[发明专利]基于塑料制造的物品和形成工艺

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案请求2013年5月22日提出申请的第61/826,120号美国临时申请案的优先权的权益，所述美国临时申请案以全文引用的方式并入本文中。

发明领域

本发明一般来说涉及建筑产品，并且更特定来说涉及通过定向塑料合成物物品的模制、刨平(也被称为压刨)或刳刨制成的物品，以及涉及用于制造这些产品的工艺。

背景技术

作为外部建筑应用中的装饰材料的木材具有许多优秀品质。其是耐用并且牢固还略具挠性的自然存在的材料。其可使用锯、车床、刳刨机或其它普通木材机加工设备来机加工。木材表面可被装饰成给出消费者所期望的各种各样的外观。然而，其还易于抵抗曝露于阳光和湿气的影响。用于形成用于装饰件的成形物品必需的高质量木料也已经变得相对缺乏并且昂贵。

出于这些原因，塑料已经作为木材替代物用于在建筑工业中的多个应用中，特别是在外部应用中。普通大体积外部应用包含众所周知“乙烯基”(聚氯乙烯)所用于的包覆层和窗户。还知晓在门、铺板、围栏和其它应用中塑料用作木材替代物。然而，包含装饰性模制品、门侧板和类似物的可需要圆形表面、尖角、内拐角、底切和其它难以制作形状的复杂成形物品尚未易于被塑料替代，因为复杂塑料成形物品的制造尚不具成本效益。通常，复杂形状仅可通过昂贵制作方法(举例来说，注射模制、精确型材挤压、机加工或针对昂贵工程零件而设计的其它技术)来生产。具有所有所需要的功能性的所需要的复杂形状尚未通过使用(举例来说)普通木材加工刳刨机、刨床(压刨机)、成型机和类似物的已知低成本处理方法用低成本塑料容易地并且具成本效益地生产出。

一些塑料的机加工已知晓并且可被用于生产不可使用其它手段容易地制作成塑料零件的复杂形状和尺寸公差。如2008年三月/四月在网上发布的《塑料品经销商与制作商杂志》(Plastics&FabricatorMagazine)中所总结，在塑料(例如，聚丙烯)的机加工期间通常遇到的挑战中的一些包含废弃材料在切割刀具上的重新焊接或环绕和获得所期望的表面抛光度的困难。一种用于解决这些挑战的所建议的方法包含使用产生较大屑片的机床(例如，慢螺旋工具)。另外，由于有时聚丙烯的胶状性质和在机加工期间通过切割作用产生的内热，建议不使用高速度钢刀具。增加通过机器的进给速率的试验和错误过程和针对工具的较慢的主轴速度可被用于试图达成加工物品上的可接受抛光度。

通常，给制作者(机器操作员)可能已经针对特定工程应用而设计并且填充有增强材料(举例来说，玻璃纤维)的热塑性材料。在这些状况中，热塑性材料通常被选择用于最终用途并且不必便于塑料的机加工。此外，工件通常被保持于固定位置中并且机加工工具移动以生产所期望的形状。因此，机加工过程可能会很慢并且与将通常需要用作建筑应用中的木材代替品的零件的大小相比零件较小。出于这些原因，用于这些机加工的应用的工程热塑料对作为建筑应用中的木材代替品的应用来说可能成本太高。

最近，木材填充的热塑性合成物已经被引入作为铺板、包覆层和不需要复杂形状的简单装饰应用中的木材代替品。这些合成物通常通过型材挤压来生产，并且取决于材料和生产形状的困难度，可能是昂贵的。此外，当使用可期望便宜热塑性材料时，成形物品的许多可期望形状可能并不成功地生产有所需要的尺寸一致性。在其它应用中，型材挤压可能太昂贵以至于不能提供优选地用于例如挤压式铝门槛或门坎的支撑板的应用中的具有低尺寸可变性(紧密度公差)的零件。此外，对用于许多木材替代物应用的这些木材塑料合成物零件来说存在多个挑战，包含但不限于美学、韧性(弹性和挠曲模量)和机械加工性。

挤压的塑料合成物材料目前用作铺板和类似物。然而，作为用于复杂成形物品的原材料，这些材料还可具有缺点。由通常被称为木材塑料合成物的挤压纤维素填充的聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯制成的产品可容易地用为铺板。然而，其对湿气具有不想要的敏感性，并且在一些情形中对曝露于阳光的敏感性。当螺钉插入到挤压板的端部中时，这些中的许多可遭受“爆裂”；端部可倾向于“爆裂”(材料块脱离)，因为材料可以是易碎的。相对于木材，塑料合成物材料还可非常重并且可向应用物添加实质重量和成本。降低重量和成本的发泡的使用可制造甚至更易于“爆裂”的塑料合成物，尤其是木材塑料合成物。最终，木材具有极低热膨胀系数(CTE)，大约是典型木材塑料合成物材料的CTE的十分之一。在受到约束的一些建筑外部应用中，举例来说，在门坎支撑物中，这可导致约束件的弯曲或翘曲。