CN109789649A - 用于连续制造由纤维塑料复合原料形成的坯件的拉挤成型方法和设施 - Google Patents

用于连续制造由纤维塑料复合原料形成的坯件的拉挤成型方法和设施 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于连续制造由纤维塑料复合原料形成的坯件(23)的拉挤成型方法、用于执行拉挤成型方法的设施以及对根据本发明的拉挤成型方法和根据本发明的设施的应用。拉挤成型方法至少具有如下方法步骤:i.提供由非浸渍纤维组成的束(21);ii.将由非浸渍纤维组成的束(21)输送给真空装置(5、5‘、5“),所述真空装置具有至少一个真空室(52、52‘、52“);iii.在真空装置(5、5‘、5“)的至少一个真空室(52、52‘、52“)内生成负的相对压力,由此空气(200)从由非浸渍纤维组成的束(21)中逸出;iv.从真空装置(5、5‘、5“)取出由非浸渍纤维组成的几乎无空气的束(22)并且将由非浸渍纤维组成的几乎无空气的束(22)输送给喷注装置(6、6‘),所述喷注装置具有至少一个喷注室(61、61‘),其中,真空装置(5、5‘、5“)和喷注装置(6、6‘)至少相对于外部环境气密地彼此连接;v.将基质材料(230)以能流动的状态喷注到喷注装置(6、6‘)的至少一个喷注室(61、61‘)中并以基质材料(230)对束(2)进行浸渗;vi.从喷注装置(6、6‘)中取出坯件(23)。有利地利用根据本发明的方法在高的抽拉速度的情况下实现对束的纤维的均匀且完全的浸润。此外,在该方法中不对纤维塑料复合物进行挤压。

Description

用于连续制造由纤维塑料复合原料形成的坯件的拉挤成型方 法和设施
技术领域
本发明涉及一种用于连续制造由纤维塑料复合原料(FKV)形成的坯件的拉挤成型方法、执行用于连续制造由纤维塑料复合原料形成的坯件的拉挤成型方法的设施和对根据本发明的拉挤成型方法和根据本发明的设施的应用。
背景技术
拉挤成型方法(也被称为束抽拉)可以实现连续制造纤维塑料复合原料型材(FKV型材),尤其是利用连续纤维增强的复合型材。在拉挤成型方法中,由(增强)纤维和/或纤维半成品,尤其是由连续的增强纤维形成的束借助牵拉机构穿过如下机构用于制造FKV型材,所述机构通常包括用于将纤维嵌入塑料基质(也被称为浸渗)的机构以及硬化和成型机构。拉挤成型方法的各个方法步骤的过程速度确定抽拉速度,也就是以其将束抽拉穿过用于执行拉挤成型方法的机构的那个速度。纤维半成品的经历拉挤成型方法的方法步骤的布置被称为束。
成型通常借助加热的工具实施,在其中同时发生FKV型材的基质材料的硬化。因为硬化需要一定的持续时间,所以限制了在拉挤成型方法中加热的工具可应用的抽拉速度。为了提高抽拉速度一方面可以在工具温度保持恒定的情况下延长加热的工具,从而延长以基质材料浸渗的束在工具中的停留时间。由于延长工具的缺点是提高了束所经受的摩擦,而这造成较高的、待由牵拉机构施加的牵拉力并造成束纤维的较高的受损几率。另一方面,在工具长度保持恒定的情况下可以通过升高工具温度来加速硬化过程。在此产生的缺点是,尤其在束横截面较大时温度分布不均匀,从而往往在工具中出现局部受限的硬化,或者束的表面的仓促硬化,这会导致表面裂开或在离开工具之后于表面上形成泡。此外,基质材料的可能的局部过热会导致其化学分解。
由EP 1347114 A2已知一种拉挤成型方法,其中,为了克服所述缺点,将成型和硬化的方法步骤彼此分开。为此,应用成型的、由塑料制成的不必去除的模板,在其中,硬化可以与本身的拉挤成型方法无关地执行。不必去除的模板以简单方式在拉挤成型方法中以由基质材料浸渗的纤维填充并封闭。没有说明避免纤维不完全浸渗或在浸渗时封入空气的措施,从而可以知晓,借助所公开的方法制造的FKV型材具有降低了的品质。
浸渗步骤的目的在于,利用基质材料完全包络纤维半成品的每个元件。在基质材料中不完全地浸润元件和封入空气使FKV型材的机械特性变差并且是不期望的。基于此原因,浸渗往往通过在相对压力明显提高的情况下喷注基质材料来实现,其中,相对压力是机构内存在的绝对压力和环境压力(通常是空气压力)的压力差。然而,压力升高尤其在粘度较高的基质材料中是不足以避免所提到的不期望的效果的。从现有技术出发,已知改进束以基质材料浸渍的品质的各种其他的方式。在US 5073413 A中说明了一种拉挤成型方法,其中,首先将基质材料喷注到由非浸渍纤维组成的束中,并且接着,使当前已浸渍的纤维组成的束经历脱气过程,具体而言,束被抽拉穿过其内存在负的相对压力(负压)的室。该解决方案的缺点是,基质材料提高了针对应当沿径向从纤维束内部排出的气泡的流动阻力。尤其在横截面很大的束中,在负压室内的停留时间相应很长地选择,从而穿过拉挤成型机构的抽拉速度是很低的。
JP H05318608 A公开了一种拉挤成型方法的类似构想;在此从至少两个点出发地来进行通过喷注基质材料对束的浸渍,在这至少两个点之间已经浸渍过的束经受负压,因而在首次浸渍期间被封入的气泡从束中逸出。该方法基于由基质材料所提高的针对封入气泡的流动阻力而同样具有前述缺点。
发明内容
因而本发明任务在于,克服现有技术的缺点并且建议一种拉挤成型方法,利用其获得较高的抽拉速度,而不会给利用所述方法制造的纤维塑料复合坯件的机械特性带来负面影响。
该任务通过具有权利要求1特征的拉挤成型方法解决。根据本发明的用于连续制造由纤维塑料复合原料形成的坯件的拉挤成型方法至少具有如下方法步骤,其中,以规定的顺序执行这些方法步骤:
i.提供由非浸渍纤维组成的束,其中,术语“纤维”也包括由纤维组成的所有适合的半成品;
ii.将由非浸渍纤维组成的束输送给真空装置,所述真空装置具有至少一个真空室;
iii.在真空装置的至少一个真空室内生成负的相对压力,由此空气从由非浸渍纤维组成的束中逸出;
iv.从真空装置取出由非浸渍纤维组成的几乎无空气的束并将由非浸渍纤维组成的几乎无空气的束输送给喷注装置,所述喷注装置具有至少一个喷注室,其中,真空装置和喷注装置相对于外部环境气密地彼此连接;
v.将处于能流动状态的基质材料喷注到喷注装置的至少一个喷注室中并以基质材料对束进行浸渗;
vi.从喷注装置中取出坯件。
从喷注装置中取出之后,将坯件供给其他方法步骤,所述其他方法步骤尤其至少涉及对基质材料的硬化。有利的是,基于由非浸渍纤维组成的束在浸渗之前经受负的相对压力并因此在浸渗时几乎无空气,利用根据本发明的方法能够在高的抽拉速度的情况下获得束的均匀且完全浸润的纤维。
此外,根据本发明的方法具有的优点是,在方法进程中无需例如通过挤压来改变束的纤维体积含量。借助根据本发明的方法也可以有利地制造具有对经硬化的FKV坯件的强度有利的纤维体积含量(例如低于60体积%的纤维体积含量)的FKV坯件。
根据本发明的拉挤成型方法适用于制造作为实心材料的FKV坯件或空心型材形式的FKV坯件。根据本发明的拉挤成型方法还适用于制造具有各种不同几何横截面形状的FKV坯件,例如圆形的实心型材形式或圆形的空心型材形式、椭圆形的尤其是实心型材的形式、或多角形的尤其也是C、H、I、L或T型材形式,其中,FKV坯件的横截面是恒定的。
针对根据本发明的方法不仅可以应用单丝和纱,尤其是连续纤维,也可以应用任一适用于拉挤成型的纤维半成品(例如无屈曲织物、经编织物、梭织物、编织织物、垫织物、非织物)以及由各种纤维类型或纤维半成品类型组成的组合。可以应用自然纤维或人工纤维例如玻璃纤维或碳纤维或尼龙纤维或各种不同纤维类型的混合物。
原则上不仅可以将热固性塑料也可以将热塑性塑料用作为基质材料。尤其优选的是将反应性树脂体系或可熔融塑料用作为基质材料。
在本发明意义下,所有集束的纤维或纤维半成品被称为“束”,它们经历根据本发明的拉挤成型方法的方法步骤。术语“束”在此意义下也包括由集束的纤维或纤维半成品与型芯组成的布置方式,如其用于制造空心型材那样。
“非浸渍纤维”在本发明意义下是未以基质材料浸润的纤维或纤维半成品。提供非浸渍纤维并将其输送给根据本发明的方法的方法步骤从储备区域开始,该储备区域例如可以包括线轴架和/或编织轮和/或卷绕轮和/或用于材料带的架子。在从储备区域抽拉出之后将纤维聚集束成束。
真空装置如下这样设计,即,在其至少一个真空室内负的相对压力作用于由非浸渍纤维组成的束,其中,“负的相对压力”在本发明意义下意味着,存在于真空装置的至少一个真空室内的绝对压力小于储备区域内存在的环境压力,通常也小于空气压力。优选在真空装置的至少一个真空室内出现属于低真空范围的绝对压力。负的相对压力的生成借助一个或多个真空泵实现,其中,尤其采用适用于在低真空范围内运行的真空泵的结构形式,例如活塞泵或旋片泵或涡旋泵或抽滤管。真空装置为此具有至少一个带有通向至少一个真空室的入口的接口,所述接口适用于连接一个或多个真空泵。
在真空装置的至少一个真空室内从由非浸渍纤维组成的束中去除空气。在从真空装置中取出时,由非浸渍纤维组成的束内的剩余空气含量在此是真空装置的至少一个真空室内的绝对压力的函数。在此意义下,由非浸渍纤维组成的束在从真空装置取出时被称为“几乎无空气的”。
在下一个方法步骤中,从真空装置取出几乎无空气的由非浸渍纤维组成的束并将其输送给喷注装置。真空装置和喷注装置沿拉挤成型方向相继地布置并且具有连贯的束通道。在本发明意义下,装置的其内布置有束的区域被称为“束通道”。束通道优选无中断地至少在两个装置的整个长度上延伸。在本发明意义下,用于执行根据本发明的方法的装置被行经的方向被称为“拉挤成型方向”。只要没有另外指出,以下所有位置说明均参照拉挤成型方向。
从真空装置中的取出和给喷注装置的输送连续地借助随后将要阐述的牵拉装置来实现。真空装置和喷注装置至少相对于外部环境气密地彼此连接。
在本发明意义下“气密”意味着,阻止环境空气侵入或至少将其限制到对过程无损害的水平。当侵入到束中的环境空气的水平没有在拉挤成型方法中浸渗束时形成导致对经硬化的FKV坯件的机械特性产生负面损害的空气封入和微孔时,那么该水平是对过程无损害的,所述水平是根据本发明的拉挤成型方法的装置和这些装置的连接区域中的泄漏率的函数。“气密性”在本发明意义下包括至少相对于非侵蚀性液体的密封性。
