EP-4240569-B1 - PROCESS FOR MANUFACTURING A FIBER REINFORCED POLYMER CONTINUOUS PROFILE

Inventors

• GERBER, NILS
• AL-SHEYYAB, AHMAD
• SELL, STEPHAN

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20211011

Claims (8)

1. Method for producing a fibre-reinforced polymer continuous profile (1), - wherein the continuous profile (1) having at least one hollow chamber (2, 2') comprises a core profile (10) which is produced by means of a pultrusion process, and - wherein, during the pultrusion process, at least one continuous strand with reinforcing fibres (5) is integrated into the polymer matrix (4) of the core profile (10), characterised in that curing of the core profile (10) is carried out by means of a dual-cure process and in that the dual-cure process consists of UV curing and thermal curing.
2. Method according to claim 1, characterised in that the feed material (K1, K2) for producing the polymer matrix (4) has a dynamic viscosity of 100-10,000 mPa·s at 20 °C, preferably 500-1,000 mPa·s.
3. Method according to claim 1 or 2, characterised in that the feed material (K1, K2) for producing the core profile (10) contains polythiols, methyl methacrylates, lactams or stabilised one-component systems, in particular stabilised thiols.
4. Method according to one of claims 1 to 3, characterised in that the thermal curing is subsequent to the UV curing.
5. Method according to one of claims 1 to 4, characterised in that the core profile (10) is provided, immediately after its forming, with an extruded outer thermoplastic coating (12).
6. Method according to claim 5, characterised in that the coating (12) is produced from a polymer (15) adhering to the core profile (10), in particular a polyacrylate, a polyester or a polyamide.
7. Method according to claim 5 or 6, characterised in that colour pigments (22) are added to the material (15) of the coating (12) before application to the core profile (10).
8. Method according to one of claims 5 to 7, characterised in that the second curing operation of the dual-cure process is thermal curing, wherein the heat input required for this is provided by applying the hot extrusion melt of the coating (12) to the core profile (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten polymeren End-Iosprofils. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der EP 2 528 723 B1 oder aus der DE 10 2016 119766 A1 bekannt. Bei Fenster- bzw. Tür-Hohlkammerprofilen zur Einfassung von Glasscheiben besteht einerseits grundsätzlich das Bedürfnis, eine möglichst gute Wärmedämmung zu realisieren und andererseits auch das Erfordernis einer ausreichenden mechanischen Stabilität. Sofern ein entsprechendes Fenster- bzw. Tür-Hohlkammerprofil durch Extrusion aus unverstärktem, thermoplastischem Material, beispielsweise Polyvinylchlorid (PVC) hergestellt wird, ist daher aus statischen Gründen in der Regel der Einschub eines metallischen Armierungsprofiles in mindestens eine der Hohlkammern erforderlich. Hierdurch wird zwar die mechanische Stabilität erheblich verbessert, dieser Vorteil muss jedoch wegen dem gleichzeitig als Wärmebrücke fungierenden metallischen Armierungsprofil mit deutlich schlechteren Wärmedämmeigenschaften erkauft werden. Um diesem Nachteil zu begegnen, haben sich daher bereits seit geraumer Zeit mit Fasern verstärkte PVC-Profile im Markt etabliert. So ist beispielsweise in der EP 2 191 090 B1 die Einbringung von Kurzglasfasern in die PVC-Matrix beschrieben, wodurch in vielen Anwendungsfällen auf den Einsatz einer Metallarmierung verzichtet werden kann. Um die Länge der im Wege der Extrusion eingebrachten Verstärkungsfasern im Endprodukt zu erhöhen, wird in der EP 2 953 775 A1 vorgeschlagen, die entsprechenden Verstärkungsfasern vor ihrer Einbringung in den Extrusionsprozess als Granulat mit einer PVC-Ummantelung zu versehen, welche einen gewissen Schutz gegen die hohe mechanische Beanspruchung der Fasern im Extrusionsprozess gewährleistet. Hierdurch kann eine größere Faserlänge im Endprodukt und damit eine höhere mechanische Steifigkeit sichergestellt werden. Eine weitere Verbesserung der mechanischen Eigenschaften bei gleichzeitig guter Wärmedämmung wird durch die Einbringung von nicht metallischen Verstärkungsbändern, beispielsweise Organoblechen, in das Hohlkammerprofil erreicht. Ein solches Verfahren ist in der EP 2 493 673 A1 beschrieben. Diese Organobleche verfügen in der Regel über endlose Fasern und können damit die mechanische Belastbarkeit des Profils noch einmal beträchtlich erhöhen. Mit den vorbeschriebenen Maßnahmen kann gegenüber einem unverstärkten PVC-Profil eine erhebliche Steigerung der Steifigkeit erreicht werden. Für viele Anwendungsfälle ist dies jedoch noch nicht ausreichend. Aus diesem Grund werden beispielsweise für Tür- oder Fensterrahmen mit sehr großen Verglasungen über mehrere Quadratmeter häufig immer noch Aluminiumprofile eingesetzt, welche über eine herausragende mechanische Festigkeit verfügen. Nachteilig bei diesen Profilen sind selbstredend die schlechten Wärmedämmeigenschaften, weshalb derartige Profile mit vergleichsweise aufwendigen thermischen Trennkonstruktionen ausgerüstet werden müssen. Ein weiterer Nachteil von Aluminiumprofilen ist auch, dass sie ein vergleichsweise hohes Gewicht aufweisen und sehr teuer sind. Verfahren mit den eingangs beschriebenen Merkmalen sind beispielsweise aus der EP 2 528 723 B1 sowie der WO 2018/072878 A1 bekannt. Mit Hilfe der darin offenbarten Pultrusionsprozesse lassen sich Endlosprofile mit sehr hoher Steifigkeit herstellen. Diese Verfahren haben jedoch in der Regel den Nachteil, dass sie im Vergleich zu Extrusionsprozessen nur mit vergleichsweise niedriger Produktionsgeschwindigkeit betrieben werden können, da eine vollflächige Imprägnierung der Verstärkungsfasern mit dem Matrixmaterial für die mechanische Performance der hergestellten Endlosprofile von essenzieller Bedeutung ist. Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit den eingangs beschriebenen Merkmalen anzugeben, das eine erhöhte Produktionsgeschwindigkeit erlaubt. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Aushärtung des Kernprofils mittels eines Dual-Cure-Verfahrens erfolgt. Dual-Cure-Verfahren sind in der Praxis grundsätzlich z.B. zur Aushärtung duroplastischer Materialien bekannt und bezeichnen ganz allgemein die Kombination zweier unterschiedlicher Aushärtungsmechanismen, z.B. durch eine Bestrahlung mit Lichtwellen einerseits und mit langwelligen Wärmestrahlen andererseits. Eine klassische Pultrusion mit thermischer Aushärtung ist langsam und oftmals nicht wirtschaftlich. Eine Elektronenstrahlhärtung oder Härtung mittels UV-Strahlung ermöglicht zwar deutlich kürzere Aushärtezeiten und höhere Produktionsgeschwindigkeiten. Nachteilig bei einer reinen Strahlenhärtung ist jedoch die begrenzte Eindringtiefe der Strahlung, so dass hiermit nur eine Härtung oberflächennaher Bereiche des Pultrusionsprofils möglich ist. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz eines Dual-Cure-Verfahrens können die Vorteile der einzelnen Härtungsmechanismen kombiniert und eine vollständige Durchhärtung des Endlosprofils auch bei hohen Durchlaufgeschwin