具有嵌入式传感元件的复合带和复合杆的制作方法_3

文档序号:9793607阅读:来源:国知局
067] 如在图5和6中所进一步示出的,在流经歧管组件220后,树脂214可以流经浇口通 道270。将浇口通道270定位在歧管组件220和浸渍区域250之间,并且提供该浇口通道用于 使树脂214由歧管组件220流动,从而使得树脂214涂覆粗纱142。因此,例如经过出口区域 242离开歧管组件220的树脂214可以进入浇口通道270并在其中流动经过。
[0068] 在一些实施方案中,如在图5中所示的,浇口通道270在歧管组件220和浸渍区域 250之间竖直地延伸。然而,可替代地,浇口通道270可以以竖直和水平之间的任何合适的角 度延伸,从而使得允许树脂214在其中流动经过。
[0069] 此外,如在图5中所示的,在一些实施方案中,浇口通道270的至少一部分在树脂 214的流动方向244上具有减小的横截面轮廓。浇口通道270的至少一部分的这种锥形可以 在树脂214与粗纱142接触之前提高在其中流动经过的树脂214的流速,这可以允许树脂214 冲击粗纱142。如下所述,通过树脂214初始冲击粗纱142提供对粗纱进一步的浸渍。此外,浇 口通道270的至少一部分的逐渐变细可以提高浇口通道270和歧管组件220中的背压,其可 以进一步提供更加均匀地、一致地分配的树脂214,用以涂覆粗纱142。可替代地,根据需要 或要求,浇口通道270可以具有增加的或者整体上恒定的横截面轮廓。
[0070] 如在图5中所示的,在离开模具150的歧管组件220和浇口通道270时,树脂214与穿 过模具150的粗纱142接触。如上所述的,由于树脂214在歧管组件220和浇口通道270中的分 配,树脂214可以基本上均匀地涂覆粗纱142。此外,在一些实施方案中,树脂214可以冲击每 根粗纱142的上表面,或者每根粗纱142的下表面,或者每根粗纱142的上表面和下表面两 者。对粗纱142的初始冲击提供树脂214对粗纱142的进一步浸渍。可以通过当树脂214冲击 粗纱142时树脂214的速度,当树脂离开歧管组件220或浇口通道270时粗纱142与树脂214的 接近,或者其它不同的变量来促进对粗纱142的冲击。
[0071] 如在图5中所示的,经涂覆的粗纱142在运动方向282上穿过浸渍区域250。浸渍区 域250例如通过在其间设置的浇口通道270与歧管组件220流体连通。配置浸渍区域250以使 用树脂214浸渍粗纱142。
[0072] 例如,如上所述的,在如在图5和7至9中所示的示例性实施方案中,浸渍区域250包 括多个接触表面252。粗纱142在浸渍区域中的接触表面252上方穿过。粗纱142对接触表面 252的冲击产生足以使用涂覆粗纱142的树脂214浸渍粗纱142的剪力和压力。
[0073] 在一些实施方案中,如在图5、8和9中所示的,浸渍区域250限定在两个相对间隔开 的浸渍板256和258,其可以包括于浸渍部分中。第一板256限定第一内表面257,而第二板 258限定第二内表面259。浸渍区域250限定于第一板256和第二板258之间。接触表面252可 以限定在第一内表面257和第二内表面259二者上或由其延伸,或者仅限定在第一内表面 257和第二内表面259之一上或由其延伸。
[0074] 在示例性实施方案中,如在图5、8和9中所示的,接触表面252可交替地限定在第一 表面257和第二表面259上,从而使得粗纱交替地在第一表面257和第二表面259上冲击接触 表面252。因此,粗纱142可以以波形、曲折或正弦曲线类型的通路经过接触表面252,这会增 强剪力。
[0075]粗纱142穿过接触表面252的角度254通常可以大得足以增强剪力和压力,但是不 至于过大以产生将使纤维断裂的过量的力。因此,例如,角度254可以是在约1°和约30°之间 的范围内,并且在一些实施方案中为在约5°和约25°之间。
