一種局部纖維嵌入的載體及其制造方法
【專利摘要】一種制品的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)包括載體(10)，所述載體：(i)具有外表面的聚合物材料團(tuán)塊(12)；和(ii)至少一種合并的纖維嵌入體(14)，所述纖維嵌入體具有外表面并包括至少一個(gè)具有多個(gè)有序纖維的細(xì)長(zhǎng)的纖維排列(例如，具有連續(xù)的可軸向?qū)R的纖維團(tuán)塊)，此排列可以預(yù)設(shè)的方式布置。所述纖維嵌入體(14)在預(yù)定位置鄰接聚合物材料團(tuán)塊，以攜帶在預(yù)定位置上所進(jìn)行的預(yù)定負(fù)載(從而有效地提供對(duì)預(yù)定位置的局部補(bǔ)強(qiáng))。所述纖維嵌入體(14)和聚合物材料團(tuán)塊(12)的材料，結(jié)構(gòu)或兩者均是兼容的，以允許纖維嵌入體實(shí)現(xiàn)與聚合物材料團(tuán)塊的至少部分連接。處理后的載體(10)的至少一部分上負(fù)載可活化材料團(tuán)塊(126)。
【專利說(shuō)明】
一種局部纖維嵌入的載體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種制品的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)、密封和/或擋板設(shè)置，尤其涉及一種使用改進(jìn)加固劑的機(jī)動(dòng)車輛的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)，所述改進(jìn)的補(bǔ)強(qiáng)粘附于運(yùn)輸車輛型腔內(nèi)，例如汽車。
【背景技術(shù)】
[0002]眾多產(chǎn)業(yè)均不斷努力減輕制品的重量。在很多情況下，與現(xiàn)有的材料或結(jié)構(gòu)相比，可通過(guò)選擇具有低密度，薄截面厚度或同時(shí)兼具兩種性能的材料來(lái)實(shí)現(xiàn)。這導(dǎo)致了制品變?nèi)彳浀目赡苄?，隨之就需要制品的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)。
[0003]在機(jī)動(dòng)車輛的制造領(lǐng)域中，通常采用車體結(jié)構(gòu)型腔內(nèi)的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)。例如，通常在車體結(jié)構(gòu)的型腔內(nèi)采用相對(duì)剛性的模制的聚合物載體，在所述載體的一個(gè)或多個(gè)外表面上攜帶可活化材料。對(duì)于某些可活化材料，一旦被活化(例如，通過(guò)涂層烘箱中的熱量)，其會(huì)膨脹并結(jié)合到限定型腔的表面上。
[0004]為了可選擇性地控制制品補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)的特性，已知可使用的混合補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)包括用于載體的多種材料的組合。例如，參見美國(guó)(U.S.)專利US8430448，明確引用并將其內(nèi)容并入本文，也可見專利合作條約(PCT)申請(qǐng)?zhí)枮閃02010/054194的專利，明確引用并將其內(nèi)容并入本文。
[0005]在機(jī)動(dòng)車輛產(chǎn)業(yè)中，計(jì)算機(jī)建模(例如，有限元分析)已被用于模擬車輛碰撞，以及用于模擬車輛的特定部分如何對(duì)碰撞進(jìn)行響應(yīng)。
[0006]盡管做了上述的努力，但仍需要載體結(jié)構(gòu)的替代物。例如，仍需要一種載體結(jié)構(gòu)的替代物，此替代物采用不同材料的組合，盡管它們是不同的材料，但通常仍能相互兼容(例如，化學(xué)和/或物理兼容)，這使得它們不需要粘合劑而結(jié)合在一起。此外，仍持續(xù)需求使用不同材料組合的載體結(jié)構(gòu)的替換物，其中每一材料包含大量聚合物部分(例如，非金屬部分)來(lái)達(dá)到重量的減輕。還需要一種可被組合來(lái)提升補(bǔ)強(qiáng)劑的整體彈性模量和撓曲強(qiáng)度的聚合材料，以使其性能超過(guò)任一單一材料。此外，仍持續(xù)需求使用不同材料組合的載體結(jié)構(gòu)的替換物，其中不同的材料在某一界面區(qū)域上結(jié)合在一起，此界面區(qū)域通常與不同單獨(dú)材料限定的載體部分是連續(xù)的。再者，仍持續(xù)需求采用一個(gè)或多個(gè)局部補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域的載體結(jié)構(gòu)的替換物，此可在沒(méi)有給予附加力量的結(jié)構(gòu)特征(例如，肋)的情況下實(shí)現(xiàn)局部補(bǔ)強(qiáng)，在載體內(nèi)采用特殊材料實(shí)現(xiàn)。
[0007]所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的實(shí)例已在PCT申請(qǐng)?zhí)枮閃02007/008569的PCT專利，美國(guó)公布的申請(qǐng)?zhí)枮閁S2011/0039470和2012/0251863的專利中闡述，另外參見美國(guó)專利US7581932，明確引用并將其內(nèi)容并入本文。也可參見美國(guó)專利US6855652，US7125461和US7318873，和美國(guó)公開專利申請(qǐng)?zhí)枮?1^2003/0039792，1^2010/0289242，1]52011/0278802和1]52009/0202294的專利，明確引用并將其內(nèi)容并入本文。
[0008]本申請(qǐng)也與存檔于2013年10月21日的英國(guó)專利GB1318595.4有關(guān)，明確引用并將其內(nèi)容并入本文。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明可滿足一個(gè)或多個(gè)上述需求，關(guān)注于改進(jìn)結(jié)構(gòu)及其制造方法，所述改進(jìn)結(jié)構(gòu)和制造方法有利于多種制品的密封、擋板設(shè)置和/或結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)，尤其是運(yùn)輸車輛的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)，例如汽車。
