DK162599B - Fremstilling af fiberarmerede cementholdige materialer - Google Patents

Description

i

DK 162599 B

Den foreliggende opfindelse angår fremstilling af et støbeligt fiberholdigt cementmateriale og en fremgangsmåde til fremstilling af et fiberarmeret cementprodukt fremstillet ud fra det støbelige fiberholdige cementmateriale.

5 Fiberarraerede cementprodukter er blevet fremstillet i meget stor målestok i mange år. Pladeprodukter af asbestcement har således fundet vidtstrakte anvendelser inden for byggeindustrien på grund af, at de er brandsikre og har en høj grad af modstandsevne mod vejrliget.

10 Asbestcement-pladeprodukter kan fremstilles på mange forskellige fremgangsmåder. For eksempel kan de tørre bestanddele, d.v.s. asbest og cementpulver, blandes med en mængde vand, der er tilstrækkelig til at danne en lavviskos opslæmning, som så hældes i formen i en hydraulisk presse, hvor den kon-15 solideres til en tæt hård plade ved udfiltrering af overskydende vand under højt tryk. Den således fremstillede plade får derefter lov at hærde. Ved en alternativ fremgangsmåde kan opslæmningen formes til en plade ved en fremgangsmåde, der ligner den, der anvendes til papirfremstilling.

2 0 Asbestcement-plader kan også fremstilles ved en fremgangsmåde, ved hvilken de tørre bestanddele nedlægges i tynde lag på et bånd, fugtes med den ønskede mængde vand og derefter konsolideres ved at passere mellem trykvalser.

Fremstillingen af sådanne asbestcement-produkter nødvendiggør 25 i almindelighed brug af en lavviskos opslæmning af cement, fibre (asbest) og vand.

Cementprodukter, der er armeret med fibre af organiske polymere, stål og med glasfibre, især alkaliresistente glasfibre, er også kendt. Fremstilling af sådanne armerede cement-30 produkter nødvendiggør i almindelighed også brug af en lavviskos opslæmning af cement og vand.

2

DK 162599 B

I US patentskrift nr. 4.088.808 beskrives en formet genstand af et hydraulisk cementmateriale, som er armeret med glasfibertekstil eller med afskårne glasfibre, fremstillet ved at blande et vandreduktionsmiddel med en vandig cementopslæmning 5 og udstøbe eller sprøjte opslæmningen i en form.

I EP offentliggørelsesskrift nr. 0.055.035 beskrives et ce-mentholdigt materiale, som kan have en dejlignende konsistens, og hvorfra cementprodukter med høj styrke kan fremstilles ved 10 hærdning af materialet. Materialet omfatter a) mindst en hydraulisk cement, b) vand i en mængde, der ikke er mere end 25 vægt% af materialet, og 15 c) mindst en vandopløselig eller vanddispergerbar organisk polymer eller copolymer i en mængde på 1 til 15 vægt% af den hydrauliske cement i materialet, i hvilket materiale bestanddelene er valgt ifølge en reologisk undersøgelse.

20 GB offentliggørelsesskrift nr. 1.563.190 omhandler et homogent, uhærdet, cementholdigt materiale, som omfatter a) en hydraulisk cement, b) vand, 25 c) en vanddispergerbar polymer, hvori i) vand er til stede i en mængde på 10 til 28 vægtdele for hver 100 vægtdele hydraulisk cement, i i) polymeren er valgt med reference til en homogenise-30 ringsundersøgelse, og iii) polymeren er til stede i en mængde på 0,1 til 3,0 vægtdele for hver 100 vægtdele hydraulisk cement.

DE offentliggørelsesskrift nr. 2.617.601 omhandler et varme-35 isoleringsmateriale, som indeholder uorganiske partikler med en lav densitet og et uorganisk bindemiddel, og som har en matriks af uorganiske fibre indesluttet deri. I eksemplerne 3

DK 162599 B

anbringes en fugt-skør blanding i en form, fibermatriksen anbringes på blandingen, og materialet presses og tørres.

Den foreliggende opfindelse angår fremstilling af en støbelig 5 fiberholdig cementgenstand, hvilken fremgangsmåde ikke afhænger af brugen af en sådan lavviskos opslæmning, og ved hvilken der anvendes en særlig form for fiber.

Cementprodukterne fremstillet af den støbelige cementholdige 10 genstand har endvidere forbedret slagenergi og brudenergi i sammenligning med produkter fremstillet af materialer, der ikke indeholder fibre, og i sammenligning med f.eks. kendte asbestcement-produkter.

15 Ifølge den foreliggende opfindelse angives en fremgangsmåde til fremstilling af en støbelig fiberholdig cementgenstand ved at blande en måtte af et vanduopløseligt fibrøst materiale med et vandigt cementholdigt materiale omfattende hydraulisk cement og vand, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at 20 mindst én måtte af et vanduopløseligt fibrøst materiale bringes i kontakt med mindst én overflade af et formet legeme af et cementholdigt materiale, som er støbeligt, og som bevarer formen efter støbning på en sådan måde, at det bevirker, at måtten i det mindste fastklæber til det formede legemes over-25 flade, og at det cementholdige materiale omfatter en homogen blanding af mindst én hydraulisk cement, vand i en mængde på højst 25 vægt% af den hydrauliske cement i materialet og mindst ét vandopløseligt eller vanddispergerbart polymert materiale i en mængde på mindst 1 vægt% af den hydrauliske ce-30 ment i materialet.

