SE427351B - Belagda glasfibrer, forfarande for deras framstellning samt anvendning av desamma vid framstellning av fiberarmerade cementprodukter - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 140 79ÛÅæ19S-Û retentionen av vatten då den armerade cenxentprodukten framställes för att för- hindra. en alltför stor dehydratisering, som skulle medföra att cementprodukten söndersmulades - Det har hävdgtg, som en hypotes, att den väsentliga ytdensiteten hos asbestfibrer 'gör dessa i hög grad reaktiva för att kvarhålla små' cementpartik- lar tillsaunnans med vatten för att förhindra, att canent hortföres tillsammans med vattnet under dehydratiseringen på den perforerade bâraren. Denna höga reak- tivitet accentueras av det faktum att asbestfibrerna har en hög specifik yt- area (nämligen zav storleksordningen 10-20 Ina/g). Således tror man, att de i hög' grad reaktiva ytorna hos asbestfibrerna flockulerar cementen och håller kvar denna. för åstadkommande av en armerad cementprodukt med goda hållfasthetsegenskaper.

Olika försök har gjorts för att utesluta. asbest från sådana armerade cement- produkter, men utan framgång. I frånvaro av asbestfibrerna, dispergerade i centmaterialet, minskas väsentligt som en följd av väsentlig hydratisering den hastighet, varmed vatten kan avlägsnas, så att cementprodulcten kan hårdas- Det har i den franska patentskriften 2 317 250 föreslagits att partiellt ersätta asbestfibrer med glasfibrer. Denna teknik har eznellertid icke lcrönts med någon särskild framgång. Glasfibrer, då. dessa kombineras med cementmaterial vid framställning av, armerade cementprodxfltter, har en tendens att vidhâfta varandra, varvid de förblir i knippen, och som en följd därav störes den hastig- het, varmed vatten kan avlägsnas genom det perforerade fonnningselexnentet.

Allmänt medför firvaron av glasfibrer i sådana armerade cementprodukter att dessa produkter, i det hydratiserade tillståndet, blir alltför porösa och med- för att det i cementuppslamningen ingående vattnet avlägsnas alltför snabbt, och för med sig stora mängder av själva cementen. Eftersom glasfibrer har täm- ligen låga ytareor (av storleksordningen 0,1-0,2 ma/g) uppvisar de icke asbestens förmåga att kvarhålla vare sig cement eller vatten. Det har således icke före tillkomsten av föreliggande uppfinning varit möjligt att på. en maskin enligt Hatschek tillverka. armerade cementprodukter innehållande mer än 2 vikta-f glas- fibrer. i Det är följaktligen ett ändamål med uppfinningen att åstadkomma ett för- farande för framställning av glasfiberarmerade cementprodukter. _ Ett mera specifikt ändamål med uppfinningen år att åstadkomma behandlade glasfibrer och en adhesionsmedelskomposition för användning vid framställningen av dessa, varvid adhesionsmedels-belâggningen på glasfibrerna möjliggör, att glasfibrerna fördelas i en cementmassa och därigenom den hastighet, vamed vatten dras därifrån regleras vid framställningen av glasfiberarmerade cementprodukter. Ännu ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett förbättrat för- farande för tillverkning av fiberarmerade cementprodukter, vid vilket glas- fibrer blandas med cementmaterial och därav därefter tillverkas en glasfiber- 10 15 20 25 30 35 140 79014-195-0 armerad cementprodukt.

Uppfinningen består i upptäckten att då glasfibrer behandlas med en ad- hesionsmedelskomposition under bildning av en elektriskt neutral beläggning på glasfiberytorna genm det sekvensiella anbringandet av en katjonisk och en anjonisk filmbildande adhesionsmedelskomposition, kan de erhållna, belagda glasfibrerna kombineras med cementmaterial för erhållande av de önskvärda vät- nings- och dispergeringsegenskaperna vid framställning av glasfiberarmerade cementprodukter. Det har visat sig, att glasfibrer, som behandlats i enlighet med föreliggande uppfinning, kan användas som den enda fibrösa tillsatsen till cementkompositioner vid framställning av fiberarmerade eementprodukter.

