CN107921719B - 制造复合材料的方法 - Google Patents

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Abstract

制造构件的方法包括沿着装配线移动纤维，将粘合剂施用于间隔开的延伸越过第一区域的纤维，将牵引剂施用于纤维和粘合剂中的至少一个上。逐渐变细的模具有第一部分和第二部分，第一部分具有较大的第一直径，被定位以接收纤维，第二部分具有较小的第二直径，被定位于所述第一部分的下游。沿着模引导纤维，并且减小带着模的多个纤维之间的距离。在减小多个纤维之间的距离以后，纤维延伸越过小于第一区域的第二区域，多个纤维被成形站成型。在成型过程中，牵引剂增加至少一个纤维与相邻的纤维或与模之间的摩擦力。

Description

制造复合材料的方法
技术领域
本发明涉及一种制造复合材料的方法，更特别地，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粘结的纤维材料，基体典型地由粘合剂(例如树脂)提供。传统上使用挤拉成型过程制造纤维增强聚合物，图1中示出了挤拉成型过程的示例。
在挤拉成型过程中，进入的纤维5被牵拉机械装置15(例如，一对从动辊20)牵拉穿过生产线10。纤维5被拉入包含多种粘合剂之一的容器25中。一旦被浸湿以后，纤维5被拉动穿过静态模30，该静态模可以具有一个或多个加热区以开始粘合剂的固化。在挤拉成型过程中，模30起几种作用。它产生压力以促进纤维5的浸湿，加热粘合剂和纤维5，控制粘合剂的固化，并且控制被挤拉成型的产品的最终形状。
粘合剂具有由化学反应(固化、交联、干燥等等)决定的固化曲线。这些固化曲线是粘合剂的化学反应性、处理温度和在处理温度下停留时间的函数。随着生产速度增加，确保粘合剂的适当固化变得更加困难。
图1中示例的传统挤拉成型过程具有内在的局限性，所述局限性严重地妨碍了处理的速度。模30的长度是对处理速度的主要限制，处理温度、处理摩擦力和处理气体移除设置了其他的限制约束。粘合剂容器25呈现出其本身的缺点，包括难以混合和维护多种组分的、反应性粘合剂、过多数量的浪费以及由于填充容器25所需的通常大量的粘合剂造成的高昂操作成本。以前制造纤维增强产品并不划算，特别是至少由于上面列出的原因，如果一种或多种快速固化的热固聚合物和/或多组分的热固聚合物被利用作为粘合剂的一部分。
发明内容
在一些实施例中，本发明提供一种制造构件的方法。所述方法包括沿着装配线移动多个纤维，当纤维被间隔开并延伸越过第一区域时，将粘合剂施用于至少一个纤维，并将牵引剂施用于至少一个纤维和粘结剂。提供具有第一部分和第二部分的模，第一部分具有第一直径，被定位以接收纤维，第二部分具有第二直径，被定位于所述第一部分的下游。第一直径大于第二直径，所述模在第一部分和第二部分之间逐渐变细。所述方法还包括沿着模引导纤维并且减少带着模的多个的纤维之间的距离。在减少多个纤维之间的距离以后，所述纤维延伸越过比第一区域小的第二区域，多个纤维被成形站成形。在成型过程中，牵引剂增加至少一个纤维与相邻的纤维或与模之间的摩擦力。
通过考虑下述详细描述和附图，本发明的其他特征和方面将变得明显。
附图说明
图1为典型的挤拉成型过程的示意性表示。
图2为根据本发明的一些实施例的装配线的示意性表示。
图3为图2的装配线的一部分的透视图。
图4示出了根据用于在图2的装配线中使用的一个实施例的粘合剂施用总成。
图5和图6示出了根据用于图2的装配线使用的一些实施例的粘合剂施用总成。
图7为图2的装配线的另一部分的透视图，示出了围绕着浸湿的纤维的长度弯曲的模。
图8为围绕着浸湿的纤维的长度弯曲的模的透视表示。
图9为图2的装配线的成形站的端视图。
图10为根据一些实施例的成形站的示意性表示。
