CN106536150A - 挤压加强件 - Google Patents

Abstract

通过挤压包括聚酰胺和多种长纤维的材料形成具有第一轮廓的柱结构的聚合插入件。一种制造这种插入件的方法，包括使处于基本上可流动状态的聚合材料通过模具，并且基本上同时使纤维通过模具，其中在通过步骤期间，按照ASTM D789，聚合材料具有小于约60的相对粘度。

Description

挤压加强件

技术领域

本发明一般涉及用于加强腔体的挤压结构加强件，并更具体地涉及仅使用挤压聚合零件而不使用模塑(例如，注塑)结构来加强腔体。

背景技术

模塑零件，通常是模塑聚合零件，一般用于结构加强目的。由于它们的轻质性质和相当大的强度，模塑零件通常是优选的。然而，加工和模具的成本对生产的任何零件来说都增加了显著的成本。此外，对零件的轮廓的任何显着改变都需要额外成本的新的加工。

挤压工艺不需要与模塑相关联的加工和模具。此外，可以容易地对挤压零件进行修改和定制以适合特定腔体的形状。因此，希望使用通过挤压工艺而形成的零件来提供模塑零件的强度。

发明内容

本文的教导考虑了一种用于制造插入件的方法，包括以下步骤：挤压热塑性材料以形成具有第一轮廓的第一柱结构，挤压热塑性材料以形成具有不同于第一轮廓的第二轮廓的第二柱，以及使用连接器设备将所述第一柱结构连接到所述第二柱结构，使得所述连接器设备成形为接收所述第一柱结构的第一轮廓和所述第二柱结构的第二轮廓。一个或多个柱结构可以包括形成在一个或多个柱结构的壁中的一个或多个开口。可活化材料可位于一个或多个柱结构的至少一部分上。可活化材料可位于一个或多个柱结构的至少一个内壁上。可活化材料可以是热活化的。可活化材料由通过形成在一个或多个柱结构的一个或多个壁中的一个或多个开口进入一个或多个柱结构内的热量来活化。热塑性材料可以选自由均聚物，共聚物，三元共聚物或两种或多种聚合物的共混物组成的组。插入件可以包括聚酰胺。按照ASTM D792，插入件可以具有约1至约1.3，约1.05至约1.2(例如约1.13)的比重。插入件可以包括填充材料。填充物可以包括玻璃。多根纤维中的一根或多根可以延伸插入件长度的至少50％，至少60％，至少75％，至少80％或至少90％。

该方法可以包括在插入件内或在其上挤压多根纤维。多根纤维中的一根或多根可以具有小于约50mm的长度。所述多根纤维中的一根或多根的长度为至少约1mm，至少约5mm，至少约10mm或至少约20mm。多根纤维中的一根或多根沿着基本上整个插入件延伸。多根纤维中的一根或多根可以包括涂层。多根纤维中的一根或多根可以包括涂层，该涂层包含聚合物，聚合物前体或其组合。插入件可以包括具有至少约185℃的熔点的聚合材料。插入件可以包括熔点小于约260℃的聚合材料。热塑性材料可以渗透多根纤维中的一根或多根。热塑性材料可与多根纤维中的一根或多根的外部部分形成坚韧的粘结。多根纤维可以包括至少约15％，至少约20％或至少约30％，或至少约40％的插入件。多根纤维可以包括小于约70％，小于约50％，或小于约40％的插入件。插入件可以具有沿着插入件的长度变化的壁厚。插入件可以具有沿插入件的长度变化至少10％的壁厚。插入件可以具有沿插入件的长度变化至少25％的壁厚。插入件具有沿插入件的长度变化至少50％的壁厚。

本教导进一步设想了一种用于制造插入件的方法，包括挤压热塑性材料以形成具有第一轮廓的第一柱结构；挤压热塑性材料以形成具有不同于第一轮廓的第二轮廓的第二柱；在第一和第二柱结构中的一个或多个中的一个或多个壁中形成一个或多个开口；沿着所述第一和第二柱结构的一个或多个中的一个或多个内壁定位可活化材料；利用连接器设备将所述第一柱结构连接到所述第二柱结构，使得所述连接器设备成形为接收所述第一柱结构的第一轮廓和所述第二柱结构的第二轮廓；以及热活化所述可活化材料，使得热量经由形成在所述一个或多个柱结构壁中的所述一个或多个开口到达所述一个或多个柱结构内的可活化材料。

该方法可以包括将插入件定位到腔体中，以用于结构上加强该腔体。腔体可位于机动车辆内。插入件可位于机动车辆的摇臂中。该方法可以没有任何注塑步骤。

本教导还涉及一种用于制造插入件的方法，包括以下步骤：挤压热塑性材料以形成具有第一刚性轮廓的第一柱结构，在受挤压材料中形成一个或多个开口，其中形成步骤基本上没有移除任何材料以形成开口，并且使轮廓弯曲，由此开口便于该弯曲。

所述一个或多个开口可以在挤压之后通过模切形成。插入件可以包括长纤维，长纤维包含玻璃，凯夫拉尔(Kevlar)，碳，金属，聚合材料或其组合。插入件可以包括具有至少约5mm的长度的纤维。插入件可以包括具有至少约10mm的长度的纤维。插入件可以包括具有至少约20mm的长度的纤维。插入件可以包括沿着插入件的整体延伸的纤维。插入件可以包括仅沿插入件的选定部分延伸的纤维。插入件可以包括形成带，线，纱，趾，织物或其组合的纤维。插入件可以包括以连续方式挤压以形成在插入件内的纤维。插入件可包括形成带，线，纱，趾，织物或其组合的纤维，其以连续方式挤压以形成在插入件内。带，线，纱，趾，织物或其组合可以由凯夫拉尔(Kevlar)，玻璃，碳或其组合形成。插入件可以包括沿着插入件的外部形成的纤维。插入件可以包括沿着插入件的内部形成的纤维。插入件可以包括沿着插入件的整体或仅沿着插入件的部分挤压的玻璃纤维布置。插入件可以包括沿着插入件的整体或仅沿着插入件的部分挤压的碳纤维布置。插入件可以包括沿插入件的整体或仅沿着插入件的部分挤压的凯夫拉尔(Kevlar)纤维布置。

