DE112012005634B4 - Hybrides Wicklungsverfahren für einen hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoff und ein Hochdruckbehälter, der diesen verwendet und ein Verfahren für dessen Herstellung - Google Patents

Hybrides Wicklungsverfahren für einen hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoff und ein Hochdruckbehälter, der diesen verwendet und ein Verfahren für dessen Herstellung Download PDF

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Abstract

Ein hybrides Wicklungsverfahren für einen hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoff umfassend, hybride Zuführung eines hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endloskohlenstofffaser-Verbundstoffs geformt in Bandform und eines hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosglasfaser-Verbundstoffs geformt in Bandform; Spannen der hybriden Verbundstoffe, die hybrid zugeführt werden; Wickeln der hybriden Verbundstoffe, die nach der hybriden Zuführung gespannt werden, um eine Außenumfangsfläche eines Dorns oder eines Liners; und Aufbringen von Wärme auf die hybriden Verbundstoffe, die hybrid gewickelt werden.

Description

  • [Gebiet der Technik]
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wicklung von Verbundmaterialien und betrifft insbesondere ein hybrides Wicklungsverfahren für einen hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoff und einen Hochdruckbehälter, der diesen verwendet und ein Verfahren für dessen Herstellung.
  • [Hintergrund der Erfindung]
  • Aus der DE 10 2010 017 413 A1 ist ein Druckbehälter zum Speichern eines Fluides bekannt, welcher mit einem Kunststoffkernbehälter und einem auf den Kunststoffkernbehälter aufgebrachten Außenmantel gebildet ist. Der Außenmantel weist eine faserverstärkte Armierung auf.
  • Aus dem Patentdokument DE 35 86 454 T2 ist ein Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten thermoplastischen Gegenständen bekannt. Dieses Dokument beschreibt unter einem weiteren Aspekt auch faserverstärkte thermoplastische Gegenstände. In diesem Zusammenhang ist ein hybrides Garn von geringer Verdrehung, enthaltend ein Gemisch von einzelnen Endlosfäden eines Poly-(arylen)Sulfids und einzelnen Endlosfäden eines faserigen Verstärkungsmaterials, insbesondere Kohlenstoff-Fasern beschrieben.
  • Aus der US-amerikanischen Patentanmeldung US 2010/0 291 342 A1 ist ein Herstellungsverfahren zu einem thermoplastisch-kontinuierlichen Faserhybridverbund offenbart.
  • Das deutsche Patentdokument DE 10 2006 043 582 B3 beschreibt einen Druckbehälter für ein druckbelastetes, fließfähiges oder gasförmiges Medium umfassend u. a. eine erste Armierung aus Fasern, die als Wicklung aufgebracht und in Kunstharz eingebettet sind.
  • Da faserverstärkter Kunststoff (FVK), der als neues Material verstärkten Einsatz findet, hervorragende mechanische Eigenschaften wie eine spezifische Steifheit und eine spezifische Stärke im Vergleich zu normalen metallischen Materialien aufweist, kommt er in verschiedenen Industriebereichen, in denen eine Reduktion des Konstruktionsgewichts erforderlich ist, in wachsendem Maße zum Einsatz.
  • Dieser FVK besteht aus faserverstärkten Materialien und Harz-Matrixmaterialien und die Formverfahren werden nach den erforderlichen Bauformen unterschieden werden. Für die Herstellung von Verbundstoffkonstruktionen mit axial symmetrischem oder rotierendem Körper, sind Filamentwicklungsverfahren, bei denen Fasern mit einer hohen spezifischen Steifheit und spezifischen Stärke, wie Glasfaser, Kohlenstofffaser etc., zum Einsatz kommen aus verschiedenen Aspekten, wie Herstellungskosten, Zeit, Massenproduktion etc., am besten geeignet.
  • In der Regel kommen Prozesse, die FVK verwenden, am häufigsten in Anwendungsfeldern, wie große Rohre, in Herstellungsprozessen für LCDs (Liquid Crystal Displays) oder PDPs (Plasma Display Panel) eingesetzte Roboterhände, Hochdruckbehälter etc., zum Einsatz.
  • Unter diesen werden FVK-Hochdruckbehälter durch folgende Herstellungsverfahren hergestellt. Zuerst, nachdem die Fasern (Filamente), wie Kohlenstofffaser, in verflüssigtem Duroplastharz, wie Epoxid oder ungesättigtes Polyester, imprägniert wurden, wird in Harz imprägnierte Kohlenstofffaser auf einen rotierenden zylinderförmigen Liner gewickelt (ein Dorn, wenn kein Liner vorhanden ist). Anschließend, nachdem Glasfaser in verflüssigtem Duroplastharz, wie Epoxid oder ungesättigtes Polyester, imprägniert wurde, wird in Harz imprägnierte Glasfaser auf gewickelte Kohlenstofffaser gewickelt. Dann, nachdem das Harz durch Anbringen an einer rotierenden Achse eines Aushärtungsofens und Rotieren gehärtet wurde, wird ein endgültiger FVK-Hochdruckbehälter nach Durchlaufen von Entformen und Schneiden fertiggestellt.
  • Im Fall eines FVK-Hochdruckbehälters, der durch das beschriebene Verfahren gefertigt wurde, kommt es jedoch zu Problemen hinsichtlich erhöhten Herstellungskosten und einer geringeren Produktivität aufgrund des Einsatzes eines Duroplastharzes, das als Matrixmaterial einen separaten Härtungsprozess erfordert.
  • [Offenbarung]
  • [Technisches Problem]
  • Demzufolge besteht eine Zielsetzung gemäß der vorliegenden Erfindung darin, ein hybrides (oder gemischtes) Wicklungsverfahren für hybride Verbundstoffe, die Kohlenstoffasern enthalten und hybride Verbundstoffe, die Glasfasern enthalten, zu bieten, das ein Gleichgewicht zwischen der wirtschaftlichen Durchführbarkeit und den gewünschten Eigenschaften bieten kann.
  • Eine weitere Zielsetzung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Hochdruckbehälter zu bieten, der durch Einsatz hybrider thermoplastischer Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoffe, die Kohlenstofffasern und Glasfasern enthalten, ein Gleichgewicht zwischen der wirtschaftlichen Durchführbarkeit und den gewünschten Eigenschaften bieten kann.
