Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pultrusionsmaschine, mit deren Hilfe durch Strangziehen faserverstärkter Kunststoffprofile hergestellt werden können.

Aus DE 60 2005 005 714 T2 ist eine Pultrusionsmaschine bekannt, bei der zur kontinuierlichen Herstellung faserverstärkter Kunststoffprofile durch Strangziehen Textilbahnen in einer Imprägniereinrichtung durch eine tri- oder tetrafunktionales Epoxidharz aufweisende Harzzusammensetzung durchgezogen und nachfolgend die imprägnierten Textilbahnen durch Zufuhr von Wärme gehärtet beziehungsweise geliert werden.

Es besteht ein ständiges Bedürfnis die Herstellung von faserverstärkten Kunststoffprofilen zu beschleunigen und neue Rohstoffkombinationen zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffprofilen zur Verfügung zu stellen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen anzugeben, die eine schnelle, wirtschaftliche und sichere Herstellung von faserverstärkten Kunststoffprofilen auf Basis von Rohstoffen zu ermöglichen, die bislang nicht unter arbeitshygienischer Betrachtung sicher verarbeitet werden konnten. Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Pultrusionsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.

Erfindungsgemäß ist eine Pultrusionsmaschine zum Strangziehen faserverstärkter Kunststoffprofile vorgesehen mit einer Imprägniereinrichtung zum Imprägnieren von Fasern mit einem Harz, wobei das Harz ein gesundheitsschädliches und zumindest teilweise in die Gasphase übergehendes Harzedukt, insbesondere ein monomeres aliphatisches oder aromatisches Diisocyanat, aufweist, einer die Imprägniereinrichtung abdeckenden Haube zur Abdichtung der Imprägniereinrichtung gegenüber einer Umgebung, wobei die Haube eine Fasereingangsöffnung zum Zuführen der Fasern und eine Faserausgangsöffnung zum Abführen der imprägnierten Fasern aufweist, und einer Absaugeinrichtung zum Absaugen gasförmigen Harzedukts an der Fasereingangsöffnung und/oder an der Faserausgangsöffnung.

Die imprägnierten Fasern können von der Faserausgangsöffnung in ein formgebendes Werkzeug geführt werden, wo das herzustellende faserverstärkte Kunststoffprofil seine Formgebung erhält. Das imprägnierende Harz der imprägnierten Fasern kann vorzugsweise in dem formgebenden Werkzeug zumindest teilweise bereits härten und mit einer ausreichenden Festigkeit das formgebende Werkzeug verlassen, sodass ein in Vorschubrichtung hinter dem formgebenden Werkzeug vorgesehenes Ziehwerkzeug angreifen kann. Das Harz weist als Harzedukt insbesondere ein monomeres Diisocyanat mit einem Dampfdruck >0,001 Pa bei 23°C, bevorzugt mit einem Dampfdruck >0,01 Pa bei 23°C, besonders bevorzugt mit einem Dampfdruck >0,1 Pa bei 23°C auf, das erst in dem formgebenden Werkzeug polymerisiert. Aufgrund des dadurch geringeren Polymerisationsgrad des Harzes weist das Harz eine geringere Viskosität auf, wodurch die Faser schneller und vollständiger von dem Harz benetzt werden können. Die Verweildauer der Fasern in der Imprägniereinrichtung kann dadurch verringert werden, so dass die Fasern mit einer höheren Geschwindigkeit durch die Imprägniereinrichtung gezogen werden können und sich die Herstellungsgeschwindigkeit der faserverstärkten Kunststoffprofile erhöht. Gleichzeitig entsteht bei der Polymerisation der monomeren Harzedukte im formgebenden Werkzeug eine Isocyanatkonzentration von > 25 Gew.%, bevorzugt > 30 Gew.%, weiter bevorzugt > 35 Gew.% und besonders bevorzugt > 40 Gew.% bezogen auf die flüssigen Bestandteile der Reaktionsmischung eine Reaktionswärme, welche zum Härten des imprägnierenden Harzes der imprägnierten Fasern genutzt werden kann. Eine Härtungsstufe im formgebenden Werkzeug zum Härten des imprägnierenden Harzes kann dadurch kürzer und/oder energie sparender ausgestaltet werden, wodurch ebenfalls die Herstellungsgeschwindigkeit der faserverstärkten Kunststoffprofile erhöht werden kann.

