DE3225707A1

DE3225707A1 - Formmasse aus hydraulischen bindemitteln und polymerfibrillen

Info

Publication number: DE3225707A1
Application number: DE19823225707
Authority: DE
Inventors: Heinz 6942 Mörlenbach Berbner; Eckard Dr. 6710 Frankanthal Bonitz; Bernhard 6710 Frankenthal Seid; Heinz Dr. 6703 Limburgerhof Voelker; Hans Dieter 6718 Grünstadt Zettler
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1982-07-09
Filing date: 1982-07-09
Publication date: 1984-01-12
Also published as: JPS5926516A

Description

Formmass0 aus hydraulischen Bindemitteln und Polymerfibrillen Bauelemente auf Basis von hydraulischen Bindemitteln und Fasern, insbesondere aus Zement und Asbestfasernr sind bekannt und werden in vielfältiger Weise eingesetzt Beim Versuch, Asbest durch organische Fasern u ersetzen, wurden auch schon Fibrillen, das sind verästelte Fasern mit großer Oberflache, ausprobiert. Fibrillen aus Polyethylen oder aus Cellulose z.B. sind zwar mit Zement zusammen gut verarbeitbar, daraus hergestellte Bauelemente weisen aber eine 2U geringe Festigkeit auf.
Der ereindung lag also die Aufgabe zugrunde, Formmassen aus hydraulischen Bindemitteln und Polymerfibrillen bereitzustellen, die 2t: Bauelementen mit guter Festigkeit ausgehartet werden können. Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe durch Verwendung von Fibrillen aus Polyv;nylcnlorid oder Polystyrol gelöst werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist demzufolge eine zu Bauelementen aushärtbare Formmasse auf Basis üblicher hydraulischer Bindemittel die 0,1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf wasserfreies Bindemittel, an Fibrillen enthält, wobei die Fibrillen bestehen aus 100 bis 1 Gew.-% Polyvinylchlorid oder Polystyrol und 0 bis 99 Gew.-% feinteiliger Oxide, Silikate, Carbonate oder Sulfate zwei bis vierwertiger Metalle, eine Länge von 0,5 bis 50 mm, eine Dicke von 0,1 bis 50/um, eine spezifische Oberfläche von 1 bis 100 m² # g-1 und einen Mahl grad nach SchoppePRíegler von 10 bis 800 SR aufweisen.
Für die erfindungsgemäße Formmasse sind die üblichen hydraulischen Bindemittel geeignet, beispielsweise die genormten -Zemente nach DIN 1164, DIN 1167 und DIN 4210 sowie die nicht genormten Zemente, wie Tonerdeschmelzzement, Ölschieferzement und Traßhochofenzement, Gips nach DIN 1168, Kalk nach DIN 1060 sowie Tonerde.
Die Fibrillen können entweder aus unmodifiziertem Polyvinylchlorid oder Polystyrol bestenen, oder man :tanw mit Metalloxiden, silikaten, -carbonaten oder -sulfaten modifizierte Fibrillen einsetzen Diese modifizierten Fibrillen besitzen die Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten der in ihnen enthaltenen anorganischen Stoffe, d.h., sie können allen cnemischen Reaktionen unterworfen werden, zu denen diese fähig sind.
Die Herstellung unmodifizierter Fibrillen aus Polyvinylchlorid oder Polystyrol ist z.B. in der DE-A-25 16 561 beschrieben. Man geht dabei aus von Lösungen der Polymeren, z.B. in Methylethylketon, Tetrahydrofuran oder 1,4-Dioxan. Diese werden unter Einwirkung von Scherkräften, wie z.B. in der DE-A-26 00 624 beschrieben, in ein wällmedium, vorzugsweise in Wasser oder Ethylenglykol eingetragen. Dies kann in üblichen Scherfeldgeneratoren durchgeführt werden. Die ausgefällten Fibrillen können nach üblichen Verfahren durch Zentrifugieren oder Filtrieren und Waschen mit Wasser vom Lösungsmittel befreit werden. Ein Gehalt an Wasser erweist sich für die spätere Weiterverarbeitung als zweckmäßig Atch kann ein übli>hes Konservierungsmittel, wie Formalin, zugesetzt werden. Bei der Herstellung modifizierter Fibrillen, z.B. nach der deutschen Patentanmeldung P (O.Z. 56 014) wird die Lösung des Polymeren mit einer Dispersion der Metallverbindung, vorzugsweise im gleichen Medium, vermischt nd zusammen ausgefällt, wobei die Metallverbindung bzw. deren ' Hydrolyseprodukt in die Fibrillen incorporiert wird.
