DE102016219553B4

DE102016219553B4 - Pultrusionsverfahren, Verwendung eines Pultrusionsverfahren und Anordnung zur kontinuierlichen Herstellung von Rohlingen aus einem Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff

Info

Publication number: DE102016219553B4
Application number: DE102016219553.0A
Authority: DE
Inventors: Jens Werner; Jörn Kiele; Till Weinkauf; André Kießling
Original assignee: ThyssenKrupp Carbon Components GmbH
Current assignee: Action Composites Hightech GmbH
Priority date: 2016-10-07
Filing date: 2016-10-07
Publication date: 2023-02-16
Anticipated expiration: 2036-10-08
Also published as: BR112019003337A2; US20190217559A1; CN109789649A; EP3523116A1; DE102016219553A1; WO2018065326A1

Abstract

Pultrusionsverfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Rohlingen aus Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff (23), aufweisend zumindest die folgenden Verfahrensschritte:i. Bereitstellung eines Strangs aus ungetränkten Fasern (21);ii. Zuführung des Strangs aus ungetränkten Fasern (21) zu einer Vakuumeinrichtung (5, 5', 5"), die mindestens zwei luftdicht miteinander verbundene Vakuumkammern (52, 52') aufweist;iii. Erzeugung eines negativen Relativdrucks in den mindestens zwei luftdicht miteinander verbundenen Vakuumkammern (52, 52`) der Vakuumeinrichtung (5, 5', 5"), wodurch Luft (200) aus dem Strang aus ungetränkten Fasern (21) entweicht;iv. Entnahme des nahezu luftleeren Strangs aus ungetränkten Fasern (22) aus der Vakuumeinrichtung (5, 5', 5") und Zuführung des nahezu luftleeren Strangs aus ungetränkten Fasern (22) zu einer Injektionseinrichtung (6, 6'), die mindestens eine Injektionskammer (61, 61') aufweist, wobei Vakuumeinrichtung (5, 5', 5") und Injektionseinrichtung (6, 6') luftdicht zumindest gegenüber der Umgebung miteinander verbunden sind;v. Injektion von Matrixmaterial (230) in fließfähigem Zustand in die mindestens eine Injektionskammer (61, 61') der Injektionseinrichtung (6, 6') und Imprägnierung des Strangs (2) mit dem Matrixmaterial (230);vi. Entnahme des Rohlings (23) aus der Injektionseinrichtung (6, 6').

Description

Die Erfindung betrifft ein Pultrusionsverfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Rohlingen aus einem Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff (FKV), eine Anordnung zur Durchführung eines Pultrusionsverfahrens zur kontinuierlichen Herstellung von Rohlingen aus einem Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff und die Verwendung des erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahrens und der erfindungsgemäßen Anordnung.
Das Pultrusionsverfahren, auch als Strangziehen bezeichnet, ermöglicht eine kontinuierliche Fertigung von Faser-Kunststoff-Verbund-Profilen (FKV-Profilen), insbesondere von mit Endlosfasern verstärkten Verbund-Profilen. Beim Pultrusionsverfahren wird ein Strang aus (Verstärkungs-)Fasern und/oder Faserhalbzeugen, insbesondere aus endlosen Verstärkungsfasern, mittels einer Abzugsvorrichtung durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines FKV-Profils, die im Allgemeinen eine Vorrichtung zum Einbetten der Fasern in eine Kunststoffmatrix, auch als Imprägnierung bezeichnet, und eine Aushärtungs- und Formgebungsvorrichtung umfasst, gezogen. Die Prozessgeschwindigkeiten der einzelnen Verfahrensschritte des Pultrusionsverfahrens bestimmen die Ziehgeschwindigkeit, also die Geschwindigkeit, mit der der Strang durch die Vorrichtung zur Durchführung des Pultrusionsverfahrens gezogen wird. Als Strang wird die Anordnung von Faserhalbzeugen bezeichnet, die die Verfahrensschritte des Pultrusionsverfahrens durchläuft.
Die Formgebung erfolgt üblicherweise mittels eines beheizten Werkzeugs, in dem zugleich die Aushärtung des Matrixmaterials des FKV-Profils stattfindet. Da die Aushärtung eine gewisse Zeitdauer in Anspruch nimmt, ist die Ziehgeschwindigkeit, die bei einem Pultrusionsverfahren mit beheiztem Werkzeug angewendet werden kann, begrenzt. Zur Erhöhung der Ziehgeschwindigkeit kann zum einen das beheizte Werkzeug unter Konstanthalten der Werkzeugtemperatur verlängert werden, so dass die Verweildauer des mit Matrixmaterial imprägnierten Strangs im Werkzeug verlängert wird. Durch die Verlängerung des Werkzeugs steigt nachteilig die Reibung, der der Strang ausgesetzt ist, was in höheren, von der Abzugsvorrichtung aufzubringenden Abzugskräften und in einer höheren Schädigungswahrscheinlichkeit der Fasern des Strangs resultiert. Zum anderen kann eine Beschleunigung des Aushärtungsprozesses durch Erhöhung der Werkzeugtemperatur unter Konstanthalten der Werkzeuglänge erzielt werden. Nachteilig wirkt sich dabei aus, dass die Temperaturverteilung insbesondere bei großen Strangquerschnitten nicht homogen ist, so dass es häufig zu einem lokal begrenzten Anhärten im Werkzeug kommt, oder zu einer vorschnellen Aushärtung der Oberfläche des Strangs, was zu einem Aufreißen der Oberfläche oder zu Blasenbildung an der Oberfläche nach Austritt aus dem Werkzeug führen kann. Des Weiteren kann eine mögliche lokale Überhitzung des Matrixmaterials zu dessen chemischer Zersetzung führen.
Aus der EP 1 347 114 A2 ist ein Pultrusionsverfahren bekannt, bei dem zur Überwindung der beschriebenen Nachteile die Verfahrensschritte der Formgebung und der Aushärtung voneinander getrennt sind. Dazu wird eine formgebende, aus Kunststoff bestehende, verlorene Schalung angewendet, in der die Aushärtung unabhängig vom eigentlichen Pultrusionsverfahren erfolgen kann. Die verlorene Schalung wird auf einfache Weise im Pultrusionsverfahren mit Fasern, die mit Matrixmaterial imprägniert werden, befüllt und verschlossen. Es werden keine Maßnahmen beschrieben, mit denen eine unvollständige Imprägnierung der Fasern oder Lufteinschlüsse bei der Imprägnierung vermieden werden, so dass davon auszugehen ist, dass die mittels des offenbarten Verfahrens hergestellten FKV-Profile eine verminderte Qualität aufweisen.
Ziel des Imprägnierungsschritts ist es, jedes Element des Faserhalbzeugs vollständig mit Matrixmaterial zu umhüllen. Unvollständig benetzte Elemente und Lufteinschlüsse in der Matrix verschlechtern die mechanischen Eigenschaften eines FKV-Profils und sind unerwünscht. Aus diesem Grund erfolgt die Imprägnierung häufig durch Injektion des Matrixmaterials unter deutlich erhöhtem Relativdruck, wobei der Relativdruck die Druckdifferenz zwischen dem in der Vorrichtung herrschenden Absolutdruck und dem Umgebungsdruck (im Allgemeinen dem Luftdruck) darstellt. Diese Druckerhöhung ist aber insbesondere bei Matrixmaterialien höherer Viskosität nicht ausreichend, um die genannten unerwünschten Effekte zu vermeiden. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene weitere Ansätze bekannt, um die Qualität der Tränkung eines Strangs mit Matrixmaterial zu verbessern. In der US 5 073 413 A ist ein Pultrusionsverfahren beschrieben, bei dem zunächst Matrixmaterial in einen Strang aus ungetränkten Fasern injiziert wird, und daran anschließend wird der Strang aus nunmehr getränkten Fasern einem Entgasungsprozess unterzogen, indem er durch eine Kammer, in der ein negativer Relativdruck (Unterdruck) herrscht, gezogen wird. Ein Nachteil dieser Lösung liegt darin, dass das Matrixmaterial einen erhöhten Strömungswiderstand für Luftblasen, die in radialer Richtung aus dem Inneren des Faserstrangs entweichen sollen, darstellt. Insbesondere bei Strängen mit großen Querschnitten muss die Verweildauer in der Unterdruckkammer dementsprechend lang gewählt werden, so dass die Ziehgeschwindigkeit durch die Pultrusionsvorrichtung gering ist.
Ein ähnliches Konzept für ein Pultrusionsverfahren ist in der JP H05- 318 608 A offenbart; hier erfolgt eine Tränkung des Strangs durch Injektion von Matrixmaterial von mindestens zwei Punkten aus, zwischen denen der bereits getränkte Strang einem Unterdruck ausgesetzt ist, damit während der ersten Tränkung eingeschlossene Luftblasen aus dem Strang entweichen. Dieses Verfahren weist ebenfalls die zuvor genannten Nachteile aufgrund des durch das Matrixmaterial erhöhten Strömungswiderstands für eingeschlossene Luftblasen auf.
Die DE 601 14 096 T2 beschreibt ein Herstellungsverfahren und eine Fertigungsanlage für FKV-Profile, bei dem die Fasern zuerst in einer Vakuumkammer entlüftet und dann, weiterhin unter Luftabschluss, in einer Imprägnierkammer mit Harz imprägniert werden. An diese Verfahrensschritte schließt sich noch eine Formgebung mittels einer Kalibrierdüse und die zumindest teilweise Stabilisierung der Matrix an.
Die US 3 737 261 A schlägt eine mittels eines O-Rings abgetrennte Vakuumkammer vor einer Harzimprägnierkammer vor. Das zu imprägnierende Material wird durch die rohrförmig hintereinander angeordneten Kammern geführt und mit Schallunterstützung mit Matrixmaterial getränkt.
Die WO 2013/ 092 738 A2 betrifft ein Verfahren und eine Pultrusionsanlage zur Herstellung eines strangförmigen Verbundkörpers aus einem Faserbündel einem Matrixmaterial. Das Faserbündel wird in eine Injektionsbox mit wenigstens zwei Zufuhrkanälen und einer Injektionskammergeführt. In die Injektionskammer wird das Matrixmaterial in fließfähigem Zustand injiziert, sodass das Faserbündel mit dem Matrixmaterial getränkt und ein Werkstoffverbund ausgebildet wird. Erfindungsgemäß wird in die Injektionskammer Energie eingebracht, sodass die Tränkung des Faserbündels mit dem Matrixmaterial unter Energiezufuhr erfolgt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Pultrusionsverfahren vorzuschlagen, mittels dessen höhere Ziehgeschwindigkeiten erreicht werden, ohne dass die mechanischen Eigenschaften des mit dem Verfahren hergestellten Faser-Kunststoff-Verbund-Rohlings negativ beeinflusst werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Pultrusionsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das erfindungsgemäße Pultrusionsverfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Rohlings aus Faser-Kunststoff-Verbund-Werkstoff weist zumindest die folgenden Verfahrensschritte auf, wobei die Verfahrensschritte in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden:

i. Bereitstellung eines Strangs aus ungetränkten Fasern, wobei der Begriff „Fasern“ auch alle geeigneten Halbzeuge aus Fasern einschließt;
ii. Zuführung des Strangs aus ungetränkten Fasern zu einer Vakuumeinrichtung, die mindestens zwei luftdicht miteinander verbundene Vakuumkammern aufweist;
iii. Erzeugen eines negativen Relativdrucks in den mindestens zwei luftdicht miteinander verbundenen Vakuumkammern der Vakuumeinrichtung, wodurch Luft aus dem Strang aus ungetränkten Fasern entweicht;
iv. Entnahme des nahezu luftleeren Strangs aus ungetränkten Fasern aus der Vakuumeinrichtung und Zuführung des nahezu luftleeren Strangs aus ungetränkten Fasern zu einer Injektionseinrichtung, die mindestens eine Injektionskammer aufweist, wobei Vakuumeinrichtung und Injektionseinrichtung luftdicht gegenüber der Umgebung miteinander verbunden sind;
v. Injektion von Matrixmaterial in fließfähigem Zustand in die mindestens eine Injektionskammer der Injektionseinrichtung und Imprägnierung des Strangs mit dem Matrixmaterial;
vi. Entnahme des Rohlings aus der Injektionseinrichtung.

