DE2927238C2

DE2927238C2 -

Info

Publication number: DE2927238C2
Application number: DE2927238A
Authority: DE
Inventors: Joergen Holte Dk Balslev; Laust Oerum Esbjerg Dk Madsen
Original assignee: Danaklon AS
Current assignee: Danaklon AS
Priority date: 1978-07-07
Filing date: 1979-07-05
Publication date: 1987-12-23
Also published as: NO153226C; FI72331C; DE2927238A1; SE7905930L; IT7924177A0; FR2430465B1; NL7905303A; GB2026379B; SE430898B; FR2430465A1; FI792145A; NL188589C; FI72331B; US4310478A; BR7904356A; IT1122057B; NO153226B; NO792253L; ES482288A1; AU4878979A

Description

Die Erfindung betrifft Verstärkungsfasern aus gestrecktem Polyolefin mit einer Oberflächenspannung innerhalb des Bereiches von 40 bis 75 dyn/cm. Diese Fasern sind als Verstärkung in Verbundmaterialien mit einer Matrix aus einem anorganischen Bindemittel, wie Portland-Zement, Aluminiumoxid-Zement, Flugaschen-Zement, Kalk, Gips, Diatomeenerde, Puzolanerde und Gemischen davon, oder in Verbundmaterialien mit einer Matrix aus einem organischen Bindemittel, insbesondere als Verstärkung in Faserzementprodukten, wie Rohrleitungen und ebenen und gewellten Platten, Beton, Kitt und ähnlichen Dichtungsmaterialien, verbindenden oder verschließenden Füllstoffverbindungen und Grundierungen für Fahrzeuge, geeignet.

Es ist bekannt, Kunststoff-Fasern, insbesondere Fasern aus einem gestreckten Kunststoff, als Verstärkungsfasern innerhalb eines breiten Bereiches derartiger Materialien zu verwenden. Solche Fasern können mit einer guten Beständigkeit gegen Einflüsse, denen sie während ihrer Verwendung in den faserverstärkten Materialien ausgesetzt sind, und mit ausgezeichneten Festigkeitseigenschaften hergestellt werden.

Die Wirksamkeit von Verstärkungsfasern in einer Matrix hängt jedoch davon ab, wie gut und in welcher Menge die Fasern auf wirksame Weise in die Matrix eingearbeitet und innerhalb der Matrix gleichmäßig verteilt werden können. Es ist bekannt, daß viele der früheren Versuche zur Verstärkung von beispielsweise Zementmatrices und ähnlichen Materialien mit Kunststoff-Fasern erfolglos waren aufgrund der Tatsache, daß es nicht möglich war, die Fasern in ausreichend hohen Mengen einzumischen und vollständig darin zu dispergieren, so daß die Endprodukte unzureichend verstärkt waren oder Klumpen von schlecht dispergierten Fasern enthielten, was zu spröden Verbundmaterialien führte als auch in den Fällen, in denen die Fasern per se die Qualitäten aufwiesen, die theoretisch die Eigenschaften des Materials beträchtlich verbessert hätten, wenn die Fasern ausreichend gut darin dispergiert gewesen wären.

Die US-PS 39 98 916 beschreibt ein Verfahren zur Coronabehandlung eines Polypropylens und anschließende Fibrillierung des Films. Netzmittel sind in Fischer-Bobsin Internat. Lexikon Textilverarbeitung, S. 1372, beschrieben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verstärkungsfasern zur Verfügung zu stellen, die Oberflächeneigenschaften aufweisen, welche ihre Einarbeitung und Dispergierung in einer Bindemittelmatrix erleichtern und die Verträglichkeit zwischen Matrix und den Fasern verbessern.

Diese Aufgabe wird durch Verstärkungsfasern der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie ein auf ihre Oberflächen aufgebrachtes Netzmittel aufweisen.

