DE102009025366B4 - Process for producing a long fiber reinforced thermoplastic profile and apparatus therefor - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Herstellen eines LFT(langfaserverstärktes Thermoplast)-Profils, welches das LFT-Profil aufeinanderfolgend durch Verwendung einer Formwalzenanordnung und eines LFT-D(Langfaserverstärkter-Thermoplast-Direktcompoundierungs)-Extruders, der einen ersten Extruder und einen zweiten Extruder aufweist, herstellt und umfasst: a) Herstellen einer thermoplastischen Harzverbindung durch Schmelzen und Kneten eines thermoplastischen Harzes und eines Zusatzstoffs in dem ersten Extruder; b) Herstellen eines LFT durch Kneten der hergestellten thermoplastischen Harzverbindung und von Endlosfasern oder Stapelfasern in dem zweiten Extruder; c) Herstellen eines extrudierten LFT-Erzeugnisses mit einer gewünschten Größe und Form durch kontinuierliches Extrudieren des LFT unter Verwendung einer Extrusionsform; und d) Herstellen eines Profils mit einer gewünschten Größe und Form durch Hindurchführen des extrudierten LFT-Erzeugnisses durch die Formwalzenanordnung und anschließendes Schneiden desselben unter Verwendung eines Schneideteils, dadurch gekennzeichnet, dass die Formwalzenanordnung wenigstens drei Walzenpaare umfasst, wobei jede Temperatur der Walzenpaare von dem Extruder aus schrittweise niedriger wird, die Walzenpaare so gestaltet sind, dass alle Pressräume derselben unterschiedliche Querschnittsformen aufweisen, die schrittweise kleiner sind, so dass der Pressraum des letzten Walzenpaars die gleiche Querschnittsform wie das herzustellende Profil aufweist, an einem Ende eines die Walzenpaare aufweisenden Walzformteils eine Zieheinheit angeordnet ist, und die Zieheinheit das extrudierte Erzeugnis mit einer konstanten Geschwindigkeit zieht.A method of producing an LFT (long fiber reinforced thermoplastic) profile which manufactures and comprises the LFT profile sequentially by using a forming roll assembly and an LFT-D (long fiber reinforced thermoplastic direct compounding) extruder having a first extruder and a second extruder a) preparing a thermoplastic resin compound by melting and kneading a thermoplastic resin and an additive in the first extruder; b) preparing an LFT by kneading the prepared thermoplastic resin compound and continuous fibers or staple fibers in the second extruder; c) preparing an extruded LFT product having a desired size and shape by continuously extruding the LFT using an extrusion die; and d) forming a profile of a desired size and shape by passing the extruded LFT product through the forming roll assembly and then cutting it using a cutting member, characterized in that the forming roll assembly comprises at least three pairs of rolls, each temperature of the roll pairs from the extruder becomes progressively lower, the pairs of rollers are designed so that all pressing spaces of the same have different cross-sectional shapes which are progressively smaller, so that the pressing space of the last pair of rollers has the same cross-sectional shape as the profile to be produced, at one end of a roller pair having roll forming a drawing unit is arranged, and the drawing unit pulls the extruded product at a constant speed.
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines langfaserverstärkten Thermoplastprofils mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung zum Herstellen eines langfaserverstärkten Thermoplastprofils mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 6. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines langfaserverstärkten Thermoplastprofils, das ein LFT-D(Langfaserverstärkter-Thermoplast-Direktcompoundierungs)-Verfahren und ein Walzformverfahren kombiniert und sparsam und aufeinanderfolgend das langfaserverstärkte Thermoplastprofil herstellt, wobei eine Verschlechterung des Thermoplastprofils reduziert wird, und eine Vorrichtung dafür.The present invention relates to a method for producing a long fiber reinforced thermoplastic profile having the features of the preamble of claim 1 and an apparatus for producing a long fiber reinforced thermoplastic profile having the features of the preamble of claim 6. More particularly, the present invention relates to a method for producing a long fiber reinforced thermoplastic profile combines a LFT-D (long fiber reinforced thermoplastic direct compounding) method and a roll forming process, and economically and sequentially produces the long fiber reinforced thermoplastic profile, thereby reducing degradation of the thermoplastic profile, and an apparatus therefor.
