CH648007A5

CH648007A5 - Process for producing a fibre-reinforced, hydraulically setting material

Info

Publication number: CH648007A5
Application number: CH11440/79A
Authority: CH
Inventors: Otto W Gordon; Peter E Dr Meier; Gero Dr Buettiker
Original assignee: Ametex Ag
Priority date: 1979-12-21
Filing date: 1979-12-21
Publication date: 1985-02-28

Abstract

Asbestos-free, fibre-reinforced, hydraulically setting materials are produced which are a suspension of hydraulic binder, fibres, excess water and, if appropriate, further additives. The fibres used are 2 to 20% by volume, relative to the solids, of filter fibres and 0.5 to 20% by volume, relative to the solids, of reinforcing fibres, both of which are subjected to a pretreatment which improves the dispersability. Owing to this pretreatment, the fibres can be uniformly distributed in the suspension. The material can be processed on the dehydrating units conventional for the production of asbestos cement and can be used for the same purposes as asbestos cement.

Description

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PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten hydraulisch abbindenden Materials, bei welchem ein hydraulisches Bindemittel mit Fasern, Wasser und gegebenenfalls weiteren Zusätzen zu einer Aufschlämmung vermischt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Fasern 2 bis 20 Volumprozent, bezogen auf die Feststoffe, Filterfasern und 0,5 bis 20 Volumprozent, bezogen auf die Feststoffe, Armierungsfasern verwendet werden, welche beide einer die Dispergierbarkeit in der Aufschlämmung erhöhenden Vorbehandlung unterzogen werden, bei welcher eine anorganische, in Wasser unlösliche oder schwerlösliche Ausscheidung auf den Fasern gebildet wird, und dass Wasser in grösserer Menge als der zum Abbinden des Bindemittels benötigten Menge zugesetzt wird. PATENT CLAIMS 1. A process for producing a fiber-reinforced, hydraulically setting material, in which a hydraulic binder is mixed with fibers, water and, if appropriate, further additives to form a slurry, characterized in that the fibers are 2 to 20 percent by volume, based on the solids, filter fibers and 0. 5 to 20 volume percent, based on the solids, reinforcing fibers are used, both of which are subjected to a pretreatment which increases the dispersibility in the slurry, in which an inorganic, water-insoluble or poorly soluble precipitate is formed on the fibers, and that water in a larger amount is added as the amount required to set the binder.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorbehandlung der Fasern zwecks Ausscheidung wenigstens einer Verbindung, insbesondere eines Salzes, in und/oder auf den Fasern, diese mit einer ersten in Lösung befindlichen Verbindung, insbesondere einem Salz, zusammengebracht werden, und die derart behandelten Fasern mit einer zweiten Verbindung, insbesondere einem Salz, in Berührung gebracht werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that for pretreating the fibers for the purpose of excreting at least one compound, in particular a salt, in and / or on the fibers, these are brought together with a first compound in solution, in particular a salt, and the fibers treated in this way are brought into contact with a second compound, in particular a salt.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Filterfasern anorganische und/oder organische faserige Materialien verwendet werden, die bei einem Zusatz von 0,8% zu einer wässerigen 7,2%igen Zementdispersion, nach dem Entwässern dieser Dispersion auf einer Entwässerungsmaschine, wenigstens 60% des Zementes zurückhalten. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that inorganic and / or organic fibrous materials are used as filter fibers, the addition of 0.8% to an aqueous 7.2% cement dispersion after dewatering this dispersion a drainage machine, hold back at least 60% of the cement.

4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Armierungsfasern anorganische oder organische Kunstfasern, z. B. Stahlfasern, Glasfasern, Kohlenstoff-Fasern, Polyvinylalkoholfasern, Polypropylenfasern, Viskosefasern, Acrylfasern, Phenolformaldehydharzfasern, Polyesterfasern, aromatische und aliphatische Polyamidfasern oder Gemische davon verwendet werden. 4. The method according to any one of the claims 1 to 3, characterized in that inorganic or organic synthetic fibers, for. B. steel fibers, glass fibers, carbon fibers, polyvinyl alcohol fibers, polypropylene fibers, viscose fibers, acrylic fibers, phenol formaldehyde resin fibers, polyester fibers, aromatic and aliphatic polyamide fibers or mixtures thereof.

5. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Armierungsfasern solche verwendet werden, welche durch eine Zugbeanspruchung von 8,83 cN/tex höchstens eine Dehnung von 1% erfahren und vorzugsweise bei einer Bruchdehnung von höchstens 10% eine Reissfestigkeit von mindestens 52,95 cN/tex aufweisen. 5. The method according to claim 4, characterized in that the reinforcing fibers used are those which experience a maximum elongation of 1% through a tensile stress of 8.83 cN / tex and preferably a tensile strength of at least 52 at an elongation at break of at most 10%. 95 cN / tex.

6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Faserarten der Aufschlämmung gesondert beigefügt werden. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the two types of fibers are added to the slurry separately.

7. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern vor der Beimischung zur Aufschlämmung nach Arten getrennt oder vermischt vorbehandelt werden. 7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the fibers are pretreated according to types or mixed before admixing to the slurry.

8. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern in der Aufschlämmung vorbehandelt werden. 8. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the fibers in the slurry are pretreated.

9. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlung der Fasern mit Aluminiumsulfat, Eisensulfat oder Eisenchlorid in wässeriger Lösung und anschliessende Ausfällung mit Calciumhydroxid oder Bariumhydroxid erfolgt. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the pretreatment of the fibers with aluminum sulfate, iron sulfate or iron chloride in aqueous solution and subsequent precipitation with calcium hydroxide or barium hydroxide.

10. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 8 mit Ausnahme des Patentanspruches 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlung der Fasern mit Boraten erfolgt. 10. The method according to any one of claims 1 to 8 with the exception of claim 2, characterized in that the pretreatment of the fibers is carried out with borates.

11. Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Formteilen, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verfahren gemäss einem der Patentansprüche 1 bis 10 ein faserverstärktes, hydraulisch abbindendes Material hergestellt wird, das erhaltene Material auf einer Entwässerungsvorrichtung entwässert und von Hand oder maschinell in die gewünschte Form verbracht und abbinden gelassen wird. 11. A method for producing fiber-reinforced molded parts, characterized in that a fiber-reinforced, hydraulically setting material is produced by the method according to one of claims 1 to 10, the material obtained is dewatered on a dewatering device and brought into the desired shape by hand or by machine and is allowed to set.

12. Formteile, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch 11. 12. Molded parts, produced by the method according to claim 11.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten hydraulisch abbindenden Materials, insbesondere eines Zementmaterials, welches zwei faserige Komponenten aufweist, sowie aus solchen Materialien hergestellte Formkörperjeder Art. The present invention relates to a method for producing a fiber-reinforced hydraulically setting material, in particular a cement material which has two fibrous components, and to molded articles of any kind made from such materials.

Asbestverstärkte Zementmassen haben sich während Jahrzehnten auf dem Baumaterialsektor bestens bewährt und einen festen Platz eingenommen. Besonders die Herstellung verschiedenster Bauteile, wie Rohre, Wellplatten, Dachschiefer, etc. mit Hilfe von Entwässerungsverfahren, z. B. nach Magnani [siehe Heribert Hiendl, Asbestzementmaschinen , Seite 42 (1964)] oder Hatschek (siehe unten) sind in der entsprechenden Industrie stark verbreitet. Ein bevorzugtes Verfahren, nämlich die Technologie der Wickelverfahren, z. B. nach Hatschek, ist schon seit Jahrzehnten bekannt (AT-PS 5970). Asbestos-reinforced cement masses have proven their worth in the construction materials sector for decades and have taken a firm place. Especially the production of various components, such as pipes, corrugated sheets, roofing slate, etc. with the help of drainage processes, e.g. B. according to Magnani [see Heribert Hiendl, asbestos cement machines, page 42 (1964)] or Hatschek (see below) are very common in the corresponding industry. A preferred method, namely the technology of the winding method, e.g. B. according to Hatschek, has been known for decades (AT-PS 5970).

