WO2008055458A1 - Method for producing leaf springs from a fiber composite material - Google Patents

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Abstract

The invention relates to a method for producing leaf springs (28) from a fiber composite material, comprising the following steps: covering the upper side and the lower side of a fiber strand (2), consisting of fibers that are aligned at least in parallel, with at least one cover material web (3, 4), wetting the fibers of the fiber strand (2) with a not yet hardened plastic matrix (14), heating the covered and plastic matrix-coated fiber strand (2) to impregnate the fibers of the fiber strand (2) with the not yet hardened plastic matrix (14), cooling the covered plastic matrix-impregnated fiber strand (2), cutting the covered plastic matrix-impregnated fiber strand (2) to individual prepregs (11') or winding it up to a prepreg coil (20), placing a plurality of layers of prepregs (11) vertically one on top of the other on a convex surface (22) to give an unfinished leaf spring (23), cooling the unfinished leaf spring (23) on a convex surface (22), pressing the unfinished leaf spring (23) in a press (25) to give a pressed unfinished leaf spring (23'), heating the pressed unfinished leaf spring (23') and completing the unfinished leaf spring (23') to give the finished leaf spring (28), predetermined temperatures (T) being adjusted on the respective material or on the respective intermediate product in all steps of manufacture and maintaining the respective temperatures (T) for predetermined intervals (Δt).

Description

Verfahren zur Herstellung von Blattfedern aus einem Faserverbundwerkstoff Process for producing leaf springs from a fiber composite material
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Blattfedern aus einem Faserverbundwerkstoff.The invention relates to a method for the production of leaf springs made of a fiber composite material.
Beispielsweise aus der EP 0 084 101 A2 ist es bekannt, dass Blattfedern aus einem Faserverbundwerkstoff herstellbar sind. Solche Blattfedern haben gegenüber herkömmlichen Blattfedern aus metallischen Werkstoffen den Vorteil eines geringeren Gewichts und einer längeren Haltbarkeit. Durch die Wahl der Laminatschichten sowie die Ausrichtung der Fasern in einer Kunststoffmatrix kann die Federcharakteristik in weiten Grenzen beeinflusst werden.For example, from EP 0 084 101 A2 it is known that leaf springs can be produced from a fiber composite material. Such leaf springs have over conventional leaf springs made of metallic materials the advantage of lower weight and a longer shelf life. By choosing the laminate layers and the orientation of the fibers in a plastic matrix, the spring characteristic can be influenced within wide limits.
Im Allgemeinen werden Blattfedern aus faserverstärkten Werkstoffen aus so genannten Nasslaminaten bzw. Prepregs hergestellt, die mit der gewünschten Faserausrichtung übereinander geschichtet sowie anschließend verpresst und ausgehärtet werden.In general, leaf springs made of fiber-reinforced materials of so-called wet laminates or prepregs are produced, which are layered with the desired fiber orientation and then pressed and cured.
Unter dem Begriff Prepreg wird bekanntermaßen ein Halbzeug bzw. ein Vorprodukt zur Herstellung von Gegenständen aus einem Faserverbundmaterial verstanden. Ein Prepreg besteht aus Endlosfasern und einer ungehärteten duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoffmatrix. Dabei können die Endlosfasern unidirektional ausgerichtet sein oder als Gewebe oder Gelege vorliegen. Bei der Kunststoffmatrix handelt es sich üblicherweise um eine Mischung aus einem Kunstharz, einem Härter sowie einem Beschleuniger. Des Weiteren können spezielle Zuschlagstoffe zur Erzeugung weiterer gewünschter Eigenschaften des Prepregs beigefügt werden. Als Kunstharze kommen beispielsweise Harze auf der Basis von Epoxydharz oder Vinylesterharz zur Anwendung.The term prepreg is known to mean a semifinished product or a precursor for the production of articles from a fiber composite material. A prepreg consists of continuous fibers and an uncured thermoset or thermoplastic plastic matrix. In this case, the continuous fibers may be unidirectionally aligned or present as tissue or scrim. The plastic matrix is usually a mixture of a synthetic resin, a hardener and an accelerator. Furthermore, special additives can be added to produce further desired properties of the prepreg. For example, resins based on epoxy resin or vinyl ester resin are used as synthetic resins.
Zur Herstellung von Prepregs werden die Fasern in gewünschter Weise auf einem Träger abgelegt und anschließend mit der Kunststoffmatrix benetzt. Durch Kühlen, bis zum Einfrieren, des Prepregs wird das chemische Reagieren des Härters und des Beschleunigers mit dem Kunstharz so lange verhindert, bis das Prepreg zur Herstellung eines Endproduktes verwendet werden soll. So werden beispielsweise zur Herstellung einer Faserverbund-Blattfeder mehrere Prepreg- Lagen übereinander geschichtet und zugeschnitten. Durch ein dann folgendes Erwärmen dieses Werkstücks über die Reaktionstemperatur des Härters hinaus beginnt der Aushärtevorgang, der schließlich zu dem gewünschten Endprodukt führt. Sofern diese Erwärmung in einer Presse sowie in einem Autoklaven bei atmosphärischem Unterdruck durchgeführt wird, lassen sich luftblasenfreie Endprodukte mit sehr hohem Faseranteil und vergleichsweise geringem Kunststoffmatrixanteil herstellen.To produce prepregs, the fibers are deposited in a desired manner on a support and then wetted with the plastic matrix. By cooling, until freezing, the prepreg becomes chemically reactive Hardener and the accelerator with the resin prevented until the prepreg is to be used for the production of a final product. For example, several prepreg layers are stacked and cut to produce a fiber composite leaf spring. By subsequently heating this workpiece beyond the reaction temperature of the hardener, the curing process begins, eventually leading to the desired end product. If this heating is carried out in a press and in an autoclave at atmospheric negative pressure, air bubble-free end products can be produced with a very high fiber content and comparatively low plastic matrix content.
Um Prepregs in einem kontinuierlichen Herstellungsprozess erzeugen zu können, muss einer diesbezüglichen Fertigungsvorrichtung ein Strang aus den genannten Endlosfasern zugeführt werden. Dabei ist darauf zu achten, dass die Fasern in der gewünschten räumlichen Orientierung verbleiben. Die Faserverteilung soll dabei also üblicherweise homogen sein. Zudem soll bei der Zuführung und Weiterverarbeitung des Faserstranges ein möglichst geringer Faserbruch eintreten.In order to be able to produce prepregs in a continuous production process, it is necessary to supply a strand of said endless fibers to a production apparatus of this type. It is important to ensure that the fibers remain in the desired spatial orientation. The fiber distribution should therefore usually be homogeneous. In addition, should occur in the supply and further processing of the fiber strand as small as possible fiber breakage.
Außerdem muss der Faserstrang mit der genannten Kunststoffmatrix, also der Mischung von zumindest Kunstharz und Härter, benetzt werden. Dabei ist es wichtig, dass die Verteilung der Kunststoffmatrix gleichmäßig erfolgt bzw. alle Fasern des Faserstranges von der Kunststoffmatrix imprägniert werden. Zudem darf nicht zuviel Kunststoffmatrix auf den Faserstrang gelangen, da dieses ein seitliches Ablaufes der überschüssigen Flüssigkeit in unerwünscht großem Umfang zur Folge hätte.In addition, the fiber strand with the said plastic matrix, ie the mixture of at least resin and hardener must be wetted. It is important that the distribution of the plastic matrix takes place uniformly or all fibers of the fiber strand are impregnated by the plastic matrix. In addition, not too much plastic matrix may reach the fiber strand, since this would result in a lateral discharge of the excess liquid to an undesirably large extent.
Sofern der erzeugte Prepreg-Strang in gewünschte Längsstücke geschnitten oder als eine Rolle aufgewickelt und anschließend zwischengelagert werden soll, ist der Faserstrang bei der Herstellung des Prepreg-Stranges bevorzugt an seiner Unterseite und an seiner Oberseite mit einer Abdeckmaterialbahn abzudecken. Beim Auflegen dieser Abdeckmaterialbahnen auf den Faserstrang kann es dazu kommen, dass die Fasern der oberen und/oder der unteren Faserlage des Faserstranges in nicht gewollter Weise quer zu Längserstreckung des Faserstranges gefaltet werden. In einen Faserverbund-Endprodukt tragen derart gefaltete Fasern nur wenig zu den gewünschten Materialeigenschaften bei, weshalb eine solche Faserfaltung vermieden werden soll.If the prepreg strand produced is to be cut into desired longitudinal pieces or rolled up as a roll and then stored temporarily, the fiber strand during production of the prepreg strand is preferably to be covered on its underside and on its upper side with a covering material web. When placing these Abdeckmaterialbahnen on the fiber strand it can In addition, the fibers of the upper and / or the lower fiber layer of the fiber strand are folded in an unintentional manner transversely to the longitudinal extent of the fiber strand. In a fiber composite end product so folded fibers contribute little to the desired material properties, which is why such fiber folding should be avoided.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Blattfedern aus einem Faserverbundwerkstoff vorzustellen, mit dem die oben beschriebenen technischen Probleme gemeistert werden können und eine qualitativ hochwertige Blattfeder herstellbar ist. So soll insbesondere erreicht werden, dass die Fasern in der Blattfeder einer gewünschten Ausrichtung vorliegen, dass die noch nicht abgebundene Kunststoffmatrix in der Blattfeder in ausreichender Menge zu allen Fasern gelangt, dass der Umfang von Faserbruch in der Blattfeder minimiert wird, und dass eine Faltung der Fasern quer zur Längserstreckung des Faserstranges zumindest weitgehend vermieden wird.The invention is therefore based on the object to present a method for producing leaf springs made of a fiber composite material, with which the technical problems described above can be mastered and a high-quality leaf spring can be produced. Thus, in particular, it is to be achieved that the fibers are present in the leaf spring of a desired orientation, that the not yet hardened plastic matrix in the leaf spring reaches all fibers in sufficient quantity, that the extent of fiber breakage in the leaf spring is minimized, and that a folding of the Fibers transverse to the longitudinal extent of the fiber strand is at least largely avoided.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruches. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind den zugeordneten Unteransprüchen entnehmbar.The solution to this problem arises from the features of the main claim. Advantageous developments and refinements of the invention can be taken from the associated subclaims.
Nach langwierigen Untersuchung an Versuchsanlagen lag der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass eine Blattfeder aus einem Faserverbundwerkstoff dann den im Automobilbau herrschenden sehr hohen Qualitätsanforderungen gerecht werden kann, wenn bei allen Verfahrensschritten zur Herstellung der Blattfeder, von der Bereitstellung der Werkstoffe in einer Fabrik bis hin zur Qualitätsendkontrolle, die Temperaturen der einzelnen Werkstoffe und Zwischenprodukte sowie die Zeiträume, in denen diese der jeweiligen Temperatur ausgesetzt sind, genau aufeinander abgestimmt und ständig überwacht werden.After a lengthy investigation on test facilities, the invention was based on the finding that a leaf spring made of a fiber composite material can meet the very high quality requirements prevailing in the automotive industry, if in all process steps for producing the leaf spring, from the provision of materials in a factory up to Quality control, the temperatures of the individual materials and intermediates and the periods in which they are exposed to the respective temperature, are closely matched and constantly monitored.
Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In dieser zeigt Fig. 1 einen stark schematisierten Fertigungsablaufplan zur Herstellung einer Faserverbundblattfeder gemäß einer ersten Variante,To clarify the invention, the description is accompanied by a drawing. In this shows 1 is a highly schematic production flowchart for producing a fiber composite leaf spring according to a first variant,
Fig. 2 einen Fertigungsablaufplan wie in Fig. 1 gemäß einer zweiten Variante,2 shows a production flowchart as in FIG. 1 according to a second variant,
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung und ein Produktionsablauf, mit denen zur Herstellung der Blattfeder ein Prepreg-Strang kontinuierlich gefertigt werden kann, undFig. 3 is a schematic side view of an apparatus and a production process, with which a prepreg strand can be manufactured continuously for producing the leaf spring, and
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht von weiteren Fertigungsvorrichtungen sowie des weiteren Produktionsablaufes, mit denen aus dem Prepreg-Strang einzelne Blattfedern hergestellt werden.Fig. 4 is a schematic side view of other manufacturing devices and the further production process with which individual leaf springs are made from the prepreg strand.
Die Figuren 3 und 4 zeigen demnach in schematischer Darstellungsweise eine Produktionsanlage zur Herstellung von Blattfedern aus einem Faserverbundmaterial. Die Temperaturen, welchen die Werkstoffe bzw. Zwischenprodukte während ihrer Herstellung ausgesetzt sind bzw. die diese erreichen, sowie die Zeiträume, über die diese Werkstoffe bzw. Zwischenprodukte diesen Temperaturen ausgesetzt sind, sind für zwei in Bereich eines Heiztisches 6 leicht unterschiedliche Produktionsanlagen in Fig. 1 bzw. Fig. 2 zusammen mit den zugeordneten Verfahrensschritten dargestellt.FIGS. 3 and 4 accordingly show a schematic illustration of a production plant for producing leaf springs from a fiber composite material. The temperatures to which the materials or intermediate products are exposed during their production or which reach them, as well as the periods over which these materials or intermediates are exposed to these temperatures are for two in the range of a heating table 6 slightly different production facilities in FIG. 1 and FIG. 2 together with the associated method steps.
Unabhängig von den im Bereich des Heiztisches 6 leicht unterschiedlichen Verfahrensparametern folgt die Verfahrensdurchführung jeweils den gleichen grundlegenden Verfahrensschritten gemäß der Erfindung. Diese sind gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs:Independently of the process parameters which are slightly different in the region of the heating table 6, the procedure is followed in each case by the same basic process steps according to the invention. These are according to the features of the main claim:
- Abdecken der Oberseite und der Unterseite eines Faserstranges 2, der aus zumindest parallel zueinander ausgerichteten Fasern besteht, mit zumindest einer Abdeckmaterialbahn 3, 4.- Covering the top and the bottom of a fiber strand 2, which consists of at least parallel aligned fibers, with at least one Abdeckmaterialbahn 3, 4th
- Benetzen der Fasern des Faserstranges 2 mit einer noch nicht abgebundenen Kunststoffmatrix 14, - Erwärmen des abgedeckten und kunststoff matrixbelegten Faserstranges 2 zur Imprägnierung der Fasern des Faserstranges 2 mit der noch nicht abgebundenen Kunststoffmatrix 14,Wetting the fibers of the fiber strand 2 with a not yet hardened plastic matrix 14, Heating the covered plastic matrix-coated fiber strand 2 for impregnating the fibers of the fiber strand 2 with the not yet set plastic matrix 14,
- Abkühlen des abgedeckten kunststoffmatriximprägnierten Faserstranges 2,Cooling the covered plastic matrix impregnated fiber strand 2,
- Abschneiden des abgedeckten kunststoffmatriximprägnierten Faserstranges 2 zu einzelnen Prepregs 11',Cutting off the covered plastic matrix-impregnated fiber strand 2 into individual prepregs 11 ',
- Ablegen von mehreren Lagen Prepregs 11' vertikal übereinander auf einer konvex gekrümmten Oberfläche 22 zu einer Roh-Blattfeder 23,Depositing a plurality of layers of prepregs 11 'vertically one above the other on a convexly curved surface 22 to a raw leaf spring 23,
- Kühlen der Roh-Blattfeder 23 auf einer konvex gekrümmten Oberfläche 22,Cooling the green leaf spring 23 on a convexly curved surface 22,
- Pressen der Roh-Blattfeder 23 in einer Presse 25 zu einer gepressten Roh- Blattfeder 23',Pressing the green leaf spring 23 in a press 25 into a pressed raw leaf spring 23 ',
- Erwärmen der gepressten Roh-Blattfeder 23', undHeating the pressed green leaf spring 23 ', and
- Endbearbeitung der gepressten Roh-Blattfeder 23' zur fertigen Blattfeder 28, wobei bei allen Fertigungsschritten vorbestimmte Temperaturen T an dem jeweiligen Werkstoff oder an dem jeweiligen Zwischenprodukt eingestellt werden, und bei dem die jeweiligen Temperaturen T über vorbestimmte Zeiträume Δt aufrechterhalten werden.- Finishing the pressed raw leaf spring 23 'to the finished leaf spring 28, wherein in all manufacturing steps predetermined temperatures T are set to the respective material or to the respective intermediate product, and in which the respective temperatures T over predetermined periods .DELTA.t be maintained.
Wie eine Zusammenschau der Figuren 1 und 3 bis 4 bzw. der Figuren 2 bis 4 der beiden Ausführungsbeispiele zeigen, werden die Werkstoffe Kunstharz, Härter und Beschleuniger zur Bildung der zunächst noch flüssigen Kunststoffmatrix 14 ebenso wie die Glasfasern eines Faserstranges 2 der Produktionsanlage 1 im Wareneingang WE einer Fabrik mit einer Temperatur T1 von 23°C ± 100C gelagert.As a synopsis of Figures 1 and 3 to 4 and Figures 2 to 4 of the two embodiments, the materials are resin, hardener and accelerator to form the initially still liquid plastic matrix 14 as well as the glass fibers of a fiber strand 2 of the production plant 1 in the goods receipt WE stored in a factory with a temperature T1 of 23 ° C ± 10 0 C.
Zur Herstellung der noch flüssigen Kunststoffmatrix 14 werden in drei parallel ablaufenden Verfahrensschritten A, B und C im gleichen Zeitraum Δt1 von 22 Stunden bis 26 Stunden, vorzugsweise von 24 Stunden (Fig. 1 , Fig. 2), jeweils separat zueinander der Kunstharz in einem Verfahrensschritt A auf eine Temperatur von T2 = 8O0C ± 100C, der Härter in einem Verfahrensschritt B auf eine Temperatur von T3 = 550C ± 10°C und der Beschleuniger in einem Verfahrensschritt C auf eine Temperatur von T4 = 35°C ± 1O0C gebracht sowie anschließend gemäß vorbestimmter Mischungsanteile miteinander vermischt. Dabei stellt sich eine bestimmte Gemischtemperatur ein.In order to produce the still liquid plastic matrix 14, Δt1 of 22 hours to 26 hours, preferably 24 hours (FIG. 1, FIG. 2), in each of the three parallel process steps A, B and C, in each case separate the synthetic resin in one Process step A to a temperature of T2 = 8O 0 C ± 10 0 C, the curing agent in a process step B to a temperature of T3 = 55 0 C ± 10 ° C and the accelerator in a process step C to a temperature of T4 = 35 ° C ± 1O 0 C and then according to predetermined mixing proportions mixed together. This sets a certain mixture temperature.
Nach der Bildung der noch flüssigen Kunststoffmatrix 14 werden anschließend die später zu dem Faserstrang 2 weisenden Seiten von zwei Abdeckmaterialbahn 3 und 4, zumindest aber die untere Abdeckmaterialbahn 3 mit der Kunststoffmatrix 14 beschichtet, welche durch diesbezügliche Zuführvorrichtungen 12,After the formation of the still liquid plastic matrix 14, the sides of two cover material webs 3 and 4, which face later on to the fiber strand 2, but at least the lower cover material web 3 are then coated with the plastic matrix 14, which is conveyed by feed devices 12,
13 zu den Abdeckmaterialbahnen 3, 4 geleitet werden (Schritt D, F; Fig. 3). Die Abdeckmaterialbahnen 3, 4 und die Fasern des Faserstrangs 2 weisen vor der Beschichtung mit der Kunststoffmatrix 14 die oben genannte Ausgangstemperatur T1 = 23°C ± 100C auf. Die Beschichtung mit der Kunststoffmatrix 14 erfolgt dabei derart, dass diejenige Seite der zumindest einen Abdeckmaterialbahn 3, 4 belegt wird, welche später in Kontakt mit dem Faserstrang 2 gelangt.13 to the Abdeckmaterialbahnen 3, 4 are passed (step D, F, Fig. 3). The Abdeckmaterialbahnen 3, 4 and the fibers of the fiber strand 2, before coating with the plastic matrix 14, the above-mentioned initial temperature T1 = 23 ° C ± 10 0 C. The coating with the plastic matrix 14 takes place in such a way that that side of the at least one Abdeckmaterialbahn 3, 4 is occupied, which later comes into contact with the fiber strand 2.
Die untere Abdeckmaterialbahn 4 besteht bevorzugt aus einer Kunststofffolie und die obere Abdeckmaterialbahn 3 bevorzugt aus einem beschichteten Papiermaterial.The lower cover material web 4 is preferably made of a plastic film and the upper Abdeckmaterialbahn 3 preferably from a coated paper material.
Anschließend werden die beiden Abdeckmaterialbahnen 3, 4 zu dem Heiztisch 6 transportiert. Dabei wird die obere Abdeckmaterialbahn 3 um eine Ablegrolle 5 geführt, welche die bis dahin nach oben weisende Unterseite dieser Abdeckmaterialbahn 3 nach unten dreht und diese Abdeckmaterialbahn 3 derart auf den Faserstrang 2 ablegt, dass die Kunststoffmatrix 14 auf der Oberseite des Faserstranges 2 zu liegen kommt. Die Ablegkraft F1 der Ablegrolle 5 ist vergleichsweise gering, so dass sichergestellt ist, dass durch deren Anpresskraft kein oder nur ein verhältnismäßig geringer Faserbruchanteil entsteht. Die untere Abdeckmaterialbahn 4 wird über einen eingangsseitigen Abschnitt 16 des Heiztisches 6 gezogen und dort gegebenenfalls vorgewärmt.Subsequently, the two Abdeckmaterialbahnen 3, 4 are transported to the heating table 6. In this case, the upper Abdeckmaterialbahn 3 is guided around a Ablegrolle 5, which rotates the hitherto upwardly facing underside of Abdeckmaterialbahn 3 down and this Abdeckmaterialbahn 3 so deposits on the fiber strand 2 that the plastic matrix 14 comes to rest on the upper side of the fiber strand 2 , The Ablegkraft F1 of the Ablegrolle 5 is comparatively small, so that it is ensured that no or only a relatively small proportion of fiber fraction is formed by the contact pressure. The lower Abdeckmaterialbahn 4 is pulled over an input-side portion 16 of the heating table 6 and optionally preheated there.
Bei dem Zusammenführen von den beiden Abdeckmaterialbahnen 3, 4 mit dem Faserstrang 2 wird in einem Verfahrensschritt F die mit der KunststoffmatrixIn the merging of the two Abdeckmaterialbahnen 3, 4 with the fiber strand 2 is in a process step F with the plastic matrix
14 beschichtete zumindest eine Abdeckmaterialbahn 3 und/oder 4 und der Faser- sträng 2 über die Oberfläche des Heiztisches 6 gezogen. Das Zusammenführen des Faserstranges 2 und der beiden Abdeckmaterialbahnen 3, 4 erfolgt auf einer konvex gekrümmten Oberfläche 15 des Heiztisches 6 im Bereich einer ersten Heizzone S1 von drei Heizzonen S1 , S2 und S3 desselben. Diese Heizzonen sind mit einer nicht dargestellten elektrischen Heizung oder Warmwasserheizung ausgestattet, welche eine vergleichsweise genaue Einstellung der Temperatur der Heiztischoberfläche 15 in den jeweiligen Heizzonen S1 , S2 und S3 ermöglichen. Die Wärmebehandlung des abgedeckten und kunststoffmatrixbelegten Faserstranges 2 erfolgt in den drei Heizzonen S1 bis S3 in den Verfahrensschritten G, H und I.14 coated at least one Abdeckmaterialbahn 3 and / or 4 and the fiber sträng 2 pulled over the surface of the heating table 6. The merging of the fiber strand 2 and the two Abdeckmaterialbahnen 3, 4 takes place on a convex curved surface 15 of the heating table 6 in the region of a first heating zone S1 of three heating zones S1, S2 and S3 thereof. These heating zones are equipped with an electric heater or hot water heater, not shown, which allow a relatively accurate adjustment of the temperature of the hotplate surface 15 in the respective heating zones S1, S2 and S3. The heat treatment of the covered and plastic matrix-occupied fiber strand 2 takes place in the three heating zones S1 to S3 in the process steps G, H and I.
In einer ersten Ausführungsvariante des Heiztisches 6 wird der mit den beschichteten Abdeckmaterialbahnen 3, 4 abgedeckte Faserstrang 2 entlang der ersten Heizzone S1 des Heiztisches 6 auf eine Temperatur von T5 = 750C ± 1O0C, entlang der zweiten Heizzone S2 des Heiztisches 6 auf eine Temperatur von T6 = 110°C ± 1O0C und entlang der dritten Heizzone S3 des Heiztisches 6 auf eine Temperatur von T7 = 1200C ± 10°C gebracht. Die jeweiligen Heiztischzonen S1 bis S3 weisen eine diesbezügliche Oberflächentemperatur auf, wobei die letzte Heizzone S3 die höchste Temperatur aufweist.In a first embodiment variant of the heating table 6, the fiber strand 2 covered by the coated covering material webs 3, 4 along the first heating zone S1 of the heating table 6 to a temperature of T5 = 75 0 C ± 1O 0 C along the second heating zone S2 of the heating table 6 a temperature of T6 = 110 ° C ± 1O 0 C and brought along the third heating zone S3 of the heating table 6 to a temperature of T7 = 120 0 C ± 10 ° C. The respective Heiztischzonen S1 to S3 have a related surface temperature, the last heating zone S3 has the highest temperature.
Bei einem etwas anders gestalteten Heiztisch 6 wird der mit den Abdeckmaterialbahnen 3, 4 abgedeckte Faserstrang 2 entlang der ersten Heizzone S1 des Heiztisches 6 auf eine Temperatur von T5 = 100°C ± 100C, entlang der zweiten Heizzone S2 des Heiztisches 6 auf eine Temperatur von T6 = 15O0C ± 1O0C und entlang der dritten Heizzone S3 des Heiztisches 6 auf eine Temperatur von T7 = 8O0C ± 100C erwärmt. Die jeweiligen Heiztischzonen S1 bis S3 weisen eine diesbezügliche Oberflächentemperatur auf wobei die mittlere Heizzone S2 die höchste Temperatur hat.In a slightly different shaped heating table 6 covered with the Abdeckmaterialbahnen 3, 4 fiber strand 2 along the first heating zone S1 of the heating table 6 to a temperature of T5 = 100 ° C ± 10 0 C, along the second heating zone S2 of the heating table 6 to a Temperature of T6 = 15O 0 C ± 1O 0 C and heated along the third heating zone S3 of the heating table 6 to a temperature of T7 = 8O 0 C ± 10 0 C. The respective Heiztischzonen S1 to S3 have a related surface temperature on the middle heating zone S2 has the highest temperature.
Der Transport der Kunststoffmatrix 14 von der oberen und der unteren Abdeckmaterialbahn 3, 4 in die Tiefe des Faserstranges 2 hin zu jeder einzelnen Faser erfolgt im Wesentlichen hinter der Ablegrolle 5, wenn die Compositestruktur aus Faserstrang 2, Abdeckmaterialbahnen 3, 4 und Kunststoffmatrix 14 mit einer auf diese wirkende Zugkraft F6 über den konvex gekrümmten Heiztisch 6 mit seinen drei unterschiedlichen Heizzonen S1 , S2 und S3 gezogen wird. Da dieser mit den Abdeckmaterialbahnen 3, 4 belegte Faserstrang 2 über die konvex gekrümmte Heiztischoberfläche 15 gezogen und hinsichtlich seiner Bewegungsrichtung dieser konvexen Geometrie folgt, resultiert aus der Zugkraft F6 eine Normalkraft F2, welche die beiden Abdeckmaterialbahnen 3, 4 mit ihrer Kunststoffmatrix 14 und die Fasern des Faserstranges 2 gegen den Heiztisch 6 drückt. Dabei durchdringt die erhitzte Kunststoffmatrix 14 den Faserstrang 2, so dass alle seine Fasern schonend und vergleichsweise langsam imprägniert werden. Eine ausreichend große Tischlänge verbunden mit einer auch diesbezüglich angepassten Transportgeschwindigkeit V von beispielsweise 0,05 m/s bis 0,2 m/s sorgen dafür, dass trotz der vergleichsweise geringen Normalkraft F2 der Faserstrang 2 vollständig von der Kunststoffmatrix 14 durchdrungen wird.The transport of the plastic matrix 14 from the upper and lower Abdeckmaterialbahn 3, 4 in the depth of the fiber strand 2 towards each individual fiber is substantially behind the Ablegrolle 5, when the composite structure fiber strand 2, Abdeckmaterialbahnen 3, 4 and plastic matrix 14 is pulled with a tensile force acting on this F6 on the convexly curved heating table 6 with its three different heating zones S1, S2 and S3. Since this fiber strand 2 covered with the covering material webs 3, 4 is pulled over the convexly curved heating surface 15 and follows this convex geometry with respect to its direction of movement, the tensile force F6 results in a normal force F2 which the two covering material webs 3, 4 with their plastic matrix 14 and the fibers of the fiber strand 2 presses against the heating table 6. In this case, the heated plastic matrix 14 penetrates the fiber strand 2, so that all its fibers are gently and comparatively slowly impregnated. A sufficiently large table length combined with a transport speed V adapted in this respect, for example from 0.05 m / s to 0.2 m / s, ensure that the fiber strand 2 is completely penetrated by the plastic matrix 14 despite the comparatively low normal force F2.
Dadurch, dass bei dem Benetzen der Fasern des Faserstranges 2 mit der Kunststoffmatrix 14 keine Anpress- oder Kalanderwalzen mit vergleichsweise hohen Anpressdrücken verwendet werden, ist der zu verzeichnende Faserbruch vorteilhaft klein. Da alle Fasern des Faserstranges 2 sowie die obere Abdeckmaterialbahn 3 und die untere Abdeckmaterialbahn 4 mit der gleichen Transportgeschwindigkeit V über den Heiztisch 6 gezogen werden, entstehend keine bzw. nur vernachlässigbare Relativgeschwindigkeiten dieser Elemente gegeneinander, so dass die eingangs erläuterte Faserfaltung nicht oder nur unwesentlich auftritt.Due to the fact that wetting of the fibers of the fiber strand 2 with the plastic matrix 14 does not use any pressure or calender rolls with comparatively high contact pressures, the fiber breakage to be recorded is advantageously small. Since all the fibers of the fiber strand 2 and the upper Abdeckmaterialbahn 3 and the lower Abdeckmaterialbahn 4 are pulled at the same transport speed V on the heating table 6, resulting no or only negligible relative speeds of these elements against each other, so that the initially explained fiber folding does not occur or only slightly ,
Um die Verweildauer auf dem Heiztisch 6 zu minimieren oder um den Heiztisch vergleichsweise kurz bauen zu können, ist dieser mit den bereits genannten drei Heizzonen S1 , S2 und S3 versehen. Diese Heizzonen S1, S2 und S3 ermöglichen eine systematische Temperaturführung insbesondere der Kunststoffmatrix 14, wobei zunächst eine gezielte Temperaturerhöhung und damit Viskositätserhöhung durchgeführt wird, welche das Benetzen der Fasern des Faserstranges 2 mit der Kunststoffmatrix 14 erleichtert. In Transportrichtung gesehen hinter der Ablegrolle 5 sind an der Fertigungsvorrichtung 1 gemäß Fig. 3 drei Glättrollen 7, 8 und 9 angeordnet, die mit einer vergleichsweise geringen Auflagekraft bzw. Glättkraft F3, F4, F5 auf die Oberseite der oberen Abdeckmaterialbahn 3 drücken und dadurch ein Glätten derselben durchführen. Ein solches Glätten der Oberseite der oberen Abdeckmaterialbahn 3 kann sinnvoll sein, da die Ablegkraft F1 der Ablegrolle 5 verhältnismäßig gering ist. Diese Glättrollen 7, 8 und 9 sind bevorzugt im Bereich der dritten Heizzone S3 des Heiztisches 6 angeordnet.In order to minimize the residence time on the heating table 6 or to build the heating table comparatively short, this is provided with the already mentioned three heating zones S1, S2 and S3. These heating zones S1, S2 and S3 enable a systematic temperature control, in particular of the plastic matrix 14, wherein initially a targeted increase in temperature and thus an increase in viscosity is carried out, which facilitates the wetting of the fibers of the fiber strand 2 with the plastic matrix 14. As seen in the transport direction behind the Ablegrolle 5 three smoothing rollers 7, 8 and 9 are arranged on the manufacturing apparatus 1 according to FIG. 3, which press with a comparatively low contact force or smoothing force F3, F4, F5 on the upper side of the upper Abdeckmaterialbahn 3 and thereby a Smoothing the same. Such a smoothing of the upper side of the upper Abdeckmaterialbahn 3 may be useful, since the Ablegkraft F1 of the Ablegrolle 5 is relatively low. These smoothing rollers 7, 8 and 9 are preferably arranged in the region of the third heating zone S3 of the heating table 6.
Beim Verlassen des Heiztisches 6 beträgt die mittlere Temperatur des bedeckten und kunststoffmatrixdurchtränkten Faserstranges 2 in diesem Ausführungsbeispiel etwa 600C. Um diese Temperatur weiter abzusenken und um insbesondere das chemische Reagieren des Härters mit dem Kunstharz der noch flüssigen Kunststoffmatrix 14 zu verhindern bzw. zu stoppen, wird dieser Faserstrang 2 in einem Verfahrensschritt J über die gekühlte Oberfläche eines Kühltisches 10 gezogen. Der mit der Kunststoffmatrix 14 imprägnierte Faserstrang 2 weist beim Verlassen des Kühltisches 10 eine Temperatur von T8 = 18°C ± 4°C gemäß der ersten Variante oder T8 = 18°C ± 40C gemäß der zweiten Variante aufweist. Diese zweite Variante ist diejenige, bei der die dritte Heizzone S3 des Heiztisches 6 kühler ist als die mittlere Heizzone S2.When leaving the heating table 6, the average temperature of the covered and plastic matrix impregnated fiber strand 2 in this embodiment is about 60 0 C. To lower this temperature further and in particular to prevent or stop the chemical reaction of the hardener with the resin of the still liquid plastic matrix 14 , this fiber strand 2 is pulled over the cooled surface of a cooling table 10 in a method step J. The impregnated with the plastic matrix 14 fiber strand 2 has on leaving the cooling table 10 to a temperature of T8 = 18 ° C ± 4 ° C according to the first variant or = comprising 18 ° C ± 4 0 C according to the second variant T8. This second variant is the one in which the third heating zone S3 of the heating table 6 is cooler than the middle heating zone S2.
Anschließend wird gemäß einem Verfahrensschritt K der Prepreg-Strang 11 in Stücke 11' definierter Länge abgeschnitten oder zu einer Prepreg-Rolle 20 aufgewickelt. Die Abdeckmaterialbahnen 3, 4 ermöglichen später ein problemloses Abwickeln von der Prepreg-Rolle 20 oder ein Vereinzeln von gestapelten Prepregs 11'. Das Zerschneiden des Prepreg-Stranges 11 in einzelne Prepreg- Stücke 11 ' oder das Aufwickeln des Prepreg-Stranges 11 zu einer Prepreg-Rolle 20 erfolgt bei einer Umgebungstemperatur von T9 = 230C ± 10°C.Subsequently, according to a method step K, the prepreg strand 11 is cut into pieces 11 'of defined length or wound into a prepreg roll 20. The Abdeckmaterialbahnen 3, 4 later allow easy unwinding of the prepreg roll 20 or a separation of stacked prepregs 11 '. The cutting of the prepreg strand 11 into individual prepreg pieces 11 ', or the winding of the prepreg strand 11 to a prepreg roll 20 ± 10 ° C is carried out at an ambient temperature of T9 = 23 0 C.
Der gesamte Zeitraum zwischen dem Zuführen beziehungsweise Zusammenführen der Abdeckmaterialbahnen 3, 4 und des Faserstranges 2 auf dem Heiztisch 6 sowie die dortige Wärmebehandlung und die Abkühlphase auf dem Kühltisch 10 wird als Zeitraum Δt2 bezeichnet (Fig. 1 , Fig. 2). Dessen Dauer wird hier nicht angegeben, da diese von der Länge des Heiztisches 6 und der Länge des Kühltisches 10 sowie von der Transportgeschwindigkeit V abhängig ist, mit der der Faserstrahg über diese beiden Tische gezogen wird.The entire period between the feeding or merging of Abdeckmaterialbahnen 3, 4 and the fiber strand 2 on the heating table 6 and the local heat treatment and the cooling phase on the Cooling table 10 is referred to as period Δt2 (FIG. 1, FIG. 2). Whose duration is not specified here, since this is dependent on the length of the heating table 6 and the length of the cooling table 10 and the transport speed V, with which the Faserstrahg is drawn over these two tables.
Der nächste Verfahrensschritt L ist dadurch gekennzeichnet, dass die Prepreg-Stücke 11' oder die Prepreg-Rolle 20 bei einer Temperatur von T10 = 8°C + 4°C / -2°C für einen Zeitraum von Δt3 = 12 Stunden in einem klimatisierten Raum 29 zwischengelagert werden. In diesem Zeitraum reifen die Prepregs derart, dass eine vollständige Imprägnierung aller Fasern sichergestellt wird und Luftblasen aus dem Verbundkörper ausgetrieben werden.The next process step L is characterized in that the prepreg pieces 11 'or the prepreg roll 20 at a temperature of T10 = 8 ° C + 4 ° C / -2 ° C for a period of Δt3 = 12 hours in an air-conditioned Room 29 are stored. During this period, the prepregs mature to ensure complete impregnation of all fibers and expel air bubbles from the composite body.
Im nächsten Verfahrensschritt M wird die Prepreg-Rolle 20 in Prepreg- Stücke 11' zertrennt und diese, oder zuvor abgeschnittene Prepreg-Stücke 11', bei einer Temperatur von T11 = 210C ± 3°C innerhalb eines Zeitraumes von Δt4 = 30 Minuten zu Roh-Blattfedern 23 vertikal übereinander gestapelt und anschließend zwischengelagert. Dabei werden diese Prepregs 11' auf einer konkav gewölbten Oberfläche 22 einer Aufbauform 21 aufgestapelt, welche weitgehend mit derjenigen Geometrie übereinstimmt, die auch eine später zur Anwendung gelangende Pressform 26 einer Presse 25 aufweist.In the next step M, the prepreg roll 20 is cut into prepreg pieces 11 'and these, or previously cut prepreg pieces 11', at a temperature of T11 = 21 0 C ± 3 ° C within a period of Δt4 = 30 minutes to raw leaf springs 23 stacked vertically one above the other and then stored temporarily. In the process, these prepregs 11 'are stacked on a concavely curved surface 22 of a construction form 21 which largely corresponds to that geometry which also has a press mold 26 of a press 25 which is used later.
In einem darauf folgenden Verfahrensschritt N werden die Roh-Blattfedern 23 in einem dem klimatisierten Raum 24 mit Luftentfeuchter im Wesentlichen kondensatfrei bei einer Temperatur von T12 = 21°C + 3°C für einen Zeitraum von Δt5 = 24 Stunden zwischengelagert, so dass auch in diesem Verfahrenschritt eine weiterer Reifevorgang erfolgen kann. Bei dieser Zwischenlagerung wird wegen der gekrümmten Ablage der gestapelten Prepregs als Roh-Blattfeder 23 das Austreten überschüssiger Kunstharzmatrix 14 aus diesem Verbundkörper begünstigt.In a subsequent process step N, the raw leaf springs 23 are stored in a conditioned air-free space 24 substantially free of condensate at a temperature of T12 = 21 ° C + 3 ° C for a period of Δt5 = 24 hours, so that also in This process step, a further maturation process can be done. In this intermediate storage, the emergence of excess synthetic resin matrix 14 from this composite body is favored because of the curved placement of the stacked prepregs as the green leaf spring 23.
In einem dann folgenden Verfahrensschritt O werden die Roh-Blattfedern 23 in der Presse 25 bei einer Temperatur von T13 = 125°C bis 1800C über einen Zeitraum Δt6 = 35 Minuten bis 42 Minuten mit einer Presskraft gepresst. Dabei wird die gesamte überflüssige Kunststoffmatrix 14 aus dem Verbundkörper herausgedrückt sowie die Form der späteren Blattfeder 28 weitgehend hergestellt. Zudem findet in der Presse 25 ein erstes Abbinden der in der Roh-Blattfeder 23' verbliebenen Kunststoffmatrix 14 statt.In a subsequent process step O, the raw leaf springs 23 are pressed in the press 25 at a temperature of T13 = 125 ° C to 180 0 C over a period Δt6 = 35 minutes to 42 minutes with a pressing force. there the entire superfluous plastic matrix 14 is pushed out of the composite body and the shape of the later leaf spring 28 is largely produced. In addition, a first setting of the plastic matrix 14 remaining in the green leaf spring 23 'takes place in the press 25.
Im Anschluss daran wird in einem Verfahrenschritt P die gepresste Roh- Blattfeder 23" aus der Presse 25 entnommen und in einem Temperofen 27 abgelegt. Hier bleiben die Roh-Blattfedern 23' bei einer Temperatur von T14 = 16O0C für einen Zeitraum von Δt7 = 4 Stunden, wobei der Abbindevorgang in der Blattfedern abgeschlossen wird.Following this, in a method step P, the pressed green leaf spring 23 "is removed from the press 25 and deposited in a tempering furnace 27. Here, the crude leaf springs 23 'remain at a temperature of T14 = 16O 0 C for a period of Δt7 = 4 hours, whereby the binding process in the leaf springs is completed.
Bevorzugt ist bei diesem Verfahren vorgesehen, dass die Roh-Blattfedern 23' in dem genannten dem klimatisierten Raum 24 und/oder in dem erwähnten Temperofen 27 jeweils auf einer konvex gekrümmten Unterlage 22 gelagert werden, deren Oberflächengeometrie weitgehend mit der Form einer Presse 25 übereinstimmt.Preferably, in this method it is provided that the raw leaf springs 23 'are mounted in the said conditioned space 24 and / or in the aforementioned tempering furnace 27, respectively, on a convexly curved base 22 whose surface geometry is largely consistent with the shape of a press 25.
Schließlich sieht das Verfahren gemäß der Erfindung vor, dass die jeweiligen Roh-Blattfedern 23' nach der Temperaturbehandlung im Temperofen 27 auf eine Temperatur von T15 = 23°C ± 1O0C abgekühlt und in einem Verfahrensschritt Q1 innerhalb eines Zeitraumes von Δt8 = 5 Minuten einer Endbearbeitung, etwa zur Gradbeseitigung, unterzogen werden, in einem Verfahrensschritt Q2 während eines Zeitraumes Δ9 = 2 Minuten einem Prüfstandtest ausgesetzt werden und abschließend in einem Verfahrensschritt Q3 in einem Zeitraum Δt10 = 3 Minuten einer Warenausgangskontrolle unterzogen werden. Finally, the method that the respective raw leaf springs 23 'cooled after the heat treatment in the annealing furnace 27 to a temperature of T15 = 23 ° C ± 1O 0 C, and in a step Q1 within a period of Δt8 = 5 provides according to the invention, minutes be subjected to a finishing, such as for degree elimination, be subjected to a test bench test in a step Q2 during a period Δ9 = 2 minutes and finally in a step Q3 in a period .DELTA.t10 = 3 minutes of goods issue control.
Bezugszeichenreference numeral
Fertigungsvorrichtung Faserstrang; Faser Obere Abdeckmaterialbahn Untere Abdeckmaterialbahn Auflegrolle Heiztisch Glättrolle Glättrolle Glättrolle Kühltisch Prepreg-Strang ' Abgeschnittener Prepreg Zuführvorrichtung für die flüssige Kunststoffmatrix Zuführvorrichtung für flüssige Kunststoffmatrix Flüssige Kunststoffmatrix Heiztischoberfläche Eingangseitiger Abschnitt des Heiztisches Prepreg-Rolle Aufbauform zum Aufbau der Roh-Blattfeder aus Prepreg-Lagen Konvex gekrümmte Oberfläche der Aufbauform Roh-Blattfeder aus Prepreg-Lagen ' Gepresste Roh-Blattfeder Klimatisierter Raum Presse Pressform Temperofen Fertige Blattfeder Klimatisierter Raum A Vorwärmung des KunstharzesManufacturing device fiber strand; Fiber Upper cover material Lower cover material Beading roller Heating table Straightening roller Straightening roller Straightening roller Cooling table Prepreg strand 'Cut off prepreg Liquid plastic matrix supply device Liquid plastic matrix supply device Liquid plastic matrix Hot stage surface Input side of heating table Prepreg roller Structure for building the green leaf spring from prepreg layers Convex curved surface the type of construction Raw leaf spring made from prepreg layers' Pressed raw leaf spring Air-conditioned room Press mold Tempering furnace Finished leaf spring Air-conditioned room A preheating of the synthetic resin
B Vorwärmung des HärtersB Preheating of the hardener
C Vorwärmung des BeschleunigersC preheating the accelerator
D Beschichten der unteren Abdeckmaterialbahn mit der KunststoffmatrixD coating the lower Abdeckmaterialbahn with the plastic matrix
E Beschichten der oberen Abdeckmaterialbahn mit der KunststoffmatrixE Coating of the upper covering material web with the plastic matrix
F Zusammenführen von Faserstrang und AbdeckmaterialbahnenF Merging of fiber strand and Abdeckmaterialbahnen
F1 Auflegkraft der Auflegrolle 5F1 Auflegkraft the Auflegrolle 5
F2 Normalkraftanteil der Zugkraft F6 auf den StrangF2 Normal force component of tensile force F6 on the strand
F3 Andrückkraft der Glättrolle 7F3 contact force of the smoothing roller 7
F4 Andrückkraft der Glättrolle 8F4 contact force of the smoothing roller 8
F5 Andrückkraft der Glättrolle 9F5 contact force of the smoothing roller 9
F6 ZugkraftF6 traction
G Erwärmung des abgedeckten Faserstranges auf einer ersten HeiztischzoneG heating of the covered fiber strand on a first heating zone
H Erwärmung des abgedeckten Faserstranges auf einer zweiten HeiztischzoneH heating of the covered fiber strand on a second heating zone
I Erwärmung des abgedeckten Faserstranges auf einer dritten Heiztischzone und GlättenI heating the covered fiber strand on a third heating zone and smoothing
J Kühlen des abgedeckten Faserstranges auf einem KühltischJ cooling the covered fiber strand on a cooling table
K Aufwickeln des abgedeckten FaserstrangesK winding up the covered fiber strand
L Abrollen des Prepreg-Stranges 11L Unrolling of the prepreg strand 11
M Ablegen von Prepregs auf eine konvex gekrümmte UnterlageM Laying prepregs on a convexly curved base
N Zwischenlagerung der zur gestapelten Prepregs in einem KühlraumInterim storage of stacked prepregs in a cold room
O Pressen der gestapelten PrepregsO pressing the stacked prepregs
P Erwärmen der Roh-BlattfederP heating the raw leaf spring
Q1 EndbearbeitungQ1 finishing
Q2 PrüfstandQ2 test bench
Q3 WarenausgangskontrolleQ3 Outgoing goods inspection
S1 Eingangsseitige Heizzone des Heiztisches 52 Mittlere Heizzone des HeiztischesS1 Input side heating zone of the heating table 52 Middle heating zone of the heating table
53 Ausgangsseitige Heizzone des Heiztisches53 Output side heating zone of the heating table
T1 Temperatur der Werkstoffe zu Beginn der FertigungT1 Temperature of the materials at the beginning of production
T2 Vorwärmtemperatur des KunstharzesT2 preheating temperature of the synthetic resin
T3 Vorwärmtemperatur des HärtersT3 preheating temperature of the hardener
T4 Vorwärmtemperatur des BeschleunigersT4 preheat temperature of the accelerator
T5 Oberflächentemperatur des Heiztisches in der ersten Heizzone S1T5 Surface temperature of the heating table in the first heating zone S1
T6 Oberflächentemperatur des Heiztisches in der ersten Heizzone S2T6 surface temperature of the heating table in the first heating zone S2
T7 Oberflächentemperatur des Heiztisches in der ersten Heizzone S3T7 Surface temperature of the heating table in the first heating zone S3
T8 Oberflächentemperatur des KühltischesT8 surface temperature of the cooling table
T9 Umgebungstemperatur bei Zerschneiden oder Aufwickeln desT9 ambient temperature when cutting or winding the
Prepreg-StrangesPrepreg strand
T10 Kühlraumtemperatur des klimatisierten Raumes 29T10 refrigerator temperature of the conditioned space 29
T11 Umgebungstemperatur beim Stapeln von Prepreg-AbschnittenT11 Ambient temperature when stacking prepreg sections
T12 Umgebungstemperatur beim Zwischenlagern von Roh-BlattfedernT12 Ambient temperature during intermediate storage of raw leaf springs
T13 Temperatur der Roh-Blattfeder beim PressenT13 temperature of the raw leaf spring during pressing
T14 Temperatur der Roh-Blattfeder im Temper-OfenT14 Temperature of the raw leaf spring in the tempering furnace
T15 Temperatur der Blattfeder bei Endbearbeitung, Prüfstandtest undT15 temperature of the leaf spring during finishing, test bench test and
WarenausgangskontrolleOutgoing inspection
V GeschwindigkeitV speed
WE Wareneingang WE goods receipt

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung von Blattfedern (28) aus einem Faserverbundwerkstoff (11) mit den folgenden Verfahrensschritten".1. A method for producing leaf springs (28) from a fiber composite material (11) with the following method steps ".
- Abdecken der Oberseite und der Unterseite eines Faserstranges (2), der aus zumindest parallel zueinander ausgerichteten Fasern besteht, mit zumindest einer Abdeckmaterialbahn (3, 4),Covering the upper side and the underside of a fiber strand (2), which consists of at least parallel aligned fibers, with at least one Abdeckmaterialbahn (3, 4),
- Benetzen der Fasern des Faserstranges (2) mit einer noch nicht abgebundenen Kunststoffmatrix (14),Wetting the fibers of the fiber strand (2) with a not yet hardened plastic matrix (14),
- Erwärmen des abgedeckten und kunststoffmatrixbelegten Faserstranges (2) zur Imprägnierung der Fasern des Faserstranges (2) mit der noch nicht abgebundenen Kunststoffmatrix (14),Heating the covered plastic matrix-covered fiber strand (2) to impregnate the fibers of the fiber strand (2) with the not yet hardened plastic matrix (14),
- Abkühlen des abgedeckten kunststoffmatriximprägnierten Faserstranges (2),Cooling the covered plastic matrix-impregnated fiber strand (2),
- Abschneiden des abgedeckten kunststoffmatriximprägnierten Faserstranges (2) zu einzelnen Prepregs (11') oder Aufwickeln zu einer Prepreg-Rolle (20),Cutting the covered plastic matrix-impregnated fiber strand (2) into individual prepregs (11 ') or winding them into a prepreg roll (20),
- Ablegen von mehreren Lagen Prepregs (11) vertikal übereinander auf einer konvex gekrümmten Oberfläche (22) zu einer Roh-Blattfeder (23),Depositing a plurality of layers of prepregs (11) vertically one above the other on a convexly curved surface (22) to form a green leaf spring (23),
- Kühlen der Roh-Blattfeder (23) auf einer konvex gekrümmten Oberfläche (22),Cooling the green leaf spring (23) on a convexly curved surface (22),
- Pressen der Roh-Blattfeder (23) in einer Presse (25) zu einer gepressten Roh- Blattfeder (23'),- Pressing the green leaf spring (23) in a press (25) to a pressed raw leaf spring (23 '),
- Erwärmen der gepressten Roh-Blattfeder (23'), und- Heating the pressed raw leaf spring (23 '), and
- Endbearbeitung der gepressten Roh-Blattfeder (23') zur fertigen Blattfeder (28), wobei bei allen Fertigungsschritten vorbestimmte Temperaturen (T) an dem jeweiligen Werkstoff oder an dem jeweiligen Zwischenprodukt eingestellt werden, und bei dem die jeweiligen Temperaturen (T) über vorbestimmte Zeiträume (Δt) aufrechterhalten werden.- Finishing the pressed raw leaf spring (23 ') to the finished leaf spring (28), wherein in all manufacturing steps predetermined temperatures (T) are set to the respective material or to the respective intermediate product, and wherein the respective temperatures (T) over predetermined Periods (.DELTA.t) are maintained.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunstharz, der Härter und der Beschleuniger der Kunststoffmatrix (14) ausgehend von einer Werkstofftemperatur von T1 = 230C ± 10°C jeweils separat innerhalb eines Zeitraumes von Δt1 = 22 Stunden bis 26 Stunden auf folgende Temperaturen gebracht werden: Kunstharz T2 = 800C ± 100C, Härter T3 = 55°C ± 100C, Beschleuniger T4 = 350C ± 1O0C.2. The method according to claim 1, characterized in that the synthetic resin, the hardener and the accelerator of the plastic matrix (14) starting from a material temperature of T1 = 23 0 C ± 10 ° C each separately within a period of Δt1 = 22 hours to 26 Hours at the following temperatures be brought: Resin T2 = 80 0 C ± 10 0 C, hardener T3 = 55 ° C ± 10 0 C, accelerators T4 = 35 0 C ± 1O 0 C.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunstharz, der Härter und der Beschleuniger der Kunststoffmatrix (14) ausgehend von einer Werkstofftemperatur von T1 = 23°C + 100C jeweils separat innerhalb eines Zeitraumes von Δt1 = 24 Stunden auf folgende Temperaturen gebracht werden: Kunstharz T2 = 80°C ± 10°C, Härter T3 = 55°C ± 100C, Beschleuniger T4 = 350C ± 10°C.3. The method according to claim 2, characterized in that the synthetic resin, the hardener and the accelerator of the plastic matrix (14) starting from a material temperature of T1 = 23 ° C + 10 0 C each separately within a period of Δt1 = 24 hours following Temperatures are brought: synthetic resin T2 = 80 ° C ± 10 ° C, hardener T3 = 55 ° C ± 10 0 C, accelerator T4 = 35 0 C ± 10 ° C.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 oder 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunstharz, der Härter und der Beschleuniger zur Bildung der noch flüssigen Kunststoffmatrix (14) zusammengeführt werden, und dass anschließend die später zu dem Faserstrang (2) weisende Seite von zumindest einer von zwei Abdeckmaterialbahnen (3, 4) mit der Kunststoffmatrix (14) beschichtet werden.4. The method according to claim 1 and 2 or 1 and 3, characterized in that the synthetic resin, the curing agent and the accelerator to form the still liquid plastic matrix (14) are brought together, and then that later to the fiber strand (2) facing side at least one of two Abdeckmaterialbahnen (3, 4) are coated with the plastic matrix (14).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckmaterialbahnen (3, 4) und die Fasern des Faserstrangs (2) vor deren Beschichten bzw. vor deren Zusammenführen eine Temperatur von T1 = 23°C ± 1O0C aufweisen.5. The method according to claim 4, characterized in that the Abdeckmaterialbahnen (3, 4) and the fibers of the fiber strand (2) prior to their coating or prior to their merging have a temperature of T1 = 23 ° C ± 1O 0 C.
6. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, die Abdeckmaterialbahnen (3, 4) und der Faserstrang (2) über die konvex gekrümmte Oberfläche (15) eines Heiztisches (6) gezogen und dort zusammengeführt werden.6. The method according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the Abdeckmaterialbahnen (3, 4) and the fiber strand (2) over the convex curved surface (15) of a heating table (6) pulled and merged there.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mit den beschichteten Abdeckmaterialbahnen (3, 4) abgedeckte Faserstrang (2) entlang einer ersten Heizzone (S1) des Heiztisches (6) auf eine Temperatur von T5 = 75°C + 100C, entlang einer zweiten Heizzone (S2) des Heiztisches (6) auf eine Temperatur von T6 = 110°C ± 10°C und entlang einer dritten Heizzone (S3) des Heiztisches (6) auf eine Temperatur von T7 = 120°C + 100C gebracht wird. 7. The method according to claim 6, characterized in that covered with the coated Abdeckmaterialbahnen (3, 4) fiber strand (2) along a first heating zone (S1) of the heating table (6) to a temperature of T5 = 75 ° C + 10 0th C, along a second heating zone (S2) of the heating table (6) to a temperature of T6 = 110 ° C ± 10 ° C and along a third heating zone (S3) of the heating table (6) to a temperature of T7 = 120 ° C + 10 0 C is brought.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mit den beschichteten Abdeckmaterialbahnen (3, 4) abgedeckte Faserstrang (2) entlang einer ersten Heizzone (S1) des Heiztisches (6) auf eine Temperatur von T5 =8. The method according to claim 6, characterized in that covered with the coated Abdeckmaterialbahnen (3, 4) fiber strand (2) along a first heating zone (S1) of the heating table (6) to a temperature of T5 =
10fJ0C ± 100C, entlang einer zweiten Heizzone (S2) des Heiztisches (6) auf eine Temperatur von T6 = 1500C ± 1O0C und entlang einer dritten Heizzone (S3) des Heiztisches (6) auf eine Temperatur von T7 = 800C ± 100C gebracht wird.10fJ 0 C ± 10 0 C, along a second heating zone (S2) of the hot-stage (6) to a temperature T6 = 150 0 C ± 1O 0 C, and along a third heating zone (S3) of the hot-stage (6) to a temperature of T7 = 80 0 C ± 10 0 C is brought.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der abgedeckte und mit der Kunststoffmatrix (14) imprägnierte Faserstrang (2) im Bereich der dritten Heizzone (S3) an seiner Oberseite durch die Auflagekraft (F3, F4, F5) von zumindest einer Glättrolle (7, 8, 9) geglättet wird.9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that the covered and with the plastic matrix (14) impregnated fiber strand (2) in the region of the third heating zone (S3) at its top by the bearing force (F3, F4, F5) of at least a smoothing roller (7, 8, 9) is smoothed.
10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der abgedeckte und mit der Kunststoffmatrix (14) imprägnierte Faserstrang (2) nach dem Verlassen des Heiztisches (6) über die Oberfläche eines Kühltisches (10) geführt wird, auf dem die Temperatur dieses Faserstranges (2) auf T8 = 180C + 4°C abgekühlt wird.10. The method according to claim 7 or 8 or 9, characterized in that the covered and with the plastic matrix (14) impregnated fiber strand (2) after leaving the heating table (6) over the surface of a cooling table (10) is guided on the the temperature of this fiber strand (2) is cooled to T8 = 18 0 C + 4 ° C.
11. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der abgedeckte und mit der Kunststoffmatrix (14) imprägnierte Faserstrang (2) nach dem Verlassen des Heiztisches (6) über die Oberfläche eines Kühltisches (10) geführt wird, auf dem die Temperatur dieses Faserstranges (2) auf T8 = 80C ± 4°C abgekühlt wird.11. The method according to claim 7 or 8 or 9, characterized in that the covered and impregnated with the plastic matrix (14) fiber strand (2) after leaving the heating table (6) over the surface of a cooling table (10) is guided on the the temperature of this fiber strand (2) is cooled to T8 = 8 0 C ± 4 ° C.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der abgekühlte, abgedeckte und imprägnierte Faserstrang (2) als Prepreg-Strang (11) in einzelne Prepreg-Stücke (11') abgeschnitten oder zu einer Prepreg-Rolle (20) bei einer Umgebungstemperatur von T9 = 23°C ± 1O0C aufgerollt wird.12. The method according to claim 10 or 11, characterized in that the cooled, covered and impregnated fiber strand (2) as a prepreg strand (11) cut into individual prepreg pieces (11 ') or to a prepreg roll (20) at an ambient temperature of T9 = 23 ° C ± 1O 0 C is rolled up.
13. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Prepreg-Stücke (11') oder die Prepreg-Rolle (20) bei einer Temperatur von T10 = 80C + 40C / -2°C für einen Zeitraum von Δt3 = 12 Stunden in einem klimatisierten Raum (29) zwischengelagert werden.13. The method according to at least one of claims 1 to 12, characterized in that the prepreg pieces (11 ') or the prepreg roller (20) at a temperature of T10 = 8 0 C + 4 0 C / -2 ° C for a period of Δt3 = 12 hours in an air-conditioned space (29) are stored.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass abgeschnittene Prepreg-Stücke (11') bei einer Temperatur von T11 = 21°C ± 30C innerhalb eines Zeitraumes von Δt4 = 30 Minuten zu Ron-Blattfedern (23) vertikal übereinander gestapelt werden.14. The method according to claim 13, characterized in that cut prepreg pieces (11 ') at a temperature of T11 = 21 ° C ± 3 0 C within a period of Δt4 = 30 minutes to Ron leaf springs (23) stacked vertically one above the other become.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Roh- Blattfedern (23) in einem klimatisierten Raum (24) bei einer Temperatur von15. The method according to claim 14, characterized in that the raw leaf springs (23) in an air-conditioned space (24) at a temperature of
T12 = 21°C ± 3°C für einen Zeitraum von Δt5 = 24 Stunden weitgehend kondensatfrei zwischengelagert werden.T12 = 21 ° C ± 3 ° C for a period of Δt5 = 24 hours are stored largely free of condensate.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ron-Blattfedern (23) in der Presse (25) bei einer Temperatur von T13 = 125°C bis 1800C in einem Zeitraum von Δt6 = 35 Minuten bis 42 Minuten gepresst werden.16. The method according to claim 14 or 15, characterized in that the Ron leaf springs (23) in the press (25) at a temperature of T13 = 125 ° C to 180 0 C in a period of Δt6 = 35 minutes to 42 minutes be pressed.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die ge- pressten Ron-Blattfedern (23') in einem Temperofen (27) einer Temperatur von T14 = 1600C für einen Zeitraum von Δt7 = 4 Stunden ausgesetzt werden.17. The method according to claim 16, characterized in that the overall Ron pressed leaf springs (23 ') are exposed in a tempering furnace (27) a temperature of T14 = 160 0 C for a period of Δt7 = 4 hours.
18. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Roh-Blattfedern (23) in dem klimatisierten Raum (24) und/oder in dem Temperofen (27) jeweils auf einer konvex gekrümmten Unterlage (22) gelagert werden, deren Oberflächengeometrie weitgehend mit der Form (26) der Presse (25) übereinstimmt.18. The method according to at least one of claims 14 to 17, characterized in that the raw leaf springs (23) in the conditioned space (24) and / or in the annealing furnace (27) are each mounted on a convexly curved base (22) whose surface geometry is largely consistent with the shape (26) of the press (25).
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die ge- pressten Roh-Blattfedern (23') nach der Temperaturbehandlung im Temperofen (27) auf eine Temperatur von T15 = 23°C ± 10°C abgekühlt und innerhalb eines Zeitraumes von Δt8 bis Δt10 = 10 Minuten einer Endbearbeitung, einer Untersu- chung auf einem Prüfstand und einer Warenausgangskontrolle unterzogen werden. 19. The method according to claim 18, characterized in that the pressed raw leaf springs (23 ') cooled after the temperature treatment in the annealing furnace (27) to a temperature of T15 = 23 ° C ± 10 ° C and within a period of Δt8 up to Δt10 = 10 minutes of completion, a submission on a test bench and a goods issue inspection.
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