DE2728351A1

DE2728351A1 - Verfahren zur herstellung von platten

Info

Publication number: DE2728351A1
Application number: DE19772728351
Authority: DE
Inventors: David James Hannant
Original assignee: University of Surrey
Current assignee: Netcem International Holdings Sa Luxenburg/luxe
Priority date: 1976-07-01
Filing date: 1977-06-23
Publication date: 1978-01-05
Also published as: SE445731B; NO772244L; DE2728351C2; NL7707253A; DK151876C; CA1104436A; DD131926A5; SU698540A3; NO149842B; NO824164L; FR2356610B1; JPS535219A; BE856389A; JPS5546868B2; NL175519B; NO149842C; NO150599C; DK296777A; LU77669A1; DK151876B

Description

μ/.τ ε. ,4 TAi -\νρ. lie

272835Ί

A. GRÜNECKER

»PL IT* i

H. KINKELDEY

lift (NTi

W. STOCKWAIR

DR ING A. ι ICAlTtCiII

K. SCHUMANN

»I FIfK NAV [W¹L Ρ«., ^

P. H. JAKOB

OHL ING

G. BEZOLD

Γ« ί»Λ ΝΑΓ HfV-O Ο.1

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANS TRASSE 43

25· Juni 1977 P 11 772 - 60/co

UNIVERSITY OP SURREY

Guildforcl, GU 2 5XH, Surrey, England \md

DAVID JAMES HANlTMT

Dorking Road, Great Bookhara,

Surrey, England

Verfahren zur Herstellung von Platten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Platten bzw. Scheiben bzw. Folien bzw. Filmen bzw. dünnen Platten (der Einfachheit halber wird im folgenden jedoch nur von "Platten" gesprochen) und anderer Gegenstände.

Es ist seit vielen Jahren bekannt, daß Asbest und insbesondere "blauer" Asbest eine Gesundheitsgefahr sowohl für die Arbeiter, die das Mineral abbauen, als auch für die Verbraucher ist, insbesondere wenn der Verbraucher Gegenstände, die Asbestfasern eingearbeitet enthalten, durch Schneiden oder Sägen verarbeiten bzw. manipulieren muß.

; In der Bauindustrie werden Asbest-Zementplatten und andere Produkte, wie Rohre und Regenwasserartikel, häufig wegen ihrer Billigkeit und ihrer Witterungseigenschaften ver-

709881/0972

TELEFON (OSO) 39 38 63 TELEX OB-9SSBO TELIIKOPIEnEtR

wendet, und zwar dort, wo niedrige Beladungsbedingungen auftreten. Nachdem die Produkte einmal eingebaut sind, ist es unwahrscheinlich, daß der Asbestgehalt irgendwelche nachteiligen Wirkungen auf Personen ausübt, die das Gebäude benutzen. Es wurde jedoch gezeigt, daß bis zur* Einbaustufe die Gefahr für die Personen, die die Asbest enthaltenden Waren handhaben, nicht vernachlässigt werden kann.

Für Asbest-Zementgegenstände einschließlich der traditionellen Baumaterialien sind zahlreiche Alternativen verfügbar. Alle besitzen jedoch den Kachteil, daß sie entweder inhärent teurer sind oder daß größere Arbeitskosten bei ihrem Einbau und in einigen Fällen bei ihrem Transport erforderlich sind.

Aufgrund dieser Tatsache hat man viele Versuche unternommen, einen Ersatz für Produkte auf Grundlage von Asbest-Zementgemischen zu schaffen. Alle bis heute gemachten Vorschläge besitzen jedoch den Nachteil, daß sie entweder zu zu teuren Produkten führen, verglichen mit dem Asbest-Zement, und/oder daß die Produkte schlechtere Eigenschaften aufweisen.

In der GB-PS 1 130 612 wurde vorgeschlagen, in eine wasserhärtbare Masse, die als Gemisch beschrieben wird, das vollständig oder hauptsächlich aus einem oder mehreren anorganischen Materialien mit Wasser besteht, wobei das Gemisch zu einer festen, kohärenten Masse abbinden kann, bis zu nur 2 Gew.% kurze Fasern einzuarbeiten, die aus einem gedehnten bzw. gestreckten und dann fibrillierten Film erzeugt werden. In dieser Patentschrift wird weiterhin vorgeschlagen, daß der Film ein Polyolefinfilm sein sollte und insbesondere ein Polypropylenfilm. Die in dieser Patentschrift vorgeschlagenen Fasern besitzen eine Länge nicht über 7,5 cm, und dünne Platten, die aus solchen Gemischen, die diese Fasern enthalten, hergestellt werden, sind für die meisten Zwecke ungenügend.

