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Title:
METHOD FOR PRODUCING A CORD-SHAPED COMPOSITE MATERIAL AND SYSTEM THEREFOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/092738
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a method and to a pultrusion system (1) for producing a cord-shaped compound element (10) from a fiber bundle (11) and at least one filling component (12, 13), wherein the fiber bundle is guided into an injection box (14) having at least two supply channels (29) and an injection chamber (15), into which chamber die filling component (12, 13) is injected in a fluid state, such that the fiber bundle (11) is saturated with the filling component (12, 13) and whereby a material compound (16) is formed. According to the invention, energy is introduced in the injection chamber (15), such that the fiber bundle (11) is saturated with the filling component (12, 13) while energy is supplied.

Inventors:
SCHLEIERMACHER STEPHAN (DE)
WAGNER JOACHIM (DE)
KLEINER THOMAS (DE)
NIERMANN KLAUS-PETER (DE)
WOLF LOTHAR (DE)
Application Number:
PCT/EP2012/076189
Publication Date:
June 27, 2013
Filing Date:
December 19, 2012
Export Citation:
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Assignee:
BAYER IP GMBH (DE)
International Classes:
B29C70/52; B29B15/12
Domestic Patent References:
WO2007107007A12007-09-27
Foreign References:
EP1960184B12010-01-27
EP0513927A11992-11-19
Attorney, Agent or Firm:
BIP PATENTS (DE)
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verfahren zur Herstellung eines strangförmigen Verbundkörpers (10) aus einem Faserbündel (11) und wenigstens einer Füllkomponente (12, 13), wobei das Faserbündel (11) in eine Injektionsbox (14) mit einer Injektionskammer (15) geführt wird, in die die Füllkomponente ( 12, 13) in einem fließ fähigen Zustand injiziert wird, sodass das Faserbündel (11) mit der Füllkomponente (12, 13) getränkt wird und wodurch ein Werkstoffverbund (16) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in die Injektionskammer (15) Energie eingebracht wird, sodass die Tränkung des Faserbündels (1 1) mit der Füllkomponente (12, 1 ) unter Energiezufuhr ausgeführt wird, wobei die Injektion der Füllkomponenten (12, 13) unabhängig vom Eintrag der Energie erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie in Form von Wellen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mikrowellen, Ultraschall, Hochfrequenzwellen und Stoßwellen in die I nj ektionskammer (15) eingebracht wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie durch eine Ultraschallschwingung in die Injektionskammer (15) eingebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wel lenlänge der Ultraschallschwingung einen Wert aufweist, der größer ist als der Wert des Durchmessers der Fasern (20) des Faserbündels (1 1). 5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie mittels wenigstens einer Ultraschallsonde (17, 18) in die Injektionskammer (15) eingebracht wird, wobei die Ultraschallsonde (17, 18) vorzugsweise in die Injektionskammer ( 15) als Ultraschall finger (17) hineinragend und/oder als Teil (18) der Injektionsbox (14) ausgeführt ist.

6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (20) des Faserbündels (1 1) mit Ultraschall in Schwingung versetzt werden, insbesondere wenn die Fasern (20) mit der Füllkomponente (12, 13) getränkt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallschwingung von der Ultraschallsonde ( 17, 18) über die Füllkomponente (12, 13) auf die Fasern (20) des Faserbündels (11) übertragen werden. 8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie durch Mikrowellenstrahlung in die Injektionskammer (15) eingebracht wird.

9. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserbündel (1 1) die Injektionsbox (14) mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 1/min, durchläuft.

10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoffverbund ( 16) nach Verlassen der Injektionsbox ( 14) wenigstens einem Verfahrensschritt zur Formgebung und wenigstens einem Verfahrensschritt zur Aushärtung zugeführt wird.

11. Injektionsbox (14) für eine Pultrusionsanlage zur Herstellung eines strangförmigen Verbundkörpers (10) aus einem Faserbündel (11) und wenigstens einer Füllkomponente (12, 13), wobei die Injektionsbox (14) wenigstens zwei Zuführkanäle (29) und eine Injektionskammer (15) aufweist, in die das Faserbündel (11) einläuft und in die die Füllkomponente (12, 13) in einem fließfähigen Zustand injizierbar ist,

dadurch gekennzeichnet, dass die Injektionsbox (14) Mittel aufweist, um in die Injektionskammer (15) Energie einzubringen, sodass eine Tränkung des Faserbündels (11) mit der Füllkomponente (12, 13) unter Energiezufuhr ausführbar ist, wobei die Mittel zum Energieeintrag nicht als Zufuhrkanäle (29) dienen.

