FI67072B - Foerfarande foer framstaellning av fiberfoerstaerkt hydrauliskt bindande material - Google Patents

Description

_ ....PATENTTIJULKAISU /πλπλ ic3 (11) PATE N TS K Rl FT O (Of 2 (51) Kv.ik^int.ci3 C 04 B 31/^0 9(^1) Patenttihakemus — Patentansöknlng 80005 5 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 08.01 .80 (23) Alkupäivä — Giltlghetsdag 08.01 .80 SUOMI-FINLAND (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 1 0.08.80 (44) Nähtäväksi panon ja kuul.julkaisun pvm.— .

Ansökan uclagd och utl.skriften publicerad 28.09.04 (45) Patentti myönnetty — Patent meddelat 10.01.85

Patentti- ja rekisterihallitus

Patent-och registerstyrelsen (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet 09.02.79 21.12.79 Sveitsi-Schweiz(CH) 1297/79-0, 1144θ/79_β Toteennäytetty-Styrkt (73) Ametex AG, Eternitstrasse 3, CH-8867 Niederurnen, Sveitsi-Schweiz(CH) (72) Otto W. Gordon, Oberurnen, Peter E. Meier, Wadenswi1, Gero Buttiker,

Hirzel, Sveitsi-Schweiz(CH) (74) Le i tz inger Oy (5/*) Menetelmä valmistaa kuituvahvistettua hydraulisesti sitoutuvaa materiaalia - Förfarande för framställning av fiberförstärkt hydrauliskt bindande material

Oheisen keksinnön kohteena on menetelmä valmistaa kuituvahvistettua hydraulisesti sitoutuvaa materiaalia, jossa menetelmässä hydraulinen sideaine sekoitetaan lietteeksi kuitujen, veden suuren ylimäärän ja muiden tavanomaisten lisäaineiden kanssa tai ilman näitä lisäaineita, jonka jälkeen lietteestä poistetaan ylimääräinen vesi.

Asbestivahvistettuja sementtimassoja on vuosikymmeniä pidetty suuressa arvossa rakennusmateriaalisektorilla, jossa ne ovat saavuttaneet vakaan aseman. Erityisesti erilaisten rakenneosien, kuten putkien, aaltolevyjen, kattoliuskeiden jne. valmistaminen vedenpoistomenetel-mien avulla, esimerkiksi Magnanin'n Jkts Heribert Hiendl, "Asbest-zementmaschinen" sivu 42 (1964)J tai Hatschek'in (kts. jäljempänä) menetelmällä, on voimakkaasti levinnyt vastaavassa teollisuudessa.

Eräs parhaana pidetty menetelmä, nimittäin kelausmenetelmätekniikkaa, esimerkiksi Hatschek'in menetelmä, on ollut tunnettu jo vuosikymmeniä (AT-PS 5970).

Nämä tunnetut menetelmät, joissa valmistetaan esimerkiksi asbesti-sementtiputkia ja -levyjä, perustuvat pyöröseulakoneiden käyttöön.

Niissä levitetään voimakkaasti laimennettu asbestisementti suspensio massakuopan ja rumpuseulan kautta vuotana huovan päälle ja kelataan 2 67072 muottivalssien tai putkisydänten avulla haluttuun oaksuuteen. Käytetystä asbestikuitutyypistä riinnuen voi tällöin esiintvä seuraa-via ongelmia:

Kaivoksista saatu, esihienonnettu asbesti on avattava enemmän asbes-tisementtilaitoksen rikastuslaitoksessa, so. avattava enemmän jvrä-myllyssä. Eräs vaikeimmista ongelmista on hienontaa luonnossa esiintyvät eri asbestikuitulajit lyhentämättä ja ilman pölvn kehittymistä ylittämättä tiettyä hienontamisastetta, koska muutoin pvöröseula-koneella voi esiintvä vedenpoistamis- ja ajovaikeuksia.

Asbestin hienontamisen lisäksi myös eri asbestikuitulajien oikealla koostumuksella, esimerkiksi oituudet, talkkinitoisuus jne., on perustavaa laatua oleva merkitvs konemenetelmälle ja valmistettavien tuotteiden laadulle.

Asbestin rikastaminen ja eri asbestilajien sekoittaminen vaikuttaa ratkaisevasti tuotannon kulkuun ja lonnutuotteiden laatuun. Vain hallitsemalla nämä narametrit on mahdollista saada säänkestäviä tuotteita, joilla on hyvät mekaaniset ominaisuudet. Myös pvöröseu-lan massakuopan muodolla sekä siihen rakennetulla massasekoittimella on oleellinen merkitys sille, kuinka asbestikuidut jakaantuvat vuodassa ja vastaavasti sille, mikä on asbestikuitujen suunta valmiissa tuotteessa. Kuitujen jakaantumisella vuotaan on oleellinen merkitys asbestikuitujen taloudellisen käytön kannalta, koska massakuopan geometrian ja sekoittimen vaikutuksen ollessa huono on olemassa vaara, että asbesti kasautuu vuodassa, mikä huonontaa kuitujen tasaista vahvistavaa vaikutusta tuotteessa. Tällaiset asbestikasautumat vaikuttavat lisäksi haitallisesti tuotteen käyttäytymiseen hallanältteilla alueilla ja värioäällvsteiden kiinnittvvyyteen.

Kun asbestisementti-vuotaa kuivataan huovalla, on kuitujen rikastuk-sesta riippuen säädettävä oikein eri vakuumilaatikoissa tavallisesti oleva tyhjö. Jos näin ei ole asianlaita, voivat esimerkiksi sementti-hiukkaset valua pois vuodasta, tai vuota jää liian märäksi, jolloin kelatessa syntyy huonoja tuotteita.

Kelaustapahtuman aikana poistetaan yleensä saadusta tuotteesta vielä kerran vettä puristamalla uudelleen. Vastaava puristusnaine 67072 on sovitettava vuodan vesipitoisuuteen ja kelattuun seinämävahvuuteen. Jos näin ei ole asianlaita, niin puristetulla tuotteella esiintyy lujuusvaikeuksia tai laadun huonontumista.

