DK142980B - R fremgangsmaade til fremstilling af fiberforstaerkede produkte - Google Patents

Description

(11) FREMLÆ6G ELSESSKRIFT 1^2980 néhf

I UB

DANMARK tsi) int.o.3 c 04 b 31/06 f(21) Antegning nf. 4011/74 (22) IndtnvmWdnn 25* Jul. 1974 (24) Løbedag 25* jul. 1974 (44) Ansøgningen fremlagt og fremlæggelsesskriftet offentliggjort den 9 * mST · 1 9θ1

DIREKTORATET FOR

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (30) Prioritet begæret fra den

26. Jul. 1973, 35626/73, GiB

(71) A/S ROCKWOOL, Hovedgaden 501, 2640 Hedehusene, DK.

(72) Opfinder: Kjeld Holbek, Allerslev Huse, 4-320 Lejre, DK.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Ingeniørfirmaet Lehmann & Ree.

(54) Fremgangsmåde til fremstilling af fit er forstærkede produkter.

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af fiberforstærkede produkter bestående af et bindemiddel, f.eks. Port-land cement, og stenulds- eller slaggeuldsfibre, hvorved bindemidlet og fibrene sammenblandes for at fordele fibrene i bindemidlet, og hvorved bindemidlet derpå bringes til at afbinde eller hærde. Eksempler på de nævnte bindemidler er cement, gips, smeltelige glasser og metaller samt organiske termoplastiske og termohærdende bindemidler.

I beskrivelsen til engelsk patent nr. 1,267,756 er der beskrevet et materiale bestående af en intim blanding af et hydraulisk bindemiddel, såsom cement og fibre, hvilket materiale størkner til dannelse af et fast produkt ved tilsætning af vand.

For at opnå et fiberforstærket produkt, som har forbedrede fysiske egenskaber i forhold til produkter uden noget indhold af fibre, 2 142980 bør hver fiber være i intim kontakt med og fuldstændigt omgivet af bindemidlet. Som følge deraf bør fibrene være adskilte og bør være ensartet fordelte i det anvendte bindemiddel.

Hidtidige forsøg på at opnå en ensartet blanding af fibre og bindemiddel, såsom cement, har imidlertid ikke været kronet med held som følge af, at fibrene har tendens til at danne fiberklumper under blandingsoperationen.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe et fiberforstærket produkt, hvori fibrene er ensartet fordelte, som ikke forringes som følge af kemisk angreb på fibrene, og hvori bindemidlet og fibrene er kraftigt sammenbundne.

Dette formål opnås ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at der anvendes op til 50 vægtprocent - beregnet i forhold til vægten af bindemidlet - af stenulds- eller slaggeuldsfibre, der har været underkastet en varmebehandling ved en temperatur på mellem 500° og 900°C i et tilstrækkeligt tidsrum til at forøge deres dispergerbarhed i bindemidlet.

Opfindelsen er baseret på erkendelsen af, at når de nævnte fibre behandles ved en temperatur på mellem 550 og 900°C, undergår de sådanne ændringer, at de skilles fra hinanden og kan fordeles ensartet i et bindemiddel under en simpel mekanisk blandingsoperation.

Som følge heraf har produktet, som opnås ved anvendelse af sådanne varmebehandlede fibre, bedre fysiske egenskaber end de kendte produkter, specielt med hensyn til trækstyrke, bøjestyrke og trykstyrke.

Ydermere bibringer varmebehandlingen fibrene en forøget, kemisk modstandsdygtighed. Denne er særligt udtalt, når fibrene opvarmes til temperaturer, der er tilstrækkeligt høje til at fremkalde en krystallisation eller afglasning. En sådan forbedret modstandsdygtighed overfor angreb af kemikalier er særligt fordelagtig, når fibrene sammenblandes med hydrauliske bindemidler, såsom Portland cement, som har en basisk reaktion. Almindelige mineralfibre, som sammenblandes med Portland cement, kan angribes både under selve blandingsoperationen og på senere tidspunkter, når produkterne befugtes med vand.

I tysk offentliggørelsesskrift nr. 2.054.573 er der beskrevet en fremgangsmåde til fremstilling af uorganiske fibre, som angiveligt er anvendelige til forstærkning af forskellige grundmaterialer, nemlig plast, metaller, glasser og keramiske materialer. De kendte fibre fremstilles ved spinding af væskeformige sammensætninger indeholdende fiberdannende bestanddele og en efterfølgende opvarmning til en temperatur på 500-l600°C, hvorunder der i fibrene dannes mindst to faser, nemlig en oxidfase, som indeholder den anden fase i findispers 3 142980 form.

