DE2633310A1

DE2633310A1 - Herstellung von faserhaltigen gegenstaenden

Info

Publication number: DE2633310A1
Application number: DE19762633310
Authority: DE
Inventors: Stephen Barry Downing
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1975-07-23
Filing date: 1976-07-23
Publication date: 1977-02-03
Also published as: AU1609076A; JPS5214609A; FR2318718A1; AU501648B2; FR2318718B1; DK334076A; GB1552214A

Description

PATENTANWÄLTE DR. - ING. H. FlNCKE DIPL-ING. H. BOHR DiPL-ING. S. STAEGEf? DR. rc-r. not. R. KfIEISSL Wl Ü L L Ξ R 3 Γ R A S S E 31 MÜNCHEN 5

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Case

24 074 PV 28 057

IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES LTD. Imperial Chemical House, Millbank, London SW1P

Großbritannien

Herstellung von faserhaltigen Gegenständen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung geformter Gegenstände mit Gehalt an zementartigem Material und fortlaufenden Fasern und auf nach diesem Verfahren hergestellte Artikel. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Herstellverfahren derartiger Gegenstände durch Extrudieren, i

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Geformte Gegenstände, die zementartiges Material und geschnittene Fasern enthalten, können beispielsweise durch Gießen, Formen, Formpressen, Spritzgießen, Sprühen oder Extrudieren einer Mischung aus ungehärtetem zementartigen Material und Schnittfasern in die gewünschte Form und anschließendes Härten des zementartigen Materials unter geeigneten Bedingungen hergestellt werden. Bestimmte mechanische Eigenschaften der geformten Gegenstände wie beispielsweise Schlagzähigkeit, Biegesteifigkeit und Brucharbeit werden durch Verwendung von Schnittfasern wie Glas— oder Polymerfasern verbessert. Die Verbesserung dieser Eigenschaften ist besonders deutlich, wenn der Gegenstand durch Extrudieren einer Mischung aus ungehärtetem zementartigen Material und Schnittfasern durch eine Formdüse bzw. einen Extruderkopf unter geeignetem Druck extrudiert wird, weil hierdurch eine deutliche Ausrichtung der Fasern in Längsrichtung des Extrudats erreicht wird. Die Extrudate werden normalerweise dort eingesetzt, wo sie entlang ihrer Länge sehr gute mechanische Eigenschaften aufweisen müssen, beispielsweise als Hohlbalken oder Hohlträger; deshalb sind durch Extrudieren hergestellte faserhaltige, zementartige Gegenstände für diese Anwendungsgebiete besonders geeignet.

Die wirksamste Verwendung von Fasern in einer faserhaltigen zementartigen Mischung wird erreicht, indem die Faser in die Position gebracht wird, in der sie die bestmöglichste Wirkung auf die mechanischen Eigenschaften des fertigen Gegenstandes ausübt. Biegesteifigkeit ist eine wichtige Eigenschaft vieler

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extrudierter Gegenstände; diese Eigenschaft wird am besten durch Ausrichtung der Faser in Längsrichtung und in der Nähe der äußersten Oberfläche des Extrudats verbessert. Die genaue Plazierung geschnittener Fasern innerhalb eines Extrudats ist jedoch schwierig zu bewerkstelligen.

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Die mechanischen Eigenschaften faserhaltiger Extrudate •werden ebenfalls verbessert, indem die Faserlänge (staple length) erhöht wird; eine Mischung von ungehärtetem zemeritartigen Material und Fasern, die länger als etwa 5 cm sind, ist jedoch nur unter Schwierigkeiten zu extrudieren, und die Faser neigt während der Verarbeitung zum Abbau. Deshalb besteht eine praktische Obergrenze hinsichtlich der Länge von Fasern, die in Mischung mit zementartigem Material zur Herstellung eines Gegenstandes verwendet werden, bei der die ' Faser in befriedigender Weise ausgerichtet wird und bei der befriedigende Extrudiercharakteristika erreicht werden.

