紤]梯形橫截面的復(fù)合管，其中除了在上、下、右和左側(cè)等外周邊的FRP部分外，還將多根連接上下FRP板的FRP柱布置在縱向。但是在該復(fù)合管中，如果用固化模具制造，模具結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，拉拔阻力顯著增大。當(dāng)成型的復(fù)合管具有大的方形橫截面時(shí)，F(xiàn)RP柱可以布置成十字形結(jié)構(gòu)或者桁架結(jié)構(gòu)，其中空部分形成三角形橫截面，用于提高強(qiáng)度和尺寸精確度，并降低重量。但是，由于上述相同的原因，尚未探索出一種用于制造這種復(fù)合管的工業(yè)方法。
考慮到尚未有用于大批量和有效地制造一條邊或者直徑大于60mm，強(qiáng)度高、尺寸精確、重量輕的大尺寸纖維強(qiáng)化復(fù)合中空結(jié)構(gòu)體的公知方法，所以提出了本發(fā)明。因此本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種三層結(jié)構(gòu)的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體，該構(gòu)造體能夠即使在壁厚減小時(shí)保持強(qiáng)度和剛度，從而達(dá)到重量輕，節(jié)約資源，減少橫截面的變形，并提供一種制造該纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的方法。
(2)為了獲得上述三層結(jié)構(gòu)的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體，提出以下一種擠壓熱塑性樹(shù)脂，以便涂覆一個(gè)具有覆蓋了未固化FRP中間層的中心型心的未固化型心部分提供一個(gè)十字頭模具(cross head die)；將未固化的型心部分引入十字頭模具；擠壓十字頭模具，以便涂覆。其中一種方法(牽伸型)的特征在于，使用排料口大于待涂覆的未固化型心部分外周邊的牽伸模具，其中讓未固化的型心部分通過(guò)模頭中部空間，而不接觸模頭排料口，熱塑性樹(shù)脂被向下?tīng)可欤扛参垂袒托牟糠?。另一種方法(壓力型)的特征在于，預(yù)熱未固化的型心部分，使其與模頭中熔融的樹(shù)脂直接接觸，通過(guò)擠壓壓力將樹(shù)脂緊緊地涂覆在固化后的型心部分上。
這種牽伸型方法使熱塑性樹(shù)脂與未固化的型心部分之間的粘附性差，但是有一些優(yōu)點(diǎn)，例如，即使未固化型心部分的尺寸稍微變化，也可以使用相同的模唇來(lái)處理未固化的型心部分，通過(guò)改變模具排料口間隙，用相同的模唇來(lái)改變涂覆厚度。
相反，壓力型方法使熱塑性樹(shù)脂與未固化的型心部分之間的粘附性好，但是沒(méi)有牽伸型的一些優(yōu)點(diǎn)。也就是說(shuō)，如果未固化型心部分的尺寸變化，相同的模唇不允許改變尺寸，需要根據(jù)尺寸的變化來(lái)改變模具形狀。對(duì)于改變涂覆厚度也是如此。
在本發(fā)明中，由于未固化的樹(shù)脂以一定的壓力擠出，并通過(guò)涂覆樹(shù)脂的熱量來(lái)固化，所以不能使用壓力型涂覆模具。更具體地說(shuō)，對(duì)于浸漬有低粘度液態(tài)樹(shù)脂的未固化FRP型心部分，低粘度液態(tài)樹(shù)脂例如未固化狀態(tài)的不飽和聚酯樹(shù)脂，未固化的樹(shù)脂以一定的壓力擠壓，用于擠出熔融的樹(shù)脂，利用涂覆樹(shù)脂的熱量發(fā)泡并固化，從而使表面狀態(tài)惡化(例如，產(chǎn)生隆起，不規(guī)則，涂層裂縫等)。總之，為了涂覆浸漬有液態(tài)樹(shù)脂的未固化FRP型心部分，不能使用壓力型涂覆模具，需要使用牽伸型涂覆模具。
但是，在涂覆橫截面的一條邊或者直徑(橫截面)大于100mm的大尺寸未固化型心部分時(shí)，由于出現(xiàn)涂覆厚度不均勻和小皺紋，會(huì)產(chǎn)生涂覆不均勻的問(wèn)題。更具體地說(shuō)，由于幾乎一直使用以水平方向裝配的生產(chǎn)線來(lái)模制大尺寸未固化的型心部分，所以在重力的作用下，熔融樹(shù)脂趨向于下墜，阻礙了均勻涂覆。
通常，擠壓機(jī)擠出的熔融樹(shù)脂在涂覆于未固化型心部分之前，會(huì)受到周?chē)髿獾睦鋮s。因此，如果未固化型心部分尺寸大，由于拉拔速度變慢，將樹(shù)脂擠出和涂覆到未固化型心部分需要較長(zhǎng)的時(shí)間。結(jié)果，樹(shù)脂過(guò)度冷卻，不能得到足夠的拉伸。這引起涂覆層產(chǎn)生皺紋，并在涂覆層和未固化型心部分之間產(chǎn)生凹坑。對(duì)于這種大尺寸的未固化型心部分，涂覆速度為2-3m/min或更小。
此外，兩個(gè)位置之間冷卻速度的差異造成兩者之間的涂覆厚度不均勻。引起這種冷卻不均勻的原因是，周?chē)髿庥赡＞邤D壓出的未固化型心部分加熱，這引起對(duì)流。如果用圓形牽伸模具將樹(shù)脂涂覆在板形未固化型心部分上，擠出的樹(shù)脂到達(dá)到涂覆點(diǎn)所需的時(shí)間有差別。這造成涂覆點(diǎn)的溫度不均勻，從而使其難于均勻地涂覆在未固化型心部分上。
除了上述使用十字頭模具的擠壓涂覆方法外，還有另一種公知的將熱塑性樹(shù)脂涂覆在大直徑管或者寬板形未固化型心部分上的方法。這就是將樹(shù)脂擠入一個(gè)片材中，轉(zhuǎn)動(dòng)未固化的型心部分使片材卷繞到其上，或者預(yù)先準(zhǔn)備一個(gè)樹(shù)脂片材輥軸，轉(zhuǎn)動(dòng)該輥軸，將樹(shù)脂片材卷繞到未固化型心部分上。還有一種公知的方法是，利用多個(gè)擠壓機(jī)擠壓多個(gè)樹(shù)脂片材，多個(gè)片材邊緣重疊卷繞，形成一層涂覆層。
這些方法的缺點(diǎn)是，由于出現(xiàn)片材接縫(重疊的邊緣部分)，所以很難保證涂覆厚度均勻。結(jié)果，需要進(jìn)行切割、拋光、或者熱壓突出接縫等后處理。如果使用可以在溶劑中溶解的可溶性樹(shù)脂，就可以用一塊浸漬溶劑的布擦去突出的接縫。但是，在各種情況下，出現(xiàn)的另一個(gè)問(wèn)題是容易留下后處理標(biāo)記。
因此，本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種能夠用熱塑性樹(shù)脂涂覆一條邊或者直徑(橫截面)大于100mm的大尺寸未固化型心部分的熱擠壓涂覆方法，同時(shí)能夠通過(guò)使用牽伸型涂覆模具，保持表面處于均勻狀態(tài)(無(wú)皺紋)，并提供一種使用上述方法的設(shè)備。
(3)在利用仿形擠壓模制塑料制品時(shí)，通常采取使用一個(gè)定型噴嘴(定型板用導(dǎo)熱性好的金屬制成，如黃銅)的水冷滑動(dòng)型定型方法。具體地說(shuō)，適當(dāng)采用一種將定型噴嘴插入真空氛圍內(nèi)的水槽中的真空定型方法。
在制造具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的，且在每?jī)蓚€(gè)之間布置有FRP柱的中心型心的三層復(fù)合中空構(gòu)造體時(shí)，在未固化樹(shù)脂型心部分用涂覆模具(十字頭模具)涂覆了熱塑性樹(shù)脂(ABS樹(shù)脂)后，需要使涂覆有熱塑性樹(shù)脂(ABS樹(shù)脂)的中心型心部分模壓(定型)，以便消除各中心型心之間的偏差，光滑地精加工表面。這種情況下，上述水冷滑動(dòng)型定型方法有下述問(wèn)題。
對(duì)于一條邊(寬度)長(zhǎng)大于100mm(周長(zhǎng)至少200mm或更多)的大尺寸復(fù)合中空構(gòu)造體，由于增加了定型阻力，因此會(huì)存在表面上出現(xiàn)表面波狀皺紋的缺陷。尤其是在定型裝置間接被水冷卻的間接水冷定型情況下，這種定型阻力趨向于增加。此外，只有條件變化引起的復(fù)合中空構(gòu)造體尺寸(外形)的稍微變化會(huì)造成構(gòu)造體在定型裝置停止。在最壞的情況下，不能夠拉拔該復(fù)合中空構(gòu)造體。
在水冷滑動(dòng)型定型方法中，如果涂覆厚度不均勻和/或表面出現(xiàn)異物，有可能破壞復(fù)合中空構(gòu)造體和定型裝置之間水的密封狀態(tài)。這會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)水的流動(dòng)，由于該不均勻部分的冷卻速度不同于周?chē)渌糠值睦鋮s速度，則會(huì)在不均勻部分的表面出現(xiàn)不規(guī)則異點(diǎn)。一旦水開(kāi)始流動(dòng)，這種流動(dòng)就會(huì)擴(kuò)展，最后出現(xiàn)水浸透到涂覆模具中的問(wèn)題，使模具不能夠繼續(xù)模制。對(duì)于一條邊長(zhǎng)大于100mm的大尺寸復(fù)合中空構(gòu)造體，由于制造速度(拉拔速度)自然變慢，所以就很難防止定型表面和復(fù)合中空構(gòu)造體之間由于水的粘度使水流到涂覆模具的側(cè)面。這種現(xiàn)象尤其易于發(fā)生在四角和中心型心之間的部分(柱部分)。
如果采用抽真空進(jìn)行定型，會(huì)間歇地發(fā)生空氣吸入和冷卻水的泄漏。該定型裝置不能夠靈活地應(yīng)用于正在定型的復(fù)合中空構(gòu)造體尺寸變化的情況。對(duì)于一種形狀的(一種類(lèi)型)的復(fù)合中空構(gòu)造體，基本上需要準(zhǔn)備一組定型裝置。也就是說(shuō)，該組定型裝置并非通用于寬度、厚度等不同的復(fù)合中空構(gòu)造體，應(yīng)用自由度較差。
在涂覆了樹(shù)脂并經(jīng)過(guò)定型之后，需要對(duì)未固化的樹(shù)脂型心部分進(jìn)行固化。對(duì)于三層結(jié)構(gòu)的復(fù)合管，考慮到可靠性、經(jīng)濟(jì)性和安全性，優(yōu)選采用使用約100℃的熱水固化未固化樹(shù)脂型心部分的方法。具有三層結(jié)構(gòu)的未固化復(fù)合中空構(gòu)造體的形狀由形成在外周邊的熱塑性樹(shù)脂涂覆層(最好由物理性能好和成本低的苯乙烯基樹(shù)脂制成，如ABS樹(shù)脂)保持。但是，當(dāng)樹(shù)脂溫度變高時(shí)，保持形狀的特性變低(普通ABS樹(shù)脂的熱變形溫度大約為不高于90℃)，使復(fù)合中空構(gòu)造體的橫截面的形狀趨于變化。由于復(fù)合中空構(gòu)造體在熱水中固化，該構(gòu)造體，尤其是大尺寸的構(gòu)造體經(jīng)受大浮力，因而容易發(fā)生縱向變形(卷繞)。結(jié)果，在未固化型心固化之前，需要一種從外側(cè)支撐復(fù)合中空構(gòu)造體形狀的裝置。為了防止復(fù)合中空構(gòu)造體由于浮力而產(chǎn)生漂浮，已經(jīng)將僅用來(lái)壓下復(fù)合中空構(gòu)造體的壓力輥軸以彼此等間距(1.0-1.5m)的方式布置。這樣可以減少縱向卷繞。但是，卷繞也會(huì)發(fā)生在寬度方向(橫截面的變形，它向下突起，或者上凹)。
因此，本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種能夠改善一條邊或者直徑大于100mm的大尺寸纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的表面平滑度、橫截面形狀的精確性、和FRP/外層的粘附性，還能夠提高復(fù)合中空構(gòu)造體的生產(chǎn)率的方法，并提供一種使用該方法的設(shè)備。
(4)本發(fā)明的這種纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體，不僅能夠用作建筑工程和土木工程建筑的腳手板，還可以用作電力工程、噴漆工作等的臨時(shí)腳手板，耕作的踏板，環(huán)行路的永久停車(chē)道，立交橋或陽(yáng)臺(tái)。
當(dāng)用在室外作為臨時(shí)腳手板等時(shí)，本發(fā)明的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體常常會(huì)被雨淋濕。這種情況下，包括熱塑性樹(shù)脂制成的中心型心、FRP制成的中間層、和熱塑性樹(shù)脂制成的外覆層等三層結(jié)構(gòu)的復(fù)合中空構(gòu)造體具有在光滑的外覆層被淋濕時(shí)變滑的缺陷。此外，在粉末狀材料例如沙子或其它類(lèi)似的材料，粘附到外覆層上的情況下，外覆層就易滑。
因此，本發(fā)明第四個(gè)目的在于提供一種纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體，即使該構(gòu)造體受潮或粘有例如沙子一類(lèi)的顆粒時(shí)，也沒(méi)有傳統(tǒng)構(gòu)造體滑，本發(fā)明的構(gòu)造體適用于各種工程的腳手板。
(5)當(dāng)用作不同建筑的腳手板時(shí)，在運(yùn)輸過(guò)程中，纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體可能會(huì)落下，或者撞墻或者撞擊地面，或者接觸其他正在使用的腳手板，因此作用在構(gòu)造體上的沖擊力會(huì)使構(gòu)造體端部由FRP制成的中間層產(chǎn)生裂縫。裂縫的發(fā)展會(huì)導(dǎo)致中間層縱向裂開(kāi)，降低構(gòu)造體的強(qiáng)度和剛度，因此，在最壞的情況下，不能夠繼續(xù)使用該構(gòu)造體。另一方面，在復(fù)合中空構(gòu)造體端部提供的由金屬制成的保護(hù)元件導(dǎo)致了電絕緣性和耐腐蝕性差的問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題，就要考慮到利用熱塑性樹(shù)脂或者熱固性樹(shù)脂插入模制來(lái)制成構(gòu)造體端部。但是，由于本發(fā)明的復(fù)合中空構(gòu)造體通常長(zhǎng)度較大，具有連續(xù)的中空部分，不能采用樹(shù)脂插入模制。
可以考慮在中央部分的中空部分內(nèi)安裝一個(gè)樹(shù)脂制成的蓋。優(yōu)選使用粘合劑來(lái)將蓋固定在中心型心的中空部分內(nèi)。但是，這種情況下，由于粘合劑不能全部充填到將要被固定到中空部分的蓋周?chē)?，所以不能夠完全防止水滲透至中空部分，即使粘合劑全部填滿(mǎn)，長(zhǎng)期使用之后，也會(huì)有水部分泄露的可能性。在使用密封型蓋的情況下，如果水聚集在中心型心的中空部分，水就不容易除去，這會(huì)降低構(gòu)造體的電學(xué)性能和安全性。由于這個(gè)原因，最好在蓋上設(shè)置排水孔。如果將本發(fā)明的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體用作腳手板，由于將腳手板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為翻轉(zhuǎn)腳手板時(shí)使腳手板的功能保持不變，所以就必須將腳手板的孔設(shè)計(jì)成即使腳手板翻轉(zhuǎn)也使孔的功能不發(fā)生變化。
如果蓋是一種安裝到復(fù)合中空構(gòu)造體的每個(gè)中空部分上的蓋，例如，如果構(gòu)造體有七個(gè)中空部分，必須在中空部分的兩端安裝14個(gè)蓋。這當(dāng)然會(huì)使蓋的安裝工作復(fù)雜。此外，如果中空部分有差別和/或傾斜，相鄰的蓋會(huì)相互接觸，因此在最壞的情況下，不能夠安裝蓋。即使在使用整體型蓋結(jié)構(gòu)的情況下，其中七個(gè)作為栓塞的突出部件全部并列布置，突出部也不可能被嵌入中空部分中，除非突出部具有變形性能。如果蓋不變形，如果考慮到復(fù)合中空構(gòu)造體的尺寸公差，將突出部設(shè)計(jì)的較小，突出部就有可能漂移，將不會(huì)接觸復(fù)合中空構(gòu)造體中空部分的壁。這種情況下，突出部有可能從中空部分落下。即使減少突出部的數(shù)量，只在右側(cè)、左側(cè)和中央中空部分布置三個(gè)突出部，也不能解決上述問(wèn)題。此外，在突出部沒(méi)有裝在中空部分中，而蓋作為一個(gè)整體布置在中空部分周?chē)鷷r(shí)，蓋的厚度和寬度變大，形成階梯部分。結(jié)果，由于復(fù)合中空構(gòu)造體彼此接觸，則蓋在運(yùn)輸過(guò)程中可能會(huì)松動(dòng)。此外，在運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中，復(fù)合中空構(gòu)造體常常要疊置，由于出現(xiàn)階梯部分，使加工性能變差，這些疊置的構(gòu)造體將傾斜，并導(dǎo)致倒塌。
