DK149551B - Fremgangsmaade til fremstilling af armeringsfibre til mineralske byggematerialer, der indeholder hydrauliske bindemidler - Google Patents

Description

i 149551

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af armeringsfibre til mineralske byggematerialer, der indeholder hydrauliske bindemidler og er beregnet som udgangsmaterialer til rør, plader eller 5 andre profilerede formdele.

Det er kendt at fremstille rør, plader eller andre profilerede formdele, som f.eks. tagrygningskapper eller vinkellister, af mineralske byggematerialer, der tilblandes asbestfibre som armering. Selv om den fra 10 asbestfibre hidrørende fare for sundheden har været kendt længe, og det derfor har været uundgåeligt med særlige forsigtighedsforanstaltninger ved omgang med as-bestfibre, har man ikke hidtil til mineralske byggematerialer som udgangsmateriale for eksempelvis rør, pla-15 der eller andre profilerede formdele kunnet stille armeringsfibre til rådighed, som udviser asbestfibres fysiske egenskaber og dog er uskadelige for sundheden og derudover også er billigere.

Man har ganske vist allerede udført forsøg med 20 metalfibre. Disse er dog for grove og for stive til at være let forarbejdelige. Endvidere aflejres de stærkt i vandige opslemninger. Forsøg med glasfibre har vist, at disse udviser en dårlig dispergerbarhed i en vandig opslæmning og gerne danner propper, som aflejres og for 25 hurtigt løber tomme til at kunne forarbejdes maskinelt.

Desuden er glasfibre dyre. Derudover har man undersøgt syntetiske fibre på polyester- eller acetatbasis med henblik på deres anvendelighed til erstatning for asbest. Disse fibre er imidlertid vanskelige at disper-30 gere, danner ofte strenge i blandeanlæggene og er heller ikke hydrofile nok. Endvidere har man ved undersøgelser med træfibre konstateret, at disse kræver yderligere kemiske behandlinger og er vanskelige at forarbejde, da træligniner og sukker har en skadelig virkning på 35 produktstyrken. Man har længe ikke gjort sig overvejelser om at anvende ubehandlede, dvs. naturlige fibre, da man ikke har kunnet fjerne brandfaren og deres modta- 149551 2 gelighed for forrådnelse og heller ikke den høje vandoptagelse .

Vedrørende ulemperne ved asbest skal det yderligere anføres, at asbest på grund af dets struktur er til-5 bøjelig til at danne bundter og knipper. Herved hindres en homogen blanding af asbestbetonen. Ca. 15% af asbest-bestanddelen findes ydermere sammenbundtet i form af såkaldte reder i blandingen. Således kan det f.eks. ikke forhindres, at rederne ved forvitring af betonen blottes, 10 og asbesten bæres bort af vinden.

Endelig spiller også asbestens pris en rolle, der ikke må undervurderes ved alle betragtninger over økonomien. Asbest.må indføres, hvilket er forbundet med en forhøjelse af produktionsomkostningerne.

15 Formålet med opfindelsen er derfor at tilveje bringe en fremgangsmåde- til fremstilling af armeringsfibre til mineralske byggematerialer som udgangsmateriale for eksempelvis rør, plader eller andre profilerede formdele, ved hvilken fremgangsmåde det er muligt at er-20 statte de hidtil almindeligt anvendte og i høj grad sundhedsskadelige asbestfibre, men alligevel bibeholde ashes tfibrenes fordelagtige fysiske egenskaber.

Dette formål opnås ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, der er ejendommelig ved det i krav l*s 25 kendetegnende del anførte.

Ifølge disse fremgangsmådeskridt udnyttes følgelig reaktionsdygtigheden af kalk og kiselsyre som bestanddel af vandglas til at mineralisere plantefibre, der udviser kapillærer. Derved får de samtlige fordelagtige 30 fysiske egenskaber hos asbestfibrene med hensyn til deres forarbejdelighed og deres bestanddighed mod industrigasser, svampeangreb, insektangreb, forrådnelse og nedbrydning samt den vidtgående brandbestandighed hos asbest. Desuden kan sådanne fibre anvendes inden for 35 rammerne af de kendte fremgangsmåder, som f.eks. rund-sigte-, langsigte-, strønings-, ekstruderings- og støbe- 3 149551 fremgangsmåder. I sammenligning med asbest har de imidlertid overhovedet ikke nogen sundhedsskadelige egenskaber. Desuden udviser de omhandlede armeringsfibre vandglas' bøjestyrke og forskydningsstyrke samt plantefib-5 res trækstyrke. En yderligere fordel er, at der med hensyn til råfibrene er tale om fibre fra det hjemlige landbrug, der ikke blot er lettere end asbest og derfor bedre at transportere, men heller ikke kræver importomkostninger. Forsøg har vist, at byggeelementer, der består 10 af mineralske byggematerialer, som udviser mineralisere-de plantefibre, med hensyn til bøjetrækstyrken på tværs af og parallelt med fibrene er i det mindste 30% bedre end tilsvarende byggeelementer med asbestfiberarmering.

