DE2556539A1 - PROCEDURE FOR PROTECTING FIBERGLASS IN ALKALINE ENVIRONMENTS - Google Patents

PROCEDURE FOR PROTECTING FIBERGLASS IN ALKALINE ENVIRONMENTS

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DE2556539A1
DE2556539A1 DE19752556539 DE2556539A DE2556539A1 DE 2556539 A1 DE2556539 A1 DE 2556539A1 DE 19752556539 DE19752556539 DE 19752556539 DE 2556539 A DE2556539 A DE 2556539A DE 2556539 A1 DE2556539 A1 DE 2556539A1
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Description

Euroc Administration AB, 201 10 Malmö/ SchwedenEuroc Administration AB, 201 10 Malmö / Sweden

Verfahren zum Schützen von Glasfasern in alkalischer UmgebungProcess for protecting glass fibers in an alkaline environment

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schützen von Glasfasern zum Verstärken einer alkalischen Matrix in wässriger Phase gegen chemischen Abbau.The invention relates to a method for protecting glass fibers for reinforcing an alkaline matrix in aqueous Phase against chemical degradation.

Somit ist die Erfindung also gerichtet auf ein Verfahren zum Schützen von Glasfasern in alkalischer Umgebung sowie auf nach einem derartigen Verfahren geschützte glasfaserverstärkte Erzeugnisse.Thus, the invention is directed to a method for protecting glass fibers in an alkaline environment as well on fiberglass-reinforced protected by such a process Products.

Glasfasern werden zum Verstärken alkalischer Matrixmaterialien, wie beispielsweise Zement und Zementprodukte, verwendet, um hierdurch sowohl die Zugfestigkeit als auch die Druckfestigkeit zu verbessern. Es ist bekannt, daß Glasfasern in einer Zementmischung insbesondere durch Hydroxylionen angegriffenGlass fibers are used to reinforce alkaline matrix materials such as cement and cement products thereby improving both the tensile strength and the compressive strength. It is known that glass fibers in a Cement mix particularly attacked by hydroxyl ions

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BOEHMERT & BCEIiMERTBOEHMERT & BCEIiMERT

werden. Außerdem ist es bekannt, daß die Glasfasern auf verschiedene Arten geschützt werden können.will. It is also known that the glass fibers can be protected in various ways.

Die Glasmischung für die Herstellung der Fasern kann beispielsweise ZrOp enthalten, um so eine verbesserte Alkaliwiderstandsfähigkeit zu erreichen. Dieses Verfahren hat jedoch beträchtliche Nachteile. Die Einzelfasern werden nicht vollständig alkaliresistent und werden daher relativ stark angegriffen. Außerdem sind die Herstellungskosten von ZrO„-haltigen Glasfasern hoch. Besonders ist zu bemerken, daß die Einzelfasern, die in einem Gespinst ganz außen liegen, auf diese Weise verhältnismäßig leicht abgebaut v/erden, während die Reaktionsprodukte eine schützende Oberflächenschicht um die restlichen Fasern bilden. Die äußeren Fasern werden also geopfert, um den gewünschten Schutz zu erhalten, wodurch sich aber auch eine begrenzte Verbindung mit dem Matrixmaterial ergibt»The glass mixture for the production of the fibers can for example Contain ZrOp so as to have improved alkali resistance to reach. However, this method has considerable disadvantages. The single fibers are not completely alkali-resistant and are therefore attacked relatively strongly. In addition, the manufacturing cost is of ZrO "-containing glass fibers high. It is particularly noteworthy that that the individual fibers that lie on the outside in a web are relatively easily broken down in this way v / ground while the reaction products form a protective surface layer around the remaining fibers. The outer fibers are sacrificed in order to obtain the desired protection, but this also results in a limited one Connection with the matrix material results in »

Nach dem Stand der Technik können die Glas-Einzelfasern auch mit einer nicht-reaktionsfähigen Schutzschicht beschichtet werden, beispielsweise aus einem Polymeren oder einem Metall, oder aber mit einer sehr dünnen reaktionsfähigen Oberflächenschicht, beispielsweise aus Zirkonoxychlorid, die bei der Reaktion mit der alkalischen Wasserphase eine dichte Oberflächenschicht aus Hydroxiden bildet. Die Beschichtung muß jedoch beim Ziehen der Fasern erfolgen und ist relativ kostenaufwendig. Es hat sich auch gezeigt, daß ernsthafte Probleme auftreten, wie z.B. Beschädigungen in den Schichten, unbefriedigende Haftung zwischen der Schicht und dem Glas und Haftungsprobleme insbesondere zwischen einer Polymerschicht und einer Zementmischung. All diese Effekte treten verhältnismäßig leicht auf. Bei der Aufbringung dünner, polymerer Oberflächenschichten hatAccording to the prior art, the individual glass fibers also coated with a non-reactive protective layer be, for example made of a polymer or a metal, or with a very thin reactive Surface layer, e.g. made of zirconium oxychloride, which forms a dense surface layer of hydroxides when it reacts with the alkaline water phase. The coating, however, has to take place when the fibers are drawn and is relatively expensive. It has also been shown that serious problems arise, such as damage in the layers, unsatisfactory adhesion between the layer and the glass and adhesion problems in particular between a polymer layer and a cement mix. All of these effects occur relatively easily. at the application of thin, polymeric surface layers

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BOEHMERT & BOEHMERTBOEHMERT & BOEHMERT

sich herausgestellt, daß die Bindung von "Punktlöchern" nicht verhindert werden kann. Diese Punktlöcher bilden ungeschützte Angriffszentren für die alkalische Faserkorrosion. It was found that the binding of "point holes" cannot be prevented. Form these point holes unprotected attack centers for alkaline fiber corrosion.

Fasern, die mit dünnen, reaktionsfähigen Oberflächenschichten beschichtet sind, haben weiterhin den beträchtlichen Nachteil, daß die aufgebrachte Menge des chemischen Reaktionsmittels zu klein ist, um eine ausreichende und lang dauernde Schutzwirkung zu erzielen. Wegen der begrenzten mechanischen Festigkeit der aufgebrachten Schutzschicht kann diese außerdem leicht beschädigt werden, beispielsweise beim Einmischen in das alkalische Matrixmaterial.Fibers with thin, reactive surface layers are coated, furthermore have the considerable disadvantage that the applied amount of the chemical reactant is too small to provide a sufficient and long-lasting one To achieve protective effect. Because of the limited mechanical strength of the applied protective layer, it can also are easily damaged, for example when mixed into the alkaline matrix material.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung zu schaffen,welches es ermöglicht, Glasfasern in einer alkalischen Matrix einwandfrei und mit geringen Kosten zu schützen.The invention is based on the object of creating a method of the type mentioned at the beginning, which makes it possible to To protect glass fibers in an alkaline matrix properly and at low cost.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß man wenigstens eine chemisch reaktionsfähige Substanz mit dem Matrixmaterial und/oder dessen Reaktionsprodukten mit Wasser zur Reaktion bringt, wobei Hydroxylionen gleichzeitig mit der Bildung eines gegen alkalischen Angriff schützenden Niederschlages in unmittelbarer Nachbarschaft der Glasfasern chemisch gebunden werden.According to the invention this object is achieved in that one at least one chemically reactive substance with the matrix material and / or its reaction products with water brings to reaction, whereby hydroxyl ions simultaneously with the formation of a protective against alkaline attack Precipitation are chemically bound in the immediate vicinity of the glass fibers.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß es möglich ist, die zur Verstärkung verwendeten Glasfasern in alkalischem Matrixmaterial gegen chemischen Angriff auf relativ einfache und wirtschaftliche Art zu schützen. Die alkalische Matrix ist dabei vorzugsweise eine Portlandzementmischung oder eine Kalk/Quarz-Mischung oder eine hydrau-The invention is based on the surprising finding that it is possible to use the glass fibers used for reinforcement to protect against chemical attack in an alkaline matrix material in a relatively simple and economical way. The alkaline matrix is preferably a Portland cement mixture or a lime / quartz mixture or a hydraulic

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BOEHMERT & BGEKMERTBOEHMERT & BGEKMERT

lische Kalk/Quarzmischung, wobei die letztgenannten Mischungen bei der Herstellung von Autoklaverzeugnissen verwendet werden können,außerdem kann es sich auch um einen Sorellzement handeln.Limestone / quartz mixture, the latter mixtures being used in the manufacture of autoclave products It can also be a Sorell cement.

