制造复合材料的方法

摘要

制造结构构件的方法包括：将多个纤维(130)预加热至第一温度；沿着组装线(100)移动预加的热纤维；将粘合剂施加于预加热的纤维中的至少一个；提供模具(180)，模具成形为接收预加热的纤维，其中模具(180)与预加热的纤维沿着所述组装线(100)的至少一部分一起移动；将多个纤维的温度维持在与所述第一温度大致相似的温度；以及在维持温度的同时在模具内压缩多个纤维。

权利要求

1.一种制造连续的结构构件的方法，所述方法包括：

将多个纤维(130)预加热至第一温度；

沿着组装线(100)移动预加热的纤维(130)；

将粘合剂施加于所述预加热的纤维(130)中的至少一个；

提供构造为接收所述预加热的纤维(130)的模具(180)，其中所述模具(180)沿着所述组装线(100)的至少一部分与所述预加热的纤维(130)一起移动；

将所述多个纤维(130)的温度维持在与所述第一温度大致相似的温度；

在维持温度的同时在所述模具(180)内压缩所述多个纤维(130)；

用第一对辊将所述纤维(130)成形，使得所述纤维(130)具有第一截面形状；以及用第二对辊将所述纤维(130)成形，使得所述纤维(130)具有与所述第一截面形状不同的第二截面形状。

2.根据权利要求1所述的方法，其中移动所述多个纤维(130)包括移动多个玄武岩纤维(130)。

3.根据权利要求1所述的方法，其中施加所述粘合剂包括施加热固性树脂。

4.根据权利要求1所述的方法，其中提供所述模具(180)包括提供一卷(185)纸并且解开所述一卷(185)纸，使得解开的纸接收所述多个纤维(130)。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述模具(180)包括牺牲膜。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，沿着所述组装线(100)移动所述多个纤维(130)包括以大于20英尺每分钟的速度移动所述多个纤维(130)。

7.根据权利要求1所述的方法，其中将所述多个纤维(130)的温度维持在与所述第一温度大致相似的温度包括加热所述纤维(130)。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一温度大于50摄氏度。

9.根据权利要求1所述的方法，其中当施加所述粘合剂时，所述纤维(130)被隔开并且延伸跨越第一区域；并且其中所述模具(180)具有：具有第一直径的第一部分(195)，第一部分定位成接收所述预加热的纤维(130)；以及具有第二直径的第二部分，第二部分定位在所述第一部分(195)的下游，其中所述第一直径大于所述第二直径，并且其中所述模具(180)在所述第一部分(195)和所述第二部分之间是渐缩的；

进一步包括用所述模具(180)降低所述多个纤维(130)之间的距离，其中在降低所述多个纤维(130)之间的距离之后，所述纤维(130)延伸跨越小于所述第一区域的第二区域。

10.根据权利要求9所述的方法，其中用所述模具(180)降低所述多个纤维(130)之间的距离包括将所述多个纤维(130)缠绕在基板中。

11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：在用所述模具(180)降低所述多个纤维(130)之间的距离的同时，解开所述基板并且将所述基板粘合至所述多个纤维(130)。

12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：在利用第一组辊(200)将所述多个纤维(130)成形的同时，将所述基板定位在所述第一组辊(200)和所述多个纤维(130)之间。

13.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：在解开所述基板之后卷曲所述基板，使得在将所述基板粘合至所述多个纤维(130)之前所述基板大致围绕所述多个纤维(130)。

14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：通过在利用第一组辊(200)将所述多个纤维(130)成形的同时将所述基板定位在所述第一组辊(200)和所述粘合剂之间，抑制所述粘合剂粘在所述第一组辊(200)上。

15.根据权利要求1所述的方法，其中当施加所述粘合剂时，所述纤维(130)被隔开并且延伸跨越第一区域，其中施加所述粘合剂包括以下步骤中的至少一个：将所述粘合剂喷洒于所述多个纤维(130)中的至少一个上，以及

从加压室挤出所述粘合剂并且将至少一个纤维(130)拖拽经过挤出的粘合剂。

16.根据权利要求15所述的方法，其中沿着所述模具(180)引导所述多个纤维(130)进一步包括沿着所述模具(180)的渐缩的内表面引导所述多个纤维(130)。

17.根据权利要求15所述的方法，其中用所述模具(180)降低所述多个纤维(130)之间的距离包括将所述多个纤维(130)缠绕在基板中。

18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：在用所述模具(180)降低所述多个纤维(130)之间的距离的同时，解开所述基板并且将所述基板粘合至所述多个纤维(130)。

