FI76544B - Ark samt foerfarande foer dess framstaellning. - Google Patents

Description

--V------- r—. ,,,.. PATENTTIJULKAISU Π ί Z A A

9SjTJ c i ( patemtskrift 7654 4 (51) Kv.lkJlnt-CI^ C Qi) B 16/06 (21) Patenttihakemus — Patenunsöknlng 773955 v -7 (22) Hakemitptivl — Ansökningsdag 28.12.77 (23) AlkupSivl — Gfltighetsdag 28.12.77 SUOMI —FINLAND (41) Tullut Julkiseksi — Blivit offentlig 29.06.79 xpax (44) NihtSviksipanon Ja kuul.Julkaisun pvm.— 29.07.88 \· / Antäkan utlagd och utl.skriften publicerad (45) Patentti myönnetty — Patent meddelat 10.11 .88

Patentti- ja rekisterihallitus (86) Kv.hakemus — Int.ansökan

Patent- och registerstyrelsen (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begird prloritet (73) Netcem International Holdings S.A., 15 Boulevard Roosvelt, Luxembourg,

Luxemburg(LU) (72) David James Hannant, Great Bookham, Surrey, Iso-Britannia-Storbritannien(GB) (74) Oy Hei nänen Ab (54) Levy sekä menetelmä sen valmistamiseksi - Ark samt förfarande för dess f ramstäi In ing

Esillä olevan keksinnön kohteena on levy tai muunlainen tuote, joka käsittää veden avulla kovetettuun massaan yhdistetyn, orgaanista ainetta olevan verkkorakenteen.

On monia vuosia ollut tunnettua, että asbesti ja varsinkin ns. sininen asbesti muodostaa terveydellisen vaaran sekä työntekijöille, jotka työskentelevät mineraalikaivoksissa, että käyttäjille, varsinkin silloin kun käyttäjän on käsiteltävä asbestikuituja sisältävää materiaalia leikkaamalla tai sahaamalla siitä esineitä.

Rakennusteollisuudessa on valmistettu asbestisementtilevyjä ja muita tuotteita, kuten putkia ja sadevesikouruja, joita 2 76544 niiden hinnan halpuuden ja säänkestävyysominaisuuksien johdosta käytetään yleisesti kohteissa, joissa niihin ei kohdistu suurta kuormitusta. Paikoilleen asennettuina ei tällaisten tuotteiden asbestipitoisuus enää vaikuta millään tavoin haitallisesti niihin henkilöihin, jotka oleskelevat rakennuksessa, mutta on todettu, että aina asennusvaiheeseen saakka ne henkilöt, jotka joutuvat kosketukseen asbestipi-toisten tuotteiden kanssa, joutuvat alttiiksi huomattavalle terveydelliselle vaaralle, Asbestisementtisille tuotteille on saatavissa lukuisia vaihtoehtoja, joihin kuuluvat kaikki perinteiset rakennusmateriaalit, mutta kaikilla näillä on se haitta, että ne ovat olennaisesti kalliimpia tai aiheuttavat suurempia työkustannuksia asennustyövaiheessa tai tietyissä tapauksissa myös niitä kuljetettaessa.

Näistä taustatekijöistä on seurauksena se, että on tehty monia yrityksiä asbestisementtiseoksiin perustuvia tuotteita korvaavien tuotteiden aikaansaamiseksi, mutta tähänastisten tulosten haittana on ollut se, että tuotteet ovat olleet liian kalliita verrattuna asbestisementtituotteisiin ja/tai ominaisuuksiltaan heikompia.

Brittiläisessä patenttijulkaisussa 1 130 612 on ehdotettu lisättäväksi vedellä kovetettavaan massaan, joka on aineseos, joka muodostuu kokonaan tai suurimmaksi osaksi yhdessä tai useammasta epäorgaanisesta aineesta ja vedestä ja joka on kovetettavissa kiinteäksi, koossa pysyväksi massaksi, enintään 2 paino-% lyhyitä kuituja, jotka on muodostettu venyr tetystä ja sen jälkeen kuidutetusta kalvosta. Tässä patenttijulkaisussa ehdotetaan lisäksi, että kalvon tulisi olla polyolefiinikalvo ja varsinkin polypropeenikalvo, Julkai-r sussa esitettyjen kuitujen pituus on korkeintaan 7,5 cni,ja ohuet levyt, jotka on tehty tällaisia kuituja sisältävästä seoksesta, olisivat sopimattomia useimpiin käyttötarkoituk^ siin.

Brittiläisessä patenttijulkaisussa 1 429 167 on myös ehdotet- 3 76544 tu käytettäväksi kuiduilla lujitettua aineseosta, jossa on fysikaalisesti yhtenäinen, etukäteen valmistettu yhdisteinä, joka sisältää absorboivia kuituja ja lujitekuituja, jotka ovat lasia, terästä, hiiltä, booria, kuparia, pronssia, alumiinia tai sen seosta,asbestia tai silikoniyhdistettä,ei-absorboivaa polyamidia, ei-absorboivaa polyeseriä, ei-absor-boivaa polyakrylaattia, polyolefiinia tai polyuretaania. Lisäksi on tässä julkaisussa ehdotettu, että esiyhdistelmä voi sisältää esikudottua nauhaa, kangasta tai verkkoa.

