WO2019011912A1 - Verfahren zur herstellung eines verbundprofils und verbundprofil - Google Patents

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WO2019011912A1
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core
equal
composite
shell
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PCT/EP2018/068657
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Andreas Bartel
Thorsten FICHTNER
Alexander Epp
Alexander RUDSINSKI
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Oke Kunststofftechnik Gmbh & Co. Kg
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a composite profile, in particular for use as a spring strip. Furthermore, the invention relates to a composite profile, in particular provided as a reinforcing element or reinforcing rod in a, preferably thermoplastic, plastic material and / or for use as a reinforcing rod for a spring strip, preferably prepared by the aforementioned method. Incidentally, the invention relates to a spring bar with an aforementioned composite profile and with a sheath.
  • a one-piece design of the composite profile for use within a spring bar and / or as a reinforcing rod is known.
  • This one-piece composite profile has the shape of a solid body, in particular a solid rod on.
  • the known from practice one-piece composite profiles provide the use of a glass fiber reinforced plastic as a material. Accordingly, in the production of a one-piece composite profile, high production costs result due to the high material costs.
  • the one-piece fiber-reinforced plastic composite profile has a high weight.
  • the two-part design of the composite profile has a core and a jacket surrounding the core. The jacket in turn may comprise a fiber-reinforced plastic as a material.
  • a shaping tool or a hardening element is required for shaping the pre-composite profile.
  • This additional process step for producing the composite profile complicates the entire production process.
  • a disadvantage of the shaping tool that it significantly affects or reduces the production speed.
  • complete curing must be ensured so that possible deformation or change in the cross section is avoided. This precludes the use of an aforementioned composite profile within an inline production in which the composite profile is at least substantially processable immediately after its production.
  • the object underlying the present invention is, above all, to provide a novel method for producing a composite profile, wherein the disadvantages in the prior art are avoided or largely reduced.
  • the aforementioned object is achieved in a method of the type mentioned at least substantially in that the composite profile has a core and a jacket, wherein the jacket has sheath fibers which are placed around the circumference of the core.
  • At least one support thread is wound around the applied sheath fibers by means of a winding device for producing an aforementioned composite profile.
  • the core is produced by foam extrusion continuously with at least one extruder.
  • the sheath surrounding the core does not surround the end faces of the core, but rather radially surrounds the core.
  • the jacket may preferably be formed as a hollow profile, wherein no adhesive layer and / or joint must be provided between the shell and the core.
  • the composite profile according to the invention offers in comparison to the configuration of the composite profile as a single solid body, in particular as a solid rod, the advantage of a material saving, in particular of the fiber-reinforced plastic, preferably by up to 60%. Among other things, this material to be saved leads to a reduction in total production costs, in particular up to 30%. In experiments carried out it was found that the shear stress is transferred mainly to the hollow profile of the shell of the composite profile.
  • the inside core is not used in particular to compensate for the pressure or shear stresses, but is needed for manufacturing reasons and / or to support the shell.
  • the preparation with the core according to the invention can be made easier, since the material of the shell is placed around the core and supported by these.
  • the core does not have to be removed from the composite profile, in particular in comparison with a, in particular fixed, mandrel before the composite profile can be used as reinforcement and / or reinforcing rod for a spring strip and / or as a reinforcing rod.
  • the composite profile according to the invention is preferably used together with a protective jacket or sheathing having a thermoplastic and / or thermosetting plastic as reinforcing rod and / or reinforcing element.
  • different properties of the composite profile can be caused by a variation of the wall thickness or the thickness of the shell, in particular mechanical properties and / or properties affecting the bending behavior, so that in particular corresponding "hard” and / or “soft” Composite profiles are provided, which can be used for example for the production of particular "hard” and / or “soft” spring connectors.
  • the surface of the shell can connect by mechanical entanglement with the inside of the shell facing surface of the core.
  • a mechanical entanglement or connection need not necessarily be provided, since the inside core is not necessary to compensate for the mechanical loads of the composite profile.
  • the use of a core in a composite profile is more environmentally friendly since reduction of the fiber reinforced material can be achieved.
  • less fiber-reinforced plastic material in particular less glass fibers and / or less resin, is required in the production process of a spring strip according to the invention.
  • the set-up times are reduced before the start of production, since fewer glass fiber spools must be used.
  • the composite profile according to the invention is preferably provided with a larger outer diameter compared to a composite profile exclusively comprising fiber-reinforced plastic.
  • the first possible embodiment of the method according to the invention shows the wrapping of the sheath fibers with at least one support thread.
  • various advantages are achieved. It is particularly advantageous that a tool for shaping or a curing element for shaping the composite profile can be omitted before and / or after wrapping with the support thread.
  • the shape of the composite profile or the pre-composite profile is achieved due to the support thread. In particular, so cylindrical and / or rod-shaped composite profiles can be produced.
  • the method step for shaping which is provided in the prior art after the application of the sheath fibers on the core, can be omitted, so that in particular the pre-composite profile before and / or after wrapping with the support thread not by another tool, in particular by a gap, must be led. As a result, in particular a higher throughput speed is made possible and the plant components to be kept available can be reduced. This requires a reduction of investment costs and in particular the ongoing operating costs.
  • the wrapping of the sheath fibers with the support thread stabilizes the pre-composite profile, in particular even if complete curing of the pre-composite profile has not yet occurred.
  • This partial hardening is effected in a sufficient manner, wherein areas are kept free by the, in particular spiral, wrapping.
  • the material of the shell and / or core or of the composite profile is compressed by the support thread, so that the un-wrapped areas have an increased outer circumference and the outer periphery of the composite profile in the areas with the support thread wrapped, is reduced.
  • the outer circumference of the composite profile can be reduced in the uncoated regions.
  • the compression of the material of the composite profile in particular according to the previously described first alternative of the wrapping, can be provided inside and / or after the heating device.
  • the material of the shell and / or the core is compressed and / or compressed by the support thread.
  • a fiber composite plastic with a matrix of the preferably longitudinally extending sheath fibers and the preferably almost transverse support threads is formed from the wrapping.
  • a great advantage of this method is that it can be carried out continuously, in particular also during the production of the core according to the second alternative of the method embodiment, and that initially an endless profile of the composite profile is obtained. If desired, this endless profile can be continuously fed to a further installation in which it is preferably surrounded by a jacket, so that a spring strip strand can be produced in the inline method.
  • the inline process enables high processing speeds, low production costs and high throughput.
  • the storage capacity can be reduced because each of the individual components of the spring bar directly, that is, without intermediate storage, can be processed.
  • thermoplastic casing has the advantage that it has a heat-insulating effect, so that the heat produced by the exothermic reaction, preferably in the reaction resin, is not dissipated to the environment in particular, but contributes to faster curing from the inside out.
  • a partially cured composite profile is required, which is ensured in particular only by the wrapping according to the invention with the support thread.
  • throughput speeds of at least 4 m / min preferably between 4 m / min and 10 m / min, more preferably between 7 m / min and 8 m / min, can be achieved, where against continuous speeds in a conventional pultrusion process in the range of 1 m / min to 3 m / min.
  • the method according to the invention does not result in a speed deficit in the production process.
  • the curing of the shell is advantageously completed faster than in the production of a composite exclusively made of glass fiber reinforced plastic profile.
  • the foaming of the core takes place after application of the sheath fibers, in particular using a nucleating agent. It can be provided that the foamed core is produced only during the production of the composite profile, in particular after the application or arranging the sheath fibers of the sheath on the outside of the core.
  • a surface of the composite profile which is covered by a supporting thread, better with a sheath, in particular the spring strip strand connects.
  • This jacket can be applied or extruded onto the composite profile for producing a spring strip strand. Due to the rougher surface structure of the composite profile there is a better mechanical entanglement or connection with the material of the sheathing of the spring strip strand. In particular, this can eliminate an adhesive layer or individual splices. A better mechanical connection of the composite profile with the casing leads to a spring bar, which can withstand especially higher bending stresses.
  • foam extrusion of the core according to the alternative and / or supplementary process variant.
  • the extrusion and continuous production of the core ensure compliance with a high production speed.
  • the connection of the extrusion with the wrapping of the sheath fibers with a support thread is particularly advantageous.
  • extrusion plastics are pressed through a die in a continuous process.
  • the extrudate is first passed through an extruder, preferably by means of a heater and by internal friction, melted and / or homogenized. Furthermore, the pressure necessary for the flow through the nozzle is built up in the extruder. After exiting the nozzle, the extrudate solidifies, preferably in the cross section of the resulting geometric body. This cross section corresponds in particular to the nozzle used and / or the calibration.
  • These resulting, in particular seamless, profiles can have a constant cross-section, so that any length can be made available.
  • the method according to the method of providing a constant cross-sectional profile is particularly suitable for the production of a composite profile with a constant cross section, so that it can preferably be guaranteed that the core always has the same dimensions.
  • the production of the foam by means of at least one extruder offers the advantage, in particular in comparison to the use of an already pre-foamed material, that the core can theoretically be supplied in any or infinite length to the production process of the composite profile. If the core were already cut in advance from, for example, a foam block, then in particular an additional process step of providing the core shape would result.
  • foam extrusion by means of an extruder the preferred embodiment of the core in the form of a rod or a rod or at least substantially in cylindrical form is already ensured.
  • the continuous production of the core eliminates a joint or an adhesion of individual core pieces, so that a predetermined breaking point is avoided.
  • the individual process alternatives can be carried out independently or jointly according to the invention.
  • the core is fed as a strand in the inline process.
  • the use of the in-line method in particular allows higher processing speeds and advantageously leads to a reduction in the stock to be kept, since the core is processed directly after its production can be. It can be provided that the core is either first prepared and then temporarily stored, in order then to be supplied continuously to the production of the composite profile, or that connects the production of the composite profile directly to the production of the core.
  • the blowing agent required for the foam extrusion is advantageously individually adjustable in terms of quantity, so that the generation of the cellular structure of the core can be achieved.
  • the core preferably has a closed-cell surface, wherein the surface structure or the cellular structure of the core can preferably be controlled by the propellant.
  • the propellant ensures that the high requirements for foam homogeneity, especially at low densities, can be met.
  • the blowing agent allows better process stability and in the use of physical blowing agents compared to chemical blowing agents are preferably achieved significantly lower blowing agent material costs.
  • a physical blowing agent is environmentally friendly, so that there is an environmentally friendly aspect of the process.
  • the material is foamed by a physical process.
  • a propellant preferably in the form of a so-called masterbatch granule, is added to the plastic granulate. Due to the heat supply, a volatile constituent of the blowing agent separates, which leads to foaming of the melt.
  • a core with a compact outer skin and a so-called microcellular foam with integral density distribution, also called integral foam can arise.
  • the propellant preferably comprises hydrocarbons, in particular isobutane, pentane and inert gases, preferably carbon dioxide and / or nitrogen.
  • hydrocarbons in particular isobutane, pentane and inert gases, preferably carbon dioxide and / or nitrogen.
  • inert gases preferably carbon dioxide and / or nitrogen.
  • the use of inert gases as blowing agents results in good environmental compatibility since they have only a minimal GWP (Global Warming Potential) and preferably no ODP (ozone destruction potential).
  • the inert gases have a high degree of foaming, so that in particular a low gas consumption is present. They are both economical and cost effective. Chemically, there is the advantage that they are incombustible and / or non-toxic and / or chemically inert. In particular, no residues of this inert gas remain in the foamed core itself.
  • the blowing agents are metered into the material of the core, in particular into the plastic melt.
  • the extrusion foaming a suitable extrusion plant is needed, which differs considerably from the known standard plants.
  • at least one extruder is used.
  • the first serves for propellant feed and for the homogenization of the foam
  • the second extruder is provided for the targeted cooling of the blowing agent laden with the melt.
  • the propellant is preferably injected by means of a metering pump under high pressure via an injection valve in the extruder.
  • the amount of propellant gas can be adjusted directly and preferably adapted to the core material used and / or to the foam density to be achieved. Diffusion homogenizes the core material-blowing agent mixture.
  • the pressure in the extruder must be kept constant, in particular until it leaves the extruder die, so that preferably premature foaming of the core material with the blowing agent is avoided. Within the froth, the existing germs grow, forming foam bubbles.
  • the carbon dioxide which is used as blowing agent is recovered from the production process and, in particular, purified after the extraction, dried and liquefied under pressure.
  • This treatment of the carbon dioxide is carried out in particular so that the foam homogeneity of the core material to be achieved is ensured.
  • nucleating agents in particular for nucleation, and / or stabilizers are preferably added to the physical blowing agent.
  • the nucleating agents act as nucleation images, in particular forming a large number of small bubbles.
  • the core produced by means of an extrusion is thus a precursor and is present in particular as an endless strand of foamed plastic.
  • the sheath fibers are spread apart before the sheathing of the core and coated with a plastic material. It is understood that the sheathing of the sheath fibers can be carried out in particular in a drinking trough or an impregnation bath.
  • The, in particular impregnated, sheath fibers are supplied to the core, wherein the spreading is particularly advantageous in that the fibers can optimally invest around the core, in particular running longitudinally in the direction of production.
  • the impregnation of the sheath fibers, in particular with resin also take place only directly before sheathing of the core.
  • sheath fibers not the end faces of the core, but the core radi- al enclosing and that the sheath fibers form a closed at the side surfaces composite profile.
  • the shear strength and thus the bending strength of the composite profile can be influenced in a suitable manner.
  • Spreading of the sheath fibers makes it possible in this case for the sheath fibers to be well wrapped by the material of the sheath so that, in particular, a sheath of each sheath fiber is ensured.
  • the spreading device is preferably designed such that a plurality of bobbins are provided on a creel on which the wound-up sheath fibers are located.
  • a fiber gate is provided, through which the wound-up sheath fibers can be pulled off in several single sheath fibers. The individual sheath fibers are then pulled through the impregnation bath or through the impregnation bath.
  • the material is permanently stored in the impregnating bath in its liquid and / or molten form.
  • the at least one support thread is spirally wound at a distance between the adjacent turns between 1 mm to 15 mm, preferably between 2 mm to 10 mm, preferably at least substantially between 5 mm up to 7 mm. This distance makes it clear that preferably only one support thread or only one bundle with a few (in particular smaller than 10) support threads is required, so that the support thread length or number to be kept can be kept small.
  • a cooling device adjoins the heating device, preferably to avoid sticking and / or contamination of the subsequent extraction device, whereby the final shaping of the resulting composite is due to the heating and / or cooling of the pre-composite profile Vorverbundprofils can be achieved, as previously described.
  • the curing of the pre-composite profile and / or the cladding of the core with the shell many advantages are achieved, such as increasing the torsional stiffness and increasing the compressive strength perpendicular to the surface of the semifinished product or composite profile.
  • a complete curing of the composite profile does not have to take place, as long as it is fed to a subsequent extrusion plant for producing a spring strip strand.
  • the passage speed in the heating device is advantageously to be selected so that the stability of the outer region of the shell is chosen sufficiently large, so that the stability of the composite profile can be maintained up to the entry into the extrusion plant, in particular causes the complete through hardening by the described Nachhärtungsries becomes.
  • a stripping of the plastic material by means of a stripping or withdrawal device preferably by means of Abstreifbuchsen, preferably pneumatically takes place.
  • This stripping is provided in particular after the wrapping of the sheath fibers with at least one support thread, so that the pre-composite profile preferably has no excess plastic material of the shell. If this material is subsequently used again in the production process, then, in particular in addition to the sustainability, there is the advantage that the production costs can be reduced.
  • the present invention relates to a spring strip strand produced from a composite profile in the inline method.
  • the composite profile is provided with a sheath, wherein the sheath envelops and / or surrounds the composite profile.
  • the inventive design of the composite profile is particularly advantageous in combination with the sheath, as a post-curing of the composite profile takes place even after the extrusion of the sheath, specifically up to the storage time of the externally already completed and packaged individual slats. Consequently, preferably, the composite profile does not have to be fully cured before the shell, so that significantly higher throughput speeds can be achieved.
  • the sheathing of the composite profile is advantageous in that the heat of reaction, which results in an exothermic cross-linking reaction when a suitable reaction mixture is used, can be optimally utilized.
  • the jacket has a heat-insulating effect, so that the resulting heat of reaction is not dissipated to the environment and therefore contributes to a faster through-hardening of the composite profile.
  • a heating section which is preferably designed so long that at the increased throughput speeds not complete, but almost complete curing of the composite profile and / or the sheath is achieved.
  • the sheath formed by the extrusion is applied to the composite profile with equal thickness.
  • unilateral material accumulations are avoided in cross section, so that deformations of the spring strip strand are avoided in the subsequent cooling. This is advantageous above all because subsequent hardening is effected only after leaving the extrusion line or the extrusion plant.
  • the production of the sheath is preferably carried out according to the classical procedure of the pultrusion process. Due to the improved mechanical entanglement of the surface of the composite profile with the shell, a positive clamping of the shell is achieved with the composite profile, wherein a subsequent change in shape is prevented both during the curing process as well as during storage and / or during transport.
  • the sheathing is preferably applied to the composite profile by means of an extruder, wherein then this Vorfederancenstrang advantageously passes through a calibration to reshape the outer contour of the sheath.
  • the Vorfederancenstrang is then passed into at least one cooling pool to assist the solidification of Vorfederancenstranges.
  • no vacuum calibration must be made because the composite profile on the edge or outside has sufficient supporting and in particular a collapse of the sheath is prevented.
  • the spring strip strand is separated or divided into individual spring strips by means of a, in particular co-rotating, separating device.
