WO1997001424A1 - Vorrichtung und verfahren zur imprägnierung von fasersträngen mit kunststoffmaterial - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur imprägnierung von fasersträngen mit kunststoffmaterial Download PDF

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WO1997001424A1
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impregnating
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Werner & Pfleiderer Gmbh
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    • B29C48/0022—Combinations of extrusion moulding with other shaping operations combined with cutting

Definitions

  • the invention relates to a device for impregnating fiber strands with plastic material as the matrix material, in particular glass, carbon, aramid, flax or polymer fibers with a melting or decomposition point above the polymeric matrix material used for impregnation, consisting of a between boundary surfaces and Impregnation channel formed on both sides of the boundary surfaces at intervals of successive spreading elements, with feed channels for the fiber strands and the matrix material arranged on the inlet side and an outlet opening for the impregnated fiber strands.
  • plastic material in particular glass, carbon, aramid, flax or polymer fibers with a melting or decomposition point above the polymeric matrix material used for impregnation, consisting of a between boundary surfaces and Impregnation channel formed on both sides of the boundary surfaces at intervals of successive spreading elements, with feed channels for the fiber strands and the matrix material arranged on the inlet side and an outlet opening for the impregnated fiber strands.
  • the invention further relates to a method for the production of long fiber reinforced plastic compositions using this impregnation device.
  • the invention has for its object to provide a device for the impregnation of fiber strands, which enables optimal guidance and wetting of fiber strands.
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26) its handling serves to improve the quality of long-fiber-reinforced plastic masses.
  • the boundary surfaces concentrically enclose the impregnation channel along a common axis of symmetry to form an annular gap, the inner boundary surface being formed by an impregnation core and the outer boundary surface being formed by an impregnation jacket and the impregnation jacket completely enveloping the impregnation core.
  • the device thus essentially consists of an impregnation jacket and an impregnation core with a common axis of symmetry and enables a completely symmetrical arrangement of the fiber strands in the direction of flow of the plastic material. There is an axially expanding annular gap between the impregnation jacket and the impregnation core.
  • the impregnation head composed of individual modules enables the length of the fiber guide to be adjusted.
  • the impregnation core and the impregnation jacket are provided with a heating device so that the entire impregnation head can be tempered uniformly to the required temperature. Steps of the annular gap and the spreading rings arranged here open the fiber strand in the
  • the expansion rings can either be incorporated directly into the impregnation jacket and into the impregnation core, or can be used as exchangeable moldings. Since the expansion rings are in direct contact with the fiber strand, they must be made from a particularly wear-resistant material.
  • the axial position of the impregnation core can be adjusted in its position relative to the impregnation jacket. This can e.g. by means of spacer rings of different heights between the impregnation jacket and the flange of the impregnation core. An axial change in the relative position changes the wrap angle or the deflection of the fiber strands around the expansion rings. This allows the degree of expansion and the pulling force of the fiber strands to be set.
  • the impregnation core is held and sealed on the impregnation jacket by means of a quick-release fastener or by means of screws.
  • a replaceable molded body is installed at the end of the impregnation core. With this the gap width at the end of the impregnation head and thus the pressure in the impregnation channel can be adjusted. In the event that individual fiber strands are to be discharged separately from one another, an appropriately designed shaped piece can be used as a calibration nozzle.
  • the impregnation core has insertion openings distributed around the circumference on the end face on the inlet side. These insertion openings can either be worked directly into the end face of the impregnation core, or they can also be used as individual insertion sleeves in the end face. Since this zone is particularly exposed to wear, this area must be made from wear-resistant material. With a corresponding length and a relatively small gap width
  • BSATZBLA ⁇ (RULE 26)
  • the inlet opening is prevented by the drag flow of the incoming fiber strands that melt can escape from the impregnation head.
  • the insertion openings In order to prevent the fiber strands from being fed into the impregnation head, the insertion openings have a conical inlet.
  • the insertion sleeves can also be slit on the side.
  • strands that have not yet been threaded can be tied to a strand that has already been drawn in and can be re-sorted into the respective insertion sleeve provided during the ongoing process.
  • the impregnation core must be lifted slightly axially.
  • the existing slots can be closed with a filler in normal operating condition.
  • the matrix material for impregnating the fiber strands is advantageously introduced from the side through the impregnation jacket into the annular gap of the impregnation channel.
  • the impregnation core can be lifted out of the impregnation jacket or inserted into it without hindrance.
  • the impregnation channel is generally fed in using an extruder.
  • Thermosetting matrix materials can also be pumped into the impregnation head, for example.
  • the matrix material can be introduced into the annular gap either directly via a hole, or for uniform distribution of the matrix material over the circumference of the impregnation channel, similar to coextrusion using modified spiral distributors or quill tools.
  • An annular gap-shaped introduction of the melt directly on an expansion ring can also be advantageous with regard to the impregnation quality.
  • the fiber strands are drawn through the impregnation head according to the invention before further processing and are impregnated there with matrix material.
  • matrix material As a rule, several fiber strands, which are drawn off from a spool or drum, are passed over a preheating section and threaded into insertion sleeves which are inserted in the impregnation core.
  • the insertion sleeves perform a sealing function and, thanks to a conical inlet contour, ensure gentle insertion of the fiber strands.
  • the impregnation core is pulled out of the impregnation jacket for easy threading and pulling through the fiber strands through the impregnation head.
  • the threaded fiber strands can then be bundled or individually passed through the open impregnation jacket from the entry side to the exit side.
  • the impregnation core is then reinserted into the impregnation jacket.
  • the fiber strands are pressed by the expansion rings of the impregnation core against the expansion rings of the impregnation jacket.
  • the relative axial position of corresponding expansion rings relative to one another is adjusted by a correspondingly dimensioned spacer ring between the impregnation jacket and the impregnation core so that the fiber strands are deflected by the desired amount from the linear path.
  • the wetting of the fiber strands can also be influenced by the number of corresponding expansion rings used and their outer contour.
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26) Be put into operation.
  • the volume of the matrix material can be kept small by suitable dimensioning of the impregnation channel ring gap.
  • the required amount of matrix material is regulated by a throughput control of the feed extruder or a feed pump.
  • the pressure in the impregnation head can be adjusted independently of the throughput by appropriate selection of an exchangeable throttle element located at the end of the impregnation core.
  • the withdrawal of the fiber strands from the impregnation head depends on the application method and is described in the following using various examples.
  • the impregnation head is linked to a single- or twin-screw extruder, the fiber strands pre-impregnated in the impregnation head being fed directly into the extruder by the extruder screws or by means of auxiliary means.
  • the impregnation head is flanged between the melting zone and the mixing zone of the extruder.