Während die Oberflächenspannung der Fasern vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 40 bis 50 dyn/cm liegt, wenn die verstärkende Bindemittelmatrix organisch ist, ist die Oberflächenspannung vorzugsweise etwa gleich der Oberflächenspannung von Wasser, die in der Regel bei 70 bis 75 dyn/cm liegt, insbesondere 72 bis 74 dyn/cm, wenn die Bindemittelmatrix anorganisch ist. Daß die Oberflächenspannung der Fasern etwa gleich oder mindestens gleich der Oberflächenspannung von Wasser ist, kann zweckmäßig nach dem folgenden "Dispersionstest" bestimmt werden: bei einer Temperatur von 20°C und einer relativen Feuchtigkeit von 65% werden 1,5 g erfindungsgemäße Fasern von etwa 2 bis 35 dtex mit einer Länge zwischen 6 und 24 mm durch drei- bis viermaliges Rühren leicht in 500 ml destilliertem Wasser zu einer 100%igen Dispersion dispergiert, wenn ihre Oberflächenspannung etwa gleich derjenigen von Wasser ist. 100% Dispersion bedeutet, daß nach drei bis viermaligem Rühren mit einem gewöhnlichen Glasspatel die Fasern bei visueller Beobachtung vollständig voneinander getrennt sind mit der Ausnahme, daß sie wegen der kleinen Fibrillen an ihren Enden mechanisch miteinander verhakt sein können im Vergleich zu der Situation, wo sie als kleine Konglomerate oder Bündel aneinander haften.

Wenn die Verstärkungsfasern eine Oberflächenspannung aufweisen, die etwa gleich der Oberflächenspannung von Wasser ist, können diese in ausreichend hohen Mengen in Aufschlämmungen aus einem anorganischen Bindemittel und Wasser, wie Portland-Zement und Wasser, eingemischt und vollständig und gleichmäßig darin dispergiert werden, so daß alle Fasern in dem entwässerten Endprodukt von dem Matrixmaterial umgeben sind und dadurch als Verstärkung voll wirksam werden.

Während frühere Versuche der Einarbeitung von Kunststoff-Fasern in eine sandfreie Zementmatrix in der Regel zu Materialien führten, die nur etwa 1 Gew.-% oder weniger der Kunststoff-Fasern enthielten, können die erfindungsgemäßen Fasern mit einer hohen Oberflächenspannung in industriellem Maßstab in einer Menge von bis zu 4 bis 5 Gew.-% eingearbeitet und gleichmäßig dispergiert werden, was zu einem Verbundmaterial führt, bei dem die spezifische Festigkeit und die spezifische Dehnung durch die Fasern und nicht durch das spröde Matrixmaterial bestimmt werden.

Neben ihrer einzigartigen Dispergierbarkeit in Zementaufschlämmungen weisen die erfindungsgemäßen Fasern mit einer hohen Oberflächenspannung eine außergewöhnliche Affinität gegenüber feinen Zementteilchen auf. Wenn sie beispielsweise mit Zementteilchen in einer Aufschlämmung in Kontakt gekommen sind, halten Polypropylenfasern der nachfolgend beschriebenen Art mit einer Oberflächenspannung, die etwa gleich der Oberflächenspannung von Wasser ist, Zementteilchen an ihren Oberflächen in einem solchen Ausmaße fest, daß sie durch Spülen mit Wasser nicht zementfrei gewaschen werden können.

Die Verstärkungsfasern sind Polyolefinfasern, die durch Strecken eines Polyolefinfilms, vorzugsweise eines Polypropylenfilms, in einem Verhältnis von mindestens 1 : 15 zur Erzielung einer Filmdicke von 10 bis 60 µm und Fibrillieren des gestreckten Materials mittels einer rotierenden Nadel oder einer Schneiderolle zur Herstellung von Faserfilamenten von etwa 2 bis 35 dtex hergestellt worden sind. Nach diesem Verfahren, das in der dänischen Patentanmeldung 1924/78, in der deutschen Offenlegungsschrift 28 19 794 und in der US-Patentanmeldung 9 02 920 beschrieben ist, kann ein Fasermaterial erhalten werden, das eine Zugfestigkeit von mindestens 4000 kp/cm², einen Elastizitätsmodul von mindestens 10 000 N/mm² und eine Bruchdehnung von höchstens 8% aufweist und das nicht-glatte Kanten mit vielen davon abstehenden Fibrillen aufweist. Diese Polyolefinfasern weisen einzigartige Vorteile als Verstärkungsfasern in einer anorganischen Bindemittelmatrix auf.

