NO790227L - Fiberforsterket produkt, samt fremgangsmaate ved fremstilling av dette. - Google Patents

Description

Fiberforsterket produkt, samt fremgangsmåte ved fremstilling av dette.

Foreliggende oppfinnelse vedrører forsterkede sementer og bland-inger for anvendelse ved fremstilling av forsterkede semerit-holdige produkter. Det er velkjent at forskjellige fibere kan anvendes som forsterkning i forskjellige sementbaserte produkter. En av de mere velkjente forsterkede sementholdige. ■. produkter er sement forsterket med asbestfibere. Asbestfibrene kombineres med sement i form av oppbyggede laminater til å gi et forsterket produkt til å gi sementrør og sementark eller plater o.l., hvilke utviser gode styrkeegenskaper.

Ved fremstilling av slike asbestfiberforsterkede sementholdige produkter er to fremgangsmåter velkjente for fagmannen. Den første er den såkalte Hatschek-prosess for fremstilling av forsterkede sementrør og den andre er Magniani-prosessen for fremstilling av plater fremstilt av forsterket sement. I begge prosesser blandes asbestfibere med en sementoppslemning til å gi en masse som plasseres i et porøst formningselement (én syl-inder for Hatschek-prosessen og et flatt, vanligvis endeløst belte for Magniani-prosessen). Fuktighet fra oppslemmingen fjernes ved å anvende våkum hvorved vann trekkes gjennom det porøse formningselement .

Den bakenforliggende mekanisme for asbestfibrenes effektivitet ved fremstilling av forsterkede sementbaserte produkter er for tiden ikke fullt ut forstått. Asbestforsterkningen synes å forbedre, i en vis grad, retensjonen av vann, når det forsterkede sement produktet fremstilles og derved forhindre en for sterk dehydratisering eller avvanning som ellers ville forårsake at sementproduktet ville falle sammen.

I Det har blitt postulert at asbestfibrenes høye overflateaktivitet

] gjør det meget reaktivt med hensyn til å fastholde små sement-j partikler sammen med vann og således forhindre at sementen føres ut med vannet under avvanningen på det porøse underlag. Denne høye reaktivitet understrekes av det faktum at asbestfibrene har et meget høyt spesifikt overflateareale i størrelseorden 10 - 20 m 2/g. Således er det antatt at de meget reaktive overflater av asbestf ibrene vil flokkulére. sementen og holde på denne til å gi et forsterket sementprodukt med gode styrke-egenskaper.

Forskjellige forsøk er utført med hensyn til å utelate asbest fra slike forsterkede sementbaserte produkter, men uten hell.

I fravær av asbestfibere dispergert i det sementholdige materiale vil hastigheten med hvilken vann fjernes, slik at det sementholdige produkt kan herdes, stige betydelig. I tillegg vil den først utviklede styrke av det forsterkede sementholdige produkt, før herdning, nedsettes drastisk som følge av den for store avvanning, hvilket kan føre til delaminering.

I tillegg til Hatschek og Magniani-prosessene er foreliggende oppfinnelse egnet ved utførelse av filterpresse-prosessen.

I fransk patent nr. 2.317.250 er det foreslått delvis å erstatte asbestfibrene med glassfibere. Heller ikke denne teknikk har ført til suksess. Når glassfibere kombineres med et sementholdig materiale ved fremstilling av forsterkede sementbaserte produkter så har glassfibrene en tendens til å henge sammen og forbli i bunter og vil således forstyrre hastigheten med hvilken vann kan fjernes gjennom det porøse formningselement. Generelt vil til-stedeværelse av glassfibere i slike forsterkede sementprodukter gjøre disse, i hydratisert tilstand, for porøs og forårsake at vannet i sementoppslemmingen fjernes for raskt og utfører for store mengder av selve sementen. Fordi glassfibere har et ganske lavt overflateareale av størrelseorden 0,1 - 0,2 m<2>/g så utviser de ikke asbestens evne til å holde på verken sement eller vann. Før foreliggende oppfinnelse har det ikke vært mulig å fremstille på en Hatschek-maskin forsterkede sementprodukter som inneholder mere enn 2 vekt-% glassfibere.

