DE102016206025A1 - Process for producing a pultruded fiber composite plastic profile - Google Patents
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Abstract
Um ein Verfahren zur Herstellung eines pultrudierten Faserverbundkunststoff-Profils derart weiter zu verbessern, dass das dadurch hergestellte Faserverbundkunststoff-Profil nachträglich umformbar, schweißbar und hinterspritzbar ist, sodass auch komplexe Bauteilgeometrien hergestellt werden können, wird vorgeschlagen, dass mehrere Stränge eines Faserwerkstoffs nebeneinander angeordnet, aufgewärmt und anschließend mit einem thermoplastischen Matrixwerkstoff imprägniert werden, bevor diese dem Pultrusionswerkzeug zum Pultrudieren zugeführt werden.In order to further improve a method for producing a pultruded fiber composite plastic profile in such a way that the fiber composite profile produced thereby can be subsequently formed, welded and sprayed back so that even complex component geometries can be produced, it is proposed that several strands of a fiber material be arranged next to one another and warmed up and then impregnated with a thermoplastic matrix material before being fed to the pultrusion tool for pultrusion.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines pultrudierten Faserverbundkunststoff-Profils aus mehreren mit einem thermoplastischen Matrixwerkstoff imprägnierten Strängen eines Faserwerkstoffes. The invention relates to a method for producing a pultruded fiber composite plastic profile from a plurality of impregnated with a thermoplastic matrix material strands of a fiber material.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein pultrudiertes Faserverbundkunststoff-Profil sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines pultrudierten Faserverbundkunststoff-Profils. Furthermore, the invention relates to a pultruded fiber composite plastic profile and an apparatus for producing a pultruded fiber composite plastic profile.
Pultrusion ist ein wirtschaftliches Fertigungsverfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Faser-Kunststoff-Verbundprofilen. Das Pultrusionsverfahren wird auch Strangziehverfahren genannt. Dabei wird der Faserwerkstoff mit einem Matrixwerkstoff getränkt beziehungsweise imprägniert und anschließend in einem Pultrusionswerkzeug ausgehärtet. Dabei reagiert der Matrixwerkstoff zum Polymer. Im Pultrusionswerkzeug wird der mit dem Matrixwerkstoff imprägnierte Faserwerkstoff geformt. Pultrusion is an economical manufacturing process for the continuous production of fiber-plastic composite profiles. The pultrusion process is also called pultrusion. In this case, the fiber material is impregnated or impregnated with a matrix material and then cured in a pultrusion tool. The matrix material reacts to the polymer. In the pultrusion tool, the fiber material impregnated with the matrix material is shaped.
Üblicherweise basieren pultrudierte Faserverbundkunststoff-Profile auf einer duroplastischen Matrix, wodurch die Formgebungsfreiheit eingeschränkt ist. Die resultierenden Profile können nachträglich nicht oder nur sehr schwer umgeformt werden. Des Weiteren sind derartige Profile nicht recyclingfähig, schweißbar und anspritzbar. Dadurch sind die Anwendungsbereiche für komplex geformte Bauteile sehr begrenzt. Usually pultruded fiber composite plastic profiles are based on a thermosetting matrix, whereby the freedom of shaping is limited. The resulting profiles can not be subsequently or very difficult to reshape. Furthermore, such profiles are not recyclable, weldable and sprayable. As a result, the applications for complex shaped components are very limited.
Stand der TechnikState of the art
In der
Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, VorteileDESCRIPTION OF THE INVENTION: Problem, Solution, Advantages
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines pultrudierten Verbundkunststoff-Profils derart weiter zu verbessern, dass das resultierende Faserverbundkunststoff-Profil nachträglich umformbar, schweißbar und anspritzbar ist, um somit komplex geformte Bauteile herstellen zu können. The object of the present invention is to further improve a method for producing a pultruded composite plastic profile in such a way that the resulting fiber composite plastic profile can be subsequently deformed, welded and sprayed in order to be able to produce components of complex shape.