4

Mainitussa patenttijulkaisussa olevissa esimerkeissä on lu-jitekuituina käytetty ainoastaan teräslankoja ja lasikuituja. Käyttämällä näitä yhdessä absorboivien kuitujen kanssa saadaan aikaan tyydyttävät lujuusominaisuudet. Lujitekuituja ja absorboivia kuituja koskevat esisekoitusvaatimukset tekevät kuitenkin välttämättömäksi lisäprosessivaiheen, minkä johdosta tuloksena on kallis tuote. Se tosiasia, että asbesti mainitaan mahdollisena lujitekuituna, todistaa sitä, että ehdotuksen tarkoituksena ei ollut korvata asbestisement-tilevyjä vaan sen sijaan parantaa tällaisten levyjen lujuusominaisuuksia ,

Brittiläisestä patenttijulkaisusta 1 404 755 tunnetaan se-menttituote, joka on vahvistettu synteettistä tai orgaanista polymeerimateriaalia olevalla kudoksella tai matolla. Julkaisun mukaan nämä sijoitetaan erilleen toisistaan betonirakenteen eri kohtiin, Tällä tuotteella ei kuitenkaan ole voitu korvata asbestisementtituotteita eikä sitä muutenkaan liene hyödynnetty käytännössä, US^patenttijulkaisussa 3 591 395 on esitetty veden vaikutuksista kovettuva massa, joka on vahvistettu orgaanisella materiaalilla. Julkaisu sisältää maininnnan kudotusta verkosta mutta esittää kuitenkin vaatimuksissa ja esimerkeissä keksintönä sen, että vahvikkeena käytetään lyhyiksi kappaleiksi pilkottua fibrilloitua polypropyleeniä. Asbestise-menttituotteiden korvaamisongelmaan ei tämäkään julkaisu ole käytännössä tuonut ratkaisua.

4 76544

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada levy tai vastaava tuote, joka muodostaa asbestisementttituotteil-le käyttökelpoisen vaihtoehdon, joka on kilpailukykyinen as-bestisementtituotteiden kanssa. Tunnusomaista keksinnölle on se, että tuotteeseen sisältyvä verkkorakenne on muodostettu fibrill°idusta orgaanisesta kalvosta ja että verkkorakenne on yhdistetty veden avulla kovetettuun massaan useampina jatkuvina päällekkäisinä kerroksina.

Käyttämällä jatkuvaa orgaanista fibrii-oitua kalvoa, joka on sisällytetty verkkorakenteena veden vaikutuksesta kovettuvaan massaan, tulee mahdolliseksi valmistaa sellaisia esineitä, joilla on ainakin tietyissä suhteissa olennaisesti paremmat ominaisuudet kuin esimerkiksi asbestisementtituot-teilla, minkä lisäksi ne ovat kustannuksiin nähden kilpailukykyisiä.

Tuotteessa käytetty verkkorakenne perustuu sopivimmin fibril-loituun polyolefiinikalvoon, koska sitä käyttämällä saadaan erittäin hyvät ominaisuudet kustannuksiin, jotka ovat tällä hetkellä kilpailukykyiset tavallisten asbestikuitujen kanssa. Käytettäessä edullisinta lujiteainetta, nimittäin polypropeenia, voidaan sisällyttämällä suuri määrä kerroksia tuotteen paksuuden senttimetriä kohti aikaansaada lop·^ putuote, jolla ovat riittävän hyvät lujuusominaisuudet se-menttipohjäisten levyjen tuotantoa varten, jolloin ko, tuote ei ainoastaan ole kilpailukykyinen hinnassa asbestituotteiden kanssa vaan sillä on myös sellaiset ominaisuudet, jotka tekevät sen käytön mahdolliseksi moniin erilaisiin tarT koituksiin ja olosuhteisiin, joissa asbestiSementtituottei-ta ei voida käyttää.

Tiettyjä tarkoituksia varten voi olla edullista sijoittaa kahden veden avulla kovetetusta massasta ja verkkorakenteesta muodostuvan kerroksen välille ainakin yksi välikerros, 5 76544 joka on veden avulla kovetettua massaa tai muuta ainetta, jossa ei lainkaan ole lujitetta.

Esillä olevan keksinnön kohteena on myös menetelmä edellämainitun levyn tai vastaavan tuotteen valmistamiseksi. Menetelmässä muodostetaan orgaanista ainetta oleva verkkorakenne ja tämä verkkorakenne yhdistetään veden vaikutuksesta kovettuvaan massaan, minkä jälkeen massa kovetetaan. Erityisesti tunnunomaista menetelmälle on se, että verkko-rakenne muodostetaan fibrilloidusta orgaanisesta kalvosta ja yhdistetään veden vaikutuksesta kovettuvaan massaan useampina jatkuvina päällekkäisinä kerroksina.

