DE3002484C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines asbestfreien, faserverstärkten hydraulisch abbindenden Materials, bei welchem ein hydraulisches Bindemittel mit Faser, Wasser in größerer als zum Abbinden des Bindemittels benötigten Menge und gegebenenfalls weitere Zusätze zu einer Aufschlämmung vermischt werden, die nach bekannten Entwässerungsverfahren weiterverarbeitet wird.

Über Jahrzehnte haben sich asbestverstärkte Zementmassen auf dem Baumaterialsektor bestens bewährt und einen festen Platz eingenommen. Besonders die Herstellung verschiedenster Bauteile wie Rohre, Wellplatten, Dachschiefer etc. mit Hilfe von Entwässerungsverfahren, z. B. nach Magnani (s. Heribert Hiendl, "Asbestzementmaschinen", Seite 42, 1964) oder Hatschek (s. unten) sind in der entsprechenden Industrie stark verbreitet. Ein bevorzugtes Verfahren, nämlich die Technologie der Wickelverfahren, z. B. nach Hatschek, ist schon seit Jahrzehnten bekannt (AT-PS 5970).

Diese bekannten Verfahren zur Herstellung von z. B. Asbestzementrohren und -platten basieren auf der Verwendung von Rundsiebmaschinen. Dabei wird eine stark verdünnte Asbestzementsuspension über einen Stoffkasten und einen Siebzylinder in Form eines Vlieses auf einen Filz übertragen und mit Hilfe von Formatwalzen oder Rohrkernen bis zur gewünschten Dicke aufgewickelt. Hierbei können je nach dem verwendeten Asbestfasertypus folgende Probleme auftreten:

Der von den Minen bezogene voraufgeschlossene Asbest muß in den Aufbereitungsanlagen der Asbestzementwerke weiter aufgeschlossen, d. h. in einem Kollergang weiter geöffnet werden. Eines der schwierigsten Probleme besteht darin, die in der Natur vorkommenden verschiedenen Asbestfasersorten ohne Kürzung und Staubentwicklung aufzuschließen, wobei der Aufschlußgrad ein gewisses Maß nicht überschreiten darf, da sonst Entwässerungs- oder Fahrschwierigkeiten auf der Rundsiebmaschine auftreten können.

Außer dem Asbestaufschluß ist auch die richtige Zusammensetzung der verschiedenen Asbestfaserarten, zum Beispiel Längen, Talkgehalt, etc., von grundsätzlicher Bedeutung für die Maschinenfahrweise und die Qualität der herzustellenden Produkte.

Die Asbestaufbereitung sowie die Abmischung der verschiedenen Asbestsorten wirken sich entscheidend auf den Produktionsablauf und die Qualität der Endprodukte aus. Nur beim Beherrschen dieser Parameter ist es möglich, witterungsbeständige Produkte mit guten mechanischen Eigenschaften zu erhalten. Die Stoffkastenform für die Rundsiebe sowie die darin eingebauten Stoffrührer spielen ebenfalls eine wesentliche Rolle für die Verteilung der Asbestfasern im Vlies respektive für die Faserrichtung des Asbestes im fertigen Produkt. Die Faserverteilung im Vlies hat eine wesentliche Bedeutung für die wirtschaftliche Ausnützung der Asbestfasern, da bei schlechter Stoffkastengeometrie und Rührerwirkung die Gefahr von Asbestansammlungen im Vlies besteht, wodurch die regelmäßige Faserarmierung im Produkt verschlechtert wird. Im weiteren sind solche Asbestansammlungen für das Verhalten der Produkte in frostgefährdeten Gebieten und für das Adhäsionsverhalten von Farbbelägen von Nachteil.

Bei der Entwässerung des Asbestzement-Vlieses auf dem Fils muß, je mnach Aufbereitung der Fasern, das üblicherweise in verschiedenen Vakuumkästen herrschende Vakuum richtig angepaßt werden. Ist dies nicht der Fall, so können z. B. Zementpartikel aus dem Vlies herausgerissen werden, oder das Vlies ungenügend entwässert werden, womit beim Wickeln schlechte Produkte entstehen.

Während des Wickelvorganges wird im allgemeinen durch zusätzliche Pressung das entstehende Produkt noch einmal entwässert. Der entsprechende Anpreßdruck muß dem Wassergehalt des Vlieses sowie der gewickelten Handstärke angepaßt werden. Ist dies nicht der Fall, so entstehen Festigkeitsprobleme oder Qualitätseinbußen durch verpreßte Produkte.

