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Verfahren zur Herstellung von Produkten aus Faserstoffen und hydraulischen Bindemitteln.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Produktes aus Faserstoffen und hydraulischen Bindemitteln, insbesondere von Asbestzement, und bezweckt die Beseitigung bzw. Verringerung jener Übelstände, die sich aus der Löslichkeit des im fertigen Produkt enthaltenen Kalkes bzw. Kalkhydrates ergeben, das im Zement als freier Kalk enthalten ist oder erst bei seiner Erhärtung frei wird. Diese Übelstände äussern sich in gewissen Fällen in einer mangelhaften Farbbeständigkeit infolge Auftretens von Kalkausblühungen sowie in einer unbefriedigenden chemischen Widerstandsfähigkeit, z. B. gegen aggressive Wässer.
Es wurde bereits vielfach versucht, die Löslichkeit des freien Kalkes im Faserzement zu bekämpfen.
Die dabei angewandten Methoden lehnen sich im allgemeinen an die bei gewöhnlichem, also faserlosem Beton geübten Massnahmen an, welche die chemische Bindung des Kalkes zum Ziele haben.
Man mischte beispielsweise dem Faserzement kieseliges Feinmehl zu, das entweder allmählich von selbst in der Kälte oder unter Anwendung der sogenannten Dampfhärtung mit dem Kalk Silikate zu bilden hatte, oder man behandelte den fertigen Faserzement mit kalkbindenden Gasen (insbesondere CO2) oder Lösungen (z. B. Wasserglas, Fluaten und ähnliche).
Während nun die erstgenannte Gruppe von Massnahmen, die Bindung des Kalkes durch kieseliges Feinmehl, sowohl bei faserlosem Beton als auch bei Faserzement von gleicher-mehr oder minder guter-Wirkung ist, muss man feststellen, dass die Wirkung von Nachbehandlungen durch Gase oder Lösungen bei Faserzement erheblich geringer ist als bei faserlosem Beton gewohnter Zusammensetzung.
Nur unter Aufwand von sehr viel Zeit ist eine für die Praxis halbwegs genügende Tiefenwirkung der genannten Reagentien zu erzielen.
Da Faserzement, insbesondere üblicher Asbestzement, hochkomprimiert ist, liegt es nahe, die geringe Tiefenwirkung der hohen Dichte bzw. der geringen Porosität zuzuschreiben. Tatsächlich lässt sich bei nicht oder gering gepresstem Faserzement eine etwas bessere Tiefenwirkung von kalkbindenden Lösungen oder Gasen beobachten, von einer befriedigenden Wirkung kann aber nicht gesprochen werden. Lässt sich mit der Erhöhung der Porosität das gewünschte Ziel - möglichst weitgehende Kalkbindung durch Gase oder Lösungen-nicht erreichen, dann müssen neue Wege besehritten werden, wie sie der vorliegenden Erfindung zugrunde liegen.
Bei der Untersuchung der Frage, warum kalkbindende Lösungen nur äusserst langsam in Faserzement eindringen, ergab sich zunächst, dass auch reines destilliertes Wasser nur sehr träge aufgenommen wird. Ein auf Asbestzement üblicher Art aufgebrachter Tropfen Wasser breitet sich kaum aus, die Hauptmenge verdunstet, nur wenig dringt ein. Asbestzement hat also gegen Wasser einen relativ hohen Benetzungswiderstand. Auf die Verminderung dieses Widerstandes also kommt es an, wenn man das Eindringen wässeriger Lösungen in Faserzement erleichtern will. Weitere Untersuchungen zeigten, dass die Höhe des Benetzungswiderstandes von Faserzement abhängig ist von der Menge der aus der Erhärtung des Zementes stammenden Gehnassen.
Sehr alter Asbestzement hat (insbesondere nach Luftlagerung oder Lagerung in karbonathartem Wasser) einen auffallend verminderten Benetzungswiderstand, was offensichtlich mit der Umwandlung der Gele in kristalline Neubildungen und der immer stärkeren Zunahme des Gehaltes an Calciumcarbonat zusammenhängt. Mit dem Zurückdrängen der Gelmengen und der Erhöhung des kristallinen Anteiles ist also der Weg zur gewünschten Verminderung des Benetzungswiderstandes gegeben. Für die Praxis kommt natürlich die Alterung des Fertigproduktes als geeignete Voraussetzung für eine ausreichende Tiefenwirkung
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wässeriger Lösungen nicht in Frage. Viel einfacher ist es, den Benetzungswiderstand von Faserzement von Haus aus durch Beimengung leichtbenetzbarer Zusätze zu vermindern.
Solche Zusätze sind, wie nach obigem einleuchtet, Kalksteinmehl (also Calciumcarbonat), aber auch andere Steinmehle, ferner Glas-, Porzellanmehl u. a. m. Als leicht benetzbare Zusätze kommen auch faserige Stoffe in Betracht, u. zw. nicht nur vollwertiger, minderwertiger oder Mikroasbest, sondern auch Ersatzfasern, wie Cellulose.