Nach der Entnahme aus der Injektionseinrichtung kann der Rohling weiteren Verfahrensschritten, die unter anderem zumindest die Aushärtung des Matrixmaterials betreffen, zugeführt werden. Vorteilhaft kann, aufgrund dessen, dass der Strang aus ungetränkten Fasern vor der Imprägnierung einem negativen Relativdruck ausgesetzt und damit bei der Imprägnierung nahezu luftleer ist, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bei hoher Ziehgeschwindigkeit eine homogene und vollständige Benetzung der Fasern des Strangs erzielt werden.
Des Weiteren weist das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil auf, dass keine Änderung des Faservolumengehalts des Strangs im Verfahrensgang, beispielsweise durch Verpressen, notwendig ist. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können vorteilhaft auch FKV-Rohlinge mit einem für die Festigkeit des ausgehärteten FKV-Rohlings günstigen Faservolumengehalt, beispielsweise einem Faservolumengehalt unter 60 Vol.-%, hergestellt werden.
Das erfindungsgemäße Pultrusionsverfahren ist geeignet, FKV-Rohlinge als Vollmaterial oder FKV-Rohlinge in Form von Hohlprofilen herzustellen. Das erfindungsgemäße Pultrusionsverfahren ist des Weiteren geeignet, FKV-Rohlinge mit verschiedenen geometrischen Querschnittsformen herzustellen, beispielsweise rund in Vollprofil- oder Hohlprofil-Form, oval, insbesondere in Vollprofil-Form, oder mehreckig, insbesondere auch in C-, H-, I-, L- oder T-ProfilForm, wobei der Querschnitt des FKV-Rohlings konstant ist.
Für das erfindungsgemäße Verfahren können sowohl Einzelfilamente und Rovings, insbesondere Endlosfasern, als auch jedes zur Pultrusion geeignete Faserhalbzeug verwendet werden, beispielsweise Gelege, Gewirke, Gewebe, Geflechte, Matten, Vliese, sowie Kombinationen aus verschiedenen Faser- bzw. Faserhalbzeugarten. Es können Natur- oder Kunstfasern, beispielsweise Glas- oder Kohlenstoff- oder Aramidfasern oder Gemische aus verschiedenen Fasertypen, verwendet werden.
Als Matrixmaterial können prinzipiell sowohl duroplastische als auch thermoplastische Kunststoffe eingesetzt werden. Besonders bevorzugt werden Reaktivharzsysteme oder aufschmelzbare Kunststoffe als Matrixmaterial eingesetzt.
Als „Strang“ werden im Sinne der Erfindung alle gebündelten Fasern oder Faserhalbzeuge bezeichnet, die die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahrens durchlaufen. Der Begriff „Strang“ umfasst in diesem Sinne auch eine Anordnung aus gebündelten Fasern oder Faserhalbzeugen und einem Formkern, wie sie zur Herstellung eines Hohlprofils verwendet wird.
„Ungetränkte Fasern“ im Sinne der Erfindung sind Fasern oder Faserhalbzeuge, die nicht mit Matrixmaterial benetzt sind. Die Bereitstellung der ungetränkten Fasern und ihre Zuführung zu den Verfahrensschritten des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt aus einem Vorratsbereich, der beispielsweise einen Spulenständer und/oder ein Flechtrad und/oder ein Wickelrad und/oder einen Ständer für Materialbänder umfassen kann. Nach dem Abzug aus dem Vorratsbereich erfolgt die Bündelung der Fasern zu einem Strang.
Die Vakuumeinrichtung ist so ausgestaltet, dass in ihren mindestens zwei luftdicht miteinander verbundenen Vakuumkammern ein negativer Relativdruck auf den Strang aus ungetränkten Fasern wirkt, wobei „negativer Relativdruck“ im Sinne der Erfindung bedeutet, dass der in den mindestens zwei Vakuumkammern der Vakuumeinrichtung herrschende Absolutdruck kleiner ist als der Umgebungsdruck, der im Vorratsbereich herrscht, im Allgemeinen also kleiner ist als der Luftdruck. Vorzugsweise stellt sich in den mindestens zwei Vakuumkammern der Vakuumeinrichtung ein Absolutdruck ein, der dem Grobvakuumbereich zuzuordnen ist. Die Erzeugung des negativen Relativdrucks kann mittels einer oder mehrerer Vakuumpumpen erfolgen, wobei insbesondere Bauarten von Vakuumpumpen eingesetzt werden, die für den Betrieb im Grobvakuumbereich geeignet sind, beispielsweise Kolbenpumpen oder Drehschieberpumpen oder Scrollpumpen oder Wasserstrahlpumpen. Die Vakuumeinrichtung weist dafür mindestens einen Anschluss mit Zugang zu mindestens einer der beiden Vakuumkammern auf, der zur Anbindung einer oder mehrerer Vakuumpumpen geeignet ist.
In den mindestens zwei Vakuumkammern der Vakuumeinrichtung wird Luft aus dem Strang aus ungetränkten Fasern weitgehend entfernt. Der Restluftgehalt im Strang aus ungetränkten Fasern bei Entnahme aus der Vakuumeinrichtung ist dabei eine Funktion des Absolutdrucks in der in Pultrusionsrichtung nachgeordneten der mindestens zwei Vakuumkammern der Vakuumeinrichtung. In diesem Sinne ist der Strang aus ungetränkten Fasern bei Entnahme aus der Vakuumeinrichtung als „nahezu luftleer“ zu bezeichnen.
In einem nächsten Verfahrensschritt wird der nahezu luftleere Strang aus ungetränkten Fasern aus der Vakuumeinrichtung entnommen und einer Injektionseinrichtung zugeführt. Die Vakuumeinrichtung und die Injektionseinrichtung sind in Pultrusionsrichtung hintereinander angeordnet und weisen einen durchgängigen Strangkanal auf. Als „Strangkanal“ wird im Sinne der Erfindung der Bereich einer Einrichtung bezeichnet, in dem der Strang angeordnet ist. Bevorzugt erstreckt sich der Strangkanal unterbrechungsfrei zumindest über die gesamte Länge der beiden Einrichtungen. Als „Pultrusionsrichtung“ wird im Sinne der Erfindung die Richtung bezeichnet, in der die Einrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens durchlaufen werden. Im Folgenden beziehen sich alle Positionsangaben, sofern nicht anders angegeben, auf die Pultrusionsrichtung.
Die Entnahme aus der Vakuumeinrichtung und Zuführung zur Injektionseinrichtung erfolgt kontinuierlich mittels einer Abzugseinrichtung, die später erläutert wird. Vakuumeinrichtung und Injektionseinrichtung sind luftdicht zumindest gegenüber der Umgebung miteinander verbunden.
„Luftdicht“ im Sinne der Erfindung heißt, dass das Eindringen von Umgebungsluft verhindert oder zumindest auf ein prozessunschädliches Niveau begrenzt wird. Prozessunschädlich ist das Niveau eindringender Umgebungsluft in den Strang, das eine Funktion der Leckrate in die Einrichtungen des erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahrens und den Verbindungsbereich der Einrichtungen ist, dann, wenn es nicht zu einer die mechanischen Eigenschaften des ausgehärteten FKV-Rohlings negativ beeinträchtigenden Bildung von Lufteinschlüssen und Poren bei der Imprägnierung des Strangs im Pultrusionsverfahren führt. „Luftdichtheit“ im Sinne der Erfindung schließt die Dichtheit zumindest gegenüber nichtaggressiven Flüssigkeiten ein.
Die Injektionseinrichtung weist mindestens eine Injektionskammer auf. Matrixmaterial wird in fließfähigem Zustand in die mindestens eine Injektionskammer der Injektionseinrichtung injiziert, um den nahezu luftleeren Strang, der von der Vakuumeinrichtung in die Injektionseinrichtung geführt wird, mit Matrixmaterial zu infiltrieren und zu imprägnieren.
Aufgrund dessen, dass der Strang bei der Imprägnierung nahezu luftleer ist, erfolgt die Imprägnierung dabei so, insbesondere mit einer vollständigen Benetzung der Fasern, dass die Oberfläche des Strangs bei Verlassen der Injektionseinrichtung dergestalt vollständig mit Matrixmaterial getränkt ausgebildet ist, dass im Wesentlichen bei der Entnahme des FKV-Rohlings aus der Injektionseinrichtung keine Luft aus der Umgebung in den FKV-Rohling eindringen kann. Mit anderen Worten bilden sich unter der Voraussetzung, dass die Oberfläche des FKV-Rohlings keiner Verformung, insbesondere Krümmung oder Streckung, unterworfen ist, nach der Imprägnierung im erfindungsgemäßen Verfahren im Wesentlichen keine Porenkanäle, durch die Luft in das Innere des FKV-Rohlings eindringen kann.
Nach Entnahme aus der Injektionseinrichtung kann der FKV-Rohling weiteren Verfahrensschritten zugeführt werden, unter anderem zumindest zur Aushärtung des Matrixmaterials.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahrens sieht vor, dass sich die folgenden Verfahrensschritte an den Verfahrensschritt vi. anschließen:

vii. Zuführung des Rohlings zu einer Ummantelungseinrichtung;
viii. Erzeugung einer ummantelten Oberfläche des Rohlings in der Ummantelungseinrichtung, wobei die Ummantelung dazu ausgebildet ist, die Luftdichtheit der Oberfläche des Rohlings bei weiteren Verfahrensschritten, denen der Rohling unterzogen werden kann, sicherzustellen;
ix. Entnahme des eine Ummantelung aufweisenden Rohlings aus der Ummantelungseinrichtung.

Nach der Entnahme aus der Ummantelungseinrichtung kann der Rohling weiteren Verfahrensschritten, die unter anderem eine formgebende Bearbeitung und die Aushärtung des Matrixmaterials betreffen können, zugeführt werden.
Vorteilhaft ermöglicht die beschriebene Ausgestaltung die Weiterbehandlung des eine Ummantelung aufweisenden Rohlings, insbesondere eine nichtspanende Formgebung, ohne dass durch Beschädigungen der Oberfläche des Rohlings Luft in den Rohling eindringen kann.
Als „Ummantelung“ sind im Sinne der Erfindung dabei alle intrinsischen und/oder extrinsischen Elemente zu verstehen, mittels derer der Rohling mit einer Oberfläche versehen wird, die bei einer Weiterbehandlung des Rohlings luftdicht bleibt. Eine mögliche Weiterbehandlung ist insbesondere eine nichtspanende Formgebung, bei der Anteile der Oberfläche des Rohlings beispielsweise gestaucht oder gedehnt werden. Als intrinsische Elemente sind Elemente zu verstehen, die aus Matrixmaterial bestehen. Intrinsische Elemente sind in diesem Sinne insbesondere teilkonsolidiertes oder Matrixmaterial im Glaszustand. Extrinsische Elemente sind vom Matrixmaterial verschiedene Elemente, beispielsweise Folien oder Wachse.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahrens passiert entweder nach Verfahrensschritt vi. der Rohling oder nach Verfahrensschritt ix. der eine Ummantelung aufweisende Rohling eine Zuschneideeinrichtung. In der Zuschneideeinrichtung erfolgt ein Ablängen des Rohlings bzw. des eine Ummantelung aufweisenden Rohlings.
Das Ablängen in der Zuschneideeinrichtung kann zeitlich deutlich später als die vorangehenden Verfahrensschritte erfolgen. Zur Zwischenlagerung kann der mit dem erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahren hergestellte FKV-Rohling dann beispielsweise auf eine Spule gewickelt werden und einer Kühlung zugeführt werden, falls diese notwendig ist, um das Aushärten des Matrixmaterials bis zur Zuführung des FKV-Rohlings zu weiteren Verfahrensschritten zu verzögern.
Die Zuführung des Strangs zu den beschriebenen Einrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahrens erfolgt mittels einer Abzugseinrichtung, wobei der Strang die Abzugseinrichtung zumindest nach der Injektionseinrichtung und vor der Zuschneideeinrichtung durchläuft. Als Abzugseinrichtung können alle geeigneten, aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen verwendet werden, beispielsweise ein Puller oder ein Bandabzug. Aufgrund dessen, dass das Matrixmaterial eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten FKV-Rohlings beim Passieren der Abzugseinrichtung noch nicht ausgehärtet sein muss, kann beispielsweise auch ein Trommelabzug als Abzugseinrichtung verwendet werden.
Die Zuführung des Strangs zu den beschriebenen Einrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahrens erfolgt bevorzugt gleichförmig und kontinuierlich.
Falls ein mit dem erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahren hergestellter Rohling einer Formgebung unterzogen werden soll, erfolgt diese nach der Erzeugung einer ummantelten Oberfläche und dem Ablängen oder nach dem Ablängen und der Erzeugung einer ummantelten Oberfläche.
Vorteilhaft erfolgt das Aushärten des Matrixmaterials in räumlicher und zeitlicher Trennung vom erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahren. Soll nach Verfahrensschritt vi. keine vom Ablängen verschiedene Weiterbehandlung des Rohlings erfolgen, insbesondere keine Formgebung, kann das Aushärten des Rohlings vor oder nach dem Ablängen erfolgen, ohne dass die Oberfläche des Rohlings ummantelt wird. Soll eine Weiterbehandlung, insbesondere eine Formgebung, erfolgen, erfolgt das Aushärten bevorzugt nach der Erzeugung einer ummantelten Oberfläche und dem Ablängen oder nach dem Ablängen und der Erzeugung einer ummantelten Oberfläche sowie nach oder bei der Formgebung. Das Aushärten des Matrixmaterials kann vor oder nach dem Passieren der Abzugseinrichtung erfolgen.
Die Reihenfolge weiterer Verfahrensschritte, die sich an das erfindungsgemäße Pultrusionsverfahren anschließen und zumindest das Passieren der Abzugseinrichtung, das Ablängen und das Aushärten des Matrixmaterials betreffen, ist variierbar.
Im Folgenden werden verschiedene Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahrens beschrieben, die die Verfahrensschritte in der Vakuumeinrichtung betreffen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahrens weist die Vakuumeinrichtung einen Strangkanal auf, dessen Oberfläche zumindest in den Bereichen, in denen Kontakt zwischen Strang und Oberfläche des Strangkanals besteht, reibungsmindernd ausgeführt ist.
Eine reibungsmindernde Gestaltung kann durch Beschichtung der Oberfläche, z. B. mit PTFE (Polytetrafluorethylen), oder durch eine andersartige Behandlung der Oberfläche, beispielsweise durch das Erzeugen einer auf mikroskopischer Skala halbkugelförmigen Oberfläche, erfolgen. Vorteilhaft kann durch die reibungsmindernde Gestaltung der Oberfläche die Faserschädigung aufgrund von Reibung im Strangkanal sowie der Verschleiß der Oberfläche des Strangkanals reduziert werden.
Die im erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahren eingesetzte Vakuumeinrichtung mindestens zwei luftdicht miteinander verbundene Vakuumkammern auf. Diese Vakuumkammern sind besonders bevorzugt solche Vakuumkammern, in denen unterschiedliche Absolutdruckwerte, die negative Relativdruckwerte darstellen, einstellbar sind, beispielsweise dadurch, dass Vakuumpumpen unterschiedlichen Typs an die Anschlüsse mit Zugang zu den jeweiligen Vakuumkammern angeschlossen werden. Ganz besonders bevorzugt kann jede der Vakuumkammern einer Vakuumeinrichtung einen Anschluss für voneinander verschiedene Vakuumpumpen aufweisen. Es ist allerdings ebenso möglich, eine Vakuumpumpe für zwei oder mehrere Vakuumkammern zugleich zu verwenden.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahrens weist die Vakuumeinrichtung mindestens drei luftdicht miteinander verbundene Kammern auf. Der Begriff Kammern umfasst auch solche, auch als „Totkammern“ bezeichnete Kammern, die zumindest nicht kontinuierlich mit einer Vakuumpumpe in Verbindung stehen. Wird eine Totkammer beispielsweise zwischen zwei Vakuumkammern angeordnet, wirkt diese sich, ähnlich wie bei einer Labyrinth-Dichtung, als Verlängerung des Strömungswegs zwischen den Vakuumkammern aus, so dass vorteilhaft ein geringerer Absolutdruck in der in Pultrusionsrichtung hinteren Vakuumkammer erreicht werden kann.
Aufgrund der luftdichten Verbindung werden unerwünschte Luftströmungen in die Kammern und zwischen den Kammern bzw. Vakuumkammern unterdrückt oder zumindest auf ein prozessunschädliches Niveau begrenzt.
Um eine Abdichtung der Vakuumeinrichtung zur Umgebung und eine Abdichtung zwischen den Kammern der Vakuumeinrichtung zu erzielen, ist es notwendig, dass ein Strang mit geeigneten Abmessungen in der Vakuumeinrichtung angeordnet ist. Ist kein Strang in der Vakuumeinrichtung angeordnet, ist die Vakuumeinrichtung über den für den Strang vorgesehenen Strangkanal zu ihrer Umgebung hin offen.
Zumindest das in Pultrusionsrichtung erste Dichtungselement der Vakuumeinrichtung dient der Abdichtung der Vakuumeinrichtung gegenüber ihrer Umgebung. Auf der Luftseite dieses Dichtungselements herrscht Umgebungsluftdruck; auf der Vakuumseite dieses Dichtungselements herrscht der sich in der in Pultrusionsrichtung ersten Vakuumkammer der Vakuumeinrichtung einstellende Absolutdruck, der niedriger als der Umgebungsluftdruck ist. Die Druckdifferenz, mit der das erste Dichtungselement belastet ist, entspricht dem Relativdruck in der ersten Vakuumkammer. Die Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten der Dichtungselemente, die zwischen den Kammern der Vakuumeinrichtung angeordnet sind, ist im Allgemeinen geringer.
Der Begriff „Dichtungselement“ umfasst dabei alle Elemente, mittels derer unerwünschte Strömungen, insbesondere Luftströmungen, in das durch das Dichtungselement abzudichtende Reservoir zumindest auf ein prozessunschädliches Niveau begrenzt werden.
Bevorzugt wird in der in Pultrusionsrichtung letzten Vakuumkammer der Vakuumeinrichtung ein Absolutdruckwert kleiner oder gleich 300 mbar, besonders bevorzugt ein Absolutdruckwert kleiner oder gleich 150 mbar, ganz besonders bevorzugt ein Absolutdruckwert kleiner oder gleich 50 mbar erzeugt.
Vorteilhaft ermöglicht eine Ausgestaltung der Vakuumeinrichtung mit mehreren Kammern, dass sich ein Druckgefälle zwischen den Kammern ausbildet, wobei zumindest in der in Pultrusionsrichtung letzten Vakuumkammer ein besonders niedriger Absolutdruck erreicht werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahrens weist die Vakuumeinrichtung mindestens ein stationär um den Strang aus ungetränkten Fasern angeordnetes Ringelement auf, das als ein Dichtungselement der Vakuumeinrichtung wirkt. Besonders bevorzugt weist die Vakuumeinrichtung mehrere stationär um den Strang aus ungetränkten Fasern angeordnete Ringelemente auf, die luftdicht miteinander und gegenüber der Umgebung verbunden sind.
Ein stationäres Ringelement weist mindestens einen stationären, das heißt, nicht mit dem Strang aus ungetränkten Fasern mitbewegten, Bereich auf, in dem eine vollumfängliche Passung mit dem Strang aus ungetränkten Fasern besteht. Dieser Bereich wird im Folgenden auch als „Kontaktbereich“ bezeichnet, auch dann, wenn die Passung als Spielpassung charakterisiert werden kann. Dieser mindestens eine Bereich eines stationären Ringelements stellt eine Dichtfläche dar, wobei als „Dichtfläche“ die Fläche eines Dichtungselements bezeichnet wird, an der die Dichtwirkung erfolgt. Die charakteristischen Abmessungen der von der Dichtfläche mindestens eines stationären Ringelements umschlossenen Fläche sind dabei so gewählt, dass sie kleiner als die oder gleich den entsprechenden charakteristischen Abmessungen des Strangs aus ungetränkten Fasern sind. Im Falle eines Strangs aus ungetränkten Fasern mit kreisrundem Querschnitt entsprechen die charakteristischen Abmessungen dem Durchmesser des Querschnitts bzw. dem Durchmesser der von der Dichtfläche eines stationären Ringelements umschlossenen Fläche. Im Falle eines Strangs aus ungetränkten Fasern mit viereckigem Querschnitt entsprechen die charakteristischen Abmessungen den Diagonalen und den Seitenlängen des Querschnitts bzw. den Diagonalen und Seitenlängen der von der Dichtfläche eines stationären Ringelements umschlossenen Fläche.
In der beschriebenen Ausgestaltung mit stationären Ringelementen kann die Vakuumeinrichtung als ein integrales, also einstückiges, Bauteil ausgeführt sein. Vorteilhaft weist die integrale Ausführung keine Trennfugen auf, wodurch Faserschädigungen durch verstärkte Reibung an den Trennfugen vermieden werden.
Ebenso kann die Vakuumeinrichtung in der beschriebenen Ausgestaltung als modulares Bauteil ausgeführt sein, wobei beispielsweise ein Modul mindestens eine Kammer umfasst. Die Module sind luftdicht zumindest gegenüber der Umgebung, beispielsweise über Flansche mit Elastomer-Dichtungen und Verspannungselementen, miteinander verbunden. Die Anzahl der Module und damit der Kammern kann vorteilhaft beispielsweise an die Prozessbedingungen und den gewünschten Absolutdruck in der letzten Vakuumkammer angepasst werden. Des Weiteren vorteilhaft weist die modulare Ausführung keine axialen Trennfugen, d.h. Trennfugen parallel zur Pultrusionsrichtung, auf. Dadurch können Faserschädigungen durch Einklemmen, insbesondere bei unidirektionalen Fasern, sowie verstärkte Reibung des Strangs an den Trennfugen vermieden werden.
Folgende Ausführungsformen a) bis c) sind für die stationären Ringelemente der Vakuumeinrichtung besonders bevorzugt:

Ausführungsform a): Die charakteristischen Abmessungen der von der Dichtfläche eines stationären Ringelements umschlossenen Fläche werden in Pultrusionsrichtung relativ zueinander kleiner, wobei die charakteristischen Abmessungen der von der Dichtfläche des in Pultrusionsrichtung letzten stationären Ringelements umschlossenen Fläche kleiner als die charakteristischen Abmessungen des Strangs aus ungetränkten Fasern ausgebildet sind, um eine hohe Dichtwirkung zu erzielen. Die Abmessungen der von den Dichtflächen der in Pultrusionsrichtung vor dem letzten stationären Ringelement angeordneten stationären Ringelemente umschlossenen Flächen sind größer als die oder gleich den charakteristischen Abmessungen des Strangs aus ungetränkten Fasern. Vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform die geringe mechanische Reibung zwischen den Dichtflächen der vor dem letzten stationären Ringelement angeordneten stationären Ringelemente und dem Strang aus ungetränkten Fasern.
Ausführungsform b): Die charakteristischen Abmessungen der von den Dichtflächen aller stationären Ringelemente der Vakuumeinrichtung umschlossenen Flächen sind, zumindest unter Berücksichtigung fertigungstechnisch bedingter Schwankungen oder Maßtoleranzen, gleich und entsprechen den charakteristischen Abmessungen des Strangs aus ungetränkten Fasern. Vorteilhaft wird bei dieser Ausführungsform eine hohe Dichtwirkung an den Dichtflächen aller stationären Ringelemente erzielt. Es besteht allerdings erhebliche mechanische Reibung zwischen den Dichtflächen der stationären Ringelemente und dem Strang aus ungetränkten Fasern.
Ausführungsform c): Die charakteristischen Abmessungen der von den Dichtflächen aller stationären Ringelemente der Vakuumeinrichtung umschlossenen Flächen sind kleiner als die charakteristischen Abmessungen des Strangs aus ungetränkten Fasern. Vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform die besonders hohe Dichtwirkung an den Dichtflächen aller stationären Ringdichtungen, so dass der insbesondere in der letzten Kammer der Vakuumeinrichtung erreichbare Absolutdruck besonders klein ist. Die mechanische Reibung zwischen den Dichtflächen der stationären Ringdichtungen und dem Strang aus ungetränkten Fasern ist bei dieser Ausführungsform groß.

