DE102017113762A1

DE102017113762A1 - Pultrudiertes Profil mit Abreißgewebe

Info

Publication number: DE102017113762A1
Application number: DE102017113762.9A
Authority: DE
Inventors: Thomas Lipka; Hendrik Klein
Original assignee: Nordex Energy SE and Co KG
Current assignee: Nordex Energy SE and Co KG
Priority date: 2017-06-21
Filing date: 2017-06-21
Publication date: 2018-12-27

Abstract

Pultrudiertes Profil für ein Strukturbauteil eines Windenergieanlagenrotorblatts mit• einem faserverstärkten Kunststoffmaterial, das eine Oberfläche, eine Längsrichtung und einen Querschnitt mit einem Umfang aufweist, und• einem Abreißgewebe, das an der Oberfläche angeordnet ist und sich entlang des Umfangs von einem ersten Punkt bis zu einem zweiten Punkt erstreckt, wobei• das Abreißgewebe an einer in der Längsrichtung verlaufenden ersten Linie, die durch den ersten Punkt verläuft, umgeschlagen ist, so dass es in einem an den ersten Punkt angrenzenden ersten Umfangsabschnitt doppelt liegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein pultrudiertes Profil, das insbesondere für ein Strukturbauteil eines Windenergieanlagenrotorblatts verwendet werden kann. Das pultrudierte Profil kann auch für andere Anwendungsbereiche eingesetzt werden, zum Beispiel im Brückenbau. Strukturbauteile von Windenergieanlagenrotorblättern, beispielsweise Holme, Gurte, Stege oder Halbschalen werden seit langem überwiegend aus faserverstärkten Kunststoffmaterialien gefertigt. Hierzu können die Verstärkungsfasern beispielsweise in Form von Matten, Geweben oder Gelegen verarbeitet werden, die mit einem flüssigen Kunststoffmaterial durchtränkt werden. Dies kann z.B. im Handlaminierverfahren oder in einem Vakuuminfusionsverfahren geschehen. Ebenfalls bekannt ist die Verwendung vorimprägnierter Halbzeuge, sogenannter Prepregs, deren Verstärkungsfasern bereits vor dem Einlegen in eine Form mit dem flüssigen Kunststoffmaterial durchtränkt sind. Allen bislang genannten Verfahren ist gemeinsam, dass das flüssige Kunststoffmaterial in einer Herstellungsform für das Strukturbauteil aushärtet.
Seit einiger Zeit werden auch pultrudierte Profile für solche Strukturbauteile verwendet. Diese werden in einem sogenannten Pultrusionsverfahren aus Verstärkungsfasern und einem flüssigen Kunststoffmaterial hergestellt und erst nach dem Aushärten des in den Profilen enthaltenen Kunststoffmaterials in weiteren Herstellungsschritten zu dem Strukturbauteil verarbeitet. In diesen weiteren Herstellungsschritten werden zumeist mehrere pultrudierte Profile miteinander verbunden, aber auch mit weiteren Materialien kombiniert. Beispielsweise können mehrere pultrudierte Profile gemeinsam mit weiteren Verstärkungsfasern in eine Herstellungsform eingelegt und in ein Kunststoffmaterial eingebettet werden, zum Beispiel in einem Vakuuminfusionsverfahren.
Pultrudierte Profile zeichnen sich durch eine gestreckte Anordnung der Verstärkungsfasern, einen hohen und präzise vorgebbaren Faservolumengehalt, exakt vorgebbare Querschnitte und eine theoretisch unbegrenzte Länge aus. Diese Eigenschaften können aus pultrudierten Profilen hergestellten Strukturbauteilen zugutekommen und diesen insbesondere eine besonders hohe Festigkeit bei geringem Gewicht verleihen.
Allerdings bringt die Verarbeitung der pultrudierten Profile zusätzliche Schwierigkeiten mit sich, die darin begründet sind, dass die relativ großformatigen, undurchlässigen, pultrudierten Profile miteinander verbunden werden müssen. Gegebenenfalls müssen sie auch mit weiteren, an eines der pultrudierten Profile angrenzenden Elementen des Strukturbauteils oder an das Strukturbauteil angrenzenden Elementen des Windenergieanlagenrotorblatts sicher/anforderungsgerecht verbunden werden. Häufig geschieht dies in einem Vakuuminfusionsverfahren, in dem es darauf ankommt, alle zwischen den einzelnen Profilen bzw. Elementen vorhandenen Hohlräume vollständig mit dem infundierten flüssigen Kunststoffmaterial auszufüllen.
Die Herstellung und Verwendung pultrudierter Profile für ein Strukturbauteil eines Windenergieanlagenrotorblatts wird anhand der 1 bis 6 erläutert, die den Stand der Technik in schematischen, nicht maßstabsgerechten Querschnittsdarstellungen zeigen.
1 ist eine Explosionsdarstellung eines pultrudierten Profils 10 im Querschnitt. Die schraffierte Fläche zeigt den Querschnitt eines faserverstärkten Kunststoffmaterials 12 bzw. von mit einem flüssigen Kunststoffmaterial durchtränkten Verstärkungsfasern. Der Querschnitt weist zwei einander gegenüberliegende Flachseiten 14 mit einer Breite b und zwei einander gegenüberliegende Stirnseiten 16 mit einer Höhe h auf. In Längsrichtung des pultrudierten Profils 10 verlaufende Kanten sind zwischen jeweils einer der Flachseiten 14 und einer der Stirnseiten 16 angeordnet und weisen jeweils einen Übergangsbereich 18 mit einem Krümmungsradius R auf.
