DE764280C

DE764280C - Werkstoff aus einem Gemisch von Zement und Huettenschlackenwolle und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE764280C
Application number: DED76919D
Authority: DE
Inventors: Johannes Dr-Ing Eicke
Original assignee: EISENWERKE A G DEUTSCHE; Deutsche Eisenwerke AG
Current assignee: EISENWERKE A G DEUTSCHE; Deutsche Eisenwerke AG
Priority date: 1937-12-25
Filing date: 1937-12-25
Publication date: 1951-08-23

Description

Werkstoff aus einem Gemisch von Zement und Hüttenschlackenwolle und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf Werkstoffe und Werkstücke aus einem Gemisch von Zement und Hüttenschlackenwolle und bezweckt, den aus diesen Gemischen hergestellten Erzeugnissen hohe Festigkeiten zu verleihen, welche auch während des Gebrauches erhalten' bleiben.
An Stelle von Asbest hat man in Zement-Faserstoffgemischen als Faserstoff bereits mit gutem Erfolg Glasfasern verwendet und mit diesen Gemischen Werkstücke hergestellt, die gute Festigkeiten besitzen und auch beibehalten.
Es ist jedoch bisher noch nicht gelungen, mit Zement-Faserstoffgemischen unter Benutzung von aus Hüttenschlacken erzeugten Schlackenwollfasern einen brauchbaren, höheren Beanspruchungen gewachsenen Werkstoff herzustellen. Im Gegensatz zur Verwendung von Glasfasern oder ähnlich zusammengesetzter künstlich erzeugter Mineralwollfasern besitzen die bisher unter Verwendung von aus Hüttenschlackenwolle erzeugten Schlackenwollfaser-Zementgemische bzw. die hieraus gefertigten Erzeugnisse keine ausreichende Festigkeit. Dazu kommt, daß diese an sich schon geringe Festigkeit im Laufe der Zeit noch weiter heruntergeht, während man angesichts der fortschreitenden Erhärtung des Zementes das Gegenteil erwarten mußte. Infolge dieser schlechten Eigenschaften wurden Werkstoffe und Werkstücke aus Gemischen von Zement und Hiittenschlackenwollfasern nur vorübergehend und für untergeordnete Zwecke, z. B. für Heizplatten, mit zweifelhaftem Erfolg hergestellt.
Die Ursache für die geringe Festigkeit der Werkstücke aus gerade diesen Gemischen liegt vor allem darin, daß normale, über 30°1o Kalk und ein Verhältnis der sauren Bestandteile zum Kalk von nur wenig über i aufweisende Schlackenwolle latenthy draulische Eigenschaften besitzt, welche durch die chemische Einwirkung des aus dem erhärtenden Zement freiwerdenden Kallzhvdrates ausgelöst werden. Es bilden sich hierbei nicht nur Kalk- und Aluminium-Hydrosilicate als kolloidale Verbindungen an der Oberfläche der Fasern, sondern die chemische Einwirkung greift bei diesen hochkalkhaltigen Fasern noch tiefer und kann so weit gehen, daß die Fasern zerstört werden und somit ihre festigkeitssteigernde Wirkung im Werkstück vollkommen verlieren. Durch den verhältnismäßig geringen Faserdurchmesser normaler Schlackenwolle wird dieser Vorgang noch begünstigt.
Erfindungsgemäß wird dieser 'Mangel nun dadurch beseitigt, daß in Werkstoffen aus Gemischen von Zement und Hüttenschlackenwolle die zur Verwendung gelangende Hüttenschlackenwolle durch Heruntersetzung ihres Gehaltes an Kalk und gleichzeitiger Erhöhung ihres Gehaltes an sauren Bestandteilen, wie Kieselsäure und Tonerde, einen unter 30010 liegenden Kalkgehalt und ein Verhältnis der sauren Bestandteile zum Kalkgehalt von mehr als 1,5 aufweist. -Mit dieser planmäßigen Veränderung ihrer Zusammensetzung verlieren die Hüttenschlackenwollfasern die -Neigung, unter der Einwirkung des aus dem erhärtenden Zement freiwerdenden Kalkhvdrates über die erwünschte Oberflächenbindung hinaus derart zu reagieren, daß ihre Faserform zerstört werden kann.