19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括：在利用第一组辊(200)将所述多个纤维(130)成形的同时，将所述基板定位在所述第一组辊(200)和所述多个纤维(130)之间。

20.根据权利要求18所述的方法，进一步包括：在解开所述基板之后卷曲所述基板，使得在将所述基板粘合至所述多个纤维(130)之前所述基板大致围绕所述多个纤维(130)。

21.根据权利要求20所述的方法，进一步包括：通过在利用第一组辊(200)对所述多个纤维(130)成形的同时将所述基板定位在所述第一组辊(200)和所述粘合剂之间，抑制所述粘合剂粘在所述第一组辊(200)上。

22.根据权利要求15所述的方法，其中将所述多个纤维(130)的温度维持在与所述第一温度大致相似的温度包括加热所述纤维(130)。

说明书

制造复合材料的方法

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求提交于2013年5月7日的共同待审的美国临时专利申请61/855,080的优先权，该临时专利申请的整个内容通过引用并入此处。

技术领域

[0003] 本发明涉及一种制造复合材料的方法，尤其涉及一种制造纤维增强聚合物材料的方法。

背景技术

[0004] 纤维增强聚合物包括由基体束缚的纤维材料，典型地由粘合剂(诸如树脂)提供。纤维增强聚合物常规上使用拉挤成型工艺制造，图1示出了拉挤成型工艺的例子。

[0005] 在拉挤成型工艺中，通过拉动机构15(诸如一对从动辊20)将进来的纤维5拉过生产线10。纤维5被引入池25，池25包含各种粘合剂中的一种。一旦被湿化，纤维5就被引入通过静止模具30，静止模具30可以具有一个或多个加热区域以启动粘合剂的固化。在拉挤成型工艺中，模具30起到多个作用。其产生压力以促进纤维5的湿化、加热粘合剂和纤维5、控制粘合剂的固化，并且控制拉挤成型产品的最终形状。

[0006] 粘合剂具有由化学反应(固化、交联、干燥等)支配的固化轮廓。这些固化轮廓是粘合剂的化学反应性、处理温度以及处理温度的驻留时间的函数。当生产速度增加时，确保粘合剂的合适的固化变得更加困难。

[0007] 图1示出的常规拉挤成型工艺具有固有约束，会严重阻碍处理的速度。模具30的长度是对处理速度的主要约束，处理温度、处理摩擦和处理气体移除提供了其他限制性约束。粘合剂池25具有其自身缺陷，包括难以混合并维持多部分的反应性粘合剂、过量废弃物，以及由于对池25填充通常需要的大体积粘合剂而导致的高操作成本。至少因为上述列出的原因，先前制造纤维增强产品不是节约成本的，尤其如果利用一个或多个快速固化热固性聚合物和/或多组分热固性聚合物作为粘合剂的一部分的话。

发明内容

[0008] 在一些实施例中，本发明提供了制造结构构件的方法。该方法包括：将多个纤维预加热至第一温度，沿着组装线移动预加热的纤维，将粘合剂施加于所述预加热的纤维中的至少一个，其中当施加粘合剂时，纤维被隔开并且延伸跨越第一区域。该方法进一步包括提供模具，所述模具具有：具有第一直径的第一部分，第一部分定位成接收所述预加热的纤维；以及具有第二直径的第二部分，第二部分定位在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，并且其中所述模具在所述第一部分和所述第二部分之间是渐缩的。在施加粘合剂之后，该方法进一步包括沿着模具引导多个纤维。该方法进一步包括用所述模具降低多个纤维之间的距离，其中在降低多个纤维之间的距离之后，纤维延伸跨越小于第一区域的第二区域，在降低之后，将所述多个纤维的温度维持在与所述第一温度大致相似的温度。该方法进一步包括在维持温度的同时，利用第一成形站将多个纤维成形；在维持温度的同时，利用与第一成形站间隔的第二成形站将多个纤维成形；以及在维持温度的同时，利用与第一和第二成形站间隔的第三成形站将多个纤维成形。

