生产细长粗糙复合件的方法以及这样一种细长粗糙复合件

摘要

本发明涉及生产细长粗糙复合件(10)的方法，其中将下述物件同时引入包层装置(200)中：基于有机材料的基本上密实的索(13)与增强纱(11)，以及包括熔融热塑性塑料还有增强物和/或填料的混合物(15)，此索由一在此包层装置下游的导出装置(120)牵拉。然后上述索通过于其上形成一层粘附的混合物而覆有包层，按此方式形成的包层(141)其粗糙表面是在此有包层的索离开该包层装置时产生。本发明还涉及这样生产出的细长粗糙复合件。

说明书

本发明涉及增强材料领域，具体涉及生产细长粗糙复合件的方法 以及能由这种方法制得的细长粗糙复合件。

混凝土的一种已知的增强件或增强筋是由钢制成，在取筋的形式 或取杆的形式用作增强时，能够限制有可能在受力状态下形成的微裂 纹传播，同时能够增加延性。

铁虽然在强碱性的PH下几乎不被氧化，但在PH降低趋近于中性 时却会显著氧化，这在混凝土中，或是因混凝土路在冬季中用盐处理 时或因混凝土用于海洋工程时，产生的氯化物影响到混凝土的PH降低 使其中性化所致。

为了解决这一问题已提出过几种技术方案，例如对混凝土添加消 耗氯化物的混合物、用环氧树脂涂层保护铁免受侵蚀、应用特殊钢(热 浸电镀钢)或采用阴极防蚀方法。

由于上述所有这些技术方案都是代价高昂的，于是开发了新的技 术方法，特别是开发了基于纱，一般是基于玻璃纤维纱增强的热固性 或热塑性树脂的复合增强件。

复合增强筋在经济上是有优点的，它不会损坏混料与计量装置， 而传统使用的金属增强筋则还会增加成本。此外，复合增强筋具有接 近混凝土的较低的密度。

文献JP2003335559公开了一种结合有热塑性聚合物基体与玻璃纤 维的复合索。这种索还具有凹凸表面以有助于楔固到混凝土内。

上述凹凸表面是使此复合索进入一具有适合上述目的的图案的模 具内而获得的。

这种生产方法由于要根据所需粗糙度的类型使用多种具有复杂形 式的模具而缺乏灵活性。

本发明的目的在于提供任何尺寸或任何轮廓的，特别是具有可以 调节的表面粗糙度的复合增强件，而这种复合增强件是可以按工业规 模容易和/或快捷地以及经济地生产。

本发明将较具体地说明水硬化基体或粘结材料(水泥、混凝土、 胶泥、石膏、通过石灰、硅砂与水等反应形成的复合材料)的增强， 特别要说明混凝土的增强，但是本发明并不局限于这种材料，例如还 可考虑由有机材料进行的增强。

为此目的，本发明提供了一种用于生产细长粗糙复合件的方法， 其中：

于包层装置中同时引入基于有机材料的基本上密实的索与增强 纱，以及包括熔融热塑性材料还有增强物与填料这两种组分中至少一 种的混合物，此索由一在此包层装置下游的导出装置牵拉；

上述索通过于其上形成一层粘附的混合物而覆有包层，按此方式 形成的包层其粗糙表面是在此有包层的索离开该包层装置之际产生。

于是，本发明的方法便提供了一种通过给索适当地包层来获得粗 糙表面的简单方法。这种粗糙表面的粗糙与一致性则受到混合物的选 择，特别是受到以下参数的影响：

混合物的粘度，

热塑性物质的本征粘度，

增强物与填料的数量和形态比(最大尺寸对最小尺寸的比)，

增强物或填料于此热塑性物质的扩展本领。

某些增强物与填料例如各纤维和/或单丝本身就有助于获得这种粗 糙性(即不论形成本发明的包层的条件如何)。

在本发明中，增强物指的是与该热塑性物质混合时既不溶解也不 溶混，能够改进一或多种性质或特性(电性质、机械性质、化学性质 等)的任何产物。

上述增强物能够具有可变的化学性质(有机或无机的)。

增强物的几何形体也可以是变化的：

粒状的或球形的(例如玻璃珠、具有形态比为1的CoCo₃)，

层状物，例如具有形态比为10的滑石，

针状物，例如形态比为10～20的硅灰石，

纤维状的或丝状的。

填料指的是用来改进增强物的稳定性或降低其成本的较为惰性的 固体材料。

增强纱指的是能改进增强物机械性质的任何纱或任何纤维。

包层可以具有光滑区域或是略为粗糙区域与极其粗糙区域相交 替。

本发明的方法适用于任何剖面形状的所述的索，例如圆形、椭圆 形、方形、星形、多叶形或是正多角形或不规则多角形。这种索也可 以取矩形剖面，而更一般地是形成某种型面(T形、V形等)。这种索 能够取拧绞形式，使之可在需要时较易适应环境(例如在形成复合增 强物之际)。所述的索例如是拉挤成型的。