Die Fibrillen haben eine Länge von 0,5 bis 50 uim, vorzugsweise von ibis 10 mm, eine Dicke von 0,1 bis 50/um, vorzugsweise von lbis 20/um, eine spezifische Oberfläche von 1 bis 100 m2 g 1, vorzugsweise von 10 bis 80 m2 . g 1, sowie einem Mahlgrad nach Schopper-Riegler (gemessen nach Korn-Buchstaller, Handbuch der WerkstoffprüfuncJ, 2. Auflage 1953, 4. Band, Papier- und Zellstoffprüfung, Seite 388 ff.) von 10 bis 800 SR, vorzugsweise von 20 bis 500 SR.
Die erfindungsgemäße Formmasse enthält 0,1 bis 50, vorzugsweise 1 bis 30 Gew.-% Fibrillen, bezogen auf wasserfreies Bindemittel. Sie kann darüberhinaus übliche Füllstoffe wie Quarz, Schiefermenl, Holz, Kreide, Sand oder Glimmer in Mengen von bis zu 100 Gew.-%, bezogen auf Bindemittel, enthalten. Weiterhin ist es möglich, Fasern aus anorganischem oder organischem Material zuzusetzen oder Gewebe bzw. Vliese einzuarbeiten. Schließlich können auch übliche AXbindeverzögerer, wie z.B. Phosphate oder organische Stoffe wie Oxycarbonsäuren und Abbindebeschleuniger, wie z.B. alkaliscn reagierende Salze oder Nitrate zugesetzt werden.
Die Herstellung der Bauelemente kann nach den üblichen Verfahren für die Asbestzement-Verarbeitung erfolgen, z.B. nach dem Hatschek-Verfabren, wie es in "Abestzement" von Harald Klos, Springer Verlag 1967, Wien New/York beschrieben ist. Auch die anderen, in der Asbestzement-Technik üblichen Verfahren, wie z .3. das GuBverfahren zur Herstellung von Wellplatten oder die bekannten Verfahren zur Herstellung von Formstücken und Rohren können angewandt werden. Man stellt zunächst eine Mischung her aus dem hydraulischen Bindemittel, 0,1 bis 50,, vorzugsweise 1 bis 30 Gew.-$ Fibrillen, mindestens 30, vorzugsweise 50 bis 500 Gew.-% Wasser, jeweils bezogen auf das Bindemittel, sowie gegebenenfalls Füllstoffen, Fasern und anderen Zusatzstoffen. Von dieser Schlempe wird dann soviel Wasser mechanisch abgetrennt, daß sich die Masse verfestigt. Die entstandene Formmasse, die im allgemeinen noch einen Wassergehalt von 20 bis 100 Gew. %, bezogen auf wasserfreies Bindemittel, aufweist, kann dann zu dem gewunschten Bauelement verformt und schließlich ausgehärtet werden.
Die Abtrennung des Wassers kann z.B. durch Absaugen oder durch Abpressen erfolgen, die Verformung der Formmasse mit üblichen Vorrichtungen, wie z.B. in "Asbestzement" beschrieben.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich alle üblichen Bauelemente, wie Platten, Tafeln, Profile, Rohre, Wellplatten, Verkleidungselemente, oder Behälter herstellen Die Härtung der Bauelemente kann ebenso wie bei Asbestzement vorgenommen werden, z.B. durch Lufthärtung, Wasserbadhartung, Autoklavhärtung oder in einer Abbindekammer.
Die in den Beispielen genannten Teile und Prozente beziehen sich auf das Gewicht A. Herstellung von unmodifizierten Fibrillen 103 Teile PVC (K-Wert nach DIN 53 726 von 6.1, Dichte 1,38 g . ml 13 werden in 1900 Teilen Tetrahydrofuran gelost. Die Lösung wird einen Scherfeldgenerator nach - F~ç. 1 der DE-A-25 16 561 zugeführt, in 300 000 Teilen Wasser werden die Fibrillen ausgefallt Sie werden auf einem Sieb von Fallbadwasser abgetrennt und mit Wasser Iösungsmittelfrei gewaschen. Nach Absaugen mit einer Wasserstrahlpumpe (25 mbar) erhält man einen Filterkuchen, der aus 95 % Wasser und 5 % PVC-Fibrillen besteht und unmittelbar weiterverarbeitet werden kann.
