WO2017211904A1 - Verfahren zum herstellen eines zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten kunststoffprofils, ein profiliertes, faserverstärktes kunststoffprofil und seine verwendung - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten kunststoffprofils, ein profiliertes, faserverstärktes kunststoffprofil und seine verwendung Download PDF

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fibers
reinforced plastic
plastic
profiled
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Martin Vierich
Christian Paul
Karsten Weisbrod
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Thyssenkrupp Ag
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    • B29K2307/04—Carbon

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a fiber-reinforced plastic profile profiled at least in regions, comprising the following method steps:
  • first reinforcing fibers preferably long and / or continuous fibers
  • the invention relates to a profiled, fiber-reinforced plastic profile comprising a uni-, bi- or tri-directionally fiber-reinforced plastic base body with a connected fiber-reinforced profiling and a corresponding use.
  • a profiled, fiber-reinforced plastic profile comprising a uni-, bi- or tri-directionally fiber-reinforced plastic base body with a connected fiber-reinforced profiling and a corresponding use.
  • the plastic base body can be tightly wrapped with other fibers in the form of a fiber bundle, a so-called roving.
  • the thread tension of the wrapped rovings can be so high that they can constrict into the unidirectionally fiber-reinforced plastic base body, as a result of which defects in the fiber bundle of the plastic base body can occur.
  • the winding roving creates a profiling over the length of the plastic base body which, for example, serves as anchoring to the concrete when the profiled, fiber-reinforced plastic profile is used in the construction sector (cf. US Pat. No. 4,20,401).
  • the configuration of the profiling is essentially dependent on the diameter of the winding roving and the winding angle.
  • the plastic base body can be wrapped limp with other fibers in the form of a roving. Due to the low thread tension of the wrapped roving, the connection of the winding roving (profiling) to the plastic base body takes place only via the matrix adhesion, as a result of which only a small load can be absorbed and premature failure of the profiling can not be ruled out.
  • the configuration of the profiling is essentially dependent on the diameter of the winding roving and the winding angle.
  • the orientation of the wrapped rovings is not optimal to the loading direction of the profiled, fiber-reinforced plastic profile.
  • the wound roving structures will be loaded in the unfavorable transverse pressure load case.
  • the fibers used here such as basalt, carbon or glass have the lowest load capacity in the load case across the fiber.
  • Other prior art documents WO 1996/000824 AI and US 5,727,357 are mentioned. The freedom of design of the profiling are set in the cited prior art limits.
  • the object of the present invention is to provide a method for producing a profiled, fiber-reinforced plastic profile and a profiled, fiber-reinforced plastic profile, with which or with regard to the profiling a high freedom of design and load path fiber orientation (tensile and / or pressure) allowed in the plastic body and in the profiling and can be adapted individually to the appropriate application.
  • the object is achieved with regard to the method according to the invention with the features of claim 1.
  • first reinforcing fibers in particular endless fibers, which are wound up in particular on a plurality of rollers.
  • the first reinforcing fibers are unwound and fed to a unit for combining the first reinforcing fibers to produce a uni-, bi- or tri-directional fiber bundle.
  • the first reinforcing fibers combined into a fiber bundle are fed to a unit for impregnating the fiber bundle with a first plastic matrix.
  • the impregnated fiber bundle is then fed to a unit for at least partial shaping or a unit for at least partial shaping and for at least partial, in particular complete curing of the first plastic matrix for producing a fiber-reinforced plastic base body.
  • second reinforcing fibers are provided for at least partial application to the fiber-reinforced plastic base body.
  • the fiber-reinforced plastic base body provided with the second reinforcing fibers is fed to a unit for at least partial fiber-reinforced profiling and / or shaping for producing a fiber-reinforced plastic strand profiled at least in regions.
  • continuous fibers fiber filaments having a length of over 50 mm.
  • Continuous fibers are used as rovings, scrims or fabrics in fiber-reinforced plastics. Components with continuous fibers achieve the highest stiffness and strength values.
  • Long fibers are understood to mean fibers, in particular chopped fibers with a length of 1 to 5 mm.
  • Short fibers are fibers, in particular chopped fibers with a length of 0.1 to 1 mm.
  • the at least partial profiling and / or shaping to produce a profiled at least partially, fiber-reinforced plastic strand in a profiling / shaping unit is performed.
  • profiling and / or shaping takes place on the essentially moving plastic base body
  • different means can be used as profiling / shaping units.
  • a moving press unit which can profile only sections of the short and / or long fibers provided plastic main body.
  • the mobile arrangement thus enables discontinuous profiling of the continuously moving plastic base body can be generated.
  • an actively or passively driven roller unit for example, with two opposing rollers, which form a gap through which the fiber-reinforced plastic base body provided with short and / or long fibers is passed.
  • a corresponding introduced as negative form profiling In the roles of a corresponding introduced as negative form profiling is provided.
  • the profiling can also be generated in stages over, for example, successively arranged rollers.
  • a shaping chain unit which encloses the plastic body at least partially, can with a corresponding negative mold introduced profiling profiling. If, for example, the chain unit is actively driven, additional pull-off / drive units, so-called pullers in the pultrusion process can be dispensed with.
  • the short and / or long fibers are applied wet as a mixture of short and / or long fibers and a second plastic matrix by scattering and / or spraying.
  • the application can locally, in particular in the areas in which a partial profiling carried out on the fiber-reinforced plastic base body or the wet short and / or long fibers are applied to the entire surface of the fiber-reinforced plastic base body.
  • the wet short and / or long fibers serve as a material for generating the profiling, so that the applied layer thickness depends locally or completely on the final geometry to be produced.
  • the short and / or long fibers may first be applied dry locally or completely to the fiber-reinforced plastic backing by scattering and / or spraying, the dry-applied short and / or long fibers then being impregnated with a second plastic matrix to provide material for production to provide the profiling.
  • the fiber-reinforced plastic base body is passed through a impregnation unit, which is filled with a mixture of short and / or long fibers and liquid second plastic matrix to impregnated with a second plastic matrix short and / or long fibers on the fiber-reinforced Apply plastic body, which is provided for the generation of the profiling. Furthermore, it is possible to pass the fiber-reinforced plastic base body including the applied mixture of short and / or long fibers and second plastic matrix through a wiper unit in order to set an optimal or defined amount of the mixture of short and / or long fibers and plastic matrix.
  • the short and / or long fibers impregnated with a second plastic matrix are cured during or after the at least partial profiling and / or shaping to produce a fiber-reinforced plastic strand profiled at least in regions.
  • the profiling / shaping unit can be heated, so that during the production of the profiling the plastic base body and the profiling (profiling layer) or only the profiling (profiling layer) are cured.
  • the curing of the plastic base body and the profiling (profiling layer) or only the profiling (profiling layer) after the generation of profiling done, for example, by a downstream tempering / curing unit, for example in the form of a continuous furnace or by a heated trigger / drive unit.
  • the method according to the invention may be at least partially profiled, fiber-reinforced plastic strand or at least partially profiled, fiber reinforced plastic profile at least partially a surface structuring in particular during or after the at least partially profiling and / or shaping to produce an at least partially profiled, fiber-reinforced plastic strand respectively.
  • a further wrapping with other fibers can take place, an additional sanding of the surface can take place, the hardened profile surfaces can be roughened or structured by the shaping profiling units so as to advantageously increase the surface area of the profiled fiber-reinforced plastic profile.
  • an at least partially machining surface treatment is conceivable, whereby, for example, undercuts on the surface of the profiled, fiber-reinforced plastic profile can be produced.
  • Core material can be provided, which together with the first Reinforcing fibers of the unit for combining the first reinforcing fibers is supplied to produce a fiber bundle, wherein the core material is substantially completely surrounded by the first reinforcing fibers in the longitudinal direction.
  • the use of core materials has the advantage that in the dimension thicker plastic profiles can be produced without having to completely fill the cross-section of the plastic body with (costly) fiber and plastic matrix material.
  • the core material used can be rubber, foam, metal or other filler which is more favorable compared to the fiber material. Further, it is possible that the core material is removed before the appropriate installation, thus providing a hollow profile.
  • core materials and metallic materials can be used.
  • the profiled, fiber-reinforced plastic strand can be bent during or after hardening.
  • the profiled, fiber-reinforced plastic profile can be subsequently bent.
  • the object is achieved in terms of the profiled, fiber-reinforced plastic profile according to the invention with the features of claim 9.
  • the fibers are present in a straight-line form and the profile can absorb correspondingly high tensile forces
  • Profiling which according to the invention contains short fibers and / or long fibers (reinforcing fibers of the profiling).
  • the freedom of design for example in terms of shape, height, angle, etc. of the profiling in comparison with the prior art are virtually no limits.
  • the profiling as a rib structure, which is not formed circumferentially around the plastic base body, hemispherical structure, lens structure is formed.
  • the profiling can also be carried out in regions at different levels.
  • the profiling or structures may be oriented differently, for example, be aligned with different angles to each other.
  • the profiling can also be carried out longitudinally constant or longitudinally variable. An individual profiling is possible.
  • the fiber-reinforced plastic base body has a round, square, rectangular, star or lenticular cross section.
  • the cross section can be designed as required constant lengthwise or longitudinally variable.
  • the profiled, fiber-reinforced plastic profile may be formed as a solid or hollow profile and / or as a hybrid profile of at least two different materials.
  • the embodiment is not limited to straight profile, but may also have a two- or three-dimensional configuration, for example, be a curved profile.
  • the reinforcing fibers of the plastic base body consist of glass fibers, carbon fibers, ceramic fibers, basalt fibers, aramid fibers, flax fibers, hemp fibers, synthetic fibers or mixtures thereof.
  • carbon fibers, glass fibers or basalt fibers are used.
  • the short fibers consist of glass fibers, carbon fibers, basalt fibers, aramid fibers, flax fibers, hemp fibers, recycled fibers, in particular from the previous base material, metal fibers, synthetic fibers or mixtures thereof.
  • carbon fibers are used.
  • the first and / or second plastic matrix consists of thermoplastic or thermosetting plastic.
  • a third aspect of the invention relates to the use of a profiled according to the invention, fiber-reinforced plastic profile as a reinforcing bar, for example for a concrete matrix.
  • FIG. 5a, b, c) a fourth embodiment of a profiled, fiber-reinforced plastic profile according to the invention in a schematic plan view and side view and a section through AA, FIG. 6): an exemplary embodiment for connecting a plurality of profiled, fiber-reinforced plastic profiles according to the invention to one another.
  • first reinforcing fibers (2) preferably long or continuous fibers, which are wound in particular on a plurality of rollers (2.1) provided, for example, in a multi-storey fiber shelf or unwinding units (2.2) are arranged for unwinding.
  • first reinforcing fibers (2) glass fibers, carbon fibers, ceramic fibers, basalt fibers, aramid fibers, flax fibers, hemp fibers, plastic fibers or mixtures thereof may be used.
  • the first reinforcing fibers (2) can also be processed in the form of textile ribbons.
  • the first reinforcing fibers (2) are unwound and fed continuously to a unit (3) for combining the reinforcing fibers (2) to form a fiber bundle (4).
  • About one or more fiber guides (3.1) the reinforcing fibers (2) are combined to form a fiber bundle (4).
  • the reinforcing fibers (2) combined into a fiber bundle (4) are fed continuously to a unit (5) for impregnating the fiber bundle (4) with a first plastic matrix, which is connected to a unit (6) for providing the first plastic matrix.
  • a first plastic matrix which is connected to a unit (6) for providing the first plastic matrix.
  • the fiber bundle (4) is completely saturated.
  • the impregnated fiber bundle is then continuously supplied to a unit (7) for at least partial shaping or for at least partial shaping and for at least partial, preferably complete curing of the first plastic matrix for producing a fiber-reinforced plastic base body (8).
  • the unit (7) is preferably a heated shaping unit, so that in addition to the adjustment of the geometry of the fiber-reinforced plastic base body (8) to be produced, in particular the cross-section, which round, square, rectangular, star or lenticular shape as required longitudinally or longitudinally variable can by tempering also a partial curing preferably complete curing of the first plastic matrix, without further tempering / curing units, such as downstream furnaces must be provided.
  • second reinforcing fibers (9) in the form of short and / or long fibers are provided for at least partial application to the fiber-reinforced plastic base body (8).
  • the second reinforcing fibers (9) glass fibers, carbon fibers, basalt fibers, aramid fibers, flax fibers, hemp fibers, ceramic fibers, synthetic fibers, metal fibers or mixtures thereof may be used.
  • the second reinforcing fibers (9) are applied, for example, first dry locally or completely on the fiber-reinforced plastic base carrier by scattering and / or spraying in a unit (11).
  • the unit (11) is connected to a unit (10) for providing a second plastic matrix which is used for impregnating the second reinforcing fibers (9) dryly applied to the fiber-reinforced plastic base body (8).
  • the impregnated reinforcing fibers serve as material for the profiling to be produced.
  • the matrix material to be produced whether thermoset or thermoplastic, it is also possible to provide a mixture of two matrix systems (10.1, 10.2) in the unit (10).
  • the second reinforcing fibers (9) may be applied wet as a mixture of reinforcing fibers and a second plastic matrix by scattering and / or spraying in a unit (11).
  • the application can locally, in particular in the areas in which a partial profiling on the fiber-reinforced plastic base body (8) take place or the wet reinforcing fibers are applied to the entire surface of the fiber-reinforced plastic base body (8).
  • the wet reinforcing fibers provide the material for profiling, so that the applied layer thickness depends locally or completely on the final geometry to be produced.
  • the unit (11) may comprise, for example, an electrostatic charging unit (12) for aligning the reinforcing fibers (9) and / or a wiping unit (12) for adjusting the optimum amount of the mixture of reinforcing fibers and plastic matrix.
  • the fiber-reinforced plastic base body (8) provided with the second reinforcing fibers (9) is continuously supplied to a unit (13) for at least partial fiber-reinforced profiling and / or shaping to produce a fiber-reinforced plastic strand (14) profiled at least in regions. Since the profiling and / or shaping takes place on the substantially moving plastic base body (8), different means can be used as profiling / shaping units (13). For example, a traveling press unit, which can profile only portions of the impregnated with the second plastic matrix reinforcing fibers (9) plastic base body (8) can profile. The mobile arrangement thus enables discontinuous profiling (1.1, 1, 1, 1, 1, 1, 1) to be produced on the continuously moving plastic base body 8.
  • an actively or passively driven reel unit may be provided with, for example, two opposed rollers forming a nip through which the fiber reinforced plastic base body (8) provided with reinforcing fibers passes.
  • the profiling (1.1, IM, l ".l, 1" M) can also be generated in stages over, for example, successively arranged rollers (13).
  • a shaping chain unit which at least partially surrounds the plastic body, can produce a profiling with a corresponding negative mold introduced profiling. If, for example, the chain unit is actively driven, additional pull-off / drive units (15), so-called pullers in the pultrusion method, can be dispensed with.
  • the unit (13) for at least partially fiber-reinforced profiling and / or shaping to produce a fiber-reinforced plastic strand (14) profiled at least in regions is preferably heated to partially cure, preferably completely cure the plastic base body and the profiling (profiling layer) or only the profiling (Profil michs harsh) effect, without further tempering / curing units, such as downstream furnaces must be provided.
  • a feed unit at least one trigger / drive unit (15) is used, which in or against the withdrawal direction of the plastic strand (14) is movable, symbolized by the arrows shown, which represents an alternating movement.
  • the at least partially profiled, fiber-reinforced plastic strand (14) in a AblCode (16) is cut off and it is at least partially profiled, fiber-reinforced plastic profile (1, 1 ", 1"') provided.
  • the profiling (1.1, 1, 1, 1, 1) is as in FIGS. 2 through 5 exemplified, virtually no limits.
  • the reinforcing fibers (9) are arranged lastpfadnac.
  • the profiled, fiber-reinforced plastic profiles (1, 1 ', 1 ", 1"') are preferably used in the construction sector as a reinforcing bar, in particular in a concrete matrix.
  • FIG. 2 shows a first exemplary embodiment of a profiled, fiber-reinforced plastic profile (1) according to the invention in a schematic top view (FIG. 2 a)) and a side view (FIG. 2 b)).
  • the plastic profile (1) about the central axis (M) is rotated by 90 ° from the top view.
  • the profiled, fiber-reinforced plastic profile (1) is formed from a unidirectionally fiber-reinforced plastic base body (8), to which at least in some areas a short fiber-reinforced profiling in the form of a ribbed structure (1.1) is connected.
  • the region of profiling (1.1) is provided with a short and / or long fiber reinforced matrix (9.1), but in the course of applying the short and / or long fiber (9) and the second plastic matrix, the plastic body (8 ) over the entire surface, so that the short and / or long fiber reinforced matrix (9.1) completely surrounds the plastic base body (8), as shown in FIG. 2c).
  • the rib structure (1.1) is not formed circumferentially around the plastic base body (8), but limited in each case to a maximum of 170 ° relative to the circumference, wherein the rib structure (1.1) formed continuously from the base material (9.1) to a predefined height (h) is.
  • the rib structure (1.1) may preferably be formed at an angle to the central axis (M) with a defined width (b) with a repeating arrangement at a distance (a). Height (h), width (b) and / or distance (a) of the rib structure (1.1) can be adjusted individually and as needed by using a short and / or long fiber (9) for reinforcing the profiling (1.1), in particular lastpfadroy be arranged.
  • FIG. 3 shows a second exemplary embodiment of a profiled, fiber-reinforced plastic profile (10) according to the invention in a schematic top view (FIG. 3 a) and side view (FIG. 3 b)).
  • the profiling (IM) reinforced at least in some areas with short and / or long fibers has a ribbed structure (FIG. 11, 12), which has a recurring pattern but with an angular orientation that is different from the central axis (M) '.ll, a) and (.12, ß).
  • the plastic base body (8) was covered only locally with short and / or long fibers in the area of the profiling (IM) to be produced, so that the short and / or long fiber reinforced matrix (9.1) is provided only in the profiling (IM), as shown in Figure 2c). Furthermore, a core material (17) can be provided within the unidirectionally fiber-reinforced plastic base body (8), in particular in order to be able to increase the diameter (d) of the profiled, fiber-reinforced plastic profile (8) while at the same time reducing the use of fiber matrix material.
  • l ".l) is composed of a first plateau-like structure (l'Ml), which defines a first region-wise plane (Ei) and a rib-shaped structure ( ⁇ 2) arranged integrally thereon, with two parallel to each other and angled to the central axis (M) Ribs which define a second region-wise plane (E 2 ).
  • FIG. 5 shows a fourth exemplary embodiment of a profiled, fiber-reinforced plastic profile (1 "') according to the invention in a schematic top view (FIG. 5a) and side view (FIG.
  • connection areas (18) which are provided Depending on the length of the plastic profile to be produced, the plastic profiled strand is cut off in particular in the center of the produced connection region in order to provide a plastic profile which has connection regions (18) at both ends.
  • 18) can be adjusted individually, preferably they are designed such that at least two plastic profiles via a connecting element (19) preferably positively and / or non-positively connected at their ends, in particular in each case via their connection areas (18) can be interconnected
  • the connection areas (18) in FIG. 6) have axial grooves, although other shapes are also conceivable.
  • connecting regions (18) is not restricted to the exemplary embodiment (1 ") according to FIG. 4), but is applicable to all plastic profiles (1, 1", 1 "') according to the invention ", 1" ') may have at one end, preferably at its two ends, a connection region (18).
  • the invention is not limited to the description or the embodiments, but it is also possible combinations between the embodiments.
  • the profiled, fiber-reinforced plastic profile as a solid or hollow profile and / or as a hybrid profile made of at least two different materials be.
  • An (identical) matrix can also be used for the first and second plastic matrix.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten Kunststoff profils (1) umfassend folgende Verfahrensschritte: - Bereitstellen mehrerer erster Verstärkungsfasern (2), vorzugsweise Lang-und/oder Endlosfasern, - Zuführen der ersten Verstärkungsfasern (2) einer Einheit (3) zum Zusammenfassen der ersten Verstärkungsfasern (2) zur Erzeugung eines uni-, bi- oder tridirektionalen Faserbündels (4), - Zuführen des Faserbündels (4) einer Einheit (5) zum Imprägnieren des Faserbündels (4) mit einer ersten Kunststoffmatrix, - Zuführen des imprägnierten Faserbündels (4) einer Einheit (7) zur zumindest teilweisen Formgebung und zum zumindest teilweisen oder vollständigen Aushärten der ersten Kunststoffmatrix zur Erzeugung eines faserverstärkten Kunststoffgrundkörpers (8), insbesondere unter Wärme, - Bereitstellen zweiter Verstärkungsfasern (9) zum zumindest bereichsweise Aufbringen auf dem faserverstärkten Kunststoffgrundkörper (8), - Zuführen des mit den zweiten Verstärkungsfasern (9) versehenen faserverstärkten Kunststoffgrundkörpers (8) einer Einheit (13) zur zumindest teilweisen faserverstärkten Profilierung und/oder Formgebung zur Erzeugung eines zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten Kunststoffstrangs (14), insbesondere unter Druck, - Beschnitt des zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten Kunststoffstrangs (14) zur Erzeugung eines zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten Kunststoff profils (1).

Description

Verfahren zum Herstellen eines zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofils, ein profiliertes, faserverstärktes
Kunststoffprofil und seine Verwendung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofils umfassend folgende Verfahrensschritte:
Bereitstellen mehrerer erster Verstärkungsfasern, vorzugsweise Lang- und/oder Endlosfasern,
Zuführen der ersten Verstärkungsfasern einer Einheit zum Zusammenfassen der ersten Verstärkungsfasern zur Erzeugung eines uni-, bi- oder tridirektionalen Faserbündels,
Zuführen des Faserbündels einer Einheit zum Imprägnieren des Faserbündels mit einer ersten Kunststoffmatrix,
Zuführen des imprägnierten Faserbündels einer Einheit zur zumindest teilweisen Formgebung oder einer Einheit zur zumindest teilweisen Formgebung und zum zumindest teilweisen oder vollständigen Aushärten der ersten Kunststoffmatrix zur Erzeugung eines faserverstärkten Kunststoffgrundkörpers, insbesondere unter Wärme,
Bereitstellen zweiter Verstärkungsfasern zum zumindest bereichsweise Aufbringen auf dem faserverstärkten Kunststoffgrundkörper,
Zuführen des mit den zweiten Verstärkungsfasern versehenen faserverstärkten Kunststoffgrundkörpers einer Einheit zur zumindest teilweisen faserverstärkten Profilierung und/oder Formgebung zur Erzeugung eines zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten Kunststoffstrangs, insbesondere unter Druck,
Beschnitt des zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten Kunststoffstrangs zur Erzeugung eines zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofils.
Ferner betrifft die Erfindung ein profiliertes, faserverstärktes Kunststoffprofil umfassend einen uni-, bi- oder tridirektional faserverstärkten Kunststoffgrundkörper mit einer angebundenen faserverstärkten Profilierung sowie eine entsprechende Verwendung. l Im Stand der Technik sind Verfahren zum Herstellen von profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofilen bekannt, insbesondere zur Herstellung von Bewehrungsstäben für den Baubereich. Die Kunststoffprofile umfassen einen unidirektional faserverstärkten Kunststoffgrundkörper, welcher beispielsweise im Pultrusionsverfahren kostengünstig hergestellt werden kann.
Zum einen kann der Kunststoffgrundkörper mit weiteren Fasern in Form eines Faserbündels, einem so genannten Roving straff umwickelt werden. Dabei kann die Fadenspannung des umwickelten Rovings so hoch sein, dass sich diese in den unidirektional faserverstärkten Kunststoffgrundkörper einschnüren können, wodurch Defekte in dem Faserbündel des Kunststoffgrundkörpers auftreten können. Durch den Wickelroving entsteht über die Länge des Kunststoffgrundkörpers eine Profilierung, welche bei Verwendung des profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofils im Baubereich beispielsweise als Verankerung zum Beton fungiert (cf. US 4,20,401). Die Ausgestaltung der Profilierung ist im Wesentlichen abhängig vom Durchmesser des Wickelrovings sowie vom Wickelwinkel.
Zum anderen kann der Kunststoffgrundkörper mit weiteren Fasern in Form eines Rovings schlaff umwickelt werden. Aufgrund der geringen Fadenspannung des umwickelten Rovings erfolgt die Anbindung des Wickelrovings (Profilierung) an den Kunststoffgrundkörper lediglich über die Matrixhaftung, wodurch nur wenig Last aufgenommen werden kann und ein frühzeitiges Versagen der Profilierung dadurch nicht ausgeschlossen werden kann. Die Ausgestaltung der Profilierung ist im Wesentlichen abhängig vom Durchmesser des Wickelrovings sowie vom Wickelwinkel.
Bei den genannten Verfahren ist die Ausrichtung der umwickelten Rovings nicht optimal zur Belastungsrichtung des profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofils. In beiden Verfahren werden die gewickelten Rovingstrukturen im ungünstigen Querdrucklastfall belasten. Die hier verwendeten Fasern, wie Basalt, Karbon oder Glas haben im Lastfall quer zur Faser die geringste Tragfähigkeit. Als weiteren Stand der Technik sind die Dokumente WO 1996/000824 AI und US 5,727,357 zu nennen. Der Gestaltungsfreiheit der Profilierung sind im aufgezeigten Stand der Technik Grenzen gesetzt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines bereichsweise profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofils sowie ein profiliertes, faserverstärktes Kunststoffprofil bereit zu stellen, mit welchem bzw. welches hinsichtlich der Profilierung eine hohe Gestaltungsfreiheit sowie lastpfadgerechte Faserausrichtung (Zug- und/oder Druck) im Kunststoffgrundkörper und in der Profilierung erlaubt und individuell an den entsprechenden Anwendungsfall angepasst werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Zunächst werden mehrere erste Verstärkungsfasern, insbesondere Endlosfasern, welche insbesondere auf mehreren Rollen aufgewickelt sind, bereitgestellt. Die ersten Verstärkungsfasern werden abgewickelt und einer Einheit zum Zusammenfassen der ersten Verstärkungsfasern zur Erzeugung eines uni-, bi- oder tridirektionalen Faserbündels zugeführt. Die zu einem Faserbündel zusammengefassten ersten Verstärkungsfasern werden einer Einheit zum Imprägnieren des Faserbündels mit einer ersten Kunststoffmatrix zugeführt. Das imprägnierte Faserbündel wird anschließend einer Einheit zur zumindest teilweisen Formgebung oder einer Einheit zur zumindest teilweisen Formgebung und zum zumindest teilweisen, insbesondere vollständigen Aushärten der ersten Kunststoffmatrix zur Erzeugung eines faserverstärkten Kunststoffgrundkörpers zugeführt. Anschließend werden zweite Verstärkungsfasern zum zumindest bereichsweisen Aufbringen auf dem faserverstärkten Kunststoffgrundkörper bereitgestellt. Der mit den zweiten Verstärkungsfasern versehene faserverstärkten Kunststoffgrundkörper wird einer Einheit zur zumindest teilweisen faserverstärkten Profilierung und/oder Formgebung zur Erzeugung eines zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten Kunststoffstrangs zugeführt. Abschließend wird der zumindest bereichsweise profilierte, faserverstärkte
Kunststoffstrang abgeschnitten und es wird ein zumindest bereichsweise profiliertes, faserverstärktes Kunststoffprofil bereitgestellt. Die Erfinder haben festgestellt, dass bei der Verwendung zweiten Verstärkungsfasern, welche in ihrer Länge kürzer sind als die ersten Verstärkungsfasern, insbesondere in Form von Kurz- und/oder Langfasern sind der Gestaltungsfreiheit der Profilierung so gut wie keine Grenzen gesetzt, sowie die Faserausrichtung optimiert zur Belastungsrichtung der zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofile in einer zu verstärkenden Matrix, vorzugsweise Beton, ausgerichtet werden kann. Die Profilierung kann für jede Anwendung individuell eingestellt und erzeugt werden.
Unter Endlosfasern sind Faserfäden gemeint, die eine Länge von über 50 mm aufweisen. Endlosfasern werden als Rovings, Gelege oder Gewebe in faserverstärkten Kunststoffen eingesetzt. Bauteile mit Endlosfasern erzielen die höchsten Steifigkeits- und Festigkeitswerte. Unter Langfasern sind Fasern, insbesondere Schnittfasern mit einer Länge von 1 bis 5 mm zu verstehen Unter Kurzfasern sind Fasern, insbesondere Schnittfasern mit einer Länge von 0,1 bis 1 mm zu verstehen.
Erfindungsgemäß wird die zumindest teilweise Profilierung und/oder Formgebung zur Erzeugung eines zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten Kunststoffstrangs in einer Profilierung-/Formgebungseinheit durchgeführt. Da die Profilierung und/oder Formgebung am im Wesentlichen bewegten Kunststoffgrundkörper erfolgt, können unterschiedliche Mittel als Profilierung- /Formgebungseinheiten verwendet werden. Zum Beispiel kann eine mitfahrende Presseinheit, welche jeweils nur Abschnitte des mit Kurz- und/oder Langfasern versehenen Kunststoffgrundkörpers profilieren kann. Die mobile Anordnung ermöglicht somit, dass diskontinuierlich eine Profilierung an dem kontinuierlich bewegten Kunststoffgrundkörper erzeugt werden kann. Als weiteres Beispiel kann eine aktiv oder passiv angetriebene Rolleneinheit, mit beispielsweise zwei gegenüberliegenden Rollen, welche einen Spalt bilden, durch welchen der mit Kurz- und/oder Langfasern versehene faserverstärkte Kunststoffgrundkörper hindurchgeführt wird. In den Rollen ist eine entsprechend als Negativform eingebrachte Profilierung vorgesehen. Die Profilierung kann auch stufenweise über beispielsweise hintereinander angeordnete Rollen erzeugt werden. Auch eine formgebende Ketteneinheit, welche den Kunststoffgrundkörper zumindest bereichsweise umschließt, kann mit einer entsprechenden Negativform eingebrachten Profilierung eine Profilierung erzeugen. Ist beispielsweise die Ketteneinheit aktiv angetrieben, kann auf zusätzliche Abzugs-/Antriebseinheiten, sogenannte Puller im Pultrusionsverfahren verzichtet werden.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Kurz- und/oder Langfasern nass als Gemisch aus Kurz- und/oder Langfasern und einer zweiten Kunststoffmatrix durch Streuen und/oder Besprühen aufgebracht werden. Das Aufbringen kann lokal, insbesondere in den Bereichen in welchen eine bereichsweise Profilierung auf dem faserverstärkten Kunststoffgrundkörper erfolgen oder die nassen Kurz- und/oder Langfasern werden auf der gesamten Oberfläche des faserverstärkten Kunststoffgrundkörpers aufgebracht. Die nassen Kurz- und/oder Langfasern dienen als Material für die Erzeugung der Profilierung, so dass die aufgebrachte Schichtdicke lokal oder vollständig von der zu erzeugenden Endgeometrie abhängt. Alternativ können die Kurz- und/oder Langfasern zunächst trocken lokal oder vollständig auf dem faserverstärkten Kunststoffgrundträger durch Streuen und/oder Besprühen aufgebracht werden, wobei die trocken aufgebrachten Kurz- und/oder Langfasern anschließend mit einer zweiten Kunststoffmatrix imprägniert werden, um Material für die Erzeugung der Profilierung bereitzustellen.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der faserverstärkte Kunststoffgrundkörper durch eine Tränkungseinheit hindurch geführt, welches mit einem Gemisch aus Kurz- und/oder Langfasern und flüssiger zweiter Kunststoffmatrix gefüllt ist, um mit einer zweiten Kunststoffmatrix imprägnierte Kurz- und/oder Langfasern auf dem faserverstärkten Kunststoffgrundkörper aufzubringen, welche für die Erzeugung der Profilierung bereitgestellt wird. Weiterführend ist es möglich den faserverstärkten Kunststoffgrundkörper inklusive dem aufgebrachten Gemisch aus Kurz- und/oder Langfasern und zweiter Kunststoffmatrix durch eine Abstreifeinheit hindurch zu führen, um eine optimale respektive definierte Menge des Gemischs aus Kurz- und/oder Langfasern und Kunststoffmatrix einzustellen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach dem Aufbringen der Kurzfasern der faserverstärkte Kunststoffgrundkörper einer elektrostatischen Aufladungseinheit zur definierten Ausrichtung der Kurz- und/oder Langfasern. Dies hat den Vorteil, dass die Orientierung der Kurz- und/oder Langfasern bedarfs- und lastpfadgerecht (Zug und/oder Druck) eingestellt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine Aushärtung der mit einer zweiten Kunststoffmatrix imprägnierten Kurz- und/oder Langfasern während oder nach der zumindest teilweise Profilierung und/oder Formgebung zur Erzeugung eines zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten Kunststoffstrangs. Beispielsweise kann die Profilierung- /Formgebungseinheit beheizt sein, sodass im Zuge der Erzeugung der Profilierung der Kunststoffgrundkörper und die Profilierung (Profilierungsschicht) oder nur die Profilierung (Profilierungsschicht) ausgehärtet werden. Alternativ kann die Aushärtung des Kunststoffgrundkörpers und der Profilierung (Profilierungsschicht) oder nur der Profilierung (Profilierungsschicht) nach der Erzeugung der Profilierung erfolgen, beispielsweise durch eine nachgeordnete Temperier-/Aushärtungseinheit, beispielsweise in Form eines Durchlaufofens oder durch eine beheizte Abzugs- /Antriebseinheit.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann an dem zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten Kunststoffstrang oder an dem zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofil zumindest bereichsweise eine Oberflächenstrukturierung insbesondere während oder nach der zumindest teilweise Profilierung und/oder Formgebung zur Erzeugung eines zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten Kunststoffstrangs erfolgen. Dazu kann eine weitere Umwicklung mit weiteren Fasern erfolgen, ein zusätzliches Besanden der Oberfläche erfolgen, die ausgehärteten Profiloberflächen aufgeraut oder durch die formgebenden Profilierungseinheiten strukturiert werden, um so die Oberfläche des profilierten faserverstärkten Kunststoffprofils vorteilhaft zu vergrößern. Schließlich ist auch eine zumindest bereichsweise spanabhebende Oberflächenbearbeitung denkbar, wodurch beispielsweise Hinterschnitte auf der Oberfläche des profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofils erzeugt werden können.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein
Kernwerkstoff bereitgestellt werden, welcher zusammen mit den ersten Verstärkungsfasern der Einheit zum Zusammenfassen der ersten Verstärkungsfasern zur Erzeugung eines Faserbündels zugeführt wird, wobei der Kernwerkstoff im Wesentlichen vollständig von den ersten Verstärkungsfasern in Längsrichtung umgeben ist. Die Verwendung von Kernwerkstoffen hat den Vorteil, dass in der Abmessung dickere Kunststoffprofile hergestellt werden können, ohne den Querschnitt des Kunststoffgrundkörpers vollständig mit (kostenintensiven) Faser- und Kunststoffmatrixmaterial füllen zu müssen. Als Kernwerkstoff können Gummi, Schaumstoff, Metall oder andere im Vergleich zum Fasermaterial günstigeren Füllstoff verwendet werden. Weiterführend ist es möglich, dass der Kernwerkstoff vor dem zweckmäßigen Einbau entfernt wird, um somit ein Hohlprofil bereitzustellen. Dazu können zusätzlich zu den vorgenannten Kernwerkstoffen auch metallische Werkstoffe zum Einsatz kommen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der profilierte, faserverstärkte Kunststoffstrangs während oder nach dem Aushärten gebogen werden. Alternativ kann auch das profilierte, faserverstärkte Kunststoffprofil nachträglich gebogen werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe hinsichtlich des erfindungsgemäßen profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofils mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
Das profilierte, faserverstärktes Kunststoffprofil umfasst einen uni-, bi- oder tridirektional faserverstärkten Kunststoffgrundkörper (Verstärkungsfasern des Kunststoffgrundkörpers. Bei einer beispielsweise unidirektionalen Orientierung liegen die Fasern fasergerecht in gestreckter Form vor und das Profil kann dementsprechend hohe Zugkräfte aufnehmen. An den Kunststoffgrundkörper angebunden ist eine faserverstärkte Profilierung, welche erfindungsgemäß Kurz- und/oder Langfasern (Verstärkungsfasern der Profilierung) enthält. Dadurch sind der Gestaltungsfreiheit, beispielsweise hinsichtlich der Form, der Höhe, des Winkels etc. der Profilierung im Vergleich zum Stand der Technik so gut wie keine Grenzen gesetzt sind. Erfindungsgemäß ist die Profilierung als Rippenstruktur, welche nicht umlaufend um den Kunststoffgrundkörper ausgebildet ist, Halbkugelstruktur, Linsenstruktur ausgebildet.
Beispielsweise kann die Profilierung auch bereichsweise auf unterschiedlichen Ebenen ausgeführt sein. Auch die Profilierung respektive Strukturen können unterschiedlich ausgerichtet sein, beispielsweise mit unterschiedlichen Winkeln zueinander ausgerichtet werden. Die Profilierung kann auch längskonstant oder längsveränderlich ausgeführt sein. Eine individuelle Profilierung ist dadurch möglich.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kunststoffprofils weist der faserverstärkte Kunststoffgrundkörper einen runden, quadratischen, rechteckigen, stern- oder linsenförmigen Querschnitt auf. Der Querschnitt kann je nach Bedarf längskonstant oder längsveränderlich ausgeführt sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kunststoffprofils kann das profilierte, faserverstärkte Kunststoffprofil als Voll- oder Hohlprofil und/oder als Hybridprofil aus mindestens zwei verschiedenen Werkstoffen ausgebildet sein. Die Ausführung ist nicht auf gerades Profil beschränkt, sondern kann auch eine zwei- oder dreidimensionale Ausgestaltung aufweisen, beispielsweise ein gebogenes Profil sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kunststoffprofils bestehen die Verstärkungsfasern des Kunststoffgrundkörpers aus Glasfasern, Karbonfasern, Keramikfasern, Basaltfasern, Aramidfasern, Flachsfasern, Hanffasern, Kunststofffasern oder Mischungen daraus. Bevorzugt werden Karbonfasern, Glasfasern oder Basaltfasern verwendet.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kunststoffprofils bestehen die Kurzfasern aus Glasfasern, Karbonfasern, Basaltfasern, Aramidfasern, Flachsfasern, Hanffasern, recycelte Fasern insbesondere aus dem vorherigen Grundmaterial, Metallfasern, Kunststofffasern oder Mischungen daraus. Bevorzugt werden Karbonfasern verwendet. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kunststoffprofils besteht die erste und/oder zweite Kunststoffmatrix aus Thermoplast oder Duroplast.
Einen dritten Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung eines erfindungsgemäß profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofils als Bewehrungsstab, zum Beispiel für eine Betonmatrix.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt
Figur 1): ein Ausführungsbeispiel einer Fertigungsvorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum kontinuierlichen Herstellen eines profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofils in einer schematischen Ansicht,
Figur 2a,b,c): ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofils in einer schematischen Drauf- und Seitenansicht und einem Schnitt durch A-A,
Figur 3a, b,c): ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofils in einer schematischen Drauf- und Seitenansicht und einem Schnitt durch A-A,
Figur 4a,b,c): ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofils in einer schematischen Drauf- und Seitenansicht und einem Schnitt durch A-A,
Figur 5a,b,c): ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofils in einer schematischen Drauf- und Seitenansicht und einem Schnitt durch A-A, Figur 6): ein Ausführungsbeispiel zum Verbinden von mehreren erfindungsgemäßen profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofilen untereinander.
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Fertigungsvorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum kontinuierlichen Herstellen eines profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofils (1, , 1", 1"') in einer schematischen Ansicht dargestellt. Zunächst werden mehrere erste Verstärkungsfasern (2), vorzugsweise Lang- oder Endlosfasern, welche insbesondere auf mehreren Rollen (2.1) aufgewickelt sind, bereitgestellt, welche beispielsweise in einem mehrstöckigen Faserregal oder Abwickeleinheiten (2.2) zum Abwickeln angeordnet sind. Als erste Verstärkungsfasern (2) können Glasfasern, Karbonfasern, Keramikfasern Basaltfasern, Aramidfasern, Flachsfasern, Hanffasern, Kunststofffasern oder Mischungen daraus verwendet werden. Die ersten Verstärkungsfasern (2) können auch in Form von textilen Bändern verarbeitet werden. Die ersten Verstärkungsfasern (2) werden abgewickelt und kontinuierlich einer Einheit (3) zum Zusammenfassen der Verstärkungsfasern (2) zur Erzeugung eines Faserbündels (4) zugeführt. Über eine oder mehrere Faserführungen (3.1) werden die Verstärkungsfasern (2) zu einem Faserbündel (4) zusammengefasst. Die zu einem Faserbündel (4) zusammengefassten Verstärkungsfasern (2) werden kontinuierlich einer Einheit (5) zum Imprägnieren des Faserbündels (4) mit einer ersten Kunststoffmatrix zugeführt, welche mit einer Einheit (6) zur Bereitstellung der ersten Kunststoffmatrix verbunden ist. Abhängig von dem zu erzeugenden Matrixmaterial, ob Duroplast oder Thermoplast, kann auch eine Mischung aus zwei Matrixsystemen (6.1, 6.2) in der Einheit (6) bereitgestellt werden. In der Einheit (5) wird das Faserbündel (4) vollständig durchtränkt. Das imprägnierte Faserbündel wird anschließend kontinuierlich einer Einheit (7) zur zumindest teilweisen Formgebung oder zur zumindest teilweisen Formgebung und zum zumindest teilweisen, vorzugsweise vollständigen Aushärten der ersten Kunststoffmatrix zur Erzeugung eines faserverstärkten Kunststoffgrundkörpers (8) zugeführt. Die Einheit (7) ist vorzugsweise eine beheizte Formgebungseinheit, so dass neben der Einstellung der Geometrie des zu erzeugenden faserverstärkten Kunststoffgrundkörpers (8), insbesondere des Querschnitts, welcher rund, quadratisch, rechteckig, stern- oder linsenförmig je nach Bedarf längskonstant oder längsveränderlich ausgeführt sein kann, durch die Temperierung auch eine teilweise Aushärtung vorzugsweise vollständige Aushärtung der ersten Kunststoffmatrix erfolgt, ohne dass weitere Temperier- /Aushärtungseinheiten, wie beispielsweise nachgeordnete Durchlauföfen vorgesehen werden müssen.
Anschließend werden zweite Verstärkungsfasern (9) in Form von Kurz- und/oder Langfasern zum zumindest bereichsweisen Aufbringen auf dem faserverstärkten Kunststoffgrundkörper (8) bereitgestellt. Als zweite Verstärkungsfasern (9) können Glasfasern, Karbonfasern, Basaltfasern, Aramidfasern, Flachsfasern, Hanffasern, Keramikfasern, Kunststofffasern, Metallfasern oder Mischungen daraus verwendet werden. Die zweiten Verstärkungsfasern (9) werden beispielsweise zunächst trocken lokal oder vollständig auf dem faserverstärkten Kunststoffgrundträger durch Streuen und/oder Besprühen in einer Einheit (11) aufgebracht. Die Einheit (11) ist mit einer Einheit (10) zur Bereitstellung einer zweiten Kunststoffmatrix verbunden, welche zur Imprägnierung der auf dem faserverstärkten Kunststoffgrundkörper (8) trocken aufgebrachten zweiten Verstärkungsfasern (9) verwendet wird. Die durchtränkten Verstärkungsfasern dienen als Material für die zu erzeugende Profilierung. Abhängig von dem zu erzeugenden Matrixmaterial, ob Duroplast oder Thermoplast, kann auch eine Mischung aus zwei Matrixsystemen (10.1, 10.2) in der Einheit (10) bereitgestellt werden. Alternativ können die zweiten Verstärkungsfasern (9) nass als Gemisch aus Verstärkungsfasern und einer zweiten Kunststoffmatrix durch Streuen und/oder Besprühen in einer Einheit (11) aufgebracht werden. Das Aufbringen kann lokal, insbesondere in den Bereichen in welchen eine bereichsweise Profilierung auf dem faserverstärkten Kunststoffgrundkörper (8) erfolgen oder die nassen Verstärkungsfasern werden auf der gesamten Oberfläche des faserverstärkten Kunststoffgrundkörpers (8) aufgebracht. Die nassen Verstärkungsfasern stellen das Material für die Erzeugung der Profilierung bereit, so dass die aufgebrachte Schichtdicke lokal oder vollständig von der zu erzeugenden Endgeometrie abhängt. Die Einheit (11) kann beispielsweise eine elektrostatische Aufladungseinheit (12) zur Ausrichtung der Verstärkungsfasern (9) und/oder einer Abstreifeinheit (12) zum Einstellen der optimalen Menge des Gemisches aus Verstärkungsfasern und Kunststoffmatrix umfassen. Der mit den zweiten Verstärkungsfasern (9) versehene faserverstärkten Kunststoffgrundkörper (8) wird kontinuierlich einer Einheit (13) zur zumindest teilweisen faserverstärkten Profilierung und/oder Formgebung zur Erzeugung eines zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten Kunststoffstrangs (14) zugeführt. Da die Profilierung und/oder Formgebung am im Wesentlichen bewegten Kunststoffgrundkörper (8) erfolgt, können unterschiedliche Mittel als Profilierung- /Formgebungseinheiten (13) verwendet werden. Zum Beispiel kann eine mitfahrende Presseinheit, welche jeweils nur Abschnitte des mit der zweiten Kunststoffmatrix durchtränkten Verstärkungsfasern (9) versehenen Kunststoffgrundkörpers (8) profilieren kann. Die mobile Anordnung ermöglicht somit, dass diskontinuierlich eine Profilierung (1.1, IM, l".l, l"'.l) an dem kontinuierlich bewegten Kunststoffgrundkörper (8) erzeugt werden kann. Als weiteres Beispiel kann eine aktiv oder passiv angetriebene Rolleneinheit, mit beispielsweise zwei gegenüberliegenden Rollen, welche einen Spalt bilden, durch welchen der mit Verstärkungsfasern versehenen faserverstärkten Kunststoffgrundkörpers (8) hindurchgeführt wird. In den Rollen ist eine entsprechend als Negativform eingebrachte Profilierung vorgesehen. Die Profilierung (1.1, IM, l".l, 1"M) kann auch stufenweise über beispielsweise hintereinander angeordnete Rollen (13) erzeugt werden. Auch eine formgebende Ketteneinheit, welche den Kunststoffgrundkörper zumindest bereichsweise umschließt, kann mit einer entsprechenden Negativform eingebrachten Profilierung eine Profilierung erzeugen. Ist beispielsweise die Ketteneinheit aktiv angetrieben, kann auf zusätzliche Abzugs-/Antriebseinheiten (15), sogenannte Puller im Pultrusionsverfahren verzichtet werden. Die Einheit (13) zur zumindest teilweisen faserverstärkten Profilierung und/oder Formgebung zur Erzeugung eines zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten Kunststoffstrangs (14) ist vorzugsweise beheizt, um eine teilweise Aushärtung, vorzugsweise vollständige Aushärtung des Kunststoffgrundkörpers und der Profilierung (Profilierungsschicht) oder nur der Profilierung (Profilierungsschicht) zu bewirken, ohne dass weitere Temperier- /Aushärtungseinheiten, wie beispielsweise nachgeordnete Durchlauföfen vorgesehen werden müssen. Als Vorschubeinheit wird mindestens eine Abzugs-/Antriebseinheit (15) verwendet, welche in oder entgegen der Abzugsrichtung des Kunststoffstrangs (14) verfahrbar ist, symbolisiert durch die dargestellten Pfeile, was eine alternierende Bewegung darstellt. Abschließend wird der zumindest bereichsweise profilierte, faserverstärkte Kunststoffstrang (14) in einer Ablängeinheit (16) abgeschnitten und es wird ein zumindest bereichsweise profiliertes, faserverstärktes Kunststoffprofil (1, , 1", 1"') bereitgestellt.
Durch die Verwendung von Kurz- und/oder Langfasern (9) zur Verstärkung der Profilierungsgeometrie anstelle von mit Endlosfasern umwickelten Profilen sind der Profilierung (1.1, IM, l".l, l"'.l), wie in den Figuren 2 bis 5 beispielhaft dargestellt, so gut wie keine Grenzen gesetzt. Weiterhin können bei der Verwendung von Kurz- und/oder Langfasern (9) zur Verstärkung der Profilierungsgeometrie anstelle von mit Endlosfasern umwickelten Profilen die Verstärkungsfasern (9) lastpfadgerecht angeordnet werden. Die profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofile (1, 1', 1", 1"') kommen bevorzugt im Baubereich als Bewehrungsstab, insbesondere in einer Betonmatrix zur Anwendung.
In Figur 2) ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofils (1) in einer schematischen Draufsicht (Fig. 2a)) und Seitenansicht (Fig. 2b)) dargestellt. Für die Darstellung der Seitenansicht ist das Kunststoffprofil (1) um die Mittelachse (M) um 90° aus der Draufsicht gedreht. Das profilierte, faserverstärkte Kunststoffprofil (1) ist aus einem unidirektional faserverstärkten Kunststoffgrundkörper (8) gebildet, an welchen zumindest bereichsweise eine Kurzfaser verstärkte Profilierung in Form einer Rippenstruktur (1.1) angebunden ist. Nicht nur der Bereich der Profilierung (1.1) ist mit einer Kurz- und/oder Langfaser verstärkten Matrix (9.1) versehen, sondern im Zuge des Aufbringens der Kurz- und/oder Langfaser (9) und der zweiten Kunststoffmatrix, wurde der Kunststoffgrundkörper (8) vollflächig bedeckt, so dass die Kurz- und/oder Langfaser verstärkte Matrix (9.1) den Kunststoffgrundkörper(8) vollständig umschließt, wie in Figur 2c) dargestellt. Die Rippenstruktur (1.1) ist nicht umlaufend um den Kunststoffgrundkörper (8) ausgebildet, sondern jeweils auf maximal 170° bezogen auf den Umfang begrenzt, wobei die Rippenstruktur (1.1) stetig aus dem Grundmaterial (9.1) bis zu einer vordefinierten Höhe (h) geformt ist. Die Rippenstruktur (1.1) kann vorzugsweise winklig zur Mittelachse (M) mit einer definierten Breite (b) mit einer wiederkehrenden Anordnung im Abstand (a) ausgebildet sein. Höhe (h), Breite (b) und/oder Abstand (a) der Rippenstruktur (1.1) können individuell und bedarfsgerecht durch Verwendung einer Kurz- und/oder Langfaser (9) für die Verstärkung der Profilierung (1.1) eingestellt werden, insbesondere lastpfadgerecht angeordnet werden.
In Figur 3) ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofils ( ) in einer schematischen Draufsicht (Fig. 3a)) und Seitenansicht (Fig. 3b)) dargestellt. Im Unterschied zu Figur 2) weist die zumindest bereichsweise Kurz- und/oder Langfaser verstärkte Profilierung (IM) eine Rippenstruktur (l'.ll, .12) auf, welche ein wiederkehrendes Muster jedoch mit unterschiedlicher zur Mittelachse (M) winkliger Ausrichtung (l'.ll, a) und ( .12, ß) aufweist. Die Winkel betragen beispielsweise a=45° und ß=65°. Im Zuge des Aufbringens der Kurz- und/oder Langfaser (9) und der zweiten Kunststoffmatrix, wurde der Kunststoffgrundkörper (8) nur lokal mit Kurz- und/oder Langfasern im Bereich der zu erzeugenden Profilierung (IM) bedeckt, so dass die Kurz- und/oder Langfaser verstärkte Matrix (9.1) nur im Bereich der Profilierung (IM) vorgesehen ist, wie in Figur 2c) dargestellt. Ferner kann ein Kernwerkstoff (17) innerhalb des unidirektional faserverstärkten Kunststoffgrundkörpers (8), insbesondere um den Durchmesser (d) des profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofils ( ) bei gleichzeitig reduziertem Faser- Matrixmaterialeinsatz erhöhen zu können, vorgesehen sein.
In Figur 4) ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofils (1") in einer schematischen Draufsicht (Fig. 4a)) und Seitenansicht (Fig. 4b)) dargestellt. Die zumindest bereichsweise Kurz- und/oder Langfaser verstärkte Profilierung (l".l) setzt sich aus einer ersten plateauähnlichen Struktur (l'Ml), welche eine erste bereichsweise Ebene (Ei) definiert und einer darauf einstückig angeordneten rippenförmigen Struktur ( Μ2), mit zwei parallel zueinander und zur Mittelachse (M) winklig angeordneten Rippen, welche eine zweite bereichsweise Ebene (E2) definieren. Nicht nur der Bereich der Profilierung (l".l) ist mit einer Kurz- und/oder Langfaser verstärkten Matrix (9.1) versehen, sondern im Zuge des Aufbringens der Kurz- und/oder Langfaser (9) und der zweiten Kunststoffmatrix, wurde der Kunststoffgrundkörper (8) vollflächig bedeckt, so dass die Kurz- und/oder Langfaser verstärkte Matrix (9.1) den Kunststoffgrundkörper (8) vollständig umschließt, wie in Figur 4c) dargestellt. In Figur 5) ist ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofils (1"') in einer schematischen Draufsicht (Fig. 5a)) und Seitenansicht (Fig. 5b)) dargestellt. Im Unterschied zu Figur 2) ist die zumindest bereichsweise Kurz- und/oder Langfaser verstärkte Profilierung (l"'.l) mit einer in Längsrichtung wechselnden Anordnung einer Halbkugelstruktur (l"'.ll) und einer Linsenstruktur (1"'.12). Nicht nur der Bereich der Profilierung (l"'.l) ist mit einer Kurz- und/oder Langfaser verstärkten Matrix (9.1) versehen, sondern die Kurz- und/oder Langfaser verstärkte Matrix (9.1) umschließt vollständig den Kunststoffgrundkörper (8), wie in Figur 5c) dargestellt.
In Figur 6) ist ein Ausführungsbeispiel zum Verbinden von zwei Kunststoffprofilen (1") am Beispiel der Ausführungsform in Figur 4) gezeigt. Im Zuge der Herstellung der Kunststoffprofile kann nicht nur die belastungsgerechte Profilierung erzeugt werden, sondern auch Anschlussbereiche (18), die bei der kontinuierlichen Herstellung immer wiederkehrend je nach Länge des zu erzeugenden Kunststoffprofils am Kunststoffprofilstrang angeformt werden, wobei der Kunststoffprofilstrang insbesondere in der Mitte des erzeugten Anschlussbereichs abgeschnitten wird, um ein Kunststoffprofil bereitzustellen, welches an beiden Enden Anschlussbereiche (18) aufweist. Die Geometrie der Anschlussbereiche (18) kann individuell eingestellt werden, vorzugsweise sind sie derart ausgebildet, dass mindestens zwei Kunststoffprofile über ein Verbindungselement (19) vorzugsweise form- und/oder kraftschlüssig an ihren Enden, insbesondere jeweils über ihre Anschlussbereiche (18) miteinander verbunden werden können. Die Anschlussbereiche (18) in Figur 6) weisen axiale Rillen auf, wobei andere Formen ebenfalls denkbar sind. Das Herstellen von Anbindungsbereichen (18) ist nicht auf das Ausführungsbeispiel (1") gemäß Figur 4) beschränkt, sondern ist auf alle erfindungsgemäßen Kunststoffprofile (1, , 1", 1"') anwendbar. Das Kunststoffprofil (1, 1', 1", 1"') kann an einem Ende, vorzugsweise an seinen beiden Enden ein Anschlussbereich (18) aufweisen.
Die Erfindung ist nicht auf die Beschreibung bzw. die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es sind auch Kombinationen zwischen den Ausführungsbeispielen möglich.
Vielmehr kann das profilierte, faserverstärkte Kunststoffprofil als Voll- oder Hohlprofil und/oder als Hybridprofil aus mindestens zwei verschiedenen Werkstoffen ausgeführt sein. Für die erste und zweite Kunststoffmatrix kann auch eine (identische) Matrix verwendet werden.
Bezugszeichenliste
1, V, 1", V" profiliertes, faserverstärktes Kunststoffprofil
2 erste Verstärkungsfaser
2.1 Rollen
2.2 Faserregal, Abwickeleinheit
3 Einheit zum Zusammenfassen der ersten Verstärkungsfasern
3.1 Faserführung
4 Faserbündel
5 Einheit zum Imprägnieren des Faserbündels
6 Einheit zum Bereitstellen der ersten Kunststoffmatrix
6.1, 6.2 Matrixsystem
7 beheizte Formgebungseinheit
8 faserverstärkter Kunststoffgrundkörper
9 zweite Verstärkungsfaser, Kurz- und/oder Langfaser
9.1 Kurz- und/oder Langfaser verstärkte Matrix
10 Einheit zum Bereitstellen der zweiten Kunststoffmatrix
10.1, 10.2 Matrixsystem
11 Einheit zum Aufbringen der zweiten Verstärkungsfasern/zweite
Kunststoffmatrix
12 elektrostatische Aufladungseinheit/Abstreifeinheit
13 Profilierung-/Formgebungseinheit
14 profilierter, faserverstärkter Kunststoffstrang
15 Abzugs-/Antriebseinheit
16 Ablängeinheit
17 Kernwerkstoff
18 Anschlussbereich
19 Verbindungselement
a Abstand zwischen Rippenstrukturen
A Mittelachse Breite Rippenstruktur
Durchmesser
Ebene
Höhe Rippenstruktur Winkel

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Herstellen eines zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofils umfassend folgende Verfahrensschritte:
Bereitstellen mehrerer erster Verstärkungsfasern, insbesondere Lang- und/oder Endlosfasern,
Zuführen der ersten Verstärkungsfasern einer Einheit zum Zusammenfassen der ersten Verstärkungsfasern zur Erzeugung eines uni-, bi- oder tridirektionalen Faserbündels,
Zuführen des Faserbündels einer Einheit zum Imprägnieren des Faserbündels mit einer ersten Kunststoffmatrix,
Zuführen des imprägnierten Faserbündels einer Einheit zur zumindest teilweisen Formgebung oder einer Einheit zur zumindest teilweisen Formgebung und zum zumindest teilweisen oder vollständigen Aushärten der ersten Kunststoffmatrix zur Erzeugung eines faserverstärkten Kunststoffgrundkörpers, insbesondere unter Wärme,
Bereitstellen zweiter Verstärkungsfasern zum zumindest bereichsweise Aufbringen auf dem faserverstärkten Kunststoffgrundkörper,
Zuführen des mit den zweiten Verstärkungsfasern versehenen faserverstärkten Kunststoffgrundkörpers einer Einheit zur zumindest teilweisen faserverstärkten Profilierung und/oder Formgebung zur Erzeugung eines zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten Kunststoffstrangs, insbesondere unter Druck,
Beschnitt des zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten Kunststoffstrangs zur Erzeugung eines zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofils,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweiten Verstärkungsfasern in ihrer Länge kürzer sind als die ersten Verstärkungsfasern, insbesondere in Form von Kurz- und/oder Langfasern bereitgestellt werden, wobei die zumindest teilweise Profilierung und/oder Formgebung zur Erzeugung eines zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten Kunststoffstrangs in einer Profilierung-/Formgebungseinheit durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kurz- und/oder Langfasern trocken oder nass als Gemisch aus Kurz- und/oder Langfasern und einer zweiten Kunststoffmatrix durch Streuen und/oder Besprühen aufgebracht werden, wobei die trocken aufgebrachten Kurz- und/oder Langfasern anschließend mit einer zweiten Kunststoffmatrix imprägniert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der faserverstärkte Kunststoffgrundköper durch eine Tränkungseinheit hindurch geführt wird, welches mit einem Gemisch aus Kurz- und/oder Langfasern und flüssiger zweiten Kunststoffmatrix gefüllt ist, um zumindest bereichsweise mit einer Kunststoffmatrix imprägnierte Kurz- und/oder Langfasern auf dem faserverstärkten Kunststoffgrundköper aufzubringen.
4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
nach dem Aufbringen der zweiten Verstärkungsfasern der faserverstärkte Kunststoffgrundkörper einer elektrostatischen Aufladungseinheit zur definierten Ausrichtung der Verstärkungsfasern zugeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Aushärtung der mit der zweiten Kunststoffmatrix imprägnierten zweiten Verstärkungsfasern während oder nach der zumindest teilweise Profilierung und/oder Formgebung zur Erzeugung eines zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten Kunststoffstrangs erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
an dem zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten Kunststoffstrang oder an dem zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofils zumindest bereichsweise eine Oberflächenstrukturierung insbesondere während oder nach der zumindest teilweise Profilierung und/oder Formgebung zur Erzeugung eines zumindest bereichsweise profilierten, faserverstärkten Kunststoffstrangs erfolgen kann.
7. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Kernwerkstoff bereitgestellt wird, welcher zusammen mit den ersten Verstärkungsfasern der Einheit zum Zusammenfassen der ersten Verstärkungsfasern zur Erzeugung eines Faserbündels zugeführt wird, wobei der Kernwerkstoff im Wesentlichen vollständig von den Verstärkungsfasern in Längsrichtung umgeben ist oder nachträglich entfernt wird.
8. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der profilierte, faserverstärkte Kunststoffstrang während oder nach dem Aushärten gebogen wird oder das profilierte, faserverstärkte Kunststoffprofil nachträglich gebogen wird.
9. Profiliertes, faserverstärktes Kunststoffprofil (1, , 1", 1"'), insbesondere hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend einen uni, bi- oder tridirektional faserverstärkten Kunststoffgrundkörper (8) mit einer angebundenen faserverstärkten Profilierung (1.1, IM, l".l, l"'.l),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Profilierung (1.1, IM, l".l, 1"M) Kurz- und/oder Langfasern enthält, wobei die Profilierung (1.1, IM, l'M, 1"M) als Rippenstruktur (1.1, 1M1, 1M2, 1".12), welche nicht umlaufend um den Kunststoffgrundkörper (8) ausgebildet ist, Halbkugelstruktur (1"M2), Linsenstruktur (1"M1) ausgebildet ist.
10. Kunststoffprofil nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der faserverstärkte Kunststoffgrundkörper (8) einen runden, quadratischen, rechteckigen, stern- oder linsenförmigen Querschnitt aufweist, wobei der Querschnitt längskonstant oder längsveränderlich sein kann.
11. Kunststoffprofil nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Profilierung (1.1, IM, l".l, l"'.l) längskonstant oder längsveränderlich ausgeführt sein kann.
12. Kunststoffprofil nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
das profilierte, faserverstärkte Kunststoffprofil (1, 1', 1", 1"') als Voll- oder Hohlprofil und/oder als Hybridprofil aus mindestens zwei verschiedenen Werkstoffen ausgebildet sein kann.
13. Kunststoffprofil nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die ersten Verstärkungsfasern (2) aus Glasfasern, Karbonfasern, Keramikfasern, Basaltfasern, Aramidfasern, Flachsfasern, Hanffasern, Kunststofffasern oder Mischungen daraus bestehen.
14. Kunststoffprofil nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweiten Verstärkungsfasern (9) aus Glasfasern, Karbonfasern, Basaltfasern, Aramidfasern, Flachsfasern, Hanffasern, Metallfasern, Kunststofffasern oder Mischungen daraus bestehen.
15. Kunststoffprofil nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste und /oder zweite Kunststoffmatrix aus einem Thermoplast oder ein Duroplast besteht.
16. Kunststoffprofil nach einem der Ansprüche 9 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kunststoffprofil (1, 1', 1", 1"') an einem Ende, vorzugsweise an seinen beiden Enden einen Anschlussbereich (18) aufweist.
17. Verwendung eines nach einem der Ansprüche 9 bis 16 profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofils (1, , 1", ") als Bewehrungsstab, insbesondere für eine Betonmatrix.
18. Verwendung von mindestens zwei nach Anspruch 16 profilierten, faserverstärkten Kunststoffprofilen (1, 1', 1", 1"'), die über ein Verbindungselement (19) form- und/oder kraftschlüssig an ihren Enden miteinander verbunden werden können.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3599320A1 (de) 2018-07-27 2020-01-29 Solidian GmbH Bewehrungskörper und verfahren zu dessen herstellung

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL3556960T3 (pl) * 2018-04-20 2021-12-13 Solidian Gmbh Układ zbrojeniowy i sposób wytwarzania elementu z materiału budowlanego z zastosowaniem układu zbrojeniowego
EP3572594A1 (de) * 2018-05-24 2019-11-27 Solidian GmbH Bewehrungsstab mit alkaliresistentem mantel
DE102018121852A1 (de) * 2018-09-07 2020-03-12 Kraussmaffei Technologies Gmbh Verfahren zum Herstellen von Blattfedern in Faserverbundbauweise und Strangziehvorrichtung
DE102019127025A1 (de) * 2019-10-08 2021-04-08 Kraussmaffei Technologies Gmbh Pultrusionsvorrichtung für gekrümmte Profile
CN111805702B (zh) * 2020-07-14 2021-09-10 盐城工学院 一种织物增强混凝土拉挤压型材制备设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US420401A (en) 1890-01-28 Abraham l
WO1993008976A1 (en) * 1991-11-01 1993-05-13 Applied Research Of Australia Pty Ltd Polymeric mouldings reinforced with tows of fibres
WO1996000824A1 (en) 1994-06-28 1996-01-11 Marshall Industries Composites Reinforcing structural rebar and method of making the same
WO1996016792A1 (en) * 1994-12-01 1996-06-06 Applied Research Of Australia Pty. Ltd. Inhibiting resin expulsion during molding of elongate fiber reinforced products
US5727357A (en) 1996-05-22 1998-03-17 Owens-Corning Fiberglas Technology, Inc. Composite reinforcement

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4559188A (en) * 1983-02-14 1985-12-17 Dayco Corporation Method for making a layer of reinforced polymeric material
CA1238205A (en) 1985-04-26 1988-06-21 Cerminco Inc. Structural rod for reinforcing concrete material
JPS629940A (ja) * 1985-07-05 1987-01-17 Shimizu Constr Co Ltd 繊維強化樹脂製棒状体
JP2004511683A (ja) * 2000-01-13 2004-04-15 ダウ　グローバル　テクノロジーズ　インコーポレイティド コンクリート構造物用補強棒
US20060090416A1 (en) * 2004-10-29 2006-05-04 Schock Bauteile Gmbh Reinforcing element for concrete construction
EP2014433B1 (de) * 2006-04-28 2015-11-18 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Vorrichtung und verfahren zur herstellung eines faserverstärkten harzstranges
BRPI0804730A2 (pt) * 2008-10-31 2010-07-20 Miguel Angel Miro Aguirre processo de fabricação de barras de material composto, máquina e barra obtida
DE102011015160A1 (de) * 2011-03-26 2012-09-27 Daimler Ag Faserverbundkunststoffteil und Herstellungsverfahren
FR2975939B1 (fr) 2011-06-01 2014-05-09 Hexcel Reinforcements Ruban voile presentant une resistance au delaminage amelioree
DE102012106083A1 (de) * 2012-07-06 2014-01-09 Karlsruher Institut für Technologie Faserverstärkter mineralischer Baustoff
DE102012108132B4 (de) * 2012-08-31 2015-01-22 Firep Rebar Technology Gmbh Verfahren zur Herstellung von Bewehrungselementen aus faserverstärktem Kunststoff
EP2857607A1 (de) * 2013-10-01 2015-04-08 Latvijas Universitates agentura "Latvijas Universitates Polimeru mehanikas Instituts" GFK-Bewehrungsstab
EP3091135A1 (de) * 2015-05-04 2016-11-09 Evonik Degussa GmbH Bewehrungsstab, verfahren zur herstellung und verwendung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US420401A (en) 1890-01-28 Abraham l
WO1993008976A1 (en) * 1991-11-01 1993-05-13 Applied Research Of Australia Pty Ltd Polymeric mouldings reinforced with tows of fibres
WO1996000824A1 (en) 1994-06-28 1996-01-11 Marshall Industries Composites Reinforcing structural rebar and method of making the same
WO1996016792A1 (en) * 1994-12-01 1996-06-06 Applied Research Of Australia Pty. Ltd. Inhibiting resin expulsion during molding of elongate fiber reinforced products
US5727357A (en) 1996-05-22 1998-03-17 Owens-Corning Fiberglas Technology, Inc. Composite reinforcement

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3599320A1 (de) 2018-07-27 2020-01-29 Solidian GmbH Bewehrungskörper und verfahren zu dessen herstellung
US11655636B2 (en) 2018-07-27 2023-05-23 Solidian Gmbh Reinforcing body and method for its manufacturing

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EP3463824A1 (de) 2019-04-10
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US11230073B2 (en) 2022-01-25
US20200316879A1 (en) 2020-10-08
DE102016210040A1 (de) 2017-12-07

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