  • the extruder has a corresponding opening in the housing. Because the fiber strands are impregnated with the viscous plastic matrix before they are fed into the screw machine, the fiber strands can be mixed very gently into the plastic matrix compared to a conventional mode of operation. This leads to a significantly longer resulting fiber length in the end product.
  • the long-fiber-reinforced plastic compound prepared in the extruder can either be molded directly into an end product or into a long-fiber-reinforced intermediate product.
  • Possible processes are, for example, the process of direct extrusion of long fiber reinforced profiles, the direct processing of long fiber reinforced plastic masses in the pressing process, or for example the direct loading of a
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26) Blow molding machine with fiber-reinforced plastic masses.
  • the long fiber-reinforced intermediate products can be, for example, granules or plates or strips which are processed into a final product in a further processing process.
  • a very important advantage here is the fact that during the impregnation of fiber abrasion and breakage of individual filaments is flushed directly through the relatively large feed opening into the extruder without clogging the impregnation head, so that the continuous impregnation process is not disrupted. Due to the modular structure of the impregnation head, the plastic matrix used can be taken into account, for example, by replacing expansion rings with a slightly modified contour and replacing the spacer ring.
  • the fiber strands are continuously drawn through the impregnation head and brought into the appropriate shape in a nozzle at the outlet from the impregnation head.
  • This process is commonly referred to as the pultrusion process.
  • a variant of the impregnation head enables additional co-extruded core and jacket layers to be applied from an unreinforced or fiber-reinforced plastic.
  • the coextrusion tools required for this are integrated directly into the impregnation head.
  • the core layer it is possible to pull through an additional material to be enveloped by the fiber strands through the center of the impregnation core. So-called sandwich profiles can be produced in this way.
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26) Reinforcing fibers are arranged in parallel in a matrix of the thermoplastic material and the fiber length is the same length as the granulate length.
  • the reinforcement fibers can also be impregnated with the thermoplastic material using the impregnation head according to the invention. At the end of the impregnation core, an appropriately designed shaped piece is used as a calibration nozzle. After passing through a cooling section, the individual fiber strands wetted with melt are drawn off continuously by a take-off unit and fed to a granulation unit.
  • the reinforcing fibers wetted with the plastic matrix are deposited directly on a rotating winding mandrel.
  • the rotating winding mandrel pulls the fiber strands through the impregnation head according to the invention.
  • the throughput speed of the fiber strands can be regulated via the speed of the winding mandrel.
  • the plastic matrix can be both thermosetting and thermoplastic material.
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26) 3 shows a longitudinal and cross section of the impregnation head with built-in calibration nozzle
  • FIG. 7 shows a pultrusion system for the production of sandwich profiles with an integrated impregnation head.
  • Fig. 1 shows the impregnation head which consists essentially of the impregnation jacket 1 and the impregnation core 2 and is flanged to an extruder housing 68.
  • the impregnation jacket 1 and the impregnation core 2 are provided with a heating device.
  • the impregnation jacket 1 is heated by an electric heating shell 3 and the impregnation core 2 by electric heating cartridges 4.
  • the impregnation jacket 1 and the impregnation core 2 have a common axis of symmetry 5, the impregnation jacket 1 completely enveloping the impregnation core 2.
  • the expansion rings 9, 9 ' can either be incorporated directly into the impregnation jacket 1 and into the impregnation core 2, or can be used as exchangeable moldings. Since the expansion rings 9, 9 'are in direct contact with the fiber strand 10, 10', they must be made of a particularly wear-resistant material.
  • the impregnation jacket 1 and the impregnation core 2 can in turn be composed of several individual parts 54, 55, 56, 57 or 58, 59, 60, 61 in a modular manner. On the one hand, this enables the expansion rings 9, 9 'to be installed without dead space and, on the other hand, enables a gradual adaptation to the desired size or number of required fiber strands.
  • the axial position of the impregnation core 2 can be adjusted in its position relative to the impregnation jacket 1. This can be accomplished by means of spacer rings 12 of different heights between the impregnation jacket 1 and the flange 13 of the impregnation core 2. In the event of a relative axial displacement of the impregnation core 2 and the impregnation jacket 1, the wrap angle or the deflection of the fiber strands 10, 10 'around the expansion rings 9, 9' is changed. In this way, the degree of expansion and the pulling force of the fiber strands 10, 10 'can be set.
  • an exchangeable molded body 14 is installed at the end of the impregnation core 2. With this, the gap width 15 between the impregnation core 2 and the impregnation jacket 1 at the end of the impregnation head and thus the pressure in the impregnation channel can be adjusted.
  • a correspondingly designed shaped piece 14 according to FIG. 3 can be used as a calibration nozzle 14'.
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26)
  • the fiber strands used for reinforcement are drawn off from spools 71.
  • the impregnation core 2 has insertion openings 17 distributed around the circumference on the entry-side end face 16 Face 16 of the impregnation core 2 are used. Since the insertion opening 17 is particularly exposed to wear, it must be made of a correspondingly wear-resistant material. With a sufficiently dimensioned length and a relatively small gap width of the insertion opening, the drag flow of the incoming fiber strand 10, 10 'prevents the melt from escaping from the impregnation head on the inlet side. In order to prevent the fiber strands 10, 10 ′ from being fed on during the pulling into the impregnation head, the insertion openings 17 have a conical inlet slope on the entry side.
  • FIG. 2 shows in a special embodiment insertion sleeves 19 with a radially outwardly extending slot 20.
  • fiber strands 22 which have not yet been threaded (see FIG. 1) an already drawn-in fiber strand 10, 10 'can be tied and can be re-sorted into the respective insertion sleeve provided for this purpose during the ongoing process.
  • the impregnation core 2 must be slightly axially raised.
  • the existing slots 20, 21 can be closed with a filler 23 in the normal operating state.
  • the impregnation core 2 can be fixed to the impregnation jacket 1 as shown in FIG. 2 by means of a quick-release fastener 24 (e.g. bayonet fastener) or, as in FIG. 1, by means of screws 25.
  • a quick-release fastener 24 e.g. bayonet fastener
  • screws 25 e.g. screws
  • the matrix material for impregnating the fiber strands 10, 10 ′ is advantageously added laterally via the feed channel 26 through the impregnation jacket 1 into the impregnation channel 11.
  • this is usually done, as shown in FIG. 5, by means of a feed extruder 27.
  • Thermosetting matrix materials can also be conveyed into the impregnation head, for example, by means of a pump (not shown here).
  • the plastic matrix material can be introduced into the impregnation channel 11 either directly via the feed channel 26 or, in order to ensure a more uniform distribution of the plastic matrix material over the circumference of the impregnation channel 11, via a mass distribution system similar to the coextrusion.
  • mass distribution systems e.g. modified spiral distributors or quills possible.
  • 4 shows a corresponding mass distribution system 28 'using the example of the variant of an impregnation head with coextrusion tool 62.