Die Verstärkungsfasern oder der Film, aus dem die Fasern hergestellt werden, werden einer Coronabehandlung ausgesetzt.

Bei der Coronabehandlung wird ein hochfrequenter elektrischer Strom an einen elektrischen Leiter, beispielsweise einen dünnen Stahldraht, der in einem Abstand von beispielsweise 1 bis 3 mm oberhalb des sich bewegenden Streifens bzw. Bandes aus dem Film angeordnet ist, angelegt zur Erzielung einer heftigen Entladung über der Breite des Films.

Es wird angenommen, daß die Wirkung der Coronabehandlung teilweise auf die Aufspaltung der Polymermoleküle an der Filmoberfläche in kleine Moleküle, wobei einige "offene Enden" zurückbleiben, und teilweise auf eine Änderung der elektrischen Ladungsbedingungen in der Filmoberfläche zurückzuführen ist.

Die Wirkung einer Coronabehandlung eines Kunststoff-Films wird zweckmäßig durch Bestimmung der Oberflächenspannung nach Standardverfahren gemessen. So wird beispielsweise das nachfolgend beschriebene Verfahren zur Bestimmung der Oberflächenspannung von gestreckten Polypropylenfilmen angewendet, die einer Coronabehandlung unterworfen worden waren: bei einer Temperatur von 20°C und einer relativen Feuchtigkeit von 65% wird mittels eines Baumwollstabes Glycerin auf den Film aufgebracht zur Bildung eines dünnen Flüssigkeitsfilms, und das Verhalten des Flüssigkeitsfilms wird beobachtet. Wenn der Flüssigkeitsfilm für etwa 2 bis 3 Sekunden kohäsiv bleibt und dann in kleinere Anteile aufgespalten wird, ist die Oberflächenspannung des Films identisch mit der Oberflächenspannung des Glycerins. Sie beträgt daher etwa 64 dyn/cm.

Wenn die Verstärkungsfasern in eine organische Matrix, z. B. in einen Kitt, eingearbeitet werden sollen, ist es bevorzugt, die Coronabehandlung in einem weniger starken Ausmaße durchzuführen, um eine Oberflächenspannung von etwa 40 bis etwa 50 dyn/cm zu erhalten. Wenn die Matrix, in die die Verstärkungsfasern eingearbeitet werden sollen, eine anorganische Matrix ist, die aus einer wäßrigen Aufschlämmung hergestellt worden ist, ist es bevorzugt, die Coronabehandlung unter stärkeren Bedingungen durchzuführen zur Erzielung einer hohen Oberflächenspannung. Die Regulierung der Intensität der Coronabehandlung ist für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich und Beispiele für intensive Coronabehandlung ergeben sich aus den nachfolgenden Beispielen.

Die Coronabehandlung kann bei den Fasern durchgeführt werden oder bei Filmen, aus denen die Fasern hergestellt werden.

Nach der Coronabehandlung wird ein Netzmittel aufgebracht. Dadurch wird eine bisher nicht erzielbare vollständige Affinität zwischen den Fasern und Wasser erreicht, entsprechend einer Oberflächenspannung der Fasern innerhalb des Bereiches von 40 bis 75 dyn/cm.

