DE3636204C1

DE3636204C1 - Inorganic shaped body

Info

Publication number: DE3636204C1
Application number: DE19863636204
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl-Chem Dr Ortlepp
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-10-24
Filing date: 1986-10-24
Publication date: 1987-08-06
Also published as: AT389505B; ATA254087A

Abstract

The invention relates to a mixture for producing hydraulically or non-hydraulically set inorganic materials having fibre reinforcement, which comprises hydrosols and/or gels of natural and/or synthetic aluminas and/or silicas and also manganese(IV) oxide hydrate and is added to fibre/binder mixtures known per se for improving the strength and also increasing the fire resistance and thermal-shock resistance.

Description

Gegenstand der Erfindung sind Formkörper aus Bindemittel, Ver stärkungsfasern und Zusatzstoffen, die durch hohe Festig keit, Feuerwiderstandsfähigkeit sowie sehr geringe Wasser durchlässigkeit und Dehnungs-Schwindungs-Neigung bei wech selnden thermischen Einflüssen gekennzeichnet sind.The invention relates to moldings made of binder, Ver strengthening fibers and additives due to high strength speed, fire resistance and very low water permeability and tendency to stretch and shrink at alternation are characterized by stifling thermal influences.

Mit anderen Fasern als Asbest verstärkte anorganische Form körper erfahren als Ersatzwerkstoffe für z. B. Asbestzement im Bauwesen zunehmende Bedeutung. Als Verstärkungsfasern sind zahlreiche natürliche und synthetische organische wie auch anorganische Fasern, so z. B. Polyacrylnitrilfasern, Cellulose- und Zellstoffasern sowie Steinwolle, Glasfasern usw., vorge schlagen worden. Es ist bekannt, an sich brennbare orga nische Fasern mit Flammschutzmitteln vorzubehandeln und hier durch eine höhere Feuerfestigkeit der damit verstärkten Werk stoffe zu erzielen (DE-OS 29 23 587).Inorganic form reinforced with fibers other than asbestos body experienced as replacement materials for z. B. asbestos cement increasing importance in construction. As reinforcing fibers are numerous natural and synthetic organic ones as well inorganic fibers, e.g. B. polyacrylonitrile fibers, cellulose and cellulose fibers as well as rock wool, glass fibers etc., pre been hit. It is known to be flammable orga pretreat African fibers with flame retardants and here due to a higher fire resistance of the work reinforced with it to achieve substances (DE-OS 29 23 587).

Auch ist bekannt, für die Herstellung solcher Werk stoffe feinteilige Aggregate (Bindemittel sowie Zu schlagstoffe) zu verwenden, um höhere Festigkeiten zu erzielen (DE-OS 27 26 279). Weiterhin ist vorgeschlagen worden, Formmassen aus Fasern und kolloidalem Siliciumdi oxid als Bindemittel (DE-OS 23 11 816, DE-OS 27 15 696) als feuerfestes Isoliermaterial, so z. B. für die Aus fütterung von Verbrennungsräumen, herzustellen.It is also known for the production of such works finely divided aggregates (binders and additives impact materials) to increase strength achieve (DE-OS 27 26 279). It is also proposed been molding compounds from fibers and colloidal silicon oxide as a binder (DE-OS 23 11 816, DE-OS 27 15 696) as a fireproof insulating material, such. B. for the Aus feeding of combustion chambers.

Derartige bekannte Werkstoffe haben jedoch - vor allem gegenüber Asbestzement - immer noch fertigungs- wie auch anwendungstechnische Nachteile und Mängel; sie lassen sich nur mit großem Aufwand für die Aufbereitung der Roh stoffe herstellen und haben vergleichbar geringere Festig keiten sowie Temperatur- sowie Feuerbeständigkeit. However, such known materials have - above all compared to asbestos cement - still manufacturing as well technical disadvantages and shortcomings; let them only with great effort for the preparation of the raw produce fabrics and have a comparatively lower strength and temperature and fire resistance.

