DE3322598A1 - Composite material with high tensile strength consisting of a plastics matrix with an embedded reinforcement, and process for the manufacture thereof - Google Patents
Composite material with high tensile strength consisting of a plastics matrix with an embedded reinforcement, and process for the manufacture thereofInfo
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Abstract
Description
Verbundwerkstoff mit hoher Zugfestigkeit bestehend ausComposite material with high tensile strength consisting of
einer Kunststoffmatrix mit einer eingebetteten Bewehrung und Verfahren zu dessen Herstellung Die Erfindung geht aus von einem Verbundwerkstoff nach der Gattung des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und von einem Verfahren zu dessen Herstellung nach der Gattung des Oberbegriffs des Anspruchs 12.a plastic matrix with an embedded reinforcement and method for its production The invention is based on a composite material according to the Genre of the preamble of claim 1 and a method for its production according to the preamble of claim 12.
Kunststoffe werden sowohl in reiner Form wie mit Füllstoffen und/oder Verstärkungselementen versehen in der Technik vielfach verwendet. Ihre physikalischen und insbesondere ihre mechanischen Eigenschaften können durch Verstärkungen mit Glas- und Mineralfasern, Kohlefasern etc.Plastics are both in pure form as with fillers and / or Reinforcement elements provided widely used in technology. Your physical and in particular their mechanical properties can be achieved by using reinforcements Glass and mineral fibers, carbon fibers, etc.
wesentlich beeinflusst werden. Wie beim gewöhnlichen, durch Stahleinlagen armierten Beton wird dabei die Belastbarkeit solcher Verbundmaterialien entscheidend durch das erste Auftreten von Rissen in der Kunststoffmatrix begrenzt. Dies hängt im allgemeinen mit dem örtlichen Ueberschreiten der Zugfestigkeit oder eines ähnlichen Materialkennwertes wie Streckgrenze, Dauerwechselfestigkeit etc. des Werkstoffes zusammen.can be significantly influenced. As with the ordinary one, through steel inserts reinforced concrete, the resilience of such composite materials is crucial limited by the first appearance of cracks in the plastic matrix. This depends generally with the local exceeding of the tensile strength or a similar one Material parameters such as the yield point, fatigue strength etc. of the material together.
Für zahlreiche Verwendungszwecke sind die bisher üblichen Verstärkungsmethoden und die-daraus hervorgegangenen Erzeugnisse auf Kunststoffbasis nicht mehr ausreichend. Oft können die sonst ausgezeichneten Eigenschaften der Kunststoffe wegen mangelhafter Festigkeit des Verbunds nicht voll ausgenutzt werden.The usual ones are for numerous purposes Reinforcement methods and the resulting plastic-based products are no longer sufficient. The otherwise excellent properties of the plastics can often be due to inadequate properties The strength of the composite cannot be fully exploited.
Es besteht daher das Bedürfnis nach neuen, mechanisch höher belastbaren Materialien mit guten physikalischen und chemischen Eigenschaften wie hoher elektrischer Widerstand und Korrosionsbeständigkeit.There is therefore a need for new, mechanically more resilient Materials with good physical and chemical properties such as high electrical Resistance and Corrosion Resistance.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbundwerkstoff auf Kunststoffbasis sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, wobei dank höherer mechanischer Festigkeit, insbesondere Zugfestigkeit die Gefahr der Rissbildung im Betrieb vermieden und die Belastung gegenüber in herkömmlicher Weise verstärkten Kunststoffen heraufgesetzt werden kann. Das Herstellungsverfahren soll einfach sein und keine speziellen, von örtlichen Verhältnissen abhängige Spannvorrichtungen benötigen.The invention is based on the object of a composite material Specify plastic base and a method for its production, thanks higher mechanical strength, especially tensile strength, the risk of cracking avoided in operation and increased the load compared to the conventional way Plastics can be increased. The manufacturing process should be simple and do not require any special clamping devices depending on local conditions.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 und des Anspruchs 12 angegebenen Merkmale gelöst.This task is carried out by the characterizing part of the claim 1 and of claim 12 specified features solved.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden, durch Figuren näher erläuterten Ausführungsbeispiele beschrieben.The invention is explained in more detail by means of the following figures Embodiments described.
