CN102947078B - 用于形成增强的拉挤型材的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于形成含有至少一个连续纤维层和至少一个不连续纤维层的型材的方法和设备。可以选择性地控制所述方法的特征以获得具有提高的横向强度和挠曲模量的型材。所述连续纤维层可以由一个或多个含有埋入热塑性聚合物基体内的纤维的连续纤维增强带(“CFRT”)形成，由此使空隙率最小化进而使挠曲模量最优化。此外，将所述带进行合并从而使所述连续纤维以基本上纵向（例如拉挤方向）排列保持固定。除增强型材的拉伸性能外，这样的带的使用还允许在将它们放置到拉挤模具内所期望的位置中时改进操控性。还将所述不连续纤维以有助于多个层的结合从而获得所需强度的方式包埋在热塑性基体内。至少部分纤维沿横向取向以提供提高的横向强度。

Description

用于形成增强的拉挤型材的方法
相关申请
本申请要求2010年6月22日提交的临时申请序列No.61/357,289的优先权，通过引用将其全部内容并入本文。
发明背景
通常通过牵拉（“拉挤”）连续纤维穿过树脂并然后在拉挤模具内将纤维增强树脂成型来形成纤维增强型材。因为所述型材具有沿机器方向（纵向）取向的连续纤维，它们通常沿机器方向表现出高的拉伸强度。然而，这类型材的横向强度性能通常是差的，在沿机器横向（横向）施加应力时这可导致该材料裂开。就此而言，已进行各种尝试来沿横向增强型材。例如，Davies等的美国专利No.7,514,135描述了通过如下形成的拉挤部件：提供沿纵向拉挤方向延伸的增强粗纱(roving)的第一层并在第一层上形成第二层，第二层含有至少一些沿横向延伸的增强纤维。然而，这种方法的一个问题是其依赖于热固性树脂来有助于获得所需强度性能。这样的树脂在制造期间难以使用并且不总是具有与其它材料形成层的良好结合性能。此外，该文中所描述的方法存在的问题还在于难以在选择性的位置（例如它们所需之处）施加横向纤维。
如此，目前对形成含有连续纤维层和不连续纤维层的拉挤型材的方法和设备的存在需要。
发明概述
根据本发明的一个实施方案，公开了一种形成具有截面形状的拉挤型材的方法。该方法包括沿纵向牵拉连续纤维带穿过拉挤模具，其中所述连续纤维带含有基本上沿纵向取向且埋入第一热塑性聚合物基体内的连续纤维。将不连续纤维材料引入该拉挤模具中，其中所述不连续纤维材料含有包埋在第二热塑性基体内的不连续纤维。在该拉挤模具内，将所述不连续纤维材料和连续纤维带组合以形成型材的第一层和第二层。第一层设置成与第二层相邻并且含有不连续纤维材料。第二层包括连续纤维带。
根据本发明的另一个实施方案，公开了一种形成型材的拉挤设备。该设备包含：限定出内部空腔的拉挤模具，经配置以牵拉一个或多个连续纤维带穿过拉挤模具的所述内部空腔的牵拉装置，经配置以将不连续纤维材料挤出到拉挤模具的所述内部空腔中的十字头挤出装置，和设置在拉挤模具的所述内部空腔内的心轴。该心轴具有第一部分(section)和第二部分，将不连续纤维材料配置成在第一部分上流动以形成型材第一层，将连续纤维带配置成在第二部分上流动以形成型材第二层。
下面更为详细地给出本发明的其它特征和方面。
附图简要描述
包括参照附图，在本说明书的其余部分中更具体地给出本发明的全部和实施内容，包括对本领域技术人员而言其最佳的模式，其中：
图1是可用于本发明的拉挤系统的一个实施方案的示意性描述；
图2是用于本发明的浸渍系统的一个实施方案的示意性描述；
图3A是图2中所示的浸渍模具的截面图；
图3B是可用于本发明的浸渍模具的歧管组件和浇道的一个实施方案的分解图；
图3C是可用于本发明的至少部分限定出浸渍区的板片(plate)的一个实施方案的透视图；
图4是可用于本发明的预成型和拉挤模具的一个实施方案的侧视图，其中在连续和不连续纤维材料穿过模具时对它们的流动进行了描述；
图5是图4模具的透视图；
图6是可用于本发明使不连续纤维层成型的心轴的一个实施方案的顶视图，其中在不连续纤维材料经过心轴时也对其流动进行了描述；
图7是图6心轴部分的透视图；
图8是可用于本发明将连续纤维层成型的心轴部分的一个实施方案的分解透视图，其中在连续纤维材料经过心轴时也对其流动进行了描述；
图9是图8心轴部分的透视图；
图10是图8心轴部分的另一个透视图，其中图10A显示了心轴部分的右透视图，图10B显示了左透视图；
图11是可以根据本发明形成的矩形中空型材的一个实施方案的截面图；
图12是可以根据本发明形成的矩形中空型材的另一个实施方案的截面图；
图13是可用于形成图12型材的预成型和拉挤模具系统的一个实施方案的侧视图；
图14是图13的预成型和拉挤模具系统的透视图；
图15是可以根据本发明形成的矩形中空型材的又一个实施方案的截面图；
图16是可以根据本发明形成的L形中空型材的一个实施方案的截面图；
图17是可以根据本发明形成的U形实心型材的一个实施方案的截面图；
图18是可以根据本发明形成的矩形实心型材的一个实施方案的截面图；
图19是可以根据本发明形成的I形实心型材的一个实施方案的截面图；
本说明书和附图中重复使用的参考标记意欲表示本发明的相同或类似的特征或要素。
代表性实施方案的详述
定义
如本文所使用的，术语“型材”通常是指拉挤部件。型材可以是中空或实心，并且可以具有多种截面形状，例如方形、矩形、圆形、椭圆形、三角形、I形、C形、U形、J形、L形、带有槽(slotted)等。这样的型材可以用作窗线(window lineals)、铺板(decking plank)、栏杆、支柱、屋顶瓦、护墙板、装饰板、管、围栏、柱子、灯柱、公路标识牌、路边标志杆等的结构件。
如本文所使用的，术语“中空”通常是指型材内部的至少一部分是空隙空间。空隙空间可以任选地延伸型材的整个长度。
如本文所使用的，术语“连续纤维”通常是指具有通常仅受部件长度限制的长度的纤维、细丝、纱线或粗纱（例如纤维束）。例如，这类纤维可以具有大于约25毫米，在一些实施方案中，约50毫米或更大，在一些实施方案中，约100毫米或更大的长度。
如本文所使用的，术语“不连续纤维”通常是指不连续的纤维、细丝、纱线或粗纱。这类纤维典型地具有约25毫米或更小的长度。例如，不连续纤维可以包括短纤维或长纤维。“长纤维”典型地是具有约0.5-约25毫米，在一些实施方案中，约0.8-约15毫米，和在一些实施方案中，约1-约12毫米的长度的那些纤维。“短纤维”典型地是具有约0.5毫米或更小，在一些实施方案中，约0.01-约0.4毫米，和在一些实施方案中，约0.05-约0.3毫米的长度的那些纤维。