用本发明的方法可为任何形状和任意尺寸的复合件产生粗糙表 面。

此外，包层的产生与索的形成例如是连续进行的。

最好，所述包层是覆盖着整个的索，但也可考虑部分包层，这时 的索可以在一或多个给定的长度上无包层，甚至可以是非对称的，这 样的索可以在部分周面上无包层。

在一最佳实施形式中，当于形成所述包层之际对所述混合物加压 时，此压力要根据所述组分以及下述参数中的至少一个进行调节：所 述混合物的进料速率、所述索的引出速率、包层装置区域的尺寸以及 包层装置的出口尺寸。

包层的膨胀会使其皴裂，有助于或足以给包层以粗糙的外观。

当组分(增强物和/或填料)的形态比低时，为了获得最优的粗糙 度，特别重要的是要有足够的压力级。例如当这种组分属单丝型如玻 璃丝时，则对于任何压力值甚至低的压力值，都可获得优良的表面粗 糙度。

可以通过选择作业条件来实现上述膨胀。上述混合物为索夹带的 程度则可通过改变索的引出速率来选择。

混合物淀积到索上的数量对于给定的包层装置主要受到进料装置 通常即螺旋挤压机的一定流率的影响。此螺旋的转速例如可以改变。 包层装置的特征也是可选择的，特别是进料通道的几何结构与尺寸。

还能够调节混合物相对于索的流率或者调节索相对于混合物的引 出速率，以及/或者调节包层形成区中的压力与温度。

包层装置出口的尺寸(例如为便于更换)最好选择成略大于索的 横向尺寸，这两种尺寸的差则依据所需的粗糙度和/或所需包层的厚度 调节。例如此出口的尺寸选择为1/10～5/10mm。

包层可以具有光滑区域或是略为粗糙区域与极其粗糙区域相交 替。通过调节操作条件，例如通过简单的手调或是通过自动控制混合 物的流率与索的引出速率，可以改变这种粗糙度。

包层装置例如模具的入口具有适合于索形的形状。

在本发明的方法中应注意将包层粘附到索上。自然，对于索和包 层是选择一致或相似的有机材料或至少是化学匹配的材料，使它们能 紧密结合而形成可保证稳定的机械性质的连续界面。

所述索可以是刚性索，或是由热固性有机材料制成再经表面处理 (火抛光。细微研磨等)以改进对索的粘合性，或也可以是经固化处 理的索，特别具有抗腐蚀性的乙烯基酸，或是聚酯、酚醛塑料、环氧 化物或丙烯酸类聚合物都是可选用的例子。

在一最佳实施形式中选择了热塑性有机材料用于制备索，这是由 于它便于应用、没有溶剂的放射或化学反应、同时具有竞争性的生产 速率。

在此包层装置中，粘度是固定的(通过选定包层材料)并可以根 据调节温度分布作一定程度的修正。要是索料的粘度太高，此索就难 以携带包层，相反若是包层料太具流动性就难以保持于索上，从而也 就难以以恒定的“几何结构”保持包层(产物因重力而流动)。

在此包层装置中，通过调节索与包层料的温度则可除机械结合之 外还能取得化学结合(两种组分重熔造成了界面的连续性)。

可以在露天条件下固化粗糙的包层。有粗糙包层的索最好能进行 冷却以加速其生产。

可以选用聚烯烃，具体是聚乙烯，或是聚酰胺、聚苯乙烯、聚氯 乙烯、ABS、聚对苯二甲酸丁二酯或聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚 碳酸酯、聚氨酯或聚脲(TPU)。

最好，所述有机材料(索与包层)是基于聚烯烃例如聚丙烯的， 它有着许多优点，包括对碱性物质稳定性(由于它的化学惰性)、易 于应用与低的成本。

最好，上述增强物可以包括分散在熔融料中的单丝。

这种增强物可以是无机和/或有机的。例如由玻璃、芳族聚酰胺、 石墨、碳或它们的组合物形成的增强物。

尤为最好的是，上述单丝包括耐碱玻璃单丝。

耐碱玻璃(一般称为AR玻璃)特别有利于对拟增强的极具碱性的 物质例如混凝土保护其性能的耐久性。事实上，通常用以增强有机树 脂的玻璃(例如E玻璃)或S玻璃，由于拟增强的物质中的腐蚀溶液 扩散，会相当快速地退化。