Ganz besonders bevorzugt ist die Ausführungsform a).
In einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahrens weist die Vakuumeinrichtung rotierende Rollendichtungselemente auf. Bei dieser Ausgestaltung sind die Dichtungselemente, die eine Dichtfläche zum Strang aus ungetränkten Fasern aufweisen, nicht stationär angeordnet, sondern bestehen in drehbar auf jeweils einer Achse gelagerten Rollen, wobei die Rollen eine rotationssymmetrische, bevorzugt garnrollenartige, Form aufweisen. Jeweils zwei rotierende Rollendichtungselemente sind halbschalenförmig zueinander angeordnet und umschließen den Strang aus ungetränkten Fasern. Die rotierenden Rollendichtungselemente werden durch die gerichtete Bewegung des Strangs aus ungetränkten Fasern aufgrund von Rollreibung in Rotation gebracht.
Dichtflächen bestehen bei dieser Ausführungsform nicht nur zwischen jeweils einem rotierenden Rollendichtungselement und dem Strang aus ungetränkten Fasern, sondern auch zwischen jeweils zwei rotierenden Rollendichtungselementen, die mit entgegengesetztem Drehsinn gegeneinander abrollen, und zwischen jeweils einem rotierenden Rollendichtungselement und stationär in einem luftdichten Gehäuse der Vakuumeinrichtung angeordneten Dichtungselementen, die dazu geeignet sind, ein rotierendes Rollendichtungselement gegen das luftdichte Gehäuse der Vakuumeinrichtung abzudichten.
Um die Dichtwirkung zu erhöhen, können zumindest die Dichtflächen der rotierenden Rollendichtungselemente zumindest teilweise mit fest auf den rotierenden Rollendichtungselementen angeordneten Dichtmitteln belegt sein, beispielsweise mit Elastomeren. Zur Minderung der insbesondere mit den stationären Dichtungselementen des Gehäuses der Vakuumeinrichtung an den Dichtflächen bestehenden Reibung können zumindest die Dichtflächen der rotierenden Rollendichtungselemente zumindest teilweise mit fest auf den rotierenden Rollendichtungselementen angeordneten Dichtmitteln belegt sein, die eine reibungsmindernde Wirkung aufweisen, beispielsweise mit Vakuumfetten.
Vorteilhaft besteht zwischen dem durch die Vakuumeinrichtung bewegten Strang aus ungetränkten Fasern und den zum Strang aus ungetränkten Fasern dichtenden Dichtflächen der rotierenden Rollendichtungselemente im Wesentlichen keine Haftreibung, sondern Rollreibung, so dass die Wahrscheinlichkeit für unerwünschte Faserverschiebungen und/oder für eine Faserschädigung aufgrund des Anhaftens des bewegten Strangs an den Dichtflächen gering ist. Des Weiteren kann die für den Antrieb des Strangs im Pultrusionsverfahren aufzuwendende Abzugskraft verringert werden.
In einer weiteren alternativen bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahrens weist die Vakuumeinrichtung mindestens zwei Anordnungen aus rotierenden Rollendichtungselementen auf, wobei in einer Anordnung mindestens zwei in Pultrusionsrichtung hintereinander angeordnete rotierende Rollendichtungselemente über ein Dichtungsband förderbandartig miteinander verbunden sind. Eine förderbandartige Anordnung kann zusätzlich auch ein Antriebs- und/oder ein Spannelement für das Dichtungsband aufweisen.
Die auf einer Achse drehbar gelagerten rotierenden Rollendichtungselemente sind rotationssymmetrisch und bevorzugt garnrollenartig ausgebildet. Jeweils zwei rotierende Rollendichtungselemente sind halbschalenförmig zueinander angeordnet und umschließen den Strang aus ungetränkten Fasern. Das Dichtungsband ist ein flaches Band mit geschlossenem Umfang, das besonders bevorzugt aus einem Elastomer besteht. Die Breite des Dichtungsbands, also die Abmessung des Dichtungsbands parallel zur Achse der rotierenden Rollendichtungselemente, entspricht etwa dem halben Umfang des Strangs aus ungetränkten Fasern zuzüglich der doppelten Länge des Bereichs, in dem die halbschalenförmig zueinander angeordneten Rollendichtungselemente zumindest mittelbar über das Dichtungsband in Kontakt miteinander sind.
Weist die förderbandartige Anordnung ein Antriebselement auf, wird mittels dessen das Dichtungsband in der förderbandartigen Anordnung in Pultrusionsrichtung in Bewegung versetzt. Das Dichtungsband kann beispielsweise auch durch die Bewegung des Strangs im Strangkanal in Pultrusionsrichtung in Bewegung versetzt werden, so dass kein separates Antriebselement notwendig ist. Die halbschalenförmig angeordneten Rollendichtungselemente rollen mit entgegengesetztem Drehsinn gegeneinander ab, wobei an der Dichtfläche jedes der rotierenden Rollendichtungselemente zu dem halbschalenförmig angeordneten, anderen rotierenden Rollendichtungselement das Dichtungsband angeordnet ist. Die Dichtfläche der rotierenden Rollendichtungselemente zueinander besteht also zwischen den beiden Dichtungsbändern der mindestens zwei förderbandartigen Anordnungen. Des Weiteren ist ebenso an der Dichtfläche der rotierenden Rollendichtungselemente mit dem Strang aus ungetränkten Fasern das Dichtungsband angeordnet.
Der Bereich zwischen zwei in Pultrusionsrichtung hintereinander angeordneten rotierenden Rollendichtungselementen einer förderbandartigen Anordnung entspricht einer Kammer der Vakuumeinrichtung. Die Anzahl der Kammern der Vakuumeinrichtung kann durch Erhöhung der Anzahl der rotierenden Rollendichtungselemente in einer förderbandartigen Anordnung erhöht werden. In einer Kammer der Vakuumeinrichtung kann Luft aus dem Strang aus ungetränkten Fasern entweichen, da das Dichtungsband im Bereich zwischen zwei in Pultrusionsrichtung hintereinander angeordneten rotierenden Rollendichtungselementen einer förderbandartigen Anordnung nicht luftdicht am Strang aus ungetränkten Fasern anliegt.
Jedes rotierende Rollendichtungselement in der förderbandartigen Anordnung rollt des Weiteren gegen ein Gegenrollenelement ab, so dass eine Dichtfläche zwischen dem am rotierenden Rollendichtungselement angeordneten Dichtungsband und dem Gegenrollenelement besteht. Das Gegenrollenelement rollt abdichtend gegen ein stationär am luftdichten Gehäuse der Vakuumeinrichtung angeordnetes Dichtungselement ab.
Zur Minderung der insbesondere mit den stationären Dichtungselementen des Gehäuses der Vakuumeinrichtung an den Dichtflächen bestehenden Reibung können zumindest die den stationär in der Vakuumeinrichtung angeordneten Dichtungselementen zugeordneten Dichtflächen der rotierenden Rollendichtungselemente und der Gegenrollenelemente zumindest teilweise mit fest auf den rotierenden Rollendichtungselementen und den Gegenrollenelementen angeordneten Dichtmitteln belegt sein, die eine reibungsmindernde Wirkung aufweisen, beispielsweise mit Vakuumfetten.
Vorteilhaft ist bei der beschriebenen Ausgestaltung die Wahrscheinlichkeit für unerwünschte Faserverschiebungen aufgrund des Anhaftens des bewegten Strangs an den Dichtflächen und die Wahrscheinlichkeit für Faserschädigungen gering. Des Weiteren kann die für den Antrieb des Strangs im Pultrusionsverfahren aufzuwendende Abzugskraft verringert werden. Durch die beschriebene Ausgestaltung kann eine besonders hohe Dichtwirkung erzielt werden.
Die Vakuumeinrichtung und die Injektionseinrichtung sind dergestalt luftdicht gegenüber der Umgebung miteinander verbunden, dass bei Entnahme des Strangs aus ungetränkten Fasern aus der Vakuumeinrichtung und dessen Zuführung zur Injektionseinrichtung das Eindringen von Umgebungsluft in den Strang aus ungetränkten Fasern verhindert oder zumindest auf ein prozessunschädliches Niveau begrenzt werden kann. Die Verbindung kann beispielsweise über einen Flansch mit einer O-Ring-Dichtung aus einem Elastomer erfolgen.
Im Folgenden werden verschiedene Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahrens beschrieben, die die Verfahrensschritte in der Injektionseinrichtung betreffen.
Die Injektion von Matrixmaterial in die mindestens eine Injektionskammer der Injektionseinrichtung erfolgt über mindestens einen Injektionskanal, der mit einem Reservoir, in dem sich Matrixmaterial befindet, verbunden ist. Die Injektion kann unter einem positiven Relativdruck oder relativdrucklos erfolgen, wobei die Injektion unter einem positiven Relativdruck bevorzugt ist. Bevorzugt beträgt der positive Relativdruck mindestens 0,5 bar, um ein gerichtetes Fließen des Matrixmaterials zu erreichen, besonders bevorzugt mindestens 5 bar, ganz besonders bevorzugt mindestens 50 bar. Der Relativdruck, unter dem die Injektion von Matrixmaterial erfolgt, wird als „Injektionsdruck“ bezeichnet.
Bevorzugt weist die mindestens eine Injektionskammer mindestens einen Bereich auf, in dem eine vollumfängliche Passung mit dem Strang besteht, beispielsweise dadurch, dass ihre Abmessungen senkrecht zur Pultrusionsrichtung den korrespondierenden Abmessungen senkrecht zur Pultrusionsrichtung des Strangs entsprechen. Mit anderen Worten weist die mindestens eine Injektionskammer bevorzugt mindestens einen Kontaktbereich mit dem Strang auf. Bevorzugt nehmen die Abmessungen senkrecht zur Pultrusionsrichtung der mindestens einen Injektionskammer in Pultrusionsrichtung nach einem Kontaktbereich zu und verringern sich wieder zu einem zweiten Kontaktbereich. Ein Kontaktbereich übt eine Drosselfunktion bezüglich des Injektionsdrucks aus. Der mindestens eine Injektionskanal ist bevorzugt in dem Bereich angeordnet, in dem die Abmessungen der Injektionskammer senkrecht zur Pultrusionsrichtung am größten sind.
Des Weiteren bevorzugt kann ein Kontaktbereich in der Injektionseinrichtung zwischen Dichtungselementen, die als Dichtlippen ausgebildet sind, und dem Strang bestehen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahrens weist die Injektionseinrichtung mindestens zwei in Pultrusionsrichtung hintereinander liegende Kammern auf. Der Begriff Kammern umfasst dabei auch solche, als „Totkammern“ bezeichnete Kammern, in die kein oder zumindest nicht kontinuierlich Matrixmaterial injiziert wird. Besonders bevorzugt weist die Injektionseinrichtung mindestens zwei Injektionskammern auf, die jeweils einen Injektionskanal aufweisen und mit einem Reservoir für Matrixmaterial verbunden sind. Die mindestens zwei Injektionskammern sind so ausgebildet, dass in die mindestens zwei Injektionskammern Matrixmaterial unter voneinander verschiedenen positiven Relativdruckwerten injiziert werden kann. Insbesondere sind die Relativdruckwerte so gewählt, dass der höchste Relativdruck in der Injektionskammer vorliegt, die am weitesten von der Vakuumeinrichtung entfernt angeordnet ist, und der niedrigste Relativdruck in der Injektionskammer vorliegt, die am nächsten an der Vakuumeinrichtung angeordnet ist. Der niedrigste Relativdruck ist so zu wählen, dass ein Eindringen von Matrixmaterial in die Vakuumeinrichtung aufgrund des Druckunterschieds zwischen der Injektionskammer mit dem niedrigsten Relativdruck und der Vakuumeinrichtung zumindest weitgehend verhindert wird. Der höchste Relativdruck ist so zu wählen, dass eine homogene und vollständige Imprägnierung der Fasern des Strangs erzielt wird und beispielsweise Kapillareffekte, die eine Benetzung der Fasern erschweren, überwunden werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahrens weist die Injektionseinrichtung in Pultrusionsrichtung vor und/oder nach der mindestens einen Injektionskammer und/oder zwischen zwei Kammern mindestens eine Abtropfkammer auf, die einen Zugang zu einer Abtropfrinne aufweist, mittels derer überschüssiges Matrixmaterial aus der Injektionseinrichtung abgeführt werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahrens ist die Injektionseinrichtung als ein integrales, also einstückiges, Bauteil ausgeführt. Vorteilhaft weist die Injektionsvorrichtung damit keine Trennfugen auf, insbesondere keine axialen Trennfugen, also Trennfugen parallel zur Pultrusionsrichtung, die zu einer Schädigung der Fasern des Strangs beim Passieren der Injektionseinrichtung führen können. Faserschädigungen erfolgen beispielsweise durch Einklemmen, insbesondere bei unidirektionalen Fasern, sowie verstärkte Reibung an axialen Trennfugen.
In einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahrens weist die Injektionseinrichtung einen modularen Aufbau auf, der dadurch gekennzeichnet ist, dass mehrere voneinander trennbare Kammermodule in Pultrusionsrichtung hintereinander angeordnet sind. Vor und/oder hinter und/oder zwischen den Kammermodulen kann besonders bevorzugt mindestens ein Abtropfkammermodul angeordnet sein. Die Kammermodule der Injektionseinrichtung können dabei auch Totkammermodule umfassen, die nicht als Injektions- oder Abtropfkammermodul ausgebildet sind und in die keine oder zumindest nicht kontinuierlich eine Injektion von Matrixmaterial erfolgt. Die Kammermodule der Injektionseinrichtung sind luftdicht zumindest gegenüber der Umgebung miteinander verbunden. Auch die modulare Ausführung der Injektionseinrichtung weist vorteilhaft keine axialen Trennfugen auf. Ein weiterer Vorteil der modularen Ausführung besteht darin, dass die Anzahl der Kammern, insbesondere der Injektionskammern, der Injektionseinrichtung variabel ist und verfahrensangepasst gewählt werden kann. Des Weiteren können Dichtungselemente mit Dichtflächen zum Strang an den Kammermodulen angeordnet sein, mittels derer eine hohe Dichtwirkung erzielt werden kann, beispielsweise Dichtlippen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahrens weist die Injektionseinrichtung einen Strangkanal auf, wobei die Oberfläche des Strangkanals zumindest in den Kontaktbereichen mit dem Strang mit einer Verschleißschutzschicht belegt ist. Besonders bevorzugt ist die Verschleißschutzschicht vollständig und unterbrechungsfrei ausgebildet. „Unterbrechungsfrei“ beinhaltet dabei, dass auch die gesamte Oberfläche der mindestens einen Injektionskammer, sowie der optionalen weiteren Kammern, falls vorhanden, mit der Verschleißschutzschicht belegt ist. Als Verschleißschutzschicht kann besonders bevorzugt eine Einzel- oder Mehrfachschicht aus einem oder mehreren Metallen oder Metall-Legierungen eingesetzt werden, ganz besonders bevorzugt eine Hartchromschicht (Chrom(VI)), Wolframcarbid-Schicht, Chromcarbid-Schicht oder Chrom(III)-Schicht. Des Weiteren besonders bevorzugt können keramische Schichten eingesetzt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahrens ist an der Injektionseinrichtung mindestens ein Temperierungselement angeordnet. Das mindestens eine Temperierungselement kann dabei ein Heizelement, beispielsweise Heizpatronen, und/oder ein Kühlelement, beispielsweise einen Kühlmittelkanal, umfassen. Vorteilhaft kann durch eine Temperierung der Injektionseinrichtung die temperaturabhängige Viskosität des Matrixmaterials beeinflusst und die Imprägnierung des Strangs verbessert werden.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahrens sieht vor, dass zumindest die Elemente der Vakuumeinrichtung und/oder der Injektionseinrichtung, die einen Kontaktbereich mit dem Strang aufweisen, eine Rotationsbewegung um den Strang ausführen, wobei der Strang rotationssymmetrisch um eine Strangachse ausgebildet ist.
Die Rotationsbewegung um den Strang bietet positive Effekte für die Verarbeitbarkeit des Strangs mittels der Vakuum- und/oder Injektionseinrichtung. Vorteilhaft können durch die Herstellung des Strangs unter Rotationsbewegung die erzielbaren mechanischen Eigenschaften des Strangs verbessert werden.
Jede Faser an der Strangoberfläche tritt an einem definierten Punkt in den Kontaktbereich eines Elements der Vakuumeinrichtung und/oder der Injektionseinrichtung ein. Der Bereich, der diese definierten Punkte umfasst, wird als Eintrittsbereich des Strangs in den Kontaktbereich bezeichnet.
Die beschriebene Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahrens bewirkt, dass der Translationsbewegung des Strangs im Eintrittsbereich in den Kontaktbereich der Elemente der Einrichtungen eine Rotationsbewegung überlagert wird.
Besonders bevorzugt führen die gesamte Vakuumeinrichtung und/oder die gesamte Injektionseinrichtung die Rotationsbewegung um den Strang aus. Es ist jedoch ebenso möglich, die Vakuumeinrichtung und/oder die Injektionseinrichtung so auszubilden, dass nur Anteile deren Elemente oder nur deren Elemente, die einen Kontaktbereich mit dem Strang aufweisen, die Rotationsbewegung um den Strang ausführen, wobei die Ausdehnung der Anteile der Elemente in Pultrusionsrichtung zumindest den Eintrittsbereich des Strangs in den Kontaktbereich umfasst.
Besonders vorteilhaft ist die beschriebene Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahrens bei einer Ausführung der Vakuumeinrichtung mit stationären Ringelementen. Des Weiteren besonders vorteilhaft ist die beschriebene Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahrens bei einer Ausführung der Injektionseinrichtung ohne Dichtlippen.
Durch das erfindungsgemäße Pultrusionsverfahren und seine Ausgestaltungen wird sichergestellt, dass der Strang die Injektionseinrichtung vollständig mit Matrixmaterial imprägniert verlässt. Die Oberfläche eines solchen FKV-Rohlings ist bei Entnahme aus der Injektionseinrichtung im Allgemeinen so ausgebildet, dass keine Luft aus der Umgebung in das Innere des Rohlings eindringt. Der Rohling kann aus der Injektionseinrichtung kommend der Zuschneideeinrichtung zugeführt und abgelängt werden, und es kann die Aushärtung des Matrixmaterials erfolgen, ohne dass der Rohling einer Ummantelungseinrichtung zugeführt wird.
Besonders vorteilhaft ist die Erzeugung einer ummantelten Oberfläche des Rohlings, wenn dieser vor der Aushärtung des Matrixmaterials einer weiteren Bearbeitung unterzogen werden soll, insbesondere einer formgebenden, nichtspanenden Bearbeitung, bei der zumindest Bereiche der Oberfläche beispielsweise gedehnt oder gestaucht werden. Dann kann der Rohling nach Entnahme aus der Injektionsvorrichtung einer Ummantelungseinrichtung zugeführt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahrens sind die Injektionseinrichtung und die Ummantelungseinrichtung luftdicht zumindest gegenüber der Umgebung miteinander verbunden. Dadurch kann vorteilhaft sichergestellt werden, dass nach der Entnahme aus der Injektionseinrichtung und bei der Zuführung in die Ummantelungseinrichtung Luft nicht oder zumindest nur auf ein prozessunschädliches Niveau begrenzt in den FKV-Rohling eindringen kann.
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen zur Erzeugung einer ummantelten Oberfläche des mit dem erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahren hergestellten FKV-Rohlings mittels intrinsischer oder extrinsischer Elemente beschrieben.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Erzeugung einer ummantelten Oberfläche dadurch, dass das Matrixmaterial an der Oberfläche des Rohlings teilkonsolidiert wird. Die Teilkonsolidierung kann beispielsweise mittels eines Heizpatronenwerkzeugs, das sich direkt an die Injektionseinrichtung anschließen kann, durchgeführt werden. Vorzugsweise erfolgt das Ablängen des Rohlings bei dieser Ausführungsform nach der Erzeugung der teilkonsolidierten Oberfläche.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Erzeugung einer ummantelten Oberfläche dadurch, dass das Matrixmaterial an der Oberfläche des Rohlings mit hoher Abkühlrate unterhalb seine, von den Prozessbedingungen abhängende, Glasübergangstemperatur abgekühlt wird. Die Abkühlung kann beispielsweise mittels einer nach der Injektionseinrichtung angeordneten Tieftemperatur-Kühlkammer oder eines Tieftemperatur-Bandkühlers erfolgen. Das Ablängen des Rohlings erfolgt üblicherweise nach der Abkühlung.
Die Erzeugung einer ummantelten Oberfläche mittels der beschriebenen intrinsischen Elemente hat den Vorteil, dass keine zusätzlichen Ummantelungsmaterialien aufgebracht werden müssen. Die Querschnittsfläche des Rohlings wird vorteilhaft nicht erhöht, so dass kein zusätzlicher Bauraum bereitgestellt werden muss.
Die Erzeugung der intrinsisch ummantelten Oberfläche kann beispielsweise vorteilhaft auch in evakuierten Vakuum-Durchlaufanlagen erfolgen, insbesondere, wenn Injektionseinrichtung und Ummantelungseinrichtung luftdicht zumindest gegenüber der Umgebung miteinander verbunden sind.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sehen die Anordnung extrinsischer Elemente zur Erzeugung einer ummantelten Oberfläche vor.
Eine bevorzugte Ausführungsform zur Erzeugung einer ummantelten Oberfläche sieht vor, dass der Rohling eine Berieselungseinrichtung passiert, wobei die Oberfläche des Rohlings mit einem Material, beispielsweise einem Kunststoff, berieselt oder besprüht wird, wobei das Material im ausgehärteten Zustand eine luftdichte Ummantelung ausbildet. Bei der Berieselungseinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Anordnung zur Erzeugung eines Vorhangs aus flüssigem Kunststoff handeln (dies wird häufig auch als „curtain coating“ bezeichnet), oder es kann sich um eine Düsenanordnung handeln. Vorzugsweise erfolgt das Ablängen des Rohlings bei dieser Ausführungsform nach Passieren der Berieselungseinrichtung.
Eine alternative bevorzugte Ausführungsform zur Erzeugung einer ummantelten Oberfläche sieht vor, dass der Rohling ein mit einem zur Beschichtung des Rohlings geeigneten Material gefülltes Tauchbad durchläuft. Bei diesem Material kann es sich beispielsweise um ein erwärmtes, verflüssigtes Wachs, das durch freie Abkühlung nach Verlassen des Tauchbads aushärtet und eine luftdichte Ummantelung bildet, handeln. Vorzugsweise erfolgt das Ablängen des Rohlings bei dieser Ausführungsform nach Passieren des Tauchbads.
Insbesondere dann, wenn Injektionseinrichtung und Ummantelungseinrichtung luftdicht zumindest gegenüber der Umgebung miteinander verbunden sein sollen, kann die Erzeugung einer ummantelten Oberfläche mittels eines Tauchbads auch so erfolgen, dass der Eintritt des FKV-Rohlings in die Wanne abgedichtet ist und beispielsweise nach Umlenkung des FKV-Rohlings von unten erfolgen kann.
In einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsform wird ein Extruder nach Stand der Technik zur Erzeugung einer ummantelten Oberfläche des Rohlings verwendet. In dem Extruder werden thermoplastische Kunststoffe oder thermoplastische Elastomere in Granulatform verarbeitet. Mittels hochschmelzender Thermoplaste, beispielsweise PA6 (PA = Polyamid) oder PA12, kann eine permanente Ummantelung erfolgen, die nach der Weiterbearbeitung auf dem Rohling verbleibt. Eine temporäre, im Wesentlichen entfernbare Ummantelung kann mittels niedrigschmelzender Thermoplaste, beispielsweise PE (PE = Polyethylen) oder speziellen Wachsen auf Polyolefinbasis, insbesondere PP-Basis (PP = Polypropylen), erfolgen. Eine besonders flexible Ummantelung für sich anschließende Umformoperationen kann mit thermoplastischen Elastomeren, wie beispielsweise TPU (TPU = Thermoplastisches Polyurethan), erreicht werden. Eine temporäre Ummantelung kann nach der Weiterbearbeitung beispielsweise durch Abschmelzen entfernt werden. Vorzugsweise erfolgt das Ablängen des Rohlings bei dieser Ausführungsform nach der Erzeugung der Ummantelung mittels des Extruders. Ein besonderer Vorteil der beschriebenen Ausführungsform liegt darin, dass eine Ummantelung mit wohldefinierter, in einem weiten Bereich einstellbarer Dicke erfolgt. Des Weiteren können bei der Herstellung von Rohlingen in Hohlprofilform Formkern und Ummantelung aus dem gleichen Material gefertigt und in einem gemeinsamen Verfahrensschritt entfernt werden.
Die Extrusion der Ummantelung kann beispielsweise auch mittels eines vakuumunterstützten Werkzeugs erfolgen, insbesondere dann, wenn Injektionseinrichtung und Ummantelungseinrichtung luftdicht zumindest gegenüber der Umgebung miteinander verbunden sein sollen. Vorteilhaft erfolgt dadurch eine besonders luftblasenfreie Applikation der Ummantelung auf der Oberfläche des FKV-Rohlings.
Weitere alternative bevorzugte Ausführungsformen zur Erzeugung einer ummantelten Oberfläche betreffen die Anordnung einer Folie, beispielsweise aus PE oder einem Elastomer, z. B. Silikon, auf der Oberfläche des Rohlings.
Eine dieser bevorzugten Ausführungsformen betrifft die Umwicklung des Rohlings mit einer Folie mittels einer um den Rohling rotierenden Aufhängung für mindestens eine Folienrolle, wobei die Achse der Folienrolle parallel zur Pultrusionsrichtung und starr auf der rotierenden Aufhängung angeordnet ist. Vorzugsweise erfolgt das Ablängen des Rohlings bei dieser Ausführungsform nach dem Umwickeln. Besonders vorteilhaft erlaubt diese Ausführungsform eine flexible Anpassung der Ummantelungsstärke, beispielsweise mittels der verwendeten Anzahl von Folienrollen. Des Weiteren kann diese Ausführungsform für einen großen Bereich von Umfängen und Formen der Querschnitte eines Rohlings verwendet werden, ohne dass Anpassungen der Aufhängung notwendig sind.
Eine weitere dieser bevorzugten Ausführungsformen betrifft das Umhüllen des Rohlings mittels mindestens einer starr angeordneten Folienrolle, deren Achse senkrecht zur Pultrusionsrichtung ausgerichtet ist. Hierzu ist ein Umwerfen der Folie um den Rohling notwendig, das vorzugsweise mittels einer sich in Pultrusionsrichtung trichterförmig auf die Abmessungen des Rohlings senkrecht zur Pultrusionsrichtung verjüngenden Vorrichtung mit mindestens einer, sich in Pultrusionsrichtung erstreckenden, Öffnung erfolgt. In dieser Vorrichtung wird die Folie angeordnet und im Bereich der Verjüngung auf den Rohling aufgebracht. Im Bereich der mindestens einen Öffnung erfolgt ein Verbinden der Folienbereiche, beispielsweise mittels Verschweißen oder Verkleben. Vorzugsweise erfolgt das Ablängen des Rohlings bei dieser Ausführungsform nach der Umhüllung.
Wiederum eine weitere dieser bevorzugten Ausführungsformen betrifft das Einrollen des Rohlings, das vorzugsweise nach dem Ablängen ausgeführt wird. Hierbei ist eine Folienrolle auf einer rotierenden Achse angeordnet, wobei die Achse parallel zur Achse des abgelängten Rohlings ausgerichtet ist. Die Folie wird in einen Bereich mit rotierenden Walzen eingezogen, und der Rohling ebenfalls in diesem Bereich auf der Folie abgelegt. Der Einzug der Folie und die zum Einrollen in die Folie notwendige Rotation des Rohlings erfolgt durch Rotation der Walzen. An den Stoßstellen erfolgt eine leichte Überlappung der Folie. Ist der Rohling vollständig ummantelt, erfolgt das Abtrennen der Folie. Vorteilhaft ist die Ausführungsform auf einfache Weise an variierende Umfänge und Formen der Querschnitte eines Rohlings anpassbar.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anordnung zur Durchführung eines Pultrusionsverfahrens zur kontinuierlichen Herstellung von Rohlingen aus Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff, aufweisend eine Vakuumeinrichtung, die mindestens zwei luftdicht miteinander verbundene Vakuumkammern umfasst, wobei die Vakuumeinrichtung mindestens einen Anschluss für eine Vakuumpumpe aufweist, und wobei die Vakuumeinrichtung so ausgestaltet ist, dass in ihren mindestens zwei Vakuumkammern ein negativer Relativdruck erzeugt werden kann, aufgrund dessen Luft aus einem Strang aus ungetränkten Fasern entweicht, weiterhin aufweisend eine Injektionseinrichtung mit mindestens einer Injektionskammer, in die Matrixmaterial in fließfähigem Zustand injiziert werden kann, die zur Imprägnierung des Strangs mit dem Matrixmaterial ausgestaltet ist, wobei die Vakuumeinrichtung in Pultrusionsrichtung vor der Injektionseinrichtung angeordnet ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung weist die Anordnung Elemente auf, die dazu ausgebildet sind, die Vakuumeinrichtung und/oder die Injektionseinrichtung oder zumindest die Elemente der Vakuumeinrichtung und/oder der Injektionseinrichtung, die einen Kontaktbereich mit dem Strang aufweisen, in eine Rotationsbewegung um den Strang zu versetzen.
Diese Ausgestaltung ist geeignet für einen Strang, der rotationssymmetrisch um eine Strangachse ausgebildet ist.
Die Rotationsbewegung ist dabei so auszuführen, wie oben beim erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung weist diese zusätzlich eine Ummantelungseinrichtung auf, die in Pultrusionsrichtung nach der Injektionseinrichtung angeordnet ist.
In einer außerdem bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung enthält diese zusätzlich eine Zuschneideeinrichtung, die jeweils in Pultrusionsrichtung entweder nach der Injektionseinrichtung oder nach der Ummantelungseinrichtung angeordnet ist.
In der Anordnung sind die einzelnen Bestandteile (insbesondere die Vakuumeinrichtung, die Injektionseinrichtung sowie ggf. die Ummantelungseinrichtung und/oder die Zuschneideeinrichtung) wie oben beim erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahren beschrieben ausgebildet.
Besonders bevorzugt eignet sich die Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahrens.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahrens oder der erfindungsgemäßen Anordnung zur Herstellung von Rohlingen aus einem Faser-Kunststoff-Verbund-Werkstoff als Vollmaterial, also in Vollprofilform.
Des Weiteren eignen sich das erfindungsgemäße Pultrusionsverfahren und die erfindungsgemäße Anordnung auch zur Herstellung von Rohlingen aus einem Faser-Kunststoff-Verbund-Werkstoff als Hohlprofil. Dazu ist bevorzugt ein starrer oder ein flexibler Formkern im Strang angeordnet.
Zur Herstellung von Rohlingen in Hohlprofilform kann ein starrer oder flexibler Formkern aus Vollmaterial im Strang angeordnet werden, um den die Fasern oder Faserhalbzeuge gebündelt sind. Ebenso kann ein starres oder flexibles Rohr als Formkern im Strang angeordnet werden, um das die Fasern oder Faserhalbzeuge gebündelt sind. Ein starrer Formkern aus Vollmaterial kann vorteilhaft nach der Aushärtung des Matrixmaterials, wobei für die Aushärtung keine Werkzeuge benötigt werden, beispielsweise durch Auspressen entfernt werden. Ein starres Rohr als Formkern kann vorteilhaft beispielsweise durch Ausbohren entfernt werden. Ein flexibler Formkern aus Vollmaterial oder ein flexibles Rohr als Formkern wird vorteilhaft verwendet, wenn der Rohling einer Formgebung unterzogen werden soll, und kann nach der Formgebung beispielsweise durch Ausschmelzen entfernt werden. Des Weiteren kann sowohl ein starrer als auch ein flexibler Formkern aus Vollmaterial oder ein starres oder flexibles Rohr als Formkern nach der Aushärtung des Matrixmaterials im Bauteil verbleiben.
Figurenliste
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Pultrusionsverfahren durch Ausführungsbeispiele anhand von Figuren näher erläutert, ohne auf diese Ausführungsbeispiele begrenzt zu sein. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Pultrusionsanlage, die eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Anordnung aufweist und dazu geeignet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen;
2a ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung;
2b ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung, die eine Ummantelungseinrichtung umfasst;
3a ein Ausführungsbeispiel einer Vakuumeinrichtung mit mehreren Vakuumkammern in modularer Ausführung im Längsschnitt, wobei die Schnittebene der Mittelebene des Strangs entspricht und parallel zur Pultrusionsrichtung ist, und wobei die Vakuumeinrichtung stationäre Ringelemente aufweist;
3b ein Ausführungsbeispiel einer modularen Vakuumeinrichtung mit mehreren Vakuumkammern und stationären Ringelementen wie in 3a, wobei die Vakuumeinrichtung Elemente aufweist, um eine Rotation um die Strangachse durchzuführen;
3c ein Ausführungsbeispiel einer integralen Vakuumeinrichtung mit mehreren Vakuumkammern und stationären Ringelementen, dargestellt wie in 3a, wobei die Vakuumeinrichtung Elemente aufweist, um eine Rotation um die Strangachse durchzuführen;
4a die Seitenansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels einer Vakuumeinrichtung mit mehreren Vakuumkammern, wobei die Vakuumeinrichtung rotierende Rollen als Dichtungselemente aufweist;
4b die in 4a gekennzeichnete Ansicht eines Querschnitts entlang der Linie A-A senkrecht zur Pultrusionsrichtung des in 4a dargestellten Ausführungsbeispiels einer Vakuumeinrichtung;
5 den Querschnitt senkrecht zur Pultrusionsrichtung eines alternativen Ausführungsbeispiels einer Vakuumeinrichtung, die zwei förderbandartige Anordnungen mit über ein Dichtungsband verbundenen rotierenden Rollen aufweist;
6a ein Ausführungsbeispiel einer Injektionseinrichtung in integraler Ausführung im Längsschnitt, wobei die Schnittebene der Mittelebene des Strangs entspricht und parallel zur Pultrusionsrichtung ist;
6b ein Ausführungsbeispiel einer integralen Injektionseinrichtung wie in 6a, wobei die Injektionseinrichtung Elemente aufweist, um eine Rotation um die Strangachse durchzuführen;
7 ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Injektionseinrichtung in modularer Ausführung im Längsschnitt, wobei die Schnittebene der Mittelebene des Strangs entspricht und parallel zur Pultrusionsrichtung ist;
8a eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Ummantelungseinrichtung, wobei der FKV-Rohling durch Einrollen mit einer Folie ummantelt wird.
8b die in 8a gekennzeichnete Ansicht eines Querschnitts der Ummantelungseinrichtung entlang der Linie A-A.