709881/0972

Man hat weiterhin in dor GB-PS 1 429 167 vorgeschlagen, faserverstärkte Verbundstoffe bzw. r-UErjamengesetzte Materialien herzustellen, indem man eine physikalisch vereinigte Vormischung aus absorbierenden Fasern und Vorstärkungsfasern, ausgewählt unter Fasern aus Glas, Stahl, Kohle, Bor, Kupfer, Messing, Aluminium und seinen Legierungen, Asbest und Siliciumverbindungen, nicht-absorbierenden Polyamiden, nicht-absorbierenden Polyestern, nicht-absorbierenden Polyacry!verbindungen, Polyolefinen und Polyurethanen, einarbeitet. Weiterhin wird in dieser Patentschrift vorgeschlagen, daß die Vormischung vorgewebte bzw. vorgewirkte Bänder bzw. Streifen, Stoffe oder Maschenmaterialien bzw. Geflechte enthalten kann.

In den tatsächlichen B?ispielen dieser Patentschrift werden nur Stahldrähte und Glasfasern als Verstärkungsfilamente erwähnt, und diese ergeben zusammen mit den absorbierenden Fasern annehmbare Festigkeitseigenschaften. Jedoch ist durch die Forderung, die Verstärkungofasern und die absorbierenden Fasern zu vermischen, eine zusätzliche Verfahrensstufe erforderlich, und nur unter Verwendung des dabei erhaltenen, teuren Materials kann das Ziel dieser Patentschrift erreicht werden. Die Tatsache, daß Asbest als mögliche Verstärkungsfaser erwähnt wird, zeigt, daß gemäß diesem Vorschlag nicht ein Ersatz für Asbest-Zementplatten geschaffen werden sollte, sondern daß die Festigkeitseigenschaften solcher Platten verbessert werden sollen.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Alternative zu Asbest-Zementprodukten zu schaffen, die mit den Asbest-Zementprodukten konkurrenzfähig ist.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung von Platten oder anderen Gegenständen, bei dem ein Netzwerk aus organischem Material geschaffen wird und das

709881/0972

Netzwerk in eine wasserhärtende Masse eingearbeitet und anschließend die Masse gehärtet wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Netzwerk aus einem kontinuierlichen, fibrillierten organischen Film hergestellt bzw. erzeugt wird.

Unter Verwendung eines kontinuierlichen, organischen, fibrillierten Films, der als Netzwerk in eine wasserhärtende Masse eingearbeitet wird, ist es möglich, Gegenstände herzustellen, deren Eigenschaften mindestens in einigen Punkten im wesentlichen besser sind als die von z.B. Asbest-Zement und die hinsichtlich der Kosten konkurrenzfähig sind.

Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Netzwerk auf der Grundlage eines fibrillierten Polyolefinfilms verwendet, da dies besonders gute Eigenschaften hinsichtlich der Kosten ergibt und zur Zeit mit den bekannten Asbestfaser^ konkurrenzfähig ist. Durch Einarbeitung des am meisten bevorzugten Verstärkungsmaterials, nämlich Polypropylen, kann man eine große Zahl von Schichten pro Zentimeter Dicke des Produktes einarbeiten und erhält ein Endprodukt, das entsprechende Festigkeitseigenschaften für die Herstellung von Platten auf Zementgrundlage besitzt, so daß man bei dem Verfahren ein Endprodukt erzeugen kann, das nicht nur hinsichtlich des Preises mit Asbest-Zement konkurrenzfähig ist, sondern ebenfalls Eigenschaften besitzt, die bewirken, daß es in vielen Fällen verwendet werden kann, wo Asbest-Zement nicht eingesetzt werden kann.

Für bestimmte Anwendungen kann es bevorzugt sein, zwischen den beiden, voneinander entfernten Schichten aus wasserhärtbarer Masse und Netzwerk mindestens eine Zwischenschicht aus einer wasserhärtenden Masse oder einem anderen Material ohne Jegliche Verstärkung anzubringen.

709881/0972

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Platte oder ein anderer Gegenstand, der ein Netzwerk aus organischem Material, eingebettet in eine wassergehärtete Masse, enthält, der dadurch gekennzeichnet ist, daß das Netzwerk aus einem kontinuierlichen, fibrillierten organischen Film besteht.

Der Ausdruck "wasserhärtende Masse" bedeutet ein trockenes oder im wesentlichen trockenes Gemisch aus einem oder mehreren anorganischen Materialien, die nach dem Vermischen mit Wasser zu einer festen, harten Masse abbinden. Portlandzement und Gips sind Beispiele einer solchen Masse.

