DE3424312A1 - Verfahren zum herstellen von faserverstaerktem, hydraulisch abgebundenem verbundmaterial - Google Patents

Verfahren zum herstellen von faserverstaerktem, hydraulisch abgebundenem verbundmaterial

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DE3424312A1
DE3424312A1 DE19843424312 DE3424312A DE3424312A1 DE 3424312 A1 DE3424312 A1 DE 3424312A1 DE 19843424312 DE19843424312 DE 19843424312 DE 3424312 A DE3424312 A DE 3424312A DE 3424312 A1 DE3424312 A1 DE 3424312A1
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Description

Verfahren zum Herstellen von faserverstärktem, hydraulisch abgebundenem Verbundmaterial
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von faserverstärktem, hydraulisch abgebundenem Verbundmaterial, auf das so hergestellte Verbundmaterial und auf die Verwendung des Verfahrens zur Herstellung faserverstärkter Gegenstände.
Faserverstärkte Zementprodukte, insbesondere Asbestzement, wurden in weitem Umfang mit Erfolg bei der Herstellung von Baumaterialien (Rohren, gewellten und flachen Platten, Dachziegeln usw.) seit dem Ende des 19. Jahrhunderts verwendet. Es gibt verschiedene Herste 11 verfahren, wobei die derzeit am üblichsten verwendeten Verfahren das Magnani-Verfahren, das in "Asbestozement machine" von H. Hiendl (1964, Seite 42) beschrieben das Hatschek-Verfahren (AT-PS 5 970) und das Mazza-Verfahren (IT-PS 185 500) sind.
Diese Produktherstellverfahren bestehen hauptsächlich aus der Bildung wasserverdürinter Suspensionen der Asbest- und Zementmischungen, die nach einem geeigneten Verfahren filtriert werden, wobei man sie auf einem Filz abscheidet, der die Platte zum Aufwickeln auf zylindrische Trommeln fördert, bis die im jeweiligen Fall erforderliche Produktdicke erhalten wird. Das auf dem Zylinder gebildete Material kann dann im Fall der gewellten Platten zum Wellen geschnitten werden.
Es ist eine bekannte Tatsache, daß die Verfügbarkeiten von Asbest im Lauf der Zeit der Begrenzung asbestförmiger Erzvorkommen auf der Erde zurückgingen.
Aufgrund der erwähnten Tatsachen, d. h. der Existenz einer voll entwickelten Technologie zur Herstellung von Asbestzement-Baumaterialien einerseits und der begrenzten Verfügbarkeit des Hauptrohmaterials andererseits, wurden in neuerer Zeit Versuche unternommen, um Produkte zu finden und zu entwickeln, die keine Asbestfasern enthalten (siehe US-PS 4 261 754 und 4 263 049 sowie u. a. FR-PS 2 409 969, 2 448 516, 2 442 071 und 2 479 280).
All diese Versuche ohne die Verwendung von Asbest streben die Nachahmung und Reproduktion der Eigenschaften dieser Faser sowohl unter dem Gesichtspunkt der bekannten technologischen
dem
Verfahren als auch der Eigenschaften der faserverstärkten Produkte an. Unter diesen Gesichtspunkten wurden Untersuchungen durchgeführt, um Fasern oder Fasermischungen zu finden, die sich zur Bildung von Suspensionen in Wasser mit dem Zement eignen, die ausreichenden Filtriereigenschaften zur Verwendung in den bekannten Fertigungsmaschinen aufweisen und außerdem zu den beim jeweiligen Erzeugnis benötigten mechanischen Festigkeiten führen.
Versuche wurden zur Verwendung der folgenden Fasern auf der Basis der Verstärkungseigenschaften durchgeführt: Stahlfaser, verschiedene Arten von Glasfasern, Kohlenstoffasern, Polyvinylalkohol fasern, Polypropylenfasern, Acryl fasern, Phenolformaldehydfasern, Polyesterfasern, sowohl aliphatische als auch aromatische Polyamidfasern, Polyacrylnitrilfasern usw. in Mengen, die normalerweise von 0,5 bis 25 % der Zusammensetzung schwankten.
Bei Versuchen zur Erzielung der Filtriereigenschaften wurden die folgenden Fasern verwendet: Cellulose, Polyäthylen, faserige,
mechanische und chemische Papierp.U1pe und -paste, Mineralwolle und Schlackenwolle Kaolinwolle usw.
Alle diese Verfahren waren mit zwei Hauptnachteilen verbunden.
Einerseits ist, da der Zement zurückgehalten werden muß, die Verwendung eines erhöhten Prozentsatzes der filtrierenden Fasern erforderlich, was dazu führt, daß die Produkte eine hohe Porosität aufweisen, wodurch die Haftung der Fasern am hydraulischen Abbindemittel verringert und daher die mechanischen Eigenschaften der Produkte begrenzt werden.
Andererseits erleiden einige Arten der verwendeten Fasern eine Verschlechterung und einen chemischen Abbau aufgrund des Angriffs des alkalischen Mediums der Zementmatrix, was zu sehr schlechten Ergebnissen bezüglich .der Dauerhaftigkeit der hergestellten Produkte führt.