Die Fibrillen weisen folgende Eigenschaften auf: Länge: 3 - 10 mm Dicke: 1 - 8 um spezifische Oberfläche: 12,7 m². g-1 Mahlgrad: 200 SR B. Herstellung von modifizierten Fibrillen 100 Teile PVC werden bei 250C in 1500 Teilen Tetrahydrofuran gelöst. In weiteren 400 Teilen Tetrahydrofuran werden 300 Teile Portlandzement dispergiert.
Die Lösung und die Dispersion werden vermischt und dem Scherfeldgenerator nach Beispiel A zugeleitet.
Dort werden die Fibrilien in 300 000 Teile Zementwasser ausgefällt und wie in Beispiel A beschrieben, gewaschen. Der Wassergehalt des Produkts beträgt 73 %. Die Fibrillen bestehen aus 25 % PVC und 75 % Zement. Sie haben folgende Eigenschaften: Länge: 2 - 6 mm Dicke: 0,1 - 5/um spezifische Oberfläche: 90 m2 g-1 Mahigrad: 450SR C. Entsprechend Beispiel B wird ein Fibrillenprodukt hergestellt, das 3 % Polystyrol, 6 % Portlandzement und 91 8 Wasser enthält.
Die fibrillen haben folgende Eigenschaften; Länge: 1 - 5 mm Dicke: 1 - 8 um spezifische Oberfläche: 25/m² g-1 Mahlgrad: 28°SR Beispiel 1 In einem Rührwerk werden 300 g Eisenportlandzement EPZ 35 F in 190 g Wasser aufgeschlämmt, anschließend werden 10 g (Trockengewicht) PVC-Fibrillen nach Beispiel A eingerührt. Die homogene Masse wird in eine Form gefüllt und mit einer hydraulisch wirkenden Presse mit 1500 N # cm-2 gepreßt. Nach l-minutiger Belastungszeit wird entlastet der der Probekörper mit einem Wassergehalt von 49 % entnommen. Er wird zur Aushärtung zunächst 14 Tage in Zementwasser, dann 14 Tage in Normklima gelagert.
Die Dichte beträgt 1,91 g . cm 3, die Biegezugfestigkeit 1200 N . cm 2.
Eine vergleichsweise hergestellte und gelagerte Probe mit Asbest als Fasermaterial, bezogen auf die Portlandzementmenge, weist eine Dichte von 1,97 g . cm-3 und eine Biecezugfestigkeit von 2000 N cm-2 auf.
Beispiel 2 Es wird wie in Bespiel 1 gearbeitet, jedoch wurden 5 g Fibrillen nach Beispiel B homogen eingemischt. Die Dichte des erhaltenen Probekörpers beträgt 2,04 g . cm-3, die Biegezugfestigkeit 1600 N . cm 2 Beispiel 3 135 Teile-(Trockengevicht) der Fibrillen gemaß Beispiel C werden mit 6380 Teilen Portlandzement, 19 100 Teilen Sand (Korngröße 0.1 bis 0,6 nm) und 3600 Teile Wasser in einen Zwangsmischer gemischt. Die Mischung wird in eine Form gegeben und durch Rütteln verdichtet. Nach 4 Wochen feuchter Lagerung wird ein sandsteinartiger Formkörper mit einer Dichte von 2,0 g cm 3 erhalten, der nach dem Trocknen OIS % Polystyrol-Fibrillen enthält. Der Gehalt an Fibrillen verhindert die Bildung von Schwundrissen beim Aushärten des Betons.

Claims

Patentansprüche 1. zu Bauelementen aushartbare Formmasse auf Basis üblicher hydraulischer Bindemittel, enthaltend 0,1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf wasserrreies Bindemittel1 an Fibrillen, dadurch gekennzeichnet, daß die Fibrillen bestehen aus 100 bis 1 Gew. -% Polyvinylchlorid oder Polystyrol und 0 bis 99 Gew.-% feinteiliger Oxide, Silikate, Carbonate oder Sulfate mit bis vierwertiger Metalle, eine Länge von 0,5 bis 50 mm, eine Dicke von 0,1 bis 50 µm, eine spezifische Oberfläche von 1 bis 100 m² . g-1 und einem Mahl grad nach Schopper-Riegler von lo bis 80° SR aufweisen.
2. Verfahren zur Herstellung von Bauelementen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Mischung herstellt aus einem hydraulischen Bindemittel, 0,1 bis 30 Gew.-% Fibrillen nach Anspruch 1, sowie mindestens 50 Gew.% Wasser, jeweils bezogen auf Bindemittel, sovie Wasser mechanisch abtrennt das die Mischung sich verfestigt, die erhaltene Masse formt und aushärtet.