  • the impregnation head shown in FIG. 4 allows the application of additional plastic layers to the already impregnated fiber strands 30 in the area of the discharge.
  • the cladding layer 31 around the impregnated fiber strands 30 is applied via the feed channel 28 and the mass distribution system 28 '.
  • the core layer 32 around the impregnated fiber strands 30 reaches the through the feed channel 29
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26) Discharge area of the impregnation head.
  • the displacer 33 forms the inner contour of the pultruded profile.
  • the outer contour is formed by the nozzle 34.
  • FIG. 5 shows a system for the production of long fiber reinforced profiles, fiber strands 10, 10 'pre-impregnated with a plastic matrix 36 being drawn in directly by the screws 37, 37' of the compounding extruder 38 in the housing 39 by means of the impregnation head 35.
  • the fiber strands 10, 10 'are drawn into the impregnation head 35 they are preheated by means of a heater 40.
  • the plastic matrix material for the impregnation head 35 is melted and dosed by the feed extruder 27.
  • the polymeric base material 46 for the profile 45 to be extruded is added via the dosing 41 into the inlet housing 42 into the compounding extruder 38 and into housings 43 and 44 in the viscous one Condition transferred.
  • the fiber strands 10, 10 ' which have been pre-impregnated with the plastic matrix material 36 and are drawn in by the screws 37, 37' of the compounding extruder 38 are then brought together with the polymeric base material 46 in the housing 39.
  • both the requirement for the lowest possible viscosity for the impregnation of the fiber strands 10, 10 'and the requirement for sufficient melt stability for the extrusion of the profile 45 can be taken into account.
  • the fiber strands 10, 10 ' are divided and the homogeneous distribution in the polymer matrix material takes place in housing 47, with special screw elements, not shown, being used for this purpose.
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26) to be mixed in.
  • the product reinforced with long fibers can then be degassed in housing 48 and discharged via housing 49 and profile tool 50.
  • the profile is pulled off the take-off unit 52 and cut to the desired length by a saw 53 as required.
  • FIG. 6 shows a pultrusion system 64 for producing endless fiber-reinforced profiles using the impregnation head 35 ′ according to the invention, as is shown in principle in FIG. 4.
  • a jacket layer 31 and a core layer 32 are additionally extruded on the outlet side by means of the impregnation head 35 ′ around the impregnated fiber strands 30. This makes it possible to produce a unidirectionally reinforced pultrusion profile 65 with excellent surface quality.
  • FIG. 7 shows a pultrusion system 64 'for the production of continuous fiber reinforced sandwich profiles 66 using the impregnation head according to the invention, which essentially consists of the impregnation jacket 1 and the impregnation core 2.
  • a core profile 67 is pulled through the impregnation head and enveloped by the impregnated fiber strands 30.

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Imprägnierung von Fasersträngen mit Kunststoffmaterial ist zwischen Begrenzungsflächen und in Förderrichtung beidseitig der Begrenzungsflächen ein Imprägnierkanal mit in Abständen aufeinanderfolgenden Spreitungselementen gebildet, mit eintrittsseitig angeordneten Zuführkanälen für die Faserstränge und den Matrixwerkstoff und einer Austrittsöffnung für die imprägnierten Faserstränge. Zur optimalen Führung und Benetzung der Faserstränge umschließen die Begrenzungsflächen den Imprägnierkanal (11) konzentrisch längs einer gemeinsamen Symmetrieachse (5) unter Ausbildung eines Ringspaltes (6), wobei die innere Begrenzungsfläche (69) durch einen Imprägnierkern (2) und die äußere Begrenzungsfläche (70) durch einen Imprägniermantel (1) gebildet sind und der Imprägniermantel (1) den Imprägnierkern (2) vollständig umhüllt.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Imprägnierung von Fasersträngen mit Kunststoffmaterial
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Imprägnierung von Fasersträngen mit Kunststoffmaterial als Matrixwerkstoff, insbesondere von Glas-, Kohlenstoff-, Aramid-, Flachs- oder Polymerfasern mit einem Schmelz- bzw. Zersetzungspunkt oberhalb des zur Imprägnierung eingesetzten polymeren Matrixwerkstoffes, bestehend aus einem zwischen Begrenzungsflächen und in Förderrichtung beidseitig der Begrenzungsflächen in Abständen aufeinanderfolgender Spreitungselemente gebildeten Imprägnierkanal, mit eintrittsseitig angeordneten Zuführkanälen für die Faserstränge und den Matrixwerkstoff und einer Austrittsöffnung für die imprägnierten Faserstränge.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von langfaserverstärkten Kunststoffmassen unter Verwendung dieser Imprägniervorrichtung.
Bei einer derartigen bei einem Extruder zum Einführen eines Faserstranges aus der DE 40 16 784 A1 bekannten Imprägniervorrichtung erfolgen der Strangeintritt sowie der Strangaustritt nach der Imprägnierung ebenflächig mit geringer Anpassungsfähigkeit an die Erfordernisse der Strangbenetzung. Bei einer weiteren aus der DE 38 35 574 A1 bekannten Vorrichtung können kontinuierlich unidirektional faserverstärkte Linearprofile hergestellt werden. Die Extrusionsimprägniervorrichtung besteht hier aus einem ebenen geteilten Gehäuse. Überschüssiges Material und Glasfaserstücke, die aus Faserbruch während der Imprägnierung entstanden sind, müssen über einen Überlauf abgeführt werden. Der Fasergehalt und die Querschnittsgeometrie der Linearprofile werden über die Austrittsdüse eingestellt. Aufgrund der besonderen Merkmale dieser Vorrichtung ist das Einsatzgebiet stark eingeschränkt. Aus der EP 0 300 321 B1 ist bekannt, daß Faserbündel durch eine Kunststoffkammer hindurchgezogen werden. Die Kunststoffkammer wird von einem Extruder mit thermoplastischer Kunststoffschmelze seitlich gespeist. In der Kunststoffkammer sind zum Imprägnieren der Faserbündel mit dem geschmolzenen thermoplastischen Kunststoff und zum Aufbringen einer Spannung auf das Faserbündel Rotationseinrichtungen angebracht die jedoch nur eine beschränkte Anpassung an die Erfordernisse für die Imprägnierung der Faserstränge ermöglichen.