I enlighet med föreliggande uppfinning behandlas glasfibrer för användning som armering för cementprodukter i ett tvåstegsförfarande. I det första steget belägges glasfibrerna med en adhesionsmedelskomposition innehållande som väsent- lig komponent ett katjoniskt filmbildande material i form av ett syntetiskt hartsmaterial. Därefter belägges åter de belagda glasfibrerna innehållande det katjcniska, filmbildande materialet som en tunn film eller en adhesionsmedels- beläggning på ytorna av glasfibertrådarna med en andra komposition, varvid denna innehåller som väsentlig komponent ett anjoniskt, filmbildande material, före- trädesvis i form av en syntetisk polymer. Utan att begränsa uppfinningen till någon teori tror man, att glasfiberytorna, just på grund av deras natur, är anjoniska till karaktären. Då det katjoniska, filmbildande materialet påföres glasfiberytorna föreligger en tendens hos det katjoniska, filmbildande materialet att reagera med siloxangrupperna, som bildar de anjoniska glasfiberytorna, och därigenom uppkommer en utfâllning av det katjoniska, fihnbildande materialet i riktning mot glasytorna. Då därefter det anjoniska, filmbildande materialet p âföres som en toppbelâggning, reagerar det anjoniska, filmbildande materialet med det katjoniska, filmbildande materialet för bildning av en huvudsakligen neutral beläggning. Samtidigt resulterar reaktionen mellan det katjcniska och det anjoniska filmbildande materialet i en gelbildning på glasfíberytorna. Den så bildade gelen utmärkas av god adhesion relativt glasfiberytorna; den förhindrar även att glasfibrerna vidhåftar varandra och åstadkommer den önskvärda disper- geringsförmâgan för glasfibrerna i vattenhaltiga cementuppslanningar. Då cement- uppslamningen innehållande glasfibrerna, som behandlats i enlighet med upp- finningen, således anbringas på ett perforerat formningselement vid framställ- ning av fiberarmerade cenentprodukter, reglerar de belagda glasfibrerna enligt uppfinningen den hastighet, varmed vatten avlägsnas från den fiberhaltiga cement- uppslamningen.

Det har i enlighet med föreliggande uppfinning visat sig, att glasfibrer, som behandlats enligt uppfinningen, kan användas som total ersättning för, ...s .__ 10 15 20 25 30 35 ho' 79Ûls495-0 eller som en partiell ersättning för asbestfibrer, som i vasentlig omfattning används inom facket. Detta medför en väsentlig besparing med hänsyn till de _högre kostnaderna för asbestfibrer i jämförelse med glesfibrer. Som det kat- joniska, filmbildande materialet kan man använda ett flertal katjoniska hartser, som är kända för fackmannen. Föredragna hartser år vilket som helst från en grupp av så-kallade "våtstyrkehsrtser" av det slag, som används vid pappers- framställning. Det mest föredragna hartset för användning enligt uppfinningen är ett katjoniskt polyemid-epiklorhydrinharts, som saluföres av Hercules Powder Co., Inc., under handelsnamnet "Kymene S57 H". Andra, likaledes använd- bara hartser, fastän kanske icke så effektiva, är katjoniska karbamid-fbrmalde- hydhartser, såsom "Kymene 582" och "Kymene 917".

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen år det ofta önskvärt att i det katjoniska filmbildande materialet införliva ett reaktivt adhesions- medel för att befräja vidhäftningen av den katjoniska filmbildaren till glas- fiberytorna. De bästa resultaten uppnås vanligtvis då det ovan beskrivna kat- joniska polyamid-epiklorhydrinhartset blandas med ett reaktivt adhesionsmedel, som framställts utgående från en alkylketendimer, som år hârledd från fett- syror och en katjonisk stärkelse, varvid denna senare tjänar som en skyddskolloid.

Ett sådant reaktivt adhesionsmedel är kommersiellt tillgängligt från Hercules under vamärkst "Aquapei 360 xc".

Då ett reaktivt adhesionsmedel används i den katjoniska filmbíldaren kan de relativa proportionerna mellan de båda varieras inom relativt vida gränser.

Allmänt erhålles goda resultat då alkylketendimeren föreligger i en mängd av 0,01-3 viktsdelar dimer per viktsdel katjoniskt filmbildande material.

