DE102017104997A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen faserverstärkten Harzmaterials - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen faserverstärkten Harzmaterials Download PDF

Info

Publication number
DE102017104997A1
DE102017104997A1 DE102017104997.5A DE102017104997A DE102017104997A1 DE 102017104997 A1 DE102017104997 A1 DE 102017104997A1 DE 102017104997 A DE102017104997 A DE 102017104997A DE 102017104997 A1 DE102017104997 A1 DE 102017104997A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fiber
thermoplastic resin
reinforcing fibers
supercritical fluid
kneading
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102017104997.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuya Oda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of DE102017104997A1 publication Critical patent/DE102017104997A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/34—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices
    • B29B7/38—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary
    • B29B7/46—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/34—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices
    • B29B7/38—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary
    • B29B7/46—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft
    • B29B7/48—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft with intermeshing devices, e.g. screws
    • B29B7/482—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft with intermeshing devices, e.g. screws provided with screw parts in addition to other mixing parts, e.g. paddles, gears, discs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B15/00—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00
    • B29B15/08—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00 of reinforcements or fillers
    • B29B15/10—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step
    • B29B15/105—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcement of definite length with a matrix in solid form, e.g. powder, fibre or sheet form
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/34—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices
    • B29B7/38—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary
    • B29B7/46—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft
    • B29B7/48—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft with intermeshing devices, e.g. screws
    • B29B7/482—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft with intermeshing devices, e.g. screws provided with screw parts in addition to other mixing parts, e.g. paddles, gears, discs
    • B29B7/483—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft with intermeshing devices, e.g. screws provided with screw parts in addition to other mixing parts, e.g. paddles, gears, discs the other mixing parts being discs perpendicular to the screw axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/34—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices
    • B29B7/38—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary
    • B29B7/46—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft
    • B29B7/48—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft with intermeshing devices, e.g. screws
    • B29B7/487—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft with intermeshing devices, e.g. screws with consecutive casings or screws, e.g. for feeding, discharging, mixing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/34—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices
    • B29B7/38—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary
    • B29B7/46—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft
    • B29B7/48—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft with intermeshing devices, e.g. screws
    • B29B7/488—Parts, e.g. casings, sealings; Accessories, e.g. flow controlling or throttling devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/58—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/60—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations for feeding, e.g. end guides for the incoming material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/82—Heating or cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/88—Adding charges, i.e. additives
    • B29B7/90—Fillers or reinforcements, e.g. fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/022—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the choice of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/285—Feeding the extrusion material to the extruder
    • B29C48/288—Feeding the extrusion material to the extruder in solid form, e.g. powder or granules
    • B29C48/2886—Feeding the extrusion material to the extruder in solid form, e.g. powder or granules of fibrous, filamentary or filling materials, e.g. thin fibrous reinforcements or fillers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/285—Feeding the extrusion material to the extruder
    • B29C48/297—Feeding the extrusion material to the extruder at several locations, e.g. using several hoppers or using a separate additive feeding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/395—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders
    • B29C48/40—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders using two or more parallel screws or at least two parallel non-intermeshing screws, e.g. twin screw extruders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/395—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders
    • B29C48/40—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders using two or more parallel screws or at least two parallel non-intermeshing screws, e.g. twin screw extruders
    • B29C48/402—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders using two or more parallel screws or at least two parallel non-intermeshing screws, e.g. twin screw extruders the screws having intermeshing parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/50—Details of extruders
    • B29C48/505—Screws
    • B29C48/54—Screws with additional forward-feeding elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/50—Details of extruders
    • B29C48/505—Screws
    • B29C48/57—Screws provided with kneading disc-like elements, e.g. with oval-shaped elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/50—Details of extruders
    • B29C48/505—Screws
    • B29C48/625—Screws characterised by the ratio of the threaded length of the screw to its outside diameter [L/D ratio]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/92—Measuring, controlling or regulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/84—Venting or degassing ; Removing liquids, e.g. by evaporating components
    • B29B7/845—Venting, degassing or removing evaporated components in devices with rotary stirrers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B9/00—Making granules
    • B29B9/02—Making granules by dividing preformed material
    • B29B9/06—Making granules by dividing preformed material in the form of filamentary material, e.g. combined with extrusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B9/00—Making granules
    • B29B9/12—Making granules characterised by structure or composition
    • B29B9/14—Making granules characterised by structure or composition fibre-reinforced
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92009—Measured parameter
    • B29C2948/92114—Dimensions
    • B29C2948/92142—Length
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92009—Measured parameter
    • B29C2948/92266—Mechanical properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92323—Location or phase of measurement
    • B29C2948/92447—Moulded article
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92504—Controlled parameter
    • B29C2948/92609—Dimensions
    • B29C2948/92638—Length
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92504—Controlled parameter
    • B29C2948/92761—Mechanical properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92819—Location or phase of control
    • B29C2948/92942—Moulded article
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/001—Combinations of extrusion moulding with other shaping operations
    • B29C48/0022—Combinations of extrusion moulding with other shaping operations combined with cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/04—Particle-shaped
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/375—Plasticisers, homogenisers or feeders comprising two or more stages
    • B29C48/385—Plasticisers, homogenisers or feeders comprising two or more stages using two or more serially arranged screws in separate barrels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/50—Details of extruders
    • B29C48/76—Venting, drying means; Degassing means
    • B29C48/765—Venting, drying means; Degassing means in the extruder apparatus
    • B29C48/766—Venting, drying means; Degassing means in the extruder apparatus in screw extruders
    • B29C48/767—Venting, drying means; Degassing means in the extruder apparatus in screw extruders through a degassing opening of a barrel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2077/00—Use of PA, i.e. polyamides, e.g. polyesteramides or derivatives thereof, as moulding material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2301/00—Use of unspecified macromolecular compounds as reinforcement
    • B29K2301/12—Thermoplastic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2307/00—Use of elements other than metals as reinforcement
    • B29K2307/04—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2309/00—Use of inorganic materials not provided for in groups B29K2303/00 - B29K2307/00, as reinforcement
    • B29K2309/08—Glass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • B29L2031/3005—Body finishings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Harzmaterials enthält: einen ersten Schritt eines Vorbereitens eines Knetmaterials durch Schmelzen eines thermoplastischen Harzes (R) und durch Kneten des geschmolzenen thermoplastischen Harzes mit Verstärkungsfasern F; einen zweiten Schritt eines Vorbereitens eines Verstärkungs-Faserimprägnierten-Materials, das ein überkritisches Fluid enthält, durch Aufnehmen des Knetmaterials in einem abgedichteten Raum (3) und Zuführen des überkritischen Fluids in den abgedichteten Raum (3), so dass das geschmolzene thermoplastische Harz R in die Verstärkungsfasern (F) imprägniert wird, die in dem Knetmaterial enthalten sind; und einen dritten Schritt eines Herstellens eines faserverstärkten Harzmaterials durch Herausnehmen des Verstärkungs-Faserimprägnierten-Materials aus dem abgedichteten Raum (3) und Stehenlassen des Verstärkungs-Faserimprägnierten-Materials in einer druckreduzierten Umgebung, so dass sich das überkritische Fluid aufschäumt bzw. formt.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines faserverstärkten Harzmaterials.