喷注装置具有至少一个喷注室。处于能流动状态中的基质材料被喷注到喷注装置的至少一个喷注室中,以便以基质材料灌注并浸渗从真空装置输送至喷注装置的几乎无空气的束。
基于束在浸渗时是几乎无空气的,在此尤其是伴有对纤维的完全浸润地实施浸渗,使得束的表面在离开喷注装置时以如下方式完全以基质材料浸渍,即,大致在从喷注装置取出FKV坯件时没有来自环境的空气能够侵入到FKV坯件中。换而言之,在FKV坯件表面未产变形尤其是弯曲或延展的前提条件下,在根据本发明的方法中的浸渗之后基本上不会形成空气能通过其侵入到FKV坯件的内部的微孔通道。
在从喷注装置取出之后,可以将FKV坯件输送给其他方法步骤,尤其是至少用于对基质材料进行硬化。
根据本发明的拉挤成型方法的一个优选实施方案规定,如下方法步骤接着上述方法步骤vi.:
vii.将坯件输送给包覆装置;
viii.在包覆装置内生成坯件的经包覆的表面,其中,这种包覆构造成用于在坯件会经历的其他方法步骤中确保坯件表面的气密性;
ix.从包覆装置中取出具有包覆的坯件。
从包覆装置取出后可以将坯件输送给其他方法步骤,所述方法步骤尤其可能涉及对基质材料的成型加工和硬化。
所述实施方案有利地实现了对具有包覆的坯件的进一步加工,尤其是无切削的成型,而不会因为坯件表面的损坏而使空气侵入坯件。
在此,在本发明意义下,内在的和/或外在的使坯件具有表面的所有因素理解为“包覆”,该表面在坯件进一步加工时保持气密。可行的进一步加工尤其是非切削成型,其中,坯件表面部分例如被锻压或拉伸。内在的因素被理解为源自基质材料的那些因素。内在因素在该意义下尤其是部分固结的基质材料或玻璃态的基质材料。外在因素是与基质材料不同的因素,例如薄膜或蜡。
在根据本发明的拉挤成型方法的另一优选实施方案中,要么在方法步骤vi.之后使坯件穿过裁切装置要么在方法步骤ix.之后使具有包覆的坯件穿过裁切装置。在裁切装置中对坯件或具有包覆的坯件进行定长裁切。
裁切装置内的定长裁切在时间上可以明显晚于之前的方法步骤地进行。为了暂时贮存,利用根据本发明的拉挤成型方法制造的FKV坯件例如可以卷绕到线轴上并且在需要时输送给冷却部,以便延迟基质材料的硬化直至将FKV坯件输送给其他方法步骤。
将束向用于执行根据本发明的拉挤成型方法的所描述的装置的输送借助牵拉装置来实现,其中,束至少在喷注装置之后和裁切装置之前穿过牵拉装置。所有适当的、从现有技术已知的机构都可以用作为牵拉装置,例如牵引器或带牵拉机。由于利用根据本发明的方法制造的FKV坯件的基质材料在经过牵拉装置时还不必被硬化,例如也可以将滚筒牵拉器用作为牵拉装置。
将束向用于执行根据本发明的拉挤成型方法的所描述的装置的输送优选均匀且连续地进行。
假如利用根据本发明的拉挤成型方法制造的坯件应当经受成型,则该成型在生成经包覆的表面和定长裁切之后或者在定长裁切和生成经包覆的表面之后执行。
基质材料的硬化有利地在空间和时间上与根据本发明的拉挤成型方法分开地进行。如果在方法步骤vi.之后不应当执行与定长裁切不同的对坯件的进一步加工,尤其是不应当执行成型,则坯件的硬化可以在定长裁切之前或之后进行,而无需包覆坯件的表面。如果应当进行进一步加工,尤其是成型,则硬化优选在生成经包覆的表面和定长裁切之后或者在定长裁切和生成经包覆的表面之后以及在成型之后或成型时进行。基质材料的硬化可以在经过牵拉装置之前或之后进行。
接着根据本发明的拉挤成型方法的并且至少涉及经过牵拉装置、定长裁切和基质材料硬化的其他方法步骤的顺序是可变的。
接下来说明根据本发明的拉挤成型方法的不同实施方案,它们涉及真空装置内的方法步骤。
在根据本发明的拉挤成型方法的一个优选实施方案中,真空装置具有束通道,束通道的表面至少在束和束通道的表面之间存在接触的区域内是减少摩擦地实施的。
减少摩擦的设计方案可以通过给表面涂敷例如PTFE(聚四氟乙烯),或通过其他方式处理表面,例如通过生成在微观尺度上的半球形表面来实现。有利地可以通过表面的减少摩擦的设计方案来减少因束通道内的摩擦以及束通道的表面磨损所导致的纤维损伤。
在根据本发明的拉挤成型方法的另一优选实施方案中,真空装置具有至少两个气密地彼此连接的室。这些室尤其优选是真空室,特别优选的是如下真空室:在这些真空室中,例如通过将不同类型的真空泵联接至带有通向各自真空室的入口的接口上,能调节出不同的、呈现出负的相对压力值的绝对压力值。特别优选的是,真空装置的每个真空室具有用于彼此不同的真空泵的接口。然而同样可行的是,对于两个或更多个真空室而言可以同时使用一个真空泵。
术语室也包括那种被称为“死室”的室,它们至少不连续地与真空泵连接。如果死室例如布置在两个真空室之间,则其类似于如迷宫式密封件那样作为流动路径的延长部而在真空室之间起作用,从而有利地可以在拉挤成型方向上位于后方的真空室内获得较小的绝对压力。
基于气密的连接,抑制了不期望的空气流流入这些室中和至少两个室之间或者至少将其限制在对过程无损害的水平。
为了实现真空装置相对于外部环境的密封和真空装置的室之间的密封,需要在真空装置内布置具有适当尺寸的束。如果没有束布置在真空装置内,则真空装置通过设置用于束的束通道朝其外部环境敞开。
至少真空装置的在拉挤成型方向上的第一密封元件用于真空装置相对于其外部环境的密封。在该密封元件的空气侧存在环境空气压力;在该密封元件的真空侧存在真空装置的在拉挤成型方向上的第一真空室内出现的绝对压力,该绝对压力低于环境空气压力。以其给第一密封元件加负荷的压差相当于第一真空室内的相对压力。(布置在真空装置的室之间的)密封元件的两侧之间的压差通常较小。
在此,术语“密封元件”包括借助其将不期望的流入待通过密封元件密封的储存部内的流尤其是空气流至少限制到对过程无损害的水平的所有元件。
优选在真空装置的在拉挤成型方向上的最后一个真空室内生成小于或等于300mbar的绝对压力值,尤其优选的是小于或等于150mbar的绝对压力值,特别优选的是小于或等于50mbar的绝对压力值。
真空装置具有多个室的实施方案有利地可以实现在室之间形成压降,其中,至少在拉挤成型方向上的最后一个真空室内可以获得特别低的绝对压力。
在根据本发明的拉挤成型方法的另一优选实施方案中,真空装置具有至少一个绕着由非浸渍纤维组成的束固定布置的环形元件,所述环形元件充当真空装置的密封元件。特别优选地,真空装置具有多个绕着由非浸渍纤维组成的束固定布置的环形元件,所述环形元件彼此间并且相对于外部环境气密地连接。
固定的环形元件具有至少一个固定的,也就是不随着由非浸渍纤维组成的束一起运动的区域,在所述区域内存在与由非浸渍纤维组成的束的全方位的配合。即使该配合也可以表征为间隙配合,所述区域接下来仍被称为“接触区域”。固定的环形元件的至少一个区域是密封面,其中,密封元件的、在其上实现密封作用的面被称为“密封面”。在此如下地选择由至少一个固定的环形元件的密封面所包围的面的表征性的尺寸,即,所述尺寸小于或等于由非浸渍纤维组成的束的相应的表征性的尺寸。在由非浸渍纤维组成的具有圆形横截面的束的情况下,该表征性的尺寸相应于横截面的直径或者相应于由固定的环形元件的密封面包围的面的直径。在由非浸渍纤维组成的具有四角形横截面的束的情况下,该表征性的尺寸相应于横截面的对角线和边长或相应于由固定的环形元件的密封面包围的面的对角线和边长。
在具有固定的环形元件的所描述的实施方案中,真空装置可以实施为整体式的也就是一件式的构件。整体式的实施方案有利地不具有分型缝,由此避免了由于在分型缝处增强的摩擦所导致的纤维损伤。
在所描述的实施方案中,真空装置同样可以设计成模块化的构件,其中,例如模块包括至少一个室。模块气密地至少相对于外部环境例如经由具有弹性体密封件的法兰和拉紧元件彼此连接。模块的进而室的数量有利地例如可以匹配于过程条件和在最后一个真空室内的期望的绝对压力。另外,模块化的实施方案有利地不具有轴向分型缝,即,平行于拉挤成型方向的分型缝。由此可以避免由于尤其是在单向纤维的情况中的卡入以及束在分型缝处的增强的摩擦所导致的纤维损伤。
如果真空装置包括多个室,则针对真空装置的固定的环形元件的如下实施方式a)至c)是特别优选的:
实施方式a):由固定的环形元件的密封面包围的面的表征性的尺寸在拉挤成型方向上相对于彼此变小,其中,由在拉挤成型方向上最后一个固定的环形元件的密封面包围的面的表征性的尺寸小于由非浸渍纤维组成的束的表征性的尺寸,以便获得高的密封效果。在拉挤成型方向上布置在最后一个固定的环形元件之前的固定的环形元件的密封面包围的面的尺寸大于或等于由非浸渍纤维组成的束的表征性的尺寸。在该实施方式中有利的是,布置在最后一个固定的环形元件之前的固定的环形元件的密封面与由非浸渍纤维组成的束之间的机械摩擦是较小的。
实施方式b):由真空装置的所有固定的环形元件的密封面包围的面的表征性的尺寸至少在考虑到制造技术上所造成的波动或尺寸公差的情况下等于并相应于由非浸渍纤维组成的束的表征性的尺寸。在该实施方式中,有利地在所有固定的环形元件的密封面处获得高的密封效果。然而,在固定的环形元件的密封面与由非浸渍纤维组成的束之间存在明显的机械摩擦。
实施方式c):由真空装置的所有固定的环形元件的密封面包围的面的表征性的尺寸小于由非浸渍纤维组成的束的表征性的尺寸。在该实施方式中,有利的是在所有固定的环形密封件的密封面上的特别高的密封效果,从而尤其是在真空装置的最后一个室内可获得的绝对压力是特别小的。固定的环形密封件的密封面与由非浸渍纤维组成的束之间的机械摩擦在该实施方式中是大的。
特别优选的是实施方式a)。
在根据本发明的拉挤成型方法的一个备选的优选实施方案中,真空装置具有旋转式的滚轮密封元件。在该实施方案中,具有相对于由非浸渍纤维组成的束的密封面的密封元件不是固定布置的,而是存在于以能转动的方式支承在相应轴线上的滚轮内,其中,滚轮具有旋转对称的、优选纱线滚轮的形状。每两个旋转式的滚轮密封元件半壳状地相对彼此布置并且包围由非浸渍纤维组成的束。旋转式的滚轮密封元件通过由非浸渍纤维组成的束的指向运动基于滚动摩擦而旋转。