Bedingt durch die ebene Anordnung der oben beschriebenen bekannten Konstruktionen ergeben sich weitere gravierende Nachteile. So ist zum Beispiel bei einem in vielen Anwendungsfällen gewünschten zentralen Strangaustritt, bei welchem die vielen einzelnen Faserstränge zu einem einzigen Strang oder einem Strangprofil zusammengefaßt werden müssen, keine zufriedenstellende Faserstrangführung möglich. Ein weiterer Nachteil der bekannten Konstruktionen ist die ungleichmäßige Strömung der Schmelze im Imprägnierkopf durch Randeinflüsse bzw. unsymmetrisches Durchlaufen der Faserstränge. Desweiteren steht eine relativ aufwendige Fertigungstechnik und die eingeschränkten Einsatzmöglichkeiten einer breiten Anwendung entgegen. Nicht zuletzt ist bei der oft geforderten großen Anzahl an einzelnen Fasersträngen eine kompakte Bauweise nicht mehr möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur Imprägnierung von Fasersträngen zu schaffen, die eine optimale Führung und Benetzung von Fasersträngen ermöglicht. Ein Verfahren
ERSATZBLAπ (REGEL 26) zu dessen Handhabung dient der Verbesserung der Qualität langfaserverstärkter Kunststoffmassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Begrenzungsflächen den imprägnierkanal längs einer gemeinsamen Symmetrieachse unter Ausbildung eines Ringspaltes konzentrisch umschließen, wobei die innere Begrenzungsfläche durch einen Imprägnierkern und die äußere Begrenzungsfläche durch einen Imprägniermantel gebildet sind und der Imprägniermantel den Imprägnierkern vollständig umhüllt. Die Vorrichtung besteht somit im wesentlichen aus einem Imprägniermantel und einem Imprägnierkern mit einer gemeinsamen Symmetrieachse und ermöglicht eine in Fließrichtung des Kunststoffmateriais vollständige symmetrische Anordnung der Faserstränge. Zwischen dem Imprägniermantel und dem Imprägnierkern ergibt sich ein sich axial ausdehnender Ringspalt. Dadurch sind vielfältige Einsatzmöglichkeiten der Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoff- Formkörpern oder Profilen ermöglicht. Weitere Vorteile bzw. besondere Wirkungen ergeben sich durch die sehr gleichmäßige Strömung des Kunststoffmaterials über dem Umfang des Imprägnierkanals und einer Veränderung der Relativgeschwindigkeit zwischen Faserstrang und Kunststoffmaterial aufgrund einer Verjüngung des Imprägnierkanalquerschnitts in Förderrichtung. In weiterer Ausbildung der Erfindung ermöglicht der aus Einzelmodulen zusammengesetzte Imprägnierkopf eine Längenanpassung der Faserführung. Zur Optimierung der Kunststoffschmelzeviskosität sind Imprägnierkern und Impragniermantel mit einer Heizeinrichtung versehen, so daß der gesamte Imprägnierkopf gleichmäßig auf die geforderte Temperatur temperiert werden kann. Stufen des Ringspaltes und die hier angeordneten Spreizringe bewirken ein Öffnen des Faserstranges im
ERSATZBLAπ (REGEL 26) Imprägnierkanal. Die Spreizringe können entweder direkt in den Imprägniermantel und in den Imprägnierkern eingearbeitet sein, oder als austauschbare Formkörper eingesetzt werden. Da die Spreizringe mit dem Faserstrang in direktem Kontakt stehen, müssen diese aus einem besonders verschleißgeschütztem Material hergestellt werden.
Die axiale Lage des Imprägnierkerns läßt sich relativ zum Imprägniermantel in seiner Position einstellen. Dies kann z.B. mittels unterschiedlich hoher Distanzringe zwischen dem Imprägniermantel und dem Flansch des Imprägnierkerns bewerkstelligt werden. Durch eine axiale Veränderung der relativen Position wird der Umschlingungswinkel bzw. die Umlenkung der Faserstränge um die Spreizringe verändert. Hiermit kann der Aufspreizgrad und die Abzugskraft der Faserstränge eingestellt werden. Im Betriebszustand wird der Imprägnierkern am Imprägniermantel mittels eines Schnellverschlußes oder mittels Schrauben gehalten und abgedichtet.
Am Ende des Imprägnierkerns ist ein austauschbarer Formkörper eingebaut. Mit diesem ist die Spaltweite am Ende des Imprägnierkopfes und damit der Druck im Imprägnierkanal einstellbar. Für den Fall, daß einzelne Faserstränge getrennt voneinander ausgetragen werden sollen, kann ein entsprechend ausgestaltetes Formstück als Kalibrierdüse eingesetzt werden.
Zum Einführen der Faserstränge in den Imprägnierkopf besitzt der Imprägnierkern an der eintrittsseitigen Stirnfläche am Umfang verteilte Einführöffnungen. Diese Einführöffnungen können entweder direkt in die Stirnseite des Imprägnierkerns eingearbeitet, oder aber auch als einzelne Einführtüllen in die Stirnseite eingesetzt werden. Da diese Zone ganz besonders dem Verschleiß ausgesetzt ist, muß dieser Bereich aus entsprechend verschleißbeständigem Material gefertigt werden. Bei entsprechender Länge und relativ geringer Spaltweite der
BSATZBLAπ (REGEL 26) Einführöffnung wird durch die Schleppströmung der einlaufenden Faserstränge verhindert, daß Schmelze aus dem Imprägnierkopf austreten kann. Um ein Aufspleisen der Faserstränge während des Einzugs in den Imprägnierkopf zu verhindern, besitzen die Einführöffnungen einen konischen Einlauf.
In einer besonderen Ausgestaltung können die Einführtüllen auch seitlich geschlitzt sein. In Verbindung mit radial nach außen führenden Schlitzen im Bereich des Flansches des Imprägnierkerns können noch nicht eingefädelte Stränge an einen bereits eingezogenen Strang angeknüpft werden und noch während des laufenden Prozesses in die jeweilige dafür vorgesehene Einführtülle umsortiert werden. Hierzu muß der Imprägnierkern geringfügig axial angehoben werden. Die vorhandenen Schlitze können im normalen Betriebszustand mit einem Füllstück verschlossen werden.
Das Matrixmaterial zum Imprägnieren der Faserstränge wird vorteilhafterweise von der Seite durch den Imprägniermantel in den Ringspalt des Imprägnierkanals eingeführt. Dadurch kann der Imprägnierkern ungehindert aus dem Imprägniermantel gehoben oder in diesen eingefahren werden. Bei thermoplastischem Matrixmaterial erfolgt die Einspeisung in den Imprägnierkanal in der Regel mittels eines Extruders. Duroplastsche Matrixmaterialien können beispielsweise auch durch eine Pumpe in den Imprägnierkopf gefördert werden. Abhängig von den Erfordernissen bzw. der Anwendung des Imprägnierkopfes kann das Matrixmaterial entweder direkt über eine Bohrung, oder zur gleichmäßigen Verteilung des Matrixmaterials über dem Umfang des Imprägnierkanals ähnlich wie bei der Coextrusion über modifizierte Wendelverteiler oder Pinolenwerkzeuge in den Ringspalt eingebracht werden. Eine ringspaltförmige Einführung der Schmelze direkt an einem Spreizring kann ebenfalls von Vorteil bezüglich der Imprägniergüte sein.