  • 2. Beschreibung des Stands der Technik
  • Ein faserverstärktes Harzmaterial (faserverstärkter Kunststoff (FRP)), welches durch Aufnehmen von Verstärkungsfasern in einem thermoplastischen Harz erreicht wird, weist ein leichtes Gewicht, eine hohe Festigkeit, und eine hohe Steifigkeit auf und wird daher in verschiedenen Industriezweigen, beispielsweise der Automobilindustrie, der Konstruktionsindustrie oder der Luftfahrtindustrie verwendet.
  • Beispielsweise wird in der Automobilindustrie das faserverstärkte Harzmaterial bei einem Rahmenstrukturelement eines Fahrzeugs, wie einer Säule oder einer Schwinge und einem Karosserieelement, wie einer Unterbauverkleidung oder einer Außentürverkleidung, wodurch eine Gewichtsersparnis des Fahrzeugs und ein niedriger Kraftstoffverbrauch erreicht wird.
  • Die Verstärkungsfasern, wie Karbonfasern bzw. Kohlefasern oder Glasfasern betreffend, werden hauptsächlich durchgehende Fasern mit einer Länge von 50 mm oder mehr bei dem Rahmenstrukturelement verwendet. Zudem werden lange Fasern, die einen Faserdurchmesser von weniger als 50 mm oder kurze Fasern, die einen kürzeren Durchmesser als die langen Fasern aufweisen, bei den Karosserieelementen verwendet.
  • Als Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Harzmaterials des Stands der Technik wird ein Verfahren verwendet, das enthält: Zuführen von Verstärkungsfasern zu geschmolzenem thermoplastischem Harz; Rühren und Kneten der Komponenten zusammen mit Rotationen von zwei Schnecken bzw. Schrauben eines Doppelschneckenextruders; und Extrudieren des Knetmaterials in ein faserverstärktes Harzmaterial.
  • Die japanische Patentanmeldung JP 2015-039879 A offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Harzmaterials in dem ein thermoplastisches Harz und Verstärkungsfasern verknetet und extrudiert werden.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • In diesem Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Harzmaterials, um die Eigenschaften des faserverstärkten Harzmaterials zu verbessern, kann ein Versuch, den Faserdurchmesser des Verstärkungsfasern zu erhöhen, indem die Drehzahl der Schnecken des Doppelschneckenextruders verringert wird oder, indem eine Schnecke angepasst wird, welche konstruiert ist, um eine geringe Rührkraft aufzuweisen, in Betracht gezogen werden.
  • In einem Fall jedoch, in dem die Drehzahl der Schnecken reduziert wird, um den Faserdurchmesser der Verstärkungsfasern zu erhöhen, wird eine Energie, die auf die Verstärkungsfasern aufgebracht wird, reduziert und daher kann eine unzureichende Durchsetzung, bzw. Dispersion der Verstärkungsfasern (eine Ansammlung bzw. Anhäufung der Verstärkungsfasern) auftreten. Aufgrund der unzureichenden Durchsetzung der Verstärkungsfasern wird eine Schnittstellenfläche zwischen dem thermoplastischen Harz und den Verstärkungsfasern reduziert, was zu einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des hergestellten faserverstärkten Harzmaterials führen kann.
  • Um die Durchsetzung der Verstärkungsfasern auf der anderen Seite zu verbessern, kann die Drehzahl der Schnecken des Doppelschneckenextruders erhöht werden oder eine Schnecke, welche konstruiert ist, um eine hohe Rührkraft aufzuweisen, kann angepasst werden, um die Energie zu erhöhen, die auf die Verstärkungsfasern aufgebracht wird. In diesem Fall wird der Faserdurchmesser der Verstärkungsfasern reduziert. Im Ergebnis wird die Festigkeitsausnutzung der Verstärkungsfasern reduziert, was zu einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des hergestellten faserverstärkten Harzmaterials führen kann.
  • Die Entwicklung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Herstellen eines faserverstärkten Harzmaterials wurde daher stark im Stand der Technik gewünscht, bei dem in einem Fall, in dem Verstärkungsfasern mit einem thermoplastischen Harz vermischt werden, um ein faserverstärktes Harzmaterial herzustellen, eine faserverstärktes Harzmaterial, das herausragende mechanische Eigenschaften aufweist, hergestellt werden kann, indem die Verstärkungsfasern in dem thermoplastischen Harz einheitlich verteilt werden, während der Faserdurchmesser der Verstärkungsfasern erhalten bleibt.
  • Die Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines faserverstärkten Harzmaterials, in dem Verstärkungsfasern einheitlich in einem thermoplastischen Harz verteilt werden können, während der Faserdurchmesser der Verstärkungsfasern beibehalten bleibt und in dem ein faserverstärktes Harzmaterial mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften hergestellt werden kann.
  • Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eins faserverstärkten Harzmaterials ausgebildet, wobei das Verfahren enthält: einen ersten Schritt zum Vorbereiten eines Knetmaterials durch Schmelzen eines thermoplastischen Harzes und Kneten des geschmolzenen thermoplastischen Harzes mit Verstärkungsfasern; einen zweiten Schritt zum Vorbereiten eines Verstärkungs-Faserimprägnierten-Materials, das ein überkritisches Fluid enthält, durch Aufnehmen des Knetmaterials in einem abgedichteten Raum und Zuführen des überkritischen Fluids in den abgedichteten Raum, so dass das geschmolzene thermoplastische Harz in die Verstärkungsfasern imprägniert wird, die in dem Knetmaterial enthalten sind; und einen dritten Schritt eines Herstellens eines faserverstärkten Harzmaterials durch Herausnehmen des Verstärkungs-Faserimprägnierten-Materials aus dem abgedichteten Raum und Stehenlassen des Verstärkungs-Faserimprägnierten-Materials in einer druckreduzierten Umgebung, so dass sich das überkritische Fluid aufschäumt bzw. bildet.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung ist darin gekennzeichnet, dass: das Knetmaterial, welches das geschmolzene thermoplastische Harz und die Verstärkungsfasern enthält, in dem abgedichteten Raum aufgenommen wird; und das überkritische Fluid in den abgedichteten Raum zugeführt wird.