Der Ausdruck "kontinuierlich" bedeutet im Zusammenhang mit fibrilliertem organischem Film hauptsächlich einen solchen Fall, bei dem die einzelnen Elemente, die das Netzwerk bilden, sich über die Hauptdimension eines Gegenstandes, in den das Netzwerk eingearbeitet ist, erstrecken, wie die Breite oder die Länge oder sowohl die Breite als auch die Länge. Im allgemeinen bedeutet der Ausdruck, daß das Netzwerk nicht mit der wasserhärtenden Masse in einer Rotationsmischvorrichtung vermischt werden kann. Dies steht im Gegensatz zu den verstärkten Materialien auf der Grund» lage einer wasserhärtenden Masse, bei der die Verstärkung aus losen, kurzen Fasern besteht, die zur Erzielung einer Homogenität in einer Rotationsmischvorrichtung vermischt werden können. Filme, die gute Ergebnisse ergeben, werden eine solche Länge haben, daß, wenn sie einem Rotationsvermisehen unterworfen werden, der Film, anstatt de3 ein homogenes Produkt gebildet wird, eine verwirrte Masse bildet, die hauptsächlich von der wasserhärtenden Masse abgetrennt ist. Der Film kann ebenfalls nicht aus einer Kanone mit der wasserhärtenden Masse versprüht werden, wie das bei versprühten Faserzementen und Beton möglich ist.

709881/0972

Die Erfindung beruht nicht auf der Wasserabsorption des eingearbeiteten organinchen Films, schließt ,jedoch derartige Materialien auch nicht aus. Bei der Anwendung von Polypropylen ist die Wasserabsorption in feuchter Atmosphäre praktisch Null. Nach 24stündigem Eintauchen in Wasser liegt die Wasserabsorption unter 0,10% bei den Bedingungen, die von der American Society for Testing and Materials - Report D 570-63 festgelegt wurden.

Die Einarbeitung des Films kann in Anwesenheit eines Dispersionsmittels durchgeführt werden, durch das die Suspension der Teilchen aus wasserhärtendem Material verbessert wird und durch das die Penetration durch das Netz verbessert wird, so daß die Komponenten fest ineinandergreifen. Für solche Zwecke geeignete Disperionsmittel sind sulfonierte polymere Materialien, wie Harze mit niedrigem Molekulargewicht, sulfoniertes Melamin-Formaldehydharz oder sulfoniertes Naphthalin-Formaldehydharz.

Ein Dispersionsmittel ist jedoch nicht wesentlich; die Festigkeit des Materials hängt von dem mechanischen Ineinandergreifen und von der sehr großen Oberfläche des Netzwerks für ein gegebenes Volumen ab, durch das die Rißbildung in der wasserhärtenden Masse kontrolliert wird.

Bevorzugt wird eine Vielzahl imprägnierter Schichten aus Netzwerk, das aus einem Netzwerk aus kontinuierlichem, fibriliiertem organischem Film hergestellt wurde, verwendet und in Schichten, die im allgemeinen jeweils weniger als 5. mm dick sind, verpreßt, mit der Kelle behandelt oder vibriert. Aufeinanderfolgende Schichten werden aufgebracht, bis die gewünschte Gesamtdicke für das Produkt erhalten wird.

Das Netzwerk stammt bevorzugt aus einem Polyolefinfilm, der zur Orientierung der molekularen Struktur gestreckt

709881/0972

ΛΛ

bzw. gedehnt wurde, wodurch eine hohe Zugfestigkeit erhalten und ebenfalls der Elastizitätsmodul erhöht wurde. Bei den derzeit verwendeten industriellen Anwendungen des Polypropylenfilms ergibt das Streckverfahren eine Dehnung in dem Polypropylenfilm von dem 5- bis 20fachen der nichtgestreckten Länge.

Alternativ kann der Film durch fibrillare Kristallisation erzeugt werden.

Nach dem Strecken bzw. Dehnen oder dem Kristallisationsverfahren liegt der Film in einem Zustand imminenter Fibrillation vor und kann während des weiteren Handhabens oder durch geeignete mechanische Behandlung fibrilliert werden, z.B. durch Nadelwalzen, auf ähnliche Weise, wie man es bei einem Polypropylenfilm durchführt, der als Rohmaterial für Bindezwirn verwendet wird.

Das gebildete Netz kann als ebenes bzw. flaches, offenes Netzwerk aus nichtgewebtem Polypropylenfilm beschrieben werden, bei dem die Eiernaite aus einem Film im Gegensatz zu Monofilamenten stammen. Der Ausdruck "flach" soll Jedoch nicht so interpretiert werden, daß das Netzwerk notwendigerweise "eben" im fertigen Produkt vorliegt, obgleich es vor der Einarbeitung normalerweise so flexibel sein wird, daß es eine ebene Oberfläche annimmt, wenn es auf eine gelegt wird.