I en yderligere udførelsesform for opfindelsen anvises en fremgangsmåde til fremstilling af et fiberarmeret cementprodukt ved hærdning af en fiberholdig, cementholdig komposit-35 genstand fremstillet som tidligere beskrevet heri.

Måtten af vanduopløseligt fibrøst materiale vil i det følgende blive omtalt som den fibrøse måtte.

DK 162599B

4

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen er det cementholdige materiale, der anvendes, i form af et formet legeme. Materialet kan f.eks. være i form af en stang eller et rør, og især kan det være i pladeagtig form. Om et cementholdigt ma-5 teriale kan fremstilles i en støbelig formgivet form eller ej, bestemmes bl.a. af effektiviteten af blandingen af komponenterne i det cementholdige materiale, af mængden af vand i materialet og af karakteren af og mængden af det vandopløselige eller vanddispergerbare polymere materiale i mate-10 rialet. Det cementholdige materiale skal have en sådan konsistens, at det er støbeligt og i stand til at bevare sin form efter støbning.

Det er ønskeligt, at komponenterne i det cementholdige materiale blandes grundigt og homogent, f.eks. ved blanding under 15 betingelser med høje forskydningskræfter. For eksempel kan materialet blandes i en planetblander eller i en snegleekstruder. Materialet kan blandes under reduceret tryk, f.eks. under vakuum, f.eks. i en indre blander med høje forskydningskræfter. Materialet blandes fortrinsvis under be-20 tingelser med høje forskydningskræfter på en tovalsemølle ved at føre materialet gentagne gange gennem klemstedet mellem valserne i møllen, hvilken fremgangsmåde frembringer et grundigt blandet pladeagtigt materiale.

Mængden af vand skal være tilstrækkeligt høj til at muliggøre, 25 at der kan fremstilles et støbeligt formet materiale. I almindelighed anvendes der 5 vægt% vand, beregnet på den hydrauliske cement i materialet. For at fremstille et cementprodukt af høj styrke ud fra kompositgenstanden, især et produkt med høj bøjningsstyrke, er det ønskeligt at anvende en 30 lav mængde vand, og af denne grund er det ønskeligt, at det cementholdige materiale ikke omfatter mere end 20 vægt% vand, beregnet på den hydrauliske cement i materialet.

Det cementholdige materiale indeholder mindst 1 vægt% af et vandopløseligt eller vanddispergerbart polymert materiale, 35 der virker som et rheologisk hjælpemiddel ved fremstillingen 5

DK 162599 B

af et støbeligt, formet legeme. Det kan være ønskeligt at anvende mindst 3 vægt% af et sådant polymert materiale. I almindelighed er det ikke nødvendigt, at materialet omfatter mere end 15% af et sådant polymert materia-5 le, beregnet på vægten af den hydrauliske cement i materialet.

Eksempler på egnede polymere materialer indbefatter (i) celluloseethere, f.eks. hydroxypropylmethylcellulose, (ii) amidsubstituerede polymere, f.eks. en polymer eller copolymer af acrylamid, og 10 (iii) polyalkylenoxidderivater, der kan være f.eks. et polyalkylenoxid (alternativt beskrevet som en poly= alkylenglycol), f.eks. polyalkylenglycoler med molekylvægt over ca. 10.000, eller polyalkoxyderivater af alkoholer, phenoler eller lignende.

15 Komponenterne i det cementholdige materiale og mængderne deraf skal vælges således, at det cementholdige materiale grundigt og homogent blandes til dannelse af et sammenhængende støbeligt materiale, der kan formes i den ønskede form.

For eksempel kan det cementholdige materiale formgives i 20 form af en stang eller et rør eller en plade ved at ekstrudere materialet gennem et passende formet mundstykke, eller det kan formes til form af en plade ved at behandle materialet på en tovalsemølle, eller det kan formgives ved presning i en passende form. Materialet er fortrinsvis t il s traskkel i gt 25 sammenhængende til, at - f.eks.hvor der dannes en plade på en valsemølle - pladen kan fjernes fra valserne i møllen i længder på mindst 30 cm. Hvis det polymere materiale ikke er tilstrækkeligt vandopløseligt eller vanddispergerbart, kan der ikke dannes en sammenhængende kontinuerlig plade. Blan-30 dingen kan faktisk være sprød. Det foretrækkes at anvende et vandopløseligt polymert materiale, da sådanne materialer i almindelighed er særligt effektive som rheologiske hjælpemidler .

6

DK 162599 B

Et særligt foretrukket vandopløseligt eller vanddisperger-bart polymert materiale til brug som rheologisk hjælpemiddel er en hydrolyseret vinylesterpolymer eller -copolymer, især et delvis hydrolyseret poly(vinylacetat). Brugen af sådanne 5 polymere materialer kan føre til produktion af cementprodukter, der har bemærkelsesværdigt høje bøjningsstyrker, f.eks. over 100 MPa og endog over 150 MPa.