1 zeigt die schematische Darstellung einer Pultrusionsanlage 1, die dazu geeignet ist, einen FKV-Rohling 23 gemäß dem erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahren kontinuierlich herzustellen. Der FKV-Rohling kann einen runden, ovalen oder mehreckigen, z. B. T-förmigen, Querschnitt aufweisen. Der Strang 2, der die Pultrusionsanlage 1 durchläuft, umfasst gebündelte Fasern oder Faserhalbzeuge, die in einem Vorratsbereich 3 angeordnet sind. Der Vorratsbereich 3 umfasst exemplarisch einen Spulenständer 31 mit einer Vielzahl von Spulen 310, von denen Endlosfasern bzw. Rovings 311 in Pultrusionsrichtung 11 abgezogen und in einer Führungseinrichtung 4 gebündelt werden. Der Vorratsbereich 3 umfasst außerdem exemplarisch ein Wickelrad 32, mittels dessen beispielsweise Rovings 321 in einem einstellbaren Winkel zur Pultrusionsrichtung auf dem Strang 2 abgelegt werden können, und eine Anzahl von Faserbandspulen 33, von denen beispielsweise Faserbänder 331, Matten oder Vliese zur Verstärkung auf dem Strang 2 abgelegt werden.
Der Strang aus ungetränkten Fasern 21 wird in Pultrusionsrichtung 11 in eine Vakuumeinrichtung 5 eingezogen, die er als nahezu luftleerer Strang aus ungetränkten Fasern 22 verlässt. An die Vakuumeinrichtung 5 ist mindestens eine Vakuumpumpe (nicht dargestellt) angeschlossen, um einen negativen Relativdruck in der Vakuumeinrichtung 5 zu erzeugen. Der nahezu luftleere Strang aus ungetränkten Fasern 22 wird dann in eine Injektionseinrichtung 6 eingezogen, in der er imprägniert wird. Vakuumeinrichtung 5 und Injektionseinrichtung 6 sind über das Verbindungselement 51, beispielsweise einen mit einem Elastomer-O-Ring gedichteten Flansch, luftdicht gegenüber der Umgebung der Pultrusionsanlage 1 miteinander verbunden, so dass beim Übergang von der Vakuumeinrichtung 5 in die Injektionseinrichtung 6 keine Umgebungsluft in den nahezu luftleeren Strang aus ungetränkten Fasern 22 eindringt. Die Injektionseinrichtung verlässt der Strang vollständig mit Matrixmaterial imprägniert als FKV-Rohling 23. Die Injektionseinrichtung 6 und eine Ummantelungseinrichtung 7 sind über das Verbindungselement 60, das beispielsweise mit einem Elastomer-O-Ring gedichtet ist, luftdicht gegenüber der Umgebung der Pultrusionsanlage 1 miteinander verbunden, so dass sichergestellt ist, dass beim Übergang von der Injektionseinrichtung 6 in die Ummantelungseinrichtung 7 keine Umgebungsluft in den FKV-Rohling 23 eindringt. Da der FKV-Rohling 23 im Allgemeinen vollständig imprägniert ist, kann eine Pultrusionsanlage 1 auch ohne ein Verbindungselement 60 zwischen Injektionseinrichtung 6 und Ummantelungseinrichtung 7 betrieben werden. Der FKV-Rohling wird im Anschluss an die Imprägnierung der Ummantelungseinrichtung 7 zugeführt, in der eine ummantelte Oberfläche des FKV-Rohlings 23 erzeugt wird, wobei die ummantelte Oberfläche auch luftdicht ausgebildet ist, wenn sie gestreckt, gestaucht oder auf andere Art formgebend bearbeitet wird. Der eine ummantelte Oberfläche aufweisende FKV-Rohling 24 durchläuft dann die Abzugseinrichtung, mittels der der Strang 2 durch die Pultrusionsanlage 1 gezogen wird. Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Bandabzugseinrichtung 8. Nach der Bandabzugseinrichtung 8 wird der eine ummantelte Oberfläche aufweisende FKV-Rohling 24 mittels einer Zuschneideeinrichtung 9, beispielsweise einer Säge, auf passende Abmessungen abgelängt und kann weiteren Verfahrensschritten (nicht dargestellt) zugeführt werden.
2a zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung. Die Anordnung umfasst den Teil einer Pultrusionsanlage von der Vakuumeinrichtung 5 bis zur Injektionseinrichtung 6, wobei die Vakuumeinrichtung 5 mittels des Verbindungselements 51 luftdicht gegenüber der Umgebung mit der Injektionseinrichtung 6 verbunden ist, und ist dazu geeignet ist, einen FKV-Rohling 23 in Form eines Vollprofils gemäß dem erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahren kontinuierlich herzustellen.
Ein Strang aus ungetränkten Fasern 21 wird in die Vakuumeinrichtung 5 geführt, wobei bei Eintritt in die Vakuumeinrichtung 5 Luftblasen 200 im Strang aus ungetränkten Fasern 21 eingeschlossen sind. In der Vakuumeinrichtung 5 entweichen die Luftblasen 200 aufgrund des negativen Relativdrucks, der mittels einer Vakuumpumpe (nicht dargestellt) in der Vakuumeinrichtung 5 erzeugt wird, so dass ein nahezu luftleerer Strang aus ungetränkten Fasern 22 die Vakuumeinrichtung 5 verlässt und in die Injektionseinrichtung 6 gezogen wird. In der Injektionseinrichtung 6 erfolgt die Imprägnierung des nahezu luftleeren Strangs aus ungetränkten Fasern 22 mit Matrixmaterial 230. Die Injektionseinrichtung 6 verlässt ein vollständig imprägnierter FKV-Rohling 23.
2b zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung. Schematisch dargestellt ist ein Ausschnitt einer Pultrusionsanlage, die dazu geeignet ist, einen FKV-Rohling 23 in Form eines Hohlprofils gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahrens kontinuierlich herzustellen und mit einer ummantelten Oberfläche zu versehen. Der Ausschnitt umfasst den Teil der Pultrusionsanlage von der Vakuumeinrichtung 5, die durch das Verbindungselement 51 luftdicht gegenüber der Umgebung mit der Injektionseinrichtung 6 verbunden ist, bis zur Ummantelungseinrichtung 7, die über das Verbindungselement 60 luftdicht gegenüber der Umgebung mit der Injektionseinrichtung 6 verbunden ist, wobei die luftdichte Verbindung zwischen Injektionseinrichtung 6 und Ummantelungseinrichtung 7 optional ist.
Um einen FKV-Rohling 23 in Hohlprofilform zu fertigen, ist ein Formkern 25, der aus Vollmaterial bestehen oder rohrförmig sein kann, in dem Strang 2 angeordnet. Der Formkern 25 wird nach einer eventuellen Formgebung (nicht dargestellt) und nach dem Aushärten des Matrixmaterials 230 entfernt, beispielsweise durch Auspressen, Ausbohren oder Ausschmelzen, oder verbleibt im Bauteil. Wie in 2b verdeutlicht, wird zunächst ein Strang aus ungetränkten Fasern 21, wobei die Fasern um den Formkern 25 gebündelt sind, in die Vakuumeinrichtung 5 geführt, wobei bei Eintritt in die Vakuumeinrichtung 5 Luftblasen 200 im Strang aus ungetränkten Fasern 21 eingeschlossen sind. In der Vakuumeinrichtung 5 entweichen die Luftblasen 200 aufgrund des negativen Relativdrucks, der mittels einer Vakuumpumpe (nicht dargestellt) in der Vakuumeinrichtung 5 erzeugt wird, so dass ein nahezu luftleerer Strang aus ungetränkten Fasern 22 mit einem Formkern 25 die Vakuumeinrichtung 5 verlässt und in die Injektionseinrichtung 6 gezogen wird. In der Injektionseinrichtung 6 erfolgt die Imprägnierung des nahezu luftleeren Strangs aus ungetränkten Fasern 22 mit Matrixmaterial 230. Die Injektionseinrichtung 6 verlässt ein vollständig imprägnierter FKV-Rohling 23, auf dessen Oberfläche in der Ummantelungseinrichtung 7 eine luftdichte Ummantelung, hier dargestellt als eine Folie 711, angeordnet wird. Der eine ummantelte Oberfläche aufweisende FKV-Rohling 24 wird weiteren, hier nicht dargestellten Verfahrensschritten zugeführt.
3a zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vakuumeinrichtung 5 mit mehreren hintereinander angeordneten Vakuumkammern 52 im Querschnitt in Pultrusionsrichtung 11, wobei die Vakuumeinrichtung 5 eine Kaskade stationärer Ringelemente 53 umfasst, die modular ausgeführt ist. Die Komponenten der Vakuumeinrichtung 5 sind im Wesentlichen symmetrisch zu einer Längsebene durch die Mittelachse des Strangs 2 in Pultrusionsrichtung 11 angeordnet, so dass zueinander symmetrische Komponenten der Vakuumeinrichtung 5 aus Gründen der Übersichtlichkeit jeweils nur einmal mit einem Bezugszeichen versehen sind.
Wie in allen Ausführungsbeispielen der Vakuumeinrichtung tritt der Strang 2 als Strang aus ungetränkten Fasern 21 in die Vakuumeinrichtung 5 ein und verlässt diese als nahezu luftleerer Strang aus ungetränkten Fasern 22. Jedes stationäre Ringelement 53 weist einen Bereich 531 auf, in dem Kontakt zwischen seiner inneren Oberfläche 532 (für eine bessere Übersicht sind in 3a der Kontaktbereich 531 und die innere Oberfläche 532 nur am ersten stationären Ringelement 53 bezeichnet) und dem Strang 2 besteht, so dass eine luftdichte Abdichtung zwischen den Vakuumkammern 52 erfolgt. Der Kontaktbereich 531 des ersten stationären Ringelements 53 dient zudem als Abdichtung des Strangkanals der Vakuumeinrichtung 5 gegenüber der Umgebung. Die innere Oberfläche 532 eines stationären Ringelements 53 ist bevorzugt reibungsminimierend gestaltet, da der Kontaktbereich 531 der Reibung mit dem im Strangkanal bewegten Strang 2 ausgesetzt ist. Durch die reibungsminimierende Gestaltung kann beispielsweise eine Gleitwirkung zwischen Strang 2 und innerer Oberfläche 532 erzielt und/oder die Kontaktfläche zwischen Strang 2 und innerer Oberfläche 532 minimiert werden, wodurch Faserschädigungen sowie die Abrasion der inneren Oberfläche 532 reduziert werden. Zur reibungsminimierenden Gestaltung kann beispielsweise durch Sandstrahl- oder Beschichtungsprozesse die innere Oberfläche auf mikroskopischer Skala halbkugelförmig ausgeführt sein (nicht dargestellt). Des Weiteren sind jeweils zwei hintereinander angeordnete stationäre Ringelemente 53 mittels eines O-Rings 533 und einer Flansch- oder anderen geeigneten Verbindung, hier mittels schematisch dargestellter Spannelemente 535, luftdicht gegenüber der Umgebung miteinander verbunden. Zwischen der Vakuumeinrichtung 5 und der nachfolgend angeordneten Injektionseinrichtung (nicht dargestellt) besteht eine gegenüber der Umgebung luftdichte Verbindung über das mit einem O-Ring 511 gedichtete Verbindungselement 51, das beispielsweise einen Flansch aufweist. Auch das Verbindungselement 51 weist einen Kontaktbereich 512 auf, durch den die letzte Vakuumkammer 52 gegen die Injektionseinrichtung (nicht dargestellt) luftdicht abgedichtet ist.
Jede Vakuumkammer 52 weist einen separaten Anschluss 54 für jeweils eine Vakuumpumpe auf. Es können also Vakuumpumpen unterschiedlichen Typs und/oder unterschiedlicher Saugleistungen angeschlossen und unterschiedliche Absolutdruckwerte in den einzelnen Kammern 52 erzielt werden, wobei der Absolutdruck in Pultrusionsrichtung 11 abnimmt. Ebenso ist es möglich, dass eine oder mehrere der hier als Vakuumkammern 52 dargestellten Kammern als Totkammer ausgeführt ist, indem nach einem einmaligen und nur in bestimmten Intervallen zu wiederholenden Auspumpen von Luft in der Totkammer der Anschluss 54 beispielsweise mittels eines Blindflanschs luftdicht verschlossen wird.
Die Abmessungen 534 des Strangkanals im Kontaktbereich 531 senkrecht zur Pultrusionsrichtung 11 sind zumindest an den in Pultrusionsrichtung 11 letzten beiden stationären Ringelementen 53 kleiner als die korrespondierenden Abmessungen 26, hier also kleiner als der Durchmesser, des Strangs 2 gewählt. Die Abdichtung der letzten Vakuumkammer 52 ist damit besonders gut, so dass ein besonders niedriger Absolutdruckwert in dieser Vakuumkammer 52 erzielt werden kann. Die Abmessungen 534 der vorangehenden stationären Ringelemente 53 sind etwa gleich oder etwas größer als die korrespondierenden Abmessungen 26 des Strangs gewählt, um die Reibung des Strangs an der inneren Oberfläche 532 eines stationären Ringelements geringer zu halten.
Die 3b zeigt eine Vakuumeinrichtung 5 als modular ausgeführte Kaskade stationärer Ringelemente 53 ähnlich der in 3a, wobei an der in 3b gezeigten Ausführungsform Antriebselemente 500 angeordnet sind, um eine Rotation der Vakuumeinrichtung 5 um die Strangachse 27 durchzuführen. Der Strang 2 ist rotationssymmetrisch um die Strangachse 27 ausgebildet. Durch die Rotation wird ein mögliches Aufstauen der Fasern an der Oberfläche des Strangs 2 im Eintrittsbereich in den jeweiligen Kontaktbereich 531 der stationären Ringelemente 53 verhindert. Zugang zu den Vakuumkammern 52, deren Begrenzung 532 rotiert, für den Abpumpvorgang mittels einer stationären Vakuumpumpe (nicht dargestellt), besteht über Drehdurchführungen 541, die an einer umlaufenden Nut 542 angeordnet sind.
In 3b ist zwischen zwei Vakuumkammern 52 eine Totkammer 520 angeordnet, die keinen Zugang zu einer Vakuumpumpe aufweist. Die Totkammer 520 wirkt durch Verlängerung des Strömungswegs im Sinne einer Labyrinthdichtung, so dass vorteilhaft in der in Pultrusionsrichtung 11 hinteren Vakuumkammer 52 ein niedrigerer Absolutdruck erreicht werden kann.
Die 3c zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vakuumeinrichtung 5 als Kaskade stationärer Ringelemente 53 ähnlich der Darstellungen in 3a und 3b. Die Vakuumeinrichtung 5 ist nicht modular, sondern integral ausgeführt. Die Fertigung kann beispielsweise durch Ausdrehen oder Erodieren aus Vollmaterial erfolgen, so dass vorteilhaft keine, insbesondere keine axialen, Trennfugen im Strangkanal angeordnet sind, die zu Faserschädigungen führen können.
Wie das Ausführungsbeispiel der 3b, weist die gezeigte Vakuumeinrichtung 5 Elemente 500, 541, 542 auf, durch die die Vakuumeinrichtung 5 um die Strangachse 27 rotieren kann.
Aufgrund der Reibung im Eintrittsbereich in den Kontaktbereich wird die Rotationsbewegung anteilig an die Fasern an der Oberfläche des Strangs übertragen. Aus der Translationsbewegung und der Rotationsbewegung resultiert eine Kraft auf die Fasern an der Oberfläche des Strangs. Aufgrund dieser resultierenden Kraft erfolgt eine leichte, die Einschnürung des Strangs fördernde und damit den Durchmesser des Strangs verringernde, Verschiebung der Fasern an der Oberfläche des Strangs, wodurch die Fasern unter zusätzliche Zugspannung gestellt werden.
Die einschnürungsfördernde Wirkung der resultierenden Kraft auf eine Faser an der Strangoberfläche ist außer in dem Fall gegeben, in dem die Richtung der resultierenden Kraft mit dem Faserrichtungsvektor in dem jeweils zugehörigen definierten Punkt des Eintrittsbereichs in den Kontaktbereich übereinstimmt. Der Faserrichtungsvektor entspricht dabei dem Einheitsvektor, dessen Richtung die Orientierung der Fasern an der Strangoberfläche wiedergibt.
Die Rotationsgeschwindigkeit ist also bevorzugt so zu wählen, dass der oben beschriebene Fall zumindest in der Mehrzahl der definierten Punkte nicht eintritt; besonders bevorzugt ist die Rotationsgeschwindigkeit so zu wählen, dass der oben beschriebene Fall für mehr als 80% der definierten Punkte nicht eintritt. Aus dem für die Wahl der Rotationsgeschwindigkeit verfügbaren Bereich, der alle Geschwindigkeiten umfasst, aufgrund derer eine resultierende Kraft auf die Fasern an der Strangoberfläche auftritt, ist diese Rotationsgeschwindigkeit bzw. sind diese Rotationsgeschwindigkeiten auszuklammern.
Die Verringerung des Durchmessers des Strangs aufgrund der resultierenden Kraft ist dabei sehr klein gegenüber dem Durchmesser des Strangs. Nach Verlassen des Kontaktbereichs wird die Verschiebung der Fasern durch Rückstellkräfte aufgrund der Zugspannung nahezu vollständig wieder aufgehoben. Die Soll-Geometrie des Strangs verändert sich durch die Rotationsbewegung also zumindest nicht in unzulässigem Maße.
Die beschriebene Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass ein Aufstauen von Fasern an der Oberfläche des Strangs im Eintrittsbereich in die Elemente der Vakuumeinrichtung und/oder der Injektionseinrichtung, die einen Kontaktbereich mit dem Strang aufweisen, zumindest deutlich vermindert wird.
Die 4a und 4b zeigen ein alternatives Ausführungsbeispiel für eine Vakuumeinrichtung 5` mit mehreren hintereinander angeordneten Vakuumkammern 52` in einem luftdichten Gehäuse 55' mit mehreren Anschlusselementen, z. B. Kleinflanschen, für Vakuumpumpen 54'. In 4a ist eine Seitenansicht der Vakuumeinrichtung 5' in Pultrusionsrichtung 11 dargestellt, wobei die Seitenwand des Gehäuses 55' entfernt ist, und in 4b der Querschnitt der Vakuumeinrichtung 5' senkrecht zur Pultrusionsrichtung 11 bzw. die Draufsicht auf einen Schnitt durch die Vakuumeinrichtung 5' entlang der in 4a gezeigten Linie A-A. Die Komponenten der Vakuumeinrichtung 5' sind im Wesentlichen symmetrisch zu einer Längsebene durch die Mittelachse des Strangs 2 in Pultrusionsrichtung 11 angeordnet, so dass zueinander symmetrische Komponenten der Vakuumeinrichtung 5' aus Gründen der Übersichtlichkeit jeweils nur einmal mit einem Bezugszeichen versehen sind.