Erfindungsgemäß wird hierfür ein Verfahren zur Herstellung eines pultrudierten Faserverbundkunststoff-Profils aus mehreren mit einem thermoplastischen Matrixwerkstoff imprägnierten Strängen eines Faserwerkstoffs vorgeschlagen. Das erfindungsgemäße Verfahren weist zumindest die folgenden Schritte auf:
- a) Zuführen mehrerer Stränge des Faserwerkstoffs in eine Aufwärm-Imprägniervorrichtung; und
- b) Anordnen der Stränge nebeneinander; und
- c) Aufwärmen der Stränge; und
- d) Imprägnieren der Stränge mit dem Matrixwerkstoff; und
- e) Zuführen der mit dem Matrixwerkstoff imprägnierten Stränge in ein Pultrusionswerkzeug, wobei die imprägnierten Stränge pultrudiert und zum Faserverbundkunststoff-Profil geformt werden.
- a) feeding a plurality of strands of the fiber material into a warm-up impregnating device; and
- b) arranging the strands side by side; and
- c) warming the strands; and
- d) impregnating the strands with the matrix material; and
- e) feeding the strands impregnated with the matrix material into a pultrusion die, wherein the impregnated strands are pultruded and formed into the fiber composite plastic profile.
Die Stränge aus dem Faserwerkstoff können beispielsweise in Form von Endlosfaserrovings, aber auch als Garne, Zwirne oder sonstiges textiles Halbzeug zugeführt werden. Bevorzugterweise weist der Faserwerkstoff Glasfasern auf. Der Matrixwerkstoff ist als thermoplastischer Matrixwerkstoff, bevorzugterweise als reaktiver thermoplastischer Matrixwerkstoff, ausgebildet und bildet die Ausgangsbasis für den thermoplastischen Kunststoff. Der Matrixwerkstoff basiert vorzugsweise auf einem Lactam-System, zum Beispiel auf Caprolactam. The strands of the fiber material can be supplied for example in the form of continuous fiber rovings, but also as yarns, threads or other semi-finished textile product. Preferably, the fiber material comprises glass fibers. The matrix material is formed as a thermoplastic matrix material, preferably as a reactive thermoplastic matrix material, and forms the starting point for the thermoplastic material. The matrix material is preferably based on a lactam system, for example on caprolactam.
Die vorgenannten Schritte a) bis e) des erfindungsgemäßen Verfahrens sind erfindungsgemäß in der vorgenannten Reihenfolge durchzuführen. Somit werden die Stränge vor oder während des Aufwärmens nebeneinander angeordnet und erst anschließend mit dem Matrixwerkstoff imprägniert. Nach dem Imprägnieren werden die imprägnierten Stränge pultrudiert. The abovementioned steps a) to e) of the process according to the invention are to be carried out according to the invention in the abovementioned sequence. Thus, the strands are arranged side by side before or during warming and only then impregnated with the matrix material. After impregnation, the impregnated strands are pultruded.