Neben all diesen maschinentechnischen Details und Einstellungen an den Produktionsstraßen, welche notwendig sind um einen erfolgreichen Prozeßablauf zu gewährleisten, basieren diese bekannten Verfahren auf der ausgezeichneten Affinität und der Filterwirkung, d. h. dem Zementrückhaltevermögen der Asbestfaser gegenüber dem Zement. Neben dieser guten Zement-Filtrationswirkung der Asbestfaser, dient diese aber auch gleichzeitig als armierende Faser im hydratisierten Endprodukt.

Diesen beiden vorteilhaften Eigenschaften der Asbestfasern steht auch ein ganz spezifischer Nachteil gegenüber. Die durch die Natur bedingten physikalischen Eigenschaften, insbesondere die niedere Bruchdehnung bewirkt, daß reine Asbestzementprodukte eine gewisse Sprödheit aufweisen. Diese Eigenschaft zeigt sich in einer begrenzten Schlagzähigkeit. Es wurde dann auch nicht unterlassen, nach neuen Fasern zu suchen, welche als Zementarmierungsfasern zu flexibleren Endprodukten führen könnten.

In einem Patent aus dem Jahre 1951 zur Herstellung von Asbest-Zement-Produkten (DE-PS 8 78 918) wurde die Verstärkung von Zement mit Faserstoffen, wie Zellstoff oder sonstigen organischen oder anorganischen Fasern erwähnt. Im Verlaufe der späteren Jahre wurden in diesem Zusammenhang unzählige natürliche und synthetsiche Fasern auf ihre Eignung als Zementarmierungsfasern getestet. Es wurden z. B. Versuche mit Baumwolle, Seide, Wolle, Polyamidfasern, Polyesterfasern, Polypropylenfasern und anorganischen Fasern, wie Glasfasern, Stahlfasern, Kohlenstoff-Fasern, etc. durchgeführt.

Durch die Baumaterialien herstellende Industrie wurden bereits schon einige Verfahren zur Herstellung von holzverstärkten Zementprodukten veröffentlicht. Beispiele sind: DE-PS 5 85 581, DE-PS 6 54 433, DE-PS 8 18 921, DE-PS 9 15 317, GB-PS 2 52 906, GEB-PS 4 55 571, SE-OS 13 139/68, SE-PS 60 225 und CH-PS 2 16 902.

Die in diesen Patenten beschriebenen Verfahren arbeiten jedoch ausnahmslos mit einer minimalen Menge Wasser, welches für die Abbindung der hydraulischen Bindemittel benötigt wird. Die Technologie des Mischens von Zement, Holzspänen und Wasser, sowie die Herstellung von Baumaterialien aus diesen Gemischen ist vollständig verschieden von einem Hatschek-Verfahren, welches mit verdünnten wässerigen Aufschlämmungen arbeitet. Die in den obigen Patenten beschriebene Vorbehandlung der Holzstoffe mit verschiedenen Mineralsalzen dient hier einzig zur Stabilisierung oder Mineralisierung der durch Wasser quellbaren cellulosischen Bestandteile des Holzes. Die Mineralsalze können auch dazu dienen, um im Holz vorhandene Schadstoffe, welche das Abbinden des Zementes stören, zu blockieren, so daß ein guter Verbund von Holz und Zement gewährleistet ist.

Nach den in den vorgängigen Kapiteln eingehend beschriebenen technischen Schwierigkeiten, welche mit den in der Industrie verbreiteten Entwässerungsmaschinen bei der Herstellung von Asbest-Zement-Produkten auftreten können, ist es offensichtlich, daß es beim alleinigen Ersatz von Asbestfasern durch andere Fasern praktisch unmöglich war, nach denselben Methoden und mit bereits vorhandenen Vorrichtungen großtechnisch befriedigende faserverstärkte Zementprodukte zur produzieren. Diese Vorschläge sind denn auch nie in einer industriellen Produktion realisiert worden.

Als eines der größeren Probleme mit anderen als Asbestfasern, tritt immer ein schlechte Verteilung der Fasern in der Zement-Wasseraufschlämmung auf. Die Fasern trennen sich vom Gemisch und bilden Knäuel. Ebenso vereitelte das schlechte Zement-Rückhaltevermögen der meisten Fasern eine technische Produktion. Ferner beschränkt sich der Festigkeitsbeitrag vieler synthetischer Fasern im Zementprodukt auf ein Minimum, da vor allem bei hydrophoben, organischen Fasern nur eine schlechte Haftung in der Zementmatrix vorhanden ist. Es wurde jedoch festgestellt, daß bei zusätzlicher Anwesenheit einer reduzierten Menge an Asbest, die Herstellung von faserverstärkten Produkten nach den bestehenden Entwässerungsverfahren durchaus möglich ist [GB-PS 8 55 729]. Der Zusatz einer Menge von 0,5 bis 5% Asbest ermöglicht, daß sich organische und anorganische Fasern in einer Zement-Wasser-Aufschlämmung besser verteilen lassen, wobei gleichzeitig auch eine genügende Zement-Rückhaltewirkung beim Entwässerungsvorgang gewährleistet wird.

