NO138801B - Fremgangsmaate for fremstilling av formdeler av sement ved blanding av sement med formaldehydharpiks og tre i finfordelt form - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrorer en fremgangsmåte for fremstilling av formdeler av sement, hvori også uorganiske tilsetninger som sand, sten og lignende kan være innblandet.

Sementformdeler som plater, ror, bjelker, stener fremstilles som kjent ved at man blander sement eller en blanding av sement og uorganiske tilsetninger med vann, s teiper blandingen i en form og lar den herdne og tar ut de herdnede deler av formen. Den tid som sementen behover for utherd-ning er betraktelig og ved industriell fremstilling av formdeler er den for lang. For å avhjelpe denne ulempe har man tatt ut formdelene fra formen så snart sementen er bundet, således at formdelene var selvbærende og latt dem herdne ferdig utenfor formen. Da denne fremgangsmåte imidlertid krever et ytterligere arbeidstempo og betraktelig volum for lagring av formdelene under herdningen, har man også til sementen ved blandingen tilsatt visse kjemiske stoffer, eksempelvis kalsiumklorid, aluminiumklorid, silikater, kalsiumsul-fat, kobbersulfat, alkalifosfat, boraks, trietanolamin, stiv-else, karboksymetylcellulose, kalsiumligninsulfonat, sukker, garvesyre, gallesyre, humussyre, for å forkorte herdningstiden. De kjente herdningsakseleratorene for sement er imidlertid ikke helt tilfredsstillende. Enten bkes ikke herdnings-hastigheten tilstrekkelig meget eller også innvirker stoffene uheldig på de ferdige delers egenskaper, spesielt på hårdheten.

Fra U.S. patent nr. 2.828.820 er det tidligere kjent at for tetning av oljeborehull å anvende en blanding av hydrau-lisk bindende sement, vann og aceton-formaldehyd-kondensa-sjonsprodukt. Det er kjent at disse blandinger også kan anvendes til overflatebelegg, eksempelvis for belegg av kera-miske rb"r,for gatebelegg, tankforinger o.l. For å forkorte herdningstiden anbefales tilsetning av katalysatorer eller herdningsakseleratorer.

Oppfinnelsen har nu til hensikt å tilveiebringe

en fremgangsmåte for fremstilling av formdeler av sement hvori uorganiske tilsetninger kan være tilsatt, hvor herdningen skjer meget hurtigere enn det som tidligere har vært kjent. Formdelene skal etter at herdningen er nådd ha en forbedret boyestyrke.

Oppfinnelsen vedrorer altså en fremgangsmåte til

å fremstille formdeler av sement ved å blande sement med en formaldehydharpiks og tre i finfordelt form, ferdiggjbring

og herdning ved forhbyet temperatur idet fremgangsmåten er karakterisert ved at på 100 vektdeler sement innblandes 60 - 70 vektdeler tre, og blandingen tilsettes å meget av en vann-opplosning av aceton-formaldehydharpiks med et faststoffinnhold på 40 - 60 vektprosent at på 100 vektdeler sement foreligger 10 - 100 vektdeler tbrrtenkt harpiks, stbpes i en stbpeform og herdnes ved temperaturer mellom 30 og 200°C og ved et trykk mellom atmosfæretrykk og 150 kp/cm 2.

Det er generelt kjent at sementhertiningen er en eksoterm reaksjon og derfor ikke kan akselereres ved opp-varming. Det har nu helt overraskende vist seg at man får

en meget stor nedsetning av herdningstiden hvis man blander og varmer sementen med en vannopplbsning eller vann-alkohol-opplbsning av en aceton-formaldehydharpiks, i det fblgende for korthets skyld betegnet AF-harpiks. Dessuten får de ferdige formdeler betraktelig stbrre boyestyrke enn samme formdeler uten AF-harpiks. Ved temperaturer under 30°C, altså de vanlige værelsetemperaturene eller utendbrstempera-turer, gir tilsetning av AF-harpiks til sementen derimot ingen merkbar herdningsakselerasjon og slutthårdhetene blir betraktelig mindre enn på de umodifiserte sementformdeler.