Sanonta "veden vaikutuksesta kovettuva massa" tarkoittaa tässä yhteydessä kuivaa tai olennaisesti kuivaa seosta, jossa on yhtä tai useampaa epäorgaanista ainetta, jotka veteen sekoitettuna kovettuvat kiinteäksi, jäykäksi massaksi, Portland-sementti ja kipsi ovat esimerkkejä tällaisista massoista,

Fibrilloitua orgaanista kalvoa olevien kerrosten jatkuvuudella tarkoitetaan lähinnä sellaista tilannetta, jossa ne eri osaset, joista verkkorakenne muodostuu, ulottuvat verkkorakenteen sisältävässä tuoteessa sen reunasta reunaan jossakin tuotteen päädimensioista, kuten tuotteen leveys-^ tai pituussuunnassa tai molemmissa. Yleisemmin tarkoitetaan jatkuvuudella sitä, että verkkorakennetta ei voida sekoittaa veden vaikutuksesta kovettuvaan massaan pyörivässä sekoit-timessa, Kalvo, jolla voidaan aikaansaada tyydyttäväiä tuloksia, on niin pitkä, että se sijoitettuna pyörivään se-koittimeen muuttuisi takkuiseksi massaksi, joka olisi suurelta osin erillään veden vaikutuksesta kovettuvasta massasta. Kalvoa ei voida myöskään ruiskuttaa veden vaikutuksesta kovettuvan aineen kanssa sillä tavoin, kuin kuitusementtejä ja betoneja ruiskutetaan.

Keksintö ei perustu seoksessa olevan orgaanisen kalvon kykyyn absorboida vettä, mutta se ei sulje pois tällaisten ab- 6 76544 sorboivien aineiden käyttöä. Polypropeenia käytettäessä veden absorptio on käytännöllisesti katsoen olematonta kosteassa atmosfäärissä. 24 tunnin mittaisen veteen upotuksen jälkeen mitattiin absorptio pienemmäksi kuin 0,10% olosuhteissa, jotka on määritelty ASTM-standardissa D 570-63.

Kalvon liittämistä tuotteeseen voidaan helpottaa käyttämällä dispergointiainetta, joka aikaansaa veden vaikutuksesta kovettuvaa ainetta olevien hiukkasten suspension muodostumisen ja auttaa niiden tunkeutumista verkon lävitse sillä tavoin, että komponentit liittyvät kiinteästi toisiinsa. Yleensä tällaiset dispergointiaineet, jotka ovat soveliaita tähän tarkoitukseen, ovat sulfonoituja polymeerisiä aineita kuten pienimolekyylipainoista hartsia, sulfonoitua me-lamiiniformaldehydimuovia tai sulfonoitua naftaleeniformal-dehydimuovia,

Dispergointiaine ei kuitenkaan ole olennaisen tärkeä, silliä materiaalin liijuus riippuu sen komponenttien mekaanisesta kiinnittymisestä toisiinsa ja verkkorakenteen erittäin suuresta pinta-alasta tiettyä tilavuusyksikköä kohti, mikä vaikuttaa veden vaikutuksesta kovettuvan massan murtumisalt-tiuteen.

Edullisimmin joukko imeytettyjä verkkokerroksia, jotka ovat jatkuvasta, fibrilloidusta orgaanisesta kalvosta muodostuvaa verkkorakennetta, yhdistetään massaan ja puristetaan, tasoitetaan tai täristetään päällekkäisinä, yleensä alle 5 mm;n paksuisina kerroksina lisäämällä kerrosten määrää siksi, kunnes haluttu tuotteen kokonaispaksuus on saavutettu ,

Verkkorakenne on valmistettu sopiyimmin polyolefiinikalyosr ta, jota on venytetty sen molekyylirakenteen orientoimiseksi siten, että saavutetaan suuri vetolujuus ja myöskin kasvanut kimmomoduli. Polypropeenikalvon tämänhetkisissä teollisissa sovellutuksissa venytysprosessilla aikaansaadaan po- 7 76544 1ypropeenikalvon venyminen 5-20 kertaiseksi verrattuna venymättömään pituuteen.

Vaihtoehtoisesti voidaan kalvo valmistaa suorittamalla kuituja muodostava kiteytys.

Venytyksen tai kiteytysprosessin jälkeen kalvo on tilassa, jossa fibrilloituminen alkaa, ja se voi fibrilloitua jatkokäsittelyssä tai sopivalla mekaanisella käsittelyllä, esimerkiksi telavalssauksella, joka tapahtuu samoin kuin sidos-lisäaineen raaka-aineena käytetyn polypropeenikalvon käsittely.