Das Netz, das die Verstärkung darstellt, kann alternativ ein Gewebe bzw. Gewirk sein, das manchmal als Lenogewebe bzw. -gewirk bekannt ist, wobei die Kette gedoppelt ist, so daß an jeder Kreuzung der Schuß über eine Kette der doppelten Kette und unter der anderen Kette der doppelten Kette verläuft. Die beiden Ketten werden dann,ehe der nächste Schuß wieder auf gleiche Weise durch sie hindurchgeht,

709881/0972

zwischen den beiden Ketten verdreht. Dies besitzt den Vorteil, daß ein Netz gebildet wird, das seine Form beibehält, wenn es in industriellen Verrichtungen gehandhabt wird, und die Verwendung eines doppelten Schusses erleichtert die mechanische Bindung zwischen der wassorgehärteten Masse und den Netzwerken. Obgleich das gewebte bzw. gewirkte Fasernetzwerk hinsichtlich seiner Herstellung vorteilhaft ist, besitzt es den Nachteil, daß es teurer ist und daß vermutlich ein größeres Materialvolumen zur Erreichung äquivalenter Eigenschaften erforderlich ist. Kette und Schuß des Lenogewebes bzw. -gewirks werden, wie die nichtgewebten Netzwerke, aus flachem, fibrilliertem, aber nichtexpandiertem Polypropylen hergestellt.

Die bevorzugte, zuvor erwähnte Verstärkung ist ,jedoch ein "expandiertes", nichtgewebtes Netz, das durch mechanische Fibrillierung in einem regelmäßigen Muster eines gestreckten Films, wie in Fig. 1 dargestellt, erzeugt wird. Ein Vorteil dieser nichtgewebten Netzwerkform ist zusätzlich zu ihren stark verminderten Kosten der, daß sehr dünne Filme hergestellt werden können und daß es so raöglich ist, den spezifischen Oberflächenbereich des Materials zu vergrößern und viel mehr Verstärkungsschichten in eine gegebene Dicke der fertigen Platte für ein gegebenes Verstärkungsvolumen einzuarbeiten. Die Filmdicke kann im Beroich von 1 bis 1000 Mikron liegen. Bevorzugt sind jedoch dünnere Filme mit einer Dicke im Bereich von 15 bis 150 Mikron. Die Auswahl der Dicke hängt jedoch von dem einzuarbeitenden Volumen an Netzwerk ab und somit von den gewünschten Eigenschaften des Endprodukts. Die Verwendung eines fibrillieren, dünnen organischen Films ermöglicht ein sehr gutes mechanisches Ineinandergreifen zwischen der Masse und dem Netzwerk, und man nimmt an, daß darauf die nützlichen, erhaltenen Eigenschaften zurückzuführen sind. Man erhält dabei geringere RiÖzwischenräume und eine verkleinerte Rißbreite bei den Nach-Riß-

709881/0972

Tb

bildungsbedingungen im Produkt. Unter den Polyolefinen ist Polypropylen bevorzugt. Polyamide besitzen Jedoch auch geeignete Eigenschaften und können entweder zu gewebten oder nichtgowebten Netzwerken f!brilliert werden.

Die wasserhärtoiade Masse ist bevorzugt ein an sich bekannter Portlandzement mit ein?m Füllstoff, wie sehr feinem Sand und/oder pulverisierter Brennasche. Die Feinheit ist wichtig, da sonst keine ausreichende Penetration zwischen dem Netzwerk und der Masse erhalten wird, was LeerräuTae bzw. Poren und eine Schwächung ergibt. Die Feinheit des Füllstoffs wird besonders wichtig, wenn eine sehr große Anzahl an Schichten aus Netzwerk eingearbeitet wird, und die Korngröße wird so ausgewählt, daß die Anzahl der Schichten des Verstärkungsnetzwerks mitbeachtet wird.

Das zusammengesetzte Material bzw. der Verbundstoff kann ebenfalls Zusatzstoffe in Form von kurzen Stapelfasern enthalten, die unter anderen Wirkungen den Oberflächenfinish bzw. das Oberflächenaussehen des Produktes verbessern.

Solche Zusatzstoffe bilden jedoch keinen Teil des fibrillierten organischen Filmnetzwerks und werden normalerweise über und unter dem Netzwerk verteilt werden.

Bevorzugt werden in einer Platte, die eine bekannte Asbest-Zementplatte mit durchschnittlicher Dicke ersetzen soll, mindestens sechs oder sieben Schichten aus Netz verwendet, die etwa 5 bis 7% des Volunens der Platte ergeben. Höhere Festigkeiten können jedoch erhalten werden, wenn man die Anzahl der Netzschichten erhöht. Tatsächlich kann, wenn kontinuierliche Netzwerke aus einem sehr dünnen Film als Ausgangsmaterial verwendet werden, die Zahl der Netzschichten auf mehrere hundert erhöht werden. Innerhalb von Grenzen

709881/0972

können weiterhin die Schlagfestigkeit und die Fläche unter der Belastungsbiogekurve bei der Biegung und die Fläche unter der Spannungs/Dehnungskurve bei der Spannung verbessert werden, verglichen mit den Werten, die man mit Asbest-Zement erhält. Man nimmt an, daß die obere Grenze in der Größenordnung von 15 VoI-JS Film zu wasserhärtbarer Masse liegt.

