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Title:
MULTILAYERED HOLLOW BODY MADE OF A TEXTILE COMPOSITE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/198906
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a hollow body, in particular for a mast, pile or tube, comprising at least one hollow-profile-shaped main body with at least two layers adjoining one another, at least one of which is a textile layer containing natural fibres selected from the group comprising bast fibres, leaf fibres or fruit fibres, wherein at least one of the layers is impregnated with a matrix material, the hollow body being characterized in that at least the textile layer contains a sheet-like textile formation, in particular a woven or knitted fabric and/or felt, and also relates to a method for producing such a hollow body.

Inventors:
REICHARTZ PAUL (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/059814
Publication Date:
October 19, 2023
Filing Date:
April 14, 2023
Export Citation:
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Assignee:
REICHARTZ PAUL (DE)
International Classes:
B32B1/08; B32B3/06; B32B5/02; B32B5/08; B32B5/26; B32B7/06; B32B7/12; B32B15/14; B32B21/10; B32B21/14; B32B29/02
Domestic Patent References:
WO2017202421A22017-11-30
WO2020160603A12020-08-13
Foreign References:
EP2827040A12015-01-21
CN105508809A2016-04-20
CN205716073U2016-11-23
US20080274319A12008-11-06
Attorney, Agent or Firm:
LENZING GERBER STUTE PARTNERSCHAFTSGESELLSCHAFT VON PATENTANWÄLTEN MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Hohlkörper (1), insbesondere für einen Mast, Pfeiler oder Rohr, umfassend mindestens einen hohlprofilförmigen Grundkörper (6) mit mindestens zwei Schichten, von denen mindestens eine eine Textilschicht (3, 4, 8) ist, die Naturfasern ausgewählt aus der Gruppe von Bastfasern, Blattfasern und Fruchtfasern oder einer Kombination hiervon enthält, wobei mindestens eine der Schichten mit einem Matrixmaterial imprägniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Textilschicht (3, 4, 8) ein flächenförmiges textiles Gebilde, insbesondere ein Gewebe, Gewirk, Gestrick und/oder Filz, enthält.

2. Hohlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine der mindestens zwei Schichten eine an die Textilschicht (3, 4, 8) angrenzende Stützschicht (5, 9) ist.

3. Hohlkörper (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (6) mindestens zwei Textilschichten und mindestens eine Stützschicht (5) aufweist, wobei die Stützschicht (5) vorzugsweise zwischen den Textilschichten (3, 4) angeordnet ist.

4. Hohlkörper (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (6) mindestens drei Textilschichten (3, 4, 8) und mindestens zwei Stützschichten (5, 9), vorzugsweise genau drei Textilschichten (3, 4, 8) und zwei Stützschichten (5, 9) aufweist, wobei jeweils eine Stützschicht (5, 9) zwischen zwei Textilschichten (3, 4, 8) angeordnet ist.

5. Hohlkörper (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine und vorzugsweise alle Textilschichten (3, 4, 8) als flächenförmiges textiles Gebilde ein Gewebe enthalten.

6. Hohlkörper (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine und vorzugsweise alle Stützschichten (5, 9) ein flächenförmiges textiles Gebilde, insbesondere ein Vlies, enthalten.

7. Hohlkörper (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Textilschichten (3, 4, 8) und/oder der Stützschichten (5, 9), vorzugsweise alle Textilschichten (3, 4, 8) und/oder alle Stützschichten (5, 9), gewickelt sind.

8. Hohlkörper (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine äußere der Schichten, vorzugsweise die äußerste und die innerste, und/oder mindestens eine der Textilschichten und mindestens eine daran angrenzende Stützschicht und besonders bevorzugt alle Schichten mit einem Matrixmaterial imprägniert sind.

9. Hohlkörper (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Naturfasern mindestens einer der Textilschichten (3, 4, 8) und vorzugsweise aller Textilschichten (3, 4, 8) ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Sisalfasern, Jutefasern, Kokosfasern, Kenaffasern, Abacäfasern, Hanffasern und Flachsfasern oder einer Kombination hiervon, wobei die Naturfasern vorzugsweise Sisalfasern sind.

10. Hohlkörper (1) nach Anspruch 2 oder einem der darauf rückbezogenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Stützschichten (5, 9) und vorzugsweise alle Stützschichten (5, 9) zumindest natürliche Fasern und/oder synthetische Fasern enthalten, wobei das Massenverhältnis von natürlichen Fasern zu synthetischen Fasern vorzugsweise im Bereich von 1 zu 2 bis 2 zu 1, besonders bevorzugt 1 zu 1, ist.

11. Hohlkörper (1) nach Anspruch 2 oder einem der darauf rückbezogenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Stützschichten (5, 9) zumindest ein Trägermaterial und mindestens eine Holzlage aufweist, wobei das Trägermaterial und die Holzlage vorzugsweise vor der Herstellung des Grundkörpers (6) stoffschlüssig miteinander verbunden werden.

12. Hohlkörper (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Holzlage eine Dicke von mindestens 0,4 mm und höchstens 1,2 mm, insbesondere mindestens 0,6 mm und höchstens 1,0 mm oder besonders bevorzugt mindestens 0,7 mm und höchstens 0,9 mm hat und insbesondere ein Holzfurnier ist.

13. Hohlkörper (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial ein Vlies ist.

14. Hohlkörper (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial ein Harz, insbesondere ein Phenolharz, und/oder Wasserglas enthält. Hohlkörper (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (6) einen kreisrunden, ovalen, rechteckigen oder mehreckigen Querschnitt aufweist. Hohlkörper (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (6) einen konstanten Querschnitt oder einen in Richtung zu mindestens einem Ende des Grundkörpers (6) zumindest teilweise konisch zulaufenden Querschnitt aufweist. Hohlkörper (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (6) mindestens ein Verbindungsmittel aufweist, das geeignet ist, in mindestens eine der Schichten einzugreifen, wobei das Verbindungsmittel insbesondere ein Metallband mit auf einer oder beiden Seiten angeordneten hakenartigen Elementen (14) ist. Hohlkörper (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel in das flächenförmige textile Gebilde mindestens einer Textilschicht (3, 4, 8) und/oder einer Stützschicht (5, 9) eingearbeitet ist. Hohlkörper (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Klammern als Verbindungsmittel zum Verbinden zweier oder mehrerer Schichten. Hohlkörper (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Dekorschicht (11) als äußerste Schicht. Hohlkörper (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (6) entlang seiner Längs- erstreckungsrichtung abschnittsweise mindestens eine zusätzliche Textilschicht (3, 4, 8) und/oder eine Stützschicht (5, 9) aufweist. Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Grundkörpers (6) für einen Hohlkörper (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: a) Bereitstellen von Materialbahnen für mindestens eine Textilschicht (3, 4, 8), die Naturfasern ausgewählt aus der Gruppe von Bastfasern, Blattfasern und Fruchtfasern oder einer Kombination hiervon enthält, und mindestens eine Stützschicht (5, 9); b) Spiralwickeln mindestens einer Materialbahn um eine Längsachse eines Wickeldorns zu einer Schicht des Grundkörpers (6); c) Spiralwickeln mindestens einer Materialbahn zu einer nachfolgenden Schicht in einem Bereich, in dem eine vorherige, angrenzende Schicht bereits ausgebildet ist; d) Wiederholen des Schritts c), bis alle zu wickelnden Schichten des Grundkörpers (6) ausgebildet sind, wobei die Schichten mindestens eine Textilschicht (3, 4, 8) und optional mindestens eine Stützschicht (5, 9) umfassen; e) Aushärten eines in mindestens eine der Materialbahnen eingebrachten, flüssigen und/oder verflüssigten Matrixmaterials derart, dass ein verfestigter Grundkörper (6) gebildet wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Materialbahn für eine Textilschicht (3, 4, 8), vorzugsweise die Materialbahnen für alle Textilschichten (3, 4, 8), vorimprägniert sind.

