DE202007005010U1

DE202007005010U1 - Vorrichtung, insbesondere Imprägniervorrichtung

Info

Publication number: DE202007005010U1
Application number: DE202007005010U
Authority: DE
Original assignee: EXTRICOM GmbH
Current assignee: Blach Verwaltungs GmbH and Co KG
Priority date: 2007-04-03
Filing date: 2007-04-03
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2017-04-04

Abstract

Vorrichtung, insbesondere Vorimprägniervorrichtung (182), mit einer Beschichtungseinheit (184) zur Vorimprägnierung zumindest eines Faserstrangs (34e) mit einem Zusatzstoff (28e) und einer Zuführeinheit (186), die die Faserstränge (34e) einer Extrudervorrichtung zuführt, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungseinheit (184) zumindest einen Faserstrang (34e) mit dem Zusatzstoff (28e) vor einer Zuführung zumindest eines Faserstrangs (34e) in eine Faserstrangzuführeinheit (32e) der Extrudervorrichtung beschichtet.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung, insbesondere einer Imprägniervorrichtung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner geht die Erfindung aus von einem Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung, insbesondere einer Imprägniervorrichtung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
Aus der Druckschrift DE 40 16 784 A1 ist eine Extrudervorrichtung mit einer Faserstrangzuführung mit einer Abwickeleinrichtung bekannt, bei der an einer Stelle eines Gehäuses ein Faserstrang über einen Einführkanal zugeführt wird, wobei der Faserstrang in einem Imprägnierkanal vor einer Zuführung in eine Einmischzone vorimprägniert wird.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Vorimprägniervorrichtung bereitzustellen, die eine homogene Vorimprägnierung des Faserstrangs ermöglicht. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Neben- und Unteransprüchen.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung, insbesondere einer Vorimprägniervorrichtung, mit einer Beschichtungseinheit zur Vorimprägnierung zumindest eines Faserstrangs mit einem Zusatzstoff und einer Zuführeinheit, die Faserstränge einer Extrudervorrichtung zuführt.
Es wird vorgeschlagen, dass die Beschichtungseinheit zumindest einen Faserstrang mit dem Zusatzstoff vor einer Zuführung zumindest eines Faserstrangs in eine Faserstrangzuführeinheit der Extrudervorrichtung beschichtet. Dadurch kann konstruktiv einfach und kostengünstig eine effiziente Vorbeschichtung gewährleistet werden. Unter einer Vorimprägniervorrichtung soll hier eine Vorrichtung verstanden werden, die einen Faserstrang, der entweder eine Kurzglasfaser, einen Roving bzw. einen Endlosfaserstrang und/oder einen anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Faserstrang darstellt, vor einem eigentlichen Verfahrensschritt, wie etwa einer Komplettbeschichtung, vorimprägniert. Zur Vorimprägnierung wird ein Zusatzstoff, der entweder einen duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoff, ein Harz und/oder einen anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Zusatzstoff darstellt, in viskoser und/oder flüssiger Form auf den Faserstrang aufgebracht. Eine Beschichtungseinheit umfasst bevorzugt zumindest eine Aufbringvorrichtung, die den Zusatzstoff auf den Faserstrang aufbringt, und/oder eine Bewegungsvorrichtung, die den Faserstrang in zumindest einer weiteren Bewegungsrichtung zusätzlich zu einer Antriebsrichtung bewegt. Die Aufbringvorrichtung kann in der Form eines Fallschachts, eines Aufbringspachtels, einer Düse und/oder einer anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Aufbringvorrichtung ausgebildet sein. Die Bewegungsvorrichtung ist bevorzugt eine Rütteleinheit, ein Hubeinsteller, ein Gatter und/oder eine andere, dem Fachmann als zweckdienlich erscheinende Bewegungsvorrichtung. Eine Zuführeinheit umfasst vorteilhafterweise zumindest eine Führungskomponente, die auf einem Weg von der Beschichtungseinheit zu einer Faserstrangzuführeinheit einer Extrudervorrichtung angeordnet ist. Die Führungskomponente kann aus Kunststoff, Metall, Glas und/oder aus einem anderen, einem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Material bestehen und kann auch beschichtet sein. Weiterhin kann die Führungskomponente drehbar angeordnet sein.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass eine Düse vorgesehen ist, die den Zusatzstoff auf den Faserstrang aufbringt, wodurch eine gleichmäßige Aufbringung des Zusatzstoffs, beispielsweise in der Form eines Films, auf die Faserstränge erzielt wird.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Beschichtungseinheit ein Gatter aufweist. Dadurch können die Faserstränge in zumindest einer weiteren Bewegungskomponente in beispielsweise senkrechter und/oder horizontaler Richtung zusätzlich zu der Bewegungskomponente in der Antriebsrichtung bewegt und/oder ausgerichtet werden, wodurch ein gutes Beschichtungsergebnis erzielt werden kann. Unter einer Antriebsrichtung soll hier die Richtung verstanden werden, in die der Faserstrang vor der Vorbeiführung an der Düse bewegt wird.