Zur Verbesserung der Haftung der Fasern in der Zementmatrix wurde vorgeschlagen, fibrillierte Polyamidfilme einzusetzen [US-PS 35 91 395]. In der UdSSR-Zeitschrift "Polim. Stroit. Mater.", 1975, 41. 152-7, [C. A. 86, 7766/2 (1977)] wird beschrieben, daß Fasern mit rechteckigen Querschnitten ein verbessertes Haftvermögen aufweisen. Weitere Erfinder beschreiben thermoplastische Faserschritte, welche an den Faserenden durch Aufschmelzen verdickt werden, so daß ebenfalls eine Verbesserung der Verankerung dieser Fasern in der Zementmatrix stattfinden soll [Ja-AS 7 40 37 407]. In der DE-OS 29 19 794 wird vorgeschlagen, mit Hilfe von speziell modifizierten Polypropylenfasern zweier verschiedener Schnittlängen, faserverstärkte Zementplatten herzustellen. Als Herstellungsverfahren werden Entwässerungsverfahren eingesetzt, wobei das Gemisch der Polypropylen-Faserschnitte mit Zellulosefasern und mit einem Teil der Zement-Wasser-Aufschlämmung vorgemischt wird, bevor die für den Verarbeitungsprozeß benötigte Konzentration der Feststoffe eingestellt wird. Dieses Verfahren ist jeoch im wesentlichen auf den Einsatz speziell modifizierter Polypropylenfasern mit definierten Mischungen verschiedener Faserschnittlängen eingeschränkt. Andere Fasern lassen sich hierfür nicht verwenden.

Aus verschiedenen Gründen ist es jedoch erstrebenswert, auf den in der Asbestzement-Industrie vorbereiteten Produktionsanlagen faservertärkte Zementprodukte mit guten mechanischen Eigenschaften herzustellen, welche ohne Hilfe jeglichen Asbestzusatzes und unter Verwendung herkömmlicher Fasern angefertigt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß man damit ein Material schafft, mit dem man auf bestehenden Maschinen zu Produkten gelangt, die sich den konventionellen Asbestzementprodukten sowohl in verschiedenen mechanischen Eigenschaften als auch hinsichtlich der Arbeitshygiene überlegen zeigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, das die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale hat.

Die weitere Ausbildung des Erfindungsgegenstandes geht aus den Unteransprüchen hervor.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, daß die verfahrensgemäß behandelten Fasern des ermöglichen, daß auf einer herkömmlichen Entwässerungsmaschine vom Typ Hatschek aus einer Zement-Faser-Aufschlämmung ein einwandfreies Vlies entsteht.

Der Einfachheit halber wird in der vorliegenden Beschreibung auf Zement als bevorzugtes Bindemittel Bezug genommen: Alle anderen hydraulisch abbindenden Bindemittel können aber anstelle von Zement eingesetzt werden.

Unter Filterfasern sind allgemein faserige Systeme zu verstehen, welche keinen nennenswerten Beitrag zur eigentlichen Verstärkung des Zementes leisten. Die Hauptaufgabe dieser Fasern besteht darin, den Zement beim Entwässern der Faser-Zement-Aufschlämmung im Verbund zurückzuhalten.

In der nachfolgenden Tabelle I sind einige Werte für das Zementrückhaltevermögen verschiedener Filterfasern zusammengestellt, die Filtrationsversuche wurden mit Hilfe einer Hatschek-Maschine durchgeführt. Die Hatschek-Maschine wurde mit einer wässerigen Aufschlämmung von 72 g/Liter Zement und 8 g/Liter Filterfasern beschickt. Die Absaugungsvorrichtung im Entwässerungsteil wurde so eingestellt, daß die Faser-Zement-Vliese einen Restwassergehalt von 30% ab Maschine aufwiesen. Vom Rückwasser der Maschine wurden Proben entnommen und darin der Schlammgehalt durch Filtrieren mit einer Filternutsche bestimmt. Das Auswägen des Niederschlages erfolgte nach einer Trocknung beim 110°C während 6 Stunden.