12. Injektionsbox (14) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel durch wenigstens eine Ultraschallsonde ( 17, 18), insbesondere ausgeführt als Ultraschallfinger ( 17) und/oder ausgeführt als Teil (18) der Injektionsbox (14), gebildet sind.

13. Injektionsbox (14) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel durch wenigstens einen Mikrowellengenerator gebildet sind.

14. Injektionsbox (14) nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13 zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10. 15. Pultrusionsanlage (1 ) mit einer Injektionsbox (14) nach einem der Ansprüche 1 1 bis 14.

Description:
Verfahren zur Herstellung eines strangformigen Verbundwerkstoffes und Anlage hierzu

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines strangformigen Verbundkörpers aus einem Faserbündel und wenigstens einer Füllkomponente, wobei das Faserbündel in eine Injektionsbox mit einer Injektionskammer geführt wird, in die die Füllkomponente in einem fließfähigen Zustand injiziert wird, sodass das Faserbündel mit der Füllkomponente getränkt wird und wodurch ein Werkstoffverbund gebildet wird.

Aus der WO 2007/ 107007 Λ 1 i st ein Verfahren zur Herstel lung eines strangformigen Verbundkörpers aus einem Faserbündel bekannt, und das Verfahren wird mit einer sogenannten Pultrusionsanlage ausgeführt. Die Pultrusionsanlage weist eine Injektionsbox auf, durch die ein Bündel aus Glasfasern gezogen wird. Die Glasfasern werden in die Injektionsbox eingezogen, und in der Injektionskammer der Injektionsbox werden die Glasfasern mit zwei Füllkomponenten getränkt. Als Füllkomponenten sind ein Polyisocyanat und ein Polyol angegeben. Die beiden Füllkomponenten werden durch ein Zuführsystem in die Injektionsbox geleitet, und das Zuführsystem kann die beiden Füllkomponenten zueinander dosieren und insbesondere miteinander vermischen. In der Injektionsbox reagieren die beiden Füllkomponenten miteinander beispielsweise zu einem Polyurethan und zugleich werden die Fasern des Faserbündels getränkt, insbesondere können die Fül lkomponenten die Faserbündel benetzen. Durch die Reaktion der Füllkomponenten kann beispielsweise ein Polyurethan entstehen, sodass der Verbundkörper aus Glasfasern in einer Polyurethan-Matrix besteht.

Nach dem Durchlaufen der Injektionsbo wird der so gebildete Werkstoffverbun d einer Kühlstation und einer anschließenden Erwärmungsstation zugeführt, und zugleich erfolgt eine Formgebung des Verbundkörpers, sodass dieser beispiel sweise als Strangprofil di e Pultrusionsanlage verlassen kann. Am Ende der Stationen befindet sich eine Zugeinrichtung, mit der zunächst das Faserbündel in die Injektionsbox eingezogen wird, und der Werkstoffverbund wird anschließend durch die nachfolgenden Verfahrensstationen gezogen.

Die EP 1 960 184 Bl zeigt eine Injektionsbox mit einer Injektionskammer, durch die das Faserbündel hindurchgezogen wird, und in der das Faserbündel mit Füllkomponenten getränkt wird. An der Eingangsseite weist die Injektionsbox eine Führungsplatte mit in einer Matrix angeordneten Löchern auf, durch die die Fasern des Faserbündels hindurchgeführt sind. In der Injektionskammer werden die Fasern mit den Füllkomponenten getränkt und durchlaufen einen si ch ansc h l i eßenden V erj ün gung sberei ch der I nj ekti ons kammer, an die sich ei n Aushärtungswerkzeug anschließt. EP 513 927 AI beschreibt die Herstellung von Kunststoffprofilen nach einem Pultrusionsverfahren. Sofern die Kunststoffe dabei aus zwei Komponenten hergestellt werden, wird dabei Ultraschall zur besseren Durchmischung der beiden Komponenten verwendet.