[0010]—方面，本發(fā)明提供了一種制品的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)，包括載體，所述載體包括:(i)具有外表面的聚合物材料團(tuán)塊(例如，外表面通常是光滑的和/或連續(xù)的)；和(ii)至少一種合并的纖維嵌入體(其可具有三維形狀構(gòu)型)，所述纖維嵌入體具有外表面并包括至少一個(gè)具有多個(gè)有序纖維的細(xì)長(zhǎng)的纖維排列(例如，具有連續(xù)的可軸向?qū)R的纖維團(tuán)塊)，此排列可以以預(yù)設(shè)的方式布置。所述纖維嵌入體在預(yù)定位置鄰接聚合物材料團(tuán)塊，以攜帶在預(yù)定位置上所進(jìn)行的預(yù)定負(fù)載(從而有效地提供對(duì)預(yù)定位置的局部補(bǔ)強(qiáng))。所述纖維嵌入體和聚合物材料團(tuán)塊的材料，結(jié)構(gòu)或兩者均是兼容的，以允許纖維嵌入體實(shí)現(xiàn)與聚合物材料團(tuán)塊的至少部分連接。此纖維嵌入體可接收第二聚合物材料。第二種聚合材料可為液體材料以使纖維嵌入體飽和。第二種聚合材料可包括熱塑性環(huán)氧樹脂材料。所述第二聚合物材料可以包括液態(tài)環(huán)氧樹脂。所述第二聚合物材料可以包括單乙醇胺。所述第二聚合物材料可包括以約1:1比例的液體環(huán)氧樹脂和單乙醇胺。
[0011]被處理后的載體的至少一部分是可活化材料團(tuán)塊(例如，可膨脹材料)。例如，可活化材料團(tuán)塊選擇性地施加在聚合物材料團(tuán)塊或纖維嵌入體中的一個(gè)或兩個(gè)的至少部分外表面上?？苫罨牧蠄F(tuán)塊可通過(guò)外部刺激進(jìn)行膨脹活化(例如，至少部分地填充間隙或型腔)，并固化形成粘合力粘合到制品的至少一個(gè)表面上。優(yōu)選，纖維嵌入體的外表面與聚合物材料團(tuán)塊的外表面至少是部分地共同延伸并連續(xù)的。
[0012]另一方面，本發(fā)明提供了一種使制品結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)的制造方法。該方法包括至少一個(gè)纖維嵌入體的嵌入步驟(其可位于聚合物材料的內(nèi)部或涂抹于聚合物材料上，也可合并和/或具有三維形狀構(gòu)型)，所述纖維嵌入體具有外表面并包括至少一個(gè)具有多個(gè)有序纖維的細(xì)長(zhǎng)的纖維排列(例如，具有連續(xù)的可軸向?qū)R的纖維團(tuán)塊)，所述纖維排列位于模具型腔內(nèi)。還可包括一步驟:聚合物材料團(tuán)塊與纖維嵌入體相接觸的成型工序，使得成型的聚合物材料團(tuán)塊整體鄰接纖維嵌入體，所述纖維嵌入體的外表面(其通常為光滑的和/或連續(xù)的)與所述成型的聚合物材料團(tuán)塊是至少部分地共同延伸并連續(xù)的。還包括另一步驟:將可活化材料團(tuán)塊選擇性地施加在聚合物材料團(tuán)塊或纖維嵌入體中的一個(gè)或兩個(gè)的至少部分外表面上?？苫罨牧蠄F(tuán)塊可通過(guò)外部刺激進(jìn)行膨脹活化至少部分地填充間隙或型腔，并固化形成粘合力粘合到制品的至少一個(gè)表面上。
[0013]按照本發(fā)明制成的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于運(yùn)輸車輛(例如，汽車)。例如，如前述，此類結(jié)構(gòu)可采用可活化材料，一旦被活化(例如，利用合適的能源，如通過(guò)涂布烘箱中的熱量)，其將膨脹和固化形成泡沫材料。所得的活化材料具有被賦予的結(jié)構(gòu)剛性或補(bǔ)強(qiáng)性能(即，所謂的結(jié)構(gòu)泡沫，結(jié)構(gòu)泡沫的實(shí)例包括，但不限于以下種類:L&L Products公司的產(chǎn)品，L5204，L5207，L5214，L5234，L5235，L5236，L5239，L5244，L5505，L5510，L5520，L5540，L5800，L5810和L8514)。所得的活化材料可應(yīng)用于密封和/或減少噪音。所得的活化材料可膨脹至少50%, 100% ,200% ,400% ,600%，或甚至1000%，所述百分比是基于材料的原體積。所得的活化材料可從其原體積膨脹，但其膨脹量低于2500%，2000%或甚至低于其原體積的 1500%。
[0014]優(yōu)選的，本發(fā)明提供一種載體的結(jié)構(gòu)和/或組成的改進(jìn)方法，所述載體采用多個(gè)不同的材料，呈現(xiàn)出單一結(jié)構(gòu)，即整個(gè)載體通常是連續(xù)的。本發(fā)明所述載體的暴露表面為大致光滑和/或連續(xù)的。例如，本發(fā)明所述載體具有一個(gè)或多個(gè)聚合物部分，一個(gè)局部補(bǔ)強(qiáng)部分和所述聚合物部分和局部補(bǔ)強(qiáng)部分之間的界面部分，其中所述聚合物部分，界面部分和局部補(bǔ)強(qiáng)部分通常是光滑的和/或連續(xù)的結(jié)構(gòu)。界面部分包括由聚合物部分的聚合物料和局部補(bǔ)強(qiáng)部分所規(guī)定的互穿網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。界面部分包括聚合物部分的聚合物和局部補(bǔ)強(qiáng)部分的聚合物之間的化學(xué)鍵。因此以這種方式，所得的載體表現(xiàn)出肉眼不可見的結(jié)合線。所得的載體也可表現(xiàn)出橫穿界面部分的肉眼不可見的的空隙或不連續(xù)區(qū)域。
[0015]本發(fā)明也使得有可能設(shè)計(jì)出一系列載體，所述載體包括已被制造和定制的局部補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例部分的側(cè)剖視圖；
[0017]圖2為為本發(fā)明另一實(shí)施例部分的側(cè)剖視圖；
[0018]圖3為為本發(fā)明再一實(shí)施例部分的側(cè)剖視圖；
[0019]圖4a為為本發(fā)明一實(shí)施例載體的頂部透視圖；
[0020]圖4b為圖4a所述載體的底部透視圖；
[0021 ]圖5為是本發(fā)明所述纖維嵌入體接合處的分解透視圖；
[0022]圖6a為本發(fā)明一實(shí)施例部分纖維嵌入體的的透視圖；
[0023]圖6b為一實(shí)施例部分圖6a所述纖維嵌入體合并部分的透視圖；
[0024]圖7a為本發(fā)明另一實(shí)施例部分纖維嵌入體的的透視圖；
[0025]圖7b為另一實(shí)施例部分圖7a所述纖維嵌入體合并部分的透視圖；
[0026]圖8為本發(fā)明一實(shí)施例部分的構(gòu)造示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本發(fā)明可滿足一個(gè)或多個(gè)前述的改進(jìn)結(jié)構(gòu)和方法的需求，所述解釋及說(shuō)明旨在使本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉本
【發(fā)明內(nèi)容】
、原理和實(shí)際應(yīng)用。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以多種形式調(diào)整和應(yīng)用本
【發(fā)明內(nèi)容】
，使其達(dá)到可能最適合于特定用途的要求。因此，本發(fā)明所述的特定的實(shí)施例并不是全部?jī)?nèi)容，不僅限于此。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍可不參照前述內(nèi)容確定，而應(yīng)當(dāng)參照所附權(quán)利要求來(lái)確定，包括所述權(quán)利要求全部范圍的等同修改或替換。公開的所有文獻(xiàn)和參考文獻(xiàn)，包括專利申請(qǐng)書和公開內(nèi)容，明確被引用并將其內(nèi)容并入本文。由所述權(quán)利要求所得的其它組合也是可能的，所述組合的內(nèi)容并入本文。