  • Das überkritische Fluid bezieht sich auf ein Fluid, das eine Diffusionsfähigkeit, die eine Gaseigenschaft ist, und eine Schmelzfähigkeit aufweist, die eine Flüssigeigenschaft ist. Beispiele des überkritischen Fluids enthalten Stickstoff (kritische Temperatur Tc = –147°C, kritischer Druck Pc = 3,4 MPa) und Kohlendioxid (kritische Temperatur Tc = etwa 31°C, kritischer Druck Pc = etwa 7,4 MPa).
  • Durch Zuführen des überkritischen Fluids, das eine Diffusionsfähigkeit wie eine Gaseigenschaft und eine Schmelzfähigkeit wie eine Flüssigeigenschaft aufweist, zu dem geschmolzenen thermoplastischen Harz, kann das thermoplastische Harz leicht in ein Bündel von mehreren Tausend bis mehrere Zehntausend an Verstärkungsfasern imprägniert bzw. eingegossen werden.
  • Durch Veranlassen eines Vorhandenseins des überkritischen Fluids zwischen jeweiligen Molekularketten des geschmolzenen Harzes, kann ein Effekt, welcher eine Reibung zwischen den Molekularketten des thermoplastischen Harzes reduziert, um die Schmelzviskosität des thermoplastischen Harzes in einem Extruder zu verringern, welcher das Verstärkungs-Faserimprägniertes-Material extrudiert, erwartet werden, was die Imprägnierung des thermoplastischen Harzes in das Bündel der Verstärkungsfasern verstärkt.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung ist darin gekennzeichnet, dass das geschmolzene thermoplastische Harz in die Verstärkungsfasern, die in dem Knetmaterial enthalten sind, imprägniert wird, um das Verstärkungs-Faserimprägnierte-Material vorzubereiten, welches das überkritische Fluid enthält, und das Verstärkungs-Faserimprägnierte-Material aus dem abgedichteten Raum herausgenommen wird und in einer druckreduzierten Umgebung stehen gelassen wird, so dass sich das überkritische Fluid aufschäumt bzw. bildet bzw. formt.
  • Durch das Herausnehmen des Verstärkungs-Faserimprägnierten-Materials, welches das überkritische Fluid enthält, aus dem abgedichteten Raum und das Stehenlassen des Verstärkungs-Faserimprägnierten-Materials in einer druckreduzierten Umgebung, bildet sich das überkritische Fluid (wird in Gas gewandelt) und die Verstärkungsfasern werden von einem Bündel zerstreut bzw. zerfallen aus einem Bündel und können sich in dem thermoplastischen Harz verstreuen. „Druckreduzierte Umgebung” bezieht sich auf eine Umgebung, in welcher der Druck derart reduziert wird, dass er niedriger ist als der hohe Innendruck des abgedichteten Raums. Eine Atmosphärendruck-Umgebung ist in der „druckreduzierten Umgebung” enthalten.
  • Auf diese Weise wird das überkritische Fluid dem abgedichteten Raum zugeführt, in dem das Knetmaterial aufgenommen ist. Zudem wird das Verstärkungs-Faserimprägnierte-Material, welches das überkritische Fluid enthält, das in dem abgedichteten Raum vorbereitet ist, aus dem abgedichteten Raum herausgenommen und in einer druckreduzierten Umgebung stehengelassen. Im Ergebnis wird das thermoplastische Harz in dem Bündel von Verstärkungsfasern imprägniert und die Verstärkungsfasern werden in dem thermoplastischen Harz verstreut. Daher steigt die Schnittstellenfläche bzw. die Fläche der Schnittstellen zwischen dem thermoplastischen Harz und den Verstärkungsfasern und ein faserverstärktes Harzmaterial, welches ausgezeichnete mechanische Eigenschaften aufweist, kann hergestellt werden.
  • Als das zu verwendende thermoplastische Harz können verschiedene thermoplastische Harze verwendet werden, unabhängig ob sie kristallin oder amorph sind. Repräsentative Beispiele des thermoplastischen Harzes enthält Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) und Nylon (beispielsweise PA: Nylon 6 oder Nylon 66).
  • Beispiele der verwendeten Verstärkungsfasern enthalten Keramikfasern, anorganische Fasern, wie etwa Glasfasern oder Karbonfasern bzw. Kohlefasern, Metallfasern und organische Fasern. Aus diesen Verstärkungsfasern kann eine Art allein verwendet werden oder kann als ein gemischtes Material aus zwei oder mehr Arten verwendet werden.
  • In dem dritten Schritt kann das faserverstärkte Harzmaterial hergestellt werden, indem die Verstärkungsfasern abgeschnitten werden während sich das überkritische Fluid aufschäumt bzw. bildet.
  • In dem dritten Schritt wird durch Schneiden bzw. Abschneiden der Verstärkungsfasern, unter Verwendung eines Schneiders, wie etwa einer Knetschnecke, die eine hohe Scherkraft (oder eine hohe Rührkraft) aufweist, die Scherkraft in einem Zustand, in dem das thermoplastische Harz ausreichend imprägniert in den Verstärkungsfasern ist, verwendet. Die Scherkraft, die von dem thermoplastischen Harz auf die Verstärkungsfasern übertragen wird, ist in dem gesamten Bereich so einheitlich wie möglich, und eine Variation in dem Faserdurchmesser der Verstärkungsfasern kann reduziert oder eliminiert bzw. beseitigt werden. Hier können verschiedene Verfahren als Verfahren zum Schneiden der Verstärkungsfasern in Betracht gezogen werden. Beispiele der Verfahren enthalten ein mechanisches Schneidverfahren, das eine Knetschnecke enthält, ein Schneidverfahren bei dem Säure den Verstärkungsfasern hinzugefügt wird, um die Verstärkungsfasern zu beschädigen und ein Schneidverfahren eines Übertragens einer Rotationskraft einer Schnecke auf die Verstärkungsfasern über das Harz.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Herstellen eines faserverstärkten Harzmaterials ausgebildet, wobei die Vorrichtung aufweist: einen Schmelzabschnitt, welcher derart konfiguriert ist, dass er ein thermoplastisches Harz schmelzt; einen Knetabschnitt, welcher derart konfiguriert ist, dass er Verstärkungsfasern dem geschmolzenen thermoplastischen Harz zuführt, und dass er die Verstärkungsfasern und das geschmolzene thermoplastische Harz miteinander verknetet; einen abgedichteten Raum, in dem ein überkritisches Fluid einem Knetmaterial zugeführt wird, welches das thermoplastische Harz und die Verstärkungsfasern enthält; und einen druckreduzierten Abschnitt, indem ein Verstärkungs-Faserimprägniertes-Material, welches das Knetmaterial und das überkritische Fluid enthält, in einer druckreduzierten Umgebung stehengelassen wird.