Nachteilhafterweise ist die Durchzuggeschwindigkeit der Faserbündel durch die Injektionsbox begrenzt, da eine Durchzuggeschwindigkeit nur so groß gewählt werden darf, dass eine vollständige Tränkung der Fasern des Faserbündels mit der wenigstens einen Füllkomponente sichergestellt ist. Insbesondere muss sichergestellt sein, dass die Benetzung der Fasern durch die Füllkomponente vollständig erfolgt, und es hat sich gezeigt, dass bei einer überhöhten Durchzuggeschwindigkeit des Faserbündels durch die Injektionsbox eine Blasenbildung erfolgen kann, durch die Fehlstellen im Verbundkörper entstehen können. Daher ist es erforderlich, eine Blasenbildung zu vermeiden, wodurch die maximale Durchzuggeschwindigkeit der Faserbündel durch die Injektionsbox bestimmt ist. Die Durchzugsgeschwindigkeit des Faserbündels durch die Injektionsbox bestimmt dabei zugleich die Geschwindigkeit, mit der der stranggezogene Verbundkörper durch die Pultrusionsanlage bereitgestellt werden kann. Insbesondere bei der Herstellung von Polyurethan-Verbundkörpern, die auf der Zugabe von Polyisocyanat und Polyol als Füllkomponenten basieren, können mit einer Injektionsbox, die beispielsweise eine Länge von 400mm aufweist, Pultrusionsgeschwindigkeiten von beispielsweise max i mal 0,5m /mi n real i si ert werden . A l lerdi ngs wäre eine h öhere Geschwi nd igkeit wünschenswert, um den Pultrusionsprozess kostengünstiger zu gestalten. Bei einer unvollständigen Benetzung der Fasern des Faserbündels mit dem Polyurethan bilden sich jedoch bei höheren Prozessgeschwindigkeiten Luftblasen, und es können sich brüchige Verbundkörper ergeben, die beispielsweise in Profilform vorliegen und vorgegebenen Belastungen nicht standhalten.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem die Herstellung eines Verbundkörpers aus einem Faserbündel und wenigstens einer Füllkomponente bei erhöhten Geschwindigkeiten erfolgen kann, wobei gleichzeitig die vorteilhaften mechanischen Eigenschaften des Verbundkörpers nicht beeinträchtigt werden. Insbesondere ergibt sich die Aufgabe, eine Injektionsbox für eine Pultrusionsanlage zu schaffen , die eine höhere Prozessgesch windi kei t ermöglicht. Schließlich ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pul trusionsanlage bereitzustellen, die bei höheren Prozessgeschwindigkeiten eine Blasenbildung im Verbundkörper vermeidet.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines strangförmigen Verbundkörpers aus einem Faserbündel und wenigstens einer Füllkomponente, wobei das Faserbündel in eine Injektionsbox mit einer Injektionskammer geführt wird, in die die Füllkomponente in einem fließfahigen Zustand injiziert wird, sodass das Faserbündel mit der Füllkomponente getränkt wird und wodurch ein Werkstoffverbund gebildet wird, wobei in die Injektionskammer Energie eingebracht wird, sodass die Tränkung des Faserbündels mit der Füllkomponente unter Energiezufuhr ausgeführt wird , und die Injektion der Füllkomponenten unabhängig vom Eintrag der Energie erfolgt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines strangförmigen Verbundkörpers aus einem Faserbündel und wenigstens einer Füllkomponente, wobei das Faserbündel in eine Injektionsbo mit einer Injektionskammer geführt wird, in die die Füllkomponente in einem fließfähigen Zustand injiziert wird, sodass das Faserbündel mit der Füllkomponente getränkt wird und wodurch ein Werkstoffverbund gebildet wird, wobei in die Injektionskammer Energie eingebracht wird, sodass die Tränkung des Faserbündels mit der Füllkomponente unter Energiezufuhr ausgeführt wird , und die Injektion der Füllkomponenten onsunabhängig vom Eintrag der Energie erfolgt, derart dass eine Blasenbildung am Faserbündel verhindert wird. Ebenfalls wird diese Aufgabe gelöst durch die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines strangförmigen V erbundkörpers aus einem Faserbündel und wenigstens einer Füllkomponente, wobei das Faserbündel in eine Injektionsbo mit einer Injektionskammer geführt wird, in die die Füllkomponente in einem fl ießfahigen Zustand injiziert wird, sodass das Faserbündel mit der Füllkomponente getränkt wird und wodurch ein Werkstoffverbund gebildet wird, wobei in die Injektionskammer Energie eingebracht wird, sodass die Tränkung des Faserbündels mit der Füllkomponente unter Energiezufuhr ausgeführt wird , und die Injektion der Füllkomponenten an einer anderen Position als der Eintrag der Energie erfolgt, derart dass eine Blasenbildung am Faserbündel verhindert wird.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass in die Inj ektion skammer Energie eingebracht wird, sodass die Tränkung des Faserbündels mit der Füllkomponente unter Energiezufuhr ausgeführt wird. Vorzugweise wird die Energie in Form von Wellen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus M ikrowel len, Ultraschall, Hochfrequenzwellen und Stoßwellen i n die