An den beiden Flachseiten 14 ist jeweils ein Streifen eines Abreißgewebes 20 angeordnet. Aus fertigungstechnischen Gründen weisen die beiden Streifen eine Breite a auf, die kleiner ist als die Breite b der Flachseiten 14, sodass zwischen den Rändern der Streifen und den angrenzenden Stirnseiten 16 in Breitenrichtung des pultrudierten Profils 10 jeweils ein Abstand s verbleibt.
Nach dem Ziehen des faserverstärkten Kunststoffmaterials 12 und des Abreißgewebes 20 durch ein Formwerkzeug einer Pultrusionsvorrichtung hindurch und nach dem Aushärten des flüssigen Kunststoffmaterials liegt das pultrudierte Profil 10 in der in der 2 im Querschnitt gezeigten Form vor. Man erkennt, dass die Streifen des Abreißgewebes 20 an den beiden Flachseiten 14 des pultrudierten Profils 10 an der Oberfläche des faserverstärkten Kunststoffmaterials angeordnet und gemeinsam mit den Verstärkungsfasern in das Kunststoffmaterial eingebettet sind. Das pultrudierte Profil 10 mit dem eingebetteten Abreißgewebe 20 stellt ein fertiges Halbzeug dar, das vor der weiteren Verarbeitung in der in 2 veranschaulichten Form gelagert werden kann.
In der Regel erst unmittelbar vor der weiteren Verarbeitung wird das Abreißgewebe 20 entfernt, wobei unterhalb des Abreißgewebes 20 eine „aktivierte“ Oberfläche entsteht, die insbesondere für eine nachfolgende Verklebung günstige Eigenschaften aufweist. Nach dem Entfernen des Abreißgewebes 20 weist das pultrudierte Profil 10 den in der 3 gezeigten Querschnitt auf, in dem an den beiden Flachseiten 14 Vertiefungen 22 ausgebildet sind. Diese Vertiefungen 22 werden zu beiden Seiten begrenzt von Stegen 24, deren Breite im Wesentlichen dem Abstand s entspricht und die trotz ihrer geringen Höhe von in der Regel z. B. weniger als 0,1 mm Schwierigkeiten bei der weiteren Verarbeitung der pultrudierten Profile 10 verursachen.
4 veranschaulicht ein Beispiel dieser Schwierigkeiten anhand der Herstellung eines Gurts für ein Windenergieanlagenrotorblatt in einer Herstellungsform 26. Beispielhaft dargestellt sind neun der pultrudierten Profile 10 aus 3, die nach dem Entfernen des Abreißgewebes 20 in die Herstellungsform 26 eingelegt worden sind. Wegen der Krümmung der Herstellungsform 26 grenzen die pultrudierten Profile 10 unter unterschiedlichen Winkeln aneinander an. Die in 5 dargestellte Ausschnittsvergrößerung des in der 4 mit Y gekennzeichneten Bereichs zeigt, dass beispielsweise an der mit 28 bezeichneten Stelle zwei der Stege 24 derart aneinandergrenzen, dass ein Einströmen eines flüssigen Kunststoffmaterials in die Herstellungsform 26, insbesondere in einem Vakuuminfusionsverfahren, behindert wird. Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Ansätze bekannt geworden.
Aus der Druckschrift WO 2014/079456 A1 sind pultrudierte Profile bekannt geworden, deren Materialstärke in seitlichen Randbereichen in Richtung zu den Stirnseiten des Profils hin abnimmt. An den Flachseiten angeordnete Abreißgewebe erstrecken sich bis in diese Randbereiche hinein, so dass nach dem Entfernen der Abreißgewebe stehenbleibende Stege in Bereichen mit geringerer Materialstärke angeordnet sind und nicht über die Flachseiten überstehen. Bei übereinandergestapelten Profilen sollen die Stege den Harzfluss darum nicht beeinträchtigen.
Aus der Druckschrift DE 10 2015 007 289 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Rotorblattgurts aus pultrudierten Profilen bekannt geworden. Nach dem Entfernen von Abreißgeweben von den Flachseiten der Profile verbleiben seitliche Stege, die in einem Nachbearbeitungsschritt entfernt werden sollen. Dazu werden die seitlichen Stege entweder abgeschliffen oder -gefräst, oder es werden an beiden Seiten des Profils Streifen abgetrennt, die jeweils zwei der Stege aufweisen. Durch die Nachbearbeitung soll das Profil in beiden Fällen einen rechteckigen Querschnitt mit für die weitere Verarbeitung günstigen Oberflächeneigenschaften erhalten. Die Nachbearbeitung ist jedoch aufwendig und ein Teil des Fasermaterials geht verloren.
Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, pultrudierte Profile aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial zur Verfügung zu stellen, die einfach und kostengünstig hergestellt und weiterverarbeitet werden können, insbesondere zu Strukturbauteilen von Windenergieanlagenrotorblätter, sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung dieser pultrudierten Profile.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das pultrudierte Profil mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den sich anschließenden Unteransprüchen angegeben.
Das pultrudierte Profil ist insbesondere für ein Strukturbauteil eines Windenergieanlagenrotorblatts vorgesehen und hat:

• ein faserverstärktes Kunststoffmaterial, das eine Oberfläche, eine Längsrichtung und einen Querschnitt mit einem Umfang aufweist, und
• ein Abreißgewebe, das an der Oberfläche angeordnet ist und sich entlang des Umfangs von einem ersten Punkt bis zu einem zweiten Punkt erstreckt, wobei
• das Abreißgewebe an einer in der Längsrichtung verlaufenden ersten Linie, die durch den ersten Punkt verläuft, umgeschlagen ist, so dass es in einem an den ersten Punkt angrenzenden ersten Umfangsabschnitt doppelt liegt.