Es wird normalerweise bevorzugt sein, daß bei Platten, die symmetrisch auf die Art wie Asbest-Zementplatten gewellt sind, die meisten Schichten des Netzes in gleicher Richtung, bezogen auf die Wellungen, orientiert sind. Bei anderen Verwendungen kann es bevorzugt sein, die Netzschichten mit alternierenden Orientierungen oder mit unterschiedlichen Orientierungen innerhalb der Dicke der Platte und nicht nctwendigerweise mit rechten Winkeln zueinander zu orientieren. Wenn die Richtung der Anwendung einer Zugbelastung für einen Gegenstand bei der Verwendung vorausgesagt werden kann, ist es natürlich bevorzugt, die meisten der fibrlllierten Elemente in dieser Richtung auszurichten.

Während der Herstellung der Platten ist es bevorzugt, daß, nachdem eine bestimmte Zahl von Schichten aus wasserhärtender Masse und Verstärkung abgeschieden bzw. aufeinandergelegt wurde, Druck angewendet wird, um die mechanische Haftung zwischen der Masse und den fibrillieren Elementen auszubilden und zu verstärken. Weiterhin kann überschüssiges V/asser durch Anlegen eines Vakuums durch eine Filtermatte, wie bei vielen Verfahren der Betonherstellung, entfernt werden.

Außer den einfachen Platten können viele Gegenstände hergestellt werden. Zahlreiche Schichten aus Netzwerk können in der Tat um Formgeber gewickelt werden, wodurch man die gewünschten, speziellen Formen erzeugen kann.

709881/0972

In den folgenden Beicpielen werden die erfindungsgemäßen Gegenstände näher erläutert. In den Beispielen wird auf die Zeichnungen Bezug genommen; es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung in auseinandergezogener, isometrischer Anordnung einer erfindungsß^raäßen Platte, in der verschiedene, kontinuierliche, fibrilXierte Filmnetzwerke der nichtgewebten Form dargestellt r^.ind;

Fig. 2 eine graphische Darstellung, wobei die Belastung in kN gegenüber der Biegung in mii dargestellt ist und wobei als Auschnitt bzw. zusätzlich die entsprechenden Testproben, die Netzwerke aus nichtgewebvcir^fibrilliertem Film enthalten, gezeigt sind;

Fig. 3 eine graphische Darstellung, in der die Spannung in MN/m gegenüber der Dehnung >: 10 für ein weiteres Teststuck gezeigt ist, das zusätzlich dargestellt ist und einen nichtgewebten, fibrilliertcn Polypropylenfilm enthält;

Fig. 4 eine graphische Darstellung, in der die Belastung in kN gegenüber der Biegung in ran gezeigt ist und zusätzlich das gleiche Material, wie in Fig. 3» als Testprobe mit seiner Form und den Dimensionen dargestellt ist;

Fig. 5 eine graphische Darstellung, in der die Spannung in MN/m gegenüber der Dehnung y. 10 bei der ersten Rißbildungsstufe dargestellt ist und in der zusätzlich ein weiteres Teststück gezeigt ist und seine Form und Dimensionen angegeben sind, wobei das Teststüok gewebtes Polypropylen enthält;

Fig. 6 eine graphische Darstellung, in der die Spannung in MN/m gegenüber der Dehnung χ 10 gezeigt ist und in der die Nach-Rißbildungsdukcilitäu für die in Fig.5 gezeigte Testprobe aufgeführt ist;

Fig. 7 eine graphische Darstellung, in der die Belastung in kN gegenüber der Biegung in mm gezeigt ist für

709881/0972

ORIGINAL INSPECTED

eine Testprobe, in die ein gewebter, fibrillierter PoIypropylenfilni eingearbeitet ist.

Beispiel 1

Eine Probe, die zur Biegung belastet werden soll, wird erfindungcgemäß hergestellt. Sie enthält 6 Gew.%_t bezogen auf das Gesamtvolumen der Probe, kontinuierliche, flache Netzwerke aus expandiertem, gestrecktem, fibrilliertem Polypropylenfilm mit einer Dicke von etwa 100 Mikron. Die folgenden Gewientsanteile werden für die wasserhärtende Masse verwendet: Zement 1,0; Gesamtwasser 0,3^; pulverisierte Brennasche 0,25; feiner Sand, der durch ein 600 Mikron-Sieb hindurchgeht, 0,19; und Dispersionsmittel (sulfoniertes Melamin-Formaldehydharz) 0,03.

Die Probe ist rechteckig und besitzt die folgenden Dimensionen: 13»5 mm χ 50 mm χ 150 mm. Versuche über eine Spannweite von 135 mm werden ausgeführt und die Ergebnisse sind in Fig. 2 graphisch als Belastung in kN gegenüber der Biegung in mm dargestellt. Die beachtliche Nach-Rißbildungsduktilität ist möglich durch ein Ineinandergreifen des kontinuierlichen Netzwerks und der Zementmatrix. Dies ermöglicht auch das Tragen von Lasten ohne ein Herausziehen, nachdem in der Matrix eine Rißbildung stattgefunden hat.