Kaikkien näiden koneteknillisten vksityiskohtien ja tuoteratojen sääntöjen lisäksi, jotka ovat välttämättömiä tuloksellisen nrosessin kulun mahdollistamiseksi, nämä tunnetut menetelmät perustuvat asbestikuitujen erinomaiseen affiniteettiin ja suodatinvaikutukseen, so. sementin pidätyskykyyn sementtiin verrattuna. Asbestikuitujen tämän hyvän sementtien suodattavan vaikutuksen lisäksi nämä asbestikuidut toimivat samanaikaisesti myös vahvistavina kuituina syntetisoidussa lopputuotteessa.

Asbestikuitujen näiden molempien edullisten ominaisuuksien vastapainona on eräs aivan erityinen haitta. Luonnon asettamat fvsikaa-liset ominaisuudet, eritvisesti pienempi murtovenymä, aiheuttaa sen, että puhtailla asbestisementtituotteilla on tietty hauraus.

Tämä ominaisuus ilmenee rajoitetussa iskusitkevdessä. Sen vuoksi ei ole lakattu etsimästä uusia kuituja, jotka sementin vahvistus-kuituina voisivat johtaa joustavampiin lopputuotteisiin.

Asbesti-sementti-tuotteiden valmistusta koskevassa patentissa (DE-PS 878.918) vuodelta 1951 mainittiin sementin vahvistaminen kuitumaisilla aineilla, kuten selluloosalla tai muilla orgaanisilla tai epäorgaanisilla kuiduilla. Viime vuosien kuluessa tässä yhtev-dessä on tutkittu lukemattomien luonnonkuitujen ja synteettisten kuitujen sopivuutta sementin vahvistuskuiduiksi. Kokeita on suoritettu esimerkiksi puuvillalla, silkillä, villalla, polvamidikui-duilla, polyesterikuiduilla, polynropvleenikuidui11a ja epäorgaanisilla kuiduilla, kuten lasikuiduilla, teräskuidui11a, hiilikuiduilla jne.

Rakennusmateriaaleja valmistava teollisuus on jo julkistanut muutamia menetelmiä puuvahvistettujen sementtituotteiden valmistamiseksi. Esimerkkejä ovat: DE-PS 585.581, DE-PS 654.433, DE-PS 818.921, DE-PS 915.317, GB-PS 252.906, GEB-PS 455.571, SE-OS 13139/68, SE-PS 60.225 ja CH-PS 216.902.

Näissä patenteissa kuvatuissa menetelmissä käytetään kuitenkin poikkeuksetta minimaalinen määrä vettä, joka tarvitaan hydraulisen side- 4 67072 aineen sitoutumiseen. Sementin, puulastujen ja veden sekoittamis-teknologia sekä rakennusmateriaalien valmistaminen näistä seoksista eroaa täysin Hatschek-menetelmästä, jossa käytetään laimeita vesipitoisia lietteitä. Edellä olevissa patenteissa kuvattujen puun eri mineraalisuoloilla suoritettujen esikäsittelyjen tarkoituksena on ainoastaan puun veden vaikutuksesta turpoavien selluloosani toisten ainesosien stabilointi tai mineralisointi. Mineraalisuoloja voidaan käyttää myös siihen, että estetään puussa olevien vahingollisten aineiden vaikutus, jotka häiritsevät sementin sitoutumista, jolloin mahdollistetaan puun ja sementin hvvä liittyminen toisiinsa.

Edellisissä kappaleissa kuvattujen teknillisten vaikeuksien jälkeen, joita voi esiintvä teollisuuteen levinneillä vedenpoistokoneilla valmistettaessa asbesti-sementti-tuotteita, on ilmeistä, että ainoastaan korvaamalla asbestikuituja muilla kuiduilla oli käytännöllisesti katsoen mahdotonta valmistaa suurteknisesti tvvdyttäviä kuituvahvistettuja sementtituotteita näillä menetelmillä ja jo käytettävissä olevilla laitteilla. Näitä ehdotuksia ei siten myöskään ole koskaan toteutettu teollisessa tuotannossa.

Muilla kuin asbestikuiduilla on eräänä suurimpana ongelmana, että kuidut jakaantuvat aina huonosti sementin ja veden lietteeseen.

Kuidut eroavat seoksesta ja muodostavat vvvhtejä. Myös useimpien kuitujen huono sementin pidätvskvkv teki teknillisen tuotannon mahdottomaksi. Lisäksi useiden synteettisten kuitujen vaikutus lujuuteen on sementtituotteissa hyvin pieni, koska ennen kaikkea hvdrofobiset, orgaaniset kuidut kiinnittyvät vain huonosti sementtimatriisiin. Kuitenkin todettiin, että kun mukana oli lisäksi pienempi määrä asbestia, kuituvahvistettujen tuotteiden valmistaminen on mahdollista olemassa olevilla vedenpoistomenetelmillä /GB-PS 855.729/. 0,5 - 5 % asbestilisävs mahdollistaa orgaanisten ja epäorgaanisten kuitujen paremman jakaantumisen sementin ja veden lietteeseen, jolloin samanaikaisesti taataan myös riittävä sementinpidätyskyky vedenpoistossa.

Kuitujen kiinnittymistä sementtimatriisiin on ehdotettu parannettavaksi siten, että lisätään fibrilloituja polyamidikalvoja /US-PS 3.591.395/, UdSSR-aikakausjulkaisussa "Polim. Stroit. Mater,", 1975, 4JL, 152-7, /C. A. _86, 7766/Z (1977)/ kerrotaan, että kuiduilla, joilla on suorakulmainen poikkileikkaus, on parempi kiinriittvmiskvkv. Eräät toiset tutkijat kuvaavat termoplastisina kuitupätkiä, joilla 5 67072 sulattamalla kuitujen päät tehdään paksummiksi, jolloin myös nämä kuidut paremmin ankkuroituvat sementtimatriisiin |Ja-AS 7.403.74073. Julkaisussa DE-OS 28 19 794 ehdotetaan, että kuituvahvistettuja sementtilevyjä valmistetaan erityisellä tavalla modifioitujen poly-propyleenikuitujen avulla, joilla on kaksi eri leikkauspituutta. Valmistusmenetelmänä käytetään vedenpoistomenetelmää, jossa esi sekoitetaan seos, jossa on polypropyleeni-kuitupaloja, selluloosakui-tuja ja osa sementti-vesi-lietteestä, ennenkuin säädetään jalostusmenetelmässä tarvittu kuiva-ainekonsentraatio. Tämä menetelmä on kuitenkin olennaisesti rajoitettu siihen, että käytetään tietyllä tavalla modifioituja polypropyleenikuituja yhdessä kuidunpituuksil-taan erilaisten tiettyjen seosten kanssa. Muita kuituja ei tähän voida käyttää.