Das Strukturbauteil kann beispielsweise ein Gurt, ein Steg, ein Holm, eine Halbschale oder ein Teil einer Halbschale eines Windenergieanlagenrotorblatts sein.
Das faserverstärkte Kunststoffmaterial weist Verstärkungsfasern auf, beispielsweise Glas-, Kohlenstoff- oder Aramidfasern, die in ein Kunststoffmaterial eingebettet sind. Das Kunststoffmaterial kann beispielsweise ein Polyester- oder Epoxidharz aufweisen.
Das pultrudierte Profil kann eine sehr große Länge von beispielsweise 10 m oder mehr, 50 m oder mehr oder 100 m oder mehr aufweisen. Es kann als Endlosmaterial mit praktisch unbegrenzter Länge hergestellt und beispielsweise auf einer Rolle gelagert werden. Der Querschnitt des faserverstärkten Kunststoffmaterials weist sehr viel geringere Abmessungen auf als die Länge des pultrudierten Profils. Die Verstärkungsfasern sind in der Längsrichtung ausgerichtet.
Das Abreißgewebe kann beispielsweise ein Gewebe aus Polyesterfasern sein. Es können jedoch auch andere Fasermaterialien und/oder Textilmaterialien mit einer anderen Faserstruktur als ein Gewebe eingesetzt werden. Der Begriff „Abreißgewebe“ schließt sämtliche, nach der Pultrusion durch Abreißen von der Oberfläche des faserverstärkten Kunststoffmaterials zu entfernende, flächige Materialien ein.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass bei der aus dem Stand der Technik bekannten Verarbeitung des Abreißgewebes besondere Schwierigkeiten daraus hervorgehen, dass beim Abreißen des Abreißgewebes an dessen Rändern kleine Abschnitte oder einzelne Fasern des Abreißgewebes zurückbleiben können. Diese befinden sich zumeist an den Rändern der Vertiefungen 22, wo die eingangs erläuterten Stufen zu den verbleibenden Stegen 24 entstehen. Diese Situation ist in der 6, die den Stand der Technik zeigt, dargestellt. Man erkennt, dass das Abreißgewebe bereits entfernt wurde, dass jedoch im Bereich der Stufe einzelne Fasern 100 des Abreißgewebes hängengeblieben sind. Diese können die weitere Verarbeitung der pultrudierten Profile 10 erschweren. Insbesondere haben die Erfinder festgestellt, dass diese zurückbleibenden Fasern 100 des Abreißgewebes einer präzisen Anordnung der pultrudierten Profile 10 im Wege sein können. Darüber hinaus kann es zu einer zusätzlichen Beeinträchtigung des Harzflusses zwischen aneinander angrenzenden Elementen kommen.
Bei der Erfindung wird das Abreißgewebe nicht wie aus dem Stand der Technik bekannt über seine gesamte Breite flächig an das faserverstärkte Kunststoffmaterial angelegt, sondern es wird an einer Linie umgeschlagen, sodass es am Rand einer zugehörigen Vertiefung, die sich nach dem Entfernen des Abreißgewebes ausbildet, kein freies/offenes Ende aufweist, sondern eine Art Falzlinie. Dadurch wird auf einfache Weise sehr wirksam verhindert, dass das Gewebe beim Abreißen „ausfranst“ und dass sich einzelne Abschnitte, Fasern oder Faserstücke von dem Abreißgewebe lösen. An der entsprechenden Stelle weist das fertige pultrudierte Profil nach dem Entfernen des Abreißgewebes somit eine saubere Stufe ohne Reste des Abreißgewebes auf.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass das Abreißgewebe unter Umständen einfacher entfernt werden kann, weil der entlang der ersten Linie umgeschlagene Randabschnitt besonders einfach ergriffen werden kann.
In einer Ausgestaltung ist das Abreißgewebe an einer in der Längsrichtung verlaufenden zweiten Linie, die durch den zweiten Punkt verläuft, umgeschlagen, sodass es in einem an den zweiten Punkt angrenzenden zweiten Umfangsabschnitt doppelt liegt. In diesem Fall entstehen nach dem Entfernen des Abreißgewebes entlang der ersten und der zweiten Linie entsprechend sauber ausgebildete Stufen.
In einer Ausgestaltung weist der Querschnitt zwei einander gegenüberliegende Flachseiten mit einer Breite und zwei einander gegenüberliegende Stirnseiten mit einer Höhe auf. Der Querschnitt des pultrudierten Profils bzw. des faserverstärkten Kunststoffmaterials kann im Wesentlichen rechteckig sein. Je nach vorgesehenem Einsatzzweck können die Querschnittsabmessungen in einem relativ großen Bereich liegen. Typische Höhen der Stirnseiten liegen im Bereich von etwa 0,5 mm bis etwa 20 mm, typische Breiten der Flachseiten im Bereich von etwa 20 mm bis etwa 400 mm. Es sind jedoch auch kleinere und größere Abmessungen möglich. Ebenfalls möglich sind Abweichungen von einem rechteckigen Querschnitt, insbesondere eine konkave oder konvexe Ausbildung einer oder beider Flachseiten und/oder einer oder beider Stirnseiten.
In einer Ausgestaltung weist der Querschnitt an den zwischen jeweils einer der Flachseiten und einer der Stirnseiten verlaufenden Kanten jeweils einen Übergangsbereich mit einem Krümmungsradius auf. Der Krümmungsradius kann für die weitere Verarbeitung der pultrudierten Profile von Vorteil sein. Davon unabhängig kann er die ordnungsgemäße Anordnung des Abreißgewebes während der Herstellung der pultrudierten Profile vereinfachen.
In einer Ausgestaltung sind der erste Umfangsabschnitt und/oder der zweite Umfangsabschnitt zumindest teilweise an einer Flachseite und in einem Abstand von einer Mitte dieser Flachseite angeordnet. Dies führt dazu, dass eine Schwächung des pultrudierten Profils im Bereich einer Vertiefung, die nach dem Entfernen des Abreißgewebes im ersten und im zweiten Umfangsabschnitt entsteht, besonders gering ausfällt.
