DE102018113587A1

DE102018113587A1 - Faserprofile für hohe brandschutztechnische Anforderungen und Verfahren zu ihrer Herstellung

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Publication number: DE102018113587A1
Application number: DE102018113587.4A
Authority: DE
Inventors: Joachim Müller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-06-07
Filing date: 2018-06-07
Publication date: 2019-12-12
Anticipated expiration: 2038-06-08
Also published as: CN110578249A; DE102018113587B4; CN110578249B; DE102018113587B8

Abstract

Die Erfindung betrifft Faserprofile für hohe brandschutztechnische Anforderungen, die insbesondere für die Herstellung von hochfesten Bewehrungen für die Bauwirtschaft einsetzbar sind.Es ist Aufgabe der Erfindung, Faserprofile sowie ein Verfahren zu deren Herstellung bereit zu stellen. Die technischen Eigenschaften der Faserprofile sollen erheblich erweitert und für neue brandschutztechnisch sichere Anwendungen optimiert werden. Vor allem die Oberflächen der Faserprofile sollen gehärtet und eine angemessene Zeit vor zerstörerischer Hitze geschützt werden.Die Faserprofile bestehen aus in eine Matrix eingebetteten Fasersträngen aus Faserverbundwerkstoffen, insbesondere aus Carbon-, Basalt- und Glasfasern. Erfindungsgemäß sind die Faserstränge von einer Matrix umgeben, die aus einer wässrigen Lösung aus einem Metallsalz der Kieselsäure (Wasserglas) bestehen. Die Faserprofile können eine Beschichtung aus auf die Matrix aufgebrachten alkalibeständigen, hochwärmebeständigen, plättchenförmigen Beschichtungsmaterialien besitzen. Als Beschichtungsmaterialien werden Sand- und/oder Glas- und/oder Glimmerplättchen verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft Faserprofile für hohe brandschutztechnische Anforderungen, die insbesondere als Bewehrungsprofile für die Herstellung von hochfesten Bewehrungen für die Bauwirtschaft einsetzbar sind. Die Faserprofile sind insbesondere für Betonbauten geeignet, die hohen brandschutztechnischen Anforderungen genügen müssen, beispielsweise Hochhäuser oder Brückenbauten. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der Faserprofile, welche in einem Pultrusionsprozess aus in eine Matrix eingebetteten Fasersträngen aus Faserverbundwerkstoffen hergestellt werden, insbesondere aus Carbon-, Basalt-, oder Glasfasermaterialien.
Bei der Herstellung von Carbonfaser-, Glasfaser- oder Basaltfasersträngen werden in der Regel eine Vielzahl von Einzelfasern zusammengeführt und das oder die Bündel mit einer Matrix umhüllt. Im Folgenden werden die verschiedenen Fasermaterialien mit dem allgemeinen Begriff „Fasern“ benannt. Die Matrix dient der Positionierung und Fixierung der Fasern und auch deren Schutz. In einer bekannten und geübten Abfolge des Pultrusionsprozesses werden unterschiedliche Beschichtungen auf oder teilweise in die unmittelbare Oberfläche der Matrix implementiert. Der Beschichtungsvorgang in einem bekannten Verfahren erfolgt nach dem Pultrusionsprozeß, teilweise unter Nutzung einer gewissen Restklebrigkeit der Matrix vor deren entgültigen Aushärtung oder unter Aufbringung eines geeigneten separaten Klebers. Das geschieht zur Herstellung von Eigenschaften für bestimmte Anwendungszwecke. Beispielsweise zur Vergrößerung der spezifischen Oberfläche der Mantelfläche oder zur Panzerung des Stranges.
Die DE 10 2014 212 241 A1 beschreibt Carbonfasern, insbesondere solche, die für Carbonfaserverbundkunststoffe (CFKs) eingesetzt werden. Durch die Erfindung soll erstmals eine dünne aber harte Plasmabeschichtung mit amorphem Siloxan auf einer Carbonfaser vorgeschlagen werden. Dadurch erhält die Carbonfaser eine Oberfläche, die wie eine Glasfaseroberfläche zu bearbeiten ist. Diese Beschichtung dient der besseren Verbindung der Carbonfasern mit der Hüllmatrix.