24. Verfahren nach Anspruch 22 oder Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn einer nachfolgenden Schicht im Wesentlichen zeitgleich und im selben Bereich mit der Materialbahn einer vorherigen Schicht gewickelt wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn einer Schicht fugenparallel gewickelt wird.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn einer nachfolgenden angrenzenden Schicht derart gewickelt wird, dass sie die in der vorherigen Schicht ausgebildete Fuge überdeckt, wobei die Materialbahn insbesondere mittig zu der Fuge gewickelt wird.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer Materialbahn oder zwischen einer vorherigen Schicht und einer nachfolgenden Schicht mindestens ein Verbindungsmittel vorgesehen ist, das geeignet ist, mindestens zwei Schichten vor dem Aushärten des Matrixmaterials miteinander zu koppeln.

28. Verfahren nach Anspruch 27 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel ein Klebstoff ist, der vor dem Wickeln zumindest teilweise auf die Materialbahn einer nachfolgenden Schicht aufgebracht wird.

29. Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel ein mit einem Klebstoff beschichteter Faden ist, der abschnittsweise zwischen zwei Schichten gewickelt wird und/oder in ein flächenförmiges textiles Gebilde einer der Schichten eingearbeitet ist.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel ein Metallband ist, das eingerichtet ist, zwischen zwei Schichten auftretende Scherkräfte aufzunehmen.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel eine Klammer zum Verbinden mindestens zweier benachbarter Schichten ist.

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (6) eine Mantelschicht aufweist, die insbesondere ein synthetisches Polymer und/oder ein Vlies, vorzugsweise ein fadenverstärktes Vlies, enthält, wobei die Mantelschicht zur Aufrechterhaltung eines durch die unter einer bestimmten Zugspannung gewickelte Materialbahn in dem Grundkörper (6) aufgebauten Drucks dient und wobei die Mantelschicht nach dem Aushärten des Matrixmaterials vorzugsweise vom Grundkörper (6) lösbar ist.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass eine innerste Schicht des Grundkörpers (1) Papier oder Pappe enthält und einen Gegendruckkörper (7) bildet, wobei die innerste Schicht vorzugsweise vor den übrigen Materialbahnen derart um die Längsachse des Wickeldorns gewickelt wird, dass der Gegendruckkörper (7) bis zum Wickeln der übrigen Materialbahnen ausgehärtet ist.

34. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die äußerste und/oder die innerste Schicht des Grundkörpers (6), derart diffusionsoffen ist, dass im Verfahren entstehende Gase aus dem Grundkörper (6) entweichen können.

35. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (6) in einem Endlosverfahren gewickelt und nach Aushärtung des Matrixmaterials auf eine bestimmte Länge zugeschnitten wird.

36. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der vollständig gewickelte Grundkörper (6) mit einem Matrixmaterial tauchimprägniert und anschließend überschüssiges Matrixmaterial aus den Schichten, vorzugsweise durch Abwalzen, ausgedrückt wird.

Description:
Mehrschichtiger Hohlkörper aus Textilverbund

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hohlkörper, insbesondere für einen Mast, Pfeiler oder Rohr, umfassend mindestens einen hohlprofilförmigen Grundkörper mit mindestens zwei aneinander angrenzenden Schichten, von denen mindestens eine eine Textilschicht ist, die Naturfasern ausgewählt aus der Gruppe von Bastfasern, Blattfasern oder Fruchtfasern enthält, wobei mindestens eine der Schichten mit einem Matrixmaterial imprägniert ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Grundkörpers.

Für die Konstruktion von Freileitungsmasten wie beispielsweise Masten für das Hochspannungs- oder das Mittelspannungsnetz werden oftmals Werkstoffe wie Stahl, Beton oder Stahlbeton verwendet. Jedoch ist die Herstellung von massiven oder hohlprofilförmigen Bauteilen aus Stahl und/oder Beton mit einem hohen Energieaufwand verbunden. Auch können der Rückbau und das Recycling solcher Bauteile und eine damit verbundene Entsorgung der Materialien verhältnismäßig kostspielig und umweltschädlich sein.

Holz kann eine umweltverträglichere Werkstoffalternative darstellen. Allerdings ist die Verwendung von Holz im Hinblick auf den weltweit steigenden Bedarf nachteilig. Auch sind Holzmasten in ihrer Tragfähigkeit vergleichsweise eingeschränkt. Ferner werden regelmäßig umweltschädliche Imprägniermittel verwendet, um Holzmasten vor negativen Umwelteinflüssen zu schützen.

Aus der US 2008/0274319 Al ist ein mit einem Faserwickelverfahren herstellbarer mehrschichtiger Hohlkörper aus einem Verbundwerkstoff bekannt, der beispielsweise als Mast oder Rohr verwendet werden kann. Der Hohlkörper weist einen inneren Kern sowie eine oder mehrere um den Kern gewickelte Schichten auf, wobei der Kern und die Schichten aus einem Polyurethan-Harz und einer mit dem Harz imprägnierten Verstärkung gebildet werden. Die Verstärkung kann beispielsweise Fasern, Partikel, Flocken oder Füllstoffe aus Glas, Kohlenstoff oder Aramid sowie aus pflanzenbasierten Materialien wie Jute oder Sisal aufweisen.

Die WO 2020/160603 Al offenbart ein mehrschichtiges Material, das zur Herstellung eines hohlprofilförmigen Körpers in einem Wickelverfahren verwendet werden kann. Das Material hat eine Grundschicht aus Papier, Pappe oder einem festen Polymer aus einem natürlichen, insbesondere pflanzlichen, Material und eine darauf aufgebrachte Schicht aus einem fließenden, flüssigen oder geschmolzenen natürlichen Polymer, das sich mit der Grundschicht verbindet und aushärtet. In einer offenbarten Ausführungsform kann das mehrschichtige Material beispielsweise eine äußere und eine innere Schicht aus einem natürlichen Material, eine Grundschicht aus Papier oder Pappe sowie eine gewebte Schicht umfassen, wobei die gewebte Schicht unter anderem Jute-, Hanf- oder Sisalfasern aufweisen kann. Zudem kann zwischen der gewebten Schicht und der Grundschicht eine Schicht eines flüssigen, natürlichen Polymers angeordnet sein, die sich mit den übrigen Schichten verbindet und die Aushärtung und Verfestigung des Materials bzw. des hohlprofilförmigen Körpers bewirkt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Hohlkörper der eingangs genannten Art bereitzustellen, der eine hohe Festigkeit aufweist, leicht und umweltverträglich und für verschiedene Verwendungen geeignet ist.

Diese Aufgabe wird mit einem Hohlkörper gemäß des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass zumindest die Textilschicht ein flächenförmiges textiles Gebilde, insbesondere ein Gewebe, Gewirk, Gestrick und/oder Filz, enthält. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Hohlkörpers ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Eine Schicht ist dadurch definiert, dass sie mit einer oder mehreren Komponenten, insbesondere Materialbahnen, hergestellt werden kann, wobei die mehreren Komponenten dann bereits vor der Ausbildung der Schicht in der Zusammensetzung vorliegen, in der sie für die Herstellung der Schicht verwendet werden.

Der Grundkörper umfasst mindestens eine Textilschicht, die ein flächenförmiges textiles Gebilde aufweist.

