EP3052690A1 - Verstärkungselement, sowie verfahren zum herstellen eines derartigen verstärkungselementes - Google Patents

Verstärkungselement, sowie verfahren zum herstellen eines derartigen verstärkungselementes

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EP3052690A1
EP3052690A1 EP14806161.7A EP14806161A EP3052690A1 EP 3052690 A1 EP3052690 A1 EP 3052690A1 EP 14806161 A EP14806161 A EP 14806161A EP 3052690 A1 EP3052690 A1 EP 3052690A1
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EP
European Patent Office
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strand
plastic
reinforcing element
fabric
reinforcing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14806161.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Walther Pitscheneder
Harald Katzinger
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Teufelberger GmbH
Original Assignee
Teufelberger GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/02—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments
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    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/12—Articles with an irregular circumference when viewed in cross-section, e.g. window profiles
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    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/28—Storing of extruded material, e.g. by winding up or stacking
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    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/88—Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling
    • B29C48/911—Cooling

Definitions

  • the invention relates to a reinforcing element as specified in claim 1, and a method for producing such a reinforcing element as specified in claim 18.
  • EP 1 409 244 B1 discloses a monoaxially stretched polyolefin multilayer film, a monoaxially stretched polyolefin multilayer tape or yarn of the AB or ABA type, having a total draw ratio of more than 12 and an E modulus of at least 10 GPa known.
  • This multilayer film consists essentially of a central layer (B) of a polyolefin selected from polyethylene and polypropylene and one or two further layers (A) of a polyolefin of the same class as the material of the central layer B.
  • the DSC melting point of the material is the other layers (A) lower than the DSC melting point of the material of the central layer (B), wherein the central layer (B) between 50 and 99% by mass of the material and the other layers (A) between 1 and 50 mass -%.
  • this material may be pressed into another material as a reinforcement, with the DSC melting point of the other material below the DSC melting point of both the A and B layers, and the processing temperature chosen to be between the Melting point of the other material and the melting point of the A layer is. It is also possible to stack individual layers of the film on each other and to press them, wherein here the processing temperature is chosen so that it lies between the melting point of the A-layer and the melting point of the B-layer.
  • the present invention has for its object to provide an improved reinforcing element.
  • the reinforcing element is monoaxially or predominantly monoaxially stretched.
  • a cross-sectional area of the reinforcing element formed perpendicular to the main stretching direction has a substantially rectangular cross-sectional shape.
  • An inventive reinforcing element is for
  • a "substantially unstretched" plastic material is understood to be a plastic material in which no separate stretching has been carried out in a stretching device in the course of its production.
  • no stretching was carried out, as occurs in the course of the production of a reinforcing element according to the invention.
  • the thickness of the reinforcing element along its cross-sectional area at least in sections between 0.2 mm and 10 mm, in particular at least partially between 0.3 mm and 7 mm, preferably at least partially between 0.4 mm and 5 mm.
  • the thickness ranges mentioned have proven to be particularly advantageous in the handling of the reinforcing element.
  • a matrix, which is provided with a reinforcing element of the stated cross-sectional areas can be better connected to the reinforcing element, since the heat energy introduced during the manufacturing process can be quickly introduced into the respective regions of the two elements to be joined.
  • the illustrated geometries prefer the material-locking connection in a continuing consolidation process with a matrix through advantageous surface connections. The object obtained from a combination of a matrix with a reinforcing element of such thickness exhibits excellent rigidity, strength and resistance properties.
  • the bending stiffness of the reinforcing element is between 67 N * mm and 23 * 10 ⁇ 6 N * mm 2 with respect to a horizontal transverse axis running perpendicular to the main extension direction.
  • a bending stiffness of the reinforcing element is in the value ranges indicated here, since subsequently, by connecting the reinforcing element to a matrix, an object can be produced which has excellent rigidity properties.
  • the reinforcing element can thus have a very stable shape per se, as a result of which it can be processed better in the processing process than comparable reinforcing elements from the prior art.
  • the bending stiffness of the reinforcing element with respect to a direction perpendicular to the main tver stretching direction vertical vertical axis between 10 * 10 ⁇ 3 N * mm 2 and 21 * 10 A 9 N * mm 2.
  • a bending stiffness according to DIN 53362 of the reinforcing element in the value ranges given here since in a further consequence by connecting the reinforcing element with a matrix, an object can be produced, which has improved stiffness properties.
  • the reinforcing element can thereby have a very stable shape per se, whereby it can be processed better in the processing process than conventional reinforcing elements of the prior art.
  • the bending strength of the reinforcing element is between 50 MPa and 800 MPa. It is advantageous if the reinforcing element has at least the aforementioned flexural strength according to ISO 178, since it may be required in particular for the reinforcement of a thin-layered compared to the reinforcing material matrix that the reinforcing material must absorb the bending stresses, wherein the matrix material is responsible for the transverse pressure stability.
  • the torsional rigidity of the reinforcing element is between 85 N * mm and 30 * 10 ⁇ 6 N * mm about a longitudinal axis running in the main stretching direction .
  • the reinforcing element can thereby have a very stable shape per se, whereby it can be processed better in the processing process than conventional reinforcing elements of the prior art.
  • the draw ratio of the reinforcing element is between 2 and 40, preferably between 4 and 20. With a draw ratio in the specified range can be achieved that the molecular structure of the reinforcing element is better oriented, so that the macromolecules are aligned accordingly, and thus an increase in the strength values and / or the stiffness values can be obtained.
  • the modulus of elasticity of the reinforcing element along the main direction of stretching is between 2,500 MPa and 15,000 MPa, preferably between 4,000 MPa and 12,000 MPa.
  • the advantage here is that by increasing the elasticity In accordance with ISO 527, the stiffness of the object resulting from a reinforcing element and a matrix can be improved. This effect can be particularly favorable when using materials which should as little as possible deform under load.
  • the reinforcing element along the main drawing direction has a tensile strength between 100 MPa and 500 MPa, in particular between 150 MPa and 300 MPa.
  • a tensile strength between 100 MPa and 500 MPa, in particular between 150 MPa and 300 MPa.
  • Increasing the mechanical properties determined in the tensile case according to ISO 527 has the advantage that objects which are equipped with a corresponding reinforcing element have an increased mechanical performance.
  • the desired properties of the matrix material can be retained. For example, objects in which the volume fraction of the reinforcing material has been chosen to be large in comparison to the volume fraction of the matrix material and is between 60% by volume and 95% by volume permit disproportionately high tensile strength values in the object.
  • the volume fraction of the reinforcing material is chosen to be small in comparison to the volume fraction of the matrix material, for example between 0.5% by volume and 20% by volume, then a high flexural strength can be achieved in the object.
  • the amount of reinforcing material depends on the final application and can be specifically varied by suitable methods. It can be particularly advantageous here to note that the use of one or more layers of reinforcing material reduces the proportion of matrix material and thus saves on total weight.
  • the reinforcing element has a maximum width of 300 mm, in particular a width between 5 mm and 150 mm, preferably a width between 10 mm and 25 mm. It is advantageous when using reinforcing elements with the specified widths that they can be produced flexibly and inexpensively by established methods. The further processing of reinforcing materials with the mentioned widths can be done easily with modern production equipment. In addition, reinforcing elements with the specified widths are correspondingly stiff in order to be able to support a matrix material sufficiently.
  • the reinforcing element is made exclusively or as a main component from a material selected from the group consisting of or comprising lyolefins, polyesters, polyamides and mixtures of these materials. It is advantageous in the case of using a reinforcing element from this group of materials that it is easier to achieve the desired property changes, such as increase in strength or stiffness, with these materials by stretching.
  • the polyolefin is a polyethylene or a polypropylene. Especially these materials are considered to be advantageous for achieving the above-mentioned properties.
  • the polyester is a polyethylene terephthalate (PET) or polybutylene terephthalate (PBT).
  • the reinforcing element contains at least one additive.
  • additives can improve, for example, UV resistance, stretchability, strength properties, impact resistance, flame retardant properties, etc.
  • Additives can also be used to obtain certain optical effects of the reinforcing element, for example by thermosensitive additives, phosphorescent additives or color masterbatches.
  • the reinforcing element may be geometrically adapted to the component to be reinforced with the reinforcing element or the respective intended use and / or load case with respect to its cross-sectional area formed perpendicular to the main stretching direction. It should be emphasized here that when the reinforcing element is adapted to the component to be reinforced, the connection between the reinforcing element and the component to be reinforced can be made surprisingly good.
  • the reinforcing element is surface-treated on at least one surface.
  • a surface treatment by mechanical, physical or chemical methods can give the reinforcing element further positive properties. These may be, for example, a changed feel, a change in the friction coefficient or the surface tension and the like.
  • at least one surface of the reinforcing element has an embossing.
  • An embossing can, for example, bring about an altered feel as an advantage.
  • Another effect of embossing may involve the enlargement of the surface, whereby an adhesive bond can be improved by increasing the surface area with such a surface-treated reinforcing element, for example.
  • a connection process for connecting the reinforcing element to the matrix of an object it may be advantageous to arrange support extensions on the cross-sectional areas of the two longitudinal ends of the reinforcing element.
  • the stretched reinforcing element during the connection process for example, gripping devices at its two longitudinal ends in an improved manner, be held positively and / or non-positively.
  • a scrim or fabric is provided for bonding to a matrix of an object, wherein the matrix of the object comprises at least one unstretched or substantially unstretched plastic material as a major constituent or exclusive constituent.
  • the scrim or tissue comprises first plastic strands and other plastic strands. It is provided that the first plastic strands are formed by inventive, first stretched reinforcing elements.
  • first stretched reinforcing elements are arranged parallel or substantially parallel to one another in their position in relation to their longitudinal axes in the scrim or fabric. It is further provided that the further plastic strands are arranged parallel or at least approximately parallel to one another with respect to their longitudinal axes, and with respect to their longitudinal axes substantially transversely, ie at an angle to the longitudinal axes of the stretched reinforcing elements.
  • scrim or tissue mechanically particularly stable structure for improving the mechanical properties or for reinforcing an object or component can be provided. It may be useful if the other plastic strands of a fabric and / or fabric are also formed by stretched reinforcing elements.
  • a component or object can be bi- or multi-axially reinforced, as arranged in at least two directions, stretched reinforcing elements arranged in the context or tissue are.
  • stretched reinforcing elements arranged in the context or tissue are.
  • such high tensile strengths in different directions can be achieved, so that the resistance of the fabric or fabric to external forces acting on the scrim or tissue deformation forces can be further improved.
  • the further plastic strands of a fabric and / or fabric are formed by reinforcing elements with a lower draw ratio than that of the first reinforcing elements.
  • the mechanical properties or the reinforcing properties of the fabric or fabric are selectively adjustable in different directions.
  • a clutch or tissue can be provided, which can be adapted in an improved form to an expected intended use and / or load case.
  • the other plastic strands of a fabric and / or fabric are formed by unstretched or substantially unstretched plastic strands.
  • unstretched or substantially unstretched plastic strands As a result, further customization options for the mechanical properties of the fabric or fabric are created.
  • a substantially unstretched plastic strand can also be arranged for further purposes in the scrim or tissue.
  • the unstretched or substantially unstretched plastic strands are formed by adhesive auxiliary strands, in particular of hotmelt adhesive.
  • adhesive auxiliary strands in particular of hotmelt adhesive.
  • first reinforcing kung elements and the other plastic strands of the fabric or fabric are arranged spaced apart in the direction of their respective transverse axes, so that is formed by the first reinforcing elements and the other plastic strands a grid-shaped structure with passages ,
  • first reinforcing kung elements and the other plastic strands of the fabric or fabric are arranged spaced apart in the direction of their respective transverse axes, so that is formed by the first reinforcing elements and the other plastic strands a grid-shaped structure with passages .
  • first fabric reinforcing elements are biased in the direction of their longitudinal axis to strain.
  • This may be advantageous when connecting to a matrix of an object consisting of substantially unstretched plastic material, as this may cause a deformation of the matrix of the object.
  • the connection process with the matrix can be carried out in such a way that the pretensioned reinforcement elements of the fabric or fabric shrink in the direction of their longitudinal axes during the connection process.
  • the prestressed or non-relaxed reinforcing elements can relax, in particular during a thermally assisted connection process.
  • the shrinkage of the reinforcing elements caused thereby can be used advantageously to cause a deformation of the matrix of the object.
  • Suitable, sufficiently elastic or deformable matrices (in Substantially) unstretched plastic material are, for example, rubber matrices or foam matrices.
  • a method for producing a reinforcing element comprising providing at least one semicrystalline thermoplastic material and melting it in an extrusion device, has at least the following successive method steps:
  • the method includes at least one further method step for improving the connection or integration of the reinforcing element with or in a matrix of an object, wherein at least one surface of the primary strand and / or the stretched strand is modified or functionalized by means of a surface treatment device.
  • the advantage of such a method is that the primary strand is already given any shape by extrusion of the plastic material via a raw-forming nozzle can. Further, when using, for example, an extruder, an endless strand can be produced, which is inexpensive to process in production. By subsequent cooling and the subsequent preservation of the raw form of the primary strand, this can be prepared for further processing. It is advantageous if the heat distortion temperature according to IS075-2 is undercut here in order to be able to process the primary strand further. Further, a subsequent heating of the raw-formed primary strand is conducive because it can be processed at a, subsequently carried out stretching process in the presence of the necessary processing temperature.
  • the plastic In a subsequent cooling process, the plastic can be well stabilized in order to finally be able to deliver it in a packaging device to its final use.
  • Particularly supportive acts here an additional process step in which the surface to improve the connection with or integration of the reinforcing element is modified with or in a matrix.
  • the at least one further method step for surface treatment of the drawn strand between step 5 and step 6 of the method is carried out. It is advantageous in this case that, by modifying the surface in this method step, a final surface can already be produced which no longer requires or is changed by mechanical processing in the production method.
  • the at least one further method step is carried out as a cold rolling process for the mechanical structuring of at least one surface of the drawn strand.
  • the at least one further process step is carried out as a physical treatment to increase the surface energy or polarity of at least one surface of the drawn strand.
  • the surface tension (dynung) of the amplification object can be increased.
  • the reinforcing object can be better protected by printing inks, medium, aqueous plastic dispersions, adhesives or adhesion promoters are wetted.
  • this allows further processing by laminating or coating.
  • the increase in surface energy is increased by corona treatment to 38 mN / m to 44 mN / m (measured by contact angle measurement).
  • a flame treatment, fluorination or plasma treatment is carried out.
  • the at least one further method step is carried out as a chemical treatment of at least one surface of the drawn strand.
  • the advantage of a chemical treatment is that the surface of the element can be adapted according to the requirements for an ideal connection to the substrate.
  • an adhesive may be applied to one or both sides of the drawn strand after the at least one further surface treatment step.
  • an adhesive it can advantageously be achieved that a reinforcing element modified in this way can not only be applied thermally to an object to be reinforced, but also that it is possible to stick it in the cold state.
  • the adhesive is selected from the class of hotmelt adhesives.
  • the class of hotmelt adhesives can be activated by introducing heat energy, therefore in the cooled state does not have the tendency to adhere to non-bonded surfaces. This substantially facilitates the handling of a reinforcing element provided with such a plastic.
  • the base polymers of the hotmelt adhesive that is applied belong to the same class of plastic as the material of the reinforcing element. It is advantageous that the recyclability of a reinforcing element formed in this way can be improved.
  • Hot melt adhesive with the reinforcing element can form a nearly uniform structure.
  • the method includes at least one further process step for cutting along the processing direction of the primary strand and / or the stretched strand into a plurality of strands.
  • the reinforcing element in addition to the production by a shaping nozzle, by cutting out of a wide extruded and monoaxially stretched web, which occupies the entire production width of an extrusion plant, can be cut.
  • the reinforcing element in addition to the production by a shaping nozzle, by cutting out of a wide extruded and monoaxially stretched web, which occupies the entire production width of an extrusion plant, can be cut.
  • the reinforcing element in addition to the production by a shaping nozzle, by cutting out of a wide extruded and monoaxially stretched web, which occupies the entire production width of an extrusion plant, can be cut.
  • the reinforcing element in addition to the production by a shaping nozzle, by cutting out of a wide extruded and monoaxially stretched web, which occupies the entire production width of an ex
  • the at least one further process step is carried out after the drawing step. It is particularly advantageous if this process step is carried out only after the drawing step, since the final width and thickness of the intermediate product to the reinforcing element is already present at this time of the process.
  • the at least one further process step is carried out after the surface treatment step. It is particularly advantageous if this process step is carried out only after the surface treatment step, since the final shape and surface configuration of the intermediate product is already present at this time of the process.
  • the packaging step is carried out at least partially in a shaping device. It is advantageous here that the reinforcing element can thereby be given an arbitrary shape, in order to adapt it to particular purposes of use.
  • the scrim or fabric comprises first plastic strands and other plastic strands.
  • the scrim or tissue is characterized in that the first plastic strands are formed by stretched first reinforcing elements, and are arranged with respect to their longitudinal axes in their position relative to each other substantially at least approximately parallel.
  • the further plastic strands are at least approximately parallel to each other with respect to their longitudinal axes, and arranged with respect to their longitudinal axes substantially transversely to the longitudinal axes of the stretched first reinforcing elements.
  • the clutch or tissue at least partially consolidate.
  • a consolidation can be done, for example, by the action of thermal energy and / or pressure on a presented scrim or a pre-woven fabric.
  • compact and consolidated scrim or tissue can be provided, which are easier to handle for the connection s process with the matrix of an object to be reinforced.
  • consolidate is understood to mean a joining process in which the individual elements of a fabric or fabric are joined together to form a one-piece fabric or fabric.
  • the consolidation is carried out in such a way that a latticed structure of the fabric or fabric is formed with passages.
  • the consolidation can be performed incomplete, so that openings or passages remain in the lattice structure of the fabric or fabric.
