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Die Erfindung betrifft ein feuerfestes, raumbeständiges Asbestzementelement mit guter mechanischer Bearbeitbarkeit, bestehend aus einer hydraulisch abgebundenen Mischung von Asbest, Zement und kieselsäurehaltigen Stoffen, sowie gegebenenfalls weiteren anorganischen Fasern, einer kleinen Menge von Zellur losefasern und aufbereitetem Abfall aus der Herstellung dieser Elemente oder aus der Herstellung von üblichem Asbestzement.
Im Zusammenhang mit Anwendungen von Asbestzementerzeugnissen treten bestimmte dringende Anforderungen, insbesondere Feuerfestigkeit, denen der übliche Asbestzement nicht genügen kann, in den Vordergrund.
Es ist bekannt, dass ein gewöhnliches Asbestzementelement das bei normalen Temperaturen eine beträchtliche Biegezugspannung auszuhalten vermag, bei Erhitzen seine Festigkeit verliert ; die Temperatur, bei welcher gewöhnlicher Asbestzement eingesetzt werden kann, soll 400 bis 5000C nicht überschreiten. Bei schnellem Temperaturanstieg über 5000C wird der gewöhnliche Asbestzement durch physikalisch-chemische Änderungen zerstört die einerseits in der Asbestfaser, anderseits im Zementstein auftreten. Überdies entstehen Risse durch Einwirkung von Druck durch den freigesetzten Wasserdampf in der Asbestzementmasse, der in Anbetracht des niedrigen Porengehaltes von Asbestzement keine Möglichkeit zur freien Entweichung hat und die Zerstörung des Asbestzement-Produktes verursacht.
In der AT-PS Nr. 148989 wird ein Verfahren zur Herstellung von gegen Wasser und wässerige Lösungen widerstandsfähigen Asbestzement-Fabrikaten beschrieben, bei welchem CaO sich an Six 2 bindet, so dass CaO nicht ausgelaugt wird, und dadurch keine Löcher im Fabrikat zurücklässt. Es wird angenommen, dass sich das Silikat zersetzt und das entstandene Kieselgurgel die Poren füllt.
Die DE-OS 1771086 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung vonAsbestzement-Produkten, bei welchem Alkanolamine als Mittel zur Regulierung der Abbindegeschwindigkeit des Portlandzementes verwendet wer-
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erzeugt werden.
In der DE-AS 1199678 wird ein Verfahren zur Verwertung von wässerigen, bei der Herstellung von Asbestzement-Waren anfallenden Schlämmen beschrieben, bei welchem die Schlämme mit Quarzsand, Hochofenschlacke oder Flugasche gemischt werden, die mit dem vorliegenden Calziumhydrat erhärten können.
Es entstehen so Calziumsilikatmassen.
Die drei genannten Patentschriften haben keine feuerfesten Asbestzementerzeugnisse zum Gegenstand.
Die DE-PS Nr. 802141 betrifft eine feuerfeste Bauisoliermasse zur Herstellung von wärmebeanspruch- ten Fussböden und Wandbelägen in Industriebetrieben. Diese Masse ist eher ein feuerfester Beton auf Basis von hydraulischen Bindemitteln, der üblicherweise einen sehr feuerfesten Zusatz enthält und zugleich die Fähigkeit hat, freies CaO zu binden, entweder unter den Bedingungen einer Dampfhärtung oder durch Reaktion im festen Zustand bei hohen Temperaturen ; gegebenenfalls liegt auch ein latenthydraulischer oder aktiver kieselsaurer Zusatz vor.
Die CH-PS Nr. 160379 betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Materialien auf Zementbasis, bei welchem man dem Zement leichte kieselsäurehaltige Stoffe und Minerale oder Pflanzenfasern zugibt.
Auch diese Patentschrift befasst sich nicht mit feuerfesten Asbestzementmassen.
Die US-PS Nr. 2, 446, 990 befasst sich mit der Verwendung von feingemahlener, granulierter Hochofenschlacke, deren latenthydraulische Eigenschaften aktiviert werden durch Zugabe von Flugasche und kleineren Mengen von portlandischemBindemittelfür die Verbesserung der Filtrierbarkeit in wässeriger Suspension. Diese Patentschrift ist auf einen Ersatz des Portlandzements gerichtet und behandelt nicht die Herstellung von feuerfesten Asbestzementmassen.
