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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von geschlichtetem Verstärkungsmaterial, wie es zur Optimierung des Eigenschaftsprofils von Kunststoffen/Polymeren dient. Insbesondere dient das hergestellte Verstärkungsmaterial als Verstärkung einer Kunststoffmatrix zur Verbesserung u.a. der mechanischen Eigenschaften eines Grundpolymers, wie z.B. der Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Schlagzähigkeit. Darüber hinaus kann das Verstärkungsmaterial auch beispielsweise einem Flammschutz dienen oder aber einer preiswerteren Herstellung eines sogenannten Compounds.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 600 34 593 T2 ist ein Verfahren zur Herstellung von geschlichtetem Verstärkungsmaterial bekannt, das sich dadurch auszeichnet, dass in einem ersten Fertigungsschritt ein in Form eines kontinuierlichen Faserstrangs vorliegendes Verstärkungsgrundmaterial mit einem ersten Schlichtemittel vorgeschlichtet wird, worauf anschließend der Faserstrang in Teilabschnitte zerteilt wird und die Teilabschnitte bzw. Faserstücke anschließend (vollständig) von einem zweiten Schlichtemittel ummantelt bzw. geschlichtet werden. Für das Vorschlichten des noch nicht in Teilabschnitte abgetrennten Faserstrangs mittels des ersten Schlichtemittels werden insbesondere Kiss-Walzen-, Tauch-Zieh-, Schlitten- oder Sprüh-Auftragsgeräte als mögliche Technologien genannt. Zum Aufbringen des zweiten Schlichtemittels sind wiederum insbesondere Taumelapparate bzw. -trommeln genannt. Das somit aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren umfasst daher mehrere, mittels unterschiedlicher Apparate bzw. Vorrichtungen sowie mehrere Schlichtvorgänge, was den Aufwand zur Herstellung des geschlichteten Verstärkungsmaterials insgesamt relativ aufwändig bzw. teuer gestaltet, insbesondere auch durch zusätzlichen Handlingsaufwand.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von geschlichtetem Verstärkungsmaterial mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass es einen besonders einfachen und daher kostengünstig und prozesstechnisch einfach zu überwachenden und mit wenigem Handlingsaufwand durchzuführenden Herstellprozess ermöglicht. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist es vorgesehen, das Schlichten bzw. Beschichten des Verstärkungsgrundmaterials durch die Schlichte bzw. ein Schlichtemittel in einem einstufigen Prozess durchzuführen, das bedeutet, dass das vorher insbesondere hinsichtlich seiner Größe mechanisch bearbeitete bzw. zerkleinerte Verstärkungsgrundmaterial lediglich einmal durch einen Schlichtungsprozess bearbeitet bzw. von der Schlichte ummantelt wird. Ein derartiges Verfahren ermöglicht es insbesondere auch, dieses mittels an sich bekannter Extruder durchzuführen, sodass auch der vorrichtungstechnische Aufwand zur Herstellung des Verstärkungsmaterials relativ gering ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von geschlichtetem Verstärkungsmaterial sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Um das entstandene Verstärkungsmaterial in vorteilhafter Art und Weise weiterverarbeiten zu können, ist es vorgesehen, dass das von dem Schlichtemittel umschlossene Verstärkungsgrundmaterial anschließend zu Pellets geformt wird. Derartige Pellets lassen sich sehr einfach weiterverarbeiten bzw. hochgenau dosieren, wobei insbesondere eine homogene Mischung zwischen den Pellets und dem Kunststoffmaterial eines faserverstärkten Bauteils relativ einfach herstellbar ist.
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Als bevorzugte Materialien für das Verstärkungsgrundmaterial kommen insbesondere längliche Glasfasern, insbesondere in Form von Rovings, in Frage. Doch können grundsätzlich für das erfindungsgemäße Verfahren auch Faserbündel bzw. Faserpellets oder andere Partikel verwendet bzw. verarbeitet werden. Die Erfindung ist daher nicht auf die Verwendung von Glasfasern beschränkt.
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Wie bereits eingangs erläutert, zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Verstärkungsmaterials insbesondere dadurch aus, dass es mittels an sich bekannter Apparate bzw. Vorrichtungen ohne wesentliche Modifikationen durchführbar ist. Insbesondere kommen dabei in einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens Schneckenextruder zur Anwendung. Bei dem Schneckenextruder kann es sich dabei entweder um einen Einschneckenextruder, einen Doppelschnecken- oder aber um einen Mehrfachschneckenextruder handeln, je nach konkretem Anwendungsfall bzw. Randbedingungen.
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Insbesondere im Zusammenhang mit der Verwendung des Schneckenextruders ist es von Vorteil, zur Optimierung der Stoffeigenschaften bzw. des Herstellprozesses, das Verstärkungsgrundmaterial und/oder das Schlichtemittel im Bereich des Schneckenextruders zu temperieren. Unter Temperierung sollen dabei sowohl Kühlvorgänge als auch insbesondere Heizvorgänge verstanden werden, die eine bessere Durchmischung bzw. Benetzung des Verstärkungsgrundmaterials mit dem Schlichtemittel ermöglichen.