在该实施方式中,密封面不仅存在于每一个旋转式的滚轮密封元件与由非浸渍纤维组成的束之间,而且也存在于每两个以彼此相反的转动方向滚转的旋转式的滚轮密封元件之间,并且也存在于每一个旋转式的滚轮密封元件与固定布置在真空装置的气密的壳体中的密封元件之间,所述密封面适用于使旋转式的滚轮密封元件相对于真空装置的气密的壳体密封。
为了提高密封效果,至少旋转式的滚轮密封元件的密封面可以至少部分地施布有牢固地布置在旋转式的滚轮密封元件上的密封介质,例如弹性体。为了降低尤其是与真空装置的壳体的固定的密封元件在密封面处的摩擦,至少旋转式的滚轮密封元件的密封面可以至少部分地施布有牢固地布置在旋转式的滚轮密封元件上的具有减少摩擦的作用的密封介质,例如真空脂。
有利地,在运动穿过真空装置的、由非浸渍纤维组成的束与旋转式的滚轮密封元件的相对于由非浸渍纤维组成的束密封的密封面之间基本上不存在静摩擦,而是存在滚动摩擦,从而不期望的纤维位移和/或纤维损伤的几率基于运动的束在密封面处的附着而是很小的。此外,可以减小在拉挤成型方法中用于对束进行驱动的牵拉力。
在根据本发明的拉挤成型方法的另一备选的优选实施方案中,真空装置具有由旋转式的滚轮密封元件组成的至少两个设施,其中,在一个设施中,至少两个沿拉挤成型方向相继布置的旋转式的滚轮密封元件经由密封带传送带式地彼此连接。传送带式的设施还可以附加地具有用于密封带的驱动元件和/或张紧元件。
以能转动的方式在轴线上的旋转式的滚轮密封元件旋转对称地且优选纱线滚轮式地构造。每两个旋转式的滚轮密封元件半壳状地相对彼此布置并且包围由非浸渍纤维组成的束。密封带是具有闭合周边的扁平带,其尤其优选地由弹性体组成。密封带的宽度,即,密封带平行于旋转式的滚轮密封元件的轴线的尺寸大约相应于由非浸渍纤维组成的束的半个周长加上其内半壳状相对彼此布置的滚轮密封元件至少间接地经由密封带相互接触的区域的双倍长度。
如果传送带式的设施具有驱动元件,则借助该驱动元件使传送带式的设施内的密封带沿拉挤成型方向运动。密封带例如也可以通过束在束通道内沿拉挤成型方向的运动而运动,从而无需单独的驱动元件。半壳状布置的滚轮密封元件以彼此相反的转动方向相对滚转,其中,在每个旋转式的滚轮密封元件相对于半壳状布置的、另一旋转式的滚轮密封元件的密封面处布置有密封带。旋转式的滚轮密封元件的相对彼此的密封面存在于至少两个传送带式的设施的两个密封带之间。另外,在旋转式的滚轮密封元件与由非浸渍纤维组成的束的密封面处同样布置有密封带。
传送带式的设施的两个沿拉挤成型方向相继布置的旋转式的滚轮密封元件之间的区域相应于真空装置的室。真空装置的室数量可以通过提高传送带式的设施内的旋转式的滚轮密封元件的数量来提高。在真空装置的室内,空气可以从由非浸渍纤维组成的束中逸出,这是因为密封带在传送带式的设施的两个沿拉挤成型方向相继布置的旋转式的滚轮密封元件之间的区域内没有气密地贴靠由非浸渍纤维组成的束。
此外,在传送带式的设施内的每个旋转式的滚轮密封元件相对于对应滚轮元件滚转,从而存在布置在旋转式的滚轮密封元件上的密封带与对应滚轮元件之间的密封面。对应滚轮元件密封地相对于固定布置在真空装置的气密的壳体上的密封元件滚转。
为了减少尤其是与真空装置的壳体的固定密封元件在密封面处存在的摩擦,至少旋转式的滚轮密封元件的和对应滚轮元件的、配属于固定布置在真空装置内的密封元件的密封面至少部分地施布有牢固地布置在旋转式的滚轮密封元件和对应滚轮元件上的具有减少摩擦的作用的密封介质,例如真空脂。
在所描述的实施方案中有利的是,纤维发生不期望的位移的几率基于运动的束在密封面处的附着而是小的并且纤维损伤的几率也是小的。此外,可以减小在拉挤成型方法中用于对束进行驱动的牵拉力。通过所描述的实施方案可以获得特别高的密封效果。
真空装置和喷注装置如下气密地相对于外部环境彼此连接,即,在从真空装置取出由非浸渍纤维组成的束并且将其输送给喷注装置时能够阻止环境空气侵入由非浸渍纤维组成的束或者能够至少将其限制在对过程无损害的水平。连接例如可以通过具有由弹性体制成的O形环密封件的法兰实施。
接下来说明根据本发明的拉挤成型方法的不同实施方案,所述实施方案涉及喷注装置中的方法步骤。
将基质材料喷注到喷注装置中的至少一个喷注室通过至少一个喷注通道来实现,所述喷注通道与基质材料所处于的储存部连接。喷注可以在正的相对压力或无相对压力的情况下进行,其中,喷注优选在正的相对压力下进行。正的相对压力优选为至少0.5bar,以便实现基质材料的指向性的流动,尤其优选至少5bar,特别优选至少50bar。利用其对基质材料进行喷注的相对压力被称为“喷注压力”。
至少一个喷注室优选具有至少一个区域,在所述区域内存在例如如下面所描述那样的与束的全面的匹配,即,所述区域垂直于拉挤成型方向的尺寸相应于束垂直于拉挤成型方向的对应尺寸。换而言之,至少一个喷注室优选具有至少一个与束的接触区域。至少一个喷注室的垂直于拉挤成型方向的尺寸沿拉挤成型方向在接触区域之后优选增大并且又朝着第二接触区域减小。接触区域在喷注压力方面体现出节流功能。至少一个喷注通道优选布置在如下区域中,即,在所述区域中喷注室垂直于拉挤成型方向的尺寸是最大的。
此外优选的是,在喷注装置中存在处于设计成密封唇的密封元件之间的接触区域。
在根据本发明的拉挤成型方法的另一优选实施方案中,喷注装置具有至少两个沿拉挤成型方向相继布置的室。术语室在此也包括那种被称为“死室”的室,在所述室内不喷注基质材料或者至少不连续喷注基质材料。尤其优选地,喷注装置具有至少两个喷注室,所述喷注室分别具有喷注通道并且与用于基质材料的储存部连接。至少两个喷注室构造成能够将基质材料在彼此不同的正的相对压力值的情况下喷注到该至少两个喷注室中。尤其是如下地选择相对压力值,即,在离真空装置最远的喷注室内存在最高的相对压力,而在离真空装置最近的喷注室内存在最低的相对压力。如下地选择最低的相对压力,即,至少尽可能地阻止基质材料由于具有最低相对压力的喷注室与真空装置之间的压力差而侵入真空装置。如下地选择最高的相对压力,即,实现对束的纤维的均匀且完全的浸渗并且克服例如使纤维的浸润变得困难的毛细效应。
在根据本发明的拉挤成型方法的另一优选实施方案中,喷注装置沿拉挤成型方向在至少一个喷注室之前和/或之后并且/或者在两个室之间具有至少一个滴落室,所述滴落室具有通向滴落槽的入口,利用滴落槽可将多余的基质材料从喷注装置排出。
在本发明的拉挤成型方法的另一优选实施方案中,喷注装置实施为整体式的,即一件式的构件。因此,喷注装置有利地不具有分型缝,尤其是不具有轴向的分型缝也就是平行于拉挤成型方向的分型缝,所述分型缝会导致束的纤维在经过喷注装置时被损伤。由于尤其是在单向纤维的情况中的例如卡入以及轴向的分型缝处的增强的摩擦而发生纤维损伤。
在根据本发明的拉挤成型方法的一个备选的优选实施方案中,喷注装置具有模块化结构,其特征在于,沿拉挤成型方向相继地布置有多个能彼此分开的室模块。在室模块之前和/或之后并且/或者在室模块之间尤其能够优选地布置有至少一个滴落室模块。在此,喷注装置的室模块也可以包括死室模块,所述死室模块并不设计成喷注模块或滴落室模块并且没有基质材料喷注到其中或者至少不连续地将基质材料喷注到其中。喷注装置的室模块至少相对于外部环境气密地彼此连接。喷注装置的模块化实施方案有利地不具有轴向的分型缝。模块化实施方案的另一优点在于,室的数量,尤其是喷注室的数量、喷注装置的数量是能变化的并且能够以与方法匹配的方式来选择。另外,具有相对于束的密封面的密封元件(例如密封唇)可以布置在室模块处,借助所述密封元件能获得高的密封效果。
在根据本发明的拉挤成型方法的另一优选实施方案中,喷注装置具有束通道,其中,束通道的表面至少在与束的接触区域内施布有磨损保护层。尤其优选的是磨损保护层完全且无中断地构造。在此,“无中断”也包括:至少一个喷注室的以及可选的另外的室(如果存在的话)的整个表面施布有磨损保护层。尤其优选地将由一种或多种金属或金属合金制成的单层或多层用作磨损保护层,特别优选是硬铬层(铬(VI))、碳化钨层、碳化铬层或铬(III)层。此外,特别优选地能采用陶瓷层。
在根据本发明的拉挤成型方法的另一优选实施方案中,在喷注装置处布置有至少一个调温元件。至少一个调温元件在此能够包括加热元件(例如加热筒)和/或冷却元件(例如冷却介质通道)。有利地,通过对喷注装置的调温能够影响基质材料的与温度有关的粘度并改进对束的浸渗。
根据本发明的拉挤成型方法的另一优选实施方案规定,真空装置的和/或喷注装置的至少那些具有与束的接触区域的元件绕着束进行旋转运动,其中,束绕着束轴线旋转对称地构造。
绕着束的旋转运动对于借助真空装置和/或喷注装置来处理束而言提供了正面效果。有利地,通过在旋转运动的情况下来制造束能够改进束的能获得的机械特性。
在束表面上的每个纤维在限定点处进入到真空装置的和/或喷注装置的元件的接触区域中。包括所述限定点的区域被称为束进入到接触区域中的区域。
根据本发明的拉挤成型方法的所描述的实施方案促成:在进入装置的元件的接触区域中的进入区域中给束的平移运动叠加旋转运动。
尤其优选地,整个真空装置和/或整个喷注装置进行绕着束的旋转运动。然而同样可行的是,真空装置和/或喷注装置构造成仅其元件的部分或仅其具有与束的接触区域的元件进行绕着束的旋转运动,其中,这部分元件沿着拉挤成型方向的伸展范围至少包括束进入接触区域中的进入区域。
在真空装置具有固定的环形元件的设计方案的情况下,根据本发明的拉挤成型方法的所描述的实施方案是尤其有利的。此外,在喷注装置没有密封唇的设计方案的情况下,根据本发明的拉挤成型方法的所描述的实施方案是特别有利的。
通过根据本发明的拉挤成型方法和其实施方案确保:束完全以基质材料浸渍地离开喷注装置。在从喷注装置取出时,这种FKV坯件的表面通常构造成使得没有空气从外部环境侵入到坯件内部。坯件能够从喷注装置出发地输送给裁切装置并进行定长裁切,并且能够实现对基质材料的硬化,而无需将坯件输送给包覆装置。
当在基质材料的硬化之前应当经历另外的加工,尤其是成型、无切削的加工(在所述加工中至少对表面的区域进行例如拉伸或锻压),那么生成坯件表面的包覆是特别有利的。于是,可以将坯件在从喷注装置取出之后输送给包覆装置。
