復合結構制品的制作方法
【專利說明】復合結構制品
[0001]相關申請
[000引根據35U.S.C.§119(e)，本申請要求2013年7月24日提交的標題為COMPOSITE STRUCTURAL ARTICLE的美國臨時專利申請No.61/857，806的權益，在本文中通過參考將其 全文引入。
【背景技術】
[0003] 可通過引入填料材料，例如玻璃纖維，改進熱塑性聚合物的物理性能。引入玻璃纖 維到聚合物產品內有益地影響樹脂性能，例如拉伸強度，剛度(stiffness),尺寸穩定性和 抗蠕變與熱膨脹。生產運種制品的常規方法是注塑或壓塑標準、預配混的玻璃纖維填充的 聚合物。盡管在優化成品質量上滿足某些目的，但證明常規的填充產品在商業上是昂貴的， 且按照其他方式，就重量，沖擊性能和強度來說，不符合它們的目的。期望改進生產纖維增 強的制品。
【發明內容】
[0004] 本發明的公開內容設及復合結構制品，和尤其含連續纖維拉伸元件和/或開放網 格編織元件的復合結構制品。連續纖維拉伸元件和/或開放網格編織元件可改進結構性能， 同時降低復合結構制品的重量和/或成本。
[000引在一個方面中，復合結構制品包括具有第一主表面和相對的第二主表面的聚合物 主體，和在該聚合物主體內部形成纖維分散體的多根纖維。該纖維的平均長度小于15mm和 平均直徑小于50微米。側面延伸的肋條元件延伸遠離第二主表面且具有形成一部分聚合物 主體的側面長度。連續纖維元件沿著肋條元件的側面長度延伸且包埋在其內。連續纖維元 件包括多根平行和共延伸的連續纖維與樹脂。
[0006] 在另一方面中，復合結構制品包括具有第一主表面和相對的第二主表面的聚合物 主體。第二主表面是織構表面。開放網格編織元件被包埋在織構表面內且與之共平面。
[0007] 在進一步的方面中，通過注塑或壓塑，形成本文描述的復合結構制品。
[0008] 通過閱讀下述詳細說明，本發明的運些和各種其他特征與優點將顯而易見。
【附圖說明】
[0009] 結合附圖，考慮到本發明公開內容的各種實施方案的下述詳細說明，本發明的公 開內容可W更加全面地被理解，其中：
[0010] 圖1是含拉伸和沖擊部件的示意性復合結構制品的截面示意圖；
[0011] 圖2是含沖擊部件的示意性復合結構制品的頂部示意性剖視圖；
[0012] 圖3是含拉伸部件的示意性復合結構制品的底部示意性剖視圖；
[0013] 圖4是含沖擊部件的示意性曲面復合結構制品的頂部示意性剖視圖；
[0014] 圖5是圖4的示意性曲面復合結構制品的正面示意圖；
[0015] 圖6是沿著線6-6獲取的圖4的示意性曲面復合結構制品的截面示意圖；和
[0016] 圖7是由含拉伸和沖擊運兩個部件的復合結構制品形成的容器的剖視圖。
【具體實施方式】
[0017] 在下述詳細說明中，參考形成本發明一部分的附圖，和其中通過闡述若干具體的 實施方案得W展示。要理解，考慮其他實施方案，且可在沒有脫離本發明公開內容的范圍或 精神的情況下作出其他實施方案。因此，下述詳細說明不得有限制的意義。
[0018] 在本文中所使用的所有科學和技術術語具有通常在本領域中使用的含義，除非另 有說明。本文中提供的定義有助于本文中常用的某些術語的理解，且并不意味著限制本發 明公開內容的范圍。
[0019] 除非另有說明，在說明書和權利要求中所使用的表達特征尺寸，用量和物理性能 的所有數值要理解為在所有情況下用術語"約"修飾。因此，除非另外相反地說明，在前述說 明書和所附權利要求中列出的數值參數是近似值，所述近似值可W利用本文公開的教導， 隨本領域技術人員尋求獲得的性能而變化。
[0020] 端點數值范圍的引述包括歸入該范圍內的所有數值（例如，1-5包括1,1.5，2， 2.75,3,3.80,4，和5)，和在該范圍^內的任何范圍。
[0021] 在本說明書和所附權利要求中所使用的單數形式"一個"，"一種"和"該"涵蓋具有 多個提到物的實施方案，除非該內容清楚地另外說明。
[0022] 在本說明書和所附權利要求中所使用的術語"或"一般地在包括"和/或"的意義上 使用，除非該內容清楚地另外說明。
[0023] 本文中所使用的"具有"，"有"，"包括"，"含"，"包含"，"含有"或類似術語在開放式 意義上使用，且一般地是指"包括，但不限于"。要理解"基本上由…組成"，"由…組成"和類 似術語歸入"包括"和類似術語中。