Die AT-PS Nr. 270484 behandelt eine Verbesserung der Filtrierbarkeit von Asbestzementsuspensionen, welche die Produktionsgeschwindigkeit erhöht. Es werden einige Arten von Asbest verwendet, z. B. der Chrysotilasbest, welcher vorher als ungeeignet bezeichnet wurde, und Mineralfasern mit Durchmessern von 5 bis 25 J1..
Auch diese Patentschrift befasst sich nicht mit feuerfesten Asbestzementmassen.
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Fabrikation der Produkte aus Faserstoff und hydraulischem Bindemittel in grober Form als Zusatz zu Asbestzementsuspensionen.
Die eingangs erwähnten Mängel werden durch ein feuerfestes und raumbeständiges Asbestzementelement überwunden, welches dadurch charakterisiert ist, dass die hydraulisch abgebundene Mischung im wesentlichen aus 5 bis 55 Gew.-% weichem bis halbhartem Asbest kurzer Faserlänge, 5 bis 30 Gew.-% klesel- säurehaltigem Zusatz, bestehend aus 20 bis 80 Gel.-% expandiertem Perlit und 80 bis 20 Gew.-% Kieselgur oder Spongolith, wobei die Korngrösse des expandierten Perlits bis 0, 5 mm beträgt und die Korngrösse des Kie-
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20 Gel.-% anorganischen Fasern mit einer mittleren Länge von über 10 mm die beständig gegen Korrosion in alkalischer Umgebung sind und im Fertigprodukt ihre faserförmige Struktur erhalten,
und gegebenenfalls
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halbharten Asbestfasern, besteht.
Spongolith ist ein fast zur Gänze aus dem Opal von Spongien-Resten bestehendes Gestein ('Handbuch der
Mineralogie", C. Hintze, 1. Bd., S. 1510, Leipzig 1915).
Die Vorteile des erfindungsgemässen feuerfesten und raumbeständigen Asbestzementelementes bestehen darin, dass es möglich ist, den laufend verwendeten hochwertigen Asbest durch minderwertige Arten zu er- setzen, d. h. durch weichen bis halbharten Asbest kurzer Faserlänge mit höchstens 40% Rückstand auf einem
Sieb mit einer Maschenweite von 1, 6 mm und darin, dass das erfindungsgemässe Asbestzementelement eine niedrige Dichte und eine maximale Porosität bei Einhaltung der geforderten Festigkeitseigenschaften besitzt, u. zw. als Folge der Herabsetzung der Menge des Zementbindemittels und des Einsatzes einer maximalen
Menge eines zweckmässig gewählten Füllstoffes.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Asbestzement- elementes beruht darauf, dass es einen günstigen Wasserdampfdurchlässigkeitsbeiwert, eine niedrige Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität und gute Bearbeitbarkeit, einschliesslich der Möglichkeit des Anschlagens durch Nägel und der Befestigung durch Holzschrauben aufweist.
Die kieselsäurehaltigen Stoffe, wie expandierter Perlit, Kieselgur und Spongolith, die erfindungsgemäss in der erwähnten Kombination eingesetzt werden, ermöglichen die Bindung von freiem Kalk, der bei der Hydratation von Portlandzement entsteht, die Herabsetzung von Volumsänderungen und die Unterdrückung einer übermässigen Schrumpfung des Produktes, sowie die Sicherstellung der benötigten Porosität für den freien Abgang des durch die Einwirkung von hohen Temperaturen freigesetzten Wasserdampfes ; anderseits wird die Dichte dadurch in optimaler Weise herabgesetzt.
Der Gehalt von Staubanteilen der im Einklang mit der Erfindung eingesetzten Kurzfaser-Asbeste übt keinen negativen Einfluss auf die physikalisch-mechanischen Eigenschaften der Produkte aus, wie es bei der herkömmlichen Asbestzementherstellung der Fall ist. Im Falle der Herstellung von nichtautoklaven behandelten, feuerfesten Asbestzementelementen bilden diese Staubanteile den funktionellen Füllstoff, der sich in seinen Eigenschaften den künstlich eingeführten, feingemahlenen kieselsäurehaltigen Stoffen nähert ; im Falle einer Autoklavenbehandlung im Zuge des Herstellungsprozesses reagieren diese Staubanteile mit dem anwesenden Kalziumhydroxyd und tragen so zur Erhöhung der Festigkeit des Produktes bei.