Valmistettu verkkorakenne on tasainen, avoin, ei-kudottu, po-lypropyleenikalvoa oleva verkko, jonka elementit muodostuvat kalvosta eivätkä monofilamenteista. Ilmaisua "tasainen" ei kuitenkaan tule tulkita siten, että verkkorakenne sijaitsisi lopullisessa tuotteessa välttämättä yhdessä tasossa vaikkakin se ennen sen sisällyttämistä tuotteeseen on tavallisesti niin taipuisa, että se tasaiselle alustalle asetettuna mukautuu alustan muotoon.

Lujitteen muodostava verkkorakenne voi vahtoehtoisesti olla kudottu tapaan, josta käytetään toisinaan nimitystä "leno"-kudos, jolloin loimi on kahdennettu sillä tavoin, että kussakin risteyskohdassa kude kulkee kaksinkertaisen loimen ' alitse, Nämä kaksi lointa on kerrattu sen jälkeen, ennenkuin seuraava kudelanka kulkee jälleen samaan tapaan kahden loimen välitse, Tällä tavoin saadaan aikaan se etu, että syntyy verkko, joka säilyttää muotonsa, kun sitä käsitellään teollisissa laitteissa, ja kaksinkertaisen kudoksen käyttäminen edesauttaa mekaanisen sidoksen syntymistä veden vaikun tuksesta kovettuvan massan ja verkkorakenteen kesken, Kudota tu verkkorakenne omaa siten etuja valmistuksen kannalta, mutta toisaalta sillä on se haitta, että se on kalliimpi ja voi vaatia suuremman määrän materiaalia vastaavien ominaisuuksien saavuttamiseksi, "Leno"-kudoksen loimi ja kude on samoin kuin ei-kudotut verkkorakenteet muodostettu fibrilloidusta 8 76544 muttei venytetystä polypropeenista.

Edullisin edllä mainituista lujitteista on kuitenkin venytetty ei-kudottu verkko, joka on valmistettu venytetystä kalvosta mekaanisella fibrilloinnilla yhdenmukaiseksi rakenteeksi, jollainen on esitetty kuviossa 1. Eräs tällä ei-kudotulla verkkorakenteella aikaansaatava etu on sen erittäin halvan hinnan lisäksi se, että se voidaan tehdä erittäin ohuista kalvoista, minkä johdosta tulee mahdolliseksi lisätä materiaalin ominaispinta-alaa ja sisällyttää paljon useampia lujitekerroksia tietyn paksuiseen valmiin seen levyyn tietyllä materiaalin kokonaismäärällä. Kalvon paksuus voi olla rajoissa 1-1000 mikronia, mutta edullisimmin käytetään ohuita kalvoja, joiden paksuus on alueella 15-150 mikronia, Paksuuden valinta riippuu kuitenkin rakenteeseen sijoitettavan verkon määrästä eli viime kädessä valmiin tuotteen halutuista ominaisuuksista, Fibrilloidun orgaanisen kalvon käyttö tekee mahdolliseksi erittäin hyvän mekaanisen sidoksen syntymisen massan ja verkkorakenteen kesken, mikä ilmeisesti on selityksenä tuotteen hyville ominaisuuksille, Tällainen on mm, murtumien pituuden ja keskinäi-sen välimatkan toivottu pieneneminen tuotteessa, joka on joutunut alttiiksi murtumien syntymiselle, Polyolefiineis-tä polypropeeni on suositeltavin, mutta myös polyamideilla on hyviä ominaisuuksia ja ne voidaan fibrilloida joko kudotun tai ei-kudotun verkkorakenteen aikaansaamiseksi.

yeden vaikutuksesta kovettuva massa on edullisimmin tavallinen Portland-sementti, jossa on myös täyteainetta kuten erittäin hienoa hiekkaa ja/tai hienonnettua polttoainetuh-kaa, ja hienousaste on tärkeä, koska muussa tapauksessa ei tapahtuisi riittävää tunkeutumista verkkorakenteen ja massan kesken, jolloin seurauksena olisi se haitta, että syntyisi aukkokohtia ja heikkoja kohtia. Täyteaineen hienous on erittäin tärkeä seikka silloin, kun muodostetaan suuri määrä verkkokerroksia ja tällöin hienojakoisen aineen hienousaste valitaan lujittavien verkkokerrosten lukummäärän mukaan, 9 76544

Aineseos voi sisältää myös lisäaineena lyhyitä kuituja, jotka mm. parantavat valmiin tuotteen pinnan laatua. Tällaiset lisäaineet eivät kuitenkaan muodosta osaa fibrilloidus-ta orgaanisesta verkkorakenteesta ja normaalisti ne sijoitetaan verkkorakenteen yläpuolelle ja alapuolelle.

