DE9003279U1 - Profiled plastic fibre for reinforcing building materials or the like. - Google Patents
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Description
G 90 001 G90001
HONOFIL-Technik GmbH 5202 Hennef / Sieg HONOFIL-Technik GmbH 5202 Hennef / Sieg
Profilierte Faser aus Kunststoff für die Armierung von Baustoffen oder üergleichen 10Profiled plastic fiber for reinforcing building materials or similar 10
Die Neuerung; bezieht sich ^f eine profilierte Faser endlicher Lunge " «s extruüier baren Kunststoffin für die Armierung von Baustoffen, w1s Beton» Zement, i"j? el, ~1ps. Bitumen oder · dergleichen oder Kunstharzverbundmaterialien oder ähnlichem.The innovation relates to a profiled fibre of finite length, extrudable plastic for the reinforcement of building materials such as concrete, cement , steel, bitumen or the like or synthetic resin composite materials or the like.
Zur Substitution &oacgr;&eegr; Asbestfasern in den verschiedensten Anwendungsbereichen wie beispielsweise für Faserzementprodukte, ? ems- und Kupplungsbeläge, Filtermedien, Dichtungen, Beton, Mörtel, Gips usw. werden in jüngster Zeit Glasfasern, Stahlfasern oder Polyacrylnitrilasern eingesetzt. Glasfasern haben den Nachteil eines sehr geringen &Egr;-Moduls. Stahlfasern weisen zwar einen sehr hohen &Egr;-Modul auf, jedoch besteht die Gefahr, daß sie je nach Verbundmaterial nicht ausreichend chem1kal1enbesta*nd1g sind und zu rosten beginnen.Glass fibers, steel fibers or polyacrylonitrile have recently been used to replace asbestos fibers in a wide variety of applications, such as fiber cement products, EMS and clutch linings, filter media, seals, concrete, mortar, plaster, etc. Glass fibers have the disadvantage of a very low E-modulus. Although steel fibers have a very high E-modulus, there is a risk that, depending on the composite material, they are not sufficiently chemically resistant and will begin to rust.
Das Einbetten geeigneter Fasern 1n eine Verbundmaterialmatrix, beispielsweise Beton, Zement oder dergleichen, soll die Zugfestigkeit und Biegezugfestigkeit sowie die Bruchdehnung und Bruchenergie des so armierten Verbundmaterials möglichst erhöhen. Hierbei soll der Bruch nicht schlagartig eintreten, sondern sich durch Verformungen ankündigen und die aufnehmbare Bruchenergie soll größer als bei einem nicht armierten Verbundmaterial oder bekannten mit thermoplastischen Kunststoffasern armierten Materialien sein. Des weiteren fällt der Armierungsfaser die Aufgabe zu, die Bildung von Haarrissen und das Ausbreiten entstandener Risse zu hemmen.The embedding of suitable fibers in a composite material matrix, for example concrete, cement or the like, is intended to increase the tensile strength and flexural strength as well as the elongation at break and fracture energy of the reinforced composite material as much as possible. The fracture should not occur suddenly, but should be announced by deformations and the absorbable fracture energy should be greater than with a non-reinforced composite material or known materials reinforced with thermoplastic fibers. The reinforcing fiber also has the task of inhibiting the formation of hairline cracks and the spread of cracks that have formed.
-&dgr;-1 -δ- 1
Um diesen Anforderung zu entsprechen, sollten die zur Armierung vorgesehenen Fasern folgende Eigenschaften besitzen: To meet this requirement , the fibres intended for reinforcement should have the following properties:
1. Der Widerstand gegen Zugbeanspruchungen sowie die Festigkeit müssen möglichst hoch sein, ^s bedeutet, daß ein möglichst hoher &Egr;-Modul der Faser vorhanden sein sollte. 1. The resistance to tensile stresses and the strength must be as high as possible, ^s means that the fiber should have as high an E-modulus as possible.
Synthetische Fasern auf Basis von Kunststoffen liegen hierbei zwischen Glasfasern und Stahlfasern mit ihrem E-Modul. Synthetic fibers based on plastics lie between glass fibers and steel fibers with their E-modulus.
2. Bei Einsatz der Armierungsfasern in Baustoffen ist es erforderlich, daß die Fasern chemikalienbeständig und sowohl im alkalischen als auch im Säurebereich beständig sind, d.h. von pH-Wert 0 bis pH-Wert 14.2. When using reinforcing fibers in building materials, it is necessary that the fibers are chemical-resistant and stable in both alkaline and acidic ranges, i.e. from pH 0 to pH 14.
Die geforderte Alkaliresistenz wird beispielsweise von Asbestfasern, Glasfasern und Polyacrylnitrilfasern erfüllt,The required alkali resistance is met, for example, by asbestos fibres, glass fibres and polyacrylonitrile fibres,
jedoch ist sie im Einzelfall zu untersuchen. 20However, it must be examined on a case-by-case basis. 20
3. Damit die auf das Verbundmatsrial wirkenden Kräfte partiell von den eingebetteten die Armierung bewirkenden Fasern übernommen und getragen werden können, muß die Armierungsfaser nicht nur gleichmäßig in dem Verbundmaterial verteilt werden und sich verteilen lassen, sondern sie muß auch 'Jber eine gute Haftung zur Matrix verfugen. Hierbei spielen nicht nur die Abmessungen der Faser und Ihre Formgebund eine Rolle sondern such ihre Obirflächenbeschaffenheit. Hierbei hat sich herausgestellt, daß Fasern mit Kreisquerschnitt mit glatter Oberfläche keine Verbesserung der Biege-, Zug- und Druckfestigkeit des Verbundmaterials erbringen, da sie sich leicht aus beispielsweise erhärtetem Zement herausziehen lassen, da sie keine ausreichende Haftung eingehen. Verbesserungen der Bi«gezugfestigkeit bringen bereits Fädsn mit rechteckigen Querschnitten, auch bandartige Fasern. Eine Längsprofi11erung von Rundfasern bringt eine gewisse 3. In order for the forces acting on the composite material to be partially absorbed and carried by the embedded fibers providing reinforcement, the reinforcement fiber must not only be evenly distributed in the composite material and be able to be distributed, but it must also have good adhesion to the matrix. Not only the dimensions of the fiber and its shape play a role here, but also its surface properties. It has been found that fibers with a circular cross-section and a smooth surface do not improve the bending, tensile and compressive strength of the composite material, since they can be easily pulled out of hardened cement, for example, as they do not form sufficient adhesion. Improvements in bending tensile strength can already be achieved with fibers with rectangular cross-sections, including ribbon-like fibers. A longitudinal profiling of round fibers brings a certain
Verbesserung der Biegezugfest1gke1t, da eine etwas bessere Einlagerung in der Matrix ermöglicht wird.Improvement in flexural strength as it enables slightly better integration into the matrix.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Faser auf Basis extrudierbarer Kunststoffe für die Armierung von Baustoffen oder Kunstharzverbundmaterialien, Insbesondere 1m Hinblick auf die Substitution von Asbestfasern zu schaffen, die eine verbesserte Haftung mit der Matrix, d.h. dem zu armierenden Material eingeht.The innovation is based on the task of creating a fiber based on extrudable plastics for the reinforcement of building materials or synthetic resin composite materials, in particular with regard to the substitution of asbestos fibers, which provides improved adhesion to the matrix, i.e. the material to be reinforced.
erreicht, die zumindest Über einen Teil Ihrer Oberfläche eine schräg zur Längserstreckung der Faser verlaufende rillenartige Profilierung aufweist und aus einem extrudieren und hochverstreckten, mindestens das vierfache, bevorzugt mindestens das sechsfache oder mehr verstreckten Monofil auf Basis von Polypropylen durch Abtrennen hergestellt ist.which has a groove-like profile running obliquely to the longitudinal extension of the fiber over at least part of its surface and is made from an extruded and highly stretched monofilament based on polypropylene that is stretched at least four times, preferably at least six times or more, by separating it.
Durch die neuerungsgemäß schräg zur Längserstreckung der Fasern verlaufende Profilierung wird eine verbesserte Haftung der Fasern durch mechanische Verankerung in der Matrix der zu armierenden Materialien erreicht. Dies ist insbesondere für Kunststoffasern von Bedeutung, die von Hause aus eine glatte Oberfläche aufweisen. Die Profilierung in Gestalt von Rillen sollte unter einem Winkel von 30 bis 60° in bezug auf die Längsachse der Faser verlaufen. Die Profilierung selbst sollte abgerundet ausgebildet sein, um Kerbwirkungen zu vermeiden, wobei durch Eindrücken der Profilierung eine zusätzliche Verfestigung im Oberflächenbereich der Faser erfolgt. DieThe new profiling, which runs diagonally to the longitudinal extension of the fibers, improves the adhesion of the fibers through mechanical anchoring in the matrix of the materials to be reinforced. This is particularly important for plastic fibers, which naturally have a smooth surface. The profiling in the form of grooves should run at an angle of 30 to 60° in relation to the longitudinal axis of the fiber. The profiling itself should be rounded in order to avoid notch effects, whereby additional strengthening in the surface area of the fiber is achieved by pressing the profiling in.
Profilierung sollte eine 2 bis maximal 5 % der kleinsten 30Profiling should be 2 to a maximum of 5 % of the smallest 30
Faserabmessung ist entweder der Durchmesser der Faser oder bei polygonalem Querschnitt das Maß der kürzesten Seite zu verstehen.Fiber dimension is either the diameter of the fiber or, in the case of a polygonal cross-section, the dimension of the shortest side.
Um eine ausreichende und verbesserte Haftung der Faser zu der Matrix zu erreichen, wird vorgeschlagen, daß der Abstand der Rillen der Profilierung voneinander etwa dem einfachen bisIn order to achieve a sufficient and improved adhesion of the fiber to the matrix, it is suggested that the distance between the grooves of the profiling should be approximately equal to the single to
fUnfzigfachen der kleinsten Faserabmessung entspricht. Hierbei sollten bei Fasern mit sehr kleinen Querschnitten die Rillen relativ größere Abstände voneinander aufweisen als bei Fasern mit großen Querschnitten. Je nach Einsatzgebiet, Material und Endprodukt, mit dem die Faser armiert werden soll, kann die Faser eine Länge zwischen etwa 1,5 bis 10 cm aufweisen bei einem Querschnitt von etwa 0,025 bis 2,0 mm2, vorzugsweise 0,07 mm2 bis zu etwa 1,0 mm2, wobei kürzere Fasern einen kleineren Querschnitt als längere Fasern normalerweise aufweisen. Die Faserlänge sollte das 0,5fache bis zweifache der kritischen Faserlänge betragen. Die Länge der Faser 1st dabei abhängig vom Durchmesser der Faser, d.h. je länger die Faser, desto größer sollte der Querschnitt sein.fifty times the smallest fiber dimension. In fibers with very small cross-sections, the grooves should be relatively far apart from one another than in fibers with large cross-sections. Depending on the application, material and end product with which the fiber is to be reinforced, the fiber can have a length of between about 1.5 and 10 cm with a cross-section of about 0.025 to 2.0 mm 2 , preferably 0.07 mm 2 up to about 1.0 mm 2 , with shorter fibers normally having a smaller cross-section than longer fibers. The fiber length should be 0.5 to twice the critical fiber length. The length of the fiber depends on the diameter of the fiber, ie the longer the fiber, the larger the cross-section should be.
Die Fasern weisen bevorzugt einen polygonalen, mindestens dreieckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken auf. Insbesondere bei einem eckigen Querschnitt der Fasern mit gerader Eckenanzahl kann auch zusätzlich eine in Längserstreckung der Fasern durchlaufende Profilierung in Gestalt von Rillen oder Rippen vorgesehen sein, die zusammen mit der oberflächig verlaufenden schrägen Profilierung zu eine1» insgesamt stark profilierten Oberfläche der Faser führt. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Faser wird mit einem rechteckigen Querschnitt erzielt, wobei auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten, insbesondere den längeren Rechteckselten, die schräg zur Längserstreckung der Faser verlaufende rillenartige Profilierung ausgebildet ist. Die schräg zur Längserstreckung der Faser verlaufende Profilierung kann auch kreuzweise ausgeführt sein, d.h. mit einanderThe fibers preferably have a polygonal, at least triangular cross-section with rounded corners. In particular, in the case of a square cross-section of the fibers with an even number of corners, a profile in the form of grooves or ribs running along the length of the fibers can also be provided, which, together with the oblique profiling running along the surface, leads to an overall highly profiled surface of the fiber. An advantageous design of the fiber is achieved with a rectangular cross-section, with the groove-like profile running obliquely to the length of the fiber being formed on two opposite sides, in particular the longer sides of the rectangle. The profile running obliquely to the length of the fiber can also be designed crosswise, i.e. with each other
kreuzenden Rillen. 30crossing grooves. 30
Um mit der bisher sehr preiswerten Asbestfaser als Armierungsfaser in einen wirtschaftlichen Wettbewerb treten zu können, wird neuerungsgemäß vorgeschlagen, daß die Armierungsfasern auf Basis von Polypropylen erstellt werden. Zur Erzielung der erforderlichen ausreichenden Zugfestigkeit und eines hohen &Egr;-Modules wird vorgeschlagen, daß das in Form von Monofilen extrudierte Polypropylen hochverstreckt wird, undIn order to be able to compete economically with the previously very inexpensive asbestos fiber as a reinforcing fiber, it is proposed that the reinforcing fibers be made on the basis of polypropylene. To achieve the required sufficient tensile strength and a high ε-modulus, it is proposed that the polypropylene extruded in the form of monofilaments be highly stretched, and
zwar bis in einen Bereich hinein, in dem das verstreckte Monofil bereits zum Aufspleißen neigt. Auf diese Weise werden nicht nur ausreichend hohe &Egr;-Module für die Armierungsfaser aus Polypropylen erzielt, sondern gleichzeitig auch eine etwas rauhe Oberfläche in den Bereichen der Faser erzielt, die die Trennflächen beim Ablängen aus dem Monofil bilden, d.h. an den Stirnselten bzw. Faserenden. Die durch die hohe Verstreckung bewirkte Spleißneigung des Polypropylen-Monof1Is bewirkt eine leichte Aufrauhung der Schnittflächen an den Faserenden,up to an area in which the stretched monofilament already tends to splice. In this way, not only are sufficiently high ε-modules achieved for the reinforcing fiber made of polypropylene, but at the same time a somewhat rough surface is achieved in the areas of the fiber that form the separating surfaces when the monofilament is cut to length, i.e. at the front edges or fiber ends. The tendency of the polypropylene monofilament to splice caused by the high stretching causes a slight roughening of the cut surfaces at the fiber ends, wodurch eine wesentlich verbesserte mechanische Verankerung der Fasern in der Matrix erreicht wird. Durch einseitiges Abschlagen oder Abhacken der Fasern von dem Monofil wird zugleich in Abhackrichtung in Verlängerung der Trennfläche einseitig ein vorstehender Wulst an den Faserenden der Faserwhereby a significantly improved mechanical anchoring of the fibers in the matrix is achieved. By cutting or chopping the fibers off the monofilament on one side, a protruding bead is created on the fiber ends of the fiber in the cutting direction in the extension of the separation surface. gebildet, der als eine Art Haken ebenfalls eine zusätzliche Verankerung der Faser in der Matrix bewirkt.which acts as a kind of hook and also provides additional anchoring of the fibre in the matrix.
Polypropylen weist zudem die erforderliche Resistenz im alkalischen und Säureberelch von pH 0 bis pH 14 auf, so daß esPolypropylene also has the required resistance in the alkaline and acid range from pH 0 to pH 14, so that it sich als Armierungsfaser in Baustoffen und Zement und Beton mit Vorteil einsetzen läßt. Die Menge der als Armierung einem herzustellenden VerbundmätGriäi zuzusetzenden Fasern aus Polypropylen gemäß der Erfindung, richtet sich nach dem Anwendungsgebiet und beträgt in der Regel zwischen 1 biscan be used with advantage as a reinforcing fiber in building materials and cement and concrete. The amount of fibers made of polypropylene according to the invention to be added as reinforcement to a composite material to be produced depends on the area of application and is generally between 1 and 8 Volumen-% Fasern, bezogen auf das zu verstärkende Material.8 volume% fibers, based on the material to be reinforced.
Für die neuerungsgemäße Armierungsfaser wird insbesondere isotaktisches Polypropylen mit hohem Kristallinitätsgrad mit einem MFI (230/5) von etwa 0,4 bis 50, vorzugsweise 4 bisFor the reinforcing fiber according to the innovation, in particular isotactic polypropylene with a high degree of crystallinity with an MFI (230/5) of about 0.4 to 50, preferably 4 to 20 g/10 Min., eingesetzt. Bevorzugt werden hierbei Homopolymere des Propylens, die eine hohe Härte, Steifheit und Zugfestigkeit bei ausreichender Zähigkeit aufweisen. Diese Homopolymere des Propylens zeichnen sich durch eine relativ hohe Kugeldruckhärte aus, die mindestens 70 N/mm2 als 30 Sekundenwert, gemessen nach20 g/10 min. Preferred are propylene homopolymers, which have high hardness, stiffness and tensile strength with sufficient toughness. These propylene homopolymers are characterized by a relatively high ball indentation hardness, which is at least 70 N/mm 2 as a 30 second value, measured according to DIN 53 456, betragen sollte. Es ist jedoch auch möglich, dem Polymer bis zu 20 Gew=-% (bezo^-in auf das Polyraer) Blockcopolymere des Propylens zuzusetzen, die jedoch eine ausreichend hohe Kugeldruckhärte aufweisen sollten. DieDIN 53 456. However, it is also possible to add up to 20% by weight (based on the polymer) of propylene block copolymers to the polymer, but these should have a sufficiently high ball indentation hardness.
Blockcopolymere dienen der Verbesserung der Zähigkeit bei tiefen Temperaturen. Hierbei kommen Blockcopolymere z.B. auf Basis niederer Oi -Olefine, wie Ethylen, infrage.Block copolymers are used to improve toughness at low temperatures. Block copolymers based on lower olefins such as ethylene are suitable for this purpose.
l'erarbeitungsstabilisatoren beigefügt, um das Polypropylen von während der Verarbeitung auftretenden Einwirkungen zu schlitzen, und einen thermischen Abbau bei der Verarbeitung zu verhindern. Solche Verärbeitungssiabi &EEgr; satoren sind beispielsweise sterisc'n gehinderte Phenole, Phosphite, Tioäther, Phosphonige sowie ggf. in Verbindung mit weiteren Zusätzen, wie Caldum-Stearat oder dergleichen. Zur Einfärbung der Fasern kann dem Polypropylen ggf. auch Farbmittel bei der Verarbeitung zugesetzt werden.Processing stabilizers are added to protect the polypropylene from effects occurring during processing and to prevent thermal degradation during processing. Such processing stabilizers are, for example, sterically hindered phenols, phosphites, thioethers, phosphonic acids and, if necessary, in combination with other additives such as calcium stearate or the like. Colorants can also be added to the polypropylene during processing to color the fibers.
Bei Schwarzeinfärbung der Fasern wird gleichzeitig eine UV-Stabilisierung erreicht.When the fibers are dyed black, UV stabilization is achieved at the same time.
Die neuerungsgemäße Armierungsfaser aus Polypropylen zeichnet sich durch ein sehr günstiges spezifische- Gewicht aus, das imThe new reinforcement fibre made of polypropylene is characterised by a very favourable specific weight, which Bereich von 0,9 bis 0,92 g/cm3 liegt, hohe chemische Beständigkeit, praktisch 0 % Feuchteaufnahme,range of 0.9 to 0.92 g/cm 3 , high chemical resistance, practically 0 % moisture absorption, SchwindüngSffeiheit, geringe Bruchdehnung von etwa 10 bis 12 %, gute Haftung durch gezielte Oberflächenprofi1ierung, die Möglichkeit unterschiedlicher Querschnittausbildungen inShrinkage resistance, low elongation at break of about 10 to 12%, good adhesion through targeted surface profiling, the possibility of different cross-sectional shapes in Verbindung mit der Oberflä'chenprofilierung und damit Anpassung an unterschiedliche Anwendungen. Die Qualität der neuerungsgemäßen Polypropyienfaser wird iriiS^ondere durch die extreme Verstreckung der Faser aus Polypropylen, die mindestens das sechsfache, bevorzugt das achtfache und mehr beträgt, sowieConnection with the surface profiling and thus adaptation to different applications. The quality of the new polypropylene fiber is particularly due to the extreme stretching of the polypropylene fiber, which is at least six times, preferably eight times and more, as well as die ausgewählte Profilierung der Oberfläche erreicht,the selected profiling of the surface is achieved,
Al; Herstellungsverfahren für die neuerungsgemäße Armierungsfaser wird vorgeschlagen, daß Honofile auf Basis von Polypropylen bei Temperaturen von etwa 200 bis etwa 2700C extrudiort und bei einer unterhalb der Kristallittemperatur des Polypropylens liegenden Temperatur um das mindestens sechsfache, insbesondere achtfache und mehr verstreckt werden, anschließend das gereckte Monofil auf mindestens einem TeilAl; Manufacturing process for the reinforcing fiber according to the invention, it is proposed that polypropylene-based monofilaments are extruded at temperatures of about 200 to about 270 0 C and stretched at a temperature below the crystallite temperature of the polypropylene by at least six times, in particular eight times and more, then the stretched monofilament is applied to at least one part
seiner Oberfläche durch Eindrücken von schräg zur Längserstreckung des Monofils verlaufenden Rillen bei einer Temperatur des Monofils von etwa 80 bis etwa 1400C profiliert wird, danach das Monofil bei einer Temperatur von etwa 100 bis 1500C während einer Zeit von etwa 1 bis etwa 5 Sek. getempert wird und danach die Fasern in der gewünschten Länge von dem Monofil durch einseitiges Abschlagen abgetrennt werden.its surface is profiled by pressing grooves running obliquely to the longitudinal extension of the monofilament at a temperature of the monofilament of about 80 to about 140 0 C, then the monofilament is tempered at a temperature of about 100 to 150 0 C for a time of about 1 to about 5 seconds and then the fibres are severed from the monofilament in the desired length by beating off on one side.
Das Verstreckungsverfahren kann einstufig oder auch in zwei. Stufen vorgenommen werden, wobei die Verstreckung nur in Wasser oder nur in Heißluft oder in der ersten Stufe in Wasser und in der zweiten Stufe in Heißluft durchgeführt werden kann. Das Tempern kann in Wasser oder mit Heißluft erfolgen.The stretching process can be carried out in one or two stages, whereby the stretching can be carried out only in water or only in hot air, or in the first stage in water and in the second stage in hot air. Tempering can be carried out in water or with hot air.
Die Neuerung wird nachfolgend anhand der Zeichnung und Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigenThe innovation is explained below using the drawing and examples.
der Faser vom Monofil.the fiber from the monofilament.
Figur 1 zeigt eine Faser aus Polypropylen mit rechteckigem, _ Insbesondere quadratischem Querschnitt mit abgerundeten Ecken. Die Faser 1 1st auf Ihrer Oberseite 16 und Unterseite 15, die einander gegenüberliegen, mit jeweils parallel zueinander und schräg zur Längserstreckung, siehe Längsachse 14 der Faser verlaufenden Rillen 10 profiliert. Die Rillen 10 sind unter dem Winkel OC gegenüber der Längsachse 14 geneigt, wobei dieser Winkel &ogr;&eacgr; 1n dem gezeigten Beispiel etwa 45° beträgt. Die Rillen auf der Ober- und Unterseite können entweder gleichlaufend angeordnet sein, sie können jedoch auch in Ihrer Schräge zueinander versetzt, d.h. über Kreuz verlaufend, angeordnet sein. Die Rillen können auch auf jeder Seite kreuzweise verlaufend angeordnet sein. Darüber hinaus kann auch die Prof111erurg auf der Ober- und Unterseite in LSngssrstrsckiii siiid Versetzt sein. Auf riips« weiseFigure 1 shows a fiber made of polypropylene with a rectangular, in particular square, cross-section with rounded corners. The fiber 1 is profiled on its top 16 and bottom 15, which are opposite each other, with grooves 10 running parallel to each other and obliquely to the longitudinal extension, see longitudinal axis 14 of the fiber. The grooves 10 are inclined at an angle α to the longitudinal axis 14, whereby this angle γ in the example shown is approximately 45°. The grooves on the top and bottom can either be arranged in parallel, but they can also be arranged offset in their inclination to each other, i.e. running crosswise. The grooves can also be arranged crosswise on each side. In addition, the profile on the top and bottom can also be offset in LSngssrstrsckiii siiid. In riips« way
• ··
wird eine umfassende und unregelmäßige Profilierung derA comprehensive and irregular profiling of the Oberfläche der Faser erreicht, die eine verbesserte Haftung der Faser beim Einbetten in eine Matrix durch verbesserte mechanische Verankerung bewirkt. Der Abstand a der Rillen 10 voneinander ist nach den Gegebenheiten und den Abmessungen der Fssspss 2tä Wahlefi. Insbesondere ist der Abstand a umv.;> größer zu wählen, je kleiner der Querschnitt der Faser ist. In der Figur 2 ist eine F<jser aus Polypropylen dargestellt, die einen rechteckigen Querschnitt, siehe Stirnseite 11, mitsurface of the fiber, which results in improved adhesion of the fiber when embedded in a matrix through improved mechanical anchoring. The distance a between the grooves 10 is selected according to the circumstances and the dimensions of the fiber. In particular, the distance a is to be chosen to be larger the smaller the cross section of the fiber. Figure 2 shows a fiber made of polypropylene which has a rectangular cross section, see front side 11, with abgerindeten Ecken aufweist, der durch sich auf der Oberseite 16 und Unterseite m, ausgebildeten mittig in Längserstreckung der Fassr verlaufenden Rillen 12a und 12b knochenförmig umgestaltet ist. Die Faser 1 weist wiederum auf der Oberseite und Unterseite schräg zur Längserstreckung verlaufendewhich is shaped like a bone by grooves 12a and 12b formed on the upper side 16 and lower side m, running centrally in the longitudinal extension of the barrel. The fiber 1 in turn has grooves running obliquely to the longitudinal extension on the upper side and lower side
je Profilierung in Gestalt der Rillen 10 auf, wobei die Rillen 10 eine Tiefe gleich, kleiner oder größer als die Längsrillen 12a, 12b aufweisen können. Bevorzugt sind jedoch die Rillen 10 nicht tiefer als die Längsrilien 12a, 12b. Die Länge 1 der Fasern beträgt bevorzugt etwa 1,5 bis 10 cm, die Breite der Fasern bper profile in the form of grooves 10, whereby the grooves 10 can have a depth equal to, smaller or larger than the longitudinal grooves 12a, 12b. Preferably, however, the grooves 10 are not deeper than the longitudinal grooves 12a, 12b. The length 1 of the fibers is preferably about 1.5 to 10 cm, the width of the fibers b
2Q etwa 0,2 bis 5,0 mm, Höhe h der Fasern etwa 0,1 bis 1,2 mm. Bei sehr kleinen Querschnitten der Fasern werden diese bevorzugt entweder mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt gemäß Figur 1 ausgebildet, wobei die Breite b zwischen 0,2 und 0,5 mm und die Höhe h zwischen 0,1 und 0,3 mm gewählt wird; bei2Q approximately 0.2 to 5.0 mm, height h of the fibers approximately 0.1 to 1.2 mm. With very small cross-sections of the fibers, these are preferably formed with either a rectangular or square cross-section as shown in Figure 1, with the width b being chosen between 0.2 and 0.5 mm and the height h between 0.1 and 0.3 mm; with
._ größeren Querschnitten wird vorzugsweise eine zusätzliche Längsprof111erung, wie 1n der Figur 2, bei rechteckigem Querschnitt vorgeschlagen. Es 1st auch möglich, die Fasern bei größerem Querschnitt, wie beispielhaft in der Figur 3 dargestellt, mit quadratischem Querschnitt mit abgerundeten._ For larger cross-sections, an additional longitudinal profiling is preferably proposed, as in Figure 2, with a rectangular cross-section. It is also possible to have the fibers with a larger cross-section, as shown by way of example in Figure 3, with a square cross-section with rounded edges.
Längsachse 14 der Faser 1 verlaufend zusätzliche Rillen 12a, 12b und 13a, 13b an den Selten auszubilden. Es 1st auch möglich, Fasern mit rundem Querschnitt vorzusehen, die auf der Oberflache mit schräg zur Längsachse verlaufenden Rillen, und zwar möglichst Über Kreuz verlaufend, profiliert sind.Additional grooves 12a, 12b and 13a, 13b can be formed on the sides running along the longitudinal axis 14 of the fiber 1. It is also possible to provide fibers with a round cross-section that are profiled on the surface with grooves running diagonally to the longitudinal axis, and if possible running crosswise.
verlaufender Profilierung versehen sein können, oder aber, wie dargestellt, mit einer im Bereich der abgerundeten Längskanten der Faser zusätzlich vorgesehenen Profilierung in Gestalt sehrrunning profile, or, as shown, with an additional profile in the area of the rounded longitudinal edges of the fibre in the form of very
c kurzer Rillen.c short grooves.
Die Fasern aus Polypropylen geraSß der Steuerung, sind hochverstreckt, wodurch sich eine besondere Ausbildung der TrennflM-shen, d.h. der Faserenden 11 beim Her-steilen a%r Fs-ser-sThe polypropylene fibers according to the control system are highly stretched, which results in a special formation of the separating films, ie the fiber ends 11 during the production of the fibers .
1Q durcb Abtrennen von einem Monofil ergeben. Dies ist in der 1Q by cutting off a monofilament. This is in the Figur 5 schematisch dargestellt. Das Monofil 2, das verstrec*t und mit der QberfU ^«»nproi ilierung in Gestalt der Rillen 10 ? ?gestatiet ist, wird mit nilfs eirses Schlagmessers oder dergleichen 3, das einseitig, siehe ^ei1„ auf das MonofilFigure 5 is shown schematically. The monofilament 2, which is stretched and provided with the overfill profile in the form of the grooves 10, is cut with the aid of a cutting knife or the like 3, which is cut onto the monofilament on one side, see Fig. 11.
-5 einwir-i*, zu den einzelnen Fasern 1 verteilt. In der Figur 5 ist der abgetrennte Zustand schematisch dargestellt mit den beiden entstandenen Trennflächen 11, die die späteren Stirnseiten oder Faserenden der Faser 1 bilden. Durch das einseitige Abschlugen der Fasern 1 von dem Monofil 2 wird an- 5 einwir-i*, distributed to the individual fibers 1. In Figure 5, the separated state is shown schematically with the two resulting separation surfaces 11, which form the later front sides or fiber ends of the fiber 1. By cutting off the fibers 1 from the monofilament 2 on one side,
__ der Austrittsseite der Schneideinrichtung ein kleiner Wulst 17 einseitig Überstehend an dem Monofil bzw. dem Faserende ausgebildet, das später eine zusätzliche verbesserte Verankerung der Faser 1n der Matrix bewirkt. Darüber hinaus neigt das Monofil 2 Infolge der hohen Verstreckung zum__ the exit side of the cutting device a small bead 17 is formed on one side protruding from the monofilament or the fiber end, which later provides additional improved anchoring of the fiber 1n the matrix. In addition, the monofilament 2 tends to
._ Verspleißen, wodurch die Trennflächen 11 leicht aufgerauht co ._ Splicing, whereby the separating surfaces 11 are slightly roughened co
werden. Alles dies trägt dazu bei, daß die Fasern 1 eine verbesserte Haftung bei der späteren Einbettung in eine Matrix, wie beispielsweise Zement, Mörtel oder dergleichen, erzielen. Die Tiefe t der Rillen 10 Hegt raximal bei etwa 0,01 bis 0,03 mm, wobei sich dies auch nach der Größe des Gesamtquerschnittes richtet.All of this contributes to the fibers 1 achieving improved adhesion when later embedded in a matrix, such as cement, mortar or the like. The depth t of the grooves 10 is at most about 0.01 to 0.03 mm, although this also depends on the size of the overall cross-section.
Die Neuerung wird nachfolgend an einem AusfUhrungsbeispiel erläutertt Aus einem Homopolymerisat von Polypropylen mit einem Schmelzindex MFI 230/5 von 19 g/10 M1n. und einer Kugeldruckhärte von 70 wird durch Aufschmelzen 1n einem Einschneckenextruder bei einer maximalen Massetemperatur von '6Q°G ein unvfirstrscktss Moncfil m·» + a^nnm j.j>£^*-'-^-j~--The innovation is explained below using an example: A homopolymer of polypropylene with a melt index MFI 230/5 of 19 g/10 M1n. and a ball indentation hardness of 70 is melted in a single-screw extruder at a maximum melt temperature of '60°C to produce an unprocessed monofilament m·» + a^nnm j.j>£^*-'-^-j~--
Querschnitt mit h gleich 0,4 mm und b gleich 1,2 mm extrudiert und nachfolgend beim Durchziehen durch einen Heißluftkanal bei einer Temperatur von etwa 1300C um das Achtfache verstreckt. Nac;i Durchlaufen einer Temperstrecke von 1400C während 3 Sekunden wird die Oberflächenprofilierung mittels zweier geriffelter Walzen durchgeführt» v~bei das Monofil durch den Walzenspalt gezogen wird und daüei auf der Oberseite und Unterseite zueinander parallel schräg zur Längsachse verlaufende und in bezug auf die Oberseite und Unterseite überCross-section with h equal to 0.4 mm and b equal to 1.2 mm and then stretched eightfold by pulling through a hot air channel at a temperature of about 130 0 C. After passing through a tempering section at 140 0 C for 3 seconds, the surface profiling is carried out using two corrugated rollers, whereby the monofilament is pulled through the roller gap and on the top and bottom parallel to each other, diagonal to the longitudinal axis and with respect to the top and bottom over
2Q Kreuz angeordnete Rillen 10 in die Oberfläche des Monofils eingedrückt werden. Danach kann das so hergestellte mit Oberflächenprofilierung versehene Monofil entweder direkt der Schneideinrichtung zum Ablängen der Fasern zugeführt werden oder erst aufgewickelt und später zu den Fasern zerkleinert2Q Cross-arranged grooves 10 are pressed into the surface of the monofilament. The monofilament produced in this way with surface profiling can then either be fed directly to the cutting device for cutting the fibers to length or it can first be wound up and later shredded into fibers.
jg werden.jg become.
Das so erhaltene gereckte und profilierte Monofil aus Polypropylen weist einen Endquerschnitt mit den Maßen h gleich 0,2 mm und b gleich 0,3 mm auf, wobei die Rillen auf 2Q der Ober- und Unterseite eine maximale Tiefe t von 0,01 mm und einen Abstand a von einander von 5 mm haben. Hieraus werden FLsern einer Länge von 2 cm abgelängt. Das Monofil hat die folgenden Eigenschaften:The stretched and profiled polypropylene monofilament obtained in this way has a final cross-section with dimensions h equal to 0.2 mm and b equal to 0.3 mm, with the grooves on the top and bottom having a maximum depth t of 0.01 mm and a distance a from each other of 5 mm. FLs with a length of 2 cm are cut from this. The monofilament has the following properties:
„&egr; Reißdehnung in % gemessen nach DIN 53 455: 10 - 12 Reißfestigkeit N/mm2 nach DIN 53 455: 320 &Egr;-Modul N/mm2 nach DIN 53 455: 6800„&egr; Elongation at break in % measured according to DIN 53 455: 10 - 12 Tensile strength N/mm 2 according to DIN 53 455: 320 &Egr;-Modulus N/mm 2 according to DIN 53 455: 6800
Mit den neuerungsgemäß aus den Monofilen durch Abhacken hergestellten Armierungsfasern ajs Polypropylen kann dieWith the new reinforcement fibers made of polypropylene from monofilaments by chopping, the Biegezugfestigkeit von damit armierten Materialien ebenso wie die Druckfestigkeit und die Spaltzugfestigkeit verbessert werden.The flexural strength of materials reinforced with it as well as the compressive strength and the splitting tensile strength can be improved.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9003279U DE9003279U1 (en) | 1990-01-24 | 1990-03-21 | Profiled plastic fibre for reinforcing building materials or the like. |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4001976A DE4001976A1 (en) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | PROFILED PLASTIC FIBER FOR THE ARMORIZATION OF BUILDING MATERIALS OR THE LIKE |
| DE9003279U DE9003279U1 (en) | 1990-01-24 | 1990-03-21 | Profiled plastic fibre for reinforcing building materials or the like. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE9003279U1 true DE9003279U1 (en) | 1990-05-23 |
Family
ID=25889346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE9003279U Expired - Lifetime DE9003279U1 (en) | 1990-01-24 | 1990-03-21 | Profiled plastic fibre for reinforcing building materials or the like. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9003279U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2530217A1 (en) * | 2011-05-30 | 2012-12-05 | Groz-Beckert KG | Pre-fabricated structure made of textile concrete |
-
1990
- 1990-03-21 DE DE9003279U patent/DE9003279U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2530217A1 (en) * | 2011-05-30 | 2012-12-05 | Groz-Beckert KG | Pre-fabricated structure made of textile concrete |
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