Materialer indeholdende sådanne foretrukne polymere materialer er beskrevet i europæisk patent nr. 0.055.035, hvori der 10 er beskrevet et cementholdigt materiale omfattende (a) mindst én hydraulisk cement, (b) vand i en mængde på højst 25 vægt% af materialet og (c) mindst én vandopløselig eller vanddispergerbar organisk polymer eller copolymer i en mængde på 1 - 15 vægt% af 15 den hydrauliske cement i materialet, idet den hydrauliske cement og den polymere eller copolymere er valgt således, at et prøvemateriale omfattende 100 vægtdele hydraulisk cement, 5 vægtdele af den polymere eller copolymere og 16 vægtdele vand, når det ekstruderes i et kapil-20 lar-rheometer, undergår en forøgelse på mindst 25% i overskæringsstyrke, når der bevirkes en 10-dobbelt stigning i forskydningshastigheden af det cementholdige materiale, når de målte forskydningshastigheder er i intervallet 0,1-5 sek.

25 Et kapillar-rheometer, hvori prøvematerialet ekstruderes, omfatter et stempel i en cylindrisk tromle og en kapillaråbning, hvorigennem forsøgsmaterialet kan ekstruderes.

-2 F d

Overskæringsbelastningen i kN cm defineres ved -,

Π L D

7

DK 162599 B

, 2 v og forskydningshastigheden i sekund ved -=5—,

15 dJ

hvor D er diameteren af tromlen af rheometeret i cm, v er bevægelseshastigheden af stemplet i tromlen i rheometeret i cm min.”^, d er diameteren af kapillaren i rheometeret i 5 cm, L er længden af kapillaret i rheometeret i cm, og F er kraften i kN,som påføres stemplet i rheometeret. I almindelighed vil D være i intervallet 1 - 3 cm, d i intervallet 0,2 - 0,5 cm, og L i intervallet 5d - 20d.

Ved anvendelse af kapillar-rheometer-prøven kan karakteren 10 af komponenterne til brug i det cementholdige materiale udvælges. Især gør anvendelse af kapillar-rheometer-prøven det muligt let at udvælge hydrauliske cementer og vandopløselige eller vanddispergerbare materialer, som i kombination er egnede til brug i cementholdige materialer, hvoraf der 15 kan fremstilles cementprodukter med meget høje bøjningsstyrker.

En særligt foretrukket vandopløselig organisk polymer eller copolymer, som i kombination med en calciumsilikatcemeirt af Portiand-typen eller en aluminiumcement, f.eks. en calcium= 20 aluminatcement, tilfredsstiller kriterierne for kapillar- rheometer-prøven, er en hydrolyseret vinylesterpolymer eller -copolymer, især en hydrolyseret vinylacetatpolymer eller -copolymer.

Hydrolysegraden af vinylacetat(co)polymeren har betydning 25 for, om (co)polymeren i kombination med en hydraulisk cement i prøvematerialet tilfredsstiller de førnævnte kriterier ved kapillar-rheometer-prøven eller ej. For at der ved kapillar-rheometer-prøven skal frembringes en stigning på mindst 25% i overskæringsbelastning ved den 10-dobbelte for-30 øgelse i forskydningshastighed, foretrækkes det, at hydrolysegraden af vinylacetat(co)polymeren er mindst 50% og fortrinsvis i intervallet 70 - 96%, d.v.s. at det foretrækkes, at mindst 50% og specielt 70 - 96% af vinylacetatenhederne i 8

DK 162599 B

den polymere eller copolymere er hydrolyseret til alkoholformen. Det har vist sig, at et prøvemateriale indeholdende i hovedsagen fuldstændigt hydrolyseret vinylacetat(co)polymer, f.eks. mere end 97% hydrolyseret, ikke tilfredsstiller krite-5 rierne for kapillar-rheometer-prøven. Det er faktisk meget vanskeligt at fremstille et prøvemateriale, som kan ekstruderes i kapillar-rheometeret.

Ved udtrykket "hydraulisk cement" menes ethvert materiale, der afbinder og hærder ved tilsætning af vand, og som derfor 10 afbinder og hærder i nærværelse af vand. Den hydrauliske cement kan være en silikatcement, f.eks. Portland-cement, f.eks. en calciumsilikatcement. Hvis det ønskes, kan den være en aluminiumcement, f.eks. en calciumaluminatcement, eller en calciumsulfat-hemihydrat (gips) cement. Blandinger af 15 to eller flere forskellige hydrauliske cementer kan anvendes, hvis det ønskes.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen bliver mindst én fibrøs måtte bragt i kontakt med mindst én overflade af et støbeligt formet legeme af cementholdigt materiale som defineret.

20 En fibrøs måtte kan bringes i kontakt med overfladen af det formede legeme af det cementholdige materiale. For eksempel kan en fibrøs måtte bringes i kontakt med et cementholdigt materiale i form af en plade. Når materialet er i form af en stang eller et rør, kan en måtte i form af et bånd brin-25 ges i kontakt med stangen eller røret ved en båndsnoningsmåde. Alternativt kan måtten dannes in situ ved at bringe overfladen af det formede legeme af materialet i kontakt med filamenter af det fibrøse materiale på en sådan måde, at der dannes en måtte. Hvor det cementholdige legeme er i form af 30 f.eks. en stang eller et rør, kan en fibrøs måtte således dannes in'situ, f.eks. ved en filamentsnoningsproces.

