[发明专利]用于挤出具有微结构的部件的系统和方法

说明书

优先权

本申请要求2011年2月24日所提交的美国临时专利申请序列号61/446,180的优先权。

背景技术

1）技术领域

本发明是针对用于制造部件的一种系统和方法，并且更具体而言，是针对使用挤出制造工艺来制造部件的一种系统和方法，其中所得到的部件具有被附加在其表面上的多个微结构。

2）相关技术的说明

挤出是用来创造具有固定的截面轮廓的部件的一种制造工艺。挤出材料被推动或拉拔穿过具有所希望的截面的一个挤出或拉拔模口。挤出可以被用于脆的挤出材料，因为该挤出材料仅受到压缩应力和剪切应力。挤出还可以产生具有表面光洁度的最终部件。

挤出可以是一个连续的过程，该连续的过程在理论上可以生产出无限长的部件。在一种形式中，挤出产生了半连续的部件，得到了几乎相同的部件或具有相同截面但变化的长度的部件的复制。该挤出过程可以用热的或冷的挤出材料来完成。常见的被挤出的材料包括金属、聚合物、塑料、陶瓷、混凝土和食品。

实心部件可以用一个简单的平的挤出模口来生产。部件内的空腔可以用一个具有深度的模口来生产，首先以支撑中心截面的一个形状轮廓开始。然后该模口形状沿着其长度向内改变成最终形状，其中悬吊的中心件从模口背后被支撑。也可以使用芯轴来生产具有空腔的挤出部件。

部件还可能受到拉拔过程的影响。拉拔是使用拉力来拉伸材料的一种制造工艺。总体上，拉拔被描述为片材拉拔或线材、棒材和管材拉拔。片材拉拔涉及在弯曲轴线上的变形。线材、棒材和管材拉拔将材料拉拔穿过一个拉拔模口从而减小其尺寸并且增大其长度。拉拔通常在室温下完成，因而归类为冷工作过程，然而它可以在升高的温度下进行以便热加工大的线材、棒材或中空型材从而减小力。拉拔可以被用于金属和非金属。

根据本领域的当前状态，挤出工艺（包括拉拔）总体上产生出具有光滑或精细光洁度的表面。将有利的是在挤出工艺过程中能够将表面特性附加在挤出材料上，这导致由该挤出工艺得到的部件具有某些物理特性。

位于部件上的微特征可以提供有利的表面特性。通过在物体的表面上包括多个微特征，可以向该物体赋予其他特点，例如增加的疏水性、亲水性、自清洁能力、流体动力学拖曳系数、空气动力学拖曳系数、摩擦特性和光学效应。超疏水表面首先是由荷叶的特征性斥水性所启发的。

历史上，微特征是作为涂层、粘合剂或化学反应被施加到表面上的并且因此易于从该表面上磨掉。这些微结构所提供的特性随着时间流逝而丧失。另外，涂层或粘合剂的施加必须添加到该挤出工艺中并且自然不会整合到挤出工艺中。

2009年5月8日提交的PCT专利申请US09/43306“制造微结构的方法（Method of Manufacturing Microstructures）”、2009年5月8日提交的PCT专利申请US 09/43307“具有柔性微结构的超疏水材料（Flexible Microstructured Superhydrophobic Materials）”以及2009年7月2日提交的PCT专利申请US09/49565“将微结构从柔性且可重复使用的模具中浇注到刚性且耐用的材料中（Casting Microstructures into Stiff and Durable Materials from a Flexible and Reusable Mold）”中包含的信息通过引用结合在此。

因此，本发明的一个目的是提供一种使用产生具有微结构的部件的挤出工艺来制造部件的制造方法。

本发明的另一个目的是提供一种挤出模口，该挤出模口导致部件具有微结构，从而甚至在拉拔时也向所制造的部件赋予某些物理特性。

本发明的另一个目的是提供一种挤出模口，该挤出模口在其表面上具有多个微特征，这样使得这些微特征被附加在所得部件上，从而影响该挤出部件的性能或特性。

发明内容