CN105392616B - 制备加强筋的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用连续矿物纤维(5,23,35)和至少一种树脂(7,25)构成的纤维复合材料制备加强筋(2)的方法,给至少一部分矿物纤维(5,23)掺入树脂固化剂混合物,然后将掺入了树脂固化剂混合物的矿物纤维(5,23)和任选地不含树脂的矿物纤维(35)合并形成筋条,并且将树脂(7,25)固化。使用至少一种树脂(7,25)和至少两种不同的固化剂构成的混合物作为树脂固化剂混合物,所述的两种固化剂可在不同的条件下形成使得树脂(7,25)固化的反应性物质,使得反应性物质在不同的时刻可供固化使用。
Description
技术领域
本发明涉及用连续矿物纤维和至少一种树脂构成的纤维复合材料制备加强筋的方法,给至少一部分矿物纤维掺入树脂固化剂混合物,然后将掺入了树脂固化剂混合物的矿物纤维和任选地不含树脂的矿物纤维合并形成筋条,并且将树脂固化,本发明还涉及将包括至少一种树脂和至少两种不同固化剂的树脂固化剂混合物用来制备矿物纤维加强筋。
背景技术
大多数由金属尤其是钢来制备给混凝土增强的加强筋。但是除此之外,已经在广泛使用复合材料作为加强材料替代金属加强筋,尤其涉及到纤维增强的合成材料。
例如EP 0 667 228 A1和EP 0 733 465 A1就描述了由合成树脂制备玻璃纤维增强型加强筋的拉挤成型法,所述合成树脂构成玻璃纤维的基体。为了在加强筋的外表面上制备肋,在树脂固化之前将纱条缠绕在掺入了树脂的玻璃纤维周围,然后将树脂固化,接着重新去除纱条。
拉挤成型法是现有技术本身已知的,基本上分为所谓开放法和封闭法。
开放法是通过浸渍辊牵引增强纤维从支架进入树脂槽之中。分纱栅板使得纤维按照需要分布在之后的型材中。纤维在树脂槽中浸渍合成树脂,并且经过多个预成型工位,使得纤维树脂混合物总是接近所需的最终形状。与封闭法的区别在于,拉挤制品在开放段上固化。
除了使用纱条制备肋之外,从现有技术还已知,也可在树脂固化之后在筋条上铣出肋。
发明内容
本发明的任务在于提供一种经过改进的加强筋。
一方面可运用开头所述的方法、另一方面也可通过开头所述的应用来解决这一任务,按照所述的方法设计为,使用至少一种树脂和至少两种不同的固化剂构成的混合物作为树脂固化剂混合物,所述的两种固化剂在不同条件下形成使得树脂固化的反应性物质,使得反应性物质在不同的时刻可供固化使用,并且在应用中设计为,所述的两种固化剂在不同条件下形成用于树脂固化的反应性物质,使得反应性物质在不同的时刻可供固化使用。
在此有利的是,按时间顺序从固化剂产生反应性物质,以此延长树脂固化或者交联的总时间,使得反应时释放的反应热不会导致加强筋“过热”。这样就能更好预防或者避免特别是由于裂纹形成而引起加强筋受损。
固化剂优选选自自由基形成剂,例如过氧化物、偶氮化合物、光引发剂及其混合物。这样可以通过提高温度简单地固化,也就是通过提高温度开始形成反应性物质。由此也能以简单方式控制固化,方法是使得固化剂在不同的温度下形成相应的反应性物质。此外,还可以将释放的反应热用于反应,从而可以降低必要的能量需求。
优选使用三种不同的过氧化物作为固化剂,因为这样可以进一步改善以上所述的效应。
为了避免树脂的交联反应过快开始,可以按照一定的量比加入最初形成反应性物质的固化剂,所述量基于树脂固化剂混合物的其它固化剂的相应量比例为最少。
根据所述方法的另一种实施方式可以设计为,由矿物纤维和树脂制备芯条,在随后步骤中给芯条包裹由矿物纤维和树脂构成的边缘层合体,将用来制备边缘层合体的不同固化剂体系用于制备芯条,尤其使用比用来制备边缘层合体的树脂固化剂混合物中少一种固化剂。通过划分芯条和边缘层合体提供用于制备加强筋表面结构的矿物纤维/树脂层。由此达到,芯条中的矿物纤维至少基本上不受干扰,也就是事后在固化之前用纱线缠绕边缘层合体形成沟纹状的结构,不会或者仅仅在芯条的近表面区域内出现矿物纤维起皱。这样可以相应改善芯条中的力通量。在此,通过不同的固化剂混合物,尤其是通过使用含有对于芯条交联少一种固化剂的固化剂混合物可以达到在将边缘层合体涂覆到芯条上之前使得用于形成芯条的树脂的交联不会完全交联。因此,对于芯条树脂的交联来说,还有交联位置可供与边缘层合体树脂进行交联,从而在芯条与边缘层合体之间实现更高的结合强度。
为了更好地理解本发明,以下将根据附图对本发明进行详细解释。
以简化示意图表示的附图如下:
附图说明
附图1用于制备加强筋的设备的一种实施方式;
附图2加强筋的横断面;
附图3刮料装置的前视图;
附图4加强筋的局部剖面侧视图。
具体实施方式
要指出的是,在描述不同的实施方式中,相同的部件均具有相同的附图标记或者相同的部件名称,且所有描述中所包含的公开内容均可转用于具有相同附图标记或者具有相同部件名称的部件。描述内容中所选用的位置说明(例如上、下、侧面等等)均对应于直接描述的以及绘制的附图,且在位置改变后根据含义转用于新的位置。
首先指出,加强筋是指一种用于增强目的的筋条,可将其埋嵌在与加强筋不同的材料所构成的基体之中,以便赋予该材料改进的机械特性,尤其是更高的抗拉强度和/或更高的抗压强度和/或更高的抗剪强度。优选将加强筋用来增强混凝土。也可以将加强筋以机械预应力方式埋嵌到待加强的材料之中。
附图1展示了用来制备加强筋2的设备1的优选实施方式。设备1被设计成开放的拉挤成型设备或者拉绕成型设备。
设备1包括在箭头3所示的生产方向前后排列用于提供连续矿物纤维5的装置4、用来输送矿物纤维5给矿物纤维5掺入树脂7的装置6、以及用于树脂7的固化的装置8。
在本发明意义上,矿物纤维是由特别是平行排列的长丝的束、股或复丝纱构成的粗纱。
优选使用火山岩纤维尤其是玄武岩纤维或安山岩纤维作为连续矿物纤维5。然而也可以通过其它纤维尤其是玻璃纤维和/或者碳纤维至少部分替代火山岩纤维尤其是玄武岩纤维或安山岩纤维。“至少部分”指的是不同于火山岩纤维尤其是玄武岩纤维或安山岩纤维的纤维的份额在5至100wt%之间。也可以使用由玻璃纤维和碳纤维构成的混合物,在这种情况下,相对于玻璃纤维和碳纤维总量的碳纤维比例可以在20至80wt%之间。