DK 162599 B

9

Det cementholdige materiale, der anvendes til fremgangsmåden ifølge opfindelsen, har høj viskositet, især sammenlignet med en opslæmning af en hydraulisk cement og vand, og det har vist sig at være vanskeligt at bevirke kontakt af til-5 fældige fibre med en overflade af det støbelige formede legeme af det cementholdige materiale på en sådan måde, at fibrene fordeles jævnt. Endvidere er det et overraskende træk ved opfindelsen, at virkningen af inkorporering af en fibrøs måtte på slagenergien og brudenergien af centen tproduk-10 tet fremstillet af materialet er meget større end virkningen på disse sidstnævnte egenskaber af inkorporering af samme mængde tilfældige fibre, som ikke er i form af en måtte.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen bringes en fibrøs måtte i kontakt med mindst én overflade af et formet legeme 15 af et støbeligt cementholdigt materiale på en sådan måde, at måtten i det mindste bringes til at klæbe til overfladen af legemet. For eksempel kan den fibrøse måtte presses mod en overflade af det formede legeme af det cementholdige materiale. Sådan presning udføres mest bekvemt, hvor det 20 støbelige cementholdige legeme er i form af en plade.

Fortrinsvis indlejres den fibrøse måtte i det cementholdige Legeme·. For eksempel kan en fibrøs måtte presses ind i en overflade af et formet legeme, f.eks. en plade, af støbeligt cementholdigt materiale, eller alternativt kan fibrøse 25 måtter presses ind i begge overflader af en støbelig plade af cementholdigt materiale. I alternative udførelsesformer kan en eller flere fibrøse måtter presses mellem to plader af støbeligt cementholdigt materiale, eller fremgangsmåden kan udføres med mere end to plader af støbeligt materiale, 30 idet en eller flere fibrøse måtter presses mellem hvert par naboplader af støbeligt materiale til dannelse af en sandwichkonstruktion .

Kontakten af den fibrøse måtte med overfladen af det formede legeme af det cementholdige materiale kan bevirkes på man-35 ge forskellige måder. For eksempel kan den fibrøse måtte blive trykket let i kontakt med overfladen. Hvor man ønsker 10

DK 162599 B

at indlejre den fibrøse måtte i legemet, således at den fibrøse måtte selv gennemtrænges af det cementholdige materiale, kan formede legemer, f.eks. plader, af støbeligt cement- holdigt materiale og fibrøs måtte sammenpresses i en hydrau-5 lisk presse. Alternativt kan plader af støbeligt cementhol-digt materiale og fibrøs måtte presses ved at føre dem gennem klemstedet mellem et par roterende valser. For at reducere tykkelsen af den fremkomne komposi tgenstand kan genstanden føres gennem et klemsted med progressivt aftagende størrelse. I en 10 foretrukken udførelsesform udføres fremgangsmåden ved gennem et sådant klemsted at fremføre en fibrøs måtte og plader af støbeligt cementholdigt materiale, der hver især bæres af en separat roterende valse. Fremgangsmåden kan således udføres på kontinuerlig måde.

15 Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen er det fibrøse materiale i form af eller formes til en sammenhængende fibrøs måtte og er ikke i form af løse tilfældige fibre.

Den fibrøse måtte kan være vævet eller ikke-vævet, eller en blanding af vævede og ikke-vævede fibrøse måtter kan benyt-20 tes. Fibrene i måtten kan være jævnt fordelt, således at de danner et regelmæssigt mønster, eller de kan være tilfældigt fordelt i måtten.

For at understøtte den fibrøse måttes gennemtrængning med det støbelige cementholdige materiale, hvor dette ønskes, f.

25 eks. til den førnævnte sandwichkonstruktion, foretrækkes det, at måtten omfatter en væsentlig mængde hulrum. Specielt foretrækkes det, at fibrene i måtten ikke er så tæt sammen, at måtten virker som et filter for cementpartiklerne i det cementholdige materiale og derved forhindrer cementpartikler-30 ne i at gennemtrænge måtten. Det foretrækkes således, at trådafstanden i den fibrøse måtte, d.v.s. gennemsnitsafstanden mellem nabofibre, er større end størrelsen af størstedelen af cementpartiklerne. Fiberdiameteren vil endvidere i almindelig-

DK 162599B

11 hed ikke være væsentligt større end gennemsnits af standen mellem nabofibre. Det vil forstås, at den nøjagtige struktur af måtten og især mængden af hulrum og trådafstanden bl.a. afhænger af størrelsen af cementpartiklerne i det cement-5 holdige materiale. Hvor materialet også indeholder partikelformet aggregat, foretrækkes det også, at trådafstanden i den fibrøse måtte er større end størrelsen af størstedelen af aggregatpartiklerne.

Den fibrøse måtte kan være af et uorganisk materiale. For ek-10 sempel kan den være en glasfibermåtte, især en måtte af en alkaliresistent glasfiber. Måtten kan være af asbestfibre eller af aluminiumoxidfibre eller zircondioxidfibre. Måtten kan være af carbonfibre eller af metalfibre, f.eks. stålfibre.

Hvis det ønskes, kan måtten være en blanding af to eller flere 15 forskellige typer fibre, eller der kan anvendes to eller flere måtter af forskelligt fibermateriale.

Den fibrøse måtte kan være af et organisk materiale, især af et organisk polymert materiale. For eksempel kan måtten være af polyolefinfibre, f.eks. polyethylen eller polypropylen, 20 af fluorereret polyolefin, f.eks. polyvinylidenfluorid eller polytetrafluorethylen, eller polyaraidfibre, eller af poly= esterfibre, f.eks. poly(ethylenterephthalat), eller af cellu= losefibre.

Fibrene i måtten kan være multi-filament eller mono-filament.