In DE 10 2015 119 700 A1 wird ein Verfahren zur Konditionierung der Oberflächen pultrudierter und/oder anderweitig durch Harze oder Kleber zusammengefasster Carbonfasern zu Carbonfaserprofilen oder Carbonfaserflächen sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben. Ziel ist die Schaffung einer rauen oder feinstrukturierten und damit großen Oberfläche, ohne dabei die innere Struktur des Carbonfaserprofiles zu beeinflussen.
Die Carbonfasern werden dabei in einem an sich bekannten Verfahren zu einem kontinuierlichem Strang gebündelt und in eine Matrix aus Harz oder Kleber eingebettet, wobei eine Härtung erfolgt. Vor Beendigung der Härtung wird eine Beschichtung der Oberfläche mit einem körnigen und/oder gerundeten oder faserartigen und/oder stiftartigen Beschichtungsmaterial durchgeführt. Als Beschichtungsmaterial wird Metall, Glas und/oder Feinstsand eingesetzt, wodurch auch eine Panzerung gegen Abrieb und mechanische Beschädigung erreichbar sein soll. Die Beschichtung der Oberfläche erfolgt mit einem körnigen und/oder gerundeten oder faserartigen und/oder stiftartigen Beschichtungsmaterial.
In WO 2012/059540 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Florschicht aus ungeordneten Carbonfasern als Bündel um Carbonfasern herum beschrieben. Das Verfahren erfordert einen beachtlichen technologischen und apparativen Aufwand.
In WO 2016/112898 A1 wird ein Bewehrungsstab aus Filamentverbund und ein Verfahren zu dessen Herstellung beschrieben. Der Bewehrungsstab soll hohen Temperaturen widerstehen können. Das Bewehrungselement besteht aus in ein Matrixmaterial eingebetteten Filamenten, wobei die Filamente frei von Vorspannung oder vorgespannt in einer Zugrichtung ausgerichtet vorliegen und von einem mineralischen Matrixmaterial im Wesentlichen vollständig umgeben sind. Als Matrixmaterial ist Feinbeton oder eine Suspension mit Feinzement vorgesehen.
Beschichtungen einzelner Fasern während des Pultrusionsprozesses erfolgen durch Aufspreizen des Faserstranges in einem Dispersionsbad. In diesem Prozess dringt zwischen die aufgespreizten Fasern eine Suspensionen von Zement in Wasser zur Umhüllung einzelner Stränge. Da die Carbonfasern hydrophob sind, ist auf diesem Wege eine qualitativ hochwertige Beschichtung problematisch. Zumal so hoch ausgemahlener Zement zu extrem kurzen Abbindereaktionen neigt. Die Prozeßführung eines kontrollierten Abbindevorganges des Zementleimes ist bekanntermaßen diffizil. Der Zement erhitzt sich erheblich und neigt zum sogenannten Verbrennen. Die für die Festigkeit entscheidenden Kristallstrukturen, welche naturgemäß aus dem Zementleim wachsen, bilden sich nur höchst unvollkommen aus. Deren Ausbildung ist aber für eine qualifizierte Haftung an und zwischen den Faserstrukturen von entscheidender Bedeutung. So entstandene dünne Schichten sind erfahrungsgemäß mechanisch wenig fest.
Mit derzeit bekannten und praktizierten Herstellungsverfahren von Carbon-, Basalt- und Glasfasern als Betonbewehrungen lässt sich kein wirksamer mechanisch belastbarer Brandschutz erreichen. Basalt- und Glasfasern sind zwar an sich nicht brennbar, aber die faserverbindende Matrix ist brennbar oder kann sich in der Hitze derart verändern, dass sie die bestimmungsgemäße Schutzfunktion nicht mehr erfüllen kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung, Faserprofile für hohe brandschutztechnische Anforderungen sowie ein Verfahren zu deren Herstellung bereit zu stellen. Die Faserprofile sollen insbesondere als Bewehrungen für Betonbauten in Form von hochfesten Profilen geeignet sein. Die technischen Eigenschaften der Faserprofile sollen erheblich erweitert und für neue brandschutztechnisch sichere Anwendungen optimiert werden. Vor allem die Oberflächen der Faserprofile sollen gehärtet und eine angemessene Zeit vor zerstörerischer Hitze geschützt werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Sachanspruches 1 sowie des Verfahrensanspruches 5 gelöst. Ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 und 6 bis 10 beschrieben.