  • the matrix of the object consisting of (substantially) unstretched plastic material can at least partially penetrate the passages or openings of the lattice structure of a fabric and / or fabric during the connection process. To this In this way, a form-locking connection of a fabric and / or fabric to the (essentially) undrawn plastic material of the object can be achieved, as a result of which the mechanical properties of the object can also be further improved.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a system for producing a reinforcing element
  • Fig. 2 is a perspective view of a reinforcing element
  • Fig. 3 is a perspective view of a mat with reinforcing elements and other plastic strands
  • Fig. 4 is a perspective view of a fabric with reinforcing elements and other plastic strands
  • Fig. 5 is a schematic representation of a method for producing a Geleges.
  • vesting is used synonymously with the term “stretching”. If the term “object” is used in the description, this is also to be read as “composite material” or "(plastic) object”.
  • a composite material in the sense of the description is a material of at least two materials with different properties and the other has material properties as its individual materials.
  • the composite material can thus comprise or consist of two plastic materials. Conversely, the term “exists” also includes the term “comprises”.
  • strip is used synonymously with the term “strip”.
  • FIG. 1 shows the schematic representation of a plant 1 for producing a reinforcing element 2, or the schematic process sequence for producing the reinforcing element 2.
  • thermoplastic material 3 is melted in an extrusion device 4 and pressed through a molding die 5.
  • the reinforcing element 2 consists of a polymer selected from the group of polyolefins, polyesters, polyamides or mixtures of these materials.
  • the reinforcing element 2 is a polymer selected from the group of the group of polyolefins, polyesters, or polyamides
  • the polyolefin is a polyethylene or a polypropylene len.
  • the polyester is a polyethylene terephthalate (PET) or polybutylene terephthalate (PBT).
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • polyamides for use as reinforcing element 2 are conceivable.
  • a plastic in the sense of this description is an organic, polymeric solid which is produced synthetically or semi-synthetically from monomeric organic molecules or biopolymers.
  • a polyolefin in the sense of this description is a collective term for alkenes, such as ethylene, propylene, 1-butene or isobutene, polymers produced by polymerization or else polyolefin copolymers. Examples are polyethylene, polypropylene, HDPE, LDPE, or LLDPE.
  • Mixtures of the individual plastics can be produced by mixing during the extrusion process.
  • the shaping nozzle 5 is fastened here to a shaping tool 6.
  • a primary strand 7 is generated, which receives its shaping by the shaping nozzle 5.
  • the forming tool 6 is attached to the extrusion device 4.
  • the shaping takes place by means of a smooth or structured shaping die 5 or a mandrel or web holder.
  • the shaping tool 6 can be designed as a hose head, pipe head, crosshead or spinneret.
  • a plurality of shaping nozzles 5 are mounted on the shaping tool 6.
  • eight shaping nozzles 5 can be attached to the forming tool 6, whereby a plurality of primary strands 7 can be produced, which can also be processed simultaneously.
  • an extrusion device 4 can produce several primary strands 7 at the same time, which may have different or the same cross-sectional shapes.
  • the individual primary strands 7 can then run parallel and be processed together in the further process steps.
  • the shaping nozzle 5 can be exchangeably mounted in the shaping tool 6.
  • the system 1 and the extrusion device 4 can be easily and quickly converted to the production of various, cord-like or strip-like or belt-like plastic objects 2.
  • the individual shaping nozzles 5 can be provided, for example, for the extrusion of various shapes and sizes of the outer contour of the primary strand 7.
  • the primary strand 7 emerging from the shaping die 5 can subsequently be passed through the cooling process 8 to the extrusion process in order to be able to feed it to further processing. Furthermore, it can be provided that the primary strand 7 emerging from the shaping die 5 is cooled sufficiently far in air so that the primary strand 7 becomes solid and can be further processed thereby.
  • the cooling device 8 can be designed, for example, as a water bath 9. In principle, however, any type of cooling device 8 for cooling the primary strand 7 is conceivable.
  • the water bath 9 used in this embodiment has a length 10 of about 3 meters in order to allow the primary strand 7 to cool sufficiently.
  • the primary strand 7 is not performed as shown only once through the water bath 9, but that in the water 9 Umlenkorgane are arranged, whereby the primary strand 7 can be repeatedly passed through the water 9. Further, a longer water bath 9 may be provided to increase the cooling capacity.
  • the water bath 9 is subdivided, for example, by partitions 11 into a plurality of zones 12.
  • these individual zones 12 for example, water with different temperatures can be used. It is also conceivable that in individual zones 12, the water is vortexed to increase the cooling capacity. This is advantageous Provided water bath 9 with a fresh water supply to provide constantly cool water can.
  • a spraying device 13 can be provided, through which the primary strand 7 is further cooled.
  • a trigger device 14 may be provided for the withdrawal of the primary strand 7 from the water bath 9.
  • the trigger device 14 may be embodied, for example, as a galette trio.
  • the individual roller elements 15 of the draw-off device 14 are cooled.
  • a further transport device 16 may be provided, which may also be designed as a galette trio. In this case, it is possible that the individual roller elements 15 are heated in order to heat the primary strand 7.
  • a stretching unit 17 Following these upstream devices there is a stretching unit 17.
  • a certain travel speed for the primary strand 7 is predetermined by the transporting device 16.
  • a further transport device 18 At the end of the stretching unit 17 there is a further transport device 18.
  • the withdrawal speed of the further transport device 18 is selected to be greater than that of the transport device 16.
  • the stretch ratio is preferably selected from a range between 2 and 40, preferably between 4 and 20.
  • the stretching can, as in the exemplary embodiment shown in FIG. 1, be carried out predominantly along the main drawing direction 19, whereby slight draws transverse to the main drawing direction 19 can not be completely ruled out, so that a stretched strand 20 can be predominantly monoaxially drawn.
  • one or more warming devices 21 to be provided along the stretching unit 17, by means of which the primary strand 7 is set to an advantageous processing temperature for the drawing process. is brought.
  • the selection of the advantageous processing temperature depends on the particular plastic to be processed.
  • a further warming device 21 can be provided, by means of which the stretched strand 20 can be specifically relaxed.
  • a bias voltage is introduced into the stretched strand 20 by the pulling away of the plastic strand, which is effective in the main stretching direction 19.
  • the stretched strand 20 can be kept at elevated temperature for a definable period of time after the drawing operation by means of the further heating device 21 in order to relax the stretched strand 20.
  • the extent of the relaxation can be determined, for example, by the choice of the temperature and / or cycle time.
  • the stretched strand 20 can be passed through a further cooling device 22 in order to bring it to a corresponding temperature for further processing.
  • a further cooling device 22 in order to bring it to a corresponding temperature for further processing.
  • the individual roller elements 15 of the further transport device 18 are cooled in order to achieve the necessary cooling of the stretched strand 20.
  • a surface treatment device 23 is shown, in which at least one surface 24 of the primary strand 7 and / or the drawn strand 20 is modified or functionalized.
  • the surface treatment device 23 may not only be subsequently installed on the stretching unit 17, but rather it is also possible that the surface treatment device 23 is installed at a different position in the process flow before the stretching unit 17.
  • the surface treatment device 23 described here by way of example is located downstream of the stretching unit 17 and therefore treats the stretched strand 20.
  • a surface treatment device 23 which is installed in front of the stretching unit naturally treats the primary strand 7. All information relating to the surfaces 24 to be treated is also relevant then on the primary strand 7.
  • the surface treatment device 23 may be, for example, an apparatus for mechanical surface treatment, physical surface treatment, or chemical surface treatment.
  • a surface treatment device 23 for mechanical surface treatment may, for example, be implemented by a roller pair 25.
  • the roller pair 25 may be provided by means of a first roller 26 and a second roller 27 for the mechanical structuring of at least one surface 24 of the drawn strand 20.
  • the stretched strand 20 extends between the two rollers 26, 27th
  • the two rollers 26, 27 can be pressed against one another by means of a pretensioning device 28 in order to be able to carry out the stretched strand 20 independently of its thickness 29 with a constant clamping force between the rollers 26, 27.
  • the two rollers 26, 27 are arranged in their position to each other adjustable and lockable to each other in order to adapt to the thickness 29 of the stretched strand 20 can.
  • a roll structure 30 In order to process the surface 24 of the stretched strand 20 accordingly, a roll structure 30 must be provided in at least one of the rolls 26 or 27. Through this roll structure 30, a surface 24 of the strand 20 can be given a mechanical structuring. It is also possible that both rollers 26, 27 are formed with a roller structure 30.
  • the stretched strand 20 can be provided on both sides on its surface 24 with a mechanical structuring.
  • the roll structure 30 may be formed, for example, by protruding structural forms, such as pyramides and the like. It is also conceivable that the roller structure 30 is formed approximately by needle-shaped objects, which are designed to penetrate into the surface 24 of the stretched strand 20. As an alternative to the embodiment with two rollers 26, 27, it is also conceivable that only one roller 27 is carried out, which clamps the stretched strand 20 with a flat counter-holding plate. Alternatively or in addition to the mechanical surface treatment by a roller pair 25, a physical surface treatment device 31 may be provided.
  • a physical surface treatment device 31 may be advantageous if the stretched strand 20 has a non-polar, highly electrically insulating and water-repellent surface 24.
  • This surface 24 can by printing inks, solvents, aqueous
  • Plastic dispersions, adhesives or adhesion promoters be poorly wettable. This is the case in particular with polyethylene, polypropylene and polyester materials.
  • one possible physical surface treatment device 31 may be embodied as a corona treatment device.
  • the objective of such a physical surface treatment device 31 may be, for example, increasing the polarity of the surface 24, whereby wettability and chemical affinity of the surface 24 of the strand 20 can be significantly improved.
  • the physical surface treatment device 31 is embodied in the form of a corona treatment device at the end of the manufacturing process.
  • the stretched strand 20 is exposed to a high-voltage electrical discharge. This occurs between a grounded, polished roller 32 of steel or aluminum and a closely fitting insulated electrode 33.
  • the stretched strand 20 lies on the polished roller 32, so that only the surface 33 of the stretched strand 20 facing the electrode 33 is treated.
  • the electrode 33 is supplied by a high-frequency generator with an AC voltage of 10 kV to 20 kV and a frequency between 10 kHz and 60 kHz. Due to the corona treatment, the surface tension (dynung) in the stretched strand 20 can have a value between 38 mN / m to 44 mN / m. Since the surface tension is caused by dispersive and polar interaction components, the introduction of polar functional groups in particular increases the polar component of the surface tension.
  • the surface tension of the drawn strand 20 should be above the surface tension of the desired coating material.
  • the ratio between polar and dispersive interaction should be as close as possible to the surface tension of the drawn strand 20 and the desired coating material.
  • a test method for measuring the surface tension is the contact angle measurement or contact angle measurement.
  • a drop of liquid is placed on the surface 24 on a test piece of the drawn strand 20 and under high magnification of the
  • the polar and dispersive fractions of the surface tension of the film can be determined.
  • a flame treatment, a fluorination or a plasma treatment can be carried out.
  • a chemical surface treatment device 34 may be provided.
  • oxidizing agents may be provided for the plastic classes used in each case. These can be, for example, acids and alkalis.
  • an adhesive 35 on a side surface 36 which may be part of the surface 24 of the stretched strand 20, is applied.
  • a physical surface treatment it may be advantageous that a physical surface treatment has been carried out beforehand.
  • a further process step may be provided, in which, viewed along a processing direction 37, the primary strand 7 or the stretched strand 20 is divided into a plurality of divided strands 38. This can be done by means of a division s device 39, which is shown symbolically here.
  • the division s device 39 may comprise, for example, a cutting unit 40 in the form of a cutting blade or in the form of a cutting roller.
  • the primary strand 7 or the stretched strand 20 can in this case be divided in any orientation and thus converted into a plurality of divided strands 38. However, it is preferable that the primary strand 7 or the stretched strand 20 is divided as seen in its width.
  • the packaging device 41 may comprise, for example, a spool 42 and a spool cutting unit 43, as shown for the lower strand 38.
  • Such coils 42 may serve for bulk portioning of reinforcing elements 2. Such wound coils 42 can be transported, for example, to a further processing plant located at a remote location, where they are fed to their further processing.
  • the packaging device 41 can comprise, for example, a piece cutting unit 44, as illustrated for the upper strand 38.
  • This piece cutting unit 44 can be designed to cut the drawn strand 20 or even the divided strand 38 into short pieces, which can then be fed to their further processing.
  • the cutting unit 44 is by a traversed with the stretched strand 20 or even the split strand 38 cutting tool formed to enable a continuous manufacturing process.
  • the piece cutting unit 44 is formed by a cutting roller 45, which comprises a peripheral cutting unit 46. It can be provided that the cutting unit 46 corresponds to a recess 47 of a counter-holder roller 48.
  • a shaping device 49 is provided, by means of which the reinforcing element 2 is brought into a special shape.
  • the forming device 49 may include, for example, a die and a punch.
  • the shaping device comprises forming rollers for the continuous production of a specific extruded profile.
  • Such support extensions 64 may be attached to the longitudinal ends of a reinforcing element 2 by, for example, molding a thermoplastic on the two cross-sectional surfaces 51. As already described above, such mounting extensions 64 can be advantageous for holding reinforcing elements 2 when connecting the reinforcing elements 2 to components or objects.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a reinforcing element 2 in a perspective view.
  • the reinforcing element 2 shown here consists of a plastic strand 50.
  • the reinforcing element 2 has a cross-sectional area 51 on the face side with a substantially rectangular cross-sectional shape. It is possible, however, that the
  • Cross-sectional area 51 has various rib-like and along the main tver stretching direction 19 extending stiffening forms 52, which may contribute to increasing the rigidity of the reinforcing element 2.
  • a thickness 53 of the reinforcing element 2 has an influence on the bending stiffness with respect to a transverse axis 54. The larger the thickness 53 of the reinforcing element 2 is chosen, the greater is the bending stiffness about the transverse axis 54 of the reinforcing element 2.
  • Stiffeners 52 may help to increase the flexural stiffness about the transverse axis 54.
  • the reinforcing element 2 has an embossing 60 at least on one surface 24.
  • the surface 24 includes the broad side 55 and the narrow side 58.
  • the embossment 60 may be, for example, a diamond-like geometry, which is mounted in relief on the reinforcing element 2.
  • the embossing 60 can also be introduced, for example, in the form of micropores 61 into the reinforcing element 2, which are particularly well suited for improving, for example, the connection to a further material.
  • the micropores 61 may be formed, for example, in the form of piercing holes 62, which have been produced by mechanical processing, for example by means of needle rollers.
  • An embossing 60 may, for example, also be designed in the form of a fraying 63 for increasing the surface roughness, which leads to an increased bondability of the surface to another material.
  • the surface 24 has been prepared for example by a physical surface treatment or by a chemical surface treatment for the connection of the surface 24 to another element.
  • an untreated reinforcing element 2 has a nonpolar, electrically well insulating and water-repellent surface 24.
  • This surface 24 may be poorly wettable by printing inks, solvents, aqueous polymer dispersions, adhesives or adhesion promoters. This is the case in particular with polyethylene, polypropylene and polyester materials.
  • the quality of connection to a material to be joined to the reinforcing element 2 may also be worse or inadequate, for example due to an untreated surface.
  • the goal of such a physical surface treatment may be to increase the polarity of the surface 24, thereby improving wettability and chemical affinity.
  • the surface tension can be increased by a physical surface treatment method such as the corona treatment.
  • the surface tension exhibited by the reinforcing element 2 depends on how long the surface treatment process has already taken place. Immediately after the surface treatment, a surface tension of between 38 mN / m and 44 mN / m may be present on the surface 24 of the reinforcing element 2. If the surface treatment process is already around 4 weeks back, a reduction of the surface tension of approx. 10% can be determined.
  • the surface tension may have been increased by flame treatment, fluorination or plasma treatment.
  • a test method for measuring the surface tension is the contact angle measurement or contact angle measurement.
  • a liquid droplet is placed on the surface 24 on the reinforcement element 2 and the contact angle is increased by a large magnification. tact angle) of the droplet compared to the surface 24 determined. The smaller the angle, the better the wetting.
  • the polar and dispersive fractions of the surface tension of the film can be determined.
  • the invention provides for the formation of layers 65 or webs 66 comprising reinforcing elements 2 according to the invention, which webs 65 or webs 66 may in turn be provided for joining to a matrix of an object consisting of a (substantially) unstretched plastic material.
  • Fig. 3 is an example of a scrim 65
  • Fig. 4 an example of a fabric 66 is shown.
  • the same reference numerals or component designations are used as in the preceding FIGS. 1 and 2. In order to avoid unnecessary repetition, reference is made to the detailed description in the preceding Figs. 1 and 2 or reference.
  • both a scrim 65 and a woven fabric 66 may comprise a plurality of first plastic strands 67 and further plastic strands 68, the first plastic strands 67 shown in FIGS. 3 and 4 passing through stretched first reinforcing elements 2 are formed.
  • These stretched first reinforcing elements 2 are each arranged with respect to their longitudinal axes 59 in their position relative to each other (substantially) in parallel.
  • the further plastic strands 68 are arranged (essentially) parallel to one another with respect to their longitudinal axes 69, and (substantially) transversely to the longitudinal axes 59 of the extended first reinforcing elements 2 with respect to their longitudinal axes 69.
  • the arrangement of the first reinforcing elements 2 and the other plastic strands 68 can be made such that by overlaying the reinforcing elements 2and the further plastic strands 68, a scrim 65 is formed, as shown in Fig. 3.
  • a fabric 66 shown in FIG. 4 can be formed. Both in the exemplary fabric 65 shown in FIG. 3 and in the exemplary fabric 66 shown in FIG. 4, overlapping regions 70 are formed at which the reinforcement elements 2 and the other plastic strands 68 overlap and touch each other.