25 Det foretrækkes at anvende fibrøse måtter, som i sig selv er bøjelige, og af denne grund foretrækkes det at anvende forholdsvis tynde måtter med en maksimal tykkelse af størrelsesordenen 1 mm eller endog 0,5 ram, og at anvende måtter fremstillet af forholdsvis tynde fibre, der f.eks. har en fiberdiame-30 ter på højst 1 mm.

12

DK 162599 B

For at tilstedeværelsen af den fibrøse måtte skal have en væsentlig virkning på egenskaberne af cementproduktet, foretrækkes det, at kompositgenstanden omfatter en sådan mængde fibermåtte, at der i det fiberarmerede cementprodukt fremstillet 5 ved hærdning af kompositgenstanden findes mindst 0,5% fibrøs måtte efter rumfang af det fiberarmerede cementprodukt. I almindelighed vil cementproduktet omfatte mindst 2% fibrøs måtte efter rumfang af det fiberarmerede cementprodukt og i almindelighed ikke mere end 20 rumfangs% måtte, beregnet på det fi-10 berarmerede cementprodukt.

Mængder af fibrøs måtte, der ligger uden for intervallet 0,5 -20 rumfangs%, kan anvendes.

15 Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstilles en komposit- genstand af et støbeligt cementholdigt materiale indeholdende en eller flere fibrøse måtter. Inkorporering af den fibrøse måtte i det formede legeme af støbeligt cementholdigt materiale skal naturligvis udføres på et stadium, hvor hærdnings-20 reaktionen af den hydrauliske cement ikke er skredet frem i et sådant omfang, at det formede legeme ikke længere er støbeligt, og hvor det formede legeme ikke længere kan klæbe til den fibrøse måtte.

25 Produktet fra fremgangsmåden ifølge opfindelsen er en kompo-sitgenstand af et cementholdigt materiale indeholdende en måtte af fibrøst materiale i kontakt med og klæbet dertil og fortrinsvis indlejret deri. Denne kompositgenstand kan selv være hærdet i formen, hvori den er fremstillet, eller alterna-30 tivt kan genstanden før hærdning formgives yderligere, f.eks. ved presning i en passende form.

Den fiberholdige kompositgenstand ifølge opfindelsen kan, eventuelt efter yderligere formgivning, hærdes til et fiberar-35 meret cementprodukt.

Hærdningen af kompositgenstanden ifølge opfindelsen kan opnås på sædvanlig måde, f.eks. ved at holde genstanden i en fugtig 13

DK 162599 B

atmosfære, f.eks. ved en relativ fugtighed ved eller nær 100%, i en periode på 0,5 - 30 dage, eller hærdningen kan opnås ved blot at lade genstanden henstå ved omgivelsernes temperatur og relative fugtighed. Den tid, der kræves til at opnå hærdning, 5 afhænger, i det mindste delvis, af den anvendte temperatur, idet den nødvendige hærdningstid er kortere, jo højere temperaturen er. Selv om hærdning kan bevirkes ved omgivelsernes temperatur, kan den nødvendige tid bekvemt reduceres ved at anvende en hærdningstemperatur i intervallet f.eks. fra 40 til 10 120 e C.

Komposi tgenstanden kan hærdes ved forhøjet temperatur og under et moderat påført tryk, f.eks. op til 5 MPa. Det foretrækkes at hærde genstanden under et sådant påført moderat tryk, i det 15 mindste i begyndelsesstadierne af hærdningsreaktionen, således at genstanden efter frigørelse af trykket ikke undergår nogen betydelig dimensionsændring.

For at cementproduktet kan få særlig høj bøjningsstyrke, fore-20 trækkes det, at ikke mere end 2% og fortrinsvis ikke mere end 0,5% af det samlede rumfang af cementgrundmassen i cementproduktet omfatter porer, der har en maksimal dimension, som overstiger 100 mikron (Mm), fortrinsvis 50 mikron og især 15 mikron, målt ved fremgangsmåden til kvantitativ mikroskopi, 25 der er beskrevet i europæisk patent nr. 0.021.682.

Kompositgenstanden fremstillet ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen og cementproduktet fremstillet deraf kan indeholde partikel formede materialer, f.eks. part ike 1 formet aggregat, 30 f.eks. sand, si 1iciumkarbid, aluminiumoxid. Aggregatet har fortrinsvis en lille partikelstørrelse, f.eks. mindre end 200 mi kron.

Det cementholdige materiale kan indeholde partikelformede 35 materialer med det formål at opnå bestemte egenskaber i cementproduktet fremstillet af materialet. For eksempel 14

DK 162599 B

kan materialet omfatte magnetiske eller magnetiserbare materialer, f.eks. jern-, kobber- eller grafitpartikler.

Hvor det cementholdige materiale indeholder sådant partikelformet materiale, skal materialet indeholde højst 25 vægt% 5 vand, beregnet på den samlede vægt af hydraulisk cement og partikelformet materiale, og mindst ét vandopløseligt eller vanddispergerbart polymert materiale i en mængde på mindst 1 vægt% af den samlede vægt af hydraulisk cement og partikelformet materiale i materialet.

10 Cementproduktet kan have mange forskellige former, afhængende af den særlige metode, der anvendes til at formgive den fiberholdige kompositgenstand. Formning af den fiberholdige kompositgenstand i en hydraulisk presse eller på en tovalse-mølle til fremstilling af en kompositgenstand i form af en 15 plade sker let,, men cementproduktet kan have andre former end pladeformen.