  • This separator can ultimately be designed as a sawing and / or cutting device, wherein the spring strip strand not yet fully cured in its interior.
  • a follower separator is preferred to ensure a continuous process flow.
  • the individual slats are used, for example, for later formation of a spring base for supporting a mattress and / or a cushion.
  • the spring strip can preferably also be used for a supporting structure, in particular for the automotive and / or furniture industry.
  • the invention relates to a composite profile, in particular intended for use as a reinforcing element or reinforcing rod in a, preferably thermoplastic, plastic material and / or for use as a reinforcing rod for a spring bar, preferably prepared by the aforementioned method, with a core and a core circumferentially surrounding shell, wherein the core has an extruded, in particular foamed, plastic and / or consists thereof.
  • the design of the core as a foam offers in particular manufacturing advantages, since thus increased throughput speeds of an inline production, advantageously for producing a spring strip strand, can be achieved.
  • material costs are preferably saved since the material of the jacket surrounding the core does not fill the entire composite profile.
  • the same mechanical characteristics are achieved in comparison to a composite profile having exclusively glass fiber reinforced plastic, so that in particular the composite profile according to the invention withstands the same load capacities. If a fiber-reinforced plastic material is used for the production of the shell, then up to 50% of the fiber-reinforced plastic material can be saved compared with the prior art.
  • the composite profile according to the invention is lighter in comparison to a, in particular rigid, fiber-reinforced plastic having pipe.
  • improved bending properties of the composite profile are achieved.
  • the extrusion of the core offers the advantage that the core can be produced inexpensively and efficiently.
  • the preferred embodiments of the composite profile described below are understood to mean that the properties of the composite profile can be realized above all by the method according to the invention.
  • Different, in particular mechanical, properties of the composite profile can preferably be caused by a variation of the wall thickness or of the layer thickness application or the layer thickness of the shell, so that in particular "soft" and / or "hard” spring properties composite profiles by the inventive design of the composite profile can be provided.
  • the present composite profile of the core as a hollow body, preferably at least substantially as a hollow cylinder, in particular with a wall thickness greater than 1 mm, preferably greater than 2 mm, or as a solid body, preferably at least substantially in a cylindrical shape executed.
  • the outer diameter of the core may be less than or equal to 30 mm, preferably less than or equal to 20 mm, more preferably less than or equal to 15 mm and in particular less than or equal to 10 mm.
  • the core is designed as a hollow cylinder or tubular, then it can be seen that material can be saved in comparison with a solid body, which in particular reduces the production costs.
  • the core can serve to support or to hold the surrounding jacket. Consequently, the core has a supporting function, but in particular it does not have to compensate for the mechanical stresses of the composite profile.
  • the core has a lower density and / or a lower density and / or a lower hardness and / or a lower stiffness, in particular a lower bending stiffness, than the sheath.
  • the density is the quotient of its mass and its volume. It differs from the volumetric weight, also called bulk density and / or apparent and / or geometric density, since the volumetric weight indicates the density of a porous solid based on the volume including the pore spaces. The difference between these two densities references the overall porosity of the material.
  • the hardness denotes the mechanical resistance that a body opposes to the penetration of another body.
  • the stiffness refers to the resistance of a body against the elastic deformation by a force and / or by a moment, in particular a bending moment and / or torsional moment.
  • stiffness indicates how strong the absolute bending or lowering of a bending-stressed body is at a given load.
  • the material of the core has a lower strength and / or a lower flexural strength than the material of the shell.
  • the strength in contrast to the hardness, refers to the material of the core, indicating how high the maximum loadable strength is, so that in particular a deformation is avoided.
  • the flexural strength relates analogously to the strength of the material of the core, wherein it indicates how high the prevailing tensile and / or compressive stresses are within the loaded with a bending moment body, so that in particular a break or flow in the edge fiber avoided becomes.
  • the core preferably has a crosslinkable and / or crosslinked material, preferably an elastomer and / or a thermosetting and / or thermoplastic material.
  • the core particularly preferably has a thermoplastic material, in particular a partially crystalline and / or amorphous thermoplastic material.
  • PE polyethylene
  • the use of a thermoplastic foam, in particular partially crystalline and / or amorphous, for the core offers the advantage that preferably the production process is simplified, since in particular thermoplastic materials are subject to lower environmental standards than, for example, thermoset materials.
  • Polyethylene foam is in particular a closed-cell material with outstanding properties.
  • PE foam has a good mechanical damping, very good resistance to acids, alkalis and other chemicals and a low water vapor permeability. Due to the low water permeability results in particular a reduced moisture absorption. Compared to thermosetting foams, PE foam is in particular more environmentally friendly and advantageously has lower material costs.
  • thermosetting foams in particular polyurethane (PU) having resin foams and / or phenolic (PF) having foams are possible.
  • thermoplastic materials having a higher melting temperature, for example polyamide (PA) and / or acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers (ABS), which in particular are extruded but not foamed.
  • PA polyamide
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers
  • the aforementioned materials for the production of the core are preferably used in the aforementioned method within the extrusion process for the production of the core.
  • the core has a bulk density of greater than 180 kg / m 3 , preferably greater than 220 kg / m 3 , in particular greater than or equal to 250 kg / m 3 .
  • These densities provide very good porosity of the core so that improved core manufacturing properties and / or support properties are achieved.
  • at least one spirally revolving supporting thread can be provided on the outside of the jacket. This support thread specifies the shape of the composite profile, so that another tool can be omitted for shaping the composite profile. Consequently, the shaping of the pre-composite profile according to the invention can be regarded as tool-free.
  • the support thread comprises a material made of plastic, in particular a synthetic polymer, preferably polyester, and / or consists thereof.
  • the polyester threads or the polyester filaments and / or the polyester fibers are favorable in terms of production since they have only low material costs compared to glass fibers. Experiments carried out have shown that the use of a polyester thread leads to excellent shaping properties of the pre-composite profile.
  • the polyester fiber is preferably extremely tear and abrasion resistant, so that it can preferably be wound by means of a winding device.
  • polyester is preferably heat-resistant, so that it is not liquefied, in particular during the subsequent curing of the pre-composite profile.
  • Aramids are characterized by their toughness, tensile strength and low mass.
  • the support thread preferably has a thickness and / or a thickness and / or a diameter of less than or equal to 1, 5 mm, preferably less than 1 mm, more preferably less than 0.5 mm, in particular less than or equal to 0.1 mm, has.
  • this low thickness of the support thread offers the advantage that the material costs of the support thread to be provided can be reduced, whereby at the same time an improved connection of the composite profile to the cover for producing a spring strip results.
  • the spacing of the turns of the supporting thread on the composite profile is greater than or equal to 1 mm, preferably greater than or equal to 4 mm, more preferably greater than or equal to 6 mm and in particular at least substantially greater than or equal to 7 mm, is.
  • This shown spacing of the turns achieves the best possible mechanical connection of the composite profile with the sheathing, and thereby predetermines the shaping of the composite profile without unnecessarily using a large amount of material of the support thread.
  • the composite profile can be compressed by the support thread, wherein it may have a smaller outer diameter compared to the non-wrapped areas in the wrapped by the support thread areas of the composite profile.
  • the jacket is preferably formed at least substantially as a hollow cylindrical tubular body, since the composite profile is also formed as a cylindrical tubular body, because in turn the core is provided as a cylindrical body.
  • the shaping of the pre-composite profile takes place by wrapping around the supporting thread, whereby, in particular, rod-shaped composite profiles can be produced as a result of this production method.
  • the composite profile preferably has at least substantially the shape of a cylinder, in particular wherein the composite profile has an outer diameter less than or equal to 40 mm, preferably less than or equal to 16 mm, more preferably less than or equal to 15 mm and in particular at least substantially 14 mm , having.
  • These dimensions of the composite profile are suitable for the production of different spring strips, wherein thicker composite profiles have a higher hardness and / or strength and therefore produce an increased hardness and / or strength of a spring strip.
  • When using smaller diameters results in a material savings and thus a reduction in production costs.
  • Experiments carried out have shown that the abovementioned geometrical dimensions have excellent hardness and / or strength combined with low material or manufacturing costs.
  • the jacket preferably has a wall thickness greater than 0.3 mm, preferably greater than 0.8 mm, in particular greater than or equal to 1 mm.
  • This advantageous wall thickness results in the mechanical strength of the composite profile to be lowered material costs.
  • the material of the shell is a reinforced with carbon and / or glass fibers and / or polymer fibers, preferably aramid fibers and / or textile fibers, reinforced plastic material, in particular thermosetting and / or thermoplastic art Substances, preferably polypropylene (PP), and / or epoxy and / or PU resin and / or polyester resin.
  • the material of the jacket comprises glass fibers and as plastic material polyester resin. This blend of materials of the shell results in a composite wherein the fibers are combined with a resin system to yield a very strong and / or rigid material.
  • the fibers allow in particular a high tensile strength and / or compressive load.
  • the resin transmits the shear stresses of the composite profile to the entire cross section.
  • the specific properties of the jacket can in particular be designed so that a very good chemical resistance and / or low weight and / or thermal and / or electrical insulation results.
  • the invention relates to a spring bar with an aforementioned composite profile and a shell. It is understood that the spring bar and / or the composite profile is in particular produced by the aforementioned method / are.
  • a polyester resin is provided as the material of the jacket.
  • the use of polyester resins is particularly advantageous in that the polyester resin ensures increased hardness of the strip element.
  • polyester resin leads to low material costs and offers excellent resistance to fatigue.
  • the hardness of polyester resins can be realized in a wide range, in particular where very hard polyester resins can be made available.
  • the casing has at least one, in particular radially projecting, leg.
  • a lateral projection is formed by the leg, which advantageously creates a broad contact surface on which, in particular, a cushion and / or a mattress can be supported. It is preferably a mirror-symmetrical profile cross-section, in particular with respect to a horizontal axis as well as with respect to a vertical axis provided.
  • the compound of the composite profile with the sheath is advantageous because there is a toothing of the outer sheath with the composite profile.
  • the uncovered in the wrapped composite profile areas are therefore filled with the material of the sheath, in particular a thermoplastic material. Consequently, there is preferably a secure connection between the sheath and the core strand, which prevents the two components from separating during a cooling process or a shrinkage process.
  • the support thread advantageously has a shaping effect, since it prevents a subsequent change in shape, even during the rest of the curing process.
  • the present invention relates to the use of the composite profile according to the invention for connection to a connecting means.
  • the composite profile is formed according to one of the embodiments described above.
  • all the advantages described above and the preferred embodiments can also be applied to the use according to the invention.
  • a screw may be provided as connecting means.
  • the connecting means is at least partially disposed in the core. The core thus serves to receive the connecting means.
  • a force fit and / or a positive connection between the core and the connecting means is provided, in particular so that a firm and simultaneously releasable connection between the core and the connecting means is present.
  • the core can serve as a kind of dowel, which serves to receive the connecting means, in particular wherein the connecting means is at least partially fixedly disposed in the core.
  • the material of the core preferably the foam, may conform to and / or press the connection means, and in turn the connection means penetrates and compresses the material of the core.
  • the core is designed as a hollow body, it is understood that the connecting means also in the region and / or within the resulting by the hollow cylindrical profile of the core space can be arranged.
  • the core formed as a hollow body may consequently be formed at least in regions as a thread.
  • the composite profile can be provided by the formation of the composite profile as a core and coat a connection option, which is particularly suitable when the composite profile is used as a reinforcing rod and / or reinforcing element.
  • the composite profile is preferably provided with a thermoplastic and / or thermosetting protective sheath and / or sheathing. Consequently, the reinforcing rod and / or the reinforcing element can be used in addition to the reinforcement at the same time still as a connection, which results in a flexible use of the composite profile according to the invention.
  • the composite profile in particular the reinforcing rod and / or the reinforcing element with a thermoplastic and / or thermosetting protective sheath, be used as a fence system and / or privacy. It is understood that various reinforcing rods and / or reinforcing elements can be arranged against one another and are preferably connected to one another via connecting means.
  • the reinforcing rods and / or reinforcing elements can be arranged against each other via further connecting means, in particular branching means, preferably with a plurality of threads and / or openings for arranging the composite profile and / or the reinforcing rod and / or the reinforcing element, for example a T-piece.
  • the reinforcing rod and / or the reinforcing element can be used with a preferably thermoplastic and / or thermoset protective jacket as a roof rack, in particular motor vehicle roof rack, in particular wherein the arrangement of the roof via a frictional connection and / or a positive connection of the connecting means, preferably the Screw, and the composite profile can be guaranteed.
  • the aforementioned possible use of the composite profile can also be used in the area of lower suspensions, in particular in a slatted frame system, and / or as a shelving system.
  • according to the invention results in the application of the generation of the cut in the injection molding.
  • intervals and range limits contain any intermediate intervals and individual intervals and are to be regarded as disclosed essential to the invention, even if these intermediate intervals and individual values are not specified concretely.
  • Fig. 1A is a schematic cross-sectional view of an inventive
  • Fig. 1 B is a schematic cross-sectional view of another Ausry
  • Fig. 2 is a schematic view of a composite profile according to the invention.
  • Fig. 3 is a perspective, schematic representation of a composite profile according to the invention.
  • FIG. 4 shows a schematic longitudinal section of a spring strip strand according to the invention
  • Fig. 5 is a schematic cross-sectional view of an inventive
  • Fig. 6 is a perspective schematic view of an inventive
  • FIG. 7 shows a schematic process sequence for a method for producing a composite profile according to the invention or for producing a spring strip according to the invention.
  • the method according to the invention is explained below with reference to the schematic flow diagram according to FIG. 7 and with reference to FIGS. 1 to 6, wherein the system according to the invention for producing the composite profile 3 is not shown.
  • the composite profile 3 according to FIG. 1 has a core 1 and a jacket 2 surrounding the core 1, wherein the jacket 2 has sheath fibers 4 which are laid around the circumference of the core 1.
  • the method it is provided according to a first variant of the method that, following the application of the sheath fibers 4 to the core 1, at least one support thread 5 is wound around the applied sheath fibers 4 by means of a winding device for producing a pre-composite profile 6.
  • the pre-composite profile 6 differs from the composite profile 3 in that it has not yet fully cured, wherein a preforming or a shaping by the support thread 5 takes place.
  • the outside wrapping of the shell 2 with the support thread 5 is illustrated in FIGS. 2 and 3.
  • the support thread 5 is placed in such a form around the jacket 2, that an additional shaping can be omitted by another shaping tool.
  • Fig. 2 it is illustrated that the support thread 5 protrudes beyond the outer side 10 of the shell 2, so that contours or recesses 12 result between the individual distances of the turns 7 on the outer side 10 of the shell 2.
  • the material of the composite profile 3 can be compressed by the support thread 5.
  • the composite profile 3 has a reduced outer diameter in the areas wrapped by the support thread 5 areas. Instead of depressions 12 are thus provided at the uncoated areas of the composite profile 3 increases.
  • the core 1 and the jacket 2 no additional adhesive layer is present in the illustrated embodiment.
  • a joint in the shell 2 is avoided, since it is provided according to the method that the strand of the core 1 in the inline process is continuously fed to the system for producing the composite profile 3.
  • the core 1 sees for the jacket 2 a support or Retention function, wherein the core 1 does not necessarily have to be materially connected to the jacket 2.
  • the core 1 is produced by foam extrusion continuously with at least one extruder.
  • the extrusion of the core can also be provided independently or alternatively to the wrapping of the sheath fibers 4 with the support thread 5.
  • the illustrated embodiment of FIG. 7 ultimately shows a combination of both process designs.
  • Steps B and C of FIG. 7 involve the preparation of the sheath 2, wherein the sheath fibers 4 are spread in a spreading device in step B.
  • the spreading device includes a fiber gate, from which the individual sheath fibers 4 are pulled off, wherein the sheath fibers 4 have been stored on a creel in individual coils wound up before entering the fiber gate.
  • the individual sheath fibers 4 are then treated in step C in a drinking trough or in an impregnating bath, wherein the sheath of each sheath fiber 4 with the material of the sheath 2, in particular a plastic material, are enveloped.
  • the impregnating bath can be designed in such a way that the resin of the shell 2 in the impregnating bath is permanently liquid.
  • the core 1 produced in step A is fed to the system for producing the composite profile 3 in step D, wherein the sheath fibers 4, preferably running longitudinally in the direction of production, are laid around the core 1.
  • the sheath fibers 4 nestle against the outer side 13 of the core 1, so that the core 1 supports the sheath fibers 4.
  • Shaping takes place in step E by the wrapping of the casing 2 on its outer side 10 with at least one support thread 5.
  • the spiral wrapping with the support thread 5 causes the intermediate region, thus the depressions 12, to be free of the wrapping.
  • the support thread 5 is placed in the illustrated embodiment, spirally around the outside 10 of the shell 2, so that the distance of the turns 7 between 1 to 15 mm, in further embodiments between 2 to 10 mm.
  • the resulting pre-composite profile 6 is therefore preformed.
  • the pre-composite profile 6 is not completely cured in the illustrated embodiment, in particular, the resin of the shell 2 is not yet cured.
  • the pre-composite profile 6 wrapped with the support thread 5 is fed to a heating device in step F, so that the outer side 10 of the shell 2 can harden.
  • the pre-composite profile 6 is guided as far as possible without contact, possibly supported on some support rollers, so that in contrast to a pultrusion no high withdrawal forces are required.
  • step H After the heating section is provided in step H that either the composite profile 3 is completely cured, and it can be separated according to an embodiment, not shown by means of a separating device into individual profiles and thus can be stored.