ERSATZBUπ (REGEL 26) Die Anwendung des oben beschriebenen Imprägnierkopfes wird nun im folgenden beschrieben.
Allen Anwendungen gemeinsam ist, daß die Faserstränge vor der Weiterverarbeitung durch den erfindungsgemäßen Imprägnierkopf gezogen, und dort mit Matrixmaterial imprägniert werden. Dabei werden in der Regel mehrere Faserstränge, die von einer Spule oder Trommel abgezogen werden, über eine Vorwärmstrecke geleitet und in Einführtüllen, welche im Imprägnierkern eingesetzt sind, eingefädelt. Die Einführtüllen übernehmen neben der Lagefixierung der Faserstränge eine Abdichtfunktion und gewähren durch eine konische Einlaufkontur ein schonendes Einführen der Faserstränge. Der Imprägnierkern wird zum einfachen Einfädeln und Durchziehen der Faserstränge durch den Imprägnierkopf aus dem Imprägniermantel herausgezogen. Die eingefädelten Faserstränge können dann gebündelt oder einzeln durch den offenen Imprägniermantel von der Eintrittsseite zur Austrittsseite durchgeleitet werden. Anschließend wird der Imprägnierkern wieder in den Imprägniermantel eingeführt. Durch das Einführen des Imprägnierkerns in den Imprägniermantel werden die Faserstränge von den Spreizringen des Imprägnierkerns gegen die Spreizringe des Imprägniermantels gedrückt. Hierdurch werden die unter einer Vorspannung eingeleiteten Faserstränge aufgespreitet. Die relative axiale Lage korrespondierender Spreizringe zueinander wird durch einen entsprechend dimensionierten Distanzring zwischen Imprägniermantel und Imprägnierkern so eingestellt, daß die Faserstränge um das gewünschte Maß von der geradlinigen Bahn ausgelenkt werden. Die Benetzung der Faserstränge kann zusätzlich durch die verwendete Anzahl korrespondierender Spreizringe und deren Außenkontur beeinflußt werden. Nachdem der Imprägnierkern durch entsprechende Befestigungsmittel am Imprägniermantel fixiert wurde, kann nach Zugabe des Matrixmaterials der Imprägnierkopf in
ERSATZBLAπ (REGEL 26) Betrieb genommen werden. Durch eine geeignete Dimensionierung des lmpragnierkanalringspalt.es kann das Volumen des Matrixmaterials klein gehalten werden. Die erforderliche Menge an Matrixmaterial wird über eine Durchsatzregelung des Speiseextruders oder einer Speisepumpe geregelt. Der Druck im Imprägnierkopf kann unabhängig vom Durchsatz durch entsprechende Wahl eines am Ende des Imprägnierkerns befindlichen austauschbaren Drosselelementes eingestellt werden. Der Abzug der Faserstränge aus dem Imprägnierkopf ist abhängig vom Anwendungsverfahren und wird an verschiedenen Beispielen im folgenden beschrieben.
Beispiel 1
Zur Herstellung von langfaserverstärkten Kunststoff massen, ist der Imprägnierkopf mit einem Ein- oder Zweiwellenextruder verknüpft, wobei die im Imprägnierkopf vorimprägnierten Faserstränge direkt von den Extruderschnecken oder durch Hilfsmittel in den Extruder eingetragen werden. In der Regel wird der Imprägnierkopf zwischen der Aufschmelzzone und der Einmischzone des Extruders angeflanscht. Der Extruder hat zu diesem Zweck eine entsprechende Öfnung im Gehäuse. Dadurch, daß die Faserstränge bereits vor dem Einzug in die Schneckenmaschine mit der viskosen Kunststoffmatrix imprägniert sind, können gegenüber einer konventionellen Betriebsweise die Faserstränge sehr schonend in die Kunststoffmatrix eingemischt werden. Dies führt im Endprodukt zu einer deutlich größeren resultierenden Faserlänge. Die im Extruder aufbereitete langfaserverstärkte Kunststoffmasse kann entweder direkt zu einem Endprodukt, oder zu einem langfaserverstärkten Zwischenprodukt ausgeformt werden. Mögliche Verfahren sind beispielsweise das Verfahren der Direktextrusion von langfaserverstärkten Profilen, die direkte Verarbeitung langfaserverstärkter Kunststoffmassen im Preßverfahren, oder beispielsweise die direkte Beschickung einer
ERSATZBLAπ (REGEL 26) Blasformanlage mit faserverstärkten Kunststoffmassen. Bei den langfaserverstärkten Zwischenprodukten kann es sich beispielsweise um Granulate oder Platten bzw. Bänder handeln, die in einem weiteren Verarbeitungsprozeß zu einem Endprodukt verarbeitet werden. Ein ganz wesentlicher Vorteil hierbei ist die Tatsache, daß während der Imprägnierung entstehender Faserabrieb und Bruch einzelner Filamente ohne Verstopfung des Imprägnierkopfes direkt durch die relativ große Einzugsöffnung in den Extruder gespült wird, so daß der kontinuierliche Imprägnierprozeß nicht gestört wird. Durch den modularen Aufbau des Imprägnierkopfes, kann beispielsweise durch einen Austausch von Spreizringen durch welche mit etwas modifizierter Kontur und Austausch des Distanzringes der eingesetzten Kunststoffmatrix Rechnung getragen werden.
Beispiel 2
Zur Herstellung unidirektional faserverstärkter Profile werden die Faserstränge kontinuierlich durch den Imprägnierkopf gezogen und in einer Düse am Austritt aus dem Imprägnierkopf in die entsprechende Form gebracht. Dieses Verfahren wird im allgemeinen als Pultrusionsverfahren bezeichnet. Eine Variante des Imprägnierkopfes ermöglicht zusätzliche coextrudierte Kern- und Mantelschichten aus einem unverstärkten oder faserverstärkten Kunststoff aufzutragen. Die hierfür notwendigen Coextrusionswerkzeuge sind dabei direkt in den Imprägnierkopf integriert. Desweiteren ist es möglich an Stelle der Kernschicht durch das Zentrum des Imprägnierkerns einen von den Fasersträngen zu umhüllenden Zusatzwerkstoff mit durchzuziehen. Auf diese Weise sind sogenannte Sandwichprofile herstellbar.
