DE3640611C1 - Inorganic shaped body - Google Patents

Inorganic shaped body

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Abstract

The invention relates to a mixture for preparing hydraulically or non-hydraulically set inorganic materials having fibre reinforcement, with the fibrous additions to the fibre/binder mixture being modified cellulosic fibres such as BAR fibre, incompletely regenerated viscose spun fibre and/or acrylic-grafted viscose spun fibre. The shaped bodies which are not yet set are pressed until set or hardened, optionally using the heat of hydration of the binder or otherwise in a heated press at a surface pressure of up to 40 N/mm<2>.

Description

Gegenstand der Erfindung sind Formkörper aus Bindemittel, Ver­ stärkungsfasern und Zusatzstoffen, die durch hohe Festig­ keit, Feuerwiderstandsfähigkeit sowie sehr geringe Wasser­ durchlässigkeit und Dehnungs-Schwindungs-Neigung bei wech­ selnden thermischen Einflüssen gekennzeichnet sind.The invention relates to moldings made of binder, Ver strengthening fibers and additives due to high strength speed, fire resistance and very low water permeability and tendency to stretch and shrink at alternation are characterized by stifling thermal influences.

Mit anderen Fasern als Asbest verstärkte anorganische Form­ körper erfahren als Ersatzwerkstoffe für z.B. Asbestzement im Bauwesen zunehmende Bedeutung. Als Verstärkungsfasern sind zahlreiche natürliche und synthetische organische wie auch anorganische Fasern, so z.B. Polyacrylnitrilfasern, Cellulose- und Zellstoffasern sowie Steinwolle, Glasfasern usw., vorge­ schlagen worden. Es ist bekannt, an sich brennbare orga­ nische Fasern mit Flammschutzmitteln vorzubehandeln und hier­ durch eine höhere Feuerfestigkeit der damit verstärkten Werk­ stoffe zu erzielen (DE-OS 29 23 587).Inorganic form reinforced with fibers other than asbestos bodies experienced as replacement materials for e.g. Asbestos cement increasing importance in construction. As reinforcing fibers are numerous natural and synthetic organic ones as well inorganic fibers, e.g. Polyacrylonitrile fibers, cellulose and cellulose fibers as well as rock wool, glass fibers etc., pre been hit. It is known to be flammable orga pretreat African fibers with flame retardants and here due to a higher fire resistance of the work reinforced with it to achieve substances (DE-OS 29 23 587).

Auch ist bekannt, für die Herstellung solcher Werk­ stoffe feinteilige Aggregate (Bindemittel sowie Zu­ schlagstoffe) zu verwenden, um höhere Festigkeiten zu erzielen (DE-OS 27 26 279). Weiterhin ist vorgeschlagen worden, Formmassen aus Fasern und kolloidalem Siliciumdi­ oxid als Bindemittel (DE-OS 23 11 816, DE-OS 27 15 696) als feuerfestes Isoliermaterial, so z.B. für die Aus­ fütterung von Verbrennungsräumen, herzustellen.It is also known for the production of such works finely divided aggregates (binders and additives impact materials) to increase strength achieve (DE-OS 27 26 279). It is also proposed been molding compounds from fibers and colloidal silicon oxide as a binder (DE-OS 23 11 816, DE-OS 27 15 696) as a fireproof insulation material, e.g. for the Aus feeding of combustion chambers.

Derartige bekannte Werkstoffe haben jedoch - vor allem gegenüber Asbestzement - immer noch fertigungs - wie auch anwendungstechnische Nachteile und Mängel; sie lassen sich nur mit großem Aufwand für die Aufbereitung der Roh­ stoffe herstellen und haben vergleichbar geringere Festig­ keiten sowie Temperatur- sowie Feuerbeständigkeit. Such known materials, however - especially to asbestos cement - still manufacturing - as well as technical drawbacks and deficiencies; They can only be produced with great effort for the processing of raw materials and have comparatively lower strengths as well as temperature and fire resistance.

So hat sich auch gezeigt, daß die nach neueren Vorschlägen - unter Zusatz von feinteiligem Quarz und/oder Binde­ mittel - hergestellten faserverstärkten anorganischen Werk­ stoffe, mit Zement oder Calciumsilicat als hydraulischer Komponente, unzureichende Gefügestabilität gegen - bei bewitterten Baustoffen im allgemeinen auftretende - Tempe­ raturwechselbeanspruchungen haben.So it has also been shown that the newer proposals - with the addition of finely divided quartz and / or binder medium - manufactured fiber-reinforced inorganic materials, with cement or calcium silicate as a hydraulic component, inadequate structural stability against - in general occurring in weathered building materials - temperature change stresses to have.