Fortrinnsvis foretas herdningen ved temperaturer mellom 60 og 170°C, og spesielt egnet er en herdningstempe-ratur mellom 140 og 170°C. Etter to timers herdning har formdelene vesentlig hbyere bbyestyrker enn formdeler som er fremstilt av umodifisert sement. Man kan også la herdningen skje ved forhoyet temperatur i opptil 24 timer, hvilket vanligvis medforer en ytterligere forbedring av bbyestyrken. Lengre herdningstider er ikke tenkbare fra bkonomisk synspunkt.

Hvis meget tykke formdeler skal fremstilles eller for ved seriefremstilling å kunne arbeide med kortest mulig takttider (omlbpstider), kan herdningen også skje ved anvendelse av trykk til omkring 150 kp/cm .

På 100 vektdeler sement kan man anvende 10 - 100 vektdeler AF-harpiks, beregnet på harpiksopplbsningens fast-stoff innhold. Fortrinnsvis tilsetter man 30 - 50 vektdeler harpiks til sementen. Som AF-harpiks har det vist seg egnet en ved 20 - 100°C alkalisk kondensert harpiks med et aceton/- formaldehyd-molforhold på 1:1,5-5. Harpiksen anvendes i form av en 30 - 90 vektprosentig opplosning i vann eller vann-alkohol. Som alkohol egner det.seg metanol, propanol, iso-propanol, butanol osv. 60-%ige opplosninger anvendes. I stedet for den rene AF-harpiks kan det også anvendes en harpiks hvori en del, omtrent opptil 25% av acetonen er utbyttet mot en annen med formaldehyd reaktiv monomer. Slike monomerer er eksempelvis karbamid, fehol, substituerte fenoler e'tc.

For fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen kan det anvendes enhver egnet sementtype som f.eks. Portlandsement, masovnsement, sulfatsement, sorrelsement. Som tilsetningsstoffer egner seg nesten alle faste, uorganiske stoffer, som ikke foreligger i altfor grov form. Vanligvis anvendes sand som tilsetning.

I henhold til oppfinnelsen innarbeides i sementen for blandingen med aceton-formaldehydharpiksopplosningen tre i finfordelt form. Man får derved formdeler som fra sement-aceton-formaldehydharpiksblandingen får stor boyestyrke og stor motstandskraft mot mekanisk påkjenning og forvitring, men som har en vesentlig lavere spesifikk vekt og som kan skjæres.

Fra H.S. Deppe "Zur Herstellung und Anwendung zement-gebundener Spanplatten", Holz-Zentralblatt, Stuttgart, nr. 49, 50, er det tidligere kjent at man ved kombinasjon av sement og trespon kan nedsette den spesifikke vekt på formdeler av sement betraktelig og gi dem spesielle mekaniske egenskaper bl.a. også en begrenset skjærbarhet. Det har imidlertid vist seg at disse formdeler herdner altfor langsomt likesom formdeler av sement. Ved forsbk til å drive herdningen ved forhoyet temperatur falt de herdnede plater istykker etter

o

fremstillingen.

Det har nu vist seg at den bnskede effekt inntrer ved tilsetning av aceton-formaldehydharpiksopplbsninger til blandingen av sement og tre i finfordelt form. Dette var desto mere overraskende da aceton-formaldehydharpiks alene ikke har evne til å binde trespon.

Trepartiklene kan foreligge i form av spon, fibre, mel e.l. og fortrinnsvis anvendes på 100 vektdeler sement 20 - .200 vektdeler finfordelt tre, avhengig av de bnskede egenskaper hos formdelene. Hensiktsmessig tilsettes AF-harpiksen som 30 - 90%-rig vannopplbsning, fortrinnsvis som 40 - 60 vekt-%ig opplbsning i mengder på 20 - 100 vektdeler eller hbyere pr. 100 vektdeler sement, alt avhengig av mengden tre og de bnskede egenskaper.