Beispiel 3
Im Bereich der langfaserverstärkten Thermoplaste ist die Herstellung von Granulat aus faserverstärktem thermoplastischem Material am bekanntesten, wobei eine Vielzahl von Einzelfilamenten der
ERSATZBLAπ (REGEL 26) Verstärkungsfaser in einer Matrix des thermoplastischen Materials parallel angeordnet sind und die Faserlänge gleich groß wie die Granulatlänge ist. Die Imprägnierung der Verstärkungsfasern mit dem thermoplastischen Material kann hierbei ebenfalls mit dem erfindungsgemäßen Imprägnierkopf erfolgen. Am Ende des Imprägnierkerns ist hierfür ein entsprechend ausgestaltetes Formstück als Kalibrierdüse eingesetzt. Die einzelnen, mit Schmelze benetzten Faserstränge werden nach dem Durchlaufen einer Abkühlstrecke von einer Abzugseinheit kontinuierlich abgezogen und einer Granulierung zugeführt.
Beispiel 4
Hierbei werden die mit der Kunststoffmatrix benetzten Verstärkungsfasern auf einem rotierenden Wickeldorn direkt abgelegt. Der rotierende Wickeldorn zieht dabei die Faserstränge durch den erfindungsgemäßen Imprägnierkopf. Über die Drehzahl des Wickeldorns kann die Durchlaufgeschwindigkeit der Faserstränge geregelt werden. Bei der Kunststoffmatrix kann es sich sowohl um duroplastisches, als auch thermoplastisches Kunststoffmaterial handeln.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einiger in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt des Imprägnierkopfes, wobei dieser an ein Extrudergehäuse angeflanscht ist,
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Imprägnierkopf, in leicht modifizierter Form,
ERSATZBLAπ (REGEL 26) Fig. 3 einen Längs- und Querschnitt des Imprägnierkopfes mit eingebauter Kalibrierdüse,
Fig. 4 einen Schnitt des Imprägnierkopfes mit integriertem Coextrusionswerkzeug,
Fig. 5 eine Extrusionsanlage zur Herstellung von langfaserverstärkten Profilen mit integriertem Imprägnierkopf,
Fig. 6 eine Pultrusionsanlage zur Herstellung von Profilen mit integriertem Coextrusions-Imprägnierkopf,
Fig. 7 eine Pultrusionsanlage zur Herstellung von Sandwichprofilen mit integriertem Imprägnierkopf.
Fig. 1 zeigt den Imprägnierkopf der im wesentlichen aus dem Imprägniermantel 1 und dem Imprägnierkern 2 besteht und an ein Extrudergehäuse 68 angeflanscht ist. Der Imprägniermantel 1 und der Imprägnierkern 2 ist mit einer Heizeinrichtung versehen. Der Imprägniermantel 1 wird von einer elektrischer Heizschale 3 und der Imprägnierkern 2 von elektrischen Heizpatronen 4 beheizt. Der Imprägniermantel 1 und der Imprägnierkern 2 haben eine gemeinsame Symmetrieachse 5, wobei der Imprägniermantel 1 den Imprägnierkern 2 vollständig umhüllt. Die Außenabmessungen eines Ringspaltes 6 zwischen Imprägniermantel 1 und Imprägnierkern 2 verjüngen sich in Flußrichtung 7 stufenförmig. An allen Stufen 8, 8' des Imprägnierkerns 2 und des Imprägniermantels 1 befinden sich entsprechend ausgebildete Spreizringe 9, 9'. Diese bewirken ein Öffnen des Faserstranges 10, 10' im Imprägnierkanal 11.
ERSATZBLAπ (REGEL 26) Die Spreizringe 9, 9' können entweder direkt in den Imprägniermantel 1 und in den Imprägnierkern 2 eingearbeitet sein, oder als austauschbare Formkörper eingesetzt werden. Da die Spreizringe 9, 9' mit dem Faserstrang 10, 10' in direktem Kontakt stehen, müssen diese aus einem besonders verschleißgeschütztem Material hergestellt werden.
Der Imprägniermantel 1 und der Imprägnierkern 2 kann wiederum aus mehreren Einzelteilen 54, 55, 56, 57 bzw. 58, 59, 60, 61 modulartig zusammengesetzt sein. Dies ermöglicht zum einen einen totraumfreien Einbau der Spreizringe 9, 9' und ermöglicht zum anderen eine stufenweise Anpassung an die gewünschte Baugröße bzw. Anzahl an geforderten Fasersträngen.
Die axiale Lage des Imprägnierkerns 2 läßt sich relativ zum Imprägniermantel 1 in seiner Position einstellen. Dies kann mittels unterschiedlich hoher Distanzringe 12 zwischen dem Imprägniermantel 1 und dem Flansch 13 des Imprägnierkerns 2 bewerkstelligt werden. Bei einer relativen axialen Verschiebung von Imprägnierkern 2 und Imprägniermantel 1 wird der Umschlingungswinkel bzw. die Umlenkung der Faserstränge 10, 10' um die Spreizringe 9, 9' verändert. Hierdurch kann der Aufspreizgrad und die Abzugskraft der Faserstränge 10, 10' eingestellt werden.
Am Ende des Imprägnierkerns 2 ist ein austauschbarer Formkörper 14 eingebaut. Mit diesem ist die Spaltweite 15 zwischen Imprägnierkern 2 und Imprägniermantel 1 am Ende des Imprägnierkopfes und damit der Druck im Imprägnierkanal einstellbar. Für den Fall, daß die Vielzahl an Fasersträngen 10, 10' nicht gebündelt, sondern einzeln voneinander ausgetragen werden sollen, kann ein entsprechend ausgestaltetes Formstück 14 gemäß Fig. 3 als Kalibrierdüse 14' eingesetzt werden.
ERSATZBLAπ (REGEL 26) Die zur Verstärkung eingesetzten Faserstränge werden von Spulen 71 abgezogen. Zum Einführen der Faserstränge 10, 10' in den Imprägnierkopf besitzt der Imprägnierkern 2 an der eintrittsseitigen Stirnfläche 16 am Umfang verteilte Einführöffnungen 17. Die Einführöffnungen 17 können entweder direkt in die Stirnseite 16 des Imprägnierkerns 2 eingearbeitet, oder aber auch als einzelne Einführtüllen 18 in die Stirnseite 16 des Imprägnierkerns 2 eingesetzt werden. Da die Einführöffnung 17 besonders dem Verschleiß ausgesetzt ist, muß diese aus entsprechend verschleißbeständigem Material gefertigt werden. Bei ausreichend dimensionierter Länge und relativ geringer Spaltweite der Einführöffnung wird durch die Schleppströmung des einlaufenden Faserstranges 10, 10' verhindert, daß Schmelze eintrittsseitig aus dem Imprägnierkopf austreten kann. Um ein Aufspleisen der Faserstränge 10, 10' während des Einzugs in den Imprägnierkopf zu verhindern, besitzen die Einführöffnungen 17 auf der Eintrittsseite eine konische Einlaufschräge.
