DE2409231A1 - Structural bodies based on inorganic binders - reinforced with inorganic fibre mats - Google Patents
Structural bodies based on inorganic binders - reinforced with inorganic fibre matsInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur Herstellung von durch anorganische Bindemittel verfestigten und durch Mineralfasern verstärkten Raamformkörpern Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von durch anorganische Bindemittel verfestigten und durch Mineralfasern verstärkten Raumformkdrpern. Process for the production of solidified by inorganic binders and molded articles reinforced by mineral fibers. The present invention relates to a process for the production of solidified by inorganic binders and Shaped bodies reinforced with mineral fibers.
Durch anorganische Bindemittel verfestigte Massen sind hervorragend in der Lage, hohe Druckspannungen aufzunehmen; sie versagen jedoch bei relativ geringer Zugbeanspruchung. Deswegen werden Erzeugnisse, d.h. Pormkörper aus diesen Massen in der Regel mit zugfesten Einlagen versehen, um die auftretenden gräfte aufzunehmen und das Erzeugnis konstraktiv zusammenzuhalten.Masses solidified by inorganic binders are excellent able to absorb high compressive stresses; however, they fail at relatively low levels Tensile stress. This is why products, i.e. molded bodies, are made from these masses usually provided with tensile strength inserts to absorb the forces that occur and to hold the product together constructively.
Durch anorganische Bindemittel verfestigte Massen neigen infolge äußerer Beanspruchung, Austrocknen und Temperaturdehnungen zur Rißbildung. Insbesondere bei Sichtflächen sind solche Risse unerwünscht. Der Korrosionsschutz der Stahlbewehrung wird bei zementgebundenen Massen durch Risse vermindert. aserverstärkte, durch anorganische Bindemittel verfestigte Massen erreichen im Vergleich zu nicht verstärkten Massen wesentlich höhere Zug-, Biegezug- und Schlagfestigkeiten sowie Bruchdehnungen.Masses solidified by inorganic binders tend as a result of external Stress, drying out and thermal expansion leading to crack formation. In particular Such cracks are undesirable in the case of visible surfaces. The corrosion protection of the steel reinforcement is reduced by cracks in cement-bound compounds. aser-reinforced by inorganic Binder achieve solidified masses compared to non-reinforced masses Significantly higher tensile, flexural and impact strengths as well as elongation at break.
Die Verstärkungsfasern werden im allgemeinen bei durch anorganische Bindemittel verfestigten Massen durch Einmischen oder Einrieseln eingebracht. Beim Einmischen von Mineralfasern erzielt man nur unbefriedigende Ergebnisse. Die Mineralfaser:wird beim Mischvorgang insbesondere wegen der körnigen Struktur der Bindemittelsuspension gektlrzt und beschädigt. Beim Mischen kann es außerdem zu einer "Knäuelbildung" und damit zu einer nicht gleichmäßigen Verteilung der Mineralfasern kommen, die die erwünschte verstärkende Wirkung verhindert.The reinforcing fibers are generally made from inorganic Binder solidified masses introduced by mixing or trickling in. At the Mixing in mineral fibers achieved you only get unsatisfactory results. The mineral fiber: is particularly important during the mixing process because of its granular structure the binding agent suspension is blackened and damaged. It can also be used when mixing to a "tangle formation" and thus to a non-uniform distribution of the mineral fibers that prevents the desired reinforcing effect.
Auch beim Einrieseln von Fasern ist es, trotz weitgehender Automatisierung des Vorganges bisher nicht gelungen, daa sogenannte Delaminieren, d.h. ein Auseinanderfallen des Formkörpers in Schichten zu verhindern. Infolge örtlich auftretender Überkonzentration von Fasern entstehen nachteiligerweise beim Deleminieren Trennschichten.It is also the case when fibers trickle in, despite extensive automation the process has not yet succeeded, because so-called delamination, i.e. falling apart to prevent the molded body in layers. As a result of locally occurring overconcentration Disadvantageously, separating layers are formed when fibers are removed.
Das Einlegen von Mineralfaserbündeln in Tragrichtung des erzeugten Formkörpers bringt die höchste hiegezug- und Schalgfestigkeit.The insertion of mineral fiber bundles in the direction of support of the generated Shaped body brings the highest tensile and impact strength.
Dieses Verfahren ist jedoch technisch kompliziert und kostenaufwendig.However, this method is technically complex and expensive.
Alle genannten Verfahren erfordern ein geschultes Personal und/ oder spezielle Maschinenausrüstungen.All of the above procedures require trained personnel and / or special machine equipment.
