DE2238498A1

DE2238498A1 - Im autoklaven behandeltes calciumsilikaterzeugnis, das mit glasfasern verstaerkt ist, und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2238498A1
Application number: DE2238498A
Authority: DE
Inventors: Amalendu Jyoto Majumdar
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1971-08-05
Filing date: 1972-08-04
Publication date: 1973-02-15
Also published as: IT961867B; JPS4825725A; ZA725049B; CS164930B2; BE787106R; NL7210398A; FR2149997A6; FI52707B; AU4520372A; BR7205269D0; AU471411B2; ES405577A1; AR204304A1; IN137685B; FI52707C; CH549537A; GB1401972A; CA980812A; PL84928B1

Description

NATIONAL RESEARCH DEVELOPMENT CORPORATION
Kingsgate House 66/74 Victoria Street London SWl, England

Im Autoklaven behandeltes Calciumsilikaterzeugnis, das mit Glasfasern verstärkt ist, und Verfahren zu

seiner Herstellung

Die vorliegende Erfindung betrifft glasfaserverstärkte, zementartige Erzeugnisse und eine Verbesserung oder Abwandlung der in der deutschen Patentanmeldung N 30 877 VIb/j52b und der DT-OS 1 77I 940.5 beschriebenen Erfindungen.

Jüngste Entwicklungen auf dem Gebiet der glasverstärkten Zementverbundstoffe haben zur Aufstellung von Kriterien für die Verträglichkeit von Glasfasern mit zementartigen Stoffen, wie Portlandzement und anderen Zementarten, in denen das Abbinden und Erhärten des Materials von einer Umsetzung zwischen kalkhaltigen und kieselsäurehaltigen Stoffen abhängt, geführt. Diese Kriterien, die auch die Alkalibeständigkeit umfassen, wurden in der- deutschen
Patentanmeldung N 30 877 VIb/^2b und der DT-OS 1 77I
derselben Anmelderin beschrieben.

- 1 3098G7/1246

12 442

Unter den alkalibeständigen Gläsern wurde gefunden, dass diejenigen, die Zirkoniumoxid enthalten, sich besonders hervorragend für eine Verwendung zusammen mit zementartigen Grundmassen eignen. So ergeben Fasern aus den Zirkoniumoxidgläsern zusammen mit Portland-Zement, der unter praktisch normalen Bedingungen, d.h. bei Umgebungstemperatur, gehärtet worden 1st, Verbundstoffe mit ausgezeichneten Eigenschaften. Dort wo jedoch aussergewöhnliche Härtungsbedingungen angewandt werden, beispielsweise hohe Temperaturen,-können selbst diese Fasern den stark alkalischen, korrodierenden Bedingungen, die In der Grundmasse vorherrschen, nicht vollständig widerstehen, und deshalb wurde die Verwendung von Glasfasern anstelle von Asbest in solchen Situationen bislang nicht als möglich angesehen. Da sich die aus der praktischen Verwendung von Asbest ergebenden Probleme jedoch fortbestehen, gab dies Anlass, die Suche nach einem Ersatzmittel wieder aufzunehmen, und" entgegen früheren Annahmen und Erwartungen wurde nun gefunden, dass Zirkoniumoxidglasfasern tatsächlich sehr erfolgreich als verstärkende Elemente in im Autoklaven behandelten Calciumsilikatmaterialien sind.

Im Autoklav behandelte Calciumsilikatmaterialien werden in ausgedehntem Umfange in der Bauindustrie in der Form von Sand-Kalk-Mauersteinen, Asbest-verstärkten Platten, Röhren und verschiedenen anderen Produkten verwendet. Im Autoklav behandelte, mit verschiedenen Arten von Asbestfasern verstärkte Calciumsilikaterzeugnis.se finden wegen ihrer thermischen Isolier- und Feuerbeständigkeitseigenschaften verbreitete Verwendung. Im allgemeinen stellt man diese Materialien her, indem man Mischungen aus Kalk und Kieselsäure unter fakultativem Zuschlag von anderen Bindemitteln, wie Portland-Zement, Hochdruckwasserdampf in einem Autoklaven aussetzt. Die Asbestfasern können vor der Behandlung im Autoklaven in die Grundmasse eingebracht werden. Die Mengenverhältnisse von Kalk zu Kieselsäure und die Art der Aus-

309807/1246 - 2 -

2238438

12 442

gangsstoffe werden so gewählt, dass sie dem fertigen Erzeugnis, was Festigkeit, Dichte und Wärmeleitfähigkeit angeht, die gewünschten Eigenschaften erteilen, wie sie beispielsweise in dem British Standard B.S. 3536:1962 vorgeschrieben sind» Im allgemeinen liegt das Molverhältnis von Kalk zu Kieselsäure im Bereich von 0,8 bis 1,2, und die Stoffe werden 5 bis 10 Stunden lang bei 150° bis 200 ⁰C im Autoklaven behandelt.

