FI63559C - Alkalibestaendiga mineralsyntetfibrer och deras anvaendning so armering i cementprodukter - Google Patents

Description

RSFl [B] (11)*UU,LUTUS,UI-KA,SU - JSiff L J 1 } utlAggningsskmft 6o5 b 9 C Patentti myönnetty 11 07 1933 ” Patent ceddelat (51) Kv.ik.Va3 C 03 C 13/00 // C 04 B 31/06 SUOMI —FINLAND (21) —78U052 (22) HakamtepUvt — Am6knliif(dif 29.12.78 ' ' (23) Alkuptlvl~GIWgh«adag 29.12.78 (41) Tallot JulkMctl — Blhrtt offmtNg 03 07 79

tatantti.)* rekistarihallitu· Η·****·» μ kuuLMiai»* * * Q

Fstant- och r*fi«t*ntyr«lMn 7 AmMun ech ucl.skrilkm pubMcmd 31.03.o3 (32)(33)(31) Pyydetty MuoikMi—B*tird pr1orh« 02.01.78

Tanska-Danmark (DK) 10/78 (71) Rockwool International A/S, DK-2640 Hedehusene, Tanska-Danmark(DK) (72) Gurli Mogensen, Bjaeverskov, Leif Miller Jensen, Roskilde,

Tanska-Danmark(DK) (7^) Berggren 0y Ab (51+) Alkalinkestävät mineraalitekokuidut ja niiden käyttö vahvisteena sementtituotteissa - Alkaliheständiga mineralsyntetfibrer och deras användning som armering i cementprodukter Tämän keksinnön kohteena ovat alkalinkestävät mineraalitekokuidut ja tarkemmin sanottuna mineraalikuidut, joita käytetään sementtituot-teiden vahvistukseen.

Sementtituotteilla, kuten tuotteilla, jotka on valmistettu betonista, jonka pohjana on portland-sementti tai muuntyyppiset sementit tai sementin ja muuntyyppisten sideaineiden seokset, on hyvät puristus-lujuudet, mutta huonot vetolujuudet.

On tunnettua, että sementtituotteiden vetolujuutta voidaan parantaa lisäämällä niihin kuituvahvistetta. Niinpä asbestikuituja on käytetty runsaasti rakennusteollisuudessa käytettävien sementtituotteiden vahvisteaineena.

Valitettavasti asbestikuitujen käyttö aiheuttaa vakavia terveydellisiä ongelmia. Tämän vuoksi asbestikuitujen käyttö on kielletty joissakin maissa ja tullaan todennäköisesti kieltämään toisissa maissa.

2 6 3559

Lukuisia yrityksiä on tehty asbestikuitujen korvaamiseksi mineraali-tekokuiduilla, kuten kivivillakuiduilla, kuonakuiduilla ja lasikuiduilla kuituvahvisteisissa sementtituotteissa.

Mineraalitekokuiduilla vahvistetuilla sementtituotteilla ei kuitenkaan ole täysin tyydyttäviä lujuusominaisuuksia, koska mineraali-kuidut eivät kestä sementtimatriisin aikalisiä aineosia riittävästi, jotta kuitujen osittainen tai täydellinen hajoaminen estettäisiin.

Saksalaisen kuulutusjulkaisun 1 796 213 mukaan on lasikuitujen alka-linkestävyyttä yritetty parantaa päällystämällä kuidut metyylisilok-saanilla ja valmistamalla lasikuidut sellaisista lähtöaineista, että valmistetuilla kuiduilla on seuraavien rajojen puitteissa oleva koostumus:

Si02 35-47 paino-% A1203 5-18

Fe0+Fe203 2-15

CaO 2-23

MgO 1-30

Na20+K20 kork. 4 "

Ti02 " 10 " ja joko

Zr02 " 10 " tai

ZnO " 5 jolloin CaO:n ja MgO:n summa on 14-38 paino-%.