Beschreibung des Stands der TechnikDescription of the Related Art
Ein Profil wird für Baukonstruktionen und Fahrzeuge verwendet und durch Extrudieren von Stahl, Aluminium oder einer Kunststoffverbindung oder durch Walzformen derselben hergestellt.A profile is used for building constructions and vehicles and made by extruding steel, aluminum or a plastic compound or by roll forming them.
Bei dem Walzformverfahren wird ein kontinuierlich zugeführtes Bahnmaterial schrittweise in eine kreisförmige Querschnittsform gebracht, indem es durch Walzengerüste geführt wird, die kontinuierlich angeordnet sind, so dass das Profil hergestellt wird, oder es werden beide Enden davon verschweißt, um eine Röhre herzustellen.In the roll forming method, a continuously fed sheet material is gradually formed into a circular cross-sectional shape by passing it through roll stands continuously arranged to make the profile, or both ends thereof are welded to make a tube.
Typischerweise weisen die bei dem Walzformverfahren verwendeten Walzen eine konvexe Walze und eine konkave Walze auf, durch die ein pressender Teil und ein nicht-pressender Teil wahlweise so angeordnet sind, dass das Bahnmaterial schrittweise in eine gewünschte Form gebracht wird, indem es durch die Walzenpaare geführt wird. Die Walzen können einschränkend beim Bearbeiten von Metallen verwendet werden.Typically, the rolls used in the roll forming process have a convex roll and a concave roll through which a pressing part and a non-pressing part are selectively arranged so that the sheet material is gradually formed into a desired shape by passing it through the roll pairs becomes. The rollers can be used restrictively when working with metals.
Ein langfaserverstärkter Thermoplast (nachfolgend als „LFT” bezeichnet) wird für Fahrzeugkomponenten, wie zum Beispiel einen Aufprallträger und einen Plattenrahmen, der dünn ist und ein geringes Gewicht und hervorragende Festigkeitscharakteristiken aufweist, verwendet. Der LFT wird durch ein LFT-D-Verfahren hergestellt.A long-fiber-reinforced thermoplastic (hereinafter referred to as "LFT") is used for vehicle components such as an impact beam and a plate frame which is thin and has a light weight and excellent strength characteristics. The LFT is manufactured by an LFT-D process.
Zunächst wird der LFT so hergestellt, dass er eine Bahnform aufweist. Der bahnförmige LFT wird in einem Ofen erwärmt, mit einer Verstärkungsbahn beschichtet und dann durch eine Hochdruck-Formpressvorrichtung in den Aufprallträger und dergleichen geformt. Jedoch besteht ein Problem dahingehend, dass die physikalischen Eigenschaften während der Erwärmung in dem Ofen verschlechtert werden.First, the LFT is made to have a sheet shape. The sheet-shaped LFT is heated in an oven, coated with a reinforcing sheet, and then molded into the impact beam and the like by a high-pressure molding apparatus. However, there is a problem that the physical properties are deteriorated during the heating in the furnace.
Die
Die
Die
Die
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist darauf gerichtet, ein Verfahren zum Herstellen eines LFT-Profils, das ein LFT-D-Verfahren und ein Walzformverfahren so kombiniert, dass es sparsam und aufeinanderfolgend das langfaserverstärkte Thermoplastprofil herstellt, wobei eine Verschlechterung des Thermoplastprofils reduziert wird und eine Vorrichtung dafür bereitzustellen.An embodiment of the present invention is directed to providing a method for producing an LFT profile that combines an LFT-D process and a roll forming process to economically and sequentially produce the long fiber reinforced thermoplastic profile, thereby reducing degradation of the thermoplastic profile and a Provide device for it.