Diese bekannten Verfahren zur Herstellung von z. B. Asbestzementrohren und -platten basieren auf der Verwendung von Rundsiebmaschinen. Dabei wird eine stark verdünnte Asbestzementsuspension über einen Stoffkasten und einen Siebzylinder in Form eines Vlieses auf einen Filz übertragen und mit Hilfe von Formatwalzen oder Rohrkernen bis zur gewünschten Dicke aufgewickelt. Hierbei können je nach dem verwendeten Asbestfasertypus folgende Probleme auftreten: Der von den Minen bezogene voraufgeschlossene Asbest muss in den Aufbereitungsanlagen der Asbestzementwerke weiter aufgeschlossen, d. h. in einem Kollergang weiter geöffnet werden.Eines der schwierigsten Probleme besteht darin, die in der Natur vorkommenden verschiedenen Asbestfasersorten ohne Kürzung und Staubentwicklung aufzuschliessen, wobei der Aufschlussgrad ein gewisses Mass nicht überschreiten darf, da sonst Entwässerungs- oder Fahrschwierigkeiten auf der Rundsiebmaschine auftreten können. These known processes for the production of z. B. Asbestos cement pipes and plates are based on the use of circular screening machines. A highly diluted asbestos cement suspension is transferred to a felt via a fabric box and a sieve cylinder in the form of a fleece and wound up to the desired thickness using format rollers or tube cores. Depending on the type of asbestos fiber used, the following problems can occur: The pre-digested asbestos obtained from the mines must be further digested in the processing plants of the asbestos cement plants. H. One of the most difficult problems is to digest the various types of asbestos fibers found in nature without shortening and dust generation, whereby the degree of digestion must not exceed a certain level, since otherwise dewatering or driving difficulties can occur on the rotary screen machine.

Ausser dem Asbestaufschluss ist auch die richtige Zusammensetzung der verschiedenen Asbestfaserarten, zum Beispiel Längen, Talkgehalt, etc., von grundsätzlicher Bedeutung für die Maschinenfahrweise und die Qualität der herzustellenden Produkte. In addition to the asbestos digestion, the correct composition of the different types of asbestos fibers, for example lengths, talc content, etc., is of fundamental importance for the machine operation and the quality of the products to be manufactured.

Die Asbestaufbereitung sowie die Abmischung der verschiedenen Asbestsorten wirken sich entscheidend auf den Produktionsablauf und die Qualität der Endprodukte aus. The processing of asbestos and the mixing of the different types of asbestos have a decisive impact on the production process and the quality of the end products.

Nur beim Beherrschen dieser Parameter ist es möglich, witterungsbeständige Produkte mit guten mechanischen Eigenschaften zu erhalten. Die Stoffkastenform für die Rundsiebe sowie die darin eingebauten Stoffrührer spielen ebenfalls eine wesentliche Rolle für die Verteilung der Asbestfasern im Vlies respektive für die Faserrichtung des Asbestes im fertigen Produkt. Die Faserverteilung im Vlies hat eine wesentliche Bedeutung für die wirtschaftliche Ausnützung der Asbestfasern, da bei schlechter Stoffkastengeometrie und Rührerwirkung die Gefahr von Asbestansammlungen im Vlies besteht, wodurch die regelmässige Faserarmierung im Produkt verschlechtert wird. Im weiteren sind solche Asbestansammlungen für das Verhalten der Produkte in frostgefährdeten Gebieten und für das Adhäsionsverhalten von Farbbelägen von Nachteil. Only if you master these parameters is it possible to obtain weather-resistant products with good mechanical properties. The shape of the fabric box for the circular sieves and the fabric stirrers built into them also play an important role in the distribution of the asbestos fibers in the fleece and in the fiber direction of the asbestos in the finished product. The fiber distribution in the fleece is of crucial importance for the economic exploitation of the asbestos fibers, since if the material box geometry and the stirrer effect are poor, there is a risk of asbestos accumulation in the fleece, which worsens the regular fiber reinforcement in the product. Furthermore, such asbestos accumulations are disadvantageous for the behavior of the products in frost-prone areas and for the adhesion behavior of colored coverings.

Bei der Entwässerung des Asbestzement-Vlieses auf dem When dewatering the asbestos cement fleece on the

Filz muss, je nach Aufbereitung der Fasern, das üblicherweise in verschiedenen Vakuumkästen herrschende Vakuum richtig angepasst werden. Ist dies nicht der Fall, so können z. B. Zementpartikel aus dem Vlies herausgerissen werden, oder das Vlies ungenügend entwässert werden, womit beim Wickeln schlechte Produkte entstehen. Depending on the processing of the fibers, felt must be correctly adjusted to the vacuum that is usually found in various vacuum boxes. If this is not the case, z. B. cement particles are torn out of the nonwoven, or the nonwoven is insufficiently dewatered, resulting in bad products during winding.

Während des Wickelvorganges wird im allgemeinen durch zusätzliche Pressung das entstehende Produkt noch einmal entwässert. Der entsprechende Anpressdruck muss dem Wassergehalt des Vlieses sowie der gewickelten Wandstärke angepasst werden. Ist dies nicht der Fall, so entstehen Festigkeitsprobleme oder Qualitätseinbussen durch verpresste Produkte. During the winding process, the resulting product is generally dewatered again by additional pressing. The corresponding contact pressure must be adapted to the water content of the fleece and the wound wall thickness. If this is not the case, strength problems or loss of quality arise due to pressed products.

Neben all diesen maschinentechnischen Details und Einstellungen an den Produktionsstrassen, welche notwendig sind um einen erfolgreichen Prozessablauf zu gewährleisten, basieren diese bekannten Verfahren auf der ausgezeichneten Affinität und der Filterwirkung, d. h. dem Zementrückhaltevermögen der Asbestfaser gegenüber dem Zement. Neben dieser guten Zement-Filtrationswirkung der Asbestfaser, dient diese aber auch gleichzeitig als armierende Faser im hydratisierten Endprodukt. In addition to all these machine-technical details and settings on the production lines, which are necessary to ensure a successful process flow, these known methods are based on the excellent affinity and the filter effect, i. H. the cement retention capacity of the asbestos fiber compared to the cement. In addition to this good cement filtration effect of the asbestos fiber, it also serves as a reinforcing fiber in the hydrated end product.

Diesen beiden vorteilhaften Eigenschaften der Asbestfasern steht auch ein ganz spezifischer Nachteil gegenüber. Die durch die Natur bedingten physikalischen Eigenschaften, insbesondere die niedere Bruchdehnung bewirkt, dass reine Asbestzementprodukte eine gewisse Sprödheit aufweisen. These two advantageous properties of asbestos fibers also have a very specific disadvantage. The physical properties caused by nature, in particular the low elongation at break, mean that pure asbestos cement products have a certain brittleness.

Diese Eigenschaft zeigt sich in einer begrenzten Schlagzähigkeit. Es wurde dann auch nicht unterlassen, nach neuen Fasern zu suchen, welche als Zementarmierungsfasern zu flexibleren Endprodukten führen könnten. This property manifests itself in limited impact strength. It was then not neglected to look for new fibers that could lead to more flexible end products as cement reinforcement fibers.

In einem Patent aus dem Jahre 1951 zur Herstellung von Asbest-Zement-Produkten (DE-PS 878 918) wurde die Verstärkung von Zement mit Faserstoffen, wie Zellstoff oder sonstigen organischen oder anorganischen Fasern erwähnt. In a patent from 1951 for the production of asbestos-cement products (DE-PS 878 918) the reinforcement of cement with fibrous materials such as cellulose or other organic or inorganic fibers was mentioned.

Im Verlaufe der späteren Jahre wurden in diesem Zusammenhang unzählige natürliche und synthetische Fasern auf ihre Eignung als Zementarmierungsfasern getestet. Es wurden z. B. Versuche mit Baumwolle, Seide, Wolle, Polyamidfasern, Polyesterfasern, Polypropylenfasern und anorganischen Fasern, wie Glasfasern, Stahlfasern, Kohlenstofffasern, etc. durchgeführt. In the course of the later years innumerable natural and synthetic fibers were tested for their suitability as cement reinforcement fibers. There were e.g. B. Experiments with cotton, silk, wool, polyamide fibers, polyester fibers, polypropylene fibers and inorganic fibers, such as glass fibers, steel fibers, carbon fibers, etc. are carried out.

Durch die Baumaterialien herstellende Industrie wurden bereits schon einige Verfahren zur Herstellung von holzverstärkten Zementprodukten veröffentlicht. Beispiele sind: DE-PS 585 581, DE-PS 654 433, DE-PS 818 921, DE-PS 915 317, GB-PS 252 906, GEB-PS 455 571, SE-OS 13139/68, SE-PS 60 225 und CH-PS 216902. The manufacturing industry has already published a number of processes for manufacturing wood-reinforced cement products. Examples are: DE-PS 585 581, DE-PS 654 433, DE-PS 818 921, DE-PS 915 317, GB-PS 252 906, GEB-PS 455 571, SE-OS 13139/68, SE-PS 60 225 and CH-PS 216902.