Levyssä, jonka tarkoituksena on korvata paksuudeltaan tavallinen asbestisementtilevy, on edullisimmin ainakin 6 tai 7 verkkokerrosta, jotka muodostavat 5-7 % levyn tilavuudesta, mutta vielä paremmat lujuusominaisuudet voidaan aikaansaada lisäämällä verkkokerrosten määrää, ja kun erittäin ohuesta kalvosta valmistettua jatkuvaa verkkoa käytetään lähtöaineena, voidaan verkkokerrosten lukumäärää lisätä useampaan sataan ja tietyissä rajoisssa iskunkestävyys ja muodonmuutos-käyrän pinta-ala taivutuksessa sekä jännitys-venymä-käyrän pinta-ala venytysrasituksessa voidaan saada huomattavasti paremmaksi kuin asbestisementillä, On ilmeistä, että yläraja verkon tilavuudelle suhteessa vedessä kovettuvaan massaan 'on suuruusluokkaa 15 % .

Kun kysymyksessä ovat asbestisementtien lailla symmetrises-r ti poimutetut levyt, on yleensä toivottavaa, että suurin osa verkkokerroksista on orientoitunut samaan suuntaan kuin poimut, mutta muiden käyttötarkoitusten yhteydessä voi olla edullisempaa orientoida verkkokerrokset toisin tai jopa useammalla eri tavalla yhdessä ja samassa levyssä, jolloin päällekkäiset kerrokset eivät välttämättä ole suorissa kulmissa toistensa suhteen, Mikäli tuotteseen käytössä kohdistuvan kuormitusrasituksen suunta on ennakolta tiedossa, on luonnollisesti edullisinta suunnata suurin osa fibrilleistä tämän kuormitussuunnan mukaisiksi.

Valmistettaessa levyjä on edullista, jos sen jälkeen, kun on muodostettu tietty määrä veden vaikutuksesta kovettuvaa massaa ja lujitetta olevia kerroksia* näihin kohdistetaan puristus mekaanisen sidoksen aikaansaamiseksi massan ja fibrillien kesken, minkä lisäksi vettä voidaan poistaa alipaineella käyttämällä suodatinkalvoa, kuten menetellään mo- „ · > 10 76544 nissa betonituotteiden valmistusmenetelmistä.

Voidaan valmistaa myös monia muita tuotteita kuin yksinkertaisia levyjä. Niinpä monikerroksisia verkkorakenteita voidaan kääriä erilaisten muottien ympärille, jotta saataisiin aikaan haluttuja , muodoltaan tavallisesta poikkeavia tuotteita .

Esillä olevan keksinnön erilaisia sovellutusmuotoja havainnollistetaan lähemmin seuraavissa esimerkeissä, jotka liittyvät oheisiin piirustuksiin, joissa

Kuv. 1 esittää levitettynä ja isometrisesti esillä olevan keksinnön mukaista levyä, jossa on useita jatkuvia, fibrilloitua kalvoa olevia ei-kudottuja verkkokerroksia.

Kuv. 2 on diagrammi, jossa on ordinaattana kuormitus (kN) ja abskissana taipuma (mm), ja käsittää lisäksi koekappaleen, jossa on verkkorakenne, joka on ei-kudottua, fibrilloitua kalvoa.

2

Kuv. 3 on diagrammi, jossa ordinaattana on jännitys (MN/m ) — 6 ja abskissana venymä xlO , ja käsittää lisäksi koekappaleen, joka sisältää ei-kudottua, fibrilloitua polypropeenikalvoa.

KuV. 4 on diagrammi, jossa ordinaattana on kuormitus (kN) ja abskissana taipuma (mm), ja käsittää lisäksi koekappaleen, joka on samaa materiaalia kuin kuviossa 3 esitetty, 2

Kuv. 5 on diagrammi, jossa ordinaattana on jännitys (MN/m ) ja abskissana venymä xlO ^ alkuperäisellä murtuma-kohdalla, ja käsittää lisäksi koekappaleen, joka sisältää kudottua polypropeenia.

n 76544 2

Kuv. 6 on diagrammi, jossa ordinaattana on jännitys (MN/m ) ja abskissana venymä xlO ® ja josta käy selville kuvion o mukaisen koekappaleenvenyvyys murtuman syntymisen jälkeen, ja

Kuv. 7 on diagrammi, jossa ordinaattana on kuormitus (kN) ja abskissana taipuma (mm), ja käsittää lisäksi koekappaleen, joka sisältää kudottua, fibrilloitua polypropeenikalvoa ,

Esimerkki 1

Taivutuskokeen alaiseksi asetettava koekappale valmistettiin keksinnön mukaisella mentelmällä siten, että se sisälsi 6 % sen kokonaistilavuudesta jatkuvaa tasaista verkkorakennetta, joka oli venytettyä fibrilloitua polypropeenikalvoa, jonka paksuus oli noin 100 mikronia. Seuraavat painosuhteet valittiin veden vaikutuksesta kovettuvan massan aikaansaamiseksi: “"sementtiä 1,0, vettä (kokonaismäärä) 0,34, jahettua poltto-ainetuhkaa 0,25, hienoa hiekkaa, joka läpäisi 600 mikronin seulan, 0,19, ja dispergointiainetta (sulfonoitua melamiini-formaldehydimuovia) 0,03,

Koekappale oli suorakulmainen ja sen mitat olivat 13,5 mm x 50 mm x 150 mm. Kokeita suoritettiin 135 mm jännevälillä ja tulokset on esitetty kuvion 2 diagrammissa , jossa on ordinaattana kuormitus (kN) ja abskissana taipuma (mm). Suhteellisen suuri murtumisen jälkeinen taipuisuus perustuu jatkuvan verkkorakenteen ja sementtimatriisin keskinäiseen sitoutumiseen ja kykyyn kantaa kuormistusta vielä sen jälkeen kun matriisin murtuminen on tapahtunut.