在根据本发明的拉挤成型方法的一个优选实施方案中,喷注装置和包覆装置至少相对于外部环境气密地彼此连接。由此可以有利地确保:从喷注装置取出之后并输送到包覆装置中时空气不能侵入FKV坯件或者至少仅以限制在对进程无损害的水平侵入FKV坯件。
接下来说明用于借助内在的或外在的因素来生成利用根据本发明的拉挤成型方法制造的FKV坯件的经包覆的表面的不同实施方案。
在一个优选实施方案中,如下地生成经包覆的表面,即,使基质材料在坯件的表面上部分固结。部分固结例如能够借助能直接联接至喷注装置的加热筒工具来实现。在本实施方案中,优选地在生成部分固结的表面之后执行对坯件的定长裁切。
在一个替代的优选实施方案中,如下地生成经包覆的表面,即,以高的冷却率将坯件的表面处的基质材料冷却到其与过程条件有关的玻璃化转变温度之下。冷却例如能够借助布置在喷注装置之后的低温冷却室或低温带冷却器来实现。坯件的定长裁切通常在冷却之后进行。
借助所描述的内在因素生成经包覆的表面的优点是,不必施加附加的包覆材料。有利地不提高坯件的横截面,从而不必提供附加的结构空间。
尤其是当喷注装置和包覆装置至少相对于外部环境气密地彼此连接时,以内在方式生成经包覆的表面例如能够有利地也在抽真空的真空连续生产设备中实现。
另外的有利实施方式规定了用于生成经包覆的表面的外在因素的设施。
用于生成经包覆的表面的一个优选实施方案规定,坯件经过喷洒装置,其中,以材料例如塑料对坯件的表面进行喷洒或喷射,其中,所述材料在硬化状态下形成气密的包覆。喷洒装置例如可以是用于生成由液态塑料形成的幕帘(这通常也被称为“幕式涂淋(curtain coating)”)的设施,或者喷洒装置可以是喷嘴设施。在该实施方案中,坯件的定长裁切优选在经过喷洒装置之后进行。
用于生成经包覆的表面的一个替代的优选实施方案规定,使坯件穿过填充有适用于对坯件进行施布的材料的浸浴池。所述材料例如可以是经加温的液化蜡,该经加温的液化蜡通过自由冷却在离开浸浴池后硬化并形成气密的包覆。在该实施方案中,对坯件的定长裁切优选在穿过浸浴池之后进行。
尤其当喷注装置和包覆装置应当至少相对于外部环境气密地彼此连接时,也能够借助浸浴池来实现经包覆的表面的生成,即,FKV坯件是密封地进入到池中的并且例如能够在FKV坯件偏转之后从下方来实现。
在另一替代的优选实施方案中,应用根据现有技术的挤出器来生成坯件的经包覆的表面。在挤出器中加工颗粒形式的热塑性塑料或热塑性弹性体。能够借助高熔融的热塑性塑料,例如PA6(PA=聚酰胺)或PA12来实现永久包覆,该永久包覆在进一步加工之后保留在坯件上。暂时的、大致上能去除的包覆能够借助低熔融的热塑性塑料,例如PE(PE=聚乙烯)或在聚烯烃基尤其是PP基(PP=聚丙烯)的特殊的蜡来实现。针对接下来的改型操作的特别柔性的包覆能够利用热塑性弹性体,例如TPU(TPU=热塑性聚氨酯)获得。暂时的包覆能够在进一步加工之后例如通过烧融来去除。在该实施方案中,对坯件的定长裁切优选在借助挤出器生成包覆之后进行。所述实施方案的特别的优点在于,包覆以明确规定的、能在大范围内调节的厚度来实现。此外,在制造空心型材形式的坯件时,型芯和包覆可以由相同材料制成并且在共同的方法步骤中去除。
尤其当喷注装置和包覆装置应当相对于外部环境气密地彼此连接时,包覆的挤出例如也可以借助真空支持的工具来实现。由此,有利地将特别是无气泡的包覆施加在FKV坯件的表面上。
生成经包覆的表面的其他替代的优选实施方案涉及将例如由PE或弹性体(例如硅酮)所组成的薄膜布置在坯件的表面上。
这些优选实施方案中的其中一个涉及借助用于至少一个薄膜卷的、绕着坯件旋转的悬挂件以薄膜对坯件进行卷绕,其中,薄膜卷的轴线平行于拉挤成型方向并且刚性地布置在旋转的悬挂件上。在该实施方案中,对坯件的定长裁切优选在卷绕之后进行。尤其有利地,该实施方案允许:例如借助所应用的薄膜卷的数量灵活地匹配包覆强度。此外,该实施方案可以用于坯件横截面的很大的范围的周长和形状,而无需匹配悬挂件。
这些优选实施方案的其中另一个涉及借助至少一个刚性地布置的、其轴线垂直于拉挤成型方向取向的薄膜卷来对坯件进行包络。为此,需要薄膜绕着坯件抛投,该抛投优选借助沿拉挤成型方向漏斗状地垂直于拉挤成型方向逐渐变窄至坯件尺寸的机构来实现,该机构具有至少一个沿拉挤成型方向延伸的开口。在所述机构中布置薄膜并且在逐渐变窄的区域内将薄膜施加到坯件上。在至少一个开口区域内进行对薄膜区域的连接,例如借助焊接或粘接。在该实施方案中,对坯件的定长裁切优选在包络之后进行。
这些优选实施方案的其中另一个也涉及对坯件进行卷入,其优选在定长裁切后进行。在此,薄膜卷布置在旋转轴线上,其中,该轴线平行于经定长裁切的坯件的轴线地取向。将薄膜拉入具有旋转的辊子的区域中,并且同样在该区域内将坯件置于薄膜上。薄膜的拉入和针对卷入到薄膜中所需的坯件的旋转通过辊子的旋转来实现。在对接部位处发生薄膜的轻微相叠。如果坯件被完全包覆,那么就进行对薄膜的分离。这些实施方案有利地能够以简单方式匹配于坯件的横截面的可变的周长和形状。
本发明的主题还涉及用于执行连续制造由纤维塑料复合原料形成的坯件的拉挤成型方法的设施,所述设施具有真空装置,所述真空装置包括至少一个真空室,其中,真空装置具有用于真空泵的至少一个接口,并且其中,真空装置构造成在该真空装置的至少一个真空室内能够生成负的相对压力,基于该负的相对压力空气从由非浸渍纤维组成的束中逸出,所述设施还具有喷注装置,所述喷注装置具有至少一个喷注室,能够将处于能流动状态中的基质材料喷注到所述喷注室中,所述喷注装置设计用于以基质材料对束进行浸渗,其中,真空装置沿拉挤成型方向布置在喷注装置之前。
在根据本发明的设施的一个优选实施方案中,所述设施具有元件,所述元件构造用于使得真空装置和/或喷注装置或者至少真空装置的和/或喷注装置的具有与束的接触区域的元件绕着束旋转运动。
该实施方案适用于绕着束轴线旋转对称地构造的束。
在此,如之前在根据本发明的方法中所描述的那样来进行旋转运动。
在另一优选实施方案中,根据本发明的设施附加地具有包覆装置,所述包覆装置沿拉挤成型方向布置在喷注装置之后。
在根据本发明的设施的另一个优选实施方案中,所述设施还附加地包含裁切装置,所述裁切装置相应地沿着拉挤成型方向要么布置在喷注装置之后要么布置在包覆装置之后。
在所述设施中,各个组成部分(尤其是真空装置、喷注装置以及必要时包覆装置和/或裁切装置)如之前在根据本发明的拉挤成型方法中所描述那样地构造。
所述设施尤其优选适用于执行根据本发明的拉挤成型方法。
本发明也涉及根据本发明的拉挤成型方法或根据本发明的设施的用于制造由纤维塑料复合原料形成的坯件以作为实心材料(也就是以实心型材形式)的应用。
另外,根据本发明的拉挤成型方法和根据本发明的设施也适用于制造由纤维塑料复合原料形成的坯件以作为空心型材。为此,在束中优选布置有刚性的或柔性的型芯。
为了制造空心型材形式的坯件,能够在束中布置由实心材料制成的刚性的或柔性的型芯,纤维或纤维半成品绕着该型芯集束。同样能够在束中布置刚性的或柔性的管件作为型芯,纤维或纤维半成品绕着该管件集束。由实心材料制成的刚性型芯有利地能够在基质材料硬化之后例如通过压出而去除,其中,针对硬化无需工具。作为型芯的刚性管件有利地能够通过钻出而去除。当坯件应当经历成型时,能够有利地应用由实心材料制成的柔性型芯或作为型芯的柔性管件,并且能够在成型之后例如通过熔化来去除。此外,由实心材料制成的刚性的和柔性的型芯或者作为型芯的刚性的或柔性的管件也可以在基质材料硬化之后保留在构件内。
附图说明
实施例
以下通过结合附图的实施例进一步阐述根据本发明的拉挤成型方法,但并不局限于这些实施例。
图中:
图1是拉挤成型设备的示意图,其具有根据本发明的设施的一个实施方案并且适用于执行根据本发明的方法;
图2a是根据本发明的设施的一个实施例;
图2b是根据本发明的设施的另一实施例,该设施例包括包覆装置;
图3a以纵剖图示出真空装置的实施例,该真空装置具有以模块化实施的多个真空室,其中,该剖平面相应于束的中间平面并且平行于拉挤成型方向,并且其中,真空装置具有固定的环形元件;
图3b是如图3a那样的具有多个真空室和固定的环形元件的模块化真空装置的实施例,其中,真空装置具有元件,以便绕着束轴线执行旋转;
图3c是如图3a那样的具有多个真空室和固定的环形元件的整体式真空装置的实施例,其中,真空装置具有绕着束轴线执行旋转的元件;
图4a是具有多个真空室的真空装置的备选实施例的侧视图,其中,真空装置具有旋转的滚轮作为密封元件;
图4b是在图4a中绘出的、沿图4a中所示出的真空装置实施例的垂直于拉挤成型方向的线A-A的横截面视图;
图5a是具有多个真空室的真空装置的另一备选实施例的侧视图,其中,真空装置具有两个传送带式的设施,所述设施具有通过密封带连接的旋转的滚轮;
图5b是在图5a中绘出的、沿图5a中所示出的真空装置实施例的垂直于拉挤成型方向的线A-A的横截面视图;
图6a以纵剖图示出整体式地实施的喷注装置的实施例,其中,剖平面相应于束的中间平面并且平行于拉挤成型方向;
图6b是如图6a那样的整体式的喷注装置的实施例,其中,喷注装置具有元件,以便绕着束轴线执行旋转;
图7以纵剖图示出模块化实施的喷注装置的实施例,其中,剖平面相应于束的中间平面并且平行于拉挤成型方向;
图8a是包覆装置的实施例的俯视图,其中,通过卷入以薄膜来包覆FKV坯件。
图8b是在图8a中绘出的、沿着线A-A的包覆装置的横截面视图。
具体实施方案
图1示出拉挤成型设备1的示意性视图,其适用于根据本发明的拉挤成型方法连续制造FKV坯件23。FKV坯件可以具有圆形、椭圆形或多角形(例如T形)横截面。穿过拉挤成型设备1的束2包括布置在储备区域3内的集束的纤维或纤维半成品。储备区域3示例性地包括具有大量线轴310的线轴架31,连续纤维或者说纱311沿拉挤成型方向11从线轴上退绕并在引导装置4内集束。储备区域3示例性地包括卷绕轮32,利用其例如可以将纱321以相对于拉挤成型方向成能调节角度的方式堆放在束2上,并且储备区域还包括多个纤维带线轴33,由所述纤维带线轴可以将用于增强的纤维带331、垫织物或无纺布堆放在束2上。