De omhandlede armeringsfibre kan anvendes i enhver pas-15 sende længde. Heraf følger en stor indspændingslængde.

Desuden mangler de den negative tilbøjelighed til at danne bundter og knipper. Udrivningsstyrken andrager mindst det dobbelte af udrivningsstyrken for asbest.

Herudover har forsøg vist, at der hos byggeele-20 menter med ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstillede armeringsfibre ikke kunne konstateres den udblomstring, der ofte optræder hos asbestcementelementer. Følgelig kan det .også effektivt hindres, at påførte farver og dekorationer springer af. Endvidere skal 25 det fastslås, at de omhandlede armeringsfibre i forhold til volumenet er billigere end asbest.

Der kan benyttes forskellige hensigtsmæssige udførelsesformer for fremgangsmåden ifølge opfindelsen som angivet i krav 2-11.

30 Som plantefibre kommer fortrinsvis stængelfibre til anvendelse. Hørfibre har i denne sammenhæng vist sig særlig fordelagtige og giver i forbindelse med navnlig hydrauliske bindemidler, som f.eks. cement eller gips, men også i forbindelse med syntetiske harpikser bygge-35 materialer , som har alle asbestcemen tprodukternes fordele, men ikke udviser deres ulemper.

4 U95B1

Foruden hørfibre er det imidlertid også muligt at anvende andre vegetabilske fibre, såsom jute, hamp, kokos, sisal, kapok, ramie eller manila. Deres anvendelse afhænger af kvaliteten og funktionen af det ønskede slut-5 produkt.

Ved fremstillingen af armeringsfibrene er det først væsentligt ved egnede bearbejdningsmetoder at gøre de rå plantefibres kapillærertilgængelige for den senere mineralisering. Den tørringsproces, der slutter sig til 10 denne bearbejdning, skal så vidt muligtbringe restfug-tigheden på 0 for at nedsætte den efterfølgende imprægneringstid til et minimum. Desuden opnås herved mere hulrum for optagelsen af mineraliseringsmidlet og en konstant udgangstilstand for alle charger, hvorved der også 15 kan sikres en konstant samt bedre forudseelig beskaffenhed af slutproduktet.

I tilslutning til tørringen af råfibrene bliver disse enten imprægneret med en opslemning af kalk og vand (kalkmælk) og efter en yderligere mellemlig-20 gende tørring gennemvædet med en formaldehydholdig vandglasopløsning, eller de gennemvædes først med den formaldehydholdige vandglasopløsning og imprægneres derpå efter en mellemliggende tørring med kalkmælken.

I denne sammenhæng er det af betydning, at kalk-25 hydratet ved indvirkning af den i vandglasset indeholdte kiselsyre omdannes til calciumsilicat, som bevirker en homogen fyldning af plantefibrenes kapillærer samt en om-hylning af cellevæggene. Idet den krystallinske fyldning trænger gennem fibrenes revnede vægge og forbinder sig 30 med den ligeledes krystallinske ydre omhylning af fibre·*· ne eller fiberbundterne; bliver fibrene på hele deres overflade ved blanding med bindemidlet intimt sammenknyttet med dette. Det er fordelagtigt at tilsætte opløsningen så meget vandglas, at der bliver et tilstræk-35 keligt overskud tilbage til senere i det færdige fiber-betonprodukt at binde det ved forkislingen frigjorte 5 149551 kalkhydrat. Den fuldstændige sammenknytning af fibrenes samlede indre og ydre overflader med det omgivende bindemiddel forårsager en total indkapsling af de organiske bestanddele. Således kan plantefibrenes naturlige stræk-5 barhed heller ikke mere give sig skadelige udslag.