In einer Ausgestaltung sind der erste Punkt und/oder der zweite Punkt an einer der beiden Flachseiten angeordnet. Die beim Entfernen des Abreißgewebes im Bereich der ersten und zweiten Linien möglicherweise entstehenden Stufen befinden sich daher an den Flachseiten, wo sie in vielen Anwendungssituationen die weitere Verarbeitung der pultrudierten Profile am wenigsten beeinträchtigen. Insbesondere können der erste Punkt und der zweite Punkt an derselben der beiden Flachseiten angeordnet sein.
In einer Ausgestaltung ist der erste Punkt an einer der beiden Stirnseiten und der zweite Punkt ist an der anderen der beiden Stirnseiten angeordnet. In diesem Fall erstreckt sich der zwischen den beiden Punkten liegende Bereich, der von dem Abreißgewebe vollständig abgedeckt wird, über eine gesamte Flachseite, was für die weitere Verarbeitung des pultrudierten Profils ebenfalls in vielen Situationen von besonderem Vorteil ist.
In einer Ausgestaltung weist das Abreißgewebe einen Gewebestreifen mit einem ersten Randabschnitt, einem zweiten Randabschnitt und einem dazwischen liegenden mittleren Randabschnitt auf, wobei die erste Linie zwischen dem ersten Randabschnitt und dem mittleren Abschnitt und die zweite Linie zwischen dem zweiten Randabschnitt und dem mittleren Abschnitt verläuft. Das Abreißgewebe ist also ein in Längsrichtung des Profils verlaufender Streifen, dessen mittlerer Abschnitt unmittelbar an der Oberfläche des faserverstärkten Kunststoffmaterials anliegt und dessen beide Randabschnitte umgeschlagen sind.
In einer Ausgestaltung sind der erste Randabschnitt und/oder der zweite Randabschnitt an einer von dem faserverstärkten Kunststoffmaterial abgewandten Oberseite des mittleren Abschnitts angeordnet. Dadurch wird verhindert, dass sich im Bereich der „freien Enden“ des Randabschnitts oder der Randabschnitte einzelne Fasern oder sonstige Abschnitte des Abreißgewebes beim Entfernen des Abreißgewebes von dem faserverstärkten Kunststoffmaterial lösen. Außerdem gelingt das erfindungsgemäße Umschlagen des betreffenden Randabschnitts besonders einfach.
In einer Ausgestaltung weist der erste Randabschnitt entlang des Umfangs eine erste Breite und der zweite Randabschnitt entlang des Umfangs eine zweite Breite auf, wobei die erste Breite und/oder die zweite Breite in der Längsrichtung variieren, während eine Breite des mittleren Abschnitts konstant bleibt. Insbesondere können die genauen Positionen des ersten Punkts und des zweiten Punkts entlang des Umfangs bei der Herstellung des pultrudierten Profils exakt nach Vorgabe eingehalten werden, woraus sich eine konstante Breite der nach dem Entfernen des Abreißgewebes „aktivierten“ Oberfläche ergibt, die sich exakt an der vorgesehenen Umfangsposition befindet. Unvermeidliche Toleranzen in der Breite des Abreißgewebes können während des Umschlagens genau an den vorbestimmten Linien von der variierenden Breite der betreffenden Randabschnitte aufgefangen werden. Auf diese Weise kann ein besonders exakt den Vorgaben entsprechendes pultrudiertes Profil hergestellt werden.
In einer Ausgestaltung ist der Gewebestreifen an einer der beiden Flachseiten angeordnet und das Abreißgewebe weist einen weiteren Gewebestreifen auf, der wie der Gewebestreifen ausgebildet und angeordnet ist, jedoch an der anderen der beiden Flachseiten. Somit können die geschilderten Vorteile auf beiden Seiten des pultrudierten Profils erzielt werden.
In einer Ausgestaltung sind der erste Umfangsabschnitt des Gewebestreifens und der zweite Umfangsabschnitt des Gewebestreifens relativ zu dem ersten Umfangsabschnitt des weiteren Gewebestreifens und relativ zu dem zweiten Umfangsabschnitt des weiteren Gewebestreifens mindestens teilweise in Breitenrichtung der Flachseiten versetzt zueinander angeordnet. Dadurch wird vermieden, dass sich nach dem Entfernen des Abreißgewebes ausbildende Vertiefungen einander genau gegenüberliegen, was zu einer unvorteilhaften Schwächung des Materials in diesem Bereich führen könnte. Insbesondere können die genannten Umfangsabschnitte nicht nur teilweise, sondern vollständig versetzt zueinander angeordnet werden. In diesem Fall gibt es an jeder Breitenposition des pultrudierten Profils auf höchstens einer der beiden Flachseiten einen der Umfangsabschnitte, in denen das Abreißgewebe doppelt liegt.
In einer Ausgestaltung ist das Abreißgewebe ein Schlauch und liegt entlang des gesamten, zwischen dem ersten Punkt und dem zweiten Punkt liegenden Umfangsbereich doppelt. Unter Umständen ist ein schlauchförmiges Abreißgewebe einfacher zu verarbeiten, als ein streifenförmiges Abreißgewebe, bei dem zwei Randabschnitte umgeschlagen werden sollen. Zudem wird von vornherein ausgeschlossen, dass das Abreißgewebe an einem Rand ausfranst.
Die oben genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch das Pultrusionsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Das Pultrusionsverfahren dient zur Herstellung eines pultrudierten Profils mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 13 und weist die folgenden Schritte auf:

• Einführen von Verstärkungsfasern in ein Formwerkzeug,
• Einführen eines Abreißgewebes in eine Durchgangsöffnung des Formwerkzeug, die einen Querschnitt mit einem Umfang aufweist,
• Durchtränken der Verstärkungsfasern mit einem flüssigen Kunststoffmaterial,
• Ziehen der durchtränkten Verstärkungsfasern mit dem Abreißgewebe durch die Durchgangsöffnung des Formwerkzeugs hindurch, wobei
• beim Einführen des Abreißgewebes in das Formwerkzeug das Abreißgewebe so geführt wird, dass es sich entlang des Umfangs von einem ersten Punkt bis zu einem zweiten Punkt erstreckt, und
• das Abreißgewebe an einer in der Längsrichtung verlaufenden ersten Linie, die durch den ersten Punkt verläuft, umgeschlagen ist, so dass es in einem an den ersten Punkt angrenzenden ersten Umfangsabschnitt doppelt liegt.

Zur Erläuterung der Begriffe und Merkmale des Pultrusionsverfahrens wird zunächst auf die vorstehenden Erläuterungen der pultrudierten Profile verwiesen, die entsprechend gelten. Wie bei bekannten Pultrusionsverfahren auch werden bei der Erfindung die mit einem flüssigen Kunststoffmaterial durchtränkten Verstärkungsfasern gemeinsam mit dem Abreißgewebe durch eine Durchgangsöffnung eines Formwerkzeugs hindurchgezogen. Die Besonderheit des Verfahrens besteht darin, dass beim Einführen des Abreißgewebes in das Formwerkzeug das Abreißgewebe entlang einer ersten Linie umgeschlagen wird, so dass es in einem angrenzenden Umfangsabschnitt doppelt liegt. Dadurch wird erreicht, dass das pultrudierte Profil nach dem Verlassen des Formwerkzeugs die besondere, im Anspruch 1 beschriebene Anordnung des Abreißgewebes aufweist. Die diesbezüglich erläuterten Vorteile gelten daher für das Pultrusionsverfahren ebenfalls entsprechend.
Es versteht sich, dass die Schritte des Pultrusionsverfahrens so ausgestaltet und/oder um weitere Schritte ergänzt werden können, dass die Ausführung des Pultrusionsverfahrens dem pultrudierten Profil die vorstehend erläuterten Merkmale verleiht. Beispielsweise können beim Zuführen des Abreißgewebes mehrere Gewebestreifen derart zugeführt werden, dass der erste Punkt und/oder der zweite Punkt so am Querschnitt des faserverstärkten Kunststoffmaterials platziert werden, wie vorstehend erläutert, und/oder dass ein Randabschnitt in der erläuterten Weise umgeschlagen und/oder angeordnet wird.
Die oben genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch die Pultrusionsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Sie dient zur Herstellung eines pultrudierten Profils mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 13 und/oder zur Ausführung des Pultrusionsverfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und weist die folgenden Merkmale auf:

• ein Formwerkzeug mit einer Durchgangsöffnung, die einen Querschnitt mit einem Umfang aufweist,
• eine Einführeinrichtung zum Einführen von Verstärkungsfasern in das Formwerkzeug,
• eine Einführeinrichtung zum Einführen eines Abreißgewebes in das Formwerkzeug, wobei die Einführeinrichtung Führungsmittel aufweist, die das Abreißgewebe derart in das Formwerkzeug führen, dass es sich entlang des Umfangs von einem ersten Punkt bis zu einem zweiten Punkt erstreckt,
• eine Zuführeinrichtung zum Zuführen eines flüssigen Kunststoffmaterials, derart, dass die Verstärkungsfasern mit dem flüssigen Kunststoffmaterial durchtränkt werden,
• eine Zieheinrichtung zum Ziehen der durchtränkten Verstärkungsfasern mit dem Abreißgewebe durch die Durchgangsöffnung des Formwerkzeugs hindurch, wobei
• die Führungsmittel dazu ausgebildet sind, das Abreißgewebe so zu führen, dass es an einer in der Längsrichtung verlaufenden ersten Linie, die durch den ersten Punkt verläuft, umzuschlagen ist, so dass es in einem an den ersten Punkt angrenzenden ersten Umfangsabschnitt doppelt liegt.