[0024] 應當注意，對于相對性的說明，嚴格地使用"頂部"和"底部"（或其他術語，例如"上 部"和"下部"或"第一"和"第二"），且并不暗含所描述元件位于其內的制品的任何總體取 向。
[0025] 本發明的公開內容設及復合結構制品，和尤其含連續纖維拉伸元件和/或開放網 格編織沖擊元件的復合結構制品。在許多實施方案中，復合結構制品包括纖維分散體。連續 纖維拉伸元件和/或開放網格編織的沖擊元件可改進結構性能，同時降低復合結構制品的 重量和/或成本。連續纖維元件可提供聚合物主體拉伸強度。連續纖維元件可策略地置于聚 合物主體內，W提供聚合物主體內部需要的拉伸強度。連續纖維元件可W包埋在側面延伸 的肋條元件內，從而形成復合結構制品的一部分聚合物主體，優選肋條元件的遠端部分。在 許多實施方案中，開放網格編織元件被包埋在聚合物主體內部。開放網格編織元件可提供 給聚合物主體W沖擊強度。開放網格編織元件可策略地置于聚合物主體內部，W提供在聚 合物主體內部需要的沖擊強度。開放網格編織元件可被包埋在聚合物主體的織構表面內。 在一些實施方案中，通過使用連續纖維部件和/或開放網格編織元件二者，減少固體主體的 翅曲。運些復合結構制品可由輕質聚合物材料形成。與常規的結構部件相比，運些復合結構 制品擁有高強度，剛度，和高的抗沖擊性與降低的重量。盡管沒有如此限制本發明的公開內 容，但可通過W下提供的實施例的討論，實現本發明公開內容的各方面的理解。
[0026] 可通過注塑，傳遞模塑或壓塑，形成本文描述的復合結構制品。優選地，可通過注 塑，形成本文描述的復合結構制品。由于w下描述的拉伸和沖擊部件，導致已經形成了抗翅 曲或收縮的令人驚奇地大的平面復合結構制品。本文描述的復合結構制品可具有物理形狀 或結構。
[0027] 圖1是含拉伸30和沖擊部件40二者的示意性復合結構制品10的截面示意圖。圖2是 含沖擊部件40的示意性復合結構制品10的頂部示意透視圖。圖3是含拉伸部件30的示意性 復合結構制品10的底部示意透視圖。
[0028] 復合結構制品10包括具有第一主表面22和相對的第二主表面24的聚合物主體20。 在許多實施方案中，第一主表面22和相對的第二主表面24是平面的且彼此平行。在許多實 施方案中，多根纖維在聚合物主體20內部形成纖維分散體。形成運一纖維分散體的纖維的 平均長度小于15mm和平均直徑小于50微米。
[0029] 圖1闡述了含沿著第二主表面24的長度延伸的連續纖維元件（即，拉伸部件)30和 與相對的第一主表面22相鄰且共平面的開放網格編織元件（即，沖擊部件)40的復合結構制 品10。連續纖維元件30包括多根平行且共延伸的連續纖維和樹脂。圖1闡述了從頁面(page) 向外突出的四個連續纖維元件30,且一個連續纖維元件30與運四個連續纖維元件30相垂直 延伸。要理解，復合結構制品10可包括彼此平行和/或呈垂直的任何數量的單獨連續纖維元 件30。
[0030] 圖2是含沖擊部件40的示意性復合結構制品10的頂部示意性透視圖。盡管W可視 的方式闡述了開放網格編織元件40,但要理解開放網格編織元件40優選包埋在聚合物主體 20內部，W便它不必然是可視的。在許多實施方案中，開放網格編織元件40被包埋在第一主 表面22內部且與之共平面。在其他實施方案中，開放網格編織元件40被包埋在相對的第二 主表面24內部且與之共平面。
[0031] 優選地，包埋表面是織構表面。術語"織構"是指沿著具有側面高度差的表面，具有 均勻或不均勻波浪表面或峰和谷的表面，所述側面高度差至少等于形成開放網格編織元件 40的纖維束的直徑。在許多實施方案中，織構表面具有均勻或不均勻的波浪或峰和谷，其側 面高度差大于或等于兩倍形成開放網格編織元件40的纖維束的直徑。
[0032] 圖3是含拉伸部件30的示意性復合結構制品10的底部示意性透視圖。聚合物主體 20包括沿著第一主表面22和相對的第二主表面24延伸且遠離它的長肋條元件26。連續纖維 元件30與肋條部件26共延伸且包埋在其內。在許多實施方案中，連續纖維元件30與肋條元 件26的遠端部(遠離相對表面)共延伸且包埋在其內。盡管連續纖維元件30W可視的方式闡 述，但要理解，連續纖維元件30優選被包埋在聚合物主體20或肋條元件26內部，W便它不必 然是可視的。
[0033] 圖3闡述了含多個平行延伸的連續纖維元件30的實施方案。運一附圖闡述了含第 一五個平行的肋條元件26的組和與彼此垂直的第二組五個平行的肋條元件26的復合結構 制品10。在一些實施方