[0009] 在一些实施例中，本发明提供了制造结构构件的方法。该方法包括：将多个纤维预加热至第一温度；沿着组装线移动预加热的纤维以及将粘合剂施加于所述预加热的纤维中的至少一个，其中当施加粘合剂时，纤维被隔开并且延伸跨越第一区域。施加粘合剂包括以下至少一个步骤：将粘合剂喷洒在多个纤维中的至少一个上，以及从加压室挤出所述粘合剂并且将至少一个纤维拖拽经过挤出的粘合剂。在施加粘合剂之后，该方法进一步包括沿着模具引导预加热的纤维以及用模具降低多个纤维之间的距离，其中在降低多个纤维之间的距离之后，纤维延伸跨越小于第一区域的第二区域。在降低之后，该方法进一步包括将所述多个纤维的温度维持在与所述第一温度大致相似的温度。该方法进一步包括在维持温度的同时利用第一成形站将多个纤维成形；在维持温度的同时利用与第一成形站间隔的第二成形站将多个纤维成形；以及在维持温度的同时利用与第一和第二成形站间隔的第三成形站将多个纤维成形。

[0010] 在一些实施例中，本发明包括制造连续的结构构件的方法。该方法包括：将多个纤维预加热至第一温度；沿着组装线移动预加热的纤维；将粘合剂施加于所述预加热的纤维中的至少一个；提供构造为接收所述预加热的纤维的模具，其中所述模具沿着所述组装线的至少一部分与所述预加热的纤维一起移动；将所述多个纤维的温度维持在与所述第一温度大致相似的温度；以及在维持温度的同时在所述模具内压缩所述多个纤维。

[0011] 通过考虑以下具体描述以及附图，本发明的其他特征和方案将变得明显。

附图说明

[0012] 图1是典型拉挤成型工艺的示意图。

[0013] 图2是根据本发明的一些实施例的组装线的示意图。

[0014] 图3是图2的组装线的一部分的立体图。

[0015] 图4是图2的组装线的一部分的立体图。

[0016] 图5示出了根据一个实施例使用在图2的组装线中的粘合剂施加组件。

[0017] 图6和图7示出了根据一些实施例使用在图2的组装线中的粘合剂施加组件。

[0018] 图8是图2的组装线的另一部分的立体图，示出了正绕着一段长度的湿化的纤维而被固化的模具。

[0019] 图9是正绕着一段长度的湿化的纤维而被固化的模具的立体图。

[0020] 图10是图2的组装线的成形站的端视图。

[0021] 图11是根据一些实施例的成形站的示意图。

[0022] 图12是根据一些实施例的成形站的示意图。

[0023] 图13是根据一些实施例的成形站的示意图。

[0024] 图14是根据一些实施例的成形站的示意图。

[0025] 图15是根据一些实施例的成形站的示意图。

[0026] 图16是根据一些实施例的成形站的示意图。

[0027] 在详细解释本发明的任何实施例之前，应该理解的是，本发明并不局限于以下描述中陈述的或者以下附图中示出的构造的细节以及部件的布置。本发明能够具有其他实施例并且能够以各种方式被实践或者被执行。而且，应该理解的是，此处使用的词语以及术语是为了描述的目的，而不应被视为是限制性的。

具体实施方式

[0028] 图2和3示出了用于制造纤维增强聚合物(FRP)结构复合材料(即基体复合材料)的组装线100。结构复合材料可以形成多种结构构件，诸如钢筋、工字梁，C通道、管、结构层压板等。图示的组装线100包括粗纱站105、粘合剂施加站110以及多个成形站115。在一些实施例中，额外的或者可替换的站可以包括在组装线100中。组装线100大致是直线的并且限定了中央轴线120，沿着中央轴线120生产结构复合材料(图3)。正如此处更详细描述的，组装线100能够以高速连续地制造FRP结构复合材料。

[0029] 粗纱站105包括多个线轴或者绕线筒125，线轴或者绕线筒125支撑并且分配将要包括在结构复合材料中的纤维130的线股或者粗纱。在图示的实施例中，纤维130包括玄武岩；但是，纤维130可以包括玻璃、芳族聚酰胺、碳或者任何其他期望的纤维材料。绕线筒125可以联接至动力驱动系统，动力驱动系统控制纤维馈送率。在这种实施例中，可以设置松紧调节器或者其他自动张力设备(未示出)以维持在纤维130上一致的张力。

[0030] 在从绕线筒125分配之后，纤维130通过引导组件135，引导组件135布置纤维130用于在粘合剂施加站110(图3和图4)进行湿化。在一些实施例中，引导组件135可以将纤维130布置于一平面中以提供用于湿化的较大的矩形表面面积。可替换地，引导组件135可以将纤维130布置成其他图案，诸如柱形、管状或者螺线形图案。