Zwischen der Coronabehandlung und dem Netzmittel besteht eine synergistische Wirkung. Die Kombination aus der Coronabehandlung und dem Aufbringen eines Netzmittels führt zu einer Zunahme der Oberflächenspannung und zu einer Dispergierbarkeit der Fasern in Wasser und zu wäßrigen Aufschlämmungen, wie sie bisher nicht erzielbar waren. Der Grund dafür ist möglicherweise der, daß die Coronabehandlung die Oberfläche des Kunststoffs mit dem Netzmittel verträglich macht oder die Oberfläche das Netzmittel zurückhält.

Bei dem aufgebrachten Netzmittel handelt es sich vorzugsweise um ein solches, das für den Auftrag auf synthetische Fasern besonders geeignet ist. Beispiele für geeignete Netzmittel sind die sogenannten "hydrophilen Avivierungsmittel" (als "hydrophile Benetzungsmittel" oder "hydrophile Schmiermittel" bezeichnet), die in der Textiltechnologie bekannt sind und bei der Textil- oder Faserbehandlung bzw. -bearbeitung für verschiedene Zwecke verwendet werden, beispielsweise zur Erzielung antistatischer Eigenschaften, für die Benetzung von Fasern während der Be- bzw. Verarbeitung, oder um Fasern gleitfähig zu machen. Geeignete hydrophile Avivierungsmittel sind im Handel erhältlich.

Ein besonders vorteilhaftes Avivierungsmittel ist eine Kombination aus einem Schmiermittelprodukt auf der Basis von Naturölen und Emulgator und aus einem antistatischen Mittel.

Die Menge des aufgebrachten Netzmittels liegt üblicherweise zwischen 0,1 und 3 Gew.-%, vorzugsweise bei etwa 1 Gew.-%.

Polyolefinfasern können hergestellt werden, indem ein Polyolefinfilm, beispielsweise ein Polypropylenfilm, gestreckt und anschließend einer mechanischen Fibrillierung ausgesetzt wird zur Herstellung von langen Fasern, die danach entweder durch Zerhacken in die gewünschte Länge gebracht oder als Filamentstreifen bzw. -bänder aufgewickelt werden. Vorzugsweise wird vor der Fibrillierung der gestreckte Film einer Wärmebehandlung unterworfen. Die erfindungsgemäß durchgeführte Coronabehandlung kann vor der mechanischen Fibrillierung, vor dem Aufbringen des Netzmittels und vor dem Zerhacken durchgeführt werden.

Ein anderes Verfahren, das zur Herstellung von Polyolefinverstärkungsfasern vorteilhaft ist, besteht darin, den Polyolefinfilm zu strecken, den gestreckten Film mit einer rotierenden Nadel oder mit einer Schneiderolle bzw. Schneidewalze zu behandeln zur Herstellung von Faserfilamenten von etwa 2 bis 35 dtex und die Fasern anschließend einer Wärmestabilisierung zu unterwerfen. Wenn die Fasern auf diese Weise hergestellt werden, wird die Coronabehandlung zweckmäßig bei den wärmestabilisierten Fasern durchgeführt. Es wird angenommen, daß dies zu einer noch wirksameren Coronabehandlung führt, da alle Oberflächen der Fasern behandelt werden.

Die erfindungsgemäß durchgeführte Coronabehandlung kann unter Verwendung einer Vorrichtung der Art durchgeführt werden, wie sie bereits bei der üblichen Anwendung der Coronabehandlung verwendet wird; erforderlichenfalls kann sie jedoch zur Erzielung der hohen Oberflächenspannungswert modifiziert werden. Eine geeignete Vorrichtung ist in den nachfolgenden Beispielen beschrieben. Anstelle der in der in den Beispielen beschriebenen Vorrichtung verwendeten Metallstabelektroden können die Elektroden auch Drahtelektroden oder andere geeignet geformte Elektroden sein, vorausgesetzt, daß sie sich über die volle Breite des zu behandelnden Materials erstrecken, einschließlich der Elektroden, die einen Querschnitt in Form eines zylindrischen Abschnitts haben, um sich so an einen Teil der Rollenoberfläche, über welche das zu behandelnde Material transportiert wird, eng anzupassen. Die Anzahl der Elektroden kann von eins bis zu einer Reihe von aufeinanderfolgenden Elektroden variiert werden, je nach den Bedingungen variieren.