  • Weiterhin besteht eine Zielsetzung gemäß der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren für die Herstellung eines Hochdruckbehälters zu bieten, das ein Gleichgewicht zwischen der wirtschaftlichen Durchführbarkeit und den gewünschten Eigenschaften bieten kann.
  • [Technische Lösung]
  • Gelöst werden diese Aufgabenstellungen mit einem Verfahren nach Anspruch 1, einem Hochdruckbehälter nach Anspruch 8 und einem Herstellungsverfahren für den Hochdruckbehälter nach Anspruch 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen jeweils hierzu finden sich in den Unteransprüchen.
  • Ein hybrides Wicklungsverfahren für einen hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoff gemäß der vorliegenden Erfindung zum Erreichen einer der beschriebenen Zielsetzungen umfasst die hybride Zuführung eines hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endloskohlenstofffaser-Verbundstoffes geformt in Bandform und eines hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosglasfaser-Verbundstoffes geformt in Bandform; die Spannung der hybrid zugeführten hybriden Verbundstoffe; die Wicklung der hybriden Verbundstoffe, die nach der hybriden Wicklung gespannt wurden, um die Außenumfangsfläche eines Dorns oder eines Liners; und das Aufbringen von Wärme auf die hybriden Verbundstoffe, die hybrid gewickelt wurden.
  • Weiterhin umfasst ein Hochdruckbehälter gemäß der vorliegenden Erfindung zum Erreichen einer weiteren beschriebenen Zielsetzung einen Liner, der eine einem gewünschten Behälter entsprechende Form aufweist; und eine festigkeitsverstärkende Schicht, die durch Wicklung eines hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endloskohlenfaser-Verbundstoffes und eines hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosglasfaser-Verbundstoffes nach dem vorbeschriebenen Verfahren bzw. dessen vorteilhaften Ausgestaltungen auf eine Außenumfangsfläche des Liners gebildet wird.
  • Weiterhin umfasst ein Verfahren für die Herstellung eines Hochdruckbehälters gemäß der vorliegenden Erfindung zum Erreichen einer weiteren beschriebenen Zielsetzung das Einfügen eines Liners, der eine einem gewünschten Behälter entsprechende Form aufweist; die hybride Wicklung eines hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endloskohlenstofffaser-Verbundstoffes geformt in Bandform und eines hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosglasfaser-Verbundstoffes geformt in Bandform um eine Außenumfangsfläche des Liners bei gleichzeitigem Rotieren des Dorns; und das Aufbringen von Wärme auf die hybrid gewickelten hybriden Verbundstoffe, wobei der Schritt der hybriden Wicklung der hybriden Verbundstoffe die hybride Zuführung eines hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endloskohlenstofffaser-Verbundstoffes geformt in Bandform und eines hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosglasfaser-Verbundstoffes geformt in Bandform und die Spannung der hybrid zugeführte hybriden Verbundstoffe umfasst.
  • [Vorteilhafte Wirkungen]
  • Ein Wicklungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung durch Mischung von Kohlenstofffasern und Glasfasern und Einsatz eines thermoplastischen Kunststoffes, der keinen Härtungsprozess erfordert, zusammen mit reduzierten Herstellungskosten und verbesserter Produktivität kann ein Gleichgewicht zwischen der wirtschaftlichen Durchführbarkeit und den gewünschten Eigenschaften bieten.
  • Weiterhin kann ein Hochdruckbehälter gemäß der vorliegenden Erfindung, dadurch dass er durch hybride Wicklung eine hybriden Verbundstoffes, der Kohlenstofffasern enthält, und eines hybriden Verbundstoffes, der Glasfasern enthält, gebildet wurde, ein Gleichgewicht zwischen der wirtschaftlichen Durchführbarkeit und den gewünschten Eigenschaften bieten, wobei Recycling durch Einsatz von thermoplastischem Harz möglich ist.
  • Weiterhin kann ein Herstellungsverfahren für einen Hochdruckbehälter gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein hybrides Wicklungsverfahren, bei dem thermoplastisches Harz, das keinen Härtungsprozess erfordert, zum Einsatz kommt, leicht ein Gleichgewicht zwischen der wirtschaftlichen Durchführbarkeit und den gewünschten Eigenschaften bieten und die Herstellung von Hochdruckbehältern ermöglichen, die eine verbesserte Produktivität bieten und recycelt werden können.
  • [Beschreibung der Zeichnungen]
  • 1 ist eine Zeichnung, die eine Skizze eines Verfahrens für die Herstellung eines hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoffes gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 2 ist ein Ablaufdiagramm zum Beschreiben eines Verfahrens für die Herstellung eines hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoffes gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist eine Zeichnung, die eine Skizze einer Wicklungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 4 ist ein Ablaufdiagramm zum Beschreiben eines Verfahrens für einen hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoff gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 5 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Hochdruckbehälter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 6 ist eine Querschnittszeichnung durch 5 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entlang Linie I-I'.
  • 7 ist eine Querschnittszeichnung durch 5 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entlang Linie I-I'.
  • [Beste Ausführung]
  • Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sowie ein Verfahren, um diese zu erreichen, werden unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele ersichtlich. Es sollte aber klar sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt ist und in unterschiedlicher Weise ausgeführt werden kann, und dass die Beispiele angeführt werden, um eine vollständige Offenbarung der Erfindung zu bieten und dem Fachmann ein gründliches Verständnis der Erfindung zu vermitteln und dass der Umfang der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist. Gleiche Komponenten sind in der ganzen Patentschrift mit gleichen Bezugsziffern versehen.
  • Nachfolgend werden ein hybrides Wicklungsverfahren für einen hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoff geformt in Bandform und ein Hochdruckbehälter, der diesen verwendet und ein Verfahren für dessen Herstellung gemäß der vorliegenden Erfindung in Bezug auf beigefügte Zeichnungen beschrieben.