  • Der Schmelzabschnitt ist beispielsweise aus einem Doppelschneckenextruder gebildet. Das thermoplastische Harz, welches eine Pelletform bzw. eine kugelähnliche Form aufweist, wird dem Doppelschneckenextruder zugeführt, welcher den Schmelzabschnitt bildet, und das thermoplastische Harz wird geschmolzen und dem Knetabschnitt zugeführt, während er durch die endlosen bzw. vollgängigen Schnecken rotiert wird.
  • Der Knetabschnitt ist beispielsweise auch aus einem anderen Doppelschneckenextruder gebildet. In dem Knetabschnitt werden die Verstärkungsfasern dem geschmolzenen thermoplastischen Harz zugeführt, das von dem Schmelzabschnitt zugeführt wird und ein Knetmaterial, welches das thermoplastische Harz und die Verstärkungsfasern enthält, wird vorbereitet während es durch die endlosen bzw. vollgängigen Schnecken rotiert wird.
  • Der abgedichtete Raum ist beispielsweise an zwischenliegenden Positionen des Doppelschneckenextruders ausgebildet, das den Knetabschnitt bildet, und das überkritische Fluid wird dem Knetmaterial zugeführt, das dem abgedichteten Raum zugeführt wird.
  • Hier bezieht sich der „abgedichtete Raum” auf einen Raum, welcher buchstäblich durch ein Abdichten geschlossen ist. Um den überkritischen Zustand des überkritischen Fluids beizubehalten, ist der abgedichtete Raum derart gebildet, dass der Innendruck des Raums hoch beibehalten wird.
  • Als ein Abdichtmechanismus des abgedichteten Raums wird ein geeigneter Mechanismus, welcher die Strömung des Materials in dem Doppelschneckenextruder stoppt, um die Materialeinfüllrate in dem abgedichteten Raum zu erhöhen, verwendet und Beispiele hiervon enthalten einen Dichtring, eine Rückwärts-Knet-Scheibenschnecke, eine Rückwärts-Endlos-Schnecke, und ein Absperrventil.
  • Indem das überkritische Fluid dem abgedichteten Raum zugeführt wird, kann das überkritische Fluid ausreichend verstreut und in das thermoplastische Harz imprägniert werden und das Bilden oder die Verflüchtigung des überkritischen Fluids, das durch eine Verringerung im Innendruck des Doppelschneckenextruders verursacht wird, kann verhindert werden, bevor das überkritische Fluid in dem Bündel der Verstärkungsfasern mit dem thermoplastischen Harz imprägniert wird.
  • Der druckreduzierte Abschnitt ist stromabwärts von dem abgedichteten Raum ausgebildet, in dem das Verstärkungs-Faserimprägnierte-Material, welches das Knetmaterial und das überkritische Fluid enthält, in einer druckreduzierten Umgebung stehen gelassen wird.
  • Der druckreduzierte Abschnitt ist ein Bereich, welcher außerhalb des hochdruck-abgedichteten Raums ausgebildet ist, und wo der Hochdruck-Zustand natürlich in einen druckreduzierten Zustand gewandelt wird. In dem druckreduzierten Abschnitt ist es nicht notwendig, dass der Druck unter Verwendung eines druckreduzierenden Mittels (der Druckreduzier-Abschnitt kann ein Bereich einer Atmosphärendruck-Umgebung sein) aktiv reduziert wird.
  • Durch Herausnehmen des Verstärkungs-Faserimprägnierten-Materials, welches das überkritische Fluid enthält, aus dem abgedichteten Raum zum dem druckreduzierten Abschnitt und Stehenlassens des Verstärkungs-Faserimprägnierten-Materials in einer druckreduzierten Umgebung, formt sich das überkritische Fluid (wird in Gas gewandelt) und die Verstärkungsfasern werden aus einem Bündel gelöst und können in dem thermoplastischen Harz verteilt werden.
  • In dem druckreduzierten Abschnitt kann beispielsweise eine Knetschnecke, welche eine hohe Scherkraft (oder eine hohe Rührkraft) aufweist, ausgebildet sein.
  • Wie aus der obigen Beschreibung gemäß dem Verfahren und der Vorrichtung zum Herstellen eines faserverstärkten Harzmaterials gemäß der Erfindung ersichtlich ist, wird das Knetmaterial, welches das geschmolzene thermoplastische Harz und die Verstärkungsfasern enthält, in dem abgedichteten Raum aufgenommen und das überkritische Fluid wird dem abgedichteten Raum zugeführt. Zudem wird das Verstärkungs-Faserimprägnierte-Material, welches das überkritische Fluid enthält, aus dem abgedichteten Raum herausgenommen und in einer druckreduzierten Umgebung zurückgelassen, so dass sich das überkritische Fluid formt bzw. bildet. Im Ergebnis wird das thermoplastische Harz in dem Bündel der Verstärkungsfasern imprägniert bzw. eingefüllt und die Verstärkungsfasern werden in dem thermoplastischen Harz verteilt. Daher erhöht sich der Schnittstellenbereich zwischen dem thermoplastischen Harz und den Verstärkungsfasern und ein faserverstärktes Harzmaterial, welches ausgezeichnete mechanische Eigenschaften aufweist, kann hergestellt werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Merkmale, die Vorteile und die technische sowie wirtschaftliche Bedeutung der beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente kennzeichnen, und worin:
  • 1 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Herstellen von faserverstärktem Harzmaterial gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
  • 2 ein Diagramm darstellt, das schematisch eine Vorrichtung zum Herstellen eines faserverstärkten Harzmaterials gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
  • 3 eine vergrößerte Ansicht ist, die schematisch einen abgedichteten Raum darstellt;
  • 4 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Harzmaterials gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
  • 5 ein Diagramm ist, das schematisch eine Vorrichtung zum Herstellen eines faserverstärkten Harzmaterials gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
  • 6A ein Bild ist, welches die Außenansicht eines faserverstärkten Harzmaterials gemäß eines Vergleichsbeispiels darstellt; und
  • 6B ein Bild ist, welches die Außenansicht eines faserverstärkten Harzmaterials gemäß einem Beispiel darstellt.
  • DETALLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachfolgend werden Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen eines faserverstärkten Harzmaterials gemäß einer ersten und zweiten Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • (Erste Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung zum Herstellen faserverstärkten Harzmaterials)
  • 1 ist ein Flussdiagramm, welches das Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Harzmaterials gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
  • 2 ist ein Diagramm, das schematisch die Vorrichtung zum Herstellen eines faserverstärkten Harzmaterials gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
  • 3 ist eine vergrößerte Ansicht, die schematisch einen abgedichteten Raum darstellt.
  • Zuerst wird die erste Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines faserverstärkten Harzmaterials mit Bezug auf das in 1 dargestellte Flussdiagramm beschrieben.
  • In dem Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Harzmaterials wird zuerst ein Knetmaterial durch Schmelzen eines thermoplastischen Harzes und Kneten des geschmolzenen thermoplastischen Harzes mit den Verstärkungsfasern vorbereitet (erster Schritt S1).
  • Beispiele des thermoplastischen Harzes enthalten hier: kristalline Kunststoffe, welche ein hohes Flächenverhältnis eines kristallinen Bereichs, in dem Molekularketten in Reihe angeordnet sind, und einen hohen Kristallinitätsgrad aufweisen, beispielsweise Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Nylon (beispielsweise PA: Nylon 6, oder Nylon 66), Polyacetal (POM) oder Polyethylenterephthalat (PET); und amorphe Kunststoffe, welche einen sehr niedrigen Kristallinitätsgrad aufweisen oder nicht kristallin sind, beispielswiese Polystyren (PS), Polyphenylsulfid (PPS), Polyvinylchlorid (PVC), Polymethylmethacrylat (PMMA) und ABS Harz, oder ein thermoplastisches Epoxid. Aus diesen thermoplastischen Harzen wird eine Art verwendet.
  • Auf der anderen Seite enthalten Beispiele der Verstärkungsfasern, welche mit dem geschmolzenen thermoplastischen Harz gemischt werden: Keramikfasern, wie etwa Bor, Aluminium, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid oder Zirkonium; anorganische Fasern, wie etwa Glasfasern oder Karbonfasern; Metallfasern, wie etwa Kupfer, Stahl, Aluminium oder Edelstahl; und organische Fasern, wie etwa Polyamid oder Polyester. Aus diesen Verstärkungsfasern kann eine Art allein verwendet werden oder ein gemischtes Material aus zwei oder mehr Arten kann verwendet werden.
  • Nachdem das Knetmaterial durch Kneten des geschmolzenen thermoplastischen Harzes und der Verstärkungsfasern miteinander in dem ersten Schritt vorbereitet wird, wird ein Verstärkungs-Faserimprägniertes-Material, das ein überkritische Fluid enthält, durch Aufnehmen des Knetmaterials in einem abgedichteten Raum und Zuführen des überkritischen Fluids in den abgedichteten Raum vorbereitet, so dass das geschmolzene thermoplastische Harz in die Verstärkungsfasern imprägniert wird, die in dem Knetmaterial enthalten sind (zweiter Schritt S2).
  • Das überkritische Fluid betrifft ein Fluid, das eine Diffusionsfähigkeit aufweist, die eine Gaseigenschaft ist, und eine Schmelzbarkeit bzw. Schmelzfähigkeit, die eine Flüssigeigenschaft ist. Als das überkritische Fluid wird Nitrogen (kritische Temperatur Tc = –147°C, kritischer Druck Pc = 3,4 MPa) oder Kohlendioxid (kritische Temperatur Tc = etwa 31°C, kritischer Druck Pc = etwa 7,4 MPa) verwendet. Das überkritische Fluid wird unter Verwendung eines herkömmlichen Überkritischen-Fluid-Erzeugers vorbereitet und wird dann dem abgedichteten Raum zugeführt.
  • Der abgedichtete Raum, in welchen das überkritische Fluid zugeführt wird, wird bei einem hohen Druck beibehalten, um den überkritischen Zustand des überkritischen Fluids beizubehalten.
  • Nachdem das Verstärkungs-Faserimprägnierte-Material, welches das überkritische Fluid enthält, in dem zweiten Schritt vorbereitet wird, wird ein faserverstärktes Harzmaterial durch Herausnehmen des Verstärkungs-Faserimprägnierten-Materials aus dem abgedichteten Raum und Stehenlassen des Verstärkungs-Faserimprägnierten-Materials in einer druckreduzierten Umgebung, so dass sich das überkritische Fluid bildet (dritter Schritt S3).
  • Durch Herausnehmen des Verstärkungs-Faserimprägnierten-Materials, welches das überkritische Fluid enthält, aus dem abgedichteten Raum und Stehenlassen des Verstärkungs-Faserimprägnierten-Materials in einer druckreduzierten Umgebung (beispielsweise in einer Atmosphärendruck-Umgebung), bildet sich das überkritische Fluid und die Verstärkungsfasern werden aus einem Bündel gelöst und können in dem thermoplastischen Harz gelöst werden.
  • Gemäß dem in 1 gezeigten Herstellverfahren wird das überkritische Fluid dem abgedichteten Raum zugeführt, in dem das Knetmaterial aufgenommen wird. Zudem wird das Verstärkungs-Faserimprägnierte-Material, welches das überkritische Fluid enthält, das in dem abgedichteten Raum vorbereitet wird, aus dem abgedichteten Raum herausgenommen und in einer druckreduzierten Umgebung stehengelassen. Im Ergebnis wird das thermoplastische Harz in dem Bündel der Verstärkungsfasern imprägniert und die Verstärkungsfasern werden in dem thermoplastischem Harz verstreut. Daher nimmt die Schnittstellenfläche bzw. der Schnittstellenbereich zwischen dem thermoplastischen Harz und den Verstärkungsfasern zu und ein faserverstärktes Harzmaterial, welches ausgezeichnete mechanische Eigenschaften aufweist, kann hergestellt werden.
  • Anschließend wird die erste Ausführungsform der Vorrichtung zum Herstellen eines faserverstärkten Harzmaterials mit Bezug auf 2 beschrieben.