Eri syystä on kuitenkin tavoittelemisen arvoista, että asbesti-sementti-teollisuudessa olevissa tuotantolaitoksissa voitaisiin valmistaa mekaanisilta ominaisuuksiltaan hyviä, kuituvahvistettuja sementti tuotteita, jotka voitaisiin tehdä ilman nykyistä asbesti-lisäystä ja käyttämällä tavanomaisia kuituja.

US-patenttijulkaisussa 2 592 345 on kuvattu kevyiden sisäkäyttöön tarkoitettujen kuitusementtituotteiden valmistusta, jossa käytetään kasviskuituja ja niiden esikäsittelyllä raskasmetallisulfaatilla ja kalsiumhydroksidilla on tarkoitus aikaansaada geelimäinen kuitupin-noite, joihin sementtihiukkaset tehokkaasti tarttuvat. Pinnoituksella ei siis vaikuteta kuitujen dispergoitavuuteen, jolla voitaisiin estää kuitujen yhteenkasautuminen kokkareiksi.

Sementistä, kuiduista ja 50 - 70 paino-%:sen veden kokonaismäärästä valmistetaan muottiseos joka ilman veden poistamista annetaan sitoutua .

Tässä julkaisussa ei ole kysymys kahden eri tyyppisen kuitumateriaalin käytöstä eikä tässä myöskään käytetä vedenpoistoa ennen tuotteen lopullista sitoutumista. Kuitujen esikästtelyllä on tarkoitus aikaansaada sementin parempi tarttuminen kuituihin.

Lisäksi on teknisesti täysin mahdotonta valmistaa tunnettuja asbesti- 67072 sementti-teollisuudessa käytettyjä vedenpoistolaitteita varten tarkoitettuja lietteitä, joilla olisi niin suuri kuitupitoisuus kuin mitä kevytsementtikuitulevyjen valmistuksessa vaaditaan.

US-patenttijulkaisussa 2 623 828 kuvataan myöskin kevyiden kuitu-sementti tuotteiden valmistusta. Kasviskuitujen käsittely alumiini-sulfaatilla tai muilla happamilla suoloilla ja natriumsilikaatilla johtaa silikageelipinnojen muodostukseen kuiduille. Edellisessä julkaisussa oli kysymys raskasmtelligeelin muodostus. Muuten nämä kaksi julkaisua vastaavat läheisesti toisiaan.

Ei myöskään tässä patenttijulkaisussa käytetä veden suurta ylimäärää erittäin juoksevan lietteen muodostamiseksi eikä myöskään tässä valita erilaisia kuitutyyppejä.

US-patenttijulkaisussa 3 794 505 kuvataan korkeita lämpötilolja kestävän eristysaineen muodostusta, jolla eristeaineella on suhteellisen pieni tiheys. Menetelmässä käytetään lasikuituja ja selluloosakuituja, joihin lisätään kalsiumsilikaattihydraattia ja seos muokataan halutuksi tuotteeksi, jolloin kalsiumsilikattihydraatti muodostetaan CaO:sta ja Si02:sta autoklaavissa kuitujen läsnäollessa. Ehdotettu lasikuitujen esikäsittely aikaansaa kuiduille suojakalvon, joka ei sellaisena vaikuta itse kuituihin vaan estää lasikuitujen epäedullisen vaikutuksen Si02:den ja CaO:n välisen reaktion.

Tällä julkaisulla ei näin ollen ole mitään tekemistä vedenpoisto-menetelmän kanssa eikä tästä julkaisusta saada minkäänlaisia ehdotuksia ratkaista tällaisen poistomenetelmän yhteydessä esiintyviä ongelmia. Lisäksi tunnettu menetelmä johtaa aivan erilaisiin lopputuotteisiin kuin keksintö.

US-patenttijulkaisussa 3 902 913 kuvataan eritystarkoituksiin käytettyjä tuotteita, joita valmistetaan Si02:sta, CaO:sta ja vedestä. Menetelmä ja tuotteet muistuttavat suuresti US-patentin 3 794 504 mukaisia. Myöskin tässä tunnetussa menetelmässä käytetään asbesti-kuitujen tilalla lasikuituja ja orgaanisia, erityisesti selluloosa-kuituja, joilla, pyritään vähentämään seoksen painoa. Selluloosakuidut käsitellään alumiinisulfaattiliuoksella jotta ne varautuisivat positiivisesti ja näin työntäisivät pois positiivisesti varautuneet kal-siumionit. Näin mahdollistetaan hydroksyyli-ionin vapaa kulku.

7 Tässä julkaisussa ei ole kysymys liete- ja vedenpoistomenetelmästä, eikä menetelmässä paranneta kuitujen dispergoituvuutta vesipitoiseen lietteeseen.

67072

Brittiläisessä julkaisussa 1 537 663 ehdotetaan hydraulisen sideaineen lisäaineeksi käytettyjen kuitujen käsittelyä aineella, joka toisaalta liittää kuidut yhteen ja toisaalta muuttaa hydraulisen sideaineen ominaisuuksia. Julkaisussa ei kuvata kahden määrätyn kuitutyypin käyttöä määrätyissä suhteissa. Ei myöskään julkaisussa mainita mitään niistä ongelmista, joita esiintyy valmistettaessa erittäin vesipitoista lietettä sekä tällaisen ohuen dispersioveden poistossa,

Saksalaisessa hakemusjulkaisussa 2 816 457 kuvataan kuitujen esikäsittelyä polyelektrolyytillä, jonka käsittelyn tarkoituksena on tehostaa sementin tarttumista kuituihin. Täm kuitujen parempi sementin pidättyminen ei kuitenkaan vaikuta kuitujen dispergoitavuuteen vesipitoiseen lietteeseen, jossa kuidut erittäin helposti ja häiritsevästi kiinnittyvät toisiinsa kokkareiksi.

Nyttemmin on yllättäen havaittu, että yhdistämällä kaksi yleisesti markkinoilla saatavissa olevaa, ominaisuuksiltaan erilaista kuitu-lajia, joita seuraavassa kutsutaan vahvistuskuiduiksi ja suodatin-kuiduiksi, on mahdollista suoraan olemassa olevilla koneilla päästä täysin asbestittomiin tuotteisiin, jotka ovat parempia kuin tavanomaiset asbesti sementtituotteet sekä erilaisilta mekaanisilta ominaisuuksiltaan että myös työhygienian kannalta. Oheisen keksinnön eräs oleellinen tunnusmerkki on, että kuituina käytetään 2-20 tila-vuus-%, kuiva-aineesta laskettuna, suodatinkuituja ja 1 - 10 tila-vuus-%, kuiva-aineesta laskettuna, vahvistuskuituja, jotka kummatkin esi käsitellään päällystämällä ne pääasiallisesti veteen liukenemattomalla epäorgaanisella yhdisteellä kuitujen lietteeseen disper-goitavuuden parantamiseksi. Kuitujen tämän esikäsittelyn ansiosta on mahdollista, että sementti-kuitu-lietteestä muodostuu moitteeton vuota Hatschek-tyyppisellä tavallisella vedenpoistokoneella.

Seuraavassa kuvauksessa pidetään yksinkertaisuuden vuoksi sementtiä suositeltuna sideaineena. Sementin asemesta voidaan kuitenkin käyttää myös kaikkia muita hydraulisesti sitoutuvia sideaineita.

67072

Keksinnön mukaista menetelmää selvennetään seuraavassa: Suodatin-kuiduilla ymmärretään yleensä kuitupitoisia systeemejä, joilla ei ole mainittavaa osuutta sementin varsinaiseen vahvistamiseen.

Näiden kuitujen päätehtävänä on pidättää sementti, kun kuidun ja sementin lietteestä poistetaan vettä.

Tavanomaisessa asbesti sementin tuotannossa tämän tehtävän täyttävät asbestikuidut, jotka samanaikaisesti toimivat myös vahvistuskui-tuina. Keksinnön mukaiseen menetelmään sopivia suodatinkuitujen ovat esimerkiksi kaikenlaatuiset selluloosakuidut, esimerkiksi selluna, puuhiokkeena, jätepaperina, jätteidenkäsittelylaitosten selluloosa-pitoiset jätteet jne. Myös villakuituja, silkkiä tai "fibridejä", esimerkiksi polypropyleenistä, voidaan käyttää. Keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan käyttää myös epäoraanisia suodatinkui-tuja, kuten kaoliini- tai kivivillaa.

Taulukkoon I on koottu eräitä arvoja eri suodatinkuitujen sementin-pidätyskyvystä. Suodatuskoneet suoritettiin Hatschek-koneen avulla. Hatschek-kone päällystettiin vesipitoisella lietteellä, joka sisälsi 72 g/litra sementtiä ja 8 g/litra suodatinkuituja. Vedenpoisto-osan imulaite säädettiin niin, että vesi-sementti-vuodan jäännösveden pitoisuus oli 30 % koneelta tullessa. Koneen vastavedestä otettiin näytteitä ja määritettiin sen lietepitoisuus suodattamalla tyhjö-suodattimella. Sakka punnittiin sen jälkeen, kun sitä oli kuivattu 6 tuntia 110°C:ssa.

Taulukko I

Eri suodatinkuitujen sementinpidätyskyky Hatschek-konetta käytettäessä_______

Suodatinkuitutyyppi Sementinpidätyskyky, ______% käytetystä sementistä_

Rockwool Lapidus-tyyppi 793176 88 %

Rockwool Dl 70 % Jätepaperi, ilman kiiltopaperia 71 % Jätepaperi/selluloosa KHBX =4:1 65 %

Hostapulp EC-5300 93 %

Hostapulp R-830 86 %

Asbesti (esimerkin 1 mukaisesti)____72 %_________ 67072

Jotta nämä suodatinkuidut saataisiin jakaantumaan tasaisesti sementtilietteeseen, ne esikäsitellään keksinnön mukaisesti, mihin palataan jäljempänä lähemmin. Suodatinkuitujen konsentraatio koko sementti-kuitu-seoksessa vaihtelee välillä 2 tilavuusprosenttia - 20 20 tilavuusprosenttia.

Se riippuu suuresti materiaalista ja on parhaiten 8-15 tilavuusprosenttia.

Vahvistuskuituina voidaan käyttää kaikkia tunnettuja epäorgaanisia ja orgaanisia vahvistuskuituja, kuten lasi-, teräs-, hiili-, aramidi-, polypropyleeni-, polyvinyylialhokoli-, polyesteri-, polyamidi- tai polyakryylikuituja jne. Jotta vahvistuskuitu voisi täyttää tehtävänsä erittäin lujissa tuotteissa, esimerkiksi aalto-levyissä jne., mahdollisimman suuren vetoluujuden, vähintään 6 g/den, lisäksi murtovenymän on oltava mahdollisimman alhainen yleensä < 10 %. Tuotteissa, joissa vaatimukset ovat vähäisemmät, voidaan käyttää myös muita kuituja, esimerkiksi jätemateriaalia. Jätekuituja on sementti kuitu-seoksessa 0,5 - 20 tilavuusprosenttia, erityisesti 1-10 tilavuusprosenttia, mutta edullisimmin 4-8 tilavuusprosenttia. Vahvistuskuituja sekoitetaan mukaan parhaiten 4 - 25 mm leikkauspituuksina, jolloin voidaan samanaikaisesti käyttää pitkiä yksittäiskuituja että myös eri pitkien kuitujen seosta. Yhtä hyvin voidaan käyttää myös jauhettuja kuituja. Yksittäiskuitujen tiitteri voi vaihdella laajalla alueella, mutta parhaimpana pidetään kuitenkin tiitteriä 0,5 - 6 dtex. Vahvistuskuidut jaetaan tasaisesti sementti-massaan tavalliseen tapaan. Erikoistapauksissa, kuten esimerkiksi kuotokappaleissa, voidaan mekaanisten voimien 10 67072 vaikutukselle erityisesti alttiina olevissa kohdissa kävttää lisänä kuituvahvisteita, esimerkiksi kelattuna tai upotettuina kuituvuotina, lankoina, köysinä, verkkoina, kankaina jne.

