[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

WO2008055459A2 - Verfahren zur herstellung einer blattfeder aus einem faserverbundwerkstoff mit einem thermoplastischen kunststoff und die so erhaltene blattfeder - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer blattfeder aus einem faserverbundwerkstoff mit einem thermoplastischen kunststoff und die so erhaltene blattfeder Download PDF

Info

Publication number
WO2008055459A2
WO2008055459A2 PCT/DE2007/001842 DE2007001842W WO2008055459A2 WO 2008055459 A2 WO2008055459 A2 WO 2008055459A2 DE 2007001842 W DE2007001842 W DE 2007001842W WO 2008055459 A2 WO2008055459 A2 WO 2008055459A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fiber strand
fibers
thermoplastic
abdeckmaterialbahn
fiber
Prior art date
Application number
PCT/DE2007/001842
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2008055459A3 (de
Inventor
Matthias Voigt
Original Assignee
Ifc Composite Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102006052136A external-priority patent/DE102006052136B4/de
Priority claimed from DE102006052137A external-priority patent/DE102006052137B4/de
Priority claimed from DE102007003596A external-priority patent/DE102007003596B4/de
Application filed by Ifc Composite Gmbh filed Critical Ifc Composite Gmbh
Publication of WO2008055459A2 publication Critical patent/WO2008055459A2/de
Publication of WO2008055459A3 publication Critical patent/WO2008055459A3/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/08—Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers
    • B29C70/086—Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers and with one or more layers of pure plastics material, e.g. foam layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
    • C08J5/241—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres
    • C08J5/244—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres using glass fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/12—Thermoplastic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/774—Springs