Vorteilhafterweise bewegt das Gatter den Faserstrang bei einer Aufbringung des Zusatzstoffs oszillierend, wodurch die Faserstränge über ihren gesamten Umfang beschichtet werden können.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein erstes Führungselement vorgesehen, das den Faserstrang nach einer Aufbringung des Zusatzstoffs führt. Die Führung bewirkt eine gezielte Orientierung des Faserstrangs auf seinem Weg zur Faserstrangzuführung der Extrudervorrichtung.
Ferner wird vorgeschlagen, dass zumindest ein zweites Führungselement vorgesehen ist, das den Faserstrang nach einem ersten Führungselement weiterführt und das den Zusatzstoff in den Faserstrang einarbeitet. Somit wird neben der Führung des Faserstrangs auf seinem Weg konstruktiv einfach eine Verstärkung der Vorimprägnierung erreicht.
Die Erfindung geht ferner aus von einem Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung, insbesondere einer Vorimprägniervorrichtung.
Es wird vorgeschlagen, dass ein Zusatzstoff auf zumindest einen Faserstrang vor einer Zuführung des Faserstrangs in eine Faserstrangzuführeinheit der Extrudervorrichtung aufgebracht wird. Dadurch kann konstruktiv einfach und kostengünstig eine effiziente Vorbeschichtung gewährleistet werden.
Des Weiteren kann es vorteilhaft sein, wenn der Zusatzstoff mittels einer Düse auf den Faserstrang aufgebracht wird.
Zudem wird vorgeschlagen, dass der Faserstrang mittels eines Gatters oszillierend bewegt wird.
Eine bevorzugte Weiterbildung besteht darin, dass der Faserstrang nach einem Aufbringen des Zusatzstoffs über ein erstes Führungselement geführt wird.
Es wird zudem vorgeschlagen, dass der Faserstrang nach einem ersten Führungselement von einem zweiten Führungselement weitergeführt wird und dass der Zusatzstoff von dem zweiten Führungselement in den Faserstrang eingearbeitet wird.
Zeichnung
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Mehrwellenextruder,
2 einen Querschnitt II-II aus 1,
3 eine schematische Darstellung eines Teilbereichs des Mehrwellenextruders gemäß 1,
4 einen Querschnitt durch einen weiteren erfindungsgemäßen Mehrwellenextruder mit 12 Förderelementen,
5 einen Querschnitt durch ein Förderelement,
6 einen Querschnitt durch einen alternativen erfindungsgemäßen Mehrwellenextruder mit 4 Faserstrangzuführungen,
7 einen Querschnitt durch einen weiteren erfindungsgemäßen Mehrwellenextruder mit Leerpositionen,
8 eine schematische Darstellung einer Vorimprägniervorrichtung,
9 eine schematische Darstellung eines Teilbereichs eines weiteren Mehrwellenextruders mit einer konisch ausgeführten Radialabstandsreduzierung,
10 eine schematische Darstellung eines Teilbereichs eines weiteren Mehrwellenextruders mit einer Endlosfaserstrangzuführung und
11 eine Detaildarstellung der Faserstrangzuführeinheit aus 10 in einer Draufsicht.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 ist ein Mehrwellenextruder 10a in der Ausgestaltung eines Doppelwellenextruders gezeigt. Der Doppelwellenextruder weist ein Extrudergehäuse 12a auf, das zwei Förderstrecken 44, 46 mit jeweils mehreren sich entlang einer Achse 18 des Extrudergehäuses 12a hintereinander erstreckenden Förderelementen 14a, 48, 50, 52, 54, 56, 62, 218, bzw. 16a, 64, 68, 98, 100, 106, 112, 220 und/oder weiteren Förderelementen zum Aufschmelzen, Mischen, Scheren, Schneiden und/oder Umleiten von Fördermaterialien, wie beispielsweise einem Knetblock 58, 66, umschließt. Die Förderelemente 14a, 16a, 48, 50, 52, 54, 56, 62, 64, 68, 98, 100, 106, 112, 218, 220 der Förderstrecken 44, 46 sind paarweise kämmend angeordnet, so dass beispielsweise die vertikal übereinander liegenden Förderelemente 14a und 16a miteinander kämmen und mit einem gleichen Drehsinn 60a von einem nicht dargestellten Motor, der ein Reduzier- und/oder Verzweigungsgetriebe hat, mit einem spezifischen Maschinendrehmoment von mindestens 20 Nm/cm³, bevorzugt 40 Nm/cm³ und besonders bevorzugt von 60 Nm/cm³ betrieben werden (siehe 2). Die Förderelemente 14a und 16a sind bevorzugt dicht kämmend ausgeführt, wobei der Abstand zwischen einem Schneckenkamm und einem Schneckengrund größer und/oder gleich 4 mm ist.
