[发明专利]制造复合材料的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2013年5月7日的共同待审的美国临时专利申请61/855,080的优先权，该临时专利申请的整个内容通过引用并入此处。

技术领域

本发明涉及一种制造复合材料的方法，尤其涉及一种制造纤维增强聚合物材料的方法。

背景技术

纤维增强聚合物包括由基体束缚的纤维材料，典型地由粘合剂(诸如树脂)提供。纤维增强聚合物常规上使用拉挤成型工艺制造，图1示出了拉挤成型工艺的例子。

在拉挤成型工艺中，通过拉动机构15(诸如一对从动辊20)将进来的纤维5拉过生产线10。纤维5被引入池25，池25包含各种粘合剂中的一种。一旦被湿化，纤维5就被引入通过静止模具30，静止模具30可以具有一个或多个加热区域以启动粘合剂的固化。在拉挤成型工艺中，模具30起到多个作用。其产生压力以促进纤维5的湿化、加热粘合剂和纤维5、控制粘合剂的固化，并且控制拉挤成型产品的最终形状。

粘合剂具有由化学反应(固化、交联、干燥等)支配的固化轮廓。这些固化轮廓是粘合剂的化学反应性、处理温度以及处理温度的驻留时间的函数。当生产速度增加时，确保粘合剂的合适的固化变得更加困难。

图1示出的常规拉挤成型工艺具有固有约束，会严重阻碍处理的速度。模具30的长度是对处理速度的主要约束，处理温度、处理摩擦和处理气体移除提供了其他限制性约束。粘合剂池25具有其自身缺陷，包括难以混合并维持多部分的反应性粘合剂、过量废弃物，以及由于对池25填充通常需要的大体积粘合剂而导致的高操作成本。至少因为上述列出的原因，先前制造纤维增强产品不是节约成本的，尤其如果利用一个或多个快速固化热固性聚合物和/或多组分热固性聚合物作为粘合剂的一部分的话。

发明内容

在一些实施例中，本发明提供了制造结构构件的方法。该方法包括：将多个纤维预加热至第一温度，沿着组装线移动预加热的纤维，将粘合剂施加于所述预加热的纤维中的至少一个，其中当施加粘合剂时，纤维被隔开并且延伸跨越第一区域。该方法进一步包括提供模具，所述模具具有：具有第一直径的第一部分，第一部分定位成接收所述预加热的纤维；以及具有第二直径的第二部分，第二部分定位在所述第一部分的下游，其中所述第一直径大于所述第二直径，并且其中所述模具在所述第一部分和所述第二部分之间是渐缩的。在施加粘合剂之后，该方法进一步包括沿着模具引导多个纤维。该方法进一步包括用所述模具降低多个纤维之间的距离，其中在降低多个纤维之间的距离之后，纤维延伸跨越小于第一区域的第二区域，在降低之后，将所述多个纤维的温度维持在与所述第一温度大致相似的温度。该方法进一步包括在维持温度的同时，利用第一成形站将多个纤维成形；在维持温度的同时，利用与第一成形站间隔的第二成形站将多个纤维成形；以及在维持温度的同时，利用与第一和第二成形站间隔的第三成形站将多个纤维成形。

在一些实施例中，本发明提供了制造结构构件的方法。该方法包括：将多个纤维预加热至第一温度；沿着组装线移动预加热的纤维以及将粘合剂施加于所述预加热的纤维中的至少一个，其中当施加粘合剂时，纤维被隔开并且延伸跨越第一区域。施加粘合剂包括以下至少一个步骤：将粘合剂喷洒在多个纤维中的至少一个上，以及从加压室挤出所述粘合剂并且将至少一个纤维拖拽经过挤出的粘合剂。在施加粘合剂之后，该方法进一步包括沿着模具引导预加热的纤维以及用模具降低多个纤维之间的距离，其中在降低多个纤维之间的距离之后，纤维延伸跨越小于第一区域的第二区域。在降低之后，该方法进一步包括将所述多个纤维的温度维持在与所述第一温度大致相似的温度。该方法进一步包括在维持温度的同时利用第一成形站将多个纤维成形；在维持温度的同时利用与第一成形站间隔的第二成形站将多个纤维成形；以及在维持温度的同时利用与第一和第二成形站间隔的第三成形站将多个纤维成形。

在一些实施例中，本发明包括制造连续的结构构件的方法。该方法包括：将多个纤维预加热至第一温度；沿着组装线移动预加热的纤维；将粘合剂施加于所述预加热的纤维中的至少一个；提供构造为接收所述预加热的纤维的模具，其中所述模具沿着所述组装线的至少一部分与所述预加热的纤维一起移动；将所述多个纤维的温度维持在与所述第一温度大致相似的温度；以及在维持温度的同时在所述模具内压缩所述多个纤维。

通过考虑以下具体描述以及附图，本发明的其他特征和方案将变得明显。

附图说明

图1是典型拉挤成型工艺的示意图。

图2是根据本发明的一些实施例的组装线的示意图。