^ I henhold til et trekk ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt en

I

fremgangsmåte for fremstilling av glassfiberforsterkede, sementi-baserte produkter.

Ifølge et mere spesielt trekk ved oppfinnelsen tilveiebringes behandlede glassfibere og en limblanding for anvendelse ved fremstilling av glassfibrene hvor et limbelegg på glassfibrene og tilsetningsmidler til sementoppslemmingen muliggjør at glassfibrene kan fordeles jevnt i en sementoppslemming og derved regu-lere hastigheten med hvilken vann kan trekkes av fra denne, ved fremstilling av glassfiberforsterkede, sementbaserte produkter.

Det er ytteligere en hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte'ved formning av fiberforsterkede sementbaserte produkter hvori glassfibere dannes med det sementholdige materiale og deretter formes til et glassfiberforsterket, sement-basert produkt.

Kjernen i foreliggende oppfinnelse ligger i oppdagelsen at glassfibere kan anvendes som forsterkning ved fremstilling av forsterkede, sementbaserte produkter når sementsystemet innbefatter, som en bestanddel av limet på glassfiberoverflåtene eller som en bestanddel av sementoppslemmingen (eller begge), et uorganisk finfordelt pul<y>erformig materiale med et høyt overflateareale i kombinasjon med polyelektrolytter. Det er uventet funnet at til-stedeværelsen av det uorganiske materiale og polyelektrolytten vil markant forøke mengden av sementpartikler og vann som holdes tilbake på glassfibrene. Det er derfor mulig å produsere, når ønsket, glassfiberforsterkede sementprodukter inneholdende så meget som 30 vekt-% glassfibere uten at dette på uheldig måte påvirker det forsterkede produkts strukturelle egenskaper.

I en foretrukket utførelses form av foreliggende oppfinnelse limes glassfibere, som eventuelt på forhånd kan være limt, med en limblanding som inneholder som vesentlige bestanddeler det uorganiske materialet og polyelektrolytten. Glassfibrene legges ned på

det porøse støtteelement sammen med sementoppslemmingen, som og-så er tilsatt det uorganiske materiale og polyelektrolytten(e). Vann fjernes deretter på konvensjonell måte ved hjelp våkum, for I å tilveiebringe en partsiel dehydratisering eller avvanning avj

glassfiber-sementblandingen, som etter herding gir et fiberforsterket sementprodukt med gode styrkeegenskaper.

Som uorganisk materiale anvendes fortrinnsvis et finfordelt silikatholdig materiale med liten partikkelstørrelse, fortrinnsvis i mindre enn 10fim og med et høyt spesifikt overf lateareale (dvs. et overflateareale større enn 20 m 2/g og fortrinnsvis i området 75 - 500 m 2/g. De beste resultater er erholdt med et spesielt behandlet Pentonitt kjent som Altonitt.

Gode resultater kan også erholdes med "fumed" silisiumoksyd, diatomerjord o.l. silikater.

Betegnelsen "polyelektrolytt" innbefatter flokkuleringsmidler materialer, som er funnet å gi gode resultater er flokkulerings-midlene "Hercofloc 900" eller "Delfloc 50-V", hvilke begge er konversielt tilgjengelige. Overflateaktivemidler og fuktemidler kan anvendes sammen med polyelektrolyttene.

Den totale mengden uorganisk materiale som anvendes er ikke kritisk og kan varieres innen relativt vide grenser. De beste.resultater oppnås vanligvis når det uorganiske materiale utgjør 5-50 vekt-% regnet på vekten av den anvendte sement, fortrinnsvis 10-25 vekt-%. På samme måte kan mengden av polyelektrolytt varieres, vanligvis innen området 0,01 - 1 vekt-%, regnet på vekten av den anvendte sement.