Die Einarbeitung der erfindungsgemäßen Fasern in eine Matrix kann nach irgendeinem der bekannten Verfahren zur Einarbeitung von Verstärkungsfasern durchgeführt werden.

Bei der Herstellung von Baumaterialien eines ähnlichen Typs, wie Asbest-Zementprodukten, werden die erfindungsgemäßen Fasern vorzugsweise in eine Aufschlämmung eingearbeitet, die vorher einer hohen Scherbehandlung der gleichen Art wie in dem nachfolgenden Beispiel 6 unterworfen worden ist.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert. Der darin verwendete Ausdruck "100%ige Dispersion in Wasser" bezieht sich auf eine vollständige Dispergierung von 1,5 g Fasern in 500 ml destilliertem Wasser in dem vorstehend beschriebenen Test.

Beispiel 1

Aus Polymer wurde Polypropylen mit einem Schmelzindex von 3 g/10 min, bestimmt nach DIN MFI 230/2.16, verwendet.

In einer Standardextrusions-Streckanlage wurde das Polypropylen zu einem rohrförmigen, geblasenen Film bei einer Extrudertemperatur von 180 bis 220°C extrudiert, und der rohrförmige Film wurde mit Kühlluft von 18 bis 20°C abgekühlt und in zwei Filmstreifen zerschnitten.

Aus der Abziehstation nach dem Extruder wurde der Film durch einen Heißluftofen mit einer Lufttemperatur von 180°C und einer Luftgeschwindigkeit von 25 m/sec geführt. Durch Anwendung einer höheren Rollengeschwindigkeit in der Streckstation nach dem Heißluftofen wurde der Film in einem Verhältnis von 1 : 23 gestreckt. Anschließend wurde der Film wärmestabilisiert durch Hindurchführen durch einen Heißluftofen mit einer Lufttemperatur von 180°C und einer Luftgeschwindigkeit von 25 m/sec, wobei die Filmtransportgeschwindigkeit etwa 90 m/min betrug. Die Dicke des Films betrug dann etwa 20 µm.

Nach dem Strecken und Wärmestabilisieren wurde der Film einer Coronabehandlung unterworfen unter Verwendung einer 12 000 Watt-Vetaphona-Vorrichtung: Generator, äußerer Transformator für 3 × 380 Volt, 50 Hz unter Verwendung eines Rollen/Elektroden-Systems. Die Vorrichtung wies vier Rollen auf, wobei über zwei davon der Film geführt und auf seiner Oberseite mittels Metallstabelektroden, die über den Rollen angeordnet waren, behandelt wurde, und anschließend zwei, unter denen der Film hindurchgeführt und mittels Metallstabelektroden, die unter den Rollen angeordnet waren, behandelt wurde. Der Abstand zwischen dem Film und den Elektroden betrug etwa 1 bis 3 mm. Nach der Coronabehandlung hatte die Oberflächenspannung des Films auf 64,3 dyn/cm zugenommen, was durch Messung an einer Probe des Films bestimmt wurde.

Der Film wurde fibrilliert zur Herstellung von Fasern von 2 bis 30 dtex unter Verwendung eines Fibrillators mit 13 Nadeln pro cm in jeder von zwei aufeinanderfolgenden, versetzt gegeneinander angeordneten Nadelreihen, die in dem gleichen Abstand wie der Abstand zwischen zwei Nadeln angebracht waren. Das Fibrillierungsverhältnis (das Verhältnis zwischen der Filmtransportgeschwindigkeit und der Umfangsgeschwindigkeit der Fibrillatorrolle) betrug 1 : 3. Danach wurden 1 Gew.-% eines hydrophilen Avivierungsmittels (eine Mischung aus 4 Teilen eines Schmiermittelprodukts auf der Basis von Naturölen und Emulgator und aus 1 Teil eines antistatischen Mittels) in Form einer 1 : 9-Lösung aufgebracht, und die Fasern wurden in einem Stapelschneider auf Längen von 6, 12, 18 und 24 mm zugeschnitten.

