DE19852159C1 - Manufacture of fiber-reinforced, optionally non-rotationally-symmetrical hollow composites with thermoplastic matrix, employs integrated extrusion-pultrusion winding plant - Google Patents
Manufacture of fiber-reinforced, optionally non-rotationally-symmetrical hollow composites with thermoplastic matrix, employs integrated extrusion-pultrusion winding plantInfo
- Publication number
- DE19852159C1 DE19852159C1 DE1998152159 DE19852159A DE19852159C1 DE 19852159 C1 DE19852159 C1 DE 19852159C1 DE 1998152159 DE1998152159 DE 1998152159 DE 19852159 A DE19852159 A DE 19852159A DE 19852159 C1 DE19852159 C1 DE 19852159C1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- fiber
- extruder
- nozzle
- plastic
- semi
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 title claims abstract description 25
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title abstract description 9
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims abstract description 13
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000009730 filament winding Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000004753 textile Substances 0.000 claims abstract description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 244000198134 Agave sisalana Species 0.000 claims abstract 2
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 claims abstract 2
- 235000012766 Cannabis sativa ssp. sativa var. sativa Nutrition 0.000 claims abstract 2
- 235000012765 Cannabis sativa ssp. sativa var. spontanea Nutrition 0.000 claims abstract 2
- 235000011777 Corchorus aestuans Nutrition 0.000 claims abstract 2
- 235000010862 Corchorus capsularis Nutrition 0.000 claims abstract 2
- 244000274883 Urtica dioica Species 0.000 claims abstract 2
- 235000009108 Urtica dioica Nutrition 0.000 claims abstract 2
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 claims abstract 2
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 claims abstract 2
- 239000011487 hemp Substances 0.000 claims abstract 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 35
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 10
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 claims description 8
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 claims description 3
- 239000004760 aramid Substances 0.000 claims description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims 1
- 240000004792 Corchorus capsularis Species 0.000 claims 1
- 240000009043 Linum lewisii Species 0.000 claims 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 claims 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 abstract description 4
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 abstract description 4
- 239000004744 fabric Substances 0.000 abstract description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 abstract description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 abstract description 2
- 240000000491 Corchorus aestuans Species 0.000 abstract 1
- 240000006240 Linum usitatissimum Species 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 7
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 6
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 6
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 3
- 241000208202 Linaceae Species 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 2
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
- B29C53/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C53/8008—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations specially adapted for winding and joining
- B29C53/8066—Impregnating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
- B29C53/56—Winding and joining, e.g. winding spirally
- B29C53/58—Winding and joining, e.g. winding spirally helically
- B29C53/60—Winding and joining, e.g. winding spirally helically using internal forming surfaces, e.g. mandrels
- B29C53/62—Winding and joining, e.g. winding spirally helically using internal forming surfaces, e.g. mandrels rotatable about the winding axis
- B29C53/66—Winding and joining, e.g. winding spirally helically using internal forming surfaces, e.g. mandrels rotatable about the winding axis with axially movable winding feed member, e.g. lathe type winding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
- B29K2101/12—Thermoplastic materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Faserimprägnierung und Herstellung faserverstärkter Hohlkörper mit thermoplasti scher Matrix, wobei die Faserimprägnierung über einen an eine Filament-Winding-Anlage applizierten Extruder mit nachge schalteter Ummantelungsdüse erfolgt.The invention relates to a method for fiber impregnation and manufacture of fiber-reinforced hollow bodies with thermoplastic scher matrix, the fiber impregnation over a to Filament winding system applied extruder with nachge switched jacket nozzle.