本文的教导还提供了一种插入件，其包括：热塑性挤压或拉挤构件，以及与挤压构件挤压或拉挤的多根纤维，和或挤压或拉挤到所述挤压构件上的多根纤维，其中纤维的长度为至少约5mm。热塑性塑料可选自由均聚物，共聚物，三元共聚物或两种或多种聚合物的共混物组成的组。插入件可以包括聚酰胺。按照ASTM D792，插入件可以具有约1至约1.3，约1.05至约1.2(例如约1.13)的比重。插入件可以包括填充材料。填充物可以包括玻璃。多根纤维中的一根或多根可以延伸插入件长度的至少50％，至少60％，至少75％，至少80％或至少90％。纤维的长度可以小于约50mm。多根纤维中的一根或多根可以沿着基本上整个插入件延伸。多根纤维中的一根或多根可以包括涂层。多根纤维中的一根或多根可以包括包含聚合物，聚合物前体或其组合的涂层。插入件可以包括具有至少约185℃的熔点的聚合材料。插入件可以包括熔点小于约260℃的聚合材料。热塑性构件的热塑性材料可以渗透多根纤维中的一根或多根。热塑性构件的热塑性材料可与多根纤维中的一根或多根的外部部分形成坚韧的粘结。多根纤维可以包括至少约15％，至少约20％或至少约30％，或至少约40％的插入件。多根纤维可以包括小于约70％，小于约50％，或小于约40％的插入件。插入件可以具有沿着插入件的长度变化的壁厚。插入件可以具有沿插入件的长度变化至少10％的壁厚。插入件可以具有沿插入件的长度变化至少25％的壁厚。插入件可以具有沿插入件的长度变化至少50％的壁厚。

本文的教导还提供了一种用于插入腔体中的插入件，其包括：形成在多个相邻的空心柱中的第一挤压热塑性载体，相邻空心柱中的一个或多个包括形成在中空柱的壁中的一个或多个开口；形成在多个相邻的空心柱中的第二挤压热塑性载体，相邻空心柱中的一个或多个包括形成在空心柱的壁中的一个或多个开口；位于一个或多个相邻空心柱内的可活化材料；以及用于将所述第一聚酰胺载体的一部分连接到所述第二聚酰胺载体的一部分的连接器设备。插入件可位于腔体中以用于加强该腔体。插入件可位于机动车辆的腔体中。插入件可位于机动车辆的摇臂中。插入件可以没有任何注塑零件。

本文的教导还设想了一种方法，该方法包括使处于基本上可流动状态的聚合材料通过模具，并且基本上同时使纤维通过模具，其中，在通过步骤期间，按照ASTM D789，聚合材料具有小于约60的相对粘度。在通过步骤期间，按照ASTM D789，聚合材料可以具有大于约40的相对粘度。在通过步骤期间，按照ASTM D789，聚合材料可以具有小于约70的相对粘度。

本文的教导提供允许使用挤压加强构件的方法和设备。加强构件可以包括热塑性材料，该热塑性材料可以是聚酰胺材料。加强构件可以包括多根纤维，该多根纤维可以是长度大于5mm的纤维。聚酰胺可以是玻璃填充的聚酰胺。加强构件可适于连接到次级加强部件以形成跨越至少30％，至少50％或更多的车体长度的长加强构件。加强构件可以包括开口，以使得可以到达并活化位于构件内的任何可活化材料。

附图说明

图1示出了根据本教导的示例性加强构件的横截面视图。

图2示出了根据本教导的示例性加强构件的透视图。

图3A和图3B是根据本教导的支架的透视图。

图4是根据本教导的图3B加强构件和支架的透视图。

图5是根据本教导的图3A和图3B的两个连接的加强构件和支架的透视图。

图6是示出根据本教导连接两个加强构件的图3A和3B的支架的视图。

图7是根据本教导的连接器设备的透视图。

图8是根据本教导的示例性弯曲加强设备的透视图。

图9是根据本教导的在弯曲之前的示例性加强设备的透视图。

图10是根据本教导的示例性加强设备的透视图。

图11是根据本教导的示例性加强设备的透视图。

图12A-图12B示出了挤压的聚合和可活化材料的微观视图。

具体实施方式

本申请要求2014年4月30日提交的美国临时申请序列号61/986,402；于2014年10月9日提交的美国临时申请序列号62/061,816；和2014年11月3日提交的美国临时申请No.62/074,237的优先权的权益，这些申请的内容出于所有目的通过引用并入本文。

本文给出的解释和说明旨在使本领域的其他技术人员熟悉本教导，其原理及其实际应用。本领域技术人员可以以其多种形式来适应和应用教导，因为其可能最适合于特定用途的要求。因此，所阐述的本教导的具体实施例不旨在是对教导的穷举或限制。因此，本教导的范围不应参照上述描述来确定，而是应当参考所附权利要求以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定。所有文章和参考文献的公开内容，包括专利申请和出版物，出于所有目的通过引用并入本文。如从所附权利要求中获得的其它组合也是可能的，其也通过引用并入本书面描述中。

本文的教导针对用于加强腔体的挤压和/或拉挤加强构件。加强构件可以挤压成柱状轮廓(例如，在柱内具有空间的管状轮廓)以填充腔体，该腔体的长度比该腔体的任何宽度更长。可将加强构件挤压成多个相邻柱的形状。加强构件可以由包括聚酰胺，且可能是玻璃填充的聚酰胺，的材料形成。加强构件可以包括位于其中和/或其上的可活化材料。为了有效地活化位于加强构件内的任何可活化材料，加强构件可以形成有在柱结构的壁中的一个或多个开口，以使得活化可活化材料所需的任何刺激可以到达可活化材料。