Insgesamt betrachtet gibt der bisher bekannte Stand der Tech­ nik noch keine zufriedenstellende Lösung für die Herstellung asbestfreier anorganischer Bindemittelwerkstoffe, wobei dort die bisher bei Verwendung von Asbest aufgetretenen Probleme modifiziert und in andere Bereiche verlagert werden.All in all, the previously known state of the art nik not yet a satisfactory solution for manufacturing asbestos-free inorganic binder materials, where there the problems previously encountered when using asbestos modified and shifted to other areas.

Hier greift die Erfindung mit der Aufgabe ein, faserver­ stärkte anorganische Werkstoffe herzustellen, welche die genannten Nachteile nicht haben und sich wirtschaftlich fertigen lassen. Die mit der erfindungsgemäßen Zusammen­ setzung hergestellten Formkörper haben hohe - mit denen z.B. des Asbestzementes vergleichbare - Festigkeiten.Here, the invention intervenes with the task of fiber strengthened inorganic materials to manufacture the do not have the disadvantages mentioned and become economical have it made. Together with the invention molded articles have high - with those e.g. comparable to the asbestos cement - strength.

Die Lösung der Aufgabe entspricht den Kennzeichen und Merk­ malen der Patentansprüche und wird nachstehend erläutert.The solution to the task corresponds to the characteristics and notices paint the claims and is explained below.

Faser-Bindemittel-Werkstoffe im Sinne der Patentansprüche sind alle aus hydraulischem und/oder nichthydraulischem Bindemittel, wie Portlandzement, Hochofenzement, Calcium­ silicat oder Gips usw., hergestellten Werkstoffe, denen zur Erhöhung besonders der Biegezug- und Schlagfestigkeit vor dem Abbinden bzw. Erhärten natürliche und/oder synthetische organische Fasern, wie Cellulose- oder Zell­ stoffasern, Polyamidfasern, Polypropylenfasern, Polyacryl­ fasern, Mineralfasern, Glasfasern usw., beigemischt sind. Die Verstärkung der Bindemittelmatrix kann auch in Form von Gewebeeinlagen, Netzen, Stäben u.a.m., allein oder zusammen mit Fasern, erfolgen (DE-OS 28 37 898).Fiber-binder materials in the sense of the claims are all hydraulic and / or non-hydraulic Binders such as Portland cement, blast furnace cement, calcium silicate or gypsum, etc., manufactured materials to which to increase especially the bending tensile and impact strength before setting or hardening natural and / or synthetic organic fibers such as cellulose or cell  fabric fibers, polyamide fibers, polypropylene fibers, polyacrylic fibers, mineral fibers, glass fibers etc., are added. The reinforcement of the binder matrix can also be in the form of fabric inserts, nets, rods, etc., alone or together with fibers, take place (DE-OS 28 37 898).

Es können die üblichen Zuschlagstoffe, wie Porenbildner, Abbindebeschleuniger, Pigmente usw., und/oder Füllstoffe, wie Perlite, Glimmer (DE-PS 24 6l 781, DE-OS 27 28 351) sowie aus unterschiedlichen Bindemitteln zusammengesetzte Mischungen verwendet werden.The usual additives, such as pore formers, Setting accelerators, pigments etc., and / or fillers, like perlite, mica (DE-PS 24 6l 781, DE-OS 27 28 351) as well as composed of different binders Mixtures are used.

Die Verarbeitung der wahlweise niedrig- oder hochkon­ sistenten Faser-Bindemittel-Suspensionen kann mittels Stoffauflaufvorrichtungen, durch Extrudieren, Pressen usw. erfolgen, wobei nach bekannten Verfahren, z.B. mit be­ sonderen Stoffauflaufvorrichtungen, auch Werkstoffe mit unterschiedlich zusammengesetzten Schichten (DE-PS 194 287, DE-PS 28 27 992, DE-PS 29 23 936) hergestellt werden können.The processing of either low or high con resistant fiber-binder suspensions can be made using Headboxes, by extrusion, pressing, etc. take place, according to known methods, e.g. with be special headbox devices, including materials with differently composed layers (DE-PS 194 287, DE-PS 28 27 992, DE-PS 29 23 936) can be produced can.

Die bereits abgebundenen Formkörper können einem be­ schleunigten Härtungsprozeß, z.B. durch Dampfhärtung, in bekannter Weise unterzogen werden (DE-OS 34 20 241).The molded articles that have already set can be a accelerated curing process, e.g. by steam curing, undergo in a known manner (DE-OS 34 20 241).

