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Werkstoff und Werkstücke aus einem- Gemisch eines hydraulischen Bindemittels,
wie insbesondere Zement, und künstlichen mineralischen Fasern und Verfahren zur
Herstellung des Gemisches Zur Herstellung von Körpern aus mineralischen Faserstoffen
und einem hydraulischen Bindemittel findet als Faserstoff neben bzw. an Stelle von
Asbest auch künstlich erzeugte Mineralwolle, wie Glaswolle oder Schlackenwolle,
Verwendung.
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Der Asbest wird für die Beigabe zu den genannten Mischungen soweit
aufgeschlossen, daß Faserbündel und zum Teil auch einzelne Fäden durch geeignete
Mahl- und Schlagwerkzeuge freigelegt werden, worauf er in diesem Zustand mit dem
Zement meist unter sehr hohem Wasserzusatz vermischt wird. Die Faserbündel haben
dabei etwa einen Durchmesser bis zu 30,u und bestehen jeweils aus Einzelfasern,-deren,
Durchmesser etwa -:2 bis 3,u beträgt. Die Faserbündel weisen infolge ihrer Zusammensetzung
aus Einzelfasern eine erhebliche Schmiegsamkeit auf, die so weit geht, daß sie als
knot- und spinnbar angesehen werden können.
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In dem Bestreben, den Asbest durch künstlich erzeugte mineralische
Fasern, wie z. B. Glaswolle, zu ersetzen und diese mit einem hydraulischen Bindemittel
zusammenzubringen, glaubte man, daß es vorteilhaft und notwendig sei, eine Glaswolle
zu wählen, die sich durch große Schmiegsamkeit wenigstens in diesem Punkte den Eigenschaften
des Asbestes soweit wie möglich nähert. Dies erschien um so mehr erforderlich, als
die einzelnen Glaswollfasern mit einem Durchmesser- von
normalerweise
etwa io bis .Io ci. weit grbber und spröder sind als die Asbestfasern.
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Bei der Herstellung von Faserstoffzementinischungen unter Verwendung
von Schlaki kenwolle benutzte man die üblichen Wollsorten, die zwar kurzfädig sind,
die aber ähnlich dem Asbest eine flauschige Struktur Haben und infolge der Feinheit
der Fasern von normalerweise etwa 2 bis 5 ,ci. Durchmesser, sehr nahe an
die Schmiegsamkeit der Asbestfasern herankommen.
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In beiden Fällen haben sich jedoch, insbesondere bei der verhältnismäßig
trockenen Mischung dieser künstlichen mineralischen Fasern mit dem Zement. Schwierigkeiten
ergeben. Es zeigte sich nämlich heim "Zusatz normal schmiegsamer Glaswolle ebenso
wie beim Zusatz feiner Schlackenwolle, daß die Fasern im Zement nur zu einem geringen
Prozentsatz verteilt werden konnten und hierbei noch zum größten Teil dazu neigten,
Faserstoffbä llchen zu bilden, die in dem im übrigen homogenen Faserstoffzementgeinisch
Fremdkörper darstellen. ,Die Grenze der Faserstoffnienge, die bisher zugemischt
werden konnte, lag nur bei etwa io °/p der Zementmenge. Die Schwierigkeiten bei
Verwendung der Glaswolle stiegen dabei uni so mehr, je schmiegsamer und feinfädiger
die zugesetzte `Volle war. Andererseits lag die Vermutung nahe, daß es, aufbauend
auf der Erkenntnis, daß die Festigkeit und Schmiegsamkeit der Fäden finit ihrer
Feinheit steigt, auch für Faserstoffzementgemische von wesentlicher Bedeutung und
von Vorteil sei, möglichst feine schmiegsame Fasern zti verwenden, zumal sich auch
gerade möglichst feine sclnniegsame, im sogenannten Spinnverfahren leergestellte
lange bzw. endlose Glasfäden für Textilzwecke als besonders geeignet erwiesen hatten.
Derartige Glasfäden für Textilzwecke sind knotbar, haben also ein Verhältnis von
dein kleinsten -Schlingendurchmesser D, welchen man erreichen kann, ohne daß der
Faden beim Zusammenziehen bricht, zu der Fadenstärke d von etwa i, während dieses
Verhältnis bei der normal üblichen Glaswolle etwa zwischen io und 15 liegt.
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VI>erraschenderwei,se hat es sich nun gezeigt, daß für Mineralwollzementgeinische
nicht die Verwendung möglichst schmiegsamer Fasern, sondern erfindunggemäß gerade
im Gegenteil die Verwendung überwiegend solcher spröden Fasern, bei welchen das
Verhältnis des Durchniessers D der kleinsten vor dem Bruch erreichbaren, einen Durchmesser
von nicht unter 0,5 mm besitzenden Fadenschlinge zur Faserstärke d einen Wert von
über 2o bis ioo aufweist, dazu führt, deri Anteil der zurnischbaren Fasern in den
Mischungen erheblich zu erhöhen. Künstliche Mineralwollfasern. bei welches das Verhältnis
D zu d in den vorstehend angegebenen Grenzen liegt, sind an sich bekannt, und es
ist ferner bekannt, daß nian durcl Verblasen von hocherhitzten Schmelzen vor c-erli<iltnismäßig
hoher Basizität. welche ein( geringe Viscosität, d. 1i. groLie Dünnflüssigkeit besitzen,
Fasern mit im wesentlichen geringer Faserstärke erzeugen kann, während man aus onicht
so hoch erhitzten Schmelzen von W)lierein Säuregrad. welche eine hole Visrositüt
besitzen, im wesentlichen Fasern finit gi-<il:teren Durchmessern erhält.