  • step H it may be provided in step H that the pre-composite profile 6, which has not yet fully cured, further means for producing a spring strip strand 8 is supplied. It is not necessarily provided that the curing reaction of the pre-composite profile 6 is completed. Despite the superficial external cooling of the jacket 2, the exothermic curing reaction, which persists in the interior of the pre-composite profile 6, is not interrupted.
  • the steps I to M involve the production of a spring strip strand 8 and a spring strip 1 1. It is understood that may also be provided in an embodiment, not shown, that the process is terminated after step H, wherein the pre-composite profile 6 after a complete curing gives the composite profile 3. In the process flow diagram shown in FIG. 7, however, the manufacturing steps for producing a spring strip 1 1 are provided.
  • the composite profile 3 is provided in step I with a sheath 9 of the spring strip strand 8. It is envisaged that the composite profile 3 continuously inline the manufacture of the spring strip strand 8 is supplied.
  • the casing 9 can be extruded onto the composite profile 3. The extrusion of the casing 9 on the composite profile 3 has a classic Extrusionsreab- running on.
  • step J the Vorfederancenstrang 14 passes through after the application of the sheath 9 in step J a calibration basin to re-form the outer contour of the casing 9 and to support solidification.
  • step K it is provided in step K that the pre-spring bar strand 14 passes through at least one cooling basin, so that the jacket 9 is completely solidified.
  • step L the withdrawal of the sheathed Vorfederancenstranges 14 is provided via at least one take-off device, after which the Vorfederancenstrang 14 is fed in step M a separation plant.
  • the separation system includes in a separating device, not shown, a follower sawing device to separate the individual spring strips 1 1 from the spring strip 8 strand.
  • the accompanying sawing device is necessary in a continuous inline process, so that the process does not have to be interrupted.
  • a composite profile 3 is provided, which is intended for use in a spring bar 1 1.
  • the spring strip 1 1 may be part of a spring base for supporting a mattress or a cushion in an embodiment, not shown.
  • the composite profile 3 is manufactured according to the aforementioned method and accordingly has a core 1 and a jacket 2 circumferentially surrounding the core 1.
  • the core 1 on an extruded, foamed plastic.
  • the composite profile 3 for a spring bar 1 in particular for the spring base, the composite profile 3 and the shell 2 takes over the load-bearing properties of the entire spring strip 1 1.
  • the spring bar 1 1 shown in the embodiment achieved high load-bearing in the Use as a spring suspension.
  • the core 1 does not affect the structural strength, it serves only as a support or support function for the jacket. 2
  • FIG. 1 shows that the core 1 can be designed as a solid body (FIG. 1A) or as a hollow body (FIG. 1B).
  • the wall thickness of a hollow body of the core 1 according to FIG. 1B is greater than 1 mm, in other embodiments greater than 2 mm.
  • the outer diameter of the core 1 is less than or equal to 30 mm, in other embodiments less than or equal to 20 mm.
  • the core 1 in this case has a material which is extruded and foamed in further embodiments.
  • a thermoplastic material in this case polyethylene (PE).
  • PE polyethylene
  • Other thermoplastic materials such as polystyrene (PS) and / or polyethylene eninterrephthalate (PET) and / or polyvinyl chloride (PVC) and / or polypropylene (PP), and / or thermosetting plastics are possible in other design variants, not shown.
  • the material of the core 1 has a crosslinked and / or crosslinkable material, wherein the crosslinked or crosslinkable material may be an elastomer and / or a thermoplastic and / or a thermosetting material.
  • the material used can be polyamide (PA) and / or acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers (ABS), which in particular are not foamed.
  • the porosity of the core 1 can be characterized, inter alia, on the basis of the density of density or density of the material of the core 1.
  • the density of the core 1 is greater than 180 kg / m 3 , preferably greater than 220 kg / m 3 , in particular greater than or equal to 250 kg / m 3 .
  • a spirally encircling support thread 5 is provided around the outer side 10 of the shell 2, as is apparent from FIGS. 2 and 3.
  • the support thread 5 takes over completely the shaping of the pre-composite profile 6.
  • the support thread 5 has a material made of plastic, in the embodiment shown, a synthetic polymer, here polyester on. In one embodiment, not shown, it is provided that the material comprises and / or consists of acrylics.
  • the height of the recesses 12 are determined by the thickness and / or thickness and / or by the diameter of the support thread 5, the thickness and / or thickness and / or the diameter of the support thread 5 is less than or equal to 1, 5 mm, in other embodiments smaller than 0.3 mm. Accordingly, the amount of 12 in the illustrated embodiment, at most less than or equal to 1, 5 mm.
  • the non-wrapped regions of the composite profile 3, which have no support thread 5, have elevations instead of depressions 12.
  • the height of the elevations may be greater than 0.3 mm, in other embodiments, greater than or equal to 1, 5 mm.
  • a compression of the material of the composite profile 3 can be provided in the regions of the composite profile 3 wrapped by the support thread 5.
  • the spacing of the turns 7 of the support thread 5 on the outer side 10 of the shell 2 indicates how high the largest possible turn spacing 7 is to be maintained at a shape of the Vorverbundprofils 6 and a minimum consumption of material of the support thread 5.
  • the spacing of the turns 7 is greater than or equal to 1 mm, in other embodiments greater than or equal to 4 mm and / or at least substantially greater than or equal to 7 mm.
  • Fig. 1 shows that the core 1 is formed as a circular tube, so that the composite profile 3 assumes at least substantially the shape of a cylinder by the assignment with sheath fibers 4, wherein the composite profile 3 in this case an outer diameter less than or equal to 40 mm at further variants less than or equal to 16 mm and / or at least substantially less than or equal to 14 mm.
  • the difference between the outer diameter of the composite profile 3 and the outer diameter of the core 1 gives twice the wall thickness of the shell 2.
  • the wall thickness of the shell 2 is greater than 0.3 mm, in other embodiments, greater than 0.8 mm.
  • Different wall thicknesses of the shell 2 can cause different properties in a bending of a spring strip 1 1, so that accordingly “hard” and “soft” spring strips can be formed.
  • the material of the shell 2 has in the illustrated embodiment, a reinforced with glass fibers polyester resin.
  • a material which has a plastic material reinforced with carbon fibers and / or polymer fibers, preferably aramid fibers and / or textile fibers is provided, wherein thermosetting plastics and / or thermoplastics and / or Epoxy resin and / or Polyurethane (PU) exhibiting resin may be provided.
  • PU Polyurethane
  • PP thermoplastic plastic polypropylene
  • a spring strip 11 which has a composite profile 3 with a jacket 9.
  • the casing 9 has a thermoplastic material.
  • thermoplastic material comprises polypropylene (PP).
  • the material of the casing 9 lies around the outside 10 of the shell 12 of the composite profile 3 or in the recesses 12.
  • the casing 9 surrounds the composite profile 3 in full.
  • the spring strip 8 is shown in Fig. 5 and the spring bar 11 is shown in Figs. 5 and 6.
  • the method according to the method is not necessarily complete curing of the composite profile 3 before feeding into the extrusion system of the casing 9 for the preparation of the spring strip strand 8 provided so that the curing process in the interior of the composite profile 3 under certain circumstances after preparation of the spring strip strand. 8 continues. Due to the positive locking of the casing 9 with the composite profile 3, however, a subsequent change in shape during the rest of the curing process during storage or during transport is prevented.
  • the pre-composite profile 6 has also been dimensionally stable in its original state due to the support thread 5.
  • the composite profile 3 is stable against buckling.
  • the marginal layers of the composite profile 3 are hardened prior to entry into the extrusion plant of the casing 9 and readily withstand the melt pressure of the extrusion plant.
  • the sheathing 9 has at least one radially projecting leg 15.
  • the sheath 9 on opposite sides in each case a leg 15, 16.
  • the legs 15, 16 provide in the finished spring strip 1 1 an enlarged contact surface of the spring base for a mattress or for a cushion available.
  • the mechanical stresses of the spring strip 11 are absorbed and compensated by the sheath 9 and by the jacket 2.
  • the load-bearing capacity is taken over primarily or exclusively by the jacket 2.
  • the core 1 need not take any load, it serves as a support or support function for the jacket 2.
  • the jacket 9 is arranged symmetrically with respect to a horizontal and with respect to a vertical cross-sectional axis, so that one-sided material accumulation in the cross section are prevented, causing deformations the spring bar can be avoided during the subsequent cooling.
  • the legs 15, 16 have a rounded elongated, elliptical cross-sectional shape. They further have in the illustrated embodiment, two recesses 17, which may also be omitted.
  • the recess 17 has, according to FIG. 5, a curved section-shaped cross-sectional shape and thus produces a wave-shaped termination of the legs 15, 16 in the cross-sectional view.
  • the composite profile 3 can be used for connection to a connecting means, in particular a screw. Furthermore, it is not shown that the connection means can be arranged at least in regions in the core 1. This applies both in the formation of the core 1 as a solid body and as a hollow body. In a training as a hollow body can ultimately serve as a thread for the connecting means, the free area or cavity of the core 1. Ultimately, the core 1 of the composite profile 3 acts as a kind of dowel for the connecting means.
  • a plurality of composite profiles 3 and / or slats 11 and / or the composite profile 3 having reinforcing bars and / or reinforcing elements, preferably with a thermoplastic and / or thermosetting sheath 9 and / or Schutzman- tel, to each other can be arranged over other connecting means.
  • a connection means in particular a screw or the like, is arranged in the core 1 and at the same time also connected in a further connection means, in particular a branching means, for connection. tion with further reinforcing bars and / or reinforcing elements and / or spring strips 1 1 and / or composite profiles 3.
  • the branching means may have a plurality of openings for arrangement.
  • the possible application areas of the composite profile 3 are not shown.
  • the composite profile 3 and / or the spring strip 1 1 and / or the reinforcing element and / or the reinforcing rod with a preferably thermoplastic and / or thermosetting Schutzummante- development or sheathing 9 as fence system, blinds, roof rack, Unterfede- tion, in particular slatted frame system, shelving system and / or can be used for Deutschenschnit production in injection molding.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines einen Kern (1) und einen Mantel (2) aufweisenden Verbundprofils (3), insbesondere vorgesehen zur Verwendung als Verstärkungselement bzw. Verstärkungsstab in einem, vorzugsweise thermoplastischen, Kunststoffwerkstoff und/oder zur Verwendung als Verstärkungsstab für eine Federleiste (11), wobei der Mantel (2) Mantelfasern (4) aufweist, die um den Umfang des Kerns (1) gelegt werden, wobei im Anschluss an die Aufbringung der Mantelfasern (4) auf den Kern (1) wenigstens ein Stützfaden (5) um die aufgebrachten Mantelfasern (4) mittels einer Wickeleinrichtung zur Herstellung eines vorgeformten Vorverbundprofils (6) gewickelt wird. Alternativ und/oder ergänzend dazu ist ein Verfahren zur Herstellung eines vorgenannten Verbundprofils (3) vorgesehen, wobei der Kern (1) durch Schaumextrusion kontinuierlich mit wenigstens einem Extruder hergestellt wird.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Verbundprofils und Verbundprofil
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundprofils, insbesondere zur Verwendung als Federleiste. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Ver- bundprofil, insbesondere vorgesehen als Verstärkungselement bzw. Verstärkungsstab in einem, vorzugsweise thermoplastischen, Kunststoffwerkstoff und/oder zur Verwendung als Verstärkungsstab für eine Federleiste, vorzugsweise hergestellt nach dem vorgenannten Verfahren. Im Übrigen betrifft die Erfindung eine Federleiste mit einem vorgenannten Verbundprofil und mit einer Ummantelung.
Aus dem Stand der Technik ist eine einteilige Ausführung des Verbundprofils zur Verwendung innerhalb einer Federleiste und/oder als Verstärkungsstab bekannt. Dieses einteilige Verbundprofil weist die Form eines Vollkörpers, insbesondere eines Vollstabes, auf. Die aus der Praxis bekannten einteiligen Verbundprofile sehen die Verwendung eines glasfaserverstärkten Kunststoffes als Material vor. Demgemäß ergeben sich bei der Herstellung eines einteiligen Verbundprofils hohe Produktionskosten aufgrund der hohen Materialkosten. Darüber hinaus weist das einteilige faserverstärkte Kunststoff-Verbundprofil ein hohes Gewicht auf. Unabhängig von dem einteiligen Verbundprofil und unabhängig von der Verwendung zur Herstellung einer Federleiste sind in der Praxis auch wenigstens zweiteilige Verbundprofile bekannt. Die zweiteilige Ausführung des Verbundprofils weist einen Kern und einen den Kern umgebenden Mantel auf. Der Mantel wiederum kann einen faserverstärkten Kunststoff als Material aufweisen.
Zur Herstellung der vorgenannten Verbundprofile wird ein formgebendes Werkzeug bzw. ein Härtungselement zur Formgebung des Vorverbundprofils benötigt. Dieser zusätzliche Verfahrensschritt zur Herstellung des Verbundprofils gestaltet den gesamten Herstellungsablauf komplizierter. Nachteilig ist bei dem formgebenden Werkzeug, dass es maßgeblich die Produktionsgeschwindigkeit beeinträchtigt bzw. herabsetzt. Vor der Weiterverarbeitung des vorgenannten Verbundprofils muss eine vollständige Aushärtung sichergestellt werden, so dass eine mögliche Verformung bzw. Veränderung des Querschnittes vermieden wird. Dies schließt die Verwendung eines vorgenannten Verbundprofils innerhalb einer Inlinefertigung, in der das Verbundprofil zumindest im Wesentlichen unmittelbar nach seiner Herstellung weiterverarbeitbar ist, aus. Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es vor allem, ein neuartiges Verfahren zur Herstellung eines Verbundprofils zur Verfügung zu stellen, wobei die Nachteile im Stand der Technik vermieden oder weitestgehend reduziert werden. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen kontinuierlichen Inlineverfahrensprozess, insbesondere zur Herstellung einer Federleiste und/oder eines von einem, insbesondere thermoplastischen, Kunststoff- werkstoff umgebenden Verstärkungsstabes, zu ermöglichen. Darüber hinaus ist es insbesondere die Aufgabe, das Verfahren in wenigen Prozessschritten und kostengünstig durchzuführen. Des Weiteren ist es insbesondere die Aufgabe der vorlie- genden Erfindung, ein Verbundprofil, insbesondere vorgesehen zur Verwendung als Federleiste, zur Verfügung zu stellen, welches ein geringes Gewicht aufweist und/oder kostengünstig hergestellt werden kann.
Die vorgenannte Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art zu- mindest im Wesentlichen dadurch gelöst, dass das Verbundprofil einen Kern und einen Mantel aufweist, wobei der Mantel Mantelfasern aufweist, die um den Umfang des Kerns gelegt werden.
Gemäß einer ersten Ausführungsvariante des Verfahrens ist vorgesehen, dass im Anschluss an die Aufbringung der Mantelfasern auf den Kern wenigstens ein Stützfaden um die aufgebrachten Mantelfasern mittels einer Wickeleinrichtung zur Herstellung eines vorgenannten Verbundprofils gewickelt wird.
Als eigenständige Alternative und/oder ergänzend zur vorherigen Verfahrensaus- gestaltung der Umwicklung der Mantelfasern mit einem Stützfaden ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kern durch Schaumextrusion kontinuierlich mit wenigstens einem Extruder hergestellt wird.
Zunächst einmal seien die wesentlichen Vorteile erläutert, die sich aus der Auftei- lung des Verbundprofils in einen Kern und einen den Kern umhüllenden Mantel ergeben.
Dabei versteht es sich letztlich, dass der Mantel, der den Kern umhüllt, nicht die Stirnseiten des Kerns umschließt, sondern den Kern radial umgibt. Der Mantel kann vorzugsweise als Hohlprofil ausgebildet sein, wobei zwischen dem Mantel und dem Kern keine Klebeschicht und/oder Fügestelle vorgesehen sein muss. Das erfindungsgemäße Verbundprofil bietet im Vergleich zur Ausgestaltung des Verbundprofils als einzelner Vollkörper, insbesondere als Vollstab, den Vorteil einer Materialeinsparung, insbesondere des faserverstärkten Kunststoffs, vorzugsweise um bis zu 60 %. Dieses einzusparende Material führt unter anderem zu einer Sen- kung der gesamten Produktionskosten, insbesondere bis zu 30 %. In durchgeführten Versuchen wurde festgestellt, dass die Scherbeanspruchung vornehmlich auf das Hohlprofil des Mantels des Verbundprofils übertragen wird. Der innenseitige Kern dient insbesondere nicht zum Ausgleich der Druck- bzw. Scherspannungen, sondern wird aus herstellungstechnischen Gründen und/oder zur Stützung des Mantels benötigt. Die Herstellung mit dem erfindungsgemäßen Kern kann einfacher erfolgen, da sich das Material des Mantels um den Kern legt und von diesen gestützt wird. Dabei muss der Kern nicht, insbesondere im Vergleich zu einem, insbesondere feststehenden, Dorn, anschließend aus dem Verbundprofil entfernt werden, bevor das Verbundprofil als Verstärkung und/oder Verstärkungsstab für eine Federleiste und/oder als Verstärkungsstab verwendet werden kann.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verbundprofil gemeinsam mit einem thermoplastischen und/oder duroplastischen Kunststoff aufweisenden Schutzmantel bzw. Ummantelung als Verstärkungsstab und/oder Verstärkungselement ver- wendet.