图11为根据一些实施例的成形站的示意性表示。
图12为根据一些实施例的成形站的示意性表示。
图13为根据一些实施例的成形站的示意性表示。
图14为根据一些实施例的成形站的示意性表示。
图15为根据一些实施例的成形站的示意性表示。
图16为包括多个纤维和牵引剂的构件的代表性的横截面视图。
具体实施方式
在详细解释本发明的任一实施例以前，应理解，本发明在其应用中不局限于下文描述或者附图中示出的建造细节和组件布置。本发明能够有其他实施例以及以各种方式实施或实现。还应理解，在此使用的措辞和术语用于描述的目的，不应被视为限制。
图2和图3示出了用于制造纤维增强聚合物(FRP)的结构复合物(即基体复合物)的装配线100。结构复合物可形成广泛多样的构件，例如，钢筋、工字梁、C型通道、管、结构层压板等类似物。示例的装配线100包括粗纱站105、粘合剂施用站110，以及多个成形站115。在一些实施例中，附加的或替代的站可以被包括在装配线100中。装配线100通常为线性的，并限定中心轴线120，沿着所述中心轴线120产生结构复合物(图3)。如本文中更加详细描述的，装配线100能够以高速连续地制造FRP结构复合物。
粗纱站105包括多个线轴或线筒125，这些线轴或线筒125支撑和分发将被包括在结构复合物中的纤维130的线或粗纱。在示出的实施例中，纤维130包括玄武岩(basalt)；但是，纤维130可以包括玻璃、芳族聚酰胺、碳，或任何其他期望的纤维材料。线筒125可以被连接到控制纤维进料速度的动力驱动系统上。在这些实施例中，可以提供张力调节器或其他自动张力调整设备(未示出)，以在纤维130上维持一致的张力。
在被从线筒125上分发出去以后，纤维130穿过引导总成135，所述引导总成135布置纤维130以在粘合剂施用站110处浸湿(图3)。在一些实施例中，引导总成135可以将纤维130布置在一个平面上，以提供用于浸湿的相对大的矩形表面区域。可替代地，引导总成135可以将纤维130布置为其他样式，例如，圆柱状、管状或螺旋样式。
在一些实施例中，粗纱站105包括一个或多个加热元件(未示出)，以在纤维130被分发到粘合剂施用站110以前将纤维130预加热为所需的温度。加热元件可以位于线筒125的内部中，或者可以位于线筒125的外部。例如，被加热的空气可以在离开粗纱站105时被导向到纤维130上。预加热纤维130可以减少在粘合剂施用站110处所需的能量输入，并且可以帮助稳定粘合剂的固化过程，下文将更详细地描述。
由于纤维具有相对小的直径(当与模和成形站中成组的纤维的直径比较时)，预加热各个纤维比加热一个或多个成形站中的成组纤维需要更少的时间和/或能量。成形站是可操作的，以维持被预加热的纤维的升高的温度。在一些实施例中，粘合剂在被施用于纤维130以前被加热。
参照图2和图3，粘合剂施用站110位于粗纱站105的下游，以便离开引导总成135的纤维130被拉到粘合剂施用站110中，被诸如树脂之类的粘合剂浸湿。在示例的实施例中，粘合剂为诸如酚醛树脂或环氧树脂之类的热固聚合物。在其他实施例中，粘合剂可以包括聚酯、乙烯基酯、硅酸盐水泥，或任何其他适当的粘合剂。
粘合剂施用站110可被操作为将所需数量的粘合剂以被精确测量的方式施用于纤维。特别地，取决于所需的粘合剂与纤维的比率，可以将适当量的粘合剂直接地施用于纤维。这与图1中示出的粘合剂容器形成直接对比，所述粘合剂容器不控制施用于纤维上的粘合剂的量。必须移除过多的粘合剂，因此，产生了更多的浪费。整个粘合剂容器还必须被维持在适宜的温度，加热额外的粘合剂是能量的浪费，特别是当将一些被加热的粘合剂从纤维上移除时。使用粘合剂容器生产的产品也可能会不一致，因为纤维和粘合剂的比率未被控制。在本发明中，施用于纤维的粘合剂的量可以被控制，以确保生产的产品达到所需的质量和一致性。