Natürlich kann man von geformten Gegenständen, die aus zementartigem Material und Fasern fortlaufender Länge, die an vorher bestimmter Ste'lle im und in Längsrichtung des Gegenstandes ausgerichtet sind, erwarten, daß sie, insbesondere bei Herstellung durch Extrudieren, ausgesprochen wünschenswerte mechanische Eigenschaften aufweisen; für die Herstellung derartiger Gegenstände ist bisher jedoch noch kein befriedigendes Verfahren bekannt geworden* Jetzt wurde jedoch gefunden, daß unter bestimmten Bedingungen eine Faser fortlaufender Länge direkt in den Fluß bestimmter ungehärteter zementartiger Materialien eingebracht werden kann, so daß die Faser praktisch in Fließrichtung ausgerichtet ist; ebenso wurde gefunden, daß aus faserhaltigen^ Material geeignete geformte Gegenstände hergestellt werden können.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Gegenstandes zur Verfügung gestellt, der aus gehärtetem zementartigen Material und fortlaufenden Fasern besteht oder diese enthält; das Verfahren ist durch die folgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet: Formen eines ungehärteten, rheologisch modifizierten zementartigen Materials; Einbringen von Fasern fortlaufender Länge in das Material, das unter

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Krafteinwirkung fließt, In "einen Materialbereich, der mit pfropfenartiger Strömung (plug flow) fließt; Beibehaltung der Form des Materials unter einem Zwang, so daß im Materialbereich, in dem die Paser eingeführt wird, ein Rück- oder Gegendruck auftritt, wobei das ungehärtete zementartige Material einen Fließ- bzw. Elastizitätswert von mindestens 0,01 Meganewton/m bei Zimmertemperatur aufweist, und der Hauptteil der zum Fließen aufgewendeten Kraft eher zur Überwindung des Fließ- bzw. Elastizitätswerts als des viskosen ¥iderstands des Materials im Bereich des Zwanges benötigt wird; und anschließendes Härten des ungehärteten zementartigen Materials.

Bei der praktischen Ausführung ist für die Einführung von Fasern fortlaufender Länge in ein zementartiges Material, das unter Krafteinwirkung fließt, normalerweise nötig, daß (a) das flies— sende Material in einem linearen Behälter, beispielsweise dem Kopfstück oder der Düse einer Extrudiervorrichtung, einem Kanal, einer Leitung oder einer anderen Vorrichtung zur Bewahrung der vorher bestimmten Form des Materials angeordnet ist, und daß (b) eine oder mehrere Öffnungen durch die Wand des Behälters hindurch vorgesehen sind, die die Einführung von Fasern an jeden gewünschten Ort im zementartigen Material erlauben. Versuche zur derartigen Einführung von Fasern in viele andere Materialien, beispielsweise Thermoplaste und Kautschuk, waren erfolglos, weil wegen des Rück- oder Gegendrucks das Material aus den Eingabeöffnungen oder -vorrichtungen austrat. Versuche zur Verhinderung des Austritts anderer Materialien, indem die Fasern in die Einführungsöffnungen oder -vorrichtungen passgenau eingeführt wurden, führten zu Abriebschäden und schließlich, wegen der auftretenden hohen Zugkräfte, zu Faserbruch. Überraschenderweise wurde gefunden, daß es möglich ist, die Faser in den Bereich der pfropfenartigen Strömung (plug flow) über einen geeigneten Bereich des Rück- oder Gegendrucks ohne Austritt des Materials durch die Einführungs-

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öffnungen oder -vorrichtungen einzuführen, wenn (a) bestimmte, zuvor beschriebene zementartige Materialien unter Krafteinwirkung zum Fließen gebracht werden, (b) diese Materialien geformt werden, (c) in einem Materialbereich pfropfenartige Strömung (plug flow) auftritt und (d) die Form des Materials durch einen Zwang beibehalten wird, wodurch ein Rück- oder Gegendruck erzeugt und die Schließung von durch die Einführungsöffnungen oder -vorrichtungen verursachten Furchen oder Riefen bewirkt wird.

