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Die Erfindung betrifft eine Metallfaser mit im

wesentlichen rechtwinklig zueinander ausgerichteten

10 Faseraußenoberflächen, auch mit abgewinkelten Enden in

Form einer Klammer, zur Stabilisierung, Verfestigung oder Befestigung von Materialien wie Beton, Holz und .

dergleichen.

15 Derartige Metallfasern in gerader Ausführung werden

beispielsweise zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit von Beton bezüglich der Zug-, Druck- und Stoßbelastbarkeit als Betonzusatzmittel eingesetzt, wodurch etwa verhindert werden kann, dass ein sich im Beton gebildeter Anriss

20 durch zunehmende Aufweitung weiter läuft. Metallfasern mit abgewinkelten Enden, also U- förmig als Klammern werden als Verbindungselement bei weichen und elastischen Materialien, also z.B. im weitesten Sinne im Holzbereich, in der Bau- und Möbelindustrie und im Kunststoffbereich eingesetzt . Bei all diesen Anwendungen ist es in der Regel

wünschenswert, die Metallfasern in ihrer Formgebung so zu beeinflussen, dass sie in der Lage sind, gegenüber den sie umgebenden Materialien Zugkräfte aufzunehmen. Bei

Metallfasern für den Einsatz in Beton, die üblicherweise als Drahtstahlfasern ausgebildet sind, ist es hierzu üblich, beispielsweise Kröpfungen an den Faserenden anzubringen, wobei sich beobachten läßt, daß die hierdurch aufnehmbaren Zugkräfte relativ begrenzt sind, da die

Drahtstahlfaser unter Zugbelastung ihre Hakenform ändert, also durch den von ihr gebildeten Kanal herausgezogen werden kann. Durch die Hakenform an beiden

Drahtstahlfaserenden wird im Prinzip nur der Reibschluß zwischen Faser und dem Beton verbessert . Bei Heftklammern, die beispielsweise mittels

Elektrotackern verarbeitet werden und die dazu zu mehreren in Form von Stäben verklebt sind, ist eine derartige

Formgestaltung kaum möglich, so dass hier immer mit

Klammern von verhältnismäßig großer Beinlänge gearbeitet werden muss, um ausreichende Reibkräfte von dem die

Klammer umgebenden Material aufzubringen, die ein leichtes Herausziehen der Klammer verhindern.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe

zugrunde, Metallfasern beider Fasertypen der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass sie

gegenüber dem sie umgebenden Material bei gleicher Länge erheblich höhere Widerstandskräfte gegen Zugbelastung in ihrer Längsrichtung aufbringen. Die Verbesserung ist im Rahmen eines neuen Herstellungsverfahrens ohne großen zusätzlichen Aufwand möglich. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass die von den Faseraußenoberflächen der Metallfaser

gebildeten, in Faserlängsrichtung verlaufenden Faserkanten in der Art einer Fase als schräg zu den Faseraußenflächen ausgerichtete Kantflächen ausgebildet sind, und dass diese Kantflächen Vorsprünge aufweisen, die Verankerungsköpfe gegenüber den zu stabilisierenden oder zu verfestigenden bzw. befestigenden Materialien bilden.

Der durch die Erfindung erreichte Vorteil besteht im

Wesentlichen darin, dass diese Verankerungköpfe, von denen in Längsrichtung der Metallfaser eine Vielzahl vorgesehen sein kann, bei Zugbelastung jeweils einzeln hohe

Friktionskräfte gegenüber dem umgebenden Material

aufbringen, so dass bei gleicher Faserlänge insgesamt eine erheblich höhere Belastbarkeit erreicht wird.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist

vorgesehen, dass die Verankerungsköpfe im Bereich der Kantflächen den Querschnitt der Faser vergrößernde

Ankerkeilflächen bilden, wobei der Querschnitt der Faser im Scheitelbereich der Verankerungsköpfe im Wesentlichen rechteckige Gestalt aufweist.

Hierbei hat es sich weiter als vorteilhaft erwiesen, wenn die Ankerkeilflächen unter einem Winkel von 10° bis 60° gegenüber der Längsrichtung der Faser und - soweit aus Bandmaterial gefertigt - geneigt zur ehemaligen

Vormaterialbandoberfläche ausgerichtet sind. Besonders günstig ist hierbei, wenn die Ankerkeilflächen hierbei unter einem Winkel von 15° bis 30° gegenüber der

Längsrichtung der Faser, die im Beton zum Einsatz kommt, ausgerichtet sind.

