DE2055541A1 - Mischverfahren - Google Patents

Mischverfahren

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DE2055541A1 DE19702055541 DE2055541A DE2055541A1 DE 2055541 A1 DE2055541 A1 DE 2055541A1 DE 19702055541 DE19702055541 DE 19702055541 DE 2055541 A DE2055541 A DE 2055541A DE 2055541 A1 DE2055541 A1 DE 2055541A1
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Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Mischungen, insbesondere die Herstellung von faserartiges Material enthaltenden Mischungen - nachfolgend auch kurz als Fasermischungen bezeichnet -, worunter Mischungen zu verstehen sind, die als Bestandteile Pasern bzw. faserartiges Material und eine Aufschlämmung oder Paste aufweisen, ζ. B. von Glasfasern mit dem oder den pulvrigen Grundmaterial(ien) (Zement oder Gips oder dergleichen mit oder ohne Zusatzstoffe) und Wasser (oder irgendeiner anderen zweckentsprechenden Flüssigkeit, z.B. einer wässrigen Lösung), wobei der Begriff Faser bzw. faserartiges Material in der hier gebrauchten Bedeutung Einzelfäden, ζ. B. Metalldrähte, wie auch multifiles Material oder Rovings umfasst. Der Begriff der Mischung bezeichnet in der hier gebrauchten Bedeutung eine Vereinigung der Bestandteil-
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11739. ^
materialien und soll nicht besagen, dass diese Vereinigung bzw. dieses Aggregat irgendeine Behandlung, z. "B. zur Anstrebung einer homogenen Mischung dieser Materialien, erfahren haben muss.
Für allgemeine Mischzwecke stehen heute viele verschiedene Mischerbauarten zur Verfügung, aber die untersuchten haben sich beim Einsatz bei einer Fasermischung gemäss der obigen Definition als durchaus unbefriedigend erwiesen. Man erhält in solchen Fällen in der Mischung während des Betriebs des Mischers unvermeidbar eine Bildung von Klumpen, wenn nicht besondere Vorsichtsmassnahmen ergriffen werden, z. B. ein kontinuierlicher Zusatz der Fasern zur Aufschlämmung oder Paste oder ein Einstreuen der Fasern derart, dass auf einmal jeweils nur ein paar Handvoll Fasern zugeführt werden. Hierdurch wird sichergestellt, dass sich zu jeglichem Zeitpunkt nur eine kleine Menge an nicht eingemischter Faser in der Mischung befindet. Gibt man jedoch eine zu grosse Fasermenge zu rasch zu oder ist der Faser-Endgehalt der Mischung sehr hoch, so bilden sich Klumpen und solche einmal gebildete Klumpen verschwinden selbst nach fortgesetztem Mischen nicht wieder. Man muss somit zur Herstellung von Fasermischungen mit den bekannten Mischerarten zur Erzielung eines erfolgreichen Arbeitens langsam vorgehen un'd selbst hierbei ergibt sich für den Fasergehalt der Fertigmischung eine obere Grenze, wenn ein Klumpen vermieden werden soll.
Dieses Problem ergibt sich unabhängig davon, ob der Grundbestandteil der jeweiligen Mischung Zement, Gips oder ein anderes Material und ob die Fasern Glasfasern oder z. B. Stahldraht oder Fasern aus einem anderen Material, wie Nylon, Kohlenstoff oder Asbest, um Beispiele zu nennen, sind.
Das Verfahren gemä3s der Erfindung zum Ermischen einer faserartiges Material enthaltenden Mischung kennzeichnet sich dadurch, dass man den Faseranteil der Mischung vor dem
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Zusammenbringen des Paserbestandteils mit dem Misehungs-Grundbestandteil mit einem hochviscosen, reibungsvermindernden Mittel behandelt. Eine bequeme Form des Mittels ' stellt eine Lösung dar, und vorzugsweise wird das Mittel von einem wasserlöslichen Polymeren in Lösung, z. B. mit einer Viscosität von 80 cP und mehr bei 25° C gebildet. Eine zweckboqueme Lösung hierfür lässt sich aus Polyäthylenoxid herstellen, und nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unterwirft man die Fasern vor ihrem Zusammenbringen mit dem Mischungs-Grundbestandteil einer Vorbehandlung in einer wässrigen Polyäthylenoxid-Lösung. Der Grundbestandteil kann z. B. ein Gips- oder Zementpulver sein, und ein Teil des Wasseranteils für die Mischung kann durch den Wasseranteil der wässrigen Lösung zugeführt werden. In typischer Weise können die Fasern Glasfasern in Form multifiler "Seidenstränge" oder Rovings darstellen, aber die Fasern können stattdessen auch die Form von Stahldraht oder Fasergut aus anderem Material, wie Nylon, Kohlenstoff oder Asbest, haben; beim Einsatz z. B. von Glasfaser in einer Zementoder Zement-Zuschlagstoff-Mischung gemäss der Erfindung müssen die Fasern, wenn sie gegen einen Angriff durch die anderen Bestandteile der Mischung beständig sein sollen, von alkalibeständigem Glas gebildet werden. Geeignete alkalibeständige Glasfasern sind in der britischen Patentschrift 1 200 732, der belgischen Patentschrift 719 005 und der DT-OS 2 015 853 beschrieben. In typischer Weise (und auch in den Beispielen) haben diese Fasern die Form von Rovings aus jeweils 29 Strängen, deren jeder 204 "K"-Fäden umfasst.
Die besondere Wirksamkeit des Polyäthylenoxids bei dem Verfahren gemäss der Erfindung dürfte sich zumindest zum Teil aus dem sehr hohen Molekulargewicht dieses Materials, z. B. von 100 000 bis zu etwa 5 000 000, ergeben. Polyäthylenoxid steht im Handel unter der Warenbezeichnung "Poly-ox" (Herstellerin Union Carbide) zur Verfügung. Die Sorte WSR-301, die ein Molekulargewicht von etwa k 000 000 hat und deren 0,l#ige, wässrige Lösung eine Viscosität zwischen 2000 und
1 0 9 8^ ί /~1 8 2 6
11739' *
3000 cP bei 25° C besitzt, hat sich als besonders geeignet erwiesen.
Eine Alternative zum Polyäthylenoxid stellt ein hochmolekularer Celluloseäther, wie Methylcellulose, dar. Dieses Material steht im Handel unter der Warenbezeichnung "Celacol" von der British Celanese Limited zur Verfügung. Als besonders geeignet hat sich die Sorte M25OO Powder DS erwiesen, die ein Molekulargewicht zwischen l80 000 und 250 000 hat und deren wässrige Lösung eine Viscosität von etwa 100 cP bei 25° C ergibt.
Die Erfindung umfasst auch die im wesentlichen klumpenfreien Mischungen, die nach dem obigen Verfahren gemäss der Erfindung behandelt worden sind, und mit einer solchen Mischung hergestellte Gegenstände.
Als Beispiel für eine Arbeitsweise gemäss der Erfindung wurde Polyäthylenoxid der Sorte WSR-301 (ein feines Pulver) in einer Menge von 10 g zu 10 kg Wasser hinzugefügt und die Mischung zur Auflösung des Pulvers ein paar Minuten bewegt. Dann wurden 500 g der Glasfaser (alkalibeständig) hinzugegeben und unter die Oberfläche der Lösung gedrückt und dort ^ von Hand 3 bis H Min. eingemischt, wobei sie einer Beschich-™ tung mit der Lösung unterlagen. Andererseits kann man auch
. einen angetriebenen Mischer einsetzen, um die Wasser-Polyäthylenoxid-Mischung zu bewegen und dann in die anfallende * Lösung die Fasern einzumischen. Man gibt dann 25 kg Sand und 25 kg Zement zu der Mischung (oder die Mischung zu Sand und Zement) hinzu, und ein weiteres Mischen von 3 oder H Min. Dauer in einem "Cumflow"-Tellermischer Grosse 0 oder anderen herkömmlichen Betonmischer führt zur mehr oder weniger ( . gleichmässigen Verteilung der Fasern in der Betonmischung. Diese letztgenannte Stufe ist identisch mit der beim Mischen des Betons in üblicher Weise aus einer herkömmlichen Mischung durchgeführten.) Die von der viscosen Lösung herbeigeführte, gleitend machende und reibungsvermindernde Wirkung stellt sicher, dass keine Faserzüsammenballungen auftreten.
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11739
Als Alternative zu dem obigen Polyäthylenoxid kann man einen Celluloseäther (Methylcellulose) in Form der obengenannten Sorte M25OO Powder DS in Wasser lösen, um das genannte, hochviscose, reibungsvermindernde Mittel zu bilden. Die bei der Herstellung der Mischung durchgeführten Stufen sind ansonsten (abgesehen von den anderen Mengenanteilen) mit den schon oben für den Einsatz von Polyäthylenoxid als Zusatzstoff beschriebenen identisch.