  • 1 ist eine Zeichnung, die eine Skizze eines Verfahrens für die Herstellung eines hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoffes gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 2 ist ein Ablaufdiagramm zum Beschreiben eines Verfahrens für die Herstellung eines hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoffes gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Unter Bezugnahme auf 1 und 2 hat ein hybrider thermoplastischer Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoff geformt in Bandform gemäß der vorliegenden Erfindung eine mehrschichtige Struktur aus laminierten thermoplastischen Kunststoffen und Fasern, wie Glasfasern oder Kohlenstofffasern (oder Graphitfasern). In diesem Beispiel wird thermoplastischer Kunststoff thermoplastisches Harz genannt und kann zum Beispiel mit einem oder mehreren Materialien, ausgewählt aus Polyamid-(PA), Polypropylen-, Polyethylen-, Polyethylenterephthalat-(PET), Polyacetat-, Acrylnitril-Butadien-Styrol-(ABS)Harz, gebildet sein. Vorzugsweise ist ein thermoplastischer Kunststoff mit einem oder mehreren Materialien aus Polyamid (PA), Polypropylen und Polyethylen, geformt, welche hervorragende Imprägniereigenschaften, Kosten, physikalische Eigenschaften etc. aufweisen, geformt.
  • Das Verfahren für die Herstellung dieses hybriden thermoplastisches Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoff kann a) die breite und gleichmäßige Ausweitung eines Glasfaserbündels und eines Kohlenstofffaserbündels (S10), b) das Aufbringen von Wärme auf eine ausgeweitete Glasfaser oder Kohlenstofffaser (S20), c) das Formen eines thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbandes durch Verbinden einer erwärmten Glasfaser oder Kohlenstofffaser und eines thermoplastischen Kunststoffes in Bandform (S30), d) die Herstellung eines mehrschichtigen thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbandes durch Falten eines Verbandes in Zickzack-Form (S40), das Komprimieren einer mehrschichtigen thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verband (S50) beinhalten.
  • Für die Glasfaserbündel in Schritt (a) bestehen keine besonderen Beschränkungen, wenn es für allgemeine endlosfaserverstärkte Kunststoffe zum Einsatz kommt, es ist jedoch bevorzugt eine Glasfaser auszuwählen, die zur Erhöhung der chemischen Bindungskraft schlichtungsbehandelt wurde. Weiterhin ist es besser, wenn der Durchmesser einer Glasfaser kleiner ist, wobei er gemeinhin bevorzugt zwischen 15 μm und 20 μm betragen sollte.
  • Für konventionelle Glasfaserbündel ist 1200TEX unter Aspekten der Ausweitung gegenüber 2400TEX zu bevorzugen, wobei jedoch der Einsatz von 2400TEX weiter bevorzugt ist, da die Produktivität unter Berücksichtigung wirtschaftlicher Aspekte hoch ist. Für Kohlenstofffaserbündel kann 24K, das gemeinhin in Wicklungsprozessen zum Einsatz kommt, verwendet werden. Es ist besser, wenn der Durchmesser einer Kohlenstofffaser kleiner ist, wobei er gemeinhin bevorzugt zwischen 2 μm und 7 μm betragen sollte.
  • In Schritt a) kann ein Glasfaserbündel oder ein Kohlenstofffaserbündel gleichmäßig ausgeweitet werden, indem es durch Einsatz einer mehrstufigen konvexen Schiene und einer Führungsschiene kontinuierlich ausgeweitet wird.
  • Durch Aufbringen von Wärme in Schritt b) wird ein Glasfaserbündel oder ein Kohlenstofffaserbündel auf eine Temperatur von 120 bis 280°C erwärmt. Wenn ein Glasfaserbündel oder ein Kohlenstofffaserbündel in diesem Temperaturbereich mit einem thermoplastischen Kunststoff in Bandform verbunden wird, ist die Flexibilität des hergestellten hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoffes hervorragend, was sich positiv auf die Webbarkeit auswirkt. Die angemessene Auswahl der Temperatur erfolgt in diesem Beispiel durch Bezugnahme auf Schmelztemperaturen entsprechend den verwendeten Arten von thermoplastischen Kunststoffen in Bandform, wobei die Temperatur bevorzugt so optimiert wird, dass sie so hoch wie für einen hybriden Verbundstoff möglich ist, um die Flexibilität zu erhalten.
  • Der thermoplastische Kunststoff in Bandform aus Schritt c) kann aus mehreren Kunststoffbändern bestehen, die mit konstanten Breiten ausgeweitet und ohne Abstand auf einer gleichen Oberfläche angeordnet wurden, wobei die Summe der Breiten bevorzugt gleich ist, wie die Breite der erwärmten Glasfaser oder Kohlenstofffaser. Der thermoplastische Kunststoff in Bandform aus Schritt c) kann sich auf der Oberseite oder auf der Oberseite und Unterseite der erwärmten Glasfaser oder Kohlenstofffaser befinden, wobei er sich bevorzugt sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite befindet.
  • Für die Breite eines thermoplastischen Kunststoffbandes bestehen keine besonderen Beschränkungen, wobei sie aber eine Breite von 5 mm bis 40 mm haben kann, bevorzugt eine Breite von 10 mm bis 20 mm und die Menge der Fasern in einem hergestellten hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoff durch Einstellen dieser Breite eingestellt werden kann.
  • Wenn die Breite eines thermoplastischen Kunststoffbandes weniger als 5 mm beträgt, ist das Einstellen der Menge von Fasern in einem hybriden Verbundstoff problematisch und wenn sie mehr als 40 mm beträgt, kommt es zu Problemen bei der Anwendung eines Wicklungsprozesses bei Produkten mit einer gewölbten Kuppelform, wie Hochdruckbehälter.
  • Es wird bevorzugt, dass der Glasfasern umfassende hybride thermoplastische Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoff so eingestellt ist, dass er Glasfasern in einer Menge mit einem Gewichtsanteil von 40% bis einem Gewichtsanteil von 80% umfasst. Wenn eine Menge von Glasfasern einen Gewichtsanteil von weniger als 40% aufweist, kann sich die Stoßfestigkeit eines hybriden Verbundstoffes verschlechtern. Im Gegenteil, wenn eine Menge von Glasfaser einen Gewichtsanteil von mehr als 80% aufweist, kann sich die spezifische Steifheit eines hybriden Verbundstoffes verschlechtern.