Besonders vorteilhaft ist, dass durch eine Variation der Wandstärke bzw. der Dicke des Mantels unterschiedliche Eigenschaften des Verbundprofils hervorgerufen werden können, insbesondere mechanische Eigenschaften und/oder das Biege- verhalten betreffende Eigenschaften, so dass insbesondere entsprechend "harte" und/oder "weiche" Verbundprofile bereitgestellt werden, die beispielsweise zur Herstellung von insbesondere "harten" und/oder "weichen" Federleisten verwendet werden können. Insbesondere kann sich die Oberfläche des Mantels durch eine mechanische Verhakung mit der der Innenseite des Mantels zugewandten Oberfläche des Kerns verbinden. Erfindungsgemäß muss eine mechanische Verhakung bzw. Verbindung nicht zwingend vorgesehen sein, da der innenseitige Kern nicht zum Ausgleich der mechanischen Belastungen des Verbundprofils notwendig ist.
In durchgeführten Versuchen konnte festgestellt werden, dass eine Federleiste mit einem erfindungsgemäßen Verbundprofil und einer Ummantelung nahezu vollständig die Eigenschaften einer Federleiste erreicht, die ein vollzylindrisches Verbund- profil aus einem faserverstärktem Kunststoff aufweist. Im Vergleich zu dem Verbundprofil aus ausschließlich faserverstärktem Kunststoffmaterial können die Produktionskosten und/oder die Produktionsdauer gesenkt werden. Es konnte im Übrigen festgestellt werden, dass eine Belastung der Federleiste vornehmlich durch die Außenseiten des Verbundprofils, insbesondere des Mantels, ausgeglichen bzw. kompensiert wird.
Darüber hinaus ist insbesondere die Verwendung eines Kerns in einem Verbund- profil im Vergleich zu einem Verbundprofil, welches vollständig aus dem Material des Mantels des erfindungsgemäßen Verbundprofils hergestellt wird, umweltfreundlicher, da eine Reduzierung des faserverstärkten Materials erreicht werden kann. Insbesondere wird weniger faserverstärktes Kunststoffmaterial, insbesondere weniger Glasfasern und/oder weniger Harz, im Herstellungsprozess einer erfin- dungsgemäßen Federleiste benötigt.
Neben der reinen Materialeinsparung durch die Aufteilung des Verbundprofils in einen Kern und einen Mantel reduzieren sich die Rüstzeiten vor Produktionsbeginn, da weniger Glasfaserspulen eingesetzt werden müssen.
Das erfindungsgemäße Verbundprofil wird vorzugsweise im Vergleich zu einem ausschließlich faserverstärkten Kunststoff aufweisenden Verbundprofil mit einem größeren Außendurchmesser versehen. Bei der Belastung einer Federleiste, in welche ein Verbundprofil eingespannt ist, verteilt sich die Kraft auf den Querschnitt des Verbundprofils. Je größer die Querschnittsfläche ist, desto besser kann die Belastung ausgeglichen werden und desto kleiner sind insbesondere die entstehenden Spannungsspitzen. Je kleiner die Querschnittsfläche ist, desto schlechter können Kräfte aufgenommen werden und desto eher entstehen höhere Spannungsspitzen. In den durchgeführten Versuchen hat sich gezeigt, dass bei einer Bean- spruchung vornehmlich die äußere Ummantelung eines Verbundprofils belastet wird, wobei sich bei einer größeren Querschnittsfläche des Verbundprofils eine bessere Kraftverteilung ergibt. Mit dem erfindungsgemäßen Verbundprofil lassen sich insbesondere kostengünstiger breitere Federleisten herstellen, die eine verbesserte Kraftaufnahme aufweisen.
Die erste erfindungsgemäße mögliche Verfahrensausgestaltung zeigt die Umwicklung der Mantelfasern mit wenigstens einem Stützfaden. Durch diese Umwicklung mit dem Stützfaden werden diverse Vorteile erreicht. Besonders vorteilhaft ist, dass ein Werkzeug zur Formgebung bzw. ein Härtungselement zur Formgebung des Verbundprofils vor und/oder nach der Umwicklung mit dem Stützfaden entfallen kann. Die Formgebung des Verbundprofils bzw. des Vorverbundprofils wird aufgrund des Stützfadens erreicht. Insbesondere können so zylindrische und/oder stabförmige Verbundprofile hergestellt werden. Der Verfahrensschritt zur Formgebung, welcher beim Stand der Technik nach dem Auftrag der Mantelfasern auf den Kern vorgesehen ist, kann entfallen, so dass insbesondere das Vorverbundprofil vor und/oder nach der Umwicklung mit dem Stützfaden nicht durch ein weiteres Werkzeug, insbesondere durch einen Spalt, geführt werden muss. Dadurch wird insbesondere eine höhere Durchlaufgeschwindigkeit ermöglicht und die vorzuhaltenden Anlagenkomponenten können reduziert werden. Dies bedingt eine Senkung der Anlagekosten und insbesondere der laufenden Betriebskosten.
Die Umwickelung der Mantelfasern mit dem Stützfaden stabilisiert das Vorver- bundprofil, insbesondere auch dann, wenn noch keine vollständige Durchhärtung des Vorverbundprofils eingetreten ist. Diese Teilhärtung wird in ausreichender Weise bewirkt, wobei durch die, insbesondere spiralförmige, Umwickelung Bereiche freigehalten werden. Gemäß einer ersten bevorzugten Alternative ist vorgesehen, dass das Material des Mantels und/oder Kerns bzw. des Verbundprofils durch den Stützfaden komprimiert wird, so dass die nicht umwickelten Bereiche einen erhöhten Außenumfang aufweisen und der Außenumfang des Verbundprofils in den Bereichen, die mit dem Stützfaden umwickelt sind, reduziert wird.
Gemäß einer weiteren, zweiten Alternative kann in den nicht umwickelten Bereichen der Außenumfang des Verbundprofils reduziert werden.
Die Komprimierung des Materials des Verbundprofils, insbesondere nach der zuvor geschilderten ersten Alternative der Umwicklung, kann innerhalb und/oder nach der Heizeinrichtung vorgesehen sein. Vorzugsweise wird das Material des Mantels und/oder des Kerns durch den Stützfaden komprimiert und/oder verdichtet.
Durch die Umwickelung wird insbesondere beim Aushärten des Reaktionsharzes an der Außenseite des Faserbündels ein Faserverbundkunststoff mit einer Matrix aus den, bevorzugt in Längsrichtung verlaufenden, Mantelfasern und den, vorzugsweise nahezu quer verlaufenden, Stützfäden aus der Umwickelung gebildet. Dabei entsteht eine stabile Mantelstruktur an der Außenseite des Vorverbundpro- fils, auch wenn dieser zunächst außenliegende Bereich des Querschnitts nicht vollständig ausgehärtet ist. Aufgrund des bevorzugten mehrachsigen Faserverlaufs im Außenbereich des Vorverbundprofils ist das Vorverbundprofil jedoch stabil genug, um weiteren Produktionsschritten in diesem Zustand zugeführt zu werden. Vor- zugsweise bestehen diese weiteren Produktionsschritte darin, dass ein Federleistenstrang hergestellt wird.
Ein großer Vorteil dieses Verfahrens ist, dass es kontinuierlich, insbesondere ebenfalls bei der Herstellung des Kerns gemäß der zweiten Alternative der Verfahrens- ausgestaltung, erfolgen kann und dass zunächst ein Endlosprofil des Verbundprofils erhalten wird. Dieses Endlosprofil kann gegebenenfalls kontinuierlich einer weiteren Anlage zugeführt werden, in der es bevorzugt mit einer Ummantelung umgeben wird, so dass ein Federleistenstrang im Inlineverfahren hergestellt werden kann. Das Inlineverfahren ermöglicht hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten, nied- rige Produktionskosten und einen hohen Durchsatz. Die Lagerkapazität kann reduziert werden, da jeweils die einzelnen Bestandteile der Federleiste unmittelbar, das heißt ohne Zwischenlagerung, verarbeitet werden können.
Von besonderem Vorteil ist es, dass eine vollständige Aushärtung des Vorver- bundprofils nicht gewährleistet sein muss, bevor das Verbundprofil der Extrusions- anlage der Ummantelung, insbesondere der Extrusion eines Thermoplasten, zugeführt wird. Vorzugsweise erfolgt eine Nachhärtung des Verbundprofils auch nach dem Aufextrudieren der Ummantelung, und zwar insbesondere bis in die Lagerzeit der äußerlich bereits fertiggestellten und insbesondere verpackten Federleisten. Hierbei wird die Reaktionswärme ausgenutzt, die entsteht, wenn ein geeignetes Reaktionsgemisch verwendet wird, das zu einer exothermen Vernetzungsreaktion, bevorzugt bei der Polyesterbildung, führt. Die Verwendung einer thermoplastischen Ummantelung birgt dabei erfindungsgemäß den Vorteil, dass diese wärmeisolierend wirkt, so dass die durch die exotherme Reaktion, bevorzugt im Reaktionsharz, entstehende Wärme insbesondere nicht an die Umgebung abgeführt wird, sondern zur schnelleren Durchhärtung von innen heraus beiträgt. Um überhaupt erst eine solche Nachhärtung zu ermöglichen, wird ein teilgehärtetes Verbundprofil benötigt, was insbesondere erst durch die erfindungsgemäße Umwickelung mit dem Stützfaden gewährleistet wird.
Vorteilhafterweise können mit dem erfindungsgemäßen Inlineverfahren Durchlaufgeschwindigkeiten von mindestens 4 m/min, bevorzugt zwischen 4 m/min und 10 m/min, weiter bevorzugt zwischen 7 m/min bis 8 m/min, erreicht werden, wohin- gegen Durchlaufgeschwindigkeiten bei einem herkömmlichen Pultrusionsverfahren im Bereich von 1 m/min bis 3 m/min liegen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich demzufolge kein Geschwindig- keitsdefizit im Produktionsprozess. Zusätzlich ist vorteilhafterweise die Aushärtung des Mantels schneller abgeschlossen als bei der Herstellung eines ausschließlich glasfaserverstärkten Kunststoff aufweisenden Verbundprofils.
Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass bei einer weiteren bevorzugten Ausfüh- rungsform des Verfahrens die Aufschäumung des Kerns nach Aufbringung der Mantelfasern erfolgt, insbesondere unter Verwendung eines Nuklierungsmittels. Dabei kann vorgesehen sein, dass der geschäumte Kern erst während der Herstellung des Verbundprofils erzeugt wird, insbesondere nach dem Aufbringen bzw. Anordnen der Mantelfasern des Mantels auf der Außenseite des Kerns.
Im Übrigen hat sich gezeigt, dass sich eine Oberfläche des Verbundprofils, welche von einem Stützfaden ummantelt ist, besser mit einer Ummantelung, insbesondere des Federleistenstranges, verbindet. Diese Ummantelung kann auf das Verbundprofil zur Herstellung eines Federleistenstrangs aufgetragen bzw. aufextrudiert werden. Aufgrund der raueren Oberflächenstruktur des Verbundprofils erfolgt eine bessere mechanische Verhakung bzw. Verbindung mit dem Material der Ummantelung des Federleistenstranges. Insbesondere können hierdurch eine Klebeschicht bzw. einzelne Klebestellen entfallen. Eine bessere mechanische Verbindung des Verbundprofils mit der Ummantelung führt zu einer Federleiste, die insbesondere höheren Biegespannungen standhalten kann.
Darüber hinaus werden ebenfalls diverse Vorteile durch die Schaumextrusion des Kerns gemäß der alternativen und/oder ergänzenden Verfahrensvariante erreicht. Durch die Extrusion und die kontinuierliche Herstellung des Kerns wird die Einhal- tung einer hohen Produktionsgeschwindigkeit gewährleistet. Vor allem im Hinblick auf die Produktionsgeschwindigkeit ist die Verbindung der Extrusion mit der Umwicklung der Mantelfasern mit einem Stützfaden besonders vorteilhaft. Durch die Extrusion wird jedoch nicht nur eine schnelle Geschwindigkeit des Produktionsablaufes realisiert, sondern auch geringere Produktionskosten des Verbundprofils, insbesondere im Inlineverfahren, erreicht.
Während der Extrusion werden Kunststoffe in einem kontinuierlichen Verfahren durch eine Düse gepresst. Dabei wird das Extrudat zunächst durch einen Extruder, vorzugsweise mittels einer Heizung und durch innere Reibung, aufgeschmolzen und/oder homogenisiert. Des Weiteren wird im Extruder der für das Durchfließen durch die Düse notwendige Druck aufgebaut. Nach dem Austreten aus der Düse erstarrt das Extrudat, vorzugsweise in dem Querschnitt des so entstehenden geo- metrischen Körpers. Dieser Querschnitt entspricht dabei insbesondere der verwendeten Düse und/oder der Kalibrierung. Diese so entstehenden, insbesondere nahtlosen, Profile können einen konstanten Querschnitt aufweisen, so dass eine beliebige Länge zur Verfügung gestellt werden kann. Die verfahrensgemäße Möglichkeit der Bereitstellung eines konstanten Querschnittprofils ist insbesondere für die Her- Stellung eines Verbundprofils mit konstanten Querschnitt geeignet, so dass vorzugsweise garantiert werden kann, dass der Kern stets dieselben Maße aufweist.
Die Herstellung des Schaums mittels wenigstens eines Extruders bietet insbesondere im Vergleich zur Verwendung eines bereits vorab geschäumten Materials den Vorteil, dass der Kern theoretisch in einer beliebigen bzw. unendlichen Länge dem Herstellungsverfahren des Verbundprofils zugeführt werden kann. Würde der Kern bereits vorab aus beispielsweise einem Schaumblock ausgeschnitten werden, so würde sich insbesondere ein zusätzlicher Verfahrensschritt der Bereitstellung der Kernform ergeben. Bei der Schaumextrusion mittels eines Extruders wird bereits die bevorzugte Ausführungsform des Kerns in Form einer Stange oder eines Stabes bzw. zumindest im Wesentlichen in zylindrischer Form gewährleistet. Bei der kontinuierlichen Herstellung des Kerns entfällt eine Fügestelle bzw. eine Verklebung einzelner Kernstücke, so dass eine Sollbruchstelle vermieden wird. Dabei versteht es sich letztlich, dass die einzelnen Verfahrensalternativen eigenständig oder erfindungsgemäß gemeinsam durchgeführt werden können. Die Kombination beider Alternativen der Verfahrensausgestaltung eröffnet die Möglichkeit, dass der Kern als endloser Strang hergestellt und kontinuierlich der Anlage zur Herstellung des Verbundprofils zugeführt wird. Dabei versteht es sich auch, dass es letztlich auch möglich ist, zuerst den Strang des Kerns herzustellen, diesen auf einer Rolle aufgewickelt bzw. aufgerollt zwischenzulagern und ihn anschließend zur Herstellung des Verbundprofils zu verwenden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Verbundprofils wird der Kern als Strang im Inlineverfahren zugeführt. Die Verwendung des Inlineverfahrens ermöglicht insbesondere höhere Verarbeitungsgeschwindigkeiten und führt vorteilhafterweise zu einer Senkung der vorzuhaltenden Lagerfläche, da der Kern direkt nach seiner Herstellung verarbeitet werden kann. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Kern entweder zunächst hergestellt und anschließend kurz zwischengelagert wird, um danach der Herstellung des Verbundprofils kontinuierlich zugeführt zu werden, oder dass sich die Herstellung des Verbundprofils direkt an die Herstellung des Kerns anschließt.
Das für die Schaumextrusion benötigte Treibmittel ist vorteilhafterweise mengenmäßig individuell einstellbar, so dass die Erzeugung der zelligen Struktur des Kerns erreicht werden kann. Dabei weist der Kern bevorzugt eine geschlossenzellige Oberfläche auf, wobei die Oberflächenstruktur bzw. die zellige Struktur des Kerns vorzugsweise durch das Treibmittel gesteuert werden kann. Das Treibmittel sorgt insbesondere dafür, dass die hohen Anforderungen an die Schaumhomogenität, bevorzugt speziell bei niedrigen Dichten, erfüllt werden können. Dabei ermöglicht das Treibmittel eine bessere Prozessstabilität und bei der Verwendung von physikalischen Treibmitteln im Vergleich zu chemischen Treibmitteln werden bevorzugt wesentlich geringere Treibmittelmaterialkosten erreicht. Darüber hinaus ist insbesondere ein physikalisches Treibmittel umweltverträglicher, so dass sich ein umweltfreundlicher Aspekt des Verfahrens ergibt.
Bei dem physikalischen Schäumen wird das Material durch einen physikalischen Vorgang geschäumt. Beim chemischen Schäumen hingegen wird dem Kunststoffgranulat ein Treibmittel, vorzugsweise in Form eines sogenannten Masterbatchgra- nulates, zugegeben. Durch die Wärmezufuhr spaltet sich ein flüchtiger Bestandteil des Treibmittels ab, was zum Aufschäumen der Schmelze führt. Mit dem physikalischen Schäumen kann insbesondere ein Kern mit kompakter Außenhaut und ein sogenannter mikrozellularer Schaum mit integraler Dichteverteilung, auch Integralschaum genannt, entstehen.