图3和4示出了粘合剂施用站110的一个实施例。在示例的实施例中，粘合剂施用站110包括加压井(pressurized well)140。加压井140从粘合剂源145(例如料斗或存储容器(图2))接收粘合剂。井140包括具有进口开口155的端板150，粘合剂可以被通过进口开口155注入(图4)。随后，粘合剂在压力下被从多个通道160中挤出，多个通道160从进口开口155径向向外延伸。通道160与位于端板150的外围的浸湿区域165连通。
在操作过程中，粘合剂被连续地通过通道160挤到浸湿区域165中。纤维130穿过将要被粘合剂浸湿的浸湿区域165，开始构造基体复合物。在示例的实施例中，端板150包括彼此偏移约180度的两个浸湿区域165。因此，纤维130可以沿着同时被浸湿的两个路径布置。纤维130在穿过浸湿区域165时被间隔开，以促进粘合剂对纤维130的完全覆盖。在其他实施例中，端板150可以包括任意数量的浸湿区域。井140的操作压力以及通道160的数量和尺寸是可变的，以提供期望的浸湿速度。
图5和图6示出了根据另一实施例的粘合剂施用站110a的各个部分。粘合剂施用站110a可以与本文中描述的任一实施例一起使用。在一些实施例中，除了其他实施例中示例和描述的粘合剂施用站以外，还利用了粘合剂施用站110a，而在其他实施例中，粘合剂施用站110a被用在其他实施例中示出和描述的粘合剂施用站的位置。在示例的实施例中，粘合剂施用站110a包括模170，所述模170引导进入的纤维130形成通常逐渐变细或圆锥形的排布。模170可以能够在纵向方向(即沿着中心轴线120)上移动。这种移动可以促使进入的纤维130形成通常为连续的壁或片。粘合剂施用站110a包括从粘合剂源145接收粘合剂的喷嘴175(图2)，并且可操作为对着进入的纤维130喷洒粘合剂流。喷嘴175的位置可以被在纵向方向中更改，以调整粘合剂的喷洒特性。
在另一可供选择的实施例中，粘合剂施用站可以包括粘合剂容器。在经过所述容器以后，纤维130可以被路由穿过一系列平行的滚筒，以机械地搅动并且在物理上强制粘合剂进入经过的纤维。被浸透的纤维的粘合剂的含量可以使用刷和/或滚筒控制。此外，粘合剂的含量可以被通过将一些纤维130导向为绕开粘合剂容器来进行控制。
在这个可选择的实施例中，装配线100还可以包括在粘合剂施用站与一个或多个成形站115之间的炉腔站(oven buncher station)，以加热被粘合剂浸透的纤维130、完成浸湿过程、开始固化过程、并大致形成浸湿的纤维。此外，炉腔站可以包括一个或多个驱动辊，以将纤维从粗纱站105中牵拉出，并穿过粘合剂施用站。
参照图2，在一些实施例中，示例的装配线100包括两个分离的牵引剂源177a、177b，所述牵引剂源177a、177b供应将要被施用于纤维130的牵引剂。牵引剂源177a、177b中的一个或两个可以被用于在此描述的任一实施例。在一些实施例中，牵引剂增加了相邻的纤维130之间的摩擦力，以在装配线100上的处理过程中抑制纤维130相对于彼此滑动。在一些实施例中，牵引剂增加了纤维130和模180之间的摩擦力。牵引剂优选地包括非金属的粉末，例如硅藻土。在其他实施例中，牵引剂可以包括滑石、云母、珠光体、碳酸钙、气相二氧化硅(fumed silica)、石英、氧化铝、碳化硅、炭黑、碳纳米管(carbon nano-tubes)以及类似物。
参照图16，牵引剂包括直径比纤维130更小的颗粒178a、178b。牵引剂的颗粒178a可以被散布于纤维130之间，并且可以填充相邻的纤维130之间的空隙。在一些实施例中，牵引剂的颗粒178a的平均直径小于约17微米。在其他实施例中，牵引剂的颗粒178a的平均直径小于约15微米。在其他实施例中，牵引剂的颗粒178a的平均直径小于约13微米。在其他实施例中，牵引剂颗粒178a的平均直径在约5微米到约20微米之间。在其他实施例中，牵引剂的颗粒178a的平均直径在纤维130的平均直径的约20％到纤维130的平均直径的约90％之间。在其他实施例中，牵引剂的颗粒178a的平均直径为纤维130的平均直径的约75％。