Die in diesen Patenten beschriebenen Verfahren arbeiten jedoch ausnahmslos mit einer minimalen Menge Wasser, welches für die Abbindung der hydraulischen Bindemittel benötigt wird. Die Technologie des Mischens von Zement, Holzspänen und Wasser, sowie die Herstellung von Baumaterialien aus diesen Gemischen ist vollständig verschieden von einem Hatschek-Verfahren, welches mit verdünnten wässerigen Aufschlämmungen arbeitet. Die in den obigen Patenten beschriebene Vorbehandlung der Holzstoffe mit verschiedenen Mineralsalzen dient hier einzig zur Stabilisierung oder Mineralisierung der durch Wasser quellbaren cellulosischen Bestandteile des Holzes. Die Mineralsalze können auch dazu dienen, um im Holz vorhandene Schadstoffe, welche das Abbinden des Zementes stören, zu blockieren, so dass ein guter Verbund von Holz und Zement gewährleistet ist. However, the processes described in these patents all work with a minimal amount of water, which is required for the setting of the hydraulic binders. The technology of mixing cement, wood shavings and water, as well as the production of building materials from these mixtures, is completely different from a Hatschek process which works with dilute aqueous slurries. The pretreatment of the wood materials with various mineral salts described in the above patents serves only to stabilize or mineralize the water-swellable cellulosic components of the wood. The mineral salts can also be used to block existing pollutants in the wood that interfere with the setting of the cement, so that a good bond between wood and cement is guaranteed.

Nach den in den vorgängigen Kapiteln eingehend beschriebenen technischen Schwierigkeiten, welche mit den in der Industrie verbreiteten Entwässerungsmaschinen bei der Herstellung von Asbestzement-Produkten auftreten können, ist es offensichtlich, dass es beim alleinigen Ersatz von Asbestfasern durch andere Fasern praktisch unmöglich war, nach denselben Methoden und mit bereits vorhandenen Vorrichtungen grosstechnisch befriedigende faserverstärkte Zementprodukte zu produzieren. Diese Vorschläge sind denn auch nie in einer industriellen Produktion realisiert worden. After the technical difficulties described in detail in the previous chapters, which can occur with the drainage machines commonly used in the manufacture of asbestos cement products, it is obvious that it was practically impossible to replace asbestos fibers with other fibers using the same methods and to produce fiber-reinforced cement products that are satisfactory on an industrial scale with existing devices. These suggestions have never been implemented in industrial production.

Als eines der grössten Probleme mit anderen als Asbestfasern, tritt immer eine schlechte Verteilung der Fasern in der Zement-Wasseraufschlämmung auf. Die Fasern trennen sich vom Gemisch und bilden Knäuel. Ebenso verunmöglichte das schlechte Zement-Rückhaltevermögen der meisten Fasern eine technische Produktion. Ferner beschränkt sich der Festigkeitsbeitrag vieler synthetischer Fasern im Zementprodukt auf ein Minimum, da vor allem bei hydrophoben, organischen Fasern nur eine schlechte Haftung in der Zementmatrix vorhanden ist. Es wurde jedoch festgestellt, dass bei zusätzlicher Anwesenheit einer reduzierten Menge an Asbest, die Herstellung von faserverstärkten Produkten nach den bestehenden Entwässerungsverfahren durchaus möglich ist [GB-PS 855.729].Der Zusatz einer Menge von 0,5 bis 5% Asbest ermöglicht, dass sich organische und anorganische Fasern in einer Zement-Wasser-Aufschlämmung besser verteilen lassen, wobei gleichzeitig auch eine genügende Zement-Rückhaltewirkung beim Entwässerungsvorgang gewährleistet wird. As one of the biggest problems with non-asbestos fibers, there is always a poor distribution of the fibers in the cement water slurry. The fibers separate from the mixture and form balls. The poor cement retention of most fibers also made technical production impossible. Furthermore, the strength contribution of many synthetic fibers in the cement product is kept to a minimum, since poor adhesion is present in the cement matrix, especially with hydrophobic, organic fibers. However, it was found that with the additional presence of a reduced amount of asbestos, the production of fiber-reinforced products according to the existing drainage processes is entirely possible [GB-PS 855.729]. The addition of an amount of 0.5 to 5% asbestos enables that Allow organic and inorganic fibers to be better distributed in a cement-water slurry, while at the same time ensuring a sufficient cement retention effect during the drainage process.

Zur Verbesserung der Haftung der Fasern in der Zementmatrix wurde vorgeschlagen, fibrillierte Polyamidfilme einzusetzen [US-PS 3 591 395]. In der UdSSR-Zeitschrift Polim. Stroit. Mater. , 1975, 41. 152-7, [C.A. 86, 7766/Z (1977)] wird beschrieben, dass Fasern mit rechteckigen Querschnitten ein verbessertes Haftvermögen aufweisen. To improve the adhesion of the fibers in the cement matrix, it has been proposed to use fibrillated polyamide films [US Pat. No. 3,591,395]. In the USSR magazine Polim. Stroit. Mater. , 1975, 41. 152-7, [C.A. 86, 7766 / Z (1977)] describes that fibers with rectangular cross sections have an improved adhesive power.

Weitere Erfinder beschreiben thermoplastische Faserschnitte, welche an den Faserenden durch Aufschmelzen verdickt werden, so dass ebenfalls eine Verbesserung der Verankerung dieser Fasern in der Zementmatrix stattfinden soll [Ja AS 7 403 7407]. In der DE-OS 2 819 794 wird vorgeschlagen, mit Hilfe von speziell modifizierten Polypropylenfasern zweier verschiedener Schnittlängen, faserverstärkte Zementplatten herzustellen. Als Herstellungsverfahren werden Entwässerungsverfahren eingesetzt, wobei das Gemisch der Polypropylen-Faserschnitte mit Zellulosefasern und mit einem Teil der Zement-Wasser-Aufschlämmung vorgemischt wird, bevor die für den Verarbeitungsprozess benötigte Konzentration der Feststoffe eingestellt wird.Dieses Verfahren ist jedoch im wesentlichen auf den Einsatz speziell modifizierter Polypropylenfasern mit definierten Mischungen verschiedener Faserschnittlängen eingeschränkt. Andere Fasern lassen sich hierfür nicht verwenden. Other inventors describe thermoplastic fiber sections which are thickened at the fiber ends by melting, so that an improvement in the anchoring of these fibers in the cement matrix is also to take place [Ja AS 7 403 7407]. DE-OS 2 819 794 proposes to produce fiber-reinforced cement boards with the help of specially modified polypropylene fibers of two different cutting lengths. Dewatering processes are used as the manufacturing process, whereby the mixture of the polypropylene fiber sections is premixed with cellulose fibers and with part of the cement-water slurry before the concentration of the solids required for the processing process is adjusted. However, this process is essentially specific to the use modified polypropylene fibers with defined blends of different fiber cut lengths restricted. Other fibers cannot be used for this.

Aus verschiedenen Gründen ist es jedoch erstrebenswert, auf den in der Asbestzement-Industrie vorbereiteten Produktionsanlagen faserverstärkte Zementprodukte mit guten mechanischen Eigenschaften herzustellen, welche ohne Hilfe jeglichen Asbestzusatzes und unter Verwendung herkömmlicher Fasern angefertigt werden können. For various reasons, however, it is desirable to produce fiber-reinforced cement products with good mechanical properties on the production plants prepared in the asbestos cement industry, which can be produced without the use of any asbestos additive and using conventional fibers.

Es wurde nun überraschend gefunden, dass es möglich ist, durch Kombination von zwei Arten allgemein auf dem Markt erhältlichen Fasern mit verschiedenen Eigenschaften, im folgenden als Armierungsfasern und Filterfasern bezeichnet, direkt auf den bestehenden Maschinen zu vollkommen asbestfreien Produkten zu gelangen, welche sich den konventionellen Asbestzementprodukten sowohl in verschiedenen mechanischen Eigenschaften, wie auch hinsichtlich der Arbeitshygiene als überlegen zeigen. Ein wesentliches Kennzeichen der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass auf beiden Arten von Fasern eine zumindest schwerlösliche Ausscheidung gebildet wird, z.B. aus zwei Salzen, die zusammengebracht ein unlösliches Salz erzeugen können, indem die Fasern mit einer Lösung eines ersten, wasserlöslichen Salzes zusammengebracht werden und das zweite Salz dieser Faser-Salzlösung-Suspension zugemischt wird. Dank dieser Vorbehandlung der Fasern wird ermöglicht, dass auf einer herkömmlichen Entwässerungsmaschine vom Typ Hatschek aus einer Zement-Faser-Aufschlämmung ein einwandfreies Vlies entsteht. Das erfindungsgemässe Verfahren ist in Patentanspruch 1 definiert. It has now surprisingly been found that it is possible, by combining two types of fibers which are generally available on the market and have different properties, hereinafter referred to as reinforcing fibers and filter fibers, to obtain completely asbestos-free products which are conventional compared to conventional machines Show asbestos cement products as superior in different mechanical properties as well as in terms of occupational hygiene. An essential characteristic of the present invention is that an at least sparingly soluble excretion is formed on both types of fibers, e.g. of two salts which, when brought together, can produce an insoluble salt by bringing the fibers together with a solution of a first, water-soluble salt and the second salt being mixed into this fiber-salt solution suspension. This pretreatment of the fibers enables a perfect nonwoven to be made from a cement-fiber slurry on a conventional Hatschek dewatering machine. The method according to the invention is defined in claim 1.