Unter einem zementartigen Material wird ein Material verstanden., das einen anorganischen Zement und/oder ein anorganisches Binde- oder Klebemittel enthält, das durch Hydratisieren gehärtet wird. Zu besonders geeigneten Zementen, die durch Hydratisieren gehärtet werden, zählen Portlandzement, Zemente mit hohem Gehalt an Aluminiumoxid und Gips. Diese Zemente sind in Wasser nur wenig löslich, reagieren jedoch mit Wasser in definierten Stufen, die von den anwesenden Wassermengen abhängen, bis sie vollständig gehärtet sind. Zementartige Materialien, die ungehärteten oder durch Hydratisieren nur unvollständig gehärteten Zement enthalten, werden als ungehärtete zementartige Materialien bezeichnet. Ein ungehärtetes zementartiges Material in Form eines Teigs, der zur Formung, beispielsweise durch Extrudieren, in einen Gegenstand geeignet ist, enthält einen Zement, der teilweise mit Wasser umgesetzt ist. Die vollständige Umsetzung mit Wasser, die zum vollständig gehärteten Zustand führt, wird bis nach Einführung der fortlaufenden Faser, und normalerweise bis zum Abschluß der Formbildung verschoben. Die Zusammensetzung geeigneter zementartiger Materialien wird weiter unten beschrieben.

Unter einer fortlaufenden Faser oder einer Faser fortlaufender Länge wird eine Faser oder eine Anhäufung von Fasern verstanden, die in das zementartige Material aus einem kont±-»

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nuierlichen Vorrat eingeführt werden können, wie beispielsweise von einer Faserhaspel, auf der die Fasern aus einer Spinndüse gesammelt werden, oder wie aus einer Vorratsquelle einer Aggregation, vom Wirken oder von einem anderen Verfahren. Vorzugsweise liegt die fortlaufende Faser in Form einer Anhäufung kontinuierlicher Faserfäden, wie sie durch eine Spinndüse hergestellt werden, vor. Alternativ hierzu kann die Faser beispielsweise in Form eines Vorgarns oder Vorgespinstes, eines Faserbandes oder eines gewebten Faserstrumpfes vorliegen. Die fortlaufende Faser kann beispielsweise aus einem anorganischen oder einem organischen Material bestehen. Besonders geeignete Fasern sind Glasfasern, beispielsweise Ε-Glasfasern, eine alkalibeständige Glasfaser (wie "Cemfil" (HTM), oder eine beschichtete Glasfaser, beispielsweise eine mit einem Polymer beschichtete Glasfaser; und bestimmte Polymerfasern, beispielsweise Nylon-, Polyäthylen- und/oder Polypropylenfasern. Natürliche Fasern wie Baumwolle oder Jute, Metallfasern oder Kohlenstofffasern können ebenfalls verwendet werden, Mischungen verschiedener fortlaufender Fasern und Faserlängen, einschließlich verschiedener chemischer Arten, beispielsweise Mischungen aus Glas- und organischen Polymerfasern, können ebenfalls verwendet werden. Zusätzlich zu fortlaufenden Fasern kann die ungehärtete zementartige Mischung ebenfalls nicht fortlaufende Fasern, beispielsweise Fasern von weniger als 5 cm Länge, beispielsweise Schnittfasern einer Länge (staple length) im Bereich von 1 cm, enthalten.

In einem bestimmten Bereich des fließenden ungehärteten zementartigen Materials, beispielsweise auf halben Weg entlang der Formdüse, tritt pfropfenartige Strömung (plug flow) auf, wenn dieser Materialbereich als koherenter Körper fließt und nur die äußersten Schichten des Materials in verschiedenen Geschwindigkeiten fließen. Die Voraussetzungen, um pfropfenartige Strömung in einem Material mit einem Elastizitäts-

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oder Fließwert von mehr als 0,01 Meganewton/ra zu erzielen, sind bekannt; im allgemeinen sollte die Kraft zur Überwindung des Elastizitäts- oder Fließwertes des Materials und zur Bewirkung des Flußes nicht geringer und nicht viel größer als die Kraft sein, die notwendig ist, um viskosen Fluß zu gewährleisten. Vorzugsweise ist der Fließ- oder Elastizitätswert des Materials größer als 0,1 Meganewton/m ; normalerweise besteht kein Vorteil darin, wenn das Material einen höheren Fließ- oder Elastizitätswert als 100 Meganewton/m aufweist.