将非浸渍纤维组成的束21沿着拉挤成型方向11拉入真空装置5,该束作为由非浸渍纤维组成的几乎无空气的束22离开真空装置。至少一个真空泵(未示出)联接至真空装置5,以便在真空装置5内生成负的相对压力。之后,将由非浸渍纤维组成的几乎无空气的束22拉入喷注装置6,在该喷注装置内对该束进行浸渗。真空装置5和喷注装置6通过连接元件51(例如利用弹性体O形环密封的法兰)相对于拉挤成型设备1的外部环境气密地彼此连接,从而在从真空装置5过渡到喷注装置6中时没有环境空气侵入由非浸渍纤维组成的几乎无空气的束22。束完全浸渗基质材料地作为FKV坯件23离开喷注装置。喷注装置6和包覆装置7通过例如利用弹性体O形环密封的连接元件60相对于拉挤成型设备1的外部环境气密地彼此连接,从而确保,在从喷注装置6过渡到包覆装置7中时没有环境空气侵入FKV坯件23。因为FKV坯件23通常被完全浸渗,所以拉挤成型设备1也可以在喷注装置6和包覆装置7之间没有连接元件60的情况下运行。FKV坯件在浸渗之后输送给包覆装置7,在包覆装置内生成FKV坯件23的包覆表面,其中,当包覆表面被拉伸、收缩或以其他方式成型地处理时,包覆表面也是气密地构造的。具有包覆表面的FKV坯件24穿过牵拉装置,利用该牵拉装置将束2牵拉穿过拉挤成型设备1。该实施例示出一种带牵拉装置8。在带牵拉装置8之后,具有包覆表面的FKV坯件24利用裁切装置9(例如锯)按照适当尺寸定长裁切并且可以输送给其他方法步骤(未示出)。
图2a示出根据本发明的设施的一个实施例。该设施包括拉挤成型设备的从真空装置5直至喷注装置6的部分,其中,真空装置5利用连接元件51相对于外部环境气密地与喷注装置6连接,并且为此适用于按照根据本发明的拉挤成型方法连续地制造实心型材形式的FKV坯件23。
将由非浸渍纤维组成的束21引导到真空装置5中,其中,当进入真空装置5时,气泡200包含在由非浸渍纤维组成的束21内。在真空装置5内,气泡200基于利用真空泵(未示出)在真空装置5内生成的负的相对压力地逸出,从而由非浸渍纤维组成的几乎无空气的束22离开真空装置5并被拉入喷注装置6。在喷注装置6中,由非浸渍纤维组成的几乎无空气的束22被基质材料230浸渗。完全浸渗的FKV坯件23离开喷注装置6。
图2b示出根据本发明的设施的备选实施例。示意性示出了拉挤成型设备的片段,其适用于按照根据本发明的拉挤成型方法的一个实施方案连续地制造空心型材形式的FKV坯件23并且设有包覆表面。该片段包括拉挤成型设备的从真空装置5(其通过连接元件51相对于外部环境气密地与喷注装置6连接)直至包覆装置7(其通过连接元件60相对于外部环境气密地与喷注装置6连接)的部分,其中,喷注装置6和包覆装置7之间的气密连接是可选的。
为了以空心型材形式来制造FKV坯件23,能够由实心材料组成的或者是管形的型芯25布置在束2内。型芯25在有可能的成型(未示出)之后和基质材料230硬化之后去除,例如通过压出、钻出或熔化,或者保留在构件内。如图2b中清楚看出的那样,首先将由非浸渍纤维组成的束21引导到真空装置5中,其中,纤维绕着型芯25集束,其中,在进入真空装置5时,由非浸渍纤维组成的束21内包含有气泡200。在真空装置5内,气泡200基于利用真空泵(未示出)在真空装置5内生成的负的相对压力逸出,从而由非浸渍纤维组成的几乎无空气的束22连同型芯25一起离开真空装置5并被拉入喷注装置6。在喷注装置6中,由非浸渍纤维组成的几乎无空气的束22被基质材料230浸渗。完全浸渗的FKV坯件23离开喷注装置6,在包覆装置7内将气密的包覆物(在这里是薄膜711)布置在FKV坯件的表面上。将具有包覆表面的FKV坯件24输送给在此未示出的其他方法步骤。
图3a示出真空装置5的一个实施例,该真空装置具有多个在横截面中沿拉挤成型方向11相继布置的真空室52,其中,真空装置5包括固定的环形元件53的串联,该串联模块化地实施。真空装置5的组件大致与穿过束2的中心轴线的纵向平面对称地沿拉挤成型方向11布置,从而真空装置5的彼此对称的组件基于概览相应地仅以一个附图标记标识。
如在真空装置的所有实施例中那样,束2作为由非浸渍纤维组成的束21进入真空装置5并且作为由非浸渍纤维组成的几乎无空气的束22离开真空装置。每个固定的环形元件53均具有区域531,在该区域内,其内表面532(为更好地概览在图3a中仅于第一固定的环形元件53处标出接触区域531和内表面532)和束2之间存在接触,从而实现真空室52之间的气密的密封。第一固定的环形元件53的接触区域531还充当真空装置5的束通道相对于外部环境的密封件。固定的环形元件53的内表面532优选摩擦最小化地设计,这是因为接触区域531经受在束通道内运动的束2所引起的摩擦。通过摩擦最小化的设计例如可以获得束2和内表面532之间的滑动效果并且/或者使束2和内表面532之间的接触面最小化,由此减少纤维损伤以及内表面532的磨蚀。为了摩擦最小化地设计例如可以通过喷砂或涂层过程将内表面在微观尺度上实施为半球形(未示出)。此外,两个相继布置的固定的环形元件53分别利用O形环533和法兰或其他合适的联接元件(在此借助示意性示出的张紧元件535)相对于外部环境气密地彼此连接。真空装置5和随后布置的喷注装置(未示出)之间存在经由利用O形环511密封的连接元件51(其例如具有法兰)相对于外部环境的气密的连接。连接元件51也具有接触区域512,通过该接触区域最后一个真空室52相对于喷注装置(未示出)气密地密封。
每个真空室52均具有分别用于真空泵的独立的接口54。也就是可以联接不同类型和/或不同抽吸功率的真空泵并且在各个室52内获得不同的绝对压力值,其中,绝对压力沿拉挤成型方向11下降。同样可行的是,一个或多个在此作为真空室52的室被实施为死室,具体而言,在死室内一次性地抽出空气和仅以确定间隔重复地抽出空气之后,例如借助盲法兰气密地封闭接口54。
束通道在接触区域531中垂直于拉挤成型方向11的尺寸534至少在沿拉挤成型方向11的最后两个固定的环形元件53处小于束2的对应的尺寸26,在此也小于束的直径。最后一个真空室52的密封因而特别好,从而可以在该真空室52内获得特别低的绝对压力值。之前的固定的环形元件53的尺寸534大约等于或略微大于束的对应尺寸26,以便将束在固定的环形元件的内表面532上的摩擦保持得较小。
类似于图3a,图3b示出作为模块化实施的固定的环形元件53的串联的真空装置5,其中,在图3b所示的实施方案中于环形元件上布置有驱动元件500,以便执行真空装置5绕着束轴线27的旋转。束2绕着束轴线27旋转对称地构造。通过旋转来阻止纤维在进入到固定的环形元件53的各自的接触区域531中的进入区域内于束2的表面处发生可能的积聚。经由布置在环绕的凹槽542内的转动执行件541形成通向真空室52的入口,所述真空室的边界532旋转,用于借助稳态真空泵(未示出)的泵出过程。
图3b中,在两个真空室52之间布置有死室520,其不具有通向真空泵的入口。死室520通过流动路径的延长在迷宫式密封的意义下起作用,从而有利地在沿拉挤成型方向11之后的真空室52内可以获得较低的绝对压力。
图3c示出类似于图3a和图3b的作为固定的环形元件53的串联的真空装置5的一个实施例。该真空装置5不是模块化的,而是整体式地实施的。制造例如可以通过从实心材料镗孔或冲蚀来实现,从而有利地无需在束通道内布置可能导致纤维损伤的分型缝,尤其是轴向分型缝。
如图3b的实施例那样,所示出的真空装置5具有元件500、541、542,真空装置5通过它们能够绕着束轴线27旋转。
基于进入到接触区域内的进入区域中的摩擦,旋转运动部分地传递至束表面处的纤维上。由平移运动和旋转运动合成作用于束表面处的纤维上的力。基于该合成的力来实现纤维在束表面上的、促使束发生收束并因此减小束直径的轻微位移,由此使纤维处于附加的拉应力下。
此外,在如下情况中也实现了在束表面处的纤维上合成的力所促成的收束效果,在该情况中,所合成的力的方向与纤维方向矢量在进入接触区域内的区域的相应所属的限定点处相一致。在此,纤维方向矢量对应于单位矢量,其方向说明纤维在束表面上的定向。优选如下地选择旋转速度,即,上述情况至少在多个限定点处没有出现;尤其优选如下地选择旋转速度,即,上述情况在超过80%的限定点处没有出现。从可供选择旋转速度的、包含所有使得在束表面的纤维上出现所合成的力的速度的范围中排除该旋转速度或者这些旋转速度。
在此,基于所合成的力,束直径的减小相对于束直径而言是非常小的。在离开接触区域之后,纤维由于复位力所产生的位移通过拉应力几乎完全消除。束的目标几何形状至少不会由于旋转运动以不允许的程度发生变化。
所描述的实施方案的优点是,至少明显减少了束表面上的纤维在进入真空装置和/或喷注装置的具有与束的接触区域的元件内的进入区域中积聚。
图4a和图4b示出真空装置5‘的备选实施例,该真空装置在气密的壳体55‘内具有多个相继布置的真空室52‘,所述壳体具有用于真空泵的多个联接元件54‘,例如小法兰。图4a中示出真空装置5‘沿拉挤成型方向11的侧视图,其中,移除了壳体55‘的侧壁,而图4b中示出垂直于拉挤成型方向11的真空装置5‘的横截面或者说沿图4a中所示的线A-A以俯视图示出真空装置5‘的剖面。真空装置5‘的组件大致相对于穿过束2的中心轴线的纵向平面对称地沿拉挤成型方向11布置,从而真空装置5‘的彼此对称的组件基于概览相应地仅以附图标记标识一次。
为了彼此间气密地密封真空室52‘并且相对于真空装置5‘的外部环境气密地密封第一真空室52‘,真空装置5‘具有以能转动的方式分别支承在相对于壳体55‘密封的轴线561‘上的滚轮56‘,所述滚轮具有纱线滚轮的形状。如参见图4b中所示的接触区域562‘的俯视图,滚轮56‘的与束2的接触区域562‘半壳状地环绕束2的相关的表面。接触区域562‘构成滚轮56‘和束2之间的密封面。通过基于束2沿拉挤成型方向11的匀速运动而在接触区域562‘中发生的滚动摩擦,每一个滚轮56‘都绕着它们的轴线561‘旋转。在两个滚轮56‘之间的接触区域563‘内,这两个滚轮56‘彼此相对地滚动,这是因为它们具有彼此相反的转动方向,其中,接触区域563‘构成两个滚轮56‘之间的密封面。