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a leaf spring made of a fiber composite material according to the preamble of claim 1 and to a leaf spring produced in accordance with the preamble of claim 18.
  • leaf springs can be produced from a fiber composite material. Such leaf springs have over conventional leaf springs made of metallic materials the advantage of lower weight and a longer shelf life. By choosing the layer thicknesses of the laminate and by the respective orientation of the fibers in a plastic matrix, the spring characteristic can be influenced within wide limits.
  • leaf springs made of fiber-reinforced materials of so-called wet laminates or prepregs are produced, which are layered with the desired fiber orientation and then pressed and cured.
  • the term prepreg is known to mean a semifinished product or a precursor for the production of articles from a fiber composite material.
  • a prepreg conventionally consists of fibers and an uncured thermosetting plastic matrix. In this case, the continuous fibers may be unidirectionally aligned or present as tissue or scrim.
  • a thermosetting plastic matrix usually consists of a mixture of a synthetic resin, a hardener and an accelerator. For example, resins based on epoxy resin or vinyl ester resin are used as synthetic resins.
  • the fibers are deposited, for example, on a support and then wetted with the synthetic resin. Also an impregnation of the fibers with the still liquid resin before it is deposited on the carrier is known.
  • the chemical reaction of the hardener and the accelerator with the synthetic resin is prevented until the prepreg is to be used for the production of a final product.
  • the prepreg is to be used for the production of a final product.
  • To produce a fiber composite leaf spring several prepreg layers are stacked and then cut. By subsequently heating this workpiece beyond the reaction temperature of the hardener, the curing process begins, eventually leading to the desired end product. If this heating is carried out in a press and in an autoclave at atmospheric negative pressure, air bubble-free end products can be produced with a very high fiber content and comparatively low plastic matrix content.
  • a strand of continuous fibers must be supplied to a manufacturing apparatus of this type. It is important to ensure that the fibers remain in the desired spatial orientation. The fiber distribution should therefore usually be homogeneous. In addition, should occur in the supply and further processing of the fiber strand as small as possible fiber breakage.
  • the fiber strand should preferably be wetted with said thermoset plastic matrix, ie the mixture of at least synthetic resin, hardener and accelerator. It is important that the distribution of the thermosetting plastic matrix is uniform or all fibers of the fiber strand are impregnated by the plastic matrix. In addition, not too much of the plastic matrix must reach the fiber strand, since this would result in a lateral discharge of the excess liquid to an undesirably large extent.
  • the fiber strand in the production of the prepreg strand preferably on its underside and at its top with a Abdeckmaterialbahn cover.
  • Abdeckmaterialbahnen When placing these Abdeckmaterialbahnen on the fiber strand, it may happen that the fibers of the upper and / or the lower fiber layer of the fiber strand are folded in an unwanted manner transverse to the longitudinal extent of the fiber strand. In a fiber composite end product so folded fibers contribute little to the desired material properties, which is why such fiber folding should be avoided.
  • a leaf spring made of a fiber composite material and a method for producing the same is known for example from DE 10 2004 010 768 A1.
  • the axial ends of a central longitudinal section with respect to the leaf spring width are tapered, wherein the axially aligned fibers of the fiber composite material are uncut out to the end edge of the leaf spring.
  • the manufacture of the leaf spring takes place with a duroplastic plastic matrix which cures when exposed to heat.
  • the fibers in a desired orientation in a related manufacturing device get there and there with a lower and an upper Abdeckmaterialbahn It can be demonstrated that the plastic matrix, which has not set yet, reaches all fibers of the fiber strand in sufficient quantity, that fiber breakage is minimized, and that folding of the fibers transverse to the longitudinal extent of the fiber strand is avoided, it is provided that the fiber strand with the non-set thermoset Plastic matrix and the two Abdeckmaterialbahnen on a convexly curved and heated heating table is merged.
  • the known method is based on the finding that, when the fiber strand is combined with a lower and / or upper plastic matrix-covered covering material web or another flexible fabric structure on a heating table having a convexly shaped surface, all of the stated requirements for producing an optimum prepreg can be fulfilled.
  • DE 10 2006 052 136 A1 also discloses a device with which the production method just described can be carried out. Accordingly, the device for producing prepregs from a fiber strand with fibers oriented at least parallel to one another and with two plastic material-containing cover material webs is characterized by at least the following features:
  • the known method comprises the following method steps:
  • a fiber strand which consists of at least parallel aligned fibers, with at least one Abdeckmaterialbahn.
  • thermosetting plastic matrix wetting the fibers of the fiber strand with a not yet set thermosetting plastic matrix.
  • thermosetting plastic matrix Heating the covered and plastic matrix-occupied fiber strand for impregnating the fibers of the fiber strand with the not yet set thermosetting plastic matrix.
  • leaf springs made of a fiber composite material, which uses a thermoplastic material.
  • DE 102 60 060 A1 describes a leaf spring for a motor vehicle, which may be made of various materials, which may include composite materials, metals, metal-metal castings and plastic-metal-hybrid materials.
  • the leaf spring may be made of a thermoplastic composite material, no information is given on the internal structure or on the production thereof.
  • JP 63 225 738 A a leaf spring for a vehicle is known, which is made of a multilayer fiber composite material. Certain layers of material of this leaf spring are used for vibration damping and consist of a viscoelastic material, such as a thermoplastic such as polyethylene, various foams, elastomers and rubber.
  • a viscoelastic material such as a thermoplastic such as polyethylene, various foams, elastomers and rubber.
  • the present invention seeks to provide a method for producing leaf springs made of a fiber composite material, with which also the technical problems described above can be mastered and a high-quality leaf spring is produced as inexpensively.
  • the fibers are present in the leaf spring in a desired orientation, that the not yet hardened plastic matrix in the leaf spring reaches all fibers in sufficient quantity, that the extent of fiber breakage in the leaf spring is minimized, and that a folding of the Fibers transverse to the longitudinal extent of the fiber strand is at least largely avoided.
  • Another object is to describe the structure of a fiber composite leaf spring produced in this way.
  • the invention is based on the finding that a leaf spring made of a fiber composite material can then meet the very high quality requirements prevailing in the automotive industry and is also comparatively inexpensive to produce if the fiber composite material is produced using at least one thermoplastic material.
  • thermosetting plastic in the production of a related fiber composite material or for producing a known fiber composite leaf spring is bound to the compliance of many process parameters. These include the mixing ratio of resin, hardener and accelerator and compliance with predetermined upper and lower temperature limits in order to ensure a useful for the manufacturing process viscosity of the thermosetting plastic matrix and to avoid premature and unwanted curing.
  • thermoplastic in the production of a fiber composite leaf spring is comparatively simple and therefore very advantageous, since in the processing of this plastic only a solidification temperature or melting temperature has to be taken into account.
  • the invention therefore initially relates to a method for producing a leaf spring made of a fiber composite material, which is characterized by the following method steps:
  • thermoplastic Melting of a thermoplastic
  • thermoplastic material can optimally be distributed in the fiber strand without causing undesired fiber breakage or fiber folding or transverse orientation of fibers the longitudinal extent of the fiber strand comes.
  • wetted with the thermoplastic fiber strand is packed by the at least one Abdeckmaterialbahn top, bottom and side so that the dimensional stability of a prepreg produced in this way and favors a later outflow of excess thermoplastic material in a molding press.
  • the molten thermoplastic material is applied to the at least one covering material web prior to its contact with the fiber strand on the side facing the fiber strand.
  • the required amount of liquefied thermoplastic material is specifically supplied to the fiber strand only when this and the at least one Abdeckmaterialbahn are brought together on the surface of the heating table.
  • thermoplastic material is applied directly to the fibers of the fiber strand, or that the fiber strand is pulled through a container with a collection of thermoplastic material before the fiber strand is merged with the at least one Abdeckmaterialbahn.
  • a further embodiment provides that the covered with the at least one Abdeckmaterialbahn fiber strand is heated to temperatures above the melting temperature of the thermoplastic material or held on this, and with a force acting on the fiber strand and the at least one Abdeckmaterialbahn tensile force and off the curvature of the table surface resulting normal force is applied so that the thermoplastic material flows to all individual fibers and wets them.
  • thermoplastic material is used as the material for the at least one Abdeckmaterialbahn whose melting point is higher than the melting point of that thermoplastic material with which all fibers of the fiber strand are wetted. This ensures that the at least one Abdeckmaterialbahn at a merging with the other, molten hot thermoplastic material remains largely fixed and so to the mechanical stability of a prepregs produced in this way, for example for its further transport, advantageously contributes.
  • the Auflegkraft the bedroll is smaller than the normal force component of that tensile force with which the fiber strand is pulled together with the Abdeckmaterialbahnen on the heating table. This distribution of forces causes the penetration of the fiber strand with thermoplastic material is very gentle, so that fiber breakage and fiber folding can be kept low.
  • the heating table is heated and has at least two, preferably at least three different heating zones with different temperatures. This makes it possible to selectively influence the temperature of the strand of fibers, thermoplastic material and cover material webs in that decisive phase of leaf spring production, in which these leaf spring materials are brought together.
  • the surface of the heating table has an average temperature which is lower than the temperature in the coolest heating zone.
  • the covered by the at least one Abdeckmaterialbahn and plastic-permeated fiber strand directly behind the heating table, ie behind the outlet end has an average temperature which is lower than the temperature in the hottest heating zone.
  • the fiber strand covered by the at least one covering material web and guided through by plastics material is guided in the transport direction behind the heating table along the surface of a cooling table and cooled there. It is useful if the covered by the at least one Abdeckmaterialbahnen and plastic-permeated fiber strand in the transport direction behind the cooling table has an average temperature which is above the melting temperature of all thermoplastic fibers wetting the fibers.
  • the transport speed V of the fiber strand and the at least one Abdeckmaterialbahn is for example between 0.05 m / s and 0.2 m / s.
  • the covered by the at least one Abdeckmaterialbahn and plastic-permeated fiber strand is applied in the region of the outlet end of the heating of at least one smoothing roller with a force that is smaller or equal to the bearing force F1 of the Auflegrolle and smaller than that Normal force component of the tensile force on the covered fiber strand.
  • the smoothing rollers provide only for a smooth surface of the deposited on the top of the fiber strand Abdeckmaterialbahn.
  • the fibers of the fiber strand are preferably unidirectionally oriented or arranged as a woven fabric or as a scrim and formed as glass fibers, carbon fibers or Aramidfasem.
  • the temperature of the stacked prepreg layers is raised above the melting temperature T7 of the thermoplastic fibers wetting all fibers, that after another loading Period t1 to t2, the temperature of the stacked prepreg layers is raised above the melting temperature T8 of the at least one thermoplastic Abdeckmaterialbahn, and that thereafter in a further period t5 to t6, the temperature of the prepreg layers below the different melting temperatures T7 and T8 of the two thermoplastic is brought.
  • This ensures that the all-wetting thermoplastic material and the thermoplastic material of the at least one Abdeckmaterialbahn mix before the final curing of the leaf spring molten and so set no inhomogeneities in the leaf spring.
  • the method can proceed in such a way that, after the thermoplastic material has been heated above its melting temperature T7, the temperature of the prepreg layers is kept below, below the melting temperature T7 of the thermoplastic material wetting all the fibers for a certain period of time t3 to t4 ,
  • the invention relates to a leaf spring made of a fiber composite material having at least parallel aligned fiber, which are embedded in a thermoplastic material.
  • This leaf spring is composed of a plurality of layers of prepregs stacked on top of each other, wherein the prepregs each consist of a fiber strand with longitudinally parallel aligned fiber embedded in the thermoplastic resin and wherein the top and bottom surfaces of the fiber strand are at least one cover material web is covered by a thermoplastic material.
  • the melting temperature of the thermoplastic material of the at least one Abdeckmaterialbahn is above the melting temperature of that thermoplastic with which all the fibers of the fiber strand are wetted.
  • the thermoplastic resin which wets all the fibers preferably consists of polypropylene, polyamide, polyamide 6.6 or polybutylene terephthalate.
  • Fig. 1 is a highly schematic production flowchart for producing a fiber composite leaf spring
  • FIG. 2 shows a temperature profile over time in the production of the fiber composite leaf spring in the molding press according to FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a production plant 1 for producing leaf springs 25 from a fiber composite material.
  • the production plant 1 is continuously fed with a fiber strand 2 of glass fibers oriented parallel to its longitudinal extent.
  • the fiber strand 2 is covered with a thermoplastic material 14, which will later wet all the fibers of the fiber strand 2.
  • thermoplastic material 14 The melting of the thermoplastic material 14 is carried out in the embodiment chosen here via a feeding device 13 designed as an extruder, the plastic is supplied on the input side in the form of granules, and the output side is equipped with a nozzle, the optimal storage of the molten plastic 14 on the Fiber strand 2 allowed.
  • a second stream of molten plastic 14 is deposited on an upper Abdeckmaterialbahn 3, in such a way that the plastic 14 comes to rest on that side of the Abdeckmaterialbahn 3, which later faces the fiber strand 2.
  • a second, lower Abdeckmaterialbahn 4 is fed to the production line 1 below the fiber strand 2. While these lower cover materials rialbahn 4 is guided over the input-side portion 16 of the heating table 6 to the fiber strand 2 and optionally there preheated with a lying preferably above the melting temperature T7 of the thermoplastic resin 14 table temperature T1, the upper Abdeckmaterialbahn 3 passes through a bedroll 5 with a reversal of their direction of movement in the area of the fiber strand 2.
  • the two covering material webs 3 and 4 and the fiber strand 2 are brought together on a convexly curved surface 15 of the heating table 6, wherein the laying roll 5 presses the upper Abdeckmaterialbahn 3 with a comparatively small force F1 on the thermoplastic fiber strand 2.
  • the Ablegkraft F1 of the Ablegrolle 5 is so low, so that it is ensured that no or only a relatively small proportion of fiber fraction is formed by the contact pressure.
  • thermoplastic fiber strand 2 and the two Abdeckmaterialfolien 3, 4 are pulled at a speed V and a tensile force F6 on the convex curved surface 15 of the heating table 6, acts from the tensile force F6 a normal force F2, which covers the two Abdeckmaterialbahnen 3 and 4 with the plastic 14 and the fibers of the fiber strand 2 in the direction of the surface 15 of the heating table 6 suppressed.
  • the heated thermoplastic material 14 penetrates the fiber strand 2, so that all its fibers are gently and comparatively slowly impregnated with the same.
  • the merging of the fiber strand 2 and the two Abdeckmaterialbahnen 3, 4 takes place on the convex curved surface 15 of the heating table 6 in the region of a first heating zone S1 of three heating zones S1, S2 and S3 of the same.
  • These heating zones are equipped with an electric heater or hot water heater, not shown, which ensure a comparatively accurate adjustment of the temperature of the hotplate surface 15 in the respective heating zones S1, S2 and S3.
  • This makes it possible to temper the thermoplastic material 14 between the two Abdeckmaterialbahnen 3, 4 gradually so that this example, in the first heating zone S1 and the second heating zone S2 temperatures T2 and T3, which are well above its melting temperature T7.
  • the optimum temperature in the area of the heating zones depends on the selected materials of the leaf spring and can be set individually.
  • the three heating zones S1, S2 and S3 allow a systematic temperature control, in particular of the thermoplastic material 14, wherein initially a targeted increase in temperature and thus viscosity increase is carried out, which facilitates the wetting of the fibers of the fiber strand 2 with the plastic 14.
  • the fiber breakage to be recorded is advantageously small. Since all the fibers of the fiber strand 2 and the upper Abdeckmaterialbahn 3 and the lower Abdeckmaterialbahn 4 are pulled at the same transport speed V on the heating table 6, resulting in no or only negligible relative speeds of these elements against each other, so that the initially explained fiber folding does not occur or only insignificantly.
  • thermoplastic material 14 between the two Abdeckmaterialfolien 3, 4 and in the fiber strand 2 in the third heating zone S3 can be reduced to a value T4, which is lower than the temperatures T2 and T3 of the input-side and the middle heating zone S1 and S2, However, still above the melting temperature T7 of the thermoplastic material 14 is located.
  • the Abdeckmaterialbahnen 3 and 4 consist of a thermoplastic material whose melting temperature T8 is above the melting temperature of that thermoplastic resin 14, were wetted with all the fibers of the fiber strand 2, they initially remain intact and contribute to the mechanical stability of the prepreg strand to be produced 11 at.
  • the manufacturing device 1 has three smoothing rollers 7, 8 and 9, with a comparatively low contact force or smoothing F3, F4 , Press F5 on the top of the upper Abdeckmaterialbahn 3, thereby smoothing the same perform.
  • Such a smoothing of the upper side of the upper Abdeckmaterialbahn 3 may be useful, since the Ablegkraft F1 of the Ablegrolle 5 is relatively low.
  • the average temperature T5 of the covered and plastic-impregnated prepreg strand 11 in this embodiment is slightly above the melting temperature T7 of the thermoplastic material 14.
  • this strand 2 is made of fibers, covering material NEN 3, 4 and thermoplastic material 14 in a further process step pulled over the cooled surface of a cooling table 10.
  • the prepreg strand 11 impregnated with the plastic 14, when leaving the cooling table 10, has an average temperature T6 which is still slightly above the melting temperature T7 of the thermoplastic material 14 wetting all the fibers.
  • An arranged behind the cooling table 10 cutting device in the form of a knife 23 separates sections of predetermined length than prepregs 20 from this endless strand 11 from.
  • the prepregs 20 are then stored on convexly curved storage surfaces or transported to a molding press 24.
  • a leaf spring 25 with the lowest possible plastic content, the highest possible fiber content and no boundary layers in the plastic, the stack with the prepreg layers 20 ', 20 ", 20'” subjected during pressing a temperature treatment in of Fig. 2 is illustrated. Accordingly, at the latest after the closing of the molding press in a period t ⁇ to t1, the temperature of the prepreg layers 20 ', 20 ", 20'” raised to a value which is above the melting temperature T7 of all fibers wetting thermoplastic material 14 and up to a time t3 is maintained.
  • thermoplastic material 14 is kept molten or remelted, so that excess plastic can escape under the pressure from the prepreg layers 20 ', 20 ", 20'” and leave the molding press 24. If necessary, trapped air also exits the molded body. Since the Abdeckmaterialbahnen 3 and 4 consist of a thermoplastic material whose melting temperature T8 is above the melting temperature of that thermoplastic resin 14, with which all the fibers of the fiber strand 2 were wetted, they remain mechanically intact initially.
  • a lowering of the temperature of the pre-preg layers 20 ', 20 ", 20'” beginning just at the time t2 just below the melting temperature T7 of the plastic 14 in the period t3 to t4 can be used as a ripening phase, if desired or necessary.
  • the temperature of the prepreg layers 20 ', 20 ", 20'” in a period t4 to t6 raised to a value which is above the melting temperature T7 of that thermoplastic resin 14, with which all the fibers of the fiber strand 2 are wetted , And also in a sufficiently long period around the time t5 around the melting temperature T8 of the thermoplastic material of the two Abdeckmateriallagen 3, 4 exceeds.
  • the material melts the Abdeckmateriailagen 3 and 4, so that this thermoplastic material with the other thermoplastic material 14 under the pressure of the molding press 24 merges molten.
  • T1 Mean temperature of the input-side section 16
  • T2 Mean temperature of materials in heating zone S1
  • T3 Mean temperature of materials in heating zone S2
  • T4 Mean temperature of materials in heating zone S3