  • Es wird bevorzugt, dass der Kohlenstofffasern umfassende hybride thermoplastische Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoff so eingestellt ist, dass er Kohlenstofffasern in einer Menge mit einem Gewichtsanteil von 40% bis einem Gewichtsanteil von 80% umfasst. Wenn eine Menge von Kohlenstofffasern einen Gewichtsanteil von weniger als 40% aufweist, kann sich die spezifische Steifheit eines hybriden Verbundstoffes verschlechtern. Im Gegenteil, wenn eine Menge von Kohlenstofffaser einen Gewichtsanteil von mehr als 80% aufweist, kann es neben einer Verschlechterung der Stoßfestigkeit zu einer Erhöhung der Herstellungskosten kommen. Dies deshalb, weil das Preisniveau einer 24K-Kohlenstofffaser 30.000 Won pro kg liegt und damit etwa 20 Mal so hoch ist wie das Preisniveau von 2400TEX-Glasfaser, welches bei 1.500 Won pro kg liegt. Wenn man jedoch die Zugfestigkeit auf Basis von durch Endlosfasern gewebten isotropen Verbundstoffen vergleicht, ist die Zugfestigkeit von Kohlenstofffasern nur etwa doppelt so hoch wie die von Glasfasern.
  • Die arithmetische Berechnung unter Berücksichtigung des spezifischen Gewichts ist wie folgt. Erstens wird bei Einsatz von 100% Glasfaser das Gewicht etwa 3,0 Mal so hoch wie bei Kohlenstofffaser-Verbundstoffen, wobei jedoch das Preisniveau dann bei etwa 15% liegt. Bei Einsatz von 50% Glasfaser wird das Gewicht etwa 2,0 Mal so hoch wie bei Kohlenstofffaser-Verbundstoffen, wobei jedoch das Preisniveau dann bei etwa 57% liegt. Bei Einsatz von 75% Glasfaser wird das Gewicht etwa 1,5 Mal so hoch wie bei Kohlenstofffaser-Verbundstoffen, wobei jedoch das Preisniveau dann bei etwa 79% liegt.
  • Aus diesem Grund, ist es, wenn ein leichtes Gewicht nicht unbedingt erforderlich ist, bevorzugt, unter Berücksichtigung der wirtschaftlichen Durchführbarkeit eine Mischung aus Kohlenstofffasern und Glasfasern zu verwenden, wobei das Gleichgewicht zwischen der wirtschaftlichen Durchführbarkeit und den erforderlichen physikalischen Eigenschaften durch Einstellen der Menge dieser Fasern erreicht werden kann.
  • Ein thermoplastischer Kunststoff-Endlosfaser-Verband aus Schritt c) kann eine laminierte Konstruktion aus Glasfasern oder Kohlenstofffasern und thermoplastischen Kunststoffen in Bandform oder eine nacheinander laminierte mit thermoplastischem Kunststoffband, Glasfaser oder Kohlenstofffaser und thermoplastischem Kunststoff in Bandform sein. Eine nacheinander laminierte Konstruktion mit einem thermoplastischen Kunststoffband, Glasfaser oder Kohlenstofffaser und thermoplastischem Kunststoff in Bandform wird bevorzugt.
  • Da bei thermoplastischen Kunststoffen in Bandform keine Dehnungseigenschaften erforderlich sind, können die meisten handelsüblichen thermoplastischen Kunststoffe, die in Film- oder Bandform verarbeitet werden können, angewendet werden. Die Dicke der thermoplastischen Kunststoffe kann zwischen 30 μm und 200 μm betragen und einen Haftvermittler umfassen.
  • Ein mehrschichtiger thermoplastischer Kunststoff-Endlosfaser-Verband in Schritt d) weist durch das Falten der Kontaktflächen mehrerer Kunststoffen in Bandform eine Zickzack-Form, wodurch seine Breite gleich oder ähnlich wie die Breite eines Kunststoffbandes wird.
  • Die Kompression aus Schritt e) kann unter Bedingungen von 120°C bis 280°C durchgeführt werden. Wenn die Kompressionstemperatur weniger als 120°C beträgt, kann der gefaltete Zustand eines mehrschichtigen thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbandes nicht aufrecht erhalten werden und er entfaltet sich, und bei Überschreitung von 280°C kann auf Grund einer übermäßiger Imprägnierung die Flexibilität hybrider Verbundstoffe verloren gehen.
  • Ein durch die Schritte a) bis e) hergestellter hybrider thermoplastischer Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoff ist ein Verbundstoff, der Kohlenstofffasern oder Glasfasern als Endlosfaser verwendet und thermoplastische Kunststoffe als Matrixmaterialien verwendet und bedeutet einen endlosfaserverstärkter Kunststoff vor Schmelzimprägnierung von Kunststoffharz aus Wärmekompression.
  • Nachfolgend wird ein hybrides Wicklungsverfahren, das durch 1 hergestellte hybride thermoplastische Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoffe verwendet unter Bezugnahme auf 3 bis 7 beschrieben, und ein Hochdruckbehälter, der diesen verwendet und ein Verfahren für dessen Herstellung werden beschrieben.
  • 3 ist eine Zeichnung, die eine Skizze einer Wicklungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, 4 ist ein Ablaufdiagramm zum Beschreiben eines Verfahrens für einen hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoff gemäß der vorliegenden Erfindung, 5 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Hochdruckbehälter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, 6 ist eine Querschnittszeichnung durch 5 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entlang Linie I-I', und 7 ist eine Querschnittszeichnung durch 5 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entlang Linie I-I'.
  • Unter Bezugnahme auf 3 umfasst eine Wicklungsvorrichtung ein Faser-Zuführelement (310), einen Wicklungskopf (320) und einen Dorn (330).
  • Ein Faser-Zuführelement (310) ist ein übliches Element zur Zuführung eines hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoffes (305), der Glasfasern oder Kohlenstofffasern beinhaltet, und umfasst einen hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoff (305), der auf mehrfache Spulen (315), die eine Rollenform aufweisen, aufgewickelt ist.
