具有局部纤维插入件的载体和方法技术

本申请涉及一种具有局部纤维插入件的载体和方法。具体地，涉及一种包括载体的用于制品的结构补强，其包括：(i)具有外表面的聚合物材料块体；和(ii)具有外表面、并包括具有以预定方式排列的多个有序纤维的至少一种延长纤维排列的至少一种固结纤维插入件。纤维插入件预见在预定位置连接聚合物材料块体，用于承载在预定位置受到的预定负荷(由此有效地向该预定位置提供局部补强)。纤维插入件和聚合物材料块体的材料、结构、或材料与结构二者相容，用于使纤维插入件至少部分地连接至聚合物材料块体。在载体的至少一部分上设置的将会是可活化材料块体。

Carriers and Methods with Local Fiber Inserts

【技术实现步骤摘要】
具有局部纤维插入件的载体和方法本申请是申请日为2014年10月21日、申请号为201480069942.3、专利技术名称为“具有局部纤维插入件的载体和方法”的中国专利申请的分案申请。
本专利技术总体上涉及制品的结构补强、密封和/或隔挡，更特别地涉及机动车通过应用粘结于例如机动车等运输车辆的空腔中的改进补强的结构补强。
技术介绍
在很多工业中有不断的努力来减轻制品的重量。在很多实例中，这通过与此前的材料或结构相比具有较低密度、较薄的部件厚度或二者兼具的材料的选择而实现。结果，有削弱制品的可能，以及由此对结构补强的需求。在机动车制造领域，普遍使用车体结构腔内的结构补强。例如，已普遍在车体结构的腔内使用在一个或多个外表面上负载可活化材料(activatablematerial)的相对刚性的成型聚合物载体。对于某些可活化材料，一旦活化(例如通过来自涂布烘箱的热)，该可活化材料可膨胀并接合至将腔限定的表面。为了选择性地控制制品补强结构的性质，已教导使用包括多种用于载体用材料的组合的混合补强结构。参见例如美国专利号8,430,448，此处通过引用将其明确并入用于所有目的。也参见专利合作条约(PCT)申请号WO2010/054194，此处通过引用将其明确并入用于所有目的。在机动车工业中，计算机建模(例如有限元分析)的使用已广泛用于模拟车辆碰撞，并用于对车辆的特定部分将如何响应碰撞进行模型化。尽管有上述努力，仍保持对可选的载体结构的需求。例如，仍保持对以下可选载体结构的需求，该可选载体结构利用即使不同但仍然大致(generally，通常)互相相容(例如化学和/或物理相容)、因而无需粘结剂就可连接在一起的不同材料的组合。也保持对以下可选载体结构的不断需求，该可选载体结构利用各自含有大量聚合物部分(例如非金属部分)的不同材料的组合而使得可达到重量减轻。也保持对以下可选载体结构的不断需求，该可选载体结构利用在与由不同各材料限定的载体部分通常连续的界面区域处连接在一起的不同材料的组合。也保持对通过载体内特定材料的使用而可利用一种或多种局部化补强的可选载体的不断需求，其可在不存在对用于赋予局部补强的结构特征(例如肋)的需求下获得。复合结构的实例在PCT申请号WO2007/008569、美国专利申请公开号2011/0039470和2012/0251863、以及美国专利号7,581,932中说明，均通过引用将其并入用于所有目的。也参见美国专利号6,855,652和7,318,873，和美国专利申请公开号2003/0039792、2010/0289242、2011/0278802和2009/0202294，通过引用并入用于所有目的。本申请要求2013年10月21日提交的英国专利申请号1318595.4和2013年12月17日提交的美国临时申请号61/916,884的优先权利益，此处将这些申请的内容通过引用并入用于所有目的。
技术实现思路
上述需求的一种或多种通过本文教导而满足，教导考虑可有利地利用用于密封、隔挡和/或结构地补强各种制品，并特别地用于结构地补强例如机动车等运输车辆的改进结构和方法。一方面，教导考虑用于制品的结构补强，该结构补强包括载体，所述载体包括：(i)具有外表面(例如通常为平滑和/或连续的外表面)的聚合物材料块体(amassofpolymericmaterial)；和(ii)具有外表面并包括至少一种有多个可按预定方式排列的有序纤维(例如具有可为轴向排布的连续纤维的块体)的延长纤维排列的至少一种固结纤维插入件(consolidatedfibrousinsert)。预见此纤维插入件在预定位置连接聚合物材料块体，用于承载在预定位置处受到的预定负荷(由此有效地对该预定位置提供局部补强)。纤维插入件和聚合物材料块体的材料、结构、或二者相容，用于使纤维插入件至少部分地结合至聚合物材料块体。在载体的至少一部分上设置的将会是可活化材料(例如可膨胀材料)的块体。例如，可活化材料的块体可选择性地施用在聚合物材料或纤维插入件的块体的一个或两个外表面的至少一部分上。