通常，加强构件由金属材料形成或由注塑的聚合材料形成。用于加强的聚合材料的使用提供了较低重量的加强结构，并且还提供了形成所需形状的构件以适合需要加强的腔体的轮廓的能力。然而，注塑工艺需要针对所需的每个轮廓形状(以高成本)创建模具。因此，腔体形状的任何变化都需要新的模具。此外，这些聚合加强构件的性质使得具有相当长度的元件的形成需要越来越昂贵的模具，材料成本的显着增加以及由此导致的加强构件的总重量的增加。因此，对于这种长的腔体，经常避免使用聚合加强件。

因此，挤压和/或拉挤这种聚合加强件的能力提供了许多益处。首先，使用挤压/拉挤技术避免了对昂贵模具的需要，并且允许对加强构件的形状的简化修改。第二，挤压的加强构件可以挤压形成长的构件，该长的构件具有比它们的注塑的对应物更薄的轮廓、更薄的壁。因此，所得到的零件比金属加强件或注塑的聚合加强件轻得多。

为了促进本文公开的构件的挤压/拉挤，用于形成该构件的材料必须具有足以在挤压/拉挤工艺期间保持形状的熔体强度。熔体强度是聚合材料对拉伸的抵抗性。熔体强度与聚合物的分子链缠结及其对张力下解缠的抵抗性有关。影响该抵抗性的聚合物性质包括分子量，分子量分布(MWD)和分子支化。随着每个这些性质的增加，在低剪切速率下改善了熔体强度。对于中空轮廓，材料的熔体强度将影响下降和下垂。在共挤压应用中，熔体强度的相对平衡将改善共挤压材料之间的交会处的稳定性。分支和交联的聚合物需要更大的张力来解开分子并允许它们流动，从而提供更理想的熔体强度。

更改聚合材料的含量可以改善熔体强度以允许挤压/拉挤。例如，通过增加聚酰胺材料内的玻璃的量，该材料可以具有改善的熔体强度并且能够在张力下保持其形状。此外，环氧基材料在聚合材料上的共挤压在低得多的温度下发生，以使得聚合材料不那么热，否则它在共挤压期间不能承受压力。因此，必须选择聚合构件材料和可活化材料的成分，以便在与注塑工艺中所经受的大不相同的温度和压力下进行。因此，可活化材料被挤压到聚合构件上的温度必须比通常用于将可活化材料定位在聚合载体上的包塑工艺中经受的温度低得多。

本教导提供了形成为包括一个或多个中空轮廓结构的挤压/拉挤聚合加强构件。该中空结构可以是柱状结构。该中空结构可以包括位于中空结构内和/或其上的可活化材料。该中空结构还可以包括一个或多个开口，以允许到达位于其中的任何可活化材料。更具体地，可活化材料可以通过某种刺激(例如，热，UV辐射或另一种这样的刺激)活化，并且开口可以便于刺激在必要时有效地接触可活化材料以用于活化。作为具体示例，在没有开口的情况下，刺激会先到达位于加强构件的暴露端处的可活化材料。通常，在可活化材料在与刺激接触时膨胀的情况下，已膨胀的可活化材料(例如，已活化材料)会挡住位于柱内的可活化材料的剩余部分，使其不暴露在刺激下，该剩余部分因此保持在未膨胀状态。即使活化中空结构的一个或多个端处的可活化材料之后，孔的存在也允许刺激到达整个中空结构中的可活化材料。

在挤压/拉挤工艺期间，可活化材料可经由化学反应粘附到聚合构件。可活化材料可经由粘合剂或机械紧固件粘附。替换地，可活化材料可位于聚合构件的键合部分中，以在可活化材料和聚合构件之间创建机械互锁。

聚合轮廓可以包括与聚合材料共挤压的纤维，并且这种纤维可以优选地是长的(例如，它们可以沿着轮廓长度的至少第1/4，至少第1/2或甚至至少整个长度延伸)。聚合轮廓可以由包括玻璃纤维的聚合物形成。可以对该材料进行造粒以用于挤压，从而将玻璃纤维的长度减小到小于1mm，小于2mm，小于3mm或甚至小于5mm。纤维可以包括强化材料，其可以包括但不限于玻璃，凯夫拉尔(Kevlar)，碳，热塑性纤维或其组合。该材料可以包括长度为至少约5mm的纤维。该材料可以包括长度为至少约10mm的纤维。该材料可以包括长度为至少约20mm的纤维。这种纤维可以形成为具体的纤维布置，例如带，线，纱，趾，织物或这些的任意组合，以提供对插入件的强化。这些纤维可以沿着插入件的整个长度延伸，或者可替代地，仅局部地位于插入件的某些部分。此外，纤维布置可以沿着插入件的外部部分，沿着插入件的内部部分，或是位于沿着插入件的外部部分和内部部分处。使用用于形成插入件的挤压机械机构允许容易地选择性地将纤维布置定位在插入件的某些部分处。例如，可以在需要局部加强的插入件的若干部分处将纤维提供给挤压机。替换地，可以沿着插入件的整体连续挤压纤维布置。作为示例，纤维可以是形成带的凯夫拉尔(Kevlar)纤维，并且纤维可以仅沿着插入件的某些外部部分延伸。作为又一示例，纤维可以是形成为绳的玻璃纤维，并且纤维可以沿着插入件的整体延伸。挤压/挤拉工艺本身可导致纤维断裂。因此，可以选择纤维的长度以避免断裂。纤维可以形成所需的布置以使得断裂减少。纤维也可以位于沿着插入件的特定位置处以避免断裂。