AR玻璃一般含有氧化锆。上述纱以从任何现有的“耐碱”玻璃纱 中选择(例如专利GB1290528、US4345037、US4036654、US4014705、 US3859106等之中所描述的)，且最好包括至少5％(mol)的ZrO₂。 根据本发明的一实施形式，构成这种纱的玻璃包括SiO₂、ZrO₂和至少 一种碱金属氧化物(最好是Na₂O)为其主要组分。

特别适用于生产本发明的玻璃纱的耐碱玻璃组成是专利 GB1290528中所述的。主要包括以摩尔百分率所表示的下述组分：62～ 75％SiO₂；7～11％ZrO₂；13～23％R₂O₃；1～10％R′O；0～4％Al₂O₃； 0～6％B₂O₃；0～5％Fe₂O₃；0～2％CaF₂；0～4％TiO₂，其中R₂O表示 一或多种碱金属氧化物，最好是Na₂O而也可以是Li₂O和/或K₂O；R′O 则是选自碱土氧化物ZnO与MnO中的一种。

此外对于AR玻璃，这种细长的的复合件可以用于其他的腐蚀性环 境、潮湿环境、酸性环境与盐性环境等。

再有，所用的增强纱可以由无机和或有机材料制备，例如玻璃、 芳族聚酰胺、石墨、碳等或是采用这些材料的纤维组合体。

所述增强纤维例如是多丝式玻璃纤维。一般，玻璃纤维的生产是 以下述方式进行：用机械方法将熔融玻璃流从一或多个漏板式坩埚的 拉丝漏孔拉细成一或多束连续单丝的形式，例如800～4000单丝，然 后在这些单丝(丝径为10～30μm)聚集成一或多支纱线之前用上浆料 为其涂层。

上述浆料可在热塑性或热固性有机基体与AR玻璃纱间形成最佳 的结合而提供稳定的机械性能。可以采用结合有可与拟增强的基体兼 容的硅烷与聚合物的浆料，这类浆料中之一例如描述于专利FR2837818 中。

所述索可由E玻璃制成而所述粗糙的包层可由AR玻璃制成。

最好，增强纱包括耐碱玻璃单丝或/和耐碱玻璃纱。

此外，所述增强物例如各单丝和/或纤维、和/或填料以及固体有机 材料可以同时地引入挤压机中。

在将这种混合物引入到挤压机之前，至少可以这样地准备部分所 述混合物：将卷缠的多丝纱退绕，将所述丝短切而形成纤维，并将其 分散到用于给所述纤维以所述热塑性材料包层的装置供料的挤压机器 中。

此方法可以连续地施行，同时可以采用一或多个绕纱框或原丝 筒，它们载有独立的，未组合的或组合的纱，而这些纱最好是玻璃纤 维纱。各个纤维的单丝在分散过程中分裂开。

可以选用双螺旋(旋转，同向旋转)挤压机。

在引入所述混合物之前，至少有部分所述混合物可以这样地准 备：在给包层装置供料的挤压机中加入至少一种包括单丝与所树热塑 性材料的复合物(颗粒状的，现成的复合物，多组分计量物等)。

可以选用单螺旋挤压机。

上述用来形成混合物的各方法也可以相结合。

可以采用短的单丝，它们按单丝的混合物重量计最好占5～50％， 而尤为最好是20～30％

本发明中，短的单丝是指平均长度≤0.5mm的单丝。例如它们可 以从市售的复合粒料中求得，在这类粒料中它们的长度一般为0.2～ 0.3mm。这些单丝在有机材料中的分布一般是均质的。

在这种混合物已配备好后，分散在熔融材料中的这些短的单丝就 能具有类似起始单丝的平均长度，即便是这种混合物是通过挤压机产 生的。也可以采用长的单丝，它们按单丝混合物重量计最好占5～40％ 而尤为最好是10～30％。

本发明中，长的单丝是指平均长度大于0.5mm的单丝。例如它们 可以从市售的长纤维复合粒料(GFL型)中求得，而在这类粒料中它们 的长度例如为12mm。这些单丝在有机材料中的分布是单向的。

在混合(温度、剪切)影响下，这些长的单丝被切断而具有较短 的剩余平均长度，后者依据挤压机的机具与塑化装置(螺旋外形、尺 寸等)而变化，长度的分布例如约0.5～5mm(可在产物烧成后测量)。