详述
本领域普通技术人员应理解，目前的论述仅仅是示例性实施方案的描述，并且不意欲限制本发明的更宽泛方面。
总体而言，本发明涉及形成型材的方法和设备，所述型材含有至少一个连续纤维层和至少一个不连续纤维层。选择性地控制该方法的各个特征以获得具有提高的横向强度和挠曲模量的型材。例如，连续纤维层由一个或多个含有埋入热塑性聚合物基体内的纤维的连续纤维增强带(“CFRT”)形成。所述纤维通过使空隙率最小化并进而使挠曲模量最优化的方法包埋在基体内。此外，将所述带合并(consolidate)使得连续纤维以沿基本上纵向（例如拉挤方向）排列保持固定。除提高型材的拉伸性能外，这样的带的使用还允许连续纤维材料得以更容易地操控和放置到拉挤模具内所期望的位置中。不连续纤维也包埋在热塑性基体内。尤其地，这可以有助于多个层的结合使得不需要粘合剂来获得所需强度。此外，不是沿纵向取向，而是至少部分纤维沿横向取向以提供提高的横向强度。
通过本发明的方法和设备，许多复杂的形状和尺寸的成形在困难很小并且没有不利地影响所得型材强度性能的情况下成为可能。现在将更为详细地描述本发明的各个实施方案。
型材中所用的连续纤维和不连续纤维可以由相同或不同的材料形成。这类材料可以包括本领域已知的任何常规材料，例如金属纤维；玻璃纤维（如E-玻璃、A-玻璃、C-玻璃、D-玻璃、AR-玻璃、R-玻璃、S1-玻璃、S2-玻璃），碳纤维（如石墨），硼纤维，陶瓷纤维（如氧化铝或二氧化硅），芳族聚酰胺(aramid)纤维（如E.I.duPont deNemours，Wilmington，DE销售的），合成有机纤维（如聚酰胺、聚乙烯、聚对苯撑(paraphenylene)、对苯二甲酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚苯硫醚），和已知用于增强热塑性组合物的各种其它天然或合成的无机或有机纤维性材料。玻璃纤维和碳纤维对用于连续和/或不连续纤维是特别期望的。这类纤维通常具有约4-约35微米，在一些实施方案中，约9-约35微米的标称直径。所述纤维可以是绞合的或直的。如果需要，所述纤维可以是含有单一纤维类型或不同类型纤维的粗纱（例如纤维束）形式。可以在单根粗纱中含有不同的纤维，或者可替代地，每根粗纱可以含有不同的纤维类型。例如，在一个实施方案中，某些粗纱可以含有连续的碳纤维，而其它粗纱可以含有玻璃纤维。每根粗纱中含有的纤维数量可以不变或者在粗纱与粗纱之间存在变动。典型地，粗纱可以含有约1,000纤维-约50,000单根纤维，在一些实施方案中，约2,000-约40,000纤维。
可以使用任何各种热塑性聚合物形成其中埋入连续和不连续纤维的热塑性基体。用于本发明的合适的热塑性聚合物可以包括例如聚烯烃（如聚丙烯、丙烯-乙烯共聚物等），聚酯（如聚对苯二甲酸丁二醇酯(“PBT”)），聚碳酸酯，聚酰胺（如NylonTM），聚醚酮（如聚醚醚酮(“PEEK”)），聚醚酰亚胺，聚亚芳基酮（如聚亚苯基二酮(“PPDK”)），液晶聚合物，聚芳硫醚（如聚苯硫醚(“PPS”)），含氟聚合物（如聚四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚聚合物、全氟烷氧基烷烃聚合物、四氟乙烯(petrafluoroethylene)聚合物、乙烯-四氟乙烯聚合物等），聚缩醛，聚氨酯，聚碳酸酯，苯乙烯类聚合物（如丙烯腈丁二烯苯乙烯(“ABS”)），等等。ABS是特别合适的热塑性聚合物。应理解用于形成连续和不连续纤维材料的聚合物可以相同或不同。
为了使连续纤维带的空隙率最小化和确保良好的浸渍，在本发明中可以使用挤出装置以将连续纤维包埋到热塑性基体中。尤其地，挤出装置促进将热塑性聚合物施涂到纤维整个表面的能力。例如，所述空隙率可以为约3%或更小，在一些实施方案中，约2%或更小，在一些实施方案中，约1%或更小。空隙率可以使用本领域技术人员熟知的技术进行测定。例如，空隙率可以使用“树脂烧除(resin burn off)”试验进行测量，在该试验中将样品置于烘箱中（例如在600℃下3小时）以烧掉树脂。然后可以测量剩余纤维的质量以计算重量分数和体积分数。可以按照ASTM D 2584-08进行这种“烧除”测试以确定纤维和热塑性基体的重量，然后可以使用它们按以下方程式计算“空隙率”：
Vf＝100*(ρt-ρc)/ρt
其中，
Vf是以百分数计的空隙率；
ρc是使用已知技术例如用液体或气体比重计（如氦气比重计）测得的复合物密度；
ρt是使用下面方程测定的复合物的理论密度：
ρt=1/[Wf/ρf+Wm/ρm]
ρm是热塑性基体的密度（例如在适当的结晶度下）；
ρf是纤维的密度；
Wf是纤维的重量分数；和
Wm是热塑性基体的分数。
或者，空隙率可以按照ASTM D 3171-09通过将树脂化学溶解来进行测定。“烧除”方法和“溶解”方法特别适用于玻璃纤维，玻璃纤维通常耐受熔化和化学溶解。然而，在其它情形中，可以按照ASTMD 2734-09（方法A）基于热塑性聚合物、纤维和带的密度间接计算空隙率，其中ASTM D 792-08方法A可以测定所述密度。当然，还可以使用常规显微镜法设备估计空隙率。
参照图2，显示了挤出装置的一个实施方案，其可以用于用热塑性聚合物浸渍纤维。更具体地，该设备包括挤出机120，该挤出机含有安装在机筒122内的螺杆轴124。将加热器130（例如电阻加热器）安装在机筒122的外部。在使用期间，通过料斗126将热塑性聚合物原料127供给到挤出机120。将热塑性原料127通过螺杆轴124输送到机筒122内部并通过机筒122内部的摩擦力以及通过加热器130进行加热。一旦受到加热，原料127通过机筒法兰128离开机筒122并进入浸渍模具150的模具法兰132中。
将连续纤维粗纱142或多个连续纤维粗纱142从一个或多个卷轴144供给到模具150。在浸渍之前，通常使粗纱142保持分开一定距离，例如至少约4毫米，在一些实施方案中，至少约5毫米。原料127可以在模具内部通过安装在模具150中或在模具150周围的加热器133进一步加热。通常在足以使热塑性聚合物发生熔化和浸渍的温度下操作所述模具。典型地，所述模具的操作温度高于热塑性聚合物的熔化温度，例如在约200℃-约450℃的温度。当以这种方式加工时，连续纤维粗纱142变得埋入聚合物基体中，所述聚合物基体可以是由原料127加工的树脂214（图3A）。然后将该混合物从浸渍模具150挤出以产生挤出物152。