可以将加强构件挤压/拉挤成具有期望的任何轮廓以对应需要加强的腔体的形状。虽然本文涉及加强构件，但是可以使用如本文所述的这种挤压/挤拉工艺来形成用于密封和/或挡板的插入件，例如美国专利No.7,249,415；No.7,784,186；No.7,941,925；No.8,671,573；和No.8,931,173以及美国临时申请No.62/154,778，所有这些专利出于所有目的通过引用并入本文。挤压/拉挤轮廓可以包括变化形状的一个或多个部件(可以是中空部件，实心部件或其一些组合)以形成所需的轮廓。具有相同轮廓或不同轮廓的一个或多个加强构件可以经由连接器设备彼此连接以形成长的延伸构件。这种连接器设备可以形成为使其包括若干部分，该若干部分接纳在柱的部件内(或替代地接纳接收柱的部件)。每个连接器设备可以包括一个或多个成形部分，其对应一个或多个柱的一个或多个部件的形状。因此，为了将第一柱固定到第二柱，每个柱的一个或多个部件可以接纳连接器设备的相应成形的部分。连接器设备可以采用一个或多个紧固装置用于将连接器设备的一部分固定到柱上。更具体地，连接器设备可以包括一个或多个延伸部分，该一个或多个延伸部分在将连接器设备连接到一个或多个柱之后保持在柱的外面。这些延伸部分可以经由与连接器设备或柱分离或与连接器设备或柱一体形成的机械紧固件紧固到柱。替换地，可以使用粘合剂将延伸部分紧固到柱。

可以使用附加的紧固装置将加强件定位于期望的车辆腔体内。这种紧固装置可以包括与加强件的一部分分离或与之一体形成的机械粘合剂。紧固装置可以包括粘合剂。在一个实施例中，紧固装置可包括可与一个或多个螺钉或其它机械紧固件组合使用的支架。这种支架也可以用于将连接器设备连接到腔壁。

轮廓可以形成为便于在将轮廓定位于型腔中时或之前使轮廓弯曲。由于挤压/拉挤材料的相对刚性，可能需要沿轮廓形成开口以使得可以使轮廓弯曲。开口可以通过从轮廓中移除材料来形成，或者可选地，开口的形成可以没有任何材料移除。开口可以沿着轮廓形成为狭缝。开口可以沿着轮廓以规则的间隔形成，或者开口可以沿着轮廓以变化的间隔形成。开口可以沿着整个轮廓形成或者可以仅沿着轮廓的一部分形成。开口可以沿着轮廓仅在需要弯曲的位置处形成。开口的频率和尺寸可以取决于所需的弯曲度。作为非限制性示例，需要相当大程度的弯曲度的轮廓可以在需要弯曲的部分中具有更长或更大的开口和/或更高频率的开口。轮廓可能需要在多于一处位置中的弯曲，因此轮廓可以具有以多个不同频率位于沿着轮廓的多个不同位置处的若干开口。

如本文所述，可以将可活化材料定位于加强件的一个或多个部分上和/或之内。可活化材料可以是将其活化以流动，密封，膨胀的聚合材料或其任何组合。它可以是形成泡沫的材料(例如，声学泡沫或结构泡沫)。它可以从其原始体积膨胀到其原始体积的至少150％，300％，500％，或甚至1000％或更大。可以在可活化材料在涂装车间烘烤操作期间受热时将其活化。在可活化材料是热活化的热膨胀材料的应用中，与包含可活化材料的材料的选择和配制有关的重要考虑是将发生材料的反应或膨胀，以及可能的固化时的温度。例如，在大多数应用中，不期望材料在室温或在生产线环境中的环境温度有反应。更典型地，当在高温或者较高的施加能级与汽车组件一起处理材料时，例如在涂层或电子束固化或烘烤的步骤期间，可活化材料在较高的加工温度下变得有反应性，比如在汽车组装车间中遭遇的那些温度。虽然在汽车组装操作中遇到的温度可以在约148.89℃至204.44℃(约300°F至400°F)的范围内，但是车身车间和涂层车间的应用通常为约93.33℃(约200°F)或稍高。可活化材料的一个或多个侧面可以是粘性的。通常，可活化材料的一个或多个侧面在室温可以是触摸无粘性的。在活化可活化材料之后，材料通常将固化。因此，可以将可活化材料加热，然后其可以膨胀，在那之后固化，以形成结果的泡沫材料。

在轮廓形成用于弯曲的开口的情况下，可活化材料可以定位成使得在膨胀时，可活化材料可优选地膨胀以覆盖开口。在可活化材料被挤压到轮廓上的情况下，开口也可以形成在可活化材料中，在这种情况下，可活化材料可以优选地膨胀以填充在轮廓材料和可活化材料两者中的开口。

制造系统可以包括一个或多个拉挤步骤，比如在美国临时申请No.62/130,908中描述的那些，其为了所有目的通过引用并入本文。作为示例，取代或除了根据本教导的挤压操作之外，可以采用可能的制造系统用于拉挤操作。用于形成基础聚合材料主体的原料可以进料到与拉挤机相关联的容器中。拉挤机可以具有模具，原材料通过模具以形成成型的主体轮廓(例如，拉挤轮廓)。可以将大量纤维拉过模具，并且在模具中渗透进原材料。原材料(可以是反应性组成部分的单组分或多组分混合物)可以具有相对较低的粘度，该粘度足以允许原材料浸渍该纤维团，并且在那之后硬化成所需的包括纤维团的成形轮廓。成形的主体轮廓可以被冷却(例如，通过真空冷却器)至期望的温度。进料系统可以将纤维材料(例如，通过辊)供给到模具，在该模具处，用于形成聚合基质的原料与纤维材料(例如，纤维团)接触。在拉挤材料具有热塑性特性(例如，热塑性环氧树脂)的情况下，成形辊(或另一种合适的挤压型成型装置)可进一步限定结果的纤维复合材料的所需形状。成形辊还可以用于帮助将纤维复合材料与任何可选的成形基体轮廓接合。在任何接合时，可以冷却所得到的整体复合材料(例如通过冷却罐)。可选地，如果要用作挡板和/或结构加强应用的载体，则可以通过输送设备(例如，推或拉设备)推进所得到的整体复合材料。可以通过挤压机(例如，十字头挤压机)将可活化材料施加到复合材料上。在那之后，可以通过合适的切割设备(例如，移动切割锯)切割所得复合材料(其上具有或不具有可活化材料)。作为说明，但不限于，原料可以是加热至约260℃的玻璃填充的聚酰胺。在离开冷却器时，温度可以为约150至约175℃。纤维可以是用单乙醇胺和双酚A的二缩水甘油醚的反应产物辊涂的玻璃纤维，而反应产物处于软化状态。在离开冷却罐时，复合材料可以在约120℃的温度。在通过挤压机时，温度可以为约90-95℃。十字头挤压机可以挤压一个或多个可热活化的环氧基结构泡沫体，比如L-55xx系列的结构加强材料，从L&L Products，Inc.可得。