Im allgemeinen ist es nötig, das Fließverhalten des zementartigen Materials zu modifizieren, um die Beziehung zwischen dem Fließ- oder Elastizitätswert und der Viskosität zu bewirken, die zum Auftreten der pfropfenartigen Strömung in dem Materialbereich nötig ist, in den die fortlaufende Faser eingeführt werden soll, und um andere variable Faktoren des Verfahrens vorteilhaft zu beeinflussen, beispielsweise den Rück-- oder Gegendruck im Verhältnis zu dem Zwang zur Beibehaltung der Form. Derartige Modifikationen sind an sich bekannt; überraschenderweise wurde jedoch gefunden, daß, wenn man am Punkt der Einführung die pfropfenartige Strömung bewirkt, wegen des Zwangs zur Erhaltung der Form ein Rück- oder Gegendruckbereich vorhanden ist, bei dem kein wesentlicher Austritt von Material hinter dem Punkt der Fasereinführung, beispielsweise entlang eines Einführungsrohres, das nur teilweise mit Fasern gefüllt ist, stattfindet. Gleichzeitig wird die Furche, die durch die Einführung gebildet wird, geschlossen,, so daß die Faser integraler Bestandteil des geformten Gegenstandes wird.

Vorzugsweise wird im erfindungsgemäßen Verfahren das ungehärtete zementartige Material durch eine Düse, beispielsweise in einem Druckkolbenextruder (ram extruder) extru—

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diert. In diesem Fall wird das ungehärtete zementartige Material in den Extruder eingegeben; das Material wird durch eine Düse extrudiert; eine pfropfenartige Strömung wird in einem Bereich im Material in der Düse bewirkt und die Faser oder Fasern auf geeignete Weise in diesen Bereich eingeführt. Wie erwähnt ißt es nötig, den Fließ- oder Elastizitätswert und die Viskosität des ungehärteten zementartigen Materials in Bezug auf den Rück- oder Gegendruck am Punkt der Einführung zu berücksichtigen, wobei der Gegendruck selbst eine Funktion des Durchmessers der Düse, der Extrudiergeschwindigkeit, Uer Länge der Düse zwischen Ausgang und dem Ein— führungspunkt usw. ist, bevor die pfropfenartige Strömung am vorgesehenen Einführungspunkt sicher bewirkt werden kann.

Die Zusammensetzung des ungehärteten zementartigen Materials kann auf verschiedenen Wegen rheologisch modifiziert werden, um eine pfropfenartige Strömung oder andere erwünschte Cha— rakteristika im ungehärteten oder gehärteten Material zu bewirken. Zusätzlich zu dem anorganischen Zement, der durch Umsetzung mit Wasser härtet, kann das ungehärtete zementartige Material beispielsweise ein natürliches oder synthetisches, nicht fibröses Polymer, beispielsweise Kautschuk, einen Celluloseäther oder dessen Derivate, Polyvinylacetat, Acryl— polymere oder Copolymere und vernetzbare Harze; Styrol/ Butadien, Neopren, Polystyrol, fibröses Material einer Länge (staple length) von nicht mehr als 5 cm, beispielsweise Glasfasern oder Fasern aus anderem anorganischen Material, organischem Polymer oder Metall, ein Füllmaterial, beispielsweise Hohlkugeln wie pulverisierte Flugasche, Sand oder Luft oder Flüssigkeiten wie Wasser oder organische Lösungsmittel enthalten.