  • Einer der hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoffe (305) kann ein hybrider thermoplastischer Kunststoff-Endloskohlenstofffaser-Verbundstoff (305a) sein, und der andere ein hybrider thermoplastischer Kunststoff-Endlosglasfaser-Verbundstoff (305b) sein, und diese beiden hybriden Verbundstoffe (305a, 305b) können benachbart zueinander angeordnet sein. Hier kann ein hybrider thermoplastischer Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoff (305) in einem Roving-Zustand vorliegen, und die beiden hybriden Verbundstoffe (305a, 305b) können während der Wicklung als hybrides Kohlenstofffaser-Glasfaser-Roving in einem hybriden (oder gemischten) Zustand zugeführt werden.
  • Ein Dorn (330) dient zum Wickeln eines von einem Faser-Zuführelement (310) durch eine Drehbetätigung zugeführten hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoffes (305) und kann ein Grundrahmen für ein Formmaterial sein. Ein Dorn (330) wird an einem Trägerelement (340) befestigt und ist dazu in der Lage, im horizontal gestützten Zustand mit einer konstanten Geschwindigkeit zu rotieren.
  • Indessen wird in 3 ein Zustand, in dem ein Liner (510) in einen Dorn (330) eingefügt ist, veranschaulicht. Ein Liner wird ein Grundrahmen für einen Hochdruckbehälter (500, siehe 5) gemäß der vorliegenden Erfindung und wird in einen Dorn eingeführt und kann mit einer konstanten Geschwindigkeit rotieren. Ein Liner (510) ist für die Abdichtung und den Korrosionswiderstand eines Hochdruckbehälters (500) zuständig und kann mit einem metallischen Material, wie Stahl, Aluminium (Al) und in einer zylindrischen Form, die innen einen Behälterraum aufweist, geformt werden.
  • Ein Liner (510) kann eine Form aufweisen, die einer Behälterform entspricht und kann weiter bevorzugt tatsächlich eine identische Form aufweisen, wie zum Beispiel in 5 veranschaulicht, die eine Form sein kann, die ein Zylinderteil mit einer Zylinderform in einem mittleren Teil und ein Kuppelteil mit einer Kuppelform an beiden Seiten umfasst. In einem mittigen Teil des Endes eines Kuppelteils kann ein Ansatz (515), der ein Kuppelteil verlängert und aus diesem herausragt, aus einem Metallmaterial vorgesehen werden, um ein Verbindungssystem zu einer externen Hilfseinrichtung zu bieten. Abweichend von der Zeichnung kann ein Ansatz (515) nur am Ende einer Seite gebildet werden.
  • Ein Wicklungskopf (320) kann aus einem Spannteil (321), das ein hybrides Kohlenstofffaser-Glasfaser-Roving spannt, einem Brennerteil (323), das Wärme auf ein hybrides Kohlenstofffaser-Glasfaser-Roving aufbringt und einem Rollenteil (325), das ein hybrides Kohlenstofffaser-Glasfaser-Roving komprimiert und kühlt, bestehen.
  • Ein Spannteil (321), ein Brennerteil (323) und ein Rollenteil (325) werden getrennt voneinander positioniert, wobei ein Rollenteil (325) weggelassen werden kann. Ein Wicklungskopf (320) ist dazu in der Lage, 9 oder mehr Achsen mit einem rotierenden Motor (nicht veranschaulicht) und einer Transfervorrichtung (nicht veranschaulicht) zu rotieren.
  • Eine Wicklungsvorrichtung kann einen einzelnen oder mehrere Köpfe anwenden. Im Fall einer Wicklungsvorrichtung mit mehreren Köpfen kann ein Brennerteil (323) ein Verfahren anwenden, bei dem Wärme anhand eines Verbrennungsgasverfahrens aufgebracht wird, um die Größe des Wicklungskopfes zu verringern (320). Im Fall einer einzelnen Wicklungsvorrichtung kann ein Verfahren, bei dem elektrische Heizvorrichtungen zum Einsatz kommen, oder ein Verfahren, bei dem Verbrennungsgase zum Einsatz kommen, angewendet werden, wobei jedoch Verfahren, bei denen elektrische Heizvorrichtungen oder Laser zum Einsatz kommen, den Nachteil größerer Kopfgrößen aufweisen.
  • Im Fall eines Brennerteils (323), bei dem ein Verbrennungsgasverfahren zum Einsatz kommt, wird die Strömungsrate des Verbrennungsgases entsprechend der linearen Geschwindigkeit der Wicklung eines hybriden Kohlenstofffaser-Glasfaser-Rovings geregelt.
  • Indessen kann eine nicht veranschaulichte Wicklungsvorrichtung weiterhin eine Faser-Transfervorrichtung zwischen einem Faser-Zuführelement (310) und einem Dorn (330) umfassen, zur Führung eines hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoffes (305), der von einem Faser-Zuführelement (310) einem Dorn (330) zugeführt wird. Eine Faser-Transfervorrichtung kann an einem Vorsprungsteil angebracht werden, wobei der Vorsprung so geformt ist, dass er sich gegenüber von einem Faser-Zuführelement (310) befindet. Ein Antriebsverfahren für diese Wicklungsvorrichtung wird nachfolgend betrachtet. Zuerst wird eine Dorn-Antriebsvorrichtung (nicht veranschaulicht) zum Mischen und Zuführen eines hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endloskohlenstofffaser-Verbundstoffes (305a) und eines hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosglasfaser-Verbundstoffes (305b) von einem Faser-Zuführelement (310) angetrieben und dreht dabei gleichzeitig einen Dorn (330) (S110). Anschließend wird jedes hybride Kohlenstofffaser-Glasfaser-Roving, in dem diese beiden hybriden Verbundstoffe (305a, 305b) vermischt sind, durch ein Spannteil (321) (S120) gespannt, und anschließend wird ein hybrides Kohlenstofffaser-Glasfaser-Roving mit konstanter Geschwindigkeit kontinuierlich um eine Außenfläche eines rotierenden Liners (510) (eines Dorns (330), wenn kein Liner (510) vorhanden ist) (S130) gewickelt.