Dabei zeigt: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des Verbundwerkstoffes in Stab- oder Plattenform mit einachsiger Bewehrung, Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Verbundwerk- stoffes in Plattenform mit zweiachsiger Bewehrung, Fig. 3 eine Schnitt-Darstellung des Verbundwerkstoffes in Plattenform mit zweiachsiger Bewehrung durch Drahtgeflecht, Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des Verbundwerkstoffes in Blockform mit dreiachsiger Bewehrung, Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des Verbundwerkstoffes in Plattenform mit zweiachsiger Bewehrung durch Bleche, Fig. 6 einen Querschnitt durch eine Giessform mit Verbundwerkstoff in Rohrform, Fig. 7 einen Längsschnitt durch den Verbundwerkstoff in Rohrform mit Wendelbewehrung.It shows: FIG. 1 a perspective illustration of the composite material in bar or plate form with uniaxial reinforcement, FIG. 2 is a perspective Representation of the composite material in plate form with biaxial Reinforcement, Fig. 3 is a sectional view of the composite material in plate form with biaxial reinforcement by wire mesh, FIG. 4 is a perspective view of the composite material in block form with three-axis reinforcement, FIG. 5 is a perspective Representation of the composite material in plate form with biaxial reinforcement Sheets, FIG. 6 shows a cross section through a casting mold with composite material in the form of a pipe, 7 shows a longitudinal section through the composite material in tubular form with helical reinforcement.
In Fig. 1 ist der Verbundwerkstoff in Stab- oder Plattenform perspektivisch dargestellt. 2 ist die einachsige vorgespannte Bewehrung in Form von achsparallelen, längsseitig ausgerichteten Drähten aus einer Formgedächtnislegierung. 1 ist die die Bewehrung 2 allseitig umschliessende Kunststoffmatrix.In Fig. 1, the composite material is in the form of a rod or plate in perspective shown. 2 is the uniaxial prestressed reinforcement in the form of axially parallel, Longitudinally aligned wires made of a shape memory alloy. 1 is the the reinforcement 2 on all sides enclosing plastic matrix.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung des Verbundwerkstoffes in Plattenform. Die Bezugszeichen entsprechen denjenigen der Fig. 1. Die Bewehrung 2 besteht hier aus mehreren, in parallelen Ebenen angeordneten sich abwechselnd rechtwinklig kreuzenden Scharen von vorgespannten Drähten.Fig. 2 shows a perspective view of the composite material in plate form. The reference symbols correspond to those of FIG. 1. The reinforcement 2 consists of several alternately arranged in parallel planes right-angled crossing sets of prestressed wires.
Fig. 3 zeigt eine Darstellung des Verbundwerkstoffes in Plattenform im Schnitt. Die vorgespannte Bewehrung 3 ist hier als Drahtgeflecht ausgebildet, welcher in zwei parallelen Schichten in der Kunststoffmatrix 1 eingebettet ist, wobei die beiden Schichten im vorliegenden Fall um je eine halbe Maschenweite in beiden Richtungen gegeneinander versetzt sind.Fig. 3 shows an illustration of the composite material in Plate shape on average. The prestressed reinforcement 3 is designed here as a wire mesh, which is embedded in two parallel layers in the plastic matrix 1, the two layers in the present case by half a mesh size in each case are offset from each other in both directions.
In Fig. 4 ist der Verbundwerkstoff in Blockform perspektivisch dargestellt. Es handelt sich hier um eine Ausführung mit dreiachsiger, durch Scharen paralleler sich orthogonal kreuzender Drähte gebildeten Bewehrung. Die Bezugszeichen entsprechen der Fig. 1.In Fig. 4, the composite material is shown in block form in perspective. It is a design with three axes, parallel by flocks reinforcement formed by orthogonally crossing wires. The reference numbers correspond of Fig. 1.