Entlang der Achse 18 umfassen die Förderstrecken 44, 46 zumindest einen Eingabebereich 20a, einen Benetzungsbereich 22a und einen Austrag- und Förderbereich 24a.
Am Eingabebereich 20a ist eine Zusatzstoffzuführeinheit 26a angeordnet, über die ein Zusatzstoff 28a, wie etwa ein Kunststoff, den Förderelementen 48, 68 des Eingabebereichs 20a zugeführt wird. Der Zusatzstoff 28a wird mittels der Förderelemente 48, 68 der Förderstrecken 44, 46 in Richtung einer axialen Förderrichtung 74a zu Förderelementen 62, 64 transportiert. Diese dienen zu einem Druckaufbau in der axialen Förderrichtung 74a und gewährleisten einen Übergang in Knetblöcke 58, 66, wo der Zusatzstoff 28a aufgeschmolzen wird. In einem viskosen Zustand wird nun der Zusatzstoff 28a entlang der Achse 18 in einen Bereich transportiert, in dem je Förderstrecke 44, 46 ein Rückförderelement 70a, 72 angeordnet ist. Die Rückförderelemente 70a, 72 leiten den Zusatzstoff 28a in der axialen Förderrichtung 74a in einen Verfahrensraum 76 einer Förderzone 30a, die einen viskosen Arbeitsbereich 78 und den Beginn des Benetzungsbereichs 22a darstellt.
In diesen viskosen Arbeitsbereich 78 erfolgt über eine Faserstrangzuführeinheit 32a die Zuführung eines Faserstrangs 34a, wobei unter einem Faserstrang entweder eine Einzelfaser, wie eine Kurzglasfaser und/oder eine Endlosfaser, wie ein Roving, verstanden werden kann. Dargestellt ist hierbei ein Seitendosieraggregat mit zwei Schneckenelementen zu einer Zuführung von Schnittfasern. Generell wäre hier auch eine Zuführung von Endlosfasersträngen mittels eines Zuführgatters möglich. Die Faserstrangzuführeinheit 32a weist eine Faserstrangzugabeöffnung 80a auf, die eine Längserstreckung von ca. 1,5-mal der Länge des Förderelementaußendurchmessers 82 hat. Hierbei bezieht sich der Förderelementaußendurchmesser 82 jeweils auf ein in dem jeweiligen Bereich angeordnetes Förderelement und in dem Fall der Faserstrangzugabeöffnung 80a auf die Förderelemente 14a und 16a.
Im Bereich 84 der Faserstrangzugabeöffnung 80a ist ein Radialabstand 86 zwischen einem Förderelementaußendurchmesser 82 eines Förderelements 14a, 16b der Förderzone 30a und einer Innenwand 88 des Extrudergehäuses 12a gegenüber wenigstens einem anderen Bereich 90 vergrößert (siehe 2 und 3). Im Verfahrensraum 76 der Förderzone 30a werden der Faserstrang 34a und der Zusatzstoff 28a zu einem Faserstrang-Zusatzstoffgemisch 92 vermischt, das zu 30 % bis 80 %, bevorzugt zu 50 % den Verfahrensraum 76 ausfüllt. Ein verbleibender Raum wird zu 70 % bis 20 %, bevorzugt zu 50 %, mit einem Gasvolumen 94 befüllt, das bei der Faserstrangzuführung mit einge schleppt wird und bevorzugt aus Luft besteht. In 2 sind das Faserstrang-Zusatzstoffgemisch 92 und das Gasvolumen 94 schematisch für einen Teilausschnitt des Verfahrensraums 76 gezeigt. Ein Volumenverhältnis von Faserstrang-Zusatzstoffgemisch 92 zu Gasvolumen 94 wird mittels einer Einheit 96 eingestellt, die entweder die Menge der zugeführten Faserstränge 34a und/oder die Menge des zugeführten Zusatzstoffs 28a einstellt.