Die Zugfestigkeit der auf diese Weise hergestellten Fasern betrug 5,9 cN/dtex, die Bruchdehnung betrug 5% und der Elastizitätsmodul (1%) betrug 12 000 N/mm². Die Fasern ließen sich zu 100% in Wasser dispergieren.

Beispiel 2

Als Polymer wurde Polypropylen mit einem Schmelzindex von 0,8 g/10 min, bestimmt nach DIN MFI 230/2.16, verwendet.

In einer Standard-Extrusions-Streckanlage wurde das Polypropylen bei einer Extrudertemperatur von 180 bis 230°C zu einem geblasenen, rohrförmigen Film extrudiert, und der rohrförmige Film wurde mit Kühlluft von 18 bis 20°C abgekühlt.

Aus der Abziehstation nach dem Extruder wurde der Film durch einen Heißluftofen mit einer Lufttemperatur von 180°C und einer Luftgeschwindigkeit von 25 m/sec geführt. Durch Anwendung einer höheren Rollengeschwindigkeit in der Streckstation nach dem Heißluftofen wurde der Film in einem Verhältnis von 1 : 20,3 gestreckt. Danach wurde der Film durch einen Heißluftofen mit einer Lufttemperatur von 220°C und einer Luftgeschwindigkeit von 25 m/sec geführt und gleichzeitig in einem Verhältnis von 1 : 1,16 gestreckt, indem in der Abziehstation nach dem Heißluftofen eine höhere Rollengeschwindigkeit aufrechterhalten wurde. Das Gesamtstreckungsverhältnis, das durch die beiden Streckvorgänge erzielt wurde, betrug 1 : 23,6. Die Dicke des Films betrug dann 20 µm.

Nach dem Strecken und Wärmestabilisieren wurde der Film auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 einer Coronabehandlung unterworfen. Nach der Coronabehandlung hatte die Oberflächenspannung des Films auf 64,3 dyn/cm zugenommen, was durch Messung an einer Probe des Films bestimmt wurde.

Der Film wurde anschließend auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 fibrilliert. Danach wurden 1 Gew.-% eines hydrophilen Avivierungsmittels in Form einer wäßrigen 1 : 9-Emulsion aufgebracht, und die Fasern wurden in einem Stapelschneider auf Längen von 6, 12, 18 und 24 mm zugeschnitten.

Die Zugfestigkeit der auf diese Weise hergestellten Fasern betrug 5,9 cN/dtex, die Bruchdehnung betrug 5% und der Elastizitätsmodul (1%) betrug 12 000 N/mm². Die Fasern waren zu 100% in Wasser dispergierbar.

Beispiel 3

Es wurden das gleiche Ausgangsmaterial und ein ähnliches Verfahren wie in Beispiel 1 angewendet, wobei diesmal jedoch der rohrförmige Film zu 40 Streifen einer Breite von jeweils etwa 15 mm zugeschnitten wurde und das Streckverhältnis 1 : 17 betrug. Die Fibrillierung wurde mit einzelnen Nadelreihen in dem Reifenhäuser-Fibrillator durchgeführt zur Herstellung von flachen Streifen von etwa 10 mm, die zu Rollen aufgewickelt wurden. Der Film hatte nach der Coronabehandlung die gleiche Oberflächenspannung wie in den Beispielen 1 und 2, und die fertigen Streifen hatten eine Oberflächenspannung von 70 bis 75 dyn/cm.

Beispiel 4

Als Polymer wurde Polypropylen mit einem Schmelzindex von 3 g/10 min, bestimmt nach DIN MFI 230/2.16, verwendet.