牵引剂优选为比纤维130更软。在一些实施例中，牵引剂的颗粒178a具有约为6或更小的莫式硬度。在其他实施例中，牵引剂的颗粒178a具有约为4或更小的莫式硬度。在其他实施例中，牵引剂的颗粒178a具有约为2或更小的莫式硬度。在其他实施例中，牵引剂的颗粒178a具有约0.5到约2之间的莫式硬度。在一些实施例中，牵引剂的颗粒178a具有纤维130的硬度的约10％到纤维130的硬度的约50％之间的硬度。
在一些实施例中，牵引剂的颗粒178a为圆形，通常没有锐利的边缘、角或点。在一些实施例中，牵引剂的颗粒178a还包括多个表面孔。表面孔可以在牵引剂的颗粒178a和纤维130之间提供增加的接触，也可以提供提高的树脂保持力和渗透力。颗粒178a也可以与树脂相互作用产生触变效应或胶凝效应，有助于将浸湿的纤维130维持在期望的形状，直到树脂被固化。
参考图2，牵引剂源177a被定位以将牵引剂的颗粒178a引入粘合剂源145。牵引剂与粘合剂混合形成粘合剂混合物，牵引剂的颗粒178a悬浮于粘合剂混合物中。在一些实施例中，牵引剂源177a和粘合剂源145可以分别将牵引剂和粘合剂分发到混合室中，牵引剂和粘合剂在混合室中相结合形成粘合剂混合物。粘合剂混合物随后被供应到粘合剂施用站110，在粘合剂施用站110中，粘合剂混合物被施用于纤维130。
继续参照图2，牵引剂源177b被定位以随着纤维130离开粘合剂施用站110将牵引剂的颗粒178b引入浸湿的纤维130。在一些实施例中，牵引剂源177b被定位于纤维130的上方，一个或多个混合器或其他搅拌器被设置，以在重力的影响下促使所需数量的牵引剂的颗粒178b分发到纤维130上。在其他实施例中，牵引剂的颗粒178b可以被夹带于压缩的气体流中，并且被喷洒到纤维130上。在另外的实施例中，牵引剂的颗粒178b可以被与液体混合，并且被喷洒到纤维130上。
在一些实施例中，牵引剂的颗粒178b的尺寸在54格里(grit)(0.012英寸)到220格里(0.0012英寸)之间。牵引剂的颗粒178b被以相当于处理速度的速度施用于纤维130。
在粘合剂固化以前，牵引剂的颗粒178a和178b被施用于纤维130和粘合剂。牵引剂源177a、177b可以被分别地或组合起来合并到装配线100中。例如，在一个实施例中，装配线100仅包括牵引剂源177a，以便牵引剂的颗粒178a仅经由树脂混合物而施用于纤维130。在另一实施例中，装配线100仅包括牵引剂源177b，以便牵引剂的颗粒178b仅被施用于浸湿的纤维130。在另一个实施例中，装配线100包括牵引剂源177a和177b，以便牵引剂的颗粒178a作为树脂混合物的一部分被施用于纤维130，并且随着纤维130离开粘合剂施用站110，牵引剂的颗粒178b被施用于浸湿的纤维130。
参照图2、图7和图8，装配线100还包括连续一致(continuously-conformable)的转换模180，随着浸湿的纤维130离开粘合剂施用站110，所述转换模180被包裹在浸湿的纤维130周围。示例的模180是从卷185中供给的纸带(图3)。纸模180沿着中心轴线120邻近浸湿的纤维130行进，一系列的特氟龙(Teflon)引导板190围绕着浸湿的纤维130逐渐卷曲模180，直到模完全围绕和包围浸湿的纤维130(图7和图8)。随着浸湿的纤维130进入模180的第一部分或入口195，纤维130被从相对大的矩形区域压缩进与入口195处的模的直径对应的较小的通常为圆形的区域。