[0028]本申請(qǐng)要求以下文件的優(yōu)先權(quán):歸檔日期為2013年12月17日的臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)枮閁S61/916884的美國(guó)專利，歸檔日期為2014年11月21日的PCT專利，其申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/US14/61531，上述申請(qǐng)的內(nèi)容明確被引用并將其內(nèi)容并入本文。
[0029]本發(fā)明一方面提供一種制品的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)。所述結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)包括一種包含聚合物材料團(tuán)塊的載體，所述聚合物材料團(tuán)塊具有外表面和包含第一聚合材料(例如，第一熱塑性材料)。所述載體還包括至少一種具有外表面的合并的纖維嵌入體(其具有嵌入物內(nèi)部預(yù)定的纖維的排列和/或具有三維形狀構(gòu)型)。所述至少一種合并的纖維嵌入體包括至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的纖維排列(例如，具有連續(xù)的有序排列的纖維團(tuán)塊，如大體上互相軸向?qū)R)，所述纖維排列分布在一種具有附著力的第二聚合物物質(zhì)團(tuán)塊(例如，第二熱塑性材料)。所述纖維嵌入體和相關(guān)的第二聚合物材料可在預(yù)定的位置鄰接所述第一聚合物材料團(tuán)塊，以攜帶在預(yù)定位置上所進(jìn)行的預(yù)定負(fù)載。所述纖維嵌入體，第二聚合材料和第一聚合物材料團(tuán)塊的材料，結(jié)構(gòu)或兩者均是兼容的，以允許纖維嵌入體至少部分地連接到第一聚合物材料團(tuán)塊(例如，形成單相或可混溶的)。結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)還可包括可活化材料團(tuán)塊，所述可活化材料團(tuán)塊可選擇性地施加在聚合物材料團(tuán)塊或纖維嵌入體中的一個(gè)或兩個(gè)的至少部分外表面上(例如在載體的外周面上，載體的型腔內(nèi)或同時(shí)在兩處)?？苫罨牧蠄F(tuán)塊可通過(guò)外部刺激膨脹活化(例如，熱量、濕度、輻射或其他)，并固化形成粘合力粘合到制品的至少一個(gè)表面上。優(yōu)選的，纖維嵌入體的外表面與聚合物材料團(tuán)塊的外表面至少是部分地共同延伸并連續(xù)的
[0030]如前所述，第一和第二聚合物材料可為熱塑性的。例如，第一和第二聚合材料可以是聚酰胺，聚烯烴(例如，聚乙烯，聚丙烯，或其他)，聚碳酸酯，聚酯(例如，聚對(duì)苯二甲酸乙酯)，熱塑性聚氨酯，或者其任意組合。一個(gè)或多個(gè)所述第一和第二聚合物材料可包括胺，如單乙醇胺。一個(gè)或多個(gè)所述第一和第二聚合物材料可包括環(huán)氧樹脂材料，其可為液體環(huán)氧樹脂。優(yōu)選采用聚酰胺作為第一聚合物材料(例如，聚酰胺6，聚酰胺6，6，聚酰胺9，聚酰胺10，聚酰胺12等)。第一和第二聚合物材料與纖維嵌入體通常是互相兼容的，因此三者之間能形成機(jī)械或其他物理的互相結(jié)合(例如，微觀互相結(jié)合)、形成化學(xué)鍵或兼具兩種。例如，在加熱至高于其熔點(diǎn)和/或軟化點(diǎn)溫度，第一和第二聚合材料可融合在一起(例如，在沒(méi)有任何粘合劑的情況下)。第一聚合物材料、第二聚合物材料或兩者同時(shí)填充短切纖維(例如，短切玻璃纖維)，其中，填充重量比為25?40% (例如，30?35% )的短切纖維。所述短切纖維的平均長(zhǎng)度小于約20mm，小于約1mm或甚至小于約5mm。所述短切纖維可隨機(jī)定向。在第一和第二聚合材料中可不含任何金屬材料。
[0031]纖維嵌入體包括某種意義上合并的一層或多層(例如，可為2層，3層，4層，6層或更多層)，包括被分布粘結(jié)在第二聚合物材料團(tuán)塊上的多種單一纖維。所述單一纖維以預(yù)定的有序排列方式分布于第二聚合物材料的基體內(nèi)。優(yōu)選的，至少一部分纖維是有序排列的(例如，通?；ハ嘀怯行虻模绱笾缕叫谢騿蜗蚧蛞云渌绞酱笾螺S向?qū)R)，因此，所述纖維并不是隨機(jī)地分布于所述第二聚合物材料。因此多層纖維可被合并在一起，生成包含多層纖維的粘結(jié)團(tuán)塊。多層纖維可被合并形成以三維成形嵌入的預(yù)定形狀。例如，所述纖維嵌入體可采用包括多種細(xì)長(zhǎng)纖維的多層纖維(例如，具有至少lcm，3cm甚至5cm或更長(zhǎng)的長(zhǎng)度)，所述細(xì)長(zhǎng)纖維之間大體平行或大致單向并分布在通常連續(xù)的聚合物基體內(nèi)(例如，在第二聚合物材料的連續(xù)基體)ο所述纖維可為礦物纖維(例如，玻璃纖維，如E-玻璃，S-玻璃，B-玻璃或其他)，聚合物纖維(例如，芳族聚酰胺纖維，纖維素纖維，或其他)，碳纖維，金屬纖維，天然纖維(例如，來(lái)自農(nóng)業(yè))，或其他。優(yōu)選玻璃纖維。多種細(xì)長(zhǎng)纖維之間通常彼此平行。其可編織成形，也可扭曲成形。所述纖維的合并可為織造的和/或非織造的。所述纖維的平均直徑為I?50μπι(例如，5?25μπι)。所述纖維可含有位于其上的合適的施膠涂層。所述纖維以至少20%，30%，40%或甚至50%的重量百分比存在于每一層中，或通常存在于纖維嵌入體中。所述纖維以低于90%，80%，或甚至70%的重量百分比存在于每一層中，或通常存在于纖維嵌入體中。例如，該纖維以50%?70%的重量百分比存在于每一層中或纖維嵌入體中。所述纖維的重量含量可根據(jù)ASTM D2584-11來(lái)確定。所述纖維嵌入體的帶狀和/或片狀可通過(guò)擠出，拉擠或以其他方式制造。以上述方式，可實(shí)現(xiàn)纖維帶狀或片狀的排序。本發(fā)明所述方法包括以下步驟:于聚合物材料團(tuán)塊基體內(nèi)浸漬纖維團(tuán)塊并將得到的浸漬材料通過(guò)模具(例如，一個(gè)加熱的模具)，使該纖維團(tuán)塊上涂覆通常連續(xù)聚合物材料團(tuán)塊基體。以上述方式，也可實(shí)現(xiàn)各纖維彼此之間的所需的排序。
[0032]纖維嵌入體的每層可為片狀，帶狀或其他形式。片狀和/或帶狀的纖維優(yōu)選具有相對(duì)于彼此的有序排列。例如，該纖維彼此之間通常是平行和/或單向的。當(dāng)將多層片狀和、帶狀或其他形式的纖維合并成多層纖維嵌入體時(shí)，優(yōu)選纖維嵌入體的至少I層是有序排列的，而非隨機(jī)的，例如，制造纖維墊時(shí)，通常使用彼此之間互跨隨機(jī)鋪設(shè)的短切纖維。
[0033]纖維嵌入體的纖維層可通過(guò)被卷繞在卷軸上提供。每一層的厚度可為至少0.1mm或至少0.2mm。每一層的厚度小于0.5mm或小于0.4mm。例如，每一層的厚度可為0.2?0.3mm。一些或所有的單一纖維層在其力學(xué)性能上為各向異性的。例如，其呈現(xiàn)為縱向方向上相對(duì)較高的撓曲模量和/或強(qiáng)度，但橫向方向上較低的撓曲模量和/或強(qiáng)度，或反之。