Tabelle 1 Zementrückhaltevermögen verschiedener Folterfasern beim Einsatz auf einer Hatschek-Maschine

Filterfaser-TypZementrückhaltevermögen
in % des eingesetzten Zementes

Rockwool Lapinus-Typ 793 17688% Rockwool DI70% Altpapier, ohne Glanzpapier71% Altpapier/Zellulose KHBX = 4 : 165% Hostapulp EC-530093% Hostapulp R-83086% Asbest (analog Beispiel 1)72%

Um diesen Filterfasern die gleichmäßige Verteilung in der Zementaufschlämmung zu erleichtern werden sie erfindungsgemäß einer Vorbehandlung unterzogen, auf welche weiter unten näher eingegangen wird. Die Konzentration der Filterfaser im ganzen Zement-Faser-Gemisch variiert von 2 Volumprozent bis 20 Volumprozent. Sie ist weitgehend materialabhängig und beträgt bevorzugt 8 Volumprozent bis 15 Volumprozent.

Als Armierungsfasern können alle bekannten anorganischen und organsichen Armierungsfasern eingesetzt werden, wie Glas-, Stahl-, Kohlenstoff-, Aramid-, Polypropylen-, Polyvinylalkohol-, Polyester-, Polyamid- oder Polyacrylfasern, etc. Damit eine Armierungsfaser ihrer Aufgabe in Produkten mit hohen Festigkeiten, z. B. Wellplatten, usw. gerecht werden kann, ist neben einer möglichst hohen Reißfestigkeit von wenigstens 5,4 cN/dtex eine möglichst geringe Bruchdehnung, im allgemeinen von < 10% erforderlich. Für Produkte mit geringeren Ansprüchen sind auch andere Fasern, z. B. aus Altmaterialien, verwendbar. Die Armierungsfasern sind in Mengen von 0,5 bis 20 Volumenprozent., insbesondere 1-10 Volumprozent, bevorzugt 4 bis 8 Volumprozent, im Zement-Faser-Gemisch vorhanden. Die Armierungsfasern werden bevorzugt in Schnittlängen von 4 bis 25 mm zugemischt, wobei sowohl gleichmäßig lange Einzel-Fasern als auch eine Mischung verschieden langer Fasern zum Einsatz kommen können. Ebensogut können auch gemahlene Fasern verwendet werden. Der Titer der Einzelfasern kann in einem weiten Bereich schwanken, doch werden Titer von 0,5 bis 6 dtex bevorzugt. Die Armierungsfasern werden üblicherweise in der Zementmasse gleichmäßig verteilt. In Spezialfällen, wie z. B. bei Formstücken, können an Stellen, welche den Einwirkungen mechanischer Kräfte besonders ausgesetzt sind, zusätzliche Faserverstärkungen angebracht werden, z. B. in Form von Faservliesen, Garnen, Seilen, Netzen, Geweben, etc. eingewickelt oder eingelegt werden.

Es können Armierungsfasern mit runden Querschnitten, wie auch nicht-runden Querschnitten, z. B. Fasern mit rechteckigem oder multilobalen Querschnitten eingesetzt werden. Ferner können Armierungsfasern einer einzigen Art, wie auch Mischungen verschiedener Armierungsfasern zum Einsatz gelangen. Die Fasern können auch durch bekannte Nachbehandlung oder Beschichtungen zusätzlich zu erfindungsgemäßen Behandlung noch besonders zementverträglich gemacht worden sein.

Die erfindungsgemäße Vorbehandlung, welche die Verteilung und das Verhalten der Fasern in der verdünnten Zementaufschlämmung begünstigt, umfaßt die Vorbehandlung der Filterfasern und der Armierungsfasern mit Mitteln, welche einen anorganischen, in Wasser zumindest schwerlöslichen, Überzug bilden.

Besonders geeignete Mittel zur Durchführung der Faservorbehandlung sind anorganische Verbindungen, von denen z. B. eine erste Verbindung zuerst mit den Fasern in Form einer wässerigen Lösung in Berührung gebracht wird und alle Verbindungen miteinander unter Bildung mindestens einer unlöslichen Verbindung in und/oder auf der Faser reagieren.

Geeignete Faservorbehandlungen können zum Beispiel mit folgenden Systemen durchgeführt werden: Eisensulfat-Calciumhydroxid, Aluminiumsulfat-Calciumhydroxid, Aluminiumsulfat-Bariumhydroxid, Eisensulfat-Bariumhydroxid, Eisenchlorid-Calciumhydroxid, Zirkonsulfat-Calciumhydroxid oder mit verschiedenen Boraten. Eine besonders geeignete Vorbehandlung besteht in der Ausfällung von Aluminiumhydroxid und Calciumsulfat auf den Fasern durch Behandlung der Fasern mit wässeriger Aluminiumsulfatlösung und Zusatz von Calciumhydroxid.

Die Vorbehandlung erfolgt im allgemeinen durch Besprühen, Eintauchen oder sonstiges Inberührungbringen der Fasern mit einer wässerigen Lösung des löslichen Reaktionsteilnehmers mit nachfolgendem Zusatz des gegebenenfalls verwendeten zweiten Reaktionsteilnehmers.