Injektionskammer eingebracht.

Die Erfindung basiert auf dem erfinderischen Gedanken, dass die Blasenbildung bei erhöhter Prozessgeschwindigkeit zum Tränken des Faserbündels mit der wenigstens einen Füllkomponente verringert oder verhindert werden kann, wenn das Tränken des Faserbündels mit der Füllkomponente unter Energiezufuhr erfolgt. Die zugeführte Energie muss dabei nicht oder nicht nur in Form einer eingebrachten Wärme zur Temperaturerhöhung vorliegen, sondern die Energie kann beispielsweise auch in Form einer Schwingungsanregung durch eine Beschallung und/oder durch eine elektromagnetische Bestrahlung in die Inj ektionskammer eingebracht werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens kann die Energie durch eine Ultraschallschwingung in die Injektionsbox eingebracht werd en . H i erz u kann e in Ultraschallgenerator verwendet werden, der peripher zur Injektionsbox oder als Bestandteil der Injektionsbox ausgeführt sein kann. Die Ultraschallschwingung wird insbesondere in die Injektionskammer der Injektionsbox eingebracht, sodass die Füllkomponente und/oder die Fasern des Faserbündels durch die Ultraschall Schwingung angeregt werden. Die Frequenz der Ultraschallschwingung kann vorzugsweise wenigstens 16kHz bis maximal 1GHz betragen, besonders bevorzugt wenigstens 16kHz bis 1 MHz. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann die Energie jedoch auch durch Hyperschall in die Injektionskammer eingebracht werden, wenn beispielsweise die Schallfrequenz großer als 1 GHz ist.