So hat sich auch gezeigt, daß die nach neueren Vorschlägen - unter Zusatz von feinteiligem Quarz und/oder Binde mittel - hergestellten faserverstärkten anorganischen Werk stoffe, mit Zement oder Calciumsilicat als hydraulischer Komponente, unzureichende Gefügestabilität gegen - bei bewitterten Baustoffen im allgemeinen auftretende - Tempe raturwechselbeanspruchungen haben.It has also been shown that the newer proposals - with the addition of finely divided quartz and / or bandage medium-manufactured fiber-reinforced inorganic plant fabrics, with cement or calcium silicate as hydraulic Component, insufficient structural stability against weathered building materials generally occurring - tempe have raturation stresses.

Insgesamt betrachtet gibt der bisher bekannte Stand der Tech nik noch keine zufriedenstellende Lösung für die Herstellung asbestfreier anorganischer Bindemittelwerkstoffe, wobei dort die bisher bei Verwendung von Asbest aufgetretenen Probleme modifiziert und in andere Bereiche verlagert werden.All in all, the previously known state of the art nik not yet a satisfactory solution for manufacturing asbestos-free inorganic binder materials, where there the problems previously encountered when using asbestos modified and shifted to other areas.

Hier greift die Erfindung mit der Aufgabe ein, faserver stärkte anorganische Werkstoffe herzustellen, welche die genannten Nachteile nicht haben und sich wirtschaftlich fertigen lassen. Die mit der erfindungsgemäßen Zusammen setzung hergestellten Formkörper haben hohe - mit denen z. B. des Asbestzementes vergleichbare - Festigkeiten so wie sehr gute Temperatur- und Feuerbeständigkeit.Here, the invention intervenes with the task of fiber strengthened inorganic materials to manufacture the do not have the disadvantages mentioned and become economical have it made. Together with the invention molded articles have high - with those e.g. B. the asbestos cement comparable - strengths so like very good temperature and fire resistance.

Die Lösung der Aufgabe entspricht den Kennzeichen und Merk malen der Patentansprüche und wird nachstehend erläutert.The solution to the task corresponds to the characteristics and notices paint the claims and is explained below.

Faser-Bindemittel-Werkstoffe im Sinne der Patentansprüche sind alle aus hydraulischem und/oder nichthydraulischem Bindemittel, wie Portlandzement, Hochofenzement, Calcium silicat oder Gips usw., hergestellten Werkstoffe, denen zur Erhöhung besonders der Biegezug- und Schlagfestigkeit vor dem Abbinden bzw. Erhärten natürliche und/oder synthetische organische Fasern, wie Cellulose- oder Zell stoffasern, Polyamidfasern, Polypropylenfasern, Polyacryl fasern, Mineralfasern, Glasfasern usw., beigemischt sind. Die Verstärkung der Bindemittelmatrix kann auch in Form von Gewebeeinlagen, Netzen, Stäben u. a. m., allein oder zusammen mit Fasern, erfolgen (DE-OS 28 37 898). Es können die üblichen Zuschlagstoffe, wie Porenbildner, Abbindebeschleuniger, Pigmente usw., und/oder Füllstoffe, wie Perlite, Glimmer (DE-PS 24 61 781, DE-OS 27 28 351) sowie aus unterschiedlichen Bindemitteln zusammengesetzte Mischungen verwendet werden.Fiber-binder materials in the sense of the claims are all hydraulic and / or non-hydraulic Binders such as Portland cement, blast furnace cement, calcium silicate or gypsum, etc., manufactured materials to which to increase especially the bending tensile and impact strength before setting or hardening natural and / or synthetic organic fibers such as cellulose or cell fabric fibers, polyamide fibers, polypropylene fibers, polyacrylic fibers, mineral fibers, glass fibers etc., are added. The reinforcement of the binder matrix can also be in the form of fabric inlays, nets, rods and the like a. m., alone or together with fibers, take place (DE-OS 28 37 898). The usual additives, such as pore formers, Setting accelerators, pigments etc., and / or fillers, such as perlite, mica (DE-PS 24 61 781, DE-OS 27 28 351) as well as composed of different binders Mixtures are used.