An sich sind zwar neben aus -Mineralien erschmolzenen Mineralfasern der verschiedensten chemischen Zusammensetzung in der amerikanischen Literatur ganz vereinzelt auch Schlackenwollfasern angegeben, welche einen Kalkgehalt unter 30°1o und ein Verhältnis der sauren Bestandteile zum Kalkgehalt von über 1,5 besitzen sollen, ohne daß sich jedoch in dieser Literatur der geringste Hinweis darauf findet, daß gerade nur diese Art von Schlackenwollfasern sich zu Zetnent-Faserstoffgemischen eignet. Auch vertrag der Fachmann aus dem bloßen Bekanntsein dieser Art von Schlackenwollfasern unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die meisten der bekannten Schlackenwollfasern normalerweise ganz andere chemische Zusamtnensetzungswerte aufweisen, nicht die Lehre technischen Handelns zu entnehmen, daß gerade nur diese ganz besonderen und anormal zusatntnengesetzten Schlackenwollfasern in Mischung mit Zement zu in sich beständigen Werkstoffen und Werkstücken, in denen die Fasern tatsächlich als wertvolle #,rtnierungsbestandteile wirken, führen.
Die zur ' Herstellung normaler Hüttenschlackenwolle beispielsweise Verwendung findende Hoehofenschlacke, welche als sog. basische Schlacke bei K=alkgehalten von his zu -i5 "7o ein Verhältnis der sauren Bestandteile zum Kalkgehalt von etwa i besitzt, und welche als sogenannte saure Schlacke bei Kalkgehalten über 321/o ein Verhältnis der sauren Bestandteile zum Kalkgehalt von etwa 1,15 bis 1,35 besitzt, muß also für die Verblasung zu solchen Schlackemvollfasern, «-elche gemäß der Erfindung in 'Mischung mit Zement zu Werkstoffen und Werkstücken verarbeitet werden sollen, durch entsprechende Zuschläge planmäßig beim Einschmelzen in ihrer chemischen Zusammensetzung geändert und infolgedessen besonders hergestellt werden.
Auch die Faserstärke ist für die Beständigkeit wichtig, da die Oberfläche im Verhältnis zum Volumen um so größer wird, je geringer der Faserdurchmesser ist. Obwohl nun im allgemeinen mit abnehmenden Faserstärken die Zugfestigkeit- und Delmungswerte der Fasern erheblich steigen, sollen erfindungsgemäß vorzugsweise nur Fasern größerer Stärke, und zwar solche, deren Durchmesser in der Hauptsache mindestens größer als .5 «, vorzugsweise jedoch sogar größer als io rt ist, in den Gemischen Verwendung finden, weil diese bei vollkommen ausreichenden Zugfestigkeits- und Dehnungswerten die Gewähr dafür bieten, daß die erwünschte Bildung der Silicathydrate auf die Oberfläche der Fasern beschränkt und ausreichende O_nerschnitte derselben in Faserform erhalten bleil)en. An sich sind diese Faserstärken für Glasfasern und 'Mineralwollfasern bekannt; für Schlackenwollfasern sei zum Vergleich darauf hingewiesen, daß die heutige Herstellungstechnik Fasern von etwa 3 ,tt Stärke erzeugen kann und auch hauptsächlich erzeugt, um den Isolierwert der Schlackenwollfasern, der bei ihrer jetzigen Verwendungsart ausschlaggebend ist, mit fortschreitender Verfeinerung zu steigern.
Ein weiteres Mittel, dem zu weitgehenden Angriff des Zementes auf die Schlackenwollfasern vorzubeugen, besteht gemäß der Erfindung darin, daß kalkarme Zementarten verwendet werden. Diese sind zwar an sieh bekannt, es war aber bisher nicht bekannt, daß gerade ihre Verwendung besondere Vorteile für den vorliegenden Zweck bietet. Da besonders die Eisenportland- und Hochofenzemente kalkarm sind, liegt die Verwendung dieser Zemente im Rahmen der Erfindung. Der Vorteil der Kalkarmut dieser Zemente liegt darin, daß sie beim Erhärten infolge der teilweisen chemischen Bindung des Kalkes durch die in ihnen enthaltene basische Schlacke keinen erheblichen Überschuß an Kalkhydrat bilden können, wodurch, nach Entstehung der .die Oberfläche der Fasern. mit dem Zement unter guter Haftung verbindenden vorwiegend kolloidalen Kalkhydrosilicate, ihre Neigung zum Angriff auf die Schlackenwollfasern und die Gefahr der Zerstörung der Fasern in ihrer ganzen Stärke bedeutend verringert ist..