Den katjoniska stärkelsen, då denna föreligger,är närvarande i en mängd mot- svarande 0,001-l viktsdel katjonisk stärkelse per viktsdel katjonisk filmbildare.

Fastâmneskoncentrationen för den katjoniska filmbildaren, som påföres glas- fibrerna, är på liknande sätt icke kritisk och kan varieras inom bredare gränser. Goda resultat uppnås vanligtvis då fastâmneskoncentrationen i adhesions- medelskompositionen innehållande det katjoniska filmbildande materialet varierar från 0,01 till 10 vikts-ïš fasnämnen.

Den anjoniska adhesíonsmedelskompositionen innehåller, som en väsentlig komponent, ett anjoniskt, filmbildande material. Goda resultat har uppnåtts med anjoniska stårkelsesorter. Olika anjoniska stärkelsesorter är kommersiellt tillgängliga, och kan användas som det anjoniska, filmbildande materialet.

En föredragen anjonisk stärkelse saluföres under handelsnamnet "Quicksol ÄO" av Scholten.

Förutom den anjoniska filmbildaren kan i den anjoniska adhesionsmedels- kompositionen även införlivas ett filmbildande material, företrädesvis ett vinylharts, för att säkerställa adhesion av den anjoniska filmbildaren till 10 15 20 25 30 35 h0 790/-æ195-0 glasfiberytorna. Vilket som helst av ett flertal vinylhartser, som används för detta ändamål, kan användas. Itt föredraget vinylharts är polyvinylalko- hol, såsom "Moviol Ä.88", som år kommersiellt tillgänglig från American Hoecht Corporation. Vidare kan i den anjoniska adhesionsmedelskompositionen även in- förlivas ett smörjmedel, exempelvis "Sodamine", jämte anjoniska deflockulerings- medel, såsom "fleroofloc 819.2". Deflockuleringsmedlet, såsom är välkänt för fackmannen, verkar primärt se ett retentionshjâlpmedel för adhesionsmedels- kompositionen, so påföres glasfiberytorna.

De relativa mângderna av de ovannämnda komponenterna år icke kritiska, och kan varieras inom relativt breda gränser. Allmänt, då vinylhartset an- vänds, används detta i en mängd, som varierar mellan 0,01 och 3 viktsdelar per viktsdel anjonisk filmbildare. Då smörjmedlet används föreligger detta i en mängd av 0,001-2 viktsdelar smörjmedel per viktsdel anjonisk filmbildare och deflockuleringsmedlet används i relativt små mängder, som är tillräckliga för att åstadkomma adhesionsmedelsretentíon, vanligtvis i en mängd inom området 0,001-0,5 viktsdelar deflockuleringsmedel per viktsdel anjonisk filmbildare.

Såsom fallet var med det katjoniska adhesionsmedlet kan fastämneskoncentra- tionen av det anjoniska adhesionsmedlet variera från 0,1 till 10 vikts-Z, eller t.o.m. högre om så är önskvärt. I Vid appliceringen av de katjoniska och anjoniska adhesionsmedelskomposi- tionerna till glasfibrer kan man använda vilket som helst av ett flertal kända appliceringsförfaranden. Exempelvis kan glasfibrerna bringas i beröring med en roller, som vâtats med en av adhesionsmedelskompositionerna. Alternativt kan adhesionsmedelskompositionerna påsprutas glasfibrerna. I vilket fall som helst är det allmänt att föredra att den katjoniska adhesionsmedelskomposi- tionen, dvs. den, som påföres först, påföres under fibrernas bildning för att säkerställa bättre adhesion mellan den tunna filmen eller adhesionsmedelsbelâgg- ningen på glasfiberytorna.

Glasfibrer, som används vid genomförandet av föreliggande uppfinning, kan vara glasfibrer av E-typ, som är välkända inom facket. Föredragna glasfibrer, som används vid genomförandet av uppfinningen, är emellertid alkalibeständiga glasfibrer. Dessa glasfibrer är kända för fackmannen. vid kombinering av glasfibrer, som behandlats i enlighet med uppfinningen, med cementmaterial kan man använda vilken som helst av ett flertal cementproduk- ter av samma typ, som används inom facket. Lämpliga cementnaterial innefattar cement, Portlandcement, betong, murbruk, gips, vattenhaltigt kalciumsilikat, etc.