Der Einfachheit halber wird in der vorliegenden Beschreibung auf Zement als bevorzugtes Bindemittel Bezug genommen. Alle anderen hydraulisch abbindenden Bindemittel können aber anstelle von Zement eingesetzt werden. For the sake of simplicity, the present description refers to cement as the preferred binder. All other hydraulically setting binders can be used instead of cement.

Das erfindungsgemässe Verfahren soll wie folgt erläutert werden: Unter Filterfasern sind allgemein faserige Systeme zu verstehen, welche keinen nennenswerten Beitrag zur eigentlichen Verstärkung des Zementes leisten. Die Hauptaufgabe dieser Fasern besteht darin, den Zement beim Entwässern der Faser-Zement-Aufschlämmung im Verbund zurückzuhalten. The method according to the invention is to be explained as follows: filter fibers are generally fibrous systems which do not make any significant contribution to the actual reinforcement of the cement. The main task of these fibers is to retain the cement in the composite when dewatering the fiber-cement slurry.

In der konventionellen Asbest-Zement-Produktion wird diese Aufgabe von der Asbestfaser gelöst, welche auch gleichzeitig als Verstärkungsfaser dient. Für das erfindungsgemässe Verfahren geeignete Filterfasern sind z. B. Zellulosefasern jeder Art, z. B. in Form von Pulp, Holzschliff, Altpapier, Holzmehl, zellulosehaltigen Abfällen von Müllbeseitigungsanlagen, etc. Es können aber auch Wollfasern, Seide oder Fibride , z. B. aus Polypropylen, verwendet werden. In conventional asbestos-cement production, this task is solved by the asbestos fiber, which also serves as a reinforcing fiber. Suitable filter fibers for the method according to the invention are e.g. B. cellulose fibers of any kind, e.g. B. in the form of pulp, wood pulp, waste paper, wood flour, cellulose-containing waste from waste disposal plants, etc. But it can also wool fibers, silk or fibrids, eg. B. made of polypropylene.

Daneben können auch Filterfasern auf anorganischer Basis, wie Kaolin- oder Steinwolle, im erfindungsgemässen Verfahren eingesetzt werden. In addition, filter fibers on an inorganic basis, such as kaolin or rock wool, can also be used in the process according to the invention.

In der nachfolgenden Tabelle I sind einige Werte für das Zementrückhaltevermögen verschiedener Filterfasern zusammengestellt. Die Filtrationsversuche wurden mit Hilfe einer Hatschek-Maschine durchgeführt. Die Hatschek Maschine wurde mit einer wässerigen Aufschlämmung von 72 g/Liter Zement und 8 g/Liter Filterfasern beschickt. Die Absaugevorrichtung im Entwässerungsteil wurde so eingestellt, dass die Faser-Zement-Vliese einen Restwassergehalt von 30% ab Maschine aufwiesen. Vom Rückwasser der Maschine wurden Proben entnommen und darin der Schlammgehalt durch Filtrieren mit einer Filternutsche bestimmt. Table I below lists some values for the cement retention capacity of various filter fibers. The filtration tests were carried out using a Hatschek machine. The Hatschek machine was charged with an aqueous slurry of 72 g / liter cement and 8 g / liter filter fibers. The suction device in the drainage section was set so that the fiber-cement nonwovens had a residual water content of 30% from the machine. Samples were taken from the machine's backwater and the sludge content was determined by filtering with a suction filter.

Das Auswägen des Niederschlages erfolgte nach einer Trocknung bei 110 "C während 6 Stunden. The precipitation was weighed out after drying at 110 ° C. for 6 hours.

Tabelle I Zementrückhaltevermögen verschiedener Filterfasern beim Einsatz auf einer Hatschek-Maschine Filterfaser-Typ Zementrückhaltevermögen in % des eingesetzten Zementes Rockwool Lapinus-Typ 793176 88% Rockwool DI 70% Altpapier, ohne Glanzpapier 71% Altpapier/Zellulose KHBX = 4:1 65% Hostapulp EC-5300 93% Hostapulp R-830 86% Asbest (analog Beispiel 1) 72% Um diesen Filterfasern die gleichmässige Verteilung in der Zementaufschlämmung zu erleichtern werden sie erfin dungsgemäss einer Vorbehandlung unterzogen, auf welche weiter unten näher eingegangen wird. Die Konzentration der Filterfaser im ganzen Zement-Faser-Gemisch variiert von 2 Volumprozent bis 20 Volumprozent, bezogen auf die Feststoffe. Sie ist weitgehend materialabhängig und beträgt bevorzugt 8 Volumprozent bis 15 Volumprozent. Table I Cement retention capacity of various filter fibers when used on a Hatschek machine Filter fiber type Cement retention capacity in% of the used Cement Rockwool Lapinus type 793176 88% Rockwool DI 70% waste paper, without glossy paper 71% waste paper / cellulose KHBX = 4: 1 65% Hostapulp EC-5300 93% Hostapulp R-830 86% asbestos (analogous to example 1) 72% In order to facilitate the uniform distribution in the cement slurry of these filter fibers, they are subjected to a pretreatment according to the invention, which will be discussed in more detail below. The concentration of Filter fiber in the whole cement-fiber mixture varies from 2 Volume percent to 20 volume percent, based on the solids. It is largely dependent on the material and is preferably 8 percent by volume to 15 percent by volume.

Als Armierungsfasern können alle bekannten anorganischen und organischen Armierungsfasern eingesetzt werden, wie Glas-, Stahl-, Kohlenstoff-, Aramid-, Polypropylen-, Polyvinylalkohol-, Polyester-, Polyamid- oder Polyacrylfasern, etc. Damit eine Armierungsfaser ihrer Aufgabe in Produkten mit hohen Festigkeiten, z. B. Wellplatten, usw. gerecht werden kann, ist neben einer möglichst hohen Reissfestigkeit von wenigstens 6 g/den eine möglichst geringe Bruchdehnung, im allgemeinen von < 10% erforderlich. Für Produkte mit geringeren Ansprüchen sind auch andere Fasern, z. B. All known inorganic and organic reinforcing fibers can be used as reinforcing fibers, such as glass, steel, carbon, aramid, polypropylene, polyvinyl alcohol, polyester, polyamide or polyacrylic fibers, etc. So that a reinforcing fiber fulfills its task in products with high Strengths, e.g. B. corrugated sheets, etc., in addition to the highest possible tensile strength of at least 6 g / den the lowest possible elongation at break, generally of <10% is required. Other fibers, e.g. B.

aus Altmaterialien, verwendbar. Die Armierungsfasern sind in Mengen von 0,5 bis 20 Volumprozent, bevorzugt 4 bis 8 Volumprozent, bezogen auf die Feststoffe, im Zement Faser-Gemisch vorhanden. Die Armierungsfasern werden bevorzugt in Schnittlängen von 4 bis 25 mm zugemischt, wobei sowohl gleichmässig lange Einzel-Fasern als auch eine Mischung verschieden langer Fasern zum Einsatz kommen können. Ebensogut können auch gemahlene Fasern verwendet werden. Der Titer der Einzelfasern kann in einem weiten Bereich schwanken, doch werden Titer von 0,5 bis 6 dtex bevorzugt. Die Armierungsfasern werden üblicherweise in der Zementmasse gleichmässig verteilt. In Spezialfällen, wie z. B. from old materials, usable. The reinforcing fibers are present in the cement fiber mixture in amounts of 0.5 to 20 volume percent, preferably 4 to 8 volume percent, based on the solids. The reinforcing fibers are preferably mixed in cut lengths of 4 to 25 mm, both uniformly long individual fibers and a mixture of fibers of different lengths being used. Ground fibers can also be used. The titer of the individual fibers can vary within a wide range, but titres of 0.5 to 6 dtex are preferred. The reinforcing fibers are usually evenly distributed in the cement mass. In special cases, such as B.

bei Formstücken, können an Stellen, welche den Einwirkungen mechanischer Kräfte besonders ausgesetzt sind, zusätzliche Faserverstärkungen angebracht werden, z. B. in Form von Faservliesen, Garnen, Seilen, Netzen, Geweben, etc. eingewickelt oder eingelegt werden. for fittings, additional fiber reinforcements can be attached at points that are particularly exposed to the effects of mechanical forces, e.g. B. in the form of non-woven fabrics, yarns, ropes, nets, fabrics, etc. are wrapped or inserted.

Es können Armierungsfasern mit runden Querschnitten, wie auch nicht-runden Querschnitten, z. B. Fasern mit rechteckigen oder multilobalen Querschnitten eingesetzt werden. Reinforcing fibers with round cross sections, as well as non-round cross sections, e.g. B. fibers with rectangular or multilobal cross sections can be used.