Die Verarbeitung der wahlweise niedrig- oder hochkon sistenten Faser-Bindemittel-Suspensionen kann mittels Stoffauflaufvorrichtungen, durch Extrudieren, Pressen usw. erfolgen, wobei nach bekannten Verfahren, z. B. mit be sonderen Stoffauflaufvorrichtungen, auch Werkstoffe mit unterschiedlich zusammengesetzten Schichten (DE-PS 1 94 287, DE-PS 29 27 992, DE-PS 29 23 936) hergestellt werden können.The processing of either low or high con resistant fiber-binder suspensions can be made using Headboxes, by extrusion, pressing, etc. take place, according to known methods, for. B. with be special headbox devices, including materials with differently composed layers (DE-PS 1 94 287, DE-PS 29 27 992, DE-PS 29 23 936) can be produced can.

Die bereits abgebundenen Formkörper können einem be schleunigten Härtungsprozeß, z. B. durch Dampfhärtung, in bekannter Weise unterzogen werden (DE-OS 34 20 241).The molded articles that have already set can be a accelerated curing process, e.g. B. by steam curing, undergo in a known manner (DE-OS 34 20 241).

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Werkstoff aus ei ner Faser-Bindemittel-Mischung, der Tonerde- und/oder Kie selsäurehydrosole und/oder -hydrogele, mit einem Anteil von kolloidalem Mangan(IV)oxidhydrat, hinzugesetzt sind. Die Sole und Gele werden in bekannter Weise aus natürlichen oder künstlichen Tonerden und Kieselsäuren unter Zusatz von Mangan(IV)oxidhydrat hergestellt und wie nachstehend defi niert: The present invention relates to a material made of egg ner fiber-binder mixture, the alumina and / or Kie silica hydrosols and / or hydrogels, with a proportion of colloidal manganese (IV) oxide hydrate are added. The brine and gels are made in a known manner from natural or artificial clays and silicas with the addition of Manganese (IV) oxide hydrate produced and defi as below niert:

Kiesel- bzw. Tonerdesole sind wässerige Lösungen von oxi dischen Aluminium- oder Siliciumverbindungen (Aluminaten, Silicaten) mit einer Konzentration zwischen ca. 1 bis ca. 6 Mol/1; der Durchmesser der kugeligen Teilchen beträgt etwa 10 und 100 nm.Silica or alumina sols are aqueous solutions from oxi aluminum or silicon compounds (aluminates, Silicates) with a concentration between approx. 1 to approx. 6 mol / 1; the diameter of the spherical particles is about 10 and 100 nm.

Hydrogele sind wasserhaltige, durch Teilchenassoziation bzw. -kondensation erhaltene makromolekulare Gebilde, die faserförmige Struktur haben können und elastische bis feste Konsistenz besitzen (s. a. Hinz, W. SILICATLEXION. Akademie Verlag Berlin 1985).Hydrogels are hydrated, due to particle association or condensation obtained macromolecular structures, the can have fibrous structure and elastic to firm Have consistency (see Hinz, W. SILICATLEXION. Akademie Verlag Berlin 1985).