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Springs (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Blattfeder aus einem Faserverbundwerkstoff mit einem thermoplastischen Kunststoff sowie eine derart hergestellte Blattfeder (25). Um eine solche Blattfeder (25) kostengünstig und mit hoher Qualität produzieren zu können, sieht das Verfahren folgende Verfahrensschritte vor: - Schmelzen eines thermoplastischen Kunststoffs (14), - Benetzen eines Faserstranges (2) aus zumindest parallel zueinander ausge richteten Fasern mit dem aufgeschmolzenen Kunststoff (14), - Abdecken des Faserstranges (2) an seiner Oberseite und an seiner Unte seite mit zumindest einer Abdeckmaterialbahn (3, 4), wobei der kunststoff benetzte Faserstrang (2) mit der zumindest einen Abdeckmaterialbahn (3, 4) auf einem konvex gekrümmten und beheizten Heiztisch (6) zusammengeführt wird, - Abschneiden des mit der zumindest einen Abdeckmaterialbahn (3, 4) abge deckte und kunststoffbenetzte Faserstrangs (2) zu Prepregs (20) mit vorbe stimmten Längen, - Ablegen einer vorbestimmten Anzahl von Prepreg-Lagen (20', 20', 20'') auf einer Ablagefläche einer beheizbaren Formpresse (24), und - Pressen der Prepreg-Lagen (20', 20', 20'') in der Formpresse (24) unter Einwirkung von vorbestimmten und werkstoffabhängigen Temperatur- und Druckverläufen über die Zeit derart, dass nach dem Pressvorgang eine aus gehärtete Faserverbund-Blattfeder vorliegt.