In einer Standardextrusions-Streck-Anlage wurde das Polypropylen bei einer Extrudertemperatur von 180 bis 220°C zu einem geblasenen rohrförmigen Film extrudiert, und der rohrförmige Film wurde mit Kühlluft von 18 bis 20°C abgekühlt und zu zwei Filmstreifen zerschnitten.

Aus der Abziehstation nach dem Extruder wurde der Film durch einen Heißluftofen mit einer Lufttemperatur von 160°C und einer Luftgeschwindigkeit von 25 m/sec geführt. Durch Anwendung einer höheren Rollengeschwindigkeit in der Streckstation nach dem Heißluftofen wurde der Film in einem Verhältnis von 1 : 17 gestreckt.

Der Film wurde fibrilliert zur Herstellung von Fasern von 2 bis 30 dtex auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1. Die dabei erhaltenen Fasern wurden wärmestabilisiert, indem sie durch einen Heißluftofen mit einer Lufttemperatur von 160°C und einer Luftgeschwindigkeit von 25 m/sec hindurchgeführt wurden. Nach der Wärmestabilisierung wurden die Fasern unter Anwendung des gleichen Verfahrens und unter Verwendung der gleichen Vorrichtung wie in den Beispielen 1 und 2 einer Coronabehandlung unterworfen. Danach wurde 1 Gew.-% des in Beispiel 1 verwendeten Avivierungsmittels in Form einer 1 : 9-Lösung aufgebracht, und die Fasern wurden in einem Stapelschneider auf Längen von 6, 12, 18 und 24 mm zugeschnitten.

Die Zugfestigkeit der auf diese Weise hergestellten Fasern betrug 5,3 cN/dtex, die Bruchdehnung betrug 6% und der Elastizitätsmodul (1%) betrug 13 000 N/mm². Die Fasern ließen sich zu 100% in Wasser dispergieren.

Beispiel 5

Es wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 angewendet, wobei diesmal jedoch das Streckungsverhältnis 1 : 17 anstatt 1 : 23 betrug.

Die Zugfestigkeit der auf diese Weise hergestellten Fasern betrug 5,3 cN/dtex, die Bruchdehnung betrug 6% und der Elastizitätsmodul betrug 13 800 N/mm². Die Fasern ließen sich zu 100% in Wasser dispergieren.

Auch in den Beispielen 4 und 5 hatte der coronabehandelte Film eine Oberflächenspannung von 64 dyn/cm, da die Coronabehandlung mit der Behandlung gemäß Beispielen 1 und 2 identisch ist.

Beispiel 6

Faserverstärkte Zementplatten einer Dicke von 6 mm wurden hergestellt unter Verwendung der nach Beispiel 5 hergestellten, einer Coronabehandlung und einer Avivierungsbehandlung unterzogenen 12 mm langen Polypropylenfasern einerseits und von auf die gleiche Weise wie in Beispiel 5 hergestellten, einer Avivierungsbehandlung, jedoch keiner Coronabehandlung unterzogenen Polypropylenfasern andererseits.

Die Platten wurden wie folgt hergestellt:
Portland-Zement (schnell aushärtende Sorte), 0,15 Gew.-% Methylcellulose, 3,4 Gew.-% Papierpulpencellulose (Birke), 6,1 Gew.-% Mineralfasern mit einem Durchmesser von etwa 5 µm und einer Länge von etwa 0,1 bis 5 mm und Wasser wurden in einem Wasser-Feststoff-Verhältnis von 1,8 : 1 unter Rühren miteinander gemischt, und die dabei erhaltene Aufschlämmung wurde anschließend durch fünfmaliges Hindurchführen durch einen Emulgator mit einem Stator- Rotor-Abstand von 0,4 mm, der sich mit bis zu 3000 Upmin drehte, raffiniert. Zu der derart raffinierten Aufschlämmung wurden 4,5 Gew.-% der 12 mm langen Polypropylenfasern zugegeben, und es wurde weitere 1,5 Minuten lang in einem Schüttelmixer "Tintorama" gemischt. Die dabei erhaltene Aufschlämmung wurde in eine Labor-Papierblattformgebungsvorrichtung gegossen und durch Absaugen und Vorkomprimieren entwässert. Die Testblätter wurden dann 18 Stunden lang bei 10 kp/cm² komprimiert und anschließend 4 Tage in einer feuchten Atmosphäre und 9 Tage in einer normalen Laboratmosphäre gelagert. Sie waren nach einem halben Monat für den Test bereit.