[0031] 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)，以在它们被分配至粘合剂施加站110之前预加热纤维130至期望温度。加热元件可以内置于绕线筒125内或者可以位于绕线筒125外部。例如，当纤维离开粗纱站105时，加热的空气可以被引导经过纤维130。对纤维130预加热可以降低粘合剂施加站110所需的能量输入，并且可以有助于稳定粘合剂固化处理，以下更详细地描述。

[0032] 由于纤维较小的直径(当相比于模具和成形站中的成组纤维的直径时)，与在一个或多个成形站中加热成组纤维相比，预加热各个纤维需要较少时间和/或能量。成形站是可操作的以维持预加热纤维的升高温度。在一些实施例中，粘合剂在施加至纤维130之前被加热。

[0033] 参考图2和图3，粘合剂施加站110位于粗纱站105的下游，使得离开引导组件135的纤维130被引入至粘合剂施加站110以用粘合剂(诸如树脂)湿化。在图示的实施例中，粘合剂是热固性聚合物，诸如酚醛树脂或者环氧树脂。在其他实施例中，粘合剂可以包括多元酯、乙烯基酯、硅酸盐水泥或者任何其他合适的粘合剂。

[0034] 粘合剂施加站110是可操作的，从而以精确计量的方式将期望量的粘合剂施加至纤维。具体地，取决于粘合剂对纤维的期望比率，适当量的粘合剂能够直接施加至纤维。这与图1示出的粘合剂池截然不同，图1示出的粘合剂池不控制施加至纤维粘合剂的量。多余的粘合剂必须去除，因而产生了更多废弃物。而且，整个粘合剂池必须维持在适当温度，这是废弃能量以加热额外的粘合剂，尤其当一些加热的粘合剂从纤维被去除时。而且，因为没有控制粘合剂对纤维的比率，所以利用粘合剂池生产的产品会是不一致的。在本发明中，能够控制施加至纤维的粘合剂的量以确保所生产出的产品的期望质量以及一致性。

[0035] 图3至5示出了粘合剂施加站110的一个实施例。在图示的实施例中，粘合剂施加站110包括加压井140。加压井140从粘合剂源145(诸如料斗或者存储容器)(图2)接收粘合剂。
井140包括具有入口开口155的端部板150，粘合剂可以经过入口开口155喷射(图5)。然后粘合剂在压力下经过多个通道160被挤出，通道160从入口开口155径向向外延伸。通道160连通位于端部板150的外周处的湿化区域165。

[0036] 在操作期间，粘合剂被经过通道160连续挤出而进入湿化区域165。纤维130穿过湿化区域165以被粘合剂湿化，开始基体复合材料的形成。在图示的实施例中，端部板150包括两个彼此偏置大约180度的湿化区域165。因而，纤维130可以同时沿着两个湿化的路径布置。纤维130被隔开，同时行进经过湿化区域165以促进用粘合剂彻底涂覆纤维130。在其他实施例中，端部板150可以包括任何数量的湿化区域。井140的操作压力以及通道160的数量和尺寸可以变化，以提供期望的湿化率。

[0037] 图6和图7示出了根据另一实施例的粘合剂施加站110a的一部分。粘合剂施加站110a能够用于此处描述的任何实施例。在一些实施例中，除了图示的以及在其他实施例中描述的粘合剂施加站，还利用粘合剂施加站110a，而在其他实施例中，利用粘合剂施加站
110a代替图示的位置以及在其他实施例中描述的粘合剂施加站。在图示的实施例中，粘合剂施加站110a包括模具170，模具170将进来的纤维130引导为大致是渐缩的或者锥形的布置。模具170能够沿纵向方向(即沿着中央轴线120)移动。该移动可以利于将进来的纤维130成形为大致连续的壁或者板材。粘合剂施加站110a包括喷洒喷嘴175，喷洒喷嘴175从粘合剂源145(图2)接收粘合剂，并且可操作为逆着进来的纤维130喷洒粘合剂流。可以在纵向方向上更改喷嘴175的位置，以调节粘合剂喷洒特性。

[0038] 在又一可替换实施例中，粘合剂施加站可以包括粘合剂池。在穿过池之后，纤维130可以被引导经过一系列平行辊，以机械搅拌并且物理上迫使粘合剂进入穿过的纤维。可以使用刮拭器和/或辊来控制被浸渍的纤维的粘合剂含量。此外，可以通过引领一些纤维
130绕过粘合剂池控制粘合剂含量。