Description

Verfahren zur Herstellung einer Blattfeder aus einem Faserverbundwerkstoff mit einem thermoplastischen Kunststoff
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Blattfeder aus einem Faserverbundwerkstoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine derart hergestellte Blattfeder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 18.
Beispielsweise der EP 0 084 101 A2 ist es bekannt, dass Blattfedern aus einem Faserverbundwerkstoff herstellbar sind. Solche Blattfedern haben gegenüber herkömmlichen Blattfedern aus metallischen Werkstoffen den Vorteil eines geringeren Gewichts und einer längeren Haltbarkeit. Durch die Wahl der Schichtendicken des Laminats sowie durch die jeweilige Ausrichtung der Fasern in einer Kunststoffmatrix kann die Federcharakteristik in weiten Grenzen beeinflusst werden.
Im Allgemeinen werden Blattfedern aus faserverstärkten Werkstoffen aus so genannten Nasslaminaten bzw. Prepregs hergestellt, die mit der gewünschten Faserausrichtung übereinander geschichtet sowie anschließend verpresst und ausgehärtet werden. Unter dem Begriff Prepreg wird bekanntermaßen ein Halbzeug bzw. ein Vorprodukt zur Herstellung von Gegenständen aus einem Faserverbundmaterial verstanden. Ein Prepreg besteht konventionell aus Fasern und einer ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix. Dabei können die Endlosfasern unidirektional ausgerichtet sein oder als Gewebe oder Gelege vorliegen. Eine duroplastische Kunststoffmatrix besteht üblicherweise aus einer Mischung aus einem Kunstharz, einem Härter sowie einem Beschleuniger. Als Kunstharze kommen beispielsweise Harze auf der Basis von Epoxydharz oder Vinylesterharz zur Anwendung.
Zur Herstellung von Prepregs mit einer duroplastischen Kunststoffmatrix werden die Fasern beispielsweise auf einem Träger abgelegt und anschließend mit dem Kunstharz benetzt. Auch eine Imprägnierung der Fasern mit dem noch flüssigen Kunstharz vor deren Ablegen auf den Träger ist bekannt. Durch Kühlen des Prepregs wird das chemische Reagieren des Härters und des Beschleunigers mit dem Kunstharz so lange verhindert, bis das Prepreg zur Herstellung eines Endproduktes verwendet werden soll. So werden beispielsweise zur Herstellung einer Faserverbund-Blattfeder mehrere Prepreg-Lagen übereinander geschichtet und anschließend zugeschnitten. Durch ein dann folgendes Erwärmen dieses Werkstücks über die Reaktionstemperatur des Härters hinaus beginnt der Aushärtevorgang, der schließlich zu dem gewünschten Endprodukt führt. Sofern diese Erwärmung in einer Presse sowie in einem Autoklav bei atmosphärischem Unterdruck durchgeführt wird, lassen sich luftblasenfreie Endprodukte mit sehr hohem Faseranteil und vergleichsweise geringem Kunststoffmatrixanteil herstellen.
Um Prepregs in einem kontinuierlichen Herstellungsprozess erzeugen zu können, muss einer diesbezüglichen Fertigungsvorrichtung ein Strang aus Endlosfasern zugeführt werden. Dabei ist darauf zu achten, dass die Fasern in der gewünschten räumlichen Orientierung verbleiben. Die Faserverteilung soll dabei also üblicherweise homogen sein. Zudem soll bei der Zuführung und Weiterverarbeitung des Faserstranges ein möglichst geringer Faserbruch eintreten.
Außerdem soll der Faserstrang bevorzugt mit der genannten duroplastischen Kunststoffmatrix, also der Mischung von zumindest Kunstharz, Härter und Beschleuniger, benetzt werden. Dabei ist es wichtig, dass die Verteilung der duroplastischen Kunststoffmatrix gleichmäßig erfolgt bzw. alle Fasern des Faserstranges von der Kunststoffmatrix imprägniert werden. Zudem darf nicht zuviel der Kunststoffmatrix auf den Faserstrang gelangen, da dieses ein seitliches Ablaufes der überschüssigen Flüssigkeit in unerwünscht großem Umfang zur Folge hätte.
Sofern der erzeugte Prepreg-Strang in gewünschte Längsstücke geschnitten oder zu einer Rolle aufgewickelt und anschließend zwischengelagert werden soll, ist der Faserstrang bei der Herstellung des Prepreg-Stranges bevorzugt an seiner Unterseite und an seiner Oberseite mit einer Abdeckmaterialbahn abzudecken. Beim Auflegen dieser Abdeckmaterialbahnen auf den Faserstrang kann es dazu kommen, dass die Fasern der oberen und/oder der unteren Faserlage des Faserstranges in nicht gewollter Weise quer zu Längserstreckung des Faserstranges gefaltet werden. In einen Faserverbund- Endprodukt tragen derart gefaltete Fasern nur wenig zu den gewünschten Materialeigenschaften bei, weshalb eine solche Faserfaltung vermieden werden soll.
Eine Blattfeder aus einem Faserverbundwerkstoff, sowie eine Verfahren zur Herstellung derselben ist beispielsweise aus der DE 10 2004 010 768 A1 bekannt. Von besonderer Bedeutung bei dieser Faserverbund-Blattfeder ist, dass die axialen Enden eines zentralen Längsabschnitts hinsichtlich der Blattfederbreite sich verjüngend ausgebildet sind, wobei die axial ausgerichteten Fasern des Faserverbundwerkstoffes ungekürzt bis zur Abschlusskante der Blattfeder geführt sind. In dieser Druckschrift ist beschrieben, dass die Herstellung der Blattfeder mit einer duroplastischen Kunststoffmatrix erfolgt, die bei der Einwirkung von Wärme aushärtet.
Aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2006 052 136 A1 ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Prepregs bekannt, bei dem ein Faserstrang aus zumindest parallel zueinander ausgerichteten Fasern mit einer noch nicht abgebundenen duroplastischen Kunststoffmatrix benetzt sowie an seiner Oberseite und an seiner Unterseite mit einer Abdeckmaterialbahn abgedeckt wird, und bei dem der mit den Abdeckmaterialbahnen abgedeckte kunststoff- matriximprägnierte Faserstrang schließlich als Prepreg in vorbestimmte Längen abgeschnitten oder zu einer Rolle aufgerollt wird.
Um bei der Herstellung der Prepregs zu erreichen, dass die Fasern in einer gewünschten Ausrichtung in eine diesbezügliche Fertigungsvorrichtung gelangen und dort mit einer unteren und einer oberen Abdeckmaterialbahn belegt werden, dass die noch nicht abgebundene Kunststoffmatrix in ausreichender Menge zu allen Fasern des Faserstranges gelangt, dass Faserbruch minimiert wird, und dass eine Faltung der Fasern quer zur Längserstreckung des Faserstranges vermieden wird, ist zudem vorgesehen, dass der Faserstrang mit der nicht abgebundenen duroplastischen Kunststoffmatrix und den beiden Abdeckmaterialbahnen auf einem konvex gekrümmten und beheizten Heiztisch zusammengeführt wird.
Dem bekannten Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem Zusammenführen des Faserstranges mit einer unteren und/oder einer oberen kunststoffmatrixbelegten Abdeckmaterialbahn oder einem anderen flexiblen Fiächengebilde auf einem Heiztisch mit einer konvex geformten Oberfläche alle genannten Anforderungen für die Herstellung eines optimalen Prepregs erfüllbar sind.
Die DE 10 2006 052 136 A1 offenbart auch eine Vorrichtung, mit der das gerade geschilderte Produktionsverfahren durchführbar ist. Demnach ist die Vorrichtung zur Herstellung von Prepregs aus einem Faserstrang mit zumindest parallel zueinander ausgerichteten Fasern und mit zwei kunststoffmatrixbeleg- baren Abdeckmaterialbahnen durch zumindest folgende Merkmale gekennzeichnet:
Einen Heiztisch und eine Ablegrolle zur Führung und Ablage einer oberen Abdeckmaterialbahn auf den Faserstrang, eine konvex gekrümmte Heiztischoberfläche zur Führung einer unteren Abdeckmaterialbahn und des Faserstranges, und zumindest drei Heizzonen an dem Heiztisch zum Aufheizen der Abdeckmaterialbahnen, der duroplastischen Kunststoffmatrix und des Faserstrangs, wobei die Krümmungsgeometrie der Oberfläche des Heiztisches sowie die Oberflächentemperaturen der zumindest drei Heizzonen derart gewählt sind, dass die Normalkraftkomponente einer auf den Faserstrang und die beiden Abdeckmaterialbahnen wirkenden Zugkraft die flüssige Kunststoff- matrix von zumindest einer der Abdeckmaterialbahnen zu den Oberflächen aller Fasern im Faserstrang führt.
Außerdem ist aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2006 052 137 A1 ein Verfahren zur Herstellung von Blattfedern aus einem duroplastischen Faserverbundwerkstoff bekannt, mit dem qualitativ hochwertige Blattfeder herstellbar sind. Insbesondere soll mit dem dortigen Verfahren erreicht werden, dass die Fasern in der Blattfeder einer gewünschten Ausrichtung vorliegen, dass die noch nicht abgebundene duroplastische Kunststoffmatrix in der Blattfeder in ausreichender Menge zu allen Fasern gelangt, dass der Umfang von Faserbruch in der Blattfeder minimiert wird, und dass eine Faltung der Fasern quer zur Längserstreckung des Faserstranges zumindest weitgehend vermieden wird.
Das bekannte Verfahren weist folgende Verfahrensschritte auf:
Abdecken der Oberseite und der Unterseite eines Faserstranges, der aus zumindest parallel zueinander ausgerichteten Fasern besteht, mit zumindest einer Abdeckmaterialbahn.
Benetzen der Fasern des Faserstranges mit einer noch nicht abgebundenen duroplastischen Kunststoffmatrix.
Erwärmen des abgedeckten und kunststoffmatrixbelegten Faserstranges zur Imprägnierung der Fasern des Faserstranges mit der noch nicht abgebundenen duroplastischen Kunststoffmatrix.
Abkühlen des abgedeckten kunststoffmatriximprägnierten Faserstranges. Abschneiden des abgedeckten kunststoffmatriximprägnierten Faserstranges zu einzelnen Prepregs.
Ablegen von mehreren Lagen Prepregs vertikal übereinander auf einer konvex gekrümmten Oberfläche zu einer Roh-Blattfeder. Kühlen der Roh-Blattfeder auf einer konvex gekrümmten Oberfläche. Pressen der Roh-Blattfeder in einer Presse zu einer gepressten Roh- Blattfeder. Erwärmen der gepressten Roh-Blattfeder.
Endbearbeitung der gepressten Roh-Blattfeder zur fertigen Blattfeder, wobei bei allen Fertigungsschritten vorbestimmte Temperaturen an dem jeweiligen Werkstoff oder an dem jeweiligen Zwischenprodukt eingestellt werden, und bei dem die jeweiligen Temperaturen über vorbestimmte Zeiträume aufrechterhalten werden.
Zudem ist es bekannt, Blattfedern aus einem Faserverbundwerkstoff herzustellen, der einen thermoplastischen Werkstoff nutzt. So beschreibt die DE 102 60 060 A1 eine Blattfeder für ein Kraftfahrzeug, die aus verschiedenen Materialien hergestellt sein kann, zu denen Verbundwerkstoffe, Metalle, Metall- Metall-Gussverbunde und Kunststoff-Metall-Hybrid-Werkstoffe gehören können. Wenngleich in dieser Druckschrift erwähnt wird, dass die Blattfeder aus einem thermoplastischen Verbundwerkstoff hergestellt sein kann, so sind über deren inneren Aufbau oder über deren Herstellung keine Angaben gemacht.
Schließlich ist aus der JP 63 225 738 A eine Blattfeder für ein Fahrzeug bekannt, die aus einem mehrlagigen Faserverbundwerkstoff hergestellt ist. Bestimmte Werkstofflagen dieser Blattfeder dienen zur Vibrationsdämpfung und bestehen aus einem viscoelastischen Material, beispielsweise einem Thermoplast, wie beispielsweise Polyethylen, verschiedene Schäume, Elastomere und Gummi.
Zur Weiterentwicklung dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Blattfedern aus einem Faserverbundwerkstoff vorzustellen, mit dem ebenfalls die eingangs beschriebenen technischen Probleme gemeistert werden können und eine qualitativ hochwertige Blattfeder möglichst preiswert herstellbar ist. So soll insbesondere erreicht werden, dass die Fasern in der Blattfeder in einer gewünschten Ausrichtung vorliegen, dass die noch nicht abgebundene Kunststoffmatrix in der Blattfeder in ausreichender Menge zu allen Fasern gelangt, dass der Umfang von Faserbruch in der Blattfeder minimiert wird, und dass eine Faltung der Fasern quer zur Längserstreckung des Faserstranges zumindest weitgehend vermieden wird. Eine weitere Aufgabe besteht darin, den Aufbau einer derart hergestellten Faserverbund-Blattfeder zu beschreiben.