Kuormitus poistettiin siinä vaiheessa, kun taipuma oli noin 6 mm, ja kappaleen muoto palautui siten, että lopulliseksi taipumaksi jäi 1,5 mm. Mitään murtumia ei ollut havaittavissa paljaalla silmällä kuormituksen alaisessa kohdassa koekappaleessa sen jälkeen, kun kuormitus oli poistettu, mutta 12 76544 mikroskooppisen tarkastelun perusteella todettiin erittäin hienoja murtumia, jotka olivat 1-3 mm:n etäisyydellä toisistaan.

Kuviossa 2 sillä kohdalla, jossa kuormitus oli poistettu, oli murtumamoduli laskettuna tavanomaiseen tapaan käyttämällä 2 elastista analyysiä noin 27 MN/m , mutta suurinta kuormitusta ei oltu saavutettu. Muilla samanlaisilla näytteillä on 2 saavutettu murtumamodulit, joka ovat suuremmat kuin 30 MN/m .

2

Kuviossa 2 on kN=14, 8 MN/m murtumamodulin arvona.

Esimerkki 2

Vaikkakin on edullista, että lujitteen osuus tilavuudessa on suurempi kuin 5 %, on esillä olevan keksinnön mukaan mahdollista aikaansaada moninkertainen murtumakohtien muodostuminen vedon ja taivutuksen seurauksena sekä taivutuslujuuden lisääntyminen myös pienemmillä määrillä jatkuvaa, tasaista, ei-kudottua verkkorakennetta.

Vetolujuuden koekappale (kuvio 3) valmistettiin käyttämällä esimerkin 1 mukaista veden vaikutuksesta kovettuvaa massaa, jossa oli 324 kerrosta tasaista, avointa verkkorakennetta, joka oli ei-kudottua, fibrilloitua polypropeenikalvoa. Kunkin kalvon paksuus oli paksuusalueen alemmalla rajalla. Koekappale oli poikkileikkaukseltaan suorakulmainen ja sen mitat olivat 15 mm x 30 mm x 280 mm, jolloin siinä oli noin 22 kerrosta kalvoa paksuuden yhtä millimetriä kohti. Kalvon kokonaistilavuus oli 2,3 % koekappaleen kokonaistilavuudesta. Kalvon tehollinen tilavuus vetojännityksen suunnasr sa on vaikea määrittää, kun kysymyksessä ovat tasaiset, avoi^-met verkkorakenteet, mutta se oli otaksuttavasti rajoissa 1,5-2 % tässä esimerkissä. Koekappale testattiin ja tuloko set on esitetty kuviossa 3, Murtumisen jälkeinen joustavuus oli huomattava samoin kuin esimerkissä 1, 13 76544

Esimerkki 3

Taivutuskoekappale valmistettiin samasta materiaalista, kuin esimerkissä 2. Koekappale oli suorakulmainen ja sen mitat olivat 14,5 mm x 50,5 mm x 150,00 mm. Kokeita suoritettiin käyttämällä 135,0 mm:n jänneväliä ja tulokset on esitetty kuvion 4 diagrammissa, jossa ordinaattana on kuormitus (kN) ja abskissa taipuma. Kuormituksen lisääminen murtumisen jälkeen oli mahdollista sen perusteella mitä esimerkissä 1 on selostettu. Tässä kokeessa murtumamoduli oli 1 kN=12, 7 kN/m^.

Esimerkki 4 Tässä esimerkissä valmistettiin poimutettua levyä ja veden vaikutuksesta kovettuvan massan koostumus oli sama kuin esimerkissä 1.

Lujitteena käytettiin kudottua materiaalia ("leno-kudos"), joka oli tehty jatkuvasta, orientoidusta, fibrilloidusta polypropyleenikalvosta ja jossa silmäkoko oli 3 mm mesh ja jossa oli suunnilleen kaksi kudelankaa yhtä loimilankaa kohti. Käytettiin kuutta verkkokerrosta, joista muodostettiin 1,5 mm:n paksuinen tuote. Neljä kerrosta sijoitettiin siten, että loimi oli poimujen suuntainen ja kaksi kerrosta siten, että kude oli poimujen suuntainen.