In der Textilschicht sind Naturfasern enthalten. Naturfasern werden üblicherweise nach ihrer Herkunft unterschieden und können pflanzlichen oder tierischen Ursprungs sein. Erfindungsgemäß werden Bastfasern, Blattfasern oder Fruchtfasern, also vergleichsweise dicke Naturfasern pflanzlichen Ursprungs, verwendet. Sie zeichnen sich durch eine hohe natürliche Steifigkeit aus, wodurch sie die Festigkeit des Hohlkörpers fördern. Auch können diese Naturfasern gut Flüssigkeiten wie ein flüssiges Matrixmaterial oder einen Farbstoff aufnehmen, mittels derer die Eigenschaften des Grundkörpers beeinflussbar sind. Die ebenso grundsätzlich zu den Naturfasern pflanzlichen Ursprungs gehörenden Samenfasern, wie beispielsweise Baumwollfasern, sind für den erfindungsgemäßen Hohlkörper nicht von Bedeutung und, wenn überhaupt, nur in untergeordneten Mengen in der Textilschicht enthalten.

Die Textilschicht umfasst erfindungsgemäß ein flächenförmiges textiles Gebilde aus Fasern bzw. daraus erzeugten Fäden, die vorzugsweise durch Verkreuzen oder Ver- bzw. Umschlingen zu einem flächigen textilen Gebilde geformt sind. Das flächige textile Gebilde ist in der Lage, sowohl Kräfte in Längsrichtung des Grundkörpers als auch quer dazu sehr gut aufzunehmen. Damit hat die Textilschicht in erster Linie die Funktion einer Bewehrung und beeinflusst somit maßgeblich die Festigkeitseigenschaften des Hohlkörpers.

Die Imprägnierung mindestens einer der Schichten mit einem Matrixmaterial trägt zur besseren Übertragung von Kräften zwischen den Schichten bei. So wird mit dem Matrixmaterial eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den angrenzenden Schichten bewirkt. Mit dem Matrixmaterial wird eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Inneren einer der aneinander angrenzenden Schichten mindestens mit der Oberfläche der daran angrenzenden Schicht erzeugt. Durch die Imprägnierung, also das Tränken mindestens einer der Schichten mit dem Matrixmaterial, können somit Lasten vergleichsweise gut von einer Schicht in die daran angrenzende Schicht übertragen werden, anders als bei einer Verklebung, bei der nur die Oberflächen der Schichten miteinander verbunden werden. Natürlich ist es von Vorteil, wenn nicht nur eine der Schichten, sondern beide aneinander angrenzende Schichten mit dem Matrixmaterial imprägniert sind, so dass das Matrixmaterial die Fasern beider angrenzenden Schichten vollständig miteinander verbindet, also eine noch tiefere Verbindung zwischen den angrenzenden Schichten besteht. Gleichzeitig kann eine Schicht durch die Imprägnierung mit dem Matrixmaterial ausgesteift und damit ihre Festigkeit erhöht werden.

Darüber hinaus bietet das Matrixmaterial einen Schutz für sowohl die imprägnierte Schicht als auch für die Oberfläche der daran angrenzenden Schicht gegen äußere Umwelteinflüsse.

Im Ergebnis hat der erfindungsgemäße Hohlkörper mit mindestens einem hohlprofilförmigen Grundkörper, der im Sinne eines Verbundwerkstoffes mehrschichtig aufgebaut ist, ein niedriges Eigengewicht sowie eine hohe Festigkeit sowohl in Längserstreckungsrichtung als auch in Querrichtung dazu. Auch hat der erfindungsgemäße Hohlkörper gute Elastizitätseigenschaften. So kann ein Grundkörper mit dem erfindungsgemäßen Schichtaufbau mit einem Elastizitätsmodul von 10.000 N/mm 2 oder mehr ohne weiteres verwirklicht werden.

Der mehrschichtige Aufbau ermöglicht es, durch geeignete Auswahl und Kombination einzelner Schichten Hohlkörper zu erzeugen, deren Festigkeit, Elastizität, Gewicht und Größe an ein benötigtes Anforderungsprofil angepasst sind. Dabei kann der Hohlkörper auch aus mehreren, gegebenenfalls verschiedenen Grundkörpern bestehen, wobei die Grundkörper beispielsweise in Längserstreckungsrichtung oder auch quer zueinander miteinander verbunden sein können.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das textile Gebilde ein Gewebe. Ein Gewebe weist mindestens zwei im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnete Fadensysteme auf, wodurch es mit hohen Zugkräften beansprucht werden kann, die in einer Richtung mindestens eines der Fadensysteme wirken. Die Verwendung eines Gewebes trägt wesentlich zu der Festigkeit des Hohlkörpers bei.

Ferner kann das textile Gebilde ebenso, aber nicht ausschließlich, ein Gewirk, Gestrick und/oder Filz sein. Dabei kann der Filz beispielsweise eine gewebe-, gestrick- oder gewirkartige Struktur beinhalten oder aus einer solchen gebildet werden.

Sofern es zweckmäßig ist, können die einzelnen Schichten verschiedene Materialien aufweisen. So kann eine Schicht beispielsweise eine oder mehrere Verstärkungen aus Metall enthalten, die beispielsweise in das textile Gebilde eingearbeitet, in dieses eingesetzt oder auf dieses aufgesetzt sind.

Die erfindungsgemäßen Hohlkörper sind insbesondere zur Konstruktion von Freileitungsmasten, Lampenmasten oder Windradmasten geeignet. Eine Verwendung als Schornstein oder Pfeiler einer tragenden Struktur eines Gebäudes ist ebenso denkbar. Ebenso ist eine Verwendung als Rohr für fluide Medien unterschiedlicher Druckniveaus möglich, wobei der Grundkörper des Hohlkörpers dazu beispielsweise eine innere Schutzschicht aufweisen kann, die einen Innenraum des Grundkörpers nach außen hin abdichtet, um ein Austreten eines fluiden Mediums nach außen zu verhindern oder das fluide Medium vor einem unerwünschten Einfluss von außen zu schützen.

Der erfindungsgemäße Hohlkörper ist durch den mehrschichtigen Aufbau des Grundkörpers vergleichsweise energiearm und unkompliziert herstellbar, während er durch die Verwendung von natürlichen Rohstoffen niedrige Materialkosten und eine hohe Umweltverträglichkeit aufweist. Ferner ist der Hohlkörper durch sein geringes Eigengewicht wesentlich einfacherer und kostengünstiger transportierbar als vergleichbare Bauteile aus Stahl, Beton oder Holz. Nicht nur der Transportaufwand ist wegen des Gewichtsvorteils deutlich geringer, auch kann die Notwendigkeit eines Krans zum Be- und Entladen eines Transportfahrzeugs sowie zum Aufstellen von Masten oder Pfeilern aus dem erfindungsmäßen Hohlkörper entfallen.

Vorzugsweise weist der Grundkörper mindestens eine Stützschicht auf. Die Stützschicht dient unter anderem dazu, die auf den Grundkörper wirkenden Kräfte gleichmäßig innerhalb des Grundkörpers auf angrenzende Schichten zu übertragen. Insbesondere kann die Stützschicht derart ausgeführt sein, dass sie eine hohe Kontaktfläche mit mindestens einer angrenzenden Schicht hat, deren Fasern bzw. Fäden vergleichsweise dick bzw. grob sind. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Stützschicht zwischen zwei Textilschichten angeordnet ist. Die Textilschichten würden, wenn sie unmittelbar aneinander angrenzen, aufgrund der Verschlingung oder der Verkreuzung der Filamente des textilen Gebildes nur eine vergleichsweise geringe Kontaktfläche miteinander haben, wodurch geringere Kräfte zwischen diesen übertragbar wären. Wird jedoch die Kontaktfläche durch eine Stützschicht zu jeder dieser beiden Schichten maximiert, können zwischen den Schichten wesentlich höhere Kräfte übertragen werden, sodass in dem Grundkörper höhere Scherkräfte abgetragen werden können. Aber auch dann, wenn die Stützschicht nur an einer Textilschicht angrenzt, sorgt sie für eine gleichmäßigere Verteilung der Kräfte innerhalb der Textilschicht.

In einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Hohlkörpers weist der Grundkörper für eine erhöhte Festigkeit mindestens zwei Textilschichten und mindestens eine Stützschicht auf, wobei zur Verbesserung der Kraftübertragung zwischen den Schichten jeweils mindestens eine Stützschicht zwischen zwei benachbarten Textilschichten angeordnet ist. Für eine besonders hohe Festigkeit kann der Grundkörper insbesondere mindestens drei Textilschichten und mindestens zwei Stützschichten aufweisen. Selbstverständlich kann der Grundkörper auch eine höhere Anzahl an Textilschichten und Stützschichten umfassen. Vorzugsweise umfasst der Grundkörper genau drei Textilschichten und zwei Stützschichten, wobei jeweils eine Stützschicht zwischen zwei Textilschichten angeordnet ist, wenn es beispielsweise darum geht, einen Hohlkörper mit der Tragkraft eines Holzmastes für Mittelspannungs- oder Telekommunikationsnetze bereitzustellen.

Weist der Grundkörper zwei oder mehr Textilschichten auf, ist es möglich, dass lediglich eine dieser Textilschichten ein flächenförmiges textiles Gebilde enthält und andere Textilschichten beispielsweise durch gewickelte Filamente gebildet werden. Um die Festigkeit des Hohlkörpers weiter zu erhöhen, können jedoch auch mindestens zwei Textilschichten oder vorzugsweise alle Textilschichten ein flächenförmiges textiles Gebilde enthalten. Dabei können alle Textilschichten das gleiche textile Gebilde aufweisen. Ebenso kann das textile Gebilde bei mindestens einer Textilschicht zumindest teilweise unterschiedlich ausgebildet sein.

Darüber hinaus ist es bevorzugt, wenn mindestens eine und vorzugsweise alle Stützschichten ein flächenförmiges textiles Gebilde enthalten. Dabei können alle Stützschichten das gleiche textile Gebilde aufweisen. Ebenso kann das textile Gebilde bei mindestens einer weiteren Schicht zumindest teilweise unterschiedlich ausgebildet sein. Auch kann das textile Gebilde einer oder mehrerer Stützschichten gleich oder unterschiedlich zu dem textilen Gebilde einer Textilschicht ausgebildet sein. Das textile Gebilde der Stützschicht(en) ist besonders bevorzugt ein Vlies. Weniger bevorzugt, aber ebenso möglich ist die Verwendung von Papier oder Pappe für eine Stützschicht. Dabei ist es für die Ausbildung einer großen Kontaktfläche mit mindestens einer angrenzenden Schicht vorteilhaft, wenn die Oberfläche des textilen Gebildes der weiteren Schicht im Wesentlichen geschlossen, also weitestgehend frei von Maschen oder Löchern, ausgeführt ist.

Vorzugsweise ist der Grundkörper des Hohlkörpers zumindest teilweise aus gewickelten Schichten gebildet. Dabei kann mindestens eine der Textilschichten und/oder der Stützschichten gewickelt sein, besonders bevorzugt sind alle Textilschichten und/oder alle Stützschichten gewickelt. Die Verwendung eines bekannten und erprobten Fertigungsverfahrens wie einem Wickelverfahren stellt sicher, dass der Hohlkörper mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit herstellbar ist. Ebenso besteht die Möglichkeit ein Wickelverfahren weitestgehend zu automatisieren, wodurch der Hohlkörper kostengünstig, mit konstanter Qualität und einer hohen Fehlersicherheit hergestellt werden kann.

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn mindestens eine äußere der Textilschichten mit einem Matrixmaterial imprägniert ist, sodass der Hohlkörper gegen schädliche Umwelteinflüsse geschützt ist. Eine äußere Textilschicht ist eine Textilschicht, die am nächsten zu einer äußeren Oberfläche des Grundkörpers angeordnet ist oder die äußere Oberfläche bildet. Vorzugsweise sind die äußere und eine innere der Textilschichten und darüber hinaus bevorzugt alle Textilschichten mit einem Matrixmaterial imprägniert. Eine innere Textilschicht ist eine Textilschicht, die am nächsten zu einem Innenraum des Grundkörpers angeordnet ist oder eine dem Innenraum zugewandte Oberfläche bildet. Ferner ist es bevorzugt, wenn mindestens eine der Textilschichten und mindestens eine daran angrenzende Stützschicht, vorzugsweise alle Schichten mit einem Matrixmaterial imprägniert und diese Schichten über das Matrixmaterial miteinander verbunden sind. Dementsprechend auch bevorzugt ist eine der Stützschichten und sind vorzugsweise alle Stützschichten mit einem Matrixmaterial imprägniert. Eine Imprägnierung aller Schichten stellt sicher, dass diese fest verbunden sind und der Hohlkörper entlang seiner gesamten Länge und seines gesamten Querschnitts eine hohe Festigkeit und eine im Wesentlichen homogene Spannungsverteilung sowie gute Elastizitätseigenschaften aufweist.

Für die Verwendung in einer Textilschicht kommen als Bastfasern insbesondere Jutefasern, Kenaffasern, Hanffasern und Flachsfasern, als Blattfasern insbesondere Sisalfasern und Abacäfasern und als Fruchtfasern insbesondere Kokosfasern in Betracht. Diese Naturfasern sind grundsätzlich umweltverträglich und in großer Menge verfügbar. Dabei können in einer Textilschicht entweder ausschließlich Fasern einer der vorgenannten Faserarten oder eine Kombination mehrerer der vorgenannten Faserarten enthalten sein. So können bei der Verwendung eines Gewebes beispielsweise der Schuss- und der Kettfaden jeweils aus einer unterschiedlichen Faserart bestehen. Ein Vorteil der genannten Faserarten liegt unter anderem darin, dass sie sehr gut imprägnierbar sind. Ein Grundkörper aus Voll- oder Massivholz hingegen kann ein Matrixmaterial nur vergleichsweise oberflächlich und in geringen Mengen aufnehmen und weist daher einen geringeren Schutz vor Umwelteinflüssen und eine kürzere Haltbarkeit auf.

Besonders bevorzugt sind Sisalfasern. Sisalfasern haben den Vorteil, dass sie unter anderem hohe Anteile an Cellulose, Lignin und Pektin beinhalten und daher eine hohe Zugfestigkeit und Steifigkeit aufweisen. Außerdem sind Sisalfasern von Natur aus widerstandsfähig gegen Witterungseinflüsse. Ebenso weisen Sisalfasern eine hohe Resistenz gegen Mikroorganismen auf, die insbesondere bei einem zumindest teilweisen Kontakt des Hohlkörpers mit dem Erdboden schädlich auf diesen wirken können. Zudem sind Sisalfasern kostengünstig beschaffbar.

Um die Umweltverträglichkeit des erfindungsgemäßen Hohlkörpers weiter zu verbessern, können mindestens eine der und vorzugsweise alle Stützschichten zumindest natürliche Fasern, aber auch synthetische Fasern wie Polyesterfasern aufweisen. Dabei kann das Massenverhältnis von natürlichen Fasern zu synthetischen Fasern vorzugsweise in einem Bereich von 2 zu 1 bis 1 zu 2, besonders bevorzugt 1 zu 1, liegen. Es ist von Vorteil, wenn mindestens eine der Stützschichten zumindest ein Trägermaterial und mindestens eine Holzlage aufweisen, wodurch die Festigkeit des Hohlkörpers erhöht werden kann. Dabei sollten das Trägermaterial und die Holzlage vorzugsweise vor der Herstellung des Grundkörpers stoffschlüssig miteinander verbunden sein, um zu verhindern, dass die Holzlage beim Biegen bzw. Wickeln bricht. Die Holzlage weist vorzugsweise eine Dicke von mindestens 0,4 mm und höchstens 1,2 mm, insbesondere mindestens 0,6 mm und höchstens 1,0 mm oder besonders bevorzugt mindestens 0,7 mm und höchstens 0,9 mm auf. Dabei kann die Holzlage insbesondere ein Furnier und das Trägermaterial insbesondere ein Vlies sein. Ferner sind beispielsweise auch Stützschichten mit zwei, drei oder mehr Holzlagen möglich.