Die Faserprofile für hohe brandschutztechnische Anforderungen bestehen aus in eine Matrix eingebetteten Fasersträngen aus Faserverbundwerkstoffen, insbesondere aus Carbon-, Basalt- und Glasfasern. Erfindungsgemäß sind die Faserstränge von einer Matrix umgeben, die aus einer wässrigen Lösung aus einem Metallsalz der Kieselsäure (Wasserglas, Silika) bestehen. Zum Einsatz kommen die technisch verwertbaren amorphen Lösungen der Alkalimetallsalze Natriumsilikat, Kaliumsilikat, Lithiumsilikat der Kieselsäure in Wasser.
Der ph- Wert des Reaktionsmediums liegt im alkalischen Bereich. Die Viskosität dieser Matrix ist in weiten Bereichen variierbar. So kann sie zur Infiltration zwischen die Faserstränge dünnflüssig und aber zum Umhüllen der Faserbündel dickflüssig eingestellt werden. Infiltration und nachfolgende umhüllende Beschichtung mit jeweils bestimmungsgemäßer Matrix können in getrennten einander folgenden Schritten erfolgen. Für eine großtechnische Anwendung dürfte diese Variante trotz des etwas größeren apparativen Aufwandes durch die jeweils gute unabhängige Einstellbarkeit der Viskositäten geeignet sein.
Für noch höhere brandschutztechnische Anforderungen können die Faserprofile eine Beschichtung mit Beschichtungspartikel aus auf die Matrix aufgebrachten alkalibeständigen, hochwärmebeständigen, plättchenförmigen Beschichtungsmaterialien besitzen. Vorzugsweise geschieht die Beschichtung während des Pultrusionsprozesses, wenn die geeignete Matrix noch klebrig oder restklebrig ist. Der Beschichtungsprozeß kann mehrmals wiederholt werden. Als Materialien für die bestimmungsgemäßen Beschichtungen sind Glimmerplättchen und flachkörniger, etwa diskusförmiger Quarzsand in bestimmten Dimensionen vorgesehen. Auch gerundetes, alkalibeständiges Flach-Bruchglas ist geeignet. Die Größe der Glimmer- oder Glaspartikel beträgt vorzugsweise bis 0,5 mm, der flachkörnigen Quarzsandpartikel 0,06 bis 0,2 mm.
Für einen wirksamen Brandschutz sollten mindestens 95% der Oberfläche mit Plättchen beschichtet sein.
Für die Anwendung der Faserstränge als Bewehrung in Beton kann die Korngröße auch gröber gewählt werden. Beispielsweise eine erste Schicht feinkörnig wie oben beschrieben und eine zweite gröbere Schicht. Diese Materialien werden in einem den Pultrusionsstrang umgebenden Raum vorzugsweise durch warme Luft aufgewirbelt. Der Luftstrom kann vorteilhafterweise in einem beispielsweise kreisförmig zylindrischen Raum als kreisrunder Wirbel geführt werden. Durch Einstellung des Mischungsverhältnisses zwischen Luft und Beschichtungsmaterial lässt sich die Qualität der Beschichtung steuern.
Für besondere Einsatzfälle können die Faserprofile eine Beschichtung aus in Epoxidharz eingebetteten Sand- und/oder Glas- und/oder Glimmerplättchen besitzen.
Die Beschichtungen können nach Schutzbedarf mehrfach auch im Wechsel zwischen Glimmer, Glas und Feinsand ausgeführt werden. Dazu wird zwischen den aufzubringenden Schichten Kleber oder Matrix aufgebracht.
Glimmer, Glas und flachkörniger Quarzsand sind schlechte Wärmeleiter. Dazu reflektieren die Glimmerplättchen mit ihrer spezifischen glatten Oberfläche ausgezeichnet Wärmestrahlung. Bei einer Mehrlagenbeschichtung, das heißt, dass mehrere Lagen Glimmer oder Glas mit zwischenliegendem Kleber oder Matrix aufgebracht werden, entsteht eine schuppenartige Oberfläche der Faserstränge. In einer weiteren Ausführung können im Wechsel flachkörnige Quarzkörner und Glimmerplättchen durch Kleber und oder Matrix schichtweise aufgebracht werden. Bei dem Verfahren zur Herstellung von Faserprofilen für hohe brandschutztechnische Anforderungen werden in einem Pultrusionsprozess Faserstränge in eine Matrix eingebettet und anschließend gehärtet. Die Faserstränge werden in eine Matrix eingegossen, die aus einer wässrigen Lösung aus einem Metallsalz der Kieselsäure (Wasserglas) bestehen.
Auf die die Faserprofile umgebende Matrix kann eine Beschichtung mit alkali- und hochwärmebeständigen Beschichtungsmaterialien erfolgen, welche vorzugsweise plättchenförmig ausgebildet sind. Dadurch wird es möglich, dass eine große Oberfläche bedeckt und mit einem Brandschutz versehen werden kann.
Auf die die Faserprofile umgebende Matrix kann eine Beschichtung aus in Epoxidharz eingebetteten Beschichtungsmaterialien erfolgen. Als Beschichtungsmaterial werden hauptsächlich Sand- und/oder Glas- und/oder Glimmerplättchen verwendet.
Nachfolgend wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1 schematische Darstellung des Pultrusionsvorganges mit zwei Matrixbehälter, welche unterschiedlich viskose Matrix enthalten
2 schematische Darstellung des Pultrusionsvorganges mit einer Matrixbox, einer zusätzlichen Beschichtung und anschließenden Trocknung
3 Faserprofil mit einer festen mineralischen Beschichtung auf einer Matrix aus Silika
4 Faserprofil mit einer festen mineralischen Beschichtung auf einer zweiten Matrixschicht aus Silika
5 Faserprofil mit einer festen mineralischen Beschichtung direkt auf einer Matrix aus Silika (wobei die Zwischenräume zwischen den Fasern von der dünnflüssigen Silika- Matrix aufgefüllt sind und eine gemeinsame Umhüllung des Stranges bilden.)
6 Faserprofil mit flächiger Anordnung von parallel verlaufenden Fasern mit beidseitiger Beschichtung

Ein erstes Ausfühungsbeispiel zur Herstellung von Faserprofilen für hohe brandschutztechnische Anforderungen ist in den 1 und 2 dargestellt. Sie zeigen eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Pultrusionsvorganges mit zwei Matrixbehältern, welche unterschiedlich viskose Matrix enthalten. Beispielhafte Faserprofile als Endprodukte sind in den 3, 4 und 5 dargestellt.
Das Ausgangsmaterial durchläuft dabei die folgenden Arbeitsschritte:

1. Abspulen der Faserstränge 2 aus Carbonfaser von Vorratsspulen 1 mit der gewünschten Anzahl an Fasersträngen. Aus Darstellungsgründen sind in 1 nur 3 Vorratsspulen 1 abgebildet. In Wirklichkeit wird ein fertiges Faserprofil 20 aus einer Vielzahl von einzelnen Fasersträngen bestehen.
2. Zusammenführen der einzelnen Faserstränge 2 zu einem Faserbündel 4 über Rollen 3 und bekannte geeignete übliche Führungen bis zur bestimmungsgemäßen Dicke des gewünschten Faserprofiles 20.
3. Durchführung des so hergestellten Faserbündels 4 ohne Vorspannung durch einen Matrixbehälter 5, welcher als flüssige Matrix 5 mit einer wässrigen Lösung aus einem Metallsalz der Kieselsäure (Wasserglas) vorbestimmter Viskosität gefüllt ist. Dabei kann die Lösung erwärmt sein und/oder auch unter Druck stehen. Dies unterstützt den Vorgang, dass die relativ flüssige Matrix 7 alle Faserstränge 2 vollständig umschließt. Diese Strecke ohne Vorspannung 8 bewirkt, dass die Zwischenräume der einzelnen Faserstränge 2 leicht mit flüssiger Matrix 7 ausgefüllt werden können. Verbrauchte Matrix 7 wird mittels einer Matrixzufuhr 6 regelmäßig wieder aufgefüllt. Die Viskosität der Matrix 7 ist so gewählt, dass ein Eindringen in die Zwischenräume der Faserstränge 2 mit hoher Geschwindigkeit möglich ist. Dabei durchlaufen die Faserstränge 2 durch den Matrixbehälter 5 ohne Spannung. Der Matrixbehälter 5 kann vorteilhafterweise druckbeaufschlagt sein. In diesem Matrixbehälter wird die Matrix 7 durch Kapillarkräfte zwischen den Fasersträngen 2 eingesaugt. Der Druck im Matrixbehälter 5 forciert diesen Vorgang. Ebenso vorteilhaft ist es, wenn Faserstränge 2 und Matrix 7 angewärmt sind.
4. Das aus dem Matrixbehälter 5 austretende Faserbündel 4 wird mittels einer Transporteinrichtung 9 weiter befördert. Die Transporteinrichtung kann eine Heizung besitzen, mittels der das Faserbündel 4 von warmer Luft oder auch von warmem CO2-Gas umströmt wird, um den Gelierprozeß der Matrix zu unterstützen, wodurch eine Gelbildung und somit der Härtevorgang initiiert wird.
5. Das Faserbündel 4 tritt danach in einen zweiten Matrixbehälter 10 ein, welcher dickflüssiges Metallsalz der Kieselsäure in wässiger Kieselsäure gelöst mit vorbestimmter Viskosität enthält. Hier entsteht bestimmungsgemäß eine das Faserbündel 4 umhüllende Schicht. An diese noch klebrige Schicht wird der hauptsächliche Brandschutz appliziert. Diese Matrix 12 ist dickflüssiger als die Matrix 7 und besitzt eine gelartige Konsistenz, welche gegebenenfalls auch erwärmt ist und unter Druck steht. Diese Strecke mit definierter Vorspannung 13 bewirkt, dass die einzelnen Faserstränge 2 im Faserbündel 4 schon aneinanderkleben und die so entstandene Mantelfläche des Faserbündels 4 als ganzes umhüllt. Optisch ist dies vergleichbar mit der äußeren Isolierung eines elektrischen Kabels. Verbrauchte Matrix 12 wird mittels einer Matrixzufuhr 11 regelmäßig wieder aufgefüllt.
6. Das aus dem Matrixbehälter 10 austretende Faserbündel 4 wird mittels einer weiteren Transporteinrichtung 9 weiter befördert. Die Transporteinrichtung kann wieder eine Heizung besitzen, mittels der das Faserbündel 4 von warmer Luft oder auch von warmem CO₂-Gas umströmt wird, um den Gelierprozeß der Matrix zu unterstützen.

Der weitere Behandlungsprozess ist in 2 dargestellt. Die Herstellung der Faserbündel 4 mittels einer flüssigen Matrix 7 ist in 2 nur einstufig dargestellt. Dies ist grundsätzlich ebenfalls möglich, erfordert jedoch eine andere Einstellung der Konsistenz der verwendeten Matrix 7 bzw. geänderte Einstellungen der Wärme- bzw. Belüftungsverhältnisse.

7. In einem anschließenden Beschichtungsbehälter 16 erfolgt eine Beschichtung mit alkali- und hochwärmebeständigen Beschichtungspartikeln 17. In einer bevorzugten Anwendung werden von außen über eine Partikelzufuhr 18 Glimmerplättchen definierter Dimension eingesetzt. Im Beschichtungsbehälter 16 erfolgt durch gerichtete Luftbewegungen eine Verwirbelung der Glimmerplättchen. Die bewegten Beschichtungspartikel 17 legen sich auf die noch klebrige Matrixoberfläche 25 der das Faserbündel 4 umhüllenden Matrix 23. Überschüssige Beschichtungspartikel 24 können aus dem Beschichtungsbehälter über eine Entnahmeöffnung 19 entnommen werden. Der letzte Beschichtungsvorgang, also dickes Matrix-Gel plus Beschichtung, kann wiederholt werden. Mit jeder weiteren Beschichtung erhöht sich der Brandschutz.
8. Das aus dem Beschichtungsbehälter 16 austretende, beschichtete Faserprofil 20 wird in einem Trocknungs- und Aushärtebehälter 22 mittels Wärmestrahlung 14 bzw. von warmer Luft oder auch von warmem CO₂-Gas umströmt, um den Gelier- und Härteprozeß der Matrix zu unterstützen.
9. Eine Transporteinrichtung 21 befördert das beschichtete Faserprofil 20 zu einer Schnitteinrichtung 15, in der die Faserprofile 20 auf die gewünschte Länge geschnitten werden.

Die 3 zeigt ein Faserprofil 20 im Querschnitt mit einer festen mineralischen Beschichtung auf der Matrixoberfläche 25 einer die Faserstränge 2 umhüllenden Matrix 23. Die Matrix 23 besteht aus einer wässrigen Lösung aus einem Metallsalz der Kieselsäure (Handelsname Wasserglas).
In 4 wird ein Faserprofil 20 zur Erzielung besonders hoher Brandsicherheit dargestellt. Dabei wird auf die innere Matrix 23, welche die Faserstränge 2 direkt umhüllt, abschließend eine äußere Matrixschicht 26 aufgebracht und ausschließlich oder auch zusätzlich mit festen mineralischen Beschichtungspartikel beschichtet. Als Beschichtungspartikel 24 wurden hier wieder Glimmerplättchen ausgewählt. Als äußere, zweite Matrixschicht 26 wird vorzugsweise dickflüssige gelartige Wasserglaslösung oder Epoxidharz verwendet. Die Zwischenräume zwischen den Fasersträngen 2 sind als innere Matrix 23 mit einer dünnflüssigen Siliziumsalzlösung-Matrix (Wasserglas) aufgefüllt. Die zweite äußere Matrixschicht 26 ist auf Grund ihrer teilweisen oder gänzlichen formschlüssigen Einbettung an/in die innere Matrixbeschichtung im Falle eines Brandes als eine Opferschicht zu werten und vorzugsweise nur dort einsetzbar, wo entsprechende Forderungen formuliert sind. Insbesonds eine äußere Epoxidharzschicht dient als Opferschicht im Falle einer Brandbelastung.
Als Glimmer bezeichnet man natürlich vorkommende Schichtsilikate, die sich durch eine ausgeprägte Plättchen-Struktur auszeichnen und als unterschiedliche Glimmertypen vorkommen. Besondere Eigenschaften von Glimmer sind seine plättchenförmigen Partikel, ein hohes Seitenverhältnis (1:30), seine Dichte von ca. 2,85 g/cm3, seine Härte von ca. 2,5 (Mohs), seine geringe Ölabsorption und seine hohe Temperaturbeständigkeit.
5 zeigt ein Faserprofil 20 mit einer festen mineralischen Beschichtung direkt auf einer inneren Matrix 23 aus Siliziumsalzen, wobei die Zwischenräume zwischen den Fasersträngen 2 von der dünnflüssigen Siliziumsalz-Matrix aufgefüllt sind und eine gemeinsame Umhüllung des Faserbündels 4 bilden. Als Beschichtungsmaterial 24 werden hier beispielsweise dünne Glasplättchen verwendet.
Ein Faserprofil mit flächiger Anordnung von parallel verlaufenden Fasersträngen 2 mit einer beidseitigen Beschichtung ist in 6 abgebildet. Zwischen den vielen Fasersträngen 2, von denen hier nur 2 Lagen abgebildet sind, ist eine innere Matrix 23 mit einer äußeren Matrixschicht 26 versehen, auf der die Beschichtungspartikel 24 eingebettet sind. Zum Einsatz kommt dieses Faserprofil beispielsweise als Gewebe und Gelege aus Carbon-, Basalt- oder Glasfasern mit beidseitiger Beschichtung als Brandschutzabdeckung.
Durch die Erfindung wird der bisher bekannte und praktizierte Herstellungsprozess so erweitert, dass insbesondere der im Bauwesen für viele Anwendungen notwendige praxistaugliche Brandschutz für statisch wirksame Bauteile aufgebracht wird.
Dazu wird erstmals ein thermische Strahlung reflektierender Brandschutz auf die Faserprofile aufgebracht. Für außerordentlich hohe und höchste Anforderungen an den Brandschutz kann zusätzlich ein Epoxidharz als Kleber, bekannt als Hitzeschutz in der Raumfahrt, die Glimmerplättchen mit dem pultrudierten Strang oder die Glimmerplättchen untereinander verbindend bestimmungsgemäß wirken.
Als statisch wirksame Bewehrung sind die Faserprofile durch diese Beschichtung vor Hitzeinwirkung, wie sie beispielsweise bei Bauwerksbränden entstehen, besser geschützt. Der sogenannte Versagensfall der Bewehrung durch unkontrollierte Hitzeeinwirkung wird deutlich verzögert.
Bezugszeichenliste

1: Vorratsspule
2: Faserstränge
3: Rollen
4: Faserbündel
5: Matrixbehälter
6: Matrixzufuhr
7: Matrix
8: Strecke ohne Vorspannung
9: Transporteinrichtung
10: Matrixbehälter
11: Matrixzufuhr
12: Matrix
13: Strecke mit definierter Vorspannung
14: Wärmestrahlung
15: Transportrichtung
16: Beschichtungsbehälter
17: Beschichtungspartikel
18: Partikelzufuhr
19: Entnahmeöffnung
20: Faserprofil
21: Transporteinrichtung
22: Trocknungs- und Aushärteanlage
23: innere Matrix
24: Beschichtungspartikel
25: Matrixoberfläche
26: äußere Matrixschicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014212241 A1 [0003]
DE 102015119700 A1 [0004]
WO 2012/059540 A1 [0006]
WO 2016/112898 A1 [0007]

Claims

Faserprofile für hohe brandschutztechnische Anforderungen, bestehend aus in eine Matrix eingebetteten Fasersträngen aus Faserverbundwerkstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstränge (2) von einer Matrix (23) umgeben sind, die aus einer wässrigen Lösung aus einem Metallsalz der Kieselsäure (Wasserglas) bestehen.
Faserprofile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserprofile (20) eine Beschichtung mit Beschichtungspartikel (24) aus auf die Matrix (23) aufgebrachten alkalibeständigen, hochwärmebeständigen, plättchenförmigen Beschichtungsmaterialien besitzen.
Faserprofile nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsmaterialien Sand- und/oder Glas- und/oder Glimmerplättchen sind.
Faserprofile nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserprofile (20) eine Beschichtung mit Beschichtungspartikel (24) aus in Epoxidharz eingebetteten Sand- und/oder Glas- und/oder Glimmerplättchen besitzen.
Verfahren zur Herstellung von Faserprofilen für hohe brandschutztechnische Anforderungen, wobei in einem Pultrusionsprozess Faserstränge (2) in eine Matrix (7) eingebettet werden und anschließend eine Härtung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstränge (2) in eine Matrix (7) eingegossen werden, die aus einer wässrigen Lösung aus einem Metallsalz der Kieselsäure bestehen.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf die die Faserprofile (2) umgebende Matrix (7) eine Beschichtung mit Beschichtungspartikel (17) aus alkali- und hochwärmebeständigen Beschichtungsmaterialien erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf die die Faserprofile (20) umgebende Matrix (23) eine Beschichtung mit Beschichtungspartikel (17) aus plättchenförmigen Beschichtungsmaterialien erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf die die Faserprofile (20) umgebende Matrix (23) eine Beschichtung mit Beschichtungspartikel (24) aus in eine äußere Matrixschicht (26), beispielsweise Epoxidharz, eingebetteten Beschichtungsmaterialien erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschichtungsmaterial Sand- und/oder Glas- und/oder Glimmerplättchen verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mehr als 95% der Oberfläche der Faserprofile (20) beträgt.