[0034]纖維嵌入體可包括多個(gè)編織條帶。例如，其可包括多個(gè)交叉編織條帶，每一條帶的寬度為至少約1mm，至少約2mm，或甚至至少約3_。其可包括多個(gè)交叉編織條帶，每一條帶的寬度小于約10mm，小于約8mm，或甚至小于約6mm。編織條帶可由聚合物基體材料固定在一起，例如，連續(xù)的纖維嵌入體的聚合物材料基體。因此，條帶借助于聚合物材料被固定在相互之間的預(yù)定位置上。優(yōu)選的，至少一些條帶中的每一條帶均包括多個(gè)相互之間有序排列的細(xì)長(zhǎng)纖維，優(yōu)選位于連續(xù)的聚合物材料基體內(nèi)的細(xì)長(zhǎng)纖維。然而，一個(gè)或多個(gè)條帶包括相互之間隨機(jī)取向的纖維，如典型的纖維墊的衍生纖維。用于形成織物的條帶可通過(guò)切割帶狀，片狀或其他形式至合適的寬度來(lái)形成。或者，所述條帶可通過(guò)拉擠，擠壓或以其他方式以所需寬度的形成(如本文所述)。
[0035]界定纖維嵌入體的材料可展示ASTMD790-10所規(guī)定的彎曲強(qiáng)度，至少大約為450MPa(例如，其范圍可為500?IlOOMPa)。纖維嵌入體的材料可展示ASTM D790-10規(guī)定的彎曲模量，至少大約為5GPa，10GPa，20GPa或甚至至少約25GPa(例如，其范圍可約為30?35GPa)0
[0036]纖維嵌入體可采用完全致密的聚合物作為聚合物基體。纖維嵌入體的孔隙率低于其體積的約10%，優(yōu)選低于約5%或甚至低于約2%或I %，所述百分比由ASTM D2734-09所規(guī)定方法測(cè)得。纖維嵌入體的密度低于鋼密度的約40%，低于鋼密度的約33%或甚至低于普通碳鋼密度的約25 %。
[0037]纖維嵌入體可被制備成包括多個(gè)鄰接層。鄰接層相互之間具有相同或不同的纖維取向。所述纖維嵌入體包括鄰接非編織層的編織層。所述纖維嵌入體包括鄰接另一編織層的編織層。纖維嵌入體內(nèi)部的編織層的編織圖案可是相同的，或者可在所述編織層之間變化。條帶的寬度可在相鄰層之間變化。相鄰層的厚度可相同或不同。
[0038]編織圖案的例子包括平紋編織，斜紋編織，或其他方式。重疊條帶通常為相互之間正交編織或以其他角度編織。編織包括多個(gè)經(jīng)紗和瑋紗條帶。經(jīng)紗與瑋紗條帶的比例可為約30: 70?70: 30。例如，其可為約50: 50。很可能，經(jīng)紗和瑋紗構(gòu)件條帶通常具有相同的寬度。經(jīng)紗條帶和瑋紗條帶的寬度相對(duì)彼此之間的變化可為1 %，20 %，30 %或更多。經(jīng)紗條帶和瑋紗條帶的寬度相互之間的變化小于約70% ,60%，50%或更少。
[0039]所述纖維嵌入體的帶狀和/或片狀層彼此之間的鄰接是定向的，以使纖維以相對(duì)于鄰接層纖維的不同預(yù)定方向?qū)R(即，嵌入帶狀和/或片狀的聚合物基體的纖維)。某一層中的纖維通常與其鄰接層纖維之間具有一定的角度(例如，各層間纖維的軸向角度的變化范圍為約10°?約90°，如在X軸方向)。例如，一種多層結(jié)構(gòu)包括一個(gè)在第一平面第一方向取向的纖維層，一個(gè)平行于第一平面的第二平面取向的鄰接纖維層，其角度約為90°。
[0040]優(yōu)選的，每一鄰接層通過(guò)粘結(jié)物質(zhì)結(jié)合在一起。例如，每一層可通過(guò)各層的聚合物材料結(jié)合在一起以形成一系列的連續(xù)層。每一層的結(jié)合不含有任何粘合劑。
[0041]纖維嵌入體具有一個(gè)或多個(gè)用于結(jié)合或附著的結(jié)構(gòu)特征。例如，可采用一個(gè)或多個(gè)緊固件(例如，一個(gè)或多個(gè)螺紋緊固件)。形成或集成一個(gè)或多個(gè)凸耳到該纖維嵌入體(例如，提供用于涂覆流體通道的間隙)；集成一個(gè)或多個(gè)鉚釘?shù)皆摾w維嵌入體(例如，自沖鉚釘，盲鉚釘或兩者)；集成一個(gè)或多個(gè)金屬坯料到該纖維嵌入體，其可為對(duì)點(diǎn)焊部分提供焊接位置;集成一個(gè)或多個(gè)螺栓可到該纖維嵌入體(例如，具有開口的底座，位于纖維嵌入體的內(nèi)部或表面上，且具有從底座外延的柱子(例如，螺紋柱))。
[0042]如前所述，纖維嵌入體具有預(yù)定的形狀。所述形狀為一個(gè)或多個(gè)計(jì)算后的結(jié)果，所述計(jì)算是在計(jì)算機(jī)模擬碰撞，某一應(yīng)力狀態(tài)或其他步驟時(shí)完成的，并且所述形狀可被選擇以使在制品的特定區(qū)域提供附加的局部補(bǔ)強(qiáng)，這一局部補(bǔ)強(qiáng)能承受上述計(jì)算確定的預(yù)測(cè)應(yīng)力條件。所述纖維嵌入體包括以下一個(gè)或多個(gè)的組合:部分或全部長(zhǎng)度上的大致正弦形狀，一對(duì)由橫壁面連接在一起的間隔開的壁面，一個(gè)或多個(gè)壁面架和/或臺(tái)階，一個(gè)凹面部分，一個(gè)凸面區(qū)域，或一個(gè)或多個(gè)開口。如前所述，與通常的平面結(jié)構(gòu)相比，所述纖維嵌入體具有三維形狀構(gòu)型。
[0043]纖維嵌入體的特性可隨著其用途而變化。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是纖維嵌入體的各層可被選擇以滿足特定應(yīng)用的需求(例如，對(duì)應(yīng)于計(jì)算機(jī)模擬的建模(如碰撞或應(yīng)力狀態(tài)的計(jì)算機(jī)仿真))。纖維嵌入體基于用途所要求的性能可分別組合以包括多個(gè)層。此外，本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是可通過(guò)放置纖維嵌入體于需要附加局部補(bǔ)強(qiáng)的特定位置以獲得局部補(bǔ)強(qiáng)(例如，對(duì)應(yīng)于計(jì)算機(jī)模擬的建模(如碰撞或應(yīng)力狀態(tài)的計(jì)算機(jī)仿真)。本發(fā)明為本領(lǐng)域技術(shù)人員提供有一個(gè)出人意料的擴(kuò)展能力以選擇性調(diào)整結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)的性能。本發(fā)明也涵蓋由計(jì)算機(jī)模擬建模確定的在碰撞狀態(tài)或特定應(yīng)力狀態(tài)下確定的載體預(yù)期攜帶預(yù)定負(fù)載的位置?；谒鼋５慕Y(jié)果，可確定纖維嵌入體的位置。此外，基于所述建模的結(jié)果，可確定纖維的方向和/或纖維嵌入體中各鄰接的帶狀或片狀層的選擇?；谒鼋５脑O(shè)計(jì)結(jié)果，后述的結(jié)構(gòu)可被制造。本發(fā)明也包括采用上述步驟的制造方法。
[0044]結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)的載體可以是這樣的，纖維嵌入體的外表面與聚合物材料團(tuán)塊的外表面通常是共同延伸的。其可為一些或所有的纖維嵌入體的周界。本發(fā)明也公開了纖維嵌入體在最終制品中具有互相暴露的相對(duì)表面。例如，所述纖維嵌入體具有暴露的外表面和暴露的內(nèi)表面。因此，纖維嵌入體只能沿著該纖維嵌入體的一側(cè)或多側(cè)邊緣與聚合物材料團(tuán)塊鄰接。最終可見的載體表面實(shí)質(zhì)上不含導(dǎo)致載體局部柔軟的結(jié)合線或其它缺陷。