Mit Vorteil kann die Wellenlänge der Ultraschal 1 Schwingung einen Wert aufweisen, der größer ist als der Wert des Durchmessers der Fasern des Faserbündels. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Ultraschallschwingung nich t an den Fasern des Faserbündels streut, und es ist sichergestellt, dass die Ultraschallschwingung die Injektionskammer im Wesentlichen räumlich durchdringt. Die Ultraschallschwingung kann insbesondere bis in den Kern des Faserbündels vordringen, in dem die Blasenbildung bevorzugt auftreten und mit einer eingebrachten Energie durch Ultraschall vermieden werden kann. Durch die Art der Energieeinbringung basierend auf einer U 1 traschallschwingung wird folglich sichergestellt, dass die Energieeinbringung nicht nur randseitig erfolgt, sondern die eingebrachte Energie durchdringt das Faserbündel und begleitet die Tränkung des Faserbündels mit der Füllkomponente über den gesamten Querschnitt des gebildeten Werk stoffverbundes und folglich des gebildeten Verbundkörpers, sodass dieser auch bei erhöhter Pultrusionsgeschwindigkeit blasenfrei hergestellt werden kann. Vorteilhafterweise kann die Energie mittel s wenigstens einer Ultraschall sonde in die Injektionskammer eingebracht werden, und die Ultraschallsonde kann vorzugsweise in die Injektionskammer als Ultraschallfinger hineinragend ausgeführt sein. Zusätzlich oder alternativ kann ein Teil der Injektionsbox als Ultraschallsonde ausgeführt sein, welcher Teil beispielsweise in Ultraschallschwingung versetzbar ist, und die Ultraschallschwingung kann an die wenigstens eine Füllkomponente übertragen werden. Insbesondere kann der als Ultraschall sonde ausgeführte Teil der Injektionsbo eine Innenwand der Injektionsbox bilden, die die Injektionskammer begrenzt. Ist die Ultraschallsonde als Ultraschallfinger ausgeführt, kann der Ultraschallfinger derart in die Inj ektionskammer hineinragen, dass der Ultraschallfinger das Faserbündel beispielsweise bis in den Kern des Faserbündels durchdringt. Mit besonderem Vorteil können mehrere Ultraschallfinger vorgesehen sein, die in beispielsweise regelmäßigen Abständen in die Inj ektionskammer hineinragen. Dabei können die Ultraschallfinger von wenigstens zwei Seiten der Injektionsbox in die Injektionskammer hinein ragen. Die Ultraschallsonde kann mit einem Ultraschallgenerator verbunden sein, um die Ultraschallschwingung in der Ultraschallsonde zu erzeugen. Auch ist es vorteilhaft, wenn die Energie nahe am Ort der Faserbündel in die Injektionskammer eingebracht wird. Beispielsweise kann die Ultraschallsonde nahe am Ort der Faserbündel in die Injektionskammer angeordnet werden. Die Injektion der Füllkomponente kann durch einen Überdruck aus einer Injektionsleitung in die Injektionskammer eingebracht werden, oder die wenigstens einen Füllkomponente wird mit Normaldruck in die Injektionskammer eingegeben. Zur Injektion der Füllkomponente kann beispielsweise eine entsprechende Öffnung in der Injektionsbox vorhanden sein, durch die die wenigstens eine Füllkomponente mit Normaldruck in die Injektionskammer eingegeben wird. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel können Injektionsrohre wenigstens teilweise in die Injektionskammer hineinragen, au denen endseitig oder über der Rohrlänge verteilt die Füllkomponente in die Injektionskammer gegeben wird. Vorteilhafterweise können die Injektionsrohre selbst nicht als Ultraschallfinger ausgeführt werden, sodass durch ein als Ultraschallfinger ausgeführtes Injektionsrohr nur die Funktion der Injektion der Füllkomponente erfüllt wird.

Wird die Energie durch eine Ultraschallschwingung in die Injektionskammer eingebracht, so können die Fasern des Faserbündels mit Ultraschall in Schwingung versetzt werden, insbesondere wenn die Fasern mit der Füllkomponente getränkt werden. Dabei kann die Ultraschallschwingung von der Ultraschallsonde zunächst auf die Füllkomponente übertragen werden, um anschließend von der Füllkomponente auf die Fasern des Faserbündels übertragen zu werden. Folglich kann es hinreichend sein, dass die Ultraschallsonde derart angeordnet wird, dass die Oberfläche der Ultraschallsonde mit der Füllkomponente in Berührung gebracht ist. Alternativ oder zusätzlich zur Energieeinbringung mittels einer Ultraschallschwingung kann die Energie durch Mikrowellenstrahlung in die Injektionsbox eingebracht werden. Die Wellenlänge der Mikrowellenstrahlung kann dabei so gewählt werden, dass diese ebenfalls das vorzugsweise bereits mit der Füllkomponente getränkte Faserbündel bis in seinen Kern durchdringt. Vorzugsweise wird M i k ro w e l l en s t rah l u n g i m B e re i c h vo n 1 GHz b i s 300 G Hz v erw en de t . D i e Pultrusionsgeschwindigkeit hängt unter anderem von der Beschaffenheit und der Geometrie des herzustellenden Verbundkörpers ab und kann somit variieren. Allerdings zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass das Faserbündel die Injektionsbox mit einer Geschwindigkeit von vorzugsweise wenigstens 1 m/min, besonders bevorzugt von wenigstens 1 ,4m/min und ganz besonders bevorzugt von wenigstens 2m/min durch läuft. Damit zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, dass die Pultrusionsgeschwindigkeit vorzugsweise größer als 1/min ist, insbesondere wenn die Injektionsbox beispielsweise eine Länge von 400mm aufweist.