Fig. 2 zeigt in einer besonderen Ausgestaltung Einführtüllen 19 mit einem radial nach außen verlaufenden Schlitz 20. In Verbindung mit den radial nach außen führenden Schlitzen 21 im Bereich des Flansches 13 des Imprägnierkerns 2 können noch nicht eingefädelte Faserstränge 22 (siehe Fig. 1) an einen bereits eingezogenen Faserstrang 10, 10' angeknüpft werden und noch während des laufenden Prozesses in die jeweilige dafür vorgesehene Einführtülle umsortiert werden. Hierzu muß der Imprägnierkern 2 geringfügig axial angehoben werden. Die vorhandenen Schlitze 20, 21 können im normalen Betriebszustand mit einem Füllstück 23 verschlossen werden.
Die Fixierung des Imprägnierkerns 2 am Imprägniermantel 1 kann wie in Fig. 2 dargestellt mittels eines Schnellverschlusses 24 (z.B. Bajonettverschluß) oder wie in Fig. 1 mittels Schrauben 25 erfolgen.
ERSATZBLAπ (REGEL 26) Die eintrittsseitige Abdichtung zwischen Imprägniermantel 1 und Imprägnierkern 2 erfolgt an den Stirnflächen des Distanzringes 12.
Das Matrixmaterial zum Imprägnieren der Faserstränge 10, 10' wird vorteilhafterweise seitlich über den Zuführkanal 26 durch den Imprägniermantel 1 in den Imprägnierkanal 11 zugegeben. Bei thermoplastischem Matrixmaterial erfolgt dies in der Regel wie in Fig. 5 dargestellt mittels eines Speiseextruders 27. Duroplastsche Matrixmaterialien können beispielsweise auch durch eine hier nicht dargestellte Pumpe in den Imprägnierkopf gefördert werden. Abhängig von den Erfordernissen bzw. der Anwendung des Imprägnierkopfes kann das Kunststoffmatrixmaterial entweder direkt über den Zuführkanal 26, oder um eine gleichmäßigere Verteilung des Kunststoffmatrixmaterials über dem Umfang des Imprägnierkanals 11 zu gewährleisten, über ein Masseverteilsystem ähnlich der Coextrusion in den Imprägnierkanal 11 eingebracht werden. Als Masseverteilsysteme sind z.B. modifizierte Wendelverteiler oder Pinolen möglich. Fig. 4 zeigt am Beispiel der Variante eines Imprägnierkopfes mit Coextrusionswerkzeug 62 ein entsprechendes Masseverteilsystem 28'. Die Zuführung der Schmelze in den Imprägnierkanal 11 direkt an einem Spreizring 9' kann bezüglich der Imprägniergüte von Vorteil sein. Eine Zugabe des Kunststoffmaterials direkt unterhalb der Einführtülle 18 bzw. 19 sorgt für eine Zwangsspülung des gesamten Imprägnierkanals 11. Der in Fig. 4 dargestellte Imprägnierkopf erlaubt die Aufbringung zusätzlicher Kunststoffschichten auf die bereits imprägnierten Faserstränge 30 im Bereich des Austrags. Die Mantelschicht 31 um die imprägnierten Faserstränge 30 wird über den Zuführkanal 28 und das Masseverteilsystem 28' aufgetragen. Die Kernschicht 32 um die imprägnierten Faserstränge 30 gelangt über den Zuführkanal 29 in den
ERSATZBLAπ (REGEL 26) Austragsbereich des Imprägnierkopfes. Der Verdrängerkörper 33 bildet die Innenkontur des pultrudierten Profils ab. Die äußere Kontur wird durch die Düse 34 gebildet.
In Fig. 5 ist eine Anlage zur Herstellung langfaserverstärkter Profile dargestellt, wobei mittels des Imprägnierkopfes 35 mit einer Kunststoffmatrix 36 vorimprägnierte Faserstränge 10, 10' direkt von den Schnecken 37, 37' des Compoundierextruders 38 im Gehäuse 39 eingezogen werden. Die Faserstränge 10, 10' werden dabei von einem Spulenständer 63 abgezogen. Vor dem Einzug der Fäserstränge 10, 10' in den Imprägnierkopf 35 werden diese mittels einer Heizung 40 vorgeheizt. Die Aufschmelzung und Dosierung des Kunststoff matrixmaterials für den Imprägnierkopf 35 erfolgt durch den Speiseextruder 27. Der polymere Grundwerkstoff 46 für das zu extrudierende Profil 45 wird über die Dosierung 41 in das Einlaufgehäuse 42 in den Compoundierextruder 38 zugegeben und in Gehäuse 43 und 44 in den viskosen Zustand überführt. In Gehäuse 39 werden dann die mit dem Kunststoffmatrixwerkstoff 36 vorimprägnierten Faserstränge 10, 10', die von den Schnecken 37, 37' des Compoundierextruders 38 eingezogen werden, mit dem polymeren Grundwerkstoff 46 zusammengeführt. Bei Verwendung unterschiedlicher polymerer Matrixwerkstoffe 36 und 46 kann sowohl der Forderung nach möglichst niedriger Viskosität für die Imprägnierung der Faserstränge 10, 10', als auch der Forderung nach ausreichender Schmelzestabilität für die Extrusion des Profils 45 Rechnung getragen werden. Die Zerteilung der Faserstränge 10, 10' und die homogene Verteilung im polymeren Matrixwerkstoff erfolgt in Gehäuse 47, wobei hierfür spezielle distributiv wirkende, nicht näher dargestellte, Schneckenelemente eingesetzt werden. Durch den Einzug von bereits vorimprägnierten Fasersträngen 10, 10' kann im Gegensatz zur konventionellen Einmischung von Fasersträngen sehr schonend
ERSATZBLAπ (REGEL 26) eingemischt werden. In Gehäuse 48 kann dann das mit langen Fasern verstärkte Produkt entgast und über das Gehäuse 49 und das Profilwerkzeug 50 ausgetragen werden. Nach der Kalibrierung und Abkühlung des extrudierten Profils 45 durch eine Sprühkühlung 51 wird das Profil von der Abzugseinheit 52 abgezogen und nach Bedarf von einer Säge 53 auf die gewünschte Länge gebracht. Die wesentlichen Vorteile hierbei sind gegeben durch die Produktion aus der ersten Wärme heraus, der Möglichkeit des Einsatzes von billigeren Rohpolymeren und die Extrusion von Profilen mit langfaserigen Verstärkungseinlagen bei optimaler Einmischung und Benetzung der einzelnen Filamente der Fasereinlagen durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Imprägnierkopfes. Dies führt zu Produkten mit optimalen mechanischen Eigenschaften und guter Oberflächengüte.