压力传感器137（图3A）感测浸渍模具150附近的压力以允许通过控制螺杆轴124的转动速度，或进料器的进料速率(federate)对挤出速度施加控制。换言之，将压力传感器137定位在浸渍模具150附近使得可操作挤出机120以输送正确量的树脂214用以与纤维粗纱142的相互作用。在离开浸渍模具150后，挤出物152，或浸渍的纤维粗纱142，在进入两个相邻辊190之间形成的辊隙前，可以进入任选的预成型段或导向段（未示出）。虽然为任选，但是辊190可有助于使挤出物152合并成带（或条）的形式，以及增强纤维浸渍并且压挤出任何多余的空隙。除辊190外，还可以使用其它成型装置，例如模具系统。通过安装在辊上的滚道162和164牵拉所得的合并的带156。滚道162和164还将挤出物152从浸渍模具150且经过辊190牵拉出。如果需要，合并的带156可以在工段171进行卷取。一般而言，所述带相对薄且典型地具有约0.05-约1毫米，在一些实施方案中，约0.1-约0.8毫米，和在一些实施方案中，约0.2-约0.4毫米的厚度。
在浸渍模具内，通常期望粗纱142横向穿过浸渍区250以用聚合物树脂214浸渍所述粗纱。在浸渍区250中，可以通过浸渍区250中产生的剪切力和压力，迫使聚合物树脂通常横向穿过粗纱，这显著提高浸渍程度。这在由高纤维含量，例如约35%重量分数(“Wf”)或更高，和在一些实施方案中，约40%Wf或更高的带形成复合物时特别有用。典型地，模具150可包括多个接触表面252，例如至少2、至少3、4-7、2-20、2-30、2-40、2-50或更多个接触表面252从而在粗纱142上产生足够程度的渗透和压力。虽然接触表面252的具体形状可以改变，但是它们典型地具有曲线表面，例如曲形叶(curved lobe)、棒等。接触表面252还典型地由金属材料制成。
图3A显示了浸渍模具150的截面图。如所示，浸渍模具150包括歧管组件220、浇道270和浸渍区250。提供的歧管组件220用于使聚合物树脂214从中流动通过。例如，歧管组件220可以包括一个通槽222或多个通槽222。提供给浸渍模具150的树脂214可以流经通槽222。
如图3B中所示，通槽222的一些部分可以呈曲线，在示例性实施方案中，通槽222具有沿中心轴224的对称取向。此外，在一些实施方案中，所述通槽可以是多个分岔浇口222，其可以包括第一分岔浇口组232、第二组234、第三组236和如果需要时的更多分岔浇口组。每个组可以包括从前一组的浇口222开始，或从初始通槽222开始分岔的2、3、4或更多个的浇口222。
分岔浇口222和其对称取向通常均匀地分配树脂214，从而使离开歧管组件220并涂覆粗纱142的树脂214的流量(flow)基本上均匀地分布在粗纱142上。这理想地允许获得粗纱142的通常均匀浸渍。
此外，在一些实施方案中歧管组件220可以限定出出口区242，该出口区通常包括树脂214从中离开的通槽或浇口222的至少下游部分。在一些实施方案中，设置在出口区242中的通槽或浇口222的至少一部分沿树脂214的流向244具有提高的面积。逐渐提高的面积允许在树脂214流经歧管组件220时树脂214的扩散和进一步分布，其还允许树脂214在粗纱142上基本上均匀地分布。
如图3A和3B的进一步描述，树脂214在流经歧管组件220后，可以流经浇道270。浇道270设置在歧管组件220和浸渍区250之间，并且提供来自歧管组件220的树脂214的流动使得树脂214涂覆粗纱142。因此，如所示，离开歧管组件220，例如通过出口区242的树脂214，可以进入浇道270并从中流动通过。
在树脂214离开如图3A中所示模具150的歧管组件220和浇道270时，使其与横向穿过模具150的粗纱142接触。如上文所论述，树脂214可以基本上均匀地涂覆粗纱142，这是因为树脂214在歧管组件220和浇道270中的分布。此外，在一些实施方案中，树脂214可以撞击在每根粗纱142的上表面，或每根粗纱142的下表面，或者每根粗纱142的上表面和下表面。对粗纱142的初始撞击提供了用树脂214对粗纱142的进一步浸渍。
如图3A中所示，涂覆的粗纱142沿行进方向282横向穿过浸渍区250，将该浸渍区配置成用树脂214浸渍粗纱142。例如，如图3A和3C中所示，在浸渍区中粗纱142横过接触表面252。粗纱142在接触表面252上的撞击产生足以用树脂214浸渍粗纱142的剪切力和压力从而涂覆粗纱142。
在一些实施方案中，如图3A中所示，浸渍区250限定在两个间隔开的对向的板256和258之间。第一板256限定出第一内表面257，而第二板258限定出第二内表面259。接触表面252可以限定在如下上或者从如下延伸：第一和第二内表面257和259两者，或者第一和第二内表面257和259中仅一个。图3C描述了根据这些实施方案的第二板258和上面形成浸渍区250的至少一部分的多个接触表面。在示例性的实施方案中，如图3A中所示，接触表面252可以交替地限定在第一和第二表面257和259的上面使得粗纱交替地撞击在第一和第二表面257和259上的接触表面252上。因此，粗纱142可以按波形、曲折形(tortuous)或正弦曲线形(sinusoidual)的路径通过接触表面252，这增加了剪切力。
粗纱142横过接触表面252所成的角度254通常可以足够高以增加剪切力，但是不可以高至造成可破坏纤维的过度的力。因此，例如，角度254可以为约1°-约30°，在一些实施方案中，约5°-约25°。
在备选实施方案中，浸渍区250可以包括多个销(pin)（未示出），每个销具有接触表面252。所述销可以是固定的(static)、自由旋转的或旋转驱动的。在其它备选实施方案中，接触表面252和浸渍区250可以根据需要或要求包含任何合适的用于用树脂214浸渍粗纱142的形状和/或结构。
为了进一步促进粗纱142的浸渍，还可以使它们在存在于浸渍模具内的同时保持在拉紧状态下。张力可以例如为每根粗纱142或纤维丝束(tow)约5-约300牛顿，在一些实施方案中，约50-约250牛顿，在一些实施方案中，约100-约200牛顿。