[0039] 在该可替换实施例中，组装线100可以进一步包括位于粘合剂施加站和一个或多个成形站115之间的烤炉集束器，以加热粘合剂浸渍的纤维130、完成湿化处理、开始固化处理并且大体上形成湿化纤维。此外，烤炉集束器站可以包括一个或多个驱动辊，以从粗纱站105拉动纤维并且使其经过粘合剂施加站。

[0040] 参考图2、图4、图8和图9，组装线100进一步包括连续一致式平移模具180，当湿化的纤维离开粘合剂施加站110时，模具180绕着湿化的纤维130缠绕。图示的模具180是从辊185供给的纸带(图4)。纸模具180沿着相邻于湿化的纤维130的中央轴线120行进，一系列特氟龙引导板190绕着湿化的纤维130逐渐卷曲模具180，直到模具完全环绕以及包住湿化的纤维130(图8和图9)。当湿化的纤维130进入模具180的第一部分或者入口195时，纤维130被从较大的矩形面积压缩为较小的大致圆形面积，对应于模具在入口195处的直径。

[0041] 模具180与湿化的纤维130一起行进经过组装线100的剩余部分。正如以下更详细描述的，模具180通过抑制湿化的纤维130粘至成形站115而利于湿化的纤维130行进经过成形站115。此外，模具180在固化期间约束湿化的纤维130，利于粘合剂和纤维130的混合以确保彻底湿化，并且有助于维持一致的固化压力和温度。

[0042] 组装线100以及任何其他连续FRP制造工艺的处理速度或者产品输出率由以下方程决定：

[0043]

[0044] 因为连续一致式平移模具180随湿化的纤维130移动，所以其能够比在典型的拉挤成型工艺中(图1)采用的静止模具30长许多倍。因此，组装线100可以以大于典型拉挤成型工艺的处理速度许多倍的处理速度操作。例如，如果平移模具具有的长度为2,000英尺，并且粘合剂要求被固化2分钟，那么组装线100将具有1,000英尺每分钟的潜在处理速度。在一些实施例中，组装线100构造为具有大于大约20英尺每分钟的处理速度。在其他实施例中，组装线100构造为具有在大约20英尺每分钟至大约40英尺每分钟之间的处理速度。在其他实施例中，组装线100构造为具有在大约40英尺每分钟至大约60英尺每分钟之间的处理速度。在其他实施例中，组装线100构造为具有在大约60英尺每分钟至大约80英尺每分钟之间的处理速度。在其他实施例中，组装线100构造为具有在大约80英尺每分钟至大约100英尺每分钟之间的处理速度。在其他实施例中，组装线100构造为具有在大约50英尺每分钟至大约100英尺每分钟之间的处理速度。在其他实施例中，组装线100构造为具有在大约20英尺每分钟至大约100英尺每分钟之间的处理速度。在其他实施例中，组装线100构造为具有在大约20英尺每分钟至大约1,000英尺每分钟之间的处理速度。在其他实施例中，组装线100构造为具有在大约100英尺每分钟至大约1,000英尺每分钟之间的处理速度。

[0045] 纸模具180可以涂覆有释放剂(诸如硅树脂)，以利于从抛光的结构复合材料中去除模具180。此外，纸模具180可以是相对多孔的，以允许气体以及蒸汽经过模具180被释放。可替换地，模具180可以是实质上气密的。

[0046] 模具180可以包括其他基板材料或者以各种方式施加至湿化的纤维130的材料的组合。例如，在一些实施例中，模具180可以包括粉末或者液体(例如，熔蜡)，粉末或者液体被施加至湿化的纤维130，并且随后使用紫外光、温度、化学反应物或者其他合适的方式被硬化或者被固化。在其他实施例中，模具180可以包括蒸汽释放微观多孔膜，诸如GORE-TEX。在其他实施例中，模具180可以包括宏观多孔材料，诸如织物或者纤维毡。在有一些实施例中，模具180可以包括一个或多个金属膜，诸如非牺牲不锈钢、碳钢盖或者铜等。