Selbst hydraulische Bindemittel können als die Benetzungsfähigkeit steigernde Zuschläge dann in Frage kommen, wenn sie entweder in ihrer hydraulischen Wirkung ganz oder teilweise gehindert werden oder ihre hydraulischen Eigenschaften bereits ganz oder grösstenteils verloren haben, sei es durch schlechte Lagerung, sei es im Beton nach genügender "Alterung". Der erstgenannte Fall ist beispielsweise dann gegeben, wenn Hochofenzement mit einem kalkbindenden Steinmehl vermischt wird, so dass die zur Auslösung der latenten Hydraulizität der Schlacke nötige Kalkmenge nur für einen Teil der Schlacke zur Verfügung steht, der Rest daher wie ein nichthydraulischer Zuschlag wirkt.
Als Beispiel für den zweitgenannten Fall seien gemahlene alte Asbestzementabfälle erwähnt. Diese enthalten neben Faserfragmenten den grössten Teil des Kalkes vom Zement als kohlensauren Kalk, so dass sie, neuem Faserzement in genügender Menge zugesetzt, dessen Benetzungsfähigkeit steigern können.
Bei der Wahl der die Benetzungsfähigkeit steigernden Zuschläge richtet man sich nach der Art des für die Nachbehandlung gewählten kalkbindenden Mediums. Will man z. B. Faserzement von möglichst hoher chemischer Widerstandsfähigkeit erzeugen, so wird man Lösungen oder Gase wählen, die mit dem Kalkhydrat chemisch schwer angreifbare Reaktionsprodukte bilden, also beispielsweise Fluate oder Kohlensäure. In diesem Falle wäre es verfehlt, etwa Kalksteinmehl als benetzbaren Zuschlag zu wählen, da es nicht nur in chemischer Hinsicht empfindlich ist, sondern auch selbst ganz zwecklos grosse Mengen von Fluat verbrauchen würde. Hier kommen reaktionsunfähige Steinmehle oder Glas-, Porzellanmehl u. ähnl. in Frage.
Kieseliges Steinmehl, dessen Zusatz zu Faserzement, wie eingangs erwähnt, bekannt ist, stellt zwar gleichfalls einen benetzungsfähigen Stoff dar. Wie jedoch bereits bemerkt, wurde ein solches
Steinmehl ausschliesslich zum Zwecke der chemischen Bindung des freien Kalkes zugemischt, und man war sich bisher des Charakters eines solchen Zusatzes als benetzungsfähiger Stoff nicht bewusst. Die vorteilhafte Wirkung der Erhöhung der Benetzungsfähigkeit wurde weder angestrebt noch trat sie in Erscheinung, da keine nachfolgende Behandlung mit kalkbindenden Flüssigkeiten oder Gasen stattfand, deren Eindringen in den Faserzement hätte gefördert werden sollen. Überdies bildeten solche Zusätze infolge der Reaktion mit dem Kalk Gele, so dass eine Erhöhung der Benetzungsfähigkeit auch unbeabsichtigt nicht eintreten konnte.
Die vorliegende Erfindung besteht demgegenüber in der Kombination eines Zusatzes von benetzungsfähigen Stoffen mit der nachfolgenden Behandlung mit kalkbindenden Flüssigkeiten oder Gasen.
Für das erleichterte Eindringen der kalkbindenden Medien ist ausser dem verringerten Be- netzungswiderstand aber noch folgendes massgebend :
Im normalen Faserzement liegt neben der Faser und gegebenenfalls der Farbe reiner Zement vor, die Porenwände bestehen daher bloss aus hydratisierten Zementteilehen. Bei Einwirkung eines mit Kalk reagierenden Mediums beteiligt sich somit die gesamte Porenwandung an der Reaktion, und die an der äussersten Oberfläche des Körpers liegenden Poren werden durch das sich bildende Reaktions- produkt derart weitgehend verengt, dass auch dadurch ein weiteres Vordringen des Mediums nach innen erheblich erschwert oder überhaupt verhindert wird. Infolge des Zementreichtums der Poren- wände nimmt ferner die Konzentration der reagierenden Lösung bei ihrem Eindringen rasch ab, was die Tiefenwirkung bedeutend verzögert.
Durch das Verdünnen des Zementes mit Steinmehlen oder andern bereits genannten Zusätzen wird also nebenbei erreicht, dass nur ein Teil der Porenwände an der Reaktion teilnimmt. Es entstehen relativ weniger Reaktionsprodukte, so dass ein weiteres Hindernis für das Eindringen des reagierenden Mediums beseitigt bzw. verkleinert ist. Die Folge ist eine intensive
Tiefenwirkung des reagierenden Mediums, d. h. eine wirksamere Bindung des Kalkes und damit grössere chemische Widerstandsfähigkeit, Farbbeständigkeit und Härte als bei normalem Faserzement.