长与短的单丝可以用在同一时间，以及/或者从混合或未混合到一 起的多丝纤维开始，这种多丝纤维例如是在商品名Twintex^R下由 VETROTEX公司出售的纱。

此外，为了改进包层与索之间例如两种聚丙烯料之间的兼容性， 可在混合物中增设偶联剂例如与极性基团如马来酸酐接枝的聚丙烯。

此外，在所有其他条件都相同的情形下，长切单丝要比短切单丝 更凸显粗糙度。长切单丝给出松散的或多孔状的外观。

包层中的单丝不必要取相对于索的轴线基本上垂直的指向。

也可以使用滑石(或是与单丝组合)，这种类型的部件给出“较 凸”或膨胀的外观。

可以选择填料，最好是矿物质填料且按混合物重量计占其5～ 50％，特别是用玻璃粉或玻璃碎片。

所述方法可以包括形成索的步骤，即将结合着有机材料的一束增 强纱引入用来形成索的装置，以获得与纱紧连到一起的所述的索，形 成横向的连续性。

为了形成索，可以裹入增强纱(例如玻璃纱)并将其组合到一起， 这些纱能够浸于有机树脂浴中，此外或可以加入供给有流体热塑性基 料的包层模具中。

形成索的方法可以包括下列工序：

将连续玻璃单丝形成的复合纱与所选择的热塑性有机材料以平行 方式夹带与组合，在一起混合成至少是一束的形式；

将上述束送入一区域，在此加热到至少是此热塑性有机材料熔点 的温度；

使上述束通入一浸渍装置中，同时使其温度保持在此热塑性材料 有延伸性的温度，得以均匀地分布此熔融的热塑性有机材料并以其浸 渍这些单丝。

由于应用了复合纱，本发明的方法具有许多优点：

不需掺添材料；

易于生产拉挤成型的索；

能使此种纱更好地浸渍和分布于热塑性材料中，而给混凝土以高 的内聚性并提高其稳定性；

能调节热塑性材料的含量。

可以选择例如Vetrotex以商标名Twintex^出售且最好由专利 EP0599695中所述方法生产的纱，它由玻璃单丝与聚烯烃或聚酯型的 热塑性有机材料单丝均质地混合到一起组成。

最后，此生产装置在生产线的末端可包括一切割工具如剪刀，用 来切断刚性化的粗糙包层索。

本发明也提供一种细长粗糙复合件，它包括：基于有机材料的芯 子和增强纱，用基于热塑性材料的粗糙包层覆盖；以及增强物与填料 这两种组分的至少一种，上述复合件能够由前面说明的方法制得。

本发明的产品事实上具备有新颖的隆起部分，能特别有效的用于 增强目的。

这些隆起部分增大了增强筋与混凝土之间的接触面积、增强了复 合件于混凝土中的紧固性以及增强筋/混凝土结合的韧性，同时促进了 混凝与粗糙件之间的负载转移。

最好，本发明的粗糙包层能够具有基本均匀的厚度，同时特别能 从热塑性材料和其他增强组分和/或填料的基本均匀混合物获得。

本发明的复合件可以是棒件，典型的长度为10～80mm，总的直径 ≤3mm。

这种棒件可以防止开裂的增强混凝土因局部和渐进的破裂的发展 而突然坍塌。

本发明的复合件也可以是一种增强件，总的直径通常为6～ 20mm。它的横剖面可以基本上是骨形，即具有平坦的中央部和两个圆 形的侧端，用以沿所需方向增强刚性。这种增强件此外也可以是弧形 的，沿其轴线具有变化的横剖面，且具有变形的纵轴端(取钩形等)。

这种复合件也可以用来修复既有的构件。包层的厚度粗糙度可以 相当于索的厚度(在圆柱形对称性情形即直径)的25％，它最好小于 3mm而尤为最好是在0.2～1mm之间，以在索与混凝土之间保持充分 的咬合性。

玻璃在芯子中按重量计可以≥30％而更好是≥60％。玻璃在包层中 按重量计可以是5～50％例如是15～35％。

此粗糙的包层可以具有蓬松状的外观而摸触时仍然粗糙。在这样 的构型下，粗糙的最大幅度最好可为0.2～1mm。

这种增强件可以包括例如长度集中于2mm左右，分布在0.5与 5mm之间的单丝。

这种增强件可以包括平均长度为0.2～0.5mm的单丝。

增强件的外观于是呈粒状面形，其长度似乎为细粒料覆盖，而这 些细粒料实际上是单丝。此表面触摸时为粗糙的。粗糙度的最大幅度 此时为0.05～1mm而最好为0.1～0.5mm。

此增强件也可包括滑石。

粗糙的包层可以设置凸缘，这样就具有鼓胀的外观。

各个凸缘可以是具有光滑外边的细长隆丘体，宽约为1mm而高可 达几个毫米。

本发明还提供了一种具有水凝粘合剂的基体，它加入到能由上述 方法制得的复合件内。

适用的水固化粘合剂是指这样的材料，它含有可通过水合作用硬 化的和/或无机粘接剂或粘合剂。特别适用的可因水合而硬化的粘接剂 例如具体有波特兰水泥、具有高氧化铝含量的水泥、波特兰矿渣硅酸 盐水泥、火山灰水泥、碴渣水泥、石膏、通过高压釜处理而形成的硅 酸钙以及特殊粘接剂的组合物。