Um das Ziel der vorliegenden Erfindung zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines LFT(langfaserverstärktes Thermoplast)-Profils gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung zum Herstellen eines LFT-Profils gemäß Anspruch 6 bereit. In order to achieve the object of the present invention, the present invention provides a method of manufacturing an LFT (long fiber reinforced thermoplastic) profile according to claim 1 and an apparatus for manufacturing an LFT profile according to claim 6.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- LFT-D-ExtruderLFT-D extruders
- 101101
- thermoplastisches Harz und Zusatzstoffthermoplastic resin and additive
- 102102
- erster Extruderfirst extruder
- 103103
- Endlosfasercontinuous fiber
- 104104
- zweiter Extrudersecond extruder
- 105105
- Extrusionsformextrusion die
- 200200
- WalzformteilRolling molding
- 201201
- obere Walzeupper roller
- 202202
- untere Walzelower roller
- 203203
- PressraumPress room
- 300300
- Schneideteilcutting part
- 400400
- Schneideteilcutting part
- 401401
- Profil-1Profile 1
BESCHREIBUNG SPEZIFISCHER AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF SPECIFIC EMBODIMENTS
Die Vorteile, Merkmale und Aspekte der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, die nachfolgend dargelegt wird, offenkundig werden.The advantages, features and aspects of the invention will become apparent from the following description of the embodiments with reference to the accompanying drawings, which will be presented below.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines LFT(langfaserverstärktes Thermoplast)-Profils bereitgestellt, welches das LFT-Profil aufeinanderfolgend durch Verwendung einer Formwalzenanordnung und eines LFT-D(Langfaserverstärkter-Thermoplast-Direktcompoundierungs)-Extruders, der einen ersten Extruder und einen zweiten Extruder aufweist, herstellt und beinhaltet: a) Herstellen einer thermoplastischen Harzverbindung durch Schmelzen und Kneten eines thermoplastischen Harzes und eines Zusatzstoffs in dem ersten Extruder; b) Herstellen eines LFT durch Kneten der hergestellten thermoplastischen Harzverbindung und von Endlosfasern oder Stapelfasern in dem zweiten Extruder; c) Herstellen eines extrudierten LFT-Erzeugnisses mit einer gewünschten Größe und Form durch kontinuierliches Extrudieren des LFT unter Verwendung einer Extrusionsform; und d) Herstellen eines Profils mit einer gewünschten Größe und Form durch Hindurchführen des extrudierten LFT-Erzeugnisses durch die Formwalzenanordnung und anschließendes Schneiden desselben unter Verwendung eines Schneideteils.According to the present invention, there is provided a method of producing an LFT (long fiber reinforced thermoplastic) profile which successively uses the LFT profile by using a forming roll assembly and an LFT-D (long fiber reinforced thermoplastic direct compounding) extruder comprising a first extruder and a first extruder second extruder, produces and includes: a) preparing a thermoplastic resin compound by melting and kneading a thermoplastic resin and an additive in the first extruder; b) preparing an LFT by kneading the prepared thermoplastic resin compound and continuous fibers or staple fibers in the second extruder; c) preparing an extruded LFT product having a desired size and shape by continuously extruding the LFT using an extrusion die; and d) forming a profile of a desired size and shape by passing the extruded LFT product through the forming roll assembly and then cutting it using a cutting member.
Der LFT-D-Extruder beinhaltet den ersten und den zweiten Extruder. Sofern es möglich ist, das thermoplastische Harz und den Zusatzstoff zu schmelzen und zu kneten und diese dann zu dem zweiten Extruder zu überführen, ist der erste Extruder nicht besonders eingeschränkt. Und sofern es möglich ist, die thermoplastische Harzverbindung und die Endlosfasern oder Stapelfasern zu kneten, ist der zweite Extruder nicht besonders eingeschränkt.The LFT-D extruder includes the first and second extruders. If it is possible to melt and knead the thermoplastic resin and the additive and then transfer them to the second extruder, the first extruder is not particularly limited. And if it is possible to knead the thermoplastic resin compound and the continuous fibers or staple fibers, the second extruder is not particularly limited.
Der erste und der zweite Extruder sind gemäß deren Funktionen getrennt. Vorzugsweise ist jeder Extruder mehrfach vorgesehen. Jedoch kann nur ein Extruder verwendet werden, der alle Funktionen beinhaltet.The first and second extruders are separated according to their functions. Preferably, each extruder is provided several times. However, only one extruder can be used, which includes all functions.