Daher beruht die ideale Lösung auf der Möglichkeit, nach den normalen in der Asbestzementindustrie angewandten Verfahren Produkte herzustellen, die aus sowohl diesen filtrierenden als auch den verstärkenden Fasern und einem hydraulischen Abbindemittel bestehen, um dadurch die mechanischen Festigkeiten und Dauerhaftigkeitseigenschaften zu gewährleisten, die denen des gegenwärtigen Asbestzements gleichwertig sind und mit diesen Produkten gut konkurrieren können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten, hydraulisch abbindenden Verbundmaterials mit hoher mechanischer Festigkeit und Dauerhaftigkeit zu entwickeln, das ohne Asbestfasern zu einem Verbundmaterial führt, das dem asbestfaserverstärkten, hydraulisch abgebundenen Verbundmaterial an mechanischer Festigkeit und Dauerhaftigkeit
gleichwertig oder überlegen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man das hydraulische Abbindematerial mit Verbindungen in Lösung unter Verwendung insbesondere von Karbonaten und Bikarbonaten vor allem von Alkali- und Erdalkalimetallen bei unterschiedlichen Konzentrationen von 0,5 bis 20 Gew. % und bei unterschiedlichen Behandlungstemperaturen im Bereich von 5 bis 95 0C behandelt.
■ Durch diese Behandlung wird die Porosität des Produkts verringert, seine mechanische Festigkeit wird gesteigert, und es wird eine Verringerung der Alkalität der Zementmatrix bewirkt, so daß die Verschlechterung der Verstärkungsfasern verhindert wird.
Fasern, die als Verstärkungsfasern verwendbar sind, können anorganischen oder organischen Ursprungs sein, wie z. B. Stahlfäsern, verschiedene Arten von Glasfasern, Kohlenstoffasern, Polyvinylalkohol· fasern, Polypropylenfasern, Polyäthylenfasern, Acryl fasern, Phenolformaldehydfasern, Polyesterfasern, aliphatische und aroma- . tische Polyamidfasern, Polyacrylnitril fasern, usw., mit einer be- . vorzugten Länge von 20 bis 25 mm und in Mengen im Bereich von 0,5 bis 25 Vol. %.
Fasern, die als Filtrierfasern verwendet werden können, sind: Cellulosefasern, Polyäthylen, faserige, mechanische und chemische Papierpülpe und -paste, Schlackenwolle, Kaolinwoll.e, Mineralwolle usw.
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Dieses Verfahren kann auch für Asbestzement angewandt werden, um höhere mechanische Belastbarkeiten oder Leistungen zu erhalten.
Als geeignete hydraulische Abbindemittel können Portlandzement, Marmorzement, Puzzolanzement und Hochofenschlackenzement, Kalziumsilikate und/oder Mischungen davon verwendet werden.
Es ist möglich, als Zusätze andere Materialien, wie z. B. Quarz, Perlit, Diatomeenerde, Flugaschen, Pozzolanerde, Mineralwolle usw. zu verwenden.
Als Verbindungen in Lösung für die geeignete Abbinde- und Aushärtungsbehandlung können Alkali- und Erdalkaliemetallkarbonate und -bikarbonate verwendet werden.
Die zum Abbinden geeigneten Behandlungsbedingungen können bezüglich der Temperatur von 5 bis 95 0C und bezüglich der Konzentrationen von 0,5 bis 20 Gew. % des Behandlungsmittels reichen.
Während des Verfahrens reagieren die Verbindungen in Lösung chemisch mit den wasserhaltigen Kalziumsilikaten der Zementmatrix, wodurch die Alkalinität verringert und mikrokristalline Gefüge gebildet werden, die eine höhere Kompaktheit des Endprodukts erzeugen und damit seine mechanischen Eigenschaften verbessern.
Der chemische Ablauf des Verfahrens umfaßt die folgenden Reaktionen:
NaHCO3 Na + HCO3
Ca(OH)2 + HCO3' > CaCO3 + H2O
CaO(SiO2(OH2)2 CaO' H2O + HCO3" > CaCO3 + H2O + Ca(SiO2(OH)2)
Ca(SiO2(OH2) + HCO3" + H2O > CaCO3 + SiO2(OH)2
CaO' Al2O3' 13H2O + CO3 > CaCO3 + 2Al(OH)3 +
Die erhaltenen Versuchsergebnisse zeigen klar, daß das Verfahren gemäß der Erfindung faserverstärkte Zementprodukte bemißt und liefert, die eine höhere mechanische Festigkeit als die der bekannten Produkte und eine größere Lebensdauer aufweisen.
Die folgende Tabelle veranschaulicht einige der mit einigen der durchgeführten Versuche erhaltenen Ergebnisse:
Verstärkungs Ergebnistabelle Abbinden Abbindedauer O 3 Biegezug
Versuch fasern % Faser (Tage) festigkeit
3 {n/m2)
Asbest unter Wasser 3 20,1
1 Polyvinylalkohol 9 % Na2CO3 3 3 21,4
2 Cellulose 3 % (2 % und 22 0C)
Polyacrylnitril 5 % Nap3 3 22,5
3 Cellulose 3,5 % (3 % und 30 0C)
Glasfaser 7 % NH4HCO3 3 20,6
4 Cellulose 5 % (2,5 % bei 25 °
Glasfaser 6 % Na2CO3 19,8
5 Cellulose 3 % (3 % bei 30 0C)
Polyacrylnitril 7 % NH4HCO3 20,2
6 Cellulose 2 % (3 % bei 25 0C)
Polyvinylalkohol 6 % Na2CO3 21,0
7 Cellulose 2,5 % (4 % bei 25 0C)
5,5 %