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Weiterhin kann es insbesondere bei einem Schneckenextruder in besonders einfacher und vorteilhafter Art und Weise vorgesehen sein, zur Optimierung der Eigenschaften des Verstärkungsmaterials weitere Füllstoffe zuzuführen. Diese Füllstoffe werden dabei typischerweise im Einlaufbereich zu den Schnecken des Schneckenextruders über entsprechende Einlässe dem Fasermaterial zugeführt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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In der einzigen Figur ist eine schematische Darstellung eines Schneckenextruders zur Herstellung eines geschlichteten Verstärkungsmaterials dargestellt.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In der einzigen Figur ist ein Extruder 10 zur Herstellung von geschlichtetem Verstärkungsmaterial 1 stark vereinfacht dargestellt. Bei dem Extruder 10 handelt es sich um einen konventionellen, d.h. aus dem Stand der Technik an sich bekannten Extruder 10 in Form eines Einschnecken-, Doppelschnecken- oder Mehrfachschneckenextruders. Der Extruder 10 weist eine Einlassseite bzw. einen Einlassbereich 11 und einen Auslassbereich 12 auf, wobei aus dem letztgenannten Bereich das geschlichtete Verstärkungsmaterial 1 aus dem Extruder 10 austritt. Das aus dem Extruder 10 austretende Verstärkungsmaterial 1 ist beispielsweise zur Weiterverarbeitung in sogenannte Pellets geeignet. Da eine derartige Weiterverarbeitung von geschlichtetem Verstärkungsmaterial 1 zu Pellets aus dem Stand der Technik an sich bekannt und nicht erfindungswesentlich ist, wird im Laufenden nicht weiter darauf eingegangen.
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Das Verstärkungsmaterial 1 wird aus einem Verstärkungsgrundmaterial 5 hergestellt, das im Einlassbereich 11 des Extruders 10 dem Extruder 10 zugeführt wird. Bei dem Verstärkungsgrundmaterial 5 kann es sich insbesondere um Glasfasermaterial, vorzugsweise in Form von Rovings, handeln. Beispielhaft ist in der Figur dargestellt, dass es sich bei dem Verstärkungsgrundmaterial 5 um Endlosfasern 6 und/oder um Faserbündel bzw. Faserpellets 7 handeln kann oder aber andere Partikel, die grundsätzlich dazu geeignet sind, als Grundlage für das Verstärkungsmaterial 1 zu dienen.
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Das im Einlassbereich 11 des Extruders 10 zugeführte Verstärkungsgrundmaterial 5 wird innerhalb des Extruders 10 in Richtung des Pfeils 14 von dem Einlassbereich 11 in Richtung des Auslassbereichs 12 gefördert und homogenisiert. Wesentlich dabei ist, dass das im Einlassbereich 11 zugeführte Verstärkungsgrundmaterial 5 während seiner Förderung durch den Extruder 10 durch die Schnecke 15 des Extruders 10 mechanisch bearbeitet bzw. in seiner Faserlänge verkürzt wird.
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Vor oder ab einem Bereich des Extruders 10, bei dem das Verstärkungsgrundmaterial 5 auf seine gewünschte Größe bzw. Länge zerteilt wurde, wird in einem weiteren Einlassbereich 17 eine Schlichte 8 bzw. ein Schlichtemittel dem Extruder 10 hinzugeführt. Als Material für die Schlichte 8 kommt dabei beispielsweise „99-Sizing“ der Firma NEG oder „LICA 12“ der Firma Ken-React zur Anwendung.
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Weiterhin ist es vorgesehen, dass der Extruder 10 als temperierter Extruder 10 vorgesehen bzw. ausgebildet ist. Hierzu ist es beispielhaft gezeigt, dass entlang der Förderrichtung des Verstärkungsgrundmaterials 5 der Extruder 10 eine oder mehrere Temperiereinrichtungen 18, 20 aufweist. Die in Wirkverbindung mit dem zu schlichtenden Material angeordneten Temperiereinrichtungen 18, 20 können entweder der Kühlung oder aber der Erwärmung des in dem Extruder 10 verarbeiteten Materials dienen.
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Weiterhin wird erwähnt, dass die Menge der Schlichte 8 entweder gravimetrisch oder aber volumetrisch bestimmt bzw. dosiert werden kann. Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist es darüber hinaus, dass die durch den Extruder 10 zerteilten Bestandteile des Verstärkungsgrundmaterials 5 vollständig von der Schlichte 8 ummantelt sind, d.h. insbesondere auch in den durch die Teilung bzw. Trennung ausgebildeten Bruch- bzw. Schnittkanten. Durch das Vorsehen der Temperiereinrichtungen 18, 20 kann der Beschlichtungsprozess temperaturgesteuert gefahren werden. Dies ermöglicht es insbesondere, abhängig von der verwendeten Schlichte 8 die Reaktion beispielsweise durch Heizen zu beschleunigen bzw. durch Kühlen zu verlangsamen.
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Nach dem Austritt des Verstärkungsmaterials 1 aus dem Extruder 10 wird dieses in einem Pelletierprozess zu riesel- und somit dosierfähigem Gebilde geformt oder direkt als nasse oder trockene Mischung weiterverarbeitet.
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Darüber hinaus wird erwähnt, dass es beispielsweise über den Einlassbereich 11 oder den weiteren Einlassbereich 17 möglich ist, zusätzlich zu dem Verstärkungsgrundmaterial 5 weitere Füllstoffe, wie Talkum, Kohlenstofffasern oder Polymerpulver oder Ähnliches dem Prozess zuzufügen.
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Das soweit beschriebene Verfahren zur Herstellung des geschlichteten Verstärkungsmaterials 1 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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