因此本發(fā)明的第五個(gè)目的是提供一種具有熱塑性樹(shù)脂制成的蓋板的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體，該構(gòu)造體可以容易地除去聚集在中心型心中空部分的水，也容易安裝在中空部分內(nèi)，并且不會(huì)從中空部分掉出，即使在該構(gòu)造體落下或者撞墻、撞地、或撞擊其他復(fù)合構(gòu)造體時(shí)，都能夠消除FRP制成的中間層的裂縫，以便抑制中間層的縱向裂開(kāi)，提高壽命。


圖1(a)和1(b)表示根據(jù)本發(fā)明第一方面制造纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的設(shè)備示意圖；圖2(a)、2(b)和2(c)表示實(shí)例1中所用的擠壓噴嘴和散布導(dǎo)向裝置外部輪廓的前視圖；圖3是實(shí)例1中最終獲得的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的側(cè)視圖；圖4(a)和4(b)表示實(shí)例3中所用的擠壓噴嘴和散布導(dǎo)向裝置外部輪廓的前視圖；圖5(a)、5(b)和5(c)表示實(shí)例9中所用的擠壓噴嘴和散布導(dǎo)向裝置外部輪廓的前視圖；圖6是實(shí)例9中最終獲得的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的側(cè)視圖；圖7是對(duì)照實(shí)例2中最終獲得的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的側(cè)視圖；圖8是實(shí)例10中最終獲得的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的側(cè)視圖；圖9(a)到9(f)表示實(shí)例10中所用的擠壓噴嘴和散布導(dǎo)向裝置外部輪廓的前視圖；圖10是對(duì)照實(shí)例3中最終獲得的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的側(cè)視圖；圖11是實(shí)例11中最終獲得的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的側(cè)視圖；圖12(a)到12(f)表示實(shí)例11中所用的擠壓噴嘴和散布導(dǎo)向裝置外部輪廓的前視圖；
圖13是實(shí)例12中最終獲得的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的側(cè)視圖；圖14(a)、14(b)和14(c)表示實(shí)例12中所用的擠壓噴嘴和散布導(dǎo)向裝置外部輪廓的前視圖；圖15是實(shí)例13中最終獲得的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的側(cè)視圖；圖16(a)到16(f)表示實(shí)例13中所用的擠壓噴嘴和散布導(dǎo)向裝置外部輪廓的前視圖；圖17(a)到17(e)分別是本發(fā)明第二方面所用的擠壓噴嘴A、B、C、D和E的前視圖；圖18是實(shí)例1到實(shí)例3和本發(fā)明第二方面中對(duì)照實(shí)例1和2中最終獲得的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的側(cè)視圖；圖19表示含有本發(fā)明第三方面的一個(gè)實(shí)施例中的制造設(shè)備部分的生產(chǎn)線的側(cè)剖面圖；圖20(a)表示本發(fā)明第三方面的一個(gè)實(shí)施例中的套型噴嘴的前視圖；圖20(b)表示沿圖20(a)中A-A線剖開(kāi)的剖面圖；圖21(a)和21(b)是根據(jù)本發(fā)明第三方面的一個(gè)實(shí)施例的制造設(shè)備的側(cè)視圖和前視圖；圖22(a)，22(b)和22(c)分別是本發(fā)明第四方面的一個(gè)實(shí)施例的輥軸定型裝置的前視圖、平面圖和側(cè)視圖；圖23(a)和23(b)分別是固化槽中的輥軸定型裝置的平面圖和側(cè)視圖；圖24(a)和24(b)分別是滑動(dòng)型定型水槽的平面圖和側(cè)視圖；圖25是本發(fā)明第四方面壓紋裝置的側(cè)視圖；圖26(a)到26(c)是本發(fā)明第六方面的套的前視圖，側(cè)視圖和后視圖，圖26(d)是圖26(a)的放大剖視圖。
技術(shù)方案(1)根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求1所述，提供子種纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體，特征在于，多個(gè)由熱塑性樹(shù)脂制成的中空中心型心(內(nèi)管層)，每個(gè)中心型心可以制成任意形狀，例如橫截面為多邊形或者圓形，這些中心型心彼此并列地布置于水平、垂直或者傾斜方向上；所述的多個(gè)中心型心通過(guò)一個(gè)中間層相互聯(lián)結(jié)成一體，利用熱固性樹(shù)脂將強(qiáng)化長(zhǎng)纖維彼此整體粘結(jié)在一起形成該中間層；所述中間層的外周邊用熱塑性樹(shù)脂制成的外層全部涂覆。
根據(jù)本發(fā)明，熱固性樹(shù)脂制成的部分中間層形成在相鄰的兩個(gè)中心型心之間的空間內(nèi)，形成多個(gè)柱。結(jié)果，即使該構(gòu)造體形成為寬/高比至少為1.5/1的長(zhǎng)方形橫截面，或者即使壁厚很薄，或者負(fù)荷集中在中間部分，該構(gòu)造體也表現(xiàn)出高強(qiáng)度和高剛度，并且變形小。此外，由于壁厚變薄，所以降低了制造成本。而且，由于中間層的強(qiáng)化纖維涂覆有熱塑性樹(shù)脂外覆層，強(qiáng)化纖維不會(huì)漂出到外邊，因而美化了管形成品的外觀。
此外，根據(jù)本發(fā)明，中心型心的數(shù)量和形狀的選擇取決于所需的性能和應(yīng)用(在后面將要描述的實(shí)例中，將說(shuō)明兩個(gè)中心型心；但是，也可以提供包含六或七個(gè)中心型心的寬復(fù)合中空構(gòu)造體)。在此，權(quán)利要求1中出現(xiàn)的術(shù)語(yǔ)“任意形狀”包括多邊形，如正方形，長(zhǎng)方形，梯形，平行四邊形，三角形，或者六邊形；還包括正圓形或者橢圓形，或者弧形或者扇形。
在本發(fā)明中，中心型心可以按照相互接觸或者相互間隔開(kāi)的方式彼此并排布置。
(2)根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求2所述，所述中心型心的中空部分由一個(gè)熱塑性樹(shù)脂制成的柱分為幾部分。采用本發(fā)明的這種結(jié)構(gòu)，就能夠進(jìn)一步減少纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的變形。
(3)根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求3所述，將形成所述中心型心的熱塑性樹(shù)脂粘附到所述的中間層上，并且熱塑性樹(shù)脂具有不低于100℃的熱變形溫度。
采用本發(fā)明的這種結(jié)構(gòu)后，由于形成中心型心的熱塑性樹(shù)脂的熱變形溫度不低于100℃，所以即使固化溫度高，中心型心也很少軟化和變形。
(4)根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求4所述，所述中間層的壁厚是所述中心型心壁厚的0.5-3倍，或者是所述外覆層壁厚的0.5-3倍。通過(guò)本發(fā)明的這種結(jié)構(gòu)，即使對(duì)于大尺寸的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體，例如一條邊為60mm的構(gòu)造體來(lái)講，主要由中心型心構(gòu)成的單元的一條邊也不大于60mm。因此，能夠抑制該構(gòu)造體的變形，保持其強(qiáng)度。此外，即使中間層的厚度薄，例如是外覆層壁厚的0.5-3倍，也能夠保持構(gòu)造體的強(qiáng)度。
考慮到纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的整體尺寸，中間層的厚度可以任意選擇，但是優(yōu)選將該值設(shè)定為0.5-4mm。當(dāng)中間層的厚度比外覆層的厚度薄時(shí)，構(gòu)造體的強(qiáng)度不能保持；構(gòu)造體容易受到中心型心尺寸公差的影響；或者由于成型(擠壓制模)阻力變大，不能夠穩(wěn)定地進(jìn)行模制。當(dāng)中間層厚度為外覆層厚度的4倍或4倍以上時(shí)，會(huì)出現(xiàn)這樣的缺點(diǎn)強(qiáng)度和剛度的提高減弱，由于收縮和因?yàn)楣袒a(chǎn)生熱變大，形狀準(zhǔn)確性降低，重量增加。
至于中心型心的中空部分，優(yōu)選將其一條邊(長(zhǎng)邊或者短邊)或者直徑(主軸或者副軸)設(shè)定為2-50mm。如果它小于2mm形狀就會(huì)復(fù)雜；減重的效果降低；成本上升。如果大于50mm，中空部分變的過(guò)大，因而變形變大，強(qiáng)度降低。
中心型心的厚度可以是0.7mm(優(yōu)選1mm)至2mm(優(yōu)選1.5mm)，總的來(lái)說(shuō)，壁厚基本上是均勻的。如果小于0.7mm，剛度不足，導(dǎo)致變形。如果大于2mm，重量增加，成本也上升。若在不同的部分中心型心的厚度不同，模制時(shí)就會(huì)變形。
(5)根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求5所述，形成每個(gè)所述中心型心和所述外覆層的熱塑性樹(shù)脂可以從苯乙烯基樹(shù)脂中選擇，例如PS樹(shù)脂，AS樹(shù)脂，AES樹(shù)脂，AAS樹(shù)脂和ABS樹(shù)脂，形成所述中間層的熱固性樹(shù)脂是一種包含苯乙烯單聚物作為交聯(lián)成分的不飽和聚酯樹(shù)脂或者一種乙烯基酯樹(shù)脂。
為了緊密地將中心型心，中間層，和外覆層相互聯(lián)結(jié)在一起，需要選擇彼此相容的材料。作為形成中間層的熱固性樹(shù)脂(機(jī)體樹(shù)脂)，優(yōu)選使用苯乙烯基不飽和聚酯樹(shù)脂，因?yàn)榭梢暂^好地平衡成本和物理性能。作為形成每個(gè)所述中心型心和所述外覆層的熱塑性樹(shù)脂，可以使用苯乙烯樹(shù)脂，如PS，AS，AES，AAS，ABS樹(shù)脂；一種苯乙烯改型的PPE，PMMA，或者PC樹(shù)脂，或者它們的混合物；或者熱塑性樹(shù)脂(PBT，PA或者PP)與上述樹(shù)脂熔合的合金樹(shù)脂。尤其優(yōu)選使用權(quán)利要求5中所述的熱塑性樹(shù)脂，因?yàn)樗c苯乙烯基不飽和聚酯樹(shù)脂粘合性好，以便提高成品中空纖維構(gòu)造體的強(qiáng)度，成本與物理性能的平衡也好。
(6)根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求6所述，位于所述中心型心每個(gè)角落的所述部分中間層比所述中間層的其余部分厚。如果具有本發(fā)明的這種結(jié)構(gòu)，就能夠提高中間層的機(jī)械強(qiáng)度，如抗壓強(qiáng)度，彎曲斷裂強(qiáng)度，彎曲剛度，以便防止中間層外周邊部分出現(xiàn)變形(凹陷)。
(7)根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求7所述，通過(guò)表面處理在所述外覆層表面增加不規(guī)則性，為所述外覆層表面提供了防滑作用。
通過(guò)表面處理在所述熱塑性樹(shù)脂制成的外覆層表面增加不規(guī)則性，能夠得到具有防滑作用的復(fù)合中空構(gòu)造體?？梢酝ㄟ^(guò)下述方法增加不規(guī)則性(1)機(jī)械地粗化表面，例如，通過(guò)噴砂處理；(2)加熱熱塑性樹(shù)脂涂覆層并用壓紋輥軸增加其表面的不規(guī)則性；(3)在用熱塑性樹(shù)脂涂覆復(fù)合構(gòu)造體時(shí)，利用具有不規(guī)則圖案(突起條紋)的?？跀D壓熱塑性樹(shù)脂；及(4)聯(lián)合使用上述方法來(lái)增加不規(guī)則性。用上述任一種方法，均可以獲得足夠的防滑效果。
(8)根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求8所述，熱塑性樹(shù)脂制成的保護(hù)蓋板安裝于所述中心型心的端部。該蓋板包括一個(gè)形狀基本上與所述復(fù)合中空構(gòu)造體端部橫截面形狀相同的平板形板狀部分，及一個(gè)從所述板狀部分突出的爪狀突出部分，該爪狀突出部分向頂端延伸，所述突出部分在周邊方向分成幾部分。該蓋板優(yōu)選使用與中心型心或外覆層相同的材料(即，耐沖擊好的苯乙烯樹(shù)脂，如ABS樹(shù)脂)制成，該材料在用粘合劑粘合時(shí)表現(xiàn)出良好的粘附性。該蓋板具有形狀基本上與所述復(fù)合中空構(gòu)造體端部橫截面形狀相同的平板狀部分；幾對(duì)從所述板狀部分突出的爪狀突出部分，每一對(duì)都安裝到每個(gè)中心型心中空部分的上表面和下表面上；及一對(duì)安裝于位于復(fù)合中空構(gòu)造體兩端部中空部分端部側(cè)表面上的爪狀突出部。要求板狀部分的壁厚約為5至10mm。當(dāng)它不大于5mm時(shí)，強(qiáng)度太小，不足以吸收撞擊；當(dāng)它大于于10mm時(shí)，效果好，經(jīng)濟(jì)性差。
在每個(gè)中空部分安裝這對(duì)爪狀突出物，使它們之間的間隙朝著頂端變大。每個(gè)頂端削成銳角。這對(duì)削尖頂端表面之間形成的寬度(高度)小于每個(gè)中空部分的尺寸(高度)，這對(duì)爪狀突出部分的外寬大于每個(gè)中空部分的尺寸(高度)。這樣，由于彈性作用和粘合劑的粘附性，爪自然能夠插入每個(gè)中空部分，當(dāng)然也能夠與復(fù)合中空構(gòu)造體的壁壓力接觸。爪狀突出物的寬度優(yōu)選為中心型心直線部分寬度的1/2至小于1/1。
在下面所述的實(shí)例中，上述寬度設(shè)定為20mm，約比中空部分的直線段短5mm。突出部的長(zhǎng)度可以是10至30mm。當(dāng)其大于30mm時(shí)，經(jīng)濟(jì)性變差，而且，這樣長(zhǎng)的突出部很難插入中空部分。當(dāng)它小于10mm時(shí)，這樣短的突出部容易從中空部分掉落下來(lái)。
此外，優(yōu)選在這對(duì)爪狀突出物的靠近每個(gè)中空部分上表面和下表面的位置處設(shè)置排水孔。排水孔可以分別布置在上側(cè)和下側(cè)，或者設(shè)置一個(gè)長(zhǎng)槽來(lái)代替這兩個(gè)排水孔。
該蓋板可以用合成樹(shù)脂制成的粘合劑連接，該粘合劑含有溶劑，如甲苯，MEK等。這對(duì)于方便可靠地防止蓋板的松動(dòng)是簡(jiǎn)單而有效的。
(9)根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求9所述，提供了一種制造纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的方法，它包括步驟通過(guò)連續(xù)地?cái)D壓模制熱塑性樹(shù)脂，形成多個(gè)由熱塑性樹(shù)脂制成的中空中心型心，或者，連續(xù)供應(yīng)已經(jīng)通過(guò)擠壓模制熱塑性樹(shù)脂形成的多個(gè)熱塑性樹(shù)脂中空中心型心；制備多個(gè)強(qiáng)化長(zhǎng)纖維束，每束都浸漬有熱固性樹(shù)脂；按照將長(zhǎng)纖維束布置在中心型心外周邊周?chē)姆椒?，擠壓模制許多強(qiáng)化長(zhǎng)纖維束，以便形成中間層；用熱塑性樹(shù)脂完整地覆蓋在已經(jīng)覆蓋的中心型心外周邊上形成外覆層；冷卻該復(fù)合物；及加熱和固化該中間層的熱固性樹(shù)脂。