  • Die in 2 gezeigte Vorrichtung 10 enthält in kürze: einen Schmelzabschnitt 1, welcher ein thermoplastische Harz schmelzt (ein Pellet P des thermoplastischen Harzes); einen Knetabschnitt 2, welcher Verstärkungsfasern F zuführt, um das thermoplastische Harz R zu schmelzen und die Verstärkungsfasern F und das geschmolzene thermoplastische Harz R miteinander zu verkneten; einen Überkritisches-Fluid-Zuführabschnitt, welcher einen abgedichteten Raum 3 aufweist, in dem ein überkritisches Fluid zu einem Knetmaterial zugeführt wird, welches das thermoplastische Harz R und die Verstärkungsfasern F enthält; und einen druckreduzierten Abschnitt 4, in dem ein Verstärkungs-Faserimprägniertes-Material, welches das Knetmaterial und das überkritische Fluid enthält, in einer druckreduzierten Umgebung stehengelassen wird.
  • Der Schmelzabschnitt 1 ist aus einem Doppelschneckenextruder gebildet, welcher zwei endlose bzw. vollgängige Schnecken 1a aufweist, welche rotierbar gelagert sind (2 zeigt nur eine der zwei endlosen bzw. vollgängigen Schnecken 1a, welche vor der Seitenebene ausgebildet ist). In dem Schmelzabschnitt 1 wird das Pellet P des thermoplastischen Harzes dem Doppelschneckenextruder zugeführt und das geschmolzene thermoplastische Harz R wird dem Knetabschnitt 2 zugeführt (XI Richtung), während es durch die endlosen Schnecken 1a rotiert wird.
  • Der Knetabschnitt 2 ist aus einem weiteren Doppelschneckenextruder gebildet. In dem Knetabschnitt 2 werden die Verstärkungsfasern F in der Form eines Bündels T dem geschmolzenen thermoplastischen Harz R zugeführt, das von dem Schmelzabschnitt 1 zugeführt wird, und ein Knetmaterial, welches das thermoplastische Harz R und die Verstärkungsfasern F enthält, wird vorbereitet, während es durch die endlosen Schnecken 2a rotiert wird.
  • Eine Mehrzahl von Dichtringen 2b ist an zwischenliegenden Positionen von jeder der endlosen Schnecken 2a des Doppelschneckenextruders ausgebildet, welcher den Knetabschnitt 2 bildet und der abgedichtete Raum 3 wird durch die jeweiligen Dichtringe 2b der endlosen Schnecken 2a gebildet. Das Knetmaterial wird dem abgedichteten Raum 3 (X2 Richtung) zugeführt und das überkritische Fluid wird dem Knetmaterial in dem abgedichteten Raum 3 zugeführt.
  • Wie in 3 gezeigt, ist ein Einspritzabschnitt 3a zum Zuführen des überkritischen Fluids in dem abgedichteten Raum 3 des Doppelschneckenextruders ausgebildet. Das überkritische Fluid, wie etwa Kohlendioxid oder Stickstoff, welches durch einen Überkritischen-Fluid-Erzeuger 3c erzeugt wird, welcher Gas verwendet, das aus einem Gastank 3b zugeführt wird, wird dem abgedichteten Raum 3 über eine Zufuhrleitung 3f zugeführt, die mit dem Einspritzabschnitt 3a verbunden ist. Optional kann ein Durchflussmesser 3d, welcher die Strömungsrate des überkritischen Fluids misst, oder ein Strömungsratenanpassungsmechanismus 3e, welcher die Strömungsrate anpasst, in der Zufuhrleitung 3f ausgebildet sein.
  • Als Abdichtmechanismus des abgedichteten Raums 3 wird ein geeigneter Mechanismus verwendet, welcher die Strömung der Materialien in den Doppelschneckenextruder anhält, um den Innendruck (Materialeinfüllrate) des abgedichteten Raums zu erhöhen und Beispiele hiervon enthalten den Dichtring 2b, einen Rückwärtsknet-Scheibenschnecke, eine Rückwärts-Endlos-Schnecke bzw. Rückwärts-Endlos-Schnecke, und ein Rückflussventil.
  • Der druckreduzierte Abschnitt 4 ist stromabwärts des abgedichteten Raums 3 ausgebildet und das Verstärkungs-Faserimprägnierte-Material, welches das Knetmaterial und das überkritische Fluid enthält, wird dem druckreduzierten Abschnitt 4 zugeführt (X3 Richtung). In dem druckreduzierten Abschnitt 4 wird das faserverstärkte Material in einer druckreduzierten Umgebung stehengelassen, so dass sich das überkritische Fluid bildet. Im Ergebnis wird das faserverstärkte Harzmaterial hergestellt und von der Vorrichtung 10 transportiert (X4 Richtung).
  • Der druckreduzierte Abschnitt 4 ist ein Bereich, welcher außerhalb des Hochdruckabgedichteten-Raums 3 ausgebildet ist und wo der sich der Hochdruckzustand natürlich in einen druckreduzierten Zustand wandelt.
  • Gemäß der Vorrichtung 10 werden Zwischenmaterialien bzw. Zwischenprodukte dazu veranlasst, die jeweiligen Bestandteile der Reihe nach zu passieren. Im Ergebnis können die Schritte von dem Thermoplastischen-Harz-Schmelz-Schritt bis zu dem Faserverstärkten-Harzmaterial-Herstellschritt kontinuierlich und effizient durchgeführt werden und ein faserverstärktes Harzmaterial, welches ausgezeichnete mechanische Eigenschaften aufweist, kann hergestellt werden.
  • (Zweite Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung zum Herstellen faserverstärkten Harzmaterials)
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen eins faserverstärkten Harzmaterials gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt. 5 ist ein Diagramm, das schematisch die Vorrichtung zum Herstellen eines faserverstärkten Harzmaterials gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
  • Die zweite Ausführungsform des Verfahrens unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform des Verfahrens, darin, dass ein faserverstärktes Harzmaterial durch Abschneiden bzw. Schneiden der Verstärkungsfasern in einem dritten Schritt S3' hergestellt wird.
  • D. h., in dem dritten Schritt S3 wird das faserverstärkte Harzmaterial durch Schneiden der Verstärkungsfasern durch mechanisches Schneiden oder ähnliches hergestellt, während sich das überkritische Fluid bildet.