Erfindungsgemäß werden die Glasfasern insbesondere gegen den Angriff von Hydroxylionen geschützt, die beim Abbinden des Zementes und bei der Auflösung von Erdalkalioxiden und Hydroxiden entstehen, insbesondere Calcium- und Magnesiumoxiden und -hydroxiden in Wasser. Der Schutz erfolgt durch eine chemisch reaktionsfähige Substanz, die entweder vorliegt oder aber in die alkalische Umgebung um die Glasfasern kontinuierlich eingeführt wird. Diese Substanz hat die Fähigkeit, Hydroxylionen in der Umgebung chemisch zu binden und Ablagerungen zu bilden, die gegen alkalischen Angriff in der unmittelbaren Nachbarschaft und um die Glasfasern schützen. Erfindungsgemäß entstehen diese schützenden Ablagerungen dadurch, daß die chemisch reaktionsfähige Substanz in der alkalischen Umgebung eine oder mehrere unlösliche Verbindungen mit den Kationen, die im Matrixmaterial auftreten, insbesondere den Calciumionen, bildet.According to the invention, the glass fibers are in particular against Protected against the attack of hydroxyl ions during the setting of the cement and the dissolution of alkaline earth oxides and hydroxides are formed, especially calcium and magnesium oxides and hydroxides in water. Protection takes place by a chemically reactive substance, which is either present or in the alkaline environment around the glass fibers is introduced continuously. This substance has the ability to chemically release hydroxyl ions in the environment to bind and to form deposits that resist alkaline attack in the immediate vicinity and around the glass fibers protection. According to the invention, these protective deposits arise from the fact that the chemically reactive Substance in the alkaline environment has one or more insoluble compounds with the cations present in the matrix material occur, especially the calcium ions.

Erfindungsgemäß werden weiterhin dichte Ablagerungen von kolloidalem Kieselsäuregel in Zementmischungen gebildet, wenn eine wasserlösliche, chemisch reaktionsfähige Substanz in Form eines Wasserstoffionendonators topochemisch die Calciumsilikatpartikel, welche die Glasfasern umgeben, angreift. Das Kieselsäuregel, welches vorübergehend als reaktionsfähige Schutzschicht um die Glasfasern dient, reagiert, dann allmählich mit den Calciumionen und den Hydroxylionen, die während der Bildung der dichten Calciumsilikathydrate in die Schicht eindiffundieren.According to the invention, dense deposits of colloidal silica gel are also formed in cement mixtures, when a water-soluble, chemically reactive substance in the form of a hydrogen ion donor topochemically the Attacks calcium silicate particles surrounding the glass fibers. The silica gel, which temporarily serves as a reactive protective layer around the glass fibers, reacts, then gradually with the calcium ions and the hydroxyl ions formed during the formation of the dense calcium silicate hydrates diffuse into the layer.

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BOEHMERT & BOEHMERTBOEHMERT & BOEHMERT

Der chemische Angriff der Glasfasern in einem alkalischen Matrixmaterial wird erfindungsgemäß also auf zweierlei Arten in wirkungsvoller Weise erreicht, nämlich dadurch, daß das Eindiffundieren von für die Glasfasern schädlichen Ionen durch die Bildung dichter, die Glasfasern umgebender Schichten behindert oder unterbunden wird, und zum anderen dadurch, daß eindiffundierte Hydroxylionen und Calciumionen chemisch gebunden werden. Erfindungsgemäß werden die Hydroxylionen während der Bildung des Wassers chemisch im wesentlichen an Wasserstoffionen gebunden. Es kann jedoch auch eine Bindung an Metallionen erfolgen, wobei unlösliche Hydroxide und Hydroxoverbxndungen in der alkalischen Umgebung gebildet werden.The chemical attack of the glass fibers in an alkaline matrix material is therefore, according to the invention, in two ways Species achieved in an effective manner, namely by the fact that the diffusion of harmful to the glass fibers Ions is hindered or prevented by the formation of dense layers surrounding the glass fibers, and for others in that diffused hydroxyl ions and Calcium ions are chemically bound. According to the invention, the hydroxyl ions become during the formation of the water chemically bound essentially to hydrogen ions. However, there can also be a bond to metal ions, insoluble hydroxides and hydroxo compounds are formed in the alkaline environment.

Der Schutz der Glasfaser-Oberfläche erfolgt also ohne einleitenden Angriff der Oberfläche, wie es beispielsweise dann der Fall ist, wenn alkalisches Matrixmaterial mit zirkonoxidmodifizierten Glasfasern, E-Glasfasern, A-Glasfasern und Mineralfasern verstärkt wird.The protection of the fiberglass surface is done without introductory Attack on the surface, as is the case, for example, when using alkaline matrix material zirconia-modified glass fibers, E-glass fibers, A-glass fibers and mineral fibers is reinforced.

Ein charakteristisches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die chemischen Reaktionen, die zwischen den chemisch reaktionsfähigen Substanzen, welche dem Matrixmaterial zugeführt werden, und der stark alkalischen Wasserphase ablaufen, schneller vor sich gehen als die Reaktionen, die zwischen der alkalischen Wasserphase und der Glasfaseroberfläche stattfinden und die normalerweise in einem mehr oder weniger starken Abbau der Glasfasern resultieren.A characteristic feature of the invention is that the chemical reactions that take place between the chemically reactive substances that are added to the matrix material and run off the strongly alkaline water phase, faster than the reactions that take place between the alkaline water phase and the glass fiber surface take place and which normally result in a more or less severe degradation of the glass fibers.

Ein weiteres charakteristisches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die unlöslichen Ablagerungen oder Niederschläge, die um die Glasfasern nach der Erfindung gebildet werden, eine optimale Bindung zwischen den Glasfasern undAnother characteristic feature of the invention is that the insoluble deposits or precipitates, which are formed around the glass fibers according to the invention, an optimal bond between the glass fibers and

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BOEHMERT «Sr BOEHMERTBOEHMERT «Sr BOEHMERT

dem aushärtenden Matrixmaterial ergeben, ohne daß die Glasfaseroberfläche beschädigt würde.the hardening matrix material without damaging the glass fiber surface.

Formelmäßig läßt sich die Lehre der Erfindung wie folgt darstellen, wobei HX die chemisch reaktionsfähige Substanz bedeutet:In terms of formulas, the teaching of the invention can be represented as follows, where HX is the chemically reactive substance means:

a) HX + Calciumsilikat-^ Kieselsäuregel + CaX3(S) = Ionendiffusionssperre a) HX + calcium silicate ^ silica gel + CaX 3 (S) = ion diffusion barrier

b) HX + OH^-> H_0 + X~b) HX + OH ^ -> H_0 + X ~

c) 2X + Ca—£ CaX„(s) = Ionendiffusionssperre.c) 2X + Ca- £ CaX "(s) = ion diffusion barrier.

