DE2435604B2

DE2435604B2 - Verfahren zum Herstellen von Mineralfasern und ein Bindemittel enthaltenden Produkten

Info

Publication number: DE2435604B2
Application number: DE2435604A
Authority: DE
Inventors: Kjeld Lejre Holbek (Daenemark)
Original assignee: Rockwool AS
Current assignee: Rockwool AS
Priority date: 1973-07-26
Filing date: 1974-07-24
Publication date: 1980-03-20
Also published as: US4053322A; CA1033523A; NO742707L; NO139348C; AT346221B; NO139348B; CH605461A5; GB1482636A; ATA613074A; FR2238684A1; FI225874A; DK142980B; DE2435604C3; DK142980C; DK401174A; SE408548B; BE818069A; DE2435604A1; FR2238684B3; IT1017465B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Produkten, die Mineralfasern, wie z. B. Gesteinswollfasern, Schlackenwollfasern und Glasfasern sowie ein Bindemittel enthalten, z. B. die anorganischen Bindemittel wie Zement, Gips, schmelzbare Glasarten und Metalle sowie die organischen thermoplastischen und wärmehärtbaren Bindemittel. In der GB-PS 1267756 ist eine Zusammensetzung, bestehend aus einem innigen Gemisch aus Fasern und einem unterwasserhärtenden Bindemittel, wie Zement, beschrieben, die bei Zusatz von Wasser zu einer festen Masse erstarrt.

Um ein faserverstärktes Produkt zu erhalten, dessen physikalische Eigenschaften denjenigen der nicht faserverstärkten Produkte überlegen sind, sollte jede einzelne Faser mit dem Bindemittel in inniger Berührung stehen und von diesem völlig eingehüllt sein. Folglich müssen die Fasern voneinander getrennt und in dein verwendeten Bindemittel gleichförmig verteilt sein.

Die bisherigen Versuche, ein gleichförmiges Gemisch aus Fasern und Bindemittel wie z. B. Zement zu erzielen, haben sich jedoch als unzufriedenstellend erwiesen, weil die Fasern das Bestreben haben, während des Vermischens zu verklumpen.

Ziel der Erfindung ist es, ein faserverstärktes Produkt zu schaffen, in dem die Fasern gleichmäßig verteilt sind.

Weiterhin soll das gemäß der Erfindung hergestellte Produkt beständig gegenüber chemischer Einwirkung auf die Fasern sein.

Desgleichen soll das erfindungsgemäße Produkt einen hohen Faseranteil aufweisen und zwischen dem Bindemittel und den Fasern soll eine ausreichende Haftung sichergestellt sein.

Diese Aufgaben werden durch das Verfahren gemäß der Erfindung gelöst, das sich insbesondere da-ί durch auszeichnet, daß einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 823 K und 1173 K unterworfenen Mineralfasern ein ungehärtetes Bindemittel zugesetzt wird, und daß man das Bindemittel aushärten läßt.

ίο Die Erfindung beruht auf der Feststellung, daß sich Mineralfasern, die auf eine Temperatur von 823 K bis 1173 K gebracht werden, derart verändern, daß sie sich voneinander lösen und sich durch einen einfachen mechanischen Mischvorgang im Bindemittel gleich mäßig verteilen lassen. Folglich hat das unter Verwen dung derartiger wärmebehandelter Fasern erhaltene Produkt verbesserte physikalische Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Zug-, Biege- und der Druckfestigkeit.

Weiterhin wird durch die Wärmebehandlung die chemische Beständigkeit der Fasern erhöht. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Fasern auf Temperaturen erwärmt werden, die für die Kristallisierung oder Entglasung ausreichen. Eine solche verbesserte

-'> chemische Beständigkeit ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Fasern mit unterwasserhärtenden Bindemitteln wie Portlandzement vermischt werden, der alkalisch reagiert. Gewöhnliche mit Portlandzement vermischte Mineralfasern können sowohl wäh-

Hi rend des Mischarbeitsganges als auch in den späteren Stufen, wenn die Produkte mit Wasser benetzt werden, angegriffen werden.

Die chemische Beständigkeit der wärmebehandelten Fasern kann auch dann vorteilhaft sein, wenn or-

r, ganische Bindemittel zur Verwendung kommen. So sind in Novolake- und Polyvinylchloridbindemitteln die Fasern beispi sweise einer sehr sauren Umgebung ausgesetzt.

Bei mikroskopischer Prüfung hat es sich herausge-

H) stellt, daß die wärmebehandelten Fasern unebene rauhe Oberflächen, die unbehandelten Fasern jedoch glatte Oberflächen haben. Es ist anzunehmen, daß das Bindemittel aus diesem Grunde besser an den wärmebehandelten Fasern anhaftet als an den unbehandel-

4i ten Fasern.

Die Zeitspannen, während derer die Fasern auf eine Temperatur zwischen 823 K und 1173 K erwärmt werden, hängen von der Zusammensetzung der Fasern ab, jedoch genügt normalerweise ein Zeitraum

ν· bis zu einer Stunde.

Wenn Gesteinswollfasern und Schlackenwollfasern auf eine Temperatur von ca. 1173 K erwärmt werden, haben sie das Destreben zu kristallisieren oder zu entglasen.

r> Eine Wärmebehandlung kann durchgeführt werden, indem die völlig abgekühlten Fasern wieder auf eine Temperatur im oben beschriebenen Temperaturbereich erwärmt werden. Die Heizdauer ist anhand einer für die verwendeten Materialien vorerstelltcn

ho Zeit-Temperatur-Kurve bestimmbar.

Es ist auch möglich, das Abkühlen der so erhaltenen Fasern innerhalb dieses Temperaturbereiches entsprechend den gewünschten Eigenschaften der wärmebehandelten Fasern während einer kürzeren oder

hi längeren Zeit zu unterbrechen.

Aufgrund der Verwendung der wärmebehandelten Fasern kann das Fasern-Bindemittel-Verhältnis auf einen bisher unerreichten Anteil erhöht werden. So

können die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Produkte bis zu 50% Gewichtsanteil Fasern, bezogen auf das Bindemittelgewicht, enthalten.

Um die Haftung zwischen den Fasern und dem Bindemittel noch weiter zu erhöhen, können die wärmebehandelten Fasern einer chemischen Vorbehandlung unterworfen werden. Zu diesem Zweck sind beispielsweise im Handel erhältliche Substanzen, wie y-Isopropyltriethoxysilane oder Cetylpolyalkalteramin, verwendbar, die als grenzflächenwirksame Mittel oder Verkettungsmittel dienen.

Die Verteilung der Fasern im Bindemittel kann noch weiter unterstützt werden, indem man eine feinverteilte anorganische Substanz, wie Siliciumdioxyd, in das Faser-Bindemittel-Gemisch einarbeitet

Beispiele derartiger Bindemittel sind Zement, z. B. Portlandzement, Aluminiumoxidzement und Schlakkenzftment; Gips und zahlreiche organische Bindemittel, wie die Polyester-, Polyvinylchlorid- und Phenolharzbindemkt Λ.

Nachstehend ist die Erfindung anhand einiger Beispiele beschrieben.

Beispiel 1

2 kg Portlandzement und 0,5 kg Diabasfasern, die bei einer Temperatur zwischen 923 K und 1073 K zum Erzielen einer reinen Kristallisierung wärmevorbehandelt waren, wurden mit 0,7 kg Wasser vermischt und der erhaltene Brei wurde zu Prüfmustern geformt. Nachdem man diese Muster 14 Tage lang unter Wasser ausgehärtet h?Ue, wiesen sie eine Dichte von 2,12 g/cm¹ auf. Die Biegefestigkeit nach einer vierwöchentlichen Lagerung in Wasser betrug 10,76 N/ mm² und ihre Druckfestigkeit war 85,12 N/mm².

Beispiel 2

2 kg Portlandzement und 1 kg Mineralfasern des Typs gemäß Beispiel 1 wurden mit 1 kg Wasser vermischt und der erhaltene Brei wurde zu Prüfmustern geformt. Die Dichte der Master betrug 2,0 g/cm-¹, die Biegefestigkeit 9,5 N/mnr und die Druckfestigkeit

"» 65,51 N/mm².

Beispiel 3

Auf eine Temperatur zwischen 923 K und 1073 K erwärmte Gesteinswollfasern wurden mit Gips und Weiser vermischt. Es wurden folgende Mengen dieser Bestandteile verwendet:

Gips I kg

wärmebehandelte Fasern 0,25 kg
Wasser 0,6 kg

Das Gemisch wurde zu Prüfmustern geformt und nach dem Aushärten und Trocknen wurde die Festigkeit der Prüfmuster bestimmt.

Dabei erhielt man folgende Ergebnisse:
■?> Biegefestigkeit: 3,69 N/mm^:

Druckfestigkeit: 9,32 N/mnr

Entsprechende Prüfmuster ohne Wärmebehandlung der Fasern hatten folgende Eingenschaften:

Biegefestigkeit:
Druckfestigkeit:

!,14 N/mnr
5.21 N/mnr

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Produkten aus Mineralfasern und einem Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß man einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 823 K und 1173 K ausgesetzte Mineralfasern einem ungehärteten Bindemittel zusetzt «nd das Bindemittel aushärten läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Fasen», die bei einer Temperatur behandelt worden sind, die für eine teilweise oder gänzliche Kristallisierung der Fasern ausreicht, verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch, das bis zu 50% Gewichtsanteile wärmebehandelter Fasern, bezogen auf das Bindemittelgewicht, enthält, verwendet.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche ! bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch aus wärmebehandelten Gesteinswollfasern und Portlandzement verwendet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Erhöhen der Haftung zwischen dem Bindemittel und den Fasern die wärmebehandelten Fasern mit y-Isopropyltrielhoxysilan oder Cetylpolyalkalteramin vorbehandelt.