Zu den Merkmalen und Vorteilen der Pultrusionsvorrichtung wird auf die vorstehenden Erläuterungen der pultrudierten Profile und des Pultrusionsverfahrens verwiesen, die entsprechend gelten.
Die Einführeinrichtung zum Einführen von Verstärkungsfasern in das Formwerkzeug kann die Verstärkungsfasern insbesondere von einer oder mehreren Rollen zuführen. Die Einführeinrichtung zum Einführen eines Abreißgewebes kann das Abreißgewebe ebenfalls von einer oder mehreren Rollen zuführen. Die Zuführeinrichtung zum Zuführen eines flüssigen Kunststoffmaterials kann z.B. eine Wanne aufweisen, in der das flüssige Kunststoffmaterial angeordnet ist und durch das die Verstärkungsfasern hindurchgezogen werden.
Es versteht sich, dass die Merkmale der Pultrusionsvorrichtung so ausgestaltet werden können, dass ein mit der Pultrusionsvorrichtung hergestelltes pultrudiertes Profil eines oder mehrere der vorstehend erläuterten Merkmale erhält. Beispielsweise kann die Einführeinrichtung zum Einführen des Abreißgewebes mehrere Führungsmittel aufweisen, die jeweils einen der erläuterten Gewebestreifen in der vorgesehenen Art und Weise führen und/oder Randbereiche des Gewebestreifens umschlagen, und so weiter.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1 ein pultrudiertes Profil in einer Explosionsdarstellung,
2 ein pultrudiertes Profil mit zwei Streifen eines Abreißgewebes,
3 das pultrudierte Profil aus 2 nach dem Entfernen des Abreißgewebes,
4 eine Anordnung mehrerer pultrudierter Profile in einer Herstellungsform für ein Strukturbauteil,
5 eine Ausschnittsvergrößerung aus 4,
6 eine Ausschnittsvergrößerung aus 3,
7 ein pultrudiertes Profil mit zwei Streifen eines Abreißgewebes in einer Explosionsdarstellung,
8 ein pultrudiertes Profil mit zwei schlauchförmig angeordneten Abreißgeweben in einer Explosionsdarstellung.