Vorzugsweise weist das Treibmittel Kohlenwasserstoffe, insbesondere Isobutan, Pentan und Inertgase, vorzugsweise Kohlenstoffdioxid und/oder Stickstoff, auf. Bei der Verwendung von Inertgasen als Treibmittel ergibt sich eine gute Umweltverträglichkeit, da sie nur ein minimales GWP (Global Warming Potential) und bevorzugt kein ODP (Ozonzerstörungspotential) besitzen. Die Inertgase weisen einen hohen Aufschäumungsgrad auf, so dass insbesondere ein niedriger Gasverbrauch vorliegt. Sie sind sowohl wirtschaftlich als auch kostengünstig. Chemisch gesehen ergibt sich der Vorteil, dass sie unbrennbar und/oder ungiftig und/oder chemisch inert sind. In dem geschäumten Kern selber bleiben insbesondere keine Rückstände dieses Inertgases zurück. Die Treibmittel werden in das Material des Kerns, insbesondere in die Kunststoffschmelze, eindosiert. Dabei versteht es sich, dass für das Extrusionsschäumen eine geeignete Extrusionsanlage benötigt wird, die sich erheblich von den bekannten Standardanlagen unterscheidet. Je nach Produkt wird wenigstens ein Extruder verwendet. Bei der Verwendung von zwei Extrudern ist es denkbar, dass der erste zur Treibmitteleinspeisung und zur Homogenisierung des Schaums dient, während der zweite Extruder zur gezielten Kühlung der mit dem Treibmittel beladenen Schmelze vorgesehen ist. Das Treibmittel wird dabei bevorzugt mittels einer Dosierpumpe unter hohen Druck über ein Einspritzventil in den Extruder injiziert. Die Treibgasmenge lässt sich dabei insbesondere direkt einstellen und vorzugsweise auf das verwendete Kernmaterial und/oder auf die zu erzie- lende Schaumdichte anpassen. Durch die Diffusion homogenisiert das Kernmaterial-Treibmittel-Gemisch. Der Druck im Extruder muss dabei insbesondere bis zum Austritt aus der Extruderdüse konstant gehalten werden, so dass vorzugsweise ein vorzeitiges Aufschäumen des Kernmaterials mit dem Treibmittel vermieden wird. Innerhalb des Aufschäumens wachsen die bereits vorhandenen Keime und bilden dabei Schaumblasen.
Bei einer bevorzugten Verfahrensausgestaltung wird das Kohlenstoffdioxid, welches als Treibmittel verwendet wird, aus dem Produktionsprozess rückgewonnen und insbesondere nach der Gewinnung gereinigt, getrocknet und unter Druck ver- flüssigt. Diese Aufbereitung des Kohlenstoffdioxids wird insbesondere so durchgeführt, dass die zu erreichende Schaumhomogenität des Kernmaterials gewährleistet wird. Zur Erzeugung einer besonders hohen Schaumhomogenität werden vorzugsweise dem physikalischen Treibmittel Nukleierungsmittel, insbesondere zur Keimbildung, und/oder Stabilisatoren zugeführt. Die Nukleierungsmittel wirken da- bei als Keimbilder, wobei sie insbesondere eine große Anzahl kleiner Blasen bilden. Der mittels einer Extrusion erzeugte Kern ist somit ein Vorprodukt und liegt insbesondere als endloser Strang aus geschäumten Kunststoff vor.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass die Mantelfasern vor der Ummantelung des Kerns aufgespreizt und mit einem Kunststoffmaterial umhüllt werden. Dabei versteht es sich, dass die Umhüllung der Mantelfasern insbesondere in einer Tränkwanne bzw. einem Imprägnierungsbad erfolgen kann. Die, insbesondere getränkten, Mantelfasern werden dem Kern zugeführt, wobei die Aufspreizung insbesondere dahingehend vorteilhaft ist, dass sich die Fasern optimal um den Kern, insbesondere längs in Produktionsrichtung verlaufend, anlegen können. Letztlich kann die Tränkung der Mantelfasern, insbesondere mit Harz, auch erst direkt vor Ummantelung des Kerns erfolgen. Dabei versteht es sich, dass die Mantelfasern nicht die Stirnseiten des Kerns, sondern den Kern radi- al umschließen und dass die Mantelfasern ein an den Seitenflächen geschlossenes Verbundprofil bilden. Insbesondere durch eine Veränderung der Wandstärke des Mantels kann die Schubfestigkeit und damit die Biegefestigkeit des Verbundprofils in geeigneter Weise beeinflusst werden. Eine Aufspreizung der Mantelfasern er- möglicht dabei bevorzugt, dass die Mantelfasern gut von dem Material des Mantels umhüllt werden, so dass insbesondere eine Umhüllung jeder Mantelfaser gewährleistet wird.
Die Aufspreizeinrichtung ist dabei vorzugsweise derart ausgestaltet, dass an einem Spulengatter mehrere Spulen bereitgehalten werden, auf denen sich die aufgespulten Mantelfasern befinden. Bevorzugt ist ein Fasergatter vorgesehen, durch das die aufgespulten Mantelfasern in mehreren Einzelmantelfasern abgezogen werden können. Die einzelnen Mantelfasern werden anschließend durch das Tränkbad bzw. durch das Imprägnierungsbad gezogen. Vorzugsweise wird das Material in dem Imprägnierungsbad dauerhaft in seiner flüssigen und/oder schmelzflüssigen Form vorgehalten.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Stützfaden spiralförmig mit einem Abstand zwi- sehen den benachbarten Windungen zwischen 1 mm bis 15 mm gewickelt wird, bevorzugt zwischen 2 mm bis 10 mm, vorzugsweise zumindest im Wesentlichen zwischen 5 mm bis 7 mm. Dieser Abstand verdeutlicht, dass vorzugsweise lediglich ein Stützfaden oder nur ein Bündel mit wenigen (insbesondere kleiner 10) Stützfäden benötigt wird, so dass die vorzuhaltende Stützfadenlänge bzw. -anzahl gering gehalten werden kann.
In den durchgeführten Versuchen hat sich gezeigt, dass insbesondere eine spiralförmige Umwicklung mit dem vorgenannten Windungsabstand sehr gute formgebende Eigenschaften aufweist und das Optimum zwischen der benötigten Stützfa- denlänge und der Einhaltung der formgebenden Struktur erreicht wird. Es wurde festgestellt, dass insbesondere bei einer spiralförmigen Umwicklung die Torsions- steifigkeit erhöht wird und dass sich vorteilhafterweise eine verbesserte mechanische Verhakung des Verbundprofils mit der Ummantelung des Federleistenstranges ergibt.
Bei einer anderen weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Vorver- bundprofil nach der Umwickelung mit dem Stützfaden, bevorzugt im Inlineverfah- ren, einer Heizeinrichtung, vorzugsweise mit einer Durchlaufgeschwindigkeit zwi- sehen 3 m/min bis 15 m/min, bevorzugt zwischen 4 m/min bis 10 m/min, weiter bevorzugt von 7 m/min bis 8 m/min, zugeführt wird, wobei aufgrund der Aufheizung des Vorverbundprofils die endgültige Formgebung des Vorverbundprofils erreicht werden kann, da das Material des Mantels aushärtet bzw. teilaushärtet und die an- genommene Form aufgrund des Stützfadens behält.
Bei einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich an die Heizeinrichtung bedarfsweise eine Kühleinrichtung anschließt, bevorzugt zur Vermeidung der Verklebung und/oder Verunreinigung der anschließenden Abzugsein- richtung, wobei somit aufgrund der Aufheizung und/oder der Kühlung des Vorverbundprofils die endgültige Formgebung des Vorverbundprofils erreicht werden kann, wie zuvor geschildert.
Aufgrund der Aushärtung des Vorverbundprofils und/oder der Umhüllung des Kerns mit dem Mantel werden viele Vorteile erreicht, wie beispielsweise die Erhöhung der Torsionssteifigkeit und die Steigerung der Druckfestigkeit senkrecht zur Oberfläche des Halbzeugs bzw. Verbundprofils. Vorzugsweise muss jedoch nicht eine vollständige Aushärtung des Verbundprofils erfolgen, sofern es einer anschließenden Extrusionsanlage zur Herstellung eines Federleistenstranges zugeführt wird. Die Durchlaufgeschwindigkeit in der Heizeinrichtung ist dabei vorteilhafterweise so auszuwählen, dass die Stabilität des Außenbereiches des Mantels hinreichend groß gewählt wird, so dass bis zum Eintritt in die Extrusionsanlage die Stabilität des Verbundprofils aufrecht gehalten werden kann, wobei insbesondere die vollständige Durchhärtung durch den geschilderten Nachhärtungsprozess bewirkt wird.
Darüber hinaus ist bei einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass eine Abstreifung des Kunststoffmaterials mittels einer Abstreifeinrichtung bzw. Abzugseinrichtung, vorzugsweise mittels Abstreifbuchsen, bevorzugt pneumatisch, erfolgt. Diese Abstreifung ist dabei insbesondere nach der Umwickelung der Mantelfasern mit wenigstens einem Stützfaden vorgesehen, so dass das Vorverbundprofil bevorzugt kein überschüssiges Kunststoffmaterial des Mantels aufweist. Wird dieses Material anschließend erneut im Produktionsprozess verwendet, so ergibt sich, insbesondere neben der Nachhaltigkeit, der Vorteil, dass die Herstellungskosten gesenkt werden können.
Hinzuweisen ist in diesem Zusammenhang darauf, dass bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens zur Herstellung unterschiedlicher Verbundprofile nur die Wandstärke des Materials variiert wird, während der Außendurchmesser des Kerns konstant gehalten wird. Dabei zeigt sich erfindungsgemäß der Vorteil, dass das Herstellungsverfahren des Kerns mittels der Schaumextrusion nicht verändert werden muss, so dass stets dieselben Einstellungen des Extruders verwendet werden können. Eine Variation der Verbundprofil stärke ergibt sich dabei durch eine Variation des Außendurchmessers des Mantels. Diese unterschiedlichen Außendurchmesser können durch einen unterschiedlichen Schichtdickenauftrag der Mantelfasern auf den Kern erreicht werden. Insbesondere kann durch eine Variation des Schichtdickensauftrags eine Möglichkeit zur Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften des Verbundprofils erreicht werden.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung einen aus einem Verbundprofil hergestellten Federleistenstrang im Inlineverfahren. Das Verbundprofil ist mit einer Ummantelung versehen, wobei die Ummantelung das Verbundprofil umhüllt und/oder umgibt. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verbundprofils zeigt sich vor allem in Kombination mit der Ummantelung als besonders vorteilhaft, da eine Nachhärtung des Verbundprofils auch nach dem Aufextrudieren der Ummantelung erfolgt und zwar insbesondere bis in die Lagerzeit der äußerlich bereits fertiggestellten und verpackten einzelnen Federleisten. Folglich muss vorzugsweise das Verbundprofil nicht vor der Ummantelung vollständig ausgehärtet sein, so dass deutlich höhere Durchlaufgeschwindigkeiten erreicht werden können. Zur Ummantelung ist eine stabile Mantelstruktur des Verbundprofils durch die spiralförmige Umwicklung des Stützfadens gegeben, selbst wenn nur der äußere Teil des Mantels des Verbundprofils ausgehärtet ist. Dieses Verbundprofil ist jedoch stabil genug, um dem Extrusionswerkzeug bzw. der Extru- sionsanlage zugeführt zu werden und durch eine Aufextrusion der Ummantelung seine Vorverbundprofilform nicht zu verändern. Mit dem erfindungsgemäßen Inlineverfahren können Durchlaufzeiten von wenigstens 4 m/min, bevorzugt zwischen 6 m/min und 9 m/min, erreicht werden, wohingegen Durchlaufzeiten bei einem herkömmlichen Pultrusionsverfahren lediglich im Bereich zwischen 1 m/min bis 3 m/min liegen. Die Ummantelung des Verbundprofils ist dahingehend vorteilhaft, dass die Reaktionswärme, die bei einer exothermen Vernetzungsreaktion entsteht, wenn ein geeignetes Reaktionsgemisch verwendet wird, optimal ausgenutzt werden kann. Die Ummantelung wirkt dabei wärmeisolierend, so dass die entstehende Reaktionswärme nicht an die Umgebung abgeführt wird und daher zu einer schnel- leren Durchhärtung des Verbundprofils beiträgt.
Bei einer vorteilhaften Verfahrensausgestaltung ist vorgesehen, dass nach der Aufextrudierung der Ummantelung auf das Verbundprofil der Vorfederleistenstrang durch eine Heizstrecke geführt wird, die bevorzugt so lang ausgebildet ist, dass bei den erhöhten Durchlaufgeschwindigkeiten keine vollständige, aber eine nahezu vollständige Durchhärtung des Verbundprofils und/oder der Ummantelung erreicht wird.
Vorzugsweise wird die Ummantelung, die durch die Extrusion gebildet wird, mit gleicher Dicke auf das Verbundprofil aufgebracht. Hierdurch werden einseitige Materialanhäufungen im Querschnitt vermieden, so dass Verformungen des Federleistenstranges bei der späteren Abkühlung vermieden werden. Dies ist vor allem da- hingehend vorteilhaft, da eine Nachhärtung erst nach Verlassen der Extrusionslinie bzw. der Extrusionsanlage bewirkt wird.
Dabei versteht es sich, dass die Herstellung der Ummantelung bevorzugt nach dem klassischen Ablauf des Pultrusionsverfahrens durchgeführt wird. Aufgrund der verbesserten mechanischen Verhakung der Oberfläche des Verbundprofils mit der Ummantelung wird eine formschlüssige Verklammerung der Ummantelung mit dem Verbundprofil erreicht, wobei eine nachträgliche Formänderung sowohl während des Aushärtungsprozesses als auch während der Lagerung und/oder beim Transport verhindert wird.
Die Ummantelung wird bevorzugt mittels eines Extruders auf das Verbundprofil aufgebracht, wobei anschließend dieser Vorfederleistenstrang vorteilhafterweise ein Kalibrierbecken durchläuft, um die Außenkontur der Ummantelung nachzuformen. Bevorzugt wird der Vorfederleistenstrang anschließend in wenigstens ein Kühlbecken geleitet, um die Erstarrung des Vorfederleistenstranges zu unterstützen. Insbesondere muss keine Vakuumkalibrierung vorgenommen werden, weil das Verbundprofil randseitig bzw. außen ausreichend stützend wirkt und insbesondere ein Einfallen der Ummantelung verhindert wird. Bei einer weiteren vorteilhaften Verfahrensausgestaltung ist vorgesehen, dass, insbesondere analog zum Abzug des Vorverbundprofils, ein Abzug des ummantelten Vorfederleistenstranges über eine zweite Abzugseinrichtung erfolgt.
Des Weiteren ist bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Her- Stellung des Federleistenstranges vorgesehen, dass der Federleistenstrang in einzelne Federleisten mittels einer, insbesondere mitlaufenden, Trenneinrichtung getrennt bzw. aufgeteilt wird. Diese Trenneinrichtung kann letztlich als Sägeeinrichtung und/oder Schneideinrichtung ausgeführt sein, wobei der Federleistenstrang noch nicht vollständig in seinem Inneren ausgehärtet sein muss. Eine mitlaufende Trenneinrichtung ist bevorzugt, um einen kontinuierlichen Verfahrensablauf zu gewährleisten. Die einzelnen Federleisten werden beispielsweise zur späteren Ausbildung einer Unterfederung zur Auflage einer Matratze und/oder eines Polsters verwendet. Darüber hinaus kann die Federleiste vorzugsweise auch für eine Tragkonstruktion, insbesondere für die Automobil- und/oder Möbelindustrie, verwendet werden.
Im Übrigen betrifft die Erfindung ein Verbund profil, insbesondere vorgesehen zur Verwendung als Verstärkungselement bzw. Verstärkungsstab in einem, vorzugsweise thermoplastischen, Kunststoffwerkstoff und/oder zur Verwendung als Verstärkungsstab für eine Federleiste, vorzugsweise hergestellt nach dem vorgenannten Verfahren, mit einem Kern und einem den Kern umfangsmäßig umgebenden Mantel, wobei der Kern einen extrudierten, insbesondere geschäumten, Kunststoff aufweist und/oder daraus besteht.
Die Ausgestaltung des Kerns als Schaum bietet insbesondere herstellungstechnische Vorteile, da so erhöhte Durchlaufgeschwindigkeiten einer Inlinefertigung, vorteilhafterweise zur Herstellung eines Federleistenstranges, erreicht werden können. Darüber hinaus werden bevorzugt Materialkosten eingespart, da das Material des den Kern umgebenden Mantels nicht das gesamte Verbundprofil ausfüllt. Insbesondere werden die gleichen mechanischen Kennwerte im Vergleich zu einem ausschließlich glasfaserverstärkten Kunststoff aufweisenden Verbundprofil erreicht, so dass insbesondere das erfindungsgemäße Verbundprofil denselben Belastbar- keiten standhält. Wird zur Herstellung des Mantels ein faserverstärktes Kunststoffmaterial verwendet, so kann gegenüber dem Stand der Technik bis zu 50 % des faserverstärkten Kunststoffmaterials eingespart werden.
Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Verbundprofil leichter im Vergleich zu einem, insbesondere starren, faserverstärkten Kunststoff aufweisenden Rohr. Zusätzlich werden verbesserte Biegeeigenschaften des Verbundprofils erreicht. Die Extrusion des Kerns bietet den Vorteil, dass der Kern kostengünstig und effizient hergestellt werden kann. Die nachfolgend beschriebenen bevorzugten Ausgestaltungen des Verbundprofils sind dabei so zu verstehen, dass die Eigenschaften des Verbundprofils vor allem durch das erfindungsgemäße Verfahren realisiert werden können. Vorzugsweise können durch eine Variation der Wandstärke bzw. des Schichtdickenauftrags bzw. der Schichtdicke des Mantels unterschiedliche, insbesondere mechanische, Eigenschaften des Verbundprofils hervorgerufen werden, so dass insbesondere auch "weiche" und/oder "harte" Federeigenschaften aufweisende Verbundprofile durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verbundprofils bereitgestellt werden können.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des vorliegenden Verbundprofils ist der Kern als Hohlkörper, vorzugsweise zumindest im Wesentlichen als Hohlzylinder, insbe- sondere mit einer Wandstärke größer als 1 mm, bevorzugt größer 2 mm, oder als Vollkörper, vorzugsweise zumindest im Wesentlichen in zylindrischer Form, ausgeführt. In diesem Zusammenhang kann der Außendurchmesser des Kerns kleiner oder gleich 30 mm, bevorzugt kleiner oder gleich 20 mm, weiter bevorzugt kleiner oder gleich 15 mm und insbesondere kleiner oder gleich 10 mm, ausgebildet sein.
Wird der Kern als Hohlzylinder bzw. rohrförmig ausgeführt, so zeigt sich, dass Material im Vergleich zu einem Vollkörper eingespart werden kann, wodurch insbesondere die Produktionskosten gesenkt werden. Der Kern kann zur Stützung bzw. zur Halterung des ihn umgebenden Mantels dienen. Folglich weist der Kern eine tragende Funktion auf, wobei er jedoch insbesondere nicht die mechanischen Beanspruchungen des Verbundprofils ausgleichen muss.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass der Kern eine geringere Dichte und/oder ein geringeres Raumgewicht und/oder eine geringere Här- te und/oder eine geringere Steifigkeit, insbesondere eine geringere Biegesteifigkeit, als der Mantel aufweist. Diese vorgenannten Eigenschaften verdeutlichen, dass die mechanischen Beanspruchungen vorzugsweise durch den den Kern umgebenden Mantel aufgenommen werden, wobei der Kern insbesondere eine Stützfunktion für den Mantel aufweist.
Die Dichte ist dabei der Quotient aus seiner Masse und seinem Volumen. Sie unterscheidet sich vom Raumgewicht, auch Rohdichte und/oder scheinbare und/oder geometrische Dichte genannt, da das Raumgewicht die Dichte eines porösen Festkörpers basierend auf dem Volumen einschließlich der Porenräume angibt. Der Un- terschied dieser beiden Dichten referenziert dabei die Gesamtporosität des Materials. Die Härte hingegen bezeichnet den mechanischen Widerstand, den ein Körper der Eindringung eines anderen Körpers entgegensetzt. Die Steifigkeit hingegen bezieht sich auf den Widerstand eines Körpers gegen die elastische Verformung durch eine Kraft und/oder durch ein Moment, insbesondere einem Biegemoment und/oder Torsionsmoment. Aufgrund der verschiedenen angreifenden Momente an dem Körper sind auch verschiedene Formen der Steifigkeit bekannt, unter anderem die Dehn-, Biege- und Torsionssteifigkeit. Die Biegesteifigkeit hingegen gibt dabei an, wie stark die absolute Durchbiegung bzw. Absenkung eines biegebeanspruchten Körpers bei einer gegebenen Last ist.
Vorzugsweise weist das Material des Kerns eine geringere Festigkeit und/oder eine geringere Biegefestigkeit als das Material des Mantels auf.
Die Festigkeit bezieht sich im Gegensatz zur Härte auf das Material des Kerns, wobei sie angibt, wie hoch die maximal aufbringbare Beanspruchbarkeit ist, so dass insbesondere eine Verformung vermieden wird.
Die Biegefestigkeit bezieht sich analog zur Festigkeit ebenfalls auf das Material des Kerns, wobei sie angibt, wie hoch die herrschenden Zug- und/oder Druckspannun- gen innerhalb des mit einem Biegemoment belasteten Körpers sind, so dass insbesondere ein Bruch oder Fließen in der Randfaser vermieden wird.
Darüber hinaus weist der Kern vorzugsweise ein vernetzbares und/oder ein ver- netztes Material, vorzugsweise ein Elastomer und/oder ein duroplastisches und/oder thermoplastisches Material, auf. Besonders bevorzugt weist der Kern ein thermoplastisches Material, insbesondere ein teilkristallines und/oder amorphes thermoplastisches Material, auf. Vorzugsweise ist als Material Polyethylen (PE) vorgesehen. Die Verwendung eines thermoplastischen Schaums, insbesondere teilkristallin und/oder amorph, für den Kern bietet den Vorteil, dass vorzugsweise der Herstel- lungsprozess vereinfacht wird, da insbesondere thermoplastische Materialien geringeren Umweltauflagen als beispielsweise duroplastische Materialen unterliegen. Polyethylenschaum ist dabei insbesondere ein geschlossenzelliger Werkstoff mit herausragenden Eigenschaften. Insbesondere werden ein geringes Raumgewicht, eine geringe Dichte, ein geringer Rohstoffverbrauch, ausgezeichnete Witterungsund Alterungsbeständigkeiten und/oder eine gute Hitzebeständigkeit erreicht. Eine ausreichend hohe Hitzebeständigkeit ist zur Pultrusion des Verbundprofils notwendig. Darüber hinaus ist ein Kern aus Polyethylen verformbar und kann dem kontinuierlichen Pultrusionsprozess zugeführt werden. Zusätzlich wird vorteilhafterweise eine gute Schalldämmung und Wärmeisolierung gewährleistet. Außerdem weist PE-Schaum eine gute mechanische Dämpfung, sehr gute Beständigkeit gegen Säuren, Laugen und sonstige Chemikalien und eine geringe Wasserdampfdurchlässigkeit auf. Aufgrund der geringen Wasserdurchlässigkeit ergibt sich insbesondere eine reduzierte Feuchtigkeitsaufnahme. Im Vergleich zu duroplastischen Schäumen ist PE-Schaum insbesondere umweltfreundlicher und weist vorteilhaf- terweise geringere Materialkosten auf.
Dabei versteht es sich aber, dass letztlich auch andere Materialien zur Herstellung des Kerns verwendet werden können, vorzugsweise insbesondere Polystyrol (PS) und/oder Polyethylenterephthalat (PET) und/oder Polyvinylchlorid (PVC) und/oder Polypropylen (PP). Als duroplastische Schäume sind insbesondere Polyurethane (PU) aufweisende Harzschäume und/oder Phenoplaste (PF) aufweisende Schäume möglich.
Ebenfalls sind auch elastomere Materialien denkbar, wobei das Material sowohl weitmaschig als auch engmaschig ausgebildet sein kann. Darüber hinaus können auch thermoplastische Materialien mit einer höheren Schmelztemperatur, beispielsweise Polyamid (PA) und/oder Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere (ABS), vorgesehen sein, welche insbesondere extrudiert jedoch nicht geschäumt sind. Die vorgenannten Materialien zur Herstellung des Kerns werden vorzugsweise in dem vorgenannten Verfahren innerhalb des Extrusionsprozesses zur Herstellung des Kerns verwendet.
Weiterhin hat sich in durchgeführten Versuchen gezeigt, dass der Kern ein Raum- gewicht von größer 180 kg/m3, bevorzugt größer 220 kg/m3, insbesondere größer oder gleich 250 kg/m3, aufweist. Diese Raumgewichte ergeben eine sehr gute Porosität des Kerns, so dass verbesserte Herstellungseigenschaften und/oder Stützeigenschaften des Kerns erreicht werden. Hinzuweisen ist in diesem Zusammenhang darauf, dass, analog zum vorgenannten Verfahren zur Herstellung des Verbundprofils, auf der Außenseite des Mantels wenigstens ein spiralförmig umlaufender Stützfaden vorgesehen sein kann. Dieser Stützfaden gibt die Form des Verbundprofils vor, so dass ein weiteres Werkzeug zur Formgebung des Verbundprofils entfallen kann. Folglich kann die Formgebung des erfindungsgemäßen Vorverbundprofils als werkzeugfrei angesehen werden.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass der Stützfaden ein Material aus Kunststoff, insbesondere ein synthetisches Polymer, vorzugsweise Polyester, aufweist und/oder daraus besteht. Dabei sind die Polyesterfäden bzw. die Polyesterfilamente und/oder die Polyesterfasern herstellungstechnisch günstig, da sie im Vergleich zu Glasfasern nur geringe Materialkosten haben. In durchgeführten Versuchen hat sich gezeigt, dass die Verwendung ei- nes Polyesterfadens zu ausgezeichneten formgebenden Eigenschaften des Vorverbundprofils führt. Darüber hinaus ist die Polyesterfaser vorzugsweise extrem reiß- und scheuerfest, so dass sie bevorzugt mittels einer Wickeleinrichtung aufgewickelt werden kann. Zusätzlich ist Polyester vorzugsweise hitzebeständig, so dass es insbesondere bei der späteren Aushärtung des Vorverbundprofils nicht verflüs- sigt wird.
Darüber hinaus ist auch die Verwendung von Aramiden als Kunststoffmaterial für den Stützfaden möglich. Aramide zeichnen sich aufgrund ihrer Zähigkeit, Zugfestigkeit und ihrer geringen Masse aus.
Weiterhin hat sich gezeigt, dass der Stützfaden vorzugsweise eine Stärke und/oder eine Dicke und/oder einen Durchmesser von kleiner oder gleich 1 ,5 mm, bevorzugt kleiner 1 mm, weiter bevorzugt kleiner 0,5 mm, insbesondere kleiner oder gleich 0,1 mm, aufweist. Diese geringe Stärke des Stützfadens bietet dabei erfindungs- gemäß den Vorteil, dass die Materialkosten des vorzuhaltenden Stützfadens reduziert werden können, wobei sich gleichzeitig eine verbesserte Verbindung des Verbundprofils mit der Ummantelung zur Herstellung einer Federleiste ergibt.
Darüber hinaus ist in durchgeführten Versuchen festgestellt worden, dass der Ab- stand der Windungen des Stützfadens auf dem Verbundprofil größer oder gleich 1 mm, bevorzugt größer oder gleich 4 mm, weiter bevorzugt größer oder gleich 6 mm und insbesondere zumindest im Wesentlichen größer oder gleich 7 mm, beträgt. Dieser aufgezeigte Abstand der Windungen erreicht die bestmögliche mechanische Verbindung des Verbundprofils mit der Ummantelung und gibt dabei die Formge- bung des Verbundprofils vor, ohne dass unnötig viel Material des Stützfadens verwendet wird. Insbesondere kann das Verbundprofil durch den Stützfaden komprimiert werden, wobei es in den durch das Stützfaden umwickelten Bereiche des Verbundprofils einen geringeren Außendurchmesser im Vergleich zu den nicht umwickelten Bereichen aufweisen kann.
Es versteht sich, dass der Mantel bevorzugt zumindest im Wesentlichen als hohlzylindrischer Rohrkörper ausgebildet ist, da das Verbundprofil ebenfalls als zylindrischer Rohrkörper ausgebildet ist, weil wiederum der Kern als zylindrischer Körper vorgesehen ist. Die Formgebung des Vorverbundprofils erfolgt durch die Umwick- lung mit dem Stützfaden, wobei aufgrund dieses Herstellungsverfahrens insbesondere stabförmige Verbundprofile erzeugt werden können.
Folglich ergibt sich, dass das Verbundprofil bevorzugt zumindest im Wesentlichen die Form eines Zylinders aufweist, insbesondere wobei das Verbundprofil einen Außendurchmesser kleiner oder gleich 40 mm, bevorzugt kleiner oder gleich 16 mm, weiter bevorzugt kleiner oder gleich 15 mm und insbesondere zumindest im Wesentlichen 14 mm, aufweist. Diese Abmessungen des Verbundprofils sind zur Herstellung von verschiedenen Federleisten geeignet, wobei dickere Verbundprofile eine höhere Härte und/oder Festigkeit aufweisen und daher eine erhöhte Härte und/oder Festigkeit einer Federleiste erzeugen. Bei der Verwendung von geringeren Durchmessern ergibt sich eine Materialeinsparung und somit eine Senkung der Produktionskosten. In durchgeführten Versuchen wurde gezeigt, dass die vorgenannten geometrischen Abmessungen eine ausgezeichnete Härte und/oder Festigkeit bei gleichzeitig geringen Material- bzw. Herstellungskosten aufweisen.
Im Übrigen ist festgestellt worden, dass der Mantel vorzugsweise eine Wandstärke größer 0,3 mm, bevorzugt größer 0,8 mm, insbesondere größer oder gleich 1 mm, aufweist. Diese vorteilhafte Wandstärke ergibt die mechanische Belastbarkeit des Verbundprofils bei zu senkenden Materialkosten. Je geringer die Mantelstärke aus- geführt ist, desto geringer ist der Materialaufwand für das herzustellende Verbundprofil, wobei jedoch die Mantelstärke hinreichend groß gewählt werden muss, so dass das Verbundprofil, insbesondere aufgrund seines Mantels, mechanischen Beanspruchungen standhält. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass das Material des Mantels ein mit Kohlenstoff- und/oder Glasfasern und/oder Polymerfasern, vorzugsweise Aramidfasern und/oder Textilfasern, verstärktes Kunststoffmaterial, insbesondere duroplastische und/oder thermoplastische Kunst- Stoffe, bevorzugt Polypropylen (PP), und/oder Epoxid- und/oder PU-Harz und/oder Polyesterharz, aufweist. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Material des Mantels Glasfasern und als Kunststoffmaterial Polyesterharz aufweist. Diese Materialmischung des Mantels ergibt einen Verbundwerkstoff, wobei die Fasern mit einem Harzsystem kombiniert werden, so dass sich ein äußerst festes und/oder steifes Material ergibt. Die Fasern ermöglichen dabei insbesondere eine hohe Zugfestigkeit und/oder Druckbelastung. Das Harz hingegen überträgt die Scherbeanspruchungen des Verbundprofils auf den gesamten Querschnitt. Die spezifischen Eigenschaften des Mantels können dabei insbesondere so konstruiert werden, dass sich eine sehr gute chemische Beständigkeit und/oder ein geringes Gewicht und/oder eine thermische und/oder elektrische Isolation ergibt.
Schließlich betrifft die Erfindung eine Federleiste mit einem vorgenannten Verbundprofil und einer Ummantelung. Dabei versteht es sich, dass die Federleiste und/oder das Verbundprofil insbesondere nach dem vorgenannten Verfahren hergestellt wird/werden.
Vorzugsweise wird als Material der Ummantelung ein Polyesterharz vorgesehen. Die Verwendung von Polyesterharzen ist insbesondere dahingehend vorteilhaft, da das Polyesterharz eine erhöhte Härte des Leistenelementes gewährleistet. Darüber hinaus führt Polyesterharz zu geringen Materialkosten und bietet eine ausgezeichnete Widerstandfähigkeit gegen Ermüdung. Die Härte von Polyesterharzen kann dabei in weiten Bereichen realisiert werden, insbesondere wobei auch sehr harte Polyesterharze zur Verfügung gestellt werden können.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Federleiste weist die Ummantelung wenigstes einen, insbesondere radial abstehenden, Schenkel auf. Durch den Schenkel wird insbesondere ein seitlicher Vorsprung gebildet, der vorteilhafterweise eine breite Auflagefläche schafft, an der sich insbesondere ein Polster und/oder eine Matratze abstützen kann. Es wird vorzugsweise ein spiegelsymmetrischer Profilquerschnitt, insbesondere in Bezug auf eine horizontale Achse wie auch in Bezug auf eine vertikale Achse, vorgesehen.
Durch diese spiegelsymmetrische Ausgestaltung der Ummantelung wird insbeson- dere während des Abkühlprozesses vermieden, dass sich das Profil einseitig verzieht, da es zu beiden Seiten hin gleiche Volumina an, insbesondere thermoplastischen, Material aufweist, wobei die Schenkel vorzugsweise den gleichen Abkühlbedingungen unterworfen sind. Durch eine Variation der Wandstärke der Ummantelung und/oder des Mantels des Verbundprofils können unterschiedliche Eigenschaften bei einer Biegung hervorgerufen werden, insbesondere so dass entsprechend "harte" und/oder "weiche" Fe- derleisten gebildet werden können.
Die Verbindung des Verbundprofils mit der Ummantelung ist vorteilhaft, da sich eine Verzahnung der außenliegenden Ummantelung mit dem Verbundprofil ergibt. Die bei dem umwickelten Verbundprofil freiliegenden Bereiche sind folglich mit dem Material der Ummantelung, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoff, ausgefüllt. Folglich erfolgt bevorzugt eine sichere Verbindung zwischen der Ummantelung und dem Kernstrang, die verhindert, dass sich die beiden Komponenten während eines Abkühlvorganges bzw. eines Schrumpfvorganges voneinander trennen. Erneut weist der Stützfaden vorteilhafterweise eine formgebende Wirkung auf, da er eine nachträgliche Formänderung, auch während des restlichen Aushärteprozesses, verhindert.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen Verbundprofils zur Verbindung mit einem Verbindungsmittel. Dabei ver- steht es sich, dass das Verbundprofil gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet ist. Letztlich lassen sich alle zuvor beschriebenen Vorteile und die bevorzugten Ausführungsformen auch auf die erfindungsgemäße Verwendung anwenden. Als Verbindungsmittel kann insbesondere eine Schraube vorgesehen sein. Vorzugsweise ist das Verbindungsmittel zumindest bereichsweise in dem Kern angeordnet. Der Kern dient folglich zur Aufnahme des Verbindungsmittels. Insbesondere wird ein Kraftschluss und/oder ein Formschluss zwischen dem Kern und dem Verbindungsmittel vorgesehen, insbesondere so dass eine feste und gleichzeitig wieder lösbare Verbindung zwischen dem Kern und dem Verbindungsmittel vorhanden ist. Letztlich kann der Kern als eine Art Dübel dienen, der zur Aufnahme des Verbindungsmittels dient, insbesondere wobei das Verbindungsmittel zumindest bereichsweise fest in dem Kern angeordnet wird. Das Material des Kerns, vorzugsweise der Schaumstoff, kann sich an das Verbindungsmittel anschmiegen und/oder andrücken und das Verbindungsmittel wiederum dringt in das Material des Kerns ein und komprimiert dieses. Sofern der Kern als Hohlkörper ausgebildet ist, versteht es sich, dass das Verbindungsmittel auch im Bereich und/oder innerhalb des sich durch das hohlzylindrische Profil des Kerns ergebenden Freiraums angeordnet werden kann. Der als Hohlkörper ausgebildete Kern kann folglich zumindest bereichsweise als Gewinde ausgebildet sein.