[0047] 在一些实施例中，模具180可以通过粘合剂被湿化，以将模具180粘合至基体复合材料，从而创建包括模具180的全部或者一部分的集成构造。因而，可以选择模具材料以提供具有额外期望属性的生产出的结构复合材料。例如，模具180可以包括导电材料，以向不导电的复合材料提供导电性。模具材料可以对外部粘合化合物(例如，硅酸盐水泥)具有吸附性，以利于将结构复合材料(例如，钢筋)集成至其特定应用(例如，钢筋混凝土)。

[0048] 现在参考图2至4，成形站115位于粘合剂施加站110的下游。在图示的实施例中，组装线100包括沿着中央轴线120(图2)彼此隔开的第一、第二和第三成形站115。在其他实施例中，组装线100可以包括任何数量的成形站115。

[0049] 每个成形站115均包括至少一个引导件，引导件接触纤维130并且使纤维130成形。在一些实施例中，引导件能够包括一个或多个辊，辊具有设定尺寸为接收纤维130并且使纤维130成形的一个或多个狭槽。在一些实施例中，引导件能够包括一个或多个静止或者旋转模具，该模具具有设定尺寸为接收纤维130并且使纤维130成形的一个或多个开口。辊中的狭槽以及静止模具中的开口均可以具有不同的形状和尺寸，以将纤维130模制为不同的形状和尺寸。

[0050] 每个图示的成形站115包括多个辊200。辊200成对布置，并且每个辊包括凹槽205，模具缠绕的纤维130通过凹槽20被滚制并且成形(图10)。在一些实施例中，成对的辊200可以定位在不同的方位。例如，成对的辊200可以在水平和垂直方位之间交替。可以使用变速驱动式马达来驱动一些或者所有辊200，以将模具180和纤维130引入通过组装线100。

[0051] 再次参考图2和图3，每个成形站115能够进一步包括热传递面板(未示出)以允许精确控制处理温度。例如，可以控制每个成形站115以将湿化的纤维130维持在稳定的控制温度，该温度以对应于处理速度的速率将粘合剂固化。具体温度取决于使用的粘合剂的类型以及组装线的处理速度。在一些实施例中，酚醛树脂用作粘合剂，并且纤维被维持在大约160摄氏度的温度。在一些实施例中，环氧树脂用作粘合剂，并且纤维被维持在大约50至大约90摄氏度之间的温度。因此，在成形的湿化的纤维130行进经过成形站115的同时完成粘合剂固化处理。

[0052] 处理温度能够沿着每个成形站115的长度的多个区域进行控制，以沿着模具180的长度促进或者降低固化速度。辊200在模具180上施加压力，以提供所需的固化压力。当模具180和纤维130穿过相邻成形站115之间时，如果期望的话则产品可以被冷却(通过暴露至相邻成形站115之间的周围环境，或者通过受控制的冷却区域)，气体或者蒸汽副产品可以经过模具180被排放。由于静止模具30(图1)通常是不可渗透的，所以在典型拉挤成型工艺中这是不可能的。在一些实施例中，一个或多个成形站115将模具180和纤维130冷却至低于粘合剂的玻璃化转变温度的温度。因此，从成形站115分配的模具180和纤维130能够维持其形状。在其他实施例中，模具180和纤维130不被冷却至低于玻璃化转变温度，直到模具180和纤维130已经离开成形站115之后，从而允许最终将模具180和纤维130操纵为期望的最终形状和/或形成任何表面构造(例如，肋、突起、凹槽和/或其他合适的表面构造)。

[0053] 在典型处理中，任何站之间的间隙必须最小化，使得沿着组装线的整个长度向纤维提供适当的支撑。相反，因为模具180向成形站115之间的纤维130提供了足够支撑，所以图示的成形站115在模具流动方向上隔开一定距离。成形站115之间的间距允许空气和水从模具180和纤维130排放。此外，隔开的成形站115比成形站115直接相邻时延伸跨越较长距离。成形站115的总体距离的增加可允许模具180以较快速度移动经过成形站115，同时仍在成形站115中进行部分或者完全固化。因此，通过使用更多成形站115以及隔开的成形站115，能够增加处理速度，从而增加生产率和盈利能力。当相比于成形站在成形组件的整个长度上相邻的布置时，成形站115之间的距离还可减小构建以及安装组件的资金成本。成形站115能够模块化，使得能够添加、去除或者维修一个或多个成形站115，而不实质上损失生产。不是关闭整个组装线的生产(利用单个静止模具的单元将需要如此)，生产将关闭一小段时间以允许添加、去除或者替换一个或多个成形站115。在组装线处于操作状态的同时，能够维修或者存储所去除的成形站115。