Die Behandlung, z. B. Die Ausfällung von Calciumsulfat und Aluminiumhydroxid aus Aluminiumsulfat und Calciumhydroxid, bewirkt die gleichmäßige Verteilung der einzelnen Fasern in der Zement-Faser-Aufschlämmung. Die Vorbehandlung der beiden Faserarten kann getrennt erfolgen und gleichzeitig oder nacheinander im gemeinsamen Bad durchgeführt werden.

Im allgemeinen werden die Fasern mit einer Lösung behandelt, die je nach der Löslichkeit der verwendeten Verbindung eine 2 bis 30%ige Konzentration, insbesondere eine 8 bis 15%ige, und bevorzugt eine etwa 10%ige Konzentration aufweist. Auf das Fasergewicht bezogen werden im allgemeinen etwa 5 bis 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise 10 bis 20% und insbesondere etwa 15% des ersten verwendet. Die zweite Komponente wird mit Vorteil in stöchiometrischem Überschuß, der bis zum Dreißigfachen und mehr betragen kann, eingesetzt. Bevorzugt wird ein drei bis dreißigfacher Überschuß, insbesondere ein zwanzigfacher Überschuß.

Hydrophobe Armierungsfasern, wie Polypropylenfasern, Polyamidfasern, Polyesterfasern, etc. können vorgängig zur erfindungsgemäßen Faservorbehandlung mit hydrophilen, organischen Ausrüstungen versehen werden. Solche Ausrüstungen sind von verschiedensten Herstellern auf der Basis von Acrylaten, Epoxyverbindungen, Isocyanaten, etc. im Handel erhältlich und können durch Beschichten oder Besprühen auf die Fasern oder Filme gebracht werden. Die Aushärtung solcher Überzüge erfolgt entweder durch Katalysatoren und/oder Hitzebehandlungen.

Es können auch hydrophobe Armierungsfasern verwendet werden, welche anorganische Zusätze, wie Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Calciumsulfat, Talk, Titandioxid, usw. enthalten, die den Fasern vor dem Verspinnen zugegeben wurden.

Unter dem für die Erfindung geeigneten hydraulisch abbindenden Bindemittel wird ein Material verstanden, das einen anorganischen Zement und/oder ein anorganisches Binde- oder Klebemittel enthält, das durch Hydratisieren gehärtet wird. Zu besonders geeigneten Bindemitteln, die durch Hydratisieren gehärtet werden, zählen z. B. Portland-Zement, Tonerde-Schmelzzement, Eisenportland-Zement, Trasszement, Hochofenzement, Gips, die bei Autoklavenbehandlung entstehenden Calciumsilikate, sowie Kombinationen der einzelnen Bindemittel.

Die vorbehandelten Fasern, das hydraulisch abbindende Bindemittel, Wasser, sowie allfällige weitere übliche Zusatzmittel, wie Füllstoffe, Farbstoffe, usw. werden auf übliche Weise zu einer Aufschlämmung vermischt, die auf herkömmliche Entwässerungsvorrichtungen, z. B. Wickelmaschinen, kontinuierliche Entwässerungsanlagen, wie Monostranganlagen, Rundsieben, Langsieben, Injektionsanlagen oder Filterpressen, verarbeitet, zu den gewünschten Artikeln, wie Platten, Wellplatten, Rohren Dachschiefer, von Hand oder maschinell geformten Formstücken jeder Art auf bekannte Weise verformt und auf übliche Weise abbinden gelassen werden.

Die vorliegende Erfindung soll an den folgenden Beispielen näher erläutert werden.

Sofern nicht anders vermerkt, beziehen sich die Prozentangaben in den nachfolgenden Beispielen auf das Gewicht. Es ist für den Fachmann ein leichtes, die nachfolgenden Beispiele je nach Verwendungszweck des Materials durch geeignete Wahl der Fasern und/oder der Verfahrensschritte und Vorrichtungen abzuändern.

Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel : Asbestzement)

Asbest Grade 4, kanadischer Provenienz wurde im Verhältnis 1 : 3 mit Asbest Grade 5, russischer Provenienz in einem Kollergang mit 40 Gewichtsprozent Wasser während 30 Minuten gekollert. 153 kg (Trockengewicht) dieser Asbestmischung wurden in einen schnellaufenden Vertikalmischer eingetragen, in welche sich 1,5 m³ Wasser befanden und während 10 Minuten weiter aufgeschlossen. Nach dem Umpumpen in einen Horizontalmischer wurde eine Tonne Portland-Zement mit einer spezifischen Oberfläche von 3000 bis 4000 cm²/g zugemischt. Die erhaltene Asbest-Zement-Slurry wurde in eine Rührbütte gepumpt, von der aus die Verteilung auf eine Hatschek-Maschine erfolgte. Auf dieser Maschine wurden mit sieben Umdrehungen der Formatwalze Platten von 6 mm hergestellt, welche zwischen geölten Blechen während 45 Minuten in einer Stapelpresse bei einem spezifischen Meßdruck von 250 bar auf eine Dicke von 4,8 mm gepreßt wurden. Die Prüfung erfolgte nach einer Abbindezeit von 28 Tagen, nachdem die Platten noch während 3 Tagen gewässert worden waren. Die Versuchsresultate sind in Tabelle II zusammengestellt.