Die Lösung dieser Aufgaben ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind den zugeordneten Unteransprüchen entnehmbar.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Blattfeder aus einem Faserverbundwerkstoff dann den im Automobilbau herrschenden sehr hohen Qualitätsanforderungen gerecht werden kann und zudem vergleichsweise kostengünstig herstellbar ist, wenn deren Faserverbundwerkstoff unter Verwendung zumindest eines thermoplastischen Werkstoffs hergestellt wird.
Wie eingangs geschildert wurde, ist die sichere Handhabung eines duroplastischen Kunststoffes bei der Herstellung eines diesbezüglichen Faserverbundwerkstoffes bzw. zur Herstellung einer bekannten Faserverbund-Blattfeder an die Einhaltung vieler Verfahrensparameter gebunden. Zu diesen gehören das Mischungsverhältnis von Kunstharz, Härter und Beschleuniger sowie die Einhaltung von vorgegebenen oberen und unteren Temperaturgrenzwerten, um eine für den Herstellprozess brauchbare Viskosität der duroplastischen Kunststoffmatrix zu gewährleisten und ein zu frühzeitiges und ungewolltes Aushärten zu vermeiden.
Der Verwendung eines thermoplastischen Kunststoffs bei der Herstellung einer Faserverbund-Blattfeder ist dagegen vergleichsweise einfach und daher sehr vorteilhaft, da bei der Verarbeitung dieses Kunststoffs lediglich eine Verfestigungstemperatur bzw. Schmelztemperatur berücksichtigt werden muss. Die Erfindung betrifft demnach zunächst ein Verfahren zur Herstellung einer Blattfeder aus einem Faserverbundwerkstoff, welches durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:
- Schmelzen eines thermoplastischen Kunststoffs,
- Benetzen eines Faserstranges aus zumindest parallel zueinander ausgerichteten Fasern mit dem aufgeschmolzenen Kunststoff,
- Abdecken des Faserstranges an seiner Oberseite und an seiner Unterseite mit zumindest einer Abdeckmaterialbahn, wobei der kunststoff benetzte Faserstrang mit der zumindest einen Abdeckmaterialbahn auf einem konvex gekrümmten und beheizten Heiztisch zusammengeführt wird,
- Abschneiden des mit der zumindest einen Abdeckmaterialbahn abgedeckte und kunststoffbenetzte Faserstrangs als Prepreg in vorbestimmte Längen,
- Ablegen einer vorbestimmten Anzahl von Prepreg-Lagen auf einer Ablagefläche einer beheizbaren Formpresse, und
- Pressen der Prepreg-Lagen in der Formpresse unter Einwirkung von vorbestimmten und werkstoffabhängigen Temperatur- und Druckverläufen über die Zeit derart, dass nach dem Pressvorgang eine ausgehärtete Faserverbund-Blattfeder vorliegt.
Diese Verfahrensmerkmale verdeutlichen zwei für die Erfindung wesentliche Dinge. Zum einen wird durch das Zusammenführen des Faserstranges und der zumindest einen Abdeckmaterialbahn auf dem konvex gekrümmten und beheizten Heiztisch erreicht, dass sich der thermoplastische Kunststoff optimal in dem Faserstrang verteilen kann, ohne dass es dabei zu ungewollten Faserbruch oder zu Faserfaltungen bzw. Querausrichtungen von Fasern zu der Längserstreckung des Faserstrangs kommt. Außerdem wird der mit dem thermoplastischen Kunststoff benetzte Faserstrang durch die zumindest eine Abdeckmaterialbahn oben, unten und seitlich so eingepackt, dass die Formstabilität eines derart hergestellten Prepregs erhöht und ein späteres Abfließen von überschüssigen thermoplastischen Kunststoff in einer Formpresse begünstigt wird. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass auf der zumindest einen Abdeckmaterialbahn vor deren Kontakt mit dem Faserstrang auf der zu dem Faserstrang weisenden Seite der noch schmelzflüssige thermoplastische Kunststoff aufgetragen wird. Durch diese Maßnahme wird die benötigte Menge an verflüssigtem thermoplastischem Kunststoff gezielt erst dann dem Faserstrang zugeführt, wenn dieser und die zumindest eine Abdeckmaterialbahn auf der Oberfläche des Heiztisches zusammengeführt werden.
Alternativ dazu oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass der thermoplastische Kunststoff direkt auf die Fasern des Faserstrangs aufgetragen wird, oder dass der Faserstrang durch einen Behälter mit einer Ansammlung von thermoplastischem Kunststoff hindurch gezogen wird, bevor der Faserstrang mit der zumindest einen Abdeckmaterialbahn zusammengeführt wird.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der mit der zumindest einen Abdeckmaterialbahn abgedeckte Faserstrang auf dem Heiztisch auf Temperaturen oberhalb der Schmelztemperatur des thermoplastischen Kunststoffs aufgeheizt oder auf diesen gehalten wird, sowie mit einer aus der auf den Faserstrang und die zumindest eine Abdeckmaterialbahn wirkende Zugkraft sowie aus der Krümmung der Tischoberfläche resultierenden Normalkraft derart beaufschlagt wird, dass der thermoplastische Kunststoff zu allen einzelnen Fasern fließt und diese benetzt.
Weiter wird bevorzugt, dass als Werkstoff für die zumindest eine Abdeckmaterialbahn ein thermoplastischer Kunststoff verwendet wird, dessen Schmelzpunkt höher ist als der Schmelzpunkt desjenigen thermoplastischen Kunststoffs, mit dem alle Fasern des Faserstranges benetzt werden. Dadurch wird erreicht, dass die zumindest eine Abdeckmaterialbahn bei einem Zusammenführen mit dem anderen, schmelzflüssig heißen thermoplastischen Kunststoff noch weitgehend fest bleibt und so zur mechanischen Stabilität eines derart hergestellt Prepregs, etwa für dessen Weitertransport, vorteilhaft beiträgt.
Gemäß einem weiteren Verfahrensmerkmal kann vorsehen sein, dass eine untere Abdeckmaterialbahn auf der Oberfläche des Heiztisches und eine obere Abdeckmaterialbahn um eine Ablegrolle geführt wird, bevor diese beiden Abdeckmaterialbahnen mit dem Faserstrang im Bereich des Heiztisches in Kontakt gelangen.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Auflegkraft der Auflegrolle kleiner ist als die Normalkraftkomponente derjenigen Zugkraft, mit der der Faserstrang zusammen mit den Abdeckmaterialbahnen über den Heiztisch gezogen wird. Diese Aufteilung der Kräfte bewirkt, dass die Durchdringung des Faserstranges mit thermoplastischem Kunststoff sehr schonend erfolgt, so dass Faserbruch und Faserfaltungen gering gehalten werden können.
Bevorzugt ist zudem vorgesehen, dass der Heiztisch beheizt wird und zumindest zwei, vorzugsweise zumindest drei unterschiedliche Heizzonen mit unterschiedlichen Temperaturen aufweist. Dadurch ist eine gezielte Einfluss- nahme auf die Temperatur des Stranges aus Fasern, thermoplastischem Kunststoff und Abdeckmaterialbahnen in derjenigen entscheidenden Phase der Blattfederherstellung möglich, in der diese Blattfeder-Werkstoffe zusammengeführt werden.
In Ausgestaltung dieses Verfahrensmerkmals kann vorgesehen sein, dass dort, wo die untere Abdeckmaterialbahn erstmals den Heiztisch berührt, die Oberfläche des Heiztisches eine mittlere Temperatur aufweist, die niedriger ist als die Temperatur in der kühlsten Heizzone. Außerdem wird es als vorteilhaft beurteilt, wenn der durch die zumindest eine Abdeckmaterialbahn abgedeckte und kunststoffdurchdrungene Faserstrang unmittelbar hinter dem Heiztisch, also hinter dessen auslaufseitigem Ende, eine mittlere Temperatur aufweist, die niedriger ist als die Temperatur in der heißesten Heizzone. Gemäß einem anderen Verfahrensmerkmal kann vorgesehen sein, dass der durch die zumindest eine Abdeckmaterialbahn abgedeckte und kunststoffdurchdrungene Faserstrang in Transportrichtung hinter dem Heiztisch entlang der Oberfläche eines Kühltisches geführt und dort abgekühlt wird. Dabei ist es sinnvoll, wenn der durch die zumindest eine Abdeckmaterialbahnen abgedeckte und kunststoffdurchdrungene Faserstrang in Transportrichtung hinter dem Kühltisch eine mittlere Temperatur aufweist, die über der Schmelztemperatur des alle Fasern benetzenden thermoplastischen Kunststoffs liegt.
Die Transportgeschwindigkeit V des Faserstrangs und der zumindest einen Abdeckmaterialbahn beträgt beispielsweise zwischen 0,05 m/s und 0,2 m/s.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der durch die zumindest eine Abdeckmaterialbahn abgedeckte und kunststoffdurchdrungene Faserstrang im Bereich des auslaufseitigen Endes des Heiztisches von zumindest einer Glättrolle mit einer Kraft beaufschlagt wird, die kleiner oder gleich groß ist wie die Auflagekraft F1 der Auflegrolle und kleiner ist als die Normalkraftkomponente der Zugkraft auf den abgedeckten Faserstrang. Die Glättrollen sorgen lediglich für eine glatte Oberfläche der auf der Oberseite des Faserstranges abgelegten Abdeckmaterialbahn.
Die Fasern des Faserstranges sind bevorzugt unidirektional ausgerichtet oder als Gewebe oder als Gelege angeordnet sowie als Glasfasern, Kohlen- stofffasem oder Aramidfasem ausgebildet.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass bei geschlossener und unter Druck gesetzter Formpresse in einem bestimmten Zeitraum tθ bis t1 die Temperatur der übereinander geschichteten Prepreg- Lagen bis über die Schmelztemperatur T7 des alle Fasern benetzenden thermoplastischen Kunststoffs angehoben wird, dass nach einem weiteren be- stimmten Zeitraum t1 bis t2 die Temperatur der übereinander geschichteten Prepreg-Lagen über die Schmelztemperatur T8 der zumindest einen thermoplastischen Abdeckmaterialbahn angehoben wird, und dass danach in einem weiteren Zeitraum t5 bis t6 die Temperatur der Prepreg-Lagen unter die unterschiedlichen Schmelztemperaturen T7 und T8 der beiden thermoplastischen Kunststoffe gebracht wird. Dadurch wird erreicht, dass sich der alle Fasern benetzende thermoplastische Kunststoff und der thermoplastische Kunststoff der zumindest einen Abdeckmaterialbahn vor dem abschließenden Aushärten der Blattfeder schmelzflüssig vermischen und so keine Inhomogenitäten in der Blattfeder einstellen.
Ergänzend kann das Verfahren so ablaufen, dass nach dem Aufheizen des alle Fasern benetzenden thermoplastischen Kunststoffs über dessen Schmelztemperatur T7 die Temperatur der Prepreg-Lagen über einen bestimmten Zeitraum t3 bis t4 unter, vorzugsweise dicht unter der Schmelztemperatur T7 des alle Fasern benetzenden thermoplastischen Kunststoffs gehalten wird.
Schließlich betrifft die Erfindung eine Blattfeder aus einem Faserverbundwerkstoff, der zumindest parallel zueinander ausgerichtete Faser aufweist, die in einem thermoplastischen Kunststoff eingebettet sind. Diese Blattfeder ist aus mehreren übereinander geschichteten Lagen von Prepregs aufgebaut, wobei die Prepregs jeweils aus einem Faserstrang mit in Längsrichtung parallel zueinander ausgerichteten Faser bestehen, die in dem thermoplastischen Kunststoff eingebettet sind, und bei denen die Oberseite und die Unterseite des Faserstrangs von zumindest einer Abdeckmaterialbahn aus einem thermoplastischen Kunststoff abgedeckt ist. Außerdem ist bei dieser Blattfeder vorgesehen, dass die Schmelztemperatur des thermoplastischen Kunststoffs der zumindest einen Abdeckmaterialbahn über der Schmelztemperatur desjenigen thermoplastischen Kunststoffs liegt, mit dem alle Fasern des Faserstrangs benetzt sind. Der alle Fasern benetzende thermoplastische Kunststoff besteht vorzugsweise aus Polypropylen, Polyamid, Polyamid 6.6 oder Polybutylente- rephthalat.
Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt, mit der ein Ausführungsbeispiel erläutert wird. In dieser zeigt
Fig. 1 einen stark schematisierten Fertigungsablaufplan zur Herstellung einer Faserverbundblattfeder, und
Fig. 2 einen Temperaturverlauf über der Zeit bei der Herstellung der Faserverbundblattfeder in der Formpresse gemäß Fig. 1.
Fig. 1 zeigt demnach in schematischer Darstellungsweise eine Produktionsanlage 1 zur Herstellung von Blattfedern 25 aus einem Faserverbundmaterial. Zu Beginn des Produktionsablaufs wird der Produktionsanlage 1 ein Faserstrang 2 aus parallel zu deren Längserstreckung ausgerichteter Glasfasern kontinuierlich zugeführt. Vor Erreichen des eingangsseitigen Abschnittes 16 eines Heiztisches 6 wird der Faserstrang 2 mit einem thermoplastischen Kunststoff 14 belegt, der später alle Fasern des Faserstrangs 2 benetzen wird.