  • the first reinforcing elements 2 are disposed on all overlapping regions 70 on one side of the fabric 65, while the other plastic fibers 68 are disposed on all the overlapping regions 70 on the other side of the fabric 65.
  • the first reinforcing elements 2, top 'and the other plastic strands 68, bottom' are arranged.
  • first reinforcing elements 2 or the further plastic strands 68 'at the top' are arranged at the overlapping regions 70, the arrangement of the first reinforcing elements 2 and the further plastic strands 68 at other overlapping regions 70 can be reversed.
  • the exemplary embodiment of a fabric 66 shown in FIG. 4 represents a so-called "plain weave". In this fabric weave, a first reinforcing element 2 is arranged at a first overlapping region 70 'above' and is arranged at the bottom 'overlapping regions directly adjacent to the first overlapping region.
  • first reinforcing element 2 thus alternates at respectively directly adjoining overlapping regions 70 along its longitudinal axis 59 between 'above' and 'below'.
  • any other scrim or fabric types can also be used.
  • so-called multiaxial fabrics comprising three or more layers of elements or strands can also be used.
  • the arrangement angle of the respective elements of a layer of strands with respect to their respective longitudinal axes relative to each other can basically be varied as desired.
  • the other plastic strands 68 may also be formed by stretched first reinforcing elements 2.
  • the further reinforcing elements substantially arranged transversely to the stretched first reinforcing elements 2 to resemble (substantially) the first reinforcing elements 2. Additional possibilities for determining the mechanical properties and other properties of a fabric 65 or fabric 66 result from the fact that the further plastic strands 68 of a fabric 65 or fabric 66 are formed differently from the first reinforcement elements 2.
  • the further plastic strands 68 can be formed by reinforcing elements with a lower draw ratio than that of the first reinforcing elements 2. It is also possible that the further plastic strands 68 are formed by (substantially) unstretched plastic strands. Basically, any plastic materials can be used. Such additional plastic strands 68 or unstretched plastic strands can be formed, for example, by adhesive auxiliary strands. In particular, the further plastic strands 68 can be formed by melt adhesive strands.
  • a bonding process for bonding a fabric 65 or fabric 66 to a matrix of an object can be performed simply and efficiently, since the hot melt at least partially softens such hot melt adhesives and thereby as a bonding agent between the first reinforcing elements 2 and a (substantially) unstretched plastic material an object to be amplified can be effective.
  • Adhesive auxiliary strands or adhesives whose melting temperature is less than the melting temperature of the first reinforcing elements 2 can be used, whereby a loss of the molecular orientation of the polymer chains of the first reinforcing elements 2 during a joining process can be effectively prevented.
  • the first reinforcing elements 2 and the further plastic strands 68 can be arranged in the direction of their respective transverse axes 54, 71 spaced from each other in the scrim 65 or fabric 66.
  • both the exemplary scrim 65 in FIG. 3 and the exemplary woven fabric 66 shown in FIG. 4 are formed by grid-like structures with passages 72.
  • neither a first reinforcing element 2 nor another synthetic material strand 68 is arranged at the positions of these passages 72.
  • the passages 72 can be penetrated by a matrix of an object to be reinforced that is composed of a (substantially) undrawn plastic material.
  • a Versêtung the connection between a scrim 65 and tissue 66 and the matrix of an object can be achieved.
  • the dimensions of the passages 72 of a fabric 65 or fabric 66 shown in FIG. 3 and FIG. 4 can in principle be set arbitrarily in the course of production by laying or weaving.
  • the passages 72 in FIG. 3 and FIG. 4 are shown as relatively large in size for better clarity.
  • the distances between the stretched first reinforcing elements 2 and the other plastic strands 68 can also be selected to be smaller than shown in FIGS. 3 and 4.
  • Dimensioning of the grid-like structure of a mat 65 or of a fabric 66 can take place during the production of a mat 65 or fabric 66. On the one hand, this can be carried out by appropriately laying or weaving the first reinforcing elements 2 and the further plastic strands 68 by arranging the first reinforcing elements 2 and further plastic strands 68 spaced apart from each other in the direction of their respective transverse axes 54, 71.
  • the determination of the lattice-shaped structure or size of the passages 72 can also be carried out in a consolidation step following the laying or weaving.
  • Such consolidation can be achieved, for example, by the action of thermal energy and / or pressure on a presented scrim 65 or a pre-woven fabric 66.
  • An exemplary way to consolidate a fabric 65 is shown in FIG.
  • the same reference numerals or component designations are again used for the same parts as in the preceding FIGS. To avoid unnecessary repetition, reference is made to the detailed description in the preceding Figs. 1 to 4 or reference.
  • FIG. 5 schematically illustrates a consolidation or solidification of a mat 65 by means of a heating press 73.
  • the scrim 65 can be positioned, for example, between two pressing jaws 74, wherein the pressing jaws 74 can be made heatable.
  • differently configured pressing tools would be suitable for solidifying a jaw 65 as shown in FIG.
  • the solidification of the Geleges 65 shown in Fig. 5 65 is carried out by applying a pressing force on the scrim 65, or the first reinforcement simplantation 2 and the other plastic strands 68 of the jaw 65.
  • the pressing force can both one-sided and from both sides on the scrim 65 are applied, as indicated by the arrows labeled 'F' in FIG.
  • a (at least for the most part) one-piece scrim 65 or fabric 66 can be provided, wherein the plastic materials of the stretched first reinforcing elements 2 and the other plastic strands 68 can penetrate at least partially materially.
  • scrim 65 or fabric 66 can be provided, which is very easy to handle for further process steps.
  • a consolidation can be carried out in such a way that a lattice-shaped structure of a web 65 or fabric 66 results with passages 72 of the desired size.
  • the consolidation can be performed incomplete, so that openings or passages 72 remain with the desired dimensions in the lattice structure of the web 65 and tissue 66.
  • a targeted adjustment of the degree of consolidation or the structure of the resulting Gele 65 or fabric 66 by varying the temperature and / or the pressure to achieve during consolidation.
  • the residence time of a fabric 65 or a fabric 66 can be varied at a certain pressure and temperature.
  • a consolidation of a backing 65 or fabric 66 according to the invention is carried out at as low a temperature and as high a pressure as possible in order to avoid a loss of the molecular orientation of the polymer chains in the versatility of the invention.
  • pressure and temperature in any case on the material used in each case for the first reinforcing elements 2 and the other plastic strands 68 of a fabric 65 or a fabric 66 must be considered.
  • a stretched plastic strand 20 can be purposefully relaxed by means of the already explained above and arranged in FIG. 1 after the stretching unit 17, further warming-up device 21.
  • the extent of the relaxation can be determined, for example, via the choice of the temperature and / or the cycle time through the further warm-up device 21.
  • stretched strands 20 along the main stretch direction 19 may be achieved by adjusting a lower temperature of the further warm-up device 21.
  • the residence time of the stretched strand 20 in the warm-up device 21 can be shortened.
  • a process step for relaxing the stretched strand 20 can also be omitted altogether. If the highest possible internal prestress in the elongated strand 20 is desired, the stretched strand 20 can also be cooled as quickly as possible by means of the further cooling device 22 arranged downstream of the further heating device 21 in FIG. 1.
  • prestressed first reinforcing elements 2 in a layer 65 or fabric 66 can be advantageous with respect to a deformation of a matrix of an object consisting of (substantially) unshaped plastic material.
  • the further plastic material may be in the form of a strip or to form one or more strips, one surface of the strip or strips being a printing element. genlong.
  • the compressive residual stress can be produced by a corresponding cooling process of the plastic material for the first reinforcing element 2.
  • the plastic material of the object reinforced with the first reinforcing element 2 or the fabric 65 or the scrim 66 forms a three-dimensional object and the first reinforcing element 2 or the fabric 65 or the scrim 66 outside the neutral fiber of the three-dimensional article of the plastic material , and preferably within the plastic material.
  • the jaw 66 and the fabric 65 is preferred if this is completely formed fiber-free.
  • the stretching of the plastic material to the first reinforcing element 2 can be uniaxial, biaxial or multiaxial.
  • the first reinforcing element 2, the fabric 66 and the fabric 65 are preferably used for reinforcing a plastic article made of a thermoplastic material or for producing a composite material, in which the further, the matrix-forming material is also a thermoplastic. It is preferred if the first reinforcing element 2, the fabric 66 and the fabric 65 consist of or comprise a thermoplastic which is composed of the same monomer units as the thermoplastic of the matrix.
  • Transport device 43 bobbin cutting unit

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verstärkungselement (2) bestehend aus einem Kunststoffstrang (50), zum Verbinden mit einer Matrix eines Objektes, wobei die Matrix des Objektes überwiegend aus zumindest einem, im Wesentlichen unverstrecktem Kunststoffmaterial besteht, und wobei das Verstärkungselement (2) zumindest ein teilkristallines, thermoplastisches Kunststoffmaterial umfasst. Der Kunststoffstrang (50) ist vorwiegend monoaxial verstreckt, und eine senkrecht zur Hauptverstreckungsrichtung (19) ausgebildete Querschnittsfläche (51) des Verstärkungselements (2) weist eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform auf. Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Verstärkungselementes (2).

Description

Verstärkungselement, sowie Verfahren zum Herstellen eines derartigen Verstärkungselementes
Die Erfindung betrifft ein Verstärkungselement wie dies im Anspruch 1 angegeben ist, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Verstärkungselementes wie dies im Anspruch 18 angegeben ist.
Aus der EP 1 409 244 B 1 ist eine monoaxial verstreckte Polyolefin-Mehrschichtfolie, ein mo- noaxial verstrecktes Polyolefin-Mehrschichtband oder -Garn des AB- oder ABA-Typs, mit einem Gesamtstreckverhältnis von mehr als 12 und einem E- Modul von wenigstens 10 GPa bekannt. Diese Mehrschichtfolie besteht im Wesentlichen aus einer zentralen Schicht (B) eines aus Polyethylen und Polypropylen ausgewählten Polyolefins und einer oder zwei weiteren Schichten (A) eines Polyolefins aus der gleichen Klasse wie das Material der zentralen Schicht B. Hierbei ist der DSC-Schmelzpunkt des Materials der anderen Schichten (A) niedriger, als der DSC-Schmelzpunkt des Materials der zentralen Schicht (B), wobei die zentrale Schicht (B) zwischen 50 und 99 Masse-% des Materials und die anderen Schichten (A) zwischen 1 und 50 Masse-% betragen. Dieses Material kann beispielsweise als Verstärkung in ein weiteres Material gepresst werden, wobei der DSC-Schmelzpunkt des weiteren Materials un- ter dem DSC-Schmelzpunkt sowohl der A- als auch der B-Schicht liegt und die Verarbeitungstemperatur so gewählt wird, dass sie zwischen dem Schmelzpunkt des weiteren Materials und dem Schmelzpunkt der A-Schicht liegt. Es ist auch möglich einzelne Schichten des Filmes aufeinander zu stapeln und sie zu verpressen, wobei hierbei die Verarbeitungstemperatur so gewählt wird, dass sie zwischen dem Schmelzpunkt der A-Schicht und dem Schmelz- punkt der B -Schicht liegt. Weiter ist ein Verfahren zur Herstellung einer monoaxial verstreckten Polyolefin-Mehrschichtfolie, eines monoaxial verstreckten Polyolefin-Mehrschichtbands oder -Garns des AB- oder ABA-Typs, mit einem Gesamtstreckverhältnis von mehr als 12 angegeben, wobei 1. eine Folie, ein Band oder Garn des AB- oder ABA-Typs, im Wesentlichen bestehend aus einer zentralen Schicht (B) eines aus Polyethylen und Polypropylen ausgewählten Polyolefins und einer oder zwei weiteren Schichten (A) eines Polyolefins aus der gleichen Klasse wie das Material der zentralen Schicht B, wobei der DSC-Schmelzpunkt des Materials der anderenSchichten (A) niedriger ist als der DSC-Schmelzpunkt des Materials der zentralen Schicht (B), wobei die zentrale Schicht (B) zwischen 50 und 99 Masse% des Materials und die anderen Schichten (A) zwischen 1 und 50 Masse-% betragen, durch Coextrusion bereitgestellt wird und wobei
2. die coextrudierte Folie, das coextrudierte Band oder Garn einer einstufigen oder mehrstufigen Streckung bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts der zentralen Schicht B unterzogen wird. Die in der EP 1 409 244 B l beschriebene Ausführung besitzt den Nachteil, dass ein derart hergestelltes Verstärkungselement sehr kostspielig und aufwendig produziert ist, wobei die Festigkeitseigenschaften und Steifigkeitseigenschaften nicht ausreichend sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verstärkungsele- ment zu schaffen.
Diese Aufgabe der Erfindung wird jeweils unabhängig durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 1, Anspruch 19, Anspruch 28 sowie Anspruch 41 gelöst. Das Verstärkungselement ist monoaxial oder vorwiegend monoaxial verstreckt. Eine senkrecht zur Hauptverstreckungsrichtung ausgebildete Querschnittsfläche des Verstärkungselements, weist eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform auf. Vorteilhaft ist hierbei, dass durch die monoaxiale Verstreckung des Kunststoffes wesentliche Eigenschaften des Kunststoffmateriales verbessert werden können. Durch die Ausrichtung der Molekülketten in Abzugsrichtung werden für die Anwendung günstige Verbesserungen erzielt, welche beispielsweise die Erhöhung der Steifigkeits- und Festigkeitseigenschaften betreffen.
Durch Verbinden des Verstärkungselements oder mehrerer Verstärkungselemente mit einer Matrix eines Objektes können Verbundwerkstoffe mit verbesserten mechanischen Eigen- Schäften bereitgestellt werden. Ein erfindungsgemäßes Verstärkungselement ist dabei zum
Verbinden mit einer ein unverstrecktes oder im Wesentlichen unverstrecktes Kunststoffmaterial aufweisenden Matrix eines Objektes vorgesehen. Hier und im Folgenden wird unter einem, im Wesentlichen unverstreckten' Kunststoffmaterial ein Kunststoffmaterial verstanden, bei welchem im Zuge seiner Herstellung keine gesonderte Verstreckung in einer Reckvorrichtung vorgenommen wurde. Insbesondere wurde bei der Herstellung eines ,im Wesentlichen unverstreckten' Kunststoffmaterials keine Verstre- ckung durchgeführt, wie diese im Zuge der Herstellung eines erfindungsgemäßen Verstärkungselement erfolgt.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die Dicke des Verstärkungselements entlang seiner Quer- schnittsfläche zumindest abschnittsweise zwischen 0,2 mm und 10 mm, insbesondere zumin- dest abschnittsweise zwischen 0,3 mm und 7 mm, bevorzugt zumindest abschnittsweise zwischen 0,4 mm und 5 mm beträgt. Die genannten Dickenbereiche haben sich in der Handhabung des Verstärkungselementes als besonders vorteilhaft erwiesen. Weiter kann eine Matrix, welche mit einem Verstärkungselement der angegebenen Querschnittsflächen versehen wird, besser mit dem Verstärkungselement verbunden werden, da die während des Fertigungspro- zesses eingebrachte Wärmeenergie schnell in die jeweilig zu verbindenden Bereiche der beiden Elemente eingebracht werden kann. Des Weiteren bevorzugen die dargestellten Geometrien die materialschlüssige Anbindung bei einem weiterführenden Konsolidierungsprozess mit einer Matrix durch vorteilhafte Flächenanbindungen. Das aus einer Kombination einer Matrix mit einem Verstärkungselement derartiger Dicke gewonnene Objekt weist ausgezeich- nete Eigenschaften bezüglich seiner Steifigkeit, Festigkeit und Widerstandsfähigkeit auf.
Ferner kann es zweckmäßig sein, dass die Biegesteifigkeit des Verstärkungselements bezüglich einer senkrecht zur Haup tver Streckungsrichtung verlaufenden horizontalen Querachse zwischen 67 N*mm und 23* 10λ6 N* mm2 beträgt. Vorteilhafterweise liegt eine Biegesteifig- keit des Verstärkungselementes in den hier angegebenen Wertebereichen, da in weiterer Folge durch Verbindung des Verstärkungselementes mit einer Matrix ein Objekt erzeugt werden kann, welches ausgezeichnete Steifigkeitseigenschaften aufweist. Weiter kann dadurch das Verstärkungselement per se eine sehr stabile Form aufweisen, wodurch es im Verarbeitungs- prozess besser verarbeitet werden kann als vergleichbare Verstärkungselemente aus dem Stand der Technik.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Biegesteifigkeit des Verstärkungselements bezüglich einer senkrecht zur Haup tver Streckungsrichtung verlaufenden vertikalen Hochachse zwischen 10* 10Λ 3 N*mm 2 und 21* 10A 9 N*mm 2 beträgt. Vorteilhafter weise liegt eine Biegesteif igkeit nach DIN53362 des Verstärkungselementes in den hier angegebenen Wertebereichen, da in weiter Folge durch Verbindung des Verstärkungselementes mit einer Matrix, ein Objekt erzeugt werden kann, welches verbesserte Steifigkeitseigenschaften aufweist. Weiter kann dadurch das Verstärkungselement per se eine sehr stabile Form aufweisen, wodurch es im Verarbeitungsprozess besser verarbeitet werden kann als herkömmliche Verstärkungselemente aus dem Stand der Technik.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die Biegefestigkeit des Verstärkungselements zwischen 50 MPa und 800 MPa beträgt. Von Vorteil ist es wenn das Verstärkungselement mindestens die genannte Biegefestigkeit nach ISO 178 aufweist, da besonders bei der Verstärkung einer im Vergleich zum Verstärkungsmaterial dünnschichtigen Matrix gefordert sein kann, dass das Verstärkungsmaterial die Biegespannungen aufnehmen muss, wobei das Matrixmaterial für die Querdruckstabilität verantwortlich ist.
