NO791621L - Fremgangsmaate ved og middel for behandling av glassfibre - Google Patents

Abstract

remgangsmåte ved og middel for behandling av glassfibre.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører armerte sementprodukter og blandinger for anvendelse ved fremstilling av armerte sementprodukter .

Det er kjent at forskjellige fibre kan anvendes som armering av sementprodukter. En av de mere velkjente sementprodukter er sement som er blitt armert med asbestfibre. Asbestfibrene kombineres med sement i' form av et oppbygget laminat for oppnåelse av et armert produkt, slik som sementrør og sementplater og lignende, som har gode . styrkeegenskaper.

Ved fremstillingen av slike med asbestfibre armerte sementprodukter er to fremgangsmåter velkjente for fagmannen. Den første fremgangsmåten er den såkalte Hatschek-fremgangsmåten for fremstilling av armerte sementrør og den andre er Magniani-fremgangsmåten for fremstilling av plater av armert sement. Ved begge fremgangsmåter blandes asbestfibre med en sementoppslemming for dannelse av en masse og deretter anbringes massen på et perforert formeelement (en sylinder i tilfelle av fremgangsmåten ifølge Hatschek og et plant, vanligvis endeløst bånd i tilfelle av fremgangsmåten ifølge Magniani). Fuktighet fra oppslemmingen fjernes ved anvendelse av vakuum, hvorved vann trekkes gjennom det perforerte formeelement.

Den mekanisme som ligger til grunn for effektiviteten for asbestfibre ved fremstillingen av armerte sementprodukter anses for nærværende ikke fullstendig. Asbestarmeringen viser seg å bibe-holde, i det minste i en viss utstrekning, retensjonen av vann når det armerte sementprodukt fremstilles for å hindre en altfor stor dehydratisering, som ville medføre at sementproduktet ble smuldret i stykker.

Det er blitt hevdet, som en hypotese, at asbestfibres vesentlige overflatedensitet gjør disse i høy grad reaktive for å fastholde små sementpartikler sammen med vann for å hindre at sement føres bort sammen med vannet under dehydratiseringen på den perforerte bærer. Denne høye reaktivitet aksentueres av det faktum at asbestfibrene har et høyt spesifikt overflateareal (nemlig av stør-relsesordenen 10-20 m 2/g). Således tror man at asbestfibrenes i høy grad reaktive overflater flokkulerer sementen og fastholder denne for tilveiebringelse av et armert sementprodukt med gode styrkeegenskaper.

Forskjellige forsøk er blitt gjort for å utelate asbest fra slike armerte sementprodukter, men uten hell. I fravær av asbestfibrene, dispergert i sementmaterialet, minskes vesentlig som en følge av vesentlig hydratisering den hastighet, hvormed vann kan fjernes, slik at sementproduktet kan herdes.

Det har i det franske patent 2 317 250 blitt foreslått partielt

å erstatte asbestfibré med glassfibre. Denne teknikk har imidlertid ikke vist seg særlig fordelaktig. Glassfibre, når disse kombineres med sementmateriale ved fremstilling av armerte sementprodukter, har en tendens til å hefte til hverandre, hvorved de forblir i bunter, og som en følge av dette forstyrres den hastighet, med hvilken vann kan fjernes gjennom det perforerte formeelement. Generelt medfører tilstedeværelsen av glassfibre i slike armerte sementprodukter at disse produkter, i den hydratiserte tilstand, blir altfor porøse og medfører at det i sementoppslemmingen inngående vann fjernes altfor raskt, og fører med seg store mengder av selve sementen. Ettersom glassfibre har temme-

2

lig små overflatearealer (av størrelsesorden 0,1-0,2 m /g) har de ikke asbestens evne til å fastholde hverken sement eller vann. Det har således ikke før tilblivelsen av foreliggende oppfinnelse vært mulig på en maskin ifølge Hatschek å fremstille armerte sementprodukter inneholdende mer enn 2 vekt-% glassfibre.

Det er følgelig et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte for fremstilling av glassfiberarmerte sementprodukter .

Et mere spesifikt formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe be handlede glassfibre og en adhesjonsmiddelblanding for anvendelse ved fremstillingen av disse, idet adhesjonsmiddelbelegget på glassfibrene muliggjør at glassfibrene fordeles i en sementmasse og derved den hastighet, med hvilken vann trekkes derifra regu-leres ved fremstillingen av glassfiberarmerte sementprodukter.

Enda et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte for fremstilling av fiberarmerte sementprodukter, hvor glassfibre blandes med sementmateriale og deretter et glass-fiber-armert sementprodukt fremstilles derav.

Oppfinnelsen består i oppdagelsen av at når glassfibre behandles med en adhesjonsmiddelblanding under dannelse av et elektrisk nøytralt belegg på glassfiberoverflåtene ved den sekvensielle påføring av en kationisk og en anionisk filmdannende adhesjonsmiddelblanding, kan de erholdte, belagte glassfibre kombineres med sementmateriale for oppnåelse av de ønskelige fukte- og dispergeringsegenskaper ved fremstilling av glassfiberarmerte sementprodukter. Det har vist seg at glassfibre som er blitt behandlet i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse, kan anvendes som den eneste fibrøse tilsetning til sementblandinger ved fremstilling av fiberarmerte sementprodukter.

I overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse behandles glassfibre for anvendelse som armering for sementprodukter i en to-trinnsfremgangsmåte. I det første trinn belegges glassfibrene med en adhesjonsmiddelblanding inneholdende som vesentlig komponent et kationisk filmdannende materiale i form av et syntetisk harpiksmateriale. Deretter belegges igjen de belagte glassfibre inneholdende det kationiske, filmdannende materiale som en tynn film eller et adhesjonsmiddelbelegg på glassfibertrådenes overflater med en andre blanding, idet denne inneholder som vesentlig komponent, et anionisk, filmdannende materiale, fortrinnsvis i form av en syntetisk polymer. Uten å begrense oppfinnelsen til noen teori tror man at glassfiberoverflåtene, nettopp på grunn av deres natur, er anioniske. Når det kationiske, filmdannende materiale påføres glassfiberflåtene, er det kationiske, filmdannende materiale tilbøyelig til å reagere med siloksangruppene, som danner de anioniske glassfiberoverflater, og derved oppstår en utfelling av det kationiske, filmdannende materiale i retning

i

mot glassflatene. Når deretter det anioniske, filmdannende materiale påføres som et toppbelegg, reagerer det anioniske, filmdannende materiale med det kationiske, filmdannende materiale for dannelse av et hovedsakelig nøytralt belegg. Samtidig resulterer reaksjonen mellom det kationiske og det anioniske filmdannende materiale i en geldannelse på glassfiberflåtene. Den således dannede gel utmerker seg ved god adhesjon i forhold til glassfiber-flatene; den hindrer også at glassfibrene vedhefter hverandre og tilveiebringer den ønskelige dispergeringsevne for glassfibrene i vannholdige sementoppslemminger. Når sementoppslemmingen inneholdende glassfibrene, som er blitt behandlet i overensstemmelse med oppfinnelsen, således anbringes på et perforert formeelement ved fremstillingen av fiberarmerte sementprodukter, regulerer de belagte glassfibre ifølge oppfinnelsen den hastighet, hvormed vann fjernes fra den fiberholdige sementoppslemming.

Det har i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse vist seg at glassfibre som er blitt behandlet ifølge oppfinnelsen, kan anvendes som total erstatning for, eller som en partiell erstatning for asbestfibre, som i vesentlig omfang anvendes innen faget. Dette medfører en vesentlig besparelse med hensyn til de høyere omkostninger for asbestfibre i sammenligning med glassfibre. Som kationisk, filmdannende materiale kan man anvende flere kationiske harpikser, som er kjent for fagmannen. Foretrukne harpikser er en hvilken som helst fra en gruppe av såkalte "våtstyrkeharpik-ser" av det slag som anvendes ved papirf remstilling. D.en mest foretrukne harpiks for anvendelse ifølge oppfinnelsen er en kationisk. polyamid-epiklorhydrinharpiks, som markedsføres av Hercules Powder Co., Inc., under handlesnavnet "Kymene 557 H". Andre like-ledes anvendelige harpikser, skjønt kanskje ikke så effektive, er kationiske karbamid-formaldehydharpikser, slik som "Kymene 882"

og "Kymene 917".

Ifølge en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er det ofte ønskelig i det kationiske filmdannende materiale å innføre et reaktivt adhesjonsmiddel for å fremme vedheftingen av den kationiske filmdanneren til glassfiberflåtene. De beste resultater oppnås vanligvis når den foran beskrevne kationiske polyamid-epiklorhydrinharpiks blandes med et reaktivt adhesjonsmiddel, som er blitt fremstilt på basis av en alkylketendimer, som er avledet fra fettsyrer og en kationisk stivelse, idet sistnevnte tjener som en beskyttelseskolloid. Et slikt reaktivt adhesjonsmiddel er kommersielt tilgjengelig fra Hercules under varemerket "Aquapel 360 XC".

Når et reaktivt adhesjonsmiddel anvendes i den kationiske filmdanneren, kan de relative proporsjoner mellom disse varieres innen relativt vide grenser. Generelt erholdes gode resultater når alkylketendimeren foreligger i en mengde av 0,01-3 vektdeler dimer pr. vektdel kationisk filmdannende materiale. Den kationiske stivelse, når denne foreligger, er tilstede i' en mengde tilsvarende 0,001-1 vektdel kationisk stivelse pr. vektdel kationisk filmdanner.

Tørrstoffinnholdet, for den kationiske filmdanner, som på-

føres glassfibrene, er på lignende måte ikke kritisk og kan varieres innen bredere grenser. Gode resultater oppnås vanlig-

vis når tørrstoffinnholdet i adhesjonsmiddelblandingen inneholdende det kationiske filmdannende materiale varierer fra 0,01

- 10 vekt-% tørrstoff..

Den anioniske adhesjonsmiddelblanding inneholder, som en vesentlig komponent, et anionisk, filmdannende materiale, Gode resultater er blitt oppnådd med anioniske stivelsessorter. Forskjellige anioniske stivelsessorter er kommersielt tilgjengelige, og kan anvendes som det anioniske, filmdannende materiale. En foretrukket anionisk stivelse markedsføres under handelsnavnet "Quicksol 40" av Scholten.

Foruten den anioniske filmdanner kan i den anioniske adhesjonsmiddelblanding også inngå et filmdannende materiale, fortrinnsvis en vinylharpiks, for å sikre adhesjon av den anioniske filmdanner til glassfiberoverflåtene. Hvilken som helst av flere vinylhar-pikser, som anvendes for dette formål, kan anvendes. En foretrukket vinylharpiks er polyvinylalkohol, slik som "Mowiol 4.88",

som er kommersielt tilgjengelig fra American Hoecht Corporation. Videre kan det i den anioniske adhesjonsmiddelblanding også innfør-es et smøremiddel, f.eks. "Sodamine", samt anioniske deflokkuler-ingsmidler, slik som "Hercofloc 819.2". Deflokkuleringsmiddelet, som er velkjent for fagmannen, virker primært som et retensjonsy

hjelpemiddel for adhesjonsmiddelblandingen som påføres glassfi-; beroverf låtene.

De relative mengder av de foran nevnte komponenter er ikke kri-tiske, og kan varieres innen relativt vide grenser. Generelt,

når vinylharpiksen anvendes, anvendes denne i en mengde som varierer mellom 0,01 og 3 vektdeler pr. vektdel anionisk filmdanner. Når smøremiddelet anvendes foreligger dette i en mengde av 0,001-2 vektdeler smøremiddel pr. vektdel anionisk filmdanner, og deflokkuleringsmiddelet anvendes i relativt små mengder, som er tilstrekkelige til å tilveiebringe adhesjonsmiddelretensjon, vanligvis i en mengde i området 0,001-0,5 vektdeler deflokkuler-ingsmiddel pr. vektdel anionisk filmdanner.

Slik som tilfellet var med det kationiske adhesjonsmid-

del kan tørrstoffinnholdet av det■anioniske adhesjonsmiddel vari-ere fra 0,1 - 10 vekt-%, eller til og med høyere hvis ønskelig.

Ved påføringen av de kationiske og anioniske adhesjonsmiddelblandinger til glassfibre, kan man anvende hvilken som helst av flere kjente påføringsmetoder. F.eks. kan glassfibrene bringes i berør-ing med en valse, som fuktes med én av adhesjonsmiddelblandingene. Alternativt kan adhesjonsmiddelblandingene påsprøytes glassfibrene. I et hvilket som helst tilfelle er det almindelig å foretrekke at den kationiske adhesjonsmiddelblanding, dvs. den som påføres først, påføres under fibrenes dannelse for å sikre bedre adhesjon mellom den tynne film eller adhesjonsmiddelbelegget på glassfiberoverflåtene.

Glassfibre som anvendes ved utøvelsen av foreliggende oppfinnelse, kan være glassfibre av E-type, som er velkjent innen faget. Foretrukne glassfibre, som anvendes ved utøvelsen av oppfinnelsen,

er imidlertid alkalibestandige glassfibre. Disse glassfibre er kjent for fagmannen.

Ved kombinering av glassfibre som er blitt behandlet i overensstemmelse méd oppfinnelsen, med sementmateriale, kan man anvende hvilket som helst av flere sementprodukter av samme type, som anvendes innen faget. Egnede sementmaterialer omfatter sement, Portlandsement, betong, mørtel, gips, vannholdig kalsiumsilikat

i !etc. De behandlede glassfibre, vanligvis, i en mengde av 1-25 vekt-%, regnet på sementvekten, blandes med en sementoppslemming, enten med eller uten tilsetning av andre fibre, slik som asbestfibre. Når slike andre fibre anvendes, foreligger de generelt i en mengde av 1-10 vekt-%, regnet på vekten av sementmaterialet. Den masse som erholdes ved blanding av fibrene og sementmaterialet, bringes deretter i berøring med et perforert formeelement i overensstemmelse med de velkjente fremgangsmåter ifølge Hatschek eller Magniani, og et vakuum legges over det perforerte element for å fjerne vann fra det fiberarmerte sementprodukt. Produktet herdes deretter i overensstemmelse med konvensjonell teknikk.

Det erholdte, fiberarmerte sementprodukt utmerker seg ved høy styrke og kan anvendes som byggemateriale i overensstemmelse med innen faget kjente prinsipper.

Etterat oppfinnelsens grunnleggende trekk er blitt beskrevet, skal det nu vises til etterfølgende eksempler som presenteres for å anskueliggjøre men ikke begrense oppfinnelsen, idet eksemplene beskriver behandlingen av glassfibre med adhesjonsmiddelblandingene ifølge oppfinnelsen og anvendelsen av de behandlede glassfibre ved fremstilling av glassfiberarmerte sementprodukter.

Eksempel 1

Dette eksempel anskueliggjør fremstillingen og anvendelsen av adhesjonsmiddelblandingene ifølge oppfinnelsen.

To adhesjonsmiddelblandinger fremstilles i overensstemmelse med følgende:

Hver av de forannevnte adhesjonsmiddelblandinger kombineres med vann for oppnåelse av en suspensjon med et tørrstoffinnhold på 2,5 vekt-%.

Ved fremstilling av den anioniske adhesjonsmiddelblanding, som foran er blitt beskrevet, blandes 15 vektdeler "Quicksol 40"

med vann ved 65-70°C i omtrent 10 min., og deretter omrøres den erholdte blanding i ytterligere 30 min. Deretter tilsettes "Sodamine" oppløst i vann den anioniske stivelse. Polyvinylalko-holen oppvarmes til 75°C for å oppløse harpiksen, avkjøles til romtemperatur og tilsettes deretter stivelsesblandingen, hvor-etter deflokkuleringsmiddelet tilsettes i vann. Den erholdte blanding innstilles deretter på et tørrstoffinnhold på 2,5%.