Es ist ferner auch möglich, neben dieser chemischen Verbindung der Fasern mit dem Zement für eine zusätzliche mechanische Haftung dadurch zu sorgen, daß möglichst rauhe Schlackenwollfasern, also beispielsweise solche mit unregelmäßiger Oberfläche, Verwendung finden.
So können gemäß der Erfindung die Hüttenschlackenwollfasern vor ihrer Verarbeitung durch die angreifende Einwirkung chemischer Agenzien künstlich aufgerauht sein. Hierzu kann man sich beispielsweise des Zusatzes von Kalkwasser bedienen: Die für die Herstellung des Werkstoffes Verwendung findenden Schlackenwollfasern sollen nach Möglichkeit eine gewisse Geschmeidigkeit aufweisen, die dadurch erhöht werden kann, daß die Abkühlung der Schlackenwollfasern bei ihrer Erzeugung in an sich bekannter Weise; z. B. durch Verwendung überhitzten Dampfes als Verblasestrahl oder durch Anordnung gasbeheizter Fackeln ins Blasrohr oder durch Beheizung des Wollkäfigs, verzögert wird.
Die Verwendung von kalkarmen Zementsorten bringt es mit sich, daß der Werkstoff eine geringere Anfangserhärtung aufweist als solcher, bei welchem kalkreicher Zement benutzt wird; jedoch wird dieser Nachteil durch einen späteren starken Fortschritt der Festigkeit aufgewogen.
Angesichts dieser Eigenschaften ist es bei der in bekannter Weise, z. B. nach Art der Asbestzementherstellung erfolgenden Herstellung von HüttenSChlackenWOllfaSer-Zementgemischen besonders vorteilhaft, an sich bekannte Verfahren anzuwenden, die zu einer Erhöhung der Anfangsfestigkeiten führen. Von diesen Verfahren wird hier besonders auf die Behandlung der Werkstücke in Dampfkammern hingewiesen. Diese erfolgt zweckmäßigerweise kurz nach ihrer Herstellung. Sie hat bei den Stoffgemischen gemäß der vorliegenden Erfindung die besondere Bedeutung, daß unter beschleunigter Bildung der Hydrosilicate rasch eine kolloidale Schutzschicht auf der Oberfläche der Schlackenwollfasern gebildet wird, die späteren, weitergehenden Angriffen Widerstand entgegensetzt, so daß nach Schluß der Dampfbehandlung und der dadurch bedingten Abdämmung des weiteren Entstehens der Silicathydrate einer zu tief in das Innere der Fasern reichenden Veränderung derselben in wirksamer Weise vorgebeugt ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Werkstoff aus einem Gemisch von Zement und Hüttenschlackenwolle, dadurch gekennzeichnet, daß die in ihm enthaltene Schlackenwolle einen unter 30010 liegenden Kalkgehalt und ein Verhältnis der sauren Bestandteile zum Kalkgehalt von mehr als 45 aufweist.
2. Werkstoff nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Verwendung von Hüttenschlackenfasern, die eine Fadenstärke von im wesentlichen über 5 ,u besitzen.
3. Werkstoff nach Anspruch i oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von kalkarmen Zementarten, insbesondere Eisenportland- und Hochofenzement, die beim Abbinden keinen wesentlichen Überschuß an Kalkhydraten bilden können.
4. Werkstoff nach Anspruch i bis 3, gekennzeichnet durch die Verwendung von Hüttenschlackenfasern mit unregelmäßiger Oberfläche, welche dadurch erzielt ist, daß die Fasern der Einwirkung chemischer Agenzien ausgesetzt waren.
5. Verfahren zur Herstellung des Werkstoffes nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstoffe bzw. die Werkstücke - in an sich bekannter Weise einer die Anfangshärtung beschleunigenden Nachbehandlung vorzugsweise in Dampfkammern unterworfen werden. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 583 554, 467 099= 5 3i 86 i. 556 702, 5 7i 699;