模180穿过装配线100的其余部分与浸湿的纤维130一起行进。正如下文更详细的描述，模180通过抑制浸湿的纤维130粘住成形站115来促进浸湿的纤维行进穿过成形站115。此外，在固化过程中，模180限制浸湿的纤维130，促进粘合剂和纤维130的混合，以确保完全地浸湿，并有助于维持一致的固化压力和温度。
装配线100的处理速度或产品输出速度，以及任一其他持续的FRP制造过程由以下公式控制：
处理速度＝模长度/树脂固化时间
因为持续一致的转换模180与浸湿的纤维130一起移动，它可以比在典型的挤拉成型过程(图1)中使用的静态模30长很多倍。相应地，装配线100可以以比典型的挤拉成型过程的速度高很多倍的处理速度操作。例如，如果转换模的长度为2000英尺，并且粘合剂需要两分钟固化，那么装配线100的潜在处理速度为每分钟1000英尺。在一些实施例中，装配线100被配置为具有大于约每分钟20英尺的处理速度。在其他实施例中，装配线100被配置为具有约每分钟20英尺到约每分钟40英尺之间的处理速度。在其他实施例中，装配线100被配置为具有约每分钟40英尺到约每分钟60英尺之间的处理速度。在其他实施例中，装配线100被配置为具有约每分钟60英尺到约每分钟80英尺之间的处理速度。在其他实施例中，装配线100被配置为具有约每分钟80英尺到约每分钟100英尺之间的处理速度。在其他实施例中，装配线100被配置为具有约每分钟50英尺到约每分钟100英尺之间的处理速度。在其他实施例中，装配线100被配置为具有约每分钟20英尺到约每分钟100英尺之间的处理速度。在其他实施例中，装配线100被配置为具有约每分钟20英尺到约每分钟1000英尺之间的处理速度。在其他实施例中，装配线100被配置为具有约每分钟100英尺到约每分钟1000英尺之间的处理速度。
纸模180可以被覆盖上一层脱模剂(例如硅树脂)，以促使模180从完成的结构复合物中移除。此外，纸模180可以相对多孔，以允许气体和蒸汽被经过模180释放。可替代地，模180可以大体上为气密的。在一些实施例中，牵引剂的颗粒178b可以作为模180和纤维130之间的脱模剂。
模180可以包括其他基材或以各种方式施用于浸湿的纤维130的材料的组合。例如，在一些实施例中，模180可以包括粉末或液体(例如，融化的蜡)，所述粉末或液体被施用于浸湿的纤维130，随后使用UV光、温度、化学反应剂或其他适当的手段硬化或固化。在其他实施例中，模180可以包括蒸汽释放微孔膜，例如戈尔特斯(GORE-TEX)。在其他实施例中，模180可以包括大孔材料，例如织物或纤维层。在另外的实施例中，模180可以包括一个或多个金属膜，例如非牺牲(non-sacrificial)不锈钢、碳素钢面(carbon steel cover)或铜等。
在一些实施例中，模180可以被粘合剂浸湿，以将模180结合在基体复合物上，因此，产生了包括所有或部分模180的集成构造。因此，模材料可以被选择，从而为生成的结构复合物提供附加的期望特性。例如，模180可以包括导电材料，以向非导体复合物提供导电性。模材料可以具有对外部的结合化合物(例如，硅酸盐水泥)的亲和力，以促进将结构复合物(例如，钢筋)集成进其特别的应用中(例如，增强混凝土)。
现在参考图2和图3，成形站115位于粘合剂施用站110的下游。在示例的实施例中，装配线100包括沿着中心轴线120彼此间隔开的第一成形站115、第二成形站115和第三成形站115(图3)。在其他实施例中，装配线100可以包括任意数量的成形站115。
每个成形站115包括至少一个与纤维130接触并使纤维130成型的引导部。在一些实施例中，引导部可以包括一个或多个滚筒，所述滚筒具有一个或多个其尺寸可以接收和成型纤维130的槽。在一些实施例中，引导部可以包括一个或多个固定的或旋转的模，所述模具有一个或多个其尺寸可以接收并成型纤维130的开口。每个滚筒中的槽和固定模中的开口可以具有不同的形状和尺寸，以将纤维130塑造为不同的形状和尺寸。