Zur Herstellung der erfindungsgemässen feuerfesten Asbestzementelemente wurde ferner der Zementbindemittelgehalt auf die unerlässliche untere Grenze, die durch die geforderten Festigkeitseigenschaften bestimmt ist, herabgesetzt. Durch Herabsetzung des Bindemittelgehaltes kommt es allgemein zum Übergang von einem System, bei welchem die Fasern und Körner der Füllstoffe in der Grundbindemasse des erhärteten Portlandzements"schwimmen", zu Strukturen mit einem in gewissem Ausmass entgegengesetzten Charakter, gebildet durch Fasern und Füllstoffe, deren gegenseitige Verbindung durch eine dünne Bindemittelschicht sichergestellt wird, die die Fasern und Körner der Füllstoffe umhüllt und Produkte mit den geforderten mechanischen Eigenschaften ermöglicht.
Diese Strukturen bilden ebenfalls eine Voraussetzung zur Erreichung der benötigten Porosität und guten Verarbeitbarkeit des Produktes.
Der Vorschlag des kombinierten Zusatzes von expandiertem Perlit und Kieselgur oder expandiertem Perlit und Spongolith verbindet in vorteilhafter Weise das etwas unterschiedliche Verhalten und die Einflüsse dieser Stoffe auf den technologischen Prozess, besonders auf die Entwässerung der Suspension und die Ausbildung der Matte, sowie auch auf bestimmte Eigenschaften der Produkte, besonders die Volumsänderungen durch Einwirkung von Temperatur und Feuchtigkeit. Ausserdem wird eine maximale Herabsetzung der Dichte der Produkte ermöglicht, wobei der vorliegende Kieselgur- bzw. Spongolith-Anteil genügt, um den bei der Hydratation des Zements gebildeten freien Kalk auch ohne Autoklavenbehandlung der Produkte-zu binden. Durch die Bildung neuer Bindemittelformationen bei der Reaktion von Kieselgur bzw.
Spongolith mit Kalk wird die Festigkeit des endgültigen Elementes erhöht. Die Gesamtmenge der eingeführten quarzhaltigen Zusätze wird durch die Staubfraktion ergänzt, die im verwendetenKurzfaser-Asbest vorliegt.
Der Zusatz einer verhältnismässig sehr kleinen Menge langer anorganischer Fasern, wie Langfaser-Asbest, Mineral- oder Glasfasern, mit einer mittleren Länge über 10 mm die in alkalischer Umgebung korrosionsbeständig sind und im Fertigprodukt ihre faserförmige Struktur erhalten, z. B. von halbharten Asbestfasern mit einem Rest von wenigstens 50% auf einem Sieb mit einer Maschenweite von 4, 8 mm, verbessert insbesondere die Suspendierung und Dispergierung mit den übrigen Komponenten, ferner die Mattenbildung bei der Filtration, die Kohäsion der aufgetragenen Matte, was die Manipulation erleichtert, und die Festigkeit des Produktes.
Die Menge der zugegebenen Fasern muss mit Rücksicht auf den Gesamtgehalt an Füllstoffen und die Art der Suspensionsvorbereitung unter Einbeziehung einer erhöhten Neigung bestimmter Faserarten zu Verkürzungen im Verlauf der Verarbeitung gewählt werden.
Unter den angeführten Fasern mit erhöhter Beständigkeit in alkalischer Umgebung sind solche Mineraloder Glasfasern zu verstehen, bei welchen die Korrosion so weit verlangsamt wurde, dass die Funktionseigenschaften der Fasern im Produkt für die vorausgesetzte Zeit der technischen Lebensdauer desselben erhalten bleiben.
Ausser den erwähnten anorganischen langfaserigen Zusätzen kann mit Vorteil Sulfat-oderSulfit-Zellulo-
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se, zerfasertes Altpapier usw. zugesetzt werden, was die Ausbildung einer Monoschicht auf der Siebtrommel und dadurch die Leistung der Formmaschine günstig beeinflusst.