Das Matrixmaterial des Hohlkörpers kann vorzugsweise ein Harz, insbesondere ein Phenolharz, aber auch Wasserglas oder ein vergleichbares Material enthalten. Für eine verbesserte Umweltverträglichkeit kann das Phenolharz optional Anteile eines natürlichen Polymers wie Lignin enthalten oder vollständig auf einem natürlichen Polymer basieren. Neben der Sicherstellung entsprechender Festigkeitseigenschaften des Hohlkörpers sorgt die Imprägnierung mit einem entsprechenden Matrixmaterial insbesondere auch dafür, dass der Hohlkörper unter anderem resistent gegen Mikroorganismen, wie Pilze, die insbesondere im Boden Holzfäule wie Weißfäule oder Braunfäule verursachen können, und Feuchtigkeit ist. Damit ist der Hohlkörper ohne weiteres als Mast oder Pfeiler oder als Bestandteil davon in Böden einsetz- und verwendbar. Ferner kann der Hohlkörper niedrigen und hohen Temperaturen, beispielsweise in einem Bereich von -30 bis 100 °C, ausgesetzt werden. Ebenso ist der Hohlkörper durch das Matrixmaterial weitestgehend UV-beständig und kann dadurch einer direkten Sonneneinstrahlung über einen Zeitraum von mehreren Jahren oder Jahrzehnten unbeschadet ausgesetzt sein.

Der Verwendung des Hohlkörpers entsprechend kann der Grundkörper beispielsweise einen kreisrunden, ovalen, rechteckigen oder mehreckigen Querschnitt aufweisen. Unabhängig von der Form des Querschnitts kann der Grundkörper zudem über seine gesamte Länge einen konstanten Querschnitt oder einen veränderlichen Querschnitt, beispielsweise einen in Richtung zu mindestens einem seiner Enden zumindest teilweise konisch zulaufenden Querschnitt, aufweisen.

Um die Kraftübertragung zwischen einzelnen Schichten zu verbessern, weist der Grundkörper in einer weiteren bevorzugten Ausführung des Hohlkörpers mindestens ein Verbindungsmittel auf, das geeignet ist, in mindestens eine Textilschicht und/oder Stützschicht einzugreifen, sodass mindestens zwei Schichten durch das Verbindungsmittel mittelbar oder unmittelbar miteinander gekoppelt werden.

Geeignete Verbindungsmittel können die Funktion einer Stützschicht vollständig übernehmen und somit alternativ hierzu eingesetzt werden.

Vorzugsweise ist das Verbindungsmittel ein Metallband, insbesondere ein Metallgewebeband, das in Längserstreckungsrichtung des Grundkörpers abschnittsweise zwischen zwei Schichten angeordnet ist. Dabei weist das Metallband insbesondere mindestens ein, vorzugsweise aber eine Vielzahl an hakenartigen Elementen auf, wobei diese beispielsweise in bestimmten Abständen wechselseitig zu einer oder jeder der beiden Seiten des Metallbands hervortreten können und auf diese Weise in jeweils eine an eine der beiden Seiten des Metallbands angrenzende Materialstruktur einer Schicht eingreifen können. Ein derartiges Metallband kann insbesondere zwischen den Schichten auftretende Scherkräfte aufnehmen. Zusätzlich oder alternativ kann das Verbindungsmittel ebenso in das flächenförmige textile Gebilde einer Textilschicht und/oder Stützschicht eingearbeitet sein.

Als Verbindungsmittel können auch Klammern zum Verbinden zweier oder mehrerer Schichten vorgesehen sein. Das Verbinden zweier oder mehrerer Schichten durch Klammern ist nicht nur sinnvoll, um die Schichten gegeneinander abzustützen, sondern auch, um in einem Herstellungsverfahren sicherzustellen, dass die Schichten beim Aushärten eines Matrixmaterials eng aneinander anliegen. Durch die Wahl der Klammerart sowie der Verteilung der Klammern über den Hohlkörper in Umfangs- und Längsrichtung und gegebenenfalls auch in ihrer Lage in unterschiedlichen Ebenen des Schichtverbunds können die elastischen Eigenschaften und die Festigkeit des Hohlkörpers beeinflusst werden. Auch können Klammern verteilt in verschiedenen Ebenen des Schichtverbunds eingesetzt werden. Es eignen sich beispielsweise sogenannte Gewächshausklammern und vor allem auch mehrbeinige Klammern wie beispielsweise drei- oder vierbeinige Klammern mit runden oder mehreckigen Formen, mit denen ein sehr fester Pressverbund zwischen den zu verbindenden Schichten hergestellt werden kann.

In Abhängigkeit der Verwendung des Hohlkörpers kann es sinnvoll sein, wenn der Grundkörper als äußerste Schicht eine Dekorschicht aufweist, die in erster Linie der optischen Verschönerung des Hohlkörpers dient. Eine Dekorschicht kann insbesondere dann, aber nicht ausschließlich, vorteilhaft sein, wenn der Hohlkörper beispielsweise als Mast verwendet wird und zumindest teilweise oberhalb des Erdbodens verbaut wird. Darüber hinaus kann die Dekorschicht auch eingerichtet sein, den Hohlkörper beispielsweise vor schädlichen Umwelteinflüssen zu schützen. Beispielsweise kann die Dekorschicht aus einem Lack oder einer Folie gebildet sein. Während der Herstellung des Hohlkörpers kann die Dekorschicht beispielsweise auch ein Austreten von flüssigem Matrixmaterial vor dessen Aushärten aus dem Hohlkörper nach außen verhindern.

Es ist möglich, dass der Hohlkörper in verschiedenen Abschnitten unterschiedlich hohen Belastungen ausgesetzt ist. Daher kann es sinnvoll sein, wenn der Grundkörper in zumindest einem Abschnitt entlang seiner Längserstreckungsrichtung mindestens eine zusätzliche Textil- und/oder Stützschicht aufweist. Auf diese Weise kann die Festigkeit des Grundkörpers abschnittsweise erhöht werden, um an verschiedenen Stellen unterschiedlich hohe Kräfte aufzunehmen. So kann der Hohlkörper beispielsweise bei einer Verwendung als Mast oder Pfeiler an einem unteren Ende in dem Erdboden oder einem Fundament befestigt sein, wodurch in diesem Abschnitt höhere Kräfte als in anderen Abschnitten des Hohlkörpers auftreten können. Ebenso ist es möglich, dass an einem oberen Ende des Mastes höhere Kräfte auftreten, wenn dort weitere Elemente wie eine Traverse befestigt sind. Indem zusätzliche Schichten ausschließlich abschnittsweise angeordnet werden, können Kosten und Gewicht gegenüber einer Anordnung solcher Schichten entlang des gesamten Hohlkörpers eingespart werden.