如图3A中所示，在一些实施方案中，到达区280可以沿粗纱142的行进方向282设置在浸渍区250的下游。粗纱142在离开模具150之前可以横越通过到达区280。如图3A中进一步所示，在一些实施方案中，面板290可以邻接浸渍区250。通常将面板290配置成计量(meter)来自粗纱142的过量树脂214。因此，可以调节粗纱142从中横向穿过的面板290中的孔隙的大小使得在粗纱142从中横越通过时，孔隙的尺寸使过量的树脂214从粗纱142除去。
上文所显示和描述的浸渍模具仅仅是可用于本发明的多种可能的构造之一。在备选实施方案中，例如，可以将纤维引入到相对于聚合物熔体流向成一定角度的十字头模具中。在纤维移动通过十字头模具并到达聚合物从挤出机机筒离开的位置时，迫使该聚合物与纤维接触。还应理解的是，还可以使用任何其它挤出机设计，例如双螺杆挤出机。还另外，还可以任选使用其它部件以辅助纤维的浸渍。例如，在某些实施方案中可以使用“气体喷射”组件以有助于贯穿合并的束的整个宽度均匀地铺展(spread)单个纤维的集束或束（它们可以各自含有高达24,000根纤维）。这有助于在带中获得强度性能的均匀分布。这样的组件可以包括供给以通常垂直的方式撞击在穿过出口端的移动纤维束上的压缩空气或另一种气体。然后可以将铺展的纤维束引入到用于浸渍的模具，例如上述模具中。
与所使用的技术无关，使连续纤维沿纵向取向（图1系统的机器方向“A”）以提高拉伸强度。除纤维取向外，还控制带和拉挤加工的其它方面以获得所需强度。例如，可以在带中使用相对高百分数的连续纤维以提供提高的强度性能。例如，连续纤维典型地占带的约40wt.%-约90wt.%，在一些实施方案中，约50wt.%-约85wt.%，和在一些实施方案中，约55wt.%-约75wt.%。同样，热塑性聚合物典型地占带的约10wt.%-约60wt.%，在一些实施方案中，约15wt.%-约50wt.%，和在一些实施方案中，约25wt.%-约45wt.%。
此外，可以使用多个连续纤维带的组合，所述纤维带层合在一起以形成具有所需厚度的强固整体结构。所使用的带的数量可以基于所需型材厚度和强度，以及所述带它们自身的性质而改变。然而，在大多数情形中，带的数量为2-40，在一些实施方案中，为3-30，在一些实施方案中，为4-25。
如上所述，还将不连续纤维材料包埋在热塑性基体内。例如，不连续纤维材料可以呈长纤维增强热塑性(“LFRT”)或短纤维增强热塑性(“SFRT”)。如本领域技术人员所熟知的，可以通过以上述方式浸渍纤维，然后将浸渍的纤维冷却并将它们切成具有约25毫米或更小长度的丸粒来形成LFRT。可以通过使用常规挤出复合方法将热塑性聚合物与短纤维简单熔融共混来形成SFRT。热塑性聚合物和纤维的相对重量百分数可以在上文指出的范围内。与它们如何形成无关，至少部分不连续纤维以相对于纵向（即拉挤方向）成一定角度进行取向以提供提高的横向强度。例如，约10%或更多，在一些实施方案中，约20%或更多，和在一些实施方案中，约30%或更多的纤维可以相对于纵向成一定角度进行取向。所述角度可以为例如约10°-约120°，在一些实施方案中，约20°-约110°，和在一个实施方案中，约90°。这可以通过特意地使纤维沿所需方向进行取向，或者通过任意分布来完成。
一旦形成，可随后将连续纤维带和不连续纤维材料供给到本发明的拉挤系统中。还应理解的是，上述步骤可以随着型材的成形而在线形成。在这类实施方案中，可以不使用图2中所描述和显示的某些部件。在一个实施方案中，例如，可以将离开浸渍模具150的挤出物152直接供给到用于形成本发明型材的系统中。
参照图1，显示了系统的一个特定实施方案，其中最初在线轴架20上的绕组中提供了一个或多个连续纤维带12。线轴架20可以是包括配设有水平旋转主轴22（各自承载着捆束(package)）的框架的回卷线轴架。还可以使用卷出线轴架，尤其是在如果需要在纤维中引入扭曲的情况下。还应理解的是，还可以随着型材的成形在线形成所述带。在一个实施方案中，例如，可以将从图2的浸渍模具150离开的挤出物152直接供给到用于形成型材的系统。还可以使用张力调节装置40以有助于控制带12中张力的程度。装置40可以包括位于与线轴架20的旋转主轴22平行的垂直面中的入口板30。张力调节装置40可以含有以交错构造排列的圆柱形棒41从而使带12在这些棒的上面和下面穿过以限定出波形图案。可调节这些棒的高度以修改波形图案的幅度和控制张力。
如果需要，可以在具有任何各种已知构造的烘箱45，例如红外烘箱、对流烘箱等中将带12加热。在加热期间，使纤维沿单一方向取向以使对热的暴露最优化并且贯穿整个型材维持均匀加热。将带12加热到的温度通常足够高以使热塑性聚合物软化到带可结合在一起的程度。然而，温度没有高至破坏该材料的完整性。温度可以为例如约100℃-约300℃，在一些实施方案中，约110℃-约275℃，和在一些实施方案中，约120℃-约250℃。在一个特定实施方案中，例如，使用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)作为聚合物，并将带加热至或高于ABS的熔点（其为约105℃）。在另一个实施方案中，使用聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)作为聚合物，并将带加热至或高于PBT的熔点（其为约224℃）。
一旦进行加热，可以将连续纤维带12提供到合并模具用以有助于不同的带层结合在一起，以及用于型材初始形状的调整(alignment)和成形。参照图1、4和5，例如，更为详细地显示了用于形成“中空”型材的合并模具50的一个实施方案。虽然本文称作单一模具，但是应理解合并模具50实际上可以由多个单独模具（例如面板模具）形成。在该特定实施方案中，合并模具50在入口端56接收连续纤维带的第一层（或层合体）12a和连续纤维带的第二层（或层合体）12b。每个层内的带结合在一起并沿方向“A”导向通过模具50的通槽（未示出）。可以沿任何各种取向和排列提供通槽以产生所需增强方案。在说明性实施方案中，例如，层12a和12b在初始沿垂直方向彼此间隔开。在它们通过模具50的通槽时，任选地将层12a和/或12b的宽度分成带(ribbon)以有助于防止压力楔(wedge)，并且保持连续纤维对齐且无绞合。在模具50内，使所述带通常维持在处于或高于带中所用热塑性基体的熔点的温度以确保足够的合并。
