DE4014891A1 - Verfahren zur herstellung von buendeln von stahldrahtstuecken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bündeln von Stahldrahtstücken zum Verstärken von Bauele­ menten, wie Trägern oder Fahrbahnflächen.

Drahtstücke, die für diesen Zweck in Betracht kommen, sollen eine im wesentlichen längliche Form haben, eine Dicke von 0,3 - 1,5 mm, ein Verhältnis Länge zu Dicke zwischen 40 und 120 und eine maximale Länge von 120 mm aufweisen. Unter "länglich" sei hier verstanden, daß das Drahtstück nicht in der Art gebogen oder gerollt ist, daß keine all­ gemeine Längsrichtung mehr zu erkennen ist, in der das Drahtstück seine Verstärkungswirkung entfalten soll. In diesem Zusammenhang darf die scheinbare Länge des Draht­ stücks, d.h. der Abstand zwischen seinen beiden Enden, nicht kleiner sein als das 0,7-fache der tatsächlichen Länge des Drahtstücks. Die Dicke des Drahtstücks wird für nichtkreisförmige Querschnitte als der Durchmesser des flächengleichen Kreises berechnet.

Solche Stahldrahtstücke werden zur Verstärkung von Zement­ beton verwendet und der nassen Mischung zugemischt, die anschließend geschüttet, verformt und verdichtet wird und dann in der gewünschten Form aushärtet. Wenn diese Draht­ stücke ohne weitere Vorkehrungen in die Mischung einge­ geben werden, führt dies dazu, daß die Drahtstücke sich nicht gleichmäßig in dem Beton verteilen, sondern zusam­ menballen. Aus diesem Grund werden die Stahldrahtstücke in die nasse Mischung in Form von Bündeln von derartigen Stahldrahtstücken eingegeben, die durch ein Bindemittel zusammengehalten werden, das während des Mischens seine Bindekraft verliert, indem es in dem Wasser des Zement­ mörtels oder -betons ganz oder teilweise gelöst wird. Solche Bündel enthalten vorzugsweise 5 - 40 Stahldraht­ stücke. Die Bündel müssen nicht notwendigerweise einen annähernd kreisförmigen Querschnitt haben, sondern können auch flache Bündel aus Drahtstücken sein, die Seite an Seite miteinander verklebt sind.

Durch US-PS 42 84 667 ist es bekannt, solche Bündel von Drahtstücken durch ein Verfahren herzustellen, bei dem eine Anzahl von Drähten gebündelt und miteinander ver­ klebt werden, indem man eine Emulsion oder eine Wasser­ lösung eines Bindemittels aufbringt, das später nach dem Trocknen in dem Beton wieder zerfallen und/oder emulgieren kann. Das so gebildete Bündel wird an­ schließend in einem Trockenofen getrocknet und schließ­ transversal in Stücke geschnitten.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Alternative zu dieser Methode anzugeben, durch die in Abhängigkeit von den gegebenen Umständen, beispielsweise von der angestrebten Verwendung, mehr oder weniger große Vorteile erzielbar sind.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß der Klebstoff, der zwar als eine Substanz bekannt ist, die in Wasser ganz oder teilweise löslich sein soll, zu dem angestrebten Zweck nicht notwendigerweise in Form einer Emulsion oder einer Lösung in Wasser aufgebracht werden muß, sondern auch in Form einer durch Wärmeeinwirkung geschmolzenen flüssigen Substanz aufgebracht werden kann. Dies kann sogar für Substanzen anwendbar sein, die überhaupt nicht wasserlöslich sind, jedoch durch Schmelzen verflüssigt werden können. Dies ist für Anwendungsfälle von Inter­ esse, in denen die Stahldrahtstücke in heiße Mischungen, z. B. heißen Bitumenbeton, eingemischt werden müssen, und in denen die Bündel bei der Temperatur der Mischung zerfallen. Das Aufbringen des Klebers in geschmolzener Form hat den Vorteil, daß er nicht mehr in einem Trocken­ ofen getrocknet werden muß, sondern einfach durch rasches Abkühlen verfestigt werden kann, bevor das Bündel trans­ versal in Stücke geschnitten wird. Dadurch läßt sich die Produktionsgeschwindigkeit erhöhen und Trocknungsenergie einsparen. Das Verfahren, bei dem ein geschmolzener Kleber aufgebracht wird, verhindert nicht die Verwendung eines Klebers, der außerdem noch ganz oder teilweise wasser­ löslich ist, dadurch lassen sich die Bündel von Draht­ stücken sowohl in kaltem Zementmörtel oder -beton als auch in heißem Bitumenbeton verwenden. Ein weiterer Vorteil bei der Herstellung besteht darin, daß ein Kleber, der durch Schmelzen aufgebracht wird, sehr viel weniger Lagerungsraum benötigt und zeitlich unbe­ grenzt aufbewahrt werden kann.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Kleben durch einen Kleber in geschmolzenem Zustand erfolgt und daß dieser Kleber anschließend durch Abkühlen verfestigt wird.

Kleber in "geschmolzenem Zustand" bedeutet in diesem Zu­ sammenhang, daß der Kleber unter Temperatureinfluß seine Festigkeit verloren hat. Er muß seine Festigkeit nicht notwendigerweise vollständig verloren haben, indem er über einen möglicherweise vorhandenen fest definierten Punkt erhitzt wurde, es genügt vielmehr, wenn er soviel von seiner Festigkeit verloren hat, daß er auf das Draht­ bündel aufgetragen werden kann. Für Substanzen, die aus verschiedenartigen Molekülen mit unterschiedlichen Schmelzpunkten bestehen, beispielsweise für Kunstharze, erfolgt der Festigkeitsverlust durch allmähliches Er­ weichen über einen Erweichungstemperaturbereich, und es genügt, daß die Substanz genügend weich ist, um als Kleber aufgetragen werden zu können. Für solche Substan­ zen wird der Temperaturpegel für die Erweichung hier durch den Erweichungspunkt nach dem Ring- und Kugeltest bestimmt. Für Substanzen mit scharf definiertem Schmelz­ punkt erfolgt das "Erweichen" bei dem Schmelzpunkt. Dies ist die Bedeutung des im folgenden verwendeten Begriffs "Erweichungspunkt".

Wenn die Faserbündel zur Verwendung in Bitumenbeton be­ stimmt sind, wähle man einen Kleber, der sich durch Schmelzen auflöst, wenn er in einen solchen heißen Bitu­ menbeton eingemischt wird. Dies bedeutet dann, daß der Kleber durch Temperatureinfluß genügend an Festigkeit verliert, so daß die Bündel von Drahtstücken durch die Mischungsbewegung, bei der dieser Festigkeitsverlust auftritt, weil die Substanz ganz oder teilweise aus dem festen in den geschmolzenen Zustand übergeht, in einzelne Drahtstücke zerfallen. Da die Mischungstemperatur von Bitumenbeton von 80°C - 200°C liegt und vorzugsweise 30°C - 50°C über dem Erweichungspunkt liegen soll, wird ein Kleber gewählt, dessen Erweichungspunkt im Bereich zwischen 50°C und 170°C liegt. Unter 50°C wächst die Gefahr, daß die Bündel aneinander zu kleben beginnen, wenn sie der Sonne oder einem warmen Klima ausgesetzt sind.

Als Klebesubstanz kann ein Bitumen gewählt werden, das vorzugsweise dieselbe Zusammensetzung hat wie das in dem Bitumenbeton verwendete Bitumen, falls die Faserbündel in einen solchen Bitumenbeton eingemischt werden sollen. Bekanntlich ist Bitumen eine Mischung, die hauptsächlich aus Kohlenwasserstoffen mit Restverunreinigungen besteht, wie sie bei der Raffinerie von Kohle oder Erdöl anfallen, beispielsweise als Pech, Teer oder Asphalt. Sie sind bei Raumtemperatur fest und bei der Mischungstemperatur hin­ reichend flüssig, um zwischen die anderen Komponenten des Bitumenbetons fließen zu können (der außerdem eine Mischung aus Füllstoffen, wie Sand, Kalk und/oder Stein­ stücken mit Abmessungen von 2 mm bis zu 20 mm enthält), um nach dem Aushärten die Bindekomponente für den Bitumenbeton bilden zu können.

Es ist auch möglich, als Klebesubstanz ein thermoplasti­ sches Polymer oder Copolymer zu verwenden, vorzugsweise in Form eines herkömmlichen heißschmelzenden Klebers, der, je nach Hersteller, zusätzlich Harze, Wachse, Weich­ macher, Stabilisierer und möglicherweise Füllstoffe ent­ hält. So läßt sich beispielsweise ein Polyester-Poly­ urethan-Kleber gemäß US-PS 28 01 648 verwenden, dessen Erweichungspunkt durch Zusatz von mehr oder weniger großen Mengen an Di-isocyanat bei der Herstellung des Klebers eingestellt werden kann. Es kann auch ein EVA-Kleber (Ethylen-Vinylacetat-Copolymer) verwendet werden, dessen Erweichungspunkt durch das Verhältnis Ethylen/Vinylacetat angepaßt werden kann. Wenn ein Heißschmelzkleber benötigt wird, der in Wasser gelöst wird oder emulgieren kann, kann ein typischer Heiß­ schmelzkleber verwendet werden, der sich in geschmolzenem Zustand auf Papier oder Karton auftragen läßt, und der anschließend durch Befeuchtung mit Wasser wieder klebrig wird. In der Praxis kann man zwischen den verschiedenen Heißschmelzklebern wählen, die auf dem Markt erhältlich sind und beispielsweise in dem Buch von L. D. BATEMAN "Hot melt adhesives", 3. Auflage (Noyes Data Corporation) beschrieben sind.

Der Kleber kann auf verschiedene Art aufgebracht werden. Es ist möglich, ein Bündel von Drähten kontinuierlich durch ein Bad aus geschmolzenem Kleber hindurchzuführen und den überschüssigen Kleber am Ausgang des Bades abzu­ streifen, bevor das Bündel, beispielsweise in einem Luftstrom oder - falls es sich um einen in Wasser nicht löslichen Kleber handelt - in Wasser, abgekühlt wird. Wenn der Kleber in Pulverform vorliegt, besteht ein anderes Verfahren darin, daß ein zusammenhängendes Bündel von Drähten erhitzt wird und das Bündel durch ein Wirbelbett aus derartigem Pulver geführt wird. Das Pulver schmilzt dann bei der Berührung mit dem Draht­ bündel, und der Kleber verfestigt sich wieder beim Austritt aus dem Wirbelbett. Es ist auch möglich, herkömmliche Auftragsvorrichtungen mit einer Düse, die den geschmolzenen Klebstoff unter Druck auf das oder um das Bündel geben, und einem Abstreifteil zu verwenden. Es ist auch möglich, den Kleber zunächst auf die einzel­ nen Drähte aufzutragen und die Drähte anschließend zu bündeln, wobei die Drähte, z. B. durch Aufheizen und Wiederabkühlen, zusammengeklebt werden können.

Um die Drahtstücke leicht zusammenkleben zu können, und zwar so, daß sie anschließend wieder leicht voneinander getrennt werden können, empfiehlt es sich, die Drähte Seite an Seite zu einem flachen Bündel zusammenzukleben. Es ist jedoch auch möglich, ein rundes Bündel herzustel­ len, in dem der Klebstoff nicht vollständig in den Kern des Bündels eindringt, sondern alle Drähte zusammenhält, indem er eine dichte Hülse um das Bündelbildet. Das Zusam­ menkleben der Drähte bedeutet infolgedessen nicht not­ wenigerweise, daß alle Drahtstücke mit dem Kleber in Kontakt gebracht werden, sondern lediglich, daß die Drähte nach der Verfestigung des Klebers in einem Bündel zusammengehalten werden.

Wenn die Drähte seitlich nebeneinander geführt werden, um in einer Ebene zu einem flachen Bündel zusammenge­ preßt zu werden, und wenn die Drahtstücke an ihren Enden mit Wellen oder Verformungen und/oder Haken oder Abwinklungen versehen werden sollen, werden solche Ver­ formungen vorzugsweise an dem durchgehenden Bündel ange­ bracht, bevor dieses zerschnitten wird. Dies geschieht vorzugsweise in der Weise, daß das flache Bündel kon­ tinuierlich zwischen zwei rotierenden Rollen mit wellen­ förmigem Umfangsquerschnitt oder einem anderen Profil hindurchgeführt wird, wobei die Vorsprünge des einen Profils an die Vertiefungen des anderen Profils ange­ paßt sind. Auf diese Weise werden die Verformungen in einer Ebene erzeugt, die die Längsrichtung des Bündels enthält und senkrecht zur Ebene des Bündels verläuft.

Es ist klar erkennbar, daß das Verfahren sehr gut für einen kontinuierlichen Prozeß geeignet ist, in dem eine Anzahl von Drähten von ihren jeweiligen Spulen abge­ wickelt werden und in dem diese Drähte nach dem Ab­ wickeln in Richtung auf den Eingang der Maschine, in der sie gebündelt und verklebt werden, zusammengeführt werden. In dieser Maschine läuft das Bündel zunächst durch eine Klebestation, in der der Klebstoff aufge­ bracht wird, und dann durch eine Kühlstation, in der der Klebstoff zur Verfestigung abgekühlt wird, und schließlich ggf. durch eine Verformungsstation, in der das Bündel zwischen zwei rotierenden Rädern verformt wird. Schließlich durchläuft das Bündel eine Schneid­ station, in der es in Stücke geschnitten wird. Die Bündel von Drahtstücken werden in einem Behälter ge­ sammelt.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von Bündeln von Stahldraht­ stücken zur Verstärkung von Bauelementen, mit dem Verfahrensschritt, daß eine Anzahl von Stahl­ drähten gebündelt zusammengeklebt werden, und dem darauf folgenden Verfahrensschritt, daß das so gewonnene Bündel in transversaler Richtung in Stücke ge­ schnitten wird, daß das Kleben durch einen Kleber in geschmolzenem Zustand erfolgt und daß dieser Kleber anschließend durch Abkühlen ver­ festigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Klebers, der sich durch Schmelzen auflösen kann, wenn er in eine heiße Bitumenbetonmischung eingemischt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Klebers, der durch Wasser gelöst werden kann, wenn er in Zementbeton eingemischt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte Seite an Seite zu einem flachen Bündel verklebt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte anschließend in einer Ebene verformt werden, die die Längsrichtung des Bündels enthält und senkrecht zur Ebene des flachen Bündels verläuft.