Offenliggørelsesskriftet omtaler hverken fremstillingen af stenulds- eller slaggeuldsfibre eller varmebehandlingens betydning for såvidt angår fibrenes dispergerbarhed i et bindemiddel.

De varmebehandlede fibres kemiske modstandsdygtighed kan også være fordelagtig, når der anvendes organiske bindemidler. I Novo-lac og polyvinylchloridbindemidler udsættes fibrene således for stærkt sure påvirkninger.

Ved undersøgelse under mikroskop har det vist sig, at de varmebehandlede fibre har uregelmæssige overflader, hvorimod ikke-behandlede fibre har en glat overflade. Det formodes, at dette er grunden til, at bindemidlet hænger bedre fast ved de varmebehandlede fibre end ved ikke-behandlede fibre.

Tidsrummet, hvorunder fibrene opvarmes til en temperatur på mellem 550 og 900°C, afhænger af sammensætningen af fibrene, men et tidsrum på 1 time vil normalt være tilstrækkeligt.

Når stenuldsfibre og slaggeuldfibre opvarmes til en temperatur på ea. 800°C indtræder der en krystallisation eller afglas-ning.

Varmebehandlingen kan udføres ved at genopvarme fuldt afkølede fibre til en temperatur indenfor det ovenfor angivne område. Opvarmningstiden kan bestemmes ved hjælp af en forud fastlagt tids/ temperaturkurve for det anvendte materiale.

Afkølingen af nyligt fremstillede fibre kan også stoppes indenfor det nævnte temperaturområde for et kortere eller længere tidsrum afhængigt af de egenskaber, som ønskes tilvejebragt hos de varmebehandlede fibre.

Som følge af anvendelsen af varmebehandlede fibre kan forholdet mellem fibre og bindemiddel i et produkt fremstillet ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen forøges til værdier, som ikke hidtil har været opnåelige. Således kan produkter fremstillet ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen som nævnt indeholde op til 50 vægtprocent fibre i forhold til vægten af bindemidlet.

For yderligere at forbedre bindingen mellem fibre og bindemiddel kan de varmebehandlede fibre underkastes en kemisk forbehandling. Et eksempel på et forbehandlingsmiddel er en silan, som virker som et overfladeaktivt middel eller bindingsmiddel.

Fordelingen af fibrene i bindemidlet kan yderligere fremmes ved at inkorporere findelt uorganisk materiale, såsom siliciumoxid, i blandingen af fibre og bindemiddel.

Eksempler på egnede bindemidler er cement, såsom Portland- 4 142980 cement, aluminiumcement og slaggecement, gips og forskellige organiske bindemidler, såsom polyester-, polyvinylchlorid- og phenolharpiksbinde-midler.

Opfindelsen skal herefter beskrives nærmere under henvisning til følgende eksempler.

EKSEMPEL 1 2000 g Portland-cement og 500 g diabasfibre, hvor fibrene var blevet varmebehandlet ved en temperatur på mellem 650 og 800°C til frembringelse af en klar krystallisation, sammenblandedes med 700 g vand, og den opnåede pasta udstøbtes til dannelse af prøveemner. Vægtfylden af disse emner var efter 14 dages afbinding under vand 2,12 g/ 3 ? cm . Bøjestyrken efter opbevaring i 4 uger i vand var 109,7 kp/cm , og 2 trykstyrken var 868 kp/cm .

EKSEMPEL 2 2000 g Portland-cement og 1000 g mineralfibre, som havde følgende sammensætning:

SiO^: 47,5 vægtprocent A1203: 13,0

Ti02: 1,5 "

Pe203: 0,5 "

FeO: 7,5 "

CaO: 16,0 "

MgO: 10,5 "

MnO: 0,5 "

Na20: 2,5 " K20: 1,0 " og som forud havde været underkastet en varmebehandling ved en temperatur på mellem 650° og 800°C, sammenblandedes med lOOOg vand, og den opnåede pasta udstøbtes til dannelse af prøveemner. Vægtfylden af disse prøveemner var 2,0 g/cm , bøjestyrken 96,9 kg/cm og trykstyr-2 ken 668 kp/cm .

EKSEMPEL 5

Stenuldsfibre, der havde samme sammensætning som fibrene ifølge eksempel 2, og som havde været underkastet samme varmebehandling,