Das thermoplastische Harz kann eines oder mehrere aus einer Gruppe von Polyolefin, Polyamid, ABS-Harz, Polyethylenterephthalat und dergleichen sein. Vorzugsweise ist das thermoplastische Harz Polyolefin.The thermoplastic resin may be one or more of a group of polyolefin, polyamide, ABS resin, polyethylene terephthalate and the like. Preferably, the thermoplastic resin is polyolefin.
Der Zusatzstoff kann einer oder mehrere aus einer Gruppe eines Antioxidationsmittels, eines Wärmestabilisators, eines Pigments, eines Dispersionsmittels, eines Kompatibilisierungsmittels und dergleichen sein.The additive may be one or more of a group of an antioxidant, a heat stabilizer, a pigment, a dispersant, a compatibilizer, and the like.
Die Endlosfaser oder Stapelfaser kann eine oder mehrere aus einer Gruppe einer Glasfaser, einer Basaltfaser, einer Kohlenstofffaser, einer Aramidfaser und dergleichen sein. Vorzugsweise ist die Endlosfaser oder Stapelfaser eine Glasfaser, die durch eine Oberflächenbehandlung für Polyolefin bearbeitet ist.The continuous fiber or staple fiber may be one or more of a group of a glass fiber, a basalt fiber, a carbon fiber, an aramid fiber, and the like. Preferably, the continuous fiber or staple fiber is a glass fiber processed by a polyolefin surface treatment.
Vorzugsweise weist die Extrusionsform eine Querschnittsform und eine Größe auf, die ähnlich zu oder identisch mit einer Querschnittsform und einer Größe eines herzustellenden Profils sind.Preferably, the extrusion die has a cross-sectional shape and a size that are similar to or identical to a cross-sectional shape and a size of a profile to be produced.
Jedes Walzenpaar besteht aus einer oberen Walze, einer unteren Walze und einem Pressraum (einem Raum zwischen der oberen und der unteren Walze). Die obere und die untere Walze bilden ein Paar, das zusammen zu drehen ist. Äußere Oberflächen der oberen und der unteren Walze des letzten Walzenpaars sind so gestaltet, dass der Pressraum eine Querschnittsform aufweist, die identisch mit der eines herzustellenden Profils ist.Each pair of rollers consists of an upper roller, a lower roller and a pressing space (a space between the upper and lower rollers). The upper and lower rollers form a pair that is to be rotated together. Outer surfaces of the upper and lower rollers of the last pair of rollers are designed so that the pressing space has a cross-sectional shape which is identical to that of a profile to be produced.
Wenn die obere und die untere Walze gedreht werden, werden die äußeren Oberflächen der oberen und der unteren Walze und der Pressraum nicht verändert. When the upper and lower rollers are rotated, the outer surfaces of the upper and lower rollers and the pressing space are not changed.
Drei oder mehr Walzenpaare sind vorgesehen und jede Temperatur derselben ist von dem Extruder aus schrittweise gesenkt. Zum Beispiel kann für den Fall dreier Walzenpaare die Temperatur der Walzenpaare der Reihe nach von dem am nächsten zu dem Extruder liegenden aus jeweils ungefähr 200°C, 150°C und 100°C betragen.Three or more pairs of rollers are provided and each temperature thereof is gradually lowered from the extruder. For example, in the case of three pairs of rollers, the temperature of the pairs of rollers may be from about 200 ° C, 150 ° C and 100 ° C in order from the closest to the extruder.
Die mehreren Walzenpaare sind so gestaltet, dass alle Pressräume derselben unterschiedliche Querschnittsformen aufweisen, die schrittweise kleiner sind, so dass der Pressraum des letzten Walzenpaars die gleiche Querschnittsform wie das herzustellende Profil aufweist.The plurality of roller pairs are designed so that all the pressing spaces of the same have different cross-sectional shapes, which are progressively smaller, so that the pressing space of the last pair of rollers has the same cross-sectional shape as the profile to be produced.