I en foretrukket utførelsesform er det uorganiske materialet tilstede i et lim påført glassfibrene, limblandingen er slik sammen-satt at den på tørrstoffbasis innbefatter 10 - 75 % uorganisk materiale og 1 - 25 vekt-% polyelektrolytt. Det er noen ganger foretrukket å formulere limet med filmdannere som er forenlige med polyelektrolytten. Egnede filmdannere er stivelse og/eller vinylharpikser. En egnet vinylharpiks som gir gode resultater er polyvinylalkohol så som "Mowiol 4.88" (Hoechst AG, Tyskland).

I tillegg kan limet formuleres til å innbefatte konvensjonelle tilsetningsmidler så som glassfibersmøremiddeler, fuktemidler

etc. Egnede smøremidler innbefatter "Sodamin" eller "Emerlubej

I

7484". Mengden av den filmdannende bestanddel utgjør som regel<I>5-35 vekt-% og smøremiddelet 1-15 vekt-% regnet på limets tørrstoffinnhold. Limet påføres glassfibrene i en mengde tilsvarende et tørrstoffinnhold på 0,1 - 2 5 vekt-%, regnet på glassfibrene. Hvis fibrene anvendes uten tilsetningsmidler til sementoppslemningen vil tørrstoffinnholdet av limet på glassfibrene være i området 5-200 vekt-% eller mere regnet på glassvekten.

Ved påføring av limet på glassfibrene ;kan det anvendes forskjellige kjente teknikker. F.eks. kan glassfibrene føres i kontakt med en valse fuktet med limblandingen. Alternativt kan limblandingen sprøytes på glassfibrene. De anvendte glassfibere ved ut-øvelse av foreliggende oppfinnelse kan være "E" glassfibere, som er velkjente for en fagmann og slike fibere er beskrevet i US-patent nr. 2.334.961. Foretrukne glassfibere ved utøvelse av foreliggende oppfinnelse er imidlertid alkaliresistente glassfibere. Slike glassfibere er velkjent og er bl.a. beskrevet•i US-patentene nr. 3.840.379, 3.861.927 og 3.861.926.

Ved kombinering av glassfibrene,behandlet i henhold til foreliggende oppfinnelse med det sementholdige materialet så kan man anvende en hvilken som helst av et antall sementer av den type som anvendes innen teknikkens stand. Egnede sementholdige materialer innbefattende sement, Portland sement, betong, mørtel, gips, hydratisert kalsiumsilikat etc. De behandlede glassfibre, generelt i en mengde på 1 - 25 vekt-%, regnet på vekten av sementen blandes med sementoppslemmingen, enten med eller uten tilsetning av andre fibere så som asbestfibere. Når slike andre fibere anvendes er det vanligvis tilstede i en mengde på 1 - 10 vekt-% regnet på vekten av det sementholdige materiale. Massen som erholdes ved blanding av fibere og det sementholdige materiale plasseres i kontakt med det porøse formningselement i henhold til den velkjente Hatschek- eller Magniani-prosessen og formnings-elementet settes under våkum for å fjerne vann fra det fiberforsterkede sementbaserte produkt, som deretter herdes i henhold til velkjent teknikk. Det erholdte fiberforsterkede sementbaserte produkt er særpreget ved høy styrke og kan anvendes som bygningsmateriale i henhold tii velkjente prinsipper innen teknikkens stand. De etterfølgende eksempler illustrerer

i oppfinnelsen.

Eksempel 1

Dette eksempel viser fremstilling og anvendelse av en limblanding.

En limblanding fremstilles av de følgende bestanddeler:

De ovenfornevnte bestanddeler blandes med vann til å gi en suspensjon inneholdende 2,5 vekt-% tørrstoff.

Limblandingen påføres glassfibere ved valsebelegning. De erholdte fibere belagt med limblandingen har et gel-lignende belegg på sin overflate og belegger utviser god addesjon til glassfiberoverflåtene.

Eksempel 2

Dette eksempel viser anvendelse av glassfibere behandlet i henhold til oppfinnelsen ved fremstilling av glassfiberforsterkede sementbaserte rør eller plater.