Die einzelnen Stränge aus dem Faserwerkstoff können mittels einer Faserzuführeinheit, beispielsweise mittels Rollen oder Spulen, abgewickelt und der Aufwärm-Imprägniervorrichtung zugeführt werden. In der Aufwärm-Imprägniervorrichtung wird der Faserwerkstoff beziehungsweise werden die einzelnen Stränge aus dem Faserwerkstoff zuerst aufgewärmt und anschließend mit dem Matrixwerkstoff imprägniert, beispielsweise besprüht oder übergossen. Dabei werden die vorgenannten erfindungsgemäßen Schritte in einem kontinuierlichen Prozessablauf durchgeführt. Sämtliche nebeneinander angeordneten Stränge werden gleichzeitig und mit gleicher Geschwindigkeit durch die Aufwärm-Imprägniervorrichtung hindurchgeführt, beispielsweise hindurchgezogen. Vor oder während des Aufwärmens werden die Stränge nebeneinander angeordnet. Hierunter ist zu verstehen, dass die einzelnen Stränge im Wesentlichen auf einer Ebene nebeneinander verteilt angeordnet werden. Bevorzugterweise werden die einzelnen Stränge dabei auf einer im Wesentlichen horizontal ausgerichteten Ebene angeordnet. The individual strands of the fiber material can be unwound by means of a Faserzuführeinheit, for example by means of rollers or coils, and fed to the warm-up impregnating device. In the warm-up impregnating device, the fiber material or the individual strands of the fiber material are first warmed up and then impregnated with the matrix material, for example sprayed or doused. The aforementioned steps according to the invention are carried out in a continuous process sequence. All juxtaposed strands are passed through the warm-up impregnating device at the same time and at the same speed, for example pulled through. Before or during the warm-up, the strands are arranged side by side. This is to be understood that the individual strands are arranged essentially distributed on one level next to each other. Preferably, the individual strands are arranged on a substantially horizontally oriented plane.
Im Pultrusionswerkzeug werden die mit dem Matrixwerkstoff imprägnierten Stränge aus Faserwerkstoff pultrudiert, sodass der Matrixwerkstoff reagiert und polymerisiert. Dabei wird das Faserverbundkunststoff-Profil geformt.In the pultrusion tool, the strands impregnated with the matrix material are eliminated Fiber material pultruded so that the matrix material reacts and polymerizes. Here, the fiber composite plastic profile is formed.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass im Einlaufbereich des Pultrusionswerkzeuges den imprägnierten Strängen zusätzlicher Matrixwerkstoff zugeführt wird. Dadurch kann, falls erforderlich, die Oberflächenqualität des Faserverbundkunststoff-Profils verbessert werden.It is preferably provided that the impregnated strands of additional matrix material is supplied in the inlet region of the pultrusion tool. As a result, if necessary, the surface quality of the fiber composite plastic profile can be improved.
Dadurch, dass die Stränge nebeneinander angeordnet werden, können sämtliche Stränge gleichmäßig mit dem Matrixwerkstoff in einfacher Weise getränkt beziehungsweise imprägniert werden. Hierdurch wird eine sehr gute Durchtränkung der einzelnen Stränge ermöglicht. Die Luft wird aus dem Gesamtsystem bereits entfernt, bevor die Stränge aus dem Faserwerkstoff dem Pultrusionswerkzeug zugeführt werden. Hierdurch kann eine hohe Qualität ohne Fehlstellen im Faserverbundkunststoff-Profil erreicht werden. Ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Faserverbundkunststoff-Profil weist im Ergebnis sehr gute mechanische Eigenschaften beziehungsweise Kennwerte, zum Beispiel Zugfestigkeiten über 1.200 MPa auf. Des Weiteren sind Faserverbundkunststoff-Profile, hergestellt durch das erfindungsgemäße Verfahren, nachträglich umformbar, schweißbar und hinterspritzbar, sodass auch komplexe Bauteilgeometrien möglich sind. Die Faserverbundkunststoff-Profile können somit auch im Automobilbereich eingesetzt werden. Des Weiteren sind die Randbeschnitte beziehungsweise Abfälle recycelbar und können somit besser genutzt werden. The fact that the strands are arranged side by side, all strands can be evenly impregnated or impregnated with the matrix material in a simple manner. This allows a very good impregnation of the individual strands. The air is already removed from the overall system before the strands of fiber material are fed to the pultrusion tool. As a result, a high quality without defects in fiber composite plastic profile can be achieved. As a result, a fiber composite plastic profile produced by the process according to the invention has very good mechanical properties or characteristic values, for example tensile strengths of more than 1200 MPa. Furthermore, fiber composite plastic profiles, produced by the method according to the invention, can be subsequently formed, welded and spray-coated, so that even complex component geometries are possible. The fiber composite plastic profiles can thus also be used in the automotive sector. Furthermore, the edge trimmings or waste are recyclable and can thus be better utilized.