Cementproduktet finder anvendelser, hvor der ønskes slagresistens i et sådant produkt, f.eks. til byggeformål. Cementproduktet kan være resistent mod slag af et projektil 20 inden for et interval af projektil-hastigheder.

Når cementproduktet rammes af et sådant projektil, kan det eventuelt kun lide lokal skade, hvorimod et cementprodukt, der ikke indeholder en måtte af et fibrøst materiale, kan splintres, når det rammes af samme projektil.

25 Opfindelsen illustreres af følgende eksempler, hvori alle dele er vægtdele, med mindre andet er anført.

EKSEMPEL 1.

100 dele calciumaluminatcement (Secar 71) og 7 dele 80% hy- 15

DK 162599 B

drolyseret polyvinylacetat (Gohsenol KH 17S) blev blandet tørt, og den fremkomne blanding blev sat til 9,8 dele vand indeholdende 0,7 dele glycerol. Det fremkomne materiale blev blandet i en skovlblander med høj forskydningskraft 5 og blev så udtaget af blanderen i form af et smuldret produkt og omdannet til en sammenhængende kontinuerlig og homogen 2 mm tyk plade ved at føre materialet gentagne gange gennem klemstedet i en tovalsemølle.

Pladen blev så skåret i tilnærmelsesvis lige store stykker, 10 og et fiberholdigt materiale blev dannet ved at anbringe en ikke-vævet glasfibermåtte på et første stykke af pladen, anbringe et andet stykke af pladen på glasfibermåtten, anbringe en anden glasfibermåtte på det andet stykke af pladen og anbringe et tredie stykke af pladen på den anden glasfiber-15 måtte, idet den således dannede sammensætning havde en samlet tykkelse på ca. 6 mm.

Det fiberholdige materiale blev så presset ved et tryk på 5 MPa i en hydraulisk presse i 10 minutter ved 80°C og derpå anbragt i en ovn ved 80°C i 16 timer til fremstilling af et 20 hærdet fiberarmeret cementprodukt.

(Glasfibermåtten var fremstillet af 340 decitex glasfiber og omfattede 3 tråde pr. cm i en første retning og 3 tråde pr. cm i en retning vinkelret på den første retning).

Det fiberarmerede cementprodukt, der indeholdt 1,9 rumfangs% 25 glasfiber, havde følgende egenskaber: Bøjningsstyrke 146 - 17 MPa, j- Bø^ningsmodul 45 - 3 GPa,

Brudenergi 3,5- 0,5 KJm + -2

Slagenergi 9/2- 1,5 KJm 16

DK 162599 B

Bøjningsstyrken og modulet blev målt ved en trepunktsbøjningsprøve .

Brudenergien blev bestemt ved at brække en bjælke med indhak i midterpunktet ved bøjning på en Instron prøvemaskine.

5 Arealet under belastning-afbøjningskurven blev så divideret med det nominelle tværsnitsareal af den brækkede overflade.

Slagenergien blev målt på et Zwick slagprøveapparat på prøver uden indhak.

Til sammenligning var egenskaberne af et cementprodukt, som 10 ikke indeholdt glasfibermåtte, og som blev fremstillet ved at følge den ovenfor beskrevne blanding, opvarmning og forarbejdnings Bøjningsstyrke 150 MPa, Bøjningsmodul 50 GPa, _2 15 Brudenergi 0,4 KJm , -2

Slagenergi 3,0 KJm

Til yderligere sammenligning blev der fremstillet fiberholdi-ge cementprodukter med undtagelse af, at der i hver tilfælde blev anvendt tilfældige fibre.

20 1. Ovennævnte fremgangsmåde blev gentaget med undtagelse af, at den ikke vævede glasfibermåtte blev erstattet med 4 cm lange stabel-carbonfibre, idet carbonfibrene var tilfældigt fordelt mellem sammenstødende plader af cementmaterialet, og det fremkomne fiberholdige materiale blev ledet gennem klem-25 stedet mellem valserne på en tovalseraølle før presning i en hydraulisk presse og opvarmning.

Det fiberholdige cementprodukt, der indeholdt 2 rumfangsi; carbonfibre, havde følgende egenskaber: 17

DK 162599 B

Bøjningsstyrke 110,05 - 16,8 MPa, Bøjningsmodul 41,02 - 5,2 GPa, -2

Brudenergi 0,5 KJm r

Slagenergi 3,2 ί 1,03 KJm 2.

5 2. Ovennævnte fremgangsmåde blev gentaget med undtagelse af, at den ikke-vævede glasfibermåtte blev erstattet med hakkede glasfibre, idet glasfibrene var tilfældigt fordelt mellem naboplader af cementmaterialet. Det fiberholdige cementmateriale blev hærdet til et cementprodukt. Produktet hav- 10 de utilfredsstillende egenskaber, idet de tilfældigt fordelte glasfibre, som fandtes i produktet i en mængde på 2 rumfangs%, var tilbøjelige til at forhindre, at naboplader af cementmateriale klæbede sammen.

3. Et cementmateriale som anvendt ovenfor med undtagelse af, 15 at materialet indeholdt 17 dele vand, blev fyldt i en snegle ekstruder sammen med hakkede glasfibre, og det fiberholdige materiale blev ekstruderet til fom af en stang, og stangen blev anbragt i en ovn ved 80°C i 16 timer for at fremstille et hærdet fiberholdigt cementprodukt.