  • Indem die Verstärkungsfasern unter Verwendung eines Schneiders, wie etwa einer Knetschnecken, welche eine hohe Scherkraft aufweist, geschnitten werden, wird noch genauer die Rührkraft in einem Zustand aufgebracht, in dem das thermoplastische Harz ausreichend in die Verstärkungsfasern imprägniert ist. Die von dem thermoplastischen Harz auf die Verstärkungsfasern übertragene Rührkraft ist in der gesamten Region so einheitlich wie möglich und eine Variation in dem Faserdurchmesser der Verstärkungsfasern kann reduziert oder eliminiert werden.
  • Eine Vorrichtung 10A zum Herstellen eines faserverstärkten Harzmaterials, das in 5 dargestellt ist, ist von der Vorrichtung 10 darin verschieden, dass ein Schneider 5, wie etwa ein Knetschraube, in dem druckreduzierten Abschnitt 4 ausgebildet ist.
  • Beispiele eines Verfahrens zum Schneiden der Verstärkungsfasern enthalten ein mechanisches Schneidverfahren, das eine Knetschnecke enthält, ein Schneidverfahren zum Hinzufügen einer Säure zu den Verstärkungsfasern, um die Verstärkungsfasern zu beschädigen, und ein Schneidverfahren zum Übertragen einer Rotationskraft einer Schnecke auf die Verstärkungsfasern über das Harz.
  • Gemäß der Vorrichtung 10A werden die Verstärkungsfasern, deren Faserdurchmesser beibehalten wird, einheitlich in dem thermoplastischen Harz verteilt und ein faserverstärktes Harzmaterial, das ausgezeichnete mechanische Eigenschaften aufweist, kann kontinuierlich und effizient hergestellt werden.
  • (Experiment zum Verifizieren mechanischer Eigenschaften von faserverstärktem Harzmaterial und das Ergebnis hiervon)
  • Die vorliegenden Erfinder haben faserverstärkte Harzmaterialen gemäß einem Beispiel und einem Vergleichsbeispiel vorbereitet und haben ein Experiment zum Verifizieren der mechanischen Eigenschaften hiervon durchgeführt.
  • In dem Beispiel und dem Vergleichsbeispiel wurde das faserverstärkte Harzmaterial unter Verwendung eines thermoplastischen Harzes (PA6, AMILAN CM1017, hergestellt durch Toray Industries Inc.) und Karbonfasern bzw. Kohlefasern (PAN-basierend, T700 12K hergestellt durch Toray Industries Inc.), welche einen Inhalt von 30 vol% 60 wt% (bezüglich des Gewichts des faserverstärkten Harzmaterials) von PA6 als das thermoplastische Harz aufweisen, dem Schmelzabschnitt des Doppelschneckenextruders zugeführt und die Temperatur des Schmelzabschnitts wurde derart eingestellt, dass die Harztemperatur von PA6, das dem Knetabschnitt zugeführt wird, 260°C war. Anschließend wurden 40 wt% (bezüglich des Gewichts des faserverstärkten Harzmaterials) der Kohlefasern bzw. Karbonfasern einem offenen Lüftungsanschluss des Knetabschnitts zugeführt und ein Knetmaterial, das PA6 und die Karbonfasern enthält, wurde vorbereitet. Die Schneckendrehzahl des Doppelschneckenextruders, welcher nicht nur den Knetabschnitt, sondern auch den abgedichteten Raum und den druckreduzierten Abschnitt bildet, war 100 rpm. Die Temperatur von jedem Bestandteil des Doppelschneckenextruders wurde derart eingestellt, so dass die Temperatur des faserverstärkten Harzmaterials in dem Knetabschnitt, dem abgedichtet Raum und dem druckreduzierten Abschnitt 260°C war. Kohlendioxid wurde im überkritischen Zustand von dem Überkritischen-Fluid-Einspritzabschnitt zu dem abgedichteten Raum in einem Zusatzbetrag von 5 wt% zugeführt und wurde mit dem faserverstärkten Harzmaterial verknetet. Das faserverstärkte Harzmaterial, das von der Vorrichtung über den druckreduzierten Abschnitt extrudiert wurde, wurde einem flachen Werkzeug zum Formpressen zugeführt, das eine Größe von 400 mm × 400 mm aufweist, und wurde in eine flache Platte formgepresst. Das überkritische Fluid wurde beispielsweise dem Knetmaterial während dem Herstellprozess zugeführt. In dem Vergleichsbeispiel wurde jedoch das überkritische Fluid dem Knetmaterial nicht während dem Herstellprozess zugeführt.
  • 6A und 6B zeigen Bilder, welche jeweils die Außenansichten des Vergleichsbeispiels und des Beispiels darstellen und nachfolgende Tabelle 1 zeigt die Verifikationsergebnisse, welche die Biegefähigkeit als eine mechanische Eigenschaft betreffen. Ein Biegetest wurde gemäß JIS-K7017 durch Schneiden eines Teststücks aus der flachen Platte durchgeführt. [Tabelle 1]
    Biegefestigkeit (MPa) Biege-Elastizitätsmodul (GPa)
    Vergleichsbeispiel 273 16
    Beispiel 295 17
  • Aus den 6A und 6B wird ersichtlich, dass sich die Verteilung der Karbonfasern bzw. Kohlefasern deutlich im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel verbessert hat.
  • Aus Tabelle 1 lässt sich verifizieren, dass sich die Biegefestigkeit des Beispiels im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel um 8% verbessert hat.
  • Hierin wurden die Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben, aber bestimmte bzw. spezielle Konfigurationen dieser sind nicht besonders auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Innerhalb eines Bereichs, der nicht von dem Umfang der Erfindung abweicht, können Design- bzw. Konstruktionsänderungen durchgeführt werden und von der Erfindung umfasst sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2015-039879 A [0006]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • JIS-K7017 [0077]

Claims (4)

  1. Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Harzmaterials, wobei das Verfahren aufweist: einen ersten Schritt (S1) zum Vorbereiten eines Knetmaterials durch Schmelzen eines thermoplastischen Harzes und Kneten des geschmolzenen thermoplastischen Harzes mit Verstärkungsfasern; einen zweiten Schritt (S2) zum Vorbereiten eines Verstärkungs-Faserimprägnierten-Materials, das ein überkritisches Fluid enthält, durch Aufnehmen des Knetmaterials in einem abgedichteten Raum (3) und Zuführen des überkritischen Fluids in den abgedichteten Raum (3), so dass das geschmolzene thermoplastische Harz in die Verstärkungsfasern imprägniert wird, die in dem Knetmaterial enthalten sind; und einen dritten Schritt (S3, S3') eines Herstellens eines faserverstärkten Harzmaterials durch Herausnehmen des Verstärkungs-Faserimprägnierten-Materials aus dem abgedichteten Raum (3) und Stehenlassen des Verstärkungs-Faserimprägnierten-Materials in einer druckreduzierten Umgebung, so dass sich das überkritische Fluid bildet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in dem dritten Schritt (S3, S3') das faserverstärkte Harzmaterial hergestellt wird, indem die Verstärkungsfasern geschnitten werden, während sich das überkritische Fluid bildet.