Es ist bekannt, daß derzeit das Wickeln von faserverstärkten Verbunden mit duroplastischen Matrixmaterialien im Vorder grund der industriellen Fertigung von Wickelkörpern steht. Durch die von Funck (Entwicklung innovativer Fertigungstech niken zur Verarbeitung kontinuierlich faserverstärkter Ther moplaste im Wickelverfahren, VDI-Vortschrittsberichte, Reihe 2: Fertigungstechnik, Nr.: 393) sowie Michaeli, Rau und Jürss (Fertigung von bauteilen im Pultrusions- und Wickelverfahren, Kunststoffberater 6/1995, S. 29-33) beschriebenen Vorteile der möglichen Kostensenkung von ca. 20%, der guten mechani schen Ewigenschaften und chemischen Beständigkeit, der Wie derverwertbarkeit sowie dem Wegfall der zeitintensiven Aus härtung ergeben sich zunehmend Anwendungen für gewickelte Bauteile mit thermoplastischer Matrix in der Elektrotechnik, dem Bauwesen, der Automobilindustrie sowie im Anlagen- und maschinenbau. Anwendungsbeispiele sind hierbei Rohre, Wellen, Tanks oder auch Druckbehälter, so daß die Umsetzung des Wickelprozesses mit thermoplastischen Matrixkomponenten seit einiger Zeit verfolgt wird.It is known that the winding of fiber reinforced Connected to thermosetting matrix materials in the front due to the industrial manufacture of bobbins. By the von Funck (development of innovative manufacturing tech techniques for processing continuously fiber-reinforced therm moplastics in the winding process, VDI progress reports, series 2: Manufacturing technology, no .: 393) as well as Michaeli, Rau and Jürss (Production of components using the pultrusion and winding process, Kunststoffberater 6/1995, pp. 29-33) described advantages the possible cost reduction of approx. 20%, the good mechani eternals and chemical resistance, the how usability and the elimination of the time-consuming out hardening there are increasing applications for wound Components with thermoplastic matrix in electrical engineering, the building industry, the automotive industry as well as plant and mechanical engineering. Application examples are pipes, shafts, Tanks or pressure vessels, so that the implementation of the Winding process with thermoplastic matrix components since is followed for some time.
Eine industrielle und wirtschaftliche Umsetzung ist derzeit noch nicht zufriedenstellend gelöst, so daß einerseits Be strebungen zur Verbesserung der Imprägniereigenschaften des Fasermateriales mit der Matrixkomponente durchgeführt und andererseits die Qualitäten der Konsolidierung des Verbundes durch den Einsatz geeigneter Erhitzersysteme erhöht werden.An industrial and economic implementation is currently under way not yet solved satisfactorily, so that on the one hand Be efforts to improve the impregnation properties of the Fiber material carried out with the matrix component and on the other hand the qualities of the consolidation of the association can be increased by using suitable heating systems.
Zu den bekannten Werkstoffmodifizierungen gehören imprägnier te bzw. pulverimprägnierte Faserrovings (z. B. FIT-Material Glasfaser/Polypropylen) sowie umsponnene oder verzwirnte Hybridgarne (z. B. Twintex-Roving von Vetrotex).The known material modifications include impregnation or powder-impregnated fiber rovings (e.g. FIT material Glass fiber / polypropylene) as well as wound or twisted Hybrid yarns (e.g. Vetrotex Twintex roving).
Gleichzeitig wird in der Literatur ausführlich über das Wickeln mit offener Flamme von Funck, Neitzel und hausmann (Fertigung thermoplastischer Druckbehälter im Faserwickelver fahren, Vortrag 27. AVK-Tagung Baden-Baden, 10/1996; Ther moplast-Wickelverfahren für Fahrradrahmen, Kunststoffe 3/1995, S. 372-374) berichtet, wobei z. B. Cellulose- oder auch Naturfasern mittels dieser technologischen Variante nicht verarbeitet werden können. Rosbach erläutert die Kon zeption und Realisierung eines Thermoplastwickeloverfahrens auf der Basis eines Infrarot-Erhitzersystems (Diplomarbeit, ETH Zürich, 1995) sowie die Kontakterwärmung. Letztere führt zum Anhaften der Schmelze und zu einem Verkleben der Füh rungs- bzw. Konsolidierungselemente. Über das Aufschmelzen der Matrix durch Kontakt-, Infrarot- oder Heißlufterhitzer berichten Born et al (Mit Thermoplasten imprägnierte Fasern wickeln, Plastverarbeiter 5/1990, S. 18-25) sowie Neitzel et al (Filament winding with thermoplastic matrices - current development & equipment, Japan International SAMPE Technical Seminar '94, Kyoto 14./15. 07. 1994).At the same time, there is extensive information in the literature on the Wrap with an open flame from Funck, Neitzel and hausmann (Manufacturing of thermoplastic pressure vessels in the fiber winding process driving, lecture 27th AVK conference Baden-Baden, 10/1996; Ther moplast winding process for bicycle frames, plastics 3/1995, pp. 372-374). B. cellulose or also natural fibers using this technological variant cannot be processed. Rosbach explains the Kon design and implementation of a thermoplastic winding process based on an infrared heater system (thesis, ETH Zurich, 1995) and contact heating. The latter leads to adhere the melt and to glue the lead elements of consolidation. About melting the matrix by contact, infrared or hot air heaters report Born et al (fibers impregnated with thermoplastics wrap, plastic processor 5/1990, pp. 18-25) and Neitzel et al (Filament winding with thermoplastic matrices - current development & equipment, Japan International SAMPE Technical Seminar '94, Kyoto 14./15. 07. 1994).