可活化材料的块体可通过外部刺激而活化以膨胀(例如至少部分地填充间隙或腔)，并也可固化来形成接合至制品的至少一个表面的粘合剂。期望地，纤维插入件的外表面与聚合物材料块体的外表面至少部分地共同延伸和连续。一方面，教导考虑用于制品的结构补强的制作方法。方法可包括将具有外表面并包括至少一种延长的纤维排列(例如具有可为轴向排布的连续纤维的块体)的至少一种纤维插入件(其可为固结的和/或可具有预定的三维形状构造)插入工具的腔中的步骤。可采用以下步骤：将与纤维插入件接触的聚合物材料块体成型，使得所得的聚合物材料的成型块体整体地连接纤维插入件，并且纤维插入件的外表面(其通常可为平滑的和/或连续的)与所得的聚合物材料的成型块体的外表面至少部分地共同延伸和连续。可采用将可活化材料的块体选择性地施用在所得的聚合物材料或纤维插入件的块体的一个或两个外表面的至少一部分上的另一步骤。可活化材料的块体可通过外部刺激而活化，用于膨胀来至少部分地填充间隙或腔，并可固化来形成接合至制品的至少一个表面的粘合剂。另一方面，本文的教导考虑包含用于形成纤维补强热塑性片的纤维插入件(例如成形连续纤维补强热塑性片(formedcontinuousfiberreinforcedthermoplasticsheet)，或纤维插入件)的装置，由此热塑性片接合至聚合物材料块体(例如附加的强化材料)，并且装置进一步包括可活化材料(其可为热活化和/或可发泡材料)。可活化材料可为可发泡和/或粘合性材料。聚合物材料块体可提供从纤维补强热塑性片的一侧或两侧延伸的补强肋。聚合物材料块体可包含短纤维(例如长度小于约10mm，或甚至小于约5mm)填充的聚酰胺。可活化材料可设置在纤维补强热塑性片和/或聚合物材料块体的选择的表面上。可活化材料可为热活化的热固性树脂。热活化的热固性树脂可为环氧树脂。本文的教导进一步考虑装置的制造方法，包括将纤维补强热塑性片热成形，向热成形片提供聚合物材料块体，并进一步向热成形热塑性片和/或聚合物材料块体的表面提供可活化材料。聚合物材料块体可通过将热成形片放置在模具中，并将聚合物材料块体注射到热成形片上而提供。可活化材料可通过向纤维补强热塑性片和聚合物材料块体上挤出或注射成型而提供。可活化材料可为粘合性和/或可发泡材料。聚合物材料块体可为短纤维填充的聚酰胺。可活化材料可为热活化可发泡热固性树脂。可活化材料可含有热活化固化剂。本文的教导也考虑一种组件，其包含接合至附加的强化材料(例如聚合物材料块体)的成形连续纤维(例如纤维插入件)补强热塑性片，并进一步含有热活化材料(heatactivatedmaterial)(例如可活化材料)。热活化材料可为可发泡和/或粘合性材料。附加的强化材料可提供从成形连续纤维补强热塑性片的一侧或双侧延伸的补强肋。附加的强化材料可包含短纤维填充的聚酰胺。热活化材料可设置在连续纤维补强热塑性片和/或附加的强化材料的选择的表面上。可活化材料可为热活化热固性树脂。热活化热固性树脂可为环氧树脂。本文的教导进一步提供用于制造组件的方法，其包括将连续纤维补强热塑性片热成形，向热成形片提供附加的强化材料，并进一步向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制品的结构补强、隔挡和/或密封的装置，其包括：a.载体，所述载体包括：i.具有外表面并包括第一聚合物材料的聚合物材料块体；和ii.至少一种固结纤维插入件，所述固结纤维插入件具有外表面、并包括至少一种具有以预定方式分布在第二聚合物材料中的多个有序纤维的延长纤维排列，所述纤维插入件在预定位置连接所述聚合物材料块体、用于承载在所述预定位置处受到的预定负荷；其中所述纤维插入件和所述聚合物材料块体包括相容的材料、结构、或材料与结构二者，用于使所述纤维插入件至少部分连接至所述聚合物材料块体；和b.选择性地施用在所述聚合物材料块体的一个或两个外表面的至少一部分、或选择性地施用在至少一种纤维插入件上的可活化材料块体，所述可活化材料块体可通过外部刺激而活化以膨胀，并可固化以形成接合至所述制品的至少一个表面的粘合剂；其中所述纤维插入件的所述外表面与所述聚合物材料块体的所述外表面至少部分地共同延伸和连续。

【技术特征摘要】
2013.10.21 GB 1318595.4;2013.12.17 US 61/916,8841.一种用于制品的结构补强、隔挡和/或密封的装置，其包括：a.载体，所述载体包括：i.具有外表面并包括第一聚合物材料的聚合物材料块体；和ii.至少一种固结纤维插入件，所述固结纤维插入件具有外表面、并包括至少一种具有以预定方式分布在第二聚合物材料中的多个有序纤维的延长纤维排列，所述纤维插入件在预定位置连接所述聚合物材料块体、用于承载在所述预定位置处受到的预定负荷；其中所述纤维插入件和所述聚合物材料块体包括相容的材料、结构、或材料与结构二者，用于使所述纤维插入件至少部分连接至所述聚合物材料块体；和b.选择性地施用在所述聚合物材料块体的一个或两个外表面的至少一部分、或选择性地施用在至少一种纤维插入件上的可活化材料块体，所述可活化材料块体可通过外部刺激而活化以膨胀，并可固化以形成接合至所述制品的至少一个表面的粘合剂；其中所述纤维插入件的所述外表面与所述聚合物材料块体的所述外表面至少部分地共同延伸和连续。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述聚合物材料块体包括热塑性材料。3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述至少一种固结纤维插入件包括通常由与所述聚合物材料块体相同类型的材料制成的带材料形式的至少一层。4.根据权利要求1至3任一项所述的装置，其中所述至少一种固结纤维插入件的至少一种延长纤维排列包括通常由与所述聚合物材料块体相同类型的材料制成的材料。5.根据权利要求1至4任一项所述的装置，其中所述至少一种固结纤维插入件的至少一种延长纤维排列包括通常由与所述聚合物材料块体相同类型的材料制成的材料，使得所述纤维插入件的材料和所述聚合物材料块体化学地融合在一起。6.根据权利要求1至5任一项所述的装置，其中所述至少一种延长纤维排列为纺织纤维排列。7.根据权利要求1至6任一项所述的装置，其中所述至少一种延长纤维排列是用与所述聚合物材料块体的材料通常相同类型的材料浸渍的纺织纤维排列。8.根据权利要求1至7任一项所述的装置，其中所述至少一种延长纤维排列是由与所述聚合物材料块体通常相同类型的材料制成的纺织纤维排列，并用与所述聚合物材料块体的材料通常相同类型的材料浸渍。9.根据权利要求1至8任一项所述的装置，其中聚酰胺材料用作所述聚合物材料块体、或者所述纤维插入件的至少一部分的一种或多种。10.根据权利要求1至9任一项所述的装置，其中所述纤维插入件包括各自包括延长纤维排列的多个层，和各层在其机械性质上为各向异性。11.根据权利要求1至10任一项所述的装置，其中所述纤维插入件包括包含玻璃纤维、矿物纤维、碳纤维、聚合物纤维或其任意组合的多种纤维。12.根据权利要求1至11任一项所述的装置，其中所述可活化材料块体包括环氧系材料。13.根据权利要求1至12任一项所述的装置，其中将所述延长纤维排列中一个或多个纤维的取向选择为响应于施加于所述延长纤维排列的预定负荷提供局部刚性。14.根据权利要求1至13任一项所述的装置，其中所述纤维插入件的所述外表面与所述聚合物材料块体的所述外表面通常共同延伸。15.根据权利要求1至14任一项所述的装置，其中所述载体的所得外表面基本没有可造成所述载体局部削弱源头的汇合线或其它瑕疵。16.根据权利要求1至15任一项所述的装置，其中所述至少一种固结纤维插入件具有暴露的外表面和暴露的内表面。17.根据权利要求1至16任一项所述的装置，其中所述载体具有(i)由所述聚合物材料块体限定的聚合物部分，(ii)由所述至少一种固结纤维插入件限定的局部补强部分，和(iii)所述聚合物部分和所述局部补强部分之间的界面部分，其中所述聚合物部分、所述界面部分和所述局部补强部分通常为平滑和/或连续的结构。18.根据权利要求17所述的装置，其中所述界面部分包括(i)由所述第一和第二聚合物材料限定的互穿网络，(ii)所述第一和第二聚合物材料之间的化学键，或者(i)和(ii)二者。19.根据权利要求1至18任一项所述的装置，其中所得载体展现(i)没有对裸眼可见的汇合线，(ii)没有跨越所述界面部分的对裸眼可见的空隙或间断，或者(i)和(ii)二者。20.根据权利要求1至19任一项所述的装置，其中所述制品为运输车辆。21.一种方法，其用于制作制品的结构补强、隔挡和/或密封用的装置，所述方法包括：a.将具有外表面并包括至少一种延长纤维排列的至少一种固结纤维插入件插入工具的腔；b.将与所述纤维插入件接触的聚合物材料块体成型，使所得的成型聚合物材料块体整体地连接所述纤维插入件，且所述纤维插入件的所述外表面与所得的成型聚合物材料块体的外表面至少部分地共同延伸和连续；和c.将可活化材料块体选择性地施用在所得的聚合物材料块体或所述纤维插入件的一个或两个外表面的至少一部分上，所述可活化材料块体可通过外部刺激而活化以膨胀，并可固化以形成接合至所述制品的至少一个表面的粘合剂。22.根据权利要求21所述的方法，其中所述方法包括在将至少一种固结纤维插入件放置在所述工具的腔中之后，至少部分地定形所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·布雷曼德，E·肖邦，亨利·E·理查德森，
申请(专利权)人：泽费罗斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US