Ohne eine geeignete Verstärkung durch faserartige Materialien weisen diese Stoffe nicht eine angemessene mechanische Festigkeit auf. Bis zur heutigen Zeit hat man zur Bereitstellung dieser Verstärkung Asbestfasern wegen ihrer Wohlfeilheit, hohen Festigkeit und Verträglichkeit mit der Grundmasse bei erhöhten Temperaturen und Drücken verwendet. Kürzlich wurden einige Bedenken bezüglich der möglichen Gefahren für die Gesundheit geaussert, die mit der Verwendung von Materialien, welche solche Fasern -enthalten, verbunden sind. Es wird angenommen, dass besondere Schwierigkeiten dann auftreten, wenn solche Stoffe bei der Konstruktion von Wänden, Türen, Decken und anderen Bauteilen verwendet werden. Solche Vorgänge, wie das Schneiden, Sägen, Bohren und Fertigstellen dieser Platten in einem umschlossenen Raum werden als besonders gefährlich angesehen. Es wurden daher Versuche angestellt, um einen Ersatz für Asbestfasern auf diesen Anwendungsgebjteben zu finden.

Alkalibeständige, zirkoniumoxidtragende Glasfasern erwecken als Ersatz für Asbest in den oben erwähnten, zementartigen Produkten grosse Erwartungen. Ausgezeichnete Ergebnisse erhält man mit Fasern aus Gläsern, die mindestens 6,0 Mol-# ZrOp enthalten, einschliesslich Gläsern auf Grundlage des Systems S10₂/Zr0₂/Na₂0, beispielsweise derjenigen, die in den DT-OSS 1 771 940.3 und 2 037 910.6 beschrieben sind. Verstärkte Platten, welche diese Materialien enthalten, werden hergestellt, indem Mischungen

- 3 3 09807/1246

12 442 w

aus gelöschtem Kalk und einem geeigneten Kieselsäure-artigen Material (Sand oder Diatomeenerde) und zerhackte Glasfasern gemäss der in der deutschen Patentanmeldung N 30 877 VIb/32 b beschriebenen Methode auf eine Vakuumform gesprüht werden. Die Aufschlämmung aus Kalk und Kieselsäure kann einige Stunden vor dem SprUhen hergestellt und, wenn notwendig, erhitzt werden, um eine vorläufige Reaktion zu bewirken. Unmittelbar vor der Herstellung der Platte kann mit Vorteil eine Menge Zement und/oder anderer Bindemittel zugesetzt werden. Die Menge der der Platte einverleibten Glasfasern hängt von dem Endverwendungszweck des Erzeugnisses ab; für Materialien, die dem British Standard B.S. 3536:1962 gehorchen, ist jedoch ein Zusatz von 2 bis 10 % Fasern, bezogen auf das Gewicht der nassen Platten, angemessen (5 bis 20 % Glas in der fertigen Platte). Platten aus glasfaserverstärktem, im Autoklaven behandeltem Calciumsilikatmaterial wurden unter Verwendung von Kalk und verschiedenen Kieselsäurequellen mit Zirkoniumoxid tragenden, alkalibeständigen Glasfasern hergestellt. Ergebnisse, die mit Platten erhalten wurden, deren Nenn-Molverhältnis von Kalk zu Kieselsäure 1,0 betrug und die bei Temperaturen zwischen 150 ⁰C und 180 ⁰C bei Härtungszeiten im Bereich von 3 bis 8 Stunden hergestellt worden waren, sind sehr vielversprechend. Einige typische Beispiele für Stoffe, Betriebsbedingungen und die sich ergebenden Eigenschaften werden in der nachfolgenden Tabelle gebracht.

Die Biegefestigkeit wird in Mega-Newton je Quadratmeter

(MN/m ) angegeben. Die Kerbzähigkeit ("impact strength")

wird in Kilojoules je Quadratmeter (KJ/m ) angegeben.

2 Die Dichteeinheiten sind kg je Kubikmeter (kg/m ).

- 4 309807 /124P

Zusammensetzung: Gewicht Ca(OH)₂ kg Gewient Quarz kg Gewicht Kieselgur kg Gewient Zement kg

Kaik/Kieselsäure-Verhältnis

Giacgehalc in Gew.-%

Leitung der Behandlung im Autoklaven:

Temperatur, ⁰C Zeit, Stunden

Physikalische' Eigenschaften:

Biegefestigkeit Kerbsänigkeit Diente

Schraubenziehfestigkeit, kg

Dicke (mm)

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
19,6	18,7	18,7	18,7	19,9	19,5	23,9	24,3	21,3	18,7	18,7	22,6
7 6								f. D			Q Λ2ΐ
ι , ^υ 8,8	17,3	17,3	17,3	20,1	22,8	16,1	18,04	D, O 7,8	17,3	17,3	10,4
4	4	4	4	_.-	4		4	4	4	4	--
1,0	1,0	1,0	1,0	0,8	0,8	1,2	1,2	1,2	1,0	1,0	0,8
5,5	6,2	6,4	7,3	5>8	6,4	6,4	5,9	5,5	10,7	2,1	•5,7
150	i8o	161	I8o	150	i8o	150	161	180	180	ISO	180
5	3	2	3	5	20	5	' 3	8	10	10	8
8,36	5,03	6,o8	7,10	5,65	6,97	5,10	5,27	7,07	10,45	1,45	8,44
7,53	5,25	7,53	5,78	8,41	7,36	8,06	4,90	6,30	16,11	3,33	6,65
857	625	6P9	657	577	593	641	641	817	641	577	721
22	—	43	—	13	16	11	15	16	17	9	22
8,5	7,4	15,0	'8,3	7,5	7,7	7,2	7,6	8,8	7Λ	7,3	7,8

(υ

-fr.

ro

K) N)

CO -t^ UD CO

12 442 ,

Die Erfindung ist auf die Herstellung von Platten in der Kategorie der "Isolierplatten" und auch auf die Herstellung ähnlicher Erzeugnisse anwendbar, die eine hohe Dichte von üblicherweise mindestens 0,881 g/cnr (55 lbs. per cu.ft.) aufweisen und als Wandplatten (Wallboards (B.S. 5536:1962)) bezeichnet werden. Die Kerbzähigkeit der neuen Erzeugnisse ist derjenigen von herkömmlichen Erzeugnissen Überlegen, und ihre Feuerbeständigkeit ist sehr gut.

30 9 9 0 7/ 1 ; ; 6 . 6 -

Claims

1. Im Autoklaven behandeltes Calciumsilikaterzeugnis, das mit Fasern aus einem Zirkoniumoxid enthaltenden, alkalibeständigen Glas verstärkt ist.

2. Erzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas mindestens 6,0 Mol-$ ZrO₂ enthält.

J5. Erzeugnis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas ein Glas auf der Grundlage des Systems Si0₂/Zr0₂/Na₂0 ist.

4. Erzeugnis nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, dass das Glas mindestens 65 Gew.-% Sit₂ und mindestens 10 Gew.-% ZrO₂ enthält.

5· Erzeugnis nacn einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es 5 bis 20 Gew.-% Glasfasern enthält.

6. Erzeugnis nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in Form einer Platte.

7. Calciumsilikat-Wandplatte oder -Isolierplatte, die mit- Zirkoniumoxid enthaltenden, al'kalibes tändigen Glasfasern verstärkt ist.

8. Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Calcium-Silikatmaterials, dadurch gekennzeichnet, dass man einer, nassen Mischung aus gelöschtem Kalk und Kieselsäure-artigem Material Fasern aus einem Zirkoniumoxid enthaltenden, alkali beständigen Glas einverleibt, Überschüssige Feuchtigkeit entfernt und die Mischung in die gewünschte Gestalt bringt,

- 7 3G9307/124S

223R498

12 442

wobei der Mengenanteil der Fasern 2 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Erzeugnis unmittelbar vor dem Härten, beträgt, und das Erzeugnis bei erhöhter Temperatur und unter erhöhtem Druck härtet.

3 o ^ri a η ν /1 ? /«r