Diese Energieübertragungen sind infolge der Regelung, insbe sondere bei schnellen Änderungen der faserwickelgewschwindig keit z. B. in den Wendezonen, begrenzt.These energy transfers are due to the regulation, esp especially with rapid changes in the fiber winding speed speed z. B. in the turning zones, limited.
Nachfolgende Patente beschreiben lediglich Vorrichtungen zur Ummantelung eines verdrillten Kabels (DE 40 03 735 A1), Verfahren und Vorrichtungen zum Vernetzen von Polymeren in Form von langgestrecktem Wickelgut (DE 44 25 593 A1) sowie Vorrichtungen zum Herstellen eines Rohres durch schraubenwendelförmiges Aufwickeln (DE 31 45 122 A1).The following patents only describe devices for Sheath of a twisted cable (DE 40 03 735 A1), method and devices for crosslinking polymers in the form of elongated winding material (DE 44 25 593 A1) and devices to manufacture a tube by helical Wind up (DE 31 45 122 A1).
Ziel der Erfindung ist es, ein geeignetes, einfaches und wirtschaftliches Verfahren zur Faserimprägnierung und Wick lung bei der Herstellung faserverstärkten, auch naturfaser verstärkten, Hohlkörpern mit thermoplastischer Matrix bei hoher Produktqualität zu entwickeln.The aim of the invention is to find a suitable, simple and economical process for fiber impregnation and wick development in the production of fiber-reinforced, also natural fiber reinforced hollow bodies with thermoplastic matrix to develop high product quality.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die Maßnahmen des Patentanspruches 1 gelöst. Im wesentlichen erfolgt dies durch die Kombination der Filament-Winding-Technik mit der Extrusi ons- und Pultrusionstechnologie, eine verfahrensvariante zur On-line-Imprägnierung kontinuierlicher, aber nicht notwendi ger Weise kontinuierlicher, wickelbarer, textiler Verstär kungshalbzeuge mit thermoplastischen Matrices und somit die Herstellung von gewickelten, thermoplastischen Faser- Kunststoff-Verbunden. Dabei hat das Verfahren zur Herstellung gewickelter Hohlkörper mit thermoplastischer Matrix die Aufgabe, im Wickelverfahren verarbeitbare textile Fadenhalb zeuge (Roving, Garn, Filament, Band, Gewebe etc.) von einer Spule abzuziehen, in einer Ummantelungsdüse mit durch eine Aufschmelzextruder zugeführter thermoplastischer Schmelze zu imprägnieren und auf einen sich drehenden Formkern abzulegen.The object of the invention is achieved by the measures of Claim 1 solved. This is essentially done by the combination of filament winding technology with the extrusi ons and pultrusion technology, a process variant for On-line impregnation is continuous but not necessary continuous, windable, textile reinforcement semi-finished products with thermoplastic matrices and thus the Manufacture of wound, thermoplastic fiber Plastic composite. The manufacturing process wound hollow body with thermoplastic matrix Task, textile thread half that can be processed in the winding process witness (roving, yarn, filament, ribbon, fabric etc.) from one Pull off the coil in a sheathing nozzle with through a Melt extruder supplied thermoplastic melt impregnate and place on a rotating mandrel.
Die Imprägnierung der Verstärkungshalbzeuge erfolgt in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung faserverstärkter thermoplastischer Faser-Verbund-Kusntstoffe dadurch, daß die Verstärkungshalbzeuge einer nach dem Pultrusionsprinzip arbeitenden Ummantelungsdüse (Bild 1, Position 6) zugeführt werden, gleichzeitig die an einen Aufschmelzextruder (2) adaptierte Ummantelungsdüse (6) von diesem mit der Ther moplastschmelze gespeist wird und die Schmelze sowie Verstär kungsfaser bzw. -halbzeug zusammenführt. Neben der Vermi schung von Faser und Matrix und/oder der Ummantelung der Faser durch die Matrix erfolgt eine On-line-Imprägnierung bzw. Vorkonsolidierung über die Pultrusionstechnik, in der sich in Produktionsrichtung vorzugsweise verjüngenden Umman telungsdüse (6), so daß die nach dem erfindungsgemäßen ver fahren hergestellten Faser-Kunststoff-Verbunde, im Vergleich zu bisher eingesetzten Erhitzersystemen, eine hohe Verbund qualität aufweisen. Der Düsenausgang ist dabei so konzipiert, daß eine Ablage des derart thermoplastisch imprägnierten Verstärkungshalbzeuges auf dem rotierenden Formkern erfolgen kann und eine weitere Energieeinbringung durch zusätzliche Erhitzersysteme nicht notwendig ist.The semi-finished reinforcement is impregnated in the process according to the invention for the production of fiber-reinforced thermoplastic fiber composite plastics by the fact that the semi-finished reinforcement is fed to a sheathing nozzle working according to the pultrusion principle ( Figure 1, position 6), and at the same time the sheathing nozzle adapted to a melting extruder ( 2 ) 6 ) is fed by this with the thermoplastic melt and brings the melt and reinforcing fiber or semi-finished product together. In addition to the mixing of fiber and matrix and / or the sheathing of the fiber by the matrix, an on-line impregnation or preconsolidation takes place via the pultrusion technique, in which the sheathing nozzle ( 6 ), which preferably tapers in the direction of production, so that the after ver manufactured fiber-plastic composites according to the invention, in comparison to previously used heater systems, have a high composite quality. The nozzle outlet is designed so that the thermoplastic impregnated reinforcing semi-finished product can be deposited on the rotating mandrel and further energy input by additional heating systems is not necessary.
Das Verfahren stellt somit eine geeignete, einfache sowie wirtschaftliche Methode dar, um in einer Verfahrensstufe das eingesetzte Verstärkungshalbzeug mit der thermoplastischen Matrix zu imprägnieren und die definierte Ablage auf einen rotierenden Formkern zu ermöglichen. Das beschriebene Verfah ren zeichnet sich besonders durch die Herstellung eines gewickelten thermoplastischen Faser-Kunststoff-Verbundes mit hoher Verbundqualität aufgrund ausgezeichneter Imprägnierung von Verstärkungs- mit dem Matrixsystem aus.The method thus represents a suitable, simple as well economic method to achieve the used semi-finished reinforcement with the thermoplastic Impregnate matrix and the defined shelf on one to enable rotating mold core. The procedure described ren is particularly characterized by the production of a wound with thermoplastic fiber-plastic composite high composite quality due to excellent impregnation from reinforcement with the matrix system.
Die Erfindung wird im folgenden anhang des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert.The invention is appended below in the drawing illustrated embodiment described in more detail and explained.
Die in Bild 1 dargestellte Pultrusionswickelanlage zur On line-Imprägnierung wickelbarer Verstärkungshalbzeuge mit thermoplastischer Matrix, bestehend aus einem auf dem Support (5) einer Filament-Winding-Anlage (1) mit Wickelkern (4) befindlichen Aufschmelzextruder (2) mit Einfülltrichter (3) und Ummantelungsdüse (6), zeichnet sich durch die definierte und wirtschaftliche Imprägnierung hoher Qualität von Verstär kungsmaterialien mit der durch den Aufschmelzextruder (2) der Ummantelungsdüse (6, Bild 2) zugeführten Schmelze sowie die durch die vorgegebene Faserwickelgeschwindigkeit und den Vorschub des Supports (5) vordefinierte Ablage auf dem rotie renden Wickelkern (4) der Filament-Winding-Anlage (1) aus.The pultrusion winding system shown in Figure 1 for on-line impregnation of windable reinforcement semi-finished products with a thermoplastic matrix, consisting of a melting extruder ( 2 ) with a filling funnel ( 3 ) located on the support ( 5 ) of a filament winding system ( 1 ) with a winding core ( 4 ). and sheathing nozzle ( 6 ), is characterized by the defined and economical impregnation of high quality reinforcing materials with the melt fed through the melting extruder ( 2 ) to the sheathing nozzle ( 6 , Fig. 2) as well as by the specified fiber winding speed and the feed of the support ( 5 ) predefined storage on the rotating winding core ( 4 ) of the filament winding system ( 1 ).
Das Verstärkersystem kann bei dem erfindungsgemäßen Pultrusi onswickelverfahren in Band-, Garn-, Flyer- oder auch Hybrid flyergarn- sowie in Rovingform zum Einsatz gebracht werden. Auch ist der Einsatz textiler Gewebe und Mattenhalbzeuge möglich, wobei als Fasermaterialien z. B. Glas-, Kohlenstoff-, Aramid-, Carbon- und/oder Naturfasern verwendet werden können.The amplifier system can with the Pultrusi according to the invention ons winding process in tape, yarn, flyer or hybrid flyer yarn and roving are used. Also the use of textile fabrics and semi-finished mat products possible, where as fiber materials such. B. glass, carbon, Aramid, carbon and / or natural fibers can be used can.
Zur Entwicklung einer neuen Verfahrenstechnologie durch die Kombination von Wickel- und Extrusionsprozeß zur Herstellung von rotationssymmetrischen Wickelkörpern wurde zum Einbringen der Matrixkomponente in den Verbund in einem ersten Prozeß schritt ein in seiner Struktur offenes Hybridflyergarn aus 50 % Thermoplast- und 50% Naturfaser hergestellt.To develop a new process technology by Combination of winding and extrusion process for manufacturing of rotationally symmetrical bobbins was introduced the matrix component in the composite in a first process a hybrid flyer yarn made of 50 with an open structure % Thermoplastic and 50% natural fiber.
Hierzu wurden Flachs- und Polypropylen-Stapelfasern verwen det, wobei die Herstellung des Hybridflyergarns für Strecke und Flyer nach dem Baumwoll-Spinnverfahren mit modifizierter Krempel-Baumwolltechnologie erfolgte.For this, flax and polypropylene staple fibers were used det, the production of the hybrid flyer yarn for stretch and flyer after the cotton spinning process with modified Carded cotton technology was done.
Zur Applizierung der fasermischungen wurden die Faserkompo nenten im mischbett abgelegt, auf einem öffner gemischt und anschließend einer Krempel zudosiert. Nachfolgend gelangte der so erzeugte Faserflor über einen flexibel zuschaltbaren Kannenstock in einer Spinnkanne zur Ablage, ehe über einen weiteren prozeßschritt eine Verformung zum Band mittels Preßwalzenpaar vorgenommen wurde. Mit Hilfe einer zusätzlich eingesetzten Baumwollstrecke wurde das Band weiterhin mehr fach doubliert und verzogen. Das so erzeugte Streckenband wurde abschließend über einen Einlaufrahmen einem Extra- Grobflyer mit integriertem 3-Walzenstreckwerk zugeführt, gedreht und zu einem Hybridflyergarn verstreckt.The fiber compo was used to apply the fiber mixtures nenten placed in the mixed bed, mixed on an opener and then added a card. Subsequently came the fiber pile produced in this way can be switched on flexibly Jug stick in a spinning jug for storage, before one Another process step is a deformation to the tape Press roll pair was made. With the help of an additional used cotton stretch, the band was still more doubled and warped. The route band thus generated was finally an extra Coarse flyer with integrated 3-roll drafting system fed, twisted and stretched into a hybrid flyer yarn.
Das derart gefertigte Hybridgarn konnte anschließend von einer Spulenhalterung mit Spule abgezogen und der am Extruder (2) befindlichen Ummantelungsdüse (6) zugeführt werden. In der beheizten Ummantelungsdüse (6) wurde der Polypropylenan teil des Hybridflyergarns aufgeschmolzen. Gleichzeitig wurde über den auf dem Sopport (5) der Filament-Winding-Anlage (1) applizierten Aufschmelzextruder (2) weiteres Polypropylen (ca. 20%) in Granulatform über einen Einfülltrichter (3) zugegeben, aufgeschmolzen und der Ummantelungsdüse (6) zuge führt. Hier erfolgte einerseits das Vermischen der beiden Polypropylenkomponenten (Faser/Granulat) und andererseits ein Mischen bzw. Umhüllen der Flachsfaser mit Polypropylenschmel ze.The hybrid yarn produced in this way could then be drawn off from a bobbin holder with bobbin and fed to the sheathing nozzle ( 6 ) located on the extruder ( 2 ). The polypropylene part of the hybrid flyer yarn was melted in the heated jacket nozzle ( 6 ). At the same time, further polypropylene (approx. 20%) in granular form was added via the filling funnel ( 2 ) of the melt extruder ( 2 ) applied to the filament winding system ( 1 ) via a filling funnel ( 3 ), melted and fed to the sheathing nozzle ( 6 ) leads. Here, on the one hand, the two polypropylene components (fiber / granulate) were mixed and, on the other hand, the flax fiber was mixed or coated with polypropylene melt.