本发明的这种复合件的额定量例如可以是每立方米混凝土5～ 50kg。

上述复合件可以加入喷射混凝土设施(路面板、隔墙板等)中， 它们包含例如本发明的复合件以及耐碱玻璃的纤维和/或单丝，以及/ 或者是特别Vetrotex出售的高性能(HP)型或高分散(HD)型的抗 裂纹纤维(AntiCrak)，此外还有聚丙烯纤维或酚醛纤维。

自然，本发明也涉及任何这样的复合件，它基于具有水凝粘合剂 的基体而以前述的粗糙复合件增强。

本发明的复合件也包括用于建筑物装饰构件或用于路面板、隔墙 板、外伸式构件、檐板等的复合件。

本发明的其他细节与优点可通过阅读由下述附图阐明的例子而明 了，附图中：

图1是用于生产本发明第一实施形式中细长粗糙复合件的设备的 侧视图；

图2～4是图1中设备的成形装置与包层装置的视图；

图5～8b示明通过应用本发明的方法，借助图1所示的设备制得 的本发明的三种细长粗糙复合件；以及

图9示明力(N)的变化，此力作为具有细长光滑复合件或本发明 的细长粗糙复合件的梁横向运动的函数。

图1是用于生产本发明第一实施形式中细长粗糙复合件的设备的 侧视图。

图1中所示的设备能用于生产本发明的细长粗糙复合件10，此复 合件包括：

芯子，例如为圆形的，基于以相互平行与邻近方式排列的，且由 有机材料最好是热塑性有机材料固定到一起的增强纱；

粗糙包层，与芯子密切接触，基于热塑性材料(最好是聚丙烯) 与增强物(最好AR玻璃单丝和/或滑石以及/或者填料)混合的结果。

上述芯子可以由复合纱制得，这种复合纱包括紧密混合到一起的 玻璃(最好AR玻璃)，连续单丝与热塑性有机材料(最好是聚丙烯) 的连续单纱。这种复合纱最好包括重量计至少60％例如75％的玻璃 纱。

上述生产设备1以作业线形式从上游到下游包括具有若干个组成 绕纱的线轴2的筒子架20、导纱板30、用于调节纱线张力的装置40、 精梳50、有可能需要的抗静电装置60、烘箱70、浸渍装置80、成形 装置100特别是一模具、包层装置特别是模具200、挤压机、冷却槽 110以及履带式引出机120。

筒子架20是用来从各个线轴2退绕或退卷纱线11。它例如可以是 退卷型的，包括设置有水平旋转锭子21的支架，每个锭子21支承一 线轴2。

导纱板30位于一垂直平面且与筒子架20的旋转锭子平行。它能 将纱11聚集，让每根纱通过一网眼，以所需张力的合适角度导向张力 调节装置40。这些网眼是以已知方式由陶瓷制成，以防纱线通过它们 时受到损伤。

张力调节装置40与导纱板30相关联，它包括一系列圆柱形条41 按上下交错方式排列，来自导纱板30的纱11经过它的上面与下面而 描出一致的正弦波，此种正弦波的振幅影响着纱线的张力。上述条41 的高度可以调节而能调整正弦波的振幅，若此振幅大则能增大对纱线 的张力。

这些圆柱条最好由黄铜或陶瓷材料制成，以便限制由纱的摩擦而 引起的静电现象。

精梳50位于调节装置40的出口处，它的梳齿将纱线11聚集并以 平行方式和规则的间隙排列，而制取纱线索形式的束12。

在精梳50与第一烘箱70的入口之间设有电气装置用以消除可使 纱充电的任何静电，从而可以防止所述纱线膨胀，否则它们将在烘箱 70中变质。

烘箱70是红外烘箱，也可以是借热空气对流工作的烘箱。

使束12通入烘箱70进行加热时，加热的温度要使得束12在离开 烘箱时具有足以达到纱线11的热塑性材料熔点的温度。熔融的热塑性 材料结合且嵌入束12组合件的连续玻璃单丝之中。

烘箱70可以由两个(或甚至是多个)相续的烘箱组成：第一个烘 箱相对于前进方向在第二个的上游。第一个烘箱具有如上所述来加热 束12的功能，而第二个烘箱则有将温度保持于前述熔点之上而提高生 产率的功能。

浸渍装置80位于烘箱70之后。它使束12平匀化而得以在整个宽 度上均匀地分配熔融的热塑性材料束，同时保证玻璃单丝能为热塑性 材料全浸。

此浸渍装置80包括依三角形定位的三个单元而让束12通过其 中。在第一实施形式中，这些单元可以由固定的条组成，它们的间隔 可以调节以调整浸渍所需的压力。这些条是加热条。