Die Belastung wird bei einer Biegung von etwa 6 mm entfernt und die Biegung erholt sich wieder auf einen Wert innerhalb von 1 1/2 mm des ursprünglichen Nullwerts. Mit dem bloßen Auge sind auf der Zugseite des Balkens nach Entfernung der Belastung keine Risse erkennbar. Die Prüfung mit dem Mikroskop zeigt Jedoch, daß sehr feine Risse in einem Abstand zwischen 1 und 3 mm vorhanden sind.

In Fig. 2 wird zum Zeitpunkt der Belastungsentfernung der Bruchmodul in an sich bekannter Weise analytisch bzw. gemäß einer elastischen Analyse (elastic analysis)

709881/0972

bestimmt. Er beträgt etwa 27 MN/m , jedoch wurde die maximale Belastung noch nicht erreicht. Andere, ähnliche Proben ergeben Bruchmoduln über 30 Mli/m . In Fig. 2 entspricht 1 Itfi 14,8 MN/m Bruchinodul.

Beispiel 2

Obgleich es bevorzugt ist, ein Volumen an Verstärkungselemcnten über 5% zu haben, ist es erfindungsgemäß ebenfalls möglich, eine mehrfache Rißbildung bei Spannung und Biegung und eine Erhöhung der Biegefestigkeit bei geringeren Volumen an kontinuierlichen, flachen, nichtgewebten Netzwerken zu erhalten.

Eine Zugbelastungsprobe (Fig. 3) wird unter Verwendung der wasserhärtenden Hasse von Beispiel 1 mit 324 Schichten eines flachen, offenen Netzwerks aus nichtgewebtem, fibrilliertem Polypropylenfilm hergestellt. Die Dicke jedes Films liegt am unteren Ende des Dickebereichs. Die Probe besitzt einen rechteckigen Querschnitt mit den Dimensionen 15 mm χ 30 mm χ 280 mm, und es sind somit etwa 22 Schichten des Films/mm Dicke vorhanden. Das gesamte Filmvolumen beträgt 2,3#f bezogen auf das gesamte Volumen der Probe. Das wirksame Filmvolumen in der Richtung der Zugspannung iat bei flachen, offenen Netzwerken schwierig zu bestimmen; es liegt jedoch in diesem Beispiel wahrscheinlich zwischen 1,5 und 2%. Die Probe wird geprüft und die Ergebnisse sind in Fig. 3 dargestellt. Eine beachtliche Naß-Rißbildungsduktilität wird ebenfalls, wie in Beispiel 1, möglich.

Beispiel 3

Eine Biegebelastungsprobe wird aus dem gleichen Material, wie in Beispiel 2 beschrieben, hergestellt. Die Probe ist rechteckig und besitzt die Dimensionen 14,5 mm χ 30,5 mm χ 150,0 mm. Tests über eine Spannweite von 135 mm werden ausgeführt und die Versuchsergebnisse sind in der

709881/0972

graphischen Darstellung der Fig. 4 gezeigt, wo die Belastung in kN gegenüber der Biegung dargestellt ist. Eine Erhöhung in der Belastung nach der Rißbildung ißt möglich durch das in Beispiel 1 beschriebene Nach-Rißbildungsverhalten. In diesem Versuch wird der Brechungsmodul als 1 kN=12,7 MN/ia angegeben.

B e i s ρ i e 1 4

In diesem Beispiel wird eine gewellte Platte hergestellt und die wasserhärtende Masse besitzt die gleiche Zusammensetzung wie die von Beispiel 1.

Gewebtes Material (Lenogewebe) wird als Verstärkung verwendet. Es wird aus einem kontinuierlichen, orientierten, fibrillierten Polypropylenfilm hsrgestellt und enthält 3 mm Maschen und etwa zwei Ketten zu einem Schuß. Sechs Schichten des Netzes werden eingearbeitet und ergeben eine Dicke von 5,5 mm. Vier Schichten werden mit der Kette parallel zu den Wellungen angeordnet und zwei Schichten werden mit dem Schuß parallel zu den Wellungen angeordnet.

Die fertige Platte, 0,23 m χ 1,1 m, mit einer Wellenhöhe von 20 mm wird entsprechend B.S. 690 Teil 3, 1973, geprüft und trägt die erforderliche Last von 334 Newtons. Zyklische Belastungen werden angelegt, zu Beginn bis zu 150 N, dann 350 N, 400 N und schließlich 800 N. Drei Belastungszyklen werden bei jeder Belastung durchgeführt. Bei 150 N werden ein oder zwei kleine Risse gebildet; bei 350 N tritt ein Rißabstand von 10 bis 40 mm auf; bei 400 N wird der Rißabstand vermindert; und bei 800 N findet eine wesentliche Biegung statt und der Rißabstand liegt im Bereich von 3 bis 6 mm.