Dieser Prozeß wurde durch die sich in Produktionsrichtung verjüngende Ummantelungsdüse (6) intensiviert, so daß die thermoplastisch imptägnierten Naturfasern über den Düsenaus gang auf den Wickelkern (4) abgelegt werden konnten. Durch das Einstellen der Faserwickel- und Supportgeschwindigkeit im Bereich von 2 bis 50 m/min konnten Wickelkörper mit vordefi niertem Muster hergestellt werden. Weiterhin konnte über den Durchsatz des Aufschmelzextruders (2) der Fasergehalt von 10 bis ca. 70 Masse-% der gewickelten Hohlkörper variiert wer den.This process was intensified by the sheathing nozzle ( 6 ) tapering in the direction of production, so that the thermoplastic-impregnated natural fibers could be deposited on the winding core ( 4 ) via the nozzle outlet. By setting the fiber winding and support speed in the range from 2 to 50 m / min, winding bodies with a predefined pattern could be produced. Furthermore, the fiber content could be varied from 10 to about 70% by mass of the wound hollow body through the throughput of the melt extruder ( 2 ).
Anschließend wurden die im Pultrusionswickelverfahren herge stellten rohrförmigen Probekörper einer mechanischen prüfung im Druckversuch unterzogen. Die ermittelten Werte für die Druckspannung wurden mit Proben gleicher Ausgangswerkstoffe, Flachs als Verstärkungsfaser und Polypropylen als Matrix, die beim Raumtemperatur gewickelt und anschließend in einer presse konsolidiert wurden, verglichen. Diese Verfahrensvari ante in der Thermoplastwickeltechnik ermöglicht aufgrund der genauen Temperaturführung und der hohen aufbringbaren Kräfte optimale Verbundkonsolidierung. Der abschließend durchgeführ te Eigenschaftsvergleich des erfindungsgemäßen Pultrusions wickelverfahrens mit dem Faserwickeln bei Raumtemperatur mit nachfolgender Konsolidierung des Verbundes mittels Preßtech nologie zeigte keinen signifikanten Unterschied der Verbund eigenschaften im Druckversuch.The pultrusion winding process was then carried out put tubular test specimens of a mechanical test subjected to pressure testing. The determined values for the Compressive stress was measured with samples of the same starting materials, Flax as a reinforcing fiber and polypropylene as a matrix wrapped at room temperature and then in one press were consolidated, compared. This procedure var ante in thermoplastic winding technology enables due to the precise temperature control and the high forces that can be applied optimal network consolidation. The carried out in conclusion te comparison of properties of the pultrusion according to the invention winding process with fiber winding at room temperature Subsequent consolidation of the network using press technology Technology showed no significant difference in the association properties in printing tests.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1998152159 DE19852159C1 (en) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | Manufacture of fiber-reinforced, optionally non-rotationally-symmetrical hollow composites with thermoplastic matrix, employs integrated extrusion-pultrusion winding plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1998152159 DE19852159C1 (en) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | Manufacture of fiber-reinforced, optionally non-rotationally-symmetrical hollow composites with thermoplastic matrix, employs integrated extrusion-pultrusion winding plant |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19852159C1 true DE19852159C1 (en) | 2000-02-24 |
Family
ID=7887537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1998152159 Expired - Fee Related DE19852159C1 (en) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | Manufacture of fiber-reinforced, optionally non-rotationally-symmetrical hollow composites with thermoplastic matrix, employs integrated extrusion-pultrusion winding plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19852159C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10134372A1 (en) * | 2001-07-14 | 2003-01-30 | Daimler Chrysler Ag | Hybrid metal and fiber reinforced plastic component manufacture, for use in automobiles, involves simultaneous curing and bonding of the plastic part onto the metal structure |