Als Harz kann insbesondere ein Harz verwendet werden, das aus aliphatischen Diisocyanaten hergestellt ist. Wenn die Diisocyanate und/oder Polyisocyanate des Harzes allerdings nicht im Wesentlichen ausschließlich trimerisiert als Isocyanurate mit einem Restmonomergehalt von allenfalls kleiner 0,5 Gew.-% vorliegen und der Monomergehalt der monomeren aliphatischen Diisocyanate deutlich höher ist, kann ein signifikanter Anteil der Monomere schon bei Raumtemperatur von 23°C in die Gasphase übergehen. Mögliche Polyisocyanate sind TDI, MDI, HDI, PDI, H12MDI, IPDI, TODI, XDI, NDI und Decandiisocyanat. Bevorzugte Polyisocyanate sind HDI, PDI, H12MDI, MDI und TDI. Monomere aliphatische Diisocyanate sind leicht flüchtig und toxisch, so dass ein Betrieb einer offenen Pultrusionsmaschine in einem Raum, in dem sich auch ungeschützte Menschen befinden, aus Arbeitsschutzgründen nicht möglich ist. Durch die Haube und die Absaugeinrichtung ist es jedoch möglich ein monomeres Diisocyanat enthaltenes Volumen zu begrenzen und gegenüber der Umgebung abzudichten. Die Absaugleistung der Absaugeinrichtung kann so hoch dimensioniert sein, dass innerhalb des abgesaugten Volumens ein messbarer Druckunterschied von bevorzugt > 5 mbar, besonders bevorzugt > 20 mbar und besonders bevorzugt > 50 mbar gegenüber dem Umgebungsdruck im Raum entsteht, in dem die Pultrusionsmaschine aufgestellt ist. Da der Unterdrück in der erfindungsgemäßen Anlage dazu dient, einen unkontrollierten Austritt von Dämpfen zu verhindern, beträgt der in der Anlage, d.h. innerhalb des von der Haube 24 abgedeckten Volumens, herrschende Unterdrück gegenüber dem Umgebungsdruck in einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung 5 mbar bis 50 mbar, bevorzugt von 5 mbar bis 12 mbar. Ein höherer Unterdrück ist für den angestrebten Zweck nicht erforderlich. Größere Unterdrücke sind im Gegenteil sogar eher nachteilig, da sie die Verdunstung von flüchtigen Polyisocyanaten begünstigen. Der Druckunterschied führt dazu, dass ein Gasstrom nur von außen nach innen durch die mindestens eine Faserausgangsöffnung und Fasereingangsöffnung der Haube und nicht von innen nach außen über die mindestens eine Ausgangsöffnung und Fasereingangsöffnung strömen kann. Der Absaugstrom ist weiterhin so dimensioniert, dass neben den geplanten Faserausgangsöffnungen und Fasereingangsöffnungen auch kleinere unbeabsichtigte Föcher und/oder Undichtigkeiten des von der Haube abgedeckten Volumens einen Gasstrom von außen nach innen erfahren. Die hinreichend imprägnierten Fasern können die von der abgesaugten Haube bevorzugt eingekapselte Imprägniereinrichtung in einem weiteren Herstellungsschritt in Richtung des Formgebungswerkzeugs bzw. Härtungswerkzeugs als ein in Vorschubrichtung unendliches Profil verlassen. Der Vorschub der imprägnierten Fasern kann dabei mit Hilfe eines Ziehwerkzeugs hinter dem Härtungswerkzeug erzeugt werden, welches an dem ausgehärteten Profil zieht. Gegebenenfalls kann sich an das Aushärtewerkzeugt eine weitere absaugende Vorrichtung anschließen, die zum Beispiel eine Nachhärtung umschließt. Wiederum ist die Absaugung in der weiteren absaugenden Vorrichtung dann bevorzugt so ausgelegt, dass in dem umschlossenen Bereich ein messbarer Druckunterschied von bevorzugt > 2 mbar, besonders bevorzugt > 5 mbar und besonders bevorzugt > 10 mbar gegenüber dem Umgebungsdruck im Raum entsteht, im dem die Pultrusionsmaschine aufgestellt ist. Im Anschluss an die gegebenenfalls vorgesehene Nachhärtung können die erhaltenen Profile üblicherweise in transportfähige Fängen geschnitten werden.