Langdauernde Belastungstests werden auf einer ähnlichen Platte durchgeführt, die einheitlich verteilt BeIa-

709881/0972

272835Ί

stungen von 0,75 kN/m² während 27 Tagen und 1,5 kN/m² während weiterer 33 Tage trägt. Die restliche Kriechdurchbiegung nach der Entfernung der Belastung liegt unter 2 mm bei einer Spannweite von 0,93 ^m· ^Die einheitlich verteilte BeIastung wird auf 2 kn/m erhöht, wobei zu diesem Zeitpunkt die Belastung-Durchbiegungskurve anzeigt, daß eine wesentliche Rißbildung stattgefunden hat. Weitere getragene Belastung von 0,75 kN/m im Rißbildungszustand ergibt eine Kriechdurchbiegung von 0,25 mm in 30 Tagen. Die einheitlich verteilten Belastungen sind die, die in B.S. 5249, Teil 14, 1975, für Asbest-Zementplatten spezifiziert sind.

Beispiel 5

Eine Zugbelastungsprobe wird unter Verwendung des Gemisches von Beispiel 1 und 150 Schichten aus gewebtem Polypropylen (Lenogewebe) hergestellt. Die Schichten werden bei ihrem aufeinanderfolgenden Aufbringen Druck ausgesetzt. 8# des Volumens der Probe werden von dem Netzwerk aufgenommen.

Die Proben werden dann geprüft, und die erhaltenen Ergebnisse sind in den Fig. 5 und 6 dargestellt. In beiden Figuren ist die Spannung in MN/m gegenüber der Dehnung χ 10 dargestellt. In Fig. 5 beträgt der Anfangsmodul E » 21 GN/m . In Fig. 5 sind die Anfangsrißbildungseigenschaften erläutert, wohingegen in Fig. 6 die gesamte Kurve dargestellt 1st, aus der die Naß-Rißbildungsduktilität hervorgeht. Die linke Kurve der Fig. 6 entspricht der Kurve von Fig. 5, ist jedoch in einem anderen Maßstab dargestellt.

Beispiel 6

Eine Biegebelastungsprobe wird unter Verwendung des Gemisches von Beispiel 1 hergestellt. 100 Schichten aus gewebtem Polypropylen werden eingearbeitet. Die Proben sind rechteckig mit Dimensionen von 500 χ 100 χ 74,5 mm. Die Spannweite während des Versuchs beträgt 406 mm.

709881/0972

^ 272835Ί Zo

Versuche v/erden durchgeführt und die Ergebnisse s5.nd in Fig. 7 dargestellt, wo die Belastung in kN gegenüber der Biegung in nun dargestellt ist. Der Bruchmodul wird in an sich bekannter Weise gemäß einer elastischen Analyse berechnet und wird in dieser Figur öle 10 kN =7,32 MN/m angegeben. V/ie offensichtlich ist, v/erden die Proben progressiv mit höheren und höheren Belastungen beladen, und eine beachtliche Erhöhung in der Belastungstragkapazität wird nach der Rißbildimg erzielt.

Platten, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden, sind für alle Anwendungen geeignet, wo Asbest-Zementplatten in der Vergangenheit verwendet wurden, die Biegebelastungen ausgesetzt wurden und die bei bestimmten Bedingungen brechen können. Es wurde gefunden, daß die hergestellten Platten eine entsprechende Zähigkeit und die gewünschte Pseudo-Duktilität besitzen, wobei das letztere Phänomen der vielfachen, feinen Rißbildung zuzuschreiben ist, ohne daß jedoch die Biegefestigkeit des Materials nachteilig beeinflußt wird. Es ist ein weiterer Vorteil, daß Nägel direkt durch die dünnen Platten, ohne daß die Platten weiter entfernt von dem Loch brechen, geschlagen werden können. Das Material kann so während des Versagens entweder unter Stoß oder bei langsam steigenden Belastungen viel Energie absorbieren. In dieser Hinsicht ist daher das erfindungsgemäße Plattenmaterial besser als Asbest-Zement, der bei Schlag leicht spröde wird und bricht. Die Zugfestigkeit der Platte wird, wenn sie direkten Zugspannungen unterworfen wird, nicht in dem gleichen Verhältnis erhöht, wie bei der Biegebelastung.

Bei einem bevorzugten Zusammenbau mit mehrfachen Schichten aus Netzwerken wird die Gefahr von schwachen Stellen, bedingt durch die Abwesenheit von Verstärkung, im wesentlichen beseitigt. Bei diskontinuierlichen Fasern ist die Gefahr einer Nicht-Homogenität sehr hoch.

709881/0972

Die vorliegende Erfindung kann bc*i gewellten, flachen und asymmetrischen Platten, Trögen, Nicht-Druckrohren und -leitungen sowie Regenwassergegenständen, v,^Tie boiin Hausbau, eingesetzt werdon und bei der Bauindustrie verwendet werden. Das erfindungsgemäß hergestellte Material kann obenfalls zur Herstellung von Gartenmöbeln, Auskleidungen für Abwässerkanäle, Ventilationsschafte, Zusammenstoßbarrieren, für Boxenteile bzw. Kastensektionen und für Verkleidungstafeln unter Einarbeitung von expandiertem Polystyrol verwendet werden. Alternativ kann man in das Material Polystyrolperlen unter Herstellung von Isoliermaterial mit leichtem Gewicht einarbeiten.

Die vorliegende Erfindung kann zusätzlich bei verstärktem Beton und anderen Strukturelementen zur Erzeugung eines permanenten Wehrs verwendet werden, nicht für die Strukturfestigkeit, sondern zur Erzeugung eines feinen Oberflächenrißmusters. Dies ermöglicht es, daß höhere Spannungen an die Verstärkung in dem Balken angelegt werden können, bevor eine begrenzende Rißbreite erreicht wird, verglichen mit normal verstärktem Beton.

Erfindungsgemäß hergestellte Platten sind nicht einfach Ersatzmaterialien für Asbest-Zementplatten, sondern sie sind zusätzlich für solche Endverwendungen bei Innen- und Außenanwendungen geeignet, bei denen Asbest-Zement früher nicht verwendet werden konnte.

Ende der Beschreibung.

709881/0972

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Erzeugung von Platten odor anderen egenständen, durch Schaffung eines Netzwerks aus organischem Material und Einarbeitung des Netzwerkes in eine wasserhärtende Masse und anschließendes Härten der Masse, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk aus einem kontinuierlichen, fibrillierten organischen Film erzeugt wurde.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk durch Expandieren des fibrillierten organischen Films erzeugt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der f!brillierte organische FiIn ein Polyolefinfilm ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der fibrillierte, kontinuierliche Film aus einem Polyolefinfilm stammt, der auf solche Weise hergestellt wurde, daß die Orientierung der Molekularr.truktur aktiviert wurde und daß der Film, der dann in einem Zustand einer imminenten Fibrillation vorliegt, durch irgendeine mechanische Behandlung fibrilliert werden kann.

709881/0972

(OCi*) iiSJ^Uöa TELüX Ο&-3&3βΟ

""ORIGINAL' iNSPECTED
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daf3 cior fibrillierte organische Film ein gestreckter bzw. gedehnter organischer Film ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der organische Film au3 FoIypropylen besteht.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk in Form einzelner Schichten zugegeben wird und daß die Schichten einer mechanischen Behandlung, wie Vibrationen, Druck oder Saugen, während der Herstellungsstufe unterworfen werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Jede Schicht aus wasserhärtender Masse und Netzwerk 5 mm oder weniger dick ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Schichten aus wasserhärtender Kasse und Netzwerk mindestens eine Zwischenschicht aus wasserhärtender Masse oder einem anderen Material zwischen ihnen enthält.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk durch Weben bzw. Wirken von Längen aus fibrilliertem organischem Film erzeugt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk in Form eines Gewebes mit doppelten Ketten und einfachen Schüssen vorliegt und so gewebt ist, daß bei jeder Kreuzung der Schuß über eine Kette und unter der anderen Kette hindurchgeht.

709881/0972
12. Platte oder anderer Gegenstand, enthaltend ein Netzwerk aus organischem Material, eingebettet in eine wassergehärtete Mas3c·, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk aus einem kontinuierlichen, fibrilliertcn organischen Film besteht.
13. Gegenstand nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der fibrillierte organische Film aus einem PoIyolefinfilm stammt, der durch Orientierung der Moleküle und Fibrillieren hergestellt wurde.
14. Gegenstand nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk aus einein fibrillieren, expandierten organischen Film stammt.
15. Gegenstand nach einem der Ansprüche 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk aus einem Polypropylenfilm stammt.
16. Gegenstand nach einem der Ansprüche 12, 13 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk in Form gewebter bzw. gewirkter Längen aus fibrilliertem organischem Film vorliegt.
17. Gegenstand nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk in Form eines Gewebes mit doppelter Kette und einfachem Schuß vorliegt, die so angeordnet sind, daß an jeder Kreuzung der Schuß über eira Kette und unter einer Kette hindurchgeht und daß die Ketten nach der Durchführung des Schusses verdreht bzw. verzwirnt werden, so daß der Schuß in einer Lage festgehalten wird.

709881/0972
18. Gegenstand nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk in Form einer oder mehrerer Schichten aus fibriliiertem und expandiertem organischem Film mit einer Zwischenschicht aus wasserhärtender Masse oder einem anderen Material vorliegt.
19. Gegenstand nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk in Form einer Vielzahl von Schichten aus einem gewebten Netzwerk aus fibrilliertem organischem Film vorliegt und daß mindestens eine Zwischenschicht aus wassergehärteter Masse oder einem anderen Material vorhanden ist.

709881/0972