根据纤维的专业技术术语关于矿物纤维5使用术语“连续”。因此连续纤维具有至少一米的长度,即不涉及短纤维或长纤维。
尤其以熔纺法制备连续矿物纤维5。
以下将更多使用“矿物纤维5”这一概念。由此一起提及术语“连续”。
在用来提供连续矿物纤维5的装置4中为制备加强筋2的方法提供矿物纤维5的第一部分。尤其将用来提供连续矿物纤维5的装置4构造成筒子架。将相应数量的纱筒9以可旋转或者直立(不可旋转)的方式排列在筒子架上。如果纱筒9以可旋转的方式排列,则从外部退绕矿物纤维5;若为直立的纱筒9,则从内部退绕。
如附图2所示,加强筋2包括芯条10和包围芯条10的边缘层合体11或者由它们构成。
然而应当指出:加强筋2也可以仅仅由芯条10构成,以下还将对此详细说明。
纱筒9的数量取决于排列在芯条10中的矿物纤维5的数量。芯条10中的每一根矿物纤维5均使用各自的纱筒9。纱筒9的数量尤其可以取决于芯条10的所需芯条直径12。
在此应注意的是:一根矿物纤维5可以由多根长丝构成或者可以包括多根长丝。在这种情况下,矿物纤维5也可以称作粗纱。但是另一方面还存在其它可能性,即矿物纤维5是所谓的单丝。
因此,设备1可以具有对于每个矿物纤维粗纱或者对于每个单丝各自的纱筒。
也可能的是包括矿物纤维粗纱和单丝或者由其构成的混合形式。然而由于矿物纤维较好的机械性能,使用矿物纤维粗纱。
可以将筒子架本身设计成简单的框架状支架,将纱筒9分开排列在多个平面上。纱筒9可以相对于纱筒直立或者卧式排列。
代替置于筒子架上,可以储备按照预定长度切割的矿物纤维5。
代替筒子架,如果从纱筒9内侧退绕矿物纤维5(所谓的内部退绕),那么也可以在货架中储备纱筒9。
从用于提供连续矿物纤维5的装置4将矿物纤维5输送尤其是牵拉到装置6中用来给矿物纤维5掺入树脂7。
优选将用来给矿物纤维5掺入树脂7的装置6设计成其中含有树脂7的浸渍槽。可以将浸渍槽构造成沿箭头3所指的生产方向伸长的形状。换句话说,浸渍槽沿箭头3所指生产方向的长度大于垂直于箭头3所指生产方向的宽度。例如浸渍槽沿生产方向的长度可以在2至20米的范围内。由此达到,矿物纤维5被充分湿润或者掺入树脂,使得矿物纤维5在离开用于给矿物纤维5掺入树脂7的装置6之后具有树脂层,优选在纵向的整个表面上具有树脂层。
浸渍槽的深度可以选自0.15至2米的范围、尤其是选自0.15至1米的范围。较平坦的浸渍槽的有点在于,矿物纤维5浸没在树脂7之中,经历的转向很小。
为了实现矿物纤维5浸没在树脂7中,可以在浸渍槽中设置相应的内部构件,例如可旋转地设置一个或者多个辊13(例如在矿物纤维5浸没到树脂7中的区域中安装一个辊,并且在矿物纤维5从树脂中出来的区域中安装一个辊),这些辊尤其至少贴靠在树脂浴表面14上,优选同样浸没在树脂槽之中。所述内部构件以垂直于箭头3所指的生产方向的纵向延伸方向伸展。
为了避免过程中断,优选使用并非可旋转安装的、也就是使用固定不动的辊13或者圆筒。这样的优点在于,当纤维断裂或者长丝断裂的时候,不会将纤维或者长丝缠绕到辊13上。
也可以采用将树脂7喷涂到矿物纤维5上的喷涂设备替代浸渍槽,或者采用可将树脂涂刷到矿物纤维5上的涂刷装置,或者采用具有一个或多个任选具有柔性表面的涂布辊(=浸渍辊),所述涂布辊部分浸没在树脂中并且通过旋转将树脂从树脂槽转移到沿切向经过涂布辊并且与涂布辊接触的矿物纤维5上。然而优选将用来给矿物纤维5掺入树脂7的装置6设计成浸渍槽。
在用来给矿物纤维5掺入树脂7的装置6上方可以采用相应的抽吸装置,任选地可以配备能够用来将从树脂升腾的蒸汽抽走的抽吸罩。
用来给矿物纤维5掺入树脂7的装置6还可以配有至少一个尤其自动供应树脂7的装置尤其是管路,从而尤其能在浸渍槽中使得树脂量或者树脂体积至少近似保持不变,或者能在一定的时间间隔之后补偿树脂7的消耗部分,也就是供应新鲜的树脂7。
树脂7在用来给矿物纤维5掺入树脂7的装置6中以非交联状态或者以交联度很小的预交联状态存在,使得树脂7呈液态。
在用来给矿物纤维5掺入树脂7的装置6还优选给树脂7掺入固化剂,也就是掺入交联剂。固化剂的份额可以在0.3至50wt%之间。所述固化剂份额取决于所使用的树脂7,例如乙烯基酯树脂的份额可以在0.5至5wt%之间,环氧树脂的份额可以在20至50wt%之间,均基于树脂7和形成树脂的混合物的总量。
优选使用乙烯酯树脂作为树脂。但也可以使用其它热固性树脂,例如聚酯树脂或环氧树脂或酚醛树脂或者基于聚氨酯的基质系统。也可以使用不同树脂构成的混合物。所述的“不同”不仅涉及不同的树脂类型,而且也可以使用具有不同特性的树脂类型构成的混合物,例如具有不同交联特性的至少两种乙烯基酯树脂构成的混合物。例如可以使用具有不同官能团或者具有不同分子量的树脂,以便适应加强筋2的性能特征。特别优选使用基于双酚A环氧树脂溶解于苯乙烯中的乙烯基酯,或者使用基于酚醛清漆树脂的乙烯基酯树脂作为树脂。
在本说明书的意义上,所述的固化剂是一种可通过输入能量使得或者引起树脂7交联的化合物。视固化剂类型而定,可以通过热量、辐射(例如紫外辐射)等等输入所需的能量。
但也可以使用不需要额外输入能量就能通过与树脂7的官能团的反应开始或者引起交联反应的固化剂。此类固化剂可以是例如二异氰酸酯,并且可以单独使用,或者优选与选自自由基生成剂的固化剂组合使用。
可使用的二异氰酸酯实例有甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯或者亚甲基二苯二异氰酸酯(MDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HMDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯聚合物(PMDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、4,4'-二异氰酸基二环己基甲烷(H12MDI)。
但也可以使用其它二异氰酸酯作为所述的二异氰酸酯。
至少一种二异氰酸酯的份额可以选自5至30wt%范围,优选10至20wt%的范围,其中所述份额基于树脂质量。
但也可以使用至少一种光引发剂作为固化剂,也就是作为交联反应的起动剂。