Ein geeignetes Mittel zur Einführung von fortlaufenden Fasern ist ein Einführungsrohr mit einem Mundstück zum Austritt der

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Fasern in den vorgesehenen Bereich des ungehärteten zementartigen Materials, in dem pfropfenartige Strömung auftritt. Im Fall einer Extruderdüse tritt das Einführungsrohr durch die äußere Wand der Düse; vorzugsweise ist das Ein— führungsrohr einstellbar, um die Einführungstiefe verändern zu können. Es können mehr als ein Einführungsrohr vorgesehen -werden, vorausgesetzt, daß an jedem Einführungspunkt die Strömungsbedingungen der pfropfenartigen Strömung nicht gestört werden. Bei einer geeigneten Ausführungsform wird eine Serie von Einführungsröhren um die Extruderdüse herum derart angeordnet, daß die fortlaufende Faser in regelmäßiger Weise aus der Umgrenzung der Düse und bis in eine geeignete Tiefe unter die Oberfläche des Materials, das mit der inneren Wand der.Düse in Kontakt steht, eingeführt werden kann·

Ebenfalls erfindungsgemäß wurde gefunden, daß die Gegenstände, die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt werden, verbesserte Eigenschaften besitzen, wenn die fortlaufende Faser vor ihrer Einführung in das ungehärtete zementartige Material in einem flüssigen Medium behandelt wird. Diese Behandlung dient der Be- oder Durchfeuchtung der Faser und beschleunigt die Adhäsion zwischen Faser und dem zementartigen Material. Vorzugsweise enthält das flüssige Medium eine Polymerlatex, beispielsweise eine Latex von Polyvinylacetat, und kann ebenfalls beispielsweise einen Teil eines Zements oder einer zementartigen Materialaufschlämmung enthalten»

Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf Gegenstände, die nach dem erfindungsgemäßenVerfahren hergestellt werden. Zusätzlich zu den fortlaufenden Fasern können solche Gegenstände ebenfalls geringe Mengen an Schnittfasern enthalten, die der Zementmatrix Widerstandsfähigkeit gegenüber Rissbildung verleihen.

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Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert; alle Teil- und Prozentangaben beziehen sich, sofern nichts anderes angegeben wird, auf das Gewicht. In jedem dieser Beispiele wurde ein zementartiges, teigartiges Material in einem Planetenmischer (planetary motion mixer) hergestellt und zu einem Extrudat mit einem Stabprofil extrudiert. Der Extruder war ein Druckkolbenextruder mit einem Durchmesser von 7>62 cm, der mit einer zylindrischen Düse mit einem Durchmesser von 2,54 cm und einer Länge von 3Of^- ^cm versehen war. Etwa in der Mitte in Längsrichtung der Düse waren um den Umfang der zylindrischen Düse herum 12 Rohre zur Einführung der Paser gleichförmig angeordnet, wobei die Rohre in einem Winkel in Bezug auf die axiale Richtung des Extrudierens angeordnet waren. Vorzugsweise besaß dieser Winkel einen Wert, bei dem die Faser leicht durch den fließenden Teig vorwärtsgetragen wurde. Die Rohre wurden in Druckanschlußstücken gehalten, wodurch die Einstellung der Tiefe, auf die sie in das Innere der Düse eindrangen, möglich war; die Eindring— tiefe betrug normalerweise 0,16 bis 0,32 cm über die innere Wand der Düse hinaus. Bei der Verwendung des Extruders wurden zunächst in die Einführungsrohre jeweils geeignete fortlaufende Fasern aus einer kontinuierlichen Vorratsvorrichtung eingeführt, wobei die Fasern durch und über das Ende der Düse hinaus gezogen und mit geeigneten Mitteln festgehalten wurden. Dann wurde der Extruder mit einem geeigneten rheologisch modifizierten Teig, der "evakuiert" und verdichtet wurde, beschickt und das Extrudieren mit einer Geschwindigkeit von 122 cm je Minute begonnen, so daß im Bereich der Einführungsrohre sich eine pfropfenartige Strömung ausbildete,und die Faser in die Düse mit Extrudiergeschwindigkeit eingezogen wurde. Nach der erfindungsgemäßen Bildung der ersten wenigen Zentimeter Eaciforudat wurde festgestellt, beispielsweise durch. Aufschneiden des Extrudats, daß die Pasern in der gewünschten Tiefe unter der Oberfläche des Extrudats regelmäßig angeordnet waren, und daß