| FR2841816A1 (en) * | 2002-07-04 | 2004-01-09 | Saint Gobain Vetrotex | PROCESS AND DEVICE FOR MANUFACTURING A COMPOSITE REVOLUTION BODY AND PRODUCTS OBTAINED |
| DE102006001750B3 (en) * | 2005-12-02 | 2007-05-16 | Gert Wagener | Process to make multi-purpose plastic and fiber foil strengthening material in a hotmelt spinning assembly |
| DE102006043688A1 (en) * | 2006-09-18 | 2008-03-27 | BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH | Process for producing a hot water storage tank |
| DE102008043031A1 (en) | 2008-10-22 | 2010-04-29 | BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH | Process for producing a fiber-reinforced plastic profile |
| DE102016005063A1 (en) | 2016-04-28 | 2016-09-22 | Daimler Ag | Apparatus and method for manufacturing a fiber-matrix composite component |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3145122A1 (en) * | 1981-11-13 | 1983-05-26 | Manfred 5210 Troisdorf Hawerkamp | DEVICE FOR PRODUCING A TUBE OR THE LIKE FROM AN EXTRUDED THERMOPLASTIC PLASTIC PROFILE |
| DE4003735A1 (en) * | 1990-02-08 | 1991-08-14 | Troester Maschf Paul | METHOD AND DEVICE FOR SHEATHING ROPES OR A CABLE TWISTED FROM A VARIETY OF LADDERS |
| DE4425593A1 (en) * | 1994-07-06 | 1996-01-11 | Siemens Ag | Crosslinking polymers in form of lap material |
-
1998
- 1998-11-12 DE DE1998152159 patent/DE19852159C1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3145122A1 (en) * | 1981-11-13 | 1983-05-26 | Manfred 5210 Troisdorf Hawerkamp | DEVICE FOR PRODUCING A TUBE OR THE LIKE FROM AN EXTRUDED THERMOPLASTIC PLASTIC PROFILE |
| DE4003735A1 (en) * | 1990-02-08 | 1991-08-14 | Troester Maschf Paul | METHOD AND DEVICE FOR SHEATHING ROPES OR A CABLE TWISTED FROM A VARIETY OF LADDERS |
| DE4425593A1 (en) * | 1994-07-06 | 1996-01-11 | Siemens Ag | Crosslinking polymers in form of lap material |
Non-Patent Citations (7)
| Title |
|---|
| Born et al.: Mit Thermoplasten imprägnierte Fasernwickeln, in: Plastverarbeiter 5/1990, S.18-25 * |
| Diplomarbeit von Rosbach, ETH Zürich 1995 Thermo- plastwickelverfahren auf der Basis eines Infrarot-Erhitzersystems sowie die Kontakterwärmung * |
| Funck, Neitzel u. Hausmann: Fertigung thermoplas- tischer Druckbehälter im Faserwickelverfahren, Vortrag 27. AVK-Tagung Baden-Baden, 10/1996 * |
| Funck, Neitzel u. Hausmann: Thermoplast-Wickelver-fahren für Fahrradrahmen, in: Kunststoffe 3/1995, S.372-374 * |
| Funck: Entwicklung innovativer Fertigungstechnikenzur Verarbeitung kontinuierlich faserverstärkter Thermoplaste im Wickelverfahren, in: VDI-Fort- schrittsberichte, Reihe 2: Fertigungstechnik, Nr. 393 * |
| Michaeli, Rau und Jürss: Fertigung von Bauteilen im Pultrusions- und Wickelverfahren, in: Kunst- stoffberater 6/1995, S.29-33 * |
| Neitzel et al: Filament winding with thermoplastic * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10134372A1 (en) * | 2001-07-14 | 2003-01-30 | Daimler Chrysler Ag | Hybrid metal and fiber reinforced plastic component manufacture, for use in automobiles, involves simultaneous curing and bonding of the plastic part onto the metal structure |
| FR2841816A1 (en) * | 2002-07-04 | 2004-01-09 | Saint Gobain Vetrotex | PROCESS AND DEVICE FOR MANUFACTURING A COMPOSITE REVOLUTION BODY AND PRODUCTS OBTAINED |
| WO2004007179A1 (en) * | 2002-07-04 | 2004-01-22 | Saint-Gobain Vetrotex France S.A. | Method and device for producing a hollow body by rotation and resulting products |
| US7691219B2 (en) | 2002-07-04 | 2010-04-06 | Ocv Intellectual Capital Llc | Method and device for producing a hollow body by rotation and resulting products |
| DE102006001750B3 (en) * | 2005-12-02 | 2007-05-16 | Gert Wagener | Process to make multi-purpose plastic and fiber foil strengthening material in a hotmelt spinning assembly |