固定的密封元件57‘牢固且气密地布置在真空装置5‘的壳体55‘上。固定的密封元件57‘具有分别相对于滚轮56‘的接触区域571‘,其中,滚轮56‘在接触区域571‘内相对于固定的密封元件57‘滚转。滚轮56‘相对于壳体55‘的密封在滚轮56‘和壳体55‘之间的接触区域564‘内实现,其中,滚轮56‘和壳体55‘在接触区域564‘内的表面被打磨和抛光并施布适用于真空的密封介质,例如真空油脂。
真空装置5‘相对于喷注装置(未示出)的密封通过具有用于密封的O形环511‘的连接元件51‘实现。
图5a和图5b示出真空装置5“的另一备选实施例,该真空装置在气密的壳体55“内具有真空室52“,该壳体具有用于真空泵的联接元件54“,例如小法兰。图5a沿拉挤成型方向11示出真空装置5“的侧视图,其中,移除了壳体55“的侧壁,而图5b示出垂直于拉挤成型方向11的真空装置5‘的横截面或者说沿图5a所示的线A-A以俯视图示出真空装置5“的剖面。真空装置5“的组件大致相对于穿过束2的中心轴线的纵向平面对称地沿拉挤成型方向11布置,从而真空装置5“的彼此对称的组件基于概览相应地仅以附图标记标识一次。
真空装置5“具有两个设施58“,这两个设施分别包括两个沿拉挤成型方向11相继布置的旋转的滚轮56“,它们通过密封带581“与驱动滚轮582“和张紧滚轮583“传送带式地彼此连接。借助驱动滚轮582“可以主动地使密封带581“在传送带式设施58“中运动,其中,密封带581“的布置在束2上的区段沿拉挤成型方向11运动。真空室52“位于两个传送带式设施58“的两个相继布置的旋转滚轮56“之间。为了在现有真空室56“之前或之后布置附加的真空室,在针对每一个设施58‘所存在的两个旋转滚轮56“中的其中一个旋转滚轮之前或之后布置针对每一个传送带式设施58“的附加的旋转的滚轮。
以能转动的方式支承在轴线561“上的旋转滚轮56“是旋转对称的并且具有纱线滚轮的形状。每两个旋转的滚轮56“半壳状地相对彼此布置。在旋转滚轮56“与束的接触区域562“内和旋转滚轮56“彼此间的接触区域563“内布置有设施58“的密封带581“。束2和旋转滚轮56“之间的以及两个旋转滚轮56“之间的形成密封面的接触因而间接地通过密封带581“来实现。
在真空室52“内不存在两个传送带式设施58“的密封带581“之间的密封接触,从而在真空室52“内空气可以从束中逸出。
传送带式设施58“内的每个旋转的滚轮56“都相对于能转动支承在轴线591“上的对应滚轮59“密封地滚转,从而在接触区域565“中形成布置在旋转的滚轮56“上的密封带581“和对应滚轮59“之间的密封面。
固定的密封元件57“牢固且气密地布置在真空装置5“的气密的壳体55“上。固定的密封元件57“的具有分别与对应滚轮59“的接触区域571“,其中,对应滚轮59“在接触区域571“内相对于固定的密封元件57“滚转。滚轮56“、582“、583“、59“相对于壳体55“的密封在滚轮56“、582“、583“、59“与壳体55“之间的接触区域564“、592“(驱动滚轮和张紧滚轮与壳体之间的接触区域未示出)内实现,其中,滚轮56“、582“、583“、59“的表面与壳体55“的表面在接触区域564“、592“内被打磨和抛光并施布有适应于真空的密封介质,例如真空油脂。
真空装置5“相对于喷注装置(未示出)的密封通过具有用于密封的O形环511“的连接元件51“实现。
图6a沿拉挤成型方向11以横截面图示出整体式地实施的喷注装置6的实施例。喷注装置6的组件大致与穿过束2的中心轴线的纵向平面对称地沿拉挤成型方向11布置,从而喷注装置6的彼此对称的组件基于概览相应地仅以附图标记标识一次。
将束2从真空装置(未示出)出发地作为由非浸渍纤维组成的几乎无空气的束22输送给喷注装置6并且完全以基质材料浸渗地作为FKV坯件23离开喷注装置6。喷注装置6具有多个相继布置的喷注室61,所述喷注室分别经由喷注通道611与用于基质材料的储存部(未示出)连接。喷注装置6的器壁63被设计成无分隔缝的一件式的构件,例如铸件或车削件。喷注室61通过器壁63的接触区域631与束2彼此分开。基于其可以在不同的绝对压力的情况下将基质材料喷注到各个喷注室61中,其中,在一般情况下,绝对压力沿拉挤成型方向11从喷注室61至沿拉挤成型方向11的下一个喷注室61中上升。在此适当的是,喷注第一喷注室61的绝对压力选择得足够较小,以便阻止基于压力差使基质材料侵入真空装置(未示出),该真空装置布置在喷注装置6之前并且与喷注装置通过设有O形环511的密封件连接。
基于接触区域631内存在的摩擦,束通道在接触区域631内以及在器壁63的整个内表面632上施布有优选无中断的磨损保护层(未示出)。
在喷注装置6上布置有多个调温元件64,以便能以期望的方式影响基质材料的与温度有关的粘度。在此,调温元件可以用于加热或冷却并且例如是电阻加热器或加热筒或冷却介质通道或电气式冷却元件。
喷注装置6利用O形环600和适当的连接元件60例如法兰相对于沿拉挤成型方向11联接的包覆装置(未示出)密封。
整体式地实施的喷注装置6的制造例如可以通过对实心材料冲蚀或镗孔来实现。针对清洁例如可以使用清洁池。
图6b示出类似于图6a的、整体式地实施的喷注装置6,其中,在喷注装置6上布置有驱动元件65,以便能够执行喷注装置6绕着束轴线27旋转。束2绕着束轴线27旋转对称地构造。通过旋转来阻止纤维在进入内表面632与束2的各自的接触区域631的进入区域内于束2的表面处发生可能的积聚。固定的基质材料储存部(未示出)至随同旋转的喷注通道611和滴落通道621(它们均布置在滴落室62处)的连接经由转动执行件660(其布置在环绕的凹槽661处)实现。电功率到电加热器形式的调温元件64上的传递例如借助滑动接触662实现。
基于进入接触区域中的进入区域内的磨损,旋转运动部分地传递至束表面处的纤维上。由平移运动和旋转运动合成作用于束表面处的纤维上的力。基于该合成的力来实现纤维在束表面上的、促使束发生收束并因此减小束直径的轻微位移,由此使纤维处于附加的拉应力下。
此外,在如下情况中也实现了在束表面处的纤维上合成的力所促成的收束效果,在该情况中,所合成的力的方向与纤维方向矢量在进入接触区域内的进入区域的相应所属的限定点处相一致。在此,纤维方向矢量对应于单位矢量,其方向说明纤维在束表面上的定向。优选如下地选择旋转速度,即,上述情况至少在多个限定点处没有出现;尤其优选如下地选择旋转速度,即,上述情况在超过80%的限定点处没有出现。从可供选择旋转速度的、包含所有使得在束表面的纤维上出现所合成的力的速度的范围中排除该旋转速度或者这些旋转速度。
在此,基于所合成的力,束直径的减小相对于束直径而言是非常小的。在离开接触区域之后,纤维由于复位力所产生的位移通过拉应力几乎完全消除。束的目标几何形状至少不会由于旋转运动以不允许的程度发生变化。
所描述的实施方案的优点是,至少明显减少了束表面上的纤维在进入真空装置和/或喷注装置的具有与束的接触区域的元件内的进入区域中积聚。
图7沿拉挤成型方向11以横截面示出模块化构造的喷注装置6‘的一个备选实施例。喷注装置6‘的组件大致相对于穿过束2的中心轴线的纵向平面对称地沿拉挤成型方向11布置,从而喷注装置6的彼此对称的组件基于概览相应地仅以附图标记标识一次。
喷注装置6‘具有由多个彼此分开的模块67‘、68‘组成的模块化结构。模块67‘、68‘的数量可以取决于根据本发明的方法的过程参数来选择并以简单的方式来调整。每两个模块67‘或者一个模块67‘和一个模块68‘借助O形环670‘密封并且通过借助张紧元件69‘在整体上对模块67‘、68‘进行拉紧而相对于喷注装置6‘的外部环境密封。模块67‘的内表面671‘成形为使得型腔作为喷注室61‘绕着束2构造。每个喷注室61‘均具有喷注通道611‘,所述喷注通道与用于基质材料的储存部(未示出)连接。模块68‘的内表面681‘成形为使得型腔作为滴落室62‘绕着束2构造。每个滴落室62‘均具有滴落通道621‘,所述滴落通道与用于多余基质材料的排流槽(未示出)连接。在匹配于过程参数地选择出喷注模块67‘的数量之前和之后布置了相应的滴落模块68‘。同样可行的是,将充当死室的模块装入设施。在每个喷注模块67‘上均布置有例如以电加热器的形式的调温元件64‘,以便通过有针对性的温度调节来影响基质材料的粘度特性。
模块67‘、68‘彼此间的密封通过密封元件672‘、682‘,例如弹性体密封唇来实现,所述密封元件基于束2穿过束通道的定向运动沿拉挤成型方向11取向并通过存在于喷注室67‘内的正的相对压力以密封的方式压靠在束2上。假如密封元件672‘、682‘通过基于束2运动的磨蚀而被磨损并且密封效果减弱,则可以基于喷注装置6‘的模块化结构以简单方式更换。
图8a和图8b示出包覆装置7的一个实施例,其中,图8a示出俯视图,而图8b示出沿线A-A的横截面的在图8a中标出的视图。FKV坯件23的表面通过卷入到薄膜711中而受包覆,该薄膜来自轴线平行于FKV坯件23布置的薄膜存储器71,该薄膜存储器以能转动的方式支承在轴线712上。沿FKV坯件23的整个长度进行对薄膜的输送;薄膜711的宽度(其平行于轴线712的尺寸)至少相应于FKV坯件23的长度。薄膜711从薄膜存储器71抽出并引导送入在其内能转动地布置多个辊子72的区域。
FKV坯件23完全浸渗基质材料地离开拉挤成型设备1‘,并借助传送带80运输至裁切装置9,例如锯,并被定长裁切。FKV坯件23在定长裁切后悬挂式地同样运输到辊子区域中,薄膜711在FKV坯件23表面的部分区域内压靠表面。通过辊子72在图7b中通过箭头所示的转动方向的旋转,使得FKV坯件23以所示的相反的转动方向旋转。薄膜存储器71同样以与辊子72相反的转动方向旋转,从而使薄膜711进一步拉入到辊子区域中并且完全地(直至达到略微地相叠)绕着FKV坯件23的表面铺放。为了对相叠部进行封口,薄膜711例如可以自粘式地实施。接下来,薄膜711通过工具73剪切并且通过辊子72和FKV坯件23的进一步旋转而无褶皱且牢固地置于FKV坯件23的表面上。经包覆的FKV坯件借助出料器74从辊子区域取走。