每个示例的成形站115包括多个滚筒200。滚筒200被成对布置，每个包括凹槽205，被模包裹的纤维130通过凹槽205被卷起和成型(图9)。在一些实施例中，成对的滚筒200可以被定位在不同的方向上。例如，成对的滚筒200可以在水平和竖直方向之间交替。一些或所有的滚筒200可以使用变速驱动马达驱动，以拉动模180和纤维130穿过装配线100。
再次参考图2和图3，每个成形站115还可以包括热转移面板(未示出)，以允许精确地控制处理温度。例如，可以控制每个成形站115，以将浸湿的纤维130维持在稳定、可控的温度，这个温度以与处理速度相当的速度固化粘合剂。具体的温度取决于使用的粘合剂的类型和装配线的处理速度。在一些实施例中，酚树脂被作为粘合剂使用，纤维被维持在约160摄氏度的温度。在一些实施例中，环氧树脂被作为粘合剂使用，纤维被维持在约50摄氏度到约90摄氏度之间的温度。相应地，当已成型的浸湿的纤维130穿过成形站115行进时，粘合剂固化过程可以完成。
处理温度可以沿着每个成形站115的长度在多个区中受到控制，以沿着模180的长度提高或降低固化速度。滚筒200向模180上施加压力，以提供期望的固化压力。随着模180和纤维130经过相邻的成形站115之间，如果需要的话，产品可以被冷却(或者通过在相邻的成形站115之间暴露于周围环境，或者通过受控的冷却区)，气体或蒸汽副产品可以被通过模180排出。这在典型的挤拉成型过程中是不可能的，因为静态模30(图1)通常为不可渗透的。在一些实施例中，一个或多个成形站115将模180和纤维130冷却到粘合剂的玻璃转化温度以下的温度。因此，从成形站115分发的模180和纤维130能够维持其形状。在其他实施例中，直到模180和纤维130已退出成形站115以后，模180和纤维130没有被冷却到玻璃转化温度以下，以允许将模180和纤维130最终处理为期望的最终形状和/或形成任意的表面构造(诸如，例如，肋状物、突出物、凹处和/或其他适当的表面构造)。
在典型的过程中，任意站之间的间隙必须被最小化，以便沿着装配线的整个长度提供适当的支撑。与此相反，示例的成形站115在模流(dieflow)方向上被间隔开一定距离，因为模180在成形站115之间为纤维130提供了足够的支撑。成形站115之间的空间允许空气和水从模180和纤维130中排出。进一步地，比起如果成形站115直接地相邻，间隔开的成形站115将延伸越过更长的距离。成形站115总体距离的增加允许模180以更快的速度穿过成形站115，同时模180仍旧在成形站115中部分地或全部地固化。因此，通过使用更多的成形站115以及间隔开的成形站115，处理速度可以被提高，因此提高了生产率和利润率。当与成形站在成型总成的整个长度上成形站相邻的布置比较时，成形站115之间的距离还减小了制造和安装总成的资本成本。成形站115可以为模块化的，以便能够添加、移除或修复一个或多个成形站115而没有实质性的生产损失。生产将停工很短的时间以允许添加、移除或替换一个或多个成形站115，而不是停止整个装配线的生产(对于使用单个固定模的单元这是必须的)。被移除的成形站115可以在装配线运转的同时被修复或保存。
参照图10至图15，一个或多个成形站115也可以动态地操纵模180和纤维130，以促进彻底的浸湿和均匀固化。浸湿通过剪切粘度的变化来改善，所述剪切粘度的变化由动态地修改基体复合物的横截面积引起。基体复合物进一步的剪切混合可以由选择性地增加和减少由成形站115施加的机械压力而引发。在一些实施例中，成形站115能够被配置为具有不完全浸湿的纤维130，以改善纤维130在固化中的柔韧性(flexibility)。