Ferner können Armierungsfasern einer einzigen Art, wie auch Mischungen verschiedener Armierungsfasern zum Einsatz gelangen. Die Fasern können auch durch bekannte Nachbehandlung oder Beschichtungen zusätzlich zur erfindungsgemässen Behandlung noch besonders zementverträglich gemacht worden sein. Furthermore, reinforcement fibers of a single type, as well as mixtures of different reinforcement fibers, can be used. The fibers can also have been made particularly cement-compatible by known aftertreatment or coatings in addition to the treatment according to the invention.

Die erfindungsgemässe Vorbehandlung, welche die Verteilung und das Verhalten der Fasern in der verdünnten Zementaufschlämmung begünstigt, umfasst die Vorbehandlung der Filterfasern und der Armierungsfasern mit Mitteln, welche eine anorganische, in Wasser zumindest schwerlösliche Ausscheidung bilden. The pretreatment according to the invention, which favors the distribution and the behavior of the fibers in the diluted cement slurry, comprises the pretreatment of the filter fibers and the reinforcing fibers with agents which form an inorganic precipitate which is at least sparingly soluble in water.

Besonders geeignete Mittel zur Durchführung der Faservorbehandlung sind anorganische Verbindungen, von denen z. B. eine erste Verbindung zuerst mit den Fasern in Form einer wässerigen Lösung in Berührung gebracht wird und alle Verbindungen miteinander unter Bildung mindestens einer unlöslichen Verbindung in und/oder auf der Faser reagieren. Particularly suitable agents for carrying out the fiber pretreatment are inorganic compounds, of which e.g. B. a first compound is first brought into contact with the fibers in the form of an aqueous solution and all compounds react with one another to form at least one insoluble compound in and / or on the fiber.

Geeignete Faservorbehandlungen können zum Beispiel mit folgenden Systemen durchgeführt werden: Eisensulfat Calciumhydroxid, Aluminiumsulfat-Calciumhydroxid, Aluminiumsulfat-Bariumhydroxid, Eisensulfat-Bariumhydroxid, Eisenchlorid-Calciumhydroxid, Zirkonsulfat Calciumhydroxid oder mit verschiedenen Boraten. Eine besonders geeignete Vorbehandlung besteht in der Ausfällung von Aluminiumhydroxid und Calciumsulfat auf den Fasern durch Behandlung der Fasern mit wässeriger Aluminiumsulfatlösung und Zusatz von Calciumhydroxid. Suitable fiber pretreatments can be carried out, for example, with the following systems: iron sulfate calcium hydroxide, aluminum sulfate calcium hydroxide, aluminum sulfate barium hydroxide, iron sulfate barium hydroxide, iron chloride calcium hydroxide, zirconium sulfate calcium hydroxide or with various borates. A particularly suitable pretreatment consists in the precipitation of aluminum hydroxide and calcium sulfate on the fibers by treating the fibers with aqueous aluminum sulfate solution and adding calcium hydroxide.

Die Vorbehandlung erfolgt im allgemeinen durch Be sprühen, Eintauchen oder sonstiges Inberührungbringen der Fasern mit einer wässerigen Lösung des löslichen Reaktions teilnehmers mit nachfolgendem Zusatz des gegebenenfalls verwendeten zweiten Reaktionsteilnehmers. The pretreatment is generally carried out by spraying, dipping or other contacting the Fibers with an aqueous solution of the soluble reaction participant with subsequent addition of the second reaction participant optionally used.

Die Behandlung, z. B. die Ausfällung von Calciumsulfat und Aluminiumhydroxid aus Aluminiumsulfat und Cal ciumhydroxid, bewirkt die gleichmässige Verteilung der ein zelnen Fasern in der Zement-Faser-Aufschlämmung. Die Vorbehandlung der beiden Faserarten kann getrennt erfolgen oder gleichzeitig oder nacheinander im gemeinsamen Bad durchgeführt werden. The treatment, e.g. B. the precipitation of calcium sulfate and aluminum hydroxide from aluminum sulfate and calcium hydroxide causes the uniform distribution of a single fibers in the cement-fiber slurry. The pretreatment of the two types of fibers can be carried out separately or simultaneously or in succession in the shared bath.

Im allgemeinen werden die Fasern mit einer Lösung behandelt, die je nach der Löslichkeit der verwendeten Verbindung eine 2- bis 30%ige Konzentration, insbesondere eine 8bis 15%ige, und bevorzugt eine etwa 10%ige Konzentration aufweist. Auf das Fasergewicht bezogen werden im allgemeinen etwa 5 bis 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise 10 bis 20% und insbesondere etwa 15% des ersten verwendet. Die zweite Komponente wird mit Vorteil in stöchiometrischem Überschuss, der bis zum Dreissigfachen und mehr betragen kann, eingesetzt. Bevorzugt wird ein drei- bis dreissigfacher aber schuss, insbesondere ein zwanzigfacher Überschuss. In general, the fibers are treated with a solution which, depending on the solubility of the compound used, has a 2 to 30% concentration, in particular an 8 to 15% concentration, and preferably an approximately 10% concentration. Based on the fiber weight, generally about 5 to 50 percent by weight, preferably 10 to 20% and in particular about 15% of the first are used. The second component is advantageously used in a stoichiometric excess, which can be up to thirty times or more. A three to thirtyfold shot is preferred, in particular a twentyfold excess.

Hydrophobe Armierungsfasern, wie Polypropylenfasern, Polyamidfasern, Polyesterfasern, etc. können vorgängig zur erfindungsgemässen Faservorbehandlung mit hydrophilen, organischen Ausrüstungen versehen werden. Solche Ausrüstungen sind von verschiedensten Herstellern auf der Basis von Acrylaten, Expoxyverbindungen, Isocyanaten, etc. im Handel erhältlich und können durch Beschichten oder Besprühen auf die Fasern oder Filme gebracht werden. Die Aushärtung solcher Überzüge erfolgt entweder durch Katalysatoren und/oder Hitzebehandlungen. Hydrophobic reinforcing fibers, such as polypropylene fibers, polyamide fibers, polyester fibers, etc., can be provided with hydrophilic, organic finishes beforehand for the fiber pretreatment according to the invention. Such equipment is commercially available from a wide variety of manufacturers based on acrylates, epoxy compounds, isocyanates, etc. and can be applied to the fibers or films by coating or spraying. Such coatings are cured either by means of catalysts and / or heat treatments.

Es können auch hydrophobe Armierungsfasern verwendet werden, welche anorganische Zusätze, wie Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Calciumsulfat, Talk, Titandioxid, usw. Hydrophobic reinforcing fibers can also be used, which contain inorganic additives such as barium sulfate, calcium carbonate, calcium sulfate, talc, titanium dioxide, etc.

enthalten, die den Fasern vor dem Verspinnen zugegeben wurden. included, which were added to the fibers before spinning.

Unter dem für die Erfindung geeigneten hydraulisch abbindenden Bindemittel wird ein Material verstanden, das einen anorganischen Zement und/oder ein anorganisches Binde- oder Klebemittel enthält, das durch Hydratisieren gehärtet wird. Zu besonders geeigneten Bindemitteln, die durch Hydratisieren gehärtet werden, zählen z. B. Portland Zement, Tonerde-Schmelzzement, Eisenportland-Zement, Trasszement, Hochofenzement, Gips, die bei Autoklavenbehandlung entstehenden Calciumsilikate, sowie Kombinationen der einzelnen Bindemittel. The hydraulically setting binder suitable for the invention is understood to mean a material which contains an inorganic cement and / or an inorganic binder or adhesive which is hardened by hydration. Particularly suitable binders which are cured by hydration include e.g. B. Portland cement, alumina melt cement, Eisenportland cement, trass cement, blast furnace cement, gypsum, the calcium silicates formed during autoclave treatment, and combinations of the individual binders.

Die vorbehandelten Fasern, das hydraulisch abbindende Bindemittel, Wasser, sowie allfällige weitere übliche Zusatzmittel, wie Füllstoffe, Farbstoffe, usw. werden auf übliche Weise zu einer Aufschlämmung vermischt, die auf herkömmlichen Entwässerungsvorrichtungen, z. B. Wickelmaschinen, kontinuierliche Entwässerungsanlagen, wie Monostranganlagen, Rundsieben, Langsieben, Injektionsanlagen oder Filterpressen, verarbeitet, zu den gewünschten Artikeln, wie Platten, Wellplatten, Rohren, Dachschiefer, von Hand oder maschinell geformten Formstücken jeder Art auf bekannte Weise verformt und auf übliche Weise abbinden gelassen werden. The pretreated fibers, the hydraulically setting binder, water, and any other customary additives, such as fillers, dyes, etc., are mixed in a conventional manner to form a slurry which is applied to conventional dewatering devices, e.g. B. winding machines, continuous drainage systems, such as monostrand systems, circular screens, Fourdrinier screens, injection systems or filter presses, processed to the desired items, such as sheets, corrugated sheets, pipes, roofing slate, by hand or machine-shaped fittings of any type, deformed in a known manner and in the usual way be allowed to set.

Die vorliegende Erfindung soll an den folgenden Beispielen näher erläutert werden, wobei diese Beispiele die Erfindung in keiner Weise einschränken sollen. Obwohl die Erfindung von besonderem Wert für die Herstellung asbestfreier Produkte ist, ist es auch möglich, einen Teil der Armierungsfasern durch Asbestfasern zu ersetzen. The present invention is to be explained in more detail by the following examples, which examples are not intended to restrict the invention in any way. Although the invention is of particular value for the production of asbestos-free products, it is also possible to replace part of the reinforcing fibers with asbestos fibers.

Sofern nicht anders vermerkt, beziehen sich die Prozentangaben in den nachfolgenden Beispielen auf das Gewicht. Unless otherwise noted, the percentages in the following examples relate to the weight.

Es ist für den Fachmann ein Leichtes, die nachfolgenden Beispiele je nach Verwendungszweck des Materials durch geeignete Wahl der Fasern und/oder der Verfahrensschritte und Vorrichtungen abzuändern. It is easy for a person skilled in the art to change the following examples, depending on the intended use of the material, by suitable selection of the fibers and / or the process steps and devices.

Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel: Asbestzement) Asbest Grade 4, kanadischer Provenienz wurde im Verhältnis 1:3 mit Asbest Grade 5, russischer Provenienz in einem Kollergang mit 40 Gewichtsprozent Wasser während 30 Minuten gekollert. 153 kg (Trockengewicht) dieser Asbestmischung wurden in einen schnellaufenden Vertikalmischer eingetragen, in welche sich 1,5 m3 Wasser befanden und während 10 Minuten weiter aufgeschlossen. Nach dem Umpumpen in einen Horizontalmischer wurde eine Tonne Portland-Zement mit einer spezifischen Oberfläche von 3000 bis 4000 cm2/g zugemischt. Die erhaltene Asbest-Zement-Slurry wurde in eine Rührbütte gepumpt, von der aus die Verteilung auf eine Hatschek-Maschine erfolgte.Auf dieser Maschine wurden mit sieben Umdrehungen der Formatwalze Platten von 6 mm hergestellt, welche zwischen geölten Blechen während 45 Minuten in einer Stapelpresse bei einem spezifischen Messdruck von 250 105 Pa auf eine Dicke von 4,8 mm gepresst wurden. Die Prüfung erfolgte nach einer Abbindezeit von 28 Tagen, nachdem die Platten noch während 3 Tagen gewässert worden waren. Die Versuchsresultate sind in Tabelle II zusammengestellt. Example 1 (comparative example: asbestos cement) Asbestos grade 4, Canadian provenance was rolled in a ratio of 1: 3 with asbestos grade 5, Russian provenance in a pan mill with 40 weight percent water for 30 minutes. 153 kg (dry weight) of this asbestos mixture were introduced into a high-speed vertical mixer, in which 1.5 m3 of water were found and further digested for 10 minutes. After pumping into a horizontal mixer, a ton of Portland cement with a specific surface area of 3000 to 4000 cm2 / g was added. The asbestos-cement slurry obtained was pumped into a mixing chest, from which it was distributed to a Hatschek machine. This machine was used to produce 6 mm plates with seven revolutions of the format roller, which were placed between oiled plates in a stack press for 45 minutes at a specific measuring pressure of 250 105 Pa to a thickness of 4.8 mm. The test was carried out after a setting time of 28 days after the plates had been soaked for 3 days. The test results are summarized in Table II.

Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel: Filterfasern allein) In einem Kollergang wurde Holzschliff während 15 Minuten mit 50% einer 10%igen Aluminiumsulfatlösung gekollert. Der so behandelte Holzschliff wurde noch mindestens während 3 Tagen gelagert, um die Wirkung noch zusätzlich zu verstärken. 102 kg des auf diese Weise vorbehandelten Holzschliffes wurden in 1 m3 Wasser während 10 Minuten in einem Solvopulper gepulpt. Anschliessend wurde diese Suspension auf 2,5 m3 weiter verdünnt und 15 kg Aluminiumsulfat als 20%ige wässerige Lösung zugefügt. Example 2 (comparative example: filter fibers alone) In a pan mill, wood pulp was milled with 50% of a 10% aluminum sulfate solution for 15 minutes. The wood pulp treated in this way was stored for at least 3 days to further enhance the effect. 102 kg of the pre-treated wood pulp were sculpted in 1 m3 of water for 10 minutes in a Solvopulper. This suspension was then further diluted to 2.5 m3 and 15 kg of aluminum sulfate were added as a 20% aqueous solution.

Die Suspension wurde nun mit 50 kg pulverförmigem Calciumhydroxid versetzt und während 5 Minuten weiter gepulpt, worauf ein Umpumpen in ein langsam laufendes Horizontalmischgerät erfolgte, in welchem während 15 Minuten die Reaktion von Aluminiumsulfat und Calciumhydroxid weitergeführt wurde. The suspension was then mixed with 50 kg of powdered calcium hydroxide and further sculpted for 5 minutes, after which pumping into a slow-running horizontal mixer was carried out, in which the reaction of aluminum sulfate and calcium hydroxide was continued for 15 minutes.

Nach dem Umpumpen in einen Zementmischer wurden 1000 kg Zement mit einer spezifischen Oberfläche von ca. After pumping into a cement mixer, 1000 kg of cement with a specific surface area of approx.

3000 bis 4000 cm2/g während 10 Minuten eingemischt. Zur Verbesserung der Flockung wurden sodann 80 g Polyacrylamid in Form einer 0,2%igen wässerigen Lösung zugemischt. Dieses vorliegende Gemisch wurde aus einer Rührbütte einer Hatschek-Maschine zugeführt und wie in Beispiel 1 beschrieben weiter verarbeitet. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle II zusammengestellt. 3000 to 4000 cm2 / g mixed in for 10 minutes. 80 g of polyacrylamide in the form of a 0.2% strength aqueous solution were then mixed in to improve the flocculation. This mixture was fed from a mixing chest to a Hatschek machine and further processed as described in Example 1. The results are also summarized in Table II.

Beispiel 3 Holzschliff wurde in einem Kollergang zunächst während 15 Minuten mit 50% einer 10%igen Aluminiumsulfatlösung gekollert. Der so behandelte Holzschliff wurde noch mindestens während 3 Tagen gelagert, um die Einwirkung weiter zu verstärken. In einem Solvopulper wurde dieser vorbehandelte Holzschliff als 8%ige Suspension während 10 Minuten gepulpt, dies entspricht 80 kg Holzschliff in 1 m3 Wasser. Diese Fasersuspension wurde auf 2,5 m3 verdünnt, 22 kg PVA-Faser, Schnittlänge 6 mm, 2,3 dtex zugefügt und während 5 Minuten weiter gepulpt. Anschliessend wurden 15 kg Aluminiumsulfat als 20%ige Lösung zugefügt und das Gemisch mit 50 kg pulverförmigem Calciumhydroxid versetzt. Nach weiteren 5 Minuten Pulpen wurde die Suspension in ein langsam laufendes Horizontalmischgerät gepumpt und dort während 15 Minuten reagieren gelassen. Example 3 Wood pulp was first rolled in a pan mill for 15 minutes with 50% of a 10% aluminum sulfate solution. The wood pulp treated in this way was stored for at least 3 days in order to further intensify the effect. This pretreated wood pulp was sculpted as an 8% suspension for 10 minutes in a Solvopulper, which corresponds to 80 kg wood pulp in 1 m3 of water. This fiber suspension was diluted to 2.5 m3, 22 kg of PVA fiber, cutting length 6 mm, 2.3 dtex was added and continued to sculpt for 5 minutes. 15 kg of aluminum sulfate were then added as a 20% solution and the mixture was mixed with 50 kg of powdered calcium hydroxide. After a further 5 minutes of pulping, the suspension was pumped into a slow-running horizontal mixer and allowed to react there for 15 minutes.

3000 bis 4000 cm2/g während 10 Minuten eingemischt. Um noch bessere Flockung zu erzielen, wurden weitere 80 g Polyacrylamid in Form einer 0,2%igen Lösung zugemischt. 3000 to 4000 cm2 / g mixed in for 10 minutes. In order to achieve even better flocculation, a further 80 g of polyacrylamide were mixed in the form of a 0.2% solution.

Das nun vorliegende Gemisch wurde aus einer Rührbütte einer Hatschek-Maschine zugeführt und nach der in Beispiel 1 beschriebenen Art zu Platten verarbeitet. Die Resultate sind wiederum in Tabelle II zusammengestellt. The mixture now present was fed from a mixing chest to a Hatschek machine and processed into plates in the manner described in Example 1. The results are again summarized in Table II.

Beispiel 4 In einem Solvopulper wurden 56 kg Polypropylen-Fibride als 4%ige wässerige Suspension während 10 Minuten gepulpt. Nach dem Verdünnen mit Wasser auf 2,5 m3 wurden 22 kg gemahlene Polyacrylnitrilfasern Dralon mit einer durchschnittlichen Faserlänge von 6 mm und einer Feinheit von 2,2 dtex zugeführt und während 5 Minuten weiter gepulpt. Anschliessend wurden 15 kg Aluminiumsulfat als 20%ige wässerige Lösung eingetragen, während 5 Minuten gepulpt und mit 50 kg pulverförmigem Calciumhydroxid versetzt. Diese Mischung wurde weitere 5 Minuten gepulpt und nach dem Umpumpen in einen langsam laufenden Horizontalmischer während 15 Minuten weiter reagieren gelassen. Die Zementzugabe und die weitere Verarbeitung erfolgte nach den Angaben in Beispiel 2. Die Resultate sind ebenfalls in Tabelle II zusammengestellt. Example 4 56 kg of polypropylene fibrids as a 4% aqueous suspension were sculpted in a Solvopulper for 10 minutes. After dilution with water to 2.5 m 3, 22 kg of ground dralon polyacrylonitrile fibers with an average fiber length of 6 mm and a fineness of 2.2 dtex were added and further sculpted for 5 minutes. Subsequently, 15 kg of aluminum sulfate were introduced as a 20% aqueous solution, sculpted for 5 minutes and mixed with 50 kg of powdered calcium hydroxide. This mixture was sculpted for a further 5 minutes and, after being pumped into a slow-running horizontal mixer, allowed to react further for 15 minutes. The cement was added and further processing was carried out as described in Example 2. The results are also summarized in Table II.

Tabelle II Prüfungsergebnisse der Versuchsbeispiele 1 bis 4 Bei- Armierungs- Vol.-% Filterfaser Vol.-% Zement Nimm2 N mm/mm2 Dichte spiel faser Vol.-% Biegezug- Spezifische g/cm3 No. festigkeit Schlagzähig keit 1 Asbest 12 - 88 26,5 1,8 1,80 2 - Holzschliff 20 80 14,0 0,3 1,62 3 Polyvinyl- 4 Holzschliff 16 80 24,6 2,8 1,70 alkohol 4 Polyacryl- 4 Polypropylen- 16 80 22,2 2,4 1,60 nitril Fibride Das obige Beispiel 1 ist als Vergleichsbeispiel gedacht und zeigt die Werte, welche nach den konventionellen Verfahren erreicht werden können. Die Asbestfaser übernimmt hier gleichzeitig die Rolle einer Filter- wie auch einer Verstärkungsfaser.In Beispiel 2 sind die Werte wiedergegeben, welche gefunden wurden, wenn nur Zellulosefasern als Filterfasern eingesetzt werden, wobei auch schon in diesem Falle eine erfindungsgemässe Vorbehandlung der Filterfasern erfolgte, da ohne diese Vorbehandlung eine Produktion auf einer Hatschek-Maschine äusserst schlecht verlaufen würde. Table II Test results of the test examples 1 to 4 reinforcement vol.% Filter fiber vol.% Cement Nimm2 N mm / mm2 density play fiber vol.% Bending tensile specific g / cm3 no. strength Impact resistance 1 asbestos 12 - 88 26.5 1.8 1.80 2 - wood pulp 20 80 14.0 0.3 1.62 3 polyvinyl 4 wood polishing 16 80 24.6 2.8 1.70 alcohol 4 polyacrylic - 4 polypropylene - 16 80 22.2 2.4 1.60 nitrile fibrids Example 1 above is intended as a comparative example and shows the values which can be achieved by the conventional methods. The asbestos fiber takes on the role of a filter and a reinforcing fiber at the same time. In example 2, the values are shown which were found when only cellulose fibers are used as filter fibers, and in this case too, the filter fibers were pretreated according to the invention, since without this pretreatment would make production on a Hatschek machine extremely bad.

Ein Beispiel mit einer Armierungsfaser allein kann nicht gegeben werden, da es mit Ausnahme der Asbestfaser nicht möglich ist, nach den bestehenden Wickelverfahren damit allein faserverstärkte Platten herzustellen. An example with a reinforcing fiber alone cannot be given, since with the exception of the asbestos fiber it is not possible to use it to manufacture fiber-reinforced panels using the existing winding processes.

Aus demselben Grunde ist es ebensowenig möglich Beispiele für Armierungsfaser/Filterfaser-Systeme ohne die erfindungsgemässe Vorbehandlung zu geben. For the same reason, it is just as impossible to give examples of reinforcing fiber / filter fiber systems without the pretreatment according to the invention.

Die Beispiele 3 bis 5 sind Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens. Es ist ersichtlich, wie durch die Kombination von Armierungs- und Filterfasern verstärkte Zementprodukte hergestellt werden können, welche den bisher verbreiteten Asbest-Zement-Produkten hinsichtlich der Schlagzähigkeit überlegen sind und gleichzeitig hohe Biegezugfestigkeit aufweisen. Das separat aufgeführte Beispiel 5 zeigt die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens für die Produktion von Wellplatten. Für die einwandfreie Formgebung werden besonders hohe Ansprüche an die Faser Zement-Mischung gestellt. Examples 3 to 5 are embodiments of the method according to the invention. It can be seen how the combination of reinforcing and filter fibers can be used to produce reinforced cement products which are superior in impact resistance to the previously widespread asbestos-cement products and at the same time have high flexural tensile strength. Example 5, listed separately, shows the use of the method according to the invention for the production of corrugated sheets. The fiber-cement mixture places particularly high demands on the perfect shape.

Beispiel 5 Holzschliff und ungebleichte Sekunda-Cellulose im Verhältnis 1:4 werden in einem Kollergang während 15 Minuten mit 50% einer 10%igen Aluminiumsulfatlösung gekollert und anschliessend während 3 Tagen gelagert. 40 kg (Trockengewicht) dieses Holzschliff-Cellulose-Gemisches wurden in einen Solvopulper gebracht, mit Wasser auf 8% Feststoffgehalt verdünnt und während 5 Minuten gepulpt. Example 5 Wood pulp and unbleached secondary cellulose in a ratio of 1: 4 are rolled in a pan mill for 15 minutes with 50% of a 10% aluminum sulfate solution and then stored for 3 days. 40 kg (dry weight) of this wood pulp-cellulose mixture were placed in a Solvopulper, diluted to 8% solids with water and sculpted for 5 minutes.

Hierauf wurden 30 kg Polypropylen-Fibride und 375 Liter Wasser zugefügt und weitere 5 Minuten gepulpt. Nach dem Verdünnen dieser Filterfaser-Suspension auf total 2,5 m3 wurden 22 kg Polyvinylalkoholfasern von 6 mm Schnittlänge und 2,3 dtex zugegeben und weitere 5 Minuten gepulpt. Then 30 kg of polypropylene fibrids and 375 liters of water were added and sculpted for a further 5 minutes. After this filter fiber suspension had been diluted to a total of 2.5 m3, 22 kg of polyvinyl alcohol fibers of 6 mm cutting length and 2.3 dtex were added and sculpted for a further 5 minutes.

Anschliessend wurden 15 kg Aluminiumsulfat als 20%ige Lösung zugefügt und mit 50 kg pulverförmigem Calciumhydroxid versetzt. Nach weiteren 5 Minuten Pulpen wurde die Suspension in ein langsam laufendes Horizontalmischgerät gepumpt und dort während 15 Minuten reagieren gelassen. Subsequently 15 kg of aluminum sulfate were added as a 20% solution and 50 kg of powdered calcium hydroxide were added. After a further 5 minutes of pulping, the suspension was pumped into a slow-running horizontal mixer and allowed to react there for 15 minutes.

Nach dem Umpumpen in einen Zement-Mischer wurden 750 kg Portlandzement und 250 kg Schnellzement der Permooser Zementwerke, Wien, mit einer spezifischen Oberfläche zwischen 4000 bis 5000 cm2/g während 10 Minuten eingemischt. Zur Verbesserung der Flockung wurden 80 g Polyacrylamid in Form einer 0,2%igen Lösung zugemischt. Das nun vorliegende Gemisch wurde aus einer Rührbütte einer Hatschek-Maschine zugeführt und nach bekannten Verfahren zu Wellplatten verarbeitet. Es wurde ständig kontrolliert, dass die Feststoffkonzentration im Stoffkasten 80 g/ Liter nicht überstieg. Die Verdünnung erfolgte mit Kreislaufwasser. Pro Siebzylinder resultierte eine Vliesdicke von 0,35 bis 0,40 mm. Das entstandene Vlies wurde auf dem Filz sehr gut entwässert.Das Vakuum musste jedoch vorsichtig angelegt werden, da sonst das Vlies zu trocken wurde und auf der Formatwalze zu Lagentrennung neigte. After pumping into a cement mixer, 750 kg of Portland cement and 250 kg of quick cement from Permooser Zementwerke, Vienna, with a specific surface area between 4000 and 5000 cm2 / g, were mixed in for 10 minutes. To improve the flocculation, 80 g of polyacrylamide were mixed in the form of a 0.2% solution. The mixture now present was fed from a mixer to a Hatschek machine and processed into corrugated sheets by known processes. It was constantly checked that the solids concentration in the fabric box did not exceed 80 g / liter. The dilution was carried out with circulating water. A fleece thickness of 0.35 to 0.40 mm resulted for each screen cylinder. The resulting fleece was very well dewatered on the felt, but the vacuum had to be applied carefully, otherwise the fleece would become too dry and tend to separate on the format roller.

