DE19530020A1 - Verfahren zum Herstellen eines Compounds aus einem Kunststoff mit fester Fasereinlage - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines Compounds aus einem Kunststoff mit fester Fasereinlage

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Compounds aus einem Kunststoff mit fester Fasereinlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der EP 0 416 859 B1 ist eine Extrudiervorrichtung und ein Verfahren zum Mischen von Fasern und thermoplastischen Kunststoffen bekannt. Hierzu werden in einem Schnecken-Extruder thermoplastische Kunststoffe und diskrete Längen von Verstärkungsfasern eingegeben und vermischt. Nach einem längeren Mischweg gelangt das fertige Faser-Compound in eine Abschneide- und Handhabungseinheit und wird dort weiterverarbeitet.
Zusätzlich beschreibt der Beitrag "Direktverarbeitung von Endlosfasern auf Spritzgießmaschinen", F. Truckenmüller und H.-G. Fritz, Stuttgart, Autorenfortdruck aus der Zeitschrift Kunststoffe, 82. Jahrgang 1992, Carl Hanser Verlag, München, ein Verfahren der Bayer AG, Leverkusen, die Verstärkungsfasern als Endlosfasern, sogenannte Rovings, durch Direkteinzug in den Schnecken-Extruder einzubringen. Es wird demnach der thermoplastische Kunststoff und die trockenen Endlosfasern in den Extruder eingebracht, geschnitten und vermischt, bis nach einer längeren Mischstrecke das fertige Faser-Compound hergestellt ist. Zu diesem Verfahren existiert auch die EP 0 124 003 B1.
Beide Verfahren haben den gravierenden Nachteil, daß ein langer Weg zur Vermischung des Kunststoffes mit den Fasern nötig ist. Auf diesem langen Mischweg, welcher oft noch mit speziellen Knet- und Mischzonen ausgerüstet ist, werden die Fasern durch Scherkräfte im Extruder teilweise mehrfach gebrochen, so daß deren Länge am Ausgang des Extruders wesentlich kürzer als am Einlaß oder kurz danach ist. Im zitierten Beitrag "Direktverarbeitung von Endlosfasern auf Spritzgießmaschinen" wird der Hauptanteil der Faserlänge im fertigen Faser- Compound mit 1 bis 2 mm angegeben. Dies ist jedoch für einen faserverstärkten Compound mit hoher Bruchfestigkeit zu wenig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Compounds aus einem Kunststoff mit fester Fasereinlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, mit dem im fertigen Compound ein überwiegender Anteil an Langfasern mit einer Faserlänge von 10 bis 50 mm zu erreichen ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Endlosfasern vor dem Eintritt in den Extruder in einem Tränkwerkzeug mit dem Kunststoff getränkt werden.
Durch das Tränken der Endlosfasern in dem Tränkwerkzeug führen die Endlosfasern bei Eintritt in den Extruder gleich den nötigen Kunststoff mit sich. Es entfällt daher, wie im Stand der Technik, die Mischung des Kunststoffes mit den Endlosfasern im Extruder. Hierdurch erübrigt sich auch der lange Mischweg, da im Extruder die Endlosfasern lediglich noch zerschnitten und ein klein wenig vermischt werden müssen. Durch den Wegfall des langen Mischweges wird ein extrem hoher Anteil an Langfasern im fertigen Faser-Compound erreicht.
Als Tränkwerkzeug eignet sich jedes handelsübliche Gerät, wie es z. B. in der EP 0 287 427 B1 beschrieben ist. Es sind jedoch auch andere Tränkverfahren vorteilhaft. Zur besseren Benetzung mit dem Kunststoff werden die Endlosfasern bevorzugt vorgeheizt in das Tränkwerkzeug eingeführt.
Als Kunststoff wird erfindungsgemäß vorteilhafterweise ein Thermoplast, bevorzugt Polypropylen verwendet. Alternativ kann als Kunststoff auch ein duroplastischer Flüssigkunststoff, bevorzugt ein Polyesterharz verwendet werden. Bei der Verwendung von duroplastischen Flüssigkunststoffen entfällt das Vorheizen der Endlosfasern.
Um das richtige Mischungsverhältnis zwischen Fasern und Kunststoff zu erhalten, wird dem an sich fertigen Faser-Compound aufgeschmolzene Recyclatchips und/oder zusätzlich aufgeschmolzener Kunststoff zugegeben. Recyclatchips fallen bei der Herstellung der Formteile an und waren bisher ein Abfallstoff.
Bevorzugt ist hierzu der Auslaß des Extruders mit einem Einlaß eines zweiten Schnecken-Extruders verbunden, wobei der zweite Extruder in Strömungsrichtung vor dem Einlaß aufgeschmolzene Recyclatchips und/oder Kunststoff fördert.
Zu allerletzt wird das fertige Faser-Compound einer bekannten Plastifikatabschneide- und Handhabungseinheit zugeführt.
In bevorzugter Ausführungsform sind die Endlosfasern Glasfasern.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Figur, die ein Ausführungsbeispiel zeigt und nachfolgend eingehend beschrieben wird.
Mit dem Bezugszeichen 2 sind Endlosfasern, hier Glasfasern, bezeichnet, die von nicht gezeigten Spulen abgewickelt werden. Nachdem die Endlosfasern 2 die Heizung 7 durchlaufen haben, gelangen sie in ein Tränkwerkzeug 3, wo sie mit Polypropylen getränkt werden. Das Polypropylen wird über einen Schnecken-Extruder 8 in das Tränkwerkzeug 3 gefördert, wo es die Endlosfasern 2 benetzt. Hinter dem Tränkwerkzeug 3 ist ein beheizter Schnecken-Extruder 1 angeordnet, der einen Einlaß 9 aufweist. Über diesen Einlaß 9 werden die nun mit Kunststoff getränkten Endlosfasern 2 in den Extruder 1 durch Direkteinzug selbsttätig eingezogen. Der Einzugsbereich des Extruders 1 ist so gestaltet, daß die Durchzugskräfte durch das Tränkwerkzeug auf die Endlosfasern aufgebracht werden können. Der Extruder 1 weist in diesem Beispiel eine Doppelschnecke auf. Es kann jedoch genauso gut ein Einschnecken-Extruder verwendet werden.
Im Extruder 1 werden die getränkten Endlosfasern 2 nach dem Einzugsbereich geschnitten und vermischt. Für diesen Prozeß ist jedoch nur ein kurzer Extruder 1 notwendig, da die Endlosfasern 2 den nötigen Kunststoff durch das vorgeschaltete Tränkwerkzeug 3 schon mitbringen. Der Einlaß 9 im Extruder 1 kann nicht verstopfen, da die Endlosfasern 2 die Einzugsbohrung permanent reinigen.
Der Auslaß des Extruders 1 ist mit einem Einlaß 5 eines zweiten Schnecken-Extruders 4 verbunden. Dieser Extruder 4 ist beispielhaft als Einschnecken- Extruder gezeichnet. In diesem zweiten Extruder 4 werden vor dem Einlaß 5 aufgeschmolzene Recyclatchips 10 und/oder Kunststoff 11 gefördert. Diese aufgeschmolzenen Recyclatchips oder Kunststoff vermischt sich dann mit dem Faser-Compound aus dem Extruder 1, wodurch der Faseranteil im Kunststoff exakt dosiert werden kann.
Das fertige Faser-Compound wird anschließend einem Plastifikatabschneide- und Handhabungsgerät 6 zugeführt.