设有可调节高度的上部气缸，用以对束12形成充分的压力来保证 玻璃单丝为热塑性材料浸渍。

应知可以设想一种烘箱其本身能置纳该浸渍装置80，而此浸渍装 置则能经受烘箱的温度。

形成装置100位于烘箱的出口处，可以包括一具有适当校正的横 剖面的模具，用以将所述索形成芯子所需形式与尺寸。也可以采用种 种不同的模具。

根据不同的实施形式，模具的模口可以是大致的圆形以使芯子形 成杆形，或是形成具有较复杂形状的芯子以形成可匹配特殊剖面的芯 子。

上述模具的模口可以是任何其他形状例如矩形以形成带状芯子。

模具的模口最好形成于一可以分离的部分中，此可分部分则紧固 于一固定的支架上，这样就易于清洗与更换。

所述模具最好是加热式的模具，得以将形成的表面保持于接近此 束的热塑性材料的熔点或是其具有可塑性的温度。加热时例如可以用 贴近地包围着模具的一或多个环带的一或多个电阻加热圈。

图2与3示明包括一模具的成形装置100。此模具包括一大致圆柱 形体105，后者在上游有一可引入束12的宽广孔口107，此孔口的锥 形层106的高度递减到形成索(同于一杆件)的所需的直径，在下游 处有一排出的圆形层108，例如5～20mm长，成形的索13便通过它离 开。

圆柱形体105的一部分位于加热体109之中。由围绕加热体109 定位的取加热带状件形式的电阻体具体进行加热。

成形装置100的目的在于将束12变换为具有常直径的索13(杆 件)，即将纱11邻近地组合到一起而使所述的索产生横向的连续性。 这样，装置100便将此束集中到生产线的中心轴线周围，用以减小其 在通过浸渍装置80时增大了的直径，同时使其相对于生产线的中心轴 线重新定中，使此索合适地向下游导引。

包层装置200如图4所示，位于成形装置100之后。此包层装置 200是这样一种模具，它一方面送入有按前述方法制得的索13，另一 方面则通过一装置300特别是内行人周知的挤压机，在压力下带进基 于熔融热塑性有机材料(例如聚丙烯)与填料和/或增强物(例如短切 的AR玻璃单丝)的混合物。

图4是以透视图示明此包层装置200的局部分解剖面图。此剖面 图是垂直于索13的中央平面且沿着索13的前进方向。所分解的部分 得以看清装置300引入混合物15以及混合物15在包层装置200中的路 径。

包层装置200包括沿箭头F1示向引入索13的入口201以及沿箭 头F2的方向引入混合物15的入口211。

索13于层202中前移，终止于一排出层203，后者的长度一般为5～ 20mm。通向出口204。

此混合物通过远离层202的通道212、213。这些通道设计成将混 合物15从不同侧供给层203。

通道212、213例如具有窄缩部214、215以进入具有横剖面小于通 道212、213的横剖面的通道216、217，再通入层203。这样，对混合 物15形成了超量的压力，促进了混合物15与索13的紧密接触，同时 阻止了进入包层模具中的混合物朝上游回流。作用于此混合物上的超 量压力也有助于在混合物一旦离开包层装置200时就会给包层141形 成粗糙表面。

层203可以设计成使混合物15以均匀方式沿各个方向围绕索13 会聚。为了实现这种功能，特别可以采用一种锥形导引件200，它具有 围绕层202定位的斜壁218、219。

在一种变型中，当需要非对称的这类复合件时，可以只从一侧供 料。

应知在此作为直角头示明的挤压装置100所处的位置并无限制意 义，事实上它可以位于围绕索13路径轴线的任何位置。

对粗糙的包层索14的最终冷却是借助冷却槽110特别是水浴进 行，此粗糙的包层索14在行进过程中便通过这种槽或浴。冷却槽110 可以包括将冷却液喷射到此粗糙包层索14上的装置。

在索14的整个冷却过程中，包层141的热塑性材料固化，给出所 需要的粗糙包层16，同时芯子的热塑性物质使纤维固定到一起而且使 这种纤维质的增强物结合到此包层上。

履带式引出机120安装于冷却槽的后面，以周知方式组成用于夹 带纱与索且沿着生产线施加牵引力的装置。此引出机确定卷取速率， 牵引此束而后是索13。

最后，此生产设备可于生产线的终端包括剪刀或锯(未图示)， 用以切断刚性化的粗糙索而形成运用于增强水泥基体的细长粗糙符合 体10。

上述方法的实施

上述方法可以按下述方法实施。

在此方法中，首先用手从线轴2将各支纱11牵引到并条机120上， 在此将各支纱夹定，使所有的纱通过前述各种装置。

将设备1的烘箱70与加热件升温到明显高于所述熔点且根据牵拉 速率选择的温度。

其他的装置则于下述温度下工作：

浸渍装置80的部件，200～250℃；

成形装置100，200℃

使并条机120投入运行，开始从线轴2上退绕。

此牵拉率例如为5～10m/min，但是可以无困难地达到50m/min。

纱11通过网眼，然后越过张力调节装置40中的柱形条，结合到 一起通过精梳50的齿，以在它们离开时由平行的纤维形成束12。

束12然后再进入烘箱70中，使复合纱的热塑性材料达到其熔点。 索12在离开烘箱70时通过浸渍装置80的加热辊之间，使之能平匀化 为热塑性材料覆盖同时均匀地分布玻璃单丝。