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Ob es sich nun aber um dünnere oder uni dickere Fasern handelt, stets
lät')t sich durch eine Anzahl von Proben das Verhältnis 1> zu cl bestimmen,
welches die überwiegende Fasermenge besitzt, uni so festzustellen. ob die Fasern
geeignet sind. sui Sinne der Erfindung Verwendung zu finden. wobei entgegcii dem
naheliegenden Bestreben, nach M<iglichkeit die zugfestesten und infolgedessen
feinsten Fasern als Armierungsbestandteile zii verwenden, die spröden Fasern ins
allgemeinen keine so hohen Zugfestigkeitswerte aufweisen werden.
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Eingehende Versuche haben gezeigt. daß es nach dein Vorschlag der
Erfindung gelingt, Fasern in Mengen bis zu etwa 20 °/" finit 7_einent zusannnenzubringen
find hierbei trotz des hohen Faseranteiles eine gleichni:ißige Verteilung im Zeinentgeinisch
zu erreichen.
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Diese überraschende Feststellung findet ihre Erklärung wohl darin.
daß sich die spröden Fasern während des Mischvorganges nicht verknoten und ztisaininenballen.
sondern infolge ihrer Sprödigkeit entweder brechen oder so sperren, daß es gelingt,
den Zement in die Hohlräume, die zunächst zwischen den Fasern vorhanden sind, hinzubringen.
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Neben dem oben bezeichneten Verh:iltnis 1> zti d ist es ferner von
Bedeutung. daß auch die absolute Größe des Durchmessers der vor dem Bruch kleinst
erreichbaren Schlinge nicht unter einen bestimmten Betrag sinken darf. da sonst
auch an sich spröde, aber sehr feine Fasern noch die Neigung haben, Faserstofbällchen
zu bilden. Die untere Grenze für diesen absoluten Schlingendurclnnesser liegt bei
etwa o,5 min.
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Es hat sich ferner als besonders. vorteilhaft erwiesen, die Mischun-
der spröden Fasern finit Zement in etwa solchen Knet- oder Riihrinischern vorzunehmen,
wie sie in der Nahrungsmittelindustrie üblich sind. cla hierdurch eine besonders
weitgehende Mischung der Grundstoffe erzielt wird. Dieses Ergebnis überrascht insofern,
als nicht zu erwarten war, daß derartige :Mischer die -Mischkraft ' besitzen, die
erforderlich ist, uin ciie gestellte Aufgabe zu lösen. Vielmehr ließ das Mischverfahren,
das,
wie der Name sagt, in einer knetenden oder rührenden Arbeit des Mischers besteht,
eher erwarten, daß eine unvollkommene Mischarbeit geleistet würde. Die Verwendung
der vorgeschlagenen Mischer hat nun aber den Vorzug, daß die Fasern weitgehend geschont
werden, so- daß ein wesentlicher Anteil von ihnen in dem späteren Gemisch erhalten
bleibt. Wie groß der Vorteil ist, der in der Verwendung dieser Misch ;r liegt, ist
daraus ersichtlich, daß der Prozentsatz der erhaltenen Fasern etwa das Doppelte
von dem Prozentsatz ausmacht, der etwa bei Verarbeitung im Kollergang noch erhalten
bleibt.
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Wenn nach den vorstehenden Vorschlägen gearbeitet wird, so ist es
möglich, den Anteil der Fasern, der vorher maximal etwa io %
betrug, auf etwa
2o0/, des Gemisches zu steigern.
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Da nun die Festigkeit der Körper von dem Gehalt an Fasern abhängt,
so bedeutet die Erhöhung des Fasergehaltes die Möglichkeit, erheblich festere Körper
unter Verwendung künstlicher mineralischer Fasern herzustellen, als sie bisher bekannt
waren, trotzdem die Zugfestigkeit der spröden Einzelfasern gegebenenfalls geringer
ist als die Zugfestigkeiten, die sich mit feinen, schmiegsameren Fasern unter Umständen
erreichen lassen.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Erzeugung
der zur Verwendung gelangenden spröden Fasern nicht nach Art der Erzeugung der feinen
v erspinnbaren Glasfäden zu erfolgen braucht, sondern in der Art vorgenommen werden
kann, wie sie für die gröbere Erzeugung von Mineralwolle, wie insbesondere von Schlackenwolle,
üblich ist.