Claims (8)

1. Verfahren zum Herstellen eines Compounds aus einem Kunststoff mit fester Fasereinlage, bestehend aus einem beheizten Schnecken-Extruder (1) in dem Endlosfasern (2) durch Selbsteinzug eingezogen, dort zerschnitten und vermischt und anschließend als fertiges Faser-Compound abgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Endlosfasern (2) vor dem Eintritt in den Extruder (1) in einem Tränkwerkzeug (3) mit dem Kunststoff getränkt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoff ein Thermoplast, bevorzugt Polypropylen verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoff ein duroplastischer Flüssigkunststoff, bevorzugt ein Polyesterharz verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endlosfasern (2) vorgeheizt in das Tränkwerkzeug (3) eingeführt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem fertigen Faser-Compound aufgeschmolzene Recyclatchips und/oder zusätzlicher aufgeschmolzener Kunststoff zugegeben wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß des Extruders (1) mit einem Einlaß (5) eines zweiten Schnecken-Extruders (4) verbunden ist und der zweite Extruder (4) in Strömungsrichtung vor dem Einlaß (5) aufgeschmolzene Recyclatchips und/oder Kunststoff fördert.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das fertige Faser-Compound einer Plastifikatabschneide- und Handhabungseinheit (6) zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Endlosfasern (2) Glasfasern sind.
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