Dersom de tørrede råfibre først imprægneres med kalkmælk, fylder kalkmælken hulrummene i fibrene eller fiberbundterne. Ved efterfølgende tørring stivner kalken i forbindelse med tilberedningsvandet til calciumhydroxid.

10 Denne tilstand fører først til en kun ringe styrke. Gennem forbindelsen med kiselsyren dannes der imidlertid derpå en lille mineralstav af relativ høj træk- og bøje-styrke.

Ifølge opfindelsen er det imidlertid også muligt 15 først at gennemvæde plantefibrene med vandglas-formalde-hydopløsningen og efter den påfølgende tørring at imprægnere dem med kalkopløsningen. På denne måde opnår man de samme fordelagtige egenskaber som ved den fremgangsmåde, hvor man først imprægnerer og derefter gen-20 nemvæder.

Sluttørringen tjener til at sætte armeringsfibrene i en lagerdygtig tilstand. Dersom man imidlertid ikke skal have færdigbehandlede fibre til anvendelse fra lager, kan der foran produktionsmaskinerne ind·^-25 kobles et imprægnerings- eller gennemvædningsanlæg. Efter tilstrækkelig afdrypningstid kan de behandlede fibre derpå straks sættes til det mineralske byggemateriale.

Forsøg har ganske vist vist, at behandlingen af råfibrene også kan ske med en blanding, der allerede in-30 deholder samtlige fremgangsmådens komponenter, dvs. kalk, vand, kiselsyre og formaldehyd. En sådan blandingsopløsning er imidlertid kun anvendelig i forholdsvis kort tid, da kalk og kiselsyre straks reagerer med hinanden. Følgen heraf er, at der kun kan tilberedes små charger, som 35 herudover stadig må kontrolleres, da det efter en af temperaturen, blandingens alder (holdetid) såvel som komponenternes alder (lagertid) afhængig brugbarhedstid ikke mere er muligt at danne en mineralsk helhed. Der 149551 6 opstår kun skælformige støvkorn.

En sådan fremgangsmåde ville således være modtagelig for forstyrrelser, behæftet med tabstider og på grund af sin uberegnelighed desuden risikofyldt. Desuden 5 ville den på grund af den bestandige badudskiftning være uøkonomisk. De tidsrum, i hvilke brugbarheden af en sådan blanding må afprøves, kan ikke fastlægges, da de bestemmende forhold stadig ændrer sig. Vigtige påvirkninger er f.eks. vekslende omgivelsestemperaturer, ophed-10 ning af badet som følge af reaktionsvarme, friskvands-. tilsætning, alderen af enkeltkomponenterne samt den i løbet af holdetiden bætandig varierende pH-værdi og den stigende vandhårdhed.

I stedet for kalkmælken kunne teoretisk også cementmælk i 15 nogle tilfælde komme i betragtning. Problematisk ved ' cementmælken er imidlertid den lange modningstid og ved for tidlig hurtigtørring den stærke skrumpning. Ved fornyet befugtning er en sammenkitning af cementkornene ikke mere mulig. Også ved direkte anvendelse af de endnu 20 badfugtige fibre indtræder der en gelskrumpning. Det er tvivlsomt, om der kan sikres en tilstrækkelig sammenknytning med plantefibrenes overflade.

Behandlingen af fibrene med den formaldehydholdi-ge vandglasopløsning kan ske ved neddypning, overrisling 25 eller besprøjtning. I denne sammenhæng er det da yderligere fordelagtigt, når den formaldehydholdige vandglasopløsning har en fortyndingsgrad fra 10 til 20% kalium- eller natriumsilicat.

Plantefibrenes evne til på en vis måde at opsuge 30 mineraliseringsmidlet forbedres ifølge opfindelsen ved, at.plantefibrene før åbningen af kapillærerne befries så fuldstændigt som muligt for veddele. Til opnåelse af dette kan fibrene oparbejdes på en måde, som det er tilfældet ved hørlærredfremstilling. Blegningen bortfalder 35 dog. I stedet koges og valkes fibrene efter heglingen for at befri dem for alle vedrester (skæver), tørret chlorophyll, marv og andre forureninger. På denne måde kan 7 149551 der skaffes mange hulrum til den mineraliserende væske.