[0054] 参考图11至16，一个或多个成形站115还可以动态地操纵模具180和纤维130，以促进彻底湿化以及同质固化。通过剪切粘度变化来改善湿化，剪切粘度变化是通过动态地修改基体复合材料的截面面积而引发的。通过选择性地增加以及降低成形站115施加的机械压力，能够引发基体复合材料的进一步剪切混合。在一些实施例中，成形站115能够构造为具有未完全浸透的纤维130以在固化时改善纤维130的柔性。

[0055] 在一些实施例中，引导件可以构造为在模具180的长度上逐渐增加施加的机械压力。在一些实施例中，通过使纤维130移动经过渐缩的静止模具而产生压力的增加，该模具具有开口，开口的直径沿着长度而降低。在其他实施例中，能够通过使纤维130移动经过一系列静止模具而产生机械压力的增加，每个静止模具具有逐渐变小的开口。在一些实施例中，静止模具中的孔能够具有不同形状和尺寸的开口，以动态地改变模具180和纤维130的截面形状。

[0056] 在图11示出的实施例中，辊200构造为在模具180的长度上逐渐增加施加的机械压力。这样，可以减小模具180通过每对相继的辊200的截面面积。这促进纤维130的彻底湿化和紧凑。在其他实施例中，辊200可以构造为动态地改变模具180和纤维130的截面形状(图12至15)。例如，模具180可以被滚制为椭圆形状，在交替的辊对200处呈现不同的方位以促进进一步剪切混合(图12)。可替换地，模具180可以被滚制为各种其他形状，诸如椭圆、圆、矩形、正方形、三角形等(例如，见图13)。在其他实施例中，一个或多个成形站115可以绕着中央轴线120扭转模具180和纤维130(图14)。在又一些其他实施例中，一个或多个成形站
115可以交替增加和减小模具180的截面面积(图15)。在另一些实施例中，辊200可以偏置，以在模具180和纤维130中创建波动(图16)。每个成形站115能够具有辊200和/或静止模具的不同布置和构造。

[0057] 在一些实施例中，组装线100可以进一步包括燃尽站210，以热刮擦复合材料结构的固化的表面(图2)。可以采用燃尽站210以去除模具，暴露纤维的一部分和/或提供炭质层，炭质层可以对外部粘合化合物(例如硅酸盐水泥)具有吸附性。

[0058] 在一些实施例中，组装线100可以进一步包括后固化站215。后固化站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，后固化站215可以包括一个或多个机加工设备，机加工设备是可操作的，以将结构复合材料成形为期望的最终形状。例如，结构复合材料可以被弯折或者切割以及折叠为C通道形状、螺线形状或者其他期望的形状。

[0059] 在一些实施例中，组装线100可以进一步包括包装站220。包装站220可以包括一个或多个切割设备，切割设备是可操作的，以将结构复合材料切割为期望的长度而用于售卖以及运送。结构复合材料可以标注有产品信息、商标信息或者其他标记，然后被包装用于运送。

[0060] 在操作中，多个纤维130从粗纱站105分配并且沿着组装线100移动至粘合剂施加站110。纤维130在它们进入粘合剂施加站110时一般是隔开的，使得纤维130延伸跨越第一较大表面面积。在用粘合剂湿化之后，湿化的纤维130被引导至模具180的紧邻粘合剂施加站110的第一部分195，模具180被弯曲以缠绕湿化的纤维130。当模具180绕着湿化的纤维130被缠绕时，纤维130被压缩于一起。湿化的纤维130被模具180包住，然后被馈送至成形站
115。

[0061] 在成形站115中，模具180和湿化的纤维130被压缩在引导件(诸如成组的辊200或者静止模具)之间，以对粘合剂和纤维130进行混合从而形成产品形状。为了防止粘合剂粘在辊200和/或静止模具上，模具180将湿化的纤维130与辊200和/或静止模具分离。热量被施加在整个成形站115以促进粘合剂的固化。当模具180行进在相邻成形站之间时，基体可以冷却和/或驱逐气体以及蒸汽副产品。

[0062] 在一些实施例中，在固化已经完成之前或者之后，沙子可施加至模具180和/或纤维130。可以选择沙子，以改善纤维130和粘合剂的最终复合材料与最终复合材料将要连接至的材料(诸如混凝土)之间的物理结合特性。

[0063] 以下权利要求陈述了本发明的各种特征。