Beispiel 2 (Vergleichsbespiel : Filterfasern allein)

In einem Kollergang wurde Holzschliff während 15 Minuten mit 50% einer 10%igen Aluminiumsulfatlösung gekollert. Der so behandelte Holzschliff wurde noch mindestens während 3 Tagen gelagert, um die Wirkung noch zusätzlich zu verstärken. 102 kg ds auf diese Weise vorbehandelten Holzschliffes wurden in 1 m³ Wasser während 10 Minuten in einem Solvopulper gepulpt. Anschließend wurde diese Suspension auf 2,5 m³ weiter verdünnt und 15 kg Aluminiumsulfat als 20%ig wässerige Lösung zugefügt.

Die Suspension wurde nun mit 50 kg pulverförmigem Calciumhydroxid versetzt und während 5 Minuten weiter gepulpt, worauf ein Umpumpen in ein langsam laufendes Horizontalmischgerät erfolgte, in welchem während 15 Minuten die Reaktion von Aluminiumsulfat und Calciumhydroxid weitergeführt wurde.

Nach dem Umpumpen in einen Zementmischer wurden 1000 kg Zement mit einer spezifischen Oberfläche von ca. 3000 bis 4000 cm²/g während 10 Minuten eingemischt. Zur Verbesserung der Flockung wurden sodann 80 g Polyacrylamid in Form einer 0,2%igen wässerigen Lösung zugemischt. Dieses vorliegende Gemisch wurde aus einer Rührbütte einer Hatschek-Maschine zugeführt und wie in Beispiel 1 beschrieben weiter verarbeitet. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle II zusammengestellt.

Beispiel 3

Holzschliff wurde in einem Kollergang zunächst während 15 Minuten mit 50% einer 10%igen Aluminiumsulfatlösung gekollert. Der so behandelte Holzschliff wurde noch mindestens während 3 Tagen gelagert, um die Einwirkung weiter zu verstärken. In einem Solvopulper wurde dieser vorbehandelte Holzschliff als 8%ige Suspension während 10 Minuten gepulpt, dies entspricht 80 kg Holzschliff in 1 m³ Wasser. Diese Fasersuspension wurde auf 2,5 m³ verdünnt, 22 kg PVA-Faser, Schnittlänge 6 mm, 2,3 dtex zugefügt und während 5 Minuten weiter gepulpt. Anschließend wurden 15 kg Aluminiumsulfat als 20%ige Lösung zugefügt und das Gemisch mit 50 kg pulverförmigen Calciumhydroxid versetzt. Nach weiteren 5 Minuten Pulpen wurde die Suspension in ein langsam laufendes Horizontalmischgerät gepumpt und dort während 15 Minuten reagieren gelassen.

Nach dem Umpumpen in einen Zementmischer wurden 1000 kg Zement mit einer spezifischen Oberfläche von ca. 3000 bis 4000 cm²/g während 10 Minuten eingemischt. Um noch bessere Flockung zu erzielen, wurden weitere 80 g Polyacrylamid in Form einer 0,2%igen Lösung zugemischt. Das nun vorliegende Gemisch wurde aus einer Rührbütte einer Hatschek-Maschine zugeführt und nach der in Beispiel 1 beschriebenen Art zu Platten verarbeitet. Die Resultate sind wiederum in Tabelle II zusammengestellt.

Beispiel 4

In einem Solvopulper wurden 56 kg Polypropylen-Fibride als 4%ige wässerige Suspension während 10 Minuten gepulpt. Nach dem Verdünnen mit Wasser auf 2,5 m³ wurden 22 kg gemahlene Polyacrylnitrilfasern mit einer durchschnittlichen Faserlänge von 6 mm und einer Feinheit von 2,2 dtex zugeführt und während 5 Minuten weiter gepulpt. Anschließend wurden 15 kg Aluminiumsulfat als 20%ige wässerige Lösung eingetragen, während 5 Minuten gepulpt und mit 50 kg pulverförmigen Calciumhydroxid versetzt. Diese Mischung wurde weitere 5 Minuten gepulpt und nach dem Umpumpen in einen langsam laufenden Horizontalmischer während 15 Minuten weiter reagieren gelassen. Die Zementzugabe und die weitere Verarbeitung erfolgte nach den Angaben in Beispiel 2. Die Resultate sind ebenfalls in Tabelle II zusammengestellt.