Üblicherweise wird man die Metallfaser - insbesondere die gerade Stahlfaser, die im Beton zum Einsatz kommt - so gestalten, dass die acht Ankerkeilflächen eines

Verankerungskopfes achssymmetrisch und symmetrisch zum Scheitel des Verankerungskopfes, also unter gleichem

Winkel angeordnet sind.

Bei der Metallfaserklammer bietet es sich an, um die

Friktionskräfte jedenfalls in einer Richtung zu erhöhen, ohne hierbei die Verankerungsköpfe selbst zu schwächen, kann es sich auch empfehlen, die Ankerkeilflächen eines Verankerungskopfes unsymmetrisch zum Scheitel des

Verankerungskopfes, also unter ungleichen Winkeln

anzuordnen, wobei dann vorteilhafterweise die

Ankerkeilfläche unter kleinerem Winkel zu dem ihr näher gelegenen Ende der Metallfaser, in Eintreibrichtung, weist.

Die Kantflächen können im Rahmen der Erfindung unter einem Winkel von 30° bis 60° an die Faseraußenoberfläche

angrenzen. Üblicherweise wird die Ausrichtung so erfolgen, dass die Kantflächen unter einem Winkel von 45° an die Faseraußenfläche angrenzen. Soweit die Herstellung der Metallfasern aus Bandmaterial über einen Kerbwalzprozess erfolgt, sind die Faseraußenflächen zweimal von der

Bandoberfläche und zweimal von der Bruchoberfläche

gebildet . Weiter hat sich eine Formgestaltung der Art bewährt, bei der die Breite der Faseraußenfläche im Bereich zwischen den Verankerungsköpfen etwa 33% der Dicke bzw. der Breite der Faser beträgt. Damit ergibt sich zwischen den

Verankerungsköpfen bei der Stahlfaser für Beton ein in etwa achteckiger Querschnitt .

Generell gilt hierbei, daß die Metallfaser in

Längsrichtung betrachtet insbesondere hinsichtlich ihrer geometrischen Eigenschaften variieren kann. So können die Verankerungsköpfe bezüglich Form und Größe voneinander abweichen; auch die Kantflächen jeweils zwischen zwei Verankerungsköpfen können in Breite und Winkellage unterschiedlich gestaltet sein _> wobei auch der Abstand der einzelnen Verankerungsköpfe sowohl äquidistant wie auch periodisch oder frei wechselnd gewählt werden kann.

Das Vormaterial für die Metallfaser kann hinsichtlich Materialfestigkeit und Härte dem jeweiligen

Anwendungszweck entsprechend geeignet ausgewählt werden; daher kommt für das Vormaterial der gesamte

Festigkeitsbereich von weich bis hart in Betracht. Für die Stahlfaser zum Einsatz in Beton ist eher der niedrige Festigkeitsbereich und für die Metallfaserklammer der hohe bis höchste Festigkeitsbereich angezeigt.

Als Ausgangsmaterial für die Herstellung der Metallfaser kommen grundsätzlich alle geeigneten Ausgangsformen in Betracht. Es kann hierfür auch üblicher Stahldraht zum Einsatz kommen. Vorteilhaft im Hinblick auf ein einfaches und kostengünstiges Herstellungsverfahren ist jedoch, dass die Metallfaser aus Bandmaterial durch einen

Kerbwalzprozess mit bedarfsweise anschließendem alkprozess vor dem Trennprozeß gefertigt ist. Soweit Stahlfasern für den Einsatz im Beton aus Bandmaterial durch einen Kerbwalzprozess hergestellt werden, wird das so gebildete Stahlfaseradernband anschließend getrennt. Die Verankerungen werden durch V-förmige Unterbrüche der Kerbnasen der Kerbwalze erzeugt. Die Gestaltung der keilförmigen Verankerungen erfolgt zu einem durch die V-Winkel der Unterbrüche und durch die gewählte Tiefe dieser V-förmigen Unterbrüche bezogen auf die Kerbtiefe. Der V-Winkel ergibt am Produkt den Ankerkeilwinke1. Mit der Kerbtiefe und der Tiefe der V-förmigen Unterbrüche wird die Größe der Verankerung gestaltet . Wenn zum

Beispiel der V-förmige Unterbruch tiefer ausgeführt wird als die geplante Kerbtiefe, dann wird der Scheitel des Ankerkopfes breiter. Die V-förmigen Unterbrüche werden in der Regel parallel zur Walzwerkzeugachse im gewünschten Abstand der Verankerungen in das Walzwerkzeug

eingeschliffen. Wenn es als nützlich betrachtet wird, können die V-förmigen Unterbrüche auch spiralförmig eingeschliffen werden. Die Trennung der

Stahlfaseradernbänder zu Stahlfaseradern kann durch einen Schervorgang, der dem jeweiligen Kerbgrund folgt, ausgeführt werden, wobei durch einen herkömmlichen