Das Hydroxylion, welches für die Glasfaseroberfläche aggressiv ist, wird also durch eine Säuresubstanz HX, einen Wasserstoffionendonator, eine Säure, ein Säuresalz, ein wasserbindendes Anhydrit oder dergleichen neutralisiert, die als feste Substanz oder aber in gelöster Form vorliegen können.The hydroxyl ion, which is aggressive for the glass fiber surface is, is therefore by an acid substance HX, a hydrogen ion donor, an acid, an acid salt, a water-binding anhydrite or the like neutralized, which as solid substance or in dissolved form.

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BOEHMERT & BCEHMERTBOEHMERT & BCEHMERT

Diese Substanz spaltet Wasserstoffatome ab und bildet ein in alkalischer Umgebung unlösliches Salz, beispielsweise mit dem Kalziumion, wenn das Matrixmaterial beispielsweise eine Zementmischung ist. Das wenig lösliche Salz bildet nach der Erfindung eine dichte Schicht um die Einzelfasern in einem Gespinst und zwischen diesen/ welche eine kontinuierliche Ionendiffusion in der alkalischen Umgebung der Glasfasern über die Glasfaseroberfläche und zwischen den Einzelfasern, die das Gespinst bilden, wirkungsvoll behindert.This substance splits off hydrogen atoms and forms a salt that is insoluble in an alkaline environment, for example with the calcium ion if the matrix material is, for example, a cement mixture. The slightly soluble salt forms after the Invention a dense layer around the individual fibers in a web and between these / which a continuous ion diffusion in the alkaline environment of the glass fibers over the glass fiber surface and between the individual fibers that make up the web form, effectively disabled.

Geeignete Festsubstanzen nach der Erfindung sind Säuren, Säure-* salze, Säureanhydrite sowie hydrolisierbare Verbindungen, sowohl organische als auch anorganische, die hydrolisiert werden, vorzugsweise bei einem pH-Wert von ^L 7, so daß zwischenzeitlich eine Säure gebildet wird, sowie auch verschiedene Mischungen dieser Verbindungen miteinander und Mischungen mit wasserlöslichen Oxozirkonsalzen.Suitable solid substances according to the invention are acids, acid * salts, acid anhydrites and hydrolyzable compounds, both organic and inorganic, which are hydrolyzed, preferably at a pH of ^ L 7, so that an acid is formed in the meantime, as well as various Mixtures of these compounds with one another and mixtures with water-soluble oxozirconium salts.

Besonders geeignete feste Säuren nach der Erfindung sind kolloidale Kieselsäure, Borsäure sowie organische Säuren, vorzugsweise kristalline dibasische Säuren, wie Oxalsäure, Zitronensäure und Weinsäure.Particularly suitable solid acids according to the invention are colloidal silicic acid, boric acid and organic acids, preferably crystalline dibasic acids such as oxalic acid, citric acid and tartaric acid.

Besonders geeignete Säuresalze nach der Erfindung sind die nachfolgenden;Alkalimetall, Erdalkalimetall oder Ammoniumsalze: Hydrogenphosphat, Hydrogensulfat, Hydrogencarbonat, Hydrogenborat, Hydrogenoxalat, Hydrogenzitrat und Hydrogentartrat.Particularly suitable acid salts according to the invention are the following; alkali metal, alkaline earth metal or ammonium salts: Hydrogen phosphate, hydrogen sulfate, hydrogen carbonate, hydrogen borate, Hydrogen oxalate, hydrogen citrate and hydrogen tartrate.

Besonderes geeignete Anhydrite nach der Erfindung sind Kieselsäure, Kohlendioxyd, Boroxyd, Aluminiumhydroxid, Zinnoxid und Titandioxid. Alkalisches Glas mit hohem Kieselsäuregehalt, beispielsweise Α-Glas, ist ebenfalls geeignet.Particularly suitable anhydrites according to the invention are silica, Carbon dioxide, boron oxide, aluminum hydroxide, tin oxide and titanium dioxide. Alkaline glass with high silica content, for example Α-glass is also suitable.

Es ist an sich bekannt, in eine faserverstärkte ZementmischungIt is known per se in a fiber reinforced cement mixture

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BOEHMERT & BOEHMERTBOEHMERT & BOEHMERT

eine geringe Menge von Kieselsäure in Form von Puzzolane und Diatomeenerde einzugeben, um die Alkalinität um die Glasfasern durch chemische Bindung freien Calciumhydrox.ids, welches beim Abbinden des Zements zu Calciumsilikathydraten gebildet wird, zu reduzieren. Es hat sich aber gezeigt, daß ein großer Nachteil darin zu sehen ist, daß Kieselsäure in dieser Form zu langsam reagiert, um Calciumhydroxid wirkungsvoll mit derselben Rate, mit der dieses gebildet wird, zu binden, als daß ein Angriff von Glasfasern, die nicht alkaliresistent sind, verhindert werden könnte. Der begrenzende Faktor liegt darin, daß die Rate, mit der Kieselsäure (Kieselerde) in dieser Form hydratisiert wird und in Form von Kieselsäure in Lösung geht, kleiner ist als die Reaktionsrate des alkalischen Angriffes an der Glasfaseroberfläche. Es ist daher notwendig, Kieselerde bzw. Kieselsäure in beträchtlich reaktionsfähigerer Form einzusetzen, als dies bei dem bisher bekannten Vorgehen der Fall war.Add a small amount of silica in the form of pozzolans and diatomaceous earth to maintain the alkalinity around the glass fibers calcium hydroxide free by chemical bonding, which calcium silicate hydrates are formed when the cement sets. But it has been shown that a The major disadvantage is that silica in this form reacts too slowly to make calcium hydroxide effective at the same rate at which this is formed, as that of attack by glass fibers, which are not alkali-resistant are, could be prevented. The limiting factor is that the rate at which silica (silica) is hydrated in this form and goes into solution in the form of silica, is less than the reaction rate of the alkaline Attack on the fiberglass surface. It is therefore necessary to use silica in considerable amounts use more reactive form than was the case with the previously known procedure.

Erfindungsgemäß hat es sich überraschenderweise gezeigt, daß Kieselsäure in Form eines sehr feinkörnigen Alkaliglas— pulvers ebenso wie Staub mit hohem Kieselsäuregehalt, vorzugsweise in Form eines sogenannten "Kieselsäuredampfes", diese Forderung ausnehmend gut erfüllt und daher die Nachteile des bekannten Verfahrens vermeidet. Kieselsäuredampf, der als Abfallprodukt bei der Herstellung von Siliziumeisen auftritt, enthält mehr als 95% Kieselsäure in glasig-amorphem ZustandAccording to the invention, it has surprisingly been shown that that silica in the form of a very fine-grain alkali glass powder as well as dust with a high silica content, preferably in the form of a so-called "silica vapor", this requirement is met exceptionally well and therefore the disadvantages of known method avoids. Silica vapor, which is a waste product in the manufacture of silicon iron, contains more than 95% silica in a glassy-amorphous state

2 und hat eine spezifische Oberfläche von bis zu 20 m /g.2 and has a specific surface area of up to 20 m / g.