Es kann darüber hinaus von Vorteil sein, wenn der Hohlkörper mindestens einen Transponder aufweist, der eingerichtet ist, Daten zu empfangen und zu senden. Dabei benötigt der Transponder vorzugsweise keine externe Energieversorgung. Der Transponder kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, Daten über den jeweiligen Hohlkörper wie das Herstelldatum, eine Seriennummer oder die Materialzusammensetzung zu speichern, sodass diese beim Transport oder bei einem verbauten Hohlkörper in unmittelbarer Nähe ausgelesen oder über eine größere Entfernung übermittelt werden können. Zusätzlich oder alternativ kann der Hohlkörper Sensoren und eine Speichereinheit für Sensordaten aufweisen, so dass beispielsweise Verlaufsdaten zu Umgebungstemperatur, Feuchte oder auch dynamischen Lasten gespeichert werden können, so dass anhand der Daten eine Aussage getroffen werden kann, dass oder wann der Hohlkörper wegen Verschleiß zu warten ist oder ausgetauscht werden sollte.

Um den Hohlkörper vor einem Befall von Schädlingen, insbesondere von Termiten, zu schützen, kann der Grundkörper als Bestandteil einer oder aller Schichten, zwischen zwei oder mehreren Schichten oder als eine äußerste Schicht mit einem Biozid versehen sein. Ein Grundkörper für einen erfindungsgemäßen Hohlkörper kann vorzugsweise mit einem Verfahren gemäß Anspruch 20 hergestellt werden.

Zur Durchführung des Verfahrens können beispielsweise bekannte Spiralwickelmaschinen verwendet werden, mit denen üblicherweise unter anderem rohrförmige Papier- oder Papphülsen hergestellt werden. Dazu werden Materialbahnen zur Ausbildung einer oder mehrerer Schichten kontinuierlich spiralförmig um die Längsachse eines beispielsweise feststehenden Wickeldorns gewickelt, wobei die gewickelten, ausgebildeten Schichten mittels eines Antriebs wie einem Riementrieb um die Längsachse des Wickeldorns rotieren und entlang dieser bewegt werden können. Durch die Rotation werden die bereitgestellten Materialbahnen von entsprechenden Vorrichtungen abgerollt und kontinuierlich um die Längsachse des Wickeldorns gewickelt, wodurch ein Hohlkörper in einem Endlosverfahren entsteht. Auch sind Spiralwickelverfahren bekannt, bei denen Bauteile einzeln und nicht endlos gewickelt werden.

Zur Herstellung eines hohlprofilförmigen, mehrschichtigen Grundkörpers mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Materialbahnen spiralförmig und in einem gleichbleibenden Winkel um eine Längsachse eines Wickeldorns gewickelt, sodass sie eine Schicht ausbilden. Die Materialbahnen werden in der Reihenfolge gewickelt, in der die Schichten des Grundkörpers von innen nach außen ausgebildet werden sollen, wobei die mindestens eine Materialbahn der innersten Schicht zuerst gewickelt wird. Dabei muss die Materialbahn nicht unmittelbar auf den Wickeldorn gewickelt werden, sondern kann beispielsweise auf eine den Wickeldorn umschließende Form oder Folie gewickelt werden.

Für die Herstellung des Hohlkörpers ist es entscheidend, dass die mindestens eine Materialbahn einer nachfolgenden Schicht erst dann gewickelt wird, wenn die vorherige, angrenzende Schicht in dem Bereich, in dem die Materialbahn der nachfolgenden Schicht um die Längsachse des Wickeldorns gewickelt wird, bereits ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass die Materialbahn der vorherigen Schicht in diesem Bereich in Abhängigkeit ihrer Breite sowie der Breite der Materialbahn der nachfolgenden Schicht, zumindest teilweise um die Längsachse des Wickeldorns gewickelt worden sein muss, bevor die Materialbahn der nachfolgenden Schicht gewickelt wird. Mit einem derartigen Verfahren kann eine Vielzahl unterschiedlicher Schichten für einen Grundkörper gebildet werden. Auch ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, die Größe des Grundkörperquerschnitts entsprechend der Verwendung des Hohlkörpers zu verändern. Damit der Grundkörper die erforderlichen Festigkeitseigenschaften ausbilden kann, ist in mindestens eine Materialbahn ein Matrixmaterial eingebracht, das eingerichtet ist, nach dem Wickeln des Grundkörpers auszuhärten und alle Schichten miteinander zu verbinden. Dabei kann die Materialbahn beispielsweise in einem dem Verfahren vorgeordneten Prozess vorimprägniert und bereits mit teilweise ausgehärtetem Matrixmaterial als sogenanntes Prepreg bereitgestellt und gewickelt werden. In diesem Fall kann das noch nicht ausgehärtete Matrixmaterial vor dem Aushärten verflüssigt werden. Dabei ist darauf zu achten, dass das Prepreg nur so viel Matrixmaterial enthält, dass es ohne Beschädigung um die Längsachse des Wickeldorns wickelbar ist. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass mindestens eine Schicht, nachdem ausschließlich diese oder alle Schichten des Grundkörpers gewickelt wurden, mit einem Matrixmaterial imprägniert wird, beispielsweise indem das Matrixmaterial unter Druck in die Schichten eingebracht wird (z.B. Kesseldruckimprägnierung). Auch ist denkbar, dass die eine oder alle Schichten in einem Tauchverfahren imprägniert werden.

Um die Effizienz des Verfahrens zu erhöhen, ist es vorteilhaft, wenn eine oder mehrere der Materialbahnen für die Textilschichten als Prepregs bereitgestellt werden. Insbesondere dann, wenn nicht alle Materialbahnen als Prepregs bereitgestellt werden, ist es von Vorteil, wenn die Prepregs mit Matrixmaterial übersättigt sind. In einem Verfahrensschritt nach dem Wickeln aller Materialbahnen wird das noch nicht ausgehärtete Matrixmaterial in den Prepregs dann verflüssigt, so dass es aus der bzw. den Prepreg-Schichten in benachbarte Schichten, deren Materialbahnen nicht als Prepregs bereitgestellt wurden, hineindiffundieren kann, so dass im Ergebnis der gesamte Grundkörper mit dem Matrixmaterial imprägniert ist. Es wird für eine Vielzahl von Anwendungsfällen notwendig oder zumindest sinnvoll sein, dass am Ende des Verfahrens alle Schichten mit dem Matrixmaterial imprägniert sind und das Matrixmaterial ausgehärtet ist. Je nach Anforderungsprofil kann es aber ausreichen, wenn nur einige der Schichten, beispielsweise die innerste und/oder die äußerste Schicht, ein ausgehärtetes Matrixmaterial enthält.

Für eine weitere Erhöhung der Verfahrenseffizienz ist es sinnvoll, wenn die Materialbahn einer nachfolgenden Schicht im Wesentlichen zeitgleich und im selben Bereich mit der Materialbahn einer vorherigen Schicht gewickelt wird. Dies bedeutet, dass die Materialbahn einer nachfolgenden Schicht unmittelbar dann gewickelt wird, wenn die vorherige Materialbahn in dem entsprechenden, gemeinsamen Bereich ausreichend ausgebildet ist. Ein unwesentlicher zeitlicher Versatz beim Wickeln der Materialbahnen ergibt sich allenfalls beim Hochlauf der Wickelmaschine, bei dem noch keine Materialbahn gewickelt ist. Vorzugsweise werden alle Materialbahnen gleichzeitig im selben Bereich gewickelt. Dazu können die Materialbahnen zumindest teilweise übereinander liegend gleichzeitig gewickelt werden.

Vorzugsweise wird die Materialbahn einer Schicht fugenparallel gewickelt. Das bedeutet, dass die Ränder einer Windung parallel zu den Rändern der angrenzenden Windung gewickelt werden, sodass in einer Schicht eine durchgängige Fuge ausgebildet wird. Grundsätzlich ist es vorteilhaft, eine Materialbahn derart zu wickeln, dass die Breite der Fuge minimal ist. Für die Festigkeit des Hohlkörpers ist es vorteilhaft, wenn die Materialbahn einer nachfolgenden angrenzenden Schicht derart gewickelt wird, dass sie die in der vorherigen Schicht ausgebildete Fuge überdeckt. Dabei kann die Materialbahn insbesondere mittig zu der Fuge ausgerichtet sein, sodass sie die Fuge zu beiden Seiten gleichmäßig überdeckt.