Valmista levyä, jonka mitat olivat 0,23 m xl,l m ja jonka poimut olivat korkeudeltaan 20 mm, testattiin B,S, 690, Part 3, 1973 mukaan, jolloin levy kesti vaaditun 334 Newtonin kuormituksen. Käytettiin syklisiä kuormituksia, joissa kuormitus oli alunperin 150 N, sen jälkeen 350 N, sitten 400 N ja lopuksi 800 N, Kullakin kuormalla suoritettiin kolme kuormitusta. Kuorman ollessa 150 N muodostui kaksi vähäistä murtumaa:kuormalla 350 N oli murtumien välimatka 10-40 mm, kuormalla 400 N oli murtumien välimatka pienentynyt, ja kuormalla 800 N oli todettavissa huomattavaa tai- 14 76544 pumista ja murtumien välimatkat olivat alueella 3-6 inm.

Samanlaisilla levyillä suoritettiin pitkäaikaisia kuormituskokeita käyttämällä jatkuvaa yhdenmukaisesti jaettua kuor- 2 2 maa, joka oli 0,75 kN/m 27 päivän ajan ja 1,5 kN/m seu- raavan 33 päivän ajan. Jäljelle jäänyt taipuma kuormituksen poistamisen jälkeen oli pienempi kuin 2mm jännevälillä 0,93 m. Yhdenmukaisesti jaettu kuorma lisättiin arvoon 2 2 kN/m , jolloin kuormitusta taipuman funktiona esittävä käyrä osoitti, että olennainen murtuminen oli tapahtunut.

2

Jatkuvasti ylläpidetty kuormitus 0,75 kN/m murtumisen jälkeen aikaansai 30 päivässä viruvuuteen perustuvan muutoksen, joka oli 0,25 mm. Yhdenmukaisesti jaetut kuormat olivat sellaiset, kuin on esitetty standardissa B.S. 5249, osa 14, 1975 asbestisementtilevylle.

Esimerkki' 5 'Vetolujuuden määrittämiseen tarkoitettu koekappale valmistettiin käyttämällä esimerkin 1 mukaista seosta, sekä 150 kerrosta kudottua polypropeenia ("leno"-kudosta) , Kerroksiin kohdistettiin puristus samalla kun niitä saatettiin päällekkäin, Verkkorakenne muodosti 8 % koekappaleen tilavuudesta.

Koekappaletta testattiin tämän jälkeen ja tulokset on esitetty kuvioissa 5 ja 6, Molemmissa kuvioissa on kuormitus 2 —6 (MN/m ) esitetty suureen venymä xlO funktiona. Kuviossa 2 5 on alkumoduli E=2lGN/m , Kuviossa 5 on esitetty alkuperäiset murtumisominaisuudet, kun taas kuviossa 6 on esitetty kokonaiskäyrä> joka esittää murtumisen jälkeistä veny-vyyttä. Vasemmanpuolinen käyrä kuviossa 6 on ekvivalentti-nen kuvion 5 kanssa erilaisessa mittakaavassa,

Esimerkki 6

Taivutuskoekappale valmistettiin käyttämällä esimerkin 1 mu- 15 76544 kaista seosta sekä 100 kerrosta kudottua polypropeenia. Kappale oli suorakulmainen ja sen mitat olivat 500 x 100 x 74,5 mm. Koekappaleen kuormituspituus kokeen aikana oli 406 mm. Kokeet suoritettiin ja saadut koetulokset on esitetty kuviossa 7, jossa kuormitus (kN) on esitetty taipuman (mm) funktiona. Murtumamoduli, joka on laskettu tavalliseen tapaan käyttämällä elastista analyysiä, on tässä kuviossa 10 kN-2 7,32 MN/m , Kuten on selvää, kuormitettiin näytettä progressiivisesti suuremmilla ja suuremmilla kuormilla, jolloin kuormituksen kestokyvyn huomattava kasvu saavutettiin sen jälkeen, kun murtumista oli tapahtunut.

Tämän keksinnön mukaisella menetelmällä valmistetut levyt sopivat käytettäviksi niihin tarkoituksiin, joihin asbestise-menttilevyjä on tähän saakka käytetty. Näissä levyt joutuvat taivutuskuormituksen alaiseksi, minkä lisäksi niihin voi tietyissä olosuhteissa kohdistua iskuja. On todettu, että levyillä on riittävä jäykkyys sekä toivottu pseudojousta-vuus, joka perustuu moninkertaiseen hienojakoiseen säröi-lyyn, joka ei kuitenkaan vaikuta haitallisesti materiaalin taivutuslujuuteen. Lisäetu on se, että nauloja voidaan lyödä suoraan ohuen levyn lävitse ilman, että levyyn muodostuisi halkeamia lyömiskohdasta kaukana olevissa paikoissa. Materiaali pystyy siten absorboimaan erittäin paljon energiaa murtuessaan joko iskun tai hitaasti kasvavan kuormituksen seurauksena. Tässä suhteessa on esillä olevan keksinnön mukainen materiaali erittäin hvyä parannus tähänastisiin asbestisementtituotteisiin nähden, joilla on taipumus murskaantua iskun vaikutuksesta. Levyn suurin mahdollinen lujuus suorien vetorasitusten suhteen ei lisäänny samassa suhteessa kuin taivutuskuormitusten suhteen.