對(duì)于本發(fā)明，熱固性樹(shù)脂制成的中間層作為柱位于多個(gè)中心型心的相鄰的型心之間。結(jié)果，即使負(fù)荷集中于中央部分，也容易模制高強(qiáng)度、高剛度、變形小的三層結(jié)構(gòu)纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體。
(10)根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求10所述，提供了一種制造纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的方法，它包括步驟按照將中心型心在水平、垂直、或者傾斜方向相互并排布置的方式，通過(guò)連續(xù)地?cái)D壓模制熱塑性樹(shù)脂，形成多個(gè)由熱塑性樹(shù)脂制成的中空中心型心，或者，連續(xù)供應(yīng)已經(jīng)通過(guò)擠壓模制熱塑性樹(shù)脂形成的多個(gè)熱塑性樹(shù)脂中空中心型心；制備多個(gè)強(qiáng)化長(zhǎng)纖維束，每束都浸漬有熱固性樹(shù)脂；按照將長(zhǎng)纖維束布置在中心型心外周邊周?chē)驮谙噜弮蓚€(gè)中心型心之間的空間內(nèi)、擠壓模制許多強(qiáng)化長(zhǎng)纖維束的方法擠壓模制每束纖維，以便形成中間層；用熱塑性樹(shù)脂全部覆蓋已經(jīng)被中間層覆蓋的中心型心的外周邊，形成外覆層；冷卻所得到的該復(fù)合物；及加熱和固化該中間層的熱固性樹(shù)脂。
對(duì)于本發(fā)明，由于能夠減少布置在每個(gè)柱內(nèi)的纖維束，可以減少相鄰兩個(gè)中心型心之間的空間。此外，由于可以采用在排列方向較長(zhǎng)的擠壓制模噴嘴，因此可以模制成外部輪廓平滑的復(fù)合中空構(gòu)造體。
(11)根據(jù)權(quán)利要求11所述，中間層的加熱和固化溫度接近或者低于中心型心的熱塑性樹(shù)脂的熱變形溫度。
形成中間層的熱固性樹(shù)脂固化溫度設(shè)定為等于或者小于形成中心型心的熱塑性樹(shù)脂的熱變形溫度。熱固性樹(shù)脂，如一種不飽和聚酯樹(shù)脂，優(yōu)選用由BPO基過(guò)氧化物組成的固化劑或者其它類(lèi)似的固化劑固化。優(yōu)選在溫度為85至100℃的熱水中進(jìn)行熱固性樹(shù)脂的固化。
(12)根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求12所述，在擠壓-模制每個(gè)浸漬有熱固性樹(shù)脂的強(qiáng)化長(zhǎng)纖維束的步驟中，位于相鄰兩個(gè)中心型心之間的每個(gè)柱處的長(zhǎng)纖維束的擠壓比設(shè)定為高于其它長(zhǎng)纖維束的擠壓比，以便將每個(gè)柱處的玻璃纖維的含量(玻璃含量以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“GC”)設(shè)定為較高值。
對(duì)于本發(fā)明，由于樹(shù)脂在最后擠壓-模制階段之前擠壓出，以致柱的玻璃含量(GC)接近于最后的GC，這樣就有可能在最后的擠壓模制階段消除變形。在最后擠壓模制階段，只有位于外周邊的纖維束更多被擠壓模制，位于柱處的纖維束較少被擠壓制模。但是，根據(jù)本發(fā)明，能夠在總體上平衡最后GC。這里，其它部分?jǐn)D壓比而不是柱處的擠壓比設(shè)定為最后GC的90-95％時(shí)，柱處的GC設(shè)定為最后GC的95-100％。
此外，考慮到變形，即使在長(zhǎng)方形或者三角形擠壓模具的內(nèi)表面不凹入的情況下，也能夠獲得每條邊近似為直線的橫截面的復(fù)合中空構(gòu)造體。
(13)根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求13所述，中空的中心型心按照使每個(gè)中心型心沿該中心型心拉拔方向的拋物線延伸的方式在水平、垂直或傾斜方向上相互并列布置。對(duì)于本發(fā)明，能夠極其平滑地進(jìn)行連續(xù)的拉拔動(dòng)作。為了在不擴(kuò)大相鄰中心型心之間的間隙而有效地制造復(fù)合中空部分，最好在聯(lián)結(jié)成整體之前沿一條線供應(yīng)中心型心，并在聯(lián)結(jié)成整體前逐步將中心型心的運(yùn)動(dòng)軌跡轉(zhuǎn)變成二次曲線。這對(duì)于能夠極其平滑地進(jìn)行連續(xù)的拉拔動(dòng)作是非常有效的。
(14)根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求14所述，提供了一種制造纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的方法，其中，熱塑性樹(shù)脂被熱擠壓在牽伸型十字頭模具的排料口和涂覆點(diǎn)之間的適當(dāng)位置處，來(lái)涂覆由中心型心和未固化的FRP中間層構(gòu)成的未固化型心部分的外周邊，中心型心和未固化的FRP中間層與權(quán)利要求1中纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的相應(yīng)部分相同，其特征在于，熔融和擠壓用于涂覆的熱塑性樹(shù)脂，隨即用加熱器加熱熱塑性樹(shù)脂；用適當(dāng)?shù)拿芊庋b置密封位于十字頭模具中的未固化型心部分；及在對(duì)由已經(jīng)拉拔的未固化型心部分和從模具排出的熱塑性樹(shù)脂基本封閉的空間下部抽真空時(shí)，用加熱器內(nèi)或者加熱器外的加熱后的熱塑性樹(shù)脂涂覆未固化型心部分并對(duì)其牽伸。
對(duì)于本發(fā)明，在從基本由已經(jīng)拉拔的未固化型心部分和從模具排出的熱塑性樹(shù)脂封閉的空間下部抽真空時(shí)，由于密封裝置的密封效果和對(duì)熱塑性樹(shù)脂的牽伸效果相結(jié)合，就能夠防止由于重力引起下部涂層下墜，因此能夠均勻地用樹(shù)脂涂覆大尺寸未固化型心部分(尺寸為寬不小于200mm，厚約30mm)，可以保持沒(méi)有皺紋的表面狀態(tài)。
由于浸漬有未固化樹(shù)脂的玻璃纖維與熔融狀態(tài)的涂覆樹(shù)脂接觸，就能夠改善涂覆樹(shù)脂和FRP部分之間的界面的粘附性。而且，即使型心部分的尺寸變化，也可以使用相同的涂覆模具。
通過(guò)在熔融/擠壓后直接用加熱器加熱熱塑性樹(shù)脂，就能夠延遲由于暴露在室外空氣中而引起的涂覆樹(shù)脂的溫度降低，因而可以在不損失涂覆樹(shù)脂粘附性的狀態(tài)下完成涂覆。即使涂覆點(diǎn)位于加熱器外，也能夠?qū)崿F(xiàn)這種加熱效果，與不使用加熱器的實(shí)例相比，可以提高涂覆樹(shù)脂的粘附性。
如上所述，用熱塑性樹(shù)脂涂覆未固化型心部分，防止了未固化型心部分損壞，增加了絕熱性能，提高了耐腐蝕性。涂覆樹(shù)脂柔軟，在接受波紋軋光處理時(shí)，提高了復(fù)合中空構(gòu)造體的裝飾性。此外，通過(guò)在表面增加不規(guī)則性，該涂層樹(shù)脂表現(xiàn)出上述防滑性能。
此外，根據(jù)本發(fā)明，利用具有圓形或者橢圓形排料口的牽伸型十字頭，可以處理未固化型心部分的輕微尺寸變化，能夠改變涂覆厚度。
(15)權(quán)利要求15所述的本發(fā)明的特征在于，讓軟化狀態(tài)的外覆層通過(guò)至少一對(duì)上下定型輥，以便在用上述權(quán)利要求9或者10描述的外覆層覆蓋中間層外周邊后進(jìn)行外覆層的定型。每個(gè)定型輥熱阻高，能夠轉(zhuǎn)動(dòng)。
對(duì)于本發(fā)明，獲得了一種纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體，該構(gòu)造體無(wú)皺紋，在寬度方向和縱向具有平滑表面，具有光澤表面，形狀精確度提高，涂覆樹(shù)脂和中間層之間的粘附性提高。
(16)根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求16所述，提供了一種制造纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的設(shè)備，用于熱擠壓熱塑性樹(shù)脂，來(lái)涂覆由與權(quán)利要求1中所述的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的相應(yīng)部分相同的中心型心和未固化FRP中間層構(gòu)成的未固化型心部分，該設(shè)備包括；一個(gè)牽伸型的十字頭模具；一個(gè)以圍繞未固化型心部分的方式布置在所述十字頭模具的排料口和涂覆點(diǎn)之間的適當(dāng)位置的加熱器；一個(gè)用于密封十字頭模具中的未固化型心部分的密封裝置；及在對(duì)基本由已經(jīng)拉拔的未固化型心部分和從模具排出的熔融熱塑性樹(shù)脂封閉的空間下部抽真空時(shí)，一個(gè)用于用加熱器內(nèi)側(cè)或外側(cè)的熱塑性樹(shù)脂涂覆未固化型心部分，和牽伸熱塑性樹(shù)脂的涂覆裝置；其中在用于涂覆的熱塑性樹(shù)脂被熱擠壓之后，用所述的加熱器直接加熱熱塑性樹(shù)脂。
利用本發(fā)明的裝置，可以不用特別改變傳統(tǒng)的裝置，就能夠?qū)崴苄詷?shù)脂均勻地涂覆于未固化的型心部分上。
(17)根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求17所述，提供了一種制造如權(quán)利要求1所述的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的設(shè)備，其特征在于多對(duì)可以轉(zhuǎn)動(dòng)和耐熱的定型輥軸，每一對(duì)都至少布置在上下兩側(cè)，這些輥軸布置在拉拔方向，用于對(duì)已經(jīng)涂覆在中間層外周邊上的軟化外覆層進(jìn)行定型，所述的多對(duì)定型輥軸按照它們從上游側(cè)到下游側(cè)的位置順序逐漸冷卻。
這些定型輥軸可以是多級(jí)輥軸，其中旋轉(zhuǎn)的金屬輥軸的直徑約為40-50mm，以約100mm的等間距布置，優(yōu)選在垂直方向布置七對(duì)或者八對(duì)或八對(duì)以上的輥軸，在側(cè)向(兩邊)布置相同對(duì)的輥軸。定型輥軸的數(shù)量必須至少為四對(duì)或四對(duì)以上。在供應(yīng)到涂覆點(diǎn)上的涂覆樹(shù)脂全部位于未固化型心部分上之后開(kāi)始定型。輥軸不僅位于上側(cè)，而且可以成對(duì)地位于上側(cè)和下側(cè)，以便保持復(fù)合中空構(gòu)造體在上下側(cè)輥軸之間。
由于設(shè)備的長(zhǎng)度決定于制造速度，所以本發(fā)明的制造設(shè)備的長(zhǎng)度至少為400mm。例如，制造設(shè)備的長(zhǎng)度可以設(shè)定為約700mm，有效寬度可以設(shè)定為300mm。
在使用加熱器加熱涂覆樹(shù)脂的情況下，部分(二或三對(duì))定型輥軸位于加熱器內(nèi)，定型必須在距涂覆點(diǎn)不太遠(yuǎn)的位置進(jìn)行。(即，在涂覆樹(shù)脂軟化的狀態(tài)下)。如果分開(kāi)，由于涂覆樹(shù)脂被未固化型心部分冷卻，定型效果就抵消了。
框架是一個(gè)利用手柄可以縱向移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，它可以用制動(dòng)器制動(dòng)，如果需要，該框架最好具有在側(cè)向和垂直方向定中心(位置調(diào)節(jié))的功能。
為了防止由于涂覆樹(shù)脂的熱量引起的溫度上升，要求給輥軸配備冷卻機(jī)構(gòu)。溫度上升使涂覆樹(shù)脂易于粘附在輥軸上，導(dǎo)致失效，進(jìn)一步降低冷卻效果。前一級(jí)輥軸上的冷卻裝置可以不同于后一級(jí)輥軸上的冷卻裝置(前一級(jí)用油，熱水或者熱空氣；后一級(jí)用冷卻水)。也就是說(shuō)，在前一級(jí)上的冷卻是以逐漸冷卻涂覆樹(shù)脂的方式進(jìn)行的。通過(guò)迅速冷卻，有效地緩和了涂覆樹(shù)脂的快速固化和收縮，因而提高了涂覆樹(shù)脂和FRP層之間的粘附性。此外，熔融的涂覆樹(shù)脂易于粘附到上游側(cè)(前一級(jí))輥軸上，可以通過(guò)冷卻這些輥軸來(lái)防止這種粘附現(xiàn)象。涂覆樹(shù)脂粘附到輥軸上，在外覆層表面上引起皺紋和不規(guī)則點(diǎn)，還削弱了涂覆樹(shù)脂和FRP層之間的粘附性。特別是在用加熱器加熱涂覆樹(shù)脂的情況下，必須冷卻加熱器內(nèi)布置的輥軸。為此，加熱器可以具有一側(cè)表面被部分切去的構(gòu)造。
為了保證涂覆樹(shù)脂和輥軸之間的可脫開(kāi)性，上下兩側(cè)的一些前一級(jí)輥軸可以通過(guò)上下帶分別相互連接，從而在涂覆樹(shù)脂被冷卻和固化之前將涂覆樹(shù)脂壓在這些帶之間。該帶優(yōu)選涂覆高脫開(kāi)性材料(例如一種Teflon浸漬的玻璃布)。這樣使帶表面形成的圖案轉(zhuǎn)移到涂覆樹(shù)脂表面。在只使用輥軸的情況下，至少需要將前一級(jí)的輥軸(前一級(jí)中的第1、2和3號(hào)輥軸)涂覆上高脫開(kāi)性材料，如Teflon，用來(lái)改善涂覆樹(shù)脂的可脫開(kāi)性。這種用高可脫開(kāi)性的材料的處理包括卷曲全氟樹(shù)脂帶；涂覆全氟樹(shù)脂；或者涂覆陶瓷，如氮化鈦(TiN)，碳化鎢(WC)；或者碳化鈦(TIC)。
優(yōu)選使用表面有壓紋圖案的輥軸，其原因是由于它能夠直接把圖案轉(zhuǎn)移到涂覆樹(shù)脂表面上。但是，不希望深壓紋圖案，例如凹陷深度超過(guò)涂覆厚度的一半，因?yàn)橛锌赡芤鹜扛矊訑嗔选?br> 定型輥軸的設(shè)定依據(jù)輥軸間隙控制方式，據(jù)此控制方式調(diào)節(jié)相鄰輥軸之間的間隙，并固定此位置。前一級(jí)輥軸的輥軸間隙最好不同于后一級(jí)輥軸的輥軸間隙。即，前一級(jí)輥軸的輥軸間隙設(shè)定為稍微寬于后一級(jí)輥軸的輥軸間隙，以便降低加在未固化的型心部分上的熔融涂覆樹(shù)脂所產(chǎn)生的高溫?zé)嶙饔?。這就有效地提高了涂覆樹(shù)脂和FRP層之間的粘附性。后一級(jí)輥軸的輥軸間隙值設(shè)定為等于被定型元件的平均厚度(即成品的平均厚度)。很難用調(diào)節(jié)壓力(接觸壓力)設(shè)定輥軸的方法均勻地壓上下輥軸，而且它還能夠產(chǎn)生輥軸易于傾斜的缺點(diǎn)。這可能會(huì)導(dǎo)致涂覆樹(shù)脂和FRP層之間的粘附性降低；易于出現(xiàn)上下表面厚度不均勻，形狀精確性降低。
作為一種安全設(shè)備，可以提供一種在定型裝置上施加過(guò)壓力時(shí)，打開(kāi)相鄰輥軸之間的間隙，或者停止拉拔機(jī)的機(jī)構(gòu)。輥軸之間的間隙設(shè)定為可以由制動(dòng)器調(diào)節(jié)，大約為產(chǎn)品厚度的兩倍左右或較小(30.0-60.0mm)。如果出現(xiàn)過(guò)厚部分，可以將輥軸設(shè)計(jì)為可松開(kāi)的。
輥軸可以獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以與拉拔機(jī)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。如果輥軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)，未固化型心部分受到擠壓，停止在輥軸附近，等待固化，從而降低了涂覆樹(shù)脂表面的光滑性，引起了麻煩?？紤]到工作性能，希望在拉拔之初，開(kāi)大相鄰輥軸之間的間隙(至少50mm)，這些輥軸保持靜止。
(18)本發(fā)明不僅包括上述權(quán)利要求描述的發(fā)明，而且包括對(duì)上述發(fā)明進(jìn)行組合所得到的發(fā)明。例如，通過(guò)把權(quán)利要求1和2、3進(jìn)行組合而新得到的發(fā)明。