20 Cementproduktet indeholdende 10 rumfangs% glasfibre havde følgende egenskaber: Bøjningsstyrke 72,96 ί 6,87 MPa, Bøjningsmodul 37,19 - 0,84 GPa, -2

Brudenergi 0,5 KJm , _2 25 Slagenergi 3 KJm

Til sammenligning havde et industrielt tilgængeligt asbest-cementprodukt i højt komprimeret form (Syndanio) og indeholdende ca. 50 rumfangs% fibre følgende egenskaber: 18

DK 162599 B

-f Bøjningsstyrke 48,8 - 0,8 MPa, Bøjningsmodul 16,9 - 0,3 GPa, + -2 Brudenergi 2 - 0,3 KJm , -2

Slagenergi 5 KJm 5 EKSEMPEL 2.

Fremgangsmåden i eksempel 1 blev gentaget til fremstilling af et fiberholdigt materiale og et cementprodukt deraf med undtagelse af, at cementproduktet indeholdt 3,4 rumfangs% fibre, og materialet var fremstillet af 6 plader af cement-10 holdigt materiale og 5 lag glasfibermåtte.

Egenskaberne af cementproduktet var som følger: Bøjningsstyrke 124 - 8 MPa, Bøjningsmodul 43 - 1 GPa, + -2 Brudenergi 2,62— 0,55 KJm , 15 Slagenergi 13,4 - 2,7 KJm-2.

EKSEMPEL 3.

Fremgangsmåden i eksempel 1 blev gentaget med undtagelse af, at i stedet for glasfibermåtte blev der anvendt en vævet nylonfibermåtte af 1270 decitex fiber med 7,1 tråd pr. cm 20 i en første retning og 6,7 tråde pr. cm i en retning vinkelret derpå. Det fiberholdige cementprodukt indeholdt 5,4 rumfangs% nylonfiber, og cementproduktet havde følgende egenskaber : Bøjningsstyrke 120 ί 2,7 MPa, + 25 Bøjningsmodul 47 - 1,2 GPa, + —2

Brudenergi 15,9- 3,0 KJm ,

Slagenergi 38 - 7,7 KJm-2.

19

DK 162599 B

EKSEMPEL 4.

Fremgangsmåden i eksempel 3 blev gentaget med undtagelse af, at den vævede nylonmåtte omfattede 360 decitex fiber og 12,6 tråde pr. cm i en første retning og 12,6 tråde pr. cm i en 5 retning vinkelret derpå. Det fiberholdige cementprodukt indeholdt 5,4 rumfangs! fiber.

Cementproduktet havde følgende egenskaber: Bøjningsstyrke 128 - 8,2 MPa, Bøjningsmodul 48 -1,8 GPa, 10 Brudenergi 9,17- 0,84 KJm-^, + -2

Slagenergi 25,5 - 3,8 KJm EKSEMPEL 5.

Fremgangsmåden i eksempel 1 blev gentaget med undtagelse af, at det cementholdige materiale havde følgende sammensætning: 15 100 dele sædvanlig Portland-cement (Snowcrete), 5 dele hydroxypropylmethylcellulose, 15 dele vand.

Den fibrøse måtte, som blev anvendt, omfattede plader af vævet stålnet med en hulstørrelse på ca. 1 mm, og hærdningen 20 blev bevirket ved at presse materialet ved omgivelsernes temperatur og 3 MPa i 48 timer, efterfulgt af hærdning i 7 dage ved 100% relativ fugtighed.

Det fiberarmerede cementprodukt, der indeholdt 3 rumfangs! fiber, havde følgende egenskaber: 20

DK 162599 B

Bøjningsstyrke 55,07 - 8,2 MPa, Bøjningsmodul 39,24 - 5,5 GPa,

Brudenergi 33,99 - 8,9 KJm""2,

Slagenergi 13,29 - 2,4 KJm 2.

5 EKSEMPEL 6-8.

I tre separate eksempler blev fremgangsmåden i eksempel 4 gentaget med undtagelse af, at antallet af plader af cementmateriale og nylonfibermåtte blev varieret.

Eksempel 6: 10 5 plader cementmateriale og 4 nylonfibermåtter blev anvendt.

Cementproduktet, som indeholdt 8,8 rumfangs% fiber, havde følgende egenskaber: Bøjningsstyrke 98,15 - 4 MPa, Bøjningsmodul 36,7 - 1 GPa, 15 Brudenergi 18,0 - 2 KJm 2.

Eksempel 7: 9 plader af cementmateriale og 8 nylonfibermåtter blev anvendt.

Cementproduktet, som indeholdt 11,0 rumfangs% fiber, havde følgende egenskaber: 20 Bøjningsstyrke 63,45 - 4 MPa, Bøjningsmodul 31,1 - 0,2 GPa, + —2

Brudenergi 37,9 -1,5 KJm , + -2

Slagenergi 91,7 -32 KJm

Eksempel 8: 25 12 plader af cementmateriale og 11 nylonfibermåtter blev an- 21

DK 162599 B

vendt.

Cementproduktet, som indeholdt 15 rumfangs! fiber, havde følgende egenskaber: Bøjningsstyrke 54,1 - 2,8 MPa, 5 Bøjningsmodul 30 GPa,

Brudenergi 44,3 - 12 KJm 2,

Slagenergi 121,2 - 17 KJm""2.

