[发明专利]由碳纤维废料制备用于加工成CFK-构件的半成品的方法

说明书

背景技术

本发明涉及根据权利要求1所述的制备用于加工成CFK-构件(碳纤维增强的构件)的半成品的方法。本发明尤其涉及制备CFK-构件的连续方法，其中中间步骤是回收料半成品的制备。

在现有技术中已知，将塑料引入回收料过程从而在之后的再加工过程中再次使用所述塑料。例如在DE19710098A1中公开了由薄片制造聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)-回收料的方法，以及根据所述方法生产的PET-产品。PET-产品具有多种用途，例如作为瓶、高品质薄膜和纤维、医用仪器，尤其是医用注射器和医用容器。人们致力于对所述产品尽可能完全地进行物质循环。但是一个重要问题在于，随着PET-回收料的含量增加，产品的品质发生变化。

尤其用于车辆内部的聚合物材料的模制件必须满足高的机械要求和环境要求，主要是关于其机械性能、其表面性能、其老化行为及其气味行为和排放行为必须符合要求。已知的是，使用各种聚合物材料制备用于车辆内部区域的构件和模制件。典型地使用的材料是玻璃纤维增强的ABS/PC-材料(丙烯腈-丁二烯/苯乙烯共聚物与聚碳酸酯的聚合物共混物)。然而所述材料具有不足的耐紫外线性、差的流动能力、差的热老化行为(热储存之后的韧性和断裂伸长)和不利的表面性能以及差的稳泡性以及尤其差的气味行为。塑料的气味行为被理解为在气候储存和尤其是温度加载一定时间和一定温度之后，部件释放出人可以察觉的挥发性成分的倾向。

在现有技术中还已知使用纤维增强的模制塑料用于机械稳定的构件和模制件。在建筑部件的制备中例如使用玻璃纤维、天然纤维或碳纤维或填料作为增强纤维。然而例如玻璃纤维的纤维材料较为昂贵。玻璃纤维的另一个缺点在于其相对较重。

在例如车辆部件以及车辆内部件的构件的制备中，尤其是在轮廓件的制备中，在现有技术中使用挤出方法、共挤出方法和拉挤方法。然而高的成本始终是限制性因素。因此，用所述方法制备碳纤维增强的构件受材料成本和纤维用量的显著影响。还已知的是，在制备中尤其是在非织造织物的制备中使用碳纤维废料，从而降低成本。然而现有技术中已知的加工方法受到不连续方法的限制。因此分别在不连续的过程中加工一定的批量。

发明内容

因此希望提供一种制备方法，所述制备方法连续加工并且可以加工更大量的热固性塑料和热塑性塑料。

因此本发明的目的在于克服上述缺点并且尤其提供具有短加工时间的连续方法，所述方法能够由具有良好的最终机械性能的聚合物材料低成本地制备半成品和构件。

通过根据权利要求1所述的方法实现所述目的。本发明的基本构思在于，将合适的碳纤维废料连同塑料聚合物引入粉碎机和挤出机，从而由此形成碳纤维聚合物物料并且将其浸渍在树脂中。由此获得回收料预浸料，所述回收料预浸料被赋予合适的形状和/或长度。然后可以在另一个子步骤中通过流动挤压方法，所述回收料预浸料被赋予接近最终轮廓的形状。

为此可以使用挤出方法、共挤出方法或拉挤方法等，从而由此制备模制件例如轮廓件或车辆内部部件。

因此在本发明的一个普通形式中，提供在用于加工成碳纤维增强的构件的连续过程中制备半成品的方法，所述方法具有至少如下步骤：

-将碳纤维废料引入挤出机；

-将塑料聚合物计量加入挤出机；

-粉碎碳纤维废料并且将经粉碎的废料与塑料聚合物混合成聚合物物料；

-用树脂浸渍聚合物物料从而由此形成回收料预浸料，所述回收料预浸料被赋予合适的形状和/或长度。

本发明的一个方面因此在于，在挤出机中机械粉碎碳纤维增强的塑料废料或碳纤维增强的塑料材料，由此制备碳纤维回收料，从而使其与热固性塑料或热塑性塑料以期望的混合比例混合成聚合物物料。混合比例和碳纤维废料尺寸对之后的模制件的期望的机械性能和技术性能产生影响。可以优选通过螺杆几何形状或者通过螺杆长度调节粉碎程度。

优选提出这样的方法：其中使用热塑性塑料或热固性塑料作为塑料聚合物。

在本发明的一个特别优选的实施方案中，引入挤出机的碳纤维废料或碳纤维边角料的粉碎直接在挤出机中进行。通过这种方式可以避免高成本的预粉碎并且因此避免分开的工艺步骤。因此在一个优选的实施方案中，使用具有适应期望的粉碎程度的螺杆几何形状的挤出机用于粉碎碳纤维废料。例如可以通过螺杆长度或者通过螺杆几何形状调节粉碎程度。

替代性地，也可以在挤出机中设置粉碎装置，从而在操作挤出机螺杆时同时通过粉碎装置进行粉碎。