Keksintö perustuu yksityiskohtaisiin tutkimuksiin, jotka ovat kohdistuneet erilaisten oksidien vaikutukseen tällaisten oksidien seoksista valmistettujen kuitujen vetolujuuteen ja alkalinkestävyyteen. Näiden tutkimusten aikana todettiin, että kuitujen vetolujuuden ja al-kalinkestävyyden lisäksi on otettava huomioon eräs lisätekijä, nimittäin sulaindeksi, jos halutaan saada kaupalliseen valmistukseen soveltuvia kuituja. Havaittiin myös, että seokset, joiden alkalisten aineosien pitoisuudet olivat suuria, eivät muodostaneet sulatteita, joiden viskositeetti olisi ollut sopiva kuitujen valmistukseen.

Laajoihin tutkimuksiin ja tletokonelaskelmiln perustuen todettiin, että mineraalitekokuituja, joilla on hyvä vetolujuus ja alkalin-kestävyys, voidaan valmistaa sulatteista, joilla on tyydyttävä viskositeetti.

3 63559

Niin ollen keksinnön mukaisilla kuiduilla on seuraava koostumus:

Si02 42-50 paino-% A1203 8-13

Rautaoksidit (laskettuna FeO:na) 6-11 "

CaO 4-11 "

MgO 17-22 "

Ti02 0,5-3 R20 0,5-3,5 " jossa R on alkalimetalli.

Sulatteilla, joilla on edellä esitettyä kuitukoostumusta vastaava koostumus, on viskositeetti n. 5 poisia n. 1500°C:ssa. Tämä on täysin tyydyttävä viskositeetti, koska on tunnettua, että kuitu-tuotantoon sopivan sulaindeksin on oltava n. 5-10 poisia 1500°C:ssa.

Keksinnön mukaisten kuitujen alkalinkestävyys määritettiin käyttämällä kiihdytettyä alkalinkestävyyskoetta, jota ovat kuvanneet Majumdar A.J. ja Ryder J.F. artikkelissa "Glass Fibre Reinforcement of Cement Products", Glass Technology, Volume 8, n:o 3 (kesäkuu 1968) .

Keksinnön mukaisten kuitujen lujuus ja alkalinkestävyys käyvät ilmi esimerkissä esitetystä taulukosta.

Keksintö kohdistuu myös sementtituotteisiin, jotka on vahvistettu edellä kuvatuilla alkalinkestävillä mineraalitekokuidunla.

Kun keksinnön mukaisia mineraalitekokuituja käytetään vahvistamaan sementtituotteita, kuten portland-sementtiin, kalsiumsilikaattiin tai samantapaisiin aikalisiin sideaineisiin perustuvia tuotteita, kuitujen keskihalkaisija on edullisesti 3-15 ^um. Jos keskihal-kaisija on alle 3 ^um, matriisin alkalisten aineosien aiheuttama lujuuden pieneneminen on liian suuri. Toisaalta ei ole suotavaa käyttää kuituja, joiden keskihalkaisija on yli 15 ^um, koska vahvistus kuituvahvisteisen tuotteen poikkileikkauksen pinta-alayksikköä kohti heikkenee kuitujen halkaisijan kasvaessa.

Keksintöä selitetään yksityiskohtaisemmin viitaten oheiseen esi- 63559 4 merkkiin, joka havainnollistaa koostumukseltaan erilaisten mineraali-tekokuitujen valmistusta.

Esimerkki

Mineraalitekokuituja valmistettiin seuraavista lähtöaineista: diabaasi, sammuttamaton kalkki, magnetiitti, korundi, titaanidioksidi ja kvartsi. Lähtöaineiden seos sulatettiin upokkaassa, ja sulate muutettiin kuiduiksi kaskadikehruulaitteessa.

Näin valmistettujen kuitujen koostumus ja niiden ominaisuuksia on esitetty seuraavassa taulukossa: 5 63559 in O m m m m o m σ> m «n VO % k «.«.·> s «> ΓΟ CTi **

en σι<Γι ιο os w (N (N in rH

PH N* rH

mm m o O O m Γ' n· (N

m ^ ·» *. *. *. v ^ oo oo

g οοσι ie m ^ n n m rH

id mm m m o O O oo id m ^ *. ^ ^ v ^ OI Γ"τ »· en oo cn f^· oo in ro m Ή N· rH r-4