Ferner kann es zweckmäßig sein, dass die Torsionssteifigkeit des Verstärkungselements um eine in der Hauptverstreckungsrichtung verlaufenden Längsachse zwischen 85 N*mm und 30* 10λ6 N* mm beträgt. Vorteilhaft ist hierbei, dass in weiterer Folge durch die Verbindung des Verstärkungselementes mit einer Matrix, ein Objekt erzeugt werden kann, welches ver- besserte Steifigkeitseigenschaften aufweist. Weiter kann dadurch das Verstärkungselement per se einer sehr stabile Form aufweisen, wodurch es im Verarbeitungsprozess besser verarbeitet werden kann als herkömmliche Verstärkungselemente aus dem Stand der Technik.
Weiter kann vorgesehen sein, dass das Verstreckungsverhältnis des Verstärkungselements zwischen 2 und 40, bevorzugt zwischen 4 und 20, beträgt. Mit einem Verstreckungsverhältnis im angegebenen Bereich kann erreicht werden, dass die Molekülstruktur des Verstärkungselementes besser orientiert wird, sodass die Makromoleküle entsprechend ausgerichtet sind, und somit eine Erhöhung der Festigkeitswerte und/oder der Steifigkeits werte zu erlangt werden kann.
Weiters kann vorgesehen sein, dass der Elastizitätsmodul des Verstärkungselementes entlang der Hauptverstreckungsrichtung zwischen 2.500 MPa und 15.000 MPa, bevorzugt zwischen 4.000 MPa und 12.000 MPa, beträgt. Von Vorteil ist hierbei, dass durch Erhöhung des Elasti- zitätsmodules gemessen nach ISO 527 die Steifigkeit des sich aus einem Verstärkungselement und einer Matrix ergebenden Objektes verbessert werden kann. Besonders günstig kann dieser Effekt beim Einsatz von Materialien sein, welche sich unter Belastung möglichst wenig verformen sollen.
Ferner kann es zweckmäßig sein, dass das Verstärkungselement entlang der Hauptverstreckung srichtung eine Zugfestigkeit zwischen 100 MPa und 500 MPa, insbesondere zwischen 150 MPa und 300 MPa, aufweist. Die Erhöhung der nach ISO 527 ermittelten mechanischen Eigenschaften im Zugfall hat den Vorteil, dass Objekte, welche mit einem entsprechenden Verstärkungselement ausgestattet sind, eine erhöhte mechanische Performance aufweisen. Die gewünschten Eigenschaften des Matrixmaterials können dabei beibehalten werden. Beispielsweise können Objekte, bei denen der Volumenanteil des Verstärkungsmateriales im Vergleich zum Volumenanteil des Matrixmateriales groß gewählt wurde und zwischen 60 Vol.-% und 95 Vol.-% beträgt, überproportional hohe Zugfestigkeitswerte im Objekt ermög- liehen. Wird hingegen der Volumenanteil des Verstärkungsmateriales im Vergleich zum Volumenanteil des Matrixmateriales klein gewählt, etwa zwischen 0,5 Vol.-% und 20 Vol.-%, so kann im Objekt eine hohe Biegefestigkeit erreicht werden. Die Menge an Verstärkungsmaterial hängt von der finalen Anwendung ab und kann durch geeignete Verfahren spezifisch variiert werden. Als vorteilhaft kann hier vor allem angemerkt werden, dass durch den Einsatz einer oder mehrerer Lagen an Verstärkungsmaterial, der Anteil an Matrixmaterial reduziert und somit an Gesamtgewicht eingespart werden kann.
Weiter kann vorgesehen sein, dass das Verstärkungselement eine Breite von maximal 300 mm, insbesondere eine Breite zwischen 5 mm und 150 mm, bevorzugt eine Breite zwischen 10 mm und 25 mm, aufweist. Vorteilhaft ist bei einer Verwendung von Verstärkungselementen mit den angegebenen Breiten, dass diese durch etablierte Verfahren flexibel und kostengünstig hergestellt werden können. Auch die Weiterverarbeitung von Verstärkungsmaterialien mit den genannten Breiten kann mit modernen Fertigungsanlagen problemlos erfolgen. Darüber hinaus sind Verstärkungselemente mit den angegebenen Breiten entsprechend steif, um ein Matrixmaterial ausreichend unterstützen zu können.
Weiter kann vorgesehen sein, dass das Verstärkungselement ausschließlich oder als Hauptbestandteil aus einem Material, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus oder umfassend Po- lyolefine, Polyester, Polyamide und Mischungen dieser Materialien, besteht. Vorteilhaft bei einer Verwendung eines Verstärkungselementes aus dieser Gruppe von Materialien ist, dass sich mit diesen Materialien durch VerStrecken die angestrebten Eigenschaftsänderungen, wie beispielsweise Festigkeits - oder Steifigkeitserhöhung, einfacher erreichen lassen.
Im Speziellen kann vorgesehen sein, dass das Polyolefin ein Polyethylen oder ein Polypropylen ist. Besonders diese Materialien werden als vorteilhaft zur Erreichung der oben genannten Eigenschaften gesehen. Im Speziellen kann weiter vorgesehen sein, dass der Polyester ein Polyethylenterphtalat (PET) oder Polybutylenterphtalat (PBT) ist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Verstärkungselement zumindest ein Additiv enthält. Vorteilhaft bei der Verwendung von Additiven ist, dass diese beispielsweise die UV- Beständigkeit, Verstreckbarkeit, Festigkeitseigenschaften, Schlagzähigkeit, flammhemmende Eigenschaften usw. verbessern können. Additive können weiter auch zur Erlangung bestimmter optischer Effekte des Verstärkungselementes verwendet werden, etwa durch thermosensi- tive Additive, phosphoreszente Additive oder Farbmasterbatches. Weiters kann es zweckmäßig sein, dass das Verstärkungselement hinsichtlich seiner senkrecht zur Hauptver Streckungsrichtung ausgebildeten Querschnittsfläche geometrisch an das mit dem Verstärkungselement zu verstärkende Bauteil bzw. den jeweiligen Verwendungszweck und/oder Lastfall angepasst ist. Hervorzuheben ist hierbei, dass bei einer Anpassung des Verstärkungselementes an das zu verstärkende Bauteil, die Verbindung zwischen Verstärkungs- element und zu verstärkendem Bauteil überraschend gut ausgestaltet werden kann.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Verstärkungselement an zumindest einer Fläche oberflächenbehandelt ist. Eine Oberflächenbehandlung durch mechanische, physikalische oder chemische Verfahren kann dem Verstärkungselement weitere positive Eigenschaften verlei- hen. Diese können beispielsweise eine veränderte Haptik, eine Veränderung des Reibbeiwertes oder der Oberflächenspannung und dergleichen sein. In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass zumindest eine Oberfläche des Verstärkungselements eine Prägung aufweist. Eine Prägung kann beispielsweise eine veränderte Haptik als Vorteil bewirken. Ein weiterer Effekt einer Prägung kann die Vergrößerung der Oberfläche mit sich ziehen, wodurch eine Haftverbindung durch Erhöhung der Oberfläche mit einem derartig oberflächenbehandelten Verstärkungselement beispielsweise verbessert werden kann.
Hinsichtlich eines Verbindungsvorgangs zum Verbinden des Verstärkungselementes mit der Matrix eines Objektes kann es vorteilhaft sein, an den Querschnittsflächen der beiden Längs- enden des Verstärkungselements Halterungsfortsätze anzuordnen. Dadurch kann das verstreckte Verstärkungselement während des Verbindungsvorganges beispielsweise von Greifvorrichtungen an seinen beiden Längsenden in verbesserter Art und Weise, form- und/oder kraftschlüssig gehalten werden. Weiters ist ein Gelege oder Gewebe zum Verbinden mit einer Matrix eines Objektes vorgesehen, wobei die Matrix des Objektes als Hauptbestandteil oder ausschließlichen Bestandteil zumindest ein unverstrecktes oder im Wesentlichen unverstrecktes Kunststoffmaterial aufweist. Das Gelege oder Gewebe umfasst erste Kunststoff stränge und weitere Kunststoff stränge. Dabei ist vorgesehen, dass die ersten Kunststoffstränge durch erfindungsgemäße, erste verstreckte Verstärkungselemente gebildet sind. Diese ersten verstreckten Verstärkungselemente sind dabei im Gelege oder Gewebe bezüglich ihrer Längsachsen in ihrer Lage relativ zueinander parallel oder im Wesentlichen parallel angeordnet. Weiter ist vorgesehen, dass die weiteren Kunststoffstränge bezüglich ihrer Längsachsen parallel oder zumindest annähernd parallel zueinander, und bezüglich ihrer Längsachsen im Wesentlichen quer, d.h. in einem Winkel, zu den Längsachsen der verstreckten Verstärkungselemente angeordnet sind. Durch derartige Gelege bzw. Gewebe können mechanisch besonders stabiles Gebilde zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften bzw. zur Verstärkung eines Objektes bzw. Bauteils bereitgestellt werden. Dabei kann es sinnvoll sein, wenn die weiteren Kunststoffstränge eines Geleges und/oder Gewebes ebenfalls durch verstreckte Verstärkungselemente gebildet sind. Auf diese Weise kann ein Bauteil bzw. Objekt bi- oder mehraxial verstärkt werden, da in mindestens zwei Richtungen wirkende, verstreckte Verstärkungselemente im Gelege oder Gewebe angeordnet sind. Insbesondere sind so hohe Zugfestigkeiten in verschiedenen Richtungen erzielbar, sodass die Widerstandsfähigkeit des Geleges oder Gewebes gegenüber von außen auf das Gelege oder Gewebe einwirkenden Deformationskräften weiter verbessert werden kann. Weiter kann vorgesehen sein, dass die weiteren Kunststoffstränge eines Geleges und/oder Gewebes durch Verstärkungselemente mit einem niedrigerem Verstreckungsverhältnis als jenem der ersten Verstärkungselemente gebildet sind. Durch dieses Merkmal sind die mechanischen Eigenschaften bzw. die verstärkenden Eigenschaften des Geleges oder Gewebes in verschiedenen Richtungen gezielt einstellbar. Dadurch kann ein Gelege oder Gewebe bereit- gestellt werden, welches in verbesserter Form an einen zu erwartenden Verwendungszweck und/oder Lastfall angepasst werden kann.
Es kann aber auch zweckmäßig sein, dass die weiteren Kunststoffstränge eines Geleges und/oder Gewebes durch unverstreckte oder im Wesentlichen unverstreckte Kunststoffstränge gebildet sind. Dadurch sind weitere Anpassungsmöglichkeiten für die mechanischen Eigenschaften des Geleges oder Gewebes geschaffen. Zusätzlich kann ein im Wesentlichen unver- streckter Kunststoffstrang auch für weitere Zwecke im Gelege oder Gewebe angeordnet sein.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die unverstreckten oder im Wesentlichen unver- streckten Kunststoffstränge durch Adhäsionshilfsstränge, insbesondere aus Schmelzklebstoff gebildet sind. Auf diese Art und Weise kann die Haftung zwischen dem Gelege oder Gewebe und der aus im Wesentlichen unverstreckten Kunststoffmaterial bestehenden Matrix eines Objekts zusätzlich verbessert werden. In diesem Zusammenhang kann es von Vorteil sein, wenn der Schmelzklebstoff eine
Schmelztemperatur aufweist, welche kleiner ist als die Schmelztemperatur der ersten Verstärkung selemente. Auf diese Weise kann ein Verbindungsvorgang zum Verbinden des Geleges oder des Gewebes mit der Matrix eines Objekts bei einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur der Verstärkungselemente durchgeführt werden. Dadurch kann ein Festigkeitsver- lust der verstreckten Verstärkungselemente bzw. eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des Geleges oder Gewebes aufgrund eines Verlusts an Orientierung der poly- meren Molekülketten der ersten Verstärkungselemente entlang der Hauptver Streckungsrichtung während dem Verbindungsvorgang mit der Matrix wirksam hintangehalten werden. Außerdem kann es zweckmäßig sein, wenn die weiteren Kunststoffstränge und die ersten Verstärkungselemente des Geleges oder Gewebes aus der gleichen Kunststoffmaterialklasse ausgewählt sind, insbesondere aus den gleichen Monomereinheiten aufgebaut sind. Dadurch kann wiederum die Rezyklierbarkeit des Objektes verbessert werden, da im Zuge einer
Rezyklierung aufwendige Abtrennprozesse zur Trennung verschiedener Materialklassen gegebenenfalls erübrigt sind.
Vorteilhaft kann aber auch eine Ausführungsvariante sein, bei welcher die ersten Verstär- kungselemente und die weiteren Kunststoffstränge des Geleges oder Gewebes in Richtung ihrer jeweiligen Querachsen voneinander beabstandet angeordnet sind, so dass durch die ersten Verstärkungselemente und die weiteren Kunststoffstränge eine gitterförmige Struktur mit Durchlässen ausgebildet ist. Auf diese Weise kann beim Verbinden eines Geleges und/oder Gewebes mit der im Wesentlichen aus unverstrecktem Kunststoffmaterial bestehenden Matrix eines Objektes, eine besonders stabile Verbindung zwischen der und einem Gelege und/oder Gewebe erzielt werden, da das (im Wesentlichen) unverstreckte Kunststoffmaterial der Matrix die Durchlässe bzw. Öffnungen der Gitterstuktur eines Geleges und/oder Gewebes zumindest teilweise durchdringen kann. Auf diese Weise ist eine formschlüssige Verbindung des Geleges oder Gewebes mit Matrix des Objekts erzielbar, wodurch in weiterer Folge die mechani- sehen Eigenschaften des Objektes verbessert werden können.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass im Gelege oder Gewebe erste Verstärkungselemente in Richtung ihrer Längsachse auf Dehnung vorgespannt sind. Dies kann von Vorteil beim Verbinden mit einer aus im Wesentlichen unverstrecktem Kunststoffmaterial bestehenden Matrix eines Objektes sein, da dadurch eine Verformung der Matrix des Objekts hervorgerufen werden kann. Dabei kann der Verbindungsvorgang mit der Matrix derart durchgeführt werden, dass die vorgespannten Verstärkungselemente des Geleges oder Gewebes während des Verbindungsvorgangs in Richtung ihrer Längsachsen schrumpfen. Die vorgespannten bzw. nicht relaxierten Verstärkungselemente können insbesondere während eines thermisch unterstützten Verbindungsvorgangs relaxieren. Die dadurch hervorgerufene Schrumpfung der Verstärkungselemente kann vorteilhafterweise benutzt werden, um eine Verformung der Matrix des Objekts hervorzurufen. Geeignete, ausreichend elastische bzw. verformbare Matrices aus (im Wesentlichen) unverstrecktem Kunststoffmaterial sind dabei beispielsweise Gummimatrices oder Schaummatrices.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Verstärkungselements, umfassend die Bereitstellung zu- mindest eines teilkristallinen, thermoplastischen Kunststoffmaterials und dessen Aufschmelzen in einer Extrusionsvorrichtung weist zumindest folgende aufeinanderfolgende Verfahrensschritte auf:
1) Extrusion des geschmolzenen Kunststoffmaterials via eine rohformgebende Düse zu einem rohgeformten Primärstrang,
2) Abkühlen und Konservierung dieser Rohform des Primärstranges in zumindest einer Abkühlvorrichtung , 3) Ein- oder mehrstufiges Erwärmen des rohgeformten Primärstrangs via zumindest einer
Aufwärmvorrichtung,
4) VerStrecken des rohgeformten Primärstranges zum gewünschten Verstreckungsgrad, mittels zumindest eines Reckwerks,
5) Abkühlen des verstreckten Stranges in seiner finalen Form mittels zumindest einer weiteren Abkühlvorrichtung, und
6) Konfektionieren in einer Konfektionierung s Vorrichtung zur Bereitstellung der ge- wünschten Verwendungsform.
Weiter beinhaltet das Verfahren zumindest einen weiteren Verfahrensschritt zur Verbesserung der Verbindung bzw. Integration des Verstärkungselements mit bzw. in einer Matrix eines Objektes, wobei mittels einer Oberflächenbehandlungsvorrichtung zumindest eine Oberfläche des Primärstranges und/oder des verstreckten Stranges modifiziert bzw. funktionalisiert wird.
Der Vorteil eines derartigen Verfahrens ist, dass durch Extrusion des Kunststoffmateriales via eine rohformgebende Düse dem Primärstrang bereits eine beliebige Form verliehen werden kann. Weiter kann bei Verwendung, von beispielsweise einem Extruder ein Endlosstrang erzeugt werden, welcher in der Fertigung günstig zu verarbeiten ist. Durch anschließendes Abkühlen und die anschließende Konservierung der Rohform des Primärstranges kann diese für die Weiterverarbeitung vorbereitet werden. Von Vorteil ist, wenn hier die Wärmeformbestän- digkeitstemperatur nach IS075-2 unterschritten wird, um den Primärstrang weiter verarbeiten zu können. Weiter ist eine anschließende Erwärmung des rohgeformten Primärstrangs förderlich, da dieser bei einem, in weiterer Folge durchgeführten Streckungsprozess unter Vorhandensein der notwendigen Bearbeitungstemperatur verarbeitet werden kann. Bei einem anschließenden Abkühlvorgang kann der Kunststoff gut stabilisiert werden, um ihn schlussend- lieh in einer Konfektionierungsvorrichtung seiner endgültigen Verwendungsform zuführen zu können. Besonders unterstützend wirkt hier ein zusätzlicher Verfahrens schritt in dem die Oberfläche zur Verbesserung der Verbindung mit bzw. Integration des Verstärkungselements mit bzw. in einer Matrix modifiziert wird. Weiter kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine weitere Verfahrensschritt zur Oberflächenbehandlung des verstreckten Stranges zwischen Schritt 5 und Schritt 6 des Verfahrens ausgeführt wird. Vorteilhaft ist hierbei, dass durch Modifizierung der Oberfläche in diesem Verfahrens schritt bereits eine endgültige Oberfläche erzeugt werden kann, welche nicht mehr durch mechanische Bearbeitung im Herstellungsverfahren beansprucht, beziehungsweise ver- ändert wird.
In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine weitere Verfahrensschritt als Kaltwalzprozess zur mechanischen Strukturierung von zumindest einer Oberfläche des verstreckten Stranges ausgeführt wird. Vorteilhaft bei einem Kaltwalzprozess ist, dass dieser ohne Eintrag von Wärmeenergie durchgeführt werden kann, und somit energiesparsam ist. Weiter wird bei einem Kaltwalzprozess die Gefügeänderung im Werkstoff aufgrund von Temperatureinflüssen hintenan gehalten.
In einer Alternative dazu oder zusätzlich dazu kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine weitere Verfahrensschritt als physikalische Behandlung zur Erhöhung der Oberflächenenergie bzw. Polarität von zumindest einer Oberfläche des verstreckten Stranges ausgeführt wird. Hierbei ist von Vorteil, dass die Oberflächenspannung (Dynung) des Verstärkungsobjektes erhöht werden kann. Dadurch kann das Verstärkungsobjekt besser durch Druckfarben, Löse- mittel, wässrige Kunststoffdispersionen, Klebstoffe oder Haftvermittler benetzt werden. Weiter wird dadurch eine Weiterverarbeitung durch Kaschieren oder Beschichten ermöglicht. Vorzugsweise wird die Erhöhung der Oberflächenenergie durch eine Coronabehandlung auf 38 mN/m bis 44 mN/m (gemessen mittels Kontaktwinkelmessung) erhöht. Alternativ zur Coronabehandlung kann auch vorgesehen sein, dass eine Flammbehandlung, Fluorierung oder Plasmabehandlung durchgeführt wird.
Alternativ dazu oder zusätzlich dazu kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine weitere Verfahrens schritt als chemische Behandlung von zumindest einer Oberfläche des verstreckten Stranges ausgeführt wird. Der Vorteil einer chemischen Behandlung ist, dass die Oberfläche des Elementes entsprechend den Anforderungen für eine ideale Anbindung an das Substrat angepasst werden kann.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass zur Modifikation bzw. Funktionalisierung von zumindest einer Oberfläche des verstreckten Stranges eine Kombination der angegebenen Verfahrens schritte eingesetzt wird. Vorteilhaft bei einer Verbindung eines physikalischen und/oder chemischen und/oder mechanischen Behandlungsverfahrens ist, dass dadurch Effekte erzielt werden können, welche unter einer alleinigen Verwendung einer dieser Verfahren in dieser Weise nicht möglich wären.
Weiter kann es zweckmäßig sein, dass nach dem zumindest einem weiteren Verfahrensschritt zur Oberflächenbehandlung auf eine oder beide Seiten des verstreckten Stranges ein Klebstoff aufgebracht wird. Durch Aufbringen eines Klebstoffes kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass ein derartig modifiziertes Verstärkungselement nicht nur thermisch auf ein zu ver- stärkendes Objekt aufgebracht werden kann, sondern dass es auch möglich ist, dieses im Kaltzustand aufzukleben.
In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Klebstoff ausgewählt wird aus der Klasse der Schmelzklebstoffe. Von besonderem Vorteil ist hierbei, dass ein derartiger Kleb- stoff durch Einbringen von Wärmeenergie aktiviert werden kann, daher im erkalteten Zustand nicht die Tendenz aufweist an nicht verbundenen Oberflächen anzuhaften. Dadurch wird die Handhabung eines mit einem derartigen Kunststoff ausgestatteten Verstärkungselementes wesentlich erleichtert. Ferner kann es zweckmäßig sein, dass die Basispolymere des Schmelzklebstoffes, der aufgebracht wird, derselben Kunststoffklasse angehören, wie das Material des Verstärkungselementes. Hierbei ist von Vorteil, dass die Rezyklierbarkeit eines derart ausgebildeten Verstär- kungselementes verbessert werden kann. Weiter kann dadurch erreicht werden, dass der
Schmelzklebstoff mit dem Verstärkungselement ein nahezu einheitliches Gefüge ausbilden kann.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Verfahren zumindest einen weiteren Prozessschritt zum Zerteilen entlang der Verarbeitungsrichtung des Primärstranges und /oder des verstreckten Stranges in eine Mehrzahl an Strängen beinhaltet. Hierbei kann von Vorteil sein, dass das Verstärkungselement neben der Herstellung durch eine formgebende Düse, auch durch Herausschneiden aus einer breiten extrudierten und monoaxial verstreckten Bahn, welche die gesamte Produktionsbreite einer Extrusionsanlage einnimmt, geschnitten werden kann. Vorteilhaft beim Zerteilen einer verstreckten Kunststoffbahn in eine Vielzahl von einzelnen Strängen, sprich Verstärkungselementen, ist, dass im Extrusionsprozess ein Einzelstrang hergestellt werden kann, welcher eine vergleichsweise große Breite aufweist und daher gut bearbeitbar ist. Anschließend kann dieser Einzelstrang in mehrere Stränge aufgespalten werden, welche unterschiedlich bearbeitet werden können. Daher wird im Extrusionsprozess nur eine Extrusionsvorrichtung benötigt, worauf hin jedoch mehrere verschiedene Produkte gleichzeitig erzeugt werden können.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine weitere Prozess schritt nach dem Verstreckungsschritt ausgeführt wird. Besonders vorteilhaft ist, wenn dieser Prozessschritt erst nach dem Verstreckungsschritt ausgeführt wird, da zu diesem Zeitpunkt des Prozesses bereits die endgültige Breite und Dicke des Zwischenproduktes zum Verstärkungselement vorliegt.
Weiter kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine weitere Prozessschritt nach dem Ober- flächenbehandlungsschritt ausgeführt wird. Besonders vorteilhaft ist, wenn dieser Prozessschritt erst nach dem Oberflächenbehandlungsschritt ausgeführt wird, da zu diesem Zeitpunkt des Prozesses bereits die endgültige Form und Oberflächenausgestaltung des Zwischenproduktes vorliegt. Außerdem kann vorgesehen sein, dass der Konfektionierung s schritt zumindest teilweise in einer formgebende Vorrichtung durchgeführt wird. Vorteilhaft ist hierbei, dass dem Verstärkungselement dadurch eine beliebige Form verliehen werden kann, um es an bestimmte Ein- satzzwecke anzupassen.
Es wird aber auch ein Verfahren zur Herstellung eines Geleges oder Gewebes zum Verbinden mit einer Matrix eines Objektes, wobei die Matrix des Objektes überwiegend aus zumindest einem (im Wesentlichen) unverstrecktem Kunststoffmaterial besteht, bereitgestellt. Das Gele- ge oder Gewebe umfasst erste Kunststoffstränge und weitere Kunststoffstränge. Das Gelege oder Gewebe zeichnet sich dadurch aus, dass die ersten Kunststoffstränge durch verstreckte erste Verstärkungselemente gebildet sind, und bezüglich ihrer Längsachsen in ihrer Lage relativ zueinander im Wesentlichen zumindest annähernd parallel angeordnet sind. Die weiteren Kunststoffstränge sind bezüglich ihrer Längsachsen zumindest annähernd parallel zueinander, und bezüglich ihrer Längsachsen im Wesentlichen quer zu den Längsachsen der verstreckten ersten Verstärkungselemente angeordnet. Dabei ist nach dem Legen oder Verweben vorgesehen, das Gelege oder Gewebe zumindest teilweise zu konsolidieren. Eine derartige Konsolidierung kann beispielsweise durch Einwirken von thermischer Energie und/oder Druck auf ein vorgelegtes Gelege bzw. ein vorgewebtes Gewebe erfolgen. Dadurch können kompakte und verfestigte Gelege bzw. Gewebe bereitgestellt werden, welche für den Verbindung s Vorgang mit der Matrix eines zu verstärkenden Objektes besser handhabbar sind.
Unter dem Begriff konsolidieren' wird ein Fügevorgang verstanden, bei welchem die Einzelelemente eines Geleges oder Gewebes miteinander zu einem einstückigen Gelege oder Gewebe verbunden werden.
Dabei kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Konsolidierung derart ausgeführt wird, dass eine gitterförmige Struktur des Geleges oder Gewebes mit Durchlässen ausgebildet wird. Insbesondere kann die Konsolidierung unvollständig ausgeführt werden, sodass Öffnungen bzw. Durchlässe in der Gitterstruktur des Geleges bzw. Gewebes verbleiben. Vorteilhaft ist dabei, dass die aus (im Wesentlichen) unverstrecktem Kunststoffmaterial bestehende Matrix des Objekts die Durchlässe bzw. Öffnungen der Gitterstuktur eines Geleges und/oder Gewebes während des Verbindungsvorgangs zumindest teilweise durchdringen kann. Auf diese Weise ist eine formschlüssige Verbindung eines Geleges und/oder Gewebes mit dem (im Wesentlichen) unverstreckten Kunststoffmaterial des Objekts erzielbar, wodurch auch die mechanischen Eigenschaften des Objektes weiter verbessert werden können.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in vereinfachter, schematischer Darstellung:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zum Herstellen eines Verstärkungselementes;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Verstärkungselementes;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Geleges mit Verstärkungselementen und weiteren Kunststoffsträngen;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Gewebes mit Verstärkungselementen und weiteren Kunststoffsträngen;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Geleges.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
In der gesamten Beschreibung wird der Begriff„Vestrecken" synonym zum Begriff„Recken" verwendet. Sofern in der Beschreibung der Ausdruck„Objekt" verwendet wird, ist dieser auch als„Verbundwerkstoff" bzw. ,,(Kunststoff)Gegenstand" zu lesen.
Ein Verbundwerkstoff im Sinne der Beschreibung ist ein Werkstoff aus zumindest zwei Mate- rialien mit unterschiedlichen Eigenschaften und der andere Werkstoffeigenschaften besitzt als seine einzelnen Materialien.
Sofern in der Beschreibung der Ausdruck„umfassend" verwendet wird, ist dieser auch als „bestehend aus" zu lesen. Der Verbundwerkstoff kann also zwei Kunststoffmaterialien umfas- sen bzw. aus diesen bestehen. Umgekehrt ist mit dem Ausdruck„besteht" auch der Ausdruck „umfasst" mitzulesen.
In der Beschreibung der Erfindung wird der Begriff„Streifen" synonym zum Begriff„Band" verwendet.
Zur Vermeidung von Wiederholungen werden in der folgenden Beschreibung einzelne Ausführungsvarianten der Erfindung nicht mehr explizit angeführt. Es sei dazu auf die voranstehende Beschreibung verwiesen. Fig. 1 zeigt die schematische Darstellung einer Anlage 1 zur Herstellung eines Verstärkungselementes 2, beziehungsweise den schematischen Verfahrensablauf zur Herstellung des Verstärkungselementes 2.
In einem ersten Verfahrensschritt wird thermoplastisches Kunststoffmaterial 3 in einer Extru- sionsvorrichtung 4 aufgeschmolzen und durch eine Formdüse 5 gepresst.
Es kann vorgesehen sein, dass das Verstärkungselement 2 aus einem Polymer ausgewählt aus der Gruppe der Polyolefine, Polyester, Polyamide oder aus Mischungen dieser Materialien besteht. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Verstärkungselement 2 ein Polymer ausgewählt aus der Gruppe der der Gruppe der Polyolefine, Polyester, Polyamide oder aus
Mischungen dieser Materialien umfasst. Vorteilhaft ist hierbei, dass sich besonders diese Polymere hervorragend für die Verarbeitung in einem Extrusionsprozess eignen. Weiter können diese Kunststoffe sehr gut verstreckt werden, wodurch sehr gute Festigkeitseigenschaften erreicht werden können.
Im Speziellen kann vorgesehen sein, dass das Polyolefin ein Polyethylen oder ein Polypropy- len ist. Weiter kann vorgesehen sein, dass der Polyester ein Polyethylenterphthalat (PET) oder Polybutylenterphthalat (PBT) ist. Als weitere Kunststoffe sind Polyamide für den Einsatz als Verstärkungselement 2 denkbar.
Ein Kunststoff im Sinne dieser Beschreibung ist ein organischer, polymerer Festkörper, der synthetisch oder halbsynthetisch aus monomeren organischen Molekülen oder Biopolymeren hergestellt wird.
Ein Polyolefin im Sinne dieser Beschreibung ist ein Sammelbegriff für aus Alkenen, wie Ethylen, Propylen, 1-Buten oder Isobuten, durch Polymerisation hergestellte Polymere oder auch Polyolefin-Copolymere. Beispiele sind Polyethylen, Polypropylen, HDPE, LDPE, oder LLDPE.
Mischungen aus den einzelnen Kunststoffen können durch Vermengung während des Extru- sionsprozesses hergestellt werden.
Die Formdüse 5 ist hierbei an einem formgebenden Werkzeug 6 befestigt. Durch den Extrusi- onsprozess wird ein Primärstrang 7 erzeugt, welcher seine Formgebung durch die Formdüse 5 erhält. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist das formgebende Werkzeug 6 an der Extrusions- vorrichtung 4 befestigt. Die Formgebung erfolgt durch eine glatte oder strukturierte Formdüse 5 bzw. einen Dorn oder Steghalter. Das formgebende Werkzeug 6 kann als Schlauchkopf, Rohrkopf, Querspritzkopf oder als Spinndüse ausgeführt sein.
Es ist durchaus denkbar, dass anstatt nur einer Formdüse 5 mehrere Formdüsen 5 am formgebenden Werkzeug 6 angebracht sind. Hierbei können in einer Ausführung acht Formdüsen 5 am formgebenden Werkzeug 6 angebracht sein, wodurch mehrere Primärstränge 7 erzeugt werden können, welche auch gleichzeitig verarbeitet werden können. Von besonderem Vorteil ist hierbei, dass eine Extrusionsvorrichtung 4 mehrere Primärstränge 7 gleichzeitig produzieren kann, welche verschiedene oder gleiche Querschnittsformen aufweisen können. Die einzelnen Primärstränge 7 können anschließend parallel verlaufen und in den weiteren Verfahrensschritten gemeinsam bearbeitet werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die einzelnen Primärstränge 7 verschiedenen Weiterverarbeitungsprozessen zugeführt werden. Die Formdüse 5 kann im formgebenden Werkzeug 6 auswechselbar angebracht sein. Dadurch kann ermöglicht werden, dass die Anlage 1 und die Extrusionsvorrichtung 4 einfach und schnell auf die Herstellung verschiedener, schnurartiger bzw. streifenartiger bzw. bandartiger Kunststoffobjekte 2 umgerüstet werden kann. Die einzelnen Formdüsen 5 können hierbei etwa für die Extrusion von verschiedenen Formen und Größen der Außenkontur des Pri- märstranges 7 vorgesehen sein.
Der aus der Formdüse 5 austretende Primärstrang 7 kann anschließend an den Extrusionspro- zess durch eine Abkühlvorrichtung 8 geführt werden, um ihn einer Weiterverarbeitung zuführen zu können. Weiter kann vorgesehen sein, dass der aus der Formdüse 5 austretende Pri- märstrang 7 an der Luft soweit abgekühlt wird, dass der Primärstrang 7 fest wird und dadurch weiterverarbeitet werden kann.
Die Abkühlvorrichtung 8 kann beispielsweise als Wasserbad 9 ausgeführt sein. Prinzipiell ist jedoch jede Art von Abkühlvorrichtung 8 zum Abkühlen des Primärstranges 7 vorstellbar.
Das in diesem Ausführungsbeispiel verwendete Wasserbad 9 weist eine Länge 10 von ca. 3 Metern auf, um den Primärstrang 7 ausreichend abkühlen zu können. Zur Erhöhung der Ab- kühlleistung kann auch vorgesehen sein, dass der Primärstrang 7 nicht wie dargestellt nur einmal durch das Wasserbad 9 geführt wird, sondern dass im Wasserbad 9 Umlenkorgane angeordnet sind, wodurch der Primärstrang 7 mehrmals durch das Wasserbad 9 geführt werden kann. Weiter kann zur Erhöhung der Kühlleistung ein längeres Wasserbad 9 vorgesehen sein.
Weiter kann vorgesehen sein, dass das Wasserbad 9 beispielsweise durch Trennwände 11 in mehrere Zonen 12 unterteilt ist. In diesen einzelnen Zonen 12 kann beispielsweise Wasser mit verschiedenen Temperaturen eingesetzt werden. Es ist auch denkbar, dass in einzelnen Zonen 12 das Wasser durchwirbelt wird, um die Kühlleistung zu erhöhen. Vorteilhafterweise ist das Wasserbad 9 mit einer Frischwasserzuleitung versehen, um ständig kühles Wasser bereitstellen zu können.
Anschließend an das Wasserbad 9 kann eine Sprüheinrichtung 13 vorgesehen sein, durch wel- che der Primärstrang 7 weiter abgekühlt wird.
In weiterer Folge kann zum Abzug des Primärstranges 7 aus dem Wasserbad 9 eine Abzugsvorrichtung 14 vorgesehen sein. Die Abzugs Vorrichtung 14 kann beispielsweise als Galettentrio ausgeführt sein. Um den Primärstrang 7 weiter zu kühlen, kann auch vorgesehen sein, dass die einzelnen Rollenelemente 15 der Abzugsvorrichtung 14 gekühlt sind.
Im Anschluss an die Abzugsvorrichtung 14 kann eine weitere Transportvorrichtung 16 vorgesehen sein, welche ebenfalls als Galettentrio ausgeführt sein kann. Hierbei ist es möglich, dass die einzelnen Rollenelemente 15 beheizt sind, um den Primärstrang 7 zu erwärmen.
Im Anschluss an diese vorgeschalteten Vorrichtungen befindet sich ein Reckwerk 17. Am Beginn des Reckwerkes 17 wird von der Transportvorrichtung 16 eine gewisse Verfahrge- schwindigkeit für den Primärstrang 7 vorgegeben. Am Ende des Reckwerkes 17 befindet sich eine weitere Transportvorrichtung 18. Die Abzugsgeschwindigkeit der weiteren Transportvor- richtung 18 ist größer gewählt als jener der Transportvorrichtung 16. Dadurch wird der Primärstrang 7 entlang des Reckwerkes 17 in seiner Hauptverstreckungsrichtung 19 im Wesentlichen monoaxial in die Länge gezogen bzw. verstreckt. Durch diese Streckung entsteht ein gestreckter Strang 20, welcher im Verfahrensablauf ab der Transportvorrichtung 18 vorliegt. Das Reckverhältnis ist vorzugsweise aus einem Bereich zwischen 2 und 40, bevorzugt zwi- sehen 4 und 20, ausgewählt. Die Streckung kann wie im Ausführungsbeispiel in der Fig. 1 dargestellt, vorwiegend entlang der Hauptverstreckungsrichtung 19 ausgeführt werden, wobei geringfügige Verstreckungen quer zur Hauptverstreckungsrichtung 19 nicht gänzlich ausgeschlossen werden können, sodass ein gestreckter Strang 20 vorwiegend monoaxial verstreckt sein kann.
Um den Streckvorgang besser durchführen zu können, kann vorgesehen sein, dass entlang des Reckwerkes 17 ein oder mehrere Aufwärmvorrichtungen 21 vorgesehen sind, durch welche der Primärstrang 7 auf eine vorteilhafte Verarbeitungstemperatur für den Streckvorgang ge- bracht wird. Die Auswahl der vorteilhaften Verarbeitungstemperatur hängt vom jeweiligen zu verarbeitenden Kunststoff ab.
Anschließend an die weitere Transportvorrichtung 18 kann eine weitere Aufwärmvorrichtung 21 vorgesehen sein, mittels welcher der verstreckte Strang 20 gezielt relaxiert werden kann. Im Zuge der Verstreckung im Reckwerk 17 wird durch das verstreckende Abziehen des Kunststoffstranges eine Vorspannung in den verstreckten Strang 20 eingebracht, die in der Hauptver Streckungsrichtung 19 wirksam wird. Zum gezielten Abbau dieser Vorspannung kann der verstreckte Strang 20 nach dem Verstreckungsvorgang mittels der weiteren Auf- wärmvorrichtung 21 für eine festlegbare Zeitdauer auf erhöhter Temperatur gehalten werden, um den verstreckten Strang 20 zu relaxieren. Dabei kann das Ausmaß der Relaxation zum Beispiel über die Wahl der Temperatur und/oder Durchlaufdauer festgelegt werden.
Im Anschluss an die weitere Aufwärmvorrichtung 21 kann der gestreckte Strang 20 durch eine weitere Abkühlvorrichtung 22 geführt werden, um ihn auf eine entsprechende Temperatur für die Weiterverarbeitung zu bringen. Zusätzlich oder als Ersatz dazu ist auch denkbar, dass beispielsweise die einzelnen Rollenelemente 15 der weiteren Transportvorrichtung 18 gekühlt sind, um die notwendige Abkühlung des gestreckten Stranges 20 zu erreichen. Im Prozess ist anschließend an das Reckwerk 17 eine Oberflächenbehandlungsvorrichtung 23 dargestellt, in welcher zumindest eine Oberfläche 24 des Primärstranges 7 und/oder des verstreckten Stranges 20 modifiziert bzw. funktionalisiert wird.
Die Oberflächenbehandlungsvorrichtung 23 kann nicht nur anschließend an das Reckwerk 17 installiert sein, sondern vielmehr ist es auch möglich, dass die Oberflächenbehandlung s Vorrichtung 23 an einer anderen Position im Verfahrensablauf noch vor dem Reckwerk 17 installiert ist.
Die hier exemplarisch beschriebene Oberflächenbehandlungsvorrichtung 23 befindet sich im Anschluss an das Reckwerk 17 und behandelt somit den verstreckten Strang 20. Eine Oberflächenbehandlungsvorrichtung 23, welche vor dem Reckwerk installiert ist, behandelt natürlich den Primärstrang 7. Auch sämtliche Angaben bezüglich der zu behandelnden Oberflächen 24 beziehen sich dann auf den Primärstrang 7. Die Oberflächenbehandlungsvorrichtung 23 kann beispielsweise eine Vorrichtung zur mechanischen Oberflächenbehandlung, zur physikalischen Oberflächenbehandlung, oder zur chemischen Oberflächenbehandlung sein.
Eine Oberflächenbehandlungsvorrichtung 23 zur mechanischen Oberflächenbehandlung kann beispielsweise durch ein Walzenpaar 25 ausgeführt sein. Das Walzenpaar 25 kann mittels einer ersten Walze 26 und einer zweiten Walze 27 zur mechanischen Strukturierung von zumindest einer Oberfläche 24 des verstreckten Stranges 20 vorgesehen sein. Hierbei verläuft der verstreckte Strang 20 zwischen den beiden Walzen 26, 27.
Die beiden Walzen 26, 27 können mittels einer Vorspanneinrichtung 28 aneinander gepresst werden, um den verstreckten Strang 20 unabhängig von deren Dicke 29 mit konstanter Klemmkraft zwischen den Walzen 26, 27 durchführen zu können.
Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die beiden Walzen 26, 27 in deren Lage zueinander verstellbar und arretierbar zueinander angeordnet sind, um sie an die Dicke 29 des verstreckten Stranges 20 anpassen zu können. Um die Oberfläche 24 des verstreckten Stranges 20 entsprechend bearbeiten zu können, muss in mindestens einer der Walzen 26 oder 27 eine Walzenstruktur 30 vorgesehen sein. Durch diese Walzenstruktur 30 kann einer Oberfläche 24 des Stranges 20 eine mechanische Strukturierung verliehen werden. Es ist auch möglich, dass beide Walzen 26, 27 mit einer Walzenstruktur 30 ausgebildet sind.
Dadurch kann der verstreckte Strang 20 beidseitig an seiner Oberfläche 24 mit einer mechanischen Strukturierung versehen werden.
Die Walzenstruktur 30 kann beispielsweise durch hervorstehende Strukturformen, wie Pyra- miden und dergleichen ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, dass die Walzenstruktur 30 etwa durch nadeiförmige Objekte gebildet ist, welche dazu konzipiert sind, in die Oberfläche 24 des verstreckten Stranges 20 einzudringen. Als Alternative zu der Ausführung mit zwei Walzen 26, 27 ist es auch denkbar, dass nur eine Walze 27 ausgeführt wird, welche den verstreckten Strang 20 mit einer ebenen Gegenhalte - platte klemmt. Alternativ oder zusätzlich zur mechanischen Oberflächenbehandlung durch ein Walzenpaar 25 kann eine physikalische Oberflächenbehandlungsvorrichtung 31 vorgesehen sein.
Eine physikalische Oberflächenbehandlungsvorrichtung 31 kann vorteilhaft sein, wenn der verstreckte Strang 20 eine unpolare, elektrisch gut isolierende und wasserabweisende Ober- fläche 24 aufweist. Diese Oberfläche 24 kann durch Druckfarben, Lösemittel, wässrige
Kunststoffdispersionen, Klebstoffe oder Haftvermittler schlecht benetzbar sein. Dies ist vor allem bei Polyethylen-, Polypropylen- und Polyestermaterialien der Fall.
Eine mögliche physikalische Oberflächenbehandlungsvorrichtung 31 kann beispielsweise als eine Vorrichtung zur Coronabehandlung ausgeführt sein. Das Ziel einer derartigen physikalischen Oberflächenbehandlungsvorrichtung 31 kann beispielsweise die Erhöhung der Polarität der Oberfläche 24 sein, wodurch Benetzbarkeit und chemische Affinität der Oberfläche 24 des Stranges 20 deutlich verbessert werden können. Vorzugsweise wird die physikalische Oberflächenbehandlungsvorrichtung 31 in Form einer Vorrichtung zur Coronabehandlung am Ende des Fertigungsprozesses ausgeführt. Der verstreckte Strang 20 wird dabei einer elektrischen Hochspannungs-Entladung ausgesetzt. Diese tritt zwischen einer geerdeten, polierten Walze 32 aus Stahl oder Aluminium und einer eng anliegenden isolierten Elektrode 33 auf. Der verstreckte Strang 20 liegt dabei auf der polierten Walze 32 auf, so dass nur die der Elektrode 33 zugewandte Oberfläche 24 des verstreckten Stranges 20 behandelt wird.
Tritt ein Luftspalt zwischen der Walze 32 und dem verstreckten Strang 20 auf, so wird die der Walze 32 zugewandte Oberfläche 24 mit behandelt. Die Elektrode 33 wird durch einen Hoch- frequenzgenerator mit einer Wechselspannung von 10 kV bis 20 kV und einer Frequenz zwischen 10 kHz und 60 kHz versorgt. Durch die Coronabehandlung kann die Oberflächenspannung (Dynung) im verstreckten Strang 20 einen Wert zwischen 38 mN/m bis 44 mN/m aufweisen. Da die Oberflächenspannung durch dispersive und polare Wechselwirkungskomponenten zustande kommt, wird durch die Einführung polarer funktioneller Gruppen insbesondere der polare Anteil der Ober- flächenspannung erhöht.
Um eine bessere Behandlung der Oberfläche 24 des Stranges 20 zu erzielen, sollte die Oberflächenspannung des verstreckten Stranges 20 über der Oberflächenspannung des gewünschten Beschichtungsstoffes liegen. Außerdem sollte das Verhältnis zwischen polarem und dis- persivem Wechselwirkungsanteil der Oberflächenspannung bei dem verstreckten Stranges 20 und beim gewünschten Beschichtungsstoff möglichst ähnlich sein.
Eine Testmethode zur Messung der Oberflächenspannung stellt die Randwinkelmessung bzw. Kontaktwinkelmessung dar. Hierbei wird auf einem Probestück des verstreckten Stranges 20 ein Flüssigkeitstropfen auf der Oberfläche 24 platziert und unter starker Vergrößerung der
Randwinkel (Kontaktwinkel) des Tropfens im Vergleich zur Oberfläche 24 bestimmt. Je kleiner der Winkel, desto besser ist die Benetzung.
Durch Kontaktwinkelmessungen mit mehreren chemisch reinen Testflüssigkeiten mit bekann- ter Oberflächenspannung und bekannten dispersiven und polaren Anteilen können die polaren und dispersiven Anteile der Oberflächenspannung der Folie bestimmt werden.
Alternativ zur Coronabehandlung kann eine Flammbehandlung, eine Fluorierung oder eine Plasmabehandlung durchgeführt werden.
Alternativ oder zusätzlich zur mechanischen Oberflächenbehandlung durch ein Walzenpaar 25 und/oder zu einer physikalischen Oberflächenbehandlungsvorrichtung 31 kann eine chemische Oberflächenbehandlungsvorrichtung 34 vorgesehen sein.
Für die chemische Oberflächenbehandlung können Oxidationsmittel für die jeweils eingesetzten Kunststoffklassen vorgesehen sein. Dies können beispielsweise Säuren und Laugen sein. In einem weiteren Verfahrens schritt kann vorgesehen sein, dass ein Klebstoff 35 auf eine Seitenfläche 36, welche ein Teil der Oberfläche 24 des verstreckten Stranges 20 sein kann, aufgebracht wird. Für diesen Verfahrensschritt kann es vorteilhaft sein, dass vorher eine physikalische Oberflächenbehandlung durchgeführt wurde.
Weiter kann ein weiterer Prozessschritt vorgesehen sein, in dem entlang einer Verarbeitungsrichtung 37 gesehen der Primärstrang 7 oder der verstreckte Strang 20 in eine Mehrzahl an geteilten Strängen 38 aufgeteilt wird. Dies kann mittels einer Teilung s Vorrichtung 39 bewerkstelligt werden, welche hier symbolisch dargestellt ist.
Die Teilung s Vorrichtung 39 kann beispielsweise eine Schneideinheit 40 in Form eines Schneidmessers oder in Form einer Schneidwalze umfassen. Der Primärstrang 7 oder der verstreckte Strang 20 kann hierbei in beliebiger Ausrichtung geteilt werden und somit in mehrere geteilte Stränge 38 übergeführt werden. Es ist jedoch zu bevorzugen, dass der Primärstrang 7 oder der verstreckte Strang 20 auf seine Breite gesehen geteilt wird.
Als weiterer Prozessschritt kann vorgesehen sein, dass in einer Konfektionierungsvorrichtung 41 der verstreckte Strang 20, oder aber auch ein aus diesem geteilter Strang 38, in seine endgültige Weiterverwendung sform überführt wird. Die Konfektionierungsvorrichtung 41 kann beispielsweise eine Spule 42 und eine Spulenschneideinheit 43 umfassen, wie sie für den unteren Strang 38 dargestellt ist.
Derartige Spulen 42 können für eine Großmengenportionierung von Verstärkungselementen 2 dienen. Derart gewickelte Spulen 42 können beispielsweise zu einer an einem entfernten Ort liegenden Weiterverarbeitungsanlage transportiert werden und dort ihrer Weiterverarbeitung zugeführt werden.
Weiter ist es auch möglich, dass die Konfektionierungsvorrichtung 41 beispielsweise eine Stückschneideinheit 44 umfasst, wie sie für den oberen Strang 38 dargestellt ist. Diese Stück- schneideinheit 44 kann dazu ausgelegt sein, um den verstreckten Strang 20 oder aber auch den geteilten Strang 38 in kurze Stücke zu schneiden, welche anschließend ihrer Weiterverarbeitung zugeführt werden können. Im Idealfall ist die Stückschneideinheit 44 durch ein mit dem verstreckten Strang 20 oder aber auch dem geteilten Strang 38 mitfahrendes Schneidwerkzeug gebildet, um einen kontinuierlichen Herstellungsprozess zu ermöglichen. In einer alternativen Variante kann auch vorgesehen sein, dass die Stückschneideinheit 44 durch eine Schneidwalze 45 gebildet wird, welche eine umlaufende Schneideinheit 46 umfasst. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Schneideinheit 46 mit einer Ausnehmung 47 einer Gegenhalterwalze 48 korrespondiert.
Weiter kann vorgesehen sein, dass anschließend an die Stückschneideinheit 44 eine formgebende Vorrichtung 49 vorgesehen ist, durch welche das Verstärkungselement 2 in eine besondere Form gebracht wird. Die formgebende Vorrichtung 49 kann beispielsweise ein Gesenk und einen Stempel umfassen. Weiter ist es auch denkbar, dass die formgebende Vorrichtung Formwalzen zur kontinuierlichen Herstellung eines bestimmten Strangprofiles umfasst.
Nach Zerteilung eines verstreckten Stranges 20 zur Herstellung eines Verstärkungselementes 2 kann es außerdem zweckmäßig sein, an den Querschnittsflächen 51 der beiden Längsenden des Verstärkungselements Halterungsfortsätze 64 anzubringen. Ein beispielhafter Halterungsfortsatz 64 ist in Fig. 1 dargestellt. Solche Halterungsfortsätze 64 können zum Beispiel durch formgebendes Anspritzen eines thermoplastischen Kunststoffes an den beiden Querschnittsflächen 51 an den Längsenden eines Verstärkungselementes 2 angebracht werden. Wie bereits obenstehend beschrieben können derartige Halterungsfortsätze 64 vorteilhaft zur Halterung von Verstärkungselementen 2 beim Verbinden der Verstärkungselemente 2 mit Bauteilen bzw. Objekten sein.
Weiter ist es auch möglich, dass zwischen den hier beschriebenen Prozessschritten noch weitere Proze ss schritte eingefügt werden, um ein möglichst vorteilhaftes Verstärkungselement 2 zu erhalten.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verstärkungselementes 2 in einer perspektivischen Ansicht. Das hier dargestellte Verstärkungselement 2 besteht aus einem Kunststoffstrang 50. Das Verstärkungselement 2 weist stirnseitig eine Querschnittsfläche 51 mit einer im Wesentlichen rechteckigen Querschnittsform auf. Es ist jedoch möglich, dass die
Querschnittsfläche 51 verschiedene rippenartige und entlang der Haup tver Streckungsrichtung 19 verlaufende Versteifungsformen 52 aufweist, welche zur Erhöhung der Steifigkeit des Verstärkungselementes 2 beitragen können. Eine Dicke 53 des Verstärkungselementes 2 hat einen Einfluss auf die Biegesteifigkeit bezüglich einer Querachse 54. Je größer die Dicke 53 des Verstärkungselementes 2 gewählt wird, desto größer ist die Biegesteifigkeit um die Querachse 54 des Verstärkungselementes 2. Auch an einer Breitseite 55 des Verstärkungselementes 2 angebrachte Versteifungsformen 52 können zur Erhöhung der Biegesteifigkeit um die Querachse 54 beitragen.
Analog dazu verhält es sich mit einer Breite 56 des Verstärkungselementes 2, welche einen Einfluss auf die Biegesteifigkeit des Verstärkungselementes 2 um seine Hochachse 57 hat. Auch hier können an einer Schmalseite 58 des Verstärkungselementes 2 angebrachte Versteifungsformen 52 zu einer Erhöhung der Biegesteifigkeit führen.
Zur Erhöhung der Torsions Steifigkeit des Verstärkungselementes 2 um eine Längsachse 59 trägt die gesamte Geometrie der Querschnittsfläche 51 bei.
Weiter kann vorgesehen sein, dass das Verstärkungselement 2 zumindest an einer Oberfläche 24 eine Prägung 60 aufweist. Die Oberfläche 24 umfasst die Breitseite 55 und die Schmalseite 58. Die Prägung 60 kann beispielsweise eine rautenartige Geometrie sein, welche reliefartig am Verstärkungselement 2 angebracht ist.