Es ist also nicht ausreichend, daß die Kieselsäure amorph ist und eine große spezifische Oberfläche hat, wie es bei . Puzzolane und Diatomeenerde der Fall ist, sondern es hat sich erfindungsgemäß als notwendig herausgestellt, daß der Aggregatzustand der Kieselsäure glasförmig ist.So it is not sufficient that the silica is amorphous and has a large specific surface area, as is the case with. Pozzolans and diatomaceous earth is the case, but it has been found necessary according to the invention that the The aggregate state of the silica is glassy.

Es ist weiterhin ebenfalls an sich bekannt, Kohlendioxid einerIt is also known per se, carbon dioxide one

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BOEHMERT & BCEHMERTBOEHMERT & BCEHMERT

glasfaserverstärkten Zementmischung zuzuführen, um alkalischen Angriff an der Glasfaseroberfläche durch Carbonisierung des beim Abbinden des Zements freigesetzten Calciumhydroxids zu verhindern. Ein großer Nachteil dieses Verfahrens besteht aber darin, daß das Zusetzen des Kohlendioxids auf die Verwendung des niedrigen Kohlendioxidgehaltes der Luft begrenzt ist, was also bedeutet, daß die Carbonisierung in ungesteuerter Art stattfindet und nicht an die Rate, mit der Calciumhydroxid während des Abbindens des Zementes gebildet wird, angepaßt ist. Nach diesem Verfahren läßt sich also der alkalische Angriff an den Glasfasern nur in begrenztem Ausmaß bekämpfen und keineswegs vollständig verhindern. Die Hydratisierrate des gelösten Kohlendioxids und die Ablagerungsrate des Calciumcarbonates nach der Formelglass fiber reinforced cement mix to prevent alkaline attack on the glass fiber surface by carbonization of the to prevent calcium hydroxide released when the cement sets. There is a major disadvantage to this method but in that the addition of the carbon dioxide is limited to the use of the low carbon dioxide content of the air is, which means that the carbonization takes place in an uncontrolled manner and not at the rate at which calcium hydroxide is formed during the setting of the cement, is adapted. According to this process, the alkaline Combat attacks on the glass fibers only to a limited extent and in no way completely prevent them. The rate of hydration of dissolved carbon dioxide and the deposition rate of calcium carbonate according to the formula

H+ „ Ca+, OH- H 2 ° + "Ca + , OH-

> H3CO3-^H , HCO3 , CO3 > CaCO3(S), H3O > H 3 CO 3 - ^ H, HCO 3 , CO 3 > CaCO 3 (S), H 3 O

3CO3^H , HCO3 , CO3 > CaCO3(), 3 CO 3 ^ H, HCO 3 , CO 3 > CaCO 3 (),

ist größer als die Rate des alkalischen Angriffes an der Glasfläche, jedoch ist die Rate, mit der Kohlendioxid zugeführt und in der Wasserphase gelöst werden kann, nämlichis greater than the rate of alkaline attack on the glass surface, but is the rate at which carbon dioxide is added and can be dissolved in the water phase, viz

CO2(g)—>C02(1)/ CO 2 (g) -> C0 2 (1) /

in starkem Ausmaß vom Druck abhängig. Nach der technischen Literatur bringt es große Nachteile mit sich, ein Abbinden des Zementmaterials einer ungesteuerten Carbonisierung auszusetzen, indem man das Abbinden und die Carbonisierung in einer Atmosphäre stattfinden läßt, die einen beliebig hohen Carbondioxiddruck aufweist. In einem derartigen Abbindeprozeß entstehen üblicherweise Erzeugnisse mit nicht akzeptier baren Zugfestigkeitseigenschaften, selbst dann, wenn man die Glasfasern in der beschriebenen Art gegen alkalischen Abbau schützen kann.to a large extent dependent on pressure. According to the technical literature, there are major drawbacks to setting subjecting the cement material to uncontrolled carbonization by setting and carbonizing can take place in an atmosphere which has an arbitrarily high carbon dioxide pressure. In such a setting process usually results in products with unacceptable tensile strength properties, even if one can protect the glass fibers against alkaline degradation in the manner described.

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BOEHMERT & BOEHMERTBOEHMERT & BOEHMERT

Erfindungsgemäß hat es sich überraschenderweise herausgestellt, daß die vorstehend beschriebenen Nachteile wirkungsvoll dadurch behoben werden können, daß Carbondioxid in gesteuerten Mengen und in gewissem Ausmaß angepaßt an die Bildungsrate des Calciumhydroxids zugeführt wird. Die Zuführung zum glasfaserverstärkten Zementmaterial erfolgt kontinuierlich bei hoher Temperatur, also unter Autoklavenbedingungen , Vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 250 C.According to the invention it has surprisingly been found that the disadvantages described above are effective can be eliminated by using carbon dioxide in controlled amounts and to a certain extent adapted to the rate of formation of calcium hydroxide is supplied. The feed to the fiberglass reinforced Cement material is carried out continuously at high temperature, i.e. under autoclave conditions, preferably at a temperature in the range of 100 to 250 C.

Geeignete hydrolisierbare Verbindungen nach der Erfindung sind Alkalimetalle, Ammonium, Magnesium, Zink, Kadmium, Eisen und Manganverbindungen: Hexafluosilikat, Hexafluophosphat, Hexafluotitanat, Hexafluozirkonat, Tetrafluoborat, Silikonat (Silikat) sowie die folgenden hydrolisierbaren Zirkonverbindungen: Tetrachlorid, Tetrabromid, Tetraiodid.und Tetranitrat. Suitable hydrolyzable compounds according to the invention are alkali metals, ammonium, magnesium, zinc, cadmium, iron and manganese compounds: hexafluosilicate, hexafluophosphate , hexafluotitanate, hexafluozirconate, tetrafluoborate, siliconate (silicate) as well as the following hydrolyzable zirconium compounds: tetrachloride, tetrafluoride, tetrafluoride.

Vorzugsweise können weiterhin zwei oder mehr der obengenannten chemisch reaktionsfähigen Substanzen separat oder in Mischung verwendet werden, insbesondere zusammen mit glasförmiger Kieselsäure, wie beispielsweise Kieselsäuredampf.Preferably, two or more of the above can also be used chemically reactive substances can be used separately or in a mixture, especially together with vitreous Silica, such as silica vapor.

Besonders geeignete Mischungen nach der Erfindung sind weiterhin solche, die eine oder mehrere der genannten Substanzen sowie eine Oxokationverbindung aus der Titangruppe r beispielsweise Oxozirkonchloridj-bromid und-nitrat, enthalten.Particularly suitable compositions according to the invention are also those which r one or more of said substances and a Oxokationverbindung of the titanium group, for example Oxozirkonchloridj bromide and nitrate contained.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend für verschiedene Matrixmaterialien anhand von Beispielen erläutert, wobei vereinfachte chemische Gesamtreaktionen für einige charakteristische der verschiedenen Substanzen verwendet werden. Zur Vereinfachung wird Portland-Zement durch Tricalciumsilikat, also Ca3SiO5, dargestellt. Die Substanz wird in die alkalische Wasserphase in festem Zustand in unmittelbarer NachbarschaftThe method according to the invention is explained below for various matrix materials on the basis of examples, with simplified overall chemical reactions being used for some characteristic of the various substances. To simplify matters, Portland cement is represented by tricalcium silicate, i.e. Ca 3 SiO 5 . The substance is in the alkaline water phase in the solid state in the immediate vicinity

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der Glasfasern eingeführt, wie nachfolgend beschrieben wird. Kohlendioxid bildet insofern eine Ausnahme, als es in gasförmigem Zustand eingeführt wird. Die eingeführte Substanz wird in Kontakt mit Wasser mit einer bestimmten Rate aufgelöst. Die gelöste Substanz, oder mögliche Hydrolyseprodukte in Form von Säuren, wird in Wasserstoffionen und Anionen dissoziiert, die nach der Erfindung die reaktionsfähigen Komponenten der Substanz bilden, ebenso wie mögliche Metallionen, von denen wiederum einige in der Lage sind, Hydroxylionen unter Bildung " wenig löslicher Hydroxide zu binden.of the glass fibers are introduced as described below. Carbon dioxide is an exception in that it is introduced in a gaseous state. The imported substance dissolves in contact with water at a certain rate. The dissolved substance, or possible hydrolysis products in Form of acids, is dissociated into hydrogen ions and anions, which, according to the invention, form the reactive components of the substance, as well as possible metal ions of which in turn some are able to bind hydroxyl ions with the formation of "sparingly soluble hydroxides".