  3. Vorrichtung zum Herstellen eines faserverstärkten Harzmaterials, wobei die Vorrichtung aufweist: einen Schmelzabschnitt (1), welcher derart konfiguriert ist, dass er ein thermoplastisches Harz schmilzt; einen Knetabschnitt (2), welcher derart konfiguriert ist, dass er dem geschmolzenen thermoplastischen Harz Verstärkungsfasern zuführt, und dass er die Verstärkungsfasern und das geschmolzene thermoplastische Harz miteinander verknetet; einen abgedichteten Raum (3), in dem ein überkritisches Fluid einem Knetmaterial zugeführt wird, welches das thermoplastische Harz und die Verstärkungsfasern enthält; und einen druckreduzierten Abschnitt (4), welcher derart konfiguriert ist, dass er ein Verstärkungs-Faserimprägniertes-Material, welches das Knetmaterial und das überkritische Fluid enthält, in einer druckreduzierten Umgebung stehen lässt.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der druckreduzierte Abschnitt einen Schneider enthält.
DE102017104997.5A 2016-03-18 2017-03-09 Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen faserverstärkten Harzmaterials Withdrawn DE102017104997A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016054726A JP2017165048A (ja) 2016-03-18 2016-03-18 繊維強化樹脂材の製造方法と製造装置
JP2016-054726 2016-03-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017104997A1 true DE102017104997A1 (de) 2017-09-21

Family

ID=59751833

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017104997.5A Withdrawn DE102017104997A1 (de) 2016-03-18 2017-03-09 Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen faserverstärkten Harzmaterials

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20170266846A1 (de)
JP (1) JP2017165048A (de)
CN (1) CN107199648A (de)
DE (1) DE102017104997A1 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113829537B (zh) * 2014-09-12 2023-08-04 东芝机械株式会社 塑化装置、注塑装置、成型装置以及成型品的制造方法
CN109878109A (zh) * 2019-03-27 2019-06-14 江苏苏能新材料科技有限公司 一种连续纤维增强热塑性复合材料的生产设备及生产方法
KR20210063644A (ko) * 2019-11-25 2021-06-02 주식회사 엘지화학 압출장치
CN115431447B (zh) * 2022-09-01 2023-10-27 江苏国立化工科技有限公司 一种增强nr/sbr化合物与聚酯帘线界面粘合强度的方法
JP2024143479A (ja) * 2023-03-30 2024-10-11 株式会社神戸製鋼所 混練装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015039879A (ja) 2013-08-23 2015-03-02 株式会社日本製鋼所 繊維強化樹脂組成物の製造に使用される二軸押出機及び繊維強化樹脂組成物の製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4790517B2 (ja) * 2006-07-12 2011-10-12 株式会社日本製鋼所 熱可塑性樹脂組成物の製造方法
JP2010000654A (ja) * 2008-06-19 2010-01-07 Japan Steel Works Ltd:The 繊維強化樹脂ペレットの製造方法及び装置
JP5009876B2 (ja) * 2008-08-22 2012-08-22 株式会社日本製鋼所 繊維状フィラー含有樹脂複合材料の製造方法
WO2012120637A1 (ja) * 2011-03-08 2012-09-13 日立マクセル株式会社 混練装置、及び熱可塑性樹脂成形体の製造方法
JP2013173330A (ja) * 2012-02-27 2013-09-05 Toyota Motor Corp 繊維強化樹脂材の製造方法
US9517583B2 (en) * 2012-12-11 2016-12-13 Ford Global Technologies, Llc Method of forming natural fiber polymer composite

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015039879A (ja) 2013-08-23 2015-03-02 株式会社日本製鋼所 繊維強化樹脂組成物の製造に使用される二軸押出機及び繊維強化樹脂組成物の製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIS-K7017

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017165048A (ja) 2017-09-21
CN107199648A (zh) 2017-09-26
US20170266846A1 (en) 2017-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017104997A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen faserverstärkten Harzmaterials
EP2454075B1 (de) Vorrichtung zur herstellung von kunststoff-formteilen und deren verwendung
DE69210543T2 (de) Herstellungsverfahren zum Formen eines Verbundproduktes
DE112011105014B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Kunstharzteils
WO2013017284A2 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines dreidimensionalen gegenstands mit faserzuführung
WO2015011289A1 (de) Verfahren zur endkonturgetreuen herstellung mechanisch hoch belastbarer kunststoff-bauteile
EP1397239B1 (de) Verfahren zur herstellung eines bauteils
EP3175968A1 (de) Verfahren zur kontinuierlichen stofflichen verwertung von altfraktionen aus fasern und geweben auf basis von thermoplastischen kunststoffen
EP2072225A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Faserverbundbauteilen
DE102012025138A1 (de) Vorrichtung zur Herstellung von thermoplastischen und/oder thermoelastischen Polymer-Formteilen
DE102018114008A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung dreidimensionaler Gegenstände
WO2014198503A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum beschicken von duroplast-spritzgiesseinheiten oder duroplast-extrudereinheiten
DE102005061053A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von physikalisch getriebener Schäume
EP2033758A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffformteilen
DE102010061794A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Umformen von Metallen und Kunststoffen
EP1235676A1 (de) Extruder zur aufbereitung von kautschukmischungen
DE102007051939A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Transportpaletten aus Kunststoff
DE102014115809B3 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Spritzgießen von Faserverbundkunststoffformteilen
DE202005020728U1 (de) Kunststoffverarbeitende Maschine
EP3846998B1 (de) Vorrichtung zum formen eines kunststoffbauteils
DE102015105577A1 (de) Füllgerät zum Befüllen von Schäumwerkzeugen mit ganzfläching oder teilweise poröser Oberfläche
DE102015003206B4 (de) Verfahren und Anlage zum Herstellen eines Fertigteils
DE202015102888U1 (de) Kraftstoffverteilerrohr sowie Kraftfahrzeugbauteil
EP3569384A1 (de) Vorrichtung zum extrudieren von faserverstärkten kunststoffen
DE102014007186C5 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Faserverbundbauteilen in einem Reaktionsgießprozess

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee