PL168612B1 - Sposób wytwarzania wyrobu z włóknocementu - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania wyrobu z włóknocementu, znamienny tym, że przyrządza się mieszaninę złożoną z włókien celulozowych w ilości 2-5% wagowych, mikrokruszywa w ilości 5-10% wagowych, włókien wzmacniających o długości około 6 mm w ilości 1-3% wagowych, środka kompensującego naprężenia wywołane rozszerzaniem się gotowego wyrobu w ilości 5-10% wagowych oraz cementu portlandzkiego 325 i środka flokującego w wodzie, po czym formuje się wyrób i poddaje się go sezonowaniu poprzez obróbkę cieplną w trakcie której przepuszcza się wyrób przez komorę do obróbki cieplnej, z pierwszą strefą o temperaturze od 30 do 40°C, z drugą strefą o temperaturze od 50 do 60°C oraz z trzecią strefą o temperaturze od 70 do 80°C, przy czym obróbkę cieplną prowadzi się łącznie przez około 10 godzin w warunkach wysokiej wilgotności.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wyrobu z włóknocementu, znajdujący zastosowanie w budownictwie.

Znane jest wytwarzanie wyrobów azbestowo-cementowych przy użyciu mieszaniny cementu i włókien azbestowych rozcieńczonych wodą, przeważnie przy stosunku wody do cementu w przybliżeniu równym 10, przy czym włókno azbestowe jest zarówno włóknem konstrukcyjnym jak i włóknem wzmacniającym.

Stosowanie włókien azbestowych nawet jako materiału konstrukcyjnego, jest w szeregu krajach zabronione ze względów sanitarnych i ekologicznych. Z tego powodu prowadzono badania w celu znalezienia alternatywnego rozwiązania, to znaczy materiału cementowego pozbawionego włókien azbestowych. Proponowano różne rozwiązania tego zagadnienia w opisach patentowych Wielkiej Brytanii nr 1 605 004, 2 012 831, 2 072 317 i w Europejskim opisie patentowym 81 303957.5. Każde z tych rozwiązań wymaga do realizacji materiałów o właściwościach materiałów azbestowo-cementowych, które włókna celulozowe poddane obróbce uszlachetniającej. Ich stosowanie powoduje, że produkt, który jest nadal w stadium plastycznym, można poddać prasowaniu i utrwalaniu w autoklawach za pomocą pary nasyconej w temperaturze około 180°C i pod ciśnieniem około 1 MPa.

We włoskim zgłoszeniu patentowym numer 67194-A/80 opisano szczegółowo sposób wytwarzania hydraulicznie wiązanego materiału wzmocnionego włóknami, w którym stosuje

168 612 się włókna, odsączone lub poddane obróbce uszlachetniającej, które stanowią 2 do 20% objętości jako ciała stałe i włókna wzmacniające w ilości 1 do 10%o objętości ciał stałych. Oba typy włókien poddaje się wstępnej obróbce, która prowadzi do zwiększenia dyspersji zawiesiny. Wstępną obróbkę włókien przeprowadza się poprzez nasycanie roztworami solanki.

Znany sposób jest pracochłonny, uciążliwy i w praktyce stosuje się włókna odsączone lub poddane obróbce uszlachetniającej, które umożliwiają stosowanie konwencjonalnych urządzeń do wytwarzania wyrobów włoknisto-cementowych wzmocnionych włóknami azbestowymi, oraz włókna wzmacniające, które zapewn^^ij^ pożądane własności fizycznochemiczne wytworzonych wyrobów. Jako włókna, które były poddane obróbce uszlachetniającej, stosuje się celulozę, makulaturę, włókna wełniane, jedwabne, polipropylenowe, wełnę mineralną i kaolinową zaś jako włókna wzmacniające stosuje się włókna stalowe, węglowe, szklane, polipropylenowe, z alkoholu poliwinylowego, poliestrowe, poliamidowe i poliakrylowe. W każdym przypadku włókna te wymagają specyficznej wstępnej obróbki chemicznej i dodatku środka flokulującego zdolnego do poprawienia retencji cząstek stałych w celu ich zdyspergowania w mieszaninie.

W praktyce, aby osiągnąć pozytywny wynik, zawartość procentowa włókna poddanych obróbce uszlachetniającej i wzmacniającej w suchej mieszaninie jest przeważnie wysoka w stosunku do zawartości włókien azbestowych w wyrobach wytworzonych z tymi włóknami. W szczególności, wspomniane zawartości wynoszą w przybliżeniu 7 - 8% wagowych dla włókien poddanych obróbce uszlachetniającej i w przybliżeniu 2 - 3% wagowych dla włókien wzmacniających, co odpowiada odpowiednio 14 - 16% objętościowych i 4 - 6% objętościowych. Należy zaznaczyć, że gęstość tych włókien stanowi około połowę gęstości włókien azbestowych, które jeśli wchodzą w skład początkowej suchej mieszaniny, stanowią około 11% wagowych. Stosowanie takich włókien prowadzi do wytwarzania produktu o bardzo małej gęstości (około 1,2 - 1,3 g/cm³ w porównaniu z 1.6 - 2 g/cm³ dla azbestocementu), przez co osiąga się niską siłę wiążą gotowego produktu zanurzonego w wodzie. Dlatego, aby uzyskać gęstość wynoszącą od 1,5 - 1,6 g/cm³, konieczne jest poddanie wytworzonej kompozycji prasowaniu pod ciśnieniem 200 - 250 kg/cm², w momencie, gdy materiał jest jeszcze plastyczny.

Wyniki uzyskane przy zastosowaniu znanych technologii nie są całkowicie pozytywne. Ze względu na zawartość celulozy wyniki są negatywne, jeśli chodzi o trwałość produktu i wywoływany skurcz płytek wyrobu i ich pękanie, zwłaszcza w warunkach gorącej suchej pogody.

Płytki z włóknocementu, które mogą być uznane jako posiadające pewną trwałość, to takie, które mają minimalną zawartość procentową celulozy w mieszaninie, tak w celu zapewnienia dobrej retencji cząstek cementu podczas procesu formowania płytek, mają gęstość w przybliżeniu wynoszącą 1,4 g/cm3, zapewniającą dobrą odporność na zamarzanie, oraz posiadają takie substancje składowe, które zapewniają przeciwdziałanie naprężeniom skurczowym wywołanym obecnością celulozy w mieszaninie oraz które poddano sezonowaniu w komorze kondycyjnej o kontrolowanej temperaturze i wilgotności.

Sposób wytwarzania wyrobu z włóknocementu, według wynalazku, polega na tym, że przyrządza się mieszaninę złożoną z włókien celulozowych w ilości 2-5% wagowych, mikrokruszywa w ilości 5-10% wagowych, włókien wzmacniających o długości około 6 mm w ilości 1-3% wagowych, środka kompensującego naprężenia wywołane rozszerzaniem się gotowego wyrobu w ilości 5-10% wagowych oraz cementu portlandzkiego 325 i środka flokulującego w wodzie, po czym formuje się wyrób i poddaje się go sezonowaniu poprze obróbkę cieplną w trakcie której przepuszcza się wyrób przez komorę do obróbki cieplnej, z pierwszą strefą o temperaturze od 30 do 40°C, z drugą strefą o temperaturze od 50 do 60°C oraz z trzecią strefą o temperaturze o 70 do 80°C, przy czym obróbkę cieplną prowadzi się łącznie przez około 10 godzin w warunkach wysokiej wilgotności.

Korzystne jest, gdy zgodnie z wynalazkiem stosuje się włókno celulozowe poddane obróbce rozwłókniającej w wodnym roztworze zawierającym 4-5% wagowych włókien oraz odwodnieniu do uzyskania stopnia odwodnienia wynoszącego od 50 do 70° Shopper Rieglera.

168 612

Korzystne jest także, gdy według wynalazku jako mikrokruszywo stosuje się proszki mikrokrzemionkowe, sepiolitowe lub kaolinowe albo popiół lotny, jako włókna wzmacniające stosuje się włókna oparte na polialkoholu winylowym albo włókna akrylowe, zaś jako środek kompensujący naprężenia stosuje się wolastonit albo mikę, w postaci słabo kwaśnej.

Sposób według wynalazku umożliwia wytwarzanie wyrobów o własnościach mechaniczno-fizycznych zbliżonych do własności wyrobów wykonanych z materiałów zawierających azbest, ale również pozbawionych niedogodności, wad, ograniczeń i zawodności wytwarzanych znanych wyrobów, oraz korzystnie nie wymagających poddawania obróbce chemicznej, nawet wstępnej, operacji prasowania i obróbce autoklawowej.

Uzyskana zgodnie z wynalazkiem wartość stopnia odwodnienia jest istotna ze względu na osiągnięcie dobrej retencji cząstek cementu w urządzeniu formującym Hatschek'a. Dodatek proszków mikrokrzemionki, sepiolitu czy kaolinu albo lotnego popiołu zapewnia wilgotnemu materiałowi warstwowemu dobrą plastyczność podczas formowania wyrobów, co jest niezbędne dla osiągnięcia pożądanych kształtów, zwłaszcza w przypadku płyt falistych, jak również w celu uzyskania dobrej spoistości poszczególnych warstw laminatów, co zapobiega ich delaminacji, jako że przeważnie wykonane są one z różnych warstw.

Wolastonit i/lub mikę korzystnie stosuje się jako środki kompensujące naprężenia wywołane rozszerzaniem się gotowego wyrobu. W rzeczywistości środki te w postaci słabo kwaśnej tworzą mikrowypełnienia wewnątrz końcowej masy, które zapobiegają mikropłynięciu w wytwarzanym wyrobie. Cement portlandzki może zawierać ładunek krzemowy, a z drugiej strony dodatek środka flokulującego w wodzie poprawia właściwości filtrujące wytwarzanego wyrobu. Konieczne sezonowanie wytwarzanych wyrobów prowadzi się w komorze o kontrolowanej temperaturze wynoszącej w pierwszej strefie od 30 do 40°C, w drugiej od 50 do 60°C i w trzeciej od 70 do 80°C.

Płytki wyrobu pozostają w komorze w przybliżeniu 10 godzin w atmosferze o wysokiej wilgotności w celu osiągnięcia jak najlepszej niezawodności i trwałości wytworzonej kompozycji.

Przykład. Przygotowano i wymieszano w podanych proporcjach, w przeliczeniu na suchą masę, następujące składniki mieszaniny:

- włókna celulozowe: 4% wagowych,

- krzemionka bezpostaciowa: 5% wagowych,

- włókna polialkoholu winylowego: 2% wagowych,

- wolastonit: 3% wagowych,

- cement portlandzki 325:86% wagowych,

- woda: według wymaganej ilości.

Po uformowaniu wyrobu w postaci płyty falistej sezonowano ten wyrób w komorze o trzech kolejnych strefach sezonowania, w sposób następujący:

- przetrzymywanie przez około 3 godziny w 36 40°C w pierwszej strefie sezonowania;

- przetrzymywanie przez około 3 godziny w 55 - 60°C w drugiej strefie sezonowania;

- przetrzymywanie przez około 3 godziny w 75 - 80°C w trzeciej strefie sezonowania przy wilgotności 65 - 75%.

Uzyskane płyty faliste wykazują następujące właściwości, oznaczane zgodnie z normą europejską EN 494:

- ciężar właściwy na sucho: 1,38 kg/dm³

- wytrzymałość na zginanie (obciążenie Bruchinga): 480 N/m liniowy,

- moment zginający: 58 N.m/m.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,50 zł

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania wyrobu z włóknocementu, znamienny tym, że przyrządza się mieszaninę złożoną z włókien celulozowych w ilości 2-5% wagowych, mikrokruszywa w ilości 5-10% wagowych, włókien wzmacniających o długości około 6 mm w ilości 1-3% wagowych, środka kompensującego naprężenia wywołane rozszerzaniem się gotowego wyrobu w ilości 5-10% wagowych oraz cementu portlandzkiego 325 i środka flokującego w wodzie, po czym formuje się wyrób i poddaje się go sezonowaniu poprzez obróbkę cieplną, w trakcie której przepuszcza się wyrób przez komorę do obróbki cieplnej, z pierwszą strefą o temperaturze od 30 do 40°C, z drugą strefą o temperaturze od 50 do 60°C oraz z trzecią strefą o temperaturze od 70 do 80°C, przy czym obróbkę cieplną prowadzi się łącznie przez około 10 godzin w warunkach wysokiej wilgotności.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje się włókno celulozowe poddane obróbce rozwłókniającej w wodnym roztworze zawierającym 4-5% wagowych włókien oraz odwodnieniu do uzyskania stopnia odwodnienia wynoszącego od 50 do 70° Shopper Rieglera.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako mikrokruszywo stosuje się proszki mikrokrzemionkowe, sepiolitowe lub kaolinowe.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako mikrokruszywo stosuje się popiół lotny.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako włókna wzmacniające stosuje się włókna oparte na polialkoholu winylowym.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako włókna wzmacniające stosuje się włókna akrylowe.
7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako środek kompensujący naprężenia stosuje się wolastonit w postaci słabo kwaśnej.
8. 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako środek kompensujący naprężenia stosuje się mikę, w postaci słabo kwaśnej.