Nachdem das Faserbündel die Injektionsbox durchlaufen hat und mit der wenigstens einen Füllkomponente getränkt wurde, wird ein Werkstoffverbund bereitgestellt, der anschließend einem Verfahrensschritt zur Formgebung und weiterhin anschließend einem Verfahrensschritt zur Aushärtung zugeführt werden kann. Insbesondere kann der Werkstoffverbund nach Verlassen der Injektionsbox zunächst eine Kühlstation durchlaufen, wobei der Werkstoffverbund bereits bei Verlassen der Injektionsbox im Wesentlichen dem Profil entspricht, das auch der Verbundkörper selbst aufweist. Wurde die wenigstens eine Füllkomponente, beispielsweise gebildet durch ein Polyurethan, in die gewünschte Profilform gebracht, so kann nach Durchlaufen der Kühlstation wenigstens eine Aushärtestation folgen, in die in den Werkstoffverbund thermische Energie eingebracht wird, wobei die Einbringung der Energie zum Härten des Werkstoffverbundes durch Wärmeenergie bereitgestellt wird, indem beispielsweise ein Aushärtungswerkzeug entsprechend beheizt wird. Vorzugsweise enthält die Füllkomponente keine Verbindungen, die Cyanogruppen aufweisen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ferner gelöst durch eine Injektionsbo für eine Pu 1 tru s i onsan läge zur Herstellung eines strangförtnigen Verbundkörpers aus einem Faserbündel und wenigstens einer Füllkomponente, wobei die Injektionsbox wenigstens zwei Zuführkanäle und eine Injektionskammer aufweist, in die das Faserbündel einläuft und in die die Füllkomponente in einem fließfähigen Zustand inj i/.ierbar ist, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die Injektionsbox Mittel aufweist, um in die Injektionskammer Energie einzubringen, sodass eine Tränkung des Faserbündels mit der Füllkomponente unter Energiezufuhr ausführbar ist, wobei die Mittel für den Fnergieeintrag nicht gleichzeitig als Zuführkanäle dienen. Die Mittel können durch wenigstens eine U ltraschallsonde, insbesondere ausgeführt als Ultraschallfinger und/oder ausgeführt als Teil der Injektionsbox, gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können die Mittel durch wenigstens einen Mikrowellengenerator gebildet sein.

Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Pultrusionsanlage mit einer Injektionsbo mit Merkmalen, wie diese gemeinsam mit den jeweiligen Vorteilen vorstehend beschrieben ist.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt: Figur 1 eine schematische Ansicht einer Pultrusionsanlage zur Herstellung eines strangförmi gen Verbundkörpers mit e iner Inj ek ti onsbox und einem Ultraschallgenerator zur Einbringung von Energie in die Injektionsbox und

Figur 2 eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels einer Injektionsbox mit

Ultraschallsonden zur Einbringung von Energie.

Figur 1 zeigt in schematischer Weise eine Pultrusionsanlage 1 mit einer Injektionsbox 14, und die Injektionsbox 14 ist wirkverbunden mit einem Ultraschallgenerator 1 , um über Ultraschallsonden 17 Energie in Form einer Ultraschallschwingung in die Injektionsbox 14 einzubringen.

In die Injektionsbox 14 läuft ein Faserbündel 1 1 ein, und das Faserbündel 1 1 weist eine Vielzahl von Fasern 20 auf. Die Fasern 20 werden durch eine Zugkraft F in die Injektionsbox 14 eingezogen, wobei die Zugkraft F in den fertigen Verbundkörper 10 eingebraucht wird, der die Pultrusionsanlage 1 mit einem gegebenen Profil verlässt. In der Injektionsbox 14 wird das Faserbündel 1 1 mit Füllkomponenten 12 und 13 getränkt. Die Füllkomponente 1 2 kann beispielsweise ein Polyisocyanat und die Füllkomponente 13 kann ein Polyol umfassen. Die beiden Füllkomponenten 12 und 13 werden durch Dosiermittel 21 in einem vorgegebenen Verhältnis zueinander dosiert über einen Extrusionsmischer 22 in die Injektionsbox 14 inj iziert, wobei die Injektion der Füllkomponenten 12 und 13 durch den Extrusionsmischer 22 unter einem Druck oder drucklos erfolgen kann.

Hat das Faserbündel 1 1 die Injektionsbox 14 durchlaufen, so sind die Fasern 20 des Faserbündels 1 1 mit den Füllkomponenten 12 und 13 getränkt, beispielsweise können die Fasern 20 in einer Polyurethan-Matrix eingebracht sein, die sich in der Injektion box 14 durch eine Reaktion der Füllkomponenten Polyisocyanat 12 und Polyol 13 bildet.

Nachfolgend durchläuft der so gebildete Werkstoffverbund eine Kühlstation 23, wobei im Auslauf der Injektionsbox 14 zumindest eine Matrize eingebracht sein kann, um den Werkstoffverbund zu einem Verbundkörper 10 zu formen . Nach der Kühlstation 23 durchläuft der so gebildete Werkstoffverbund mehrere Heiz- und Kühlstationen 24, 25 und 26.

Um begleitend zur Benetzung des Faserbündels 11 mit den Füllkomponenten 12 und 13 Energie in die Injektionsbox 14 einzubringen, sind beispielhaft mehrere Ultraschallsonden 17 gezeigt, die mit dem Ultraschallgenerator 19 verbunden sind. Eine beispielhafte Anordnung der Ultraschallsonden 17 an und in der injektionsbox 14 ist in der nachfolgenden Figur 2 näher dargestellt.

Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Injektionsbox 14, in die ein Faserbündel 1 1 aus einer Vielzahl von Fasern 20 einläuft. Die Fasern 20 durchlaufen dabei Bohrungen 27, die in einer vorderseitigen Führungsplatte 28 eingebracht sind. Anschließend laufen die Fasern 20 in eine Inj ektionskammer 15 der Injektionsbox 14 ein.

Beispielhaft sind in einem vorderen Abschnitt der Injektionskammer 15 mehrere Zufuhrkanäle 29 gezeigt, durch die die bereits miteinander vermischten Füllkomponenten 12 und 13 in die Injektionskammer 15 eingebracht werden. Das Gemisch der Füllkomponenten 12 und 13 durchtränkt dabei die Fasern 20 des Faserbündels 1 1 , sodass die Benetzung der Fasern 20 während des Durchlaufes der Fasern 20 durch die Injektionskammer 15 erfolgt.

Begleitend zur Tränkung der Fasern 20 mit den Füllkomponenten 12 und 13 wird Energie über Ultraschallfinger 17 eingebracht, die beispielhaft als Sonotroden dargestellt sind und in die Inj ektionskammer 15 hineinragen. Werden die Ultraschallfinger 17 durch den Ultraschal lgenerator 19 aktiviert, so wird die Ultraschallschwingung auf das Gemisch der Füllkomponenten 12 und 13 übertragen und von den Füllkomponenten 12 und 13 wird die Ultraschallschwingung schließlich auf die Fasern 20 übertragen.

An der Grenzfläche zwischen den Fasern 20 und den Füllkomponenten 12 und 13, die bereits zu einem Polyurethan miteinander vermi scht sein können, wird durch die eingebrachte U l trasch all Schw i ngu ng eine Blasenb il dun verringert oder verm i ed en, sodas s d ie Durchzuggeschwindigkeit des Faserbündels 1 1 durch die Injektionskammer 14 vergrößert werden kann.

Beispielhaft sind weitere Ultraschallsonden 1 8 gezeigt, die als Teile 18 im Randbereich der Injektionsbox 14 ausgeführt sind. Dabei sind die Teile 18 beispielhaft plattenförmig gezeigt und können ebenfalls durch einen Ultraschallgenerator 19 in Ultraschall Schwingung versetzt werden, um diese an die Füll komponenten 12 und 13 im Innenraum der Injektionskammer 1 5 zu übertragen.

I m Ergebni s wi rd e i n Werk s to ffverbun d 1 6 b ere i tge s tel l t , der tro tz h ö h erer Durchzuggeschwindigkeit des Faserbündels 1 1 durch die Injektionsbox 14 keine Lufteinschlüsse aufweist, wodurch trotz der erhöhten Pultrusionsgeschwindigkeit eine hohe Qualität eines anschließend gebildeten Verbundkörpers 10 ermöglicht ist.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene lediglich bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile einschließlich konstruktiver Einzelhei ten oder räumliche Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.

Bczugszcichenliste

Pultrusionsanlage Verbundkörper

Faserbündel

erste Füllkomponente

zweie Füllkomponente

Injektionsbox

Tnjektionskammer

Werkstoffverbund

Ultraschallsonde, Ultraschallfinger

Ultraschallsonde, Teil der Injektionsanlage

Ultraschallgenerator

Faser

Dosiermittel

F.xtrusionsmischer

Kühlstation

Heizstation

Heizstation

Heiz-/ Kühlstation

Bohrung

Führungsplatte

Zuführkanal Zugkraft