EKSEMPEL 9 og 10.

Fremgangsmåden i eksempel 1 blev gentaget med undtagelse af, 10 at der i stedet for glasfibermåtten blev anvendt en vævet polyamidfibermåtte af 1000 denier fiber (Kevlar, E.I.DuPont de Nemours, Inc.), og i eksempel 9 blev anvendt 13 plader cementmateriale og 12 fibermåtter, idet fibrene fandtes i cementproduktet i en mængde på 9 rumfangs!, og i eksempel 10 15 blev der anvendt 3 plader cementmateriale og 2 fibermåtter, idet fibrene fandtes i cementproduktet i en mængde på 4,2 rumfangs!.

Egenskaberne af cementprodukterne var som følger:

Eksempel 9 Eksempel 10 20 Bøjningsstyrke 94,25 - 6,8 MPa 128,33 - 6,4 MPa Bøjningsmodul 37,4 ί 1,4 GPa 52,8 ί 6,72 GPa

Brudenergi 78,6 - 2,8 KJm 2 21,32-3,2 KJm”2 -2

Slagenergi 88,6 KJm

Claims (17)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af en støbelig, fiberhol-5 dig, cementholdig kompositgenstand ved at kombinere en måtte af et vanduopløseligt fibrøst materiale med et vandigt, ce-mentholdigt materiale omfattende hydraulisk cement og vand, kendetegnet ved, at man bringer mindst en måtte af et vanduopløseligt fibrøst materiale i kontakt med mindst en 10 overflade af et formet legeme af et cementholdigt materiale, som er støbeligt, og som bevarer formen efter støbning på en sådan måde, at det bevirker, at måtten i det mindste fastklæ-ber til det formede legemes overflade, og at det cementholdige materiale omfatter en homogen blanding af mindst en hydraulisk 15 cement, vand i en mængde på højst 25 vægt% af den hydrauliske cement i materialet, og mindst et vandopløseligt eller vand-dispergerbart polymert materiale i en mængde på mindst 1 vægt% af den hydrauliske cement i materialet. 20 2i Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det formede legeme er i form af e,n plade.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at det cementholdige materiale omfatter mindst 5 25 vægt% vand beregnet på vægten af den hydrauliske cement i materialet .

4. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 til 3, kendetegnet ved, at det cementholdige materiale højst om- 30 fatter 20 vægt% vand beregnet på vægten af den hydrauliske cement i materialet.

5. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 til 4, kendetegnet ved, at det cementholdige materiale omfatter 35. til 15 vægt% vandopløseligt eller vanddispergerbart polymert materiale beregnet på vægten af den hydrauliske cement i materialet. DK 162599 B

6. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 til 5, kendetegnet ved, at det vandopløselige eller vanddisper-gerbare polymere materiale omfatter hydroxypropylmethylcellu-1 ose. 5

7. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 til 5, kendetegnet ved, at det vandopløselige eller vanddisper-gerbare polymere materiale omfatter delvis hydrolyseret poly-vinylacetat. 10

8. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 til 7, kendetegnet ved, at den hydrauliske cement er valgt blandt calciumsi 1ikatcement og calciumaluminatcement.

9. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 til 8, ken detegnet ved, at en måtte af fibrøst materiale er presset ind i mindst en overflade af det formede legeme.

10. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 til 9, k e n -20 d e t e g n e t ved, at en eller flere måtter af fibrøst materiale er presset mellem to plader af det cementholdige materiale.

11. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 til 10, k e n - 25 detegnet ved, at mere end to plader af det støbelige, cementholdige materiale anvendes, og at en eller flere måtter af fibrøst materiale presses mellem hvert nabopar af plader.

12. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 til 11, k e n - 30 detegnet ved, at kontakten mellem det formede legeme og måtten af fibrøst materiale sker i en hydraulisk presse.

13. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 til 11, kendetegnet ved, at en eller flere plader af det cement- 35 holdige materiale og en eller flere måtter af fibrøst materiale føres gennem klemstedet mellem et par roterende valser. DK 162599 B

14. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 til 13, kendetegnet ved, at måtten af fibrøst materiale er en vævet måtte.

15. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 til 14, ken detegnet ved, at det fibrøse materiale er valgt blandt glasfiber, stålfiber og polyamidfiber.

16. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 til 15, k e n -10 detegnet ved, at måtten af fibrøst materiale anvendes i en mængde, således at der i et cementprodukt fremstillet ved hærdning af den cementholdige kompositgenstand er 0,5 til 20 volumen% af måtte til stede af det fiberholdige cementprodukt.

17. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 til 16, ken detegnet ved, at den er modificeret således, at det cementholdige materiale omfatter mindst et partikelformet materiale, og at der i materialet højst er 25 vægt% vand beregnet på vægten af den totale vægt af den hydrauliske cement og 20 det partikel formede materiale til stede i midlet og mindst 1 vægt% af vandopløseligt eller vanddispergerbart polymert materiale beregnet på vægten af den totale vægt af den hydrauliske cement og det partikelformede materiale til stede i midlet.

18. Fremgangsmåde til fremstilling af fiberarmeret cementpro dukt, kendetegnet ved, at man hærder en komposit-genstand fremstillet ved fremgangsmåden ifølge ethvert af kravene 1 til 17. 30 35