De behandlade glasfíbrerna, vanligtvis i en mängd av l-25 vikts-1, räknat på cementvikten, blandas med en cementuppslamning, antingen med eller utan till- sats av andra fibrer, såsom asbestfibrer. Då sådana andra fibrer används, före- ligger de allmänt i en mängd av l-10 vikts-1, räknat på vikten av cementmaterialet. 10 15 20 25 30 35 hO 7904-195-0 Den massa, som erhålles genom blandning av fibrerna och cementmaterialet, bringas därefter i beröring med ett perforerat formningselenent i enlighet med de välkända förfarandena enligt Hatschek eller lhgniani och ett vakuum anbringas på det perforerade elementet för att avlägsna vatten från den fiber- armerade cementprodukten. Produkten hårdas därefter i enlighet med konventionell teknik.

Den erhållna, fiberarmerade cementprodukten utmårkes av hög hållfasthet, cchhn användas som byggnadsmaterial i enlighet med inom facket kända principer.

Sedan de grundläggande dragen hos uppfinningen beskrivits göres nu hän- visning till efterföljande exempel, som presenteras för att åskådliggöra men icke begränsa uppfinningen, varvid exemplen beskriver behandlingen av glas- fibrer med adhesionsmedelskompositionerna enligt uppfinningen och användningen av de behandlade glasfibrerna vid framställning av glasfiberarmerade cement- produkter. n, nnflænß 1 Detta exempel åskådliggör framställninnen och användningen av adhesions- medelskompositionerna enligt uppfinningen.

Två adhesionsnedelskompositioner framställes i enlighet med följande: Katjonisk adhesionsnedelskongosition Viktsdelar Polyamid-epiklcrhydrin 15 ("Kymene S57 H - 12,5 vikts-% fastämnen) Blandning av dimer av fettsyrahårledd 15 alkylketen jämte katjonisk stärkelse ("Aquapel 360 X2" - 7,1 vikts-å fastämnen) X X "Aquapel" innehåller ungefär 6 vikts-2 av dimeren och 2 vikts-S av den katjoniska stârkelsen.

Anjenisk adhesionsmedelskomnosition» Viktsdelar Anjonisk stärkelse ("Quicksol h0") 15 Polyvinylalkohol 15 ("Moviol H 88") i Smörjmedel Usoaamine cA") 5 Deflockuleringsmedel ("Hercofloc 819,2) 10 20 25 30 7904195-0 Var och en av de ovannämnda adhesionsmedelskompositionerna kombineras med vatten för erhållande av en suspension med en fastämneshalt av 2,5 vikts- ß.

Vid framställning av den anjoniska adhesionsmedelskonpositionen, som beskrivits ovan, blandas 15 viktsdelar "Quicksol BO" med vatten vid 65-7000 under ungefär 10 min, och därefter omröres den erhållna blandningen under ytterligare 30 min. Därefter tillsättes "Sodamine" upplöst i vatten den an- joniska stärkelsen. Polyvinylalkoholen upphettas till 7500 för att lösliggöra hartset, kyles till rustemperatur och tillsättes därefter stärkelsebland- ningen, varefter deflockuleringsmedlet tillsättes i vatten. Den erhållna kompo- sitionen inställes därefter på en fastämneshalt av 2,5%.

De ovan beskrivna adhesionsmedelskompositionerna pâfëres glasfibrer genom sprutning. Glasfibrer, som utträder från en glassmältningsugn påsprutas först den katjoniska adhesionsnedelskompositionen, som beskrivits ovan. De erhållna fibrerna, som är belagda med den katjoniska adhesionsmedelskompositionen, på- sprutas därefter den ovan beskrivna, anjoniska adhesionsmedelskompositionen innan glasfibrerna hopsamlas till en rulle. De erhållna fibrerna har en gel- liknande beläggning på sina ytor, varvid beläggningen uppvisar god adhesíon till glasfiberytorna.

EXEMPEL 2 Detta exempel åskådliggör användningen av glasfibrer, som behandlats i enlighet med uppfinningen, vid framställningen av glasfiberarnerade cenentrör.