Beispiel 1. Oxalsäure, Portland Zement Example 1. Oxalic Acid, Portland Cement

H+, Ca3SiO5 PSJ^_L>Kieselsäuregel, Ca2+ H + , Ca 3 SiO 5 PSJ ^ _L> silica gel, Ca 2+

2 H+ + C2O4 2" + Ca2+ + 0H~—> CaC3O4(S) + 22 H + + C 2 O 4 2 "+ Ca 2+ + 0H ~ -> CaC 3 O 4 (S) + 2

Kieselsäuregel, Ca , OH £ > CalciumsilikateSilica gel, Ca, OH £ > calcium silicates

Beispiel 2. Natriumhydrogenphosphat, Portland-Zement Example 2. Sodium hydrogen phosphate, Portland cement

H+ , Ca3SiO5 Kieselsäuregel, Ca2+ H + , Ca 3 SiO 5 silica gel, Ca 2+

4 H+ + 2 PO4 3" + 3 Ca2+ + 4 OH*"—^Ca3(PO4J2Cs) + 44 H + + 2 PO 4 3 "+ 3 Ca 2+ + 4 OH *" - ^ Ca 3 (PO 4 J 2 Cs) + 4

Kieselsäuregel, Ca , 0H~ £ ^CalcxumsilikathydrateSilica gel, Ca, 0H ~ £ ^ Calcxum silicate hydrates

Beispiel 3. Kieselsäure, Portland-Zement oder Kalk/Quarz-Mischung SiO„(s) - H-O £ Verschiedene kolloidale Kieselsäuren Example 3. Silica, Portland cement or lime / quartz mixture SiO “(s) - HO £ Various colloidal silicas

Kieselsäuren, Ca +, 0H~ 2—— > Verschiedene Calciumsilikat-Silicas, Ca + , 0H ~ 2——> Various calcium silicate

hydratehydrates

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BOEHiMERT & BOEHMERTBOEHiMERT & BOEHMERT

Beispiel 4. Kohlendioxid, Portland-Zement Example 4. Carbon Dioxide, Portland Cement

2+ Ca2 (g)J^2^CO2(D—>H+ , HCO3", CO3 2" ——J_°iL>CaCO3 (s) , H2+ Ca 2 (g) J ^ 2 ^ CO 2 (D-> H + , HCO 3 ", CO 3 2 " - J_ ° iL> CaCO 3 (s), H

Beispiel 5. Magnesiumfluosilikat Example 5. Magnesium fluosilicate

MgSiF6 + 4 H2O Mg2+ + Si(OH)4 + 4 H+ + 6F~MgSiF 6 + 4 H 2 O Mg 2+ + Si (OH) 4 + 4 H + + 6F ~

4 H+ + 4 OH —>4 H2O4 H + + 4 OH -> 4 H 2 O

Mg2+ + 2 0H~ =>Mg (OH)2(s)Mg 2+ + 2 0H ~ => Mg (OH) 2 (s)

6F~ + 3 Ca2+ ->3 CaF2(S)6F ~ + 3 Ca 2+ -> 3 CaF 2 (S)

MgSiF6 + 6 0H~ + 3 Ca2+—5>Mg (OH)3(S) + 3 CaF3(S) + Si(OH)4 MgSiF 6 + 6 OH ~ + 3 Ca 2+ -5> Mg (OH) 3 (S) + 3 CaF 3 (S) + Si (OH) 4

In diesem Fall werden nach der Hydrolyse, zusätzlich zur Neutralisierung der OH Ionen, zwei schwer lösliche Verbindungen gebildet ,nämlich Mg(OH)2 und CaF3, ebenso wie kolloidale Kieselsäure (Kieselsäuregel), die sehr reaktionsfähig ist.In this case, in addition to neutralizing the OH ions, two poorly soluble compounds are formed after hydrolysis, namely Mg (OH) 2 and CaF 3 , as well as colloidal silica (silica gel), which is very reactive.

2+ Sie kann weiter mit beispielsweise Ca -Ionen reagieren und wenig oder leicht lösliche Calciumsilikathydrate bilden, wodurch weitere OH Ionen neutralisiert werden.2+ It can continue to react with, for example, Ca ions and form calcium silicate hydrates that are poorly or easily soluble, whereby further OH ions are neutralized.

Beispiel 7. Magnesiumhexafluosilxkat und Oxozirkonchlorid, Portlandzement Example 7. Magnesium hexafluosiloxicate and oxozirconium chloride, portland cement

MgSiF6, ZrOCl2, 0H~, Ca2+-^Mg(OH)2, CaF3, ZrO(OH)3, Si(OH)4(S),MgSiF 6 , ZrOCl 2 , 0H ~, Ca 2+ - ^ Mg (OH) 2 , CaF 3 , ZrO (OH) 3 , Si (OH) 4 (S),

H3O; Si(OH)4, ZrO(OH)2, Ca2+, 0H~—^Calciumsilikathydrate, OxozirkonsilikateH 3 O; Si (OH) 4 , ZrO (OH) 2 , Ca 2+ , OH ~ - ^ calcium silicate hydrates, oxozirconium silicates

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BOEHMERT & BOEHMERTBOEHMERT & BOEHMERT

Beispiel 6. Zirkonnitrat, Portland-Zement Zr (NO3) 4 H2° ZrO(OH)2(S) + 4 H+ + 4 NO3" Example 6. Zircon Nitrate, Portland Cement Zr (NO 3 ) 4 H 2 ° ZrO (OH) 2 (S) + 4 H + + 4 NO 3 "

H+, Ca3SiO5 pH 7 Kieselsäuregel, Ca2+ H + , Ca 3 SiO 5 pH 7 silica gel, Ca 2+

Kieselsäuregel, Ca2+, 0H~ pH 7 CalciumsilikathydrateSilica gel, Ca 2+ , 0H ~ pH 7 calcium silicate hydrates

Die Zufügung der chemisch reaktiven Substanzen zu dem glasfaserverstärkten Matrixmaterial findet auf eine Weise statt, die vom normalen Aggregatzustand und der Löslichkeit der Substanz in Wasser abhängt. Kohlendioxid ist gasförmig und wird kontinuierlich in gesteuerten Mengen einem Autoklaven zugeführt, in dem sich das Matrixmaterial, vorzugsweise eine Zementmischung, befindet und dort gehärtet wird. Kieselsäure in Dampfform oder in Staubform ist eine geringfügig lösliche Substanz, die direkt in die Matrixmaterialmischung eingemischt wird, wodurch die Menge des Kieselsäuredampfes vorzugsweise wenigstens equimolar der Menge des vorliegenden oder gebildeten Kalkes sein soll. Bei der Kalk/Quarz-Mischung kann der Quarz durch Kieselsäuredampf in größerem Ausmaß oder sogar vollständig,je nachdem, wie es bevorzugt ist, ersetzt werden. Andere geringfügig oder leicht lösliche Substanzen können dem Matrixmaterial direkt beigemischt werden.The addition of chemically reactive substances to the glass fiber reinforced Matrix material takes place in a manner that depends on the normal physical state and solubility of the Substance in water depends. Carbon dioxide is gaseous and is continuously used in controlled amounts in an autoclave supplied, in which the matrix material, preferably a cement mixture, is located and is hardened there. Silica in vapor form or in dust form is a slightly soluble substance that enters directly into the matrix material mixture is mixed in, whereby the amount of silica vapor is preferably at least equimolar to the amount of the present or formed lime. In the case of the lime / quartz mixture, the quartz can be absorbed to a greater extent by silica vapor or even completely, whichever is preferred, to be replaced. Others slightly or easily soluble Substances can be added directly to the matrix material.