Erfindungsgemäß kann durch die Ausbildung des Verbundprofils als Kern und Mantel eine Verbindungsmöglichkeit bereit gestellt werden, die sich insbesondere dann anbietet, wenn das Verbundprofil als Verstärkungsstab und/oder Verstärkungselement genutzt wird. Vorzugsweise wird bei der Verwendung als Verstärkungsstab und/oder Verstärkungselement das Verbundprofil mit einem thermoplastischen und/oder duroplastischen Schutzmantel und/oder Ummantelung versehen. Folglich kann der Verstärkungsstab und/oder das Verstärkungselement neben der Verstärkung gleichzeitig noch als Verbindungsmöglichkeit genutzt werden, wonach sich ein flexibler Einsatz des erfindungsgemäßen Verbundprofils ergibt.
Erfindungsgemäß ergeben sich eine Vielzahl an Anwendungsmöglichkeiten. Nur beispielhaft sei an dieser Stelle genannt, dass das Verbundprofil, insbesondere der Verstärkungsstab und/oder das Verstärkungselement mit einem thermoplastischen und/oder duroplastischen Schutzmantel, als Zaunsystem und/oder Sichtschutz verwendet werden. Hierbei versteht es sich, dass verschiedene Verstärkungsstäbe und/oder Verstärkungselemente aneinander angeordnet werden können und vor- zugsweise über Verbindungsmittel miteinander verbunden werden.
Die Verstärkungsstäbe und/oder Verstärkungselemente können über weitere Verbindungsmittel, insbesondere Abzweigungsmittel, vorzugsweise mit einer Mehrzahl an Gewinden und/oder Öffnungen zur Anordnung des Verbundprofils und/oder des Verstärkungsstabes und/oder des Verstärkungselementes, beispielsweise ein T- Stück, aneinander angeordnet werden. Darüber hinaus kann der Verstärkungsstab und/oder das Verstärkungselement mit einem vorzugsweise thermoplastischen und/oder duroplastischen Schutzmantel als Dachträger, insbesondere Kraftfahrzeug-Dachträger, verwendet werden, insbesondere wobei die Anordnung an das Dach über einen Kraftschluss und/oder einen Formschluss des Verbindungsmittels, vorzugsweise der Schraube, und dem Verbundprofil gewährleistet werden kann.
Ferner kann die vorgenannte Verwendungsmöglichkeit des Verbundprofils auch im Bereich von Unterfederungen, insbesondere in einem Lattenrostsystem, und/oder als Regalsystem genutzt werden. Darüber hinaus ergibt sich erfindungsgemäß die Anwendungsmöglichkeit zur Hinterschnitterzeugung im Spritzguss. Im Übrigen versteht es sich, dass in den vorgenannten Intervallen und Bereichsgrenzen jegliche Zwischenintervalle und Einzelintervalle enthalten und als erfindungswesentlich offenbart anzusehen sind, auch wenn diese Zwischenintervalle und Einzelwerte nicht konkret angegeben sind.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung und der Zeichnung selbst. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigt:
Fig. 1A eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen
Verbundprofils;
Fig. 1 B eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausfüh
form eines erfindungsgemäßen Verbundprofils;
Fig. 2 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Verbundprofils;
Fig. 3 eine perspektivische, schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verbundprofils;
Fig. 4 ein schematischer Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Federleistenstranges;
Fig. 5 eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen
Federleistenstranges bzw. einer erfindungsgemäßen Federleiste;
Fig. 6 eine perspektivisch schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Federleiste; und
Fig. 7 ein schematischer Verfahrensablauf für ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Verbundprofils bzw. zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Federleiste. Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend mit Bezug auf das schematische Fließschema nach Fig. 7 und in Bezug zu den Fig. 1 bis 6 erläutert, wobei die erfindungsgemäße Anlage zur Herstellung des Verbundprofils 3 nicht gezeigt ist. Das Verbundprofil 3 gemäß Fig. 1 weist einen Kern 1 und einen dem Kern 1 umhüllenden Mantel 2 auf, wobei der Mantel 2 Mantelfasern 4 aufweist, die um den Umfang des Kerns 1 gelegt werden. Verfahrensgemäß ist gemäß einer ersten Verfahrensvariante vorgesehen, dass im Anschluss an die Aufbringung der Mantelfasern 4 auf den Kern 1 wenigstens ein Stützfaden 5 um die aufgebrachten Mantelfasern 4 mittels einer Wickeleinrichtung zur Herstellung eines Vorverbundprofils 6 gewickelt wird. Das Vorverbundprofil 6 unterscheidet sich vom Verbundprofil 3 dadurch, dass es noch nicht vollständig ausgehärtet ist, wobei eine Vorformung bzw. eine Formgebung durch den Stützfaden 5 erfolgt. Die außenseitige Umwicklung des Mantels 2 mit dem Stützfaden 5 ist in den Fig. 2 und 3 verdeutlicht.
Der Stützfaden 5 wird dabei derart formgebend um den Mantel 2 gelegt, dass eine zusätzliche Formgebung durch ein weiteres Formgebungswerkzeug entfallen kann. In Fig. 2 wird verdeutlicht, dass der Stützfaden 5 über die Außenseite 10 des Mantels 2 hinausragt, so dass sich Konturen bzw. Vertiefungen 12 zwischen den ein- zelnen Abständen der Windungen 7 auf der Außenseite 10 des Mantels 2 ergeben.
Nicht dargestellt ist, dass bei einer weiteren Ausführungsform das Material des Verbundprofils 3 durch den Stützfaden 5 komprimiert werden kann. Bei dieser nicht dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Verbundprofil 3 in den durch den Stützfaden 5 umwickelten Bereichen einen reduzierten Außendurchmesser aufweist. Anstelle von Vertiefungen 12 sind somit bei den nicht umwickelten Bereichen des Verbundprofils 3 Erhöhungen vorgesehen.
Weiterhin ist nicht dargestellt, dass auch eine Komprimierung durch den Stützfaden 5 des Materials des Mantels 2 und/oder des Kerns 1 in der Heizeinrichtung erreicht werden kann.
Zwischen dem Kern 1 und dem Mantel 2 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel keine zusätzliche Klebeschicht vorhanden. Darüber hinaus wird auch eine Fügestelle im Mantel 2 vermieden, da verfahrensgemäß vorgesehen ist, dass der Strang des Kerns 1 im Inlineverfahren kontinuierlich der Anlage zur Herstellung des Verbundprofils 3 zugeführt wird. Der Kern 1 sieht für den Mantel 2 eine Stütz- bzw. Halterungsfunktion vor, wobei der Kern 1 nicht zwingend stoffschlüssig mit dem Mantel 2 verbunden sein muss.
Bei dem Verfahrensablauf im Schritt A ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass zuerst der Kern 1 durch Schaumextrusion kontinuierlich mit wenigstens einem Extruder hergestellt wird. Die Extrusion des Kerns kann auch unabhängig bzw. alternativ zur Umwicklung der Mantelfasern 4 mit dem Stützfaden 5 vorgesehen sein. Das dargestellte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 zeigt letztlich eine Kombination beider Verfahrensausgestaltungen.
Die Schritte B und C nach Fig. 7 beinhalten die Vorbereitung des Mantels 2, wobei die Mantelfasern 4 in einer Aufspreizeinrichtung in Schritt B aufgespreizt werden. Die Aufspreizeinrichtung beinhaltet ein Fasergatter, von dem die einzelnen Mantelfasern 4 abgezogen werden, wobei die Mantelfasern 4 vor Eintritt in das Fasergat- ter auf einem Spulengatter in einzelnen Spulen aufgespult gelagert gewesen sind. Die einzelnen Mantelfasern 4 werden anschließend im Schritt C in einer Tränkwanne bzw. in einem Imprägnierbad behandelt, wobei die Umhüllung einer jeden Mantelfaser 4 mit dem Material des Mantels 2, insbesondere einem Kunststoffmaterial, umhüllt werden.
Das Imprägnierbad kann dabei derart ausgestaltet sein, dass das Harz des Mantels 2 in dem Imprägnierbad dauerhaft flüssig ist.
Der im Schritt A hergestellte Kern 1 wird im Schritt D der Anlage zur Herstellung des Verbundprofils 3 zugeführt, wobei die Mantelfasern 4, vorzugsweise längs in Produktionsrichtung verlaufend, um den Kern 1 gelegt werden. Dabei schmiegen sich die Mantelfasern 4 an die Außenseite 13 des Kerns 1 an, so dass der Kern 1 die Mantelfasern 4 stützt. Eine Formgebung erfolgt im Schritt E durch die Umwicklung des Mantels 2 auf seiner Außenseite 10 mit wenigstens einem Stützfaden 5. Die spiralförmige Umwicklung mit dem Stützfaden 5 bewirkt, dass der zwischenliegende Bereich, somit die Vertiefungen 12, frei von der Umwicklung sind. Der Stützfaden 5 wird dabei in der dargestellten Ausführungsvariante spiralförmig um die Außenseite 10 des Mantels 2 gelegt, so dass der Abstand der Windungen 7 zwischen 1 bis 15 mm, in weitern Ausführungsformen zwischen 2 bis 10 mm, beträgt. Das so entstehende Vorver- bundprofil 6 ist demzufolge vorgeformt. Bei der Umwicklung des Vorverbundprofils 6 mit dem Stützfaden 5 ist das Vorverbundprofil 6 in der dargestellten Ausführungsvariante noch nicht vollständig ausgehärtet, insbesondere ist das Harz des Mantels 2 noch nicht ausgehärtet. Das mit dem Stützfaden 5 umwickelte Vorverbundprofil 6 wird einer Heizeinrichtung im Schritt F zugeführt, so dass die Außenseite 10 des Mantels 2 aushärten kann.
Bei dem Einlauf in die Heizstrecke ist eine hohe Aufheiztemperatur vorhanden, um die chemische Reaktion des Reaktionsharzes, welches zur Aushärtung führt, sehr schnell in Gang zu setzen. Anschließend wird die Temperatur in der Heizstrecke möglichst konstant im Schritt G gehalten, um die begonnene chemische Reaktion fortzuführen. Durch die Heizstrecke wird das Vorverbundprofil 6 weitestgehend berührungsfrei geführt, allenfalls an einigen Stützrollen gestützt, so dass im Gegensatz zu einer Pultrusion keine hohe Abzugskräfte erforderlich sind.
Nach der Heizstrecke ist im Schritt H vorgesehen, dass entweder das Verbundprofil 3 vollständig ausgehärtet wird, wobei es gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform mittels einer Abtrenneinrichtung in einzelne Profile abgetrennt werden kann und somit zwischengelagert werden kann.
Weiterhin kann im Schritt H vorgesehen sein, dass das Vorverbundprofil 6, welches noch nicht vollständig ausgehärtet ist, weiteren Einrichtungen zur Herstellung eines Federleistenstranges 8 zugeführt wird. Dabei ist nicht zwingend vorgesehen, dass die Aushärtungsreaktion des Vorverbundprofils 6 vollständig erfolgt ist. Trotz der oberflächlichen außenseitigen Kühlung des Mantels 2 wird die exotherme Aushärtungsreaktion, die im Inneren des Vorverbundprofils 6 andauert, nicht unterbrochen.
Die Schritte I bis M beinhalten die Herstellung eines Federleistenstranges 8 bzw. einer Federleiste 1 1. Dabei versteht es sich, dass ebenfalls in einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen sein kann, dass das Verfahren nach dem Schritt H beendet wird, wobei das Vorverbundprofil 6 nach einer vollständigen Aushärtung das Verbundprofil 3 ergibt. In dem gezeigten Verfahrensablaufschema gemäß Fig. 7 sind jedoch die Herstellungsschritte zur Herstellung einer Federleiste 1 1 vorgesehen. Das Verbundprofil 3 wird im Schritt I mit einer Ummantelung 9 des Federleistenstranges 8 versehen. Dabei ist vorgesehen, dass das Verbundprofil 3 kontinuierlich im Inlineverfahren der Herstellung des Federleistenstranges 8 zugeführt wird. Die Ummantelung 9 kann dabei auf das Verbundprofil 3 extrudiert werden. Die Aufextrusion der Ummantelung 9 auf das Verbundprofil 3 weist einen klassischen Extrusionsprozessab- laufs auf.
Folglich durchläuft der Vorfederleistenstrang 14 nach dem Aufbringen der Ummantelung 9 im Schritt J ein Kalibrierbecken, um die Außenkontur der Ummantelung 9 nachzuformen und bei Erstarrung zu stützen. Nach dem Kalibrierbecken ist im Schritt K vorgesehen, dass der Vorfederleistenstrang 14 wenigstens ein Kühlbe- cken durchläuft, so dass die Ummantelung 9 vollständig erstarrt ist. Es ist keine Vakuumkalibrierung vorgesehen und auch nicht notwendigerweise erforderlich, weil das Verbundprofil 3 ausreichend stützend wirkt und bereits ein Einfallen der Ummantelung 9 verhindert. Im Schritt L ist der Abzug des ummantelten Vorfederleistenstranges 14 über wenigstens eine Abzugseinrichtung vorgesehen, wonach der Vorfederleistenstrang 14 im Schritt M einer Trennanlage zugeführt wird. Die Trennanlage beinhaltet in einer nicht dargestellten Trenneinrichtung eine mitlaufende Sägeeinrichtung, um die einzelnen Federleisten 1 1 aus dem Federleistenstrang 8 abzutrennen. Die mitlaufende Sägeeinrichtung ist bei einem kontinuierlichen Inline-Prozess notwendig, so dass das Verfahren nicht unterbrochen werden muss.
Im Übrigen ist gemäß allen dargestellten Ausführungsbeispielen ein Verbundprofil 3 vorgesehen, welches zur Verwendung in einer Federleiste 1 1 vorgesehen ist. Die Federleiste 1 1 kann in einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel Teil einer Unterfederung zur Auflage einer Matratze oder eines Polsters sein. Das Verbundprofil 3 ist dabei in der dargestellten Ausführungsform nach dem vorgenannten Verfahren hergestellt und weist demgemäß einen Kern 1 und einen den Kern 1 um- fangsmäßig umgebenden Mantel 2 auf. Dabei weist der Kern 1 einen extrudierten, geschäumten Kunststoff auf.
Bei der nicht dargestellten Verwendung des Verbundprofils 3 für eine Federleiste 1 1 , insbesondere für die Unterfederung, übernimmt das Verbundprofil 3 bzw. der Mantel 2 die tragenden Eigenschaften der gesamten Federleiste 1 1. Die in dem Ausführungsbeispiel gezeigte Federleiste 1 1 erreicht hohe Tragfestigkeiten bei der Verwendung als Unterfederung. Der Kern 1 beeinträchtigt dabei nicht die Tragfestigkeit, er dient lediglich als Stütz- bzw. Halterungsfunktion für den Mantel 2. Die Fig. 1 zeigt, dass der Kern 1 als Vollkörper (Fig. 1A) oder als Hohlkörper (Fig. 1 B) ausgebildet sein kann. Die Wandstärke bei einem Hohlkörper des Kerns 1 gemäß Fig. 1 B ist größer 1 mm, in weiteren Ausführungsformen größer 2 mm, vorgesehen. Der Außendurchmesser des Kerns 1 ist dabei kleiner oder gleich 30 mm, in weiteren Ausführungsformen kleiner oder gleich 20 mm.
Der Kern 1 weist dabei ein Material auf, welches extrudiert und in weiteren Ausführungsformen geschäumt wird. Darüber hinaus weist der Kern 1 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein thermoplastisches Material auf, in diesem Fall Po- lyethylen (PE). Es sind bei weiteren, nicht dargestellten Ausgestaltungsvarianten auch andere thermoplastische Kunststoffe, wie Polystyrol (PS) und/oder Polyethyl- eninterrephthalat (PET) und/oder Polyvinylchlorid (PVC) und/oder Polypropylen (PP), und/oder duroplastische Kunststoffe möglich. Weiterhin ist nicht dargestellt, dass das Material des Kerns 1 ein vernetztes und/oder vernetzbares Material aufweist, wobei als vernetztes bzw. vernetzbares Material ein Elastomer und/oder ein thermoplastisches und/oder ein duroplastisches Material dienen kann. In noch weiteren Ausführungsformen können als Material Polyamid (PA) und/oder Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere (ABS) ver- wendet werden, die insbesondere nicht geschäumt sind. Die Porosität des Kerns 1 lässt sich dabei unter anderem anhand des Raumgewichtes bei bekannter Dichte bzw. Reindichte des Materials des Kerns 1 charakterisieren. Das Raumgewicht des Kerns 1 ist dabei größer 180 kg/m3, bevorzugt größer 220 kg/m3, insbesondere größer oder gleich 250 kg/m3.