Glassfibrene behandlet i henhold til eksempel 1 blandes med en sementblanding med den følgende sammensetning:

I Glassfibrene, kuttet til en lengde på 3 - 76 mm," anvendes i en mengde tilsvarende ca. 10 vekt-% regnet på vekten av sementen. Den erholdte masse behandles på kjent måte i en Hatschek-maskin til å gi fiberforsterkede sementrør eller ark med gode styrkeegenskaper. Dette kan innbefatte anvendelse av ytteligere polyelektorlytter.

Selv om det i den foregående beskrivelse er omtalt anvendelse av

glassfibere for forsterkning så vil det forstås at trekket ved den foreliggende oppfinnelse kan anvendes på andre typer fibere innbefattende naturlige og syntetiske organisk og uorganiske fibere, så som ull, "dacron", nylon, polyesterfibere, metallfibere etc.

Oppfinnelsen muliggjør også anvendelse av mineralfibere særlig glassfibere i papirfremstillingssystemer og ved våtfremstilling av plater og mattesystemer ved å forbedre bearbeidbarhetsegen-skapene for slike uorganiske fibere.

Claims (13)

1. Fiberforsterketsementprodukt med et sementmateriale som matrise og med forsterkende fibere fordelt i denne matrise, karakterisert ved at produktet inneholder minst en polyelektrolytt og minst et uorganisk materiale med stor spesifikk overflate, enten som blandingsbestanddel i sementmaterialet og/eller som et belegg på fibrene.

2. Sementprodukt ifølge krav 1, karakterisert ved at det som fibere inneholder glassfibere.

3. Sementprodukt ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det som uorganisk materiale inneholder et kiselsyreholdig materiale. I " " I

4. Sementprodukt ifølge kravene 1 - 3, karakterisert ved at det uorganiske materialet har en spesifikk overflate større enn 20 m 2/g.

5. Sementprodukt ifølge krav 3, karakterisert ved at det som kiselsyreholdig materiale inneholder kisel-syre, pentonitt eller diatomerjord.

6. Sementprodukt ifølge kravene 2-5, karakterisert ved at det inneholder opptil 30 vekt-% glassfibere, regnet på vekten av sementmaterialet.

7. Sementprodukt ifølge kravene 1 - 6, karakterisert ved at det som polyelektrolytt inneholder et overflateaktiv middel, et fuktemiddel eller et flokkuleringsmiddel.

8. Sementprodukt ifølge kravene 1-7, karakterisert ved at belegget på fibrene inneholder et smøremiddel.

9. Sementprodukt ifølge kravene 1-8, karakterisert ved at belegget på fibrene inneholder en filmdannende harpiks.

10. Sementprodukt ifølge kravene 1-9, karakterisert ved at det uorganiske materialet foreligger i finfordelt form.

11. Fremgangsmåte ved fremstilling av det fiberforsterkede sementprodukt ifølge kravene 1 - 10, hvor fibrene blandes med sementmaterialet under dannelse av en masse som anbringes på et periforert formningselement hvoretter massens vann avtrekkes til å gi et råprodukt som deretter herdes, karakterisert ved at man som blandingsmaterialer til sementmaterialet og/ eller for et belegg på fibrene anvender minst en polyelektrolytt og minst et uorganisk materiale med stor spesifikk overflate.

12. Fremgangsmåte ved fremstilling av det glassfiber- I forsterkede sementprodukt ifølge kravene 2 - 10, hvor glass fibere blandes med et sementmateriale under dannelse av en masse som anbringes på et periforert formningselement hvoretter vann avtrekkes og det erholdes et råprodukt som får herde, karakterisert ved at glassfibere forsynt med et belegg inneholdende en polyelektrolytt og et finfordelt uorganisk kiselsyreholdig materiale med en spesifikk overflate større enn 20 m 2/g, blandes med sementmaterialet som også inneholder polyelektrolytten og det uorganiske materialet.

13. Glassfibere for anvendelse ved fremstilling av sementproduktet ifølge kravene 1-10, henholdsvis for utføring av fremgangsmåten ifølge kravene 11-12, karakterisert ved at fibrene er forsynt med et belegg som inneholder en polyelektrolytt og et finfordelt, uorganisk, kiselsyreholdig materiale med en spesifikk overflate større enn 20 m 2/g.