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Werkstoff aus ei­ ner Faser-Bindemittel-Mischung, der zellulosische Spezial­ fasern der erfindungsgemäßen Art und Zusammensetzung allein und/oder hieraus sowie mit anderen natürlichen und/oder synthetischen Fasern hergestellte Fasermischungen hinzu­ gesetzt sind. The present invention relates to a material made of egg ner fiber-binder mixture, the cellulosic special fibers of the type and composition according to the invention alone and / or from it as well as with other natural and / or fiber blends made to synthetic fibers are set.  

BAR-Fasern (Bonding-Avisco-Rayon) sind als sogenannte Bin­ defasern bekannt, aber für die Herstellung von Bindemittel und/oder Füllstoffe enthaltenen Werkstoffen im Sinne des Oberbegriffs noch nicht vorgeschlagen worden. Hierbei han­ delt es sich um chemisch vorbehandelte Zellstoff- bzw. Cellulosefasern, die bei Einwirkung von Wasser, be­ sonders also bei Einsatz auf einer Naßvlieslegemaschine, einen gelförmigen Zustand erhalten und deshalb zwischen an­ deren, nicht lösbaren Fasern eine kraftschlüssige Verbin­ dung bewirken. Auch unvollständig regenerierte Viskose­ spinnfaser, die einen - bei Einwirkung von Wasser - erhöhten Quellwert besitzt, führt bei erhöhter Druck- und Temperatur­ einwirkung zu einer kraftschlüssigen Verbindung unterein­ ander bzw. mit oder zwischen anderen Fasern, wie Polyvinyl­ alkohol-, Polyester-, Polyacryl- und/oder anderen syn­ thetischen und/oder natürlichen Fasern.BAR fibers (Bonding-Avisco-Rayon) are known as so-called bin defibres, but materials for the production of binders and / or fillers have not yet been proposed within the meaning of the generic term. These are chemically pretreated cellulose or cellulose fibers which, when exposed to water, particularly when used on a wet fleece laying machine, maintain a gel state and therefore cause a non-positive connection between their non-detachable fibers. Even incompletely regenerated viscose staple fiber, which - when exposed to water - has a higher swelling value, leads to a non-positive connection with one another or with or between other fibers, such as polyvinyl alcohol, polyester, polyacrylic, when exposed to increased pressure and temperature. and / or other synthetic and / or natural fibers.

Überraschend hat sich nunmehr gezeigt, daß mit den erfin­ dungsgemäßen Zusätzen hergestellte faserverstärkte Binde­ mittelwerkstoffe um ca. 25 bis 30 Prozent höhere Festig­ keiten, besonders Biegezug- und Schlagfestigkeit, aufwei­ sen als solche Faser-Bindemittel-Werkstoffe, die sonst ent­ sprechend, jedoch ohne die erfindungsgemäßen Zusätze her­ gestellt sind, wobei die Behandlung der mit den erfindungs­ gemäßen Zusätzen hergestellten entwässerten Formkörper zumindest bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur, ge­ gebenenfalls unter Ausnutzung der Hydratationswärme abbin­ dender hydraulischer Bindemittel, andernfalls auch die kombinierte Druck-und Temperaturbehandlung in einer be­ heizten Preßvorrichtung vorzusehen ist. Surprisingly, it has now been shown that with the inventions Fiber-reinforced bandage manufactured according to the additives medium materials about 25 to 30 percent higher strength abilities, especially flexural strength and impact resistance as such fiber-binder materials that otherwise ent speaking, but without the additives according to the invention are made, the treatment of the with the fiction dewatered moldings produced according to additives at least at elevated pressure and temperature, ge if necessary, using the heat of hydration hydraulic binder, otherwise also the combined pressure and temperature treatment in one be heated pressing device is to be provided.  

Ferner hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäßen Zu­ sätze, allein oder in Verbindung mit anderen Faserstoffen und/oder Bindemitteln und/oder Füllstoffen, für die Herstellung von Werkstoffen mit schichtenförmigem Auf­ bau ausgezeichnet geeignet sind, wobei zumindest eine - die bei späterer Belastung des Werkstoffes auf Biegung beanspruchte Schicht (Biegezone) - die erfindungsgemäße Zusammensetzung aufweisen muß.Furthermore, it has been found that the sets according to the invention, alone or in conjunction with other fibrous materials and / or binders and / or fillers, are excellently suitable for the production of materials with a layered structure, at least one of which - in the event of later loading of the material layer subjected to bending (bending zone) - must have the composition according to the invention.

Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Werkstoffe wer­ den nachstehend einige Beispiele gegeben:For the manufacture of the materials of the invention who given some examples below:

Beispiel 1example 1

Für die Herstellung einer wässerigen Faserbindemittel-Sus­ pension werden 1000 GT Wasser, 100 GT Portlandzement sowie 10 GT Fasermischung verwendet. 100 GT der Fasermischung ent­ halten neben 0 bis 90 GT aufgeschlossenem Sulfatzellstoff 100 bis 10 GT BAR-Faser und/oder unvollständig regenerierte Viskosespinnfaser und/oder acrylgepropfte Viskosefaser, wo­ bei der Mindestanteil an BAR- und/oder unvollständig re­ generierter Viskosefaser 1 GT betragen soll, während die übrigen Faseranteile beliebig variiert werden können. Die nach einem der oben beschriebenen Verfahren, so z.B. dem HATSCHEK-Verfahren hergestellten, noch nicht abgebundenen Formkörper werden für ca. 6 bis 12 Stunden unter Verwen­ dung von Trennblechen im Stapel mit einem Flächendruck bis zu 40 N/mm2 gepreßt.1000 GT water, 100 GT Portland cement and 10 GT fiber mixture are used to produce an aqueous fiber binder suspension. 100 GT of the fiber mixture contain, in addition to 0 to 90 GT digested sulfate pulp, 100 to 10 GT BAR fiber and / or incompletely regenerated viscose spun fiber and / or acrylic-grafted viscose fiber, where the minimum proportion of BAR and / or incompletely regenerated viscose fiber should be 1 GT , while the remaining fiber components can be varied as desired. The moldings produced by one of the processes described above, for example the HATSCHEK process, have not yet set and are pressed for approx. 6 to 12 hours using separating plates in the stack with a surface pressure of up to 40 N / mm 2 .

Beispiel 2Example 2

Wie Beispiel 1; jedoch wird ein Faser-Bindemittel-Vlies vorbekannter mit einem solchen der erfindungsgemäßen Zu­ sammensetzung an einer Naßvlieslegevorrichtung überschich­ tet und die Schichten im frischen Zustand z.B. mit einer Druckwalze miteinander verpreßt. Die hieraus weiter herge­ stellten Formkörper binden - wie oben - unter Ausnutzung der Hydratationswärme unter Preßdruck ab.As example 1; however, a fiber-binder nonwoven previously known with such a Zu  composition on a wet fleece laying device and the layers when fresh e.g. with a Pressure roller pressed together. The forth from here tie molded bodies - as above - using the Heat of hydration under pressure.

Beispiel 3Example 3

Eine Faser-Bindemittel-Mischung ohne die erfindungsge­ mäßen Zusätze sowie eine Mischung mit erfindungsgemäßer Zusammensetzung, die beide eine hohe, breiartige Kon­ sistenz aufgrund geringeren Wassergehaltes besitzen, werden aus getrennten Vorratsbehältern an einer Breit­ schlitzdüse oder auch Naßpresse ggf. unter fortschrei­ tender Druckeinwirkung koextrudiert. Der Formkörper wird wie oben unter Druck-und Temperatureinwirkung abgebunden.A fiber-binder mixture without the fiction moderate additives and a mixture with the inventive Composition, both high, mushy cones have resistance due to lower water content, are made from separate storage containers on one width slot nozzle or wet press, if necessary, under progress Tender pressure co-extruded. The molded body is as set above under the influence of pressure and temperature.

Beispiel 4Example 4

Wie Beispiel 1, 2 oder 3, wobei als Bindemittel Gips ver­ wendet und das gepreßte und abgebundene Produkt einem Trocknungsprozeß bei Temperaturen zwischen 300 und 473 Grad Kelvin unterzogen wird.As example 1, 2 or 3, gypsum as the binder ver turns and the pressed and set product one Drying process at temperatures between 300 and 473 degrees Kelvin undergoes.

Beispiel 5Example 5

Faser-Bindemittel-Werkstoffe nach 1 bis 3 enthalten neben den erfindungsgemäßen Zusätzen Quarz, Tonerde, ggf. an Stel­ le ihrer Feinmehle auch in Form von Tonerde- und/oder Kie­ selsäuregel. Die unter Wärme-und Druckeinwirkung abgebun­ denen Formkörper werden einer Dampfdruckhärtung unterzogen. Fiber binder materials according to 1 to 3 contain in addition the additives according to the invention quartz, alumina, optionally on stel le of their fine flours also in the form of alumina and / or gravel silica gel. The tanned under heat and pressure those moldings are subjected to steam pressure hardening.  