Die Haube kann als Teil eines Gehäuses die Imprägniereinrichtung einhausen und abgesehen von den bewusst vorgesehenen Öffnungen, insbesondere der Fasereingangsöffnung und der Faserausgangsöffnung, die Imprägniereinrichtung gegebenenfalls inklusive eines Teils der Härtungsform gegenüber der Umgebung abdichten. Die Haube kann insbesondere an einem für die Harzedukte undurchlässigen Untergrund gasdicht befestigt sein. Gegebenenfalls kann der Untergrund durch ein Maschinenbett der Pultrusionsmaschine selbst gegeben werden. Beispielsweise ist zwischen der Haube und dem Untergrund eine Dichtung vorgesehen, deren Material gegenüber den Harzedukten chemisch beständig ist. Die nicht polymerisierten Monomere können von den imprägnierten Fasern von der Absaugeinrichtung abgesaugt werden, so dass eine Kontamination der Umgebung vermieden werden kann. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass eine vollständige Einkapselung der Pultrusionsmaschine nicht erforderlich ist. Die Pultrusionsmaschine braucht nicht in einem für Menschen gesperrten Unterdruck-Raum aufgesteht zu sein. Stattdessen kann es bereits ausreichend sein, lediglich das mit Hilfe der Haube umschlossene Volumen einem ausreichenden Unterdrück auszusetzen, um eine Kontamination des die Pultrusionsmaschine aufnehmenden Raums zu vermeiden. Die Haube und/oder die Absaugeinrichtung kann passive und/oder aktive Kühlelement, insbesondere Kühlrippen und/oder einen Kühlmantel, aufweisen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt das von der Haube abgedeckte Volumen < 10 m ³ , insbesondere < 5 m ³ und bevorzugt < 2 m ³ und besonders bevorzugt < 1 m ³ . Dies hat den Vorteil, dass zur Aufrechterhaltung des Unterdrucks eine vergleichbar geringe Abzugsleistung benötigt wird.

Insbesondere erzeugt eine Abzugsleistung der Absaugeinrichtung einen Gasdurchsatz von < 2000 m ³ /h, insbesondere < 1500 m ³ /h, vorzugsweise < 1000 m ³ /h und besonders bevorzugt < 500 m ³ /h. Der Gasdurchsatz kann auf die mindestens eine Fasereingangsöffnung und die mindestens eine Faserausgangsöffnung aufgeteilt sein.

Vorzugsweise ist die Imprägniereinrichtung ausgelegt einen Umsatz von > 5 kg/h, vorzugsweise > 20 kg/h und besonders bevorzugt > 50 kg/h an Reaktionsmaterial zu erhalten. Aufgrund der besonders niedrigen Viskosität der Harzedukte kann das Imprägniervolumen eines Tränkebads der Imprägniereinrichtung sehr klein gehalten werden und gleichzeitig ein vergleichsweise hoher Umsatz erreicht werden.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst der Raum, den die weitere absaugende Vorrichtung, welche die Formgebungs- und Härtungseinheit umschließt, < 10 m ³ , bevorzugt < 5 m ³ und besonders bevorzugt < 2 m ³ und ganz besonders bevorzugt < 1 m ³ . Dies hat den Vorteil, dass zur Aufrechterhaltung des Unterdrucks eine vergleichbar geringe Abzugsleistung von < 2000 m ³ /h bevorzugt < 1500 m ³ /h und besonders bevorzugt < 1000 m ³ /h und ganz besonders bevorzugt < 500 m ³ /h Gasdurchsatz benötigt wird.

Besonders vorteilhaft wird nur ein geringer Fufvolumenstrom benötigt, da über eine höhere Absaugleistung die Menge an Gas, die mit einem Tränkebad der Imprägniereinrictung oder mit dem Reaktivharz in Berührung kommt und zu ungewünschten Nebenreaktionen führen kann, wie z.B. Wassereintrag in Regionen mit hoher Gasfeuchtigkeit, minimiert werden kann. In einer besonderen Ausführungsform wird das Gas im Zustrom, der von der Absaugeinrichtung in die Haube gesaugt wird, gekühlt und/oder getrocknet.