本發(fā)明的最佳實(shí)施方式下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的最佳實(shí)施方式。
本發(fā)明的第一方面實(shí)例1圖1(a)表示一種根據(jù)本發(fā)明的連續(xù)制造纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的設(shè)備。用擠壓機(jī)1同時(shí)連續(xù)地將PS基熱塑性樹(shù)脂擠壓模制成多個(gè)管材，熱塑性樹(shù)脂例如是一種ABS樹(shù)脂(商品名稱(chēng)Y672B，由Ube Cycon有限公司制造)。這些管材用心軸調(diào)節(jié)內(nèi)徑或外徑定型槽2調(diào)節(jié)的真空定型，形成壁厚1.4mm，外形尺寸為26.9×25.4mm(單位重量135g/m)的方管。所獲得的方管用作中心型心。兩個(gè)中心型心并列布置，并由拉拔機(jī)3向圖示的右側(cè)拉拔。
另一方面，使用作強(qiáng)化長(zhǎng)纖維的玻璃纖維粗紗4(RS-440RR-526，由Nitto Boseki有限公司制造)通過(guò)浸漬槽5，用不飽和聚酯樹(shù)脂浸漬，接著依次通過(guò)散布導(dǎo)向裝置和多個(gè)擠壓噴嘴(模具)6，擠壓于中心型心外周邊周?chē)奶囟ㄎ恢谩?br> 圖2(a)表示用于導(dǎo)引兩個(gè)中心型心的近似為方形的多個(gè)導(dǎo)向裝置20，以便中心型心并列布置在右邊和左邊；用于擠壓玻璃纖維束的長(zhǎng)方形噴嘴21，以便纖維束面對(duì)中心型心側(cè)部布置；及用于擠壓玻璃纖維束的圓形噴嘴22，以便纖維束面對(duì)中心型心的角落布置。參照該圖，位于形成一柱部的兩個(gè)中心型心之間的噴嘴布置成在右邊和左邊的兩條線上。同時(shí)，最終的模制成品外周邊周?chē)牟ＡЮw維的GC設(shè)定為預(yù)定值的90-95％，中心型心之間的柱處的玻璃纖維的GC設(shè)定為預(yù)定值的95-100％。圖2(b)表示兩個(gè)噴嘴23，每個(gè)噴嘴成型為近似正方形，用于將該玻璃纖維束和中心型心的外周邊聯(lián)結(jié)為一體。
圖2(c)表示一個(gè)噴嘴24，成型為近似方形。噴嘴24全部擠壓出玻璃纖維束，達(dá)到最終擠壓比(100％)，將該纖維束連為一體。如上所述，由于柱處纖維束的擠壓比在聯(lián)結(jié)成整體之前較高，所以能夠防止由于聯(lián)結(jié)成整體的纖維束擠壓不足，引起最后模制成的成品柱部GC不足，因而從整體上平衡了最后的GC。
此外，單個(gè)玻璃纖維束的擠壓和與中心型心連為一體的擠壓是連續(xù)和逐漸進(jìn)行的。因此，兩個(gè)中心型心之間的間隙不會(huì)迅速變化，使模制阻力和變形都很小，因而能夠持續(xù)地模制。此外，中空中心型心布置在右邊或者左邊，以便中心型心的中心線在中心型心的拉拔方向(中心軸向)描繪出一條拋物線(二次曲線)。因此，可以減少拉拔阻力，并因而防止變形。
接著讓整體化的成品通過(guò)最后一個(gè)噴嘴，由外層擠壓機(jī)7擠壓，以便ABS樹(shù)脂呈圓形地?cái)D壓壓出，并用滑動(dòng)型定型板(模具)8冷卻和定型。成型的產(chǎn)品接著通過(guò)熱水固化箱9等，硬化未固化的樹(shù)脂，形成中間層。不飽和聚酯樹(shù)脂優(yōu)選用過(guò)氧化基固化劑固化，例如一種BPO基固化劑。
固化后的產(chǎn)品接著通過(guò)冷卻水槽10，由拉拔機(jī)11拉拔，最后由切割機(jī)12切割成一定的長(zhǎng)度，從而獲得復(fù)合中空構(gòu)造體。
如圖3所示，最后得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體是三層結(jié)構(gòu)，它有中心型心100，中間層200，及外覆層300，整體形成一個(gè)寬60mm，高30mm的長(zhǎng)方形。外覆層的壁厚是1mm，該構(gòu)造體的單位重量是1080g/m。位于中心型心100角落部分的中間層部分200比中間層200的其余部分厚。
采用跨距1000mm的三點(diǎn)彎曲測(cè)試法，使用Shimadzu公司制造的Autograph IS-2000測(cè)量該構(gòu)造體的抗彎強(qiáng)度和彎曲剛度。在該測(cè)試中，彎曲剛度用下述公式計(jì)算彎曲剛度EI＝(W×L3)/(48×δ)其中W是負(fù)荷，L是跨距，δ是偏差。上述測(cè)量的結(jié)果是，彎曲剛度為1.94×108kg*mm2，抗彎強(qiáng)度是650kg。此外，十字頭速度設(shè)定為20mm/min。
還采用Minebea公司制造的通用測(cè)試機(jī)TCM-5000C對(duì)樣品長(zhǎng)度為50mm的該構(gòu)造體進(jìn)行平板型抗壓測(cè)試。在該測(cè)試中，測(cè)量了寬度方向(60mm)和高度方向(30mm)的抗壓強(qiáng)度。測(cè)試的結(jié)果是，寬度方向(60mm)的抗壓強(qiáng)度是1510kg。
對(duì)于兩個(gè)中心型心，測(cè)量了縱向和橫向兩個(gè)方向上的中央部分和角落部分的內(nèi)部尺寸。結(jié)果，縱向內(nèi)部尺寸的最大差值是0.25mm，橫向內(nèi)部尺寸的最大差值是0.2mm。
在本發(fā)明中，中心型心的橫截面形狀可以變化為長(zhǎng)方形，如三角形或者圓形；中心型心不僅可以布置在右側(cè)和左側(cè)，還可以布置在上側(cè)和下側(cè)，或者同時(shí)布置在右側(cè)和左側(cè)及上側(cè)和下側(cè)。在中心型心全部布置在右側(cè)和左側(cè)及上側(cè)和下側(cè)時(shí)，即在一個(gè)橫截面內(nèi)時(shí)，優(yōu)先擠壓從中心型心分離出來(lái)的最后復(fù)合中空構(gòu)造體的上下表面及柱部(側(cè)部和橫截面中央部分)。
實(shí)例2在該實(shí)例中，最后的復(fù)合中空構(gòu)造體的尺寸設(shè)定為使其外部尺寸與實(shí)例1中的尺寸相同，即60mm×30mm；外覆層壁厚設(shè)定為1mm；中間層壁厚設(shè)定為2mm(柱的壁厚也設(shè)定為2mm)。中心型心的外部尺寸設(shè)定為25.9mm×24.0mm；壁厚設(shè)定為1.4mm。
與實(shí)例1相同，盡管中心型心之間的柱部的壁厚稍厚，但還是獲得了重量減輕、剛度好，尺寸精確和強(qiáng)度好的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體。
實(shí)例3在該實(shí)例中，復(fù)合中空構(gòu)造體的尺寸設(shè)定為，構(gòu)造體的外部尺寸為60mm×30mm，與實(shí)例1和2相同，但是外覆層的壁厚設(shè)定為0.7mm，中間層(包括外周邊和柱)的壁厚設(shè)定為1.3mm。中心型心的外部尺寸設(shè)定為27.4mm×26.0mm，壁厚設(shè)定為1.4mm。為了均衡任何部位的擠壓-制模壓力，從而防止變形，希望浸漬了不飽和聚酯樹(shù)脂而處于未固化狀態(tài)的玻璃纖維層的壁厚在任何部分都是均勻的，布置該層是為了包圍中心型心。但是，在實(shí)例1和2中，位于中心型心之間的柱處的中間層部分的壁厚大于兩端部分的壁厚。為了均衡柱和端部的壁厚，要求中央柱部處的中間層的壁厚小于外周邊的壁厚。但是如果這樣的話，柱處的中間層的壁厚變薄，施加到柱處的擠壓壓力增加了，導(dǎo)致壓力不平衡，從而引起中心型心的位置發(fā)生變化。
因此，在本發(fā)明圖4(a)所示的實(shí)施例中，在兩個(gè)中心型心并排左右布置的狀態(tài)下，浸漬有不飽和聚酯樹(shù)脂的玻璃纖維束被擠壓，以便在全部被擠壓出來(lái)后，將玻璃纖維束布置于最后模制成的產(chǎn)品的外周邊周?chē)椭行男托闹g的柱處，如圖4(b)所示。這種情況下，在圖4(a)所示的步驟中，通過(guò)將外周邊玻璃纖維束的GC設(shè)定為預(yù)定值的90-95％，將柱處玻璃纖維束的GC設(shè)定為預(yù)定值的95-100％，就能夠防止總體變形。此外，如同一圖所示，位于成品復(fù)合中空構(gòu)造體上下兩側(cè)的每個(gè)擠壓噴嘴成為在中心型心布置方向延伸的長(zhǎng)方形。
實(shí)例4在該實(shí)例中，復(fù)合中空構(gòu)造體的尺寸設(shè)定為外覆層的壁厚設(shè)定為0.7mm；中間層的壁厚設(shè)定為2mm；中心型心的外部尺寸設(shè)定為26.3mm×24.6mm。像實(shí)例3一樣，纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體中間層的厚度是均勻的，減少了中空部分的應(yīng)變。
實(shí)例5一種纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體，其中每個(gè)中心型心，中間層和外覆層的壁厚與實(shí)例3中的相同，只是外部尺寸比實(shí)例3中的外部尺寸比實(shí)例3中的外部尺寸大5mm(即65mm×35mm)，并用與實(shí)例3中相同的方法制備。中心型心的外部尺寸設(shè)定在29.9mm×31.0mm。像實(shí)例3一樣，纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體中間層的厚度是均勻的，減少了中空部分的應(yīng)變。由于高度設(shè)定為35mm，可以獲得良好的彎曲剛度(每單位重量)。
實(shí)例6在實(shí)例1中中間層的壁厚設(shè)定為2.5mm。(外覆層的壁厚設(shè)定為1mm，中心型心的壁厚設(shè)定為大于1.4mm)。
實(shí)例7中心型心的壁厚設(shè)定為1mm。
實(shí)例8在實(shí)例3中中間層的壁厚設(shè)定為2.5mm，外覆層的壁厚設(shè)定為0.7mm。
對(duì)照實(shí)例1使用外部尺寸為53mm×23mm的中心型心制造無(wú)柱型纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體。如實(shí)例1一樣，設(shè)計(jì)每一個(gè)散布導(dǎo)向裝置和擠壓噴嘴，它們沒(méi)有對(duì)應(yīng)于柱的孔，只有一個(gè)用于中心型心的導(dǎo)向孔。由于沒(méi)有柱，中間層壁厚很不均勻，中心型心中空部分應(yīng)變很大。
實(shí)例1-8和該對(duì)照實(shí)例測(cè)量結(jié)果的比較實(shí)例1-8和該對(duì)照實(shí)例部分尺寸的物理性能和測(cè)量結(jié)果的比較見(jiàn)表1和2。
表1

(1)中心型心的壁厚和外部尺寸用單個(gè)中型心被模制成復(fù)合結(jié)構(gòu)之前的值表示(平均值)(2)中間層的壁厚用平均值和其在外周邊的變化范圍及其在柱處的變化范圍和平均值表示。
表2

*單位重量的剛度表示為kg·mm2/kg/m。
中心型心的壁厚值和外部尺寸是單個(gè)中心型心被模制成復(fù)合結(jié)構(gòu)之前的平均值。中間層的壁厚用平均值和其在外周邊的變化范圍及其在柱處的平均值和變化范圍表示。
實(shí)例9上述實(shí)例已經(jīng)描述了每一個(gè)都包括兩個(gè)中心型心的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體和制造這種構(gòu)造體的方法，下面的實(shí)例將描述包括三個(gè)或三個(gè)以上的中心型心的中空構(gòu)造體和制造這種中空構(gòu)造體的方法。
在該實(shí)例中，參照?qǐng)D1(a)，用擠壓機(jī)1同時(shí)、連續(xù)地由ABS樹(shù)脂(Y672B，由Ube Cycon有限公司制造)擠壓模制五個(gè)管材，并用心軸確定管材內(nèi)徑，形成長(zhǎng)方形管(225g/m)，作為中心型心(長(zhǎng)邊(寬度)與短邊(高度)之比是1.38)。壁厚是1.5mm，外部尺寸是37.6×30mm(內(nèi)部尺寸是34.6×27mm)。由拉拔機(jī)3連續(xù)供應(yīng)五個(gè)中心型心。
另一方面，由Nitto Boseki有限公司制造的426個(gè)玻璃纖維粗紗(RS-440RR-526)作為強(qiáng)化長(zhǎng)纖維通過(guò)浸漬槽5，由一種不飽和聚酯樹(shù)脂浸漬，接著通過(guò)散布導(dǎo)向裝置和擠壓噴嘴，這樣，五個(gè)中心型心由浸漬不飽和聚酯樹(shù)脂的玻璃纖維束完全包覆。(上述不飽和聚酯樹(shù)脂包括75份重量的日本U-pica有限公司制造的U-pica3464；25份重量的日本U-pica有限公司制造的減縮劑A-02；4份重量的Kayaku AKZO公司制造的Cadox BCH-50；和0.5份重量的Kayaku AKZO公司制造的Kayabutyl B.)該實(shí)例中使用的擠壓噴嘴的形狀和布置示于圖5(a)、5(b)和5(c)。首先，如圖5(a)所示，在五個(gè)中心型心從右至左并列布置的狀態(tài)下，浸漬不飽和聚酯樹(shù)脂的玻璃纖維束被擠壓出來(lái)，布置在最后模制成品的外周邊，及相鄰中心型心之間的柱處。接著，如圖5(b)所示，每個(gè)中心型心坯都是整體擠壓的。然后，如圖5(c)所示，全部中心型心坯被擠壓出來(lái)，彼此連接在一起。這種情況下，在圖(a)的步驟中，GC設(shè)定為預(yù)定值的91％，在圖(b)的步驟中，GC設(shè)定為預(yù)定值的96％，在圖(c)的步驟中，GC設(shè)定為預(yù)定值的100％。
在聯(lián)結(jié)成整體的產(chǎn)品已經(jīng)通過(guò)最后的擠壓噴嘴之后，ABS樹(shù)脂(Cycorac GSE.450，由Ube Cycon有限公司制造)從一個(gè)橢圓形(300×120mm)模嘴中擠壓出來(lái)，涂覆該產(chǎn)品。產(chǎn)品接著在95℃的固化箱中(長(zhǎng)12m)固化，并由拉拔機(jī)拉拔。此時(shí)拉拔速度設(shè)定為1.8m/min。最后，固化后的產(chǎn)品在80℃的干燥爐中接受48小時(shí)的后處理，因而獲得一種外部尺寸為200×36mm，單位重量為4040g/m，具有圖6所示形狀的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體。參照?qǐng)D6，中間層200的厚度為在每個(gè)柱200A處的厚度為2.0mm；在兩側(cè)表面部分200B為1.0mm；在上下表面200C部分為2.0mm。
抗壓強(qiáng)度的評(píng)價(jià)結(jié)果是，這樣獲得的構(gòu)造體有一個(gè)較好的值，中空部分較少變形。
對(duì)照實(shí)例2不可能制造一種與實(shí)例9中的外部尺寸200×36mm相同而無(wú)柱的構(gòu)造體。因此在該實(shí)例中，獲得了一種外部尺寸66×36mm(因此，與實(shí)例9中的高度相同)的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體，它具有三層結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)長(zhǎng)方形的中心型心，中心型心外部尺寸為60×30mm，內(nèi)部尺寸為57×27mm；一個(gè)由在浸漬槽中浸漬了不飽和聚酯樹(shù)脂的玻璃粗紗(S-440，RR-526)制成的中間層(厚度2.0mm)；及一層熱塑性樹(shù)脂制成的外覆層(厚度1.0mm)。(見(jiàn)圖7。)其制造方法與實(shí)例9中的相同。此外，中心型心中空部分的長(zhǎng)邊(寬度)與短邊(高度)之比是2.11/1，即大于比值1.5/1。
對(duì)于由此所獲得的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體，中空部分的變形，尤其是長(zhǎng)邊的變形和沉陷較大。
實(shí)例9與對(duì)照實(shí)例2的結(jié)果見(jiàn)表3。
表3<