Zur luftdichten Abdichtung der Vakuumkammern 52' gegeneinander und der ersten Vakuumkammer 52` gegenüber der Umgebung der Vakuumeinrichtung 5' weist die Vakuumeinrichtung 5' drehbar auf jeweils einer zum Gehäuse 55` abgedichteten Achse 561' gelagerte Rollen 56` auf, die eine garnrollenartige Form haben. Wie der in 4b gezeigten Draufsicht auf den Kontaktbereich 562` zu entnehmen, umschließt der Kontaktbereich 562' einer Rolle 56' mit dem Strang 2 die betreffende Oberfläche des Strangs 2 halbschalenförmig. Der Kontaktbereich 562` bildet die Dichtfläche zwischen Rolle 56' und Strang 2. Durch Rollreibung im Kontaktbereich 562` aufgrund der gleichförmigen Bewegung des Strangs 2 in Pultrusionsrichtung 11 rotiert jede der Rollen 56' um ihre Achse 561`. Im Kontaktbereich 563` zwischen zwei Rollen 56` rollen diese zwei Rollen 56`, da sie einen entgegengesetzten Drehsinn aufweisen, gegeneinander ab, wobei der Kontaktbereich 563` die Dichtfläche zwischen den beiden Rollen 56' bildet.
Am Gehäuse 55' der Vakuumeinrichtung 5' sind stationäre Dichtungselemente 57` fest und luftdicht angeordnet. Ein stationäres Dichtungselement 57` weist einen Kontaktbereich 571' zu jeweils einer Rolle 56` auf, wobei die Rolle 56` im Kontaktbereich 571' gegen das stationäre Dichtungselement 57` abrollt. Die Abdichtung einer Rolle 56' gegenüber dem Gehäuse 55' erfolgt im Kontaktbereich 564` zwischen Rolle 56` und Gehäuse 55', wobei die Oberflächen von Rolle 56` und Gehäuse 55' im Kontaktbereich 564` geschliffen und poliert sind und mit vakuumgeeigneten Dichtmitteln, beispielsweise Vakuumfetten, belegt sind.
Die Abdichtung der Vakuumeinrichtung 5' zur Injektionseinrichtung (nicht dargestellt) erfolgt über das Verbindungselement 51', das einen O-Ring 511' zur Abdichtung aufweist.
Die 5 zeigt ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel für eine Vakuumeinrichtung 5" mit mehreren Vakuumkammern (nicht sichtbar) in einem luftdichten Gehäuse 55" mit einem Anschlusselement, z. B. einem Kleinflansch, für eine Vakuumpumpe (nicht dargestellt). Dargestellt ist der Querschnitt der Vakuumeinrichtung 5" senkrecht zur Pultrusionsrichtung, die in die Blattebene hinein gerichtet ist, bzw. die Draufsicht auf einen Schnitt durch die Vakuumeinrichtung 5" durch die Mittelebene der rotierenden Rollen 56". Die Komponenten der Vakuumeinrichtung 5" sind im Wesentlichen symmetrisch zu einer Längsebene durch die Mittelachse des Strangs 2 in Pultrusionsrichtung angeordnet, so dass zueinander symmetrische Komponenten der Vakuumeinrichtung 5" aus Gründen der Übersichtlichkeit jeweils nur einmal mit einem Bezugszeichen versehen sind.
Die Vakuumeinrichtung 5" weist zwei Anordnungen 58" aus mehreren in Pultrusionsrichtung 11 hintereinander angeordneten rotierenden Rollen 56" auf, die über ein Dichtungsband 581" mit einer Antriebsrolle 582" und einer Spannrolle 583" förderbandartig miteinander verbunden sind. Mittels der Antriebsrolle 582" kann das Dichtungsband 581" in der förderbandartigen Anordnung 58" aktiv in Bewegung gesetzt werden, wobei sich der am Strang 2 angeordnete Abschnitt des Dichtungsbands 581" in Pultrusionsrichtung bewegt. Eine Vakuumkammer (nicht sichtbar) befindet sich zwischen zwei hintereinander angeordneten rotierenden Rollen 56" der beiden förderbandartigen Anordnungen 58". Um eine zusätzliche Vakuumkammer vor oder hinter einer bestehenden Vakuumkammer anzuordnen, ist eine zusätzliche rotierende Rolle pro förderbandartiger Anordnung 58" vor oder hinter den vorhandenen rotierenden Rollen 56" anzuordnen.
Die auf einer Achse 561" drehbar gelagerten rotierenden Rollen 56" sind rotationssymmetrisch und haben eine garnrollenartige Form. Jeweils zwei rotierende Rollen 56" sind halbschalenförmig zueinander angeordnet. Im Kontaktbereich 562" der rotierenden Rollen 56" zum Strang und im Kontaktbereich 563" der rotierenden Rollen 56" untereinander sind die Dichtungsbänder 581" der Anordnungen 58" angeordnet. Ein dichtflächebildender Kontakt zwischen Strang 2 und den rotierenden Rollen 56" sowie zwischen zwei rotierenden Rollen 56" besteht demnach mittelbar über das Dichtungsband 581".
In einer Vakuumkammer besteht kein dichtender Kontakt zwischen den Dichtungsbändern 581" der beiden förderbandartigen Anordnungen 58", so dass in der Vakuumkammer Luft aus dem Strang entweichen kann.
Jede rotierende Rolle 56" in den förderbandartigen Anordnungen 58" rollt dichtend gegen eine auf einer Achse 591" drehbar gelagerten Gegenrolle 59" ab, so dass im Kontaktbereich 565" eine Dichtfläche zwischen dem an der rotierenden Rolle 56" angeordneten Dichtungsband 581" und der Gegenrolle 59" besteht.
Am luftdichten Gehäuse 55" der Vakuumeinrichtung 5" sind stationäre Dichtungselemente 57" fest und luftdicht angeordnet. Ein stationäres Dichtungselement 57" weist einen Kontaktbereich 571" zu jeweils einer Gegenrolle 59" auf, wobei die Gegenrolle 59" im Kontaktbereich 571" gegen das stationäre Dichtungselement 57" abrollt. Die Abdichtung der Rollen 56", 582", 583", 59" gegenüber dem Gehäuse 55" erfolgt im Kontaktbereich 564", 592" (der Kontaktbereich zwischen den Antriebs- und den Spannrollen und dem Gehäuse ist nicht dargestellt) zwischen den Rollen 56", 582", 583", 59" und dem Gehäuse 55", wobei die Oberflächen der Rollen 56", 582", 583", 59" und des Gehäuses 55" im Kontaktbereich 564", 592" geschliffen und poliert sind und mit vakuumgeeigneten Dichtmitteln, beispielsweise Vakuumfetten, belegt sind.
6a zeigt ein Ausführungsbeispiel einer integral ausgeführten Injektionseinrichtung 6 im Querschnitt in Pultrusionsrichtung 11. Die Komponenten der Injektionseinrichtung 6 sind im Wesentlichen symmetrisch zu einer Längsebene durch die Mittelachse des Strangs 2 in Pultrusionsrichtung 11 angeordnet, so dass zueinander symmetrische Komponenten der Injektionseinrichtung 6 aus Gründen der Übersichtlichkeit jeweils nur einmal mit einem Bezugszeichen versehen sind.
Der Strang 2 wird der Injektionseinrichtung 6 aus der Vakuumeinrichtung (nicht dargestellt) kommend als nahezu luftleerer Strang aus ungetränkten Fasern 22 zugeführt und verlässt die Injektionseinrichtung 6 vollständig mit Matrixmaterial imprägniert als FKV-Rohling 23. Die Injektionseinrichtung 6 weist mehrere hintereinander angeordnete Injektionskammern 61 auf, die jeweils über einen Injektionskanal 611 mit einem Reservoir für Matrixmaterial (nicht dargestellt) verbunden sind. Die Wandung 63 der Injektionseinrichtung 6 ist als ein einstückiges Bauteil, z. B. Gussteil oder Drehteil, ohne Teilungsnähte ausgebildet. Die Injektionskammern 61 sind voneinander durch Kontaktbereiche 631 der Wandung 63 mit dem Strang 2 getrennt. Aufgrund dessen kann Matrixmaterial unter unterschiedlichen Absolutdrücken in die einzelnen Injektionskammern 61 injiziert werden, wobei im Allgemeinen der Absolutdruck in Pultrusionsrichtung 11 von einer Injektionskammer 61 zur in Pultrusionsrichtung 11 nächsten Injektionskammer 61 steigt. Dabei ist es zweckmäßig, dass der Absolutdruck der Injektion in die erste Injektionskammer 61 niedrig genug gewählt wird, um ein Eindringen des Matrixmaterials in die Vakuumeinrichtung (nicht dargestellt), die vor der Injektionseinrichtung 6 angeordnet und mit dieser über eine mit einem O-Ring 511 versehene Dichtung verbunden ist, aufgrund des Druckunterschieds zu verhindern.
Aufgrund der in den Kontaktbereichen 631 herrschenden Reibung ist der Strangkanal in den Kontaktbereichen 631 und sowie auf der gesamten inneren Oberfläche 632 der Wandung 63 mit einer vorzugsweise unterbrechungsfreien Verschleißschutzschicht (nicht dargestellt) belegt.
An der Injektionseinrichtung 6 sind mehrere Temperierungselemente 64 angeordnet, um die temperaturabhängige Viskosität des Matrixmaterials in gewünschter Weise beeinflussen zu können. Die Temperierungselemente können dabei der Heizung oder der Kühlung dienen und z. B. Widerstandsheizer oder Heizpatronen oder Kühlmittelkanäle oder elektrische Kühlelemente sein.
Die Injektionseinrichtung 6 ist mittels eines O-Rings 600 und einem geeigneten, z. B. Flansch-, Verbindungselement 60 gegenüber einer sich in Pultrusionsrichtung 11 anschließenden Ummantelungseinrichtung (nicht dargestellt) abgedichtet.
Die Fertigung einer integral ausgeführten Injektionseinrichtung 6 kann beispielsweise durch Erodieren oder Ausdrehen von Vollmaterial erfolgen. Für die Reinigung können beispielsweise Reinigungsbäder eingesetzt werden.
6b zeigt eine integral ausgeführte Injektionseinrichtung 6 ähnlich der der 6a, wobei an der Injektionseinrichtung 6 Antriebselemente 65 angeordnet, um eine Rotation der Injektionseinrichtung 6 um die Strangachse 27 durchführen zu können. Der Strang 2 ist rotationssymmetrisch um die Strangachse 27 ausgebildet. Durch die Rotation wird ein mögliches Aufstauen der Fasern an der Oberfläche des Strangs 2 im Eintrittsbereich in den jeweiligen Kontaktbereich 631 der inneren Oberfläche 632 mit dem Strang 2 verhindert. Die Verbindung des stationären Matrixreservoirs (nicht dargestellt) zu den mitrotierenden Injektionskanälen 611 und Abtropfkanälen 621, die an den Abtropfkammern 62 angeordnet sind, wird über Drehdurchführungen 660, die an einer umlaufenden Nut 661 angeordnet sind, realisiert. Die Übertragung der elektrischen Leistung auf die Temperierungselemente 64 in Form von elektrischen Heizern erfolgt beispielsweise mittels Schleifkontakten 662.
Aufgrund der Reibung im Eintrittsbereich in den Kontaktbereich wird die Rotationsbewegung anteilig an die Fasern an der Oberfläche des Strangs übertragen. Aus der Translationsbewegung und der Rotationsbewegung resultiert eine Kraft auf die Fasern an der Oberfläche des Strangs. Aufgrund dieser resultierenden Kraft erfolgt eine leichte, die Einschnürung des Strangs fördernde und damit den Durchmesser des Strangs verringernde, Verschiebung der Fasern an der Oberfläche des Strangs, wodurch die Fasern unter zusätzliche Zugspannung gestellt werden.
Die einschnürungsfördernde Wirkung der resultierenden Kraft auf eine Faser an der Strangoberfläche ist außer in dem Fall gegeben, in dem die Richtung der resultierenden Kraft mit dem Faserrichtungsvektor in dem jeweils zugehörigen definierten Punkt des Eintrittsbereichs in den Kontaktbereich übereinstimmt. Der Faserrichtungsvektor entspricht dabei dem Einheitsvektor, dessen Richtung die Orientierung der Fasern an der Strangoberfläche wiedergibt. Die Rotationsgeschwindigkeit ist also bevorzugt so zu wählen, dass der oben beschriebene Fall zumindest in der Mehrzahl der definierten Punkte nicht eintritt; besonders bevorzugt ist die Rotationsgeschwindigkeit so zu wählen, dass der oben beschriebene Fall für mehr als 80% der definierten Punkte nicht eintritt. Aus dem für die Wahl der Rotationsgeschwindigkeit verfügbaren Bereich, der alle Geschwindigkeiten umfasst, aufgrund derer eine resultierende Kraft auf die Fasern an der Strangoberfläche auftritt, ist diese Rotationsgeschwindigkeit bzw. sind diese Rotationsgeschwindigkeiten auszuklammern.
Die Verringerung des Durchmessers des Strangs aufgrund der resultierenden Kraft ist dabei sehr klein gegenüber dem Durchmesser des Strangs. Nach Verlassen des Kontaktbereichs wird die Verschiebung der Fasern durch Rückstellkräfte aufgrund der Zugspannung nahezu vollständig wieder aufgehoben. Die Soll-Geometrie des Strangs verändert sich durch die Rotationsbewegung also zumindest nicht in unzulässigem Maße.
Die beschriebene Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass ein Aufstauen von Fasern an der Oberfläche des Strangs im Eintrittsbereich in die Elemente der Vakuumeinrichtung und/oder der Injektionseinrichtung, die einen Kontaktbereich mit dem Strang aufweisen, zumindest deutlich vermindert wird.
7 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel einer modular aufgebauten Injektionseinrichtung 6' im Querschnitt in Pultrusionsrichtung 11. Die Komponenten der Injektionseinrichtung 6' sind im Wesentlichen symmetrisch zu einer Längsebene durch die Mittelachse des Strangs 2 in Pultrusionsrichtung 11 angeordnet, so dass zueinander symmetrische Komponenten der Injektionseinrichtung 6' aus Gründen der Übersichtlichkeit jeweils nur einmal mit einem Bezugszeichen versehen sind.
Die Injektionseinrichtung 6' weist einen modularen Aufbau aus mehreren voneinander getrennten Modulen 67', 68' auf. Die Anzahl der Module 67', 68' kann in Abhängigkeit der Prozessparameter des erfindungsgemäßen Verfahrens gewählt und auf einfache Weise angepasst werden. Jeweils zwei Module 67` bzw. ein Modul 67' und ein Modul 68` sind mittels eines O-Rings 670` und durch Verspannung der Gesamtheit der Module 67', 68` mit Spannelementen 69` gegenüber der Umgebung der Injektionseinrichtung 6' abgedichtet. Die innere Oberfläche 671' eines Moduls 67` ist dergestalt geformt, dass sich eine Kavität als Injektionskammer 61' um den Strang 2 ausbildet. Jede Injektionskammer 61' weist Injektionskanäle 611` auf, die mit einem Reservoir für Matrixmaterial (nicht dargestellt) verbunden sind. Die innere Oberfläche 681' eines Moduls 68' ist dergestalt geformt, dass sich eine Kavität als Abtropfkammer 62` um den Strang 2 ausbildet. Jede Abtropfkammer 62` weist einen Abtropfkanal 621 ` auf, der mit einer Abflussrinne (nicht dargestellt) für überschüssiges Matrixmaterial verbunden ist. Vor und nach der in Anpassung an die Prozessparameter gewählten Anzahl an Injektionsmodulen 67' ist jeweils ein Abtropfmodul 68` angeordnet. Es ist ebenso möglich, Module in die Anordnung einzufügen, die als Totkammern dienen. An jedem Injektionsmodul 67` ist ein Temperierungselement 64', z. B. in Form eines elektrischen Heizers, angeordnet, um über eine gezielte Temperatureinstellung die Viskositätseigenschaften des Matrixmaterials zu beeinflussen.
Die Abdichtung der Module 67', 68` untereinander erfolgt durch Dichtungselemente 672', 682', beispielsweise Elastomer-Dichtlippen, die sich aufgrund der gerichteten Bewegung des Strangs 2 durch den Strangkanal in Pultrusionsrichtung 11 ausrichten und durch den in den Injektionskammern 67' herrschenden positiven Relativdruck dichtend an den Strang 2 gedrückt werden. Die Dichtungselemente 672', 682` können aufgrund des modularen Aufbaus der Injektionseinrichtung 6' auf einfache Weise ausgetauscht werden, falls sie durch Abrasion aufgrund der Bewegung des Strangs 2 verschlissen sind und die Dichtwirkung nachlässt.
Die 8a und 8b zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Ummantelungseinrichtung 7, wobei die 8a eine Draufsicht und die 8b die in 8a gekennzeichnete Ansicht eines Querschnitts entlang der Linie A-A darstellt. Die Oberfläche des FKV-Rohlings 23 wird durch Einrollen in Folie 711, die von einem achsparallel zum FKV-Rohling 23 angeordneten Folienspeicher 71, der drehbar auf einer Achse 712 gelagert ist, ummantelt. Die Folienzuführung erfolgt über die gesamte Länge des FKV-Rohlings 23; die Breite der Folie 711, also ihre Abmessung parallel zur Achse 712, entspricht mindestens der Länge des FKV-Rohlings 23. Die Folie 711 wird vom Folienspeicher 71 abgezogen und geführt in einen Bereich, in dem mehrere Walzen 72 drehbar angeordnet sind, eingelegt.
Der FKV-Rohling 23 verlässt die Pultrusionsanlage 1' vollständig mit Matrixmaterial imprägniert und wird mittels eines Förderbands 80 zur Zuschneideeinrichtung 9, z. B. einer Säge, transportiert und abgelängt. Der FKV-Rohling 23 wird nach dem Ablängen freihängend ebenfalls in den Walzen-Bereich transportiert, und die Folie 711 in einem Teilbereich der Oberfläche des FKV-Rohlings 23 an die Oberfläche gedrückt. Durch Rotation der Walzen 72 mit dem in 7b durch Pfeile dargestellten Drehsinn wird der FKV-Rohling 23 mit dem dargestellten, entgegengesetzten Drehsinn in Rotation versetzt. Der Folienspeicher 71 rotiert ebenso mit diesem, den Walzen 72 entgegengesetzten Drehsinn, so dass die Folie 711 weiter in den Walzen-Bereich eingezogen und vollständig, bis zum Erreichen einer leichten Überlappung, um die Oberfläche des FKV-Rohlings 23 gelegt wird. Um die Überlappung zu versiegeln, kann die Folie 711 z. B. selbstklebend ausgeführt sein. Im Folgenden wird die Folie 711 durch das Werkzeug 73 beschnitten und durch weitere Rotation der Walzen 72 und des FKV-Rohlings 23 faltenfrei und fest auf der Oberfläche des FKV-Rohlings 23 angelegt. Der ummantelte FKV-Rohling wird mittels eines Auswerfers 74 aus dem Walzen-Bereich entfernt.
Bezugszeichenliste