附图标记
1、1‘ 拉挤成型设备
2 束
200 气泡
21 由非浸渍纤维组成的束
22 由非浸渍纤维组成的几乎无空气的束
23 FKV坯件
230 基质材料
24 具有包覆物的FKV坯件
25 型芯
26 束的尺寸
27 束轴线
3 储备区域
31 线轴架
310 线轴
311 纱
32 卷绕轮
321 纱
33 纤维带线轴
331 纤维带
4 引导装置
5、5‘、5“ 真空装置
500 用于旋转的驱动元件
51、51‘、51“ 连接元件
511、511‘、511“ O形环
512 接触区域
513 接触区域内的束通道的尺寸
52、52‘、52“ 真空室
520 死室
53 固定的环形元件
531 固定的环形元件和束之间的接触区域
532 固定的环形元件的内表面
533 O形环
534 接触区域内的束通道的尺寸
535 张紧元件
54、54‘、54“ 用于真空泵的联接元件
541 转动执行件
542 凹槽
55‘、55“ 真空装置的壳体
56‘、56“ 旋转的滚轮
561‘、561“ 旋转的滚轮的轴线
562‘、562“ 旋转的滚轮与束的接触区域
563‘、563“ 两个旋转的滚轮的接触区域
564‘、564“ 旋转的滚轮与壳体的接触区域
565“ 旋转的滚轮与对应滚轮的接触区域
57‘、57“ 固定的密封元件
571‘、571“ 固定的密封元件与滚轮的接触区域
58“ 传送带状的设施
581“ 密封带
582“ 驱动滚轮
583“ 张紧滚轮
59“ 对应滚轮
591“ 对应滚轮的轴线
592“ 对应滚轮与壳体的接触区域
6、6‘ 喷注装置
60 连接元件
600、600‘ O形环
61、61‘ 喷注室
611、611‘ 喷注通道
62、62‘ 滴落室
621、621‘ 滴落通道
63 器壁
631 器壁和束之间的接触区域
632 器壁的内表面
64、64‘ 调温元件
65 用于旋转的驱动元件
660 转动执行件
661 滑动接触
662 凹槽
67‘ 喷注模块
670‘ O形环
671‘ 喷注模块的内表面
672‘ 密封元件
68‘ 滴落模块
681‘ 滴落模块的内表面
682‘ 密封元件
69‘ 张紧元件
7 包覆装置
71 薄膜存储器
711 薄膜
712 薄膜存储器的轴线
72 辊子
73 用于切割薄膜的工具
74 出料器
8 带牵拉装置
80 传送带
9 裁切装置

Claims (22)

1.用于连续制造由纤维塑料复合原料形成的坯件(23)的拉挤成型方法,所述拉挤成型方法至少具有下列方法步骤:
i.提供由非浸渍纤维组成的束(21);
ii.将所述由非浸渍纤维组成的束(21)输送给真空装置(5、5‘、5“),所述真空装置具有至少一个真空室(52、52‘、52“);
iii.在所述真空装置(5、5‘、5“)的至少一个真空室(52、52‘、52“)内生成负的相对压力,由此空气(200)从所述由非浸渍纤维组成的束(21)中逸出;
iv.从所述真空装置(5、5‘、5“)取出由非浸渍纤维组成的几乎无空气的束(22)并且将所述由非浸渍纤维组成的几乎无空气的束(22)输送给喷注装置(6、6‘),所述喷注装置具有至少一个喷注室(61、61‘),其中,真空装置(5、5‘、5“)和喷注装置(6、6‘)至少相对于外部环境气密地彼此连接;
v.将处于能流动状态的基质材料(230)喷注到所述喷注装置(6、6‘)的至少一个喷注室(61、61‘)中并以所述基质材料(230)对所述束(2)进行浸渗;
vi.从所述喷注装置(6、6‘)中取出所述坯件(23)。
2.根据权利要求1所述的拉挤成型方法,其特征在于,如下方法步骤接着所述方法步骤vi.:
vii.将所述坯件(23)输送给包覆装置(7);
viii.在所述包覆装置(7)内生成所述坯件(23)的经包覆的表面,其中,包覆(711)构造成用于在坯件(24)会经历的其他方法步骤中确保表面的气密性;
ix.从所述包覆装置(7)中取出具有包覆的坯件(24)。
3.根据权利要求1或2所述的拉挤成型方法,其特征在于,要么在方法步骤vi.之后使坯件(23)穿过裁切装置(9)要么在方法步骤ix.之后使具有包覆的坯件(24)穿过裁切装置(9),其中,在所述裁切装置(9)中对所述坯件(23)或对所述具有包覆的坯件(24)进行定长裁切。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的拉挤成型方法,其特征在于,所述真空装置(5)的束通道具有减少摩擦地实施的表面。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的拉挤成型方法,其特征在于,所述真空装置(5、5‘)具有至少两个气密地彼此连接的室(52、520、52‘)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的拉挤成型方法,其特征在于,所述真空装置(5、5‘)具有至少一个绕着所述由非浸渍纤维组成的束(21)固定布置的环形元件(53)或旋转式的滚轮密封元件(56‘)。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的拉挤成型方法,其特征在于,所述真空装置(5“)具有由旋转式的滚轮密封元件(56“)组成的至少两个设施(58“),其中,在一个设施(58“)中,至少两个沿拉挤成型方向(11)相继布置的旋转式的滚轮密封元件(56“)经由密封带(581“)传送带式地彼此连接。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的拉挤成型方法,其特征在于,所述喷注装置(6、6‘)具有至少相对于外部环境气密地彼此连接的至少两个室(61、61‘、62、62‘)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的拉挤成型方法,其特征在于,在所述喷注装置(6、6‘)中,至少一个滴落室(62、62‘)布置在所述至少一个喷注室(61、61‘)之前和/或之后并且/或者布置在所述喷注装置(6、6‘)的两个室(61、61‘)之间。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的拉挤成型方法,其特征在于,所述喷注装置(6)实施为整体式的构件。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的拉挤成型方法,其特征在于,所述喷注装置(6‘)实施为模块化的构件,其中,所述喷注装置(6‘)的模块(67‘、68‘)至少相对于外部环境气密地彼此连接。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的拉挤成型方法,其特征在于,所述喷注装置(6、6‘)的束通道施布有磨损保护层。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的拉挤成型方法,其特征在于,在所述喷注装置(6、6‘)上布置有至少一个调温元件(64、64‘)。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的拉挤成型方法,其特征在于,所述真空装置(5)的和/或所述喷注装置(6)的至少那些具有与所述束(2)的接触区域(531、631)的元件绕着所述束(2)地进行旋转运动,其中,所述束(2)绕着束轴线(27)旋转对称地构造。
15.根据权利要求2至14中任一项所述的拉挤成型方法,其特征在于,所述喷注装置(6、6‘)和所述包覆装置(7)至少相对于外部环境气密地彼此连接。
16.根据权利要求2至15中任一项所述的拉挤成型方法,其特征在于,所述坯件(23)的经包覆的表面的生成通过在接近表面的区域中部分固结基质材料(230)或者通过以足够高的冷却率将接近表面的区域冷却直至等于或小于所述基质材料(230)的玻璃化转变温度的温度来实现。
17.根据权利要求2至15中任一项所述的拉挤成型方法,其特征在于,所述坯件(23)的经包覆的表面的生成借助喷洒装置或浸浴池或挤出器来实现,或者通过以薄膜(711)卷绕或包络所述坯件来实现,或者通过将所述坯件卷入到薄膜(711)中来实现。
18.用于执行连续制造由纤维塑料复合原料形成的坯件(23)的拉挤成型方法的设施,所述设施具有
-真空装置(5、5‘、5“),所述真空装置包括至少一个真空室(52、52‘、52“),其中,所述真空装置(5、5‘、5“)具有至少一个联接元件(54、54‘、54“),所述联接元件适用于联接真空泵,并且其中,所述真空装置(5、5‘、5“)构造成在由非浸渍纤维组成的束(21)中生成负的相对压力,和
-喷注装置(6、6‘),所述喷注装置具有至少一个喷注室(61、61‘)用于喷注处于能流动状态的基质材料(230),所述喷注装置设计用于以所述基质材料(230)对所述束(2)进行浸渗,
其中,所述真空装置(5、5‘、5“)沿拉挤成型方向(11)布置在所述喷注装置(6、6‘)之前。
19.根据权利要求18所述的用于执行连续制造由纤维塑料复合原料形成的坯件(24)的拉挤成型方法的设施,其特征在于,所述设施具有如下元件(500、65):所述元件构造成使得所述真空装置(5)和/或所述喷注装置(6)或者至少所述真空装置(5)的和/或所述喷注装置(6)的那些具有与所述束(2)的接触区域(531、631)的元件绕着所述束(2)旋转运动。
20.根据权利要求18或19所述的用于执行连续制造由纤维塑料复合原料形成的坯件(24)的拉挤成型方法的设施,其特征在于,沿拉挤成型方向(11)在所述喷注装置(6、6‘)之后布置有包覆装置(7)。
21.根据权利要求1至17中任一项所述的拉挤成型方法或根据权利要求18至20中任一项所述的设施的用于制造由纤维塑料复合原料形成的坯件(23、24)以作为实心材料的应用。