>在上表中，抗壓強(qiáng)度的獲得是將纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體切成50mm長(zhǎng)，制備一個(gè)測(cè)試段，并使該測(cè)試段以1.0mm/min的速度接受平板型抗壓測(cè)試，測(cè)試段表面區(qū)域破裂時(shí)分開(kāi)施加到測(cè)試段上的負(fù)荷。在此，實(shí)例9中的表面積為50×200mm2，對(duì)照實(shí)例2中的表面積為50×66mm2。
在實(shí)例9中，中空部分長(zhǎng)邊與短邊之比是1.28，接近于1，高度變小至約30mm，以致中空部分很少發(fā)生變形，強(qiáng)度高。該構(gòu)造體還能夠減少重量。
此外，通過(guò)在橫向移動(dòng)實(shí)例9中使用的散布導(dǎo)向裝置和擠壓噴嘴的位置，只用一個(gè)新的噴嘴代替最后的擠壓噴嘴，不用較大地變動(dòng)設(shè)備就能夠制造包括四個(gè)中心型心的橫截面尺寸為160.4×36mm的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體。此外，只利用位于中央側(cè)的三個(gè)中心型心，去掉兩側(cè)的中心型心，不用較大地變動(dòng)設(shè)備就能夠制造包括三個(gè)中心型心的橫截面尺寸為120.6×36mm的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體。這種情況下，可以使用相同的擠壓部分，設(shè)備的其它部分，如涂覆模具，可以容易地用新的替代，而不用作較大的變化。
實(shí)例10如圖8所示，制造了一種十字形橫截面的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體。在該構(gòu)造體中，構(gòu)造體外部尺寸設(shè)定為60×60mm；外覆層厚度設(shè)定為1.0mm；中間層外部尺寸設(shè)定為58×58mm；中心型心的外部尺寸設(shè)定為26.25×26.25mm(厚度1.5mm)。
外部尺寸設(shè)定為26.25×26.25mm，厚度為1.5mm的中心型心(單位重量150g/m)用正方的心軸由ABS樹(shù)脂(Y672B，由Ube Cycon有限公司制造)擠壓出來(lái)，并切成7m長(zhǎng)。四個(gè)中心型心分成位于上下層的兩組，由擠壓輥供應(yīng)。
另一方面，232個(gè)作為強(qiáng)化長(zhǎng)纖維的玻璃纖維粗紗分成兩組，分別通過(guò)上下浸漬槽(未示出)，以便用上下浸漬槽中的不飽和聚酯樹(shù)脂浸漬。如圖9(a)所示，這些玻璃纖維粗紗通過(guò)數(shù)個(gè)布置在四個(gè)中心型心導(dǎo)向孔30周?chē)纳⒉紝?dǎo)向孔31分布在各個(gè)中心型心周?chē)?。此外，用于散布由上浸漬槽中的不飽和聚酯樹(shù)脂浸漬的玻璃纖維粗紗的散布導(dǎo)向孔由標(biāo)記(X)表示。
用不飽和聚酯樹(shù)脂浸漬過(guò)的玻璃纖維粗紗由圖9(b)所示的散布導(dǎo)向裝置導(dǎo)向，由圖9(c)所示的擠壓噴嘴擠壓至特定的GC，并由圖9(d)所示的擠壓噴嘴35集中擠壓，彼此聯(lián)結(jié)成一體。此時(shí)，在外周的中間層部分的FRP擠壓到特定的GC。這里，在圖9(c)所示的擠壓噴嘴33和34處，外周邊33擠壓至53vol％GC(預(yù)定GC的95％)，除外周邊外，柱34處(即中心型心和外周邊之間的交叉部分和角落)擠壓至56vol％GC(預(yù)定GC的100％)。經(jīng)過(guò)這一調(diào)整，柱處的中間層部分的厚度設(shè)定為預(yù)定值，而且，利用外周邊中間層部分FRP的擠壓壓力，使中心型心與中間層聯(lián)結(jié)為一體。接著，從具有環(huán)形排料口的涂覆模(未示出)中擠壓出涂層，涂覆在產(chǎn)品上。此時(shí)，涂層厚度設(shè)定為1mm。因此獲得的涂覆有樹(shù)脂的產(chǎn)品用一個(gè)滑動(dòng)型定型噴嘴水冷定型，并在有95℃熱水的固化箱中固化。該拉拔速度設(shè)定為1.5m/min。最后，固化后的產(chǎn)品在保持80℃的干燥爐中接受后固化處理。因此獲得的構(gòu)造體受到抗壓測(cè)試。
測(cè)試結(jié)果為，中心型心中空部分呈現(xiàn)為方形，不變形，形狀準(zhǔn)確度好，強(qiáng)度高。
對(duì)照實(shí)例3如圖10所示，制造了一種方形橫截面的三層管式纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體。在該構(gòu)造體中，構(gòu)造體外部尺寸設(shè)定為60×60mm；外覆層厚度設(shè)定為1.0mm；中間層外部尺寸設(shè)定為58×58mm；中心型心外部尺寸設(shè)定為53×53mm(厚度1.5mm)。
中心型心用心軸連續(xù)模制。接著，將216個(gè)玻璃纖維粗紗(玻璃纖維束)浸漬不飽和聚酯樹(shù)脂，通過(guò)散布導(dǎo)向裝置將它們分布到中心型心周?chē)⒂妹總€(gè)邊的中間部分變形成為凸形的方形擠壓噴嘴擠壓至特定的GC(56vol％)。將該產(chǎn)品涂覆ABS樹(shù)脂。同時(shí)，涂覆厚度設(shè)定為與實(shí)例10中的相同，即1mm。如實(shí)例10一樣，涂覆后的產(chǎn)品受到水冷定型，固化，和后固化處理。因此獲得的構(gòu)造體受到抗壓測(cè)試。中空部分每條邊的中部稍微內(nèi)凹(向中心側(cè))，中間層厚度有變化(最大厚度和最小厚度的差值為0.5mm)。
實(shí)例11如圖11所述，用橫截面形狀為直角三角形(邊的尺寸為約22，22，32mm)的中心型心制造了一種具有桁架結(jié)構(gòu)的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體。在該構(gòu)造體中，構(gòu)造體外部尺寸設(shè)定為60×60mm；外覆層厚度設(shè)定為1.0mm；中間層外部尺寸設(shè)定為58×58mm。此外中間層的厚度設(shè)定為在外周邊為2mm，在柱處為1.5mm。中心型心的厚度設(shè)定為1.0mm。
中心型心用心軸連續(xù)擠壓而模制，并切為長(zhǎng)7m。中心型心分為位于上和下兩層共四個(gè)兩組，并被供應(yīng)(見(jiàn)圖12(a))。接著，將308個(gè)玻璃纖維粗紗分成三組，分別在三個(gè)浸漬槽中由樹(shù)脂浸漬。
散布導(dǎo)向裝置和擠壓噴嘴的形式和布置從上游側(cè)順序變化，如圖12(a)-12(f)所示。首先，如圖12(a)所示，一定數(shù)量的散布導(dǎo)向裝置41水平布置在中心型心導(dǎo)向孔40之間。接著如圖12(b)所示，由于中心型心導(dǎo)向孔40逐漸相互靠近，散布導(dǎo)向裝置42在+45°和-45°方向上傾斜布置。然后，當(dāng)中心型心導(dǎo)向孔40進(jìn)一步相互靠近，引導(dǎo)玻璃纖維粗紗通過(guò)上下散布導(dǎo)向孔43和44，如圖12(c)所示。然后，最后位置通過(guò)圖(d)所示的最后散布導(dǎo)向裝置45基本最后確定下來(lái)。接著由圖(e)所示的擠壓噴嘴擠出不飽和聚酯樹(shù)脂，最后被擠壓通過(guò)圖(f)所示的最后擠壓噴嘴，從而聯(lián)結(jié)為一個(gè)整體。在散布導(dǎo)向孔中，用黑圈強(qiáng)調(diào)了那些位于中央部分和角落部分處的引導(dǎo)玻璃纖維粗紗的散布導(dǎo)向孔。
在聯(lián)結(jié)之前，外周邊的FRP部分被擠壓至預(yù)定GC值的95％，各柱擠壓至100％。然后，用與實(shí)例10相同的噴嘴將ABS樹(shù)脂涂覆在已經(jīng)聯(lián)結(jié)的產(chǎn)品上。同時(shí)，涂層的厚度設(shè)定為1mm。涂覆后的產(chǎn)品受到水冷定型，固化。拉拔速度設(shè)定為1.5m/min。對(duì)于因此獲得的構(gòu)造體，中空部分沒(méi)有變形。經(jīng)過(guò)80℃和48小時(shí)的后處理后的構(gòu)造體的抗壓強(qiáng)度高。
實(shí)例10和11與對(duì)照實(shí)例3的結(jié)果見(jiàn)表4。
表4

實(shí)例12如圖13所示，制造了一種具有桁架結(jié)構(gòu)橫截面的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體。在該構(gòu)造體中，構(gòu)造體外部尺寸設(shè)定為80.6×27.8mm；中間層的外部尺寸設(shè)定為79.2×26.4mm；中間層的厚度設(shè)定為1.5mm。
總共六個(gè)中心型心，具體地說(shuō)，四個(gè)近似為等邊三角形的中心型心A和兩個(gè)直角三角形中心型心B，兩個(gè)直角三角形中心型心等于等邊三角形的中心型心的一半，六個(gè)中心型心逆向交錯(cuò)布置。使用ABS樹(shù)脂(Y672B，由Ube Cycon有限公司制造)，利用真空定型水槽和一個(gè)定型噴嘴通過(guò)外徑冷卻定型成型，并切成約15m長(zhǎng)。這樣獲得的產(chǎn)品作為中心型心，并用擠壓輥供應(yīng)。
在該實(shí)例中，使用圖1(b)中所示的5a，5b，5c上、中、下三層浸漬槽。與中間層的上下表面部分，柱部，側(cè)表面部分等同的玻璃纖維組從浸漬槽引入圖14(a)，(b)，(c)所示的散布導(dǎo)向裝置和擠壓噴嘴中。首先，形成中間層柱部的玻璃纖維組從中間浸漬槽牽伸出來(lái)，通過(guò)散布導(dǎo)向裝置(見(jiàn)圖14(a))，然后形成上和下表面的玻璃纖維組從上下浸漬槽中拉拔出來(lái)，通過(guò)散布導(dǎo)向裝置(見(jiàn)圖14(b))設(shè)置。
在整體化步驟之前，在傾斜60°位置處的玻璃纖維擠壓至預(yù)定值(56vol％)的100％GC，上下部分和側(cè)表面部分用擠壓噴嘴擠壓至預(yù)定值(53vol％)的95％GC。在聯(lián)結(jié)成整體階段，GC設(shè)定為56vol％。
實(shí)例13如圖15所示，用六個(gè)中心角為60°的扇形中心型心制備一個(gè)圓管。在該管中，管外徑設(shè)定為60mm；外覆層厚度設(shè)定為0.7mm；中間層厚度設(shè)定為1.5mm；中心型心厚度設(shè)定為1.3mm。使用真空定型方法通過(guò)外徑定型擠壓模制形成中心型心。這些中心型心分成上下層兩組供應(yīng)。用上，中和下三層浸漬槽中的樹(shù)脂浸漬玻璃纖維。制造是根據(jù)圖16(a)至16(f)所示的步驟進(jìn)行。如前面的實(shí)例一樣，在整體化之前，中心部分的玻璃纖維擠壓至最后GC的100％(即100％，56vol％)。
本發(fā)明的第二方面實(shí)例1從作為一種PS基熱塑性樹(shù)脂的ABS樹(shù)脂(商品名Y672B，由UbeCycon有限公司制造)擠壓模制一種寬27.07mm，高25.51mm，壁厚1.42mm的中空管材(中心型心)，接著用具有特定尺寸的心軸作內(nèi)徑定型。上述Y672B的熱變形溫度為88℃(根據(jù)ASTM D648，負(fù)荷為18.6kg/cm2)。
兩個(gè)這樣的中心型心并列布置于左右兩側(cè)，由拉拔機(jī)供應(yīng)。另一方面，80個(gè)玻璃纖維粗紗(商品名RS-440RR-526，由Nitto Boseki有限公司制造)和11個(gè)玻璃纖維粗紗(商品名RS-220RR-510，由相同的公司制造)作為強(qiáng)化長(zhǎng)纖維通過(guò)浸漬槽，以便用不飽和聚酯樹(shù)脂浸漬。(不飽和聚酯樹(shù)脂含4份重量的BPO基CadoxBCH-50(商品名KayakuAKZO公司制造)作為過(guò)氧化型固化催化劑和0.5份重量的KayabutylB(商品名由Kayaku AKZO公司制造)作為過(guò)氧化催化劑)。這些纖維粗紗依次通過(guò)擠壓噴嘴A，，B，C，D，E，如圖17(a)-17(e)所示，以便獲得一具有FRP柱的纖維強(qiáng)化復(fù)合管。
在該情況下，柱處的玻璃纖維與外周邊的不同，幾乎擠壓至最后GC，然后與中心型心和外周邊的FRP層聯(lián)結(jié)為一體，形成外周邊FRP層。柱處的GC設(shè)定為53.8vol％，在外周邊的GC設(shè)定為54.0vol％。整體化聯(lián)結(jié)后的產(chǎn)品通過(guò)最后一個(gè)擠壓噴嘴(58.0×27.9mm，GC53.9vol％)，該擠壓噴嘴通過(guò)冷卻套分布于十字頭模具內(nèi)，因而產(chǎn)品外周邊涂覆有ABS樹(shù)脂(GSE450，由Ube Cycon有限公司制造)，處于無(wú)縫狀態(tài)。此時(shí)外覆層的厚度設(shè)定為0.9mm。涂覆后的產(chǎn)品用一個(gè)滑動(dòng)型定型板水冷定型，并在88至90℃的熱水固化箱中固化。拉拔速度設(shè)定為0.8m/min，固化箱的長(zhǎng)度設(shè)定為8m。
固化后的產(chǎn)品在冷卻槽中冷卻，由拉拔機(jī)拉拔，并切成特定的長(zhǎng)度。最后獲得的纖維強(qiáng)化復(fù)合管如圖18所示，具有三層結(jié)構(gòu)，包括兩個(gè)中心型心100，一個(gè)FRP制的中間層200(柱200a，外周邊部分200b)，及一個(gè)熱塑性樹(shù)脂制的外覆層300。該管成為寬約60mm，厚約30mm，具有兩個(gè)中空部分的長(zhǎng)方形。
因此制成的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的形狀測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表5。樣品切的很薄，厚約3mm，其端面被拋光。使用這些樣品，由放大倍數(shù)為5的顯微鏡測(cè)量FRP的厚度和中心型心的縱向和橫向尺寸。顯然，表5中圓環(huán)中的參數(shù)表示圖18的圓環(huán)中相同參數(shù)所描述部分的尺寸。
表5

圓括號(hào)中的數(shù)值表示FRP固化以前的中心型心的內(nèi)徑。此處用的單位為mm。
在表5中，中心型心的變形由每個(gè)中心型心在固化(纖維強(qiáng)化)前后沿縱向和橫向尺寸之差來(lái)表示。顯然，獲得了一種纖維強(qiáng)化復(fù)合管，其FRP厚度均勻，中心型心變形小，具有所要求的尺寸精確度。
對(duì)照實(shí)例1除了固化溫度值設(shè)定為98-100℃外，以與實(shí)例1相同的方式制備一種纖維強(qiáng)化復(fù)合樹(shù)脂管。形狀測(cè)量的結(jié)果見(jiàn)表5。由于固化溫度高于形成中心型心的ABS樹(shù)脂的熱變形溫度，所以中心型心的變形變大，F(xiàn)RP部分的厚度不均勻也加重。具體地說(shuō)，由于中心型心以向內(nèi)突出的形式變形，柱處(在中央部分)的厚度變大。
對(duì)照實(shí)例2除了固化溫度值設(shè)定為93-95℃外，以與實(shí)例1相同的方式制備一種纖維強(qiáng)化復(fù)合樹(shù)脂管。形狀測(cè)量的結(jié)果見(jiàn)表5。象對(duì)照實(shí)例1一樣，中心型心的變形變大，F(xiàn)RP部分的厚度不均勻也加重。具體地說(shuō)，由于中心型心以向內(nèi)突出的形式變形，柱處(在中央部分)的厚度變大。
實(shí)例2用熱變形溫度為106℃的耐熱ABS樹(shù)脂(UT-30B，由Ube Cycon有限公司制造)，用與實(shí)例1相同的方法制備中心型心。外形為27.07mm×25.4mm。象實(shí)例1一樣，固化是在88-90℃的固化溫度下進(jìn)行的。尺寸測(cè)量結(jié)果示于表5。由于中心型心耐熱性好(熱變形溫度100℃或以上)，固化溫度可以在88-90℃的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，中心型心的變形較小，F(xiàn)RP層的厚度不均勻也變小。因此獲得了一種準(zhǔn)確度高的纖維強(qiáng)化復(fù)合管。