Der Wassergehalt ab Formatwalze betrug bevorzugt nicht unter 28%, damit beim nachträglichen Formen zu Wellplatten keine Wellenrisse auftreten. Unter Beachtung der angegebenen Fahrweise wurden 6 bis 7 mm dicke Platten gewickelt, welche nach dem Abscheiden von der Formatwalze dem Wellsauger zugeführt wurden. The water content from the format roller was preferably not less than 28%, so that there are no corrugated cracks when subsequently formed into corrugated sheets. In compliance with the specified procedure, 6 to 7 mm thick plates were wound, which were fed to the corrugated suction device after separation from the format roller.

Ein Teil der Platten wurde direkt nach dem Wellsauger zwischen geölten Blechen zum Abbinden gebracht, von wo sie nach 10 Stunden entblecht und auf das Lager gebracht wurden. Der andere Teil der Platten wurde in einer Einzelpresse mit 150 - 105 Pa während 6 Stunden gepresst und anschliessend zwischen geölten Blechen während 10 Stunden abbinden gelassen und nach dem Entblechen während 28 Tagen gelagert. A part of the plates was set between oiled sheets directly after the corrugated suction device, from where they were removed after 10 hours and brought to the warehouse. The other part of the plates was pressed in a single press at 150-105 Pa for 6 hours and then allowed to set between oiled sheets for 10 hours and stored for 28 days after the sheet removal.

Die Bruchfestigkeitsprüfung nach 28 Tagen an einer 2,5 m langen, 6 mm dicken Wellplatte Profil 7 in gewässertem Zustand, ergab bei einer 2/3 Auflage für eine ungepresste Wellplatte 3600 N bei einer Dichte von 1,30 g/cm3. Für eine gepresste Wellplatte wurde eine Bruchlast von 6200 N bei einer Dichte von 1,45 g/cm3 gemessen. The breaking strength test after 28 days on a 2.5 m long, 6 mm thick corrugated sheet profile 7 in the watered state, with a 2/3 overlay for an unpressed corrugated sheet, gave 3600 N with a density of 1.30 g / cm3. A breaking load of 6200 N with a density of 1.45 g / cm3 was measured for a pressed corrugated sheet.

Als Vergleich zeigte eine Asbestzement-Wellplatte gleicher Form und Dicke bei identischer Prüfanordnung in gepresstem Zustand eine Bruchlast von 5100 N bei einer Dichte von 1,62 g/m3. Die gepresste Asbestzement-Wellplatte ergab eine Bruchlast von 7000 N bei einer Dichte von 1,80 g/cm3. As a comparison, an asbestos cement corrugated sheet of the same shape and thickness with an identical test arrangement in the pressed state showed a breaking load of 5100 N at a density of 1.62 g / m3. The pressed asbestos cement corrugated sheet gave a breaking load of 7000 N at a density of 1.80 g / cm3.

Die Frostprüfung ergab für eine gepresste asbestfreie Wellplatte 500 Zyklen und für die ungepresste Platte 300 Zyklen, welche ohne Schaden überstanden wurden (+40 C/ - 40 "C in Wasser, 8 Zyklen pro Tag). Die Frostprüfung der gepressten konventionellen Asbestzement-Wellplatte ergab 320 Zyklen und diejenige der ungepressten Wellplatte 180 Zyklen bis zum Auftreten der ersten Vlieslagentrennung. The frost test showed 500 cycles for a pressed asbestos-free corrugated sheet and 300 cycles for the unpressed corrugated sheet, which were survived without damage (+40 C / - 40 "C in water, 8 cycles per day). The freeze test of the pressed conventional asbestos cement corrugated sheet resulted 320 cycles and that of the unpressed corrugated sheet 180 cycles until the first fleece layer separation occurs.

Claims

PATENT CLAIMS

1. A process for producing a fiber-reinforced, hydraulically setting material, in which a hydraulic binder is mixed with fibers, water and, if appropriate, further additives to form a slurry, characterized in that the fibers are 2 to 20 percent by volume, based on the solids, filter fibers and 0. 5 to 20 volume percent, based on the solids, reinforcing fibers are used, both of which are subjected to a pretreatment which increases the dispersibility in the slurry, in which an inorganic, water-insoluble or poorly soluble precipitate is formed on the fibers, and that water in a larger amount is added as the amount required to set the binder.

2. The method according to claim 1, characterized in that for pretreating the fibers for the purpose of excreting at least one compound, in particular a salt, in and / or on the fibers, these are brought together with a first compound in solution, in particular a salt, and the fibers treated in this way are brought into contact with a second compound, in particular a salt.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that inorganic and / or organic fibrous materials are used as filter fibers, the addition of 0.8% to an aqueous 7.2% cement dispersion after dewatering this dispersion a drainage machine, hold back at least 60% of the cement.

4. The method according to any one of the claims 1 to 3, characterized in that inorganic or organic synthetic fibers, for. B. steel fibers, glass fibers, carbon fibers, polyvinyl alcohol fibers, polypropylene fibers, viscose fibers, acrylic fibers, phenol formaldehyde resin fibers, polyester fibers, aromatic and aliphatic polyamide fibers or mixtures thereof.

5. The method according to claim 4, characterized in that the reinforcing fibers used are those which experience a maximum elongation of 1% through a tensile stress of 8.83 cN / tex and preferably a tensile strength of at least 52 at an elongation at break of at most 10%. 95 cN / tex.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the two types of fibers are added to the slurry separately.

7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the fibers are pretreated according to types or mixed before admixing to the slurry.

8. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the fibers in the slurry are pretreated.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the pretreatment of the fibers with aluminum sulfate, iron sulfate or iron chloride in aqueous solution and subsequent precipitation with calcium hydroxide or barium hydroxide.

10. The method according to any one of claims 1 to 8 with the exception of claim 2, characterized in that the pretreatment of the fibers is carried out with borates.

11. A process for the production of fiber-reinforced molded parts, characterized in that a fiber-reinforced, hydraulically setting material is produced by the process according to one of claims 1 to 10, the material obtained is dewatered on a dewatering device and brought into the desired shape by hand or by machine and is allowed to set.

12. Molded parts, produced by the method according to claim 11.

The present invention relates to a method for producing a fiber-reinforced hydraulically setting material, in particular a cement material which has two fibrous components, and to molded articles of any kind made from such materials.

Asbestos-reinforced cement compounds have proven their worth in the construction materials sector for decades and have taken a firm place. Especially the production of various components, such as pipes, corrugated sheets, roofing slate, etc. with the help of drainage processes, e.g. B. according to Magnani [see Heribert Hiendl, asbestos cement machines, page 42 (1964)] or Hatschek (see below) are very common in the corresponding industry. A preferred method, namely the technology of the winding method, e.g. B. according to Hatschek, has been known for decades (AT-PS 5970).

These known processes for the production of z. B. Asbestos cement pipes and plates are based on the use of circular screening machines. A highly diluted asbestos cement suspension is transferred to a felt via a fabric box and a sieve cylinder in the form of a fleece and wound up to the desired thickness using format rollers or tube cores. Depending on the type of asbestos fiber used, the following problems can occur: The pre-digested asbestos obtained from the mines must be further digested in the processing plants of the asbestos cement plants. H. One of the most difficult problems is to digest the various types of asbestos fibers found in nature without shortening and creating dust, the degree of digestion not being allowed to exceed a certain level, since otherwise dewatering or driving difficulties can occur on the circular screening machine.

In addition to the asbestos digestion, the correct composition of the different types of asbestos fibers, for example lengths, talc content, etc., is of fundamental importance for the machine operation and the quality of the products to be manufactured.

The processing of asbestos and the mixing of the different types of asbestos have a decisive impact on the production process and the quality of the end products.

Only if you master these parameters is it possible to obtain weather-resistant products with good mechanical properties. The shape of the fabric box for the circular sieves and the fabric stirrers built into them also play an important role in the distribution of the asbestos fibers in the fleece or in the direction of the fibers of the asbestos in the finished product. The fiber distribution in the fleece is of crucial importance for the economic exploitation of the asbestos fibers, since if the material box geometry and the stirrer effect are poor, there is a risk of asbestos accumulation in the fleece, which worsens the regular fiber reinforcement in the product. Furthermore, such asbestos accumulations are disadvantageous for the behavior of the products in frost-prone areas and for the adhesion behavior of colored coverings.

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