[0045]第二聚合物可直接施加到纖維嵌入體上。第二聚合物材料可澆注入纖維嵌入體直到纖維嵌入體中所述第二聚合物材料達(dá)到飽和狀態(tài)。由該纖維嵌入體所吸收的液體至少占30%且小于70%，此百分比基于飽和的纖維嵌入體的總重量。飽和的纖維嵌入體可在室溫下或加熱下聚合生成剛性固體復(fù)合物。所得的復(fù)合物材料可通過(guò)工具定位復(fù)合物和模制第一聚合物材料成型來(lái)接收第一聚合物材料(其可為尼龍材料)。
[0046]如上所述，所述載體包括(i)由第一聚合物材料團(tuán)塊所限定的聚合物部分，(ii)由至少一種纖維嵌入體限定的局部補(bǔ)強(qiáng)部分，和(iii)聚合物部分和局部補(bǔ)強(qiáng)部分之間的界面部分，其中所述聚合物部分，界面部分和局部補(bǔ)強(qiáng)部分通常是連續(xù)的結(jié)構(gòu)。界面部分包括
(i)由第一和第二聚合物材料限定的互穿網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，(ii)第一和第二聚合物材料之間的化學(xué)鍵，或同時(shí)包括(i)和(ii)。
[0047]可活化材料的一側(cè)或多側(cè)為粘性的。但是一側(cè)或多側(cè)在室溫下通常也可為非粘性的?？刹捎靡粋€(gè)或多個(gè)機(jī)械緊固件將可活化材料，載體或兩者同時(shí)附連或形成一體。
[0048]可活化材料采用的合適材料包括可膨脹材料和非膨脹材料。然而，需知可活化材料可被活化形成泡沫。例如，可活化材料被活化形成結(jié)構(gòu)泡沫(例如，該材料包括環(huán)氧樹脂成分)，可活化材料被活化形成聲學(xué)泡體。可活化材料可被活化成可流動(dòng)的用于密封型腔內(nèi)的某一區(qū)域。所述材料包括一種可活性膨脹材料和一種不可活化膨脹材料的組合。
[0049]本發(fā)明的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)可用于在結(jié)構(gòu)上補(bǔ)強(qiáng)制品，如通過(guò)在制品型腔內(nèi)定位結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)，活化可活化材料使其膨脹然后結(jié)合到制品的表面。結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)也可用于型腔的密封和/或擋板設(shè)置。優(yōu)選的，結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)用來(lái)補(bǔ)強(qiáng)運(yùn)輸車輛，例如汽車。
[0050]例如，在車輛涂層之前，結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)被放置在運(yùn)輸車輛的型腔內(nèi)(例如，汽車)。可活化材料被涂布烘箱操作時(shí)的熱量加熱后被活化。在本申請(qǐng)中可活化材料為熱活化、熱膨脹材料，尤其涉及組成可活化材料的材料選擇和制備溫度，在此溫度下可活化材料反應(yīng)或膨脹，也可固化。例如，在大多數(shù)應(yīng)用中，在生產(chǎn)線環(huán)境中，不希望材料在室溫下或環(huán)境溫度下反應(yīng)。優(yōu)選的，可活化材料在較高的加工溫度下活化，如在汽車裝配廠，材料與汽車零部件在升高的溫度下或在較高的附加能量水平下加工，如油漆或電泳涂裝或烘烤步驟。而汽車組裝操作中溫度范圍為140 °C?220 °C (例如，148.89 °C?204.44 °C (300° F?400° F))，車身和噴漆車間通常是93.33°C(200°F)或稍高。下述可活化材料的活化，優(yōu)選發(fā)生固化。因此，可活化材料被加熱，然后膨脹，隨后固化以形成最終的泡沫材料。
[0051]如文所述，本發(fā)明也涉及一種制造可活化材料的載體的方法(例如，用于制品的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng))。該方法包括至少一個(gè)纖維嵌入體的嵌入步驟(其在嵌入步驟時(shí)被合并)，所述纖維嵌入體具有外表面并包括至少一個(gè)具有多個(gè)有序纖維的細(xì)長(zhǎng)的纖維排列，所述纖維排列位于模具型腔內(nèi)。聚合物材料團(tuán)塊與纖維嵌入體接觸成型以使最終成型的聚合物材料團(tuán)塊整體鄰接到纖維嵌入體(其在最終階段合并)，并且纖維嵌入體的外表面與所述成型的聚合物材料團(tuán)塊的外表面是至少部分地共同延伸并連續(xù)的。將可活化材料團(tuán)塊選擇性地施加在聚合物材料團(tuán)塊或纖維嵌入體中的一個(gè)或兩個(gè)的至少部分外表面上。與前述一致，可活化材料團(tuán)塊可通過(guò)外部刺激進(jìn)行膨脹活化(非完全地，至少部分地填充間隙或型腔)，并固化形成粘合力粘合到所連接的制品的至少一個(gè)表面上。
[0052]所述方法包括將纖維嵌入體放置于模具型腔后，纖維嵌入體的至少部分成型工序。例如，在將纖維嵌入體放置于模具型腔前，所述模具被預(yù)熱至某一溫度，此溫度高于所述至少一種纖維嵌入體的聚合物的軟化溫度和/或熔化溫度。所述方法包括將纖維嵌入體放置于模具型腔后，聚合物材料團(tuán)塊成型時(shí)，纖維嵌入體的至少部分成型工序。例如，將聚合物材料團(tuán)塊引入型腔中的熱量或者壓力(如注入成型)，可至少部分引起該纖維嵌入體呈現(xiàn)出由一個(gè)或多個(gè)壁面限定型腔的形狀。因此，纖維嵌入體在其置于型腔前沒(méi)有預(yù)成型，并在型腔中形成最終形狀。當(dāng)然，纖維嵌入體也可在其置于型腔前預(yù)成型。
[0053]在嵌入步驟之前，纖維嵌入體以一層或多層帶狀或片狀的形式提供，其中纖維相互之間的位置固定(例如，作為合并的結(jié)果，形成分布在連續(xù)的聚合物基體中具有粘合力的纖維)。因此，該方法包括纖維嵌入體的二次加工步驟，使所述纖維嵌入體包含多個(gè)帶狀層和/或片狀層。例如，該方法包括多個(gè)帶狀層和/或片狀層在受熱和選擇性加壓下的合并步驟。例如，采用高于帶狀和/或片狀的聚合物的熔化和/或軟化點(diǎn)的溫度，使兩個(gè)或多個(gè)鄰接層熔化并在冷卻時(shí)保持接合在一起，采用0.1?lMPa(例如，0.2?0.6MPa)。所采用的溫度和壓力可用于實(shí)現(xiàn)基本上完全致密化的所需的時(shí)間。需知，本發(fā)明提供各種合并嵌入結(jié)構(gòu)的形成方法。
[0054]纖維嵌入體被加熱成型生成一種預(yù)定的形狀。纖維嵌入體在合并步驟被加熱成型。所得的加熱成型的纖維嵌入體隨后被放置在模具型腔中，熔融的熱塑性聚合物材料被引入與其接觸。
[0055]所述成型步驟包括將聚合物材料通過(guò)位于與至少一個(gè)纖維嵌入體通常相反的位置處的出入口引入模具型腔。以這種方式，在引入型腔時(shí)，熔融的聚合物在與限定型腔的一個(gè)壁面接觸前，與纖維嵌入體接觸。
[0056]按照本發(fā)明制造的載體具有包括第一表面和通常相對(duì)的第二表面的壁面。壁面的厚度約為0.2?6mm(例如，約I.5?4mm)。在載體內(nèi)部的選擇區(qū)域，至少20 %，40 %，60 %，80%或甚至100%的壁面厚度可由纖維嵌入體限定。纖維嵌入體具有在載體上明顯外露的波浪狀的外表面部分。纖維嵌入體可具有在載體上明顯外露的大致平坦的外表面部分。所述第一表面和第二表面可大體上互相平行。