在一些实施例中，引导部可以被配置为逐渐地增加施加于模180的长度上的机械压力。在一些实施例中，压力的增加通过将纤维130移动穿过逐渐变细的固定模而产生，所述固定模具有开口，开口具有沿着长度减小的直径。在其他实施例中，机械压力的增加可以通过将纤维130移动穿过一系列的固定模而产生，每个固定模具有逐渐变小的开口。在一些实施例中，固定模中的洞可以具有不同形状和尺寸的开口，以动态地改变模180和纤维130的截面形状。
在图10示例的实施例中，滚筒200被配置为逐渐地增加施加于模180的长度上的机械压力。同样地，模180的横截面积可以通过每个后继的一对滚筒200来减小。这促进了纤维130的彻底浸湿和压缩。在其他实施例中，滚筒200可以被配置为动态地改变模180和纤维130的截面形状(图11-图14)。例如，模180可以被滚压成(berolled into)在交替的滚筒对200处呈现不同方向的椭圆形，以促进进一步的剪切混合(图11)。可替代地，模180可以被滚压成各种其他形状，例如椭圆形、圆形、矩形、方形、三角形等等(例如，参见图12)。在其他实施例中，一个或多个成形站115可以使模180和纤维130关于中心轴线120扭转(图13)。在另外的实施例中，一个或多个成形站115可交替地增加和减少模180的横截面积(图14)。在另外的实施例中，滚筒200可以被偏移，以在模180和纤维130中产生波动(图15)。每个成形站115可以具有滚筒200和/或固定模的不同布置和配置。
在一些实施例中，装配线100还可以包括烧化站(burn-off station)210，以将复合物结构(图2)的固化表面热磨损。烧化站210可以被用来移除模，以暴露部分纤维和/或提供碳化层(carbonaceous char)，碳化层可以对外部的结合复合物例如硅酸盐水泥有亲和力。
在一些实施例中，装配线100还可以包括二次固化站215。二次固化站215可以包括一个或多个加热元件，以提供任何必要的二次固化时间和温度控制。此外，二次固化站215可以包括一个或多个可操作的加工设备，以将结构复合物成型为期望的最终形状。例如，结构复合物可以被弯曲或剪切并折叠成C型通道状、工字梁状、螺旋状或其他所需形状。
在一些实施例中，装配线100还可以包括包装站220。包装站220可以包括一个或多个可操作的剪切设备，以将结构复合物剪切为出售和运输所期望的长度。结构复合物可以被标记产品信息、品牌信息或其他标记，然后被打包运输。
在操作中，多个纤维130被从粗纱站105分发，并且被沿着装配线100移动到粘合剂施用站110。在纤维130进入粘合剂施用站110时，纤维130通常被间隔开，使得纤维130延伸越过相对大的第一表面区域。纤维130被使用粘合剂(或在一些实施例中使用包括牵引剂的粘合剂混合物)浸湿。在一些实施例中，牵引剂被施用于离开粘合剂施用站110的浸湿的纤维130。
浸湿的纤维130随后被引导进入最接近粘合剂施用站110的模180的第一部分195，模180被弯曲以包裹围绕浸湿的纤维130。随着模180被围绕浸湿的纤维130包裹，纤维130被压缩到一起。被模180包住的浸湿的纤维130随后被供给到成形站115中。
在成形站115中，模180和浸湿的纤维130在引导部(例如滚筒200的套件或者固定模)之间被压缩，以将粘合剂和纤维130混合,形成产品的形状。为了防止粘合剂粘住滚筒200和/或固定模，模180将浸湿的纤维130与滚筒200和/或固定模分离。在整个成形站115上施加热，以促进粘合剂的固化。随着模180在相邻的成形站之间行进，基体可以冷却和/或驱出气体和蒸汽副产品。
在成型过程中，牵引剂的颗粒178a被散布到纤维130间，并且在相邻的纤维130(图16)之间提供增加的摩擦力。相应地，牵引剂可以减小层间的滑动，以提供更加一致并且坚固的结构复合物。牵引剂的颗粒178a还能够填充纤维130之间的间隙，促进树脂渗透，并带来期望的触变性质。