  • Dieser hybride Wicklungsprozess nutzt einen Wicklungskopf (320), der um 9 oder mehr Achsen rotiert werden und frei in eine gewünschte Richtung, wie in X-Achsrichtung, Y-Achsrichtung, Z-Achsrichtung, etc., in Bezug auf einen Dorn (330) bewegt werden kann und der ein hybrides Kohlenstofffaser-Glasfaser-Roving kontinuierlich auf einen Liner wickeln kann, wie in 5 veranschaulicht. Hier ist die X-Achsen-Wicklung eine Längswicklung (oder wendelförmige Wicklung), bei der die Wicklung in einem Wicklungswinkel, der beinahe mit der Rotationsrichtung eines Liners (510) übereinstimmt, erfolgt, und die Wicklung in Y-Achsrichtung ist eine bandförmige Wicklung, bei der die Wicklung konstant in einem Wicklungswinkel, der beinahe rechtwinklig zu einer Achse ist, erfolgt. Während des Wicklungsprozesses kann der Winkel entsprechend einer Rotationsgeschwindigkeit eines Liners (510) (eines Dorns (330), wenn kein Liner (510) vorhanden ist) und einem Rotations- oder Transfergeschwindigkeitsverhältnis eines Wicklungskopfes (320) eingestellt werden. Indessen, auch wenn dies nicht veranschaulicht ist, wird der Ansatz (515) ebenfalls von einem hybriden Kohlenstofffaser-Glasfaser-Roving gewickelt.
  • Ein nach dem Aufbringen von Wärme durch ein Brennerteil (323) (S140) auf einen Liner (510) (einen Dorn (330), wenn kein Liner (510) vorhanden ist) gewickeltes hybrides Kohlenstofffaser-Glasfaser-Roving wird durch ein Rollenteil (325) (S150) komprimiert und gekühlt. Durch diesen Wärmepressvorgang wird der thermoplastische Kunststoff in das hybride Kohlenstofffaser-Glasfaser-Roving schmelzimprägniert. Dies deshalb, weil ein hybrides Kohlenstofffaser-Glasfaser-Roving ein einzigartiges Material ist, das eine Struktur aufweist, die selbst mit einer geeigneten Wärme und einem geeigneten Druck ausreichend imprägnieren kann.
  • Indessen kann ein thermoplastischer Kunststoff in ein hybrides Kohlenstofffaser-Glasfaser-Roving schmelzimprägniert werden, selbst bei Auslassung eines Kompressionsvorgangs durch ein Rollenteil (325).
  • Anschließend, nachdem ein Liner (510) (eine gewundene Konstruktion, wenn kein Liner (510) vorhanden ist) durch konventionelle Verfahren wie Kühlen eines Dorns (330), etc. abgetrennt wurde und nach Durchlaufen eines Schneidvorgangs, wird ein Hochdruckbehälter (500) der vorliegenden Erfindung, veranschaulicht in 5 fertiggestellt.
  • Da ein hybrider Wicklungsprozess der vorliegenden Erfindung einen thermoplastischen Kunststoff im Gegensatz zu einem Duroplastharz als Matrixmaterial verwendet, ist ein Schneidvorgang nicht erforderlich.
  • Insbesondere wenn das hybride Kohlenstofffaser-Glasfaser-Roving um eine Außenfläche eines Liners (510) gewickelt wird, kann das hybride Kohlenstofffaser-Glasfaser-Roving hybrid in einer vertikalen Konfiguration oder einer horizontalen Konfiguration vorliegen und kann kontinuierlich gewickelt sein.
  • In dem Fall, in dem eine hybride Wicklungskonfiguration eine vertikale Konfiguration ist, werden zwei hybride Verbundstoffe (305a, 305b) gewickelt indem sie abwechselnd benachbart zueinander auf eine gleiche Oberfläche gewickelt werden. Aus diesem Grund wird, wenn ein thermoplastischer Kunststoff durch Wärmepressen (oder Wärme) in ein Kohlenstofffaser-Glasfaser-Roving schmelzimprägniert wird, wenn die Schnittstellen dieser beiden hybriden Verbundstoffe (305a, 305b) sich miteinander vermischen, wie in 6 veranschaulicht, ein Hochdruckbehälter (500) mit einer einschichtigen festigkeitsverstärkenden Schicht (520), die durch einen thermoplastischen Verbundstoff, in dem Kohlenstofffaser und Glasfaser in thermoplastischen Kunststoff, der auf die Außenfläche eines Liners (510) gewickelt ist, imprägniert ist, gebildet.
  • Wohingegen, in dem Fall, in dem eine hybride Wicklungskonfiguration eine horizontale Konfiguration ist, zwei hybride Verbundstoffe (305a, 305b) gewickelt werden, indem mehrere Schichten abwechselnd auf die verschiedenen Oberflächen gestapelt werden. In diesem Fall ist einer der hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endloskohlenstofffaser-Verbundstoffe (305a) in Kontakt mit einem Liner (510), und einer der hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosglasfaser-Verbundstoffe (305b) ist nach Außen freiliegend. Demzufolge bleibt die Schnittstelle zwischen diesen beiden hybriden Verbundstoffen (305a, 305b) erhalten, selbst nachdem der thermoplastische Kunststoff durch Wärmepressen (oder Wärme) in das hybride Kohlenstofffaser-Glasfaser-Roving schmelzimprägniert wurde. Und so wird, wie in 7 veranschaulicht, ein Hochdruckbehälter (500) mit mehreren festigkeitsverstärkenden Schichten (520) aus einer ersten bis zu einer n-ten Schicht (520a 1, 520b 1, 520a 2, 520b 2, ..., 520a n, 520b n) gebildet, wobei eine erste festigkeitsverstärkende Schicht (520a) durch einen thermoplastischen Verbundstoff aus einer in einen thermoplastischen Kunststoff imprägnierten Kohlenstofffaser, die auf eine Außenfläche des Liners (510) gewickelt ist, gebildet wird und einer zweiten verstärkenden Schicht (520b), die durch einen thermoplastischen Verbundstoff aus der in thermoplastischen Kunststoff imprägnierten Glasfaser, die auf eine Außenfläche des Liners (510) gewickelt ist gebildet wird, abwechselnd laminiert werden. In diesem Fall ist eine Schicht einer ersten festigkeitsverstärkenden Schicht (520a) in Kontakt mit einem Liner (510), und eine Schicht einer zweiten festigkeitsverstärkenden Schicht (520b) ist nach Außen freiliegend.