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die Oberfläche des Extrudats durch Einführung der Fasern unberührt blieb. Das Extrudat wurde drei Tage bei 100$ relativer Feuchtigkeit gehärtet, in 25»4 cm lange Stäbe mit einem Durchmesser von·2,^k cm zerschnitten und vor Verwendung in Testversuchen getrocknet. Dann wurden Biegesteifigkeit, Bruchmodul und Brucharbeit mit einem 20,3 cm langen,durchbiegenden 3-Punkt—Probekörper (unverklammert) (span 3-P^oin-t bending (undamped) jig) bestimmt. Die Schlagzähigkeit wurde auf einer entsprechenden Prüfvorrichtung vom Charpy-Typ unter Verwendung von Stäben (11,43 cm χ 2,5^ cm) bestimmt. Die Brucharbeit wurde bestimmt, indem der Bereich unter einer Auftragung von Belastung/Zeit während der Biegeversuche gemessen wurde.

"Bei einer Modifizierung des beschriebenen Verfahrens wurden die Fasern vor Einführung in die Einführungsrohre durch ein Bad geleitet, das ein geeignetes flüssiges Medium enthielt.

BEISPIEL 1

In diesem Beispiel wird das Extrudieren eines zementartigen Teiges im erwähnten Druckkolbenextruder in Abwesenheit von fortlaufenden Fasern jedoch mit offenen Einführungsrohren beschrieben. Durchmesser der Einführungsrohre für die Fasern und Länge der Düse bzw. des Extruderkopfstückes wurden variiert.

Ein zementartiger Teig A wurde aus 100 Teilen Portland Zement, 30 Teilen pulverisierter Flugasche, 10 Teilen einer Styrol/ Butadienpolymeremulsion (mit 50$ Festkörpergehalt) und 30 Teilen einer 8$igen Lösung von Hydroxyisopropylcellulose in Wasser hergestellt. Ein weiterer Teig B enthielt die gleichen Mengen an Bestandteilen und darüber hinaus k Teile geschnittene E—Glasfasern einer Länge von 3 mm.

Teig A besaß einen Fließ- oder Elastizitätswert von 0,9 Mega-

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newton/m und Teig B von 1,0 Meganewton/

Der beschriebene Druckkolbenextruder wurde mit Teig A beschickt und das Extrudieren begonnen, bis in dem Teig an den Mundstücken der Einführungsrohre pfropfenartige Strömung auftrat, wobei die Extrudiergeschwindigkeit 4θ6,4 cm/min, betrug, Wurden die Einführungsrohre 45 aus der Extrudierrichtung gedreht und ihre Mundstücke auf die gleiche Höhe wie die Düsenwand eingestellt, fand kein wesentlicher Fluß des Teigs in die Einführungsrohre statt. Der Durchmesser der Einführungsrohre wurde von 0,16 cm bis 0,64 cm variiert; dennoch fand kein wesentliches Fließen in die Rohre statt. Nur wenn der Winkel 135 betrug, trat bemerkbarer Fluß in die Einführungsrohre statt. Der Fluß des Teigs in die Einführungsrohre nahm mit zunehmender Düsenlänge, d.h. mit zunehmendem'Rück- oder Gegendruck unter Beendigung der pfropfenartigen Strömung im Bereich des Mundstücks der Einführungsrohre zu.

Gleiche Ergebnisse wurden mit Teig B erzielt. BEISPIEL 2

In diesem Beispiel werden die Eigenschaften eines Gegenstandes aus einem zementartigen Material und Schnittfasern und einem gleichen Artikel aus einem zementartigen Material und fortlaufenden Fasern verglichen. Beide Gegenstände wurden durch Extrudieren hergestellt, wobei der letztere gemäß Erfindung hergestellt wurde.

Ein Teig C der gleichen Zusammensetzung wie Teig A gemäß Beispiel 1 wurde in einem zuvor beschriebenen Druckkolbenextruder extrudiert, wobei die Einführungsrohre einen Durch messer von 0,16 cm aufwiesen, mit einem Winkel von 45 aus der Fließrichtung des Teigs herausgedreht waren und 0,16 cm über die innere Wand der Düse hinaus eindrangen.

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Ein Vorgespinst aus Glasfasern (E-Typ 1200) wurde in jede der 12 Einführungsrohre eingeführt und zum vorderen Ende der Düse durchgeführt. Der Teig wurde zu Stäben mit einer Geschwindigkeit von 5108 cm/min, extrudiert. Der extrudierte Stab besaß eine glatte Oberfläche, unterhalb welcher in 0,16 cm Tiefe 12 ausgerichtete Gespinstfäden eingebettet waren; er enthielt zusätzlich zu der Zusammensetzung des Teigs A drei Gewichtsteile fortlaufende Glasfasern. Der Stab wurde 3 Tage gehärtet, getrocknet und in Probekörper in den Ausmaßen von 25»^· x 2,5^· cm zerschnitten.

In gleicher Weise extrudierte Probekörper wurden aus einem Teig D der gleichen Zusammensetzung wie Teig C, der jedoch 5 Gewichtsteile geschnittene E-Glasfasern einer Länge von 1,27 cm enthielt. Xn diesem Fall waren die Fasern nicht in den Teig eingeführt bzw. eingebettet.

Die extrudierten Probekörper wurden hinsichtlich ihrer Biegesteifigkeit, ihres Moduls, ihrer Schlagzähigkeit, ihrer Brucharbeit und ihrer Dichte untersucht.(Die mechanischen Eigenschaften von C waren im Vergleich zu D, das einen höheren Glasanteil aufwies, erheblich verbessert).

	Biegesteifig keit megaN/m²	Schlag zähig keit KJm"	Modul GNm"²	Relative Bruchar beit	Dichte g/cm3
C. Fortlaufende E-Glasfasern (3 Teile) D. geschnittene E-Glasfasern (i,27 cm)(5 Teile)	17 12	5 6	On On	3100 1200	1,3 1,2

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BEISPIEL 3

In diesem Beispiel wird der Vorteil aufgezeigt, der darin
liegt, daß man die fortlaufende Faser vor Einführung mit
einer wässrigen Polymer/Zementaufschlämmung behandelt. Der
gleiche Teig und die gleiche Verfahrensweise wie in Beispiel 2 C wurden mit dem Unterschied verwendet, daß die Pasern aus fortlaufendem Ε-Glas vor Einführung zunächst durch eine Aufschlämmung geleitet wurden, die aus 50 Teilen Portland Zement, 25 Teilen einer Styrol/Butadienlatex (50$ Festkörper)
und 25 Teilen einer 2 Gew.^igen Lösung von Hydroxyisopropylcellulose in Wasser bestand. Es wurden folgende Ver—
Suchsergebnisse erzielt: Biegesteifigkeit = 20 megaN/m ;
Schlagzähigkeit = 11 Kj/m²; Modul = 8 GN/m²; relative Brucharbeit - 65OO; Dichte = 1,3 g/cm .

BEISPIEL 4

In diesem Beispiel wird der Vorteil aufgezeigt, der darin besteht, daß man eingeführte fortlaufende Polypropylenfasern im Vergleich mit zerschnittenen Polypropylenfasern verwendet.

Die Verfahrensweise gemäß Beispiel 3 wurde mit dem Unterschied wiederholt, daß man anstelle der Glasfasern bzw. des Glasfasergespinsts "1000 decitex" -Polypropylenfasern bzw. Gespinste verwendete. Der auf diese Weise hergestellte extrudierte Gegenstand wurde mit einem extrudierten Gegenstand aus einem ungehärteten zementartigen Material mit Gehalt an gleichen Gewichtsmengen an geschnittenen Polypropylenfasern oder -Gespinsten verglichen·

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	Biegesteifig keit megaN/m^	Schlag zähig keit KJm-2	Modul GNm"²	Relative Bruchar beit	Dichte g/cm3
Fortlaufende Polypropylen fasern (bzw. Gespinste) (1 Teil) Ge s chni 11 ene Polypropylen fasern (bzw. I Gespinste) _% 1(1 cm)(i Teil)	8 7	4 2	6 6	5700 900	1,2 1,2

BEISPIEL 5

Beispiel 3 wurde unter Verwendung eines Zements mit hohem Aluminiumoxidgehalt wiederholt. Die mechanischen Eigenschaften des Produkts waren etwas besser als bei Verwendung von Portlandzement.