Um die erforderliche Festigkeit des Hohlkörpers zu gewährleisten, kann mindestens eine Materialbahn unter Zugspannung um die Längsachse des Wickeldorns gewickelt werden, wodurch innerhalb des Grundkörpers ein bestimmter Druck aufgebaut wird, der die Festigkeit des verfestigten Hohlkörpers beeinflusst. Dabei kann die Zugspannung, mit der die Materialbahnen gewickelt werden, von Materialbahn zu Materialbahn variieren.

Damit sich die Materialbahnen der Schichten nicht selbstständig wieder voneinander lösen, kann an mindestens einer Materialbahn oder zwischen einer vorherigen Schicht und einer nachfolgenden Schicht mindestens ein Verbindungsmittel vorgesehen sein, das geeignet ist, die ausgebildeten Schichten vor dem Aushärten des Matrixmaterials im Sinne einer Vorfestigung miteinander zu koppeln. Wesentlich ist, dass das Verbindungsmittel geeignet ist, die Schichten derart miteinander zu verbinden, dass ein im Grundkörper ausgebildeter Druck für einen bestimmten Zeitraum, beispielsweise bis zur Aushärtung des Matrixmaterials, aufrechterhalten wird.

Insbesondere kann das Verbindungsmittel ein Klebstoff sein, beispielsweise ein sogenannter HotMelt-Klebstoff, der vor dem Wickeln zumindest teilweise auf die Materialbahn einer nachfolgenden Schicht aufgebracht wird, wodurch diese mit der vorherigen Schicht verbunden wird. Der Klebstoff kann schlangenförmig und in bestimmten Abständen auf die Materialbahn aufgebracht werden.

Als Alternative oder in Ergänzung dazu kann als Verbindungsmittel ein mit einem Klebstoff, beispielsweise mit einem Hotmelt-Klebstoff, beschichteter Faden verwendet werden, der in bestimmten Abständen zwischen zwei Schichten gewickelt wird. Ebenso kann ein derartiger Faden auch in das textile Gebilde einer Schicht eingearbeitet sein. Vor oder unmittelbar nach dem Wickeln wird der Klebstoff des Fadens erhitzt, wodurch dieser verflüssigt wird und anschließend aushärtet, sodass die benachbarten Schichten aneinander haften. Wesentlich ist, dass der Klebstoff geeignet ist, zwei Schichten unmittelbar nach dem Wickeln zu verbinden, sodass sich diese nicht selbständig voneinander lösen können, sobald keine Zugspannung mehr an den Materialbahnen anliegt.

In noch einer Alternative kann als Verbindungsmittel ein Metallband, insbesondere ein Metallgewebeband, verwendet werden, dass eingerichtet ist, zwischen zwei Schichten auftretende Scherkräfte aufzunehmen und ein selbsttätiges Lösen der Schichten auf diese Weise zu verhindern. Das Metallband kann dafür auf einer oder beiden Seiten mit Widerhaken versehen sein, die in die angrenzende Schicht eingreifen. Das Metallband kann auch ausgebildet sein, um benachbarte Schichten während des Wickelns und auch im nachfolgenden Produktionsprozess zusammenzuhalten, so dass die Schichten insbesondere während des Aushärtens des Matrixmaterials dicht aneinander anliegen. Um dies zu erreichen, können alternativ oder in Ergänzung hierzu auch Klammern wie beispielsweise Gewächshausklammern sowie mehrbeinige Klammern wie beispielsweise drei- oder vierbeinige Klammern mit runden oder mehreckigen Formen verwendet werden.

In einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es ebenso möglich, dass der durch die Zugspannung der Materialbahnen beim Wickeln im Grundkörper aufgebaute Druck mit einer Mantelschicht sichergestellt wird. Die Mantelschicht kann insbesondere eine Folie aus einem synthetischen Polymer, beispielsweise eine silikonbeschichtete Polyurethan-Folie, und/oder ein Vlies, vorzugsweise ein fadenverstärktes Vlies, sein, die je nach Bedarf nach Aushärten des Matrixmaterials wieder zu entfernen ist. Die Mantelschicht kann zudem derart ausgebildet sein, dass sie nach dem Lösen von dem Grundkörper eine glatte, äußere Oberfläche des Hohlkörpers hinterlässt. Auch kann die Mantelschicht ebenso eine Schutzfunktion vor möglichen Beschädigungen beim Transport oder dem Verbau des Hohlkörpers aufweisen. In einer anderen Ausführung kann die Mantelschicht auch dauerhaft Bestandteil des Grundkörpers bleiben und beispielsweise als Dekor- oder Schutzschicht dienen.

Damit die mindestens eine Materialbahn mit einer bestimmten Zugspannung wickelbar ist, kann vorzugsweise aus einer Papier oder Pappe enthaltenden innersten Schicht des Grundkörpers ein Gegendruckkörper gebildet werden. Die innerste Schicht kann vorzugsweise vor den übrigen Schichten um die Längsachse des Wickeldorns gewickelt werden. Um die erforderliche Festigkeit des Gegendruckkörpers zu gewährleisten, kann dieser beispielsweise aus mehreren Lagen bestehen, wobei die einzelnen Schichten durch einen Klebstoff miteinander verbunden werden. Wesentlich ist, dass die innerste, aus dem Gegendruckkörper gebildete Schicht bei dem Wickeln der übrigen Materialbahnen unter einer bestimmten Zugspannung eine derart hohe Festigkeit aufweist, dass diese durch die aufgebrachte Zugspannung nicht zusammengedrückt wird. Die innerste Schicht aus Papier oder Pappe hat zudem den Vorteil, dass sich diese auf einfache Weise und weitestgehend rückstandsfrei von dem Wickeldorn lösen lässt und ein Verkleben des Wickeldorns mit einer der übrigen Materialbahnen verhindert. Je nach Verwendung des Hohlkörpers kann der Gegendruckkörper nach Abschluss des Verfahrens als sogenannte verlorene Schalung in dem Grundkörper verbleiben oder aus diesem entfernt werden.

Alternativ kann ein Gegendruckkörper beispielsweise auch durch eine Stützschicht mit mindestens einer Holzlage als innerste Schicht gebildet werden.

Gerade wenn der Gegendruckkörper als verlorene Schalung in dem Hohlkörper verbleibt, aber nicht nur dann, kann es sinnvoll sein, die erste aber auch weitere gewickelte Schichten mit Verbindungsmitteln wie die zuvor beschriebenen Klammern mit dem Gegendruckkörper zu verbinden. Dies kann dazu dienen, die Form des Grundkörpers während des Aushärtens zu stabilisieren, indem sichergestellt ist, dass die gewickelten Schichten nicht nur aneinander, sondern an dem formgebenden Gegendruckkörper anliegen. Dies kann nicht nur bei Verwendung von vorimprägnierten Materialbahnen (Prepregs) von Vorteil sein, sondern auch bei einem Tauchimprägnieren des Grundkörpers, nachdem sämtliche Materialbahnen des Grundkörpers gewickelt wurden.

Insbesondere bei einer Tauch- oder Kesseldruckimprägnierung hat der Gegendruckkörper darüber hinaus den Vorteil, dass von den Materialbahnen aufgenommenes überschüssiges Matrixmaterial gezielt wieder aus dem Grundkörper ausgepresst werden kann, beispielsweise durch Abwalzen mittels mehrerer um den Grundkörper herum angeordneter Walzen, zwischen denen der Grundkörper gedreht wird.