  • Da dieser Hochdruckbehälter (500) gebildet wird indem er eine festigkeitsverstärkende Schicht (520), die durch einen thermoplastischen Verbundstoff, in dem Kohlenstofffaser und Glasfaser in thermoplastischen Kunststoff, der hybrid um die Außenfläche eines Liners (510) gewickelt ist, imprägniert ist, umfasst, ist ein Gleichgewicht zwischen der wirtschaftlichen Durchführbarkeit und den erforderlichen physikalischen Eigenschaften aus Benutzeranforderungen leicht zu erreichen, wobei Recycling durch Einsatz von thermoplastischem Harz möglich ist. Der Fall einer hybriden Wicklungskonfiguration in einer vertikalen Konfiguration ist jedoch unter den Aspekten der Einheitlichkeit und der Einstellung der Menge von Kohlenstofffaser und Glasfaser vorteilhafter.
  • Indessen kann im Fall von Rohren oder Roboterhänden, wo es keine Beschränkungen hinsichtlich der Breite des Roving gibt, ein hybrides Wicklungsverfahren, bei dem eine vertikale Konfiguration und eine horizontale Konfiguration vermischt werden, verwendet werden.
  • Als solches kann bei einem Wicklungsverfahren der vorliegenden Erfindung, bei dem Kohlenstofffaser und Glasfaser gemischt eingesetzt werden, ein Gleichgewicht zwischen der wirtschaftlichen Durchführbarkeit und den erforderlichen physikalische Eigenschaften durch Einstellen der Menge von Kohlenstofffaser und Glasfaser erreicht werden, wenn ein Formkörper hergestellt wird, der nicht unbedingt leicht sein muss.
  • Weiterhin bewirkt der Einsatz eines thermoplastischen Kunststoffes, der keinen Härtungsprozess erfordert, als Matrixmaterial eine Reduktion der Herstellungskosten und eine Verbesserung der Produktivität. Weiterhin kann bei Anwendung des beschriebenen hybriden Wicklungsverfahrens für die Herstellung eines Hochdruckbehälters leicht ein Gleichgewicht zwischen der wirtschaftlichen Durchführbarkeit und den erforderlichen physikalischen Eigenschaften erreicht werden und neben der Reduktion der Herstellungskosten und der Verbesserung der Produktivität ist es möglich, einen Hochdruckbehälter herzustellen, der recycelt werden kann.
  • Indessen wird ein hybrides Wicklungsverfahren für einen hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoff der vorliegenden Erfindung zur Vereinfachung der Beschreibung der vorliegenden Erfindung anhand der Bildung eines Hochdruckbehälters beschrieben, ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann selbstverständlich zur Herstellung verschiedener gebildeter Substrate wie Rohre, Roboterhände, etc. eingesetzt werden.
  • Nachfolgend werden Beispiele der vorliegenden Erfindung verglichen und vorgestellt.
  • Beispiel
  • Nach dem Anhaften von PA66-Band mit einem Gewichtsanteil 50% und Kohlenstofffaser mit einem Gewichtsanteil von 50% wird der Verband nach dem Ausweiten auf eine Temperatur von 260°C erhitzt, in Zickzack-Form gefaltet und dann mit einer Rolle komprimiert und ein aus Endlosfasern gewebter isotroper Verbundstoff wurde hergestellt.
  • Vergleichsbeispiel
  • Mit der Ausnahme, dass Glasfaser anstatt Kohlenstofffaser verwendet wird, ist dieses mit dem Beispiel identisch.
  • Test zum Messen der physikalischen Eigenschaften
  • <Zugfestigkeit>
  • Getestete basierend auf ASTM D638. Die Größe der Probekörper entspricht jedoch Typ 1 und die Zuggeschwindigkeit ist 5 mm/min. [Tabelle 1]
    Klassifizierung Beispiel Vergleichsbeispiel
    Zugfestigkeit 53 GPa 23 Gpa
  • Tabelle 1 ist ein Ergebnis der Messung der Zugfestigkeit eines isotropen Endlosfaser-Verbundstoffes aus dem Beispiel und Vergleichsbeispiel.
  • Unter Bezugnahme auf Tabelle 1 ist bei Einsatz von Kohlenstofffaser mit einem Gewichtsanteil von 50% die Zugfestigkeit der Kohlenstofffaser etwa 2,3 Mal höher als die ermittelte Zugfestigkeit von Glasfaser.
  • Anhand dessen wurde festgestellt, dass wenn ein leichtes Gewicht nicht unbedingt erforderlich ist, das Mischen von Glasfaser, die einen vergleichbar wesentlich niedrigeren Preis hat, mit Kohlenstofffaser bevorzugt ist, um ein Gleichgewicht zwischen der wirtschaftlichen Durchführbarkeit und den erforderlichen physikalischen Eigenschaften zu erreichen.
  • Obgleich die Erfindung weitgehend anhand von Beispielen beschrieben wird, kann der Fachmann zahlreiche Veränderungen und Abänderungen vornehmen. Diese Veränderungen und Abänderungen gehören zum Umfang der vorliegenden Erfindung, solange sie nicht außerhalb des Umfangs des durch die vorliegende Erfindung bereitgestellten technologischen Konzepts liegen. Daher sollte der Umfang der vorliegenden Erfindung durch die beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente definiert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 305
    hybrider thermoplastischer Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoff
    305a
    hybrider thermoplastischer Kunststoff-Endloskohlenstofffaser-Verbundstoff
    305b
    hybrider thermoplastischer Kunststoff-Endlosglasfaser-Verbundstoff
    310
    Faser-Zuführelement
    315
    Spule
    320
    Wicklungskopf
    321
    Spannteil
    323
    Brennerteil
    325
    Rollenteil
    330
    Dorn
    340
    Träger
    500
    Hochdruckbehälter
    510
    Liner
    515
    Ansatz
    520
    festigkeitsverstärkende Schicht
    520a
    erste festigkeitsverstärkende Schicht
    520b
    zweite festigkeitsverstärkende Schicht

Claims (17)

  1. Ein hybrides Wicklungsverfahren für einen hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoff umfassend, hybride Zuführung eines hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endloskohlenstofffaser-Verbundstoffs geformt in Bandform und eines hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosglasfaser-Verbundstoffs geformt in Bandform; Spannen der hybriden Verbundstoffe, die hybrid zugeführt werden; Wickeln der hybriden Verbundstoffe, die nach der hybriden Zuführung gespannt werden, um eine Außenumfangsfläche eines Dorns oder eines Liners; und Aufbringen von Wärme auf die hybriden Verbundstoffe, die hybrid gewickelt werden.