Zur Formgebung des Verbundprofils 3 ist ein spiralförmig umlaufender Stützfaden 5 um die Außenseite 10 des Mantels 2 vorgesehen, wie sich dies aus den Fig. 2 und 3 ergibt. Der Stützfaden 5 übernimmt dabei vollständig die Formgebung des Vor- verbundprofils 6. Der Stützfaden 5 weist dabei ein Material aus Kunststoff, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein synthetisches Polymer, hier Polyester, auf. In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Material Ara- mide aufweist und/oder daraus besteht.
Die Höhe der Vertiefungen 12 werden durch die Stärke und/oder Dicke und/oder durch den Durchmesser des Stützfadens 5 bedingt, die Stärke und/oder Dicke und/oder der Durchmesser des Stützfadens 5 ist kleiner oder gleich 1 ,5 mm, bei weiteren Ausführungsformen kleiner 0,3 mm. Demgemäß ist die Höhe der Vertie- fungen 12 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel maximal kleiner oder gleich 1 ,5 mm.
In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die nicht umwickelten Bereiche des Verbundprofils 3, die keinen Stützfaden 5 aufweisen, Erhöhungen anstelle von Vertiefungen 12 aufweisen. Die Höhe der Erhöhungen kann dabei größer als 0,3 mm, in weiteren Ausführungsformen größer oder gleich 1 ,5 mm gewählt sein. Dabei kann in den durch das Stützfaden 5 umwickelten Bereichen des Verbundprofils 3 eine Komprimierung des Materials des Ver- bundprofils 3 vorgesehen sein.
Der Abstand der Windungen 7 des Stützfadens 5 auf der Außenseite 10 des Mantels 2 gibt dabei an, wie hoch der größte mögliche Windungsabstand 7 bei einer zu erhaltenden Formgebung des Vorverbundprofils 6 und einen minimalen Verbrauch an Material des Stützfadens 5 ist. Der Abstand der Windungen 7 ist hierbei größer oder gleich 1 mm, bei weiteren Ausführungsformen größer oder gleich 4 mm und/oder zumindest im Wesentlichen größer oder gleich 7 mm.
Die Fig. 1 zeigt, dass der Kern 1 als kreisrundes Rohr ausgebildet ist, so dass durch die Umlegung mit Mantelfasern 4 das Verbundprofil 3 zumindest im Wesentlichen die Form eines Zylinders annimmt, wobei das Verbundprofil 3 hierbei einen Außendurchmesser kleiner oder gleich 40 mm, bei weiteren Ausführungsvarianten kleiner oder gleich 16 mm und/oder zumindest im Wesentlichen kleiner oder gleich 14 mm, aufweist. Die Differenz des Außendurchmessers des Verbundprofils 3 und des Außendurchmessers des Kerns 1 ergibt die zweifache Wandstärke des Mantels 2. Die Wandstärke des Mantels 2 ist dabei größer 0,3 mm, bei weiteren Ausgestaltungsvarianten größer 0,8 mm.
Durch unterschiedliche Wandstärken des Mantels 2 lassen sich unterschiedliche Eigenschaften bei einer Biegung einer Federleiste 1 1 hervorrufen, so dass entsprechend "harte" und "weiche" Federleisten gebildet werden können.
Das Material des Mantels 2 weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein mit Glasfasern verstärktes Polyesterharz auf. Bei weiteren, nicht dargestellten Ausge- staltungsvarianten ist die Verwendung von einem Material, welches ein mit Kohlenstofffasern und/oder Polymerfasern, vorzugsweise Aramidfasern und/oder Textilfa- sern, verstärktes Kunststoffmaterial aufweist, vorgesehen, wobei duroplastische Kunststoffe und/oder thermoplastische Kunststoffe und/oder Epoxidharz und/oder Polyurethane (PU) aufweisendes Harz vorgesehen sein können. Bei einem thermoplastischen Kunststoff kann Polypropylen (PP) als Material vorgesehen sein.
Des Weiteren ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Federleiste 1 1 ge- zeigt, die ein Verbundprofil 3 mit einer Ummantelung 9 aufweist. Die Ummantelung 9 weist dabei einen thermoplastischen Kunststoff auf. Bei weiteren nicht verdeutlichten Ausführungsformen ist die Verwendung eines duroplastischen Kunststoffes und/oder von anderen thermoplastischen Kunststoffen vorgesehen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der thermoplastische Kunststoff Polypropylen (PP) aufweist.
Das Material der Ummantelung 9 legt sich dabei um die Außenseite 10 des Mantels 12 des Verbundprofils 3 bzw. in die Vertiefungen 12. Die Ummantelung 9 umgibt das Verbundprofil 3 vollumfänglich. Der Federleistenstrang 8 ist in Fig. 5 gezeigt bzw. die Federleiste 11 ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Durch die Ausfüllung der Vertiefungen 12 mit dem Material der Ummantelung 9 wird eine mechanische Verhakung bzw. eine Verzahnung des außenliegenden Mantels 2 des Verbundprofils 3 mit der Ummantelung 9 erzeugt. Diese sichere Verbindung verhindert, dass beim Auskühlen der thermoplastischen Ummantelung 9 und des Ver- bundprofils 3 diese beiden Komponenten sich aufgrund eines unterschiedlichen Schrumpfverhaltens voneinander trennen bzw. sich gegeneinander verschieben. In der dargestellten Ausführungsvariante ist das verfahrensgemäß nicht zwingend eine vollständige Aushärtung des Verbundprofils 3 vor der Zuführung in die Extrusionsanlage der Ummantelung 9 zur Herstellung des Federleistenstranges 8 vorge- sehen, so dass sich der Aushärtungsprozess im Inneren des Verbundprofils 3 unter Umständen nach Herstellung des Federleistenstranges 8 fortsetzt. Aufgrund der formschlüssigen Verklammerung der Ummantelung 9 mit dem Verbundprofil 3 wird jedoch eine nachträgliche Formänderung auch während des restlichen Aushärtungsprozesses bei der Lagerung oder beim Transport verhindert.
An dieser Stelle ist jedoch noch anzumerken, dass das Vorverbundprofil 6 auch bereits in seinen ursprünglichen Zustand formstabil aufgrund des Stützfadens 5 gewesen ist. Das Verbundprofil 3 ist dabei stabil gegen Ausknicken. Die Randschichten des Verbundprofils 3 sind vor dem Einlauf in die Extrusionsanlage der Umman- telung 9 ausgehärtet und halten dem Schmelzdruck der Extrusionsanlage ohne Weiteres stand. Gemäß den Fig. 5 und 6 ist bei der Federleiste 1 1 verdeutlicht, dass die Ummante- lung 9 wenigstens einen radial abstehenden Schenkel 15 aufweist. In der dargestellten Ausführungsvariante weist die Ummantelung 9 auf gegenüberliegenden Seiten jeweils einen Schenkel 15, 16 auf. Die Schenkel 15, 16 stellen bei der ferti- gen Federleiste 1 1 eine vergrößerte Auflagefläche der Unterfederung für eine Matratze oder für ein Polster zur Verfügung. Die mechanischen Beanspruchungen der Federleiste 11 werden dabei durch die Ummantelung 9 bzw. durch den Mantel 2 aufgenommen und kompensiert. Die Tragfestigkeit wird dabei vornehmlich bzw. ausschließlich von dem Mantel 2 übernommen.
Der Kern 1 muss keine Belastung übernehmen, er dient als Stütze bzw. Halterungsfunktion für den Mantel 2. Die Ummantelung 9 ist in Bezug auf eine horizontale und in Bezug auf eine vertikale Querschnittsachse symmetrisch angeordnet, so dass einseitige Materialanhäufung im Querschnitt verhindert werden, wodurch Verformungen der Federleiste bei der späteren Abkühlung vermieden werden. Die Schenkel 15, 16 weisen eine abgerundete längliche, ellipsenförmige Querschnittsform auf. Sie weisen weiter bei der dargestellten Ausführungsvariante zwei Vertiefungen 17 auf, die aber auch entfallen können. Die Vertiefung 17 weist nach Fig. 5 eine bogenabschnittsförmige Querschnittsform auf und erzeugt somit einen wellen- förmigen Abschluss der Schenkel 15, 16 in der Querschnittsansicht.
Nicht dargestellt ist, dass das Verbundprofil 3 zur Verbindung mit einem Verbindungsmittel, insbesondere einer Schraube, verwendet werden kann. Weiter ist nicht dargestellt, dass das Verbindungsmittel zumindest bereichsweise in dem Kern 1 angeordnet werden kann. Dies gilt sowohl bei der Ausbildung des Kerns 1 als Vollkörper als auch als Hohlkörper. Bei einer Ausbildung als Hohlkörper kann letztlich der freie Bereich bzw. Hohlraum des Kerns 1 als Gewinde für das Verbindungsmittel dienen. Letztlich wirkt der Kern 1 des Verbundprofils 3 als eine Art Dübel für das Verbindungsmittel.
In diesem Zusammenhang versteht es sich, dass auch eine Mehrzahl an Verbundprofilen 3 und/oder Federleisten 11 und/oder das Verbundprofil 3 aufweisenden Verstärkungsstäben und/oder Verstärkungselementen, vorzugsweise mit einer thermoplastischen und/oder duroplastischen Ummantelung 9 und/oder Schutzman- tel, aneinander über weitere Verbindungsmittel angeordnet werden können. So kann vorgesehen sein, dass ein Verbindungsmittel, insbesondere eine Schraube oder dergleichen, in dem Kern 1 angeordnet wird und gleichzeitig auch in einem weiteren Verbindungsmittel, insbesondere einem Abzweigungsmittel, zur Verbin- dung mit weiteren Verstärkungsstäben und/oder Verstärkungselementen und/oder Federleisten 1 1 und/oder Verbundprofilen 3. Das Abzweigungsmittel kann eine Mehrzahl an Öffnungen zur Anordnung aufweisen. Zudem sind die möglichen Anwendungsbereiche des Verbundprofils 3 nicht dargestellt. Insbesondere ist nicht dargestellt, dass das Verbundprofil 3 und/oder die Federleiste 1 1 und/oder das Verstärkungselement und/oder der Verstärkungsstab mit einer vorzugsweise thermoplastischen und/oder duroplastischen Schutzummante- lung bzw. Ummantelung 9 als Zaunsystem, Sichtschutz, Dachträger, Unterfede- rung, insbesondere Lattenrostsystem, Regalsystem und/oder zur Hinterschnitterzeugung im Spritzguss genutzt werden kann.
Bezugszeichenliste:
Kern
Mantel
Verbundprofil
Mantelfasern
Stützfaden
Vorverbundprofil
Abstand der Windungen
Federleistenstrang
Ummantelung
Außenseite des Mantels
Federleiste
Vertiefungen
Außenseite Kern
Vorfederleistenstrang
Schenkel
Schenkel
Vertiefungen

Claims

Ansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines einen Kern (1 ) und einen Mantel (2) aufweisenden Verbundprofils (3), insbesondere vorgesehen zur Verwendung als Verstär- kungselement bzw. Verstärkungsstab in einem, vorzugsweise thermoplastischen, Kunststoffwerkstoff und/oder zur Verwendung als Verstärkungsstab für eine Federleiste (11 ), wobei der Mantel (2) Mantelfasern (4) aufweist, die um den Umfang des Kerns (1 ) gelegt werden, wobei im Anschluss an die Aufbringung der Mantelfasern (4) auf den Kern (1 ) wenigstens ein Stützfaden (5) um die aufgebrachten Mantelfa- sern (4) mittels einer Wickeleinrichtung zur Herstellung eines vorgeformten Vorver- bundprofils (6) gewickelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (1 ) als Strang im Inlineverfahren zugeführt wird.
3. Verfahren zur Herstellung eines einen Kern (1 ) und einen Mantel (2) aufweisenden Verbundprofils (3), insbesondere vorgesehen zur Verwendung als Verstärkungselement bzw. Verstärkungsstab in einem, vorzugsweise thermoplastischen, Kunststoffwerkstoff und/oder zur Verwendung als Verstärkungsstab für eine Feder- leiste (11 ), wobei der Mantel (2) Mantelfasern (4) aufweist, die um den Umfang des Kerns (1 ) gelegt werden, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Kern (1 ) durch Schaumextrusion kontinuierlich mit wenigstens einem Extruder hergestellt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützfaden (5) spiralförmig mit einem Abstand zwischen benachbarten Windungen (7) zwischen 1 bis 15 mm, bevorzugt zwischen 2 bis 10 mm, weiter bevorzugt zumindest im Wesentlichen zwischen 5 bis 7 mm, gewickelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Verbundprofil (3) ein Federleistenstrang (8) im Inlineverfahren hergestellt wird, wobei das Verbundprofil (3) mit einer Ummantelung (9), die insbesondere aufextrudiert wird, ummantelt wird.
6. Verbundprofil (3), insbesondere vorgesehen zur Verwendung als Verstärkungselement bzw. Verstärkungsstab in einem, vorzugsweise thermoplastischen, Kunststoffwerkstoff und/oder zur Verwendung als Verstärkungsstab für eine Feder- leiste (1 1 ), vorzugsweise hergestellt nach dem vorgenannten Verfahren, mit einem Kern (1 ) und einem den Kern (1 ) umfangsmäßig umgebenden Mantel (2), wobei der Kern (1 ) einen extrudierten, insbesondere geschäumten, Kunststoff aufweist und/oder daraus besteht.
7. Verbundprofil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (1 ) als Hohlkörper, vorzugsweise zumindest im Wesentlichen als Hohlzylinder, insbesondere mit einer Wandstärke größer 1 mm, bevorzugt größer 2 mm, oder als Vollkörper, vorzugsweise zumindest im Wesentlichen in zylindrischer Form, ausgeführt ist, insbesondere wobei der Außendurchmesser des Kerns (1 ) kleiner oder gleich 30 mm, bevorzugt kleiner oder gleich 20 mm, weiter bevorzugt kleiner oder gleich 15 mm und insbesondere kleiner oder gleich 10 mm, beträgt.
8. Verbundprofil nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (1 ) ein vernetzbares und/oder vernetztes Material, vorzugsweise ein
Elastomer und/oder ein duroplastisches und/oder thermoplastisches Material, insbesondere ein teilkristallines und/oder amorphes thermoplastisches Material, aufweist, bevorzugt ein thermoplastisches Material, vorzugsweise Polyethylen (PE) und/oder Polystyrol (PS) und/oder Polyethylenterephthalat (PET) und/oder Polyvi- nylchlorid (PVC) und/oder Polypropylen (PP), aufweist und/oder dass der Kern (1 ) ein Raumgewicht von größer 180 kg/m3, bevorzugt größer 220 kg/m3, insbesondere größer oder gleich 250 kg/m3, aufweist.
9. Verbundprofil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass auf der Außenseite (10) des Mantels (2) wenigstens ein spiralförmig umlaufender Stützfaden (5) vorgesehen ist, insbesondere wobei der Stützfaden (5) ein Material aus Kunststoff, insbesondere ein synthetisches Polymer, vorzugsweise Polyester, und/oder Aramide, aufweist und/oder daraus besteht.
10. Verbundprofil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützfaden (5) eine Stärke und/oder Dicke und/oder einen Durchmesser von kleiner oder gleich 1 ,5 mm, bevorzugt kleiner 1 mm, bevorzugt weiter kleiner 0,5 mm, insbesondere kleiner oder gleich 0,1 mm, aufweist und/oder dass der Abstand der Windungen (7) des Stützfadens (5) auf dem Verbundprofil (3) größer oder gleich 1 mm, bevorzugt größer oder gleich 4 mm, weiter bevorzugt größer oder gleich 6 mm und insbesondere zumindest im Wesentlichen größer o- der gleich 7 mm, beträgt.
1 1. Verbundprofil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundprofil (3) zumindest im Wesentlichen die Form eines Zylinders aufweist, insbesondere wobei das Verbundprofil (3) einen Außendurchmesser kleiner oder gleich 40 mm, bevorzugt kleiner oder gleich 16 mm, weiter be- vorzugt kleiner oder gleich 15 mm und insbesondere zumindest im Wesentlichen kleiner oder gleich 14 mm, aufweist.
12. Verbundprofil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (2) eine Wandstärke größer 0,3 mm, bevorzugt größer 0,8 mm, insbesondere größer oder gleich 1 mm, aufweist und/oder dass das Material des Mantels (2) ein mit Kohlenstoff- und/oder Glasfasern und/oder Polymerfasern, vorzugsweise Aramidfasern, und/oder Textilfasern, bevorzugt Glasfasern, verstärktes Kunststoffmaterial, insbesondere duroplastische und/oder thermoplastische Kunststoffe, bevorzugt Polypropylen (PP), und/oder Epoxidharz und/oder ein Polyurethane (PU) aufweisendes Harz und/oder Polyesterharz, aufweist.
13. Federleiste (11 ) mit einem Verbundprofil (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einer, insbesondere einen thermoplastischen, bevorzugt Polypropylen (PP), und/oder einen duroplastischen Kunststoff aufweisenden, Ummante- lung (9).
14. Verwendung des Verbundprofils (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Verbindung mit einem Verbindungsmittel, vorzugsweise eine Schraube, insbesondere wobei das Verbindungsmittel zumindest bereichsweise im Kern (1 ) angeordnet ist.
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