Substanzen, die in Wasser oder in organischen Lösungsmitteln löslich sind, werden vorzugsweise dadurch eingegeben, daß das Glasfasergespinst mit der aufgelösten oder geschmolzenen Substanz imprägniert wird. Unter Imprägnierung wird dabei verstanden, daß die Hohlräume zwischen den Einzelfasern, die relativ dicht aneinanderliegen und miteinander verdrillt sind, teilweise oder vollständig mit der Substanz aufgefüllt werden. Wegen der großen Kapillarkräfte in den HohlräumenSubstances which are soluble in water or in organic solvents are preferably entered in that the fiberglass web is impregnated with the dissolved or molten substance. Under impregnation is used understood that the voids between the individual fibers, which are relatively close together and twisted together are partially or completely filled with the substance. Because of the large capillary forces in the cavities

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BOEHMERT & BOEHMERTBOEHMERT & BOEHMERT

ist es, nachdem die eingeschlossene Luft abgesaugt worden ist, relativ leicht, die Hohlräume mit einer konzentrierten Lösung einer löslichen Substanz oder mit einer schmelzbaren Substanz bei einer Temperatur unterhalb etwa 120°C zu füllen. Nach der Imprägnierung kann die wässrige Phase durch Verdampfung entfernt werden. Die Imprägnierung kann, wenn erforderlich, wiederholt werden, bis die Hohlräume mit einer festen Substanz gefüllt sind. Wenn die imprägnierten Fasern in das Matrixmaterial eingemischt werden, werden Teile der in die Hohlräume eingebrachten Imprägniersubstanz nach und nach aufgelöst, wodurch dann die Substanz in unmittelbarer Nachbarschaft der Fasern nach der Erfindung mit den Zementpartikeln und/oder mit den aggressiven Reaktionsprodukten,die beim Abbinden des Zementes entstehen, reagiert.After the trapped air has been sucked out, it is relatively easy to clean the cavities with a concentrated solution a soluble substance or with a fusible substance at a temperature below about 120 ° C. To After the impregnation, the aqueous phase can be removed by evaporation. The impregnation can, if necessary, be repeated until the cavities are filled with a solid substance. When the impregnated fibers in the matrix material are mixed in, parts of the impregnation substance introduced into the cavities are gradually dissolved, whereby then the substance in the immediate vicinity of the fibers according to the invention with the cement particles and / or reacts with the aggressive reaction products that arise when the cement sets.

Wenn die Substanz in Wasser leicht löslich ist, kann die Imprägnierung unmittelbar vor dem Schneiden und dem Zumischen des Glasfasergespinstes in die Zementmischung erfolgen. In diesem Fall läßt man das Gespinst durch ein Bad hindurchlaufen, welches eine konzentrierte Lösung enthält, woraufhin das Gespinst ohne Verdampfen des Lösungsmittels verwendet wird.If the substance is easily soluble in water, the impregnation can be carried out immediately before cutting and mixing of the fiberglass web into the cement mixture. In this case the web is allowed to run through a bath, which contains a concentrated solution, after which the web is used without evaporating the solvent.

BeispieleExamples

In allen Experimenten wurde ein Gespinst aus E-Glasfaser verwendet, welches 30 Stränge und annähernd 100 Einzelfasern pro Strang aufwies. Das Gespinst wurde geschnitten, gegebenenfalls nach Imprägnierung und Trocknung, und zwar in Faserbündel mit einer Länge von 24 mm, die dann in das Matrixmaterial in einer Menge von 4 Volumenprozent odex* annähernd 75 g Fasergespinst pro kg Matrixmaterial eingegeben wurde Scheibenförmige Prüfkörper mit den Abmessungen von 250 χ 250 χ 6 mir wurden hergestellt, woraufhin die Stoßfestigkeit mittels eines _ Pendelhammers nach verschiedenen Lagerzeiten bestimmt wurde.In all experiments, a web of E-glass fiber was used used, which had 30 strands and approximately 100 individual fibers per strand. The web was cut, if necessary after impregnation and drying, in fiber bundles with a length of 24 mm, which are then inserted into the matrix material in an amount of 4 percent by volume odex * approximately 75 g of fiber web per kg of matrix material was entered Disc-shaped test specimens with the dimensions of 250 χ 250 χ 6 me were produced, whereupon the impact resistance was determined by means of a pendulum hammer after various storage times.

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Entsprechende Prüfkörper wurden aus den Ε-Glasfasern hergestellt, jedoch ohne schützende Zusätze. Kieselsäuredampf wurde durch Puzzolane ersetzt. Jeder Meßwert stellt den Mittelwert aus drei Messungen dar.Corresponding test specimens were made from the Ε glass fibers, but without protective additives. Silicic acid vapor has been replaced by pozzolans. Each measured value represents the Represents the mean of three measurements.

Beispiel 1example 1

Glasfasergespinst wurde durch Hindurchleiten des Gespinstes durch ein heißes Bad konzentrierter Oxalsäurelösung imprägniert. Das Gespinst wurde getrocknet und lief dann durch ein Bad mit einer konzentrierten alkoholischen Zirkontetrachloridlösung hindurch, woraufhin das Gespinst getrocknet und geschnitten wurde. Die Fasern wurden mit Zement und Wasser gemischt. Das Wasser-Zement-Verhältnis (vct) betrug 0,40. Die folgenden Resultate wurden erhalten:Fiberglass web was impregnated by passing the web through a hot bath of concentrated oxalic acid solution. The web was dried and then passed through a bath with a concentrated alcoholic zirconium tetrachloride solution through, after which the web was dried and cut. The fibers were mixed with cement and water. The water-cement ratio (vct) was 0.40. the the following results were obtained:

LagerzextStorage text Test mit
kNm/m
Test with
kNm / m
behandelten Faserntreated fibers Test mit
Fasern
Test with
Fibers
umbehandelten
kNm/m
treated
kNm / m
88th 15.415.4 16.216.2 9090 14.314.3 10.710.7 180180 14.514.5 7.87.8 Beispiel 2Example 2

Prüf- oder Testkörper wurden gemäß Beispiel 1 hergestellt, mit dem Unterschied, daß die "Oxalsäure bei der Imprägnierung durch Natriumdihydrogenphosphat ersetzt wurde und daß die Imprägnierung mit Zirkontetrachlorid unterblieb. Statt dessen wurde 25% Siliziumdampf oder Siliziumnebel der Mischung zuge~ setzt. Vct = 0,60. Die folgenden Resultate wurden erhalten:Test specimens were produced according to Example 1, with the difference that the "oxalic acid was replaced by sodium dihydrogen phosphate during the impregnation and that the Impregnation with zirconium tetrachloride was omitted. Instead, 25% silicon vapor or silicon mist was added to the mixture puts. Vct = 0.60. The following results were obtained:

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Lagerzeit Test mit behandelten Pasern Test mit unbehandeltenStorage time test with treated fibers test with untreated fibers

+ 25% Kieselsäuredampf Fasern + 25% Puzzolane+ 25% silica vapor fibers + 25% pozzolans

2 22 2

Tage kNm/m kNm/mDays kNm / m kNm / m

15.3 10.215.3 10.2

6.36.3

88th 1414th .8.8th 9090 1414th .0.0 180180 1313th .9.9 Beispiel 3Example 3

Unbehandeltes Glasfasergespinst in wasserlöslicher Größe wurde nach Schneiden mittels eines Stabmischers in eine Zement-Kieselsäuredampf-Wasserlösung (1:1: 1,2) eingemischt, so daß die Einzelfasern gut dispergiert waren.Untreated fiberglass web in water-soluble size After cutting it was mixed into a cement-silica vapor-water solution (1: 1: 1.2) using a hand mixer, so that the individual fibers were well dispersed.

Lagerzeit Test mit unbehandelten Fasern Test mit unbehandelten und Kieselsäuredampf Fasern und PuzzolaneStorage time test with untreated fibers test with untreated fibers and silica fume fibers and pozzolans

2 ■ 22 ■ 2

Tage kNm/m kNm/mDays kNm / m kNm / m

8 17.2 17.18 17.2 17.1

90 16.3 8.590 16.3 8.5

180 16.3 5.1180 16.3 5.1

Beispiel 4Example 4

Gemäß Beispiel 1 wurden Testkörper hergestellt, jedoch wurde das Glasfasergespinst mit Magnesiumhexafluosilikat imprägniert und anschließend mit Zirkonoxichlorid. Die Testergebnisse waren wie folgt:Test specimens were produced according to Example 1, but the fiberglass web is impregnated with magnesium hexafluosilicate and then with zirconium oxychloride. The test results were as follows:

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Lagerzeit Test mit behandelten Fasern Test mit unbehandeltenStorage time test with treated fibers test with untreated fibers

22

' Tage kNm/m Fasern kNm/m'Days kNm / m fibers kNm / m

8 15.6 16.28 15.6 16.2

90 14.8 10.790 14.8 10.7

180 14.7 7.8180 14.7 7.8

Beispiel 5Example 5

Unbehandeltes Glasfasergespinst wurde nach Schneiden im Verhältnis 1:3 einem Zementmörtel zugefügt, bei dem ein Teil des Sandes durch Kieselsäuredampf ersetzt worden war. Die Testkörper wurden bei 180 C, unter einem Druck von 10 atm, acht Stunden lang autoklaviert, wobei kontinuierlich Kohlendioxid zugeführt wurde. Der Partialdruck wurde während der ersten Stunde auf 0,5 atm gesteigert, wurde drei Stunden lang auf diesem Wert gehalten, und wurde dann allmählich reduziert. Testergebnisse waren wie folgt:Untreated fiberglass web was cut in proportion 1: 3 added to a cement mortar in which part of the sand had been replaced by silica vapor. the Test specimens were at 180 C, under a pressure of 10 atm, Autoclaved for eight hours with continuous addition of carbon dioxide. The partial pressure was during the Increased to 0.5 atm for the first hour, was held at this value for three hours, and was then gradually reduced. Test results were as follows:

kNm/mkNm / m

Test mit Kieselsäuredampf 9.2 Test mit Puzzolane 2,6Test with silica vapor 9.2. Test with pozzolans 2.6

Test mit Sand 0,7Test with sand 0.7

Im Testkörper, der nur Sand enthielt, zeigten sich bei einer Untersuchung unter einem Mikriskop keine Fasern mehr.In the test body, which only contained sand, one of them showed Examination under a microscope no more fibers.

Beispiel 6Example 6

Unbehandeltes Glasfasergespinst mit wasserlöslicher Größenverteilung wurde nach Schneiden mittels eines Stabmischers in einerKalk-Quarz-Mischung (1:3:4) verteilt, bei der 90% des Quarzes durch Kieselsäuredampf (Nebel, Dunst) ersetzt worden war. Die Testergebnisse waren wie folgt:Untreated fiberglass web with water-soluble size distribution was distributed in a lime-quartz mixture (1: 3: 4) after cutting by means of a hand mixer, in which 90% of the quartz had been replaced by silica vapor (fog, haze). The test results were as follows:

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kNm/mkNm / m

Test mit Kieselsäuredampf 12.3 Test mit Puzzolane 4.5Test with silica vapor 12.3 Test with pozzolans 4.5

Test mit Quarz 0.6Test with quartz 0.6

Bei einer Untersuchung im Mikroskop ergaben sich bei dem Testkörper, der nur Quarz enthielt, keine Fasern mehr. Bei dem Testkörper, der Puzzolane aufwies, waren die Fasern stark angegriffen und teilweise verschwunden. Bei dem Testkörper, der Kxeselsäuredampf enthielt, schienen die Fasern vollständig unbeschädigt zu sein.When examined under a microscope, the test body, which only contained quartz, no longer showed any fibers. at the test body, which had pozzolans, the fibers were severely attacked and partially disappeared. In the case of the test body, the carbonic acid vapor contained the fibers appeared to be completely undamaged.

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Claims (1)