Die dabei erhaltenen Platten bzw. Blätter wiesen eine Polypropylenfaserverstärkung von 7 Vol.-% auf. Die Cellulosefasern (4 Vol.-%) und die Mineralfasern (3 Vol.-%) dienten hauptsächlich als Trägerfasern während der Herstellungsstufen.

Nach dem Aushärten wurden vier Testproben für Biegetests und sechs Testproben für Schlagtests für Schlagtests aus jeder Platte herausgeschnitten. Die Biegetestproben wurden mit elektrischen Dehnungsmeßgeräten in der Mitte der beiden Seiten versehen für die Aufstellung der Biegungs- Spannungs/Dehnungskurven des Materials. Die dabei erhaltenen Testergebnisse sind aus der folgenden Tabelle ersichtlich, in der bedeuten:

γ _f = Dichte des Materials zum Zeitpunkt des Tests γ _t = Dichte nach dem Trocknen in einem Ofen bei 105°C σ _b ^u = Biegefestigkeit (Bruchmodul) ε _c ^u = Spezifische Dehnung (Dehnungsgrenze) in der Kompressionszone ε _t ^u = Spezifische Dehnung (Dehnungsgrenze) in der Zugzone E = Elastizitätsmodul S = Schlagfestigkeit

Die Werte für σ, ε und E sind Durchschnittswerte von vier Proben, und die Werte für S sind Durchschnittswerte von sechs Proben. Die in Klammern in der Tabelle angegebenen Zahlenwerte geben die Streuung (den Variationskoeffizienten in % des Durchschnittswerts) an.

Tabelle

Materialeigenschaften von Faserzementplatten

Aus der vorstehenden Tabelle geht hervor, daß Verbesserungen in bezug auf die Festigkeits- und Elastizitätseigenschaften des Materials erhalten wurden durch Verwendung der Corona- behandelten Fasern (Verbesserung der Biegefestigkeit um etwa 7%, des Elastizitätsmodul um etwa 5% und der Schlagfestigkeit um etwa 13%). Daneben zeigen die Ergebnisse aber auch, daß die Streuung der Materialeigenschaften drastisch herabgesetzt wurde, was zeigt, daß ein besseres Material mit einer viel gleichmäßigeren Dispergierung der Fasern in dem Endprodukt erhalten wird, wenn die Corona-behandelten Fasern verwendet werden.

Claims

1. Verstärkungsfasern aus gestrecktem Polyolefin mit einer Oberflächenspannung innerhalb des Bereiches von 40 bis 75 dyn/cm, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein auf ihre Oberflächen aufgebrachtes Netzmittel aufweisen.

2. Verstärkungsfasern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Netzmittel um ein hydrophiles Avivierungsmittel handelt.

3. Verstärkungsfasern nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Oberflächenspannung von 70 bis 75, insbesondere von 72 bis 74 dyn/cm.

4. Verstärkungsfasern nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Oberflächenspannung von 40 bis 50 dyn/cm.

5. Verstärkungsfasern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich dabei um Fasern aus gestrecktem Polypropylen mit einer Zugfestigkeit von mindestens 4000 kp/cm², einem Elastizitätsmodul von mindestens 10 000 N/mm² und einer Bruchdehnung von höchstens 8% handelt, die nicht-glatte Kanten mit vielen davon abstehenden Fibrillen aufweisen.