In Richtung der axialen Förderrichtung 74a schließt sich an die Förderzone 30a eine erste Verdichtungszone 36 mit zwei vertikal angeordneten zweigängigen Förderelementen 50 und 98 an, die eine Längserstreckung von ca. 0,5-mal der Länge des Förderelementaußendurchmessers 82 aufweisen und eine Komprimierungsfunktion haben. Mittels der ersten Verdichtungszone 36 wird das Gasvolumen 94 über eine Querschnittsreduzierung durch eine kleine gewählte Schneckensteigung und damit eine Druckerhöhung aus dem Verfahrensraum 76 ausgepresst und das Gasvolumen 94 wird somit um zumindest ein Viertel seines Volumens reduziert. Bevorzugt wird das Gasvolumen 94 um die Hälfte und besonders bevorzugt um sein gesamtes Volumens reduziert. Alternativ kann die Gasvolumenreduzierung auch über eine Änderung einer Steigung eines Schneckengangs reduziert werden.
In axialer Förderrichtung 74a schließt sich an die erste Verdichtungszone 36 eine Entgasungszone 38 mit zwei vertikal angeordneten zweigängigen Förderelementen 52 und 100 an, die eine Längserstreckung von ca. 2-mal der Länge des Förderelementaußendurchmessers 82 aufweisen und die gegenüber den Förderelementen 50 und 98 eine höhere Steigung der Schneckengän ge aufweisen und somit eine Entspannungsfunktion haben. An dieser Entgasungszone 38 ist eine Gehäuseentgasungsöffnung 102 angeordnet, über die eine Vakuumquelle 104 an das Extrudergehäuse 12a zum Aufbau und/oder zu einer Aufrechterhaltung eines Vakuums zur Reduzierung der Gasmoleküle im Verfahrensraum 76 angelegt werden kann. Es wäre auch nur die Anlegung eines atmosphärischen Drucks zur Entgasung möglich.
Zu einem vollständigen Auspressen des Gasvolumens 94 ist in Richtung der axialen Förderrichtung 74a eine weitere Verdichtungszone 40 mit zwei vertikal angeordneten eingängigen Förderelementen 54 und 106 angeordnet, die eine Längserstreckung von ca. 0,5-mal der Länge des Förderelementaußendurchmessers 82 aufweisen, eine Komprimierungsfunktion aufweisen und ferner einen Einfluss auf die Faserlänge haben. Auch hier wird das Auspressen des Gasvolumens 94 durch eine sehr starke Querschnittsreduzierung erreicht.
In axialer Förderrichtung 74a schließt sich an die weitere Verdichtungszone 40 eine weitere Entgasungszone 222 mit zwei vertikal angeordneten zweigängigen Förderelementen 218 und 220 an, die eine Längserstreckung von ca. 2-mal der Länge des Förderelementaußendurchmessers 82 aufweisen und die gegenüber den Förderelementen 54 und 106 eine höhere Steigung der Schneckengänge aufweisen und somit eine Entspannungsfunktion haben. An dieser weiteren Entgasungszone 222 ist eine Gehäuseentgasungsöffnung 224 angeordnet, über die die Vakuumquelle 104 an das Extrudergehäuse 12a angelegt werden kann
In Richtung der axialen Förderrichtung 74a nach der weiteren Verdichtungszone 40 ist eine Homogenisierungszone 42, die 0,5-mal der Länge des Förderelementaußendurchmessers 82 entspricht, angeordnet. Die Homogenisierungszone 42 kann maximal einer Länge von 3-mal der Länge des Förderelementaußendurchmessers 82 entsprechen. In Förderelementbereichen 108, 110 der Homogenisierungszone 42, die vertikal übereinander angeordnet sind, sind Durchgangsbereiche 114, 116 ausgeformt, die einen Stoffaustausch zwischen zumindest zwei Vorrichtungsbereichen 118, 120 ermöglichen. Hierbei weisen die Förderelementbereiche 108, 110 in den Durchgangsbereichen 114, 116 einen Abstand zwischen Schneckenkamm und Schneckengrund auf, der größer und/oder gleich 4 mm ist. Durch den Stoffaustausch wird eine gleichmäßige Benetzung des Faserstrangs 34a durch den Zusatzstoff 28a ermöglicht.
An die Homogenisierungszone 42, die auch das Ende des Benetzungsbereichs 22a darstellt, schließt sich in axialer Förderrichtung 74a der Austrag- und Förderbereich 24a an, in den sich Förderelemente 56, 112 erstrecken. Der Austrag- und Förderbereich 24a kann sich aber noch bis zu einer Länge von maximal 6-mal der Länge des Förderelementaußendurchmessers 82 erstrecken.