  2. Das hybride Wicklungsverfahren für einen hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoff nach Anspruch 1, wobei die Menge an Endloskohlenstofffaser im hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endloskohlenstofffaser-Verbundstoff einen Gewichtsanteil von 40 bis 80% aufweist.
  3. Das hybride Wicklungsverfahren für einen hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoff nach Anspruch 1, wobei die Menge an Endlosglasfaser im hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosglasfaser-Verbundstoff einen Gewichtsanteil von 40 bis 80% aufweist.
  4. Das hybride Wicklungsverfahren für einen hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoff nach Anspruch 1, wobei die Wicklung eine vertikale Konfiguration aufweist und die hybriden Verbundstoffe, die hybrid zugeführt werden, abwechselnd auf der gleichen Oberfläche angeordnet werden.
  5. Das hybride Wicklungsverfahren für einen hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoff nach Anspruch 1, wobei die Wicklung eine horizontale Konfiguration aufweist und die hybriden Verbundstoffe, die hybrid zugeführt werden, abwechselnd auf verschiedene Oberflächen laminiert werden.
  6. Das hybride Wicklungsverfahren für einen hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoff nach Anspruch 1, wobei die Wicklung durch Einsatz eines Wicklungskopfes, der dazu in der Lage ist, um 9 oder mehr Achsen zu rotieren, durchgeführt wird.
  7. Das hybride Wicklungsverfahren für einen hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosfaser-Verbundstoff nach Anspruch 1, weiterhin umfassend Komprimieren und Kühlen des gewickelten hybriden Verbundstoffes nach Aufbringen der Wärme.
  8. Ein Hochdruckbehälter umfassend, einen Liner, der eine Form aufweist, die einer gewünschten Behälterform entspricht; und eine festigkeitsverstärkende Schicht, die durch Wicklung eines hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endloskohlenstofffaser-Verbundstoffs und eines hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosglasfaser-Verbundstoffs nach einem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 auf eine Außenumfangsfläche des Liners gebildet wird.
  9. Der Hochdruckbehälter nach Anspruch 8, wobei die festigkeitsverstärkende Schicht eine einfache Schicht ist, in der die Endloskohlenstofffaser und die Endlosglasfaser gemischt und in den thermoplastischen Kunststoff imprägniert sind.
  10. Der Hochdruckbehälter nach Anspruch 8, wobei die festigkeitsverstärkende Schicht eine mehrschichtige Konstruktion ist, in der eine erste festigkeitsverstärkende Schicht und eine zweite festigkeitsverstärkende Schicht abwechselnd laminiert sind und die erste festigkeitsverstärkende Schicht ein thermoplastischer Verbundstoff ist, in dem die Endloskohlenstofffaser in thermoplastischen Kunststoff imprägniert ist und die zweite festigkeitsverstärkende Schicht ein thermoplastischer Kunststoff-Verbundstoff ist, in dem die Glasfaser in thermoplastischen Kunststoff imprägniert ist.
  11. Der Hochdruckbehälter nach Anspruch 10, wobei eine Schicht der ersten festigkeitsverstärkenden Schicht in Kontakt mit dem Liner ist und eine Schicht der zweiten festigkeitsverstärkenden Schicht nach Außen freiliegend ist.
  12. Der Hochdruckbehälter nach Anspruch 8, wobei der Liner einen Behälterraum aufweist, ein mittlerer Teil in einem Zylinderteil geformt ist und eine Zylinderform aufweist und die Enden in einem Kuppelteil geformt sind und eine Kuppelform aufweisen.
  13. Ein Hochdruckbehälter nach Anspruch 12, am mittigen Teil der seitlichen Enden des Kuppelteils weiterhin umfassend einen Ansatz, der ein Kuppelteil verlängert und aus diesem herausragt und ein Befestigungssystem für externes Zubehör bietet.
  14. Ein Herstellungsverfahren für einen Hochdruckbehälter umfassend: Einfügen eines Liners, der eine Form aufweist, die einer gewünschten Behälterform entspricht, in einen Dorn; hybride Wicklung eines hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endloskohlenstofffaser-Verbundstoffes geformt in Bandform und eines hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosglasfaser-Verbundstoffes geformt in Bandform um eine Außenumfangsfläche des Liners bei gleichzeitiger Rotation des Dorns; und Aufbringen von Wärme auf die hybrid gewickelten hybriden Verbundstoffe, die hybrid gewickelt sind, wobei der Schritt der hybriden Wicklung des hybriden Verbundstoffes die hybride Zuführung eines hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endloskohlenstofffaser-Verbundstoffes geformt in Bandform und eines hybriden thermoplastischen Kunststoff-Endlosglasfaser-Verbundstoffes geformt in Bandform und das Spannen der hybriden Verbundstoffe, die hybrid zugeführt werden, umfasst.
  15. Das Herstellungsverfahren für einen Hochdruckbehälter nach Anspruch 14, weiterhin umfassend Komprimieren und Kühlen der hybrid gewickelten hybriden Verbundstoffe nach dem Aufbringen von Wärme.
  16. Das Herstellungsverfahren für einen Hochdruckbehälter nach Anspruch 14, wobei die Wicklung in einer vertikalen Konfigurationswicklung durchgeführt wird, bei der die hybriden Verbundstoffe, die hybrid zugeführt werden, abwechselnd auf der gleichen Oberfläche angeordnet werden.
  17. Das Herstellungsverfahren für einen Hochdruckbehälter nach Anspruch 14, wobei die Wicklung in einer horizontalen Konfigurationswicklung durchgeführt wird, bei der die hybriden Verbundstoffe, die hybrid zugeführt werden, abwechselnd auf verschiedene Oberflächen laminiert werden.
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