Bevorzugterweise wird das Faserverbundkunststoff-Profil als Hohlprofil hergestellt. Hierunter ist zu verstehen, dass das resultierende Faserverbundkunststoff-Profil einen durchgehenden und längsgerichteten Hohlraum aufweist, welcher umfänglich vom Faserverbundkunststoff umschlossen ist. Preferably, the fiber composite plastic profile is produced as a hollow profile. By this is meant that the resulting fiber composite plastic profile has a continuous and longitudinal cavity, which is circumferentially enclosed by the fiber composite plastic.
Ferner ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die imprägnierten Stränge mittels einer Zusammenführungseinrichtung zu einer dem endgültigen Faserverbundkunststoff-Profil konturnahen Geometrie zusammengeführt werden, bevor die imprägnierten Stränge dem Pultrusionswerkzeug zugeführt werden. Hierfür werden die nebeneinander, besonders bevorzugterweise im Wesentlichen auf einer Ebene, angeordneten Stränge zuerst imprägniert und anschließend in einer in dem gewünschten Faserverbundkunststoff-Profil endkonturnahen Geometrie zusammengeführt. Hierfür werden die imprägnierten Stränge bevorzugterweise zum Hohlprofil ausgerichtet. Furthermore, it is preferably provided that the impregnated strands are brought together by means of a merging device to form a contour close to the final fiber composite plastic profile before the impregnated strands are fed to the pultrusion tool. For this purpose, the strands arranged next to one another, particularly preferably substantially on one level, are first impregnated and then brought together in a geometry close to final contour in the desired fiber composite plastic profile. For this purpose, the impregnated strands are preferably aligned with the hollow profile.
Die Zusammenführungseinrichtung kann beispielsweise als Lochplatte ausgebildet sein, wobei durch einzelne Löcher beziehungsweise Durchbrechungen die Stränge hindurchgezogen werden. Die Löcher beziehungsweise Durchbrechungen durch die Lochplatte können entsprechend der gewünschten Profil-Form in der Lochplatte angeordnet sein. Beispielsweise kann durch jedes einzelne Loch beziehungsweise durch jede einzelne Durchbrechung ein imprägnierter Strang oder mehrere imprägnierte Stränge hindurchgezogen werden. Des Weiteren kann ein Werkzeugteil, zum Beispiel der Kern, des Pultrusionswerkzeugs mit dem stirnseitigen Ende dieses Werkzeugteils an der Zusammenführungseinrichtung, insbesondere der Lochplatte, angeordnet beziehungsweise mit dieser verbunden werden. Hierdurch kann das Werkzeugteil, beispielsweise der Kern, des Pultrusionswerkzeugs fixiert werden. Die imprägnierten Stränge werden durch die Durchbrechungen beziehungsweise Löcher der Lochplatte (Zusammenführungseinrichtung) hindurchgeführt und um das Werkzeugteil (den Kern) des Pultrusionswerkzeugs umfänglich herum verteilt und im Wesentlichen gleichmäßig verteilt angeordnet. The merging device may be formed, for example, as a perforated plate, wherein the strands are pulled through individual holes or openings. The holes or openings through the perforated plate can be arranged according to the desired profile shape in the perforated plate. For example, an impregnated strand or several impregnated strands can be pulled through each individual hole or through each individual opening. Furthermore, a tool part, for example the core, of the pultrusion tool can be arranged with the end face of this tool part on the merging device, in particular of the perforated plate, or connected thereto. As a result, the tool part, for example the core, of the pultrusion tool can be fixed. The impregnated strands are passed through the apertures or holes of the perforated plate (merging device) and distributed around the tool part (core) of the pultrusion tool circumferentially around and arranged distributed substantially uniformly.