Entlang einer Längserstreckung des Mehrwellenextruders in axialer Richtung 74a ist auch die Anordnung von mehreren Faserstrangzuführeinheiten 32a, zur Zuführung verschiedener Faserstrangtypen, wie duktilen, zähen und/oder spröden Fasersträngen 34a, möglich. Hierbei kann die Anordnung der Faserstrangzuführeinheiten 32a gezielt auf den Typ des Faserstrangs 34a abgestimmt werden. Erfolgt eine Zuführung von spröden Schnittfasern, kann ein Seitendosieraggregat, wie in 1 gezeigt, zum Einsatz kommen. Werden duktile Schnitt fasern zugeführt, kann ein Seitendosieraggregat im Bereich der Knetblöcke 58, 66 erfolgen, da die duktilen Faserstränge 34a der Belastung des Knetblocks 58, 66 standhalten können und/oder so gleich effizient imprägniert werden können. Ferner kann über ein Seitendosieraggregat die Zuführung von duktilen Fasersträngen 34a als Schnittfasern im Bereich der Knetblöcke 58, 66 erfolgen und in axialer Förderrichtung danach die Zuführung eines spröden Faserstrangs 34g in der Form eines Endlosstrangs über eine Faserstrangzuführeinheit 32g mit einem Gatter 190 (siehe 10).
4 zeigt einen alternativen Mehrwellenextruder 10b in einem Querschnitt in der Form eines Ringextruders 122 mit 12 in Umfangsrichtung 124 verteilt angeordneten Förderelementen 14b, 16b, 126, von denen der Übersichtlichkeit halber nur drei mit Bezugszeichen versehen wurden. Die in einem geschlossenen Teilkreis angeordneten Förderelemente 14b, 16b, 126 sind von einem Extrudergehäuse 12b umschlossen und weisen alle den gleichen Drehsinn 60b auf. Bezüglich gleich bleibender Merkmale und Funktionen wird auf die Beschreibung zum Ausführungsbeispiel in den 1 bis 3 verwiesen. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel in den 1 bis 3. Am Extrudergehäuse 12b ist eine Faserstrangzuführeinheit 32b mit zwei Faserstrangzuführungen 128, 130 in einer Umfangsrichtung 124 nacheinander, in einem Winkelabstand von 180° angeordnet. Die Faserstrangzuführungen 128, 130 sind auf der gleichen axialen Höhe des Extrudergehäuses 12b angeordnet, es wäre jedoch auch eine axial versetzte Anordnung möglich. Jede Faserstrangzuführung 128, 130 weist eine Faserstrangzugabeöffnung 80b und einen Übergabebereich 132, 134 auf, in dem durch die Faserstrangzuführungen 128, 130 zugeführte Faserstränge 34b einem äußeren Verfahrensraum 136 zugeführt werden.
Der Verfahrensraum 136 stellt einen Führungsfreiraum 138 zur Führung zumindest eines Faserstrangs 34b dar, wobei der Führungsfreiraum 138 in einer radialer Richtung 140 zwischen den Förderelementen 14b, 16b, 126 und dem Extrudergehäuse 12b gebildet wird.
Die Förderelemente 14b, 16b, 126 schließen einen Kern 142b ein und in radialer Richtung 140 zwischen dem Kern 142b und den Förderelementen 14b, 16b, 126 ist ein Füllspalt 144 angeordnet, der einen inneren Verfahrensraum 146 bildet. In diesen Füllspalt 144 wird über die Zusatzstoffzuführeinheit 26b ein Zusatzstoff 28b, wie beispielsweise ein Kunststoff, eingebracht. Der Kern 142b kann zu einer Temperierung des Systems zumindest einen Kühlkanal 210 aufweisen, der sich zumindest bereichsweise in axialer Richtung 74b erstreckt.
In 6 ist ein alternativer Mehrwellenextruder 10c als Ringextruder 158 mit einer Faserstrangzuführeinheit 32c mit vier in einem Winkelabstand von 90° über den Umfang des Extrudergehäuses 12c verteilten Faserstrangzuführungen 160, 162, 164, 166 mit jeweils einer Faserstrangzugabeöffnung 80c gezeigt. Bezüglich gleich bleibender Merkmale und Funktionen wird auf die Beschreibung zum Ausführungsbeispiel in den 1 bis 5 verwiesen. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel in den 1 bis 5. An zumindest einer Faserstrangzuführung 160, 162, 164, 166 ist eine Beschi ckungseinheit 168 angeordnet, die vorbeschichtete Schnittfasern 170 vor einer Zuführung eines Faserstrangs 34c in die Faserstrangzuführung 160 des Faserstrangs 34c aufbringt. Die Schnittfasern 170 werden mit dem Faserstrang 34c in die Faserstrangzuführung 160 eingebracht.
