DE2055541C3 - Verfahren zum Herstellen einer Mischung, die faserartiges Material, Zement oder Gips und Wasser enthält - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Mischung, die faserartiges Material, Zement oder Gips und Wasser enthält, unter Zusatz eines wasserlöslichen, hochmolekularen Polymeren, wie Polyäthylen- jo oxid. Die faserartiges Material enthaltenden Mischungen werden nachfolgend auch kurz als Fasermischungen bezeichnet Sie enthalten die Fasern bzw. das faserartige Material, z. B. Glasfasern, und eine Aufschlämmung oder Paste von dem oder den pulvrigen Grundmate- s\ rial(ien) Zement oder Gips od. dgl (mit oder ohne Zusatzstoffe) in Wasser (das z. B. in Form einer wäßrigen Lösung vorliegt), wobei der Begriff Faser bzw. faserartiges Material in der hier gebrauchten Bedeutung Einzelfäden, z. B. Metalldrähte, wie auch multifiles -to Material oder Rovings umfaßt. Der Bigriff der Mischung bezeichnet in der hier gebrauchten Bedeutung eine Vereinigung der Bestandteilmaterialien 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, die sich aber für die vorstehenden Fasermischungen als ->o unzureichend erwiesen haben. Man erhält in solchen Fällen in der Mischung während des Betriebs des Mischers unvermeidbar eine Bildung von Klumpen.

Dieses Problem ergibt sich unabhängig davon, ob der Grundbestandteil der jeweiligen Mischung Zement, v> Gips oder ein anderes Material und ob die Fasern Glasfasern oder z. B. Stahldraht oder Fasern aus einem anderen Material, wie Polyamid 66, Kohlenstoff oder Asbest, um Beispiele zu nennen, sind,

Es sind Verfahren bekannt, die sich zum Ziel gesetzt ho haben, die Entmischung von Asbestfasern, Wasser und Zement zu verhindern. Hierzu setzt man gemäß der GB-PS 9 22 427 ein Modifiziermittel, beispielsweise Polyäthylenoxid, zu. Dies kann trocken oder naß erfolgen. Nach der GB-PS 10 84 506 soll das Modifizier- (,-, mittel trocken mit der Faser vermischt, Wasser aufgesprüht und schließlich mil Zement vermischt und in das gesamte Wasser eingebracht werden. Hierdurch wird zwar eine Entmischung vermieden, aber zur Vermeidung einer Klumpenbildung beim Vermischen, wie vorstehend beschrieben, ist diese Verfahrensweise nicht geeignet. In dem DE-AS 12 36 316 wird die Herstellung einer Breimasse aus organischen und anorganischen Fasern für die Fabrikation von Fonnkörpern beschrieben. Die Breimasse enthält keinen Zement. Eine Möglichkeit zur Verhinderung der Klumpenbildung in den vorstehenden, Zement oder Gips enthaltenden Massen ergibt sich hieraus nicht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Klumpenbildung der Faserbestandteile der vorstehend definierten Mischungen zu verhindern.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man das faserartige Material mit einer wäßrigen Lösung behandelt, die so viel des wasserlöslichen, hochmolekularen Polymeren enthält, daß ihre Viskosität mindestens 80 mPa · s bei 25" C beträgt, und die erhaltene wäßrige Mischung mit dem Zement oder Gips zusammenbringt

Nach einer bevorzugten AusfÜhrungsform der Erfindung behandelt man die Fasern vor dem Zusammenbringen mit dem Zement oder Gips in einer wäßrigen Polyäthylenoxid-Lösung. Gips oder Zement können als Pulver vorliegen, 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 statt dessen auch die Form von Stahldraht oder Fasergut aus anderem Material, wie Polyamid 66, Kohlenstoff oder Asbest haben. Beim Einsatz z. B. von Glasfaser in einer Zement- oder 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 12 00 732, der belgischen Patentschrift 7 19 005 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. Ein handelsübliches Polyäthylenoxid mit einem Molekulargewicht von etwc 4 000 000, dessen 0,l%ige, wäßrige Lösung eine Viskosität zwischen 2000 und 3000 mPas bei 25°C besitzt, hat sich als besonders geeignet erwiesen.