Ved åbningen af kapillærerne drages der desuden omsorg for, at formaldehydet ikke opsuges af en eller anden bestanddel, men kan vandre af sted med det overskydende 5 vand i retning af cellevæggen. Ved denne vandring af vandet udfiltreres formaldehydet af cellevæggene. Herved bliver de organiske bestanddele resistente mod forrådnelse, svampeangreb, insektangreb og aggressive atmosfærer, dvs. de konserveres vedvarende.

10 Et yderligere fordelagtigt træk ifølge opfindel sen består i, at plantefibrene opskæres til en længde på 4 til 25 mm. Herved sikres, at kapillærerne i begge fiberender er åbne, hvorved der opnås en samlingsfri overgang fra fibrenes mineralske fyldning til det 15 omhyllende bindemiddel.

Ifølge opfindelsen er det endvidere væsentligt, at de gennemvædede og imprægnerede fibre såvel un der den mellemliggende tørring som under sluttørringen til stadighed bevæges og løsnes. Den stadige bevægelse 20 og løsnelse er vigtig, for at der ikke dannes stenagtige klumper, som derpå igen måtte brydes itu, så at de små stave inden i kapillærerne utvivlsomt igen ville blive ødelagt.

Tørringsprocessen, dvs. vandglassets reaktion, 25 bortføringen af det overskydende vand og separeringen af enkeltfibrene påvirkes positivt inden for opfindelsens rammer, hvis fibrene tørres i et hvirvelstrømsleje i et varmluftsapparat (kedel eller tunnel). Temperaturen kan herved andrage op til ca. 300°C. Ved påføl-30 gende afkøling skrumper fiberkapillærerne ind og omslutter de små mineralske stave endnu tættere.

Ifølge opfindelsen er det i de fleste tilfælde tilstrækkeligt, at råfibrene efter opberedningen tørres i tørringstrinnet til en restfugtighed på mindre end 10%.

35 I denne sammenhæng er det da fordelagtigt, at gennemvæd-ningstiden med den formaldehydholdige vandglasopløsning ved en fiberrestfugtighed på ca. 8% andrager 10 til 12 minutter. Dersom fiberrestfugtigheden imidlertid er ca.

149551 8 2% og mindre, er det tilstrækkeligt med en gennemvæd-ningstid på 2 til 4 minutter.

På grund af de altid forskellige vandhårdheder er det nødvendigt, at der udføres laboratorieforsøg.

5 Desuden påvirker temperatur og tryk behandlingstiden.

Dersom der er vakuumkedler til rådighed, forbedres det tilstræbte resultat hermed yderligere.

Opfindelsen belyses nærmere i det følgende ved hjælp af et med ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen 10 fremstillede armeringsfibre forsynet byggeelement som vist på tegningen, hvorpå fig. 1 viser et perspektivisk billede af et byggeelement, og fig. 2 og 3 et stærkt forstørret billede af et 15 tvær- og længdesnit gennem byggeelementet ifølge fig. 1 i områder med indlejrede armeringsfibre svarende til ud-snittene II og III.

I fig. 1 er der afbildet et i tværsnit vinkelformet profileret byggeelement 1, der eksempelvis kan fin-20 de anvendelse som tagrygningsdække. I stedet for et sådant vinkelformet profileret byggeelement 1 kan der også tilvejebringes et pladeformigt, rørformigt eller på anden måde profileret byggeelement.

Byggeelementet 1 er fremstillet af et fiberar-25 nteret mineralsk byggemateriale. Som det kan ses nærmere af fig. 2 og 3, består byggematerialet af et hydraulisk bindemiddel 2, f.eks. cement, og af mineraliserede plantefibre 3, der igen er sammensat af enkelte cellefibre 4. Den optrukne fiberskorpe, der belyses nærmere i det 30 følgende, er betegnet med 5.

Ved fremstillingen af byggeelementet 1 kan man gå frem på følgende måde: Først oparbejdes plantefibre, fortrinsvis hørfibre, ved hegling, kogning og valsning i så vidtgående 35 grad, at de er befriet mest muligt for alle vedrester (skæver)-, tørret chlorophyll, marv og andre forureninger.

På denne måde åbnes hulrummene, dvs. kapillærerne i hørfibrene i vidtgående grad.

