DE2403751A1

DE2403751A1 - Verfahren zur erhoehung der zementbestaendigkeit von glasprodukten, insbesondere von glasfasern

Info

Publication number: DE2403751A1
Application number: DE2403751A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Chem Dr Meyer
Original assignee: Jenaer Glaswerk Schott and Gen
Current assignee: Schott AG
Priority date: 1974-01-26
Filing date: 1974-01-26
Publication date: 1975-07-31
Also published as: JPS50104218A; US4013478A; FR2259066B3; IT1027308B; FR2259066A1; DE2403751B2; NL7500864A; BE824789A

Description

Belegexemplar Darf nidi geändert werden

JENAer GLASWERK
SCHOTT & GEN.

6500 Mainz
Hattenbergstr. 10

P 416

Verfahren zur Erhöhung der Zementbeständigkeit von Glasprodukten, insbesondere von Glasfasern

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, um an sich nicht ausreichend beständige Glasprodukte, insbesondere Glasfasern, resistent gegen den Zementlaugenangriff und somit geeignet für die Herstellung von Verbundkörpern mit Zement bzw. Beton zu machen.

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Es ist bekannt, daß die geringe Festigkeit von Zement-, Mörtel- und Betonteilen gegen Zug, Biegung und Schlag durch Zusatz von z.B. Glasfasern erheblich erhöht werden kann. Dies ist besonders dann der Fall, wenn die in den Zement eingebrachten Glasfilamente nicht verknäuelt in Form von Wolle, sondern gerichtet in Form von Strängen oder als geschnittene Fäden mit paralleler Anordnung der Filamente vorliegen. Sogenannte Endlosfasern werden großtechnisch vorwiegend aus Ε-Glas hergestellt.

In Portland-Zement werden diese Ε-Glasfasern wegen der hohen Alkalität des Zementes jedoch so stark angegriffen, daß die verstärkende Wirkung nach einiger Zeit ganz aufgehoben ist.

Man hat verschiedene Wege beschritten, die Korrosionsfestigkeit der Glasfasern zu erhöhen:

1. Durch überziehen der Glasfasern mit Kunststoffen;

2. Durch Verwendung von Fasern aus weitgehend alkalibeständigen Gläsern.

Der erste Weg hat neben der Schwierigkeit, einen auf Dauer dichten überzug zu schaffen, den Nachteil..der schlechten Haftung zur Matrix.

Die unter 2. genannten Gläser, z.B. aus dem System Na2O-ZrC>2' SiC>2/ werden zwar weit weniger als Ε-Glas angegriffen, jedoch tritt lediglich eine Verzögerung der Zerstörung ein. Außerdem besteht der Nachteil, daß diese Gläser bedeutend schwieriger zu schmelzen und zu Fasern zu ziehen sind als E-Glas.

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Ziel dieser Erfindung ist es, die Oberfläche von Glasfasern, die an sich keine Zementbeständigkeit, jedoch günstige mechanische Eigenschaften (hohe Festigkeit und Ε-Modul) bei günstigen Herstellungsbedingungen aufweisen, resistent gegen den Angriff der Zementlauge zu machen. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß man die Oberfläche der Glasfasern mit Metallverbindungen belegt, die äußerst wirksam einen Angriff der Zementlauge auf die Glasfaser verhindern.

,'Als geeignet erwiesen sich Lösungen von Zinkverbindungen, in denen das Zink als Kation vorliegt und das Anion thermisch zersetzt werden kann oder flüchtig ist (z.B. Acetate, Oxalate, Formiate).

Die Auftragung erfolgt durch Benetzen der möglichst frisch gezogenen Fasern mit den entsprechenden Lösungen und anschließendes Trocknen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können die Metallverbindungen zusammen mit der sogenannten Schlichte auf die Fasern in einem Arbeitsgang aufgebracht werden. Die bei der Herstellung von Glasfaserprodukten üblicherweise verwendeten Schlichten dienen zum Schutz der Fasern während der Weiterverarbeitung. Sie bestehen meist aus einem Filmbildner, wie Stärke oder Vinylacetat, und einem Gleitmittel, wie pflanzlichen Fetten und ölen, die in» Wasser gelöst bzw. dispergiert werden. Diese Schlichten schützen somit auch die auf die Fasern aufgezogenen Metallverbindungen vor Abrieb.

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Die so behandelten Fasern werden aufgespult und getrocknet. Die Weiterverarbeitung kann zu Strangspulen (Rovings), geschnittenen Glasfasern, zu Matten, Geweben oder andersartigen Produkten mit Hilfe der gleichen Technologie wie allgemein üblich erfolgen.

Die so erzeugten Produkte sind außerordentlich beständig gegen den Angriff von Zementlauge und weisen eine gute Haftung mit der Zementmatrix auf.

Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel näher erläutert, in welchem die Beschichtung von Glasfasern und die hierdurch erzielte Resistenz gegenüber dem Angriff von Zementlauge beschrieben werden:

Beispiel;

600 g Zinkacetat werden in 1 Liter Wasser gelöst und einer wässrigen Dispersion, bestehend aus 600 g Vinylacetat und 25 g Fett (Talgderivat), zugesetzt; danach wird auf 10 Liter mit Wasser aufgefüllt.

Diese zinkhaltige Schlichte wird in üblicher Weise zwischen der Glasfaserziehdüse und der Aufwickeltrommel des Fadens mit Hilfe eines Schlichteapplikators auf E-Glasfasern von 10 /U Durchmesser aufgebracht. Der so erhaltene Spinnkuchen wird bei 120° C getrocknet und zu einem 60-fädigen Strang umgewickelt.

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Die Zementbeständigkeit dieser Fasern wurde in einer Weise geprüft, die der Einwirkung des Zements auf die Fasern
unter verschärften Bedingungen gleichzusetzen ist. Als Maß des Angriffs wurde die zeitliche Abnahme der Zugfestigkeit der Fasern bei Lagerung in Zementlauge bei Raumtemperatur ermittelt: 1 Teil Portland-Zementpulver (PZ 350) wurde in 10 Teilen Wasser dispergiert und 12 Stunden in einem Behälter geschüttelt. Der wässrige Auszug mit einem pH-Wert von 12,6 wurde abfiltriert. Jeweils ca. 50 mg Glasfasern

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wurden in Kunststoffläschchen von 50 cm Fassungsvermögen gegeben, mit der Zementlauge aufgefüllt und verschlossen. Nach unterschiedlicher Einwirkungsdauer wurden die Fasern entnommen, mit Wasser und Aceton abgespült und bei 60° C
getrocknet. Die Festigkeit der Fasern wurde an Einzelfasern ,(Filamenten) im Zugversuch ermittelt.

Zum Vergleich wurden unbehandelte E-Glasfasern und· Fasern aus dem System Na₂O-ZrO₂-SiO₂ (siehe unter 2) unter gleichen Bedingungen der Zementlauge ausgesetzt und die Abnahme ihrer Zugfestigkeit gemessen.

Der Verlauf des Festigkeitsabfalls während einer Lagerdauer von 4 Wochen in Zementlauge zeigt bereits deutlich die hervorragende Resistenz der mit Zinkverbindungen behandelten E-Glasfasern.

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Lagerdauer in Zementlauce	Festigkeit der	Fasern in % der	Ausgangszugfestigkeit
(Wochen) bei Räumt emperatur	Ε-Glas behandelt mit Zn-Verbindung
1	99
2	98
3	96
U	93
E-Glas unbehandelt	Na₂O-ZrO₂- SiO₂-GIaS
67	97
1*3	81
33	lh
25	71

In ähnlich einfacher Weise lassen sich andere Glasprodukte, wie z.B. Schaumglaskugeln und Glashohlkugeln für die Herstellung von Leichtbeton, resistent gegen den Angriff der Zementlauge machen. Auch Glasbruch als Zuschlagstoff für Zement läßt sich auf diese Weise durch das erfindungsgemäße Verfahren schützen.

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erhöhung der Zementlaugenbeständigkeit von Glasprodukten, dadurch gekennzeichnet, daß man die Oberfläche dieser Glasprodukte mit Zinkverbindungen belegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man wasserlösliche Zinksalze verwendet, in*denen das Zink als Kation vorliegt und das Anion organischer Natur ist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Glasprodukt eine Glasfaser ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfaser aus Ε-Glas besteht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zinkverbindungen beim Ziehprozeß der Glasfasern zusammen mit einer wässrigen, organischen Schlichte aufgebracht werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Zinkverbindungen belegten Glasprodukte bei Temperaturen zwischen 100 und 135° C

'··. getrocknet werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Glasprodukt einen Zuschlagstoff für Zement darstellt. ..'-—

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