Voidaan käyttää vahvistuskuituja, joilla on pyöreä poikkileikkaus, kuten myös ei-pyöreä poikkileikkaus, esimerkiksi kuituja, joilla on suorakulmainen tai monilohköinen poikkileikkaus. Lisäksi voidaan käyttää vain yhdenlaisia vahvistuskuituja ja myös erilaisten vah-vistuskuitujen seoksia. Kuidut voivat olla keksinnön mukaisen käsittelyn lisäksi tehdyt vielä eritvisen hyvin sementin kanssa sopiviksi tunnetuilla jälkikäsittelyillä tai päällystyksillä.

Keksinnön mukainen esikäsittely, joka parantaa kuitujen jakaantumista ja käyttäytymistä laimeassa sementtilietteessä, käsittää suodatin-kuitujen ja vahvistuskuitujen esikäsittelyn aineilla, jotka muodostavat epäorgaanisen, veteen vähintään niukkaliukoisen päällvsteen.

Kuitujen käsittelvn suorittamiseen erityisen sopivia aineita ovat epäorgaaniset yhdisteet, joista esimerkiksi ensimmäinen yhdiste tuodaan ensin kosketukseen kuitujen kanssa vesipitoisena liuoksena ja kaikki yhdisteet reagoivat keskenään niin, että kuituun ja/tai kuidun päälle muodostuu vähintään yksi liukenematon yhdiste.

Sopiva kuitujen esikäsittely voidaan suorittaa esimerkiksi seuraa-vissa systeemeissä: Rautasulfaatti-kalsiumhvdroksidi, alumiinisul-faatti-kalsiumhydroksidi, alumiinisulfaatti-bariumhvdroksidi, rauta-sulfaa tti-bariumhydroksi di , rautakloridi-kalsiumhvdroksidi, zirko-niumsulfaatti-kalsiumhydroksidi tai erilaisilla boraateilla. Eräs erityisen sopiva esikäsittely tapahtuu siten, että kuiduille muodostetaan alumiinihydroksidista ja kalsiumsulfaatista saostuma käsittelemällä kuidut vesipitoisella aluminisulfaattiliuoksella ja lisäämällä kalsiumhydroksidia.

Esikäsittely tapahtuu yleensä suihkuttamalla, upottamalla tai muulla tavoin tuomalla kuidut kosketukseen liukoisen reaktiokomponentih vesiliuoksen kanssa ja sen jälkeen lisäämällä mahdollisesti käytettyä toista reaktiokomponenttia.

Käsittelv, esimerkiksi kalsiumsulfaatin ja alumiinihydroksidin saos-taminen alumiinisulfaatista ja kalsiumhvdroksidista saa 'Yksittäiset 11 67072 kuidut jakaantumaan tasaisesti sementin ja kuitujen lietteeseen. Kummankin kuitulajin esikäsittely voi tapahtua erikseen ja samanaikaisesti tai peräkkäin samassa hauteessa.

Kuidut käsitellään yleensä liuoksella, jonka konsentraatio kävtetvn yhdisteen liukoisuudesta riippuen on 2 - 30 %, erityisesti 8 - 15 % ja parhaiten noin 10 %. Kuitujen painosta laskettuna sitä käytetään yleensä noin 5-50 painoprosenttia, parhaiten 10 - 20 % ja erityisesti noin 15 %. Toista komponenttia kävtetään edullisesti sto-kiömetrinen ylimäärä, joka voi olla 30 asti ja enemmän. Parhaana pidetään 3 - 30-kertaista ylimäärää, erityisesti 20-kertaista vli-määrää.

Hydrofobiset vahVistuskuidut, kuten polvpropvleenikuidut, polvamidi-kuidut, polvesterikuidut jne. voidaan varustaa hvdrofiilisillä, orgaanisilla viimeistelyaineilla ennen keksinnön mukaista kuitujen esikäsittelyä. Tällaisia viimeistelyaineita on kaupallisesti saatavissa eri valmistajilta pohjautuen akrylaatteihin, epoksivhdistei-siin, isosyanaatteihin jne. ja ne voidaan saattaa kuitujen tai kalvojen päälle päällystämällä tai suihkuttamalla. Tällaisten päällysteiden kovettaminen tapahtuu joko katalyyteillä, ja/tai lämpökä-sittelemällä.

Voidaan käyttää myös hydrofobisia vahvistuskuituja, jotka sisältävät epäorgaanisia lisäaineita, kuten bariumsulfaattia, kalsiumkarbonaat-tia, kalsiumsulfaattia, talkkia, titaanidioksidia jne., jotka on lisätty kuituihin ennen kehruuta.

Keksintöön sopivalla hydraulisesti sitoutuvalla sideaineella ymmärretään ainetta, joka sisältää epäorgaanista sementtiä ja/tai epäorgaanista side- tai liima-ainetta; joka kovetetaan hvdratisoimalla. Erityisen sopiviin sideaineisiin, jotka kovetetaan hvdratisoimalla, kuuluvat esimerkiksi portland-sementti, alumiinioksidi-sulatesement-ti, rautanortland-sementti, krassisementti, masuunisementti, kipsi, autoklaavikäsittelyssä muodostuva kalsiumsilikaatti sekä yksittäisten sideaineiden yhdistelmät.

Esikäsite livt kuidut, hydraulisesti sitoutuva sideaine, vesi, sekä mahdolliset muut tavanomaiset lisäaineet, kuten täyteaineet, väriaineet jne. sekoitetaan tavalliseen tapaan lietteeksi. Liete tvös- 12 67072 tetään tavanomaisilla vedenpoistolaitteilla, esimetkiksi kelaus-koneella, jatkuvatoimisella vedenooistolaitteella, kuten monostrang-laitteilla, pyöröseuloilla, pitkillä seuloilla, injektiolaitteilla tai suodatinpuristimilla, muodostetaan tunnetulla tavalla halutuiksi tuotteiksi, kuten levyiksi, aaltolevyiksi, putkiksi, kattoliuskeik-si, käsin tai koneellisesti muodostetuiksi kaikenlaatuisiksi muoto-kappaleiksi ja annetaan sitoutua tavalliseen tapaan.