在一些实施例中，在固化完成以前或以后，牵引剂的颗粒178b被施用于模180和/或纤维130。牵引剂的颗粒178b可以被选择，以改善纤维130和粘合剂的最终复合物以及最终复合物将连接的材料之间的物理连接特性，诸如，例如，混凝土。
本发明的各种特征被陈述在权利要求中。

Claims (12)

1.一种制造构件的方法，所述方法包括：
沿着装配线移动多个纤维；
将粘合剂施用于所述纤维中的至少一个，其中，当所述粘合剂被施用时，所述纤维被间隔开并且延伸越过第一区域；
在施用所述粘合剂以前将第一牵引剂施用于所述粘合剂并且将所述第一牵引剂与所述粘合剂混合；
在施用所述粘合剂以后将第二牵引剂施用于所述多个纤维中的至少一个；
提供具有第一部分和第二部分的模，所述第一部分具有第一直径，被定位以接收所述纤维，所述第二部分具有第二直径，被定位于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，其中所述模在所述第一部分和所述第二部分之间逐渐变细；
沿着所述模引导所述纤维；
减小带着所述模的所述多个纤维之间的距离，其中，在减小所述多个纤维之间的所述距离以后，所述纤维延伸越过小于所述第一区域的第二区域；以及
在减小以后，使用成形站成形所述多个纤维，
其中，在成形过程中，所述第一牵引剂和/或所述第二牵引剂增加所述纤维中的至少一个与相邻的纤维或者与所述模之间的摩擦力。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，移动所述多个纤维包括移动多个玄武岩纤维，其中，所述第一牵引剂和/或所述第二牵引剂比所述多个玄武岩纤维更软。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一牵引剂具有6或更小的莫式硬度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一牵引剂和/或所述第二牵引剂为粉末，所述粉末包括从包括硅藻土、滑石、云母、珠光体、碳酸钙、气相二氧化硅、石英、氧化铝、碳化硅、炭黑以及碳纳米管的组中选择的至少一种材料。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一牵引剂和/或所述第二牵引剂包括硅藻土。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一牵引剂和/或所述第二牵引剂具有比所述多个纤维的尺寸更小的颗粒尺寸。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一牵引剂具有小于17微米的颗粒尺寸。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二牵引剂具有在0.0021英寸到0.021英寸之间的颗粒尺寸。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，沿着所述装配线移动所述多个纤维包括以大于每分钟20英尺的速度移动所述多个纤维，其中，所述模与所述多个纤维一起沿着所述装配线的至少一部分移动。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一牵引剂和/或所述第二牵引剂为非金属的粉末。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述模由牺牲膜形成。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述纤维离开所述成形站以后固化所述纤维。
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