vorliegenden Langgutes

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug sowie auf ein Verfahren zur

Ummantelung eines als Meterware vorliegenden Langgutes, insbesondere in Form einer Faser oder eines Faserbündels, mit wenigstens einer Thermoplastschicht, mit einer Benetzungseinheit, die wenigstens eine mit einem fließfähigen Thermoplast befüllbare Kontaktzone umfasst, durch die das Langgut zu Zwecken einer Benetzung mit dem Thermoplast in Form eines kontinuierlich fortlaufenden Stranges führbar ist.

Stand der Technik

Aus der DE-OS-27 33 075 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zum Überziehen eines Langgutes in Form eines drahtförmigen Gegenstandes mit einem thermisch schmelzbaren Material zu entnehmen, das innerhalb eines Gehäuse als erhitztes Flüssigbad vorliegt. Das Gehäuse sieht einen Gehäuseabschnitt mit zwei vertikal übereinander angeordneten Gehäuseöffnungen vor, durch die der als Meterware vorliegende, drahtförmige Gegenstand uniaxial vertikal von unten nach oben durch das Gehäuse hindurch geführt wird, wodurch der drahtförmige Gegenstand mit dem in geschmolzener Form vorliegenden Material äußerlich benetzt wird. Der vertikal nach oben geführte und mit geschmolzenem Material ummantelte, drahtförmige Gegenstand wird unmittelbar nach Austritt aus dem Flüssigkeitsbad gekühlt, wodurch sich Mantelmaterial verfestigt. Der drahtförmige Gegenstand wird über motorisch angetriebene Rollen unter Vorgabe einer bestimmten Fördergeschwindigkeit durch das mit geschmolzenem Material angefüllte Gehäuse gezogen.

Aus der DE 42 26 343 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser zu entnehmen, bei dem die aus einer Glasvorform gezogene optische Faser in unmittelbarer Prozessabfolge durch eine Beschichtungsvorrichtung geführt wird, in der Beschichtungsmaterial in flüssiger Form bevorratet ist, das sich an der

Oberfläche der optischen Faser in Form einer Materialschicht absetzt. Die aus unmittelbar aus der Beschichtungsvorrichtung austretende, beschichtete optische Faser wird zu Zwecken eine schnellen Aushärtung oder Vernetzung des

Schichtüberzuges in einer Schutzgasatmosphäre geführt.

Die Druckschrift DE 41 21 677 A1 beschreibt ein Verfahren zum Beschichten einer optischen Faser in einem Druckbeschichtungsgefäß, das eine mit Druck

beaufschlagte Vorratsmenge an Lack enthält. Das Druckbeschichtungsgefäß weist zwei an sich gegenüberliegenden Gefäßwänden angebrachte Öffnungen für die Durchführung einer optischen Faser auf, die gegenüber Leckagen abgedichtet sind. Die Druckregelung innerhalb des Druckbeschichtungsgefäßes erfolgt derart, dass im Zusammenhang mit der Ziehgeschwindigkeit, mit der die optische Faser durch das Besch ichtungsgefäß gezogen wird, eine möglichst gleichmäßige

Schichtdickenabscheidung erhalten wird.

Die US-Schrift US 5,749,971 offenbart eine Vorrichtung zum Beschichtung von Schweißelektroden mit einem Flussmittel, bei der die Schweißelektrode mittels einer Führungseinheit durch eine düsenförmig ausgebildete Beschichtungseinheit gefördert wird, in der die Schweißelektrode mit dem verflüssigten Flussmittel ummantelt wird, das über seitliche Zuführungen der Beschichtungseinheit zugeleitet wird. Die Druckschrift D10 2010 045 279 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Herstellung von mit Polymeren beschichteten Formkörpern, insbesondere zur Beschichtung von Fasern und Filamenten. Mittels Transportrollen wird eine zu beschichtende Faser durch ein Führungsrohr in ein Bad mit flüssigem Polymer gezogen und anschließend durch eine Blendenöffnung geführt, an der überschüssiges Polymer abgestreift wird. Schließlich gelangt die mit Polymer beschichtete Faser über weitere Transportrollen unter mechanischer Spannung zur Ausrichtung der Polymere längs einer

sogenannten Entspannungsstrecke.

Allen bekannten Beschichtungsvorrichtungen und -verfahren für als Meterware vorliegende Langgüter ist gemeinsam, dass die Vorrichtungen zumeist großbauend und schwer ausgebildet sind und daher nicht dafür geeignet erscheinen, diese als portable Werkzeuge einzusetzen. Beispielsweise wäre es wünschenswert derartige Werkzeuge mit beweglich geführten Roboterarmen zu kombinieren, um das frisch ummantelte Langgut, dessen Mantelmaterial noch nicht verfestigt oder ausgehärtet ist, zu Zwecken einer individuellen räumlichen Verlegung zum Aufbau

dreidimensionaler Strukturen einzusetzen. In allen bekannten Fällen sind zudem aufwendige Förder- und Transportmechanismen notwendig, mit denen das zu beschichtende Langgut durch eine geeignet konzipierte Beschichtungsvorrichtung hindurch gefördert werden muss.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug sowie ein Verfahren zur Ummantelung eines als Meterware vorliegenden Langgutes, insbesondere in Form einer Faser oder eines Faserbündels, mit wenigstens einer Thermoplastschicht, mit einer Benetzungseinheit, die wenigstens eine mit einem fließfähigen Thermoplast befüllbare Kontaktzone umfasst, durch die das Langgut zu Zwecken einer Benetzung mit dem Thermoplast in Form eines kontinuierlich fortlaufenden Stranges führbar ist, derart weiterzubilden, dass der Ummantelungsprozess des Langgutes mit

wenigstens einer Schicht aus thermoplastischem Material mit einer gegenüber dem Stand der Technik reduzierten Anzahl an hierfür erforderlichen Komponenten realisierbar ist, so dass das zur Ummantelung dienende Werkzeug möglichst kompakt und kleinbauend ausgebildet sein soll. Insbesondere gilt es die Möglichkeit zu eröffnen, das mit thermoplastischem Material ummantelte Langgut unmittelbar nach Austritt aus dem Werkzeug in Form eines fortlaufenden Stranges längs eines dreidimensional vorgebbaren Verlegeweges aus dem Werkzeug auszutragen. Die für die Realisierung des neuartigen Werkzeuges erforderlichen Mittel und Komponenten sollten möglichst kostengünstig sein und eine verfahrenstechnisch einfache

Handhabung ermöglichen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein im Anspruch 1 angegebenes Werkzeug gelöst. Gegenstand des Anspruches 18 ist ein

lösungsgemäßes Verfahren zur Ummantelung eines als Meterware vorliegenden Langgutes. Den Erfindungsgedanken in vorteilhafter Weise weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der weiteren Beschreibung,

insbesondere unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele zu entnehmen.

Das lösungsgemäße Werkzeugkonzept baut auf dem grundlegenden Prinzip einer Stoffaustragsdüse auf, bei der wenigstens ein pastös fließfähiges Material, beispielsweise in Form eines erweichten fließfähigen Thermoplast druck- bzw.

kraftbeaufschlagt durch einen Düsenkörper gefördert wird unter Ausbildung eines kontinuierlichen Materialstranges, dessen unmittelbar nach Austritt aus dem

Düsenkörper pastöse Konsistenz in Abhängigkeit des gewählten Materials zumeist durch Abkühlen und/oder durch Lichtinduzierte Vernetzungsprozesse einer

Materialaushärtung unterliegt. Den kraft- oder druckbeaufschlagten Förderprozess, mit dem ein durch Erwärmen fließfähiges Thermoplast durch einen Düsenkörper, der im Weiteren als Benetzungseinheit bezeichnet wird, gefördert wird, macht sich das lösungsgemäße Werkzeug zur Ummantelung eines als Meterware vorliegenden Langgutes zunutze, indem das als lose Meterware vorliegende Langgut über einen entsprechend in der Benetzungseinheit vorgesehenen Zugang in den Förderbereich des die Benetzungseinheit druck- bzw. kraftbeaufschlagt durchsetzenden thermisch erweichten und daher fließfähigen thermoplastischen Materialstroms eingebracht wird, so dass das Langgut möglichst längs seines Umfangsrandes allumfassend vom Thermoplast umschlossen wird. Aufgrund der zwischen der Langgutoberfläche und dem durch die Benetzungseinheit fließenden Thermoplast wirkenden

adhäsionsbedingten Reibungskräfte, durch die das Langgut in Strömungsrichtung des fließfähigen Thermoplast regelrecht mitgezogen wird. Aufgrund der

reibschlussbedingten, sich längs des Langgutes in Richtung der Fließ- bzw.

Förderrichtung des fließfähigen Thermoplast ausbildenden Zugkraft, bedarf es keiner weiteren, die Zu- oder Abförderung des Langgutes in oder durch die

Benetzungseinheit unterstützenden, motorisch angetriebenen Fördereinrichtung. Durch den lösungsgemäßen Wegfall jeglicher motorisch angetriebener

Zufördermechanismen für das Langgut ist die Voraussetzung geschaffen, die

Benetzungseinheit möglichst klein, kompakt und leichtgewichtig auszuführen, so dass ihr Einsatz selbst in Form einer portablen Einheit am Manipulator-Endarm einer Robotereinheit möglich wird. Da das das Langgut ummantelnde thermoplastische Material unmittelbar nach dem Austrag aus dem Werkzeug in einem pastösen Zustand ist, eignet sich der aus dem Werkzeug austretende Materialstrang in bevorzugterweise für die Herstellung zwei- und insbesondere dreidimensionaler Bauteile, die durch unmittelbar aufeinander folgendes Ablegen des mit dem

Thermoplast ummantelten Langgutes erzeugbar sind. Besonders geeignet sind hiefür mit Thermoplast ummantelte Fasern, bspw. Endlosfasern, Faserbündel, Stapelfasergarne etc.

Lösungsgemäß zeichnet sich das Werkzeug zur Ummantelung eines als Meterware vorliegenden Langgutes, insbesondere in Form einer Faser oder eines

Faserbündels, mit wenigstens einer Thermoplastschicht, mit einer

Benetzungseinheit, die wenigstens eine mit einem fließfähigen Thermoplast befüllbare Kontaktzone umfasst, durch die das Langgut zu Zwecken einer Benetzung mit dem Thermoplast in Form eines kontinuierlich fortlaufenden Stranges führbar ist, dadurch aus, dass in die wenigstens eine Kontaktzone wenigstens ein erster

Zuführbereich für das Langgut sowie wenigstens ein zweiter Zuführbereich für das Thermoplast münden, wobei die Kontaktzone wenigstens einen Austrittsbereich aufweist, durch den das mit dem Thermoplast ummantelte Langgut aus der Benetzungseinheit austritt. Längs des wenigstens zweiten Zuführbereiches ist ferner ein Mittel angebracht, durch das das Thermoplast druckbeaufschlagt in die

Kontaktzone in Richtung des Austrittsbereiches einbringbar ist, in der das

Thermoplast das in die Kontaktzone geführte Langgut ausschließlich durch Reibkraft zwischen dem Thermoplast und dem Langgut längs durch den Austrittsbereich mitführt.

Hinsichtlich der Bereitstellung und Zuführung des als Meterware vorliegenden Langgutes, vorzugsweise in Form einer Endlosfaser, sind keinerlei motorisch unterstützende Maßnahmen erforderlich, vielmehr gilt es, das Langgut in loser Form, d.h. kraftfrei dem ersten Zuführbereich zuzuführen.

Aus Gründen einer einfachen Handhabung und Zuführung des thermoplastischen Materials durch den ersten Zuführbereich der Benetzungseinheit wird das

Thermoplast in Form eines festen Strangs bereitgestellt, der kraftbeaufschlagt durch den zweiten Zuführbereich in Richtung der Kontaktzone mit Hilfe eines geeignet ausgebildeten Fördermittels geführt wird. Besonders geeignete Fördermittel stellen motorisch angetriebene Förderwalzen oder -räder dar, die längs des zweiten

Zuführbereiches vorzugsweise paarweise mit jeweils entgegengesetztem Drehsinn rotierend angebracht sind und den zu fördernden Thermoplaststrang beidseitig reibschlüssig lokal berühren und Richtung Kontaktzone fördern. Zu Zwecken der Aufschmelzung des in fester Form vorliegenden Thermoplaststranges ist im Bereich der Kontaktzone und/oder längs des zweiten Zuführbereiches eine Heizanordnung vorgesehen, durch die das feste Thermoplastmaterial erwärmt und in den

fließfähigen Zustand überführt wird, so dass das fließfähige Thermoplast letztlich zumindest einen Teilbereich der Kontaktzone druckbeaufschlagt befüllt. Um zu verhindern, dass flissfähiges Thermoplast entgegen der Förderrichtung durch den zweiten Zuführbereich mit rückwärts gerichteter Fließrichtung entweicht, umschließt der zweite Zuführbereich den festen Thermoplaststrang längs dessen

Umfangsrichtung in Bezug auf das erweichte fliessfähige Thermoplast fluiddicht. Das fließfähige Thermoplast gelangt durch eine geeignete Formgebung des ersten Zuführbereiches sowie der Kontaktzone mit einer vorgegebenen, in Richtung des Austrittsbereiches orientierten Fließrichtung in die Kontaktzone. Das über den ersten Zuführbereich in die Kontaktzone zugeführte Langgut wird ausschließlich durch die Strömungsdynamik des die Kontaktzone durchströmenden fließfähigen

Thermoplastes erfasst und mit diesem gemeinsam in Richtung des

Austrittsbereiches mitgeführt. Hierbei erfolgt nicht nur eine allumfassende Benetzung des Langgutes mit dem fließfähigen Thermoplast, vielmehr vermag das fließfähige Thermoplast das Langgut je nach Material und Konsistenz des Langgutes zumindest teilweise zu durchdringen. Handelt es sich bei dem in die Kontaktzone zugeführten Langgutes beispielsweise um aus Einzelfasern zusammengesetzte Faserbündel oder aus einzelnen Faserfilamenten bestehende Fasern, wie beispielsweise Kohleoder Kunststofffaserstränge, so erfolgt innerhalb der Kontaktzone eine regelrechte vollständige Durchtränkung des zugeführten Langgutes mit dem fließfähigen

Thermoplast.

Die Benetzungseinheit, die in Form eines Düsenkörpers ausgestaltet ist und über wenigstens zwei vorstehend erläuterte Zuführbereiche, eine Kontaktzone sowie einen Austrittsbereich verfügt, ist vorzugsweise mit Hilfe generativer

Herstelltechniken zu fertigen, so dass die lösungsgemäße Benetzungseinheit bedarfsgerecht skalierbar und aus hitze- und druckresistentem Material,

vorzugsweise aus Metall, gefertigt werden kann.

Mit Hilfe des lösungsgemäß ausgebildeten Werkzeuges sind

Faserverbundwerkstoffe automatisiert herstellbar und dies in wirtschaftlich

vertretbarer Form bereits ab Losgrößen von eins.

Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht längs des ersten Zuführbereiches, durch den das Langgut in die Benetzungseinheit eingeführt wird, eine Trennvorrichtung vor, mit der es möglich ist, die Zuführung des Langgutes durch bloßes Durchtrennen zu unterbrechen, so dass der aus dem Werkzeug austretende pastös fließfähige

Thermoplaststrang keine Faser umschließt. Auf diese Weise dient das Werkzeug als Austragsdüse eines ausschließlich aus fließfähigem Thermoplastmaterial

bestehenden Materialstranges. Jederzeit ist es jedoch möglich, das lose bevorratete Langgut der Benetzungseinheit erneut zuzuführen. Hierzu verfügt die

Benetzungseinheit über eine gesondert ausgebildete Fördereinrichtung für eine kontrollierte Einführung des Langgutes durch den ersten Zuführbereich in die mit dem fließfähigen Thermoplast druckbeaufschlagte Kontaktzone, aus der das Langgut unter Reibschluss mit dem fließfähigen Thermoplast durch den Austrittsbereich der Benetzungseinheit erneut mitgeführt wird.

Mit dem lösungsgemäßen Werkzeug, das robotergeführt, vorzugsweise um

wenigstens drei Raumachsen translatorisch sowie auch rotatorisch geführt sein kann, sind faserverstärkte Verbundbauteile im Wege des generativen

Herstellverfahrens realisierbar, deren Bauteilfestigkeit durch die Gegenwart des Faserbestandteils innerhalb des Baumaterials signifikant gegenüber konventionell hergestellten Bauteilen, die mittels generativer Schichtaufbautechnik hergestellt worden sind, verbessert ist. Zudem ermöglicht das lösungsgemäße Werkzeug durch die vorstehend erläuterte Trenn- und Fördereinrichtung für das Langgut einen selektiven Verbau des materialverstärkenden Faseranteils vorzugsweise nur an jenen Stellen oder Bereichen innerhalb eines generativ herzustellenden Bauteils, die einer besonders hohen Belastung unterliegen, hingegen können andere

Bauteilbereiche, die nur geringen Belastungen unterworfen sind, ausschließlich aus Thermoplast aufgebaut sein. Sowohl für die Unterbrechung der Faserzuführung bei ansonsten kontinuierlichem Thermoplastaustrag, als auch für die Wiederzuführung der Faser sind keine Prozessunterbrechungen erforderlich, d.h. der generative Herstellprozess kann unterbrechungsfrei durchgeführt werden. Hinzukommt, dass durch die Möglichkeit des selektiven Einsatzes des zugeführten Langgutes

insbesondere bei großvolumigen Bauteilen die Materialkosten und damit die

Herstellkosten erheblich reduziert werden können.

Im Weiteren werden bevorzugte Ausführungsbeispiele zur Realisierung eines lösungsgemäßen Werkzeuges zur Ummantelung eines als Meterware vorliegenden Langgutes erläutert. Kurze Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen

Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Längsschnitt durch eine schematisierte Darstellung eines

lösungsgemäß ausgebildeten Werkzeuges,

Fig. 2a, b erste Ausführungsform eines lösungsgemäß ausgebildeten

Werkzeuges,

Fig. 3 zweite Ausführungsform eines lösungsgemäß ausgebildeten

Werkzeuges,

Fig. 4 Zusatzeinrichtung für die zweite Ausführungsform,

Fig. 5 Kombination aus der ersten und zweiten Ausführungsform und

Fig. 6 dritte Ausführungsform eines lösungsgemäß ausgebildeten

Werkzeuges.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein lösungsgemäß ausgebildetes Werkzeug zur Ummantelung eines als Meterware vorliegenden Langgutes 1 , das der im Schnitt dargestellten Benetzungseinheit 2 lose zur Verfügung bzw. bereitgestellt wird. Das Langgut gelangt über einen ersten Zuführbereich Z1 in die Benetzungseinheit 2. Typischerweise ist der erste Zuführbereich Z1 als ein die Benetzungseinheit 2 vollständig durchdringender Hohlkanal ausgebildet, der im unteren Ende der

Benetzungseinheit 2 im Austrittsbereich A offen mündet. Ferner ist wenigstens ein zweiter Zuführbereich Z2 vorgesehen, durch den fließfähiges Thermoplast Tf in eine Kontaktzone K zugeführt wird, durch die das Langgut 1 lose hindurch geführt ist. - Zur Illustration von zwei unterschiedlich ausgebildeten zweiten Zuführbereichen wird zunächst Bezug genommen auf die rechte Seite des in Figur 1 dargestellten Schnittbildes. Eine zweite Variante zeigt die linke Seite des Schnittbildes, auf die weiter unten Bezug genommen wird. - Das fließfähige Thermoplast T _f wird in dem in Fig. 1 illustrierten Fall in Form eines Festthermoplaststranges T _s bereitgestellt, der in einen erweiterten Bereich des zweiten Zuführbereiches Z2 kraftbeaufschlagt eingeführt wird, der mit Hilfe einer Heizanordnung H beheizt ist. Durch thermischen Kontakt des mit Druck gegen die zweite Zuführeinheit Z2 geführten festen

Thermoplaststranges erweicht das Thermoplast und geht in den flüssigen Zustand über und gelangt unter Druck in die Kontaktzone K, die in Fig. 1 mit einem

strichlierten Kreis gekennzeichnet ist, in der sich das Langgut 1 befindet. Das fließfähige Thermoplast T _f gelangt mit einer durch die Kanalgeometrie des zweiten Zuführbereiches Z2 vorgegebenen Strömungsrichtung in die Kontaktzone K und mündet in den weiterführenden Kanalabschnitt K2, der am Austrittsbereich A mündet. In der Kontaktzone K wird durch Reibkontakt zwischen dem fließfähigen Thermoplast T _f und dem Langgut 1 somit das Langgut durch den Kanalabschnitt K2 in Richtung des Austrittsbereiches A mitgeführt. Hier tritt das mit dem Thermoplast ummantelte Langgut nach unten aus.

Eine weitere Alternative für eine druckbeaufschlagte Zuführung von flüssigem

Thermoplast in die Kontaktzone K ist in der linken Hälfte des dargestellten

Schnittbildes gemäß Fig. 1 illustriert. Im Unterschied zum bereits erläuterten Fall wird das Thermoplast T _s als festes Granulat bereitgestellt und in eine zum Aufschmelzen der Granulatkörner vorgesehene Heizanordnung H' eingebracht. Die Heizanordnung H' ist mittel- oder unmittelbar fluidisch mit dem Zuführbereich Z2' der

Benetzungseinheit 2 verbunden, längs der das fließfähige Granulat T _f

druckbeaufschlagt in die Kontaktzone K gelangt. Der dem zweiten Zuführbereich Z2' zuordenbare Zuführkanal K1 ' mündet in die Kontaktzone K unter einem Winkel a, für den gilt: 10° < = a < = 80°, vorzugsweise a < = 45°. Auf diese Weise ist

gewährleistet, dass die in die Kontaktzone K gelangende Strömung aus fließfähigem Thermoplast T _f eine in Richtung des Kanalabschnittes K2 orientierte Fließrichtung besitzt, wodurch das längs des ersten Zuführbereiches Z1 geführte Langgut 1 mit der Ausbildung eines Reibschlusskontaktes längs des Kanalabschnittes K2 durch die Austrittsöffnung A mitgeführt wird.

Die zwei in Fig. 1 illustrierten Ausführungsbeispiele für die Realisierung einer kraftbeaufschlagten Zuführung eines fließfähigen Thermoplasts in die Kontaktzone können jeweils getrennt voneinander sowie auch in Kombination im Rahmen einer einzigen Benetzungseinheit 2 ausgeführt sein. Die Benetzungseinheit 2 stellt somit einen einstückigen düsenartig ausgebildeten Körper dar, der mit Hilfe generativer Herstellungstechniken, wie beispielsweise selektives Laserschmelzen etc. herstellbar ist. In bevorzugter Ausfertigung besteht die Benetzungseinheit 2 aus metallischem Material, das über eine hohe thermische Leitfähigkeit verfügt, um sicherzustellen, dass beispielsweise eine in der Benetzungseinheit 2 integrierte Heizanordnung H, wie dies im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 in der rechten Figurendarstellung der Fall ist, das zugeführte, in fester Form vorliegende thermoplastische Material T _s zur Schmelze gebracht werden kann.

Die Benetzungseinheit 2 ist beliebig skalierbar und für unterschiedlichste

Anwendungszwecke individuell ausführbar. Durch den Wegfall jeglicher

Fördermechanismen zur Durchführung des Langgutes 1 durch die Benetzungseinheit 2 ist das Werkzeug insbesondere klein und leicht ausführbar und daher grundsätzlich zur Anbringung an robotergeführte Manipulator Endarme geeignet.

Figur 2a zeigt in schematisierter Darstellung die wesentlichen Komponenten eines lösungsgemäßen Werkzeuges zur Ummantelung eines Langgutes 1 mit

thermoplastischem Material. Gleichsam wie in Fig. 1 sieht das Werkzeug als ersten Zuführbereich Z1 einen Zuführkanal 5 vor, der über eine obere Kanalöffnung 10 sowie eine in die als Kammer 3 ausgebildete Kontaktzone K mündende

Eintrittsöffnung 4 verfügt. Durch den Zuführkanal 5 ist lose ein Langgut 1 ,

vorzugsweise in Form von Fasern, wie Endlosfasern, Faserbündel, Stapelfasergarne etc. hindurchgeführt. An der Eintrittsöffnung 4, der Kammer 3 gegenüberliegend, ist koaxial eine Austrittsöffnung 6 vorgesehen, deren Durchmesser d2 vorzugsweise größer bemessen ist als der Durchmesser d1 des Zuführkanals 5 am Ort der Eintrittsöffnung 4. Zur Illustration der Kammergeometrie sei in diesem

Zusammenhang auf die Detaildarstellung in Fig. 2b verwiesen, die die Kammer 3 mit den angrenzenden Zu- und Ableitungen, wie nachstehend erläutert, zeigt.

In die Kammer 3 mündet seitlich zum Zuführkanal 5 ein als Förderleitung 7 ausgebildeter zweiter Zuführbereich Z2, durch den fließfähiges Thermoplast in die Kammer 3 eingebracht wird. Die Förderleitung 7 mündet über einen im Querschnitt verjüngten Leitungsabschnitt 71 in die Kammer 3 ein, wobei der Leitungsabschnitt 71 eine Leitungsachse L aufweist, die gegenüber der dem Zuführkanal 5 zuordenbaren Achse A1 schräg geneigt ist und einen Winkel α einschließt, der im Bereich zwischen 10° und 80°, vorzugsweise 45° + 20° beträgt. Durch die schräge Einmündung der Förderleitung 7, bzw. 71 in die Kammer 3 ist sichergestellt, dass der durch die Förderleitung 7 bzw. 71 in die Kammer 3 einströmende Materialstrom aus

fließfähigem Thermoplast eine Strömungsrichtung besitzt, die in Richtung der Austrittsöffnung 6 orientiert ist. Zudem verfügt die Kammer 3 über eine

Kammerwand-Innenkontur, die eine Abströmung von in die Kammer 3 eingebrachten fließfähigen Thermoplast durch die Austrittsöffnung 6 unterstützt.

Die Kammer 3 weist zudem eine konzentrisch, vorzugsweise kreisförmig um das durch die Kammer 3 geführte Langgut 1 auf, so dass das in die Kammer 3

eingebrachte thermoplastische Material das Langgut 1 allumfassend zu umschließen bzw. zu benetzen vermag.

Nicht notwendigerweise jedoch in vorteilhafter Form ist symmetrisch zur Achse A1 eine weitere Förderleitung 7 ^' vorgesehen, die in gleicher Weise über einen

Leitungsabschnitt 71 ' in die Kammer 3 einmündet. Durch eine symmetrische

Zuführung von fließfähigem Thermoplast in die Kammer 3 kann eine gleichmäßige Ummantelung des Langgutes 1 mit thermoplastischem Material unterstützt werden.

Wie bereits unter Bezugnahme auf Figur 1 erwähnt, erfolgt die Zuführung von Thermoplast in Form eines festen Thermoplaststranges T _s , der in die einzelnen Förderleitungen 7, 7 ^' kraftbeaufschlagt eingeschoben wird. Hierzu dient ein Mittel M, M' das den festen Thermoplaststrang Ts jeweils längs der Förderleitung 7, 7 ^' presst. Eine längs der Förderleitung 7, T vorgesehene Heizanordnung 9, 9 ^' vermag das jeweils der Kammer 3 zugewandte Ende des festen Thermoplaststrang Ts

aufzuschmelzen.

Durch die längs zur Achse A1 symmetrische Zuführung von fließfähigem

thermoplastischem Material T _F in die Kammer 3 wird das lose durch den Zuführkanal 5 in die Kammer 3 mündende Langgut 1 in Richtung der Austrittsöffnung 6

reibungsbedingt mitgeführt. Typischerweise schließt sich an die Austrittsöffnung 6 ein weiterer Strömungskanal K2 an, der am Austrittsbereich A des Werkzeuges offen mündet.

Längs des Zuführkanals 5 ist ferner eine Trennvorrichtung 13 angebracht, die bedarfsweise das durch den Zuführkanal 5 geführte Langgut 1 zu durchtrennen vermag. Zur Ausbildung der Trennvorrichtung stehen dem Fachmann die ihm bekannten Trenntechniken zur Verfügung, bspw. in Form einer mechanischen Trennvorrichtung mit einer seitlich zum Zuführkanal 5 beweglich gelagerten Klinge, oder eine thermische Trennvorrichtung, bspw. in Form einer Heizdrahtanordnung, die das Langgut lokal durch Aufschmelzung zu trennen vermag, etc.

Mit Hilfe der Trennvorrichtung 13 ist es möglich das Werkzeug bedarfsweise für den ausschließlichen Austrag von thermoplastischem Material durch die Austrittsöffnung ohne Zuführung eines Langgutes einzusetzen.

Um das Langgut 1 für eine erneute Austragung durch das Werkzeug in den Bereich der Kammer 3 zuzuführen, ist längs des Zuführkanals 5 im Bereich zwischen der oberen Eintrittsöffnung 10 und der Trennvorrichtung 13 ein Fördermittel 14

vorgesehen, das bspw. in Form einer Druckluftquelle ausgebildet ist und über eine Verbindungskanal 11 Druckluft in den Zuführkanal 5 einspeist, wodurch das lose in den Zuführkanal 5 mündende Langgut 1 in Richtung der Kammer 3 geschoben bzw. geblasen wird. Sobald das Langgut 1 in Kontakt mit dem fließfähigen Thermoplast T _F im Bereich der Kammer 3 tritt, wird das Langgut 1 durch die Thermoplastströmung mitgezogen.

Handelt es sich bei dem Langgut 1 bspw. um eine Faser mit einer sehr glatten Oberfläche, wie dies bspw. bei optischen Fasern der Fall ist, so eignet sich als Fördermittel 14 anstelle einer Druckluftquelle ein motorisch angetriebenes

Rollenpaar im Bereich der Eintrittsöffnung 10, durch das das Langgut 1 in Kontakt mit dem fließfähigen Thermoplast in der Kammer 3 gelangen kann.

Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform für die Ausbildung des Werkzeuges, bei der der erste und zweite Zuführbereich Z1 , Z2 in einer konisch ausgebildeten

Kammer KK münden, die über eine sich in Richtung des Austrittsbereiches A konisch verjüngende Wandkontur verfügt. Die konisch ausgebildete Kammer KK weist eine dem Austrittsbereich A gegenüberliegende trichterförmige Aufnahmeöffnung AO auf, relativ zu der ein Mittel M raumfest angeordnet ist, durch das das thermoplastische Material in Form eines festen Thermoplaststranges T _s druckbeaufschlagt in die konisch ausgebildete Kammer KK in Richtung des Austrittsbereiches A eingeführt wird. Zusätzlich mündet durch die Aufnahmeöffnung AO das lose geführte Langgut 1 in die konische Kammer KK. Zumindest im Bereich des Austrittsbereiches A befindet sich eine Heizanordnung H an der konischen Kammer KK, durch die der

Thermoplaststrang Ts erwärmt und in eine fließfähige Form überführt wird.

Durch den Austrittsbereich A tritt das Langgut 1 gemeinsam mit dem

thermoplastischen Material als Materialstrang MS aus.

In Figur 4 ist eine konstruktive Möglichkeit illustriert, mit der aufbauend auf dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel die Zuführung des Langgutes 1 unterbrochen werden kann, so dass durch den Austrittsbereich A der konischen Kammer KK ausschließlich ein Materialstrang aus thermoplastischem Material ausgetragen werden kann. Hierzu ist in Förderrichtung längs des Thermoplaststranges T _s vor der Aufnahmeöffnung AO der konischen Kammer KK eine Kerbeinrichtung KE vorgesehen, durch die längs des zugeführten Thermoplaststranges Ts eine Kerbe lokal eingebracht werden kann.

Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 wird das Langgut 1 nicht durch den Aufnahmebereich AO in die konische Kammer KK geführt, sondern seitlich in die konische Kammer KK eingeführt, wie dies aus der Bilddarstellung gemäß Figur 4 zu entnehmen ist.

Das Langgut 1 erstreckt sich somit quer zur Zuführrichtung des Thermoplaststranges Ts durch den oberen Bereich der konischen Kammer KK derart, so dass das Langgut 1 an der Oberfläche des Thermoplaststranges Ts anliegt. Gelang nun die

Oberflächenkerbe des Thermoplaststranges Ts in den Bereich des Langgutes 1 , so mündet das Langgut 1 in die Kerbe ein und wird vom Thermoplaststrang T _s in Richtung der konischen Kammer KK mitgenommen und durch den Austrittsbereich A geführt.

Auch ist es möglich, die in Figur 3 illustrierte konische Kammer KK mit dem in Figur 2 dargestellten Werkzeug zu kombinieren. Eine derartige Kombination ist in Figur 5 dargestellt. Hierbei entspricht der Austrittsbereich A der konischen Kammer KK der Eintrittsöffnung 4 der Kammer 3 des Werkzeuges. An der Funktionsweise aller bereits erläuterten Komponenten ändert sich in der Werkzeuganordnung gemäß Figur 5 nichts. Lediglich tritt im Unterschied zum Werkzeug gemäß Figur 2 ein mit Thermoplast ummantelter Materialstrang MS in die Kammer 3 ein, der durch die zusätzliche Zuführung von thermoplastischem Material innerhalb der Kammer 3 ein weiteres Mal eine Ummantelung mit thermoplastischem Material erfährt. Auf diese Weise ist es möglich, das Langgut 1 mit wenigstens zwei unterschiedlich

thermoplastischen Materialien radial zu ummanteln. So könnte das Langgut 1 im Rahmen der konischen Kammer KK mit einem thermoplastischen Material einer ersten Art unmittelbar ummantelt werden und innerhalb der Kammer 3 mit einem thermoplastischen Material einer zweiten Art zusätzlich radial umgeben werden. Auch ist es möglich, die Kammer 3 über die Förderleitungen 7, 7 ^' mit jeweils unterschiedlichen thermoplastischem Material zu befüllen. Figur 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel zur Realisierung eines lösungsgemäß ausgebildeten Werkzeuges zur Herstellung eines erwärmten, fließfähigen

Thermoplaststranges, in dem bedarfsweise ein Langgut in Form einer Faser bzw. eines Faserbündels einbringbar ist. Hierzu sieht das als Benetzungseinheit 2 ausgebildete Werkzeug einen hohlzylinderförmigen Abschnitt 15 vor, vorzugsweise in Form eines Metallhohlzylinders, der dem zweiten Zuführungsbereich Z2 entspricht, durch den das feste strangförmig, ebenso als Meterware vorliegende Thermoplast einführbar ist. In der Bilddarstellung gemäß Figur 6 sei angenommen, dass der feste, vorzugsweise zylinderförmig ausgebildete Thermoplaststrang von oben in die

Förderleitung 7 des Abschnittes 15 eingeführt wird, längs der zwei als Förderwalzen ausgebildete Transportmittel M angebracht sind, die jeweils motorisch angetrieben und einen entgegengesetzt orientierten Drehsinn aufweisen, durch die der feste Thermoplaststrang von oben nach unten kraft- bzw. druckbeaufschlagt gefördert wird. Eine längs der Förderleitung 7 vorgesehene Heizeinrichtung 9 sorgt für ein Erweichen des festen Thermoplaststranges, so dass sichergestellt ist, dass das längs der Förderleitung 7 geführte Thermoplast im unteren Bereich der Förderleitung 7 in den fließfähigen Zustand überführt ist.

Der hohlzylinderförmige Abschnitt 15 der Förderleitung 7 weist einen weitgehend konstanten Kanalquerschnitt auf, der sich im unteren Bereich längs des sogenannten Übergangsbereichs 16 auf einen kleineren Durchmesser entsprechend der

Leitungsöffnung 8 kontinuierlich verjüngt. An die Leitungsöffnung 8 schließt sich die Kontaktzone K in Form einer zylinderförmig ausgebildeten Kammer 3' an, die eine untere Austrittsöffnung 6 aufweist. Sowohl der hohlzylinderförmige Abschnitt 15 der Förderleitung 7 als auch der Übergangsbereich 16 sowie die Leitungsöffnung 8 und Austrittsöffnung 6 sind von einer gemeinsamen Symmetrieachse S durchsetzt.

Der längs der Förderleitung 7, mit Hilfe der Förderwalzen M geförderter, als

Meterware vorliegender Thermoplaststrang (nicht dargstellt) weist einen

Strangdurchmesser auf, der dem Innendurchmesser des hohlzylinderförmigen Abschnittes 15 entspricht. Auf diese Weise wird verhindert, dass erweichtes und fließfähiges Thermoplastmaterial, das sich in Förderrichtung stromauf zum Übergangsbereich 16 ausbildet, rückwärts zur Förderrichtung durch den

hohlzylinderförmigen Abschnitt 15 entweichen kann. Auf diese Weise gelangt das erweichte Thermoplastmaterial in den Übergangsbereich 16, durch dessen kontinuierliche Durchmesserverjüngung in Förderrichtung das fließfähige

Thermoplastmaterial eine signifikante Druckerhöhung mit einem maximalen

Förderdruck im Bereich der Leitungsöffnung 8 bei Eintritt in die Kammer 3' und Durchtritt durch die Kammer 3' erfährt.

Seitlich in die Kammer 3' mündet der Zugführkanal 5 des ersten Zuführbereiches Z1 , durch den ein nicht in der Figur 6 dargestelltes Langgut, vorzugsweise in Form eines Faserbündels oder einer Einzelfaser kraftfrei zugeführt wird. Die Bevorratung der Faser erfolgt vorzugsweise von einer Reservoirrolle, von der die als Endloslanggut bevorratete Faser kraftfrei abgewickelt wird.

Gelangt die längs des Zuführkanals 5 zugeführte Faser in den Bereich der

Kontaktzone K, so wird die Faser aufgrund auftretender Reibkräfte vom fließfähigen Thermoplaststrang erfasst und mitgeführt und letztlich in Form eines erweichten Thermoplaststranges durch die Austrittsöffnung 6 ausgetragen. Die Faser bzw. das Faserbündel weist einen Faserdurchmesser bzw. Faserbündeldurchmesser auf, der in etwa dem Durchmesser d1 des Zuführkanals 5 entspricht. Auf diese Weise sorgt die Faser selbst dafür, dass erweichtes Thermoplastmaterial nicht durch die

Eintrittsöffnung 4, über die der Zuführkanal 5 in die Kammer 3 mündet, seitlich entweichen kann. Die Dimensionierung der Austrittsöffnung 6 ist derart gewählt, so dass grundsätzlich der Durchmesser d2 der Austrittsöffnung 6 größer als d1 gewählt ist, vorzugsweise gilt hierbei 0,1 d2 < d1 < 0,8 d2.

Zur Vermeidung von zu kleinen Biegeradien, die die Faser während der Zu- und Durchführung durch die Benetzungseinheit 2 unterliegen kann, schließen die dem Zuführkanal 5 zuordenbare Kanalachse 17 und die Symmetrieachse S einen Winkel a ^' ein, für den gilt 10° < a ^' < 80°. Selbstverständlich kann längs des Zuführkanals 5 für ein Unterbrechen der

Faserzuführung eine Trennvorrichtung vorgesehen sein, wie sie bspw. aus den Figuren 2a, 4 und 5 entnommen werden kann. Ebenso ist es denkbar, eine entsprechende Trennvorrichtung 13' auch im Anschluss oder im Bereich der

Austrittsöffnung 6 vorzusehen, wobei in diesem Fall zusätzlich dafür Sorge getragen werden muss, dass zumindest längs des Zuführkanals 5 eine entsprechende

Faserhalteeinrichtung 18, vorzugsweise in Form einer Klemmvorrichtung,

vorgesehen sein sollte, um zu verhindern, dass das in die Kammer 3' durch die Eintrittsöffnung 4 einmündende Faserende vom durch die Austrittöffnung 6

austretenden Thermoplaststrang mitgeführt wird. Durch eine im Bereich der

Austrittsöffnung 6 vorgesehene Trennvorrichtung 13' in Kombination mit einer entsprechenden Faserarretierung 18 längs des Zuführkanals 5 kann auf eine in Verbindung mit den vorstehenden Ausführungsbeispielen gemäß Figuren 2a, 4 und 5 erläuterte Fördereinrichtung verzichtet werden. Gilt es die Zuförderung der Faser längs des austretenden Thermoplaststranges wieder zu aufzunehmen, so bedarf es lediglich einem Lösen der Faserhalteeinrichtung 18, wodurch die Faser erneut, kraftfrei der Kammer 3' zugeführt wird, ausschließlich bedingt durch längs der Faser wirkenden Zugkräften, die von zwischen der Faser und dem erweichten, aus der Austrittsöffnung austretenden Thermoplastmaterial auftretenden stofflich bedingten Reibschlusskräften herrühren.

Bezugszeichenliste

A Austrittsbereich

K Kontaktzone

KK Konische Kammer

AO Aufnahmeöffnung

M, M' Mittel zur Druckbeaufschlagung eines Thermoplaststranges

Z1 , Z1 ' Erster Zuführbereich

Z2, Z2' Zweiter Zuführbereich

MS Materialstrang

A1 Erste Achse

L Leitungsachse

KE Kerbeinrichtung

K1. K1 ' Erster Hohlkanal

K2, K2' Zweiter Hohlkanal

Ts Thermoplaststrang

T _F Fließfähiges Thermoplast

S Symmetrieachse

1 Langgut

2 Werkzeug, Benetzungseinheit

3, 3' Kammer

4 Eintrittsöffnung

5 Zuführkanal

6 Austrittsöffnung , 7' Förderleitung

1 Leitungsabschnitt

Leitungsöffnung

, 9 ^' Heizanordnung

0 Kanalöffnung

1 Zusatzleitung

3 Trennvorrichtung

4 Fördermittel

5 hohlzylinderförmige Abschnitt6 Übergangsbereich

7 Kanalachse

8 Faserhaltevorrichtung