Claims (3)

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten, hydraulisch abbindenden Verbundmaterials mit hoher mechanischer Festigkeit · und Dauerhaftigkeit,
dadurch gekennzeichnet, daß man das hydraulische Abbindematerial mit Verbindungen in Lösung unter Verwendung insbesondere von Karbonaten und Bikarbonaten vor allem von Alkali- und Erdalkalimetallen bei unterschiedlichen Konzentrationen von 0,5 bis 20 Gew. % und bei unterschiedlichen BehandTungstemperaturen im Bereich von 5 bis.95 0C behandelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fasern unter natürlichen und Zellulosefasern usw. und synthetischen, sowohl anorganischen als auch organischen Fasern, z. B. Stahl fasern, Glasfasern, Kohlenstoffasern, Polyvinyl alkoholfasern, Polypropylenfasern, Acryl fasern, Phenol formaldehydfasern, Polyesterfasern, aromatischen und aliphatischen Polyamidfasern, Polyacrylnitrilfasern, in Mengen von 0,5 bis 20 % der Zusammensetzung gewählt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß weitere Zusätze und Materialien, wie Quarz, Perlit, Mineralwolle, Flugasche oder Pozzolanerde und Mischungen davon, verwendet werden.
+) Polyäthylenfasern,
.0124-(184 099)-TF
DE19843424312 1983-07-12 1984-07-02 Verfahren zum herstellen von faserverstaerktem, hydraulisch abgebundenem verbundmaterial Withdrawn DE3424312A1 (de)

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