Glasfibrer, vilka behandlats i enlighet med Exempel 1, blandas med cement till- sammans med vita asbestfibrer. Glasfibrerna, som hackats till längder av unge- fär 2,5-7,5 cm, används i en mängd motsvarande ungefär 10 vikts-f, räknat på cementvikten, och de vita asbestfibrerna används i en mängd motsvarande unge- får 3 vikts-%, räknat på cementvikten. Den så bildade massan behandlas därefter i en maskin enligt Hatschek för bildning av fiberarnerade cementrör med goda hållfasthetsegenskaper.

Det inses, att olika ändringar och modifikationer kan utföras i detaljerna av förfarandet, kompositionerna och användningen utan att frångâ uppfinníngens ram, såsom denna speciellt anges i efterföljande patentkrav.

Claims (13)

1. 0 15 20 25 30 35 HO '?9°(}¿:,-¶95~Û PATENTKRAV l. Glasfibrer med en beläggning därpå, k ä n n e t e c k n a d e av att glasfibrerna är överdragna med en tunn film, åstadkonmen genom reaktion mellan en katjonisk filmbildande, organisk polymer i en på glasfibrerna applicerad katjonisk adhesionsmedelskomposition och en anjonisk, filmbildande, organisk polymer i en på den katjoniska adhesionsmedelskompositionen applicerad anjonisk adhesionsmedelskomposition.

2. Glasfibrer enligt krav 1; katjoniska, filmbildande polymeren är ett katjoniskt polyamid-epiklorhydrin~ k ä n n e t e c k n a d e av att den harts.

3. Glasfibrer enligt krav l, anjoniska, filmbildande polymeren är en anjonisk stärkelse. k ä n n e t e c k n a d e av att den Ä.

4. Glasfibrer enligt krav 1, k å n n e t e c k n a d e av att den katjoniska adhesionsmedelskompositionen även innefattar ett reaktivt adhesions- medel i form av en alkylketendimer.

5. Glasfibrer enligt krav 4, k å n n e t e c k n a d e av att det reaktiva adhesionsmedlet även innefattar en katjonisk skyddskolloid.

6. Glasfibrer enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d e av att skydds- kolloiden utgöres av en katjonisk stärkelse.

7. Glasfibrer enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d e av att den anjoniska adhesionsmedelskompositionen även innefattar ett vinylharts.

8. Glasfibrer enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d e av att den anjoniska adhesionsmedelskompositionen innefattar ett smörjmedel.

9. Glasfibrer enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d e av att den anjoniska adhesionsmedelskompositionen innefattar ett deflockuleringsmedel.

10. Förfarande för behandling av glasfibrer för erhållande av belagda glas- fibrer enligt något av krav l - 9, k ä n n e t e c k n a t av att glasfibrerna belägges med en katjonisk adhesionsmedelskomposition, innehållande en katjonisk, filmbildande, organisk polymer och de erhållna glasfibrerna därefter belägges med en anjonisk adhesionsmedelskomposition, innehållande en anjonisk, film- bildande, organisk polymer, varvid de katjoniska och anjoniska polymererna reagerar med varandra för bildning av en tunn film på glasfiberytorna.

11. ll. Förfarande enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a t av att den kat- joniska, filmbildande polymeren âr ett katjoniskt polyamid-epiklorhydrinharts.

12. Förfarande enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a t av att den anjoniska, filmbildande polymeren är en anjonisk stärkelse. _

13. Användningen av de belagda glasfibrerna enligt något av krav l - 9 vid framställning av fiberarmerade cementprodukter genom att fibrer blandas med ett cementmaterial för bildning av en massa, massan bringas i beröring med ett perforerat formningselement, från vilket vatten utdras för bildning av en ohärdad produkt, och den ohärdade produkten härdas. 7904195-0 79ÜM95-Û lO Saxnmandrafi Uppfinningen avser ett förfarande och en komposition för behandling av glasfibrer för användning som amering för cementmaterial. Glasfibrerna. be- 5 handlas först med en ádhesionsmedelskomposition innehållande katjonisk, film- bildande, organisk poly-mer och därefter påföres en andra beläggning innehållande en anjonisk, filmbildande, organisk polymer på. glasfibrerna, varvid de kat- joniska och anj oniska. polymererna reagerar för bildning av en tunn film på glasfiberytorna. De erhållna glasfibrerna. har goda. vâtnings- och dispergerings- 10 egenskaper för användning som armering för cementmateríal.