De foran beskrevne adhesjonsmiddelblandinger påføres glassfibre ved sprøyting. Glassfibre som utføres fra en glassmelteovn på-sprøytes først den kationiske adhesjonsmiddelblanding, som oven-for beskrevet. De erholdte fibre som er belagt med den kationiske adhesjonsmiddelblanding, påsprøytes deretter den foran beskrevne, anioniske adhesjonsmiddelblanding før glassfibrene samles til en rull. De erholdte fibre har et gellignende belegg på sine overflater, idet belegget har god adhesjon til glassfiberoverflåtene.

Eksempel 2 Dette eksempel anskueliggjør anvendelsen av glassfibre som er blitt behandlet i overensstemmelse med oppfinnelsen, ved fremstillingen av glassfiberarmerte sementrør. Glassfibre, som er blitt behandlet i overensstemmelse med Eksempel 1, blandes med sement sammen med hvite asbestfibre. Glassfibrene som er blitt hakket til lengder.på ca. 2,5-7,5 cm, anvendes i en mengde tilsvarende ca. 10 vekt-%, regnet på sementvekten, og de hvite asbestfibre j anvendes i en mengde tilsvarende ca. 3 vekt-%, regnet på sementvekten. Den således dannede masse behandles deretter i en maskin ifølge Hatschek for dannelse av fiberarmerte sementrør med gode styrkeegenskaper.

Claims (12)

1. Glassfibre med et belegg, karakterisert ved at glassfibrene er overtrukket med en tynn film, tilveie-bragt ved reaksjon mellom en kationisk, filmdannende, organisk polymer i en på glassfibrene påført kationisk adhesjonsmiddelblanding og en anionisk, filmdannende, organisk polymer i en på den kationiske adhesjonsmiddelblanding påført anionisk adhesjons-middeIblanding.

2. Glassfibre som angitt i krav 1, karakterisert ved at den kationiske, filmdannende polymer er en kationisk polyamid-epiklorhydrinharpiks.

3. Glassfibre som angitt i krav 1, karakterisert ved at den anioniske, filmdannende polymer er en anionisk stivelse.

4. Glassfibre som angitt i krav 1, karakterisert ved at den kationiske adhesjonsmiddelblanding også omfatter et reaktivt adhesjonsmiddel i form av en alkylketendimer.

5. Glassfibre som angitt i krav 1, karakterisert ved at det reaktive adhesjonsmiddel også omfatter en kationisk beskyttelseskolloid.

6. Glassfibre som angitt i krav 1, karakterisert ved at beskyttelseskolloiden utgjø res av en kationisk stivelse.

7. Glassfibre som angitt i krav 1, karakterisert ved at den anioniske adhesjonsmiddelblanding også omfatter en vinylharpiks.

8. Glassfibre som angitt i krav 1, karakteriserjt 'ved at den anioniske adhesjonsmiddelblanding omfatter et smøremiddel.

9. Glassfibre som angitt i krav 1, karakterisert ved at den anioniske adhesjonsmiddelblanding omfatter et de-flokkuleringsmiddel.

10. Fremgangsmåte for fremstilling av glassfibre for oppnåelse av belagte glassfibre som angitt i ett av kravene 1-9, karakterisert ved at glassfibrene belegges med en kationisk adhesjonsmiddelblanding, inneholdende en kationisk, filmdannende, organisk polymer og de erholdte glassfibre deretter belegges med en anionisk adhesjonsmiddelblanding, inneholdende en anionisk, filmdannende, organisk polymer, idet de kationiske og anioniske polymerer reagerer med hverandre for dannelse av en tynn film på glassfiberoverflåtene.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 10, karakterisert ved at den kationiske, filmdannende polymer er en kationisk polyamid-epiklorhydrinharpiks.

12.. Fremgangsmåte som angitt i krav 10, karakterisert ved at den anioniske, filmdannende polymer er en anionisk stivelse.