Ferner ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die nebeneinander angeordneten Stränge des Faserwerkstoffes mittels mindestens einer Imprägniereinrichtung imprägniert werden, wobei die Imprägniereinrichtung quer zu einer Abzugsrichtung der Stränge alternierend hin und her bewegt wird. Hierfür wird die Imprägniereinrichtung besonders bevorzugterweise in horizontaler Richtung und quer zur Abzugsrichtung der Stränge hin und her bewegt. Dabei kann der geschmolzene beziehungsweise flüssige Matrixwerkstoff gleichmäßig auf die nebeneinander angeordneten Faserstränge aufgebracht, zum Beispiel aufgegossen werden. Furthermore, it is preferably provided that the juxtaposed strands of the fiber material are impregnated by means of at least one impregnating device, wherein the impregnating device is alternately moved back and forth transversely to a withdrawal direction of the strands. For this purpose, the impregnation device is particularly preferably moved back and forth in the horizontal direction and transversely to the withdrawal direction of the strands. In this case, the molten or liquid matrix material can be uniformly applied to the juxtaposed fiber strands, for example, poured.
Die Stränge des Faserwerkstoffs werden bevorzugterweise vor dem Imprägnieren innerhalb der Aufwärm-Imprägniervorrichtung in einem im Wesentlichen geschlossenen Raum in aufgeheizter Luft aufgewärmt. Hierunter ist zu verstehen, dass die aufgeheizte Luft in einem im Wesentlichen geschlossenen System angeordnet ist. Der geschlossene Raum beziehungsweise das geschlossene System kann durch das Gehäuse der Aufwärm-Imprägniervorrichtung abgeschlossen sein. Alternativerweise könnte innerhalb der Aufwärm-Imprägniervorrichtung ein in sich geschlossener Raum ausgebildet sein. Auch könnten mehrere voneinander getrennte beziehungsweise separate im Wesentlichen geschlossene Räume innerhalb der Aufwärm-Imprägniervorrichtung vorgesehen sein. Die Luft wird zum Aufwärmen der Stränge des Faserwerkstoffs in dem im Wesentlichen geschlossenen Raum wird besonders bevorzugterweise auf eine Temperatur zwischen 60 °C und 160 °C, sowie ganz besonders bevorzugterweise auf eine Temperatur zwischen 80 °C und 140 °C, aufgewärmt. The strands of the fibrous material are preferably heated in a substantially closed space in heated air prior to impregnation within the warm-up impregnator. This is to be understood that the heated air is arranged in a substantially closed system. The closed space or the closed system may be completed by the housing of the warm-up impregnating device. Alternatively, a self-contained space could be formed within the warm-up impregnator. Also, a plurality of separate or separate substantially closed spaces could be provided within the warm-up impregnating device. The air is used to warm up the strands of the fiber material in the substantially closed space is most preferably at a temperature between 60 ° C and 160 ° C, and most preferably on a temperature between 80 ° C and 140 ° C, warmed up.
Auch ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die Stränge in mindestens zwei aufeinanderfolgenden Stufen in der Aufwärm-Imprägniervorrichtung aufgewärmt und getrocknet werden. In einer ersten Stufe können die nebeneinander angeordneten Stränge über eine Heizplatte geführt beziehungsweise gezogen werden. Die Heizplatte wird dabei bevorzugterweise auf eine Temperatur zwischen 120 °C und 160 °C, sowie besonders bevorzugterweise auf eine Temperatur zwischen 140 °C und 150 °C, aufgeheizt. It is also preferable for the strands to be warmed and dried in at least two successive stages in the warm-up impregnating device. In a first stage, the strands arranged side by side can be guided or pulled over a heating plate. The heating plate is thereby preferably heated to a temperature between 120 ° C and 160 ° C, and particularly preferably to a temperature between 140 ° C and 150 ° C, heated.