BEISPIEL 6

In di®³⁶¹¹¹ Beispiel wird die Verbesserung bestimmter mechanischer Eigenschaften eines Gegenstandes aufgezeigt, der zusätzlich zu fortlaufenden Pasern zerschnittene Fasern bzw. Schnittfasern enthielt.

Beispiel 3 wurde unter Verwendung von 4 Teilen geschnittenen Ε-Glasfasern im Teig wiederholt* Das Produkt besaß die folgenden Eigenschaften: Biegesteifigkeit 25 megaNm" ; Schlagzähigkeit 15 KJm*"^:
Diente 1,3 g/cnr*.

Zähigkeit 15 KJm*"²; Modul 8 GNm"²; relative Brucharbeit 8000;

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Claims

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Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung eines geformten Gegenstandes, der mindestens aus einem gehärteten zementartigen Material und fortlaufenden Fasern besteht, dadurch gekennzeichnet, daß man ein ungehärtetes,rheologisch modifiziertes zementartiges Material formt; daß man Fasern fortlaufender Länge in das Material, das unter Krafteinwirkung fließt, in. einen Materialbereich, der pfropfenartige Strömung aufweist, einführt; daß man die Form des Materials durch einen Zwang derart aufrecht erhält, daß ein Rück- oder Gegendruck in dem Materialbereich auftritt, in den dio Fasern eingeführt werden, wobei das ungehärtete zemeiitartige Material einen Fließ— oder Elastizitäts— wert von mindestens 0,01 Meganewton/m bei Zimmertemperatur besitzt, und der Hauptteil der das Fließen verursachenden aufgewendeten Kraft eher notwendig ist, den Fließ- oder Elastizitätswert als den viskosen Widerstand des Materials im Bereich der Zwangeinwirkung zu überwinden; und daß man anschließend das ungehärtete, zementartige Material härtet.

2« Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das ungehärtete, rheologisch modifizierte zementartige Material in einem Extruderverfahren, formt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeich net, daß man das ungehärtete zementartige Material mit einem natürlichen oder synthetischen nicht fibrösen Polymeren

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rheologisch. modifiziert.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß man ein ungehärtetes,rheologisch modifiziertes zementartiges Material verwendet,
das als anorganischen Zement Portland Zement, Zement mit hohem Aluminiumoxidgehalt und/oder Gips enthält.

5» Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man ein ungehärtetes, rheologisch modifiziertes zementartiges Material verwendet, dessen Fließ- oder Elastizitätswert größer als 0,1 Mega-

newt oii/m ist.

6_# Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß man als fortlaufende Faser eine Aggregation von fortlaufenden Faserfäden verwendet, wie sie durch eine Spinndüse hergestellt werden.

7· Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die fortlaufende Faser in den Bereich der pfropfenartigen Strömung durch eine oder mehrere Einführungsrohre einführt.

8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 71 dadurch gekennzeichnet, daß man nach Einführung der
fortlaufenden Faser die Form des Materials in einer
Düse oder einem Formkopf aufrecht erhält, um die durch Einführung entstandenen Furchen oder Riefen zu schließen.

9· Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die fortlaufende Faser in einem flüssigen Medium vor Einführung in das ungehär-

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tete zementartige Material vorbehandelt.

10. Gegenstand, hergestellt nach einem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9·

DR.-ING. H. FINCKE, DIPL.-INQ. H. B6Hff WFU-INQ. S. STAEGER, QR. rar. Mt. R, KNEISSi,

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