Tabelle II

Prüfungsergebnisse der Versuchsbeispiele 1 bis 4

Das obige Beispiel 1 ist als Vergleichsbeispiel gedacht und zeigt die Werte, welche nach den konventionellen Verfahren erreicht werden können. Die Asbestfaser übernimmt hier gleichzeitig die Rolle einer Filter- wie auch einer Verstärkungsfaser. In Beispiel 2 sind die Werte wiedergegeben, welche gefunden wurden, wenn nur Zellulosefasern als Filterfasern eingesetzt werden, wobei auch schon in diesem Falle eine erfindungsgemäße Vorbehandlung der Filterfasern erfolgte, da ohne diese Vorbehandlung eine Produktion auf einer Hatschek-Maschine äußerst schlecht verlaufen würde.

Ein Beispiel mit einer Armierungsfaser allein kann nicht gegeben werden, da es mit Ausnahme der Asbestfaser nicht möglich ist, nach den bestehenden Wickelverfahren damit allein faserverstärkte Platten herzustellen.

Aus demselben Grunde ist es ebensowenig möglich Beispiele für Armierungsfaser/Filterfaser-Systeme ohne die erfindungsgemäße Vorbehandlung zu gehen.

Die Beispiele 3 bis 5 entsprechen dem erfindungsgemäßen Verfahren. Es ist ersichtlich, wie durch die Kombination von Armierungs- und Filterfasern verstärkte Zementprodukte hergestellt werden können, welche den bisher verbreiteten Asbest-Zement-Produkte hinsichtlich der Schlagzähigkeit überlegen sind und gleichzeitig hohe Biegezugfestigkeit aufweisen. Das separat aufgeführte Beispiel 5 zeigt die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Produktion von Wellplatten. Für die einwandfreie Formgebung werden besonders hohe Ansprüche an die Faser-Zement-Mischung gestellt.

Beispiel 5

Holzschliff und ungebleichte Sekunda-Cellulose im Verhältnis 1 : 4 werden in einem Kollergang während 15 Minuten mit 50% einer 10%igen Aluminiumsulfatlösung gekollert und anschließend während 3 Tagen gelagert. 40 kg (Trockengewicht) dieses Holzschliff-Cellulose-Gemisches wurden in einem Solvopulper gebracht, mit Wasser auf 8% Feststoffgehalt verdünnt und während 5 Minuten gepulpt. Hierauf wurden 30 kg Polypropylen-Fibride und 375 Liter Wasser zugefügt und weitere 5 Minuten gepulpt. Nach dem Verdünnen dieser Filterfaser-Suspension auf total 2,5 m³ wurden 22 kg Polyvinylalkoholfasern von 6 mm Schnittlänge und 2,3 dtex zugegeben und weitere 5 Minuten gepulpt. Anschließend wurden 15 kg Aluminiumsulfat als 20%ige Lösung zugefügt und mit 50 kg pulverförmigem Calciumhydroxid versetzt. Nach weiteren 5 Minuten Pulpen wurde die Suspension in ein langsam laufendes Horizontalmischgerät gepumpt und dort während 15 Minuten reagieren gelassen.

Nach dem Umpumpen in einen Zement-Mischer wurden 750 kg Portlandzement und 250 kg Schnellzement der Permooser Zementwerke, Wien, mit einer spezifischen Oberfläche zwischen 4000 bis 5000 cm²/g während 10 Minuten eingemischt. Der Verbesserung der Flockung wurden 80 g Polyacrylamid in Form einer 0,2%igen Lösung zugemischt. Das nun vorliegende Gemisch wurde aus einer Rührbütte einer Hatschek-Maschine zugeführt und nach bekannten Verfahren zu Wellplatten verarbeitet. Es wurde ständig kontrolliert, daß die Feststoffkonzentration im Stoffkasten 80 g/Liter nicht überstieg. Die Verdünnung erfolgte mit Kreislaufwasser. Pro Siebzylinder resultierte eine Vliesdichte von 0,35 bis 0,40 mm. Das entstandene Vlies wurde auf dem Filz sehr gut entwässert. Das Vakuum mußte jedoch vorsichtig angelegt werden, da sonst das Vlies zu trocken wurde und auf der Formatwalze zu Lagentrennung neigte.

Der Wassergehalt ab Formatwalze betrug bevorzugt nicht unter 28%, damit beim nachträglichen Formen zu Wellplatten keine Wellenrisse auftreten. Unter Beachtung der angegebenen Fahrweise wurden 6 bis 7 mm dicke Platten gewickelt, welche nach dem Abscheiden von der Formatwalze dem Wellsauger zugeführt wurden.

