HU188089B - Method for prducing fibre reinforced building units - Google Patents

Abstract

Eljárás, építőipari erősítőanyagokként felhasználható, hidrogél bevonatú szálakat tartalmazó cementkötésű építőanyagok előállítására, melynek során az erősítő szálakra 0,1-10 súly% szárazanyag-tartalmú vizes vagy vizes-glicerines oldatból akrilamid-típusú, lineáris vagy legföljebb 5 monomer egységnek megfelelő méretű elágazásokat hordozó polimert visznek fel, Lhol a polimer funkciós csoportjainak 1-15%-át —COOH és/vagy —COOX (X = egyvegyértékű kation) csoportok teszik ki statisztikusan egyenletes eloszlásban - szükség esetén többértékű fémionok beadagolásával, melegítéssel és/vagy lúgosítással beindítják a polimer gélesedését, és amennyiben szálerősítésű, cementkötésű építőanyagöka: kívánnak előállítani, a gélesedés lezajlása után vagy a gélesedés lezajlása közben a szálas anyagot ismert módon, nedves körülmények között beágyaznák az önmagában ismert összetételű cementalapú anyagba.Procedure for use as building reinforcement materials cementitious containing hydrogel-coated fibers for the production of building materials during the process, the reinforcing fