[发明专利]用作混凝土结构的加强料的纤维型材及其制造方法

说明书

本发明涉及一种用于高防火要求的纤维型材，其尤其可用于制造用于建筑业的高强度加强料。本发明的任务在于提供纤维型材及其制造方法。纤维型材的技术特性应得到显著扩展并且对于新的防火安全应用得以优化。尤其是纤维型材的表面应硬化并且在合理的时间内保护其免于遭受破坏性热量。纤维型材包括埋入基质中的纤维条，所述纤维条由纤维复合材料、尤其是由碳纤维、玄武岩纤维和玻璃纤维制成。根据本发明，纤维条被基质包围，该基质由金属硅酸盐水溶液(水玻璃)制成。纤维型材可具有涂层，该涂层由施加到基质上的耐碱、高耐热的片状涂层材料制成。作为涂层材料使用砂片和/或玻璃片和/或云母片。

技术领域

本发明涉及一种用于高防火要求的纤维型材，所述纤维型材尤其是可作为增强型材用于制造用于建筑业的高强度加强料。纤维型材尤其适合用于必须满足高防火要求的混凝土结构、如摩天大楼或桥梁。本发明还涉及一种用于制造纤维型材的方法，所述纤维型材在拉挤成型过程中由埋入基质中的纤维条制造而成，所述纤维条由纤维复合材料、尤其是由碳纤维、玄武岩纤维或玻璃纤维材料制成。

背景技术

在制造碳纤维条、玻璃纤维条或玄武岩纤维条时，通常将多根单纤维汇集在一起并用基质包封成一束或多束。在下文中，不同纤维材料以通用术语“纤维”命名。基质用于定位和固定纤维并且也用于对其进行保护。在已知并且已实践的拉挤成型过程顺序中，将不同的涂层施加到基质的直接表面上或局部施加到基质的直接表面中。在一种已知方法中在拉挤成型过程之后进行涂层过程，部分利用了基质在其最终时效硬化之前的一定残余粘度或在施加适合的、单独的粘合剂的情况下。这实现了产生用于特定应用目的的特性。例如用于增加周面的特殊表面或加固条。

DE102014212241A1描述了碳纤维、尤其是用于碳纤维复合塑料(CFK)的碳纤维。通过该发明应首次提出在碳纤维上施加薄而硬的等离子体涂层，该涂层具有无定形硅氧烷。由此碳纤维获得可像玻璃纤维表面那样加工的表面。该涂层用于更好地连接碳纤维与包封基质。

DE102015119700A1描述了一种用于调整拉挤成型的和/或另外通过树脂或粘合剂由碳纤维组合成的碳纤维型材的表面或碳纤维表面的方法以及一种用于实施该方法的装置。目的在于实现粗糙或精细结构化和因此大的表面且在此不影响碳纤维型材的内部结构。

碳纤维在此以本身已知的方法成束为连续的条并且埋入由树脂或粘合剂制成的基质中，在此进行硬化。在硬化完成之前，用粒状和/或圆形或纤维状和/或针状涂层材料进行表面涂层。作为涂层材料使用金属、玻璃和/或超细砂，由此也应能实现避免磨损和机械损坏的加固。用粒状和/或圆形或纤维状和/或针状涂层材料进行表面涂层。

WO2012/059540A1描述了一种用于制造由无序碳纤维制成的绒毛层的方法，该绒毛层作为围绕碳纤维的束。该方法需要相当大的技术和设备支出。

WO2016/112898A1描述了一种由长丝复合材料制成的增强杆及其制造方法。增强杆应能承受高温。增强元件由埋入基质材料中的长丝制成，所述长丝无预应力地或沿牵引方向被预拉紧地存在并且基本上完全被矿物基质材料包围。作为基质材料使用细混凝土或含有细水泥的悬浮液。

在拉挤成型过程期间，通过将纤维束铺展在分散浴池中对各单根纤维进行涂层。在该过程中，水泥水悬浮液渗透到铺展开的纤维之间以包封各个条。由于碳纤维是疏水的，因此以这种方式难以形成高质量的涂层，尤其是因为这种高度研磨的水泥倾向于极短的凝固反应。众所周知，水泥浆的受控凝固过程的过程控制十分困难。水泥释放很多热量并且易于燃烧。决定强度的、由水泥浆自然生长的晶体结构强度形成得非常不完整。但其形成却对于在各纤维结构上和之间的合格附着至关重要。根据经验如此产生的薄层的机械强度不是很高。

借助目前已知和已实践的用于将碳纤维、玄武岩纤维和玻璃纤维制造为混凝土加强料的方法不能实现能有效承受机械负荷的防火保护。虽然玄武岩纤维和玻璃纤维本身不易燃，但连接纤维的基质可燃或可在高温下改变使得其不再能满足符合规定的保护功能。

发明内容