In einer zweiten Stufe können die Stränge um einzelne bolzenförmige Heizelemente, beispielsweise Walkbolzen, herumgeführt werden. Besonders bevorzugterweise sind dabei mindestens drei parallel zueinander und in vertikaler Richtung zueinander versetzte bolzenförmige Heizelemente vorgesehen. Die bolzenförmigen Heizelemente werden besonders bevorzugterweise auf eine Temperatur zwischen 140 °C und 180 °C, sowie ganz besonders bevorzugterweise auf eine Temperatur zwischen 150 °C und 170 °C, aufgeheizt. Ferner ist besonders bevorzugterweise vorgesehen, dass die Heizelemente in der zweiten Stufe auf eine höhere Temperatur aufgeheizt werden als das Heizelement, beispielsweise die Heizplatte, in der ersten Stufe. Somit dient die erste Stufe bevorzugterweise aus Vorwärmstufe, wobei die in der ersten Stufe vorgewärmten Stränge in der zweiten Stufe weiter aufgeheizt und getrocknet werden. In a second stage, the strands can be led around individual bolt-shaped heating elements, such as Walkbolzen. Particularly preferably, at least three mutually parallel and vertically offset bolt-shaped heating elements are provided. The bolt-shaped heating elements are particularly preferably heated to a temperature between 140 ° C and 180 ° C, and most preferably preferably to a temperature between 150 ° C and 170 ° C, heated. Furthermore, it is particularly preferably provided that the heating elements are heated in the second stage to a higher temperature than the heating element, for example, the heating plate, in the first stage. Thus, the first stage preferably serves as a preheat stage, wherein the strands preheated in the first stage are further heated and dried in the second stage.
Dadurch, dass die Heizelemente in der zweiten Stufe bevorzugterweise als bolzenförmige Heizelemente, zum Beispiel als Walkbolzen, und vertikal versetzt zueinander angeordnet sind, können die nebeneinander angeordneten Stränge aus dem Faserwerkstoff derart um die bolzenförmigen Heizelemente herumgeführt werden, dass dabei die Schlichte (Beschichtung) auf den Fasersträngen aufgebrochen wird. Dadurch kann eine bessere Trocknung des Faserwerkstoffs sowie auch eine bessere anschließende Imprägnierung der Stränge erreicht werden. Characterized in that the heating elements in the second stage are preferably arranged as bolt-shaped heating elements, for example as a Walkbolzen, and vertically offset from each other, the juxtaposed strands of the fiber material can be guided around the bolt-shaped heating elements such that thereby the sizing (coating) on the fiber strands is broken. This allows a better drying of the fiber material as well as a better subsequent impregnation of the strands can be achieved.
Die beiden einzelnen Aufwärmstufen können bevorzugterweise innerhalb der Aufwärm-Imprägniervorrichtung durch eine Lochplatte voneinander getrennt sein. Durch die einzelnen Löcher beziehungsweise Durchbrechungen in der Lochplatte können die Stränge hindurchgezogen werden. Bevorzugterweise sind die Löcher beziehungsweise Durchbrechungen hierfür auf einer Ebene beziehungsweise ganz besonders bevorzugterweise auf einer im Wesentlichen horizontal ausgerichteten Ebene angeordnet. The two individual warm-up stages may preferably be separated from one another within the warm-up impregnating device by a perforated plate. Through the individual holes or openings in the perforated plate, the strands can be pulled through. Preferably, the holes or openings for this purpose are arranged on a plane or very particularly preferably on a substantially horizontally oriented plane.
Ferner ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die Stränge des Faserwerkstoffs vor und/oder während des Imprägnierens innerhalb der Aufwärm-Imprägniervorrichtung in einem im wesentlichen geschlossenen Raum in vorgetrockneter Luft aufgewärmt und/oder imprägniert werden. Dabei wird die Luft in dem im wesentlichen geschlossenen Raum, in welchem die Stränge des Faserwerkstoffs aufgewärmt und/oder imprägniert werden, bis auf eine relative Luftfeuchte kleiner als 10 %, besonders bevorzugterweise kleiner als 5 %, entfeuchtet beziehungsweise vorgetrocknet. Furthermore, it is preferably provided that the strands of the fiber material are warmed and / or impregnated in predried air before and / or during the impregnation within the warm-up impregnating device in a substantially closed space. In this case, the air in the substantially closed space in which the strands of the fiber material are heated and / or impregnated, up to a relative humidity of less than 10%, particularly preferably less than 5%, dehumidified or predried.