In einer weiteren besonderen Ausführungsform besteht der Zustrom, der von der Absaugeinrichtung in die Haube gesaugt wird, aus einem Inertgas, wie beispielsweise CO2, N2, Ar etc., welches bevorzugt vor der Nutzung getrocknet wird und bevorzugt im Kreis gefahren wird, nachdem es nach dem Durchlauf durch die Absaugeinrichtung von eventuell mitgenommenen reaktiven Komponenten befreit wurde.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt die Viskosität des niedrigviskosen Monomere aliphatische Diisocyanate enthaltenden Reaktionsmaterials < 500 mPas, bevorzugt < 300 mPas, besonders bevorzugt < 200 mPas und ganz besonders bevorzugt < 100 mPas bei 23°C gemäß DIN EN ISO 2884-1. Aufgrund dieser besonders niedrigen Viskosität kann das Imprägniervolumen eines Tränkebads der Imprägniereinrichtung sehr klein gehalten werden obwohl bevorzugt Umsätze von > 5 kg/h, besonders bevorzugt > 20 kg/h und ganz besonders bevorzugt > 50 kg/h an Reaktionsmaterial erhalten werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Fasereingangsöffnung soweit wie möglich minimiert. Dies wird bevorzugt dadurch umgesetzt, dass die Fasern vor Einbringung in die Imprägniereinrichtung schon über Rollen und Führungsschienen zusammengefasst sind, so dass die Fasereingangsöffnung < 2000 cm ² , bevorzugt < 1000 cm ² und ganz besonders bevorzugt < 500 cm ² umfasst.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die durch die Fasereingangsöffnung geführten Fasern durch einen hängenden oder gespannten Textilvorhang geführt, der das Einlass-Gasvolumen weiter reduziert, sowie eine Kontamination der Imprägniereinrichtung mit Staub etc. aus der Umgebung weitgehend verhindert. Dazu kann der Faservorhang bevorzugt statisch aufgeladen sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Faserausgangsöffnung soweit wie möglich minimiert. Dies wird bevorzugt dadurch umgesetzt, dass die Fasern vor Austrag aus der Imprägniereinrichtung schon über Rollen und Führungsschienen zusammengefasst sind, so dass die Faserausgangsöffnung < 500 cm ² , bevorzugt < 200 cm ² und ganz besonders bevorzugt < 100 cm ² umfasst. Bevorzugt ist die Faserausgangsöffnung kleiner als die Fasereingangsöffnung.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die durch die Faserausgangsöffnung geführten imprägnierten Fasern durch einen hängenden oder gespannten Textilvorhang geführt, der das Einlass-Gasvolumen weiter reduziert sowie ein Kontamination der Imprägniereinrichtung mit Staub etc. aus der Umgebung weitgehend verhindert. Zudem kann ein Großteil überschüssigen Reaktionsmaterials von den imprägnierten Fasern abgestreift und bevorzugt in das Tränkebad oder über einen Zwischenbehälter in die Imprägniereinrichtung zurückgeführt werden.

Es ist unschädlich oder sogar vorteilhaft, wenn ein signifikanter Gasstrom aus der Umgebung durch die Faserausgangsöffnung hindurch abgesaugt wird. Ein Austritt der in die Gasphase übergegangenen Harzedukte kann dadurch sicher verhindert werden. Zudem kann dadurch eine konvektive Kühlung der imprägnierten Fasern erreicht werden. Dies ermöglicht eine unerwünschte Polymerisierung der Harzedukte in dem formgebenden Werkzeug zu verhindern und/oder zu kontrollieren, wodurch wiederum der Monomeranteil in den Harzedukten erhöht werden kann und durch die weiter verringerte Viskosität des Harzes die Benetzung der Fasern noch schneller und noch vollständiger erfolgen kann. Durch die Haube ist es möglich in der Imprägniereinrichtung ein Harz zu verwenden, das aufgrund eines hohen Monomeranteils in den Harzedukten eine besonders niedrige Viskosität aufweist und dadurch die Fasern schneller vollständig benetzen kann, ohne dass die flüchtigen und giftigen Harzedukte Personen schaden können, so dass eine schnelle Herstellung von faserverstärkten Kunststoffprofilen ermöglicht ist.

Das Harz kann beispielsweise aus separat gelagerten abgeschlossenen Fässern über die Fasereingangsöffnung in die Imprägniereinrichtung gefördert werden kann. Die Haube kann beispielsweise sämtlich stromaufwärts der Imprägniereinrichtung vorgesehenen Komponenten der Pultrusionsmaschine ebenfalls einkapseln, wobei die Haube gegebenenfalls auch mindestens einen Vorratsbehälter, insbesondere abgeschlossenes Fass, einkapseln kann, in dem das der Imprägniereinrichtung zuzuführende Harz gelagert ist. Beispielsweise ist stromaufwärts zur Imprägniereinrichtung eine Stellage mit Faserspindeln und/oder eine Vorformeinrichtung, in der die von den Faserspindeln kommenden Fasern mit einer Matrix, beispielsweise Matten und/oder Fließe, verbunden und/oder miteinander in der definierten Relativlage gelegt, gewirkt und/oder verzwirbelt werden, bevor die Fasern der Imprägniereinrichtung zugeführt werden. Falls nach dem Imprägnieren der Fasern mit dem Harz noch eine gesonderte Härtung der imprägnierten Fasern vorgesehen ist, kann es vorteilhaft sein, wenn die Haube auch ein hierzu vorgesehenes Härtungswerkzeug abdeckt und einkapselt, so dass beim Härten gegebenenfalls zusätzlich verflüchtigte Harzedukte ebenfalls abgesaugt werden können. Vorzugsweise ist ein Ziehwerkzeug, mit dessen Hilfe die Fasern durch die Imprägniereinrichtung gezogen werden und/oder eine Trenneinrichtung, welche die faserverstärkten Kunststoffprofile in der gewünschten Fänge abtrennt, außerhalb der Haube vorgesehen. Bei den ausgehärteten abgekühlten Fasern ist ein signifikanter Austritt von giftigen Harzedukten nicht zu befürchten, so dass eine Abdeckung und Einkapselung des Ziehwerkzeugs und der Trenneinrichtung nicht erforderlich ist. Die Haube und die Absaugeinrichtung können dadurch entsprechend kleiner und kostengünstiger dimensioniert sein. Das Harz mit den monomeren Harzedukten kann aus einem geschlossenen Behälter, beispielsweise ein verschlossenes Fass, in die Imprägniereinrichtung gefördert werden. Hierzu kann eine von dem Behälter gegebenenfalls über eine Fördereinrichtung führende Zuführleitung über die Fasereingangsöffnung in die Haube und in die Imprägniereinrichtung führen. Die Imprägniereinrichtung kann eine Wanne aufweisen, in der sich das Harz sammeln kann und die Fasern durch das Harz gezogen werden können. Insbesondere kann das Harz über eine Düse eingespritzt werden, so dass das Harz unmittelbar auf den Fasern auftreffen und überschüssiges Harz in die Wanne abtropfen kann. Gegebenenfalls kann ein Überlauf und/oder eine Abfuhreinrichtung vorgesehen sein, um nicht an den Fasern haftendes Harz, beispielsweise als Purge-Strom, abzuführen. Die Zuführleitung und/oder eine gegebenenfalls vorgesehene Abfuhrleitung zur Abfuhr von Harz kann mit einer ausreichenden Dichtigkeit durch die Haube hindurchgeführt sein. Da im Gegensatz zu den imprägnierten Fasern eine Relativbewegung der Zuführleitung und der Abfuhrleitung zu der Haube nicht vorgesehen ist, ist eine ausreichende Abdichtung, beispielsweise durch eine stoffschlüssige Verbindung der Zuführleitung und der Abfuhrleitung mit dem Material der Haube an den Durchführungsstellen, leicht möglich.

Es ist möglich, dass die Haube lediglich die Imprägniereinrichtung abdeckt, so dass ein Tränkebad der Imprägniereinrichtung, durch das die Fasern gezogen werden und aus dem die monomeren Harzedukte verdampfen können, von der Haube eingekapselt ist. Die Haube braucht dadurch nicht stromaufwärts zur Imprägniereinrichtung vorgesehene Komponenten der Pultrusionsmaschine, wie beispielsweise eine Stellage mit Faserspindeln und/oder eine Vorformeinrichtung für die Fasern abzudichten. Die Haube und die Absaugeinrichtung kann dadurch entsprechend klein und kostengünstig dimensioniert werden. Hierbei kann vergleichbar zu der Faserausgangsöffnung auch an der Fasereingangsöffnung ein Volumenstrom von der Absaugeinrichtung abgesaugt werden, der einen Austritt gasförmiger Harzedukte über die Fasereingangsöffnung in die Umgebung verhindern kann.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist an der Faserausgangsöffnung ein Überlauf für überschüssiges Reaktivmaterial vorgesehen, der bevorzugt innerhalb der weiteren absaugenden Vorrichtung aufgenommen und wieder in die Imprägniereinrichtung zurückgeführt wird. Alternativ kann das überschüssige Material in einen Zwischenbehälter überführt werden, aus dem es bevorzugt kontinuierlich wieder in die Imprägniereinrichtung dosiert werden kann.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein an der Faserausgangsöffnung vorgesehener Übergang der Imprägniereinrichtung in das Formwerkzeug thermisch soweit entkoppelt, dass rücklaufendes Material maximal eine Temperatur hat, die < 40°C, bevorzugt < 30°C und besonders bevorzugt < 20°C oberhalb der Temperatur des Reaktivmaterials in der Imprägniereinrichtung hegt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, ist die Imprägniereinrichtung vom Formgebungs- und Härtungswerkzeug durch einen Isolator wärmegetrennt. Der Isolator ist bevorzugt ein Gas oder ein wenig wärmeleitfähiges Material an dem die Reaktionsmasse zudem schlecht haftet. Bevorzugt ist der Isolator z.B. eine Keramik oder ein mit Fluorpolymer oder Silikonpolymer beschichteter Werkstoff oder ein Fluor oder Silikonpolymer.

Insbesondere ist in Vorschubrichtung hinter der Haube ein formgebendes Werkzeug zum Formen der imprägnierten Fasern zu einem faserverstärkten Kunststoffprofil vorgesehen, wobei die Faserausgangsöffnung der Haube eine Eingangsöffnung und/oder eine Matrize für das formgebende Werkzeug ausbildet. Das formgebende Werkzeug kann sich unmittelbar an der Faserausgangsöffnung der Haube anschließen, so dass die imprägnierten Fasern nur eine möglichst geringe Strecke bis zum formgebenden Werkzeug überwinden müssen. Hierbei kann die Faserausgangsöffnung der Haube bereits geeignet profiliert sein, um als Matrize des formgebenden Werkzeugs zumindest eine Vorformung der imprägnierten Fasern für das in dem formgebenden Werkzeug stattfindende Strangziehverfahren vorzunehmen.

Vorzugsweise ist eine Absaugleistung der Ab saugeinrichtung an der Faserausgangsöffnung und/oder an der Fasereingangsöffnung konzentriert. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass ein Absaugen an einer zu der Faserausgangsöffnung und/oder an der Fasereingangsöffnung versetzten Stelle nicht erforderlich ist, da es für eine Gesundheitsgefährdung durch die gasförmigen Harzedukte nur auf den an der Faserausgangsöffnung und gegebenenfalls zusätzlich an der Fasereingangsöffnung sattfindenden Gasvolumenstrom ankommt. Ein durch Strömungswiderstände verursachter Druckverlust von einer Ansaugstelle der Ab saugeinrichtung bis zur Faserausgangsöffnung und/oder bis zur Fasereingangsöffnung kann minimiert werden. Stattdessen kann möglichst nahe zur Faserausgangsöffnung und/oder zur Fasereingangsöffnung jeweils eine Ansaugstelle der Absaugeinrichtung vorgesehen werden. Hierbei kann zudem berücksichtigt werden, dass durch den niedrigen Druck im Innern der Haube, der insbesondere ein Unterdruck ist, über die gesamte Oberfläche des Harzes Harzedukte durch Verdampfen in die Gasphase übergehen können. Da das Absaugen der Ab saugeinrichtung an der Faserausgangsöffnung und/oder an der Fasereingangsöffnung konzentriert werden kann, stellt sich im Bereich der Faserausgangsöffnung und/oder der Fasereingangsöffnung ein niedrigerer Partialdruck ein, so dass an der übrigen Oberfläche des Harzes aufgrund des zumindest geringfügigen höheren Partialdrucks ein Verdampfen der Harzedukte stärker gehemmt ist.

Besonders bevorzugt ist ein Randdruck der Absaugeinrichtung an der Faserausgangsöffnung und/oder an der Fasereingangsöffnung derart niedrig eingestellt, dass gerade eben ein Volumenstrom aus dem Innern der Haube in die Umgebung über die Fasereingangsöffnung vermieden ist. Ein von der Absaugeinrichtung eingestellter Volumenstrom kann hierzu bei unter Berücksichtigung des jeweiligen Öffnungsquerschnitts der Faserausgangsöffnung beziehungsweise der Fasereingangsöffnung geeignet eingestellt werden. Es ist ausreichend, dass bei dem gewählten Volumenstrom der Absaugeinrichtung ein Volumenstrom von innen nach außen über die Faserausgangsöffnung und/oder die Fasereingangsöffnung sicher so klein ist, dass im umgebenden Volumen die maximale Arbeitsplatzkonzentration eingehalten wird, bevorzugt eine Kontamination mit den flüchtigen Isocyanaten nicht messbar ist. Ein signifikant großer Volumenstrom von außen nach innen über die Faserausgangsöffnung und/oder die Fasereingangsöffnung ist nicht erforderlich. Damit auch noch im Harz gelöste monomere Harzedukte aus den imprägnierten Fasern abgesaugt werden können, kann der Randdruck an dem Faserausgangsöffnung im Vergleich zu dem Randdruck an der Fasereingangsöffnung besonders niedrig eingestellt werden. Dadurch können restliche Harzedukte in den imprägnierten Fasern verdampft und abgesaugt werden, so dass außerhalb der Haube im Wesentlichen keine signifikante Menge der Harzedukte mehr aus den imprägnierten Fasern verdampfen und in die Umgebung gelangen können. Zudem lässt über einen von der Absaugeinrichtung erreichten derartig niedrigen Druck an der Faserausgangsöffnung eine signifikante konvektive Kühlung der imprägnierten Fasern erreichen.

Insbesondere weist die Ab saugeinrichtung einen an der Fasereingangsöffnung und/oder einen an der Faserausgangsöffnung endenden Absaugkanal auf, wobei insbesondere eine Seitenwand des Absaugkanals durch die Haube ausgebildet ist. Dadurch kann die Absaugleistung der Absaugeinrichtung leicht der Fasereingangsöffnung und/oder an der Faserausgangsöffnung konzentriert werden. Hierbei ist es beispielsweise möglich den jeweiligen Absaugkanal durch ein im Querschnitt im Wesentlichen U-förmiges Blech auszubilden, das von innen mit der Haube befestigt, beispielsweise verschweißt, ist. Der Herstellungsaufwand kann dadurch minimiert werden. Der jeweilige Absaugkanal kann zu mindestens einem innerhalb oder außerhalb der Haube angeordneten Gebläse führen, welches den erforderlichen Förderdruck der Absaugeinrichtung aufbauen kann.

Vorzugsweise weist die Absaugeinrichtung einen durch die Haube zu einer, insbesondere als Flüssigkeitsfilter ausgestalteten, Filtereinrichtung zum Abtrennen der gasförmigen Harzedukte führenden Auslasskanal auf. Die Filtereinrichtung kann die in dem Abgas der Absaugeinrichtung enthaltenen dampfförmigen Harzedukte herausfiltern. Insbesondere können die dampfförmigen Harzedukte in einem Flüssigkeitsfilter oder einer Gaswäsche gelöst werden und gegebenenfalls aus dem Abwasser abgetrennt und wiederverwendet werden. In einer besonderen Ausführungsform kann deshalb auch das von den gasförmigen Harzedukten befreite Gasstrom wieder in den Kreislauf rückgeführt werden.

Besonders bevorzugt ist eine Begasungseinrichtung zur Beaufschlagung der Fasereingangsöffnung und/oder der Faserausgangsöffnung mit einem, insbesondere inerten, Schutzgas, insbesondere von außerhalb der Haube vorgesehen. Als Schutzgas kann beispielsweise auch Wasserdampf verwendet werden, das gasförmiges Isocyanat zerstört, bei Isocyanat im flüssigen Zustand so langsam reagieren würde, dass es vor einem signifikanten Umsatz des flüssigen Isocyanats bereits verbraucht wäre. Die Begasungseinrichtung kann außerhalb der Fasereingangsöffnung und/oder der Faserausgangsöffnung einen Überdruck aufbauen, der ein Entweichen dampfförmiger Harzedukte aus der Haube verhindern kann. Zudem kann die Begasungseinrichtung eine zusätzliche Kühlung der imprägnierten Fasern erreichen.

In einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der oben beschriebenen Pultrusionsmaschine zum Strangziehen faserverstärkter Kunststoffprofile.

Bei dieser Verwendung enthält das Harz 20 insbesondere ein monomeres Diisocyanat mit einem Dampfdruck >0,001 Pa bei 23°C, bevorzugt mit einem Dampfdruck >0,01 Pa bei 23°C und besonders bevorzugt mit einem Dampfdruck >0,1 Pa bei 23°C.

Bei dieser Verwendung ist es besonders bevorzugt, dass innerhalb des von der Haube 24 abgedeckten Volumens ein Unterdrück gegenüber dem Umgebungsdruck von 5 mbar bis 50 mbar, bevorzugt von 5 mbar bis 12 mbar anliegt.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigt:

Fig. 1 : eine schematische perspektivische Ansicht einer vorbekannten Pultrusionsmaschine und Fig. 2: eine schematische Prinzipdarstellung eines Teils der erfindungsgemäßen Pultrusionsmaschine aus Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Pultrusionsmaschine 10 weist eine Imprägniereinrichtung 12 mit einem zur Umgebung zugänglichen Tränkebad 14 auf, in das mit Hilfe eines Ziehwerkzeugs 44 Fasern 16 von einem Spindel-Rack 46 eingebracht werden können, um die Fasern mit einem aus einer Mischeinheit 48 zugeführten Harz 20 zu benetzen. Die aus dem Tränkebad 14 herausgezogenen und mit Harz 20 benetzten Fasern 16 können über ein formgebendes Werkzeug von einer Kühleinrichtung 50 gekühlt werden und hinter dem Zieh Werkzeug 44 mit Hilfe einer Säge 52 abgelängt werden.

Die in Fig. 2 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Pultrusionsmaschine 10 weist im Vergleich zu der in Fig. 1 dargestellten Pultrusionsmaschine 10 eine Imprägniereinrichtung 12 auf, die beispielsweise ein Tränkebad 14 aufweist, das mit einem Harz 20 gefüllt ist. Fasern 16 können in dem Tränkebad 14 der Imprägniereinrichtung 12 gezogen werden, wo die Fasern 16 mit dem Harz 20 benetzt werden und als imprägnierte Fasern 18 das Tränkebad 14 wieder verlassen. Das Tränkebad 14 kann auf einem Maschinenbett 22 aufgesetzt sein. Die Imprägniereinrichtung 12 kann insbesondere als Injektionseinrichtung ausgestaltet sein, bei der über eine Düse das Harz 20, insbesondere auf die in die Imprägniereinrichtung 12 eintretenden Fasern 16, eingespritzt wird.

Im in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel weist das Harz 20 Harzedukte mit einen hohen Anteil monomerer aliphatischer Diisocyanate auf, wobei die Harzedukte insbesondere einen Monomeranteil in Gew.% von >2%, vorzugsweise >5%, weiter bevorzugt > 10%, besonders bevorzugt >20% und insbesondere >40% aufweist. Die Harzedukte polymerisieren erst in dem Tränkebad 14 der Imprägniereinrichtung 12 und ermöglichen für das Harz 20 eine besonders niedrige Viskosität, die eine schnelle und umfassende Benetzung der Fasern 16 ermöglichen. Die gesundheitsgefährdenden Harzedukte, die in die Gasphase übergegangen sind, können von einer mit dem Maschinenbett 22 gasdicht verbundenen Haube 24 in der Imprägniereinrichtung 12 zurückgehalten werden. Die Haube 24 kann zusammen mit dem Maschinenbett 22 ein Gehäuse für die Imprägniereinrichtung 12 ausbilden, in dem die Imprägniereinrichtung 12 weitgehend eingekapselt ist. Mit Hilfe einer Absaugeinrichtung 26 können die verdampften monomeren Harzedukte abgesaugt und über einen Auslasskanal 28 einer als Flüssigkeitsfilter ausgestalteten Filtereinrichtung 30 zugeführt werden, wo das Abgas der Ab saugeinrichtung 26 gereinigt und die Harzedukte abgetrennt und gegebenenfalls rückgeführt werden können.

Die Haube 24 weist eine Fasereingangsöffnung 32 auf, über welche die Fasern 16 in die Haube 24 und die Imprägniereinrichtung 12 zugeführt werden können. Zudem weist die Haube 24 eine Faserausgangsöffnung 34 auf, über welche die imprägnierten Fasern 18 aus der Imprägniereinrichtung 12 und der Haube 24 abgeführt werden können. Die Absaugeinrichtung 26 weist jeweils zu der Fasereingangsöffnung 32 und der Faserausgangsöffnung 34 führende Absaugkanäle 36 auf, die beispielsweise durch ein an der Innenseite der Haube 24 aufgeschweißte U-förmiges Blech 38 ausgebildet sind. Die von einem Gebläse 40 der Ab saugeinrichtung 26 bereitgestellte Absaugleistung kann an der Fasereingangsöffnung 32 und der Faserausgangsöffnung 34 konzentriert werden, um einen Austritt der gasförmigen Harzedukte aus der Haube 24 zu vermeiden. Dadurch kann im Bereich der Fasereingangsöffnung 32 und der Faserausgangsöffnung 34 im Vergleich zum übrigen von der Haube 24 eingekapselten Volumen ein besonders geringer Druck erreicht werden, wobei der Druck im Bereich der Faserausgangsöffnung 34 geringer als der Druck im Bereich der Fasereingangsöffnung 32 ist, um die exotherme Reaktionswärme bei der Polymerisierung der monomeren Harzedukte abzuführen und eine signifikante Kühlung der imprägnierten Fasern 18 zu erreichen. Die Haube 24 kann zudem eine Fasereingangsöffnung 42 aufweisen, über die das aus einem abgeschlossenen Behälter geförderte Harz 20 in die Imprägniereinrichtung 12 gefördert werden kann.