In 7 ist ein weitere Mehrwellenextruder 10d als Ringextruder 172 gezeigt. Bezüglich gleich bleibender Merkmale und Funktionen wird auf die Beschreibung zum Ausführungsbeispiel in den 1 bis 6 verwiesen. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel in den 1 bis 6. Im Extrudergehäuse 12d sind radial um einen Kern 142d 12 Förderelementpositionen 174 angeordnet, von denen zehn mit Förderelementen 14d, 16d ausgefüllt sind und zwei als förderelementlose Leerpositionen 176, 178 ausgeführt sind. Es kann aber auch jede beliebige Anzahl, Kombination und/oder Abfolge von förderelementtragenden und förderelementlosen Förderelementpositionen 174 vorgesehen sein. Die Leerpositionen 176, 178 erstrecken sich zumindest vom Bereich der Faserzuführeinheit 32d und bevorzugt vom Eingabebereich 20 bis hin zum Austrag- und Förderbereich 24 und sind mit Trennfüllstücken befüllt. Durch die Anordnung der Trennfüllstücke ab dem Eingabebereich 20 kann eine Eingabe von verschiedenen Zusatzstoffen 28 erfolgen, die durch die Trennfüllstücke getrennt voneinander transportiert werden können. Werden die Trennfüllstücke erst in axialer Förderrichtung 74 nach der Faserstrangzugabeeinheit 32d angeordnet, wird der Strom des aufgeschmolzenen Zusatzstoffs 28 anteilmäßig in Bereiche geleitet, die durch die Trennfüllstücke gebildet werden. Zumindest zwei Förderelemente 14d, 16d können als funktionelle Einheit bzw. als Förderelementeinheit 180 zusammengefasst werden.
Ferner können ein Faserstrang 34d und der Zusatzstoff 28 durch die Anordnung von Trennfüllstücken in den Leerpositionen 176, 178 in Umfangsrichtung 124 in voneinander getrennten Förderelementeinheiten 180 transportiert werden.
In 8 ist eine Vorimprägniervorrichtung 182 mit einer Beschichtungseinheit 184 zur Vorimprägnierung zumindest eines Faserstrangs 34e mittels einer Zusatzstoffzuführeinheit 26e mit einem Zusatzstoff 28e und einer Zuführeinheit 186, die den Faserstrang 34e einer Faserstrangzuführeinheit 32e einer nicht näher dargestellten Extrudervorrichtung zuführt, gezeigt. Hierbei erfolgt die Beschichtung vor einer Zuführung des Faserstrangs 34e in die Extrudervorrichtung. Der Zusatzstoff 28e, bevorzugt ein Kunststoff, wird als Film mittels zumindest einer Aufbringvorrichtung in der Form einer Düse 188 auf den Faserstrang 34e aufgebracht. Zu einer Verbesserung der Beschichtung ist an der Beschichtungseinheit 184 zumindest eine Bewegungsvorrichtung in der Form eines Gatters 190 angeordnet, über das der Faserstrang 34e vor einer Vorbeiführung an der Düse 188 geführt wird. Das Gatter 190 bewegt den oder die zugeführten Faserstränge 34e im Prozess einer Aufbringung des Zusatzstoffs oszillierend. Die Zuführeinheit 186 umfasst ein erstes Führungselement 192 und ein zweites Führungselement 194, die beide den Faserstrang 34e führen. Da der Faserstrang 34e durch einen von der Extrudervorrichtung erzeugten Zug unter Spannung an den Führungselementen 192, 194 vorbeigeführt wird und der Zusatzstoff 28e am zweiten Führungselement 194 zwischen dem Faserstrang 34e und einer Arbeitsfläche 196 des zweiten Führungselements 194 liegt, arbeitet das zweite Führungselement 194 den Zusatzstoff 28e zusätzlich in den Faserstrang 34e ein. Ferner wird, durch dieses Vorbeiführen und die Ausübung eines Gleitdrucks auf den Faserstrang 34e, an dem Faserstrang anhaftendes bzw. sich im Zusatzstoff 28e befindliches Gas ausgepresst. Nach dem zweiten Führungselement 194 ist eine Umlenkeinheit 216 angeordnet, die den Faserstrang 34e über ein weiteres Führungselement 228 der Faserstrangzuführungseinheit 32e zuführt. An allen Führungselementen 194, 196, 228 bzw. an dem führenden Teil 230 des Umlenkelements ist eine Abrisskante 226 angeformt, die gewährleistet, dass der Zusatzstofffilm mit dem Faserstrang 34e transportiert wird. Weiterhin ist eine Wärmequelle 198, beispielsweise in der Form von zumindest einem in die Führungselemente 194, 196, 228, 230 eingebrachten Heizstrahl, angeordnet, der den zugeführten und beschichteten Faserstrang 34e vor der Zuführung in die Faserstrangzuführeinheit 32e erwärmt.