22.根据权利要求1至17中任一项所述的拉挤成型方法或根据权利要求18至20中任一项所述的设施的用于制造由纤维塑料复合原料形成的坯件(23、24)以作为空心型材的应用,其中,为了制造所述空心型材,在束(2)中布置有刚性的或柔性的型芯(25)。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111394883A (zh) * 2020-05-16 2020-07-10 刘虎 一种高拉伸强度聚丙烯造设备
CN114683585A (zh) * 2022-06-01 2022-07-01 江苏澳兰德新材料科技有限公司 复合材料拉挤型材表面抗老化处理工艺
CN115308862A (zh) * 2022-08-08 2022-11-08 富通特种光缆(天津)有限公司 一种可卷绕光纤带及其点胶装置
CN115366446A (zh) * 2022-07-29 2022-11-22 辽宁石油化工大学 一种提高圆管环向刚度的拉挤缠绕组合制造工艺及设备

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018212970A1 (de) * 2018-08-02 2020-02-06 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur in-situ-Schneckenimprägnierung und Extrusion von Endlosfasern
CN111906962A (zh) * 2020-06-23 2020-11-10 哈尔滨玻璃钢研究院有限公司 一种复合材料真空浸胶装置及浸胶方法
CN113844073A (zh) * 2021-08-30 2021-12-28 中航复合材料有限责任公司 一种拉挤成型复合材料模块化气瓶支架的制备工艺

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0542709A1 (en) * 1991-11-13 1993-05-19 Monsanto Company Method and apparatus for making composite materials
EP1174250A1 (fr) * 2000-07-17 2002-01-23 Conception et Développement Michelin S.A. Imprégnation en continu de fibres en grandes longueurs, par de la résine, pour la fabrication d'éléments composites longilignes
US20070126142A1 (en) * 2005-12-01 2007-06-07 Xixian Zhou Method of making continuous filament reinforced structural plastic profiles using pultrusion/coextrusion
US20110135818A1 (en) * 2008-09-05 2011-06-09 Boyer Manfred J Impregnation plant and method

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1080562A (en) * 1912-05-29 1913-12-09 Charles Edmund Kells Jr Sanitary attachment for faucets.
US3533870A (en) * 1966-07-21 1970-10-13 Us Navy Method of fabricating a flexible impregnated glass fiber tether having maximum strength properties
US3737261A (en) * 1971-02-16 1973-06-05 Goldsworthy Eng Inc Resin impregnating system
US3992240A (en) * 1975-05-19 1976-11-16 The Boeing Company Method and apparatus for fabricating elongate laminated structures
US4194873A (en) * 1978-01-09 1980-03-25 Ppg Industries, Inc. Apparatus for making pultruded product
US5073413A (en) 1990-05-31 1991-12-17 American Composite Technology, Inc. Method and apparatus for wetting fiber reinforcements with matrix materials in the pultrusion process using continuous in-line degassing
JPH05318608A (ja) 1992-05-19 1993-12-03 Kubota Corp 引抜成形方法及び引抜成形金型
US5549947A (en) * 1994-01-07 1996-08-27 Composite Development Corporation Composite shaft structure and manufacture
US5362545A (en) * 1993-03-24 1994-11-08 Tingley Daniel A Aligned fiber reinforcement panel for structural wood members
US6258453B1 (en) * 1996-09-19 2001-07-10 Lawrence V. Montsinger Thermoplastic composite materials made by rotational shear
DE10213153A1 (de) 2002-03-23 2003-10-02 Schoeck Entwicklungsgmbh Bewehrungsstab für den Betonbau und Verfahren zur Herstellung von Bewehrungsstäben
US9238336B2 (en) * 2010-06-30 2016-01-19 Toray Industries, Inc. Process and apparatus for producing sheet-shaped prepreg
US20140367021A1 (en) * 2011-12-21 2014-12-18 Bayer Intellectual Property Gmbh Method for producing a cord-shaped composite material and system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0542709A1 (en) * 1991-11-13 1993-05-19 Monsanto Company Method and apparatus for making composite materials
EP1174250A1 (fr) * 2000-07-17 2002-01-23 Conception et Développement Michelin S.A. Imprégnation en continu de fibres en grandes longueurs, par de la résine, pour la fabrication d'éléments composites longilignes
US20070126142A1 (en) * 2005-12-01 2007-06-07 Xixian Zhou Method of making continuous filament reinforced structural plastic profiles using pultrusion/coextrusion
US20110135818A1 (en) * 2008-09-05 2011-06-09 Boyer Manfred J Impregnation plant and method

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111394883A (zh) * 2020-05-16 2020-07-10 刘虎 一种高拉伸强度聚丙烯造设备
CN111394883B (zh) * 2020-05-16 2021-07-13 上海皮尔萨管业有限公司 一种高拉伸强度聚丙烯制造设备
CN114683585A (zh) * 2022-06-01 2022-07-01 江苏澳兰德新材料科技有限公司 复合材料拉挤型材表面抗老化处理工艺
CN114683585B (zh) * 2022-06-01 2023-01-13 江苏澳兰德新材料科技有限公司 复合材料拉挤型材表面抗老化处理工艺
CN115366446A (zh) * 2022-07-29 2022-11-22 辽宁石油化工大学 一种提高圆管环向刚度的拉挤缠绕组合制造工艺及设备
CN115308862A (zh) * 2022-08-08 2022-11-08 富通特种光缆(天津)有限公司 一种可卷绕光纤带及其点胶装置
CN115308862B (zh) * 2022-08-08 2023-08-25 富通特种光缆(天津)有限公司 一种可卷绕光纤带及其点胶装置

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