實(shí)例3除了固化溫度值設(shè)定為98-100℃外，以與實(shí)例2相同的方式制備一種纖維強(qiáng)化復(fù)合樹(shù)脂管。形狀測(cè)量的結(jié)果見(jiàn)表5。纖維強(qiáng)化復(fù)合管的形狀準(zhǔn)確度稍差于實(shí)例2中的，但是與實(shí)例1中的接近。根據(jù)該實(shí)例，顯然，即使中心型心的熱變形溫度設(shè)定為100℃或高于100℃，固化溫度設(shè)定為約100℃，也能夠以高的模制速度模制一種比對(duì)照實(shí)例1變形小的纖維強(qiáng)化復(fù)合管。
本發(fā)明的第三方面下面將參照附圖描述本發(fā)明第三方面的最佳實(shí)施例。圖19是表示本發(fā)明包括熱擠壓/涂覆裝置的制造生產(chǎn)線部分的側(cè)剖視圖。圖20(a)是套管?chē)娮斓那耙晥D，圖(b)是沿圖20(a)中A-A線的剖視圖。圖21(a)是涂覆樹(shù)脂加熱裝置的側(cè)視圖，圖(b)是該加熱裝置的前視圖。
熱擠壓/涂覆裝置101包括一個(gè)十字頭模具102，該模具具有一個(gè)噴嘴，該噴嘴位于被涂覆元件C的外周邊，用于排出形成外覆層的熱塑性樹(shù)脂；及一個(gè)布置在十字頭模具102排料側(cè)前表面、用于加熱被涂覆元件C的加熱裝置104。
在制造纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體時(shí)，ABS樹(shù)脂從擠壓機(jī)中通過(guò)牽伸型圓十字頭模具102擠出，用設(shè)置在樹(shù)脂周?chē)?，但與該樹(shù)脂不接觸的紅外加熱器104a加熱其四個(gè)角(外周邊部分)加熱，但不包括前后表面。該加熱器104a分為可以獨(dú)立控制的多個(gè)區(qū)(例如，在上側(cè)和下側(cè)，右側(cè)和左側(cè)共四個(gè))。它能夠防止由于大氣溫度和大氣對(duì)流造成樹(shù)脂表面溫度降低，冷卻不均勻和溫度不均勻；在樹(shù)脂涂覆在未固化部分之前，以與排出樹(shù)脂時(shí)相同的條件保持樹(shù)脂的溫度和熔融狀態(tài)。
同樣也能夠涂覆模制的產(chǎn)品，而不是未固化的型心部分。這種情況下，可以通過(guò)預(yù)熱產(chǎn)品，來(lái)提高涂覆樹(shù)脂的粘附性。此外，最好通過(guò)上述使用紅外線的方法進(jìn)行加熱。由于會(huì)把空氣從入口/出口帶入，為了加熱，不希望使用熱空氣加熱(即從前和后側(cè))，這樣會(huì)降低涂覆樹(shù)脂的溫度，并會(huì)增加涂覆樹(shù)脂的振動(dòng)。
外層涂覆層(基本上形成封閉的空間在有待涂覆的被拉拔元件C通過(guò)的噴嘴106和冷卻套管及從模具102排料口排出的涂覆樹(shù)脂之間)的內(nèi)部空間S下部被抽真空，而空間S的上部空間不被抽真空或者被引入大氣。具有了上述結(jié)構(gòu)后，內(nèi)部空間S壓力下降的程度，尤其是其下部壓力下降的程度可以設(shè)定為高值，以便元件C上部描繪出一個(gè)下凸曲線，元件C下部描繪出一個(gè)上凸曲線，以便以垂直對(duì)稱(chēng)的方式使涂覆收斂于涂覆點(diǎn)P。
為了涂覆模制的產(chǎn)品，十字頭模具和引入的產(chǎn)品之間的空間必須被密封，以便實(shí)現(xiàn)上述抽真空。這種情況下，可以用一個(gè)由耐熱性和柔性材料如Teflon或者硅橡膠制成的環(huán)，作為一個(gè)導(dǎo)向裝置或者填料密封復(fù)合中空構(gòu)造體。密封元件會(huì)磨損，因此，適合用一個(gè)新的來(lái)代替。參照?qǐng)D21，模具102中的噴嘴，套管，螺紋接頭(皮芯)也要密封，以便防止空氣泄漏。更具體地說(shuō)，在模具102中，噴嘴106裝有套管105，套管105和螺紋接頭(皮芯)之間的空間也要用陶瓷材料制成的絕熱填料密封。
下面的描述將給出更具體的實(shí)例。首先，給出的一個(gè)實(shí)例是一種制造橫截面尺寸為240mm×30mm的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體(以下稱(chēng)為“FRP腳手板”)的方法。
實(shí)例1在該實(shí)例中，制造了一種寬度為240mm，厚度為20mm，三層結(jié)構(gòu)的FRP腳手板，包括七個(gè)由ABS樹(shù)脂制成的中心型心，它們以平行的方式按照一定的間距并列布置；一個(gè)FRP中間層；及一個(gè)由ABS樹(shù)脂制成的外覆層。在上述的制造方法中，使用本發(fā)明的熱擠壓/涂覆裝置101完成形成外覆層的步驟，該外覆層由ABS樹(shù)脂制成，具有一定的厚度(1mm，在該實(shí)例中)，其中涂覆層內(nèi)部空間S下部被抽真空。
首先，由ABS樹(shù)脂制成的中心型心通過(guò)擠壓模制和真空定型成型。七個(gè)中心型心并列布置并被供入。另一方面，玻璃纖維從流動(dòng)站供入，并在浸漬槽中浸漬不飽和聚酯樹(shù)脂。玻璃纖維束通過(guò)散布導(dǎo)向裝置布置在中心型心周?chē)?，接著通過(guò)擠壓噴嘴擠壓過(guò)量的不飽和聚酯樹(shù)脂，與中心型心聯(lián)結(jié)成整體。此外，整體化產(chǎn)品的外周邊部分的樹(shù)脂被擠壓模制成一定的形狀(寬238mm，厚28mm)。(注意上述生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)在圖中未示出)。然后，整體化產(chǎn)品引入具有如圖21所示的具有350mm孔的牽伸型十字頭模具102，ABS樹(shù)脂被環(huán)狀地?cái)D壓出來(lái)，涂覆在待涂覆物體的外周邊，即，平板狀中心型心部分用未固化的聚酯樹(shù)脂浸漬。在這種情況下，擠壓機(jī)的溫度從料斗側(cè)至模具以10℃的間隔從180℃逐漸變化至230℃，涂覆樹(shù)脂的排出量設(shè)定為568.16g/m.。
涂覆階段之后，通過(guò)將熱量傳遞至中央部分，涂覆樹(shù)脂通過(guò)空氣冷卻或自己冷卻而冷卻，并在95℃的熱水槽中固化。如此冷卻后的產(chǎn)品在冷水槽中冷卻，由拉拔機(jī)107以1m/min的拉拔速度拉拔。
圖20(a)是噴嘴106的前視圖，圖20(b)是沿A-A線剖開(kāi)的剖視圖。噴嘴106成型為具有讓中心型心部分通過(guò)的特定形狀(238mm×28mm，長(zhǎng)方形)的擠壓噴嘴孔106a的盤(pán)形。噴嘴106通過(guò)冷卻套管105裝在十字頭模具102的最下游側(cè)上。在擠壓噴嘴孔106a下側(cè)以左右對(duì)稱(chēng)和描繪出凸曲線的方式形成四個(gè)抽真空孔(抽真空通道)106b。另一方面，在擠壓噴嘴孔106a上側(cè)以左右對(duì)稱(chēng)和描繪出凹曲線的方式形成四個(gè)大氣引入孔(空氣引入通道)106c。
如圖19所示，抽真空孔106b連接真空管108一端，真空管108另一端連接一個(gè)真空泵(未示出)。大氣引入通道106c連接大氣連通管109一端，大氣連通管的另一端與大氣連通。真空管108和大氣連通管109與模具102中的待涂覆元件C平行布置。
涂覆層內(nèi)部空間S通過(guò)抽空通道106b排空，而大氣通過(guò)大氣引入通道106c引入。這有效地降低了元件C下部的壓力，從而防止由于重力作用造成涂覆樹(shù)脂堵塞。此外，減壓度(真空度)設(shè)定為50mmH2O。
冷卻套管105用于冷卻噴嘴106，以便防止不飽和聚酯樹(shù)脂固化，套管105通過(guò)一個(gè)絕熱的陶瓷填料布置在十字頭模具102周?chē)?。只要涂覆層不破裂，由噴?06和涂覆樹(shù)脂包圍的空間S就形成一個(gè)獨(dú)立的封閉空間。
如圖21所示，在熱擠壓/涂覆裝置101下游側(cè)，有一個(gè)涂覆樹(shù)脂加熱裝置104，其中相對(duì)地布置有四個(gè)寬400mm，長(zhǎng)300mm的陶瓷加熱器104a。這樣，加熱空間約400mm方，300mm長(zhǎng)，并與十字頭模具102同軸。加熱器104a可以沿滑軌(導(dǎo)架)4b滑動(dòng)，滑至或者滑離十字頭模具102。四個(gè)加熱器的溫度可以獨(dú)立地控制。
測(cè)試在加熱器104的溫度設(shè)定為350℃的條件下進(jìn)行。涂覆點(diǎn)P設(shè)定為距模具前表面110mm處。在該點(diǎn)，上表面中央部分樹(shù)脂表面溫度約為220℃。這基本上等于直接從模具中擠壓出來(lái)的樹(shù)脂溫度。這樣形成的涂覆樹(shù)脂狀態(tài)良好，即厚度不均勻小，呈現(xiàn)出無(wú)皺紋的光滑表面。
成品中每種組分的單位重量設(shè)定為七個(gè)中心型心為992.84g/m；強(qiáng)化纖維為1372g/m；熱固性樹(shù)脂為540g/m；涂覆樹(shù)脂為568.16g/m.。成品的設(shè)定重量為3500g/m(實(shí)際測(cè)量重量為3490g/m)。
實(shí)例2加熱裝置104的設(shè)定溫度為300℃。盡管光滑度降低，但是還是獲得了一種最佳的涂覆樹(shù)脂，該樹(shù)脂厚度不均勻小，呈現(xiàn)出無(wú)皺紋的最佳表面。涂覆點(diǎn)P設(shè)定為距模具102前表面120mm處，樹(shù)脂表面溫度設(shè)定為210℃。
實(shí)例3位于加熱裝置104上側(cè)和下側(cè)的加熱器104a的設(shè)定溫度為350℃。右側(cè)和左側(cè)加熱器104a不運(yùn)行。盡管在右端和左端可以觀察到稍許的皺紋，但是還是獲得一種基本最佳的涂覆樹(shù)脂，該樹(shù)脂厚度不均勻小，光滑。
對(duì)照實(shí)例1除了加熱裝置104不運(yùn)行外，以與實(shí)例1中相同的方式進(jìn)行測(cè)試。獲得了一種具有皺紋，表面很不規(guī)則的涂覆樹(shù)脂。該樹(shù)脂在涂覆點(diǎn)P的表面溫度下降到150-160℃。
對(duì)照實(shí)例2象對(duì)照實(shí)例1一樣，在加熱裝置104不運(yùn)行的條件下進(jìn)行測(cè)試，模具設(shè)定溫度上升至250℃，唇?？p隙擴(kuò)大到4.4mm。獲得了一種具有皺紋的表面很不規(guī)則的涂覆樹(shù)脂。
對(duì)照實(shí)例3除了從垂直對(duì)稱(chēng)地形成在噴嘴上的孔中抽真空和不引入大氣外，按照與實(shí)例1相同的方式進(jìn)行測(cè)試。降壓度(真空度)在0-150mmH2O的范圍內(nèi)變化。當(dāng)真空度不大于100mmH2O時(shí)，涂覆樹(shù)脂下部由于本身的重力而堵塞，在下表面中央部分產(chǎn)生皺紋。當(dāng)真空度高于100mmH2O時(shí)，由于過(guò)高的降壓度(真空度)，涂覆樹(shù)脂堆積在上噴嘴前表面上，引起涂覆樹(shù)脂斷裂。
實(shí)例4除了由ABS樹(shù)脂制成的中心型心的尺寸為32.5mm×30.2mm，成品形狀設(shè)定為寬240mm，高35mm；套管內(nèi)的噴嘴106的孔部尺寸設(shè)定為238mm×33mm，以增加2％的排出量外，在與實(shí)例1相同的條件下，用相同的模具進(jìn)行ABS樹(shù)脂的涂覆。涂覆點(diǎn)P設(shè)定為距模具102前表面110mm處。在此位置，上表面中央部分涂覆點(diǎn)P處的樹(shù)脂表面溫度是約220℃。這表明，溫度基本上等于直接從模具擠壓出來(lái)的樹(shù)脂的溫度。因此形成的涂覆樹(shù)脂狀態(tài)良好，即，厚度不均勻小，呈現(xiàn)出無(wú)皺紋的最佳光滑表面。
接著將描述對(duì)直徑150mm的鋼管涂覆樹(shù)脂的一個(gè)參考實(shí)例。
參考實(shí)例將外徑為150mm，內(nèi)徑為134mm的鋼管涂覆HDPE樹(shù)脂，涂覆速度為1m/min，涂覆厚度達(dá)到1mm。在該涂覆過(guò)程中，使用圓形加熱裝置4，涂覆層內(nèi)部空間S下部被抽真空。
鋼由導(dǎo)向輥支持，在長(zhǎng)度為3m和溫度為135℃的熱空氣加熱爐中加熱，并被引入十字頭模具102。模具孔的形狀與實(shí)例1中的相同。將HDPE樹(shù)脂，Hi-zex6300MB(商品名稱(chēng)，由Mitsui化學(xué)公司制造)(MI＝0.1)在200℃的擠壓溫度下擠壓出來(lái)，用于涂覆。一個(gè)導(dǎo)向裝置(孔152mm)布置在十字頭模具引入部分處，鋼管通過(guò)在十字頭模具前表面的導(dǎo)向裝置(等價(jià)于實(shí)例1中的噴嘴)用Teflon密封圈(3級(jí))密封。更具體地說(shuō)，外徑為150mm的鋼管的內(nèi)徑通過(guò)引入導(dǎo)向裝置(導(dǎo)向板)用三個(gè)Teflon密封圈密封之后達(dá)到152至150mm。抽真空是從導(dǎo)向裝置下部進(jìn)行的，大氣引入通道布置在相應(yīng)的上部位置。加熱裝置4具有420mm的孔，長(zhǎng)度為250mm，加熱溫度只控制在一個(gè)點(diǎn)上。加熱溫度設(shè)定為260℃，真空度設(shè)定為35mmH2O。涂覆點(diǎn)P設(shè)定為距模具102前表面約150mm，涂覆點(diǎn)P處的HDPE樹(shù)脂表面溫度設(shè)定為約190℃。因此獲得的涂覆樹(shù)脂沒(méi)有皺紋，厚度不均勻小，粘附性好。
對(duì)照實(shí)例4除了不使用加熱裝置104外，按照與實(shí)例5相同的方式進(jìn)行HDPE樹(shù)脂(Hi-zex 6300MB)的涂覆。因此獲得的涂覆樹(shù)脂表面具有皺紋，非常不規(guī)則。涂覆點(diǎn)P處的樹(shù)脂的表面溫度降低至150-160℃。
在上述實(shí)例中，涂覆點(diǎn)P設(shè)定在十字頭模具102的前面板之前，并在加熱裝置104中。但是，即使生產(chǎn)線的運(yùn)行速度提高，使涂覆點(diǎn)P移出加熱裝置104，也可以保持涂覆加熱裝置104的加熱效果(即，與不使用加熱裝置104相比，改善了粘附性)。因此，加熱裝置104的加熱效果有別于由于暴露于大氣而引起的涂覆樹(shù)脂的溫度降低，因而在保持涂覆樹(shù)脂粘附性的同時(shí)完成涂覆。因此，涂覆點(diǎn)P可以設(shè)定在加熱裝置104內(nèi)部或外部；但是，最好設(shè)置在加熱裝置104內(nèi)。
改進(jìn)實(shí)例每個(gè)抽真空孔106b和大氣引入孔106c的形狀不限于圓形，也可以是方形孔或者橢圓形孔。多個(gè)抽真空孔106b和大氣引入孔106c位置之間的聯(lián)系不受特別限制，即可以布置成沿?cái)D壓噴嘴孔106a的直線，或可以形成一條分別向上或向下彎曲的縫或直線延伸的縫。總之，優(yōu)選使這些孔口與涂覆樹(shù)脂或者中心型心部分分開(kāi)，用于防止涂覆不均勻。
用于排出涂覆樹(shù)脂的排料口的形狀并不局限于正圓形，而可以是橢圓形或者多邊形。但是，在多邊形的情況下，尤其是具有銳角的多邊形的情況下，最好使角部帶有圓弧(即在角部帶有曲率半徑R)，以便防止涂覆樹(shù)脂出現(xiàn)皺紋。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明第三方面的通過(guò)熔融熱塑性樹(shù)脂涂覆的方法和設(shè)備，能夠均勻地用樹(shù)脂涂覆橫截面直徑或者一條邊大于100mm的大型未固化中心型心部分，同時(shí)提供一種無(wú)皺紋的強(qiáng)化表面狀態(tài)。此外，使用具有圓形或者橢圓形排出料的牽伸型十字頭模具能夠在一定程度上改變未固化中心型心的尺寸，改變涂覆覆厚度。
尤其在制造一種橫截面尺寸為240mm×30mm的大型纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的過(guò)程中，能夠進(jìn)行均勻無(wú)皺紋的涂覆，而且由于浸漬有不飽和樹(shù)脂的玻璃纖維與熔融狀態(tài)的涂覆樹(shù)脂接觸，能夠改善FRP部分與涂覆樹(shù)脂之間的粘附強(qiáng)度。
如果中心型心的尺寸改變，可以使用相同的涂覆模具處理該變化。此外，由于能夠保證均勻的涂覆厚度，接著的后處理就變的容易了，如用于改善裝飾性的壓紋。
本發(fā)明的第四方面實(shí)例1一種FRP腳手板，寬240mm，厚30mm，其中七個(gè)ABS樹(shù)脂制成的中心型心橫向布置，每個(gè)FRP柱位于兩個(gè)相鄰的中心型心之間，并用下述方法制造。