Fig. 5 zeigt eine perspektivische Darstellung des Verbundwerkstoffes in Plattenform mit zweiachsiger Bewehrung. Die vorgespannte Bewehrung 4, 5 ist in Blechform ausgeführt.Fig. 5 shows a perspective view of the composite material in plate form with biaxial reinforcement. The prestressed reinforcement 4, 5 is in Executed sheet metal form.
Die Blechebenen liegen parallel zur Ebene der Platte aus der Kunststoffmatrix 1. Die Bewehrung 4 hat mit ihrer Vorspannung als erste Schicht x-Orientierung> während die Bewehrung 5 als#zweite Schicht y-Orientierung aufweist.The sheet metal planes are parallel to the plane of the plate made of the plastic matrix 1. The reinforcement 4, with its prestress, has an x-orientation> as the first layer while the reinforcement 5 as the # second layer has y-orientation.
Beide Orientierungen stehen senkrecht aufeinander. Dabei geben die gestrichelten Pfeile 6 jeweils die Richtung der Zugvorspannung in der Bewehrung 4, 5 wieder, welche der Reckrichtung des jeweiligen Bleches entspricht. Die kurzen vollen Pfeile 7 deuten die Richtung der Druckvorspannung in der Kunststoffmatrix 1 an. Letztere ist also in der bewehrten Zone in beiden Richtungen der Plattenebene vorgespannt.Both orientations are perpendicular to each other. They give dashed arrows 6 each indicate the direction of the tensile prestress in the reinforcement 4, 5 again, which corresponds to the stretching direction of the respective sheet. The short ones solid arrows 7 indicate the direction of the compressive prestress in the plastic matrix 1 at. The latter is therefore in the reinforced zone in both directions of the plate plane biased.
Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch eine Giessform mit Verbundwerkstoff in Rohrform, 9 stellt den Mantel, 10 den Kern der Giessform für die Kunststoffmatrix 1 dar. Die vorgespannte Bewehrung 8 hat Rohrform und ist koaxial zur Giessform angeordnet.6 shows a cross section through a casting mold with composite material in tubular form, 9 represents the jacket, 10 the core of the mold for the plastic matrix 1. The prestressed reinforcement 8 has a tubular shape and is arranged coaxially to the casting mold.
In Fig. 7 ist ein Längsschnitt durch den Verbundwerkstoff in Rohrform dargestellt. 1 ist die Kunststoffmatrix, in welche die vorgespannte Bewehrung 11 in Wendelform eingebettet ist. Im vorliegenden Fall besteht der Wendel aus einer auf einem Innenzylinder aus Kunststoffmatrix l aufgewickelten Drahtlage, deren Windungen sich nicht berühren und welche vom Aussenzylinder aus Kunststoffmatrix umgossen ist. Der Verbundwerkstoff in Rohrform kann jedoch auch gemäss Fig. 6 als in Kunststoffmatrix 1 eingegossener Wendel mit aufeinanderliegenden Windungen korrigiert sein.In Fig. 7 is a longitudinal section through the composite material in tubular form shown. 1 is the plastic matrix into which the prestressed reinforcement 11 is embedded in a helical shape. In the present case, the helix consists of one on an inner cylinder made of plastic matrix l wound wire layer, its turns do not touch and which are encased by the outer cylinder made of plastic matrix is. The composite material in tubular form can, however, also according to FIG. 6 as a plastic matrix 1 cast-in helix should be corrected with coils on top of one another.
Ausführlmssbeisqiel I: ~~~~~~~~~ ~~~~~ ~~~~~~ Siehe Fig. 1? Ein als Flachstab ausgebildeter Verbundwerkstoff wurde aus einer Kunststoffmatrix 1 und einer Bewehrung 2 in Drahtform aus einer Formgedächtnislegierung aufgebaut.Embodiment I: ~~~~~~~~~ ~~~~~ ~~~~~~ See Fig. 1? An as Flat-bar composite material was made from a plastic matrix 1 and a reinforcement 2 constructed in wire form from a shape memory alloy.
Letztere hatte folgende Zusammensetzung: Ni: 45 Gew.-% Ti: 45 GewO-% Cu: 10 Gew.-% Beginn der Umwandlung in Austenit: AS = 5000.The latter had the following composition: Ni: 45% by weight Ti: 45% by weight Cu: 10% by weight. Start of conversion to austenite: AS = 5000.
Die Drähte hatten einen Durchmesser von 0,5 mm und eine Länge von 100 mm. Sie wurden während 30 min bei 800ob lösungsgeglüht und anschliessend auf Raumtemperatur abgeschreckt. Die Oxydhaut wurde in einer aus je 1 Teil HC1, HNO3 und H20 bestehenden Beize entfernt. Dann wurden die Drähte bei Raumtemperatur in einer Zugvorrichtung um 4 % bezogen auf die ursprüngliche Länge gereckt und als parallele Schar in einer Giessform befestigt, so dass ihr Mittenabstand voneinander und vom Boden der Giessform 1,5 mm betrug. Diese Bewehrung 2 wurde nun von einer Kunststoffmatrix 1 in Form eines Epoxyharzes in einer Höhe von 3 mm umgossen und bei 400C ausgehärtet. Die Glastemperatur der verwendeten Kunststoffmatrix 1 betrug 80°C. Nach dem Aushärten wurde das Ganze aus der Giessform entfernt und die überstehenden Enden der Drähte der Bewehrung 2 auf das Mass der Kunststoffmatrix 1 bündig abgeschnitten. Nun wurde der Flachstab einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 70 C unterzogen. Dabei wurde in der Bewehrung 2 der Formgedächtniseffekt (Einweg-Effekt) induziert: Die Drähte zogen sich zusammen und wurden auf Zug beansprucht. Sie übten dabei auf die umgebende Kunststoffmatrix 1 eine entsprechende Druckvorspannung aus.The wires had a diameter of 0.5 mm and a length of 100 mm. They were solution annealed for 30 min at 800ob and then on Room temperature quenched. The oxide skin was made from 1 part each of HC1, HNO3 and H20 existing stain removed. Then the wires were in at room temperature a traction device stretched by 4% based on the original length and as parallel flock attached in a mold so that ye Center-to-center distance from each other and from the bottom of the mold was 1.5 mm. This reinforcement 2 was now encapsulated by a plastic matrix 1 in the form of an epoxy resin at a height of 3 mm and hardened at 400C. The glass transition temperature of the plastic matrix used 1 was 80 ° C. After hardening, the whole thing was removed from the mold and the protruding ends of the wires of the reinforcement 2 to the extent of the plastic matrix 1 cut off flush. Now the flat bar has undergone a heat treatment at a Temperature of 70 C. The shape memory effect was created in reinforcement 2 Induced (one-way effect): The wires contracted and were subjected to tensile stress. In doing so, they exerted a corresponding compressive prestress on the surrounding plastic matrix 1 the end.
Der Verbundwerkstoff wurde nun auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei der Einweg-Effekt erhalten blieb und somit auch die entsprechende Vorspannung.The composite was then cooled to room temperature, whereby the one-way effect was retained and thus also the corresponding preload.
Ausführungsbeispiel II: Siehe Fig. 2.' Aus der gleichen Formgedächtnislegierung wie in Beispiel I angegeben wurden Drähte von 0,5 mm hergestellt und in der angegebenen Weise kaltgereckt. Aus den Drähten wurde eine Bewehrung 3 in Form eines Drahtgeflechts mit 2 mm Mittenabstand (1 mm Maschenweite) hergestellt. Zwei derartige Drahtgeflechte (Kreuzgeflecht) mit den Abmessungen 100 x 100 mm wurden in einem Mittenabstand von 2 mm voneinander und vom Boden parallel in einer Giessform montiert und in eine Kunststoffmatrix 1 gemäss Beispiel I eingegossen Die weitere Behandlung erfolgte genau nach Beispiel I. Durch die kreuzweise Bewehrung 3 wurde der Verbundwerkstoff zweiachsig vorgespannt, so dass er als Platte praktisch in jeder Richtung seiner Ebene eine erhöhte Zugbeanspruchung ertragen konnte.Embodiment II: See Fig. 2. ' Made from the same shape memory alloy As indicated in Example I, wires of 0.5 mm were produced and indicated in the Way cold-stretched. A reinforcement 3 in the form of a wire mesh was made from the wires manufactured with a center-to-center distance of 2 mm (1 mm mesh size). Two such wire meshes (Cross braid) with the dimensions 100 x 100 mm were at a center distance of 2 mm from each other and from the floor parallel mounted in a casting mold and in a Poured in plastic matrix 1 according to Example I The further treatment took place exactly according to Example I. The cross reinforcement 3 made the composite material biaxially preloaded so that it can be used as a plate in practically every direction of its Level could withstand increased tensile stress.
Die Verstärkung kann in gleicher Weise gemäss Fig. 2 vorgenommen werden.The reinforcement can be carried out in the same way as shown in FIG.
Ausführun~sbeispiel III: Siehe Fig. 4! Gemäss Beispiel I wurden 0,5 mm dicke Drähte als Bewehrung 2 vorbereitet und in einer prismatischen Giessform derart befestigt, dass sie eine dreiachsige Anordnung von orthogonalen, äquidistanten Scharen in allen drei Dimensionen bildeten. Dabei betrug der Mittenabstand zweier benachbarter paralleler Drähte der gleichen Schar sowie derjenige paralleler Scharen untereinander je 3 mm, der Mittenabstand zweier sich orthogonal kreuzender Drähte je 1,5 mm. Das dreidimensionale Gebilde wurde in Epoxyharz als Kunststoffmatrix 1 eingegossen und das Ganze gemäss Beispiel I weiterbehandelt. Dank der Bewehrung 2 wurde die Kunststoffmatrix 1 in allen Richtungen auf Druck vorgespannt, so dass der Verbundwerkstoff praktisch unabhängig von der äusseren Belastungsrichtung eine erhöhte Zugfestigkeit aufwies.Embodiment III: See Fig. 4! According to Example I, 0.5 mm thick wires prepared as reinforcement 2 and in a prismatic casting mold fixed in such a way that they have a three-axis arrangement of orthogonal, equidistant Flocks formed in all three dimensions. The center-to-center distance was two neighboring parallel wires of the same family as well as that of parallel families each other 3 mm, the center distance of two orthogonally crossing wires 1.5 mm each. The three-dimensional structure was made in epoxy resin as a plastic matrix 1 poured in and the whole thing treated according to Example I. Thanks to the reinforcement 2, the plastic matrix 1 was pretensioned under pressure in all directions, so that the composite material is practically independent of the external load direction exhibited increased tensile strength.
AusführungsbeisSiel IV: ~~~~~~~~~ ~~~~~ ~~~~~~~ Siehe Fig. 5' ?,ttr il#t'#t:#i1it.#g eines Verbundwerkstoffes in Form einer auf Biegung beanspruchbaren, 50 mm dicken Platte wurden zunächst zwei Bleche aus einer Formgedächtnislegierung gemäss Beispiel 1 vorbereitet. Die Bleche hatten die Abmessungen 200 x 200 x O, mm. Nach der üblichen Vorbehandlung wurden die Bleche parallel zu einer Längskante um je 4 7o gereckt. Das erste Blech (vorgespannte Bewehrung 4) wurde in einem Abstand von 5 mm vom Boden in einer Giessform derart befestigt, dass die Reckrichtung in die Richtung einer gewählten x-Achse zu liegen kam (1. Schicht: x-Orientierung). Daraufhin wurde das zweite Blech (vorgespannte Bewehrung 5) in einem Abstand von 5 mm um 900 versetzt in Richtung der y-Achse montiert (2. Schicht: y-Orientierung). Die Giessform wurde nun mit der Kunststoffmatrix 1 bis zu einer Höhe von 50 mm aufgefüllt.Implementation example IV: ~~~~~~~~~ ~~~~~ ~~~~~~~ See Fig. 5 '?, Ttr il # t '# t: # i1it. # g of a composite material in the form of a bending loadable, A 50 mm thick plate was first made of two sheets of shape memory alloy prepared according to example 1. The sheets had the dimensions 200 x 200 x O, mm. After the usual pretreatment, the sheets were parallel to a longitudinal edge stretched by 4 7o each. The first sheet (prestressed reinforcement 4) was at a distance of 5 mm from the bottom in a mold so that the stretching direction in the direction of a selected x-axis came to lie (1st layer: x orientation). Thereupon the second sheet (prestressed reinforcement 5) was at a distance of Mounted 5 mm offset by 900 in the direction of the y-axis (2nd layer: y-orientation). The mold was then filled with the plastic matrix 1 up to a height of 50 mm.
Alles weitere ergab sich gemäss Behandlungsweise nach Beispiel I. Die Richtungen der Spannungen sind durch Pfeile 6 und 7 angedeutet. Bei der Belastung der Platte auf Biegung wurden die auf der Zugseite wirkenden Spannungen in der Kunststoffmatrix 1 durch Druckvorspannungen abgebaut, so dass die Platte höher beansprucht werden konnte.Everything else resulted according to the treatment method according to Example I. The directions of the stresses are indicated by arrows 6 and 7. With the load of the plate on bending, the stresses acting on the tensile side in the plastic matrix 1 relieved by compressive stresses, so that the plate is subjected to higher loads could.
Aus V: Siehe Fig. 6! Zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes in Rohrform wurde zunächst eine Bewehrung 8 als dünnwandiges Rohr (0,5 mm Wandstärke) aus einer Gedächtnislegierung hergestellt.From V: See Fig. 6! For the production of a composite material in tube form was first a reinforcement 8 as a thin-walled tube (0.5 mm wall thickness) from a Memory alloy made.
Der Innendurchmesser des Rohres betrug 15 mm. Nach der üblichen Vorbehandlung gemäss Beispiel I wurde das Rohr über einem Dorn im Durchmesser um 4 % aufgeweitet, konzentrisch in eine aus dem Mantel 9 und dem Kern 10 bestehende runde Giessform eingesetzt und mit der Kunststoffmatrix 1 beidseitig umgossen. Nach dem Aushärten der Kunststoffmatrix erfolgte die Wärmebehandlung gemäss Beispiel 1. Bei Beanspruchung des Rohres auf Innendruck wurden die in der Kunststoffmatrix 1 auftretenden Ring-Zugspannungen teilweise durch Druckvorspannungen aufgebaut und von der Bewehrung 8 aufgenommen. Dadurch konnte das Rohr höhere Innendrücke aushalten ohne dass radiale Risse auftraten.The inside diameter of the tube was 15 mm. After the usual pre-treatment According to Example I, the pipe was widened by 4% in diameter over a mandrel, concentrically in a round mold consisting of the jacket 9 and the core 10 inserted and encapsulated with the plastic matrix 1 on both sides. After hardening the plastic matrix was heat treated according to example 1. When exposed to stress of the pipe under internal pressure were the ring tensile stresses occurring in the plastic matrix 1 partially built up by compressive prestressing and taken up by the reinforcement 8. This enabled the pipe to withstand higher internal pressures without radial cracks occurring.
Ausführungsbeispiel VI: Siehe Fig. 7! Der Verbundwerkstoff in Rohrform wurde mit einer vorgespannten Bewehrung 11 in Wendelform ausgeführt. Zunächst wurde ein Draht aus einer Formgedächtnislegierung gemäss Beispiel I behandelt einschliesslich Kaltrecken um 4 %.Embodiment VI: See Fig. 7! The composite in tubular form was carried out with a prestressed reinforcement 11 in the form of a helix. First, a wire made of a shape memory alloy according to Example I was treated including cold stretching by 4%.
Nun wurde der Draht auf ein bereits ausgehärtetes Kunststoffrohr mit dem gewünschten Innendurchmesser aufgewickelt und der entstehende Wendel fixiert. Dann wurde das Ganze in einer Giessform mit der aussen zu liegenden Kunststoffmasse umgossen, ausgehärtet und warmbehandelt.Now the wire was using an already hardened plastic tube wound up to the desired inside diameter and the resulting coil is fixed. Then the whole thing was in a mold with the plastic mass on the outside encapsulated, cured and heat-treated.
Die Bewehrung 11 kann auch Wendelform in der Gestalt einer dichten Drahtlage aufweisen, wobei die einzelnen Windungen sich gegenseitig berühren.The reinforcement 11 can also have a helical shape in the form of a dense one Have wire layer, the individual turns touching each other.
In Abweichung dieses Verfahrens kann die Bewehrung 11 auch als freistehender Wendel hergestellt und gemäss Beispiel V allseitig aussen und innen mit Kunststoffmatrix 1 umgossen werden. Alle übrigen Verfahrensschritte bleiben sich gleich.In deviation from this procedure, the reinforcement 11 can also be used as a free-standing Helix produced and according to Example V on all sides with a plastic matrix on the outside and inside 1 to be cast around. All other procedural steps remain the same.
Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele begrenzt. Der Grundgedanke besteht darin, in den auf Zug beanspruchten Teilen der Kunststoffmatrix 1 durch eine in situ mittels einer Wärmebehandlung des Werkstoffs in der Bewehrung 2 erzeugte Vorspannung eine Druckvorspannung zu induzieren, welche die im Betrieb auftretenden Zugspannungen auf ein zulässiges Mass abbaut. Dies geschieht mit Hilfe einer Bewehrung 2, welche aus einem thermoelastischen Material, vorzugsweise aus einer Formgedächtnislegierung des Typs Cu/Al, Cu/Al/Ni, Cu/Zn, Cu/Zn/Al, (A5 = 80 bis 150 0C)' Ni/Ti oder Ni/Ti/Cu (AS = bis 80°C) besteht. Bedingung ist, dass die charakteristischen Temperaturen sich wie folgt verhalten: wobei TH = Härtetemperatur (Verarbeitungstemperatur) der Kunststoffmatrix 1 TG = Glastemperatur (Erweichungstemperatur) der Kunststoffmatrix 1 AS = Umwandlungstemperatur des thermoelastischen Materials (Beispiel: Bewehrung 2) von der Tief- in die Hochtemperaturphase.The invention is not limited to the exemplary embodiments. The basic idea is to induce a compressive prestress in the tensile stressed parts of the plastic matrix 1 by means of a prestress generated in situ by means of a heat treatment of the material in the reinforcement 2, which reduces the tensile stresses occurring during operation to a permissible level. This is done with the help of a reinforcement 2, which is made of a thermoelastic material, preferably a shape memory alloy of the type Cu / Al, Cu / Al / Ni, Cu / Zn, Cu / Zn / Al, (A5 = 80 to 150 0C) 'Ni / Ti or Ni / Ti / Cu (AS = up to 80 ° C). The condition is that the characteristic temperatures behave as follows: where TH = hardening temperature (processing temperature) of the plastic matrix 1 TG = glass transition temperature (softening temperature) of the plastic matrix 1 AS = transition temperature of the thermoelastic material (example: reinforcement 2) from the low to the high temperature phase.
Als Kunststoffmatrix 1 können Epoxy- oder Polyesterharze Verwendung finden. Alle angegebenen Beispiele können auch als Bewehrung 2 einen thermoelastischen Kunststoff in Faser-, Gewebe-, Seil-, Platten oder Rohrform enthalten. Epoxy or polyester resins can be used as the plastic matrix 1. All examples given can also contain a thermoelastic plastic in fiber, fabric, rope, plate or tube form as reinforcement 2.
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