虽然在图1、4和5中未加以具体显示，但是还可以在合并模具50的内部提供心轴以有助于将层合体12a和12b导向成在型材的至少一个侧面上彼此接触。在说明性实施方案中，例如，使第一层12a的侧部57和第二层12b的侧部53形成角度从而使它们彼此接触并形成中空型材的侧面。然而，在合并模具50内型材的其它侧面典型地保持敞开从而可随后在拉挤模具中将不连续纤维材料施加到型材内部。当然，对于其中没有将不连续纤维材料施加到中空型材内部的那些实施方案，可以根本不使用合并模具50，因为整个型材可任选地在拉挤模具内成型。
当在所需位置时，将连续纤维材料的层12a和12b牵拉到拉挤模具60中。通常期望的是，让所述层在离开合并模具50之后和在进入拉挤模具60之前简短地冷却。这允许合并的层合体在进一步前进通过系统之前保持其初始形状。这样的冷却可以通过将所述层简单暴露于环境气氛（例如室温）或者通过使用本领域已知的主动冷却技术（例如水浴或空气冷却）来完成。在一个实施方案中，例如，将空气吹到层上（例如用空气环）。然而，这些阶段之间的冷却通常进行一小段时间以确保所述层仍然足够软以进一步成型。例如，所述层在离开合并模具50之后，在进入第二模具60之前，可以暴露于室温环境仅约1-约20秒，在一些实施方案中，约2-约10秒。
拉挤模具60的构造部分取决于所得型材的所需形状和性能。对于中空型材，例如，拉挤模具通常在其内部含有心轴从而使纤维材料在模具的内表面和心轴的外表面之间流动以形成所需形状。然而，实心型材典型地在没有心轴的情况下成形。此外，虽然本文称作单一模具，但是应理解，拉挤模具60可以由多个单独的模具形成。实际上，拉挤模具可以优选使用其中供给不连续材料且将其成型的第一模具部分和其中将连续纤维材料成型的第二模具部分。在图4-5中，例如，使用供给不连续纤维材料61且将其成型的第一模具部分62，和使用将连续纤维层12a和12b成型的第二模具部分64。
在图6-8中更为详细地显示了其中将不连续纤维材料61供给到第一模具部分62的特定方式。如所示，不连续纤维材料61进入第一模具部分62并且弯曲进入其内部空腔。虽然未要求，但是这样的弯曲入口允许不连续纤维材料61沿方向“A”并朝向模具出口67逐渐地流入。在这类实施方案中，通常可以改变以相对于连续纤维层12a和12b的流动方向“A”提供不连续纤维材料的角度β，但是典型地为约45°或更大，在一些实施方案中，约60°或更大，在一些实施方案中，约75°-约90°。在某些情形中，不垂直的流动角度会是有利的，因为它使模具中的可能由不连续纤维材料的高压流动引起的反压力最小化或者得到克服，所述反压力有时可能导致不期望的回流。不连续纤维材料的成角度的输入取向，与其弯曲构造结合，还可以降低可能在模具内部形成静止点(static spot)（死点）的可能性，这种可能性可以导致树脂劣化、纤维挂断或破裂。
一旦进入第一模具部分62，则不连续材料61还流经心轴68。可以以悬臂方式支承心轴68从而使其抵抗在心轴周围和心轴上牵拉的连续材料的向前的力。此外，虽然在本文未显示整个心轴，然而应理解其可以延伸到上述合并模具50中以有助于按上述方式使连续纤维材料“预成型”。无论如何，图6-8中所示的心轴68具有用于完成型材所需成型的多个部分。更具体地，心轴68含有为实心且通常截面呈矩形的第一心轴部分69。因此，不连续材料61在心轴部分69的上面和周围从其近端71向其远端73通过。在如此进行中，材料61呈现为在第一模具部分62的内表面和心轴部分69（其在该实施方案中为中空矩形形状）的外表面75之间所限定的形状。
如图9-10中所示，在心轴68的第二部分79的上面或周围，于拉挤模具60的第二模具部分64中形成连续纤维层的最终形状。第二心轴部分79含有与第一心轴部分69的凸起部77啮合的用以与其连接的U形凹进部103。在该实施方案中，第二心轴部分79还含有通常垂直于物流方向“A”的上壁83和下壁85。向上的端面表面91与上壁83的曲边93相交并沿方向“A”轴向倾斜。类似地，向下的端面表面95与下壁85的曲边相交并沿方向“A”轴向倾斜。表面91和95均在边缘97交汇。在型材成形期间，连续纤维材料的第一层12a在表面91上牵拉经过并且呈现为在拉挤模具60的内表面和上壁83之间所限定的形状。连续纤维材料的第二层12b在表面95上牵拉经过并同样呈现为在拉挤模具60的内表面和下壁85之间所限定的形状。层12a和12b还逐渐地牵拉成在边缘97处彼此接触以形成所得型材的一个边。如果必要，可以使所述材料经受随后的压缩步骤，例如在到达模具部分（未示出）中，从而进一步提高各层之间在它们边缘处的结合力。
在模具60内，通常将所述带维持在充分高于所述带中所用的热塑性基体熔点的温度以促进将部件成型的能力和使不连续纤维材料混合在一起。然而，所述温度没有高至破坏材料的完整性。例如，所述温度可以为约100℃-约350℃，在一些实施方案中约120℃-约320℃，在一些实施方案中，约150℃-约300℃。
如果需要，所得型材还可以施加有覆盖层以提高型材的审美吸引力和/或保护其不遭受环境条件。参照图1，例如，可以通过以任何所需角度进行取向的挤出机施加这样的覆盖层以将热塑性树脂引入到覆盖模具72中。所述树脂可以含有与用于形成型材的热塑性聚合物通常相容的本领域已知的任何合适的热塑性聚合物。合适的覆盖聚合物可以包括例如丙烯酸系聚合物、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、ABS、聚烯烃、聚酯、聚缩醛、聚酰胺(polyamid)、聚氨酯等。虽然覆盖树脂通常不含纤维，然而其可以含有用于改善型材最终性能的其它添加剂。在该阶段所用的添加剂物质可以包括并不适合用于引入到连续纤维层或不连续纤维层中的那些添加剂物质。例如，可以期望将颜料加入到复合物结构中以降低成型制品的终饰工作量，或者可以期望将阻燃剂加入到复合物结构中以提高成型制品的阻燃特性。因为许多添加剂物质呈热敏感性，所以过量的热可以导致它们分解和产生挥发性气体。因此，如果在高加热条件下将热敏感添加剂物质与浸渍树脂一起挤出，则结果可能是添加剂物质的完全降解。添加剂物质可以包括例如无机增强剂、润滑剂、阻燃剂、吹泡剂、发泡剂、抗紫外光剂、热稳定剂、颜料和它们的组合。合适的无机增强剂可以包括例如碳酸钙、二氧化硅、云母、粘土、滑石、硅酸钙、石墨、硅酸钙、三水合氧化铝、铁酸钡和它们的组合。
