DE19712865A1 - Verfahren zur Direktimprägnierung von Formteilen aus kontinuierlich faserverstärkten Thermoplasten - Google Patents
Verfahren zur Direktimprägnierung von Formteilen aus kontinuierlich faserverstärkten ThermoplastenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Direktimprägnierung von dreidimensionalen
dünnwandigen Formteilen, welche aus thermoplastischen, kontinuierlich
faserverstärkten Materialien bestehen.
Normalerweise werden diese Formteile aus vorimprägnierten, konsolidierten und
vorkonfektionierten Halbzeugen, sogenannten "Organoblechen" hergestellt.
Organobleche sind aus mehreren Lagen Verstärkungstextilien (z. B. Gewebe, Gelege,
Gestricke) und thermoplastischem Kunststoff (Matrix) bestehende Platten, die mit
Hilfe spezieller Pressen hergestellt werden. In diesen Pressen kommt es zur
Aufschmelzung des in Pulver- oder Folienform zugesetzten Thermoplasts und zur
Imprägnierung aller Verstärkungsfilamente (Benetzung mit Schmelze). Danach wird
Wärme entzogen, bis sich das Material zu einem blechartigen Halbzeug verfestigt
(Konsolidierung). Die Organobleche werden für den anschließenden
Formgebungsprozeß nochmals erwärmt und anschließend in einer
schnellschließenden Presse mit Hilfe eines Ober- und Unterwerkzeugs zum Formteil
tiefgezogen (Quelle: M. Effing: Langfaserverstärkte Thermoplaste, Kunststoffe 86
(1996), Carl Hanser Verlag, S. 94-96). Der der Umformung vorgeschaltete
Prozeßschritt zur Herstellung der Organobleche ist jedoch technisch aufwendig,
erfordert hohe Anlageninvestitionen und trägt somit zu einer erheblichen Verteuerung
von Produkten aus kontinuierlich faserverstärkten Thermoplasten bei. Ziel ist es
daher, diesen Prozeß einzusparen und die Imprägnierung der Verstärkungsfilamente
mit der Kunststoffschmelze in den Formgebungsprozeß zu integrieren. Dies kann
z. B. erreicht werden, indem die Ausgangsmaterialien Fasern und Matrix in
Formwerkzeugen bis über Schmelztemperatur erwärmt und anschließend wieder
abgekühlt werden. Dabei ist es aber insbesondere für großflächige Formteile die träge
thermische Masse der Formwerkzeuge nachteilig. Ein Fertigungszyklus inclusive
Aufheizen und Abkühlen erfordert typischerweise Stunden, so daß dieses Verfahren
für die Fertigung großer Serien nicht wirtschaftlich ist (Quelle: Breuer, U.,
Ostgathe, M.: Thermoplastische Hochleistungsverbundwerkstoffe - Vom Halbzeug
zum Formteil in Sekunden. Technische Rundschau 45 (1995), S. 26-28).
Zur Lösung dieses Problems sieht das neue Verfahren die Anwendung spezieller
Blechformwerkzeuge vor. Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben.
Die Ausgangsmaterialien (a), z. B. Folien und Gewebe oder Mischgewebe (in diesen
liegen sowohl Verstärkung als auch Thermoplast in Filamentform vor) oder Gewebe
und thermoplastisches Pulver werden zunächst zwischen 2 Blechschalen (1)
eingelegt, die die spätere Bauteilform abbilden. Dieser Aufbau wird anschließend in
eine Presse mit beheizten Werkzeugen (2) eingelegt und unter Druck solange verpreßt,
bis die thermoplastische Matrix aufgeschmolzen ist und alle Filamente benetzt sind.
Danach öffnet die Presse und die Blechschalen werden in geschlossenem Zustand in
eine zweite Presse (3) transportiert, deren Formwerkzeuge auf eine Temperatur
unterhalb des Schmelzpunktes der thermoplastischen Matrix temperiert sind. Unter
Druck werden die Schalen solange verpreßt, bis sich das thermoplastische Material
ausreichend verfestigt hat. Abschließend wird die Presse geöffnet, die Blechschalen
entnommen und das fertige Formteil (b) entformt. Danach kann der Prozeß von
neuem beginnen. Die Blechschalen erfüllen dabei zwei Funktionen: Sie fixieren das
Material in der gewünschten Form. Außerdem dienen sie als Trennmittel zwischen
thermoplastischer Schmelze und den erwärmten Preßwerkzeugen.
Adhäsionsprobleme werden dadurch vermieden. Die Trennung der Blechschalen vom
Formteil erfolgt erst im erkalteten Zustand. Dabei ist mit Adhäsion zwischen den
Blechschalen und dem Formteil, wie sie im schmelzflüssigen Zustand auftritt, nicht zu
rechnen. Ein erheblicher Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß nicht massive
Formwerkzeuge aufgeheizt und abgekühlt werden, sondern lediglich dünne Bleche.
Dadurch können sehr kurze Taktzeiten erreicht werden.
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen Formteilen mit kontinuierlicher
Faserverstärkung, dadurch gekennzeichnet, daß die Imprägnierung der
Verstärkungsfilamente mit der Kunststoffschmelze in den Formgebungsprozeß
integriert ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial,
bestehend aus Verstärkungstextilien und Thermoplast in Pulver, Folien oder
Filamentform zwischen 2 vorgeformten Blechen eingelegt, darin über die
Schmelztemperatur des Thermoplasts erwärmt und anschließend wieder abgekühlt
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten
Bleche dünnwandig sind und über eine einstellbare hohe Wärmeleitfähigkeit verfügen
können.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Applikation
von Druck zum Aufheizen bzw. Abkühlen je eine schnellschließende Presse zum
Einsatz kommt.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE1997112865 DE19712865A1 (de) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | Verfahren zur Direktimprägnierung von Formteilen aus kontinuierlich faserverstärkten Thermoplasten |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| DE19712865A1 true DE19712865A1 (de) | 1997-09-25 |
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ID=7824780
Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
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