Schervorgang die Verankerungen relativ stark deformiert werden. Deshalb ist es empfehlenswert, den Trennprozess durch einen Walkprozess, mit Anritzen der

Verankerungsköpfe in Flucht der einzelnen Kerbgründe, vorzubereiten. Die Stahlfaserandern sind dann auf die gewünschte Stahlfaserlänge abzulängen. Bei der

Stahlfaserklammer mit Verankerung sollte das Verfahren nach der DE 10 2008 034 250 zur Anwendung kommen. Üblicherweise werden die Verankerungsköpfe an allen vier Kantflächen und - bezogen auf die Längsrichtung der Faser - in jeweils gleicher Höhe angeordnet sein. Ebenso besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Verankerungsköpfe in untereinander wechselnden Abständen oder auch nur

paarweise an den Kantflächen der Bandober- und -Unterseite auszubilden.

Letzteres empfiehlt sich insbesondere dann, wenn die

Metallfaser zu einer Klammer ausgestaltet ist, wobei dann die Verankerungsköpfe nur an den beiden an eine

Faseraußenfläche anschließenden Kantflächen ausgebildet sind, wobei die Enden dann so zur Klammer abgewinkelt sind, dass die Verankerungsköpfe sich innenseitig der Klammer gegenüber stehen.

Im Folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel einer Stahlfaser für Beton näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine ausschnittsweise Darstellung einer

Metallfaser nach der Erfindung in Seitenansicht,

Fig. 2 den Gegenstand nach Fig. 1 in Draufsicht,

Fig. 3 einen Schnitt durch den Gegenstand nach Fig. 1 längs der Linie C-C,

Fig. 4 einen Schnitt durch den Gegenstand nach Fig. 1 längs der Linie D-D, Fig. 5 einen Schnitt durch den Gegenstand nach Fig. 1 längs der Linie B-B,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung der Metallfaser.

Die in der Zeichnung dargestellte Stahlfaser ist

vorgesehen für den Einsatz in Beton und dient zur

Verbesserung der Leistungsfähigkeit des Betons bezüglich Zug-, Druck- und Stoßbelastung. Dabei sollen die

Stahlfasern bei einer Rißbildung im Beton nach Möglichkeit ein Weiterlaufen des Risses unterbinden. Die in der

Zeichnung nicht näher dargestellte, U- förmig gebogene Metallfaserklammer wird z.B. als vielfältiges

Verbindungselement bei relativ weichem und elastischem Material, wie z.B. Holz in allen Varianten und Kunststoff, häufig im Baugewerbe und in der Möbelindustrie eingesetzt.

Im Einzelnen weist die Metallfaser, die hier im

Ausführungsbeispiel mit dem oben erwähnten

Kerbwalz-Verfahren hergestellt ist, im Wesentlichen rechtwinklig zueinander ausgerichtete Faseraußenflächen 1 auf, wobei die von den Faseraußenflächen gebildeten, in Faserlängsrichtung verlaufenden Faserkanten 2 in der Art einer Fase als schräg zu den Faseraußenflächen 1

ausgerichtete Kantflächen 4 ausgebildet sind. Diese

Kantflächen 4 weisen Vorsprünge auf, die

Verankerungsköpfe 3 gegenüber den zu stabilisierenden bzw. befestigenden Materialien bilden. Wie sich auch aus der Zeichnung ergibt, bilden die

Verankerungsköpfe 3 im Bereich der Kantflächen 4 den

Querschnitt der Faser vergrößernde

Ankerkeilflächen 3.1,3.2, wobei der Querschnitt der Faser im Scheitelbereich der Verankerungsköpfe 3 im wesentlichen rechteckige Gestalt aufweist, wie sich der Fig. 5

entnehmen lässt. Der Scheitelbereich des

Verankerungskopfes 3 muß nicht linienförmig sein, sondern kann durchaus eine Breite von beispielsweise 0,03 mm aufweisen. Dies wird erreicht, indem beispielsweise beim Kerbvorgang der V-förmige Unterbruch der Kerbnasen etwas tiefer als die Kerbtiefe eingearbeitet wird. Die

Querschnittsdifferenz zwischen dem mehr oder weniger achteckigen Faserquerschnitt und dem Querschnitt im

Bereich des Verankerungkopfes 3 liegt je nach Kerbtiefe in etwa bei- 25 % und ist als Formschluß wesentlich für eine wirksame Verankerung bei Zugbelastung. Die

Querschnittsdifferenz zwischen dem Faserquerschnitt und dem Querschnitt am Verankerungskopf 3 wird durch den

Kerbwinkel, der praktischerweise bei 90° liegt und die relative Kerbtiefe eingestellt. Wird zum Beispiel so tief gekerbt, dass sich die gegenüberliegenden Kerbspitzen fast berühren, dann wird der Faserquerschnitt nahezu viereckig bzw. rechteckig und die Querschnittsdifferenz wird dabei größer (bis gegen 50 %) . Hierbei treten dann auch im

Bereich zwischen den Kerbspitzen irgendwann

Schiebungsbrüche auf, die auf eine Erschöpfung des

Werkstoffes hinweisen und daher nicht unbedingt erwünscht sind.