Bei der Herstellung von feuerfesten Asbestzementelementen gemäss der Erfindung ist es zweckmässig, mit höher konzentrierten wässerigen Suspensionen der Ausgangskomponenten zu arbeiten als beim Formen von Platten auf der Formanlage nach Hatschek üblich. Die höhere Arbeitskonzentration bei relativ hoher Arbeitsgeschwindigkeit der Formmaschine wird durch den kombinierten Zusatz von expandiertem Perlit und Kieselgur oder expandiertem Perlit und Spongolith in den genannten Grenzen ermöglicht und dient zur Sicherstellung einer besseren Homogenisierung der Komponenten und zur Unterdrückung der Entmischung leichter Fraktionen ; es wird ferner die Ausbildung der dünnen Filtrationsschicht verbessert und die Auftragungsgeschwindigkeit erhöht.
Bei der Herstellung von feuerfesten Asbestzementelementen wird z. B. so vorgegangen, dass zuerst eine Zellulosesuspension vorbereitet wird, welcher weicher bis halbharter Kurzfaser-Asbest mit höchstens 40% Rückstand auf einem Sieb mit der Maschenweite 1, 6 mm sowie eine langfaserige Fraktion zugegeben wird ; weiter werden die genannten kieselsäurehaltigen Stoffe, rückgeführter Schlamm aus den Rekuperatoren, Zement, die Erhärtung des Zements beschleunigende. Zusätze, gegebenenfalls weitere Zusätze, wie gemahlener harter Abfall aus der Eigenproduktion oder aus der Herstellung von üblichem Asbestzement, eingemischt.
Die gewonnene Suspension wird wie üblich auf der Formanlage nach Hatschek entwässert ; vor der Entwässerung wird die Konzentration der Suspension auf ungefähr 30 Gew.-% gebracht. Die gewonnene nasse Matte wird auf gepresste und ungepresste Produkte verarbeitet. Zur Beschleunigung des Abbindungs- und Erhärtungsprozesses ist es vorteilhaft, die Produkte einer Dampfbehandlung resp. Autoklavenbehandlung zu unterziehen. In der Endphase werden die Produkte getrocknet worauf eine Anpassung der Produkte auf die gewünschten Abmessungen durchgeführt wird.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung :
Beispiel 1 : Zusammensetzung der Ausgangsbeschickung :
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<tb> 5 <SEP> kg <SEP> nasse <SEP> Zellulose <SEP> mit <SEP> 30 <SEP> Gew.-% <SEP> aktiver <SEP> Trockensubstanz
<tb> 180 <SEP> kg <SEP> Asbest <SEP> M <SEP> 6-40
<tb> 25 <SEP> kg <SEP> Asbest <SEP> P <SEP> 3-60
<tb> 18 <SEP> kg <SEP> expandierter <SEP> Perlit
<tb> 25 <SEP> kg <SEP> Spongolith
<tb> 80 <SEP> kg <SEP> Portlandzement <SEP> 450
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Die auf der Formanlage nach Hatschek vorbereiteten Produkte wurden einer Pressung und Dampfbehandlung unterzogen und hatten dann die Möglichkeit zu erhärten.
Die Dichte der gewonnenen Platten betrug
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Beispiel 2 :
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<tb> 5 <SEP> kg <SEP> nasse <SEP> Zellulose <SEP> mit <SEP> 30 <SEP> Gew.-% <SEP> aktiver <SEP> Trockensubstanz
<tb> 185 <SEP> kg <SEP> Asbest <SEP> M <SEP> 6-40
<tb> 25 <SEP> kg <SEP> Mineralwolle
<tb> 18 <SEP> kg <SEP> expandierter <SEP> Perlit
<tb> 15 <SEP> kg <SEP> Kieselgur
<tb> 90 <SEP> kg <SEP> Portlandzement <SEP> 450
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kg/mBeispiel 3 :
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<tb> 5 <SEP> kg <SEP> nasse <SEP> Zellulose <SEP> mit <SEP> 30 <SEP> Gew.-% <SEP> aktiver <SEP> Trockensubstanz
<tb> 180 <SEP> kg <SEP> Asbest <SEP> M <SEP> 6-40
<tb> 23 <SEP> kg <SEP> Asbest <SEP> P <SEP> 3-60
<tb> 33 <SEP> kg <SEP> expandierter <SEP> Perlit
<tb> 10 <SEP> kg <SEP> Spongolith
<tb> 80 <SEP> kg <SEP> Portlandzement <SEP> 450
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Die wie in Beispiel 1 hergestellten Produkte ohne Anwendung von Pressen hatten eine Dichte von 650 kg/m3und eine Biegezugfestigkeit parallel zu den Fasern von 105 kg/cm2, senkrecht zu den Fasern von 65 bis 70 kg/cm2.