Gegenüber dem vorbekannten Stand der Technik wird als neu und erfinderisch beansprucht, Hydrosole und/oder -gele per definitionem, denen kolloidales Mangan(IV)oxidhydrat hin zugesetzt ist, ggf. mit weiteren Zusatzstoffen gemäß Patent ansprüchen - in beliebigem Mischungsverhältnis mit einem Anteil bis zu 90 Gewichtsprozent, bezogen auf das Trockenge wicht der Faser-Bindemittel-Mischung, dieser hinzusetzen. Aus der Vielzahl möglicher Kombinationen werden für die Herstellung eines mit Zellstoffasern verstärkten Zementwerk stoffes die nachstehenden Beispiele gegeben. Der Mangan(IV) oxidhydratanteil beträgt 5 Gew.-%, bezogen auf das Trocken gewicht des Sols bzw. Gels; er kann auch höher oder niedri ger sein.Compared to the prior art is known as claimed new and inventive, hydrosols and / or gels by definition, colloidal manganese (IV) oxide hydrate is added, if necessary with further additives according to the patent claims - in any mixing ratio with one Proportion up to 90 percent by weight, based on the dry weight importance of the fiber-binder mixture to add this. From the multitude of possible combinations for the Manufacture of a cement plant reinforced with cellulose fibers given the following examples. The manganese (IV) Oxide hydrate content is 5 wt .-%, based on the dry weight of the sol or gel; it can also be higher or lower be more.

example 1

Der wässerigen Faser-Bindemittel-Suspension (1000 GT Wasser, 100 GT Portlandzement, 10 GT Zellstoffasern) werden bis zu 50 GT Tonerdesole mit Mangan(IV)oxidhydratzusatz zugemischt. The aqueous fiber-binder suspension (1000 GT water, 100 GT Portland cement, 10 GT pulp fibers) are up to 50 GT alumina brine mixed with manganese (IV) oxide hydrate additive.

Die Suspension wird mittels Stoffauflaufes auf einen Endlos-Filz gegeben und das vorentwässerte Faser-Binde mittel-Vlies um eine Stahlwalze gewickelt, bis die not wendige Materialdicke erreicht ist. Das hiervon abge nommene, noch nicht abgebundene Zwischenprodukt wird anschließend ca. 8 Stunden bei ca. 333 Grad K und atmo sphärischem Druck einer Wasserdampfbehandlung unterzogen.The suspension is placed on a headbox Endless felt and the pre-dewatered fiber bandage medium fleece wrapped around a steel roller until the emergency agile material thickness is reached. Abge this intermediate that is not yet set then approx. 8 hours at approx. 333 degrees K and atmo spherical pressure subjected to a steam treatment.

Example 2

Wie Beispiel 1, jedoch wird aus einem separaten Stoff auflaufkasten das Faser-Bindemittel-Vlies mit einem Tonerdehydrosol überschichtet und wie oben einem be schleunigten Abbindeprozeß unterzogen.Like example 1, but with a separate fabric the fiber-binder fleece with a Overlaid with alumina hydrosol and be as above accelerated setting process.

Example 3

Wie Beispiel 1, jedoch wird das von der Stahlwalze abge nommene, noch nicht abgebundene Zwischenprodukt aus einer Spritz- oder Gießvorrichtung mit einem Tonerdehydrosol beschichtet und anschließend einem beschleunigten Abbindeprozeß bei einer Temperatur von ca. 353 Grad K unterzogen.Like example 1, but this is removed from the steel roller taken, not yet set intermediate from a Spraying or pouring device with an alumina hydrosol coated and then an accelerated Setting process at a temperature of approx. 353 degrees K. subjected.

Example 4

Wie Beispiel 1, 2 oder 3, wobei jedoch an Stelle von Tonerdesol ein Kieselsäuresol bzw. deren Gemisch mit Mangan(IV)oxidhydrat verwendet wird.Like example 1, 2 or 3, but instead of Alumina sol with a silica sol or a mixture thereof Manganese (IV) oxide hydrate is used.

Example 5

Wie Beispiel 1, 2, 3 oder 4, wobei jedoch das Hydrosol feingemahlene Borate und/oder Phosphate zur weiteren Erhöhung der Feuerfestigkeit enthält.As example 1, 2, 3 or 4, but with the hydrosol finely ground borates and / or phosphates for further Contains increase in fire resistance.