| DE102006043688A1 (en) * | 2006-09-18 | 2008-03-27 | BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH | Process for producing a hot water storage tank |
| DE102008043031A1 (en) | 2008-10-22 | 2010-04-29 | BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH | Process for producing a fiber-reinforced plastic profile |
| WO2010046305A3 (en) * | 2008-10-22 | 2010-08-05 | BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH | Method for the production of a fiber-reinforced plastic profiled element |
| CN102202873A (en) * | 2008-10-22 | 2011-09-28 | Bsh博世和西门子家用电器有限公司 | Method for the production of a fiber-reinforced plastic profiled element |
| DE102016005063A1 (en) | 2016-04-28 | 2016-09-22 | Daimler Ag | Apparatus and method for manufacturing a fiber-matrix composite component |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0364829B1 (en) | Composites | |
| DE69300832T2 (en) | Process for the production of molded products from thermoplastic polymers reinforced by long fibers. | |
| US10369754B2 (en) | Composite fibers and method of producing fibers | |
| EP0758693A1 (en) | Semi-finished product for composite material | |
| EP0133893A2 (en) | Method of making fibre-reinforced moulded objects | |
| DE102008026161B4 (en) | Method for producing a fiber composite component | |
| EP3414069B1 (en) | Method for producing thermoplastic preforms | |
| DE19711247C2 (en) | Process for the production of long fiber granules based on fiber sliver | |
| DE3887416T2 (en) | Polyolefin matrix composite materials and process for their manufacture. | |
| EP3414082A1 (en) | Method for producing a structural element consisting of a fibre-composite hollow profile and load-introducing element, and structural element | |
| DE102012015448A1 (en) | Producing organic sheet useful to produce thermoplastic fiber-reinforced plastic components, comprises e.g. producing fiber arrangements and textile semifinished product and impregnating semifinished product with thermoplastic matrix resin | |
| EP3738753B1 (en) | Method and device for producing hybrid fibre bundle | |
| DE4229546A1 (en) | Textile-reinforced composites prodn. - by wrapping reinforcing fibre with lower-melting matrix fibre to form yarn which is then moulded with heat and/or pressure | |
| EP0345463B1 (en) | Process for continuously producing fibre-reinforced thermoplastic webs, the fibre-reinforced thermoplastic webs and their use | |
| EP0383199B1 (en) | Composite fibrous material | |
| EP3805437B1 (en) | Novel twisted yarn | |
| EP0185960B1 (en) | Production of reinforced plastics | |
| DE10251581B4 (en) | Process for producing textile preforms from textile semi-finished products | |
| DE2449549A1 (en) | PROCESS FOR PRODUCING A FIBER-REINFORCED COMPOSITE MATERIAL | |
| DE19734417C1 (en) | Continuous production of prepregs from sized carbon fibre reinforcement | |
| DE10151761A1 (en) | Making impregnated reinforced tape comprises bonding thermoplastic matrix and orientated reinforcing, heating and consolidating hybrid tapes | |
| WO2014012774A1 (en) | Device and method for producing fibre-reinforced plastics components | |
| EP4163073A1 (en) | Device and method for the manufacture of a plastic granulate containing fibres | |
| EP1954460B1 (en) | Process for producing a reinforcing material from strand-shaped filaments which are impregnated and enveloped with thermoplastic | |
| DE102008043031A1 (en) | Process for producing a fiber-reinforced plastic profile |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
| 8322 | Nonbinding interest in granting licences declared | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: FRORMANN, LARS, PROF. DR.-ING., 38707 SCHULENBERG, |
|
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: FRORMANN, LARS, PROF. DR.-ING., 08451 CRIMMITSCHAU |
|
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee | ||
| R020 | Patent grant now final | ||
| R074 | Re-establishment allowed |
Effective date: 20110404 |
|
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20110601 Effective date: 20110531 |