1, 1': Pultrusionsanlage
2: Strang
200: Luftblasen
21: Strang aus ungetränkten Fasern
22: Nahezu luftleerer Strang aus ungetränkten Fasern
23: FKV-Rohling
230: Matrixmaterial
24: FKV-Rohling mit Ummantelung
25: Formkern
26: Abmessung des Strangs
27: Strangachse
3: Vorratsbereich
31: Spulenständer
310: Spule
311: Roving
32: Wickelrad
321: Roving
33: Faserbandspule
331: Faserband
4: Führungseinrichtung
5, 5', 5": Vakuumeinrichtung
500: Antriebselement für Rotation
51, 51": Verbindungselement
511, 511 `: O-Ring
512: Kontaktbereich
513: Abmessung des Strangkanals im Kontaktbereich
52, 52': Vakuumkammer
520: Totkammer
53: Stationäres Ringelement
531: Kontaktbereich zwischen stationärem Ringelement und Strang
532: Innere Oberfläche eines stationären Ringelements
533: O-Ring
534: Abmessung des Strangkanals im Kontaktbereich
535: Spannelement
54, 54', 54": Anschlusselement für Vakuumpumpe
541: Drehdurchführung
542: Nut
55`, 55": Gehäuse der Vakuumeinrichtung
56', 56": Rotierende Rolle
561', 561": Achse der rotierenden Rolle
562', 562": Kontaktbereich der rotierenden Rolle zum Strang
563', 563": Kontaktbereich zweier rotierender Rollen
564', 564": Kontaktbereich der rotierenden Rolle zum Gehäuse
565": Kontaktbereich der rotierenden Rolle zu einer Gegenrolle
57', 57": Stationäres Dichtungselement
571', 571": Kontaktbereich des stationären Dichtungselements zu einer Rolle
58": Förderbandartige Anordnung
581": Dichtungsband
582": Antriebsrolle
583": Spannrolle
59": Gegenrolle
591": Achse der Gegenrolle
592": Kontaktbereich der Gegenrolle zum Gehäuse
6, 6': Injektionseinrichtung
60: Verbindungselement
600, 600': O-Ring
61, 61': Injektionskammer
611, 611': Injektionskanal
62, 62`: Abtropfkammer
621, 621': Abtropfkanal
63: Wandung
631: Kontaktbereich zwischen Wandung und Strang
632: Innere Oberfläche der Wandung
64, 64`: Temperierungselement
65: Antriebselement für Rotation
660: Drehdurchführung
661: Schleifkontakt
662: Nut
67`: Injektionsmodul
670`: O-Ring
671': Innere Oberfläche des Injektionsmoduls
672`: Dichtungselement
68': Abtropfmodul
681': Innere Oberfläche des Abtropfmoduls
682`: Dichtungselement
69': Spannelement
7: Ummantelungseinrichtung
71: Folienspeicher
711: Folie
712: Achse des Folienspeichers
72: Walzen
73: Werkzeug für Folienbeschnitt
74: Auswerfer
8: Bandabzugseinrichtung
80: Förderband
9: Zuschneideeinrichtung