首先，ABS樹(shù)脂制成的中心型心被擠壓模制，利用真空定型成型。七個(gè)中心型心并列布置，并被供入。另一方面，玻璃纖維從流動(dòng)站供應(yīng)，在一個(gè)浸漬槽中被不飽和聚酯樹(shù)脂浸漬，通過(guò)散布導(dǎo)向裝置布置在中心型心周?chē)Ｍㄟ^(guò)擠壓噴嘴擠壓過(guò)量的不飽和聚酯樹(shù)脂，將這些玻璃纖維和中心型心聯(lián)結(jié)在一起。(同時(shí)，每個(gè)柱擠壓至特定的GC。)然后，中心型心周?chē)腇RP部分的樹(shù)脂被進(jìn)一步擠壓，直到全部聯(lián)結(jié)成整體后的產(chǎn)品形成特定的形狀(寬238mm。厚28mm。)這樣獲得的產(chǎn)品(未固化中心部分)引入具有350mm孔的牽伸型十字頭模具。然后，ABS樹(shù)脂被環(huán)形地?cái)D壓出來(lái)，用于涂覆。從模具前部到涂覆點(diǎn)附近的區(qū)域被涂覆樹(shù)脂加熱裝置加熱，涂覆后的中心型心利用輥軸定型裝置從距涂覆點(diǎn)10mm的位置向固化箱方向定型-模制。(例如，見(jiàn)圖22)。涂覆點(diǎn)距模具前表面約110mm。第一組輥軸和第二組輥軸分別通過(guò)50℃的熱水和室溫水(約20℃)冷卻。第一組輥軸中的第一至第三輥軸的表面涂覆有Teflon。在定型制模之后，未固化部分在具有95℃熱水的熱水固化箱(見(jiàn)圖23(a)和23(b))中固化，其中五組定型裝置中每一組都具有五對(duì)僅布置在上和下側(cè)的定型輥軸。固化后的產(chǎn)品接著在冷卻水槽中冷卻，由接收裝置以1m/min的接收速度接收，并由切割機(jī)切割。
在十字頭模具的前表面上，布置了一種包括四個(gè)相對(duì)布置的陶瓷加熱器的加熱裝置，每個(gè)加熱器寬400mm，長(zhǎng)150mm。(在左右兩側(cè)的兩個(gè)陶瓷加熱器有一個(gè)50mm長(zhǎng)的用于使輥軸接近模具前表面120mm處的切口部分。)因此，形成一個(gè)與十字頭模具共軸，并且約400mm，長(zhǎng)約150mm的加熱空間。該加熱器可以滑至或者滑離該十字頭模具。四個(gè)加熱器的溫度可以獨(dú)立控制。右、左、和上加熱器的設(shè)定溫度設(shè)定為350℃。涂覆點(diǎn)設(shè)定為距模具前表面110mm處。在該點(diǎn)，樹(shù)脂上表面中央部分的溫度保持為220℃，基本上等于直接擠壓后的樹(shù)脂的溫度。
關(guān)于輥軸定型裝置，對(duì)于第一組輥軸中最前面的兩對(duì)輥軸來(lái)講，上下輥軸之間的間隙設(shè)定為31.5mm，對(duì)于No.3至No.7輥軸和第二組輥軸來(lái)講，間隙設(shè)定為31.0mm。值31.0mm等于“固化后產(chǎn)品的平均厚度“+”0.5mm”。對(duì)于第一組輥軸中的No.1至No.2輥軸，左右輥軸之間的間隙設(shè)定為241.5mm，對(duì)于No.3至以后的輥軸和第二組輥軸設(shè)定為240.5mm。值240.5mm等于“固化后產(chǎn)品的平均寬度“+”0.5mm”。在固化箱中的輥軸全部是上下輥軸，沒(méi)有左右輥軸。這些輥軸中每個(gè)輥軸的間隙設(shè)定為31.0mm。
因此獲得的FRP腳手板無(wú)皺紋，在寬度方向和縱向表面平整，光滑，形狀精確，涂覆樹(shù)脂和FRP部分之間的粘附性好。在寬度方向的厚度精確性好，即在29.9-30.6mm的范圍內(nèi)。
實(shí)例2第一輥軸定型裝置的定型起始位置設(shè)定在加熱裝置下游側(cè)(即，距模具前表面180mm)。其它結(jié)構(gòu)與實(shí)例1中的相同。涂覆點(diǎn)設(shè)定為距模具前表面110mm處。因此獲得的FRP制成的腳手板具有縱向玻璃纖維的輕微印痕(條紋)，但是沒(méi)有皺紋，在寬度方向和縱向有平整的表面，光滑，涂覆樹(shù)脂和FRP之間的粘附性好。在寬度方向的厚度精確性好，即在29.8-30.6mm的范圍內(nèi)。
實(shí)例3一種帶狀的Teflon浸漬后的玻璃纖維布(壓紋片)卷繞在實(shí)例1中所用的第一輥軸定型裝置的前一級(jí)輥軸的前三對(duì)輥軸上，防止帶在左右輥軸之間偏移。其他結(jié)構(gòu)與實(shí)例1中的相同。通過(guò)將帶的壓紋圖案轉(zhuǎn)移到涂覆層表面，獲得了一種具有高裝飾性的平滑涂覆表面。因此獲得的FRP腳手板表現(xiàn)出無(wú)皺紋，在寬度方向和縱向表面平滑，形狀精確，涂覆樹(shù)脂和FRP部分之間的粘附性好。在寬度方向的厚度精確性好，即在29.9-30.5mm的范圍內(nèi)。
實(shí)例4使實(shí)例1之中使用的第一輥軸定型裝置的一對(duì)前輥軸受到處理(壓紋，以便具有一個(gè)刮刷表面)，使表面不規(guī)則，接著由Teflon涂覆。其它結(jié)構(gòu)與實(shí)例1中的相同。通過(guò)將輥軸表面的壓紋圖案轉(zhuǎn)移到涂覆樹(shù)脂表面，獲得了一種具有高裝飾性的平滑表面。因此獲得的FRP腳手板表現(xiàn)出無(wú)皺紋，在寬度方向和縱向表面平滑，形狀精確，涂覆樹(shù)脂和FRP部分之間的粘附性好。在寬度方向的厚度精確性好，即在29.9-30.6mm的范圍內(nèi)。
對(duì)照實(shí)例1除了在涂覆之后不使用第一和第二輥軸定型裝置中的上輥軸和側(cè)輥軸外，重復(fù)實(shí)例1中的程序?？梢栽谕扛矘?shù)脂表面觀察到玻璃纖維條紋，除了中央部分外，在上表面，側(cè)表面，和下表面，ABS樹(shù)脂和FRP部分之間的粘附性降低。(即，一旦切割，涂覆層漂移，或者易于被切割機(jī)剝落。)在寬度方向上，厚度精確性不均勻，即在29.7-31.4mm的范圍內(nèi)。
對(duì)照實(shí)例2在固化箱中不用定型裝置(輥軸)，而是用防止漂移輥(在固化箱(長(zhǎng)度方向8m)中只有上輥軸按1m的間隔布置)。其它結(jié)構(gòu)與實(shí)例1中的相同。(涂覆之后輥軸定型同樣進(jìn)行。)因此獲得的FRP腳手板表現(xiàn)出無(wú)皺紋，在寬度方向和縱向表面平滑，寬度方向上厚度精確性好，即厚度在29.8-30.8mm的范圍內(nèi)。涂覆樹(shù)脂和FRP部分之間的粘附性在上表面基本良好，但是除了側(cè)部(即在中央部分)外，在下表面上不好。而且，在寬度方向可以觀察到小彎曲。橫截面的觀察結(jié)果是，一些中心型心是傾斜的。
對(duì)照實(shí)例3象對(duì)照實(shí)例1一樣，對(duì)于涂覆之后使用的輥軸定型裝置來(lái)講，不使用上輥軸和側(cè)輥軸，只使用下輥軸。而且如對(duì)照實(shí)例2一樣，在固化箱中使用防止漂移輥軸(在固化箱(長(zhǎng)度方向8m)中只有上輥軸按1m的間隔布置)，不進(jìn)行輥軸定型。
可以在涂覆樹(shù)脂表面上觀察到玻璃纖維條紋，除了中央部分外，在上表面，側(cè)表面，和下表面，ABS樹(shù)脂和FRP部分之間的粘附性降低。寬度方向的厚度精確性差；即厚度的范圍為29.7到31.5mm之間。另外，在寬度方向可以觀察到小彎曲。橫截面的觀察結(jié)果是，一些中心型心是傾斜的。
對(duì)照實(shí)例4不用輥軸定型裝置，而是在熱涂覆裝置之后使用圖24所示的水冷滑動(dòng)型定型裝置(水槽)?；瑒?dòng)型定型部分的長(zhǎng)度設(shè)定為80mm。定型裝置的前部(引入部分)成錐形，抽真空通道布置在錐形部分和線性部分之間的界面上，以便防止涂覆模具側(cè)面漏水。
但是，定型-模制不能夠穩(wěn)定和連續(xù)地進(jìn)行。當(dāng)涂覆樹(shù)脂的排出量設(shè)定為小值時(shí)，直角角落部分的尖銳度不足，引起水從角落部分流動(dòng)。水的流動(dòng)加大，引起水吸入不足。結(jié)果，水沿著涂覆層到達(dá)模具，導(dǎo)致涂覆層斷裂。當(dāng)涂覆樹(shù)脂的排出量設(shè)定為大值時(shí)，定型阻力增加，引起接收斑點(diǎn)(take-up mottles)，從而引起寬度方向的臺(tái)階。即使當(dāng)排出量設(shè)定為中間值，由于過(guò)程變化因素(如玻璃纖維束擾動(dòng))，也常常會(huì)引起厚度稍微不均勻，導(dǎo)致水流動(dòng)，使涂覆層斷裂。如上所述，由于定型寬度寬(240mm)，所以不能夠進(jìn)行穩(wěn)定的定型制模。
此外，在試制240mm×30mm的FRP制成的腳手板時(shí)，如下所述，需要在涂覆熱固性樹(shù)脂和冷卻定型之后進(jìn)行固化階段的輥軸定型。固化可以通過(guò)在95至100℃熱水中浸漬未固化型心部分來(lái)進(jìn)行。這有助于均衡固化溫度，因而就能可靠地消除部分斑點(diǎn)的出現(xiàn)。
這些每一個(gè)直徑為約40mm的輥軸以至多200mm的間隔從固化箱入口至少布置到未固化型心部分被固化的點(diǎn)(即在該例中，距入口0-6m)。輥軸不僅可以布置在上側(cè)，而且可以以成對(duì)和交替布置的方式布置在上側(cè)和下側(cè)。
為了位置控制，將輥軸適當(dāng)?shù)胤纸M(每組的長(zhǎng)度約為1m)。如果過(guò)厚部分靠近相鄰輥之間的間隙，泄漏機(jī)構(gòu)能夠打開(kāi)輥軸之間的間隙，以便避免結(jié)塊。對(duì)于左右輥軸也是如此。
輥軸之間間隔和間隔設(shè)定范圍的控制與涂覆階段之后使用的輥軸的相同。對(duì)于位于固化箱入口附近的輥軸來(lái)講，輥軸間隙設(shè)定較寬，其值設(shè)定為等于位于固化點(diǎn)附近的輥軸處產(chǎn)品的平均厚度。如果輥軸間隙窄(或者設(shè)定為等于產(chǎn)品的厚度值)，而涂覆樹(shù)脂仍然在被冷卻和固化時(shí)，即沒(méi)有被軟化時(shí)，會(huì)出現(xiàn)樹(shù)脂被擠壓和接收阻力增加的缺陷。
不需要一種冷卻輥軸的機(jī)構(gòu)，該輥軸可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
本發(fā)明的第五方面實(shí)例1根據(jù)本發(fā)明第三方面的實(shí)例1所述的程序，利用圖25所示的裝置進(jìn)行外覆層表面的壓紋處理，制造了一種腳手板。該腳手板寬240mm，厚30mm，具有三層結(jié)構(gòu)，它包括七個(gè)以一定間距并列布置的ABS樹(shù)脂制成的中心型心，F(xiàn)RP制成的中間層和ABS樹(shù)脂制成的外涂覆層。
該腳手板由接收裝置接收，通過(guò)長(zhǎng)度為900mm，設(shè)定溫度為300℃，具有上下陶瓷加熱器的預(yù)熱裝置。接著，通過(guò)壓迫一對(duì)每個(gè)直徑為230mm，外覆硅橡膠片，和用格網(wǎng)間距為10mm，線徑為2mm的金屬絲網(wǎng)卷繞的鋼制輥軸的加熱輥軸，以便連續(xù)地將金屬絲網(wǎng)格網(wǎng)卷繞到外覆層表面，以進(jìn)行壓花處理。作為加熱介質(zhì)的200℃的油流過(guò)加熱輥軸而循環(huán)。輥軸前側(cè)和后側(cè)用陶瓷加熱器(設(shè)定溫度340℃)從外部加熱；在輥軸后側(cè)，復(fù)合中空構(gòu)造體表面由空氣噴嘴冷卻，以便方便地脫開(kāi)金屬絲網(wǎng)?？諝饬魉僭O(shè)定為20000L/hr。按照這種方式，獲得了一種帶有均勻壓紋的上下涂覆表面的復(fù)合中空構(gòu)造體。
例如，防滑效果能夠用一種方法評(píng)價(jià)傾斜一個(gè)切成適當(dāng)尺寸的樣品，在該樣品上放置一個(gè)底部設(shè)有軟的PVC或者橡膠片，改變樣品的傾斜角度，在重物開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)測(cè)量該角度。該評(píng)價(jià)方法用于本發(fā)明。
用一個(gè)實(shí)驗(yàn)室千斤頂使樣品的縱向成為傾斜方向(接收方向)，從而使樣品傾斜，將有底部商用滑塊(軟PVC片)的重物放置在其上。使用了兩種重量和直徑不同的重物。千斤頂?shù)母叨瓤梢酝ㄟ^(guò)緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)手柄來(lái)變化，以便不引起振動(dòng)，可以評(píng)價(jià)重物沿樣品滑下的傾斜角度。該傾斜以正切函數(shù)表示(“tan”，高度/底)。為了比較，測(cè)試還可以通過(guò)從分離漏斗往樣品上滴水的潮濕狀態(tài)下進(jìn)行。作為一個(gè)對(duì)照實(shí)例，本發(fā)明的腳手板和商用膠合板制的腳手板的測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表6。顯然，即使在潮濕的狀態(tài)下，在傾斜角至少為45°時(shí)，重物也不會(huì)沿本發(fā)明的樣品滑下，因此，本發(fā)明具有所要求的防滑效果。
表6<

對(duì)照實(shí)例1除了不使用金屬絲網(wǎng)進(jìn)行壓紋處理外，按照與實(shí)例1相同的程序制造復(fù)合中空構(gòu)造體。因此獲得的構(gòu)造體的防滑效果能夠被評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表6。顯然，在非濕狀態(tài)下，重物很少沿樣品滑下，但是在潮濕狀態(tài)下，重物很容易沿樣品滑下。
對(duì)照實(shí)例2除了使用金屬絲網(wǎng)進(jìn)行壓紋處理時(shí)不進(jìn)行預(yù)熱外，按照與實(shí)例1相同的程序制造復(fù)合中空構(gòu)造體。因此獲得的構(gòu)造體的防滑效果能夠被評(píng)價(jià)。結(jié)果，顯然通過(guò)壓紋產(chǎn)生的外覆層不規(guī)則性不足，在非濕狀態(tài)下，重物很少沿樣品滑下，但是在潮濕狀態(tài)下，重物很容易沿樣品滑下。
實(shí)例2在對(duì)照實(shí)例1中獲得的復(fù)合中空構(gòu)造體沒(méi)有受到壓紋處理，將其切成300mm長(zhǎng)(寬240mm)。因此制備的樣品表面在下述狀態(tài)下，用SintoBrator公司制造的MYBLAST MY-30A(商品名稱(chēng))進(jìn)行吹砂處理。使用人造剛玉#24作為吹砂材料。而且使用直徑為8mm的噴嘴。以0.4Mpa(4kg/cm2)的空氣壓力，每一個(gè)表面30秒，從距樣品150mm的噴嘴將噴砂材料噴射到全部表面。在樣品全部表面受到均勻的噴砂處理之后，利用與實(shí)例1相同的方法評(píng)價(jià)樣品的防滑效果。結(jié)果見(jiàn)表6。顯然，在非濕狀態(tài)下和在潮濕狀態(tài)下，樣品的防滑效果與商用的膠合板接近，即，對(duì)于實(shí)際使用來(lái)說(shuō)是滿(mǎn)意的。
對(duì)照實(shí)例3除了吹砂時(shí)間設(shè)定為10秒外，按照與實(shí)例2相同的方法對(duì)復(fù)合中空構(gòu)造體的單個(gè)表面進(jìn)行吹砂處理。并評(píng)價(jià)了其防滑效果。結(jié)果見(jiàn)表6。顯然，由于吹砂時(shí)間不足，外覆層表面的不規(guī)則性不足，因此，不能夠獲得足夠的防滑效果。
實(shí)例3該實(shí)例是對(duì)實(shí)例1的改進(jìn)，其中，用作定型的第一輥軸定型裝置中的最前一對(duì)輥軸在涂覆之后被用作壓紋輥軸(每個(gè)突起的尺寸為0.5mm(寬)×1.0mm(長(zhǎng))×1.0mm(高)，按照0.85mm的間距布置)。在涂覆之后利用該輥軸使外覆層表面得到細(xì)的壓紋圖案。此外，如實(shí)例1一樣，在抽出復(fù)合中空構(gòu)造體之后，用金屬絲網(wǎng)(格網(wǎng)間距10mm)使外覆層表面增加不規(guī)則性大的壓紋圖案。從而改善了外覆層的裝飾性能，也獲得了足夠的防滑效果。
根據(jù)該實(shí)例，獲得了一種重量減輕，強(qiáng)度和剛度增加，電絕緣性能高，耐用和耐腐蝕，即使在用做腳手板而處于潮濕狀態(tài)下，也具有較好的防滑性能的由FRP制成的腳手板。