Oheista keksintöä selvitetään lähemmin seuraavissa esimerkeissä, jolloin nämä esimerkit eivät millään tavoin rajoita keksintöä. Vaikkakin keksintö on erityisen arvokas asbestittomien tuotteiden valmistuksen kannalta, on myös mahdollista korvata osa vahvistus-kuiduista asbestikuiduilla.

Mikäli toisin ei ole mainittu, seuraavien esimerkkien prosenttiluvut tarkoittavat painoprosentteja. Materiaalin kävttötarkoituksesta riippuen ammattimiehen on helppo muuttaa seuraavia esimerkkejä valitsemalla sopivasti kuidut ja/tai menetelmän vaiheet ja laitteet.

Esimerkki 1 (Vertailuesimerkki; Asbestisementti)

Jyrämyllyssä jauhettiin 30 minuutin aikana 40 painoprosentin kanssa vettä kanadalaista asbestia (Grade 4) ja venäläistä asbestia (Grade 5) suhteessa 1:3. 153 kg (kuivapaino) tätä asbestiseosta laitettiin . . .3 nopeasti pyörivään pystysekoittimeen, jossa oli 1,5 m vettä, ja hienonnettiin vielä 10 minuuttia. Vaakasekoittimeen pumppaamisen jälkeen sekoitettiin mukaan 1 tonni portland-sementtiä, jonka ominaispinta-ala oli 3000 - 4000 cm /g. Saatu asbestin ja sementin liete pumpattiin sekoitusammeeseen, josta se johdettiin Hatschek-koneelle. Tällä koneella valmistettiin seitsemällä muottivalssin pyörähdyksellä 6 mm levyjä, jotka 45 minuutin aikana puristettiin 4,8 mm paksuuteen öljyttyjen levyjen välissä pinopuristimessa, jonka ominaismittauspaine oli 250 bar. Testaus suoritettiin 28 päivän sitoutumisajän jälkeen, kun levyjä oli vielä tämän jälkeen kasteltu 3 päivää. Tutkimustulokset on koottu taulukkoon IX.

67072 13

Esimerkki 2 (Vertailuesimerkki: Vain suodatinkuituja)

Jyrämyllvssä jauhettiin 15 minuuttia puuhioketta yhdessä 50 % kanssa 10-prosenttista alumiinin sulfaattiliuosta. Näin käsiteltyä puu- hioketta säilytettiin vielä vähintään 3 päivää, jotta vaikutus vielä voimistuisi. 102 kg tällä tavoin esikäsiteltvä. puuhioketta sulput- 3 tiin 10 minuutin aikana 1 m :iin vettä solvooulpperissa. Sen jälkeen 3 tämä suspensio laimennettiin 2,6 m :ksi ja lisättiin 15 kg alumii-nisulfaattia 20-prosenttisena vesiliuoksena.

Suspensioon lisättiin tämän jälkeen 50 kg jauhemaista kalsiumhyd-roksidia ja sulputtiin vielä 5 minuuttia, minkä jälkeen pumpattiin hitaasti pyörivään vaakasekoituslaitteeseen, jossa 15 minuutin aikana suoritettiin alumiinisulfaatin ja kalsiumhvdroksidin reaktio.

Sementtisekoittimeen pumpaamisen jälkeen sekoitettiin mukaan 10 minuutin aikana 1000 kg sementtiä, jonka ominaispinta-ala oli noin -2 3000 - 4000 cm /g. Flokkaantumisen parantamiseksi sekoitettiin sen jälkeen mukaan 80 g polyakrvyliamidia 0,2-prosenttisena vesiliuoksena. Tämä seos johdettiin sekoitusammeesta Hatschek-koneelle ja työstettiin esimerkissä 1 kuvatulla tavalla. Tulokset on mvös koottu taulukkoon II.

Esimerkki 3

Puuhioketta jauhettiin jyrämyllyssä ensin 15 minuutin aikana 50 % kanssa 10-prosenttista alumiihisulfaattiliuosta. Näin käsiteltyä puuhioketta säilytettiin vielä vähintään 3 päivää vaikutuksen voimistamiseksi edelleen. Tämä esikäsitelty puuhioke sulputtiin 10 minuutin aikana solvopulpperissa 8-prosenttisena suspensiona, joka 3 vastaa 80 kg puuhioketta lm::ssä vettä. Tämä kuitususpensio lai- 3 menuettiin 2,5 m :ksi, suspensioon lisättiin 22 kg PVA-kuituja, leikkauspituus 6 mm, 2,3 dtex, ja sulputtiin vielä 5 minuuttia.

Sen jälkeen lisättiin 15 kg alumiinisulfaattia 20-prosenttisena liuoksena ja seokseen lisättiin 50 kg jauhemaista kalsiumhvdroksidia. Vielä 5 minuutin sulputuksen jälkeen suspensio pumpattiin hitaasti pyörivään vaakasekoituslaitteeseen ja annettiin reagoida sielä 15 minuuttia.

67072 14

Sementtisekoittimeen pumpaamisen jälkeen mukaan sekoitettiin 10 minuutin aikana 1000 kg sementtiä, jonka ominaispinta-ala oli noin 2 3000 - 4000 cm /g. Vieläkin paremman flokkaantumisen aikaansaamiseksi sekoitettiin mukaan vielä 80 g polyakrvviiamidia 0,2-prosent-tisena liuoksena. Tämä seos johdettiin sekoitusammeesta Hatschek-koneelle ja työstettiin esimerkissä 1 kuvatulla tavalla levyiksi. Tulokset on jälleen koottu taulukkoon II.