Die 1 bis 6 zeigen den Stand der Technik. Die 7 und 8 zeigen schematische, nicht maßstabsgerechte Querschnittsdarstellungen.
Das pultrudierte Profil 10 aus 7 weist ein faserverstärktes Kunststoffmaterial 12 mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt, zwei einander gegenüberliegenden Flachseiten 14, zwei einander gegenüberliegenden Stirnseiten 16 sowie vier Übergangsbereichen 18 auf, die jeweils zwischen einer Flachseite 14 und einer Stirnseite 16 angeordnet sind und einen Krümmungsradius R aufweisen. Flachseiten 14, Stirnseiten 16 und Übergangsbereiche 18 bilden gemeinsam den Umfang des Querschnitts des faserverstärkten Kunststoffmaterials 12. Eine Längsrichtung des faserverstärkten Kunststoffmaterials 12 entspricht einer Längsrichtung des pultrudierten Profils 10 und verläuft senkrecht zur Zeichenebene.
Das Abreißgewebe 20 umfasst genau zwei Gewebestreifen 30, die in Längsrichtung des pultrudierten Profils 10 angeordnet sind. Jeder der Gewebestreifen 30 erstreckt sich entlang des Umfangs des Querschnitts auf der Oberfläche des faserverstärkten Kunststoffmaterials 12 von einem ersten Punkt 32 bis zu einem zweiten Punkt 34. Durch den ersten Punkt 32 verläuft senkrecht zur Zeichenebene eine erste Linie, die nicht eingezeichnet ist und entlang der der Gewebestreifen 30 umgeschlagen ist. Durch den zweiten Punkt 32 verläuft senkrecht zur Zeichenebene eine zweite Linie, die nicht eingezeichnet ist und entlang der der Gewebestreifen 30 umgeschlagen ist. Der erste Punkt 32 und der zweite Punkt 34 des in der 6 oben gezeigten Gewebestreifens 30 sind an der oberen Flachseite 14 des pultrudierten Profils 10, der erste Punkt 32 und der zweite Punkt 34 des in der 6 unten gezeigten Gewebestreifens 30 sind an der unteren Flachseite 14 des pultrudierten Profils 10 angeordnet.
Jeder der beiden Gewebestreifen 30 weist zwischen dem jeweiligen ersten Punkt 32 und dem jeweiligen zweiten Punkt 34 einen mittleren Abschnitt auf, der unmittelbar an der Oberfläche des faserverstärkten Kunststoffmaterials 12 anliegt. In einem ersten Umfangsabschnitt 36, der an den ersten Punkt 32 angrenzt, liegt das Abreißgewebe 20 bzw. der Gewebestreifen 30 doppelt. Genauer ist ein am ersten Punkt 32 beginnender erster Randabschnitt 38 des Gewebestreifens 30 an einer von der Oberfläche des faserverstärkten Kunststoffmaterials 12 abgewandten Oberseite des mittleren Abschnitts angeordnet. Entsprechend liegt das Abreißgewebe 20 bzw. der Gewebestreifen 30 in einem zweiten Umfangsabschnitt 40, der an den zweiten Punkt 34 angrenzt, doppelt, und ein am zweiten Punkt 32 beginnender zweiter Randabschnitt 42 des Gewebestreifens 30 ist an einer von der Oberfläche des faserverstärkten Kunststoffmaterials 12 abgewandten Oberseite des mittleren Abschnitts angeordnet. Die Umfangsabschnitte 36, 40 an beiden Flachseiten 14 weisen jeweils einen Abstand von der Mitte 44 der betreffenden Flachseite 14 auf.
Ebenfalls in der 7 erkennbar ist, dass die Randabschnitte 38, 42, unterschiedliche Breiten aufweisen, während die beiden mittleren Abschnitte exakt die gleiche Breite aufweisen. Zudem können die Breiten der Randabschnitte 38, 42 über die Länge des pultrudierten Profils 10 variieren, wodurch Toleranzen insbesondere der Gesamtbreite der Gewebestreifen 30 ausgeglichen werden können. Dadurch können die Positionen der ersten und zweiten Punkte 32, 34 auf dem Umfang über die Länge des pultrudierten Profils 10 vorgabegerecht eingehalten werden.
8 zeigt ein anderes pultrudiertes Profil 10, das ein faserverstärktes Kunststoffmaterial 12 aufweist, dessen Querschnitt demjenigen des faserverstärkten Kunststoffmaterials 12 aus 7 gleicht. Statt der beiden Gewebestreifen 30 gibt es jedoch zwei Elemente aus dem Abreißgewebe 20, die jeweils einen Schlauch 80 bilden. Jeder dieser Schläuche 80 erstreckt sich entlang des Umfangs des faserverstärkten Kunststoffmaterials 12 von einem ersten Punkt 32 bis zu einem zweiten Punkt 34. Das Abreißgewebe 20 der Schläuche 80 ist an nicht eingezeichneten ersten und zweiten Linien, die durch diese Punkte 32, 34 verlaufen, umgeschlagen, und liegt in einem Umfangsabschnitt, der sich über die gesamte Breite des jeweiligen Schlauchs 80 erstreckt, doppelt.
Nach dem Durchlaufen einer Pultrusionsvorrichtung sind die beiden Gewebestreifen 30 aus 7 bzw. die beiden Schläuche 80 aus 8 in das Kunststoffmaterial eingebettet.
Liste der verwendeten Bezugszeichen

10: pultrudiertes Profil
12: faserverstärktes Kunststoffmaterial
14: Flachseite
16: Stirnseite
18: Übergangsbereich
20: Abreißgewebe
22: Vertiefung
24: Steg
26: Herstellungsform
28: Stelle
30: Gewebestreifen
32: erster Punkt
34: zweiter Punkt
36: erster Umfangsabschnitt
38: erster Randabschnitt
40: zweiter Umfangsabschnitt
42: zweiter Randabschnitt
44: Mitte
80: Schlauch
100: Fasern
b: Breite
h: Höhe
R: Krümmungsradius
s: Abstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2014/079456 A1 [0011]
DE 102015007289 A1 [0012]