本文的教导可以产生任何数量的不同零件。一个示例是可安装在机动车辆中的车门防撞梁，用于帮助抵抗在碰撞的情况下会侵入车体的变形。防撞梁可以被挤压。然而，理想地，其被拉挤并且具有沿着其长度具有恒定或变化的轮廓的拉挤物。

本文的教导提供了包括具有第一端和第二端的细长管状结构(例如，具有聚合基质的复合材料)的挤压/拉挤的插入件。至少一个附接设备可适于将管状结构附接到车辆的框架或腔体。细长管状结构可以具有纵向轴，并且还具有至少一个加强部分，该加强部分包括嵌入聚合基质中的连续纤维加强件，并且具有大致平行于纵向轴排列的多根纤维。多根纤维(例如，总纤维含量的至少约50重量％，60重量％，70重量％或更多)可以从第一端延伸到第二端；通过示例的方式，多根纤维可以与纵向轴大致对齐。多根纤维可以在拉伸或压缩状态下嵌入聚合基质中。

中空轮廓可以沿着其长度打开或关闭。所述至少一个附接设备可包括用于附接到门框架的粘合剂，机械紧固件或其两者。细长管状结构可以包括在外表面上的可活化聚合材料的一个或多个带，所述可活化材料适于阻尼振动，抵抗颤动或用于粘合到邻接结构(参见美国公开No.20020024233，在此为所有目的通过引用并入本文)。

连续纤维可以预加载在加强部分中。细长管状结构可以具有沿着纵向轴的恒定轮廓。梁的重量的约40％至约80％，约50％至约70％是纤维。纤维可以是玻璃纤维。聚合基质的聚合物可以是环氧树脂。例如，聚合基质包括诸如本文一般描述的热塑性环氧树脂(例如，其可以是双环氧化物树脂(例如，BPA)的反应产物，以及一种或多种单伯胺，二仲胺，二硫醇和/或二羧酸)。聚合基质的聚合物可以是热塑性环氧树脂。

因此，本文的教导还设想了一种制造热塑性拉挤制品的方法，包括以下步骤：将多根连续纤维拉过模具以用于限定连续轮廓，该连续轮廓具有至少两个不共面的部分，并且彼此具有不同的厚度；使所述多根连续纤维与一种或多种反应物接触，以形成连续形成的用于所得到的拉挤制品的通常连续的聚合基质的聚合物，其中，两种或多种反应物包括二环氧化物树脂(例如BPA)，二仲胺，二硫醇和/或二羧酸；以及施加足够量的能量以引起两种或多种反应物的连续初级反应，以连续形成具有与连续纤维接触的热塑性聚合基质的热塑性挤拉制品，并且将该连续纤维嵌入其中。

尽管结合热塑性材料进行了描述，但是本文的教导是更普遍的，并且也可以应用于拉挤其它材料，比如热固性材料。其它材料的实例可包括聚酯，聚氨酯，环氧树脂或其它材料。模具的长度可以为约0.2至约1(例如，0.5)米。拉挤速率为至少约0.5(1，2或3)米/分钟。模具可以包括开口，将反应物引入该开口以使得接触步骤发生在模具内。接触可以在模具之前(例如，在浴或池中)发生。

所述方法还可以包括步骤，在该步骤中，通过使用在与初级反应的能量条件不同的能量条件下发生的次级反应将热塑性拉挤制品转化成热固性拉挤制品，初级反应足以引起至少一部分的聚合基质的交联。

该方法可以包括步骤，在该步骤中，使所得制品经受二次成型操作，所述二次成型操作选自热成型，吹塑，液压成型，插入注塑，压模，切割，热成型，接合(例如通过粘合，压缩装配或类似物)。可以连续地执行二次操作。

该方法可以进一步包括在热心轴上面拉动所得到的热塑性拉挤制品，以用于在该拉挤制品的至少一部分上施加弯曲或其它可变形状。所得制品可具有至少300MPa至小于1000MPa的极限抗拉强度(UTS)。所得制品可具有至少10GPa至小于50GPa的拉伸模量。

参见图1，其示出了插入件的第一柱12的第一轮廓16的横截面图。第一轮廓包括沿着第一柱的某些外壁28的部分的可活化材料层22。图2示出了图1的第一柱12，其示出了沿着第一柱的多个外壁28的部分的可活化材料22。支架26示出为与第一柱的多个外壁28相关联。第一柱的一部分包括多个开口24。如图2所示，第一柱可以包括第一部件32，第二部件34和第三部件36。

图3A和图3B示出了用于连接到第一柱的第一支架26a和用于连接到第二柱的第二支架26b。图4示出了接触第一柱12的第一支架26a。一对螺钉38可用于将支架26a附接到柱12。沿着第一柱12的第三部件36包括多个开口24。

图5示出了由连接器设备20连接的第一柱12和第二柱14。图6示出了当连接到第一柱12和第二柱14两者时连接器设备20的近视图。一个或多个螺钉38用于将连接器设备20的第一延伸部分40a连接到连接器设备20的第二延伸部分40b。

图7示出了在到柱的任何连接之前的连接器设备20。连接器设备20形成为用于连接具有第一轮廓16和第二轮廓18的多个柱。连接器设备包括第一延伸部分40a，第二延伸部分40b，第三延伸部分40c和第四延伸部分(不可见)。连接器设备还包括第一部件42a，第二部件42b和第三部件42c，其全部用于容纳在第一柱(未示出)的腔内。