[0076]如上所述的,接触表面252典型地具有曲线表面,例如弯曲叶片、销等。在如所示的 示例性实施方案中,由此限定了可以形成接触表面252的多个峰和谷。此外,在许多示例性 实施方案中,浸渍区域250具有波形横截面轮廓。在如在图5和7至9中所示的一种示例性实 施方案中,接触表面252为叶片,其形成第一板256和第二板258二者的波形表面的部分,并 限定波形横截面轮廓。图7描述了第二板258和其上的各种接触表面,其形成根据这些实施 方案中的一些的浸渍区域250的至少一部分。
[0077]在其它实施方案中,接触表面252为叶片,其仅形成第一板256或第二板258之一的 波形表面的部分。在这些实施方案中,冲击仅发生在一个板的表面上的接触表面252上。另 一个板通常可以是平坦的或者以其它方式被成型使得与经涂覆的粗纱不发生相互作用。
[0078] 在其它可替代的实施方案中,浸渍区域250可以包括多个销(或杆),每个销具有接 触表面252。所述销可以是静止的、自由旋转的(未示出)、或者旋转驱动的。此外,可将所述 销直接安装至限定冲击区域的板的表面,或者可将其与所述表面隔开。应当注意到,所述销 可以通过加热器143进行加热,或者可以根据需要或要求单独地或者以其它方式进行加热。 此外,所述销可以包含在模具150内,或者可以由模具150向外延伸并且不完全地包括于其 中。
[0079] 在另外的可替代的实施方案中,接触表面252和浸渍区域250可以包含任何合适的 形状和/或结构,用于根据需要或要求使用树脂214来浸渍粗纱142。
[0080] 如所述的,根据本公开穿过浸渍区域250的粗纱142可以变得被树脂214浸渍,由此 导致经浸渍的粗纱142,并任选地导致包含至少一根粗纱142的带152,例如在运动方向282 上接触表面252的下游离开浸渍区域250。如上所述的,离开浸渍区域250的经浸渍的粗纱 142和任选的带152由此由浸渍聚合物材料的纤维形成。如上所述的,在热塑性材料或树脂 214内可以包含至少一根纤维粗纱142,以形成CFRT材料和所得的带152或带156。
[0081 ] 如在图4和5中进一步示出的,在一些实施方案中,面板290可以与浸渍区域250邻 接或邻近。可将面板290定位在浸渍区域250的下游,并且如果包括的话,定位在运动方向 282上台阶区域280的下游。面板290可以接触模具150的其它部件,例如浸渍区域250或台阶 区域280,或者可以与其隔开。通常配置面板290以计量源自粗纱142的过量树脂214。因此, 可以定粗纱142所穿过的面板290中的孔的尺寸,使得当粗纱142穿过其中时,孔的尺寸致使 由粗纱142去除过量的树脂214。
[0082]如在图3中所示的,在可替代的实施方案中,模具150可以不包括面板290。此外,在 一些实施方案中,通过模具150中面板的缺失或去除,可以促进本公开的模具150中带152的 形成和保持,以及由模具150的离开。由于经过面板计量,面板290的去除允许离开模具150 的多根粗纱142作为单一的片或带152离开,而不是作为单独的粗纱142而离开。这可潜在地 消除随后将这些粗纱142形成为这样的片或带156的需求。面板290的去除可以具有额外的 优点。例如,去除可以防止树脂214阻塞面板,其可破坏粗纱142穿过其中。另外地,去除可以 允许更加容易地接近浸渍区域250,并由此可以使得其更易于在启动期间、在暂时的中断 (例如由于粗纱142的断裂)之后或者在任何其它合适的时间期间将粗纱142引入和再引入 至浸渍区域250。
[0083]应当理解的是,根据本公开的带152、156可以具有任何合适的横截面形状和/或尺 寸。例如,这样的带152、156可以具有整体上矩形的形状,或者整体上椭圆或者圆形或者其 它合适的多边形或其它形状。此外,应当理解的是已经穿过浸渍区域250的一个或多个经浸 渍的粗纱142可以一起形成带152、156,其中连接不同粗纱142的树脂214以形成这样的带 152、156。由此在示例性实施方案中,对于具有嵌入并通常分散于树脂214中的任何合适数 目的经浸渍的粗纱142的带152而言,可以确定上文的各种量、范围和/或比值。