Også ved tilsetning av trepartikler er det mulig

å anvende vannalkoholopplbsninger av AF-harpiksen, men vann-opplbsninger er å foretrekke. Som spesielt egnet har det vist seg å tilsette vann i mengder på 1 - 50 vektdeler be^ regnet på sementen utover vannmengden i AF-harpiksopplbsning-en.

I forblandingen av sement og tre kan også uorganiske tilsetningsstoffer innarbeides. Fortrinnsvis anvender man asbestfibre, da disse ikke virker ufordelaktig på de gjennom det finfordelte tre tilveiebragte egenskaper.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av fblgende eksempler.

Eksempel 1- 4

I disse eksempler ble det fremstilt og undersbkt sement-sponplater i henhold til oppfinnelsen.

Eksempel 1

En sement-sponplate av 60 vektdeler.sement og 40 vektdeler trespon med en restfuktighet på 2% og med en tilsetning av 24 vektdeler av en 56%-ig aceton-formaldehydharpiks-vannopplbsning ble herdnet i 10 minutter ved 90°C og etter-herdnet deretter i 65 minutter ved 50 - 90°C, dvs. uten ytterligere varmetilfbrsel. Derved ble det dannet en ketonharpiksmodifisert sementsponplate med fblgende egenskaper:

x)' Det engelske uttrykk for tverrstrekkfasthet er "bending strength perpendicular to the plate". V20 betyr at platene ikke er forbehandlet spesielt og V10q at prbveplatene for prbven har ligget 2 timer i kokende vann.

Lar man en slik plate ytterligere eldes 14 dager ved 20°C, så får platen etter eldring en tverrstrekkfasthet på 5,8 kp/cm og en tverrstrekkfasthet V^qq på 3,9 kp/cm .

Forsbker man som sammenligning av en sementbland-ing av 60 vektdeler sement og 40 vektdeler trespon med 2% restfuktighet og 24 vektdeler vann, tilsvarende en vanlig vann-sementfaktor på 0,4, å gjennomherde en plate, og likesom ved ovennevnte eksempel herde 10 minutter ved 90°C og 65 minutter ved 50 - 90°C, så skjer det ingen binding. En slik uten aceton-formaldehydharpiks fremstilt plate faller sammen etter fremstillingen.

En sement-vannfaktor på 0,4 betyr at på 100 vektdeler sement anvendes 40 vektdeler vann.

Eksempel 2

En sement-sponplate ble fremstilt av 60 vektdeler sement og 40 vektdeler trespon med en restfuktighet på 2% ved tilsetning av 28 vektdeler av en 37%-ig aceton-formalde-hydvannopplbsning. Utherdningsbetingelsene var 10 minutter ved 90°C og deretter 65 minutter ved 5090°C, dvs. uten ytterligere varmetilfbrsel. Bindemiddelsfaktoren var 0,4, dvs. på 100 vektdeler sement ble det anvendt 40 vektdeler AF-harpiks. Platens egenskaper ble:

Etter ytterligere lagring i 21 dager var tverrstrekk-kfpa/stcmhe2t.en V2Q 3,4.kp/cm o og tverrstrekkfastheten V10Q 1,4

Eksempel 5

En sementsponplate likeledes av 60 vektdeler sement og 40 vektdeler trespon "ble fremstilt med en bindemiddels-faktor på 0,4 og med 37 vekt-% av ketonharpiksopplbsningen, samt med sponens naturlige fuktighetsinnhold på 10% uten fortbrkning. Dertil ble det sprbytet på sponene ytterligere 10 vekt-% vann. Verdiene på denne plate kan sammenlignes med den i eksempel 2 fremstilte sement-sponplate. Utherdningsbetingelsene var de samme som i eksempel 1. Platen hadde fblgende egenskaper:

Påfallende er bkningen av tverrstrekkfastheten vioo med mer enn 1 kp/cm

Eksempel 4

En sement-sponplate ble fremstilt av 60 vektdeler sement og 40 vektdeler trespon med en restfuktighet på ca. 2%, samt 24 vektdeler av en 56%-ig aceton-formaldehydharpiks-vannopplbsning og ble herdet 30 minutter ved 110°C. Derved fremkom en ketonharpiksmodifisert sement-sponplate med fblgende egenskaper:

Fremstillingen av en aceton-formaldehydharpiks, som er spesielt egnet for anvendelse ved fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen, ble foretatt på fblgende måte: I et 120 liters rbreverk av edelstål ble det blandet 42,1 kg 37%-ig formaldehyd-vannopplbsning og 15,15 kg teknisk ren aceton. Etter oppvarmning ved 60°C i rundt 5 minutter ble det tilsatt i lbpet av 30 minutter 270 cn<r >50%-ig natronlut. En eksoterm reaksjon foregitt, idet temperaturen på innholdet i rbreverket steg til 80°C.

Etter en kondensasjonstid på 2 timer ved 80°C foregikk en avkjbling og ved en sumptemperatur på ca. 40 - 45°C ble det avdrevet ca. 23 1 med vannstrålevakuum. Slutt-viskositeten bestemt ifblge DIN 53 211 gikk opp til 40 - 45 sekunder i 6 mm DIN-beger ved 20°C. Destillasjonstiden varte omkring 1 time. Det resulterende utbytte ble 26 kg harpiks med et faststoffinnhold på ca. 76%.

Ytterligere data for harpiksen var:

<x>^ Ved plateprbven (Stroke-Cure-Test) oppvarmes en bestemt mengde harpiks i et kar på en varmeplate til smelte-temperatur og smeiten omrores ved denne temperatur med en stav. Den tid bestemmes som medgår til harpiksen ikke lenger kleber fast ved staven eller lett kan strykes av fra staven.

Eksempel 5

Ved dette eksempel ble det herdet innen det spesielt foretrukne temperaturområde.

En sement-sponplate av 60 vektdeler sement og 40

vektdeler trespon med en restfuktighet på 2%, samt en til-

setning av 24 vektdeler av en 56%-ig aceton-formaldehydhar-piksvannopplbsning med en pressfaktor på 1,0, 1,3 og 1,6 min/mm platetykkelse ved en platetykkelse på 16 mm ble herdet.

Pressfaktoren er presstiden pr. mm platetykkelse.

Herdningstemperaturen var 145°C og presstrykket

22 kp/cm . Ved forsbket fremkom sement-sponplater med fblgende egenskaper:

Som det fremgår medfbrer oppfinnelsen et betrakte-

lig teknisk fremskritt. Den muliggjbr fremstilling av form-

deler på basis av sement på vesentlig kortere tid og med bedre styrkeverdier enn det som tidligere har vært mulig. Med fremgangsmåten ifblge oppfinnelsen kan fremstillingskapasi-

teten for sementformdeler bkes betraktelig og ved bedre styrkeverdier oppnås utvidelse av anvendelsesområdet for formdeler på basis av sement.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av formdeler av sement ved blanding av sement med formaldehyd-harpiks og tre i finfordelt form,.ferdiggjøring og herdning ved forhøyet temperatur, karakterisert ved at på 100

vektdeler sement innblandes 60 - 70 vektdeler tre, og denne blanding ferdiggjores med så meget av en vannopplbsning av aceton-formaldehydharpiks med et faststoffinnhold på 40 - 60 vekt-% at på 100 vektdeler sement foreligger 10 - 100 vektdeler beregnet som tørr harpiks, hvoretter blandingen støpes i e.i stopeform og herdes ved temperaturer mellom 30 og 200°C og ved et trykk mellom atmosfæretrykk og 150 kp/cm .

2. Fremgangsmåte ifolge krav 1, karakterisert ved at aceton-formaldehydharpiksen er en ved 20 - 100°C alkalisk kondensert harpiks med et molforhold mellom aceton og formaldehyd på 1:1,5-5.

3. Fremgangsmåte ifolge et av kravene 1 og 2, karakterisert ved at herdningen foregår ved 90 - 100°C og atmosfæretrykk.

4. Fremgangsmåte ifolge et av kravene 1 eller 2, karakterisert ved at herdningen foregår ved 145°C og 22 kp/cm<2.>