Die Prägung 60 kann beispielsweise auch in Form von Mikroporen 61 in das Verstärkungselement 2 eingebracht sein, welche besonders gut dazu geeignet sind, um beispielsweise die Anbindung an ein weiteres Material zu verbessern, beziehungsweise zu ermöglichen. Die Mikroporen 61 können beispielsweise in Form von Einstichslöchern 62 ausgebildet sein, wel- che durch eine mechanische Bearbeitung, beispielsweise mittels Nadelwalzen erzeugt wurden.
Eine Prägung 60 kann beispielsweise auch in Form einer Ausfransung 63 zur Erhöhung der Oberflächenrauheit ausgestaltet sein, welche zu einer erhöhten Bindungsfähigkeit der Oberfläche an ein weiteres Material führt.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Oberfläche 24 beispielsweise durch eine physikalische Oberflächenbehandlung oder durch eine chemische Oberflächenbehandlung für die Anbindung der Oberfläche 24 an ein weiteres Element vorbereitet wurde. Hierbei kann es beispielsweise vorteilhaft sein, dass durch das Oberflächenbehandlungsverfahren die Oberflächenspannung erhöht wurde, um diese Anbindung zu erleichtern. Dies kann vorteilhaft sein, wenn ein unbehandeltes Verstärkungselement 2 eine unpolare, elektrisch gut isolierende und wasserabweisende Oberfläche 24 aufweist. Diese Oberfläche 24 kann durch Druckfarben, Lösemittel, wässrige Kunststoffdispersionen, Klebstoffe oder Haftvermittler schlecht benetzbar sein. Dies ist vor allem bei Polyethylen-, Polypropylen- und Polyestermaterialien der Fall. Auch die Anbindungsqualität an ein mit dem Verstärkungsele- ment 2 zu verbindendes Material kann etwa durch eine unbehandelte Oberfläche schlechter bis unzureichend sein.
Das Ziel einer derartigen physikalischen Oberflächenbehandlung kann beispielsweise die Erhöhung der Polarität der Oberfläche 24 sein, wodurch Benetzbarkeit und chemische Affinität verbessert werden können.
Hierbei kann etwa die Oberflächenspannung durch ein physikalisches Oberflächenbehandlungsverfahren, wie etwa die Coronabehandlung, erhöht werden. Die Oberflächenspannung, die das Verstärkungselement 2 aufweist, ist hierbei davon abhängig, wie lange das Oberflächenbehandlungsverfahren bereits zurück liegt. Direkt nach der Oberflächenbehandlung kann etwa eine Oberflächenspannung zwischen 38 mN/m und 44 mN/m an der Oberfläche 24 des Verstärkungselementes 2 vorliegen. Liegt das Oberflächenbehandlungsverfahren etwa bereits 4 Wochen zurück, so kann eine Verringerung der Oberflä- chenspannung um ca. 10% festgestellt werden.
Alternativ zur Coronabehandlung kann die Oberflächenspannung durch eine Flammbehandlung, eine Fluorierung oder eine Plasmabehandlung erhöht worden sein. Eine Testmethode zur Messung der Oberflächenspannung stellt die Randwinkelmessung bzw. Kontaktwinkelmessung dar. Hierbei wird auf dem Verstärkungselement 2 ein Flüssigkeitstropfen auf der Oberfläche 24 platziert und unter starker Vergrößerung der Randwinkel (Kon- taktwinkel) des Tropfens im Vergleich zur Oberfläche 24 bestimmt. Je kleiner der Winkel, desto besser ist die Benetzung.
Durch Kontaktwinkelmessungen mit mehreren chemisch reinen Testflüssigkeiten mit bekann- ter Oberflächenspannung und bekannten dispersiven und polaren Anteilen können die polaren und dispersiven Anteile der Oberflächenspannung der Folie bestimmt werden.
Sämtliche Materialkennwerte werden bei Raumtemperatur und unter einer ausreichenden Messgeschwindigkeit ermittelt, sodass es zu keinen Kriechvorgängen im Material kommt.
Weiter sieht die Erfindung die Bildung von Gelegen 65 oder Geweben 66 umfassend erfindungsgemäße Verstärkungselemente 2 vor, welche Gelege 65 oder Gewebe 66 wiederum zum Verbinden mit einer aus einem (im Wesentlichen) unverstreckten Kunststoffmaterial bestehenden Matrix eines Objektes vorgesehen sein können. In der Fig. 3 ist ein Beispiel für ein Gelege 65, und in der Fig. 4 ist ein Beispiel für ein Gewebe 66 dargestellt. Für gleiche Teile werden wiederum gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Fig. l und 2 verwendet. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen Fig. 1 und 2 hingewiesen bzw. Bezug genommen.
Wie aus Fig. 3 und Fig. 4 ersichtlich ist, kann sowohl ein Gelege 65 als auch ein Gewebe 66 eine Mehrzahl an ersten Kunststoffsträngen 67 und weiteren Kunststoffsträngen 68 umfassen, wobei die in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellten ersten Kunststoff stränge 67 durch verstreckte erste Verstärkungselemente 2 gebildet sind. Diese verstreckten ersten Verstärkungselemente 2 sind jeweils bezüglich ihrer Längsachsen 59 in ihrer Lage relativ zueinander (im Wesentlichen) parallel angeordnet. Die weiteren Kunststoffstränge 68 sind bezüglich ihrer Längsachsen 69 (im Wesentlichen) parallel zueinander, und bezüglich ihrer Längsachsen 69 (im Wesentlichen) quer zu den Längsachsen 59 der verstreckten ersten Verstärkungselemente 2 angeordnet. Die Anordnung der ersten Verstärkungselemente 2 und der weiteren Kunststoffstränge 68 kann dabei derart vorgenommen werden, dass durch Übereinanderlegen der Verstärkungselemente 2und der weiteren Kunststoffstränge 68 ein Gelege 65 gebildet wird, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Alternativ kann durch Verweben der Verstärkungselemente 2 mit den weiteren Kunststoffsträngen 68 ein in Fig. 4 dargestelltes Gewebe 66 ausgebildet werden. Sowohl bei dem in Fig. 3 dargestellten beispielhaften Gelege 65 als auch bei dem in Fig. 4 dargestellten beispielhaften Gewebe 66 sind Überlappungsbereiche 70 gebildet, an welchen sich die Verstärkungselemente 2 und die weiteren Kunststoffstränge 68 überlappen und be- rühren. Bei dem in Fig. 3 dargestellten beispielhaften Gelege 65 sind die ersten Verstärkungselemente 2 an allen Überlappungsbereichen 70 auf einer Seite des Geleges 65 angeordnet, während die weiteren Kunststoffstränge 68 an allen Überlappungsbereichen 70 auf der anderen Seite des Geleges 65 angeordnet sind. In der perspektivischen Ansicht der Fig. 3 sind die ersten Verstärkungselemente 2 ,oben' und die weiteren Kunststoffstränge 68 , unten' ange- ordnet.
In der perspektivischen Ansicht des beispielhaften Gewebes 66 in Fig. 4 sind an den Überlappung sbereichen 70 entweder die ersten Verstärkungselemente 2 oder die weiteren Kunststoffstränge 68 ,oben' angeordnet, wobei an anderen Überlappungsbereichen 70 die Anordnung der ersten Verstärkungselemente 2 und der weiteren Kunststoff stränge 68 umgekehrt sein kann. Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Gewebes 66 stellt eine sogenannte , Leinwandbindung' dar. Bei dieser Gewebebindung ist ein erstes Verstärkungselement 2 an einem ersten Überlappungsbereich 70 ,oben' angeordnet, und an den dem ersten Überlappungsbereich direkt angrenzenden Überlappungsbereichen , unten' angeordnet. Die Anord- nung eines ersten Verstärkungselements 2 alterniert also an jeweils direkt aneinandergrenzen- den Überlappungsbereichen 70 entlang seiner Längsachse 59 zwischen ,oben' und , unten'. Dasselbe gilt für die Anordnung der weiteren Kunststoff stränge 68 entlang ihrer jeweiligen Längsachsen 69. Selbstverständlich können alternativ zu den in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellten Gelege 65 bzw. Gewebe 66 auch beliebige andere Gelege- bzw. Gewebetypen verwendet werden. Zum Beispiel können auch sogenannte multiaxiale Gelege angewandt werden, welche drei oder mehr Lagen an Elementen bzw. Strängen umfassen. Dabei können die Anordnungswinkel der jeweiligen Elemente einer Lage an Strängen bezüglich ihrer jeweiligen Längsachsen relativ zueinander im Grunde beliebig variiert werden. Ebenso ist es selbstverständlich möglich, eine andere Gewebebindung als jene im in Fig. 4 gezeigte Leinwandbindung zum Aufbau eines Gewebes 66 anzuwenden. Als Beispiele seien sogenannte , Körper-' oder , Atlasbindungen' genannt. Unabhängig von der Art eines Gewebes 66 oder Geleges 65, können die weiteren Kunststoffstränge 68 ebenfalls durch verstreckte erste Verstärkungselemente 2 gebildet sein. Dabei ist es möglich, dass die (im Wesentlichen) quer zu den verstreckten ersten Verstärkungselementen 2 angeordneten weiteren Verstärkungselemente (im Wesentlichen) den ersten Verstärkungselementen 2 gleichen. Zusätzliche Möglichkeiten zur Festlegung der mechanischen Eigenschaf - ten und anderen Eigenschaften eines Geleges 65 oder Gewebe 66 ergeben sich dadurch, dass die weiteren Kunststoffstränge 68 eines Geleges 65 bzw. Gewebes 66 unterschiedlich zu den ersten Verstärkungselementen 2 ausgebildet sind.
Beispielsweise können die weiteren Kunststoffstränge 68 durch Verstärkungselemente mit einem niedrigerem Verstreckungsverhältnis als jenem der ersten Verstärkungselemente 2 gebildet sein. Ebenso ist es möglich, dass die weiteren Kunststoffstränge 68 durch (im Wesentlichen) unverstreckte Kunststoffstränge gebildet sind. Dabei können im Grunde genommen beliebige Kunststoffmaterialien zum Einsatz kommen. Derartige weitere Kunststoffstränge 68 bzw. unverstreckte Kunststoffstränge können beispielsweise durch Adhäsionshilfsstränge gebildet sein. Insbesondere können die weiteren Kunststoffstränge 68 durch Schmelzklebstoffstränge gebildet sein. Dadurch kann ein Verbindungsvorgang zum Verbinden eines Geleges 65 oder Gewebes 66 mit einer Matrix eines Objektes einfach und effizient durchgeführt werden, da durch die Erwärmung solche Schmelzklebstoffe zumindest teilweise erweichen, und dadurch als Haftvermittler zwischen den ersten Verstärkungselementen 2 und einem (im Wesentlichen) unverstreckten Kunststoffmaterial eines zu verstärkenden Objektes wirksam werden können. Dabei können insbesondere Adhäsionshilfsstränge bzw. Klebstoffe zur Anwendung kommen, deren Schmelztemperatur kleiner ist als die Schmelztemperatur der ersten Verstärkungselemente 2, wodurch ein Verlust der molekularen Orientierung der Polymerketten der ersten Verstärkungselemente 2 während eines Verbindungsvorganges wirksam hintan- gehalten werden kann.
Die sich aus einer jeweiligen Variation bzw. Auswahl für die weiteren Kunststoffstränge 68 ergebenden Vorteile wurden bereits oben beschrieben. Hinsichtlich einer Verbesserung der Rezyklierbarkeit wird bevorzugt, dass die weiteren Kunststoffstränge 68 und die ersten Verstärkung selemente 2 aus derselben Kunststoffmaterialklasse ausgewählt sind.
Wie es sowohl in Fig. 3 als auch in Fig. 4 dargestellt ist, können die ersten Verstärkungsele- mente 2 und die weiteren Kunststoff stränge 68 in Richtung ihrer jeweiligen Querachsen 54, 71 voneinander beabstandet im Gelege 65 oder Gewebe 66 angeordnet sein. Dadurch ist sowohl das beispielhafte Gelege 65 in Fig. 3, als auch das in Fig. 4 dargestellte beispielhafte Gewebe 66 durch gitterartige Strukturen mit Durchlässen 72 gebildet. An den Positionen dieser Durchlässe 72 ist somit weder ein erstes Verstärkungselement 2 noch ein weiterer Kunst- Stoffstrang 68 angeordnet. Dadurch können die Durchlässe 72 bei einem Verbinden von einer aus (im Wesentlichen) unverstreckten Kunststoffmaterial bestehenden Matrix eines zu verstärkenden Objektes durchdrungen werden. Dadurch kann eine Versbesserung der Verbindung zwischen einem Gelege 65 bzw. Gewebe 66 und der Matrix eines Objektes erzielt werden.
Die Dimensionen der in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellten Durchlässe 72 eines Geleges 65 oder Gewebes 66 können im Zuge der Herstellung durch Legen oder Weben im Prinzip beliebig eingestellt werden. Die Durchlässe 72 in Fig. 3 und Fig. 4 sind zwecks besserer Ersichtlichkeit verhältnismäßig groß dimensioniert dargestellt. Die Abstände zwischen den verstreckten ersten Verstärkungselementen 2 und den weiteren Kunststoffsträngen 68 können auch kleiner gewählt werden als dies in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellt ist.
Eine Dimensionierung der gitterförmigen Struktur eines Geleges 65 oder eines Gewebes 66, insbesondere die Festlegung der Dimensionen der Durchlässe 72 kann im Zuge der Herstel- lung eines Geleges 65 oder Gewebes 66 erfolgen. Dies kann einerseits durch entsprechendes Legen oder Verweben der ersten Verstärkungselemente 2 und der weiteren Kunststoffstränge 68 durchgeführt werden, indem die ersten Verstärkungselemente 2 und weiteren Kunststoffstränge 68 jeweils in Richtung ihrer jeweiligen Querachsen 54, 71 voneinander beabstandet angeordnet werden.
Die Festlegung der gitterförmigen Struktur bzw. Größe der Durchlässe 72 kann aber auch in einem dem Legen bzw. Weben nachfolgenden Konsolidierungsschritt durchgeführt werden. Eine derartige Konsolidierung kann beispielsweise durch Einwirken von thermischer Energie und/oder Druck auf ein vorgelegtes Gelege 65 bzw. ein vorgewebtes Gewebe 66 erfolgen. Eine beispielhafte Möglichkeit zur Konsolidierung eines Geleges 65 ist in der Fig. 5 dargestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden für gleiche Teile wiederum gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Fig.l bis 4 verwendet. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen Fig. 1 bis 4 hingewiesen bzw. Bezug genommen.
In der Fig. 5 ist eine Konsolidierung bzw. Verfestigung eines Geleges 65 mittels eine Heizpresse 73 schematisch dargestellt. Dabei kann das Gelege 65 beispielsweise zwischen zwei Pressbacken 74 positioniert werden, wobei die Pressbacken 74 beheizbar ausgeführt sein können. Selbstverständlich wären auch anders ausgestaltete Presswerkzeuge als das in Fig. 5 dargestellte zum Verfestigen eines Geleges 65 geeignet. Die Verfestigung des in Fig. 5 gezeigten Geleges 65 erfolgt durch Aufbringen einer Presskraft auf das Gelege 65, bzw. die ersten Verstärkung selemente 2 und die weiteren Kunststoffstränge 68 des Geleges 65. Die Presskraft kann dabei sowohl einseitig als auch von beiden Seiten auf das Gelege 65 aufgebracht werden, wie dies durch die mit ,F' bezeichneten Pfeile in Fig. 5 angedeutet ist. Durch eine derartige Verfestigung bzw. Konsolidierung kann ein (zumindest größtenteils) einstückiges Gelege 65 oder Gewebe 66 bereitgestellt werden, wobei sich die Kunststoffmaterialien der verstreckten ersten Verstärkungselemente 2 und der weiteren Kunststoffstränge 68 zumindest teilweise materialschlüssig durchdringen können. So können Gelege 65 oder Gewebe 66 bereitgestellt werden, welche für weitere Prozessschritte sehr gut handhabbar ist.
Eine Konsolidierung kann dabei derart ausgeführt werden, dass eine gitterförmige Struktur eines Geleges 65 oder Gewebes 66 mit Durchlässen 72 von gewünschter Größe resultiert. Insbesondere kann die Konsolidierung unvollständig ausgeführt werden, sodass Öffnungen bzw. Durchlässe 72 mit den gewünschten Dimensionen in der Gitterstruktur des Geleges 65 bzw. Gewebes 66 verbleiben. Beispielsweise ist ein gezieltes Einstellen des Konsolidierungsgrades bzw. der Struktur des resultierenden Geleges 65 oder Gewebes 66 durch Variation der Temperatur und/oder des Druckes während Konsolidierung zu erreichen. Ebenso kann die Verweildauer eines Geleges 65 oder eines Gewebes 66 bei bestimmten Druck und bestimmter Temperatur variiert werden. Bevorzugt wird eine Konsolidierung eines erfindungsgemäßen Geleges 65 oder Gewebes 66 bei möglichst tiefer Temperatur und möglichst hohem Druck durchgeführt, um einen Verlust der molekularen Orientierung der Polymerketten in den vers- treckten ersten Verstärkungselementen 2 möglichst hintanzuhalten. Bei der Wahl von Druck und Temperatur ist jedenfalls auf das jeweils verwendete Material für die ersten Verstärkungselemente 2 und die weiteren Kunststoffstränge 68 eines Geleges 65 oder eines Gewebes 66 Rücksicht zu nehmen.