[0057]基于整個(gè)載體的重量，纖維嵌入體占有至少重量比大約為10%，20%，30%，或者甚至40%，并少于大約90% ,80%，或甚至70%。
[0058]因此至少部分第一表面和第二表面彼此之間明顯外露是可能的，且組成纖維嵌入體。載體包括一個(gè)或多個(gè)附加的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)或其他結(jié)構(gòu)特征，如一個(gè)或多個(gè)肋，凸起或其它方式。這些特征可不包括或者包括本發(fā)明所述的纖維嵌入體。
[0059]所述結(jié)構(gòu)可以任意數(shù)量的目的被應(yīng)用。例如，其可用于在運(yùn)輸車輛的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)，如汽車。就如上應(yīng)用而言，結(jié)構(gòu)可被放置在車體結(jié)構(gòu)的型腔中，如車輛框架。應(yīng)用于車身的電泳涂覆后(如，型腔內(nèi))，此結(jié)構(gòu)接受來(lái)自烘烤爐的熱量，這導(dǎo)致可活化材料活化(例如，膨脹和填充型腔)，并粘結(jié)到車體上。
[0060]圖1-5闡述了本發(fā)明的實(shí)施例。參考圖1，載體10具有一個(gè)或多個(gè)第一聚合物材料團(tuán)塊12。纖維嵌入體14連接到沿著嵌入體邊緣的一個(gè)或多個(gè)團(tuán)塊。界面部分16被描述(以夸張的形式說(shuō)明，為簡(jiǎn)單起見，所述界面從其他附圖中省略，但需知其仍在實(shí)施例中存在)。載體具有上表面18和下表面20。纖維嵌入體14從上表面貫穿至下表面，以使該纖維嵌入體在頂部和底部明顯外露。圖1省略了任何可活化材料。但是可活化材料位于團(tuán)塊12或纖維嵌入體14中的任一個(gè)或同時(shí)兩者上。
[0061]圖2闡述了具有聚合物材料團(tuán)塊112和纖維嵌入體114的載體110，其中僅纖維嵌入體的上表面是外露的。載體的下表面和側(cè)邊邊緣鄰接聚合物材料團(tuán)塊。圖2中省略了界面區(qū)域，但是其是存在的。在此圖中，膨脹材料126同時(shí)位于聚合物材料團(tuán)塊和纖維嵌入體上。但是，其也可位于在一個(gè)或另一個(gè)上。
[0062]圖3闡述了具有纖維補(bǔ)強(qiáng)部分214的載體210的實(shí)施例，所述載體具有上表面218，上表面218上設(shè)置一個(gè)突出的肋222，所述纖維補(bǔ)強(qiáng)部分由聚合物材料團(tuán)塊制備(例如，作為相同類型的材料，或以其他方式存在于嵌入體鄰接的載體)。肋包括寬度為W1的向外突出部分和寬度為w2(以其最大尺寸)的擴(kuò)展頸區(qū)部分，所述寬度W2大于寬度奶，例如其量至少為10%，20%或30%。所述寬度W2大于寬度奶，例如其量通常不大于100%，80%或60%。類似的肋結(jié)構(gòu)可用于圖2所述的實(shí)施例中。
[0063]圖4a和4b闡述了一實(shí)施例載體310的兩個(gè)視圖，其包括聚合物材料團(tuán)塊312和一對(duì)纖維嵌入體314。在此實(shí)施例中，纖維嵌入體具有外露的上表面和下表面。但可采用如圖2中的結(jié)構(gòu)，僅外露一個(gè)上表面。采用多個(gè)肋322(相對(duì)于縱軸，肋顯示為橫向配置(但對(duì)于所述的所有實(shí)施例，肋可縱向延伸，橫向，對(duì)角線，或者其任意組合，肋也可為弓形))?？苫罨牧?26，盡管其位于所示的槽內(nèi)，但對(duì)于所述所有實(shí)施例，其可置于外表面上或以其他方式負(fù)載于載體上。
[0064]圖5闡述了纖維嵌入體14，114，214或314如何具有含有兩個(gè)或多個(gè)不同纖維取向的鄰接層的多層纖維。雖然在本實(shí)施例中為單向取向，浸漬纖維的條帶以編織層的形式提供。取向也可為相對(duì)于圖5公開的其它取向。例如，三層單軸取向的纖維相互之間取向可為0/90/0度，或五層纖維相互之間取向可為0/45/90/45/0度，其他取向也可以。
[0065]圖6a和6b闡述了本發(fā)明一結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。所述結(jié)構(gòu)包括作為模制品的載體610，纖維嵌入體614。所述載體包括多個(gè)肋622?？苫罨牧?26位于一部分載體上，部分覆蓋嵌入體614。由包覆模制限定的載體610的嵌入體614，包括弓形表面，尤其是凹面部640。在所述實(shí)施例中，凹面部朝向于嵌入體614端部。嵌入體614還包括通孔縫隙642。嵌入體包括一對(duì)相對(duì)的壁面644(其基本是平行的，或其他定向)和橫壁面646。嵌入體貫穿載體的中心部分。
[0066]圖7a和7b闡述了本發(fā)明另一結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。所述結(jié)構(gòu)包括作為模制品的載體710，纖維嵌入體714。所述載體包括多個(gè)肋722，可活化材料726位于一部分載體上，部分覆蓋嵌入體614。由包覆模制限定的載體710的嵌入體714，包括弓形表面740。在實(shí)施例中，弓形表面朝向于嵌入體714端部。嵌入體614還包括通孔縫隙742。嵌入體包括一對(duì)相對(duì)的壁面744(其基本是平行的，或其他定向)和橫壁面746。至少一個(gè)步驟748定義在嵌入體內(nèi)。
[0067]圖8闡述了本發(fā)明載體是如何制造的。一卷纖維材料850為所述嵌入體814提供原料，纖維材料850在圖示中為正弦曲線。由包覆模制限定的嵌入體來(lái)限定所得載體810的包覆模制部分852(例如，包括多個(gè)肋)。因此所得載體包括嵌入體814和包覆模制部分852。
[0068]需知，盡管圖1?圖8的實(shí)施例是單獨(dú)闡述的，但一個(gè)特征可以與另一個(gè)特征相結(jié)合，并屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，總體上，對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)，上述闡述應(yīng)被視為廣義的和適用的。
[0069]本發(fā)明涉及作為結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)的載體，其中載體一般均是細(xì)長(zhǎng)(例如，其長(zhǎng)度至少為25mm，至少為50mm，或甚至至少為100mm)。但本發(fā)明并不僅限于此。本發(fā)明也涉及將成型載體用于擋板設(shè)置和/或密封。因此載體的長(zhǎng)度可小于25mm(例如，15mm或更短)。所述載體的長(zhǎng)度可大于其寬度。所述載體的寬度可大于其長(zhǎng)度。
[0070]如本發(fā)明所述，可實(shí)現(xiàn)多方面的益處和/或優(yōu)點(diǎn)。例如，制造包含載體的結(jié)構(gòu)，所述載體由不含熱固性塑料的材料制成的?？芍圃旌兄辽僖徊糠只罨牧系慕Y(jié)構(gòu)，所述活化材料位于本發(fā)明所述的嵌入體上并與其接觸。