Die Erfindung ergibt naturgemäss in gleich wirksamer Weise eine befriedigende Fasermischung, wenn man den Sandbestandteil völlig weglässt oder durch Zusatz anderen Zuschlagstoff bestandteils, z. B. von pulverisierter Fuel Ash, zu der Polyäthylenoxid- oder Celluloseäther-Faser-Mischung ersetzt (oder diesen Zusatz zusätzlich vornimmt).
Die folgenden Tabellen geben Beispiele für Mischungen, denen unter Antwendung der obenbeschriebenen Arbeitsweisen gemäss der Erfindung mit Erfolg Glasfasern einverleibt worden sind.
Gew.anteile 1, Sand 1 nur Zement Verhält
nis Was
ser : Ze
ment		 Glas
faser,		 Faser
länge, "
mm		 Polyäthyl
enoxid,
Zement 1, Sand 1 0,4 1 11 0,02
Zement 1, Sand 1 0,5 5 22 0,02
Zement 1, Sand 2 0,65 10 43 0,04
Zement 1, PPA 1 0,6 6 43 0,02
Zement 1, PPA 2 0,7 4 22 0,02
Zement 1,1 4 22 0,02
0,42 8 · 43 0,04
ORIGINAL INSPECTED
PPA Sand Glas Glas 2055541 Cellu-
11739 - - faser, faser
länge,
mm		 lose-
äther,
- - 5 43 Verhält 0,4
1 - 5 22 nis Was
ser :
Zement		 0,4
1 - 5 43 • 0,35 0,4
- . 1 5 · 22 0,35 0,4
Mischungsgewichtsanteile - 1 5 43 0,88 0,4
Zement 5 22 0,88 0,.4
1 0,62
1 0,62
1
1
1
1
In diesen Tabellen bedeutet der Glasfaser-Prozentsatz den Anteil (bezogen auf Gewicht) an Glasfasergut in der Mischung in Bezug auf die anderen "Trockenmaterialien" in der Mischung. Unter "Trockenmaterialien" ist in diesem Zusammenhang der Zement und, je nach Vorliegen, PPA oder Sand zu verstehen. Ein Glasfasergehalt von 5 % (gemäss Tabelle) bedeutet somit 5 Gew.teile an Glasfaser auf 100 Gew.teile der Trockenmaterialien in der Mischung. Der Prozentsatz an Zusatzmittel (Polyäthylenoxid oder Celluloseäther) ist in entsprechender Weise als Gewichtsanteil des Zusatzmittels in der Mischung in Bezug auf die Trockenmaterialien (wie oben definiert) in der Mischung ausgedrückt. So bedeutet ein Zusatzmittel-Gehalt von 0,4 % (gemäss den Tabellen) 0,4 Gew.teile des Zusatzmittels auf 100 Teile des Zements und, je nach Vorliegen, PPA oder Sands. Die Abkürzung PPA bezeichnet pulverisierte Fuel Ash. .
Es stellt einen Vorteil des Verfahrens gemäss der Erfindung dar, dass keine spezielle Mischvorrichtung notwendig ist, wenngleioh auch naturgeraäsa, wenn gewünscht, der Mischer geraäss der britischen.Patentanmeldung 47872/69*Verwendung finden kann. +) = DT-OS 2 047 650.
.Beim Einsatz von. Fasern, die Wasser nicht absorbieren« z. B. von Stahldraht, zur Herstellung einer Paser-Zement-Mischung geraäss der Erfindung wird weniger Wasser benötigt. Es hat sioh geseigt, dass in solchen Fällen der Methode und der
ORIQ1NAL
•r*.
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Reihenfolge beim Aufgeben der Materialien auf den Mischer nach die beste Paserdispersion erhalten wird, wenn man das hochviscose, reibungsvermindernde Mittel, wie schon beschrieben, als gelartige Lösung, z. B. durch Mischen von Polyäthylenoxid und Wasser, zubereitet, Sand hinzugibt, langsam und stetig Fasern hinzufügt und schliesslich Zement, den Grundbestandteil, zusetzt.
Bei einer" solchen Mischungsherstellung gemäss der Erfindung wurden 8 g Polyäthylenoxid der Sorte WSR-301 in 8 kg Wasser gelöst und 26,6 kg Sand (Zone 3) und dann 2 kg Stahlfaser (2,51I cm Länge, 0,15 mm Durchmesser) hinzugegeben. Schliesslich wurde der Zement (13,3 kg) zugesetzt und das ganze in einem "Cumflow"-Miseher wie oben für die Glasfaser-Betonmischung beschrieben aufgemischt.
Nach einer anderen Ausführungsform setzt man als Pasern anstelle von Stahldraht Nylonfasern ein. So wurde in einem solchen Beispiel für eine Sand-Zement-Mischung der Sand zu der Polyäthylenoxid-Lösung nach Hinzufügen des Faseranteils zu der letztgenannten (wie bei den "Glasfaser"-Ausführungsformen) hinzugegeben. Typische Mischungsanteile sind 20 kg Zement,,20 kg Sand (Zone 3), 500 g (2,5 Jt) 4-den-Nylon, 8 kg Wasser (Verhältnis Wasser : Zement 0,4) und 8 g Polyäthylenoxid der Sorte WSR-301.
Bei einer weiteren Ausführungsform dient als Grundbestandteil anstelle von Zement Gips. So wurden in einem solchen Beispiel 5 g Polyäthylenoxid der Sorte WSR-301 in 21,6 kg Wasser gelöst und zu der Lösung, wie schon bei den Glasfaser-Zement-Mischungen beschrieben, 1,78 kg Ε-Glas (Fasern von 11 mm Länge\ hinzugefügt. Den Gipsanteil bildeten 24 kg "Crystacel"-Gips und 24 kg "Fine Castings". Vorzugsweise wird der Mischung ein Verzögerer, ζ. B. "Kerapin", einverleibt, um ein Härten des Gipsbestandteils zu verzögern.
Andere Vorteile der vorliegenden Erfindung ließen darin.
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dass sich bezüglich des mit ihr erzielten Erfolgs keine Beschränkungen auf ein Arbeiten mit einem nur engen Bereich von Paserlängen und dass sich auch keine Beschränkungen der mischbaren Fasermenge durch den Mischprozess ergeben haben; so sind der Mischung ohne Eintreten eines Klumpens mindestens 10 Gew.? Fasern einverleibt worden. Dies stellt einen erheblichen Fortschritt im Vergleich mit einem maximal möglichen Fasergehalt von 1 bis 2 Gew.? bei Anwendung der herkömmlichen Mischmethode dar, bei welcher die Fasern zu der Mischung in kleinen Mengen ohne vorheri- ^ ge Faserbehandlung mit einem hoöhviscosen, reibungsvermindernden Substrat hinzugesetzt werden. Man kann somit beim Einmischen von. Glasfaser in eine Betonmischung gemäss der Erfindung den Fasergehalt, wenn gewünscht, auf einen Punkt erhöhen, an dem die anfallende Mischung eine verfilzte Masse solcher Fasern aufweist, und selbst in diesem Extremfall sind die Fasern ohne Bildung von Klumpen gleichmässig in der gesamten Mischung dispergiert.
Die oben genannte Fuel Ash bezeichnet den Verbrennungsrückstand pulverisierten Kohle-Brennstoffs (nicht Schlacke).
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Claims (12)

11739 . 11. November 1970
Patentansprüche
Mischverfahren zur Herstellung einer Fasermischung, dadurch gekennzeichnet, dass man den Paseranteil der Mischung vor dem Zusammenbringen dieses Bestandteils mit dem Grund-, bestandteil "der Mischung mit einem hochviscosen, reibungsvermindernden Mittel behandelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als reibungsverminderndes Mittel eine wässrige Lösung von wasserlöslichem Polymerem verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Lösung mit einer Viscosität von 80 cP und mehr bei 25° C verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass man als Polymeres Polyäthylenoxid verwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man Polyäthylenoxid mit einem Molekulargewicht von etwa
k 000 000 verwendet. · "
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man als Polymeres Celluloseäther verwendet.
7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man als Celluloseäther Methylcellulose verwendet.
8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass man Methylcellulose mit einem Molekulargewicht zwischen 180 000 und 200 000 verwendet.
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9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man als Grundbestandteil der Mischung Zement verwendet.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man als Grundbestandteil der Mischung Plaster verwendet.
.11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass man als Paser Glasfaser verwendet.
12. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass man als Paser Metalldraht oder Nylonfaser verwendet. .
- 10 -
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DE2055541A 1969-11-12 1970-11-11 Verfahren zum Herstellen einer Mischung, die faserartiges Material, Zement oder Gips und Wasser enthält Expired DE2055541C3 (de)

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