Die obere und die untere Walze und der Pressraum können gemäß der Form und Größe des herzustellenden Profils unterschiedlich gestaltet sein.The upper and lower rolls and the pressing space may be made different according to the shape and size of the profile to be produced.
Eine Zieheinheit (zum Ziehen des extrudierten Erzeugnisses mit einer konstanten Geschwindigkeit) ist an einem Ende des Walzformteils angeordnet. Auf diese Weise wird bewirkt, dass ein fehlerhafter Prozentsatz verringert wird.A drawing unit (for drawing the extruded product at a constant speed) is disposed at one end of the rolled molding. This will cause a bad percentage to be reduced.
Eine Kunststoffbahn kann wahlweise vor dem Walzformvorgang auf eine obere und eine untere Oberfläche des extrudierten LFT-Erzeugnisses geschichtet werden und dann wird das extrudierte LFT-Erzeugnis durch das Walzformen behandelt.A plastic sheet may optionally be coated on top and bottom surfaces of the extruded LFT product prior to the roll forming operation, and then the extruded LFT product is treated by the roll forming.
Das Profil kann als ein Bauprofil, ein komplexes rechteckiges Material oder ein Fahrzeugaufprallträger und dergleichen verwendet werden.The profile may be used as a structural profile, a complex rectangular material or a vehicle impact beam, and the like.
Eine Vorrichtung zum Herstellen des LFT-Profils gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen LFT-D-Extruder mit einem ersten und einem zweiten Extruder, eine Formwalzenanordnung und einen Schneideteil, die der Reihe nach so angeordnet sind, dass sie aufeinanderfolgend das LFT-Profil herstellen.An apparatus for manufacturing the LFT profile according to the present invention includes an LFT-D extruder having first and second extruders, a forming roll assembly, and a cutting member sequentially arranged to sequentially produce the LFT profile.
Der erste und der zweite Extruder sind gemäß deren Funktionen getrennt. Vorzugsweise ist jeder Extruder mehrfach vorgesehen. Jedoch kann nur ein Extruder verwendet werden, der alle Funktionen beinhaltet.The first and second extruders are separated according to their functions. Preferably, each extruder is provided several times. However, only one extruder can be used, which includes all functions.
Die wie in
Der erste Extruder
Sofern eine Bearbeitungstemperatur und die U/min (Umdrehungen pro Minute) beim Schmelzen und Kneten die gleichen sind, wie die, die typischerweise für das verwendete thermoplastische Harz und den verwendeten Zusatzstoff eingesetzt werden, sind diese nicht besonders beschränkt. Vorzugsweise liegen diese innerhalb eines solchen Wertbereichs, dass eine Verschlechterung der thermoplastischen Harzverbindung minimiert und das Kneten einheitlich durchgeführt wird.When a processing temperature and rpm (revolutions per minute) in melting and kneading are the same as those typically used for the thermoplastic resin and the additive used, they are not particularly limited. Preferably, they are within such a range of values as to minimize deterioration of the thermoplastic resin compound and to perform kneading uniformly.
Der zweite Extruder
Die Endlosfaser
Das extrudierte Erzeugnis
Das extrudierte Erzeugnis
Das Walzenpaar besteht aus der oberen Walze
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Verfahren zum Herstellen eines langfaserverstärkten Thermoplastprofils, das ein LFT-D-Verfahren und ein Walzformverfahren kombiniert und sparsam und aufeinanderfolgend das langfaserverstärkte Thermoplastprofil herstellt, wobei eine Verschlechterung des Thermoplastprofils reduziert wird, und eine Vorrichtung dafür bereitzustellen.According to the present invention, it is possible to provide a method for producing a long-fiber-reinforced thermoplastic profile which combines an LFT-D method and a roll-forming method and economically and sequentially produces the long-fiber-reinforced thermoplastic profile, thereby reducing deterioration of the thermoplastic profile, and providing a device therefor.
Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die spezifischen Ausführungsformen beschrieben wurde, wird es dem Fachmann offenkundig sein, dass verschiedene Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.While the present invention has been described with respect to the specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the scope of the invention as defined in the following claims.
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