应知热塑性材料并未经过计量，这是由于它是通过与玻璃单丝混 合而直接加入到原材料中的。

束12在通过张力调节装置80后的温度达到180～200℃。

此束12然后通过成形装置100的模具，通过将这些丝相互挤压且 以邻接方式排列而转变为形成杆的索13。成形后的索13所具有的温度 低于160℃。

模具100的直径以及包层装置200入口处的直径取决于线轴的类 型与个数。

索13经过一段使之稍冷的距离后进入包层装置200，并在同时将 混合物15供给此装置200。

根据所选择的增强物和/或填料调节包层装置200中的阈值压力， 以在包层装置200的出口204处获得特别粗糙的包层索14。当所述增 强物为玻璃单丝时，可以在任何压力值下获得粗糙表面。

在生产粗糙索或小型增强筋的第一个例子中(参看图5)，选择了 14个卷绕有复合纱(粗纱)的线轴，各线轴卷绕的复合纱各等于399 特。同时还选择使配备好的混合物按重量计含有70％熔融态的聚丙烯 (PP)和30％的短切AR玻璃单丝，这种混合物是通过将带有短玻璃 丝的粒料注入挤压机中获得的。

在生产粗糙增强筋14的第二个例子(中参看图6)，同样选择了14 个卷绕有复合纱(粗纱)的线轴，各线轴卷绕的复合纱各等于399特。 同时还选择使配备好的混合物按重量计含有70％熔融态的聚丙烯 (PP)30％的滑石。这种混合物是通过将以滑石为基础的粒料注入挤 压机中获得的。

在此上两个生产粗糙小型增强筋的例子中，模具100的直径等于 2.2mm、包层模具200的入口直径等于2.1mm、出口直径204等于2.4mm 而层203的温度等于175℃。挤压机的速率例如为5tr/min而牵拉速率 为10m/min。

在生产粗糙小型增强筋的第三个例子中，选择了3个卷绕有复合 纱(粗纱)的线轴，各复合纱等于1800特。还选择使配备好的混合物 按重量计含有60％的熔融态的聚丙烯(PP)和40％研磨成不等尺寸和 逐个断裂的短切AR玻璃单丝。这种混合物是通过将PP粒料和具有 75％的玻璃且包括12mm长玻璃单丝的粒料注入挤压机中获得的。

下面的表1给出了在各种温度与压力下生产具有光滑包层的N°3a 与N°3b的2个小型增强筋和具有粗糙包层的N°3a-N°3g的五个小型 增强筋的条件。

表1

小型增强筋 标号 牵拉速率 挤压机中 材料的温度 挤压机的 压力 在包层装置之前 的平均温度 N°3a 比较用 15m/min 230℃ 40bar 150℃ N°3b 比较用 230℃ 190℃ N°3c 80bar 145℃ N°3d 185℃ N°3e 95bar 150℃ N°3f 80bar 200℃ N°3g 145℃

在生产粗糙增强筋的例子中，参看图7a与7b，从57×5组合粗纱 中选取了285绞复合纱(粗纱)，各纱的线密度等于400特。同时还 选择使配备好的混合物按重量计会有70％熔融态的聚丙烯(PP)和30％ 的短切AR的玻璃单丝注入挤压机中获得的。

在生产粗糙增强筋的第二个例子中(参看图8a与8b)，从57×5 组合粗纱中选取了285绞复合纱(粗纱)，各纱的线密度等于400特。 同时还选择使配备好的混合物按重量计含有70％熔融态的聚丙烯 (PP)和30％研磨成不等尺寸和逐个短列的短切AR玻璃单丝。这种 混合物是通过将PP粒料和具有75％的玻璃且包括12mm长玻璃单丝的 粒料注入挤压机中获得的。

在以上两个生产粗糙小型增强筋的例子中，模具100的直径等于 10.1mm、包层模具200的入口直径等于10mm、出口直径204等于 10.2mm两层203的温度等于210℃。挤压机的速率例如为5rpm而牵 拉速率为10m/min。