Bei der Herstellung des Hohlkörpers können Gase insbesondere dann entstehen, wenn das Matrixmaterial in dem Grundkörper aushärtet. Damit der Grundkörper durch die Gase nicht beschädigt wird, kann vorteilhaft zumindest das Material, das die äußerste und/oder die innerste Schicht des Grundkörpers bildet, derart diffusionsoffen sein, dass entstehende Gase in die Umgebung entweichen können. Hierfür wären beispielsweise eine innere Papier- oder Pappschicht als verlorene Schalung oder eine Mantelschicht, die nicht diffusionsoffen ist, zu perforieren. Dabei ist darauf zu achten, dass flüssiges Matrixmaterial nicht durch die diffusionsoffene Schicht nach außen aus dem Grundkörper austritt.

Ferner ist es bevorzugt, wenn der Grundkörper in einem Endlosverfahren gewickelt und nach Aushärtung des Matrixmaterials auf eine bestimmte, frei wählbare Länge zugeschnitten wird.

Das Aushärten des Matrixmaterials der imprägnierten Materialbahnen erfolgt bei einer für das Matrixmaterial geeigneten Temperatur. Dabei wird der Grundkörper beispielsweise in einem Konvektionsofen über die gesamte Dauer der entsprechenden Temperatur ausgesetzt. Zusätzlich oder alternativ kann das Aushärten in Abhängigkeit des Matrixmaterials unter Verwendung von UV-Licht erfolgen. Darüber hinaus kann eine gleichmäßige Verteilung des Matrixmaterials in dem Grundkörper begünstigt werden, indem der Grundkörper beim Aushärten mittels einer entsprechenden Vorrichtung, beispielsweise einer sogenannten Revolvertrommel, um seine Längsachse gedreht wird.

Nachfolgend werden mögliche Ausführungsformen des Hohlkörpers anhand von Figuren näher erläutert.

Es zeigen

Fig. la: den Schichtaufbau eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hohlkörpers;

Fig. 1b: einen Querschnitt des Hohlkörpers des ersten Ausführungsbeispiels;

Fig. 2a: den Schichtaufbau eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hohlkörpers;

Fig. 2b: einen Querschnitt des Hohlkörpers des zweiten Ausführungsbeispiels;

Fig. 3a: den Schichtaufbau eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hohlkörpers;

Fig. 3b: einen Querschnitt des Hohlkörpers des dritten Ausführungsbeispiels; Fig. 4a: den Schichtaufbau eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hohlkörpers;

Fig. 4b: einen Querschnitt des Hohlkörpers des vierten Ausführungsbeispiels;

Fig. 5a: den Schichtaufbau eines fünften Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hohlkörpers;

Fig. 5b: einen Querschnitt des Hohlkörpers des fünften Ausführungsbeispiels.

Die Figuren la und 1b zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hohlkörpers 1, wobei Figur la schematisch den Aufbau der einzelnen Schichten und Figur 1b einen Schnitt quer zu der Längsrichtung des Hohlkörpers zeigen. Der Hohlkörper umfasst genau einen Grundkörper 6 mit einem kreisrunden Querschnitt, der in der Mitte einen Innenraum 2 aufweist, der von mehreren gewickelten Schichten umgeben ist. Als innerste Schicht weist der Hohlkörper eine erste Textilschicht 3 auf, die als flächenförmiges, textiles Gebilde ein Gewebe enthält. Die äußerste Schicht ist eine zweite Textilschicht 4, die ebenfalls ein Gewebe enthält. Das Gewebe der Textilschichten 3, 4 besteht aus Sisalfasern und weist ein Rohgewicht von beispielsweise 950 g/m 2 sowie eine Dicke von beispielsweise ursprünglich 2, 3 mm auf, wobei sich diese jedoch in einer imprägnierten und ausgehärteten Schicht erhöhen kann. Zwischen der ersten Textilschicht 3 und der zweiten Textilschicht 4 ist eine Stützschicht 5 angeordnet, die ein Vlies mit natürlichen und synthetischen Fasern enthält. Alle Schichten sind mit jeweils einer Materialbahn gewickelt worden. Zudem sind die Materialbahnen der Schichten derart mit einem Phenolharz imprägniert und miteinander verbunden, dass sie den verfestigten Grundkörper 6 bilden. Die Dicke der einzelnen Schichten sowie das Verhältnis der Schichtdicken zu dem Durchmesser des Innenraums 2 ist lediglich beispielhaft dargestellt und kann beliebig angepasst werden. Ein derartiger Hohlköper 1 kann beispielsweise als Strom- oder Telekommunikationsmast verwendet werden.

Die Figuren 2a und 2b zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hohlkörpers 1, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, dass der Grundkörper 6 als innerste Schicht einen aus Pappe gewickelten Gegendruckkörper 7 aufweist, der nach der Herstellung des Grundkörpers 6 in diesem verblieben ist.

Die Figuren 3a und 3b zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hohlkörpers 1, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, dass der Grundkörper 6 eine dritte Textilschicht 8 mit einem Gewebe und eine zweite Stützschicht 9 mit einem Vliesstoff aufweist. Dabei ist jeweils eine der Stützschichten 5, 9 zwischen zwei Textilschichten 3, 4, 8 angeordnet. Ein Hohlkörper 1 mit einem derartigen Schichtaufbau weist eine höhere Festigkeit auf als der Hohlkörper 1 des ersten Ausführungsbeispiels.

Die Figuren 4a und 4b zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hohlkörpers xl, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, dass der Grundkörper 6 als äußerste Schicht eine Dekorschicht 11 aufweist, die an die zweite Textilschicht 4 angrenzt. Ferner weist der Grundkörper 6 als innerste Schicht eine an die erste Textilschicht 3 angrenzende Schutzschicht 10 auf, die unter anderem eingerichtet ist, das Austreten eines fluiden Mediums aus dem Innenraum 2 zu verhindert. Ein derartiger Hohlkörper kann beispielsweise im Tiefbau als Rohr für Flüssigkeiten oder Gase verwendet werden.

Die Figuren 5a und 5b zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hohlkörpers 1, bei dem zwischen der ersten Textilschicht 3 und der Stützschicht 5 sowie zwischen der zweiten Textilschicht 4 und der Stützschicht 5 jeweils ein Metallgewebeband 12 angeordnet ist. In das Metallgewebeband 12 sind zwei Reihen von Löchern 13 gestanzt, an deren Rändern mehrere hakenartige Elemente 14 hervortreten. Dabei bilden jeweils zwei in der Figur 5a übereinander angeordnete Löcher 13 ein Paar. Die hakenartigen Elemente 14 benachbarter Paare treten abwechselnd zu einer jeweils entgegengesetzten Seite des Metallgewebebands 12 hervor. Die hakenartigen Elemente 14 greifen in die angrenzenden Schichten ein und dienen dazu, Scherkräfte zwischen den Schichten des Grundkörpers 6 bei der Herstellung vor dem Aushärten des Matrixmaterials aufzunehmen, so dass die Zugspannung in den Schichten im Wesentlichen aufrecht erhalten bleibt. Das Metallgewebeband 12 muss sich nicht vollständig entlang der Länge des Grundkörpers 6 erstrecken, sondern kann lediglich abschnittsweise eingebracht werden, wie in Figur 5a angedeutet ist.

Der erfindungsgemäße Hohlkörper 1 ist nicht auf die in den Ausführungsbeispielen dargestellten Schichtkombinationen beschränkt, sondern kann beliebige weitere Schichtkombinationen und Anzahlen an Schichten aufweisen. Bezugszeichen

Hohlkörper Innenraum erste Textilschicht zweite Textilschicht Stützschicht Grundkörper Gegendruckkörper dritte Textilschicht zweite Stützschicht

Schutzschicht Dekorschicht Metallgewebeband Löcher hakenartige Elemente