U9551 9

De på denne måde med hensyn til kapillærerne åbnede råfibre tørres derpå. Et til deres videreforarbejdning tilstrækkeligt hulrum i råfibrene er allerede nået, når restfugtigheden andrager 8% og mindre.

5 De tørrede råfibre imprægneres nu i en kalkopløs ning. Imprægneringen kan foregå ved neddypning. Herved fyldes hulrummene i fibrene 3 med opløsningen. Under den derpå følgende mellemliggende tørring af fibrene 3, der f.eks. kan foregå i et hvirvelstrømsleje i en varm-10 luftkedel, stivner kalkhydratet, og vandet fordamper.

Nu gennemvædes de kalkholdige fibre 3 med en formaldehydholdig vandglasopløsning. Denne gennemvæd-ning kan f.eks. foregå i et neddypningsbad. På grund af den i vandglasset tilstedeværende kiselsyre omdannes 15, kalkhydratet til calciumsilicat 6, som fylder samtlige, kapillærer og hulrum i fibrene 3 og desuden trænger gennem cellevæggene 5, der under oparbejdningen er blevet revnede, hvorved disse også omhylles af calcium-silicatet 6.

20 Efter gennemvædningen med vandglas-formaldehyd- opløsningen tørres fibrene 3 endnu engang, hvilket ligeledes kan foregå i et hvirvelstrømsleje i en varm-luftkedel. Ved denne tørring vandrer vandet ved fordampning eller ved osmose gennem kapillærerne og cellevæg-25 gene 5 i retning udefter, hvorved formaldehydet udfil-treres ved cellevæggene 5 og konserverer disse vedvarende .

De således tørrede mineraliserede plantefibre 3 kan derefter blandes med et hydraulisk bindemiddel, som 30 f.eks. cement 2, hvorved så dette ved tilsvarende overskud af vandglas binder det ved cementforkislingen frigjorte kalkhydrat. De enkelte plantefibre 3 er derpå ifølge afbildningerne i fig. 2 og 3 indlejret i bindemidlet 2, hvorved der finder en intim forbindelse sted 35 af det kapillærerne fyldende og cellevæggene omhyllende calciumsilicat 6 med det hydrauliske bindemiddel 2.

149561 ίο Længden a af fibrene 3 andrager 4 til 25 mm.

Dette af mineraliserede plantefibre 3 og hydrauliske bindemidler 2 bestående byggemateriale kan 5 derpå under anvendelse af rundsigte-, langsigte-/ strø-nings-/ ekstruderings- eller støbefremgangsmåder forarbejdes til plader, rør eller andre profilerede formdele, f.eks. til det vinkelformigt profilerede byggeelement i fig. 1.

Claims (7)

149551

1. Fremgangsmåde til fremstilling af armeringsfibre til mineralske byggematerialer, der indeholder hydrauliske bindemidler og er beregnet som udgangsmaterialer til rør, plader eller andre profilerede formde- 5 le, kendetegnet ved, at i længde skårne plantefibre først a) åbnes med hensyn til kapillærerne, derefter b) tørres og derpå enten c) imprægneres med en opslæmning af kalk og vand og 10 efter en mellemliggende tørring gennemvædes med en formaldehydholdig vandglasopløsning eller d) i omvendt rækkefølge først gennemvædes med den form-aldehydholdige vandglasopløsning og efter den mellemliggende tørring imprægneres med en opslæmning af kalk og 15 vand og eventuelt e) føres til en sluttørring.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der som plantefibre anvendes stængelfibre. 20

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, k e n-detegnet ved, at den formaldehydholdige vandglasopløsning har en fortyndingsgrad på 10 til 20% kalium- eller natriumsilicat.

4. Fremgangsmåde ifølge et vilkårligt af kravene 1-3, kendetegnet ved, at plantefibrene før -åbningen af kapillærerne befries så fuldstændigt som muligt for veddele.

5. Fremgangsmåde ifølge et vilkårligt af kravene 30 1-4, kendetegnet ved, at åbningen af kapil lærerne i plantefibrene foretages ved hegling (kæmning), kogning og valkning med derpå følgende tørring.

6. Fremgangsmåde ifølge et vilkårligt af kravene 1-5, kendetegnet ved, at plantefibrene op- 35 skæres til en længde på 4 til 25 mm.

7. Fremgangsmåde ifølge et vilkårligt af kravene 1-6, kendetegnet ved, at de gennemvædede og