Das Aufschmelzen des thermoplastischen Kunststoffs 14 erfolgt in dem hier gewählten Ausführungsbeispiel über eine als Extruder ausgebildet Zuführeinrichtung 13, dem der Kunststoff eingangsseitig in Form eines Granulats zugeführt wird, und der ausgangsseitig mit einer Düse ausgestattet ist, die eine optimale Ablage des geschmolzenen Kunststoffs 14 auf dem Faserstrang 2 gestattet. Ein zweiter Strom von schmelzflüssigem Kunststoff 14 wird auf einer oberen Abdeckmaterialbahn 3 abgelegt, und zwar derart, dass der Kunststoff 14 auf derjenigen Seite der Abdeckmaterialbahn 3 zu liegen kommt, welche später dem Faserstrang 2 zugewandt ist.
Eine zweite, untere Abdeckmaterialbahn 4 wird der Produktionsanlage 1 unterhalb des Faserstranges 2 zugeführt. Während diese untere Abdeckmate- rialbahn 4 über den eingangsseitigen Abschnitt 16 des Heiztisches 6 zu dem Faserstrang 2 geführt und dort gegebenenfalls mit einer vorzugsweise über der Schmelztemperatur T7 des thermoplastischen Kunststoffs 14 liegenden Tischtemperatur T1 vorgewärmt wird, gelangt die obere Abdeckmaterialbahn 3 über eine Auflegrolle 5 unter einer Umkehr ihrer Bewegungsrichtung in den Bereich des Faserstranges 2.
Die beiden Abdeckmaterialbahnen 3 und 4 und der Faserstrang 2 werden auf einer konvex gekrümmten Oberfläche 15 des Heiztisches 6 zusammengeführt, wobei die Auflegrolle 5 die obere Abdeckmaterialbahn 3 mit einer vergleichsweise geringen Kraft F1 auf den thermoplastbelegten Faserstrang 2 drückt. Die Ablegkraft F1 der Ablegrolle 5 ist so gering, so dass sichergestellt ist, dass durch deren Anpresskraft kein oder nur ein verhältnismäßig geringer Faserbruchanteil entsteht.
Dadurch, dass die Kombination aus dem thermoplastbelegten Faserstrang 2 und den beiden Abdeckmaterialfolien 3, 4 mit einer Geschwindigkeit V und einer Zugkraft F6 über die konvex gekrümmte Oberfläche 15 des Heiztisches 6 gezogen werden, wirkt aus der Zugkraft F6 eine Normalkraft F2, welche die beiden Abdeckmaterialbahnen 3 und 4 mit dem Kunststoff 14 und die Fasern des Faserstranges 2 in Richtung zu der Oberfläche 15 des Heiztisches 6 drückt. Dabei durchdringt der erhitzte thermoplastische Kunststoff 14 den Faserstrang 2, so dass alle seine Fasern schonend und vergleichsweise langsam mit demselben imprägniert werden. Eine ausreichend große Tischlänge verbunden mit einer auch diesbezüglich angepassten Transportgeschwindigkeit V von beispielsweise 0,05 m/s bis 0,2 m/s sorgen dafür, dass trotz der vergleichsweise geringen Normalkraft F2 der Faserstrang 2 vollständig von der Kunststoffmatrix 14 durchdrungen wird.
Das Zusammenführen des Faserstranges 2 und der beiden Abdeckmaterialbahnen 3, 4 erfolgt auf der konvex gekrümmten Oberfläche 15 des Heiztisches 6 im Bereich einer ersten Heizzone S1 von drei Heizzonen S1, S2 und S3 desselben. Diese Heizzonen sind mit einer nicht dargestellten elektrischen Heizung oder Warmwasserheizung ausgestattet, welche eine vergleichsweise genaue Einstellung der Temperatur der Heiztischoberfläche 15 in den jeweiligen Heizzonen S1, S2 und S3 gewährleisten. Dadurch ist es möglich, den thermoplastischen Kunststoff 14 zwischen den beiden Abdeckmaterialbahnen 3, 4 stufenweise so zu temperieren, dass dieser beispielsweise in der ersten Heizzone S1 und der zweiten Heizzone S2 Temperaturen T2 und T3 aufweist, die deutlich über seiner Schmelztemperatur T7 liegen. Die jeweils optimale Temperatur im Bereich der Heizzonen ist abhängig von den gewählten Werkstoffen der Blattfeder und individuell einzustellen.
Die drei Heizzonen S1 , S2 und S3 ermöglichen jedenfalls eine systematische Temperaturführung insbesondere des thermoplastischen Kunststoffs 14, wobei zunächst eine gezielte Temperaturerhöhung und damit Viskositätserhöhung durchgeführt wird, welche das Benetzen der Fasern des Faserstranges 2 mit dem Kunststoff 14 erleichtert.
Der Transport des Kunststoffs 14 von der oberen und gegebenenfalls der unteren Abdeckmaterialbahn 3, 4 in die Tiefe des Faserstrangs 2 hin zu jeder einzelnen Faser erfolgt im Wesentlichen hinter der Ablegrolle 5, wenn die Kompositstruktur aus Faserstrang 2, Abdeckmaterialbahnen 3, 4 und Kunststoff 14 mit einer auf diese wirkende Zugkraft F6 über den konvex gekrümmten Heiztisch 6 mit seinen drei unterschiedlichen Heizzonen S1, S2 und S3 gezogen wird.
Dadurch, dass bei dem Benetzen der Fasern des Faserstranges 2 mit dem Kunststoff 14 keine Anpress- oder Kalanderwalzen mit vergleichsweise hohen Anpressdrücken verwendet werden, ist der zu verzeichnende Faserbruch vorteilhaft klein. Da alle Fasern des Faserstranges 2 sowie die obere Abdeckmaterialbahn 3 und die untere Abdeckmaterialbahn 4 mit der gleichen Transportgeschwindigkeit V über den Heiztisch 6 gezogen werden, entstehen keine bzw. nur vernachlässigbare Relativgeschwindigkeiten dieser Elemente gegeneinander, so dass die eingangs erläuterte Faserfaltung nicht oder nur unwesentlich auftritt.
Anschließend kann die Temperatur des thermoplastischen Kunststoffs 14 zwischen den beiden Abdeckmaterialfolien 3, 4 und im Faserstrang 2 in der dritten Heizzone S3 auf einen Wert T4 reduziert werden, der geringer ist als die Temperaturen T2 und T3 der eingangsseitigen und der mittleren Heizzone S1 und S2, jedoch immer noch oberhalb der Schmelztemperatur T7 des thermoplastischen Kunststoffs 14 liegt.
Da die Abdeckmaterialbahnen 3 und 4 aus einem thermoplastischen Werkstoff bestehen, dessen Schmelztemperatur T8 über der Schmelztemperatur desjenigen thermoplastischen Kunststoffs 14 liegt, mit dem alle Fasern des Faserstranges 2 benetzt wurden, bleiben diese zunächst noch unversehrt und tragen zur mechanischen Stabilität des zu produzierenden Prepreg-Stranges 11 bei.
In Transportrichtung gesehen hinter der Ablegrolle 5 und vor dem aus- gangsseitigen Ende des Heiztisches 6, im Bereich der dritten Heizzone S3, verfügt die Fertigungsvorrichtung 1 über drei Glättrollen 7, 8 und 9, die mit einer vergleichsweise geringen Auflagekraft bzw. Glättkraft F3, F4, F5 auf die Oberseite der oberen Abdeckmaterialbahn 3 drücken und dadurch ein Glätten derselben durchführen. Ein solches Glätten der Oberseite der oberen Abdeckmaterialbahn 3 kann sinnvoll sein, da die Ablegkraft F1 der Ablegrolle 5 verhältnismäßig gering ist.
Beim Verlassen des Heiztisches 6 liegt die mittlere Temperatur T5 des abgedeckten und kunststoffdurchtränkten Prepreg-Stranges 11 in diesem Ausführungsbeispiel gering über der Schmelztemperatur T7 des thermoplastischen Kunststoffs 14. Um diese Temperatur weiter abzusenken und um insbesondere gut handhabbare, aus dem Prepreg-Strang 11 abgelängte Prepreg-Stücke 20 bereit stellen zu können, wird dieser Strang 2 aus Fasern, Abdeckmaterialbah- nen 3, 4 und thermoplastischen Kunststoff 14 in einem weiteren Verfahrensschritt über die gekühlte Oberfläche eines Kühltisches 10 gezogen.
Der mit dem Kunststoff 14 imprägnierte Prepreg-Stranges 11 weist beim Verlassen des Kühltisches 10 eine mittlere Temperatur T6 auf, die noch gering über der Schmelztemperatur T7 des alle Fasern benetzenden thermoplastischen Kunststoffs 14 liegt. Eine hinter dem Kühltisch 10 angeordnete Schneidevorrichtung in Form eines Messers 23 trennt Abschnitte von vorgegebener Länge als Prepregs 20 aus diesem Endlosstrang 11 ab.
Die Prepregs 20 werden anschließend auf konvex gekrümmten Ablageflächen zwischengelagert oder zu einer Formpresse 24 transportiert. In der Formpresse 24 wird eine gewünschte Anzahl von Prepreg-Lagen 20', 20", 20'" auf einer konvex gekrümmten Matrize 21 übereinander gestapelt und anschließend von einer Patrize 22 der Formpresse 24 in eine Geometrie gepresst, die einer abschließend gegebenenfalls noch fein zu bearbeitenden Faserverbund- Blattfeder 25 entspricht.
Um in der Formpresse 24 eine Blattfeder 25 mit einem möglichst geringen Kunststoffanteil, einen möglichst hohen Faseranteil sowie ohne Grenzschichten im Kunststoff herzustellen, wird der Stapel mit den Prepreg-Lagen 20', 20", 20'" beim Pressen einer Temperaturbehandlung unterzogen, die in von Fig. 2 veranschaulicht ist. Demnach wird spätestens nach dem Schließen der Formpresse in einem Zeitraum tθ bis t1 die Temperatur der Prepreg-Lagen 20', 20", 20'" auf einen Wert angehoben, der über der Schmelztemperatur T7 des alle Fasern benetzenden thermoplastischen Kunststoffs 14 liegt und bis zu einem Zeitpunkt t3 aufrechterhalten wird. Dadurch wird der thermoplastische Kunststoff 14 schmelzflüssig gehalten oder erneut aufgeschmolzen, so dass überschüssiger Kunststoff unter dem Pressdruck aus den Prepreg-Lagen 20', 20", 20'" austreten und die Formpresse 24 verlassen kann. Dabei tritt auch gegebenenfalls noch eingeschlossene Luft aus dem Formkörper aus. Da die Abdeckmaterialbahnen 3 und 4 aus einem thermoplastischen Werkstoff bestehen, dessen Schmelztemperatur T8 über der Schmelztemperatur desjenigen thermoplastischen Kunststoffs 14 liegt, mit dem alle Fasern des Faserstranges 2 benetzt wurden, bleiben diese mechanisch zunächst noch intakt.
Eine im Zeitpunkt t2 beginnende Absenkung der Temperatur der Pre- preg-Lagen 20', 20", 20'" knapp unter die Schmelztemperatur T7 des Kunststoffs 14 im Zeitraum t3 bis t4 kann als eine Reifephase genutzt werden, sofern dies gewünscht oder notwenig ist.
Im Anschluss daran wird die Temperatur der Prepreg-Lagen 20', 20", 20'" in einem Zeitraum t4 bis t6 auf einen Wert angehoben, der über der Schmelztemperatur T7 desjenigen thermoplastischen Kunststoffs 14 liegt, mit dem alle Fasern des Faserstrangs 2 benetzt sind, und außerdem in einem ausreichend langem Zeitraum um den Zeitpunkt t5 herum die Schmelztemperatur T8 des thermoplastischen Kunststoffs der beiden Abdeckmateriallagen 3, 4 übertrifft. Dadurch schmilzt der Werkstoff der Abdeckmateriailagen 3 und 4, so dass sich dieser thermoplastischen Kunststoff mit dem anderen thermoplastischen Kunststoff 14 unter dem Druck der Formpresse 24 schmelzflüssig verbindet.
Abschließend wird die Temperatur der Prepreg-Lagen 20', 20", 20'" bis zu einem Zeitpunkt t7 unter die Schmelztemperatur T7 des thermoplastischen Kunststoffs 14 abgesenkt und die Roh-Blattfeder 25 der Formpresse 24 zu einer gegebenenfalls notwenigen Endbearbeitung entnommen. Bezuqszeichen
1 Fertigungsvorrichtung
2 Faserstrang; Faser
3 Obere Abdeckmaterialbahn
4 Untere Abdeckmaterialbahn
5 Auflegrolle
6 Heiztisch
7 Glättrolle
8 Glättrolle
9 Glättrolle
10 Kühltisch
11 Prepreg-Strang
12 Zuführvorrichtung für geschmozenen Kunststoff
13 Zuführvorrichtung für den geschmozenen Kunststoff, Extruder
14 Geschmozenen Kunststoff
15 Heiztischoberfläche
16 Eingangseitiger Abschnitt des Heiztisches
20 Abgeschnittener Prepreg 20' Prepreg-Lage
20" Prepreg-Lage
20'" Prepreg-Lage
21 Konkav gekrümmte Matrize der Formpresse
22 Konvex gekrümmte Patrize der Formpresse
23 Messer
24 Formpresse
25 Blattfeder
F1 Auflegkraft der Auflegrolle 5
F2 Normalkraftanteil der Zugkraft F6 auf den Strang 11
F3 Andrückkraft der Glättrolle 7 F4 Andrückkraft der Glättrolle 8
F5 Andrückkraft der Glättrolle 9
F6 Zugkraft
51 Eingangsseitige Heizzone des Heiztisches
52 Mittlere Heizzone des Heiztisches
53 Ausgangsseitige Heizzone des Heiztisches
T1 Mittlere Temperatur des eingangsseitigen Abschnitts 16
T2 Mittlere Temperatur der Werkstoffe in der Heizzone S1
T3 Mittlere Temperatur der Werkstoffe in der Heizzone S2
T4 Mittlere Temperatur der Werkstoffe in der Heizzone S3
T5 Mittlere Temperatur des Prepreg-Stranges hinter dem Heiztisch
T6 Mittlere Temperatur des Prepreg-Stranges hinter dem Kühltisch
T7 Schmelztemperatur des Kunststoffs 14
T8 Schmelztemperatur des Kunststoffs der Abdeckmaterialbahnen
T Temperatur t Zeit