Edullisimmassa sovellutuksessa, jossa on useita verkkokerroksia, on olennaisesti voitu poistaa lujitteen puuttumisesta johtuva heikkojen kohtien vaara. Käytettäessä ei-jat-^ kuvia kuituja on epähomogeenisuuden vaara suuri.

16 76544

Esillä olevaa keksintöä voidaan soveltaa aallotettuihin, tasaisiin ja asymmetrisiin levyihin, kouruihin, putkiin, joita ei saateta paineen alaisiksi, ja sadevettä johtaviin esineisiin, joita käytetään talonrakennuksessa ja rakennusteollisuudessa. On myös mahdollista, että keksinnön mukaisella menetelmällä valmistettua materiaalia käytetään puutarha-huonekalujen, viemärikappaleiden ja päällystepanelien valmistamiseen, joissa on paisutettua polystyreeniä. Materiaali voi vaihtoehtoisesti sisältää polystyreenihelmiä pienen tilavuuspainon omaavan eristemateriaalin valmistamiseksi.

Keksintöä voidaan lisäksi soveltaa jäykistettyyn betoniin ja muihin rakenneosiin pysyvänä päällysteenä, jonka tarkoituksena ei ole vaikuttaa rakenteelliseen lujuuteen vaan sen sijaan muodostaa pintaan hienojakoista säröilyä. Tämä tekee mahdolliseksi suurempian rasitusten kohdistamisen palkin lujiteaineeseen, ennen kuin rajamurtovenymä on saavutettu, verrattuna tavalliseen jäykistebetoniin.

Esillä olevan keksinnön mukaiset levyt eivät ainoastaan korvaa asbestisementtilevyjä, vaan ne sopivat myös sekä sisä-että ulko-osina käyttötarkoituksiin, joihin aikaisemmin as-bestisementtituotteita ei ole voitu käyttää.

Claims (14)

17 765 4 4

1. Levy tai muunlainen tuote, joka käsittää veden avulla kovetettuun massaan yhdistetyn, orgaanista ainetta olevan verkkorakenteen, tunnettu siitä, että verkkorakenne on muodostettu fibril-loidusta orgaanisesta kalvosta ja että verkkorakenne on yhdistetty veden avulla kovetettuun massaan useampina jatkuvina päällekkäisinä kerroksina.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tuote, tunnettu siitä, että verkkorakenteen muodostaa fibrilloitu, sivusuunnassa venytetty orgaaninen kalvo.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tuote, tunnettu siitä, että verkkorakenteen muodostava kalvo on polypropyleeniä.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tuote, tunnettu siitä, että verkkorakenne on kudottu fibrilloitua orgaanista kalvoa olevista pitkänomaisista kappaleista.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen tuote, tunnettu siitä, että verkkorakenne muodostuu useammasta kerroksesta fibrilloitua ja venytettyä orgaanista kalvoa ja että tuote käsittää veden avulla kovetettua massaa tai muuta ainetta olevan välikerroksen.

6. Menetelmä jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukaisen tuotteen valmistamiseksi, jossa menetelmässä muodostetaan orgaanista ainetta oleva verkkorakenne ja tämä verkkorakenne yhdistetään veden vaikutuksesta kovettuvaan massaan, minkä jälkeen massa kovetetaan, tunnettu siitä, että verkkorakenne muodostetaan fibrilloi-dusta orgaanisesta kalvosta ja yhdistetään veden vaikutuksesta kovettuvaan massaan useampina jatkuvina päällekkäisinä kerroksina.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että verkkorakenne aikaansaadaan laajentamalla fibrilloitua orgaanista kalvoa.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että fibrilloitu orgaaninen kalvo on polyolefiinikalvo. is 7 6 5 4 4

9. Jonkin patenttivaatimuksista 6-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että fibrilloitu orgaaninen kalvo on venytetty orgaaninen kalvo.

10. Jonkin patenttivaatimuksista 6-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että orgaaninen kalvo on polypropyleeniä.

11. Jonkin patenttivaatimuksista 6-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että verkkokerrokset saatetaan valmistusvaiheessa mekaanisen vaikutuksen, kuten täristyksen, puristuksen tai imun alaisiksi .

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kunkin veden vaikutuksesta kovettuvasta massasta ja verkkorakenteesta muodostuvan kerroksen paksuus on 5 mm tai pienempi .

13. Jonkin patenttivaatimuksista 6-12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että veden vaikutuksesta kovettuvan massan ja verkkorakenteen muodostamien kerrosten välissä on ainakin yksi välikerros, joka on veden vaikutuksesta kovettuvaa massaa tai muuta materiaalia.

14. Jonkin patenttivaatimuksista 6 ja 8-13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että verkkorakenne on kudottu fibrilloitua orgaanista kalvoa olevista pitkänomaisista kappaleista. 19 76544