Claims

Pultrudiertes Profil (10) insbesondere für ein Strukturbauteil eines Windenergieanlagenrotorblatts mit • einem faserverstärkten Kunststoffmaterial (12), das eine Oberfläche, eine Längsrichtung und einen Querschnitt mit einem Umfang aufweist, und • einem Abreißgewebe (20), das an der Oberfläche angeordnet ist und sich entlang des Umfangs von einem ersten Punkt (32) bis zu einem zweiten Punkt (34) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass • das Abreißgewebe (20) an einer in der Längsrichtung verlaufenden ersten Linie, die durch den ersten Punkt (32) verläuft, umgeschlagen ist, so dass es in einem an den ersten Punkt (32) angrenzenden ersten Umfangsabschnitt (36) doppelt liegt.
Pultrudiertes Profil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abreißgewebe (20) an einer in der Längsrichtung verlaufenden zweiten Linie, die durch den zweiten Punkt (34) verläuft, umgeschlagen ist, so dass es in einem an den zweiten Punkt (34) angrenzenden zweiten Umfangsabschnitt (40) doppelt liegt.
Pultrudiertes Profil (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt zwei einander gegenüberliegende Flachseiten (14) mit einer Breite (b) und zwei einander gegenüberliegende Stirnseiten (16) mit einer Höhe (h) aufweist.
Pultrudiertes Profil (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt an den zwischen jeweils einer der Flachseiten (14) und einer der Stirnseiten (16) verlaufenden Kanten einen Übergangsbereich (18) mit einem Krümmungsradius (R) aufweist.
Pultrudiertes Profil (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Umfangsabschnitt (36) und/oder der zweite Umfangsabschnitt (40) zumindest teilweise an einer Flachseite (16) und in einem Abstand von einer Mitte (44) dieser Flachseite (14) angeordnet sind.
Pultrudiertes Profil (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Punkt (32) und/oder der zweite Punkt (34) an einer der beiden Flachseiten (14) angeordnet sind.
Pultrudiertes Profil (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Punkt (32) an einer der beiden Stirnseiten (16) und der zweite Punkt (34) an der anderen der beiden Stirnseiten (16) angeordnet ist.
Pultrudiertes Profil (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abreißgewebe (20) einen Gewebestreifen (30) mit einem ersten Randabschnitt (38), einem zweiten Randabschnitt (42) und einem dazwischen liegenden mittleren Abschnitt aufweist, wobei die erste Linie zwischen dem ersten Randabschnitt (38) und dem mittleren Abschnitt und die zweite Linie zwischen dem zweiten Randabschnitt (42) und dem mittleren Abschnitt verläuft.
Pultrudiertes Profil (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Randabschnitt (38) und/oder der zweite Randabschnitt (42) an einer von dem faserverstärkten Kunststoffmaterial (12) abgewandten Oberseite des mittleren Abschnitts angeordnet sind.
Pultrudiertes Profil (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Randabschnitt (38) entlang des Umfangs eine erste Breite und der zweite Randabschnitt (42) entlang des Umfangs eine zweite Breite aufweist, wobei die erste Breite und/oder die zweite Breite in der Längsrichtung variieren, während eine Breite des mittleren Abschnitts konstant bleibt.
Pultrudiertes Profil (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewebestreifen (30) an einer der beiden Flachseiten (14) angeordnet ist und dass das Abreißgewebe (20) einen weiteren Gewebestreifen (30) aufweist, der wie der Gewebestreifen (30) ausgebildet und angeordnet ist, jedoch an der anderen der beiden Flachseiten (14).
Pultrudiertes Profil (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Umfangsabschnitt (36) des Gewebestreifens (30) und der zweite Umfangsabschnitt (40) des Gewebestreifens (30) relativ zu dem ersten Umfangsabschnitt (36) des weiteren Gewebestreifens (30) und relativ zu dem zweiten Umfangsabschnitt (40) des weiteren Gewebestreifens (30) mindestens teilweise in Breitenrichtung der Flachseiten (14) versetzt zueinander angeordnet sind.
Pultrudiertes Profil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abreißgewebe (20) ein Schlauch (80) ist und entlang des gesamten, zwischen dem ersten Punkt (32) und dem zweiten Punkt (34) liegenden Umfangsbereich doppelt liegt.
Pultrusionsverfahren zur Herstellung eines pultrudierten Profils (10) mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Pultrusionsverfahren die folgenden Schritte aufweist: • Einführen von Verstärkungsfasern in ein Formwerkzeug, • Einführen eines Abreißgewebes (20) in eine Durchgangsöffnung des Formwerkzeugs, die einen Querschnitt mit einem Umfang aufweist, • Durchtränken der Verstärkungsfasern mit einem flüssigen Kunststoffmaterial, • Ziehen der durchtränkten Verstärkungsfasern mit dem Abreißgewebe (20) durch die Durchgangsöffnung des Formwerkzeugs hindurch, wobei • beim Einführen des Abreißgewebes in das Formwerkzeug das Abreißgewebe (20) so geführt wird, dass es sich entlang des Umfangs von einem ersten Punkt (32) bis zu einem zweiten Punkt (34) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass • das Abreißgewebe (20) an einer in der Längsrichtung verlaufenden ersten Linie, die durch den ersten Punkt (32) verläuft, umgeschlagen ist, so dass es in einem an den ersten Punkt (32) angrenzenden ersten Umfangsabschnitt (36) doppelt liegt.
Pultrusionsvorrichtung zur Herstellung eines pultrudierten Profils (10) mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Pultrusionsvorrichtung die folgenden Merkmale aufweist: • ein Formwerkzeug mit einer Durchgangsöffnung, die einen Querschnitt mit einem Umfang aufweist, • eine Einführeinrichtung zum Einführen von Verstärkungsfasern in das Formwerkzeug, • eine Einführeinrichtung zum Einführen eines Abreißgewebes (20) in das Formwerkzeug, wobei die Einführeinrichtung Führungsmittel aufweist, die das Abreißgewebe derart in das Formwerkzeug führen, dass es sich entlang des Umfangs von einem ersten Punkt (32) bis zu einem zweiten Punkt (34) erstreckt, • eine Zuführeinrichtung zum Zuführen eines flüssigen Kunststoffmaterials, derart, dass die Verstärkungsfasern mit dem flüssigen Kunststoffmaterial durchtränkt werden, • eine Zieheinrichtung zum Ziehen der durchtränkten Verstärkungsfasern mit dem Abreißgewebe (20) durch die Durchgangsöffnung des Formwerkzeugs hindurch, dadurch gekennzeichnet, dass • die Führungsmittel dazu ausgebildet sind, das Abreißgewebe (20) so zu führen, dass es an einer in der Längsrichtung verlaufenden ersten Linie, die durch den ersten Punkt (32) verläuft, umgeschlagen ist, so dass es in einem an den ersten Punkt (32) angrenzenden ersten Umfangsabschnitt doppelt liegt.