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Blattfeder (25) aus einem Faserverbundwerkstoff, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
- Schmelzen eines thermoplastischen Kunststoffs (14),
- Benetzen eines Faserstranges (2) aus zumindest parallel zueinander ausgerichteten Fasern mit dem aufgeschmolzenen Kunststoff (14),
- Abdecken des Faserstranges (2) an seiner Oberseite und an seiner Unterseite mit zumindest einer Abdeckmaterialbahn (3, 4), wobei der kunststoffbenetzte Faserstrang (2) mit der zumindest einen Abdeckmaterialbahn (3, 4) auf einem konvex gekrümmten und beheizten Heiztisch (6) zusammengeführt wird,
- Abschneiden des mit der zumindest einen Abdeckmaterialbahn (3, 4) abgedeckte und kunststoff benetzte Faserstrangs (2) zu Prepregs (20) mit vorbestimmten Längen,
- Ablegen einer vorbestimmten Anzahl von Prepreg-Lagen (20', 20", 20'") auf einer Ablagefläche einer beheizbaren Formpresse (24), und
- Pressen der Prepreg-Lagen (20', 20", 20'") in der Formpresse (24) unter Einwirkung von vorbestimmten und werkstoffabhängigen Temperatur- und Druckverläufen über die Zeit derart, dass nach dem Pressvorgang eine ausgehärtete Faserverbund-Blattfeder vorliegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass auf der zumindest einen Abdeckmaterialbahn (3, 4) vor deren Kontakt mit dem Faserstrang (2) auf der zu dem Faserstrang (2) weisenden Seite der noch schmelzflüssige thermoplastische Kunststoff (14) aufgetragen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff (14) direkt auf die Fasern des Faserstrangs (2) aufgetragen wird, oder dass der Faserstrang (2) durch eine Ansammlung von thermoplastischem Kunststoff (14) hindurch gezogen wird.
4. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der zumindest einen Abdeckmaterialbahn (3, 4) abgedeckte Faserstrang (2) auf dem Heiztisch (6) oberhalb der Schmelztemperatur (T7) des thermoplastischen Kunststoffs (14) aufgeheizt oder auf diesen gehalten wird, sowie mit einer aus der auf den Faserstrang (2) und die zumindest eine Abdeckmaterialbahn (3, 4) wirkende Zugkraft (F6) sowie aus der Krümmung der Tischoberfläche (15) resultierenden Normalkraft (F2) derart beaufschlagt wird, dass der thermoplastische Kunststoff (14) zu allen einzelnen Fasern fließt und diese benetzt.
5. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstoff für die zumindest eine Abdeckmaterialbahn (3, 4) ein thermoplastischer Kunststoff verwendet wird, dessen Schmelzpunkt höher ist als der Schmelzpunkt desjenigen thermoplastischen Kunststoffs (14), mit dem alle Fasern des Faserstranges (2) benetzt werden.
6. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine untere Abdeckmaterialbahn (4) auf der Oberfläche (15) des Heiztisches (6) und eine obere Abdeckmaterialbahn (3) um eine Ablegrolle (5) geführt wird, bevor diese beiden Abdeckmaterialbahnen (3, 4) mit dem Faserstrang (2) im Bereich des Heiztisches (6) in Kontakt gelangen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflegkraft (F1) der Auflegrolle (5) kleiner ist als die Normalkraftkomponente (F2) derjenigen Zugkraft (F6), mit der der Faserstrang (2) zusammen mit den Abdeckmaterialbahnen (3, 4) über den Heiztisch (6) gezogen wird.
8. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Heiztisch (6) derart beheizt wird, dass er zumindest drei unterschiedliche Heizzonen (S1 , S2, S3) mit drei unterschiedlichen Temperaturen (12, T3, T4) aufweist.
9. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dort, wo die untere Abdeckmaterialbahn (4) erstmals den Heiztisch (6) berührt, die Oberfläche (15) des Heiztisches (6) eine mittlere Temperatur (T1) aufweist, die niedriger ist als die Temperatur in den kühlsten Heizzone (S1 , S2, S3).
10. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die zumindest eine Abdeckmaterialbahn (3, 4) abgedeckte und kunststoffdurchdrungene Faserstrang (2) unmittelbar hinter dem Heiztisch (6) eine mittlere Temperatur (T5) aufweist, die niedriger ist als die Temperatur in der heißesten Heizzone (S1 , S2 oder S3).
11. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die zumindest eine Abdeckmaterialbahn (3, 4) abgedeckte und kunststoffdurchdrungene Faserstrang (2) in Transportrichtung hinter dem Heiztisch (6) entlang der Oberfläche eines Kühltisches (10) geführt und dort abgekühlt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der durch die zumindest eine Abdeckmaterialbahn (3, 4) abgedeckte und kunststoffdurchdrungene Faserstrang (2) in Transportrichtung hinter dem Kühltisch (10) eine mittlere Temperatur (T6) aufweist, die über der Schmelztemperatur des alle Fasern benetzenden thermoplastischen Kunststoffs (14) liegt.
13. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportgeschwindigkeit (V) des Faserstranges (2) und der zumindest einen Abdeckmaterialbahn (3, 4) zwischen 0,05 m/s und 0,2 m/s beträgt.
14. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Abdeckmaterialbahnen (3, 4) abgedeckte und kunststoffdurchdrungene Faserstrang (2) im Bereich des auslaufseitigen Endes des Heiztisches (6) von zumindest einer Glättrolle (7, 8, 9) mit einer Kraft (F3, F4, F5) beaufschlagt wird, die kleiner oder gleich groß ist wie die Aufiagekraft (F1) der Auflegrolle (5) und kleiner ist als die Normalkraftkomponente (F2) der Zugkraft (F6) auf den abgedeckten Faserstrang (2).
15. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des Faserstranges (2) unidirektional ausgerichtet oder als Gewebe oder als Gelege angeordnet sind, sowie als Glasfasern, Kohlenstofffasern oder Aramidfasern ausgebildet sind.
16. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei geschlossener und unter Druck gesetzter Formpresse (24) in einem bestimmten Zeitraum (tθ - 11) die Temperatur der übereinander geschichteten Prepreg-Lagen (20', 20", 20'") bis über die Schmelztemperatur (T7) des alle Fasern benetzenden thermoplastischen Kunststoffs (14) angehoben wird, dass nach einem weiteren bestimmten Zeitraum (t1 - 12) die Temperatur der übereinander geschichteten Prepreg-Lagen (20', 20", 20"') über die Schmelztemperatur (T8) der zumindest einen thermoplastischen Abdeckmaterialbahn (3, 4) angehoben wird, und dass danach in einem weiteren Zeitraum (t5 - 16) die Temperatur der Prepreg-Lagen (20', 20", 20'") unter die Schmelztemperaturen (T7, T8) der beiden thermoplastischen Kunststoffe gebracht wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufheizen des alle Fasern benetzenden thermoplastischen Kunststoffs (14) über dessen Schmelztemperatur (T7) die Temperatur der Prepreg-Lagen (20', 20", 20'") über einen bestimmten Zeitraum (t3 - 14) unter der Schmelztemperatur (T7) des alle Fasern benetzenden thermoplastischen Kunststoffs (14) gehalten wird.
18. Blattfeder aus einem Faserverbundwerkstoff, der zumindest parallel zueinander ausgerichtete Faser aufweist, die in einem thermoplastischen Kunststoff (14) eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (25) aus mehreren übereinander geschichteten Lagen (20', 20", 20'") von Prepregs (20) aufgebaut ist, dass die Prepregs (20) jeweils aus einem Faserstrang (2) mit in Längsrichtung parallel zueinander ausgerichteten Faser besteht, die in dem thermoplastischen Kunststoff (14) eingebettet sind, dass die Oberseite und die Unterseite des Faserstrangs (2) von zumindest einer Abdeckmaterialbahn (3, 4) aus einem thermoplastischen Kunststoff abgedeckt ist, und dass die Schmelztemperatur (T8) des thermoplastischen Kunststoffs der zumindest einen Abdeckmaterialbahn (3, 4) über der Schmelztemperatur (T7) desjenigen thermoplastischen Kunststoffs (14) liegt, mit dem alle Fasern des Faserstrangs (2) benetzt sind.
19. Blattfeder nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff (14) aus Polypropylen, Polyamid, Polyamid 6.6 oder Polybutylenterephthalat besteht.
PCT/DE2007/001842 2006-11-06 2007-10-16 Verfahren zur herstellung einer blattfeder aus einem faserverbundwerkstoff mit einem thermoplastischen kunststoff und die so erhaltene blattfeder WO2008055459A2 (de)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006052136.6 2006-11-06
DE102006052137.4 2006-11-06
DE102006052136A DE102006052136B4 (de) 2006-11-06 2006-11-06 Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Prepregs
DE102006052137A DE102006052137B4 (de) 2006-11-06 2006-11-06 Verfahren zur Herstellung von Blattfedern aus einem Faserverbundwerkstoff
DE102007003596A DE102007003596B4 (de) 2007-01-25 2007-01-25 Verfahren zur Herstellung einer Blattfeder aus einem Faserverbundwerkstoff mit einem thermoplastischen Kunststoff
DE102007003596.0 2007-01-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2008055459A2 true WO2008055459A2 (de) 2008-05-15
WO2008055459A3 WO2008055459A3 (de) 2008-07-03