Als Bindemittel, das in bekannter Weise verdünnt wird, kommen in der Hauptsache Zemente in Betracht, die von vornherein freien Kalk enthalten oder bei der Erhärtung Kalk abspalten, vor allem Portlandzement, Eisenportland-, Hochofen-, Erzzement und verwandte Bindemittel. Als Faser kommt vor allem Asbest in Frage, aber auch neben ihm oder statt seiner minderwertige bzw. Ersatzfasern, wie Cellulose. Ist eine Mineralisierung der Cellulose, also das Einverleiben von Kieselsäure oder Silikat, erwünscht, dann kann diese Mineralisierung vor Einbringen der Cellulose in die Mischung vorgenommen werden. Das Verfahren gemäss der Erfindung gestattet jedoch auch die nachträgliche
Mineralisierung der Cellulose, da diese bei Erhärtung des Zementes Kalkhydrat aufnimmt, das später durch das kalkbindende Medium umgewandelt wird.
Eine einfache Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass man einen Teil des Zementes der zur Herstellung des Produktes bestimmten Mischung in bekannter Weise, z. B. durch Steinpulver, ersetzt. Eine solche Mischung kann z. B. aus 50 Teilen Zement, 50 Teilen
Steinmehl und 15 Teilen Asbest bestehen. Die Herstellung des Kunststeines aus dieser Mischung
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erfolgt in beliebiger bekannter Weise. Nach Erhärtung des Kunststeines wird dieser mit einer kalkbindenden Flüssigkeit (oder einem Gas) behandelt.
Die Forderung, den Faserzement unter möglichst geringer Änderung seiner Eigenschaften farbbeständig oder chemisch widerstandsfähig zu machen, kann auch in der Weise erfüllt werden, dass das neue Produkt, das in üblicher Weise aus Faser und Zement besteht, mit einer Oberflächenschicht nach Art eines Fourniers versehen wird, die im Sinne der Erfindung zusammengesetzt ist.
Eine solche Deckschicht kann z. B. bestehen aus : 20 Teilen Zement, 5 Teilen Farbe, 75 Teilen Steinmehl und 15 Teilen Asbest. Platten können ein-oder zweiseitig, andere Gegenstände je nach Bedarf an den in Betracht kommenden Flächen mit solchen Schichten versehen werden. Durch die Vereinigung eines Grundkörpers mit solchen Deckschichten wird eine bessere (lebhaftere) Farbenwirkung sowie - bei Nachbehandlung mit härtenden Medien-grössere Härte und Dichte der Oberfläche bei sonst unveränderten Festigkeitseigenschaften des Kunststeines erzielt. Eine Erhöhung der Härte und des Verschleisswiderstandes an der Oberfläche wird im übrigen auch bewirkt, wenn das Steinmehl an sich eine höhere Härte besitzt als der Zement.
Das Aufbringen der Deckschicht auf den Grundkörper kann in beliebiger bekannter Weise erfolgen, beispielsweise durch Aufstreuen einer trockenen Mischung während oder nach der Herstellung des Faserzementes oder auf nassem Wege. Arbeitet man nach dem System Hatschek auf der Pappenmaschine, so ist die Verwendung eines besonderen Siebzylinders von Vorteil, der das gefärbte Deckschichtenmaterial auf den Grundkörper aufträgt.
Zusammenfassend kann also das Wesen der Erfindung dahingehend gekennzeichnet werden, dass Faserzement benetzungsfähige Zuschläge erhalten muss, wenn die Tiefenwirkung reaktionsfähiger Flüssigkeiten oder Gase gesichert sein soll. Bis heute war es ein von allen Fachleuten erstrebtes Ziel, die Wasseraufnahmefähigkeit von Faserzement möglichst zu vermindern, u. zw. gerade im Hinblick auf die Farbbeständigkeit und chemische Widerstandsfähigkeit. Man hat also bisher auf verminderte Benetzungsfähigkeit hingearbeitet und trotzdem versucht, mit reaktionsfähigen Lösungen (oder Gasen) eine für die Praxis ausreichende Kalkbindung zu erreichen.
Für die Bemessung des Zusatzes an benetzungsfähigen Stoffen lassen sich keine genauen Zahlenangaben machen, da diese Bemessung je nach Lage des Falles und der Verwendungsart des Produktes verschieden sein und je nach dem gewünschten Mass der Tiefenwirkung der kalkbindenden Medien durch einen einfachen Versuch festgestellt werden kann. Hingegen kann die Regel aufgestellt werden, dass eine befriedigende Wirkung im allgemeinen nur dann erzielbar ist, wenn die zugesetzte Menge benetzungsfähiger Stoffe zumindest 40% des Gemisches dieser Stoffe mit dem hydraulischen Bindemittel beträgt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Produkten aus Faserstoffen und hydraulischen Bindemitteln, insbesondere von Asbestzement, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische Bindemittel durch Zugabe von benetzungsfähigen Stoffen, insbesondere Steinmehlen von Zementfeinheit oder faserigen Stoffen, in der Menge von mindestens 40% des Gemisches dieser Stoffe mit dem hydraulischen Bindemittel verdünnt und das aus diesem Gemisch und den Faserstoffen erhaltene Produkt nach seiner Erhärtung mit selbst kalkhydratbindenden Flüssigkeiten oder Gasen behandelt wird.