本發(fā)明的第六方面實(shí)例如圖26(a)-(d)所示，通過(guò)噴射模制，形成了一種ABS樹(shù)脂制成的蓋板。該蓋板包括形狀基本上等于復(fù)合中空構(gòu)造體端部橫截面形狀的板狀部分301，例如，寬240.5mm，高30.0mm，厚7.0mm；七對(duì)爪狀突出部分從板狀部分301突出，每一對(duì)都插入每個(gè)中心型心的中空部分中，與中空部分的上和下表面接觸；及一對(duì)爪狀部分305，每一個(gè)都插入位于結(jié)構(gòu)體兩端的中空部分中，與中空部分側(cè)表面接觸。所述突出部分以這種方式成形，即朝頂端側(cè)突出部分之間的空間變大，突出部分的頂端削成銳角。一對(duì)突出部分削尖的頂端表面之間的寬度(高度)設(shè)定為20.0mm，小于對(duì)應(yīng)的復(fù)合中空構(gòu)造體中空部分的尺寸(22.2mm)。爪狀突出部分303外側(cè)(削尖部分外側(cè))的最大寬度設(shè)定為24.0mm，其比復(fù)合中空構(gòu)造體中空部分的相應(yīng)尺寸稍小。爪狀突出部分的寬度(削尖部分內(nèi)側(cè))的寬度設(shè)定為20.0mm，比復(fù)合中空構(gòu)造體的中心型心直段部分的寬度(25mm)短5mm。每個(gè)突出部分303和305的突出長(zhǎng)度設(shè)定為18mm。此外，形成了七條靠近每個(gè)中空部分上下表面的縫307(排水孔)。
通過(guò)用含有類(lèi)似甲苯或者M(jìn)EK的溶劑的粘合劑涂覆爪狀突出部分的外表面和板狀爪部的外表面，并插入到中空部分內(nèi)，將蓋板粘牢。蓋板容易被插入，在粘合劑固化之后，即使用軟質(zhì)錘撞擊復(fù)合中空構(gòu)造體端部，蓋板也不會(huì)脫開(kāi)。這樣處理后的長(zhǎng)3m的腳手板經(jīng)受落體試驗(yàn)，其中腳手板從2m的高度落到混凝土地板上。結(jié)果，蓋板變形，但是腳手板主體沒(méi)有被損壞。
對(duì)照實(shí)例1
如上述實(shí)例，端部沒(méi)有被處理過(guò)的復(fù)合中空構(gòu)造體受到落體試驗(yàn)。結(jié)果，在構(gòu)造體端部可以觀察到，在端部，涂覆樹(shù)脂裂縫約50mm，中心型心裂縫，F(xiàn)RP制成的中間層裂縫，外覆層/中間層/中心型心剝落。
對(duì)照實(shí)例2象上述實(shí)例一樣，以一一對(duì)應(yīng)地將蓋板插入每個(gè)復(fù)合中空構(gòu)造體中空部分中的方式制備蓋板，將他們插入中空部分，并用粘合劑固定于其上。突出部尺寸設(shè)定為29.6×22.2mm。對(duì)于多數(shù)復(fù)合中空構(gòu)造體，由于不當(dāng)?shù)某叽绻?，蓋板不能夠插入一些中空部分中。蓋板的插入需要很多時(shí)間，由于為每個(gè)復(fù)合中空構(gòu)造體提供14個(gè)蓋板，制造成本高。
對(duì)照實(shí)例3制備一種用于試驗(yàn)的整體式蓋板，該蓋板的突出部分插入中空部分，與全部?jī)?nèi)周邊表面接觸。對(duì)于多數(shù)復(fù)合中空構(gòu)造體，蓋板突出部分不能被插入中空部分。
對(duì)照實(shí)例4制備一種用于試驗(yàn)的整體式蓋板，其中，留下對(duì)照實(shí)例3中七個(gè)突出部分中的三個(gè)，即在右和左側(cè)的，和在中間的一個(gè)，刪除其它的突出部分。盡管與對(duì)照實(shí)例3相比，突出部分較少，但是對(duì)于多數(shù)復(fù)合中空構(gòu)造體，某些蓋板突出部分不能被插入中空部分。作為在粘合劑固化之后用軟質(zhì)錘沖擊復(fù)合中空構(gòu)造體端部的結(jié)果，除去了突出部分的蓋板部分易于浮動(dòng)，形成空間。
對(duì)照實(shí)例5制備一種板狀部分外部尺寸稍微大于復(fù)合中空構(gòu)造體端部橫截面形狀的蓋板，以便平板部分以從外側(cè)包圍和覆蓋中空構(gòu)造體端部的方式從板狀部分的外周邊突出。蓋板尺寸為寬246mm，高37mm，壁厚3mm。該蓋板容易插入和粘結(jié)，還具有要求的工作可靠性；但是，由于在蓋板和復(fù)合中空構(gòu)造體之間形成臺(tái)階，由于接觸另一個(gè)中空構(gòu)造體，蓋板經(jīng)常落下。另外由于出現(xiàn)臺(tái)階，一旦運(yùn)輸或者儲(chǔ)存，在堆積這些復(fù)合中空構(gòu)造體時(shí)，工作可靠性差，在最壞的情況下，堆積的復(fù)合中空構(gòu)造體傾斜和倒塌。
權(quán)利要求
1.一種纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體，其特征在于多個(gè)由熱塑性樹(shù)脂制成的中空中心型心，每個(gè)型心可以制成任意形狀，如橫截面為多邊形或者圓形，中心型心在水平、垂直或傾斜方向上彼此并列布置；所述的多個(gè)中心型心通過(guò)一個(gè)中間層相互聯(lián)結(jié)成一體，利用熱固性樹(shù)脂將強(qiáng)化長(zhǎng)纖維彼此粘接在一起形成該中間層；用由熱塑性樹(shù)脂制成的外覆層涂覆所述中間層的全部外周邊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體，其特征在于，所述中心型心的中空部分由一個(gè)熱塑性樹(shù)脂制成的柱分為幾部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體，其特征在于，將形成所述中心型心的熱塑性樹(shù)脂粘附到所述的中間層上，并且熱塑性樹(shù)脂具有不低于100℃的熱變形溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體，其特征在于，所述中間層的壁厚是所述中心型心壁厚的0.5-3倍，或者是所述外覆層壁厚的0.5-3倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體，其特征在于，形成每個(gè)所述中心型心和所述外覆層的熱塑性樹(shù)脂可以從苯乙烯基樹(shù)脂，例如PS樹(shù)脂，AS樹(shù)脂，AES樹(shù)脂，AAS樹(shù)脂和ABS樹(shù)脂中選擇，形成所述中間層的熱固性樹(shù)脂是包含一種作為交聯(lián)成分的苯乙烯單聚物的不飽和聚酯樹(shù)脂或者一種乙烯基酯樹(shù)脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體，其特征在于，位于所述中心型心每個(gè)角落的所述中間層部分比所述中間層的其余部分厚。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體，其特征在于，在所述外覆層表面增加不規(guī)則性，為所述外覆層表面提供了防滑作用。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體，其特征在于，熱塑性樹(shù)脂制成的保護(hù)蓋板安裝于所述中心型心的端部，所述的蓋板包括一個(gè)形狀基本上與所述復(fù)合中空構(gòu)造體的端部橫截面形狀相同的平板狀部分，及一個(gè)從所述板狀部分突出的爪狀突出部分，該爪狀部分向頂端延伸，所述突出部分在周邊方向分開(kāi)。
9.一種制造纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的方法，包括步驟通過(guò)連續(xù)地?cái)D壓模制熱塑性樹(shù)脂，形成多個(gè)由熱塑性樹(shù)脂制成的中空中心型心，或者，連續(xù)供應(yīng)已經(jīng)通過(guò)擠壓模制熱塑性樹(shù)脂形成的多個(gè)熱塑性樹(shù)脂中空中心型心；制備多個(gè)強(qiáng)化長(zhǎng)纖維束，每束長(zhǎng)纖維通過(guò)熱固性樹(shù)脂彼此成整體地聯(lián)結(jié)在一起；按照將長(zhǎng)纖維束布置在中心型心外周邊周?chē)姆椒〝D壓模制每個(gè)強(qiáng)化長(zhǎng)纖維束，以便形成一中間層；用熱塑性樹(shù)脂完整地涂覆在已經(jīng)覆蓋的中心型心外周邊上，以形成一個(gè)外覆層；冷卻該復(fù)合物；及加熱和固化該中間層的熱固性樹(shù)脂。
10.一種制造纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的方法，包括步驟按照將中心型心在水平、垂直、或者傾斜方向并排布置的方式，通過(guò)連續(xù)地?cái)D壓模制熱塑性樹(shù)脂，形成多個(gè)由熱塑性樹(shù)脂制成的中空中心型心，或者，連續(xù)供應(yīng)已經(jīng)通過(guò)擠壓模制熱塑性樹(shù)脂形成的多個(gè)熱塑性樹(shù)脂中空中心型心；制備多個(gè)強(qiáng)化長(zhǎng)纖維束，每束都浸漬有熱固性樹(shù)脂；按照將長(zhǎng)纖維束布置在中心型心外周邊周?chē)?，和在相鄰兩個(gè)中心型心之間的空間內(nèi)，擠壓模制強(qiáng)化長(zhǎng)纖維束的方法擠壓模制每束纖維，以便形成中間層；用熱塑性樹(shù)脂完整地覆蓋在已經(jīng)覆蓋了中間層的中心型心外周邊上，以形成一外覆層；冷卻所得到的該復(fù)合物；以加熱和固化該中間層的熱固性樹(shù)脂。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的制造纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的方法，其特征在于，中間層的加熱和固化溫度接近或者低于中心型心熱塑性樹(shù)脂的熱變形溫度。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的制造纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的方法，其特征在于，在所述擠壓-模制每個(gè)浸漬有熱固性樹(shù)脂的強(qiáng)化長(zhǎng)纖維的步驟中，位于相鄰兩個(gè)中心型心之間的每個(gè)柱處的長(zhǎng)纖維束的擠壓比設(shè)定為高于其它長(zhǎng)纖維束的擠壓比，以便將所述柱處的玻璃纖維的含量設(shè)定為較高值。
13.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的制造纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的方法，其特征在于，中空的中心型心按照使每個(gè)中心型心沿該中心型心拉拔方向的一個(gè)拋物線的方式在水平、垂直和傾斜方向上并排布置。
14.一種制造纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的方法，其特征在于，熱塑性樹(shù)脂被熱擠壓在牽伸型十字頭模具排料口和涂覆點(diǎn)之間的適當(dāng)位置處，來(lái)涂覆由中心型心和未固化的FRP中間層構(gòu)成的未固化型心部分的外周邊，它們構(gòu)成權(quán)利要求1所述的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體，其特征在于，熔融和擠壓用于涂覆的熱塑性樹(shù)脂，隨即用加熱器加熱熱塑性樹(shù)脂；用適當(dāng)?shù)拿芊庋b置密封位于十字頭模具中的未固化型心部分；及在對(duì)基本由已經(jīng)拉拔的未固化型心部分和從模具排出的熱塑性樹(shù)脂形成的基本封閉的空間下部抽真空的同時(shí)，用加熱器內(nèi)或者加熱器外的熔融的熱塑性樹(shù)脂涂覆未固化型心部分并牽伸該熱塑性樹(shù)脂。
15.一種制造纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的方法，其特征在于，在用上述權(quán)利要求9或者10描述的外覆層覆蓋中間層外周邊后，讓軟化狀態(tài)的外覆層通過(guò)至少一對(duì)相對(duì)的上下定型輥，每個(gè)定型輥熱阻高，能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，以便進(jìn)行外覆層的定型。
16.一種制造纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的設(shè)備，用于熱擠壓熱塑性樹(shù)脂，來(lái)涂覆構(gòu)成權(quán)利要求1中所述的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的由中心型心和未固化FRP中間層構(gòu)成的未固化型心部分的外周邊，其特征在于所述的設(shè)備包括一個(gè)牽伸型的十字頭模具；一個(gè)以圍繞未固化型心部分的方式布置在所述十字頭模具排料口和涂覆點(diǎn)之間的一個(gè)適當(dāng)位置的加熱器；一個(gè)用于密封十字頭模具中的未固化型心部分的密封裝置；及在對(duì)由已經(jīng)牽伸的未固化型心部分和從所述模具排出的熱塑性樹(shù)脂形成的基本封閉的空間下部抽真空時(shí)，一個(gè)用于用加熱器內(nèi)或外的熔融熱塑性樹(shù)脂涂覆未固化型心部分并牽伸熱塑性樹(shù)脂的涂覆裝置；其中，直接在用于涂覆的熱塑性樹(shù)脂被熔融和擠壓之后，用所述的加熱器加熱熱塑性樹(shù)脂。
17.一種如權(quán)利要求1所述的制造纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的設(shè)備，其特征在于多對(duì)可以轉(zhuǎn)動(dòng)和耐熱的定型輥軸，每一對(duì)都至少相對(duì)布置在上下兩側(cè)，這些輥軸布置在拉拔方向，用于對(duì)已經(jīng)涂覆在中間層外周邊上的軟化外覆層進(jìn)行定型，所述的多對(duì)定型輥軸按照它們從上游側(cè)到下游側(cè)的位置的順序逐漸冷卻。
18.一種根據(jù)權(quán)利要求17所述的制造纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的設(shè)備，其特征在于，進(jìn)行表面處理，使定型輥軸表面具有模具的可脫開(kāi)性。
19.一種根據(jù)權(quán)利要求17所述的制造纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的設(shè)備，其特征在于，進(jìn)行表面處理，使定型輥軸表面不規(guī)則。
20.一種根據(jù)權(quán)利要求17所述的制造纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體的設(shè)備，其特征在于，所述的定型輥軸可以由繞在帶輪周?chē)膸钤妗?br> 全文摘要
一種熱變形溫度為106℃的ABS樹(shù)脂用作一種PS熱塑性樹(shù)脂,并被擠壓模制來(lái)獲得一個(gè)型心。七個(gè)型心布置在右側(cè)和左側(cè),并由牽引機(jī)牽引。強(qiáng)化長(zhǎng)纖維用不飽和聚酯樹(shù)脂浸漬,通過(guò)散布導(dǎo)向裝置和吸引噴嘴。形成一種通過(guò)吸引而具有FRP制成的柱的纖維強(qiáng)化復(fù)合中空構(gòu)造體。最后一個(gè)吸引噴嘴通過(guò)一個(gè)冷卻套管布置在十字頭模具內(nèi)。在已經(jīng)浸漬的纖維通過(guò)該噴嘴之后,外覆層被加熱,并由ABS樹(shù)脂涂覆。接著,纖維由成對(duì)的輥軸冷卻和定型,一對(duì)垂直布置,其它的橫向布置。然后涂覆的ABS樹(shù)脂在固化槽的95℃熱水中固化。ABS樹(shù)脂表面粗糙防滑。由熱塑性樹(shù)脂制成的保護(hù)蓋板安裝在型心端部。每個(gè)蓋板包括一個(gè)片狀部分,基本上具有與復(fù)合中空構(gòu)造體端部相同的平面形狀,一個(gè)爪狀突出部分從片狀部分突出,并朝遠(yuǎn)端延伸。該突出部分在周向分開(kāi)。一種制造上述復(fù)合中空構(gòu)造體的設(shè)備,包括數(shù)對(duì)至少垂直布置的定型輥軸。定型輥軸可以轉(zhuǎn)動(dòng),耐熱,并且布置在牽引方向。輥軸溫度從上游側(cè)至下游側(cè)逐漸降低。
文檔編號(hào)B29C70/52GK1278208SQ98810732
公開(kāi)日2000年12月27日 申請(qǐng)日期1998年4月2日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月7日
發(fā)明者渡邊徹, 松野繁宏, 近藤尚之, 星野孝之, 野村英紀(jì) 申請(qǐng)人:宇部日東化成株式會(huì)社