Esimerkki 4

Solvopulpperissa sulnuttiin 10 minuutin aikana 56 kg polvpropvleeni- fibridejä 4-prosenttisena vesisuspensiona. Suspensio laimennettiin 3 .

vedellä 2,5 m :ksi, minkä jälkeen lisättiin 22 kg jauhettuja "Dralon"-polyakrvylinitriilikuituja, joiden keskimääräinen kuidun-pituus oli 6 mm ja hienous 2,2 dtex, ja sulnuttiin vielä 5 minuuttia. Sen jälkeen lisättiin 15 kg alumiinisulfaattia 20-nrosentti-sena vesiliuoksena, sulputtiin 5 minuuttia ja lisättiin 50 kg jauhemaista kalsiumhydroksidia. Tätä seosta sulputtiin vielä 5 minuuttia ja hitaasti pyörivään vaakasekoittimeen pumppaamisen jälkeen annettiin reagoida vielä 15 minuuttia. Sementin lisäys ja jatkokäsittely tapahtui esimerkin 2 mukaisesti. Tulokset on mvös koottu taulukkoon II.

15 67072

to o f'') O O

>-, ro oo co r- co (I) E - A υ a a I—I a A \

Eh Cn co >;

I CU

H A

co a

Cl) -H

Co to to P Ai cn co oo m oo p·

f ^ A O CM CM

\ C g CU

g e

H

a a i >

•H CO

A p p m o co cn OJ +J C3 >. * co -n co cm

A CM 3 (N rH CN (N

0 g Ή

A g CO

3 \ p -p a -p

CO

p ε -h

A A

Ai -P C*°

H -P e I OO o O O

H d (I) · 00 00 00 00 -P s <—1

O CU -H

Ai 'T CO -P

r *

P I I

A 3 O co (D co

p A A CN A (U i—I

CCS -H '—C

Eh C P >ϊ A

0) Ai CU cu ατ! •pp a; a o -p

A -p O O MP

A -P cA° -P -P CP A

MCI I A A >1 A

Q) TS · I P p A A

g O rH | p p O -P

•P P -P I CP CP CP e

CO CO A

0)

P

r—1

•H

ft! P

-p A cn p'

M -P A

<U P

> A I -P I -P

CO >j A >i A

P >i O ΪΡ -P

A -P C A M A

to do A -PO AM

•p i co > a m a A · CU >1A >1 ·Ρ I> H A I A p Ap

P A CO I O A O A

> A < I CP A CP A

e

A O

co ·· a cn m ^

W C

67072 16

Edellistä esimerkkiä 1 on pidettävä vertailuesimerkkinä, joka antaa arvot, joihin voidaan päästä tavanomaisilla menetelmillä. Asbesti-kuitu toimii tällöin samanaikaisesti suodatin- ja vahvistuskuituna. Esimerkissä 2 on annettu uudelleen arvot, jotka on saatu, kun suoda-tinkuituina käytetään vain selluloosakuituja, jolloin myös jo tässä tapauksessa suodatinkuidut esikäsiteltiin keksinnön mukaisesti, koska ilman tätä esikäsittelyä valmistus Hatschek-koneella olisi tapahtunut erittäin huonosti.

Esimerkkiä, jossa käytetään vain vahvistuskuitua, ei voida antaa, koska asbestikuitua lukuunottamatta ei ole mahdollista valmistaa olemassa olevilla kelausmenetelmillä vain kuituvahvistettuja levvjä.

Samasta syystä on yhtä vähän mahdollista antaa esimerkkejä vahvistus-kuitu/suodatinkuitu-svsteemeistä ilman keksinnön mukaista esikäsittelyä .

Esimerkit 3-5 vastaavat keksinnön mukaisia menetelmää. Havaitaan, että yhdistämällä vahvistus- ja suodatinkuituja voidaan valmistaa sementti tuotteilla, joiden iskusitkeys on parempi kuin tähän mennessä valmistettujen asbesti-sementti-tuotteiden ja joilla samanaikaisesti on suuri taivutuslujuus. Erillisessä esimerkissä 5 on esitetty keksinnön mukaisen menetelmän käyttö aaltolevvjen valmistamiseen. Moitteettoman muodon aikaansaamiseksi kuitu-sementti-seokselle on asetettu erityisen korkeat vaatimukset.

Esimerkki 5

Puuhioketta ja valkaisematonta sekunda-selluloosaa jauhetaan 15 minuutin aikana suhteessa 1:4 jyrämyllyssä yhdessä 50 % kanssa 10-prosenttista alumiinisulfaattiliuosta ja sen jälkeen säilvtetään 3 päivää. 40 kg (kuivapaino) tätä puuhiokkeen ja selluloosan seosta laitettiin solvopulpperiin, laimennettiin \edellä 8 % kuiva-ainepitoisuuteen ja sulputtiin 5 minuuttia. Sen jälkeen lisättiin 30 kg polypropyleeni-fibridejä ja 375 litraa vettä ja sulputtiin uudelleen 3 5 minuuttia. Tämä suodatinkuitu-susnensio laimennettiin 2,5 m :ksi, minkä jälkeen lisättiin 22 kg polvvinvylialkoholikuituja, joiden leikkäuspituus oli 6 mm ja hienous 2,3 dtex, ja sulouttiin vielä 17 67072 5 minuuttia. Sen jälkeen lisättiin 15 kg alumiinisulfaattia 20-oro-senttisena liuoksena ja lisättiin 50 kg jauhemaista kalsiumhvdroksi-dia. Sulputtiin vielä 5 minuuttia, minkä jälkeen suspensio pumpattiin hitaasti pyörivään vaakasekoitus laitteeseen ja annettiin reagoida siellä 15 minuuttia.

Sementtisekoittimeen pumpaamisen jälkeen sekoitettiin 10 minuutin aikana mukaan 750 kg portlandsementtiä ja 250 kg *ikasementtiä, valmistaja Permooser Zementwerke, Wien, jonka ominaispinta-ala oli 2 4000 - 5000 cm /g. Flokkaantumisen parantamiseksi lisättiin 80 g polyakryyliamidia O,2-prosenttisena liuoksena. Saatu seos johdettiin sekoitusammeesta Hatschek-koneelle ja työstettiin tunnetuilla menetelmillä aaltolevyiksi. Koko ajan kontrolloitiin, että massakuopan kuiva-ainekonsentraatio ei noussut suuremmaksi kuin 80 g/litra. Laimentaminen tapahtui kiertovedellä. Rumpuseulaa kohti vuodan paksuudeksi saatiin 0,35 - 0,40 mm. Saadusta vuodasta poistettiin vesi perusteellisesti huovalla. Tyhjö oli kuitenkin muodostettava varovasti, koska muutoin vuota tuli liian kuivaksi ja muottivalssilla esiintyi taipumusta kerrosten eroamiseen.