Eine Alternative zum Polyäthylenoxid stellt ein hochmolekularer Celluloseäther, wie Methylcellulose, dar. Als besonders geeignet hat sich eine handelsübliche Sorte erwiesen, die ein Molekulargewicht zwischen 180 000 und 250 000 hat und deren l%ige, wäßrige Lösung eine Viskosität von etwa 100 mPa · s bei 25⁰C ergibt.

Als Beispiel für eine Arbeitsweise gemäß der Erfindung wurde ^polyäthylenoxid der vorstehenden, besonders geeigneten Art als feines Pulver in einer Menge von 10 g zu 10 kg Wasser gefügt 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 4 Min. eingemischt, wobei sie mit der Lösung beschichtet wurden, oder wurde ein angetriebener Mischer eingesetzt, um die

Wasser-Polyäthylenoxid-Mischung zu bewegen und dann in die anfallende Lösung die Fasern einzumischen. Man fügte dann 25 kg Sand und 25 kg Zement zu der Mischung (oder die Mischung zu Sand und Zement), und ein weiteres Mischen von 3 oder 4 Min. Dauer in einem Tellermischer oder anderen herkömmlichen Betonmischer führte 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 viskosen Lösung herbeigeführte, gleitend machende und reibungsvermindernde Wirkung stellt sicher, daß keine Faserzusammenballungen auftreten.

Als Alternative zu dem obigen Polyäthylenoxid kann man einen Celluloseäther (Methylcellulose) in Form der obengenannten Sorte in Wasser lösen, um das genannte.

hochviskose, 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 Polyäihylenoxid als Zusatzstoff beschriebenen identisch.

Die Erfindung ergibt naturgemäß in gleich wirksamer Weise eine befriedigende Fasermischung, wenn man den Sandbestandteil völlig wegläßt oder durch andere Zuschlagstoffe, z. B. pulverisierten Verbrennungsrückstand von pulverisiertem Kohle-Brennstoff, zu der Polyäthylenoxid- oder Celluloseäther-Faser-Mischung ersetzt (oder diesen Zusatz zusätzlich vornimmt).

nie folgenden Tabellen geben Beispiele für Mischungen, denen unter Anwendung der oben beschriebenen Arbeitsweisen gemäß der Erfindung mit Erfolg Glasfasern einverleibt worden sind.

Gewjcbfsanteile	Sand	Verhältnis	Glasfaser,	1	Faserlänge,	Polyäthylen
	_	Wasser: Zement Gew.-%	5	mm	oxid, Gew.-%
Zement l.Sand 1	-	0,4	10	11	0,02
Zement 1, Sand 1	-	0,5	6	22	0,02
Zement 1, Sand 1	-	0,65	4	43	0,04
Zement 1, Sand 2	1	0,6	4	43	0,02
Zememt 1, PFA 1	1	0,7	8	22	0,02
Zement 1, PFA 2	1,1	Glasfaser	22	0,02
nur Zement	0,42	länge,	43	0,04
	Glasfaser,	mm	Verhältnis	Cellulose
	Gew.-%	43	Wasser : Zement	äther,
		22		Gew.-%
	5	43	0,35	0,4
	5	22	0,35	0,4
	5	43	0,88	0,4
	5	22	0,88	0,4
	5	0,62	0,4
	5	0,62	0,4
Mischungsgewichtsanteile
Zement PFA
j _
1
1 I
1 I
1
1

In diesen Tabellen bedeutet PFA pulverisierten Verbrennungsrückstand von pulverisiertem Kohle-Brennstoff und Gew.-°/o bezieht sich auf die Trockenmaterialien, worunter der Zement und, je nach Vorliegen, pulverisierter Verbrennungsrückstand von pulverisiertem Kohle-Brennstoff oder Sand zu verstehen sind.

Es stellt einen Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung dar, daß keine spezielle Mischvorrichtung notwendig ist.

Beim Einsatz von Fasern, die Wasser nicht absorbieren, z. B. von Stahldraht, zur Herstellung einer Faser-Zement-Mischung gemäß der Erfindung wird weniger Wasser benötigt. Es hat sich gezeigt, daß in solchen Fällen der Methode und der Reihenfolge beim Aufgeben der Materialien auf den Mischer nach die beste Faserdispersion erhalten wird, wenn man das hochviskose, 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 gemäb der Erfindung wurden 8 g Polyäthylenoxid der vorstehend genannten Sorte in 8 kg Wasser gelöst und 26,6 kg Sand

so (Zone 3) und dann 2 kg Stahlfaser (2,54 cm Länge, 0,15 mm Durchmesser) hinzugegeben. Schließlich wurde der Zement (133 kg) zugesetzt und das ganze in einem Mischer wie oben für die Glasfaser-Betonmischung beschrieben aufgemischt.

>*> Nach einer anderen Ausführungsform setzt man als Fasern an Stelle 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%) 4-den-Polyamid 66,8 kg Wasser (Verhältnis Wasser: Zement 0,4) und 8 g Polyäthylenoxid der vorstehend genannten Sorte.

hj Bei einer weiteren Ausführungsform dient als Grundbestandteil an Stelle von Zement Gips. So wurden in einem solchen Beispiel 5 g Polyäthylenoxid der vorstehenden Sorte in 21,6 kg Wasser gelöst und zu

der Lösung, wie schon bei den Glasfaser-Zement-Mischungen beschrieben, 1,78 kg Glasfasern von 11 mm Länge hinzugefügt Den Gipsanteil bildeten 24 kg Gips und 24 kg Feinverputz. Vorzugsweise wird der Mischung ein Verzögerer einverleibt, um ein Härten des Gipsbestandteils zu verzögern.

Andere Vorteile der Erfindung liegen darin, daß sie erfolgreich ohne Beschränkung auf enge Faserlängenbereiche und ohne Beschränkung der mischbaren Fasermenge durchgeführt werden kann. So konnten Mischungen ohne Klumpenbildung mindestens 10 Gew.-% Fasern einverleibt werden. Dies stellt einen

erheblichen Fortschritt im Vergleich mk 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 vorherige Faserbehandlung mit einem hochviskosen, reibungsvermindemden Substrat zugesetzt werden. Man kann somit beim Einmischen von Glasfasern in eine Betonmischung den Fasergehalt gegebenenfalls so weit erhöhen, daß die Mischung eine verfilzte Masse solcher Fasern aufweist, und selbst in diesem Extremfall sind die Fasern ohne Bildung von Klumpen gleichmäßig der gesamten Mischung dispergiert

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Mischung, die faserartiges Material, Zement oder Gips und Wasser enthält, unter Zusatz eines wasserlöslichen, hochmolekularen Polymeren, wie Polyäthylenoxid, dadurch gekennzeichnet, daß man das faserartige Material mit einer wäßrigen Lösung behandelt, die so viel des wasserlöslichen, hochmolekularen Polymeren enthält, daß ihre Viskosität mindestens 80 mPa · s bei 25" C beträgt, und die erhaltene wäßrige Mischung mit dem Zement oder Gips zusammenbringt

2. Verwendung eines Polyäthylenoxids, besonders mit einem Molekulargewicht von etwa 4 000 000, als Polymer beim Verfahren nach Anspruch 1.

3. Verwendung eines Celluloseäthers, besonders von Methylcellulose, vorzugsweise mit einem Molekulargewicht zwischen 180 000 und 250 000, als Polymer beim Verfahren nach Anspruch 1.