Wie obenstehend bereits ausgeführt, kann es von Vorteil sein, im Gelege 65 oder Gewebe 66 zumindest einige vorgespannte, verstreckte erste Verstärkungselemente 2 anzuordnen. Eine solche Vorspannung auf Dehnung wird während des Verstreckungsvorgangs mittels dem in Fig. 1 dargestellten Reckwerk 17 durch das verstreckende Abziehen und Dehnen des Kunst- Stoffstranges in einem verstreckten Strang 20 eingebracht. Dabei wird diese Vorspannung (größtenteils) in der Hauptver Streckungsrichtung 19 wirksam. Wie bereits obenstehend anhand Fig. 1 ausgeführt, kann anschließend an den Verstreckungsvorgang ein verstreckter Kunststoffstrang 20 mittels der obenstehend bereits erläuterten und in der Fig. 1 nach dem Reckwerk 17 angeordneten, weiteren Aufwärmvorrichtung 21 gezielt relaxiert werden. Dabei kann das Ausmaß der Relaxation zum Beispiel über die Wahl der Temperatur und/oder die Durchlaufdauer durch die weitere Aufwärmvorrichtung 21 festgelegt werden. Größere Vorspannungen in verstreckten Strängen 20 entlang der Hauptver Streckungsrichtung 19 können dadurch erzielt werden, dass eine niedrigere Temperatur der weiteren Aufwärmvorrichtung 21 eingestellt wird. Alternativ kann auch die Aufenthaltsdauer des verstreckten Stranges 20 in der Aufwärmvorrichtung 21 verkürzt werden. Um eine möglichst große Vorspannung in einem verstreckten Verstärkungselement 2 zu erhalten, kann ein Prozessschritt zum Relaxieren des verstreckten Stranges 20 auch gänzlich ausgelassen werden. Wenn eine möglichst hohe, innere Vorspannung im gestreckten Strang 20 gewünscht ist, kann der gestreckte Strang 20 auch mittels der in Fig. 1 der weiteren Aufwärmvorrichtung 21 nachgeordneten, weiteren Ab- kühlvorrichtung 22 möglichst rasch abgekühlt werden. Wie bereits obenstehend dargelegt, können derart vorgespannte erste Verstärkungselemente 2 in einem Gelege 65 oder Gewebe 66 hinsichtlich einer Verformung einer aus (im Wesentlichen) unverstecktem Kunststoffmaterial bestehenden Matrix eines Objektes vorteilhaft sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante des Verbundwerkstoffes kann vorgesehen sein, dass das weitere Kunststoffmaterial in Form eines Streifens ausgebildet ist oder einen oder mehrere Streifen bildet, wobei eine Oberfläche des Streifens oder der Streifen eine Druckei- genspannung aufweist. Die Druckeigenspannung kann durch ein entsprechendes Abkühlverfahren des Kunststoffmaterials für das erste Verstärkungselement 2 hergestellt werden.
Es ist weiter möglich dass das Kunststoffmaterial des mit dem ersten Verstärkungselement 2 oder dem Gewebe 65 oder dem Gelege 66 verstärkten Objektes einen dreidimensionalen Gegenstand bildet und das erste Verstärkungselement 2 oder das Gewebe 65 oder das Gelege 66 außerhalb der neutralen Faser des dreidimensionalen Gegenstandes aus dem Kunststoffmaterials, und vorzugsweise innerhalb des Kunststoffmaterials, angeordnet ist. Bei allen Ausführungsformen des ersten Verstärkungselementes 2, des Geleges 66 und des Gewebes 65 ist bevorzugt, wenn diese vollkommen faserfrei ausgebildet ist.
Das VerStrecken des Kunststoffmaterials zum ersten Verstärkungselement 2 kann uniaxial, biaxial oder multiaxial erfolgen.
Das erste Verstärkungselement 2, das Geleges 66 und das Gewebes 65 werden vorzugsweise zum Verstärken eine Kunststoffgegenstandes aus einem thermoplastischen Werkstoff bzw. zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes, bei dem der weitere, die Matrix bildende Werkstoff ebenfalls ein Thermoplast ist, verwendet. Dabei ist bevorzugt, wenn das erste Verstär- kungselement 2, das Geleges 66 und das Gewebes 65 aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen bzw. diesen umfassen, der aus den gleichen Monomereinheiten aufgebaut ist, wie der thermoplastische Kunststoff der Matrix.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten des Verstärkungselementes 2, Geleges 65 oder Gewebes 66, sowie einer Vorrichtung 1 zur Herstellung eines derartigen Verstärkungselementes 2, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegen- ständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Weiter können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10. Vor allem können die einzelnen, in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen. Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus des Verstärkungselementes 2, des Geleges 65 oder Gewebes 66, sowie einer Anlage 1 zur Herstellung eines derartigen Verstärkungselementes 2 diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Bezugszeichenaufstellung
Anlage 30 Walzenstruktur
Verstärkungselement 31 Oberflächenbehandlungsvorrich¬
Kunststoffmaterial tung
Extrusionsvorrichtung 32 Coronabehandlungswalze
Formdüse 33 Elektrode
Werkzeug 34 Oberflächenbehandlungsvorrich¬
Primärstrang tung
Abkühlvorrichtung 35 Klebstoff
Wasserbad 36 Seitenfläche
Länge 37 Verarbeitung srichtung
Trennwand 38 Strang
Zone 39 Teilungsvorrichtung
Sprüheinrichtung 40 Schneideinheit
Abzugsvorrichtung 41 Konfektionierung s Vorrichtung
Rollenelement 42 Spule
Transportvorrichtung 43 Spulenschneideinheit
Reckwerk 44 Stückschneideinheit
Transportvorrichtung 45 Schneidwalze
Hauptvers treckungsrichtung 46 Schneideinheit
Strang 47 Ausnehmung
Aufwärmvorrichtung 48 Gegenhalterwalze
Abkühlvorrichtung 49 formgebende Vorrichtung
Oberflächenbehandlungsvorrich50 Kunststoffstrang
tung 51 Querschnittsfläche
Oberfläche 52 Versteifungsform
Walzenpaar 53 Dicke
Walze 54 Querachse
Walze 55 Breitseite
Vorspanneinrichtung 56 Breite
Dicke 57 Hochachse Schmalseite
Längsachse
Prägung
Mikroporen
Einstichloch
Ausfransung Halterungsfortsatz Gelege
Gewebe
Kunststoffstrang Kunststoffstrang Längsachse
Überlappungsbereich Querachse
Durchlass
Heizpresse
Pressbacke

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verstärkungselement (2) bestehend aus einem Kunststoffstrang (50), zum Verbinden mit einer Matrix eines Objektes, wobei die Matrix des Objektes als Hauptbestandteil oder ausschließlichen Bestandteil zumindest ein unverstrecktes oder im Wesentlichen unver- strecktes Kunststoffmaterial aufweist, und wobei das Verstärkungselement (2) zumindest ein teilkristallines, thermoplastisches Kunststoffmaterial umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffstrang (50) monoaxial oder vorwiegend monoaxial verstreckt ist, und eine senkrecht zu einer Hauptverstreckungsrichtung (19) ausgebildete Querschnittsfläche (51) des Ver- Stärkungselements (2), eine rechteckige oder im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform aufweist.
2. Verstärkungselement (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (53) des Kunststoffstranges (50) entlang seiner Querschnittsfläche (51) zwischen 0,2 mm und 10 mm, insbesondere zwischen 0,3 mm und 7 mm, bevorzugt zwischen 0,4 mm und 5 mm beträgt.
3. Verstärkungselement (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegesteifigkeit des Kunststoffstranges (50) bezüglich einer senkrecht zur Hauptverstre- ckungsrichtung (19) verlaufenden horizontalen Querachse (54) zwischen 67 N*mm und 23* 106 N*mm2 beträgt.
4. Verstärkungselement (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegesteifigkeit des Kunststoffstranges (50) bezüglich einer senk- recht zur Hauptverstreckungsrichtung (19) verlaufenden vertikalen Hochachse (57) zwischen 10* 103 N*mm2 und 21* 109 N*mm2 beträgt.
5. Verstärkungselement (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegefestigkeit des Kunststoffstranges (50) zwischen 50 MPa und 800 MPa beträgt.
6. Verstärkungselement (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Torsions Steifigkeit des Kunststoff stranges (50) um eine in der Hauptverstreckungsrichtung (19) verlaufenden Längsachse (59), zwischen 85 N*mm und 30* 106 N*mm2 beträgt.
7. Verstärkungselement (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verstreckungsverhältnis des Kunststoffstranges (50) zwischen 2 und 40 beträgt.
8. Verstärkungselement (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastizitätsmodul des Kunststoffstranges (50) entlang der Hauptver- Streckungsrichtung (19) zwischen 2.500 MPa und 15.000 MPa beträgt.
9. Verstärkungselement (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff sträng (50) entlang der Hauptverstreckungsrichtung (19) eine Zugfestigkeit zwischen 100 MPa und 500 MPa aufweist.
10. Verstärkungselement (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffstrang (50) eine Breite (56) zwischen 5 und 150 mm aufweist.
11. Verstärkungselement (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffstrang (50) ausschließlich oder als Hauptbestandteil aus einem Material, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus oder umfassend Polyolefine, Polyester, Polyamide und Mischungen dieser Materialien, besteht.
12. Verstärkungselement (2) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das
Polyolefin ein Polyethylen oder ein Polypropylen ist.
13. Verstärkungselement (2) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der
Polyester ein Polyethylenterphtalat oder Polybutylenterphtalat ist.
14. Verstärkungselement (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffstrang (50) zumindest ein Additiv enthält.
15. Verstärkungselement (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffstrang (50) hinsichtlich seiner senkrecht zur Hauptverstreckung srichtung (19) ausgebildeten Querschnittsfläche (51) geometrisch an das mit dem Verstärkungselement (2) zu verstärkende Bauteil bzw. den jeweiligen Verwendungszweck und/oder Lastfall angepasst ist.
16. Verstärkungselement (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffstrang (50) an zumindest einer Oberfläche (24) oberflächenbehandelt ist.
17. Verstärkungselement (2) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbehandlung eine Prägung (60) ist.
18. Verstärkungselement (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Querschnittsflächen (51) der beiden Längsenden des Verstärkungselements Halterungsfortsätze (64) angeordnet sind.
19. Gelege (65) oder Gewebe (66) zum Verbinden mit einer Matrix eines Objektes, wobei die Matrix des Objektes als Hauptbestandteil oder ausschließlichen Bestandteil zumin- dest ein unverstrecktes oder im Wesentlichen unverstrecktes Kunststoffmaterial aufweist, wobei das Gelege (65) oder Gewebe (66) erste Kunststoffstränge (67) und weitere Kunststoffstränge (68) umfasst oder aus diesen besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kunststoffstränge (67) durch verstreckte erste Verstärkungselemente (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17 gebildet sind und bezüglich ihrer Längsachsen (59) in ihrer Lage relativ zueinan- der parallel im Wesentlichen parallel angeordnet sind, und dass die weiteren Kunststoff stränge (68) bezüglich ihrer Längsachsen (69) parallel oder zumindest annähernd parallel zueinander, und bezüglich ihrer Längsachsen (69) quer zu den Längsachsen (59) der verstreckten ersten Verstärkungselemente (2) angeordnet sind.
20. Gelege (65) oder Gewebe (66) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Kunststoffstränge (68) ebenfalls durch verstreckte erste Verstärkungselemente (2) gebildet sind.
21. Gelege (65) oder Gewebe (66) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Kunststoffstränge (68) durch Verstärkungselemente mit einem niedrigerem Ver- streckungsverhältnis als jenem der ersten Verstärkungselemente (2) gebildet sind.
22. Gelege (65) oder Gewebe (66) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Kunststoffstränge (68) durch unverstreckte oder im Wesentlichen unverstreckte Kunststoffstränge gebildet sind.
23. Gelege (65) oder Gewebe (66) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die unverstreckten oder im Wesentlichen unverstreckten Kunststoffstränge durch Adhäsionshilfsstränge, insbesondere aus Schmelzklebstoff, gebildet sind.
24. Gelege (65) oder Gewebe (66) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzklebstoff eine Schmelztemperatur aufweist, welche kleiner ist als die Schmelz- temperatur der ersten Verstärkungselemente (2).
25. Gelege (65) oder Gewebe (66) nach einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis
24, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Kunststoffstränge (68) und die ersten Verstärkungselemente (2) aus der gleichen Kunststoffmaterialklasse ausgewählt sind, insbesondere aus den gleichen Monomereinheiten aufgebaut sind.
26. Gelege (65) oder Gewebe (66) nach einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis
25, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Verstärkungselemente (2) und die weiteren Kunststoffstränge (68) in Richtung ihrer jeweiligen Querachsen (54, 71) voneinander beab- standet angeordnet sind, so dass durch die ersten Verstärkungselemente (2) und die weiteren Kunststoffstränge (68) eine gitterförmige Struktur mit Durchlässen (72) ausgebildet ist.
27. Gelege (65) oder Gewebe (66) nach einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis
26, dadurch gekennzeichnet, dass erste Verstärkungselemente (2) in Richtung ihrer Längsach- sen (59) auf Dehnung vorgespannt sind.
28. Verfahren zur Herstellung eines Verstärkungselements (2), umfassend die Bereitstellung zumindest eines teilkristallinen, thermoplastischen Kunststoffmaterials und dessen Aufschmelzen in einer Extrusionsvorrichtung (4), wobei das Verfahren zumindest folgende aufeinanderfolgende Verfahrens schritte aufweist:
1) Extrusion des geschmolzenen Kunststoffmaterial via eine rohformgebende Düse (5) zu einem rohgeformten Primärstrang (7),
2) Abkühlen und Konservierung dieser Rohform des Primärstranges (7) in zumindest einer Abkühlvorrichtung (8),
3) Ein- oder mehrstufiges Erwärmen des rohgeformten Primärstrangs (7) via zumindest eine Aufwärmvorrichtung (21),
4) VerStrecken des rohgeformten Primärstranges (7) zum gewünschten Ver Streckung s- grad, mittels zumindest eines Reckwerks (17),
5) Abkühlen des verstreckten Stranges (20) in seiner finalen Form mittels zumindest einer weiteren Abkühlvorrichtung (22), und
6) Konfektionieren in einer Konfektionierung s Vorrichtung (41) zur Bereitstellung der gewünschten Verwendungsform. dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zumindest einen weiteren Verfahrens schritt zur Verbesserung der Verbindung bzw. Integration des Verstärkungselements (2) mit bzw. in einer Matrix eines Objektes beinhaltet, wobei mittels einer Oberflächenbehandlungsvorrichtung (23) zumindest eine Oberfläche (24) des Primärstranges (7) und/oder des verstreckten Stranges (20) modifiziert bzw. funktionalisiert wird.
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine weitere Verfahrensschritt zur Oberflächenbehandlung des verstreckten Stranges (20) zwischen Schritt 5 und Schritt 6 des Verfahrens ausgeführt wird.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine weitere Verfahrensschritt als Kaltwalzprozess zur mechanischen Strukturierung von zumindest einer Oberfläche (24) des verstreckten Stranges (20) ausgeführt wird.
31. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine weitere Verfahrensschritt als physikalische Behandlung zur Erhöhung der Oberflächenenergie bzw. Polarität von zumindest einer Oberfläche (24) des verstreckten Stranges (20) ausgeführt wird.
32. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine weitere Verfahrensschritt als chemische Behandlung von zumindest einer Oberfläche (24) des verstreckten Stranges (20) ausgeführt wird.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass zur Modifikation bzw. Funktionalisierung von zumindest einer Oberfläche (24) des verstreckten Stranges (20) eine Kombination der angegebenen Verfahrensschritte eingesetzt wird.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem zumindest einem weiteren Verfahrensschritt zur Oberflächenbehandlung auf zu- mindest eine der Seitenflächen (36) des verstreckten Stranges (20) ein Klebstoff (35) aufgebracht wird.
35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff (35) ausgewählt wird aus der Klasse der Schmelzklebstoffe.
36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Basispolymere des Schmelzklebstoffes, der aufgebracht wird, derselben Kunststoffklasse angehören, wie das Material des Verstärkungselementes (2).
37. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zumindest einen weiteren Prozessschritt zum Zerteilen entlang einer Verarbeitungsrichtung (37) des Primärstranges (7) und /oder des verstreckten Stranges (20) in eine Mehrzahl an geteilten Strängen (38) beinhaltet.
38. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine weitere Prozessschritt nach dem Verstreckungs schritt ausgeführt wird.
39. Verfahren nach Anspruch 37 oder 38, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine weitere Prozess schritt nach dem Oberflächenbehandlungsschritt ausgeführt wird.
40. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Konfektionie- rungsschritt zumindest teilweise in einer formgebenden Vorrichtung (49) durchgeführt wird.
41. Verfahren zur Herstellung eines Geleges oder Gewebes gemäß einem der Ansprüche 19 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Legen oder Weben das Gelege (65) oder Gewebe (66) zumindest teilweise konsolidiert wird.
42. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Konsolidierung derart ausgeführt wird, dass eine gitterförmige Struktur des Geleges (65) oder des Gewebes (66) mit Durchlässen (72) ausgebildet wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016119898A1 (de) * 2016-10-19 2018-04-19 Teufelberger Ges.M.B.H. Kunststoffumreifungsband sowie Verfahren zur Herstellung von Kunststoffumreifungsbändern
DE102016121651A1 (de) 2016-11-11 2018-05-17 Teufelberger Ges.M.B.H. Kunststoffumreifungsband und Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffumreifungsbandes

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1445982A (en) * 1972-08-11 1976-08-11 Beghin Say Sa Net and method of producing same
US5198291A (en) * 1990-05-25 1993-03-30 Tomark Industries, Inc. High performance reinforced insulation jacketing/blanketing material
SI1409244T1 (sl) * 2001-07-19 2008-04-30 Lankhorst Pure Composites Bv Poliolefinski film, trak ali nit
DE102008063545C5 (de) * 2008-12-09 2015-04-30 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Multiaxialgelege, Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundkunststoffs und Faserverbundkunststoff

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *
See also references of WO2015042631A1 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110654011A (zh) * 2019-10-30 2020-01-07 六安正辉优产机电科技有限公司 用于塑料泡沫成型的同步切断构件

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