虽然本文未详细显示，但是覆盖模具72可以包括本领域已知有助于实现覆盖层的所需施加的各种特征。例如，覆盖模具72可以包括与进入的型材对齐的入口导向装置。覆盖模具还可以包括在施加覆盖层之前将型材预加热以有助于确保充分结合的加热机构（例如加热板）。
在任选覆盖之后，然后使用本领域已知的冷却系统80将成型部件15进行最终冷却。冷却系统80可以是例如包括一个或多个块体（例如铝块）的真空定型机(sizer)，在将热形体靠紧其壁边真空牵拉边冷却的同时所述块体将型材完全包封。可以向定型机供给冷却介质，例如空气或水以使型材以正确的形状凝固。
当使型材成型时典型地使用真空定型机。然而，即使不使用真空定型机，也通常期望在型材离开覆盖模具（或如果不施加覆盖时是合并模具或校准模具）后将其冷却。可以使用本领域已知的任何技术进行冷却，所述技术例如真空水箱、冷却空气流或空气喷射、冷却套、内部冷却通道、冷却流体循环通道等。无论如何，通常控制材料的冷却温度以获得最佳机械性能、部件尺寸公差、良好的加工和审美上令人愉悦的复合物。例如，如果冷却工段的温度过高，材料可能在工具中膨胀并且使过程中断。对于半结晶材料，过低的温度可同样导致该材料冷却得过快并且不允许完全结晶，从而危害复合物的机械和化学抗性。可以利用具有独立温度控制的多个冷却模具部分以赋予加工属性和性能属性的最佳平衡。在一个特定实施方案中，例如，使用保持在约10℃-约50℃，在一些实施方案中约15℃-约35℃的温度的真空水箱。
如可意识到的，可以控制型材在其行进通过本发明系统的任何部分时的温度以获得最佳制造性能和期望的最终复合物性能。任何或全部组件部分可以利用筒形电加热器、循环流体冷却等或本领域技术人员已知的任何其它温度控制装置进行温度控制。
再次参照图1，将牵拉装置82设置在冷却系统80的下游，所述牵拉装置牵拉成品型材16通过该系统用于复合物的最终定型。牵拉装置82可以是能够将型材以所需速率牵拉通过加工系统的任何装置。典型的牵拉装置包括例如履带式牵拉器和往复式牵拉器。如果需要，还可以使用一个或多个校准模具（未示出）。这类模具含有按准确型材形状切出的开口，从开始的超尺寸渐变为最终型材形状。在型材从中穿过时，抵抗其任何移动或松垂倾向，并将其牵拉回到（反复地）其正确形状。一旦定型，可以在切割工段（未示出），例如用能够实施截面切割的切断锯将型材切成所需长度。
在图11中更为详细地显示了所得型材16。如所描述，型材16通常具有中空的矩形形状。由围绕整个型材延伸并且限定出内表面5的不连续纤维材料形成内层4。同样由围绕内层4的周边延伸并且设置成与其邻近的连续纤维材料形成外层6。可以对这些层的厚度以及不连续和连续纤维材料的相对比例进行策略性选择以有助于获得该型材的具体拉伸强度和横向强度（例如挠曲模量）。例如，较高百分数的不连续纤维材料（和/或厚度）通常产生较高的横向强度，而较高百分数的连续纤维材料（和/或厚度）通常产生较高的拉伸强度。
为了使这些性能最优化，连续纤维层的重量与不连续纤维层的重量之比典型地为约0.2-约10，在一些实施方案中约0.4-约5，在一些实施方案中，约0.5-约4。例如，连续纤维可以占型材的约10wt.%-约90wt.%，在一些实施方案中，约20wt.%-约70wt.%，和在一些实施方案中，约30wt.%-约60wt.%。同样，长纤维可以占型材的约0.5wt.%-约50wt.%，在一些实施方案中，约1wt.%-约40wt.%，和一些实施方案中，约2wt.%-约30wt.%。就此而言，内层4的厚度可以为约0.1-约2.0毫米，在一些实施方案中，约0.5-约1.5毫米，在一些实施方案中，约0.6-约1.2毫米，外层6的厚度可以为约0.2-约4.0毫米，在一些实施方案中，约0.5-约3.0毫米，在一些实施方案中，约1.0-约2.0毫米。层4和层6的总厚度同样可以为约1.0-约4.0毫米，在一些实施方案中，约2.0-约3.0毫米。
图11的型材16还包括围绕外层6的周边延伸且限定出型材16的外表面8的覆盖层7。覆盖层7的厚度取决于该部件的预期功能，但是典型地为约0.1-约5毫米，在一些实施方案中，约0.2-约3毫米。
在上文所描述和显示的实施方案中，不连续纤维材料基本上围绕型材的整个内部周边进行设置。然而，应理解这不是所需的，可以期望在某些应用中仅将所述材料施加到按照具体设计是有利的特定位置。在图12中更为详细地显示了这样的型材的一个实例。如所描述的，型材216通常具有中空的矩形形状。在该实施方案中，由围绕整个型材延伸并且限定出内表面205的连续纤维材料形成内层206。层206的厚度可以类似于上文参照图11所述的连续纤维层的厚度。然而，与图11的实施方案相反，型材216不含有不连续纤维层。而是不连续纤维材料位于在型材216的上和下表面208和209处的离散层204上。不连续纤维材料的这种离散布置可以仅在需要其用于特定应用的那些位置提供提高的横向强度。覆盖层207可以覆盖型材216的周缘。
图13-14描述了可用于形成型材216的合并模具250和拉挤模具260的一个实施方案。类似于上述实施方案，合并模具250在该实施方案中在入口端256接收连续纤维材料的第一层212a和第二层212b。将层212a和212b沿方向“A”导引通过模具250的通槽（未示出）。在它们穿过通槽时，任选如上所述使层212a和/或212b的宽度分成带并在一边连接。当在所需位置时，将层212a和212b牵拉到拉挤模具260中，这利用了第一模具部分262、第二模具部分264和从中延伸通过的心轴268。每个这些部件一起有助于使连续纤维材料成型。更具体地，在连续纤维层于心轴268上面或周围从其近端向远端经过时，它们呈现为在模具260的内表面和心轴的外表面之间所限定的形状，在该实施方案中其为中空的矩形形状。然后通过入口部位将不连续纤维材料281引入到第三模具部分280，该部分典型地是以上述输入角度将所述材料挤出的十字头模具形式。然而，在该特定实施方案中，将不连续纤维材料281在第三模具部分280内分成上部料流240和下部料流242。在料流240和242沿物流方向“A”汇合并牵拉通过该模具系统时，他们分别形成型材216的上部和下部离散层204。然后如所示可以使用覆盖模具272施加覆盖层207。