Die Stränge werden bevorzugterweise innerhalb der Aufwärm-Imprägniervorrichtung vor und/oder während des Aufheizens gespreizt. Dabei werden die Stränge nebeneinander und leicht beabstandet zueinander angeordnet und geführt beziehungsweise durch die Aufwärm-Imprägniervorrichtung hindurchgezogen. Durch das Spreizen der einzelnen Stränge können diese besser und effektiver aufgewärmt, getrocknet und anschließend imprägniert werden. The strands are preferably spread within the warm-up impregnator prior to and / or during heating. The strands are arranged side by side and slightly spaced from each other and guided or pulled through the warm-up impregnating device. By spreading the individual strands they can be warmed up better and more effectively, dried and then impregnated.
Erfindungsgemäß ist ferner ein pultrudiertes Faserverbundkunststoff-Profil aus mehreren mit einem thermoplastischen Matrixwerkstoff imprägnierten Strängen eines Faserwerkstoffs vorgesehen, wobei das pultrudierte Faserverbundkunststoff-Profil nach einem vorbeschrieben Verfahren hergestellt wurde. According to the invention, a pultruded fiber composite plastic profile of a plurality of impregnated with a thermoplastic matrix material strands of a fiber material is further provided, wherein the pultruded fiber composite plastic profile was prepared by a method described above.
Bevorzugterweise weist der Faserwerkstoff Glasfasern auf oder besteht daraus. Der Matrixwerkstoff basiert bevorzugterweise auf einem Lactam-System, beispielsweise auf Caprolactam oder Laurinlactam. Preferably, the fiber material comprises or consists of glass fibers. The matrix material is preferably based on a lactam system, for example on caprolactam or laurolactam.
Des Weiteren ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Herstellung eines vorbeschriebenen pultrudierten Faserverbundkunststoff-Profils aus mehreren mit einem thermoplastischen Matrixwerkstoff imprägnieren Strängen eines Faserwerkstoffs vorgesehen. Die Vorrichtung weist hierfür eine Aufwärm-Imprägniervorrichtung zum Aufwärmen und Trocknen der Stränge sowie zum Imprägnieren der Stränge mit dem Matrixwerkstoff auf. Der Aufwärm-Imprägniervorrichtung ist ein Pultrusionswerkzeug nachgeschaltet, welchem die mit dem Matrixwerkstoff imprägnierten beziehungsweise getränkten Stränge zur Formgebung zugeführt werden. Die Vorrichtung ist erfindungsgemäß zur Herstellung eines pultrudierten Faserverbundkunststoff-Profils gemäß einem vorbeschriebenen Verfahren ausgebildet. Furthermore, an apparatus for producing a previously described pultruded fiber composite plastic profile from a plurality of strands of a fiber material impregnated with a thermoplastic matrix material is provided according to the invention. For this purpose, the device has a warm-up impregnating device for heating and drying the strands and for impregnating the strands with the matrix material. The warm-up impregnating device is followed by a pultrusion tool, to which the strands impregnated or impregnated with the matrix material are fed for shaping. The device according to the invention is designed for producing a pultruded fiber composite plastic profile according to a method described above.