Vorliegender Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der oben geschilderten Nachteile des Standes der Technik durch Mineralfasern verstärkte Raumformkörper zu schaffen, die u.a. verbesserte statische Eigenschaften haben.The present invention is therefore based on the problem of avoidance reinforced the disadvantages of the prior art outlined above by mineral fibers To create three-dimensional objects which, among other things, have improved static properties.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man das eingangsgenannte Verfahren in der Weise durchführt, daß mit Bindemittelleim oderMörtel getränkte flächige Verstärkungsmatten, die aus künstlichen Mineralfasern bestehen, in frisehem nicht abgebundenem Zustand übereinander und/oder nebeneinander gelegt werden, bis die gewünschte Verstärkung erreicht ist.According to the invention, this object is achieved in that the aforementioned Process carried out in such a way that soaked with binder glue or mortar flat reinforcement mats made of artificial mineral fibers in frisehem untied state on top of each other and / or next to each other until the desired gain is achieved.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform verwendet man dabei Verstärkungamatten aus Glasfasern und/oder Steinfasern und/oder Sehlackenfasern und/oder Kohlenstoff-Fasern.According to a preferred embodiment, reinforcement mats are used made of glass fibers and / or stone fibers and / or lacquer fibers and / or carbon fibers.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß sich diese Verstärkungsmatten leicht und auchin unmittelbarer Nähe der Oberfläche der Raumformkörper einbauen lassen, wodurch besonders günstige statische Eigenschaften der Raumformkörper erreicht werden.The method according to the invention is further characterized in that that these reinforcement mats are easy and also in the immediate vicinity of the surface the three-dimensional body can be built in, creating particularly favorable static properties the three-dimensional body can be achieved.
Außerdem wird durch die feine Verteilung der Fasern verhindert, daß netzförmige Risse entstehen. Bei Verwendung alkalischer Bindemittel wird die oberflächennahe Verstärkungamatte aus an sich nicht alkalibeständiger Glasfaser durch Carbonatisierung geschützt. Versuche haben gezeigt, daß im Laufe von 3 Jahren bei nicht carbonatisierten Proben ein Festigkeitsabfall von 60 %, dagegen bei carbonatisierten Proben von rund 20 % auftritt.In addition, the fine distribution of the fibers prevents that reticulated cracks appear. When using alkaline binders, the Reinforcement mat made of glass fiber, which is not alkali-resistant, through carbonation protected. Tests have shown that in the course of 3 years in non-carbonated Samples show a decrease in strength of 60%, in contrast to carbonated samples of around 20% occurs.
Ein weiterer, ganz entscheidender Vorteil bei der Verwendung von Verstärkungsmatten ergibt sich aus der Tatsache, daß sich zu deren Produktion.u.a. auch die äußerst wirtschaftliche Mineralfaserwolle eignet. Außerdem kann die Verstärkungawirkung in einer oder mehrere gewünschte Richtungen stellenweise oder überall durch Ausrichtung der Fasern oder durch Zulegen von Mineralfaserbündeln aus Stapel- oder Endlosfasern und/oder anderen Fasern gezielt verstärkt werden. Die zeitraubende Handarbeit beim Laminieren mit einzelnen Faserbündeln kann dadurch entfallen, auch werden Fehler bei der Verlegung weitgehend ausgeschaltet.Another very important advantage when using reinforcement mats results from the fact that their production also the extremely economical mineral fiber wool. In addition, the reinforcement effect in one or more desired directions in places or everywhere by alignment the fibers or by adding mineral fiber bundles made of staple or continuous fibers and / or other fibers are specifically reinforced. The time-consuming manual labor at Laminating with individual fiber bundles can therefore be dispensed with, and there are also errors largely switched off during installation.
Von den Verstärkungsmatten muß gefordeX werden, daß sie mit Bindemittelleim oder Mörtel tränkbar und nach der Erhärtung des Bindemittels kraftschlüssig mit der Matrix, d.h. der zu verstärkenden Masse verbunden sind. Die für diesen Zweck für glasfaserverstärkte Kunststoffe verwendeten Yerstärkungsmatten sind in der Regel unbrauchbar, weil sie zwar eine Tränkung mit flUssigem Kunststoff, jedoch nicht mit 3indemittelsuspensionen ermöglichen. Die erfindungsgemäß aufgebauten Verstärkungsmatten zeichnen sich dadurch aus, daß bei Verwendung von Mineralfaserbündeln deren Abstand und Durchmesser eine Tränkung mit Bindemittelleim oder Mörtel zuläßt, so daß beim Erhärten des Bindemittels die Hydratationsprodukte in die Bündel hineinwachsen und damit eine kraftschlüssige Verbindung herstellen. Bei Verwendung von Mineralfaserwolle wird durch die Tränkung mit 3indemittelleim oder Mörtel eine punktförmige Verkittung der Einzelfasern erreicht, die zu einer kraftschlüssigen Verbindung führt. Verstärkungsmatten dieser Art sind mit Flächengewichten von 10 bis 1000 g pro m2 einfach herstellbar.The reinforcement mats must be provided with binding agent glue or mortar soakable and, after the binder has hardened, frictionally with the matrix, i.e. the one to be reinforced Connected to ground. the Reinforcement mats used for glass fiber reinforced plastics for this purpose are usually unusable because they are impregnated with liquid plastic, however, do not allow this with solvent suspensions. The constructed according to the invention Reinforcement mats are characterized by the fact that when mineral fiber bundles are used the distance and diameter of which allows impregnation with binder glue or mortar, so that as the binder hardens, the hydration products grow into the bundle and thus establish a non-positive connection. When using mineral fiber wool the impregnation with glue or mortar creates a punctiform cement of the individual fibers, which leads to a non-positive connection. Reinforcement mats of this type can easily be produced with weights per unit area of 10 to 1000 g per m2.
Die flächige Verstärkungsmatte wird von der Rolle abgerollt, auf einem Tisch ausgebreitet, mit Bindemittelleim oder Mörtel überzogen und durch Bürsten, Walzen, Rütteln oder Walken oder durch Vakuumbehandlung durchtränkt. Man erhält auf diese Weise eine relativ dünne mineralfaserverstärke Schicht, die durch Uberlappendes Aneinander- und Übereinanderlegen auf die gewünschte Dicke und in die gewünschte Form gebracht wird. Es besteht zusätzlich die Möglichkeit, die zur endgültigen Dicke übereinandergelegten Schichten zu pressen, wodurch der Bindemittelleim oder Mörtel in die Verstärkungsmatte hineingedrückt und das Erzeugnis gegebenenfalls entwässert wird.The flat reinforcement mat is unrolled from the roll, on a Table spread out, coated with binding agent glue or mortar and brushed, Rolling, vibrating or tumbling or impregnated by vacuum treatment. You get in this way a relatively thin mineral fiber reinforcement layer, which by overlapping Laying on top of each other to the desired thickness and in the desired Is brought into shape. There is also the option of defining the final thickness superimposed layers to press, creating the binder glue or mortar pressed into the reinforcement mat and the product drained if necessary will.
Schubfeste Verbindungen zwischen den einzelnen Schichten kann man durch eine besondere Formgebung, z.B. durch eine wellenförmige Anordung der Lagen oder durch Durchstoßen mehrerer Lagen erreichen, wobei an den Stanzstellen ein punktförmiges Ineinandergreifen der Schichten ersielt wird. Das Durchstanzen geschieht zweckmäßigerweise z.B. durch Abwalzen mit einer Stachelwalze.Shear-resistant connections between the individual layers can be made by a special shape, e.g. by a wave-like arrangement of the layers or by piercing several layers, with a punctiform at the punching points Interlocking the layers is obtained. The punching through is best done, for example, by rolling with a spiked roller.
Auf diese Weise können große Flächen kurzfristig bearbeitet werden. Weitere Möglichkeiten zur Erzielung schubfester Verbindungen ergeben sich durch Vernähen mit Mineralfaserbündeln oder durch Einlegen von mineralfaserverstärkten Kunststoffelementen, die z.3. beim Preßvorgang eingedrückt werden. Kurz zusammenge faßt sind die Vorteile der Verstärkung durch Verstärkungamatten folgende: 1. Einfacher Einbau auch großer Fasermengen an der statisch gtnatigaten Stelle.In this way, large areas can be processed at short notice. Further possibilities for achieving shear-resistant connections result from Sewing with mineral fiber bundles or by inserting mineral fiber reinforced Plastic elements that z.3. are pressed in during the pressing process. Briefly together In summary, the advantages of reinforcement with reinforcement mats are as follows: 1. Easier Installation of large quantities of fibers at the statically acceptable point.
2. Keine 3eschädigung der Mineralfasern durch den Mischvorgang.2. No damage to the mineral fibers from the mixing process.
3. Hoher Ausnutzungsgrad der Mineralfaser und dadurch überraschend große Festigkeiten.3. High degree of utilization of the mineral fiber and therefore surprising great strengths.
4. Niedrige Herstellungskosten durch geringen Investitionsbedarf und Lohnkostenaufwand sowie Einsatz preisgünstiger Mineralfaserwolla.4. Low manufacturing costs due to low investment requirements and Labor costs and the use of inexpensive mineral fiber wool.
Bevorzugte Arbeitsweisen und der Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens soll im folgenden anhand von 2 Beispielen verdeutlicht werden: Beispiel 1: Als flächige Verstärkungsmatte wird ein handelsübliches mit einem organischen Bindemittel vorgebundenes Mineralwollevlies mit einem Gemicht von 45 g/m² verwendet. Der Fasergehalt beträgt 87 Gew.%. Diese Verstärkungsmatte wird auf einem Tisch ausgerollt und pro m² mit etwa 10 g Zementleim (Wasserzementwert = 0,45) überzogen und mit einer Gummiwalze abgewalzt. Sodann wird die nächste Verstärkungamatte aufgelegt und der Tränkvorgang wiederholt. Beim Aufeinanderlegen von 10 Verstärkungamatten entsteht eine Platte von 4 mm Dicke. Das fertige Erzeugnis wurde vorübergehend einer Auflast von 5 kp/cm2 ausgesetzt. Dadurch trat eine zusätzliche Verdichtung ein. Die Platte wurde anschließend eine Woche lang in feuchter Luft bei 200C und 95 % relativer Luftfeuchtigkeit und hierauf weitere 3 Wochen bei 2000 und 50 % relativer Luftfeuchtigkeit gelagert. Im Alter von 28 Tagen betrug die Biegezugfestigkeit 590 kp/cm2; Bei Schlagproben wurde eine Schlagzähigkeit von 12 kpcm/cm² erreichte Dieses Ergebnis ist aehr überraschend, weil es mit einer retativ preisgünstigen Mineralfaserwolle erzielt worden ist. Beim Einmischen der gleichen Menge Mineralfasern werden lediglich hiegezugfestigkeiten von max. 250 kp/cm2 erreicht.Preferred modes of operation and the success of the process according to the invention is to be clarified in the following with the aid of 2 examples: Example 1: As a flat Reinforcement mat is a commercially available pre-bonded with an organic binder Mineral wool fleece with a weight of 45 g / m² is used. The fiber content is 87% by weight. This reinforcement mat is rolled out on a table and per m² about 10 g of cement paste (water-cement value = 0.45) and coated with a rubber roller rolled. Then the next reinforcement mat is placed and the soaking process repeated. When 10 reinforcement mats are placed on top of one another, a 4 mm thick panel is created. The finished product was temporarily exposed to a load of 5 kp / cm2. This resulted in an additional compression. The plate then became a Week long in moist air at 200C and 95% relative humidity and then stored for a further 3 weeks at 2000 and 50% relative humidity. In old age after 28 days the flexural strength was 590 kp / cm2; In impact tests, a Impact strength of 12 kpcm / cm² achieved This result is very surprising, because it has been achieved with relatively inexpensive mineral fiber wool. At the Mixing in the same amount of mineral fibers only results in high tensile strengths of max. 250 kp / cm2 is achieved.
Beialsfal 2: Um die technischen und wirtschaftlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Beweis zu stellen, wurden 3 Platten von 1 cm Dicke mit dem gleichen Mineralfasergehalt von 2 Vol.-% hergestellt.Beialsfal 2: In order to take advantage of the technical and economic advantages of the To prove the method according to the invention, 3 plates of 1 cm Thickness made with the same mineral fiber content of 2% by volume.
Bei Platte A wurden Mineralfaserbündel und E-Glasfasern mit einem Faserdurchmesser von 10 µ und einer Faserzahl im Bündel von 204 Stück von 25 mm Länge in eine zementgebundene Matrix eingemischt.In panel A, mineral fiber bundles and E-glass fibers were combined with one Fiber diameter of 10 µ and a number of fibers in the bundle of 204 pieces of 25 mm Length mixed into a cementitious matrix.
Bei Platte B wurden Mineralfaserbündel wie bei Platte A, jedoch von 50 mm Länge in eine zemengebundene Matrix eingerieselt.In panel B, mineral fiber bundles were used as in panel A, but from 50 mm in length trickled into a zeme-bound matrix.
Bei Platte a wurde oben und unten je eine Verstärkungsmatte verlegt, die aus einem Mineralwollevlies von 50 g/m² und Mineralfaserbündel und E-Glasfasern mit einem Faserdurchmesser von 10 µ und einer Paseranzahl von rund 11000 Stück (hendelsübliche Roving) im Abstand von 12,5 mm bestand. Auch bei dieser Platte betrug der Mineralfasergehalt 2 Vol.-%.A reinforcement mat was laid at the top and bottom of panel a, those made of a mineral wool fleece of 50 g / m² and mineral fiber bundles and E-glass fibers with a fiber diameter of 10 µ and a number of pasers of around 11,000 pieces (commercial roving) at a distance of 12.5 mm existed. Even with this one The mineral fiber content of the board was 2% by volume.
Alle Platten wurden 7 Tage feucht bei 2000 und dann bis zum 28.All plates were moist for 7 days at 2000 and then until 28.
Tag in Luft von 20°C und 50 % rel. Luftfeuchtigkeit gelagert.Day in air at 20 ° C and 50% rel. Humidity stored.
Die Biegezugfestigkeit im Alter von 28 Tagen ist in der folgenden
Tafel aufgeführt.
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