[0071]如前所述，除非另有說(shuō)明，本發(fā)明任一類型(列表)可排除其他類型；和/或任一計(jì)算機(jī)組可排除其他分組。
[0072]除非另有說(shuō)明，本發(fā)明列舉的的任何數(shù)值包括以一個(gè)單位為增量的下限值到上限值，其與至少兩個(gè)單位為增量的任一下限值到任一上限值是區(qū)分開的。例如，如果闡述了某一組成，性質(zhì)，或工藝變量(溫度、壓力、時(shí)間等)的數(shù)值范圍為I?90，優(yōu)選20?80，更優(yōu)選30?70，這意味著中間范圍的值為本發(fā)明的保護(hù)范圍(例如，15?85，22?68，43?51，30?32等)。同樣地，個(gè)別的中間值也為本發(fā)明的保護(hù)范圍。對(duì)于小于I的值，視情況而定，一個(gè)單位可為0.0001，0.001，0.01，或0.1。上述僅僅是舉例，列舉的所有最低值至最高值之間可能的數(shù)值組合以類似的方式在本發(fā)明中明確規(guī)定。如前所述，本發(fā)明所述的“重量份數(shù)”與術(shù)語(yǔ)重量百分比意義相同。因此本發(fā)明所述的“所得組合物至少〃X"重量份數(shù)”即表示所得組合物中〃 X"的重量百分比”。
[0073]除非另有說(shuō)明，所有范圍包括兩個(gè)端點(diǎn)和端點(diǎn)之間的所有數(shù)值，使用“約”或“大約”的范圍適用于范圍的端值。因此，“大約20?30”旨在涵蓋“大約20到大約30”，包括至少指定的端點(diǎn)。
[0074]公開的所有文章和參考文獻(xiàn)，包括專利申請(qǐng)和出版物，明確被引用并將其內(nèi)容并入本文。用來(lái)描述組合“基本上由...組成”應(yīng)當(dāng)包括元素，成分，組分或定義的步驟，并且其它元素成分，組分或步驟實(shí)質(zhì)上不影響該組合的要素和新穎性。使用術(shù)語(yǔ)“包括”或“包含”來(lái)描述元素，成分，組分或步驟的組合在本發(fā)明中也表示基本上由所述元素，成分，組分或步驟組成的實(shí)施方式。
[0075]元素，成分，組分或步驟的復(fù)數(shù)可由單個(gè)完整的元素，成分，組分或步驟來(lái)提供?；蛘?，單個(gè)完整的元素，成分，組分或步驟可分為單獨(dú)的多個(gè)元素，成分，組分或步驟?！耙弧被颉耙粋€(gè)”用來(lái)描述一個(gè)元件，成分，組分或步驟，并不意味著排除其他元素，成分，組分或步驟。
[0076]需知，上述描述旨在說(shuō)明，而非限制性的。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在本說(shuō)明的基礎(chǔ)上，上述實(shí)施例以外的眾多實(shí)施方案和應(yīng)用是顯而易見的。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍不由上述內(nèi)容來(lái)確定，而應(yīng)由所附權(quán)利要求來(lái)確定的，包括對(duì)權(quán)利要求所做的所有均等變化。公開的所有文章和參考文獻(xiàn)，包括專利申請(qǐng)和出版物，明確被引用并將其內(nèi)容并入本文。對(duì)下述任一權(quán)利要求主題的刪減均不是免責(zé)的，也不應(yīng)認(rèn)為發(fā)明人未考慮所述主題作為本發(fā)明的公開主題的一部分。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種結(jié)構(gòu)，包括: a.—種載體，包括: i.聚合物材料團(tuán)塊，所述聚合物材料團(tuán)塊具有外表面和包含第一聚合材料;和 i1.至少一種合并的纖維嵌入體，所述纖維嵌入體具有外表面并包括至少一個(gè)具有多個(gè)有序纖維的細(xì)長(zhǎng)的纖維排列，所述纖維排列以預(yù)定的方式分布在第二聚合物材料上，所述纖維嵌入體在預(yù)定位置鄰接聚合物材料團(tuán)塊，以攜帶在預(yù)定位置上所進(jìn)行的預(yù)定負(fù)載；其中，所述纖維嵌入體和所述聚合物材料團(tuán)塊包括兼容的材料、結(jié)構(gòu)或兩者兼有，以允許纖維嵌入體實(shí)現(xiàn)與聚合物材料團(tuán)塊的至少部分連接;和 b.可選擇的可活化材料團(tuán)塊，所述可活化材料團(tuán)塊可選擇性地施加在聚合物材料團(tuán)塊或纖維嵌入體中的一個(gè)或兩個(gè)的至少部分外表面上，所述可活化材料團(tuán)塊可通過(guò)外部刺激膨脹活化并固化形成粘合力粘合到制品的至少一個(gè)表面上;其中，所述纖維嵌入體的外表面與所述聚合物材料團(tuán)塊的外表面是至少部分地共同延伸和連續(xù)的。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述聚合物材料團(tuán)塊包括一種熱塑性材料。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述至少一種合并的纖維嵌入體包括至少一層帶狀材料，所述帶狀材料通常由與聚合物材料團(tuán)塊類型相同的材料制備。4.根據(jù)權(quán)利要求1?3任意一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述至少一種合并的纖維嵌入體的至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的纖維排列包括一種材料，所述材料通常由與聚合物材料團(tuán)塊類型相同的材料制備。5.根據(jù)權(quán)利要求1?4任意一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述至少一種合并的纖維嵌入體的至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的纖維排列包括一種材料，所述材料通常由與聚合物材料團(tuán)塊類型相同的材料制備，以使纖維嵌入體的材料與聚合物材料團(tuán)塊化學(xué)熔融合并。6.根據(jù)權(quán)利要求1?5任意一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的纖維排列是編織纖維排列。7.根據(jù)權(quán)利要求1?6任意一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的纖維排列是編織纖維排列，所述編織纖維排列浸漬一種通常與聚合物材料團(tuán)塊類型相同的材料。8.根據(jù)權(quán)利要求1?7任意一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的纖維排列是編織纖維排列，所述編織纖維排列通常由一種與聚合物材料團(tuán)塊類型相同的材料制備，并浸漬一種通常與聚合物材料團(tuán)塊類型相同的材料。9.根據(jù)權(quán)利要求1?8任意一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，將聚酰胺材料用做一個(gè)或多個(gè)聚合物材料團(tuán)塊或用做纖維嵌入體的至少一部分。10.根據(jù)權(quán)利要求1?9任意一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，纖維嵌入體包括多層，每一層包括細(xì)長(zhǎng)纖維排列，并且每一層纖維在其力學(xué)性能上為各向異性的。