当然，可以在本发明中形成其它中空型材。参照图15，例如，更为详细地显示了通常矩形的中空型材316的另一个实施方案。在该特定实施方案中，由围绕整个型材延伸并且限定出内表面305的不连续纤维材料形成内层304。层304的厚度可以类似于上文参照图11所述的不连续纤维层的厚度。然而，与图11的实施方案相反，型材316不含有围绕该型材周缘的连续纤维层。而是连续纤维材料作为在型材316内部的离散的垂直层306a和水平层306b来提供。同样提供围绕内层304周缘延伸并且限定出型材316的外表面308的覆盖层307。
在图16中显示了中空型材的又一个实施方案。在该实施方案中，型材416通常具有L形截面。L形型材416的内层406可以包括连续纤维材料而外层404可以包括不连续纤维材料。还可以使用离散的连续纤维材料的离散层409。此外，覆盖层407可以围绕型材416的整个周缘延伸并且限定出其外表面408。
除中空型材外，还可以使用本发明的独特方法和系统形成实心型材。一个这样的实施方案是图17中所示的U形或C形实心型材516。在该特定实施方案中，型材516的内层506可以包括连续纤维材料而外层504可以包括不连续纤维材料。关于图11中所示的实施方案，每个层的厚度和相对重量百分数可以在上述范围内。覆盖层507还可以围绕型材516的整个周缘延伸并且限定出其外表面508。又一个合适的实心型材具有如图18中所示的通常矩形形状。在该实施方案中，型材616含有典型地由不连续纤维材料形成的基础层(base layer)604和与其相邻的典型地由连续纤维材料形成的外部层606。在图20中显示了I形梁形状的这类型材的又一个实施方案。在该特定实施方案中，型材716可以包括由不连续纤维材料形成的内部层704和由不连续纤维材料形成的外部层706。
如可意识到的，上述特定型材实施方案仅是通过本发明可能制造的示例性的多个设计。在各种可能的型材设计中，应理解除上述那些外还可以使用另外的连续和/或不连续纤维材料的层。此外，就上述实施方案具有沿型材的整个长度基本相同的截面形状而言，通常认为它们是“线性”型材。然而，应理解还可以在本发明中形成具有变化的截面形状，例如曲面形、扭曲形等的型材。
虽然不限于任何特定设计，但是本发明的型材可获得如上文所提及的增强的强度性能。例如，与具有相同形状和尺寸、但是缺乏本发明的选择性不连续纤维增强的型材相比，所述型材可以表现出相对高的挠曲模量和最大挠曲强度（沿横向方向）。术语“挠曲模量”通常是指挠曲变形（以单位面积的力为单位）中的应力与应变比，或材料弯曲的倾向性。其由通过“三点弯曲”试验(例如ASTM D790-10，程序A或ISO 178)产生的应力-应变曲线的斜率进行测定。例如，本发明的型材可以表现出约2千兆帕(“GPa)或更大，在一些实施方案中，约2-约25GPa，在一些实施方案中，约4-约20GPa，和在一些实施方案中，约5-约15GPa的挠曲模量。此外，最大挠曲强度(也称作断裂模量或弯曲强度)可以为约12兆帕(“MPa”)或更大，在一些实施方案中，约15-约50MPa，在一些实施方案中，约20-约40MPa。术语“最大挠曲强度”通常是指在室温下在通过“三点弯曲”试验(例如ASTM D790-10，程序A或ISO 178)产生的应力-应变曲线上沿横向达到的最大应力。其表示材料经受住沿横向施加的应力直到失效的能力。还控制挠曲模量与最大挠曲强度的比率以实现横向强度和模量之间的平衡。例如，所述比率可以为约50-约2200，在一些实施方案中，约100-约1000，在一些实施方案中，约200-约800，在一些实施方案中，约250-约600。
所述型材还可以具有非常低的空隙率，例如约3%或更小，在一些实施方案中，约2%或更小，和在一些实施方案中，约1%或更小。可以按上述方式，例如使用根据ASTM D 2584-08的“树脂烧除”试验测定空隙率。
参考以下实施例可以更好地理解本发明。
实施例
使用基本如上述和图2-3中所示的挤出系统初始形成连续纤维带。对于连续纤维而言使用玻璃纤维粗纱(E-玻璃，2200tex)，每个单独带含有三(3)根纤维粗纱。用于浸渍所述纤维的热塑性聚合物是丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)，其具有约105℃的熔点。每个带含有60wt.%玻璃纤维和40wt.%ABS。所得的带具有0.2-0.4毫米的厚度和小于1%的空隙率。
一旦形成，则将所述带给进到以5英尺/分钟的速度操作的挤出/拉挤生产线。在合并之前，在红外烘箱(功率设定为160)内加热所述带。然后将加热的带供给到具有U形通槽的合并模具，该合并模具接收所述带并将它们合并在一起并同时形成型材的初始形状。在该模具内，使所述带保持在约121℃的温度，刚好高于ABS基体的熔点。一旦合并，则用环境空气将所得层合体进行简短冷却。然后如图1中所示使该层合体通过拉挤模具。将长纤维丸粒在246℃下施加到U形型材的内部部分。然后将所得部件供给到1英寸到达段以赋予最终实心“U形形状”并且使用设定在约26℃温度的油冷却的定型单元进行冷却。然后使用空气冷却以完成冷却加工。所述型材具有约3.2毫米的厚度和约40毫米的宽度。
如上所述以不同量的连续纤维和长纤维形成十(10)个不同的U形型材样品。通过在丸粒中使用不同百分数即0wt.%-40.%的长纤维来改变长纤维的量，通过使用不同数量即2-7个所述带来改变连续纤维的量。在下表1中反映了形成每个样品所按照的方式。
表1
样品 丸粒中的长纤维(wt.%) 连续纤维带的数量 连续纤维材料与长纤维材料的重量比
1 0 7-
2 20 2 1.21
3 20 3 1.99
4 20 4 3.20
5 30 2 0.72
6 30 3 1.54
7 30 4 2.34
8 40 2 0.57
9 40 3 0.95
10 40 4 1.52
为了确定型材的强度性能，按照ASTM D790-10，程序A进行“三点弯曲”试验。用固定设备(fixture)支承型材的一个横向边缘，将来自Instron meter的载荷施加到U型材的空余(free)边。使用下面的方程式计算该部件上的最大应力载荷：最大应力载荷=(6*P最大*L)/w*t2，其中P最大=最大载荷，L=力臂的长度，w=样品宽度，t=样品厚度。在下表2中给出了样品的强度性能。