Claims

Pultrusionsverfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Rohlingen aus Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff (23), aufweisend zumindest die folgenden Verfahrensschritte: i. Bereitstellung eines Strangs aus ungetränkten Fasern (21); ii. Zuführung des Strangs aus ungetränkten Fasern (21) zu einer Vakuumeinrichtung (5, 5', 5"), die mindestens zwei luftdicht miteinander verbundene Vakuumkammern (52, 52') aufweist; iii. Erzeugung eines negativen Relativdrucks in den mindestens zwei luftdicht miteinander verbundenen Vakuumkammern (52, 52`) der Vakuumeinrichtung (5, 5', 5"), wodurch Luft (200) aus dem Strang aus ungetränkten Fasern (21) entweicht; iv. Entnahme des nahezu luftleeren Strangs aus ungetränkten Fasern (22) aus der Vakuumeinrichtung (5, 5', 5") und Zuführung des nahezu luftleeren Strangs aus ungetränkten Fasern (22) zu einer Injektionseinrichtung (6, 6'), die mindestens eine Injektionskammer (61, 61') aufweist, wobei Vakuumeinrichtung (5, 5', 5") und Injektionseinrichtung (6, 6') luftdicht zumindest gegenüber der Umgebung miteinander verbunden sind; v. Injektion von Matrixmaterial (230) in fließfähigem Zustand in die mindestens eine Injektionskammer (61, 61') der Injektionseinrichtung (6, 6') und Imprägnierung des Strangs (2) mit dem Matrixmaterial (230); vi. Entnahme des Rohlings (23) aus der Injektionseinrichtung (6, 6').
Pultrusionsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die folgenden Verfahrensschritte an den Verfahrensschritt vi. anschließen: vii. Zuführung des Rohlings (23) zu einer Ummantelungseinrichtung (7); viii. Erzeugung einer ummantelten Oberfläche des Rohlings (23) in der Ummantelungseinrichtung (7), wobei die Ummantelung (711) dazu ausgebildet ist, die Luftdichtheit der Oberfläche bei weiteren Verfahrensschritten, denen der Rohling (24) unterzogen werden kann, sicherzustellen; ix. Entnahme des eine Ummantelung aufweisenden Rohlings (24) aus der Ummantelungseinrichtung (7).
Pultrusionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass entweder nach Verfahrensschritt vi. der Rohling (23) oder nach Verfahrensschritt ix. der eine Ummantelung aufweisende Rohling (24) eine Zuschneideeinrichtung (9) durchläuft, wobei in der Zuschneideeinrichtung (9) ein Ablängen des Rohlings (23) oder des eine Ummantelung aufweisenden Rohlings (24) erfolgt.
Pultrusionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strangkanal der Vakuumeinrichtung (5) eine reibungsmindernd ausgeführte Oberfläche aufweist.
Pultrusionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumeinrichtung (5, 5') mindestens ein stationär um den Strang aus ungetränkten Fasern (21) angeordnetes Ringelement (53) oder rotierende Rollendichtungselemente (56`) aufweist.
Pultrusionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumeinrichtung (5") mindestens zwei Anordnungen (58") aus rotierenden Rollendichtungselementen (56") aufweist, wobei in einer Anordnung (58") mindestens drei in Pultrusionsrichtung (11) hintereinander angeordnete rotierende Rollendichtungselemente (56") über ein Dichtungsband (581") förderbandartig miteinander verbunden sind.
Pultrusionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Injektionseinrichtung (6, 6') mindestens eine Abtropfkammer (62, 62') vor und/oder hinter der mindestens einen Injektionskammer (61, 61') und/oder zwischen zwei Kammern (61, 61') der Injektionseinrichtung (6, 6') angeordnet ist.
Pultrusionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektionseinrichtung (6) als integrales Bauteil ausgeführt ist.
Pultrusionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektionseinrichtung (6`) als modulares Bauteil ausgeführt ist, wobei die Module (67', 68`) der Injektionseinrichtung (6`) luftdicht zumindest gegenüber der Umgebung miteinander verbunden sind.
Pultrusionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Strangkanal der Injektionseinrichtung (6, 6') mit einer Verschleißschutzschicht belegt ist.
Pultrusionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an der Injektionseinrichtung (6, 6') mindestens ein Temperierungselement (64, 64`) angeordnet ist.
Pultrusionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Elemente der Vakuumeinrichtung (5) und/oder der Injektionseinrichtung (6), die einen Kontaktbereich (531, 631) mit dem Strang (2) aufweisen, eine Rotationsbewegung um den Strang (2) ausführen, wobei der Strang (2) rotationssymmetrisch um eine Strangachse (27) ausgebildet ist.
Pultrusionsverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektionseinrichtung (6, 6') und die Ummantelungseinrichtung (7) luftdicht zumindest gegenüber der Umgebung miteinander verbunden sind.
Pultrusionsverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung einer ummantelten Oberfläche des Rohlings (23) durch Teilkonsolidierung von Matrixmaterial (230) in oberflächennahen Bereichen oder durch Abkühlung oberflächennaher Bereiche bis zu einer Temperatur, die gleich der oder kleiner als die Glasübergangstemperatur des Matrixmaterials (230) ist, mit ausreichend hoher Abkühlrate erfolgt.
Pultrusionsverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung einer ummantelten Oberfläche des Rohlings (23) mittels einer Berieselungseinrichtung oder eines Tauchbads oder eines Extruders erfolgt oder durch Umwickeln oder Umhüllen des Rohlings mit einer Folie (711) oder durch Einrollen des Rohlings in eine Folie (711) erfolgt.
Anordnung zur Durchführung eines Pultrusionsverfahrens zur kontinuierlichen Herstellung von Rohlingen aus Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff (23), aufweisend - eine Vakuumeinrichtung (5, 5', 5"), die mindestens zwei luftdicht miteinander verbundene Vakuumkammern (52, 52`) umfasst, wobei die Vakuumeinrichtung (5, 5', 5") mindestens ein Anschlusselement (54, 54') aufweist, das zum Anschluss einer Vakuumpumpe geeignet ist, und wobei die Vakuumeinrichtung (5, 5', 5") dazu ausgebildet ist, dass ein negativer Relativdruck in einem Strang aus ungetränkten Fasern (21) erzeugt wird, und - eine Injektionseinrichtung (6, 6') mit mindestens einer Injektionskammer (61, 61') zur Injektion von Matrixmaterial (230) in fließfähigem Zustand, die zur Imprägnierung des Strangs (2) mit dem Matrixmaterial (230) ausgestaltet ist, wobei die Vakuumeinrichtung (5, 5', 5") in Pultrusionsrichtung (11) vor der Injektionseinrichtung (6, 6') angeordnet ist.
Anordnung zur Durchführung eines Pultrusionsverfahrens zur kontinuierlichen Herstellung von Rohlingen aus Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff (24) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung Elemente (500, 65) aufweist, die dazu ausgebildet sind, die Vakuumeinrichtung (5) und/oder die Injektionseinrichtung (6) oder zumindest die Elemente der Vakuumeinrichtung (5) und/oder der Injektionseinrichtung (6), die einen Kontaktbereich (531, 631) mit dem Strang (2) aufweisen, in eine Rotationsbewegung um den Strang (2) zu versetzen.
Anordnung zur Durchführung eines Pultrusionsverfahrens zur kontinuierlichen Herstellung von Rohlingen aus Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff (24) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass in Pultrusionsrichtung (11) nach der Injektionseinrichtung (6, 6') eine Ummantelungseinrichtung (7) angeordnet ist.
Verwendung eines Pultrusionsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15 oder einer Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 18 zur Herstellung von Rohlingen aus einem Faser-Kunststoff-Verbund-Werkstoff (23, 24) als Vollmaterial.
Verwendung eines Pultrusionsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15 oder einer Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 18 zur Herstellung von Rohlingen aus einem Faser-Kunststoff-Verbund-Werkstoff (23, 24) als Hohlprofil, wobei zur Herstellung des Hohlprofils ein starrer oder ein flexibler Formkern (25) im Strang (2) angeordnet ist.