In Fig. 6 wird eine Pultrusionsanlage 64 zur Herstelung von endlosfaserverstärkten Profilen unter Verwendung des erfindungsgemäßen Imprägnierkopfes 35', wie er in Fig. 4 prinzipiell dargestellt ist, gezeigt. Hierbei werden mittels des Imprägnierkopfes 35' austrittsseitig um die imprägnierten Faserstränge 30 zusätzlich eine Mantelschicht 31 und eine Kernschicht 32 extrudiert. Dadurch ist es möglich, ein unidirektional verstärktes Pultrusionsprofil 65 mit hervorragender Oberflächenqualität herzustellen.
Fig. 7 zeigt eine Pultrusionsanlage 64' zur Herstellung von endlosfaserverstärkten Sandwichprofilen 66 unter Verwendung des erfindungsgemäßen Imprägnierkopfes, der im wesentlichen aus dem Imprägniermantel 1 und dem Imprägnierkern 2 besteht. Hierbei wird durch den Imprägnierkopf hindurch ein Kernprofil 67 mit durchgezogen und von den imprägnierten Fasersträngen 30 umhüllt.
ERSATZBLAπ (REGEL 26)

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Imprägnierung von Fasersträngen mit Kunststoffmateriai als Matrixwerkstoff, insbesondere von Glas-, Kohlenstoff-, Aramid-, Flachs- oder Polymerfasern mit einem Schmelz¬ bzw. Zersetzungspunkt oberhalb des zur Imprägnierung eingesetzten polymeren Matrixwerkstoffes, bestehend aus einem zwischen Begrenzungsflächen und in Förderrichtung beidseitig der Begrenzungsflächen in Abständen aufeinanderfolgender Spreitungselemente gebildeten Imprägnierkanal, mit eintrittseitig angeordneten Zuführkanälen für die Faserstränge und den Matrixwerkstoff und einer Austrittsöffnung für die imprägnierten Faserstränge, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsflächen den Imprägnierkanal (11) längs einer gemeinsamen Symmetrieachse (5) unter Ausbildung eines Ringspaltes (6) konzentrisch umschließen, wobei die innere Begrenzungsfläche (69) durch einen Imprägnierkern (2) und die äußere Begrenzungsfläche (70) durch einen Imprägniermantel (1) gebildet sind und der Imprägniermantel (1) den Imprägnierkern (2) vollständig umhüllt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Imprägniermantel (1) und der Imprägnierkern (2) modulartig aus einer beliebiglen Anzahl Einzelmodule (54, 55, 56, 57 bzw. 58, 59, 60, 61) zusammengesetzt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Imprägniermantel (1) und der Imprägnierkern (2) mit einer Heizeinrichtung (3, 4) versehen sind.
ERSATZBUπ (REGEL 26)
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenabmessungen des zwischen Imprägniermantel (1) und Imprägnierkern (2) gebildeten Ringspaltes (6) sich in Flußrichtung (7) durch Stufen (8, 8') verjüngen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils an den Stufen (8, 8') des Imprägniermantels (1) und des Imprägnierkerns (2) sich die in Form von Spreizringen (9, 9') ausgebildeten Spreitungselemente befinden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizringe (9, 9') direkt in den Imprägniermantel (1) und in den Imprägnierkern (2) eingearbeitet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizringe (9, 9') als austauschbare Formkörper in den Imprägniermantel (1) und den Imprägnierkern (2) eingesetzt sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die austauschbaren Spreizringe (9, 9') aus verschleißbeständiger Keramik hergestellt sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Lage des Imprägnierkerns (2) relativ zum Imprägniermantel (1) in seiner Position einstellbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Lage durch unterschiedlich hohe Distanzringe (12) zwischen dem Imprägniermantel (1) und dem Flansch (13) des Imprägnierkerns (2) eingestellt wird.
ERSATZBLAπ (REGEL 26)
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß austrittsseitig am Ende des Imprägnierkerns (2) ein austauschbares Formstück (14) eingebaut ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß das Formstück (14) mit der äußeren Begrenzungswand (70) eine Kalibrierdüse (14') bildet.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Imprägnierkern (2) an der eintrittsseitigen Stirnfläche (16) am Umfang verteilte Einführöffnungen (17) besitzt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einführöffnungen (17) direkt in die Stirnseite (16) des Imprägnierkerns (2) eingearbeitet sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführöffnungen (17) als einzelne austauschbare Einführtüllen (18, 19) in die Stirnseite eingesetzt sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführtüllen (18, 19) aus verschleißbeständiger Keramik gefertigt sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Matrixmaterial zum Imprägnieren der Faserstränge (10, 10') seitlich durch den impragniermantel (1) in den imprägnierkanal (11) zugegeben wird.
18. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Matrixmaterial zur gleichmäßigen Verteilung über dem Umfang des Imprägnierkanals (11) über ein mit dem Imprägnierkanal (11) verbundenen Masseverteilsystem (28') eingebracht wird.
ERSATZBUπ (REGEL 26)
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Matrixmaterial direkt durch einen der Spreizringe (9') ringspaltförmig zugegeben wird.
20. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß für die Coextrusion einer Kernschicht (32) ein Zuführkanal (29) in den Imprägnierkern (2) eingebracht wird, wobei der Zuführkanal (29) das Matrixmaterial um den Verdrängerkörper (33) gleichmäßig verteilt.
21. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß an der Austrittsseite des Imprägnierkopfes zur Coextrusion einer Mantelschicht (31) ein Zuführkanal (28), der in ein Masseverteilsystem (28') übergeht, eingebracht ist.
22. Verfahren zur Herstellung von langfaserverstärkten Kunststoffmassen unter Verwendung der Imprägniervorrichtung nach einem der vorhergehenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Imprägnierkopf mit einem Ein- oder Zweiwellenextruder verknüpft ist, wobei die im Imprägnierkopf vorimprägnierten Faserstränge in den Extruder eingetragen und in die viskose Kunststoffmasse eingemischt werden.
23. Verfahren zur Herstellung von unidirektional mit Fasern verstärkten Profilen unter Verwendung der Imprägniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der imprägnierkopf mit einer Pultrusionsanlage (64) verbunden ist.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche coextrudierte Kern- und Mantelschichten (32, 31) aus einem unverstärkten oder faserverstärkten Kunststoff unter Verwendung der Imprägniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufgebracht werden.
ERSATZBLAπ (REGEL 26)
25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Zentrum des Imprägnierkerns (2) ein von den Fasersträngen zu umhüllender Zusatzstoff (67) mit durchgezogen wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der zu umhüllende Zusatzstoff (67) ein Schaumkern ist.
27. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Fasern verstärkten Profile in einem nachfolgenden Schritt zu Granulaten geschnitten werden, wobei eine Vielzahl von Einzelfilamenten der Verstärkungsfaser in einer Matrix des thermoplastischen Materials parallel angeordnet sind und die Faserlänge gleich der Granulatlänge ist.
ERSATZBLAπ (REGEL 26)
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