例如光引发剂可以是二苯甲酮、双(2,4,6-三甲基苯)苯基氧化膦、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮。
但也可以使用其它光引发剂作为所述的光引发剂。
所述至少一种光引发剂的份额可以选自0.5至5wt%的范围,优选1至3wt%的范围,所述份额基于树脂质量。
可以在室温下将树脂7涂覆到矿物纤维5的表面上。但也可以略微调节树脂7的温度,然而不允许高到导致树脂7在用于给矿物纤维5掺入树脂7的装置6中固化的程度。例如在用于给矿物纤维5掺入树脂7的装置6中,树脂7的温度可以在室温(=20℃)和35℃之间。
在设备1的优选实施方式中,用来将一部分涂覆在矿物纤维5上的树脂7去除的刮料装置15在箭头3所指生产方向位于用来给矿物纤维5掺入树脂7的装置6的后面。
优选将该刮料装置15构造为孔盘16,与附图3中所示的一样。孔盘16具有多个孔17,可牵引涂覆了树脂7的((过)饱和)矿物纤维5通过这些孔。
这样测量孔17的净宽,使得一根矿物纤维5或者一束矿物纤维5能够按照以下还将详细解释的一样以一定“间隙”通过,所述间隙与应当留在矿物纤维5或矿物纤维束上的树脂含量相配。例如间隙可以在0.5至5mm之间。无论如何“间隙”都不要大到无法刮除树脂7的程度,而是要能够形成将一定量的树脂刮除的阻塞压力。这样就能调整加强筋2中的纤维物质含量。
也可以采用不同于圆形几何形状的通孔替代孔17和/或者作为对孔17的补充,例如可以采用具有椭圆形、四边形、六边形、八边形等等横断面的通孔。
孔17和/或者通孔优选在孔盘16中这样排列,使得矿物纤维5或者矿物纤维束尽管以一定距离相互穿过,但是相互间仅仍然这样定向,使得可通过减小该距离的方式产生芯条10中的位置。换句话说,孔盘16能以分解图的方式反映矿物纤维5或者矿物纤维束在芯条10中的排列,因为孔17和/或者通孔相互间相隔一定距离排列。孔17或通孔尤其排列在一个或者多个同心圆上。
但是原则上也可以使用多于一个刮料装置15。
可以将多个或者至少两个刮料装置15相邻排列。同样可以在箭头3所指的生产方向依次排列多个或者至少两个、三个、四个刮料装置15,其中在这种情况下也可能的是,生产方向后端的第二个孔盘的孔或者通孔与前端的第一个孔盘16的孔17或通孔相比也可以具有更小的尺寸。总之当存在多个刮料装置的时候,可以依次逐步减小孔17的直径或者通孔的净宽,从而逐步减少附着在矿物纤维5上或者附着在矿物纤维束上的树脂份额。
孔盘16优选由一种对树脂7有很小附着力的材料构成。例如可以将孔盘16构造为柔性的后分离器。还存在的可能性是,孔盘16仅在孔17或通孔的范围内由该材料构成,或者孔17或通孔衬有该材料。柔性后分离器可以是一种弹性体,例如选自SBR、NBR、NR、XNBR、IR,或者是一种热塑性弹性体,或者包括这些弹性体。
也可以使用刚性材料用于刮料装置15替代柔性后分离器,例如可以使用一种硬质金属。由此可以实现更好的矿物纤维线束成型。
此外如果将多于一个刮料装置17在箭头3所指的生产方向依次排列,则混合形式也是可能的。例如第一个刮料装置17可以由硬质金属构成,或者在孔17或通孔周围的区域内具有这种硬质合金。然后在生产方向设置在第一刮料装置17后端的另一个刮料装置可以由以上所述的柔性分离器构成。也可能的是,在第一刮料装置17和其它刮料装置17之间设置附加的刮料装置17,例如所述附加的刮料装置再次可以由硬质金属构成或者在所述的区域内包括该硬质金属。
代替孔盘16,也可以将刮料装置15构造为其它形式。例如可以构造为喷嘴或狭缝喷嘴形式的刮料装置15,可牵引矿物纤维5穿过其中,或者构造为两个相对旋转的刮料辊形式的刮料装置。还存在这样的可能性,相邻排列和/或者在箭头3所指的生产方向依次排列多个刮料装置15。
在生产方向用来给矿物纤维5掺入树脂7的装置6之后以及刮料装置15之后,如果将刮料装置15布置在设备1之中,并且在用来使得树脂7固化的装置8之前,设置至少一个用来给涂有树脂7的矿物纤维5缠绕纱线19或纱条的装置18。任选地也可以将刮料装置15设置在用来给涂有树脂7的矿物纤维5缠绕纱线19或纱条的装置18的范围内或者设置在该装置中。
在用来给涂有树脂7的矿物纤维5缠绕纱线19或纱条的装置18之前就已使得矿物纤维5成束,也就是使其这样程度地相互靠近,使其基本上已经具有在成品芯条10中占据的相对位置。
可以以简单的螺旋缠绕形式缠绕涂有树脂7的矿物纤维5。一方面可从生产方向的矿物纤维5的进给、另一方面可从相对于生产方向以一定角度20(例如该角度可以在10°至90°之间)送入的纱线19产生缠绕。
在最简单的情况下,装置18包括可旋转安装的纱筒21,可将纱线19或纱条从该纱筒上退绕。但这里同样可以与以上所述的一样从纱筒21内部退绕。因此并非强制性要求可旋转地安装纱筒21。
也可以采用多于一个纱筒21,例如利用相同方向的纱线19或纱条产生螺旋缠绕的两个或三个纱筒。
在设备1的优选实施方式中,利用多个尤其是两个纱筒21产生交叉缠绕,从而将纱线19或纱条反向施加到矿物纤维5上。为此可以如附图1所示,将一个纱筒21布置在矿物纤维束上方,并且将一个纱筒21布置在矿物纤维束下方,或者将一个纱筒布置在矿物纤维束左侧,并且将一个纱筒布置在矿物纤维束右侧。
在本发明的意义上所述的交叉缠绕指的是这样缠绕至少两根纱线,使得纱线交叉,也就是形成交叉部位。
然后将被纱线19或纱条缠绕的矿物纤维供应给用来使得树脂7固化的装置8,在其中使得树脂7实现至少部分交联。
视所用的固化剂类型而定,用来使得树脂7固化的装置8可以是加热段、辐射装置,例如用来输出紫外光的辐射装置等等。如果因为所使用的固化剂不需要额外输入能量来引发固化,那么就可以将装置8设计成简单的(输送)段。
加热段也可以包括具有不同温度的多个加热区,使得树脂7的交联并非猛然发生,而是在可预定的时段内进行。也可以将加热段划分成多个用来使得树脂7固化的装置8,这些装置各自具有至少接近的恒定温度并且依次排列。
对于用来使得树脂7固化的装置8具有辐射装置的情况,该装置可以具有任选地将不同剂量的能量入射到树脂7之中的多个此类辐射装置。
原则上也存在如下可能性,对于同时制备多个加强筋的情况,并排布置多个用来使得树脂7固化的装置8。
在用来使得树脂7固化的装置8的区域内可以设置用来将树脂释放的蒸汽抽走的相应抽吸装置。
对于用来使得树脂7固化的装置8具有一个或者多个加热段的情况,可以将加热段设计成可牵引矿物纤维穿过的通道形状。优选仅仅通过加热通道或加热段的端面送入空气。
在矿物纤维束离开装置8之后,芯条10就已完成,可以容纳边缘层合体11。
如果没有将边缘层合体11施加到芯条10上,则在树脂7固化之后完成。任选地还可以涂覆面层,以下还将对此进行详细解释。
为了制备边缘层合体10,在箭头3所指生产方向在使得芯条10的树脂7至少部分固化的装置8之后,或者平行于设备1的上述设备单元,在其中设置或布置至少一个其它用来提供其它连续矿物纤维23的装置22,以及至少一个其它用来给其它矿物纤维23掺入其它树脂25的装置24,输送其它矿物纤维23经过这些装置。还可以在至少一个其它用来给其它矿物纤维23掺入另一种树脂25的装置24之后设置至少一个其它刮料装置26,以便将一部分涂覆到其它矿物纤维23上的其它树脂25重新去除。
优选根据用来提供连续矿物纤维5的装置4设计其它用来提供其它连续矿物纤维23的装置22,为此可参考以上的相关详细说明。原则上用来提供其它连续矿物纤维23的装置22也可以不同于用来提供连续矿物纤维5的装置4地构造。
优选根据用来给矿物纤维5掺入树脂7的装置6构造为其它用来给其它矿物纤维23掺入其它树脂25的装置24。为此可参考以上的相关详细说明。原则上其它用来给其它矿物纤维23掺入其它树脂25的装置24也可以不同于用来给矿物纤维5掺入树脂7的装置6。例如可以将其它用来给其它矿物纤维23掺入其它树脂25的装置24构造成喷涂装置,将用来给矿物纤维5掺入树脂7的装置6构造为浸渍槽。
优选根据刮料装置15构造其它刮料装置26,尤其作为孔盘或者喷嘴。为此可参考以上的相关详细说明。原则上其它刮料装置26也可以不同于刮料装置15地构造。
其它矿物纤维23选自关于矿物纤维5所提及的可能的矿物纤维。为此可参考相关详细说明。边缘层合体11可以具有与芯条10相同的矿物纤维。不仅矿物纤维5而且其它矿物纤维23均优选是火山岩纤维,尤其是玄武岩纤维或安山岩纤维。
但是混合形式也是可能的,例如芯条10的矿物纤维5是玻璃纤维或者碳纤维,其它矿物纤维23则是火山岩纤维,尤其是玄武岩纤维或安山岩纤维,反之亦然。
其它树脂25可以选自以上关于树脂7提及的可能的树脂。为此可参考相关详细说明。尤其不仅树脂7而且另一种树脂25也可以是乙烯基酯树脂。
但是混合形式也是可能的,例如芯条10的树脂7是环氧树脂,边缘层合体11的其它树脂25则是乙烯基酯树脂。
关于混合形式也指的是不仅树脂7而且其它树脂25都是相同的树脂类型,但是这些树脂的交联点数量或者分子量等等有所区别。
任选地可在刮去一部分涂覆的其它树脂25之后,将涂有其它树脂25的其它矿物纤维23与芯条10合并,其中在用于使得树脂7固化的装置8和其它用于使得其它树脂25固化以及任选地使得芯条10的树脂7最终固化的装置27之间进行合并。
可以根据用来使得树脂7至少部分固化的装置8构造其它用来使得其它树脂25固化以及任选地使得芯条10的树脂7最终固化的装置27。因此就此而言,参考以上关于用来使得树脂7至少部分固化的装置8的详细说明。
优选将用来使得其它树脂25固化以及任选地使得芯条10的树脂7最终固化的装置27构造为加热装置尤其是加热通道,所述加热装置包括一个加热段或者优选包括多个具有不同温度的加热段。
可以这样控制用来使得树脂7至少部分固化的装置8和/或者用来使得其它树脂25固化以及任选地使得芯条10的树脂7最终固化的装置27中的温度,使得第一个区域中为起始温度,随后第二个区域具有高于起始温度的第二个温度,该区域之后就是温度低于或高于第二个区域中的第三个区域。
例如第一个温度范围内的设置温度可以选自50℃至500℃的范围,第二个温度范围内的设置温度可以选自250℃至600℃的范围,第三个温度范围内的设置温度可以选自75℃至500℃的范围。
应当指出:设置温度是可在加热装置上、尤其可在红外辐射器上设置的温度。由于加热段中的主要条件产生可用来使得树脂25以及任选地使得树脂7固化的温度。
就此而言需要提及:尽管图中没有绘出,仍然可以在设备1中布置可在树脂7和/或者其它树脂25固化之前或者将矿物纤维5和/或者其它矿物纤维23合并之前防止涂有树脂7的各个矿物纤维5相互粘合以及/或者与涂有其它树脂25的各个其它矿物纤维23相互粘合的相应装置。例如可以将这些装置设计成耙子,可引导各个矿物纤维5或者其它矿物纤维23以及任选地由矿物纤维5或其它矿物纤维23构成的纤维束在耙齿之间经过。
这样形成边缘层合体11,使得涂有其它树脂25的其它矿物纤维23或其它矿物纤维束至少近似于呈圆形排列在(交叉)缠绕的芯条10周围。芯条10因此被边缘层合体11包围,尤其被完全包围。为此同样可以在设备1中将芯条10与涂有其它树脂25的其它矿物纤维23合并的区域中设置至少一个必要的使得能够引导其它矿物纤维23的装置。例如同样可以为此使用孔盘,该孔盘在用于无障碍引导芯条10的中心具有与芯条10直径相配的通孔尤其是穿孔。
任选地至少一个其它刮料装置26和用来引导其它矿物纤维23的装置可以构成设备1的唯一构件。
加强筋2在其表面上具有一种表面结构,通过该表面结构使得能够更好地嵌入到待增强的材料之中。
为了制备该表面结构,在用于使得其它树脂25固化并且任选地使得树脂7最终固化的其它装置27之前布置缠绕装置28。该缠绕装置28最简单的实施方式具有所述的至少一个纱筒29,从该纱筒退绕其它纱线30或者其它纱条并且将其压入到尚未固化的其它树脂25之中。利用其它纱线30或其它纱条的相应张力实现压入。
可以以(简单的)螺旋缠绕方式将至少一种其它纱线30或者至少一种其它纱条缠绕在边缘层合体11的其它矿物纤维23周围,从而在边缘层合体11上的其它树脂25固化之后形成螺纹状的表面结构。
在箭头3所指的生产方向在用来使得其它树脂25固化以及任选地使得树脂7最终固化的装置27之后设置至少一个退绕装置31。所述至少一个退绕装置31的最简单的实施方式具有所述至少一个纱筒32,将从固化的边缘层合体11抽取的至少一种其它纱线30或者至少一种其它纱条缠绕在该纱筒上。通过去除至少一种其它纱线30或者至少一种其它纱条,其所产生的压痕留在固化的边缘层合体11上,形成表面结构。
在其它用于固化的装置27中使得边缘层合体11固化以及任选地使得芯条10最终固化之后,加强筋2就完成了。
在已完成的加强筋2中,所有矿物纤维5、23、35优选完全嵌入在树脂基体中,也就是加强筋2除了端面之外仅仅在外侧具有树脂层。
在设备1优选连续运行之后,还必须将加强筋2剪切到希望的长度,为此在设备1中可以在用于使得其它树脂25固化以及任选地使得树脂7最终固化的装置27之后设置锯切装置33或者分割装置。
根据设备1的一种实施方式以及制备加强筋2的方法,可以在用来使得其它树脂25固化以及任选地使得树脂7最终固化的其它装置27之前布置用来提供无树脂连续矿物纤维35的第三装置34,如附图1中虚线所示。
用来提供无树脂连续矿物纤维35的第三装置34尤其在箭头3所指的生产方向布置在用来给其它矿物纤维23掺入其它树脂25的其它装置24之后。
优选根据用来提供连续矿物纤维5的装置4构造用来提供无树脂连续矿物纤维35的第三装置34。因此可参考以上相关详细说明。原则上用来提供无树脂连续矿物纤维35的第三装置34可以不同于用来提供连续矿物纤维5的装置4。
但也可以将用来提供无树脂连续矿物纤维35的第三装置34与用来提供其它矿物纤维23的其它装置22相结合。这种情况下不引导无树脂的矿物纤维35经过用来给其它矿物纤维23掺入其它树脂25的其它装置24。
无树脂的矿物纤维35均选自关于矿物纤维5所提及的可用矿物纤维。为此可参考相关详细说明。边缘层合体11可以具有与芯条10一样的矿物纤维。优选不仅矿物纤维5而且其它矿物纤维23和无树脂的矿物纤维35均是火山岩纤维,尤其是玄武岩纤维或安山岩纤维。
但是混合形式也是可能的,例如芯条10的矿物纤维5是玻璃纤维或者碳纤维,其它矿物纤维23是火山岩纤维,尤其是玄武岩纤维或安山岩纤维,无树脂的矿物纤维35是火山岩纤维,尤其是玄武岩纤维或安山岩纤维,或者是玻璃纤维或碳纤维,反之亦然。
无树脂的矿物纤维35在边缘层合体的矿物纤维总量中的比例可以在10至80wt%之间,尤其可以在20至50wt%之间。
矿物纤维5和/或其它矿物纤维23和/或无树脂的矿物纤维35可以具有相互不同的直径或者不同的纤度。例如其它矿物纤维23和/或者无树脂的矿物纤维35可以具有比矿物纤维5更大的直径,反之亦然。还可能的是,矿物纤维5和/或其它矿物纤维23和/或无树脂的矿物纤维35由相互间具有不同直径的相应长丝制备,使得在矿物纤维5和其它矿物纤维23以及无树脂矿物纤维35的直径相同的情况下,这些矿物纤维由不同数量的矿物纤维长丝构成。
原则上也可能的是,提供无树脂的矿物纤维来制备芯条10。为此可参考关于提供无树脂矿物纤维35制备边缘层合体11的相应详细说明。在设备1中将相应的装置布置在用来使得芯条10的树脂7至少部分固化的装置8之前。
根据设备1的其它实施方式以及制备加强筋2的方法,可以在使得边缘层合体11的其它树脂25固化以及任选地使得芯条10的树脂7最终固化之后并且在去除其它纱线30或者其它纱条之后将其它树脂层涂覆到边缘层合体11上。为此可以在设备1中设置用来给加强筋2涂覆薄树脂层的第三装置36,如附图1中的虚线所示。用来给加强筋2涂覆薄树脂层的第三装置36可以在箭头3所指的生产方向布置在退绕装置31之后。
优选按照用来给矿物纤维5掺入树脂7的装置6构造第三装置36。因此可参考以上的相关详细说明。原则上第三装置36可以不同于给矿物纤维5掺入树脂7的装置6地构造。例如可能的是将第三装置36构造为喷涂装置,将用来给矿物纤维5掺入树脂7的装置6构造为浸渍槽。
用于薄树脂层的树脂可以选自以上关于树脂7提及的可能的树脂。为此可参考相关详细说明。尤其是不仅树脂7而且其它树脂25和用于薄树脂层的树脂也可以是乙烯酯树脂。对于将不同的树脂用于芯条10和/或边缘层合体11和/或者外薄树脂层的情况,有利的是,外薄树脂层是耐碱性比较好的乙烯基酯树脂。
薄树脂层具有200μm的最大层厚。薄树脂层的层厚尤其可以选自5μm至100μm的范围。
为了使得该薄树脂层固化,可以将如前所述的相应装置布置在设备中。但也可以通过空气进行固化,而不使用其它专门的装置。
优选所有矿物纤维也就是芯条10的矿物纤维5和边缘层合体11的其它矿物纤维23以及任选地无树脂的矿物纤维35以加强筋的纵向取向。就可以通过如下实现:输送装置在设备的末段区域中牵引矿物纤维或加强筋2。例如可以使用履带式牵引装置或者皮带式牵引装置作为输送装置。其它输送装置例如是链式牵引装置或者夹持装置,用它们至少部分包夹牵引加强筋2。
就此而言需要提及:成品加强筋2中的无树脂矿物纤维35同样被树脂7或其它树脂25或者薄树脂层的树脂所覆盖。术语“无树脂”仅仅涉及不为这些矿物纤维35布置用来给矿物纤维掺入树脂的特有装置。这些无树脂矿物纤维35的作用是提高加强筋2中的矿物纤维份额,使得无树脂矿物纤维35在合并矿物纤维的过程中吸收芯条10或边缘层合体11的过量树脂7或25。
在本发明的意义上,所述的“纵向取向”也包括通过缠绕制备加强筋2的表面结构引起的一定程度的矿物纤维起皱。对于将缠绕芯条10的至少一种纱线19或者至少一种纱条构造为矿物纤维纱线或纱条的情况,当然就不落入该定义的范围。
所有矿物纤维也就是芯条10的矿物纤维5和边缘层合体11的其它矿物纤维23以及任选地无树脂的矿物纤维35均优选在加强筋2的全长范围内不间断地延伸。
纱线19和/或者其它纱线30优选具有选自0.03mm至6mm、尤其选自0.03mm至0.35mm范围的直径。纱线19和/或者其它纱线30还可以具有选自10tex至6000tex、尤其选自80tex至280tex范围的线性密度。
例如纱线19可以具有0.05mm的直径或者14tex的纤度。
其它纱线30可以具有例如0.3mm至6mm直径或者4800tex的纤度。
纱线19和/或者其它纱线30和/或者纱条和/或者其它纱条可以由有机聚合物构成,所述有机聚合物选自可纺纱的聚合物,例如聚酰胺、聚酯等等。纱线19和/或者其它纱线30和/或者纱条和/或者其它纱条也可以由矿物纤维构成,例如火山岩纤维尤其是玄武岩纤维或安山岩纤维、玻璃纤维、碳纤维。
例如可以将聚酰胺纱用于纱线19。与其它聚合物相比,可以通过温度调节作用使其收缩,从而赋予加强筋2额外的稳定性。
其它纱线30可以是聚酯纱,这样就能在需要时达到很高的缠绕抗拉强度。
根据本发明的上述其它实施方式所述,在涂覆边缘层合体11之前在用于使得树脂固化的装置8中仅仅部分使得用来制备芯条10的树脂固化。尤其可以在涂覆边缘层合体之前使得用来制备芯条的树脂7固化直至达到DIN 53765规定的最多50%的固化程度(测定玻璃化转变温度),这样就能实现边缘层合体11与芯条10一定程度上部分交联。
进一步优选,给边缘层合体11加上涂有树脂的其它矿物纤维23之前,不将芯条10冷却到室温。芯条10在给边缘层合体11加上涂有树脂的其它矿物纤维23之前尤其可以具有50℃至100℃、尤其60℃至80℃之间的温度。为此任选地可以在设备1中布置用来对芯条10进行调温的特有加热装置。如果要使得芯条10的树脂7仅仅部分固化,那么该温度不应高到树脂7在形成边缘层合体11之前提前固化的程度。
将其它纱线30或者其它纱条缠绕在边缘层合体上的速度可以选自50至1800转/分钟的范围。
将一个或多个纱线19或一个或多个纱条缠绕在未固化的芯条10上的速度可以选自100至5000转/分钟、尤其250至3000转/分钟的范围。
牵引加强筋2的速度可以选自0.5至12米/分钟的范围。
可以在施加作用力情况下将其它纱线30或者其它纱条施加在未固化的边缘层合体11上,所述作用力选自1至100N的范围。
可以在施加作用力情况下将一个或多个纱线19或一个或多个纱条施加在未固化的芯条10上,所述作用力选自1至50N的范围。然而也可能的是,如前所述,完全无应力地将将一个或多个纱线19缠绕在芯条10上,尤其当使用收缩纱的时候。
一个或多个纱条和/或者一个或多个其它纱条可以具有选自0.01至3.5mm范围的纱条宽度。
加强筋2可以在芯条中(同样因为其制备方法)具有相对于矿物纤维树脂总量介于81至89wt%的矿物纤维总份额,余量由树脂份额构成。
加强筋2中的矿物纤维总份额可以在70至89wt%之间,尤其可以在81至89wt%之间。树脂份额构成余量至100wt%,基于加强筋2的树脂和矿物纤维总含量。矿物纤维的总份额包括矿物纤维5、其它矿物纤维23以及任选地无树脂的矿物纤维35。树脂份额涉及芯条的树脂7和边缘层合体的其它树脂25。该份额不包括可以涂覆到边缘层合体11上作为面层的薄树脂层的份额。考虑到该附加的树脂含量,树脂份额最多提高0.5wt%。加强筋2也可以具有比较高的矿物纤维份额,从而可以改善其机械特性。
在观察加强筋2的树脂和矿物纤维的份额时不考虑留在芯条10上的一个或多个纱线19以及一个或多个纱条的质量份额。
根据其它实施方式,可以设计为,芯条10中矿物纤维5的份额在80至90wt%之间,基于芯条10和边缘层合体11中的矿物纤维总量。由于边缘层合体11尤其是边缘层合体11中相对于芯条10比较高的树脂含量能防止芯条10受到例如碱性介质之类的周围环境影响,并且由于可以将表面结构化基本上局限于边缘层合体11,因此可通过与边缘层合体11中的矿物纤维份额相比更高的芯条10中的矿物纤维份额改善机械特性,尤其可改善抗拉强度,因为芯条10中的矿物纤维5基本上全部在纵向延伸并且没有起皱,也就是不受干扰。然而芯条10的表面层可能并且允许有一定程度的起皱,这不会导致芯条10的机械特性发生根本性变化。
如前所述,根据制备加强筋2的方法的一种实施方式,在用于使得树脂7固化的装置8中使得芯条10的树脂7仅仅部分固化,也就是部分交联。因此可能的是,在芯条的树脂7最终固化以及在其它固化装置27中使得边缘层合体11的其它树脂25固化的过程中,使得芯条10的树脂7与边缘层合体11的其它树脂25产生交联,从而使得边缘层合体11与芯条10更好地结合。
还可能的是,使得树脂7与芯条10的矿物纤维5结合,以及任选地使得提供给芯条10的无树脂矿物纤维35和/或者其它树脂25与边缘层合体11的其它矿物纤维23结合,以及任选地使得提供给边缘层合体11的无树脂矿物纤维35通过矿物纤维5、23、35的表面上的官能团(例如OH官能团)与树脂7和/或者其它树脂25共价结合。这样就能使得矿物纤维5、23、35更好地结合在树脂基体上。
如前所述,根据所述方法或者加强筋2的其它实施方式,存在这样的可能性,纤维束中可以含有矿物纤维5和芯条10的任选矿物纤维35以及/或者其它矿物纤维23和任选边缘层合体11的矿物纤维35,其中所述芯条10和/或者边缘层合体11由多个纤维束构成。在箭头3所指的生产方向在用来涂覆树脂7的装置7或者用来涂覆其它树脂25的其它装置24之前或者之后就能至少部分合并相应的各个矿物纤维5,以及任选地使得35和/或者23以及任选地使得35合并,从而产生由多个矿物纤维5以及任选地由35和/或者23以及任选地由35构成的纤维束37、38,如前所述可以继续对其进行加工。附图2所示为所制备的加强筋2的横断面图。加强筋的整个筋条可以由纤维束37、38(与树脂一起)构成。
但也可能的是,将一股或者多股纤维束37、38与各个矿物纤维5、23、25组合在一起制备芯条10和/或者边缘层合体11。
纤维束37、38可以具有一定数量的单个矿物纤维5以及任选地具有35和/或者23以及任选地具有35,所述数量选自3至10、尤其选自4至8的范围。
在此可能的是,芯条10中的纤维束37具有一定数量的矿物纤维5以及任选地具有35,所述数量选自3至15的范围。
边缘层合体11中的纤维束38可以具有一定数量的其它矿物纤维23以及任选地具有35,所述数量选自3至5的范围。
芯条10中树脂7相对于矿物纤维5以及任选地35和芯条中树脂7的总量的相对份额还可以不同于边缘层合体11中其它树脂25相对于其它矿物纤维23以及任选地35和边缘层合体11中其它树脂25的总量的相对份额。
芯条10中的相对树脂份额可以小于边缘层合体11中的份额。这样一方面可在芯条10中实现更高的强度,另一方面尤其减轻边缘层合体11的起皱。
但是关于相对树脂份额也可能的是相反的设计。
如附图1所示,交叉缠绕芯条10的优选实施方式,优选的是,一个或多个纱线19的两个在相同方向并排延伸的纱线段之间的距离39优选在0.1至8mm之间,尤其在1至4mm之间。这样一方面可在树脂固化之前赋予芯条10更好的强度,另一方面可供与其它树脂25交联的树脂7的表面积份额较大。
在以螺旋缠绕替代交叉缠绕的情况下,两个并列的纱线段之间的距离同样可以优先选自该范围。
在一个或多个纱线19与芯条10接触的区域中,芯条10的缩窄率最多为15μm。在张紧状态下缠绕纱线19或若干纱线19,就会引起这种缩窄。将缩窄率限制到指定的最大值,即可在很大程度上避免干扰芯条10中的矿物纤维5和任选地35的直线走向,从而仅仅在芯条10的表面层中可能起皱。
使得上述输送装置尤其是皮带式牵引装置牵引加强筋2的速度与纱线19或若干纱线19的张力状态相协调,就能实现很小的缩窄率。同理适用于纱条。
输送装置牵引加强筋2的速度可以为0.5至12米/分钟,尤其可以为1至5米/分钟。
关于纱线19或若干纱线19的张力,可参阅以上详细说明。
边缘层合体11的层厚40可以相当于最大芯条直径12的5至15%。由此达到不受干扰并且直线延伸的矿物纤维5在芯条10中的份额较高。如果边缘层合体11的层厚40低于5%,则使用其它纱线30缠绕边缘层合体11的结构就会过分转移到芯条10之中,尤其当芯条尚未完全固化的时候。除此之外,还可能对边缘层合体11的所需起皱效果有不利影响。边缘层合体11的层厚超过15%则会在加强筋2直径相同的情况下使芯条10变得太细,无法达到所需的高机械强度。
以上所述使用一个或多个纱线19交叉缠绕芯条10优选具有很小的层厚,以便有尽可能平坦的芯条10表面可供布置边缘层合体11。
根据制备加强筋2的方法的优选实施方式,给连续矿物纤维5以及任选地给35和/或者23并且任选地给35掺入树脂固化剂混合物,使用至少一种以上列举的树脂和至少两种不同的固化剂构成的混合物作为所述的树脂固化剂混合物,其中所述的两种固化剂可在不同条件下形成使得树脂7和/或者其它树脂25固化的反应性物质,使得反应性物质可在不同的时刻可供固化使用。优选涂覆包括至少一种树脂和至少两种不同固化剂的混合物,将至少两种不同的固化剂与混合物同时涂覆。由树脂和至少两种不同的固化剂构成的树脂固化剂混合物优选在第一装置6之中。
为此尤其可使用以上列举的乙烯酯树脂。
优选使用过氧化物作为固化剂。优选使用脂族过氧化物。然而也可以仅仅使用芳族过氧化物或者脂族和芳族过氧化物的混合物。这些过氧化物可以尤其是例如具有很低活性氧含量的甲基乙基酮过氧化物(MEK过氧化物)。
过氧化物可以选自二(叔丁基环己基)过氧化二碳酸酯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、3,6,9-三乙基-3,6,9,-三甲基-1,4,7-三过氧壬烷、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化氢异丙苯、2,5-双(叔丁基过氧基)-2,5-二甲基己烷及其混合物。
特别优选使用三种不同的过氧化物1至3。
过氧化物1引发树脂交联。也可以通过所产生反应封闭与纤维表面的化学键。通过提高温度使得物质分解成与树脂反应的活性物种,此时可将树脂的官能团转变成与树脂的其它基团反应的活性物种。树脂以这种方式最终交联。
过氧化物1在树脂固化剂混合物中的份额可以为0.2至0.7wt%。
过氧化物2具有与过氧化物1一样的功能,然而区别在于分解成活性物种的温度高于过氧化物1。
过氧化物2在树脂固化剂混合物中的份额可以为0.8至1.5wt%。
过氧化物3具有与过氧化物1和2一样的功能,然而区别在于分解成活性物种的温度高于过氧化物2。
过氧化物3在树脂固化剂混合物中的份额可以为0.7至1.8wt%。
所使用的树脂构成达到100wt%树脂固化剂混合物所需的余量。
通过将固化剂简单混入相应的树脂或者相应所使用的树脂溶液之中,即可制成树脂固化剂混合物。
就此而言应当指出:本发明所使用的树脂也可以作为树脂溶液使用。树脂份额可以为30至70wt%。通过溶剂构成达到100wt%树脂溶液所需的余量。
通过使用多种不同的固化剂,也就是使用多于一种固化剂实现反应减慢,也就是使得树脂的交联放慢。这样就能更好排出树脂交联时释放的热量,或者避免芯条10和/或者边缘层合体11的温度骤然上升,从而避免加强筋2受损,例如形成裂纹。
通常优选以一定的量份额加入首先形成反应性物质的固化剂,所述量份额基于树脂固化剂混合物的其它固化剂的相应量份额为最小,使得交联反应以比较慢的速度开始。
还可以设计为将不同于用来制备边缘层合体11的固化剂体系用来制备芯条10,尤其可使用比用来制备边缘层合体11的树脂固化剂混合物中少一种固化剂。以这种方法有利于在用于固化的装置8中使得树脂7仅仅部分交联,因此随后(与所述的一样)有利于与边缘层合体的其它树脂25交联。
附图4所示为加强筋2的一种实施方式的局部横断面图。可明显看出交叉缠绕了纱线19的芯条10以及布置在芯条10上的边缘层合体11。
在此应注意的是:由纱线19或纱条所产生的缠绕尤其是交叉缠绕留在芯条10上,也就是没有去除纱线19或纱条,纱线或其它纱线30或纱条同样如此。
在芯条10和边缘层合体11以及芯条10上的缠绕所构成的筋条体的外表面上形成具有肋42和肋谷43的螺纹状表面结构。
肋42具有至少200μm的高度44。肋42尤其具有选自300μm至3000μm范围的高度44。
从肋谷43的最低点直至肋42的最高点测量高度44。
可通过其它纱线30的直径(附图1)及其张力(参见以上相关说明)实现肋42的高度44。除此之外,如果在加强筋上形成或者布置边缘层合体11,则也可以通过边缘层合体11中使用的矿物纤维23的数量来实现肋42的高度44。
应提及的是:用来制备芯条10和/或者边缘层合体11的树脂7的树脂固化剂混合物的温度可以选自15℃至35℃、尤其可选自18℃至31℃的范围。
任选地高度44可以随加强筋2的长度变化,从而形成不同高度的肋42。例如使用多个其它纱线30(附图1)并且以不同的张力供应这些纱线就能实现。
肋42具有肋侧面45、46。肋42的肋侧面45、46相互间形成的张角47可以选自30°至120°、尤其可选自30°至89°的范围。同样可以通过以上关于肋42高度44所述的参数来调整张角47。此外还可以通过加强筋3的进给量、也就是通过牵引速度来调整张角47。关于牵引速度,可参考以上的详细说明。
如附图4所示确定张角47。
由肋42和肋谷43所形成的加强筋2的表面结构优选至少近似于圆螺纹形状。
所谓至少近似尤其也指的是肋42的肋峰可以削平,如附图4中间上部肋42上的虚线所示。
根据加强筋2的其它实施方式可以设计为,根据EN ISO 15630-1的相对肋面积f(R)选自下限为0.05、上限为0.15μm的范围。
如附图4中虚线所示,肋侧面45、46局部具有凸出的走向,从而在肋谷43的范围内出现一种凹槽。
如前所述使用具有多种不同固化剂的固化剂体系,使得其它树脂25至少近似于完全固化,就能实现肋侧面45、46的凸出形状。
也可以在肋谷43的范围内形成至少一个凸起部48,与附图4中以虚线表示的一样。在边缘层合体11固化之前使用两个或更多个纱线替代其它纱线30将其并排尤其直接相邻缠绕在边缘层合体上,就能产生凸起部48。
圆螺纹的肋谷43的圆角半径49可以选自3至6mm的范围。为此可以使用具有相应直径的其它纱线30。
肋42的高度44与加强筋直径(50)的比例可以选自0.03至0.2的范围。如附图4中所示,加强筋芯条的直径50就是肋谷43之间的直径。
肋42的宽度51与加强筋直径50的比例可以选自0.2至0.5的范围。在肋42的高度44的10%处的肋侧面45、46的点之间测量肋42的宽度51。
节距52与加强筋芯条直径50的比例可以选自0.04至0.8的范
围。所述节距52是肋42与随后的肋谷43在加强筋2的纵向延伸方向具有的长度。也可以在两个相邻肋谷43的最低点之间测量节距52。
与已经多次指出的一样,也存在如下可能性,仅仅由芯条10构成加强筋2。尤其当需要加强的基体尤其是混凝土中预加应力使用加强筋2的时候,就可以使用加强筋2的这种实施方式。以上涉及芯条10的所有详细说明均适用于于这种实施方式。然而在这种情况下,芯条10没有利用纱线19或纱条留在该芯条上的缠绕。取而代之的是利用其它纱线30或其它纱条缠绕制备所需的表面结构,与关于边缘层合体11所述的那样。
就这种实施方式而言,同样也可能的是与以上所述的那样,在形成表面结构之后,尤其在形成类似于圆螺纹的表面结构之后,将薄树脂层构成的面层涂覆到芯条10上。
已制备了加强筋2的试验件并且测量了试验件的机械特性。ISO 10406-1测得的“平均粘接应力”为至少20MPa。对现有技术的加强筋进行对比测量,得出相同条件下的平均粘结应力值低于15MPa。
此外还测定了本发明所述加强筋2的抗拉强度高于1740MPa,弹性模量高于65GPa。现有技术的加强筋在相同条件下只能达到900MPa和1375MPa之间的抗拉强度已经46GPa和63GPa之间的弹性模量。
实施例展示了加强筋2或用来制备加强筋2的设备1的可能实施方式,在此应注意的是,各种实施方式相互间也可能有各种各样的组合。
最终需说明的是:为了更好地理解加强筋2或设备1的构造,其组成部分的附图并未按照比例绘制,或者放大或缩小。
Claims (12)
1.由连续矿物纤维(5,23,35)和至少一种树脂(7,25)构成的纤维复合材料制备加强筋(2)的方法,其中,给至少一部分矿物纤维(5,23)掺入树脂固化剂混合物,然后将掺入树脂固化剂混合物的矿物纤维(5,23)和任选地无树脂的矿物纤维(35)合并成芯条并且使得树脂(7,25)固化,其中,使用至少一种树脂(7,25)和至少两种不同的固化剂构成的混合物作为树脂固化剂混合物,其中所述的至少两种不同的固化剂在不同条件下形成使得树脂(7,25)固化的反应性物质,从而使得反应性物质在不同的时刻可供固化使用,其特征在于由第一矿物纤维(5)和树脂(7)制备芯条(10),随后为芯条设置由第二矿物纤维(23)和其它树脂(25)和任选地无树脂的矿物纤维(35)构成的边缘层合体(11),其中对于制备芯条(10),使用与制备边缘层合体(11)不同的固化剂体系。
2.根据权利要求1所述的方法,其中对于制备芯条(10),使用比用来制备边缘层合体(11)的树脂固化剂混合物中少一种固化剂。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,固化剂选自二异氰酸酯和自由基生成剂。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,固化剂选自过氧化物、偶氮化合物、光引发剂及其混合物。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其特征在于,使用三种不同的过氧化物作为固化剂。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其特征在于,以一定的量比例使用首先形成反应性物质的固化剂,所述量比例基于树脂固化剂混合物的其它固化剂的相应量比例最少。
7.包括至少一种树脂(7,25)和至少两种不同固化剂的树脂固化剂混合物用于由矿物纤维(5,23,35)制备包括芯条的加强筋(2)的用途,其中所述的至少两种不同的固化剂在不同条件下形成用于树脂(7,25)的固化的反应性物质,从而使得反应性物质在不同的时刻可供固化使用,其中随后为芯条设置由矿物纤维(23)和其它树脂(25)以及任选地无树脂的矿物纤维(35)构成的边缘层合体(11),其中对于制备芯条(10),使用与制备边缘层合体(11)不同的固化剂体系。
8.根据权利要求7所述的用途,其特征在于,对于制备芯条(10),使用比用来制备边缘层合体(11)的树脂固化剂混合物中少一种固化剂。
9.根据权利要求7所述的用途,其特征在于,固化剂选自二异氰酸酯和自由基生成剂。
10.根据权利要求9所述的用途,其特征在于,固化剂选自过氧化物、偶氮化合物、光引发剂及其混合物。
11.根据权利要求7至10任一项所述的用途,其特征在于,使用三种不同的过氧化物作为固化剂。
12.根据权利要求7所述的用途,其特征在于,基于在树脂固化剂混合物中其它固化剂的相应量比例,首先形成反应性物质的固化剂的量比例最少。
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