In 9 ist ein schematischer Ausschnitt einer Förderstrecke 200 mit zumindest zwei Förderelementen 202, 204 eines weiteren Mehrwellenextruders 10f gezeigt. Bezüglich gleich bleibender Merkmale und Funktionen wird auf die Beschreibung zum Ausführungsbeispiel in den 1 bis 7 verwiesen. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel in den 1 bis 7. Ein Extrudergehäuse 12f weist einen Extrudergehäuseabschnitt 206 auf, der nach der Faserstrangzuführeinheit 32f und deren Faserstrangzugabeöffnung 80f angeordnet ist und der sich um eine Strecke, die 3-mal einem Förderelementnaußendurchmesser 82 entspricht, in einer axialen Förderrichtung 74f erstreckt. Im Anschluss an diesen Extrudergehäuseabschnitt 206 ist ein weiterer Extrudergehäusebereich 208 angeordnet, der einen Übergang 212 mit einer Radialabstandsreduzierung 256 aufweist, die konisch ausgeführt ist. Der weitere Extrudergehäusebereich 208 wiederum geht in einen Austrag- und Förderbereich 24f über, in dem die eine Zerteilungseinheit 214 in Form des Förderelements 204 angeordnet ist, die die Faserstränge 34f in vorbestimmte Längen zerteilt.
In 10 ist ein schematischer Ausschnitt eines weiteren Mehrwellenextruders 10g in der Form eines Ringextruders 232 gezeigt. Bezüglich gleich bleibender Merkmale und Funktionen wird auf die Beschreibung zum Ausführungsbeispiel in den 1 bis 9 verwiesen. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel in den 1 bis 9.
Entlang einer axialen Förderrichtung 74g ist in einem Eingabebereich 20g ein Förderelement 234 angeordnet, das einer Förderung eines über eine Zusatzstoffzuführeinheit 26g eingebrachten Zusatzstoffs 28g dient. An das Förderelement 234 schließt ein Bereich an, der einen Füllspalt 144 und einen inneren Verfahrensbereich 146 bildet. Aus diesem Füllspalt 144 wird der Zusatzstoff 28g mittels eines Rückförderelements 70g, das in axialer Förderrichtung 74g nach dem Förderelement 234 angeordnet ist, in radialer Richtung 140 zum Extrudergehäuse 12g in einen äußeren Verfahrensraum 136 bzw. Führungsfreiraum 138 transportiert. Um eine ausreichende Faserstrangzuführung zu erreichen, ist im Bereich einer Faserstrangzuführeinheit 32g, die eine Faserstrangzuführung 252 und einen Übergabebereich 254 aufweist, ein verbreiterter Gehäuseabschnitt vorgesehen, durch den ein Extrudergehäuse-Förderelementspalt 152 gebildet wird.
Dieser Extrudergehäuse-Förderelementspalt 152 kann zusätzlich und/oder alternativ durch eine Ausgestaltung eines Förderelements 148 gebildet sein. Hierfür weist das Förderelement 148 in einem Bereich, beispielsweise dem Faserstrangzuführbereich, gegenüber einem anderen Bereich, wie dem Benetzungsbereich 22g, ein kleineres Verhältnis des Förderelementaußendurchmessers 82 (Da) zu einem Förderelementinnendurchmesser 150 (Di) auf (siehe 5).
Weiterhin kann ein Kernsegment 240 vorgesehen sein, das einen verbreiterten Durchmesser gegenüber dem verbleibenden Teil des Kerns 142g aufweist.
Weiterhin ist ein Ringspalt 154, beispielsweise angeordnet in der Homogenisierungszone 42g und/oder zwischen zwei Förderelementen 236, 238, dargestellt, der förderelementlos gestaltet ist, sich mindestens um eine Länge von einem Drittel der Länge des Förderelementaußendurchmessers 82 erstreckt und eine radiale Kanalhöhe 156 von maximal (Da-Di)/2 aufweist.
Die Faserstrangzuführeinheit dient zu einer Zuführung von Endlosfasersträngen und weist an der Faserstrangzugabeöffnung 80g einen zylinderförmigen Einsatz 236 mit einem Zuführformteil 244 und einem Halterand 246 auf, wobei sich das Zuführformteil 244 entgegen der radialen Richtung 140 in das Gehäuse 12g erstreckt. Der Einsatz 242 weist ferner einen Längsschlitz 248 auf, in den die Faserstränge 34g eingeführt wer den. Der Einsatz 236 kann in einem Winkel von 0° bis 45° zur Förderrichtung 74g versetzt drehbar angeordnet werden. Vertikal über dem Einsatz ist ein Gatter 190g angeordnet, das die Faserstränge 34g, jeweils separiert durch Gatterstege 250, der Faserzuführeinheit 32g zuführt. Das Gatter 190 kann in einem Winkel von 0° bis 45° zur Förderrichtung 74g versetzt drehbar angeordnet werden, wobei eine Drehung des Gatters 190 unabhängig von einer Drehung des Einsatzes 242 erfolgen kann (siehe 11). Ferner kann das Gatter 190 in vertikaler Richtung stufenlos gegenüber dem Einsatz 242 verstellt werden.