(O

C

m Φ O m n O m m o oo^pcn Φ

ro *.«. » » s » » id 03 - -P

en oo -π γ^Γ'ΟΗΠ r- «h .g H (N 3

M

Q · G

mm o m m o O id O 'n (0Φ <n *« id n- ·>· ,—i m

en 00 H ID ID O (N m r-' H r-i JS

^ H * u O

ω ω

30 O (D

O lii o m m m o vo m (N r. Ϊ r—I < · **»*·> 3D 03 ·» " " en oo rH oo r~ σι h m oo rH m -h h lf H rH >1 rtj

>1 ZO

> -p

aO ,G

mm m o m O O O +} ^

CO * * ^ s s s *« rH Γ** rH W rH

en n n 00iHO3rHm o ^ *· ω

S N* rH rl rl Γ- rH 3/* H

G -P

•H -P

Π rH a) m o m o O m o oo 30 m (ΟΛί (N * * h »· * ^ · (Nm *· k» tn en r~ rs oo co rH m rH iH Hnj

ffi Ν' rH rH rH (0 rH

o ui :<ö G

•H m o m m o O m r* 2 id 0 ·* rH »V - ^ X O CO rH ST? G en 300 Is σι σι n in Cd n- - G «

rH 3h N* rH rH 00 rH -P *P ZflJ

3 ω <D -h « 0 -P to E"i φ O >i ££ 00 O m o O m rH r- O Χ'ΌΦ J ^ ^ ^ ^ ^ ^ VO ^ £ r0 r-* σ> σ> on <n cni h rH »h £ -h g

N* CN rH <0 ·Η -H

O) A! Π3

-P rH

-P G G

O rH U)

h" o m O m o m m „25 5 3 m J

q «··» * v * *· ·* Q m m T* r! 2 K r-co 00 m o ni m O m - «j -p ro <0 N* rH rH rH Cn i—I ' I Ή -P (0 H G -P 0 •H -H Ή Q)

> nj 0 G

•h S m -h > 0 ιβ •H :<β

M rH ro -P

rH X <D G O) O to

3 TJ -n -H

^ -PO rH

’f m <U - G

« .. £ m «5 * 1 4-> G E E E E -P «. G G G Ή O -H -H JL) (0 -—. — G G G fl

Td fl 'S ö M. ^ s -P -P 6 \ J9 *cj = *jd gLi Sa totgG jj So la JS * S * i S | +> " « e* §· B O <3 h g h ? E il -PCUOi P ·· * (rt e ·» säH^Är^ 0 -H fl <0 8 o" °«n 3 g g o 0*0 1-13¾¾¾ * « en «! SfeOSEHifo^^iS^ ίπ M m 63559 6

Kuten edellä olevista tiedoista käy ilmi, keksinnön mukaisilla kuiduilla, joilla on oleellisesti sama lujuus kuin tunnetuilla kivi-villakuiduilla, on huomattavasti parempi alkalinkestävyys. Lisäksi on huomattava, että happamuus, joka osoittaa sen sulatteen viskositeettia, josta kuidut on valmistettu, ja jonka on edullisesti oltava välillä 1,05-1,50, on täysin tyydyttävä.

Claims (2)

63559 7

1. Alkalinkestävät mineraalitekokuidut, tunnettu siitä, että niillä on seuraava koostumus: Si02 42-50 paino-% A1203 8-13 Rautaoksidit (laskettuna FeO:na) 6-11 " CaO 4-11 MgO 17-22 Ti02 0,5-3 R20 0,5-3,5 " jossa R on alkalimetalli.

2. Kuituvahvisteinen sementtituote, joka perustuu sementtiin tai kalsiumsilikaattiin sideaineena ja joka on vahvistettu alka-linkestävillä, synteettisillä mineraalikuiduilla, tunnet-t u siitä, että kuituvahviste muodostuu patettivaatimuksen 1 mukaisista kuiduista, joilla on seuraava koostumus: SiC>2 42-50 paino-% A1203 8-13 Rautaoksidit (laskettuna FeO:na) 6-11 " CaO 4-11 MgO 17-22 Ti02 0,5-3 R20 0,5-3,5 " jossa R on alkalimetalli.