Die Ankerkeilflächen 3.1,3.2 können unter einem Winkel von 10° bis 60° gegenüber der Längsrichtung der Faser

ausgerichtet sein, wobei in der Praxis eher ein geringeres Intervall etwa .im Bereich von 15° bis 30° zur Anwendung kommen wird, wie dies auch in der Zeichnung in Fig. 1 dargestellt ist. Wie dort weiter zu sehen ist, sind bei Metallfasern für den Einsatz im Beton die acht Ankerkeilflächen eines Verankerungskopfes jeweils achssymmetrisch und symmetrisch zum Scheitel des Verankerungskopfes zueinander, also unter gleichem Winkel, angeordnet. Will man jedoch - etwa bei einer Klammer - die Auszugskräfte erhöhen, ohne das

Eintreiben der Klammer in das zu befestigende Material in gleichem Ausmaß zu erhöhen, so können die

Ankerkeilflächen 3.1,3.2 eines Verankerungsköpfes 3 auch unsymmetrisch zum Scheitel des Verankerungskopfes 3, also unter ungleichen Winkeln angeordnet sein, wobei dann z.B. vorteilhafterweise die Ankerkeilflächen 3.1 unter

kleineren Winkel zu dem ihr näher gelegenen Ende der

Metallfaser weisen.

Die Kantflächen 4 grenzen, wie insbesondere aus Fig. 3 zu ersehen, unter einem Winkel von 45° an die

Faseraußenfläche 1 an; grundsätzlich ist es im Rahmen der Erfindung jedoch auch möglich, diese Kantflächen 4 unter einem Winkel von 30° bis 60° an die Faseraußenflächen 1 angrenzen zu lassen, wobei die Kantflächenbreite abhängig ist von der Kerbtiefe.

Die Breite der Faseraußenflächen 1 im Bereich zwischen den Verankerungsköpfen 3 wird grundsätzlich von den

Materialeigenschaften der Metallfaser sowie dem

Herstellungsverfahren beeinflußt, also z.B. bei

bandförmigem Ausgangsmaterial von der Banddicke, der

Werkzeugauslegung und der Kerbtiefe und kann etwa 33% der Dicke bzw. der Breite der Faser betragen. Im Bereich zwischen den Verankerungen wird bei der Stahlfaser für Beton ein etwa achteckiger und bei der Metallfaserklammer meist ein eher rechteckiger Querschnitt angestrebt. Die herkömmliche Drahtstahlfaser besserer Qualität wird aus relativ hochverfestigten unlegierten Stählen

angefertigt. Für eine Stahlfaser für Beton, für die bandförmiges Vormaterial zum Einsatz kommt, kann je nach Verwendungszweck weiches bis hartes Vormaterial aus Stahl verschiedener Qualitäten eingesetzt werden, um selbige mit einem Kerbwalzprozess mit bedarfsweise anschließendem Walkprozess, sowie Trenn- und Äblängprozess herzustellen. Für die Metallfaserklammer wird in der Regel hochfestes Vormaterial gewünscht. Dies kann hochfester Edelstahl oder auch hochfester unlegierter oder legierter Stahl sein. Im Prinzip können alle Werkstoffe zum Einsatz kommen, wenn sie die passenden Eigenschaften haben. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die

Verankerungsköpfe 3 an allen vier Kantflächen 4

ausgebildet; für besondere Anwendungsfälle ist es jedoch ebenso denkbar, nur einzelne der Kantflächen 4 mit

Verankerungsköpfen 3 zu versehen. Dies bietet sich

beispielsweise an bei einer Ausgestaltung als Klammer, wo die Verankerungsköpfe 3 nur an den beiden an eine

Faseraußenfläche anschließenden Kantflächen 4 ausgebildet sind, wobei die Enden dann so zur Klammer abgewinkelt sind, das die Verankerungsköpfe 3 sich nur innenseitig der Klammer gegenüberstehen. Damit weist die Klammer an ihrer U-profilförmigen Außenfläche keine störenden und

gegebenenfalls eine Verletzungsgefahr darstellenden

Vorsprünge auf.