Beispiel 6Example 6

Wie in einem der vorstehenden Beispiele, wobei der Faser­ bindemittelmischung Farbpigmente und/oder Füllstoffe hin­ zugesetzt sind.As in one of the previous examples, the fiber binder mixture color pigments and / or fillers are clogged.

Beispiel 7Example 7

Außer Faserstoffen werden auch Gewebenetze aus z.B. Poly­ propylen als Verstärkungsmaterial verwendet und nach Ent­ fernen überschüssigen Wassers die entstehenden Zwischenpro­ dukte wie oben weiterverarbeitet.In addition to fibrous materials, fabric nets made of e.g. Poly propylene used as reinforcing material and after Ent distant excess water products processed as above.

An Stelle des in Beispiel 1 angegebenen Sulfatzellstoffs kann jede beliebige, insbesondere für die Verstärkung zementhaltiger Werkstoffe vorgeschlagene natürliche und/ oder synthetische Faser oder hieraus hergestellte Faser­ mischung in Verbindung mit den erfindungsgemäßen Zusätzen verwendet werden. Auch kann Zement durch andere Bindemit­ tel vollständig oder anteilig ersetzt werden, ohne daß die erfindungsgemäß erzielten Vorteile verloren gehen.Instead of the sulfate pulp given in Example 1 can be any, especially for reinforcement natural and / or or synthetic fiber or fiber made therefrom mixture in connection with the additives according to the invention be used. Cement can also be mixed with other binders tel be replaced in whole or in part without the Advantages achieved according to the invention are lost.

In allen Fällen erhält man mit den erfindungsgemäßen Zu­ sätzen Werkstoffe von ausgezeichneter Qualität, die vor allem für Bauzwecke gut eingesetzt werden können und auch die im Zusammenhang mit der Verwendung von Asbest als Ver­ stärkungsfaser verbundenen gesundheitlichen Nachteile nicht haben.In all cases you get with the Zu according to the invention set materials of excellent quality that before can be used well for construction purposes and also which in connection with the use of asbestos as Ver strengthening fiber-related health disadvantages not have.

Claims (5)

1. Als Bauteil verwendbarer Formkörper aus anorganischen Binde­ mitteln und natürlichen und/oder synthetischen anorganischen und/oder organischen Faserstoffen sowie gegebenenfalls Tonerde und/oder Kieselsäure und Füllstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß der Faser-Bindemittel- Mischung zellulosische Bindefasern (BAR-Fasern) und/oder un­ vollständig regenerierte Viskosespinnfasern und/oder acrylge­ propfte Viskosespinnfasern hinzugesetzt sind. 1. Usable as a component molded body from inorganic binders and natural and / or synthetic inorganic and / or organic fiber materials and optionally alumina and / or silica and fillers, characterized in that the fiber-binder mixture cellulosic binder fibers (BAR fibers) and / or incompletely regenerated viscose staple fibers and / or acrylic grafted viscose staple fibers are added. 2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet daß der erfindungsgemäße Zusatz bis zu 100 Prozent des Gesamtfaseranteiles der Faser-Bindemittel- Mischung beträgt.2. Shaped body according to claim 1, characterized records that the addition of the invention up to 100 Percent of the total fiber content of the fiber binder Mixture is. 3. Formkörper nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge­ gekennzeichnet, daß diese einen schichten­ förmigen Aufbau mit unterschiedlicher Zusammensetzung haben können, wobei wenigstens eine der Schichten die erfindungs­ gemäße Zusammensetzung aufweist und frei von Bindemitteln und/oder gegebenfalls Füllstoffen sein kann.3. Shaped body according to claim 1 and 2, characterized ge characterized that these layers have a shaped structure with different compositions can, at least one of the layers according to the Invention has appropriate composition and free of binders and / or may be fillers. 4. Formkörper nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der entwässerte Formkörper vor und/oder während und/oder nach dem Abbinden bei einer Temperatur zwischen 293 und 473 Grad Kelvin sowie einem Druck bis zu 40 N/mm2 gepreßt wird.4. Shaped body according to claim 1 to 3, characterized in that the dewatered shaped body is pressed before and / or during and / or after setting at a temperature between 293 and 473 degrees Kelvin and a pressure up to 40 N / mm 2 . 5. Formkörper nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Abbinde- und/oder Här­ tungsprozeß der Formkörper durch Wärmezuführung und/oder Wasserdampfbehandlung und/oder - bei höherem Druck als 1 Bar - durch Autoklavieren erfolgen kann.5. Shaped body according to claim 1 to 4, characterized ge indicates that the setting and / or hardening tion process of the moldings by heat and / or Steam treatment and / or - at higher pressure than 1 bar - can be done by autoclaving.
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