Family

ID=39217963

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2007/001842 WO2008055459A2 (de) 2006-11-06 2007-10-16 Verfahren zur herstellung einer blattfeder aus einem faserverbundwerkstoff mit einem thermoplastischen kunststoff und die so erhaltene blattfeder

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2008055459A2 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102958682A (zh) * 2010-07-30 2013-03-06 维斯塔斯风力系统有限公司 对树脂浸渍的纤维片材的冷却机械加工
CN103692665A (zh) * 2013-12-18 2014-04-02 上海日之升新技术发展有限公司 连续长玻璃纤维增强ppo生产用玻璃纤维束反应型熔融浸润装备及浸润方法
CN104602863A (zh) * 2012-06-25 2015-05-06 维斯塔斯风力系统有限公司 用于在包括纤维材料的板材上提供锥形边缘的方法以及设备
US9573432B2 (en) 2013-10-01 2017-02-21 Hendrickson Usa, L.L.C. Leaf spring and method of manufacture thereof having sections with different levels of through hardness
CN111136936A (zh) * 2020-01-08 2020-05-12 南京航空航天大学 一种多角度铺层设计帽形长桁预浸料拉挤成型装置
CN113478868A (zh) * 2021-05-25 2021-10-08 杨维武 一种层切式复合材料板簧生产装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2100835A (en) * 1981-06-15 1983-01-06 Budd Co Non-metallic leaf spring
EP0172050A1 (de) * 1984-07-25 1986-02-19 Regie Nationale Des Usines Renault Verfahren zum Formen von aus orientierten Fasern bestehenden vorimprägnierten Artikeln
FR2587649A1 (fr) * 1985-09-20 1987-03-27 Renault Procede de fabrication de produits en materiaux composites a fibres orientees, en particulier de lames de ressort, notamment pour vehicules automobiles et produits en resultant
GB2286363A (en) * 1994-02-10 1995-08-16 Belfield Mfg Ltd Producing limited fire hazard epoxide glass laminates

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2100835A (en) * 1981-06-15 1983-01-06 Budd Co Non-metallic leaf spring
EP0172050A1 (de) * 1984-07-25 1986-02-19 Regie Nationale Des Usines Renault Verfahren zum Formen von aus orientierten Fasern bestehenden vorimprägnierten Artikeln
FR2587649A1 (fr) * 1985-09-20 1987-03-27 Renault Procede de fabrication de produits en materiaux composites a fibres orientees, en particulier de lames de ressort, notamment pour vehicules automobiles et produits en resultant
GB2286363A (en) * 1994-02-10 1995-08-16 Belfield Mfg Ltd Producing limited fire hazard epoxide glass laminates

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CIBA COMPOSITES: TECHNOLOGIE DU PREIMPREGNE, Dezember 2005 (2005-12), XP002473194 *
F. C. CAMPBELL: "Manufacturing processes for advanced composites" 2004, ELSEVIER ADVANCED TECHNOLOGY , OXFORD, UK , XP002473195 ISBN: 1-85617-415-8 Seite 60; Abbildung 17 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102958682A (zh) * 2010-07-30 2013-03-06 维斯塔斯风力系统有限公司 对树脂浸渍的纤维片材的冷却机械加工
CN102958682B (zh) * 2010-07-30 2016-01-20 维斯塔斯风力系统有限公司 对树脂浸渍的纤维片材的冷却机械加工
CN104602863A (zh) * 2012-06-25 2015-05-06 维斯塔斯风力系统有限公司 用于在包括纤维材料的板材上提供锥形边缘的方法以及设备
US9573432B2 (en) 2013-10-01 2017-02-21 Hendrickson Usa, L.L.C. Leaf spring and method of manufacture thereof having sections with different levels of through hardness
US9890440B2 (en) 2013-10-01 2018-02-13 Hendrickson Usa, L.L.C. Leaf spring and method of manufacture thereof having sections with different levels of through hardness
CN103692665A (zh) * 2013-12-18 2014-04-02 上海日之升新技术发展有限公司 连续长玻璃纤维增强ppo生产用玻璃纤维束反应型熔融浸润装备及浸润方法
CN103692665B (zh) * 2013-12-18 2016-08-17 上海日之升科技有限公司 连续长玻璃纤维增强ppo生产用玻璃纤维束反应型熔融浸润装备及浸润方法
CN111136936A (zh) * 2020-01-08 2020-05-12 南京航空航天大学 一种多角度铺层设计帽形长桁预浸料拉挤成型装置
CN113478868A (zh) * 2021-05-25 2021-10-08 杨维武 一种层切式复合材料板簧生产装置
CN113478868B (zh) * 2021-05-25 2023-05-05 贵州石鑫玄武岩科技有限公司 一种层切式复合材料板簧生产装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008055459A3 (de) 2008-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007003596B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Blattfeder aus einem Faserverbundwerkstoff mit einem thermoplastischen Kunststoff
DE69222130T2 (de) Aus faserverstärktem thermoplastischem Harz geformter Artikel und seine Herstellung
DE60119504T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines verbundprofils aus organischem, thermoplastischem, durch verstärkungsfasern verstärktem kunststoff
EP2265431B1 (de) Verformungs-vorrichtung zur herstellung profilierter halbzeuge, anlage mit einer solchen verformungs-vorrichtung und verfahren zur herstellung profilierter halbzeuge
DE102008011410B4 (de) Pultrusionsverfahren zur Herstellung eines profilierten Preforms oder eines profilierten FVK-Bauteils, Pultrusionsanlage sowie Press-Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE60118048T2 (de) Verfahren und Anlage zur kontinuierlichen Herstellung eines H-formigen Gegenstands aus faserverstärktem Kunststoff
WO2016102455A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines sandwichbauteiles und sandwichbauteil
DE102013226739A1 (de) Formwerkzeug, Formgebungseinrichtung und Verfahren zum Verformen eines Verstärkungsfasern enthaltenden Halbzeugs
DE102006052137B4 (de) Verfahren zur Herstellung von Blattfedern aus einem Faserverbundwerkstoff
DE10297710T5 (de) Vorrichtung zur Verarbeitung von faserverstärkten Verbundwerkstoffen unter Verwendung einer Fasermatte und deren Herstellung
DE102006025280A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils und Vorrichtung dazu
DE102016202053B4 (de) Verfahren zur Herstellung thermoplastischer Preforms
WO2008055459A2 (de) Verfahren zur herstellung einer blattfeder aus einem faserverbundwerkstoff mit einem thermoplastischen kunststoff und die so erhaltene blattfeder
DE102013226730A1 (de) Imprägnierwerkzeug und Verfahren zum kontinuierlichen Imprägnieren eines Verstärkungsfasermaterials mit einem Kunststoffmaterial
DE102016116552A1 (de) Vorrichtung zum Laminieren eines Faserstrangs und Herstellungsverfahren für ein Produkt, welches dieselbe verwendet
DE102015211670A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Serienfertigung von Bauteilen aus einem faserverstärkten Verbundmaterial
DE69810637T2 (de) Verfahren zum formen eines lasttrageteils aus verstärktem thermoplast
EP2737987A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Innenverkleidungsteils
EP3261822A1 (de) Prozessanordnung sowie verfahren zur herstellung eines faserverstärkten kunststoffbauteils
DE1504210A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von mit hitzehaertendem Harz impraegnierten Geweberohren oder -schlaeuchen
DE102004041454A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines plattenförmigen Elementes aus einem Fasermaterial und aus thermoplastischem Material, sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer mehrschichtigen Sandwich-Leichtbauplatte
EP3500420B1 (de) Verfahren zur herstellung eines faserverstärkten kunststoffbauteils
DE102006052136B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Prepregs
DE102011082192A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Prepregs aus Wickelverfahren
WO2014012774A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur herstellung von faserverstärkten kunststoffbauteilen

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07817677

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WD Withdrawal of designations after international publication
122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07817677

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2