Example 6

Wie in einem der vorstehenden Beispiele, wobei das Hydro sol jedoch anorganische Farbpigmente und/oder Füllstoffe enthält.As in one of the preceding examples, the hydro however, inorganic color pigments and / or fillers contains.

Example 7

Wie in einem der vorstehenden Beispiele, wobei jedoch das Zwischenprodukt einer Dampfhärtung bei ca. 4 bis 6 Bar und 410 bis 430 Grad K unterzogen wird.As in one of the preceding examples, but the Intermediate product of steam curing at approx. 4 to 6 bar and subjected to 410 to 430 degrees K.

Example 8

Außer oder statt Fasern werden Gewebenetze aus z. B. Poly propylen als Verstärkungsmaterial verwendet und nach Ent fernen überschüssigen Wassers die entstehenden Zwischenpro dukte wie oben weiterverarbeitet.In addition to or instead of fibers, fabric nets made of e.g. B. Poly propylene used as reinforcing material and after Ent distant excess water products processed as above.

Example 9

Eine hochkonsistente Faser-Bindemittel-Mischung wird mit Tonerde- oder Kieselsäuregel oder einer Mischung aus bei den, mit elastischer Konsistenz, in einer Knetvorrichtung zusammen mit Mangan(IV)oxidhydrat gemischt und hieraus ein Formkörper extrudiert; das noch nicht oder bereits abgebundene Zwischenprodukt wird mit Tonerde- und/oder Kieselsol beschichtet und bei ca. 370 bis 430 Grad K gehärtet und/oder dampfgehärtet. A highly consistent fiber-binder mixture is included Alumina or silica gel or a mixture of the, with elastic consistency, in a kneading device mixed with manganese (IV) oxide hydrate and from it extruded a molded body; not yet or already set intermediate is with alumina and / or Silica sol coated and at about 370 to 430 degrees K. hardened and / or steam hardened.

Example 10

Mittels Stoffauflaufvorrichtungen wird auf einem Endlos- Filz ein mehrschichtiges Vlies erzeugt, dessen mindestens eine Schicht mit den erfindungsgemäßen Zusätzen, dessen mindestens andere Schicht ohne diese Zusätze, jedoch mit Bindemittel, wie Zement, oder Fasern oder einer Faser-Bin demittel-Mischung hergestellt ist. Das Vlies wird - wie oben angegeben - zu einem ggf. mit einer Beschichtung ver sehenen, dampfgehärteten Formkörper weiterverarbeitet.By means of headbox devices on an endless Felt creates a multi-layer fleece, the least of which a layer with the additives according to the invention, the at least another layer without these additives, but with Binder, such as cement, or fibers or a fiber bin demittel mixture is produced. The fleece will - as above specified - to a ver if necessary with a coating see, steam-hardened molded body processed.

Claims

1. Usable as a component molded body made of inorganic binders and natural and / or synthetic inorganic and / or organic fibers as well as clay and / or silica and optionally fillers, characterized in that the fiber-binder mixture is a mixture of natural and / or Artificial clays and / or silicas hydrosols and / or gels and colloidal manganese (IV) oxide hydrate is added.

2. Shaped body according to claim 1, characterized records that finely ground and / or colloidal ge dissolved oxides, especially those of iron, chromium, phosphorus and boron, as further components of the mixture of the invention appropriate addition can be used.

3. Shaped body according to claim 1 and 2, characterized ge indicates that these layers have a shaped structure with different compositions can, at least one of the layers according to the Invention has appropriate composition.

4. Shaped body according to claim 1 to 3, characterized ge indicates that at least one of them Surface with a hydrosal made of natural and / or synthetic clays and / or silicas - if necessary under Addition of color pigments and fillers - coated is.

5. Shaped body according to claim 1 to 4, characterized ge indicates that the setting and / or hardening tion process of the moldings by heat and / or Steam treatment and / or - at higher pressure than 1 bar - done by autoclaving.