图8和图9示出了包括多个等距开口44以便于轮廓弯曲的第一轮廓16。图10和图11示出了包括形成在可变位置处的多个开口44的第一轮廓16。因此，可以取决于腔体内需要弯曲处和所需的弯曲度来按需修改开口的位置。轮廓16还可包括可活化材料(未示出)。可活化材料可以在暴露于刺激时膨胀，以使得膨胀材料可以覆盖开口44。

如图12A-12B所示，挤压后的轮廓的微结构示出了纤维50在聚合轮廓材料46内的明显布置，以及可活化材料48和聚合轮廓材料46之间的明显交会处。具体来说，关于聚合轮廓材料内的纤维布置(假设轮廓壁厚度为10°或更小)，挤压后轮廓中至少约80％的纤维数量，或甚至至少约90％的纤维数量在约15°内(例如，在约5°内，在约10°内或甚至在约15°内)，基本上平行于轮廓的最终定向轴。如所预期的，最终定向轴不平行于轮廓的挤压轴，而是通常相对于挤压轴成小于45°，小于30°，小于20°或甚至小于15°的角度。最终取向轴相对于挤压轴的角度大于2°，大于5°，或甚至大于10°。如所预期的，在挤压件中的纤维的数量90％不与挤压轴基本上平行，而是相对于挤压轴偏离至少3°，至少5°或更大角度，但是小于40°，小于20°或更小的角度。

与注塑的聚合轮廓相比，包括纤维组分(可以是玻璃填充的纤维组分)的挤压轮廓能够在纤维之间和纤维之中保持大致一致的间隔。作为示例，注塑的玻璃填充的聚酰胺材料示出玻璃的明显结块，并因此示出包括减少量的玻璃纤维的聚酰胺中的空隙。提高零件的一致性。此外，挤压聚合轮廓示出不存在由可能存在于注塑零件中的空气阱引起的空隙。因此，本文讨论的挤压轮廓可以是基本上没有任何气孔异常。更具体地，聚合轮廓至少整个99％的体积可以基本上没有任何气孔异常。

为了确定挤压物内的纤维的性质，通过扫描电子显微镜拍摄的照片创建显微照片。取挤压零件的六个不同部件，使其平行于挤压轴(例如，材料挤压通过模具的行进方向的轴)。对于每个部件，将照片放大到500倍的放大率以产生如例如图12A和图12B所示的显微照片。在每个显微照片中，将每个部件再分成六个相等大小和形状的部件。确定挤压轴与从该零件取得的部件一致，并且测量纤维相对于该轴和相对于最终定向轴的角定向(例如，其可以是挤压后纤维的中间角)。基于该测试，预期在整个填充部件中，将存在至少约80％数量，或甚至90％数量的纤维，这些纤维定向在最终定向轴的约正或负15°内(例如，相互正或负15°)。因此，预期在零件的整个纵向横截面上将存在大致均匀的纤维方向。

关于可活化材料和聚合轮廓材料之间的交会处，交会处被定义为在挤压状态下聚合轮廓与可活化材料接触的位置。例如与设计成无颗粒的常规注塑零件的表面相比较，载体的表面将具有相对粗糙的表面纹理。挤压轮廓的交会处将呈锯齿状，这可改善可活化材料对聚合轮廓的粘附性。

如本文所使用的，除非另有说明，教导设想的是一个属(列表)的任何成员可以从该属中排除；和/或可以从分组中排除马库什(Markush)分组的任何成员。

除非另有说明，只要在任何较低值和任何较高值之间存在至少2个单位的间隔，本文所述的任何数值包括以一个单位递增的从较低值到较高值的所有值。作为示例，如果陈述组分的量，性质、或者过程变量的值，例如温度，压力，时间等，例如为从1至90，优选地为从20至80，更优选地为从30至70，则意示中间范围值(例如，15至85，22至68，43至51，30至32等)在本说明书的教导内。同样，各个中间值也在本教导内。对于小于1的值，一个单位酌情视为0.0001，0.001，0.01或0.1。这些仅仅是特别意示的示例，并且所列举的最低值和最高值之间的所有可能的数值组合都将认为以类似方式在本申请中明确陈述。可以看出，本文中表述为“零件重量”的量的教导还考虑了以重量百分比表述的相同范围。因此，在结果的聚合共混物组合物的零件重量“x”范围内的表述也考虑了结果的聚合共混物组合物的重量百分比中“x”的相同引用量范围的教导。

除非另有说明，否则所有范围包括端点和端点之间的所有数字。与范围结合的“约”或“大约”的使用适用于该范围的两端。因此，“约20至30”旨在覆盖“约20至约30”，包括至少指定的端点。

所有文章和参考文献，包括专利申请和出版物，的公开内容通过引用并入本文以用于所有目的。描述组合的术语“基本上由...组成”应包括所确定的元件、成分、组分或步骤，以及不会实质上影响组合的基本和新颖特征的其它元件、成分、组分或步骤。在本文中，使用描述元件、成分、组分或步骤的组合的“包括”或“包含”也涵盖由元件、成分、组分或步骤组成或基本上由元件、成分、组分或步骤组成的实施方案。

多个元件、成分、组分或步骤可以由单个整合的元件、成分、组分或步骤提供。替换地，单个整合的元件、成分、组分或步骤可以分成单独的多个元件、成分、组分或步骤。描述元件、成分、组分或步骤的“一”或“一个”的公开并不意在排除另外的元件、成分、组分或步骤。

应当理解，上述描述旨在是说明性的而不是限制性的。除了提供的示例之外，许多实施例以及许多应用对于本领域技术人员在阅读上述描述之后将是显而易见的。因此，本发明的范围不应当参考上述描述来确定，而是应当参考所附权利要求以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定。所有文章和参考文献的公开内容，包括专利申请和出版物，出于所有目的通过引用并入本文。在此公开的主题的任何方面的以下权利要求中的省略不是对这样的主题的放弃，也不应该认为发明人不认为这样的主题是所公开的发明主题的部分。