图5与6分别示明索或小型增强筋的照片(不按原尺寸)。这种 索或小型增强筋是根据上述方法借助图1的设备制得的。

第一种小型增强筋10A(图5)具有粒状外观的粗糙表面90A。AR 玻璃短丝分散于包层中，沿或不沿纵轴线取向。决大部分单丝保持其 约0.2mm的初始长度。粗糙度的最大幅度估计为约0.2mm。

第二种小型增强筋10B(图6)具有鼓凸的包层表面90B。此粗糙 的包层设有凸缘91B而形成这种膨胀的外观。各凸缘91B是一种较光 滑的细长隆丘件，宽约1mm而高(相对于凹部)等于1.5mm。

小型增强筋10A、10B的长度等于50mm。图7a是增强筋10C的 照片(不按原尺寸)。

增强筋10C具有类似于小型增强筋10A的呈粒状外观的粗糙表面 90C。

图8a与8b示明了增强筋10D的照片(不按原尺寸)。

包层90D具有环绕芯子的连续“环件”91D形成的明显粗糙表面。 这种粗糙度的幅度为毫米级。

粗糙增强筋10C～10D的长度等于50mm。

此外还能由本发明的粗糙增强筋的组合体生产复合的增强件或甚 至复合的网件。

还能够由热固性树脂替换至少是本发明的粗糙(小型)增强筋芯 子的热塑性材料，而由此则是采用拉挤成型与包层。

水泥样品试验

测试了增强筋10A～10D的抗张强度。为此将增强筋10A～10D的 一端嵌入水泥料的铺地砖中。增加筋的长度设定为40mm，而水泥料包 括：

波特兰水泥CPA52.5，75份(重量)；

砂，25份(重量)；

水，32份(重量)。

将按上述方式增强的水泥砖依下述周期陈化：

1小时，于户外；

4日于环境温度的水中；

24小时，于户外。

测量了拉出此增强筋所需的拉力。进行这种测试的原理依据 “SIC”或“水泥中的单纱”的测试方法。

拉出的阻力大于破碎增强筋所需的力。业已观察到，各粗糙增强 件10A～10D，它们是通过连续的“简单拉出操作”也即是由于增强筋 粗糙部分的“点”连续分离才逐渐暴露，而不是突然与脆化式地断裂。 这些增强筋于是在超量荷载下受损伤的情形会给增强的水泥以所需的 “可延展性”。

为了对小型增强筋N°3a～N°3f的各种类型的包层进行比较，选择 了通过将水泥件切成边长2cm的立方体以减小索在水泥中的接合长度 而由此来减小索在水泥基体中的接合力，这样就可导致索在水泥块中 滑动。

表2给出了通过使索(相对于水泥)滑动时，这种小型增强筋在 断裂前的最大强度(N/cm)。已观察到小型增强筋N°3c～3f能显著提 高索在水泥中的固定程度。

表2

    小型增加筋的标号   断裂类型   在水泥中的最大保持强度     N°3a比较用     滑动     99     N°3b比较用     滑动     70.5     N°3c     滑动     364     N°3d     滑动     404     N°3e     滑动     448     N°3f     滑动     494

水泥梁试验

准备了2cm×2cm×16cm的水泥梁。所用的水泥基体是包括57％ 水泥、19％LA32砂与24％水的通常基体。

梁A以本发明的小型增加筋N°3f增强，梁B以本发明的小型增 强筋N°3f增强。

经放在水中24小时，再只置于环境温度下13日后，梁A与B在 “三点式”弯曲下断裂。在此试验中，两支承件之间的距离为10cm(用 以获得弯曲应力)，位移速度为1mm/min。增强筋N°3a与N°3f是在 受力状态下设于梁A、B的1/3厚度处。梁的位移是恒定的，对力(N) 与位移(mm)进行了观察。

为此，图9对于梁A与B以两条曲线1000A与100B分别表明了 作为梁位移(mm)函数的力(N)的变化。

在梁A与B之间可观察到两种不同类型的行为。梁B在断裂后的 受力状态下呈现出较好的强度。用于梁B中的小型增强筋上存在的包 层在梁开裂时能起到将梁保持到一起的作用。

曲线1000A、100B有两个区段值得注意：

表示水泥梁断裂的点X、X′；

紧邻点X、X′后的斜率，它们表征着水泥梁开裂后增强筋所吸收的 力。

包层实际上是固定于索上而不会在索上滑动。

在水泥梁断裂后，可以看到梁A只吸收很小的力，远低于致梁破 裂的力。增强梁B在水泥梁破裂后也能吸收力。它的吸收本领非常之 大，甚至能吸收超过初始破裂力的力。图中陡的斜率表明出由于粗糙 的小型增强筋逐渐在水泥基体中暴露而有的摩擦与能量吸收现象。

具有粗糙包层N°3f的小型增强筋则确实能有效地用于水泥基体 中，它能在水泥构件开裂后保持其结构的完整性。