11.根據(jù)權(quán)利要求1?10任意一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，纖維嵌入體包括多種纖維，所述多種纖維包括玻璃纖維、礦物纖維、碳纖維、聚合物纖維或其任一組合。12.根據(jù)權(quán)利要求1?11任意一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，可活化材料團(tuán)塊包括環(huán)氧基材料。13.根據(jù)權(quán)利要求1?12任意一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，為響應(yīng)施加于所述細(xì)長(zhǎng)纖維排列的預(yù)定負(fù)載，在細(xì)長(zhǎng)纖維排列內(nèi)的一種或多種纖維的定向被選擇用于提供局部強(qiáng)度。14.根據(jù)權(quán)利要求1?13任意一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，纖維嵌入體的外表面通常與聚合物材料團(tuán)塊的外表面是共同延伸的。15.根據(jù)權(quán)利要求1?14任意一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所得載體的外表面實(shí)質(zhì)上不含導(dǎo)致載體局部弱化的結(jié)合線或其它缺陷。16.根據(jù)權(quán)利要求1?15任意一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，至少一種合并的纖維嵌入體具有暴露的外表面和暴露的內(nèi)表面。17.根據(jù)權(quán)利要求1?16任意一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述載體包括:(i)由聚合物材料團(tuán)塊限定的聚合物部分，(ii)由至少一種合并的纖維嵌入體限定的局部補(bǔ)強(qiáng)部分，和(iii)聚合物部分和局部補(bǔ)強(qiáng)部分之間的界面部分，其中所述聚合物部分，界面部分和局部補(bǔ)強(qiáng)部分通常是光滑的和/或連續(xù)的結(jié)構(gòu)。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述界面部分包括(i)由第一和第二聚合物材料限定的互穿網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，(ii)第一和第二聚合物材料之間的化學(xué)鍵，或同時(shí)包括(i)和(ii)。19.根據(jù)權(quán)利要求1?18任意一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所得載體具有:(i)肉眼不可見的結(jié)合線，(ii)橫穿界面部分的肉眼不可見的的空隙或不連續(xù)區(qū)域，或同時(shí)具有(i)和(ii)。20.根據(jù)權(quán)利要求1?19任意一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述制品為運(yùn)輸車輛。21.根據(jù)權(quán)利要求1?20任意一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二聚合物材料包括熱塑性環(huán)氧樹脂材料。22.根據(jù)權(quán)利要求1?21任意一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二聚合物材料包括液態(tài)環(huán)氧樹脂和單乙醇胺。23.根據(jù)權(quán)利要求1?22任意一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二聚合物材料包括約1:1比例的液體環(huán)氧樹脂和單乙醇胺。24.一種結(jié)構(gòu)的制造方法，包括 a.至少一個(gè)纖維嵌入體的嵌入步驟，所述纖維嵌入體具有外表面并包括至少一個(gè)具有多個(gè)有序纖維的細(xì)長(zhǎng)的纖維排列，所述纖維排列位于模具型腔內(nèi)； b.聚合物材料團(tuán)塊與纖維嵌入體相接觸的成型工序，使得成型的聚合物材料團(tuán)塊整體鄰接纖維嵌入體，所述纖維嵌入體的外表面與所述成型的聚合物材料團(tuán)塊是至少部分地共同延伸并連續(xù)的；和 c.將可活化材料團(tuán)塊選擇性地施加在聚合物材料團(tuán)塊或纖維嵌入體中的一個(gè)或兩個(gè)的至少部分外表面上。所述可活化材料團(tuán)塊可通過(guò)外部刺激進(jìn)行膨脹活化，并固化形成粘合力粘合到所述制品的至少一個(gè)表面上。25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述方法包括至少一種合并的纖維嵌入體的至少部分成型步驟，在其被放置于模具型腔后。26.根據(jù)權(quán)利要求24或25所述的方法，其特征在于，在將纖維嵌入體放置于模具型腔前，所述模具被預(yù)熱至某一溫度，所述溫度高于所述至少一種合并的纖維嵌入體的聚合物的軟化溫度和/或熔化溫度，和/或在將纖維嵌入體放置于型腔前，所述纖維嵌入體沒(méi)有預(yù)成型。27.根據(jù)權(quán)利要求24?26任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括至少一種合并的纖維嵌入體的至少部分成型步驟，在其被放置于模具型腔后，并且同時(shí)聚合物材料團(tuán)塊成型。28.根據(jù)權(quán)利要求24?27任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在嵌入步驟之前，所述至少一種合并的纖維嵌入體以帶狀或片狀的形式被提供。29.根據(jù)權(quán)利要求24?28任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括至少一種合并的纖維嵌入體的二次加工步驟，使所述纖維嵌入體包含多個(gè)帶狀層和/或片狀層。30.根據(jù)權(quán)利要求24?28任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括多個(gè)帶狀或片狀層在受熱和加壓下的合并步驟。31.根據(jù)權(quán)利要求29或30所述的方法，其特征在于，所述帶狀和/或片狀層彼此之間的鄰接是定向的，以使纖維以相對(duì)于鄰接層纖維的不同預(yù)定方向?qū)R。32.根據(jù)權(quán)利要求24?31任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述成型步驟包括將聚合物材料通過(guò)通常位于與至少一個(gè)合并的纖維嵌入體相反位置處的出入口引入模具型腔。
【文檔編號(hào)】B62D29/00GK105916651SQ201480072028
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2014年12月17日
【發(fā)明人】亨利·理查森, 埃里克·肖邦, 弗蘭克·布雷曼德
【申請(qǐng)人】澤菲羅斯公司