表2
样品 最大挠曲强度(MPa) 挠曲模量(GPa) 挠曲模量与挠曲强度的比率
1 11.73 26.6 2268
2 35.39 6.2 175
3 32.36 8.7 269
4 32.76 13.7 418
5 30.94 7.87 254
6 27.17 13.55 499
7 26.57 14.87 560
8 27.93 11.82 423
9 26.57 13.75 518
10 29.66 14.75 497
在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域普通技术人员可以对本发明实施这些和其它修改和变型。此外，应理解，各实施方案的多个方面可以进行全部或部分互换。此外，本领域技术人员将理解前述描述仅是作为举例形式，而不意欲对在所附权利要求书中进一步说明的发明进行限制。

Claims (39)

1.一种形成具有截面形状的拉挤型材的方法，该方法包括：
沿纵向牵拉连续纤维带穿过拉挤模具，其中所述连续纤维带含有基本上沿纵向取向且埋入第一热塑性聚合物基体内的连续纤维；
将不连续纤维材料引入该拉挤模具中，其中所述不连续纤维材料含有包埋在第二热塑性基体内的不连续纤维，和其中将所述不连续纤维材料以相对于纵向成输入角度引入到拉挤模具中，其中所述输入角度为45°或更大；以及
在该拉挤模具内，将所述不连续纤维材料和连续纤维带组合以形成型材的第一层和第二层，其中第一层设置成与第二层相邻并且含有不连续纤维材料，并且其中第二层包括连续纤维带。
2.权利要求1的方法，其中所述连续纤维、不连续纤维、或其二者包括玻璃纤维、碳纤维、或玻璃和碳纤维的组合。
3.权利要求1的方法，其中第一热塑性聚合物基体、第二热塑性聚合物基体、或其二者包括聚烯烃、聚醚酮、聚醚酰亚胺、聚亚芳基酮、液晶聚合物、聚芳硫醚、含氟聚合物、聚缩醛、聚氨酯、聚碳酸酯、苯乙烯类聚合物、聚酯、聚酰胺、或它们的组合。
4.权利要求1的方法，其中第一热塑性基体包括第一热塑性聚合物，第二热塑性基体包括第二热塑性聚合物，其中第一和第二热塑性聚合物是相同的。
5.权利要求1的方法，其中所述连续纤维带具有2％或更小的空隙率。
6.权利要求1的方法，其中所述连续纤维带通过包括以下的方法来形成：
使所述连续纤维穿过限定出曲折路径的挤出装置用以用第一热塑性聚合物基体浸渍所述纤维；以及
然后，将浸渍的纤维合并成带。
7.权利要求6的方法，其中歧管组件将热塑性基体供给到挤出装置，该歧管组件包含热塑性基体从中流经的分岔浇口。
8.权利要求6的方法，其中在用热塑性基体浸渍时使所述连续纤维处于拉紧状态下。
9.权利要求1的方法，其中所述热塑性聚合物基体占所述带的10wt.％-60wt.％，所述连续纤维占所述带的40wt.％-90wt.％。
10.权利要求1的方法，其中所述不连续纤维包括长纤维。
11.权利要求1的方法，其还包括牵拉所述连续纤维带通过设置在拉挤模具上游的合并模具。
12.权利要求1的方法，其中使至少部分所述不连续纤维以相对于纵向成一定角度进行取向。
13.权利要求1的方法，其中所述输入角度为75°-90°。
14.权利要求1的方法，其中将第一心轴部分设置在拉挤模具的内部中，所述不连续纤维材料在第一心轴部分上流经以呈现出在第一心轴部分的外表面和拉挤模具的内表面之间所限定的形状。
15.权利要求14的方法，其中还将第二心轴部分设置在拉挤模具的内部中，所述连续纤维带在第二心轴部分上流经以呈现出第二心轴部分的外表面和拉挤模具的内表面之间所限定的形状。
16.权利要求1的方法，其中将所述连续纤维带的多个层牵拉通过拉挤模具并集合在一起以形成型材的第二层。
17.权利要求1的方法，其还包括将覆盖层施加到第一层、第二层或它们二者。
18.权利要求1的方法，其还包括使成型的型材冷却以将第一层和第二层凝固到位。
19.权利要求1的方法，其中第二层的重量与第一层的重量之比为0.2-10。
20.权利要求1的方法，其中第二层具有0.5-3.0毫米的厚度，第一层的厚度为0.5-1.5毫米。
21.权利要求1的方法，其中所述型材是中空的。
22.权利要求21的方法，其中所述中空型材具有通常矩形形状。
23.权利要求21的方法，其中第一层形成中空型材的内层。
24.权利要求23的方法，其中第二层基本上围绕第一层的周缘延伸。
25.权利要求23的方法，其中第二层位于与第一层相邻的一个或多个离散区域中。
26.权利要求21的方法，其中第二层形成中空型材的内层。
27.权利要求26的方法，其中第一层基本上围绕第二层的周缘延伸。
28.权利要求26的方法，其中第一层位于与第二层相邻的一个或多个离散区域中。
29.权利要求1的方法，其中所述型材是实心的。
30.权利要求29的方法，其中所述实心型材为U形或C形。
31.权利要求1的方法，其中在沿着型材的整个长度上型材的截面形状基本相同。
32.一种由权利要求1的方法形成的型材。
33.一种形成型材的拉挤设备，该设备包含：
限定出内部空腔的拉挤模具；
经配置以牵拉一个或多个连续纤维带穿过拉挤模具的所述内部空腔的牵拉装置；
经配置以将不连续纤维材料以相对于纵向成45°或更大的角度挤出到拉挤模具的所述内部空腔中的十字头挤出装置；以及
设置在拉挤模具的所述内部空腔内的心轴，其中所述心轴具有第一部分和第二部分，将不连续纤维材料配置成在第一部分上流动以形成型材第一层，将连续纤维带配置成在第二部分上流动以形成型材第二层。
34.权利要求33的拉挤设备，其还包含设置在拉挤模具上游的合并模具。
35.权利要求33的拉挤设备，其中所述角度为75°-90°。
36.权利要求33的拉挤设备，其中第一心轴部分限定出外表面，其中在第一心轴部分的外表面和拉挤模具的内表面之间形成第一层。
37.权利要求33的拉挤设备，其中第二心轴部分具有上壁和下壁，其中在上壁和下壁上牵拉一片或多片连续纤维带以形成第二层的至少一部分。
38.权利要求33的拉挤设备，其还包含设置在拉挤模具下游以将覆盖层施加到第一层、第二层或它们二者的覆盖模具。
39.权利要求33的拉挤设备，其还包含设置在拉挤模具下游以将第一层和第二层凝固到位的冷却系统。
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