Vesipitoisuus oli muottivalssilta lähdettäessä parhaiten vähintään 28 %, jotta myöhemmässä aaltolevyiksi muovattaessa aalloissa ei esiintyisi säröjä. Noudattamalla annettua tapaa kelattiin 6-7 mm paksuja levyjä, jotka muotftivalssilta erottamisen jälkeen johdettiin aaltolevyjen imulaitteeseen.

Osa levyistä laitettiin imulaitteen jälkeen sitoutumista varten suoraan öljyttyjen levyjen väliin, josta ne poistettiin 10 tunnin kuluttua ja vietiin varastoon. Toista osaa levyistä puristettiin kerta-puristimessa 6 tuntia 150 bar paineella ja sen jälkeen annettiin sitoutua 10 tunnin aikana öljyttyjen levyjen jälkfeen ja levyjen välistä poistamisen jälkeen varastoitiin 28 tuntia.

Murtolujuus tutkittiin 28 päivän kuluttua kostutetussa tilassa 2,5 m pitkällä, 6 m paksulla aaltolevvllä, profiili 7. 2/3 tuella saatiin puristamattomalla aaltolevyllä tulokseksi 3600 N tiheyden 3 ollessa 1,30 g/cm . Puristetulla aaltolevyllä murtumiskuormaksi 3 mitattiin 6200 N tiheyden ollessa 1,45 g/cm .

Vertailun vuoksi mitattu, saman muotoisen ja naksuisen asbestisement-ti-aaltolevyn murtumiskuorma oli 5100 N tiheyden ollessa 1,62 g/crn·^, 67072 18 kun tutkimus suoritettiin identtisessä koelaitteessa puristetussa tilassa. Puristetun asbestisementti-aaltolevvn murtumiskuorma oli 7000 N tiheyden ollessa 1,80 g/cm^.

Pakkasenkestävyyttä tutkittaessa saatiin Huristetulle asbestittomalle aaltolevylle tulokseksi 500 sykliä ja puristamattomalle levylle 300 sykliä levyjen vahingoittumatta (+ 40°C/~ 40°C vedessä, 8 sykliä päivässä) .

Pakkasenkestävyvstutkimuksessa puristettu tavanomainen asbestise-mentti-aaltolevy kesti 320 sykliä, ja samanlainen nuristamaton aalto-levy 180 sykliä ennenkuin vuodan kerrokset alkoivat erota.

Claims (11)

19 67072

1. Menetelmä valmistaa kuituvahvistettua hydraulisesti sitoutuvaa materiaalia, jossa menetelmässä hydraulinen sideaine sekotietaan lietteeksi kuitujen, veden suuren ylimäärän ja muiden tavanomaisten lisäaineiden kanssa tai ilman näitä lisäaineita, jonka jälkeen lietteestä poistetaan ylimääräinen vesi, tunnettu siitä, että kuituina käytetään 2-20 tilavuus-%, kuiva-aineesta laskettuna, suodatinkuituja ja 1 - 10 tilavuus-%, kuiva-aineesta laskettuna, vahvistuskuituja, jotka kummatkin esikäsitellään päällystämällä ne pääasiallisesti veteen liukenemattomalla epäorgaanisella yhdisteellä kuitujen lietteeseen dispergoitavuuden parantamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuitujen esi käsittelemiseksi, jossa esikäsittelyssä seostetaan ainakin yksi yhdiste, erityisesti suola kuituihin ja/tai niiden päälle, kuidut saatetaan yhteen ensimmäisen, liuoksessa olevan yhdisteen, erityisesti suolan kanssa ja tällä tavoin käsitellyt kuidut saatetaan kosketukseen toisen yhdisteen, erityisesti suolan kanssa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suodatinkuituina käytetään epäorgaanisia ja/tai orgaanisia kuitumaisia aineita, jotka, kun niitä lisätään 0,8 % vesipitoiseen 7,2 %:seen sementtidispersiooon, pidättävät sementistä vähintään 60 % sen jälkeen, kun tästä dispersiosta on poistettu vesi kuivaus-koneessa .

4. Yhden tai useamman patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vahvistuskuituina käytetään epäorgaanisia tai orgaanisia tekokuituja, esimerkiksi teräskuituja, lasikuituja, hiilikuituja, polyvinyylialkoholikuituja, polypropyleeni kuituja, viskoosi kuituja, akryylikuituja, fenoliformaldehydihartsi kuituja, polyesterikuituja, aromaattisia ja alifaattisia polyamidikuituja tai niiden seoksia. 20 67072

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vahvistuskuitujen venymä on enintään 1 % 1 g/den vetorasituk-sella.

6. Patenttivaatimuksen t tai 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vahvistuskuitujen vetolujuus on vähintään 6 g/den korkeintaan 10 % murtovenymällä.

7. Yhden tai useamman patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että molemmat kuitulajit lisätään lietteeseen erikseen.

8. Yhden tai useamman patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä että ennen kuitujen sekoittamista lietteeseen ne esikäsitellään lajin mukaan erikseen tai yhdessä.

9. Yhden tai useamman patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuidut esikäsitellään lietteessä.

10. Yhden tai useamman patenttivaatimuksen 1-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuitujen esikäsittely tapahtuu alumii-nisulfaatilla, rautasulfaatilla tai rautakloridilla vesiliuoksessa ja sen jälkeen saostamalla kalsiumhydroksidilla tai bariumhydrok-sidilla tai käsittelemällä boraateilla.

11. Yhden tai useamman patenttivaatimuksen 1-10 mukaisen menetelmän käyttö kuituvahvistettujen levyjen, aaltolevyjen, putkien tai muoto-osien valmistamiseen, josta menetelmästä saadusta materiaalista poistetaan ainakin osa vedestä pyöröseulalla tai pitkällä seulalla, injektiolaitteissa, suodatinpuristimissa, kelauskoneella tai jatkuvalla monostrang-menetelmällä käsin tai koneellisesti ja annetaan sitoutua. 67072