Bevorzugterweise ist die Aufwärm-Imprägniervorrichtung im Wesentlichen geschlossen, insbesondere umfänglich geschlossen, ausgebildet. Auch könnte innerhalb der Aufwärm-Imprägniervorrichtung mindestens ein im Wesentlichen geschlossener Raum angeordnet sein. Unter der im Wesentlichen geschlossen ausgebildeten Aufwärm-Imprägniervorrichtung ist zu verstehen, dass innerhalb der Aufwärm-Imprägniervorrichtung zumindest ein in sich im Wesentlichen geschlossener Raum mit aufgewärmter und vorgetrockneter Luft zur Aufwärmung und Trocknung der Fasern aus dem Faserwerkstoff angeordnet ist. Zum Zuführen der einzelnen Stränge aus dem Faserwerkstoff kann die Aufwärm-Imprägniervorrichtung entsprechende Öffnungen aufweisen. Auch weist die Aufwärm-Imprägniervorrichtung an dessen Ausgang eine entsprechende Öffnung zur Durchführung der imprägnierten Stränge und zum Zuführen der imprägnierten Stränge in das nachgeschaltete Pultrusionswerkzeug auf. Das Pultrusionswerkzeug ist somit bevorzugterweise außerhalb der Aufwärm-Imprägniervorrichtung angeordnet. Zusätzlicher Matrixwerkstoff kann zur Verbesserung der Oberflächenqualität des Pultrusionsprofils im Einlaufbereich des Pultrusionswerkzeuges eingebracht werden.Preferably, the warm-up impregnating device is substantially closed, in particular circumferentially closed, formed. Also, at least one substantially closed space could be arranged within the warm-up impregnation device. Under the essentially closed-off warm-up Impregnating device is to be understood that within the warm-up impregnating at least one substantially closed space with warmed up and pre-dried air for heating and drying of the fibers is arranged from the fiber material. For supplying the individual strands of the fiber material, the warm-up impregnating device may have corresponding openings. Also, the warm-up impregnating device has at its exit a corresponding opening for passing through the impregnated strands and for feeding the impregnated strands into the downstream pultrusion tool. The pultrusion tool is thus preferably arranged outside the warm-up impregnation device. Additional matrix material can be introduced to improve the surface quality of the Pultrusionsprofils in the inlet region of the pultrusion tool.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert. The invention is explained below by way of example with reference to preferred embodiments.
Es zeigen schematisch: They show schematically:
Bevorzugte Ausführungsform der ErfindungPreferred embodiment of the invention
In den
Innerhalb der Aufwärm-Imprägniervorrichtung
Zwischen einzelnen Lochplatten
Nach dem Imprägnieren der einzelnen Stränge
Im Einlaufbereich des Pultrusionswerkzeuges
Im Pultrusionswerkzeug
Mittels der in
In
Nach der mehrstufigen Aufwärmung und Trocknung der einzelnen Stränge
Anschließend werden die mit dem Matrixwerkstoff
Ein Werkzeugteil
In
Des Weiteren weist die in
In
Somit kann das Werkzeugteil
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Faserverbundkunststoff-Profil FRP profile
- 200200
- Vorrichtung zur Herstellung von Faserverbundkunststoff-Profilen Apparatus for producing fiber composite plastic profiles
- 1010
- Matrixwerkstoff Matrix material
- 1111
- Faserwerkstoff Fiber material
- 1212
- Stränge des Faserwerkstoff Strands of the fiber material
- 1313
- Aufwärm-Imprägniervorrichtung Warm-impregnation
- 1414
- Faserzuführeinheit fiber feeding
- 1515
- Pultrusionswerkzeug pultrusion
- 1616
- Zusammenführungseinrichtung Merge means
- 1717
- Imprägniereinrichtung impregnating
- 1818
- Abzugsrichtung withdrawal direction
- 1919
- Spreizeinrichtung spreading
- 2020
- Lochplatten perforated plates
- 2121
- Werkzeugteil des Pultrusionswerkzeug Tool part of the pultrusion tool
- 2222
- Heizplatte heating plate
- 2323
- Heizelemente heating elements
- 2424
- Fixierungen fixations
- 2525
- Bohrungen für Heizelemente Holes for heating elements
- 2626
- Matrixzuführung matrix feed
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102011005329 A1 [0005] DE 102011005329 A1 [0005]
Claims (11)
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-
2016
- 2016-04-12 DE DE102016206025.2A patent/DE102016206025A1/en not_active Withdrawn
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