10: Mehrwellenextruder
12: Extrudergehäuse
14: Förderelement
16: Förderelement
18: Achse
20: Eingabebereich
22: Benetzungsbereich
24: Austrag- und Förderbereich
26: Zusatzstoffzuführeinheit
28: Zusatzstoff
30: Förderzone
32: Faserstrangzuführeinheit
34: Faserstrang
36: erste Verdichtungszone
38: Entgasungszone
40: weitere Verdichtungszone
42: Homogenisierungszone
44: Förderstrecke
46: Förderstrecke
48: Förderelement
50: Förderelement
52: Förderelement
54: Förderelement
56: Förderelement
58: Knetblock
60: Drehsinn
62: Förderelement
64: Förderelement
66: Knetblock
68: Förderelement
70: Rückförderelement
72: Rückförderelement
74: axiale Förderrichtung
76: Verfahrensraum
78: viskoser Arbeitsbereich
80: Faserstrangzugabeöffnung
82: Förderelementaußendurchmesser
84: Bereich
86: Radialabstand
88: Innenwand
90: anderer Bereich
92: Faserstrang-Zusatzstoffgemisch
94: Gasvolumen
96: Einheit
98: Förderelement
100: Förderelement
102: Gehäuseentgasungsöffnung
104: Vakuumquelle
106: Förderelement
108: Förderelementbereich
110: Förderelementbereich
112: Förderelement
114: Durchgangsbereich
116: Durchgangsbereich
118: Vorrichtungsbereich
120: Vorrichtungsbereich
122: Ringextruder
124: Umfangsrichtung
126: Förderelement
128: Faserstrangzuführung
130: Faserstrangzuführung
132: Übergabebereich
134: Übergabebereich
136: äußerer Verfahrensraum
138: Führungsfreiraum
140: radiale Richtung
142: Kern
144: Füllspalt
146: Innerer Verfahrensraum
148: Förderelement
150: Förderelementinnendurchmesser
152: Extrudergehäuse-Förderelementspalt
154: Ringspalt
156: Kanalhöhe
158: Ringextruder
160: Faserstrangzuführung
162: Faserstrangzuführung
164: Faserstrangzuführung
166: Faserstrangzuführung
168: Beschickungseinheit
170: Schnittfaser
172: Ringextruder
174: Förderelementposition
176: Leerposition
178: Leerposition
180: Förderelementeinheit
182: Vorimprägniervorrichtung
184: Beschichtungseinheit
186: Zuführeinheit
188: Düse
190: oszillierendes Gatter
192: erstes Führungselement
194: zweites Führungselement
196: Arbeitsfläche
198: Wärmequelle
200: Förderstrecke
202: Förderelement
204: Förderelement
206: Extrudergehäuseabschnitt
208: Extrudergehäusebereich
210: Kühlkanal
212: Übergang
214: Zerteilungseinheit
216: Umlenkelement
218: Förderelement
220: Förderelement
222: Entgasungszone
224: Gehäuseentgasungsöffnung
226: Abrisskante
228: Führungselement
230: führender Teil
232: Ringextruder
234: Förderelement
236: Förderelement
238: Förderelement
240: Kernsegment
242: Einsatz
244: Zuführformteil
246: Halterand
248: Längsschlitz
250: Gattersteg
252: Faserstrangzuführung
254: Übergabebereich
256: Radialabstandsreduzierung

Claims

Vorrichtung, insbesondere Vorimprägniervorrichtung (182), mit einer Beschichtungseinheit (184) zur Vorimprägnierung zumindest eines Faserstrangs (34e) mit einem Zusatzstoff (28e) und einer Zuführeinheit (186), die die Faserstränge (34e) einer Extrudervorrichtung zuführt, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungseinheit (184) zumindest einen Faserstrang (34e) mit dem Zusatzstoff (28e) vor einer Zuführung zumindest eines Faserstrangs (34e) in eine Faserstrangzuführeinheit (32e) der Extrudervorrichtung beschichtet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Düse (188), die den Zusatzstoff (28e) auf den Faserstrang (34e) aufbringt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungseinheit (182) ein Gatter (190) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gatter (190) den Faserstrang (34e) bei einer Aufbringung des Zusatzstoffs (28e) oszillierend bewegt.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein erstes Führungselement (192), das den Faserstrang (34e) nach einer Aufbringung des Zusatzstoffs (28e) führt.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest ein zweites Führungselement (194), das den Faserstrang (34e) nach einem ersten Führungselement (192) weiterführt und das den Zusatzstoff (28e) in den Faserstrang (34e) einarbeitet.