Ein Teil der Platten wurde direkt nach dem Wellsauger zwischen geölten Blechen zum Abbinden gebracht, von wo sie nach 10 Stunden entblecht und auf das Lager gebracht wurden. Der andere Teil der Platten wurde in einer Einzelpresse mit 150 bar während 6 Stunden gepreßt und anschließend zwischen geölten Blechen während 10 Stunden abbinden gelassen und nach dem Entblechen während 28 Tagen gelagert.

Die Bruchfestigkeitsprüfung nach 28 Tagen an einer 2,5 m langen, 6 mm dicken Wellplatte Profil 7 in gewässertem Zustand, ergab bei einer 2/3 Auflage für eine ungepreßte Wellplatte 3600 N bei einer Dichte von 1,30 g/cm³. Für eine gepreßte Wellplatte wurde eine Bruchlast von 6200 N bei einer Dichte von 1,45 g/cm³ gemessen.

Als Vergleich zeigte eine Asbestzement-Wellplatte gleicher Form und Dicke bei identischer Prüfanordnung in gepreßtem Zustand eine Bruchlast von 5100 N bei einer Dichte von 1,62 g/cm³. Die gepreßte Asbestzement-Wellplatte ergab eine Bruchlast von 7000 N bei einer Dichte von 1,80 gcm³.

Die Frostprüfung ergab für eine gepreßte asbestfreie Wellplatte 500 Zyklen und für die ungepreßte Platte 300 Zyklen, welche ohne Schaden überstanden wurden (+40°C/-40°C in Wasser, 8 Zyklen pro Tag).

Die Frostprüfung der gepreßten konventionellen Asbestzement-Wellplatte ergab 320 Zyklen und diejenige der ungepreßten Wellplatte 180 Zyklen bis zum Auftreten der ersten Vlieslagentrennung.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung eines asbestfreien, faserverstärkten hydraulisch abbindenden Materials, bei welchem ein hydraulisches Bindemittel mit Fasern, Wasser in größerer als zum Abbinden des Bindemittels benötigten Menge und gegebenenfalls weitere Zusätze zu einer Aufschlämmung vermischt werden, die nach bekannten Entwässerungsverfahren weiterverarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Fasern 2 bis 20 Volumenprozent, bezogen auf die Feststoffe, Filterfasern und 1 bis 10 Volumenprozent, bezogen auf die Feststoffe, Armierungsfasern verwendet werden, welche beide einer die Dispergierbarkeit in der Aufschlämmung erhöhenden Vorbehandlung unterzogen werden, bei der zwecks Ausscheidung wenigstens einer Verbindung, insbesondere eines Salzes in und/oder auf den Fasern, diese mit einer ersten in Lösung befindlichen Verbindung, insbesondere eines Salzes zusammengebracht werden, und die derart behandelten Fasern mit einer zweiten Verbindung, insbesondere eines Salzes in Berührung gebracht werden.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbehandlung der Fasern mit Aluminiumsulfat, Eisensulfat oder Eisenchlorid in wäßriger Lösung und anschließende Ausfällung mit Calciumhydroxid oder Bariumhydroxid oder durch Behandlung mit Boraten erfolgt.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Filterfasern anorganische und/oder organische faserige Materialien in Form von Zellulosefasern jeder Art, z. B. in Form von Pulpe, Holzschliff, Altpapier, Holzmehl, zellulosehaltigen Abfällen von Müllbeseitungsanlagen, usw. verwendet werden, die bei einem Zusatz von 0,8% zu einer wäßrigen 7,2%igen Zementdispersion, nach dem Entwässern dieser Dispersion auf einer Entwässerungsmaschine, wenigstens 60% des Zementes zurückhalten.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Armierungsfasern anorganische oder organische Kunstfasern z. B. Stahlfasern, Polypropylenfasern, Viskosefasern, Acrylfasern, Phenolformaldehydfasern, Polyesterfasern, aromatische und aliphatische Polyamidfasern oder Gemische davon verwendet werden.

5. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierungsfasern durch eine Zugbeanspruchung von 9 cN/tex höchstens eine Dehnung von 1% erfahren.

6. Verfahren nach Patentanspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierungsfasern bei einer Bruchdehnung von höchstens 10% eine Reißfestigkeit von mindestens 54 cN/tex aufweisen.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Faserarten der Aufschlämmung gesondert beigefügt werden.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern vor der Beimischung zur Aufschlämmung nach Arten getrennt oder vermischt vorbehandelt werden.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern in der Aufschlämmung vorbehandelt werden.