Claims (79)

1.一种用于制造插入件的方法，所述方法包括以下步骤：

a.挤压热塑性材料以形成具有第一轮廓的第一柱结构；

b.挤压热塑性材料以形成具有不同于所述第一轮廓的第二轮廓的第二柱；

c.用连接器设备将所述第一柱结构连接到所述第二柱结构，使得所述连接器设备成形为接纳所述第一柱结构的第一轮廓和所述第二柱结构的第二轮廓。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述柱结构中的一个或多个包括形成在所述一个或多个柱结构的壁中的一个或多个开口。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，可活化材料位于所述柱结构中的一个或多个的至少一部分上。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述可活化材料位于所述一个或多个柱结构的至少一个内壁上。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述可活化材料是热活化的。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其中，所述可活化材料由通过形成在所述一个或多个柱结构的所述一个或多个壁中的所述一个或多个开口进入所述一个或多个柱结构内的热活化。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述热塑性材料选自由均聚物，共聚物，三元共聚物或两种或多种聚合物的共混物组成的组。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述插入件包括聚酰胺。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，按照ASTM D792，所述插入件具有约1至约1.3，约1.05至约1.2(例如约1.13)的比重。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述插入件包括填充材料。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述填充材料包括玻璃。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，所述多根纤维中的一根或多根延伸所述插入件长度的至少50％，至少60％，至少75％，至少80％或至少90％。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，包括在所述插入件内或者在所述插入件上挤压多根纤维。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述多根纤维中的一根或多根的长度小于约50mm。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，所述多根纤维中的一根或多根的长度为至少约1mm，至少约5mm，至少约10mm或至少约20mm。

16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其中，所述多根纤维中的一根或多根沿着所述插入件的基本上整体延伸。