/j E 784 / j E 784 AnsprücheExpectations 1i Verfahren zum Schützen von Glasfasern zum Verstärken einer alkalischen Matrix in wässriger Phase gegen chemischen Abbau, dadurch gekennzeichnet, daß man wenigstens eine chemisch reaktionsfähige Substanz mit dem Matrixmaterial und/oder dessen Reaktionsprodukten mit Wasser zur Reaktion bringt, wobei Hydroxylionen gleichzeitig mit der Bildung eines gegen alkalischen Angriff schützenden Niederschlages in unmittelbarer Nachbarschaft der Glasfasern chemisch gebunden werden.1i method of protecting glass fibers for reinforcement an alkaline matrix in the aqueous phase against chemical degradation, characterized in that at least a chemically reactive substance with the matrix material and / or its reaction products with water brings to reaction, with hydroxyl ions at the same time with the formation of a protective precipitate against alkaline attack in the immediate vicinity of the Glass fibers are chemically bound. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als chemisch reaktionsfähige Substanz eine Säure, beispielsweise kolloidale Kieselsäure, kristalline Borsäure oder eine organische, kristalline Säure, vorzugsweise eine zweibasische Säure, wie Oxalsäure, Zitronensäure und Weinsäure, verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that as a chemically reactive substance an acid, for example colloidal silicic acid, crystalline boric acid or an organic, crystalline acid, preferably a dibasic acid, such as oxalic acid, citric acid and tartaric acid, is used. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als reaktionsfähige Substanz ein saures Salz, beispielsweise Hydrogenphosphat, Hydrogensulfat, Hydrogencarbonat, Hydrogenborat, Hydrogenoxalat, Hydrogenzitrat oder Hydrogentartrat, verwendet wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the reactive substance is an acid salt, for example Hydrogen phosphate, hydrogen sulfate, hydrogen carbonate, hydrogen borate, Hydrogen oxalate, hydrogen citrate or hydrogen tartrate, is used. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als reaktionsfähige Substanz ein Säureanhydrit, beispielsweise Kieselsäure in glasigem Zustand, Kohlendioxid, Boroxid,4. The method according to claim 1, characterized in that an acid anhydrite, for example Silica in the glassy state, carbon dioxide, boron oxide, 609827/09609827/09 ίοίο Aluminiumhydroxid, Zinndioxid und Titandioxid, verwendet wird.Aluminum hydroxide, tin dioxide and titanium dioxide are used will. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als reaktionsfähige Substanz eine hydrolisierbare Verbindung verwendet wird, wobei bei der Hydrolyse zwischenzeitlich eine Säure gebildet wird, beispielsweise Hexafluosilikat, Hexafluophosphat, Hexafluotitanat, Hexafluozirkonat, Hexafluoborat, Silikonat und Zirkontetrachlorid, Zirkontetrabromid sowie Zirkonnitrat.5. The method according to claim 1, characterized in that the reactive substance is a hydrolyzable compound is used, an acid being formed in the meantime during hydrolysis, for example hexafluosilicate, Hexafluophosphate, hexafluotitanate, hexafluozirconate, hexafluoborate, Siliconate and zirconium tetrachloride, zirconium tetrabromide and zirconium nitrate. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß getrennt oder in einer beliebigen Mischung zwei oder mehr chemisch reaktionsfähige Substanzen verwendet werden, wie Säuren, Säuresalze, Säureanhydrite und hydrolisierbare Verbindungen, wobei letztere bei der Hydrolyse zwischenzeitlich eine Säure bilden, vorzugsweise in Form einer Mischung, die glasige Kieselsäure enthält.6. The method according to claim 1, characterized in that separately or in any mixture two or more chemically reactive substances are used, such as acids, acid salts, acid anhydrites and hydrolyzable compounds, the latter temporarily forming an acid during hydrolysis, preferably in the form of a mixture, which contains glassy silica. 7. Verfahren nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere chemisch reaktionsfähige Substanzen gemeinsam mit einer aus der Titangruppe ausgewählten Oxokationverbindung verwendet werden, wie Oxozirkonchlorid, Oxozirkonbromid, Oxozirkonjodid und Oxozirkonnitrat.7. The method according to claim 1 and 6, characterized in that one or more chemically reactive substances be used together with an oxocation compound selected from the titanium group, such as oxozirconium chloride, Oxozirconium bromide, oxozirconium iodide and oxozirconium nitrate. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Hydroxylionen chemisch an Wasserstoffionen bzw. an Metallionen gebunden werden, wobei Wasser und unlösliches Hydroxid bzw. Hydroxoverbindungen gebildet werden.8. The method according to claim 1, characterized in that hydroxyl ions are chemically bonded to hydrogen ions or to metal ions are bound, with water and insoluble hydroxide or hydroxo compounds are formed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegen alkalischen Angriff schützende Ablagerung aus topochemisch gebildetem reaktionsfähigem KieselsäuregelMethod according to claim 1, characterized in that the deposit of topochemically formed reactive silica gel protecting against alkaline attack _ 2 —_ 2 - 609827/0975-609827 / 0975- besteht, welches geringfügig lösliche Calciumsilikathydrate mit den Calciumionen bildet.which forms slightly soluble calcium silicate hydrates with the calcium ions. 10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegen alkalischen Angriff schützende Ablagerung im wesentlichen aus in alkalischer Umgebung unlöslichen Calciumionenverbindungen besteht.10. The method according to claim 1, characterized in that the deposit which protects against alkaline attack and consists essentially of calcium ion compounds which are insoluble in an alkaline environment consists. 11. Verfahren nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gegen alkalischen Angriff schützende Ablagerung im wesentlichen aus einer Mischung aus topochemisch gebildetem reaktionsfähigem Kieselsäuregel und unlöslichen Calciumionenverbindungen besteht.11. The method according to claim 1 and 9, characterized in that that the deposit protecting against alkaline attack consists essentially of a mixture of topochemically formed reactive silica gel and insoluble calcium ion compounds. 12. Verfahren nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gegen alkalischen Angriff schützende Ablagerung im wesentlichen aus einer Mischung aus topochemisch gebildetem reaktionsfähigem Kieselsäuregel und unlöslichen Oxozirkonverbindungen besteht.12. The method according to claim 1 and 9, characterized in that that the deposit protecting against alkaline attack consists essentially of a mixture of topochemically formed reactive silica gel and insoluble oxozirconium compounds. 13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegen alkalischen Angriff schützende Ablagerung im wesentlichen aus einer Mischung aus unlöslichen Calciumionen- und Oxozirkonionenverbindungen besteht.13. The method according to claim 1, characterized in that the deposit protecting against alkaline attack is essentially consists of a mixture of insoluble calcium ion and oxozirconium ion compounds. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die chemisch reaktionsfähigen Substanzen, die normalerweise in Wasser geringfügig löslich sind, direkt dem alkalischen Matrixmaterial zugemischt werden.14. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that that the chemically reactive substances, which are normally slightly soluble in water, directly be admixed with the alkaline matrix material. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die chemisch reaktionsfähigen Substanzen in die Hohlräume zwischen den Einzelfasern eines Gespinstes15. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that that the chemically reactive substances in the cavities between the individual fibers of a web 609827/097S609827 / 097S eingeführt werden, vorzugsweise durch Imprägnierung mit einer Lösung der Substanz.are introduced, preferably by impregnation with a solution of the substance. 16. Verfahren nach Anspruch 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem alkalischen Matrixmaterial Kieselsäure in einer derartigen Form beigemischt wird, daß ihr Aggregatzustand glasig-amorph ist und ihre spezifische Oberfläche grö-16. The method according to claim 4 and 6, characterized in that that the alkaline matrix material silica is mixed in such a form that its physical state is glassy-amorphous and its specific surface is 2
ßer 5 m /g ist, und zwar in einer im Verhältnis zur Menge des im Matrixmaterial vorliegenden oder chemisch gebildeten Calciumhydroxyds wenigstens äquimolaren Menge, beispielsweise in Form von Alkaliglaspulver und kieselsäurereichem Staub, vorzugsweise in Form eines Kieselsäuredampfes, wie er als Abfallprodukt bei der Herstellung von Siliziumeisen auftritt.
2
ßer 5 m / g, in an at least equimolar amount in relation to the amount of calcium hydroxide present or chemically formed in the matrix material, for example in the form of alkali glass powder and silica-rich dust, preferably in the form of a silica vapor, as it is a waste product in the manufacture of Silicon iron occurs.
17. Verfahren nach Anspruch 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem alkalischen Matrixmaterial unter Autoklavenbedingungen kontinuierlich Kohlendioxyd in kontrollierten Mengen zugeführt wird, wobei die zugeführten Mengen zusammen der Menge des chemisch im Matrixmaterial gebildeten Calciumhydroxids höchstens äcmimolar sind.17. The method according to claim 4 and 6, characterized in that that the alkaline matrix material under autoclave conditions continuously carbon dioxide in controlled amounts is supplied, the amounts supplied together with the amount of calcium hydroxide chemically formed in the matrix material are at most acmimolar. 18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß als glasfaserverstärktes Matrixmaterial eine Mischung von Portlandzement, eine Mischung von Kalk/Quarz , eine Mischung von Schlacke/Quarz oder eine Mischung von Sorellzement verwendet wird.18. The method according to claim 1, characterized in, that as a glass fiber reinforced matrix material a mixture Portland cement, a mixture of lime / quartz, a mixture of slag / quartz or a mixture of Sorell cement is used. 609827/0973609827/0973
DE19752556539 1974-12-17 1975-12-16 PROCEDURE FOR PROTECTING FIBERGLASS IN ALKALINE ENVIRONMENTS Pending DE2556539A1 (en)

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