[0084] 为了进一步促进粗纱142的浸渍,它们还可在张力下保持的同时存在于模具150 中,并特别是存在于浸渍区域250中。例如,所述张力可以是从约5至约300牛顿,在一些实施 方案中为从约50至约250牛顿,并且在一些实施方案中为从约100至约200牛顿每根粗纱142 或纤维束。
[0085] 如在图10和11中所示的,在一些实施方案中,可将台阶区域280定位在粗纱142的 运动方向282上的浸渍区域250的下游。粗纱142可以在离开模具150之前穿过台阶区域280。 在一些实施方案中,如在图10中所示的,台阶区域280的至少一部分可以在运动方向282上 具有增大的横截面轮廓,从而使得台阶区域280的面积增大。增大部分可以是台阶区域280 的下游部分,以帮助粗纱142离开模具150。可替代地,横截面轮廓或其任何部分可以减小, 或者可以如在图11中所示的维持恒定。
[0086] 另外地,可以任选地采用其它部件帮助纤维的浸渍。例如,"气体喷射"组件可在特 定的实施方案中用于帮助跨过整个宽度的合并纤维束均匀地展开单独的纤维的粗纱,每个 单独的纤维的粗纱可以包含高至多达24,000根纤维。这帮助实现强度性质的均匀分配。这 样的组件可以包括以整体上垂直的方式冲击经过出口的运动粗纱的压缩空气或另外的气 体的供给装置。例如如上所述的,随后可将展开的粗纱引入至模具中用于浸渍。
[0087] 应当理解的是,根据本公开的带152、156及其经浸渍的粗纱142不需要在模具150 和如上所述的其它装置中形成。这样的模具150和装置仅作为用于形成带152、156或经浸渍 的纤维束的合适设备的例子而被公开。用于形成带152、156或经浸渍的纤维束的任何合适 的设备或方法的使用在本公开的范围和精神内。
[0088] 此外,可将一个或多个传感元件500嵌入于带152、156中,从而使得带158具有CFRT 材料和这样的传感元件500。在示例性实施方案中,如上所述的,通常可以在初始形成带 152、156之后例如在模具150、412中进行传感元件500的嵌入。此外,在示例性实施方案中, 通常可以在进一步成形和冷却带152、156之前,带152、156仍保持整体上熔融的形式时,进 行这样的嵌入。
[0089] 在一些实施方案中,可将传感元件500嵌入带152、156中,或者嵌入预型件614中 (如果将带成形为杆750),从而使得传感元件500结合至所述带152、156或预型件614材料, 例如结合至其树脂。在其它实施方案中,传感元件500可以不与带152、156或者预型件614结 合,从而使得传感元件500通常可以在带158、预型件614或所得的杆750内独立地运动(在下 文讨论)。可用各种方法和装置来嵌入传感元件500,从而使得根据所得的带158或杆750的 应用的需要,它们可以是结合的或者未结合的。
[0090] 例如,图12说明了用于在带152、156中嵌入传感元件500的装置的一种实施方案。 示出引导组件510用于将传感元件500引导至带152、156中,从而使得传感元件500变成嵌入 其中。引导组件510例如可以包括用于保持或者包含传感元件500的卷轴512或其它合适的 保持装置。引导组件510例如可以进一步包括多个引导辊514。可以配置引导辊514以引导传 感元件500与带152、156接触,从而使得传感元件500变成嵌入其中。例如,一个或多个传感 元件500可以穿过定位在模具150、412下游的一对引导辑514。穿过引导辑514的传感元件 500可以接触带152、156并变成嵌入其中。可将一对或多对引导辊514定位以引导一个或多 个传感元件500与带152、156接触。
[0091] 在一些示例性实施方案中,传感元件500可以是连续纤维或
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