17.根据权利要求13至16中任一项所述的方法，其中，所述多根纤维中的一根或多根包括涂层。

18.根据权利要求13至17中任一项所述的方法，其中，所述多根纤维中的一根或多根包括涂层，所述涂层包括聚合物，聚合物前体或其组合。

19.根据权利要求13至18中任一项所述的方法，其中，所述插入件包括熔点为至少约185℃的聚合材料。

20.根据权利要求13至19中任一项所述的方法，其中，所述插入件包括具有小于约260℃的熔点的聚合材料。

21.根据权利要求13至20中任一项所述的方法，其中，所述热塑性材料渗透所述多根纤维中的一根或多根。

22.根据权利要求13至21中任一项所述的方法，其中，所述热塑性材料与所述多根纤维中的一根或多根的外部部分形成坚韧的粘结。

23.如权利要求13至22中任一项所述的方法，其中，所述多根纤维包括所述插入件的至少约15％，至少约20％或至少约30％，或至少约40％。

24.根据权利要求13至23中任一项所述的方法，其中，所述多根纤维包括所述插入件的小于约70％，小于约50％或小于约40％。

25.根据权利要求13至24中任一项所述的方法，其中，所述插入件具有沿着所述插入件的长度变化的壁厚。

26.根据权利要求13至25中任一项所述的方法，其中，所述插入件具有沿着所述插入件的长度变化至少10％的壁厚。

27.根据权利要求1至26中任一项所述的方法，其中，所述插入件具有沿着所述插入件的长度变化至少25％的壁厚。

28.根据权利要求1至27中任一项所述的插入件，其中，所述插入件具有沿着所述插入件的长度变化至少50％的壁厚。

29.一种用于制造插入件的方法，所述方法包括以下步骤：

a.挤压热塑性材料以形成具有第一轮廓的第一柱结构；

b.挤压热塑性材料以形成具有不同于所述第一轮廓的第二轮廓的第二柱；

c.在所述第一和第二柱结构中的一个或多个中的一个或多个壁中形成一个或多个开口；

d.沿着所述第一和第二柱结构中的一个或多个的一个或多个内壁定位可活化材料；

e.用连接器设备将所述第一柱结构连接到所述第二柱结构，使得所述连接器设备成形为接收所述第一柱结构的第一轮廓和所述第二柱结构的第二轮廓；

f.热活化所述可活化材料，使得热量经由形成在所述一个或多个柱结构壁中的所述一个或多个开口到达所述一个或多个柱结构内的可活化材料。

30.根据权利要求1至28中任一项所述的方法，包括将所述插入件定位在腔体中以用于结构性地加强所述腔体。

31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述腔体位于机动车辆内。

32.根据权利要求1至31中任一项所述的方法，其中，所述插入件位于机动车辆的摇臂中。

33.根据权利要求1至32中任一项所述的方法，其中，所述方法没有任何注塑步骤。

34.一种用于制造插入件的方法，所述方法包括以下步骤：

a.挤压热塑性材料以形成具有第一刚性轮廓的第一柱结构；

b.在所述挤压材料中形成一个或多个开口，其中，所述形成步骤基本上不移除任何材料以形成所述开口；

c.使轮廓弯曲，由此所述开口便于所述弯曲。

35.如权利要求34所述的方法，其中，所述一个或多个开口通过在挤压之后的模切形成。

36.根据权利要求34和35中任一项所述的方法，其中，所述插入件包括长纤维，所述长纤维包括玻璃，凯夫拉尔或碳。

37.根据权利要求34至36中任一项所述的方法，其中，所述插入件包括长度为至少约5mm的纤维。

38.根据权利要求34至37中任一项所述的方法，其中，所述插入件包括长度为至少约10mm的纤维。

39.根据权利要求34至38中任一项所述的方法，其中所述插入件包括长度为至少约20mm的纤维。

40.如权利要求34至39中任一项所述的方法，其中，所述插入件包括沿着所述插入件的整体延伸的纤维。

41.根据权利要求34至40中任一项所述的方法，其中所述插入件包括仅沿着所述插入件的选定部分延伸的纤维。

42.如权利要求34至41中任一项所述的方法，其中所述插入件包括纤维，所述纤维形成带，线，纱，趾，织物或其组合。

43.根据权利要求34至42中任一项所述的方法，其中，所述插入件包括以连续方式挤压以形成在所述插入件内的纤维。

44.根据权利要求34至43中任一项所述的方法，其中，所述插入件包括纤维，所述纤维形成以连续方式挤压以在所述插入件内形成的带，线，纱，趾，织物或其组合。

45.根据权利要求44所述的方法，其中，所述带，线，纱，趾，织物或其组合由凯夫拉尔，玻璃，碳，金属，聚合材料或其组合形成。

46.根据权利要求34至45中任一项所述的方法，其中，所述插入件包括沿着所述插入件的外部形成的纤维。

47.如权利要求34至46中任一项所述的方法，其中，所述插入件包括沿着所述插入件的内部形成的纤维。

48.根据权利要求34至47中任一项所述的方法，其中，所述插入件包括沿着所述插入件的整体或仅沿着所述插入件的部分挤压的玻璃纤维布置。

49.根据权利要求34至48中任一项所述的方法，其中，所述插入件包括沿着所述插入件的整体或仅沿着所述插入件的部分挤压的碳纤维布置。

50.根据权利要求34至49中任一项所述的方法，其中，所述插入件包括沿着所述插入件的整体或仅沿着所述插入件的部分挤压的凯夫拉尔纤维布置。

51.一种插入件，所述插入件包括：

a.热塑性挤压或拉挤构件；

b.与所述挤压构件挤压或拉挤的多根纤维，和/或挤压或拉挤到所述挤压构件上的多根纤维，其中，所述纤维的长度为至少约5mm。

52.根据权利要求51的所述的插入件，其中，所述热塑性材料选自由均聚物，共聚物，三元共聚物或两种或多种聚合物的共混物组成的组。

53.根据权利要求51或权利要求52所述的插入件，其中，所述插入件包括聚酰胺。

54.根据权利要求51至53中任一项所述的插入件，其中，按照ASTM D792，所述构件具有约1至约1.3，约1.05至约1.2(例如约1.13)的比重。

55.根据权利要求51至54中任一项所述的插入件，其中，所述插入件包括填充材料。

56.根据权利要求55所述的插入件，其中，所述填充物包括玻璃。

57.根据权利要求51至56中任一项所述的插入件，其中，所述多根纤维中的一根或多根延伸所述插入件长度的至少50％，至少60％，至少75％，至少80％或至少90％。

58.根据权利要求51至57中任一项所述的插入件，其中，所述纤维的长度小于约50mm。

59.根据权利要求51至58中任一项所述的插入件，其中，所述多根纤维中的一根或多根基本上沿着所述插入件的整体延伸。

60.根据权利要求51至59中任一项所述的插入件，其中，所述多根纤维中的一根或多根包括涂层。

61.根据权利要求51至60中任一项所述的插入件，其中，所述多根纤维中的一根或多根包括涂层，所述涂层包含聚合物，聚合物前体或其组合。

62.根据权利要求51至61中任一项所述的插入件，其中，所述插入件包括熔点为至少约185℃的聚合材料。

63.根据权利要求51至62中任一项所述的插入件，其中，所述插入件包括熔点小于约260℃的聚合材料。

64.根据权利要求51至63中任一项所述的插入件，其中，所述热塑性构件的热塑性材料渗透所述多根纤维中的一根或多根。

65.根据权利要求51至64中任一项所述的插入件，其中，所述热塑性构件的热塑性材料与所述多根纤维中的一根或多根的外部部分形成坚韧的粘结。

66.根据权利要求51至65中任一项所述的插入件，其中，所述多根纤维包括所述插入件的至少约15％，至少约20％或至少约30％，或至少约40％。

67.根据权利要求51至66中任一项所述的插入件，其中，所述多根纤维包括所述插入件的小于约70％，小于约50％，或小于约40％。

68.根据权利要求51至67中任一项所述的插入件，其中，所述插入件具有沿着所述插入件的长度变化的壁厚。

69.如权利要求51至68中任一项所述的插入件，其中，所述插入件具有沿着所述插入件的长度变化至少10％的壁厚。

70.根据权利要求51至69中任一项所述的插入件，其中，所述插入件具有沿着所述插入件的长度变化至少25％的壁厚。

71.根据权利要求51至70中任一项所述的插入件，其中，所述插入件具有沿着所述插入件的长度变化至少50％的壁厚。

72.一种用于插入腔体中的插入件，所述插入件包括：

a.在多个相邻的空心柱中形成的第一挤压热塑性载体，所述相邻空心柱中的一个或多个包括形成在所述空心柱的壁中的一个或多个开口；

b.在多个相邻的空心柱中形成的第二挤压热塑性载体，所述相邻空心柱中的一个或多个包括形成在所述空心柱的壁中的一个或多个开口；

c.位于所述相邻空心柱中的一个或多个内的可活化材料；

d.用于接触所述第一聚酰胺载体的一部分和所述第二聚酰胺载体的一部分的连接器设备。

73.根据权利要求72所述的插入件，其中，所述插入件位于所述腔体中以用于加强所述腔体。

74.根据权利要求72或73所述的插入件，其中，所述插入件位于机动车辆的腔体中。

75.根据权利要求72至74中任一项所述的插入件，其中，所述插入件位于机动车辆的摇臂中。

76.根据权利要求72至75中任一项所述的插入件，其中，所述插入件没有任何注塑零件。

77.一种方法，所述方法包括：

a.使处于基本上可流动状态的聚合材料通过模具；

b.基本上同时使纤维通过所述模具；

其中，在所述通过步骤期间，按照ASTM D789，所述聚合材料具有小于约60的相对粘度。

78.根据权利要求77所述的方法，其中，在所述通过步骤期间，按照ASTM D789，所述聚合材料具有大于约40的相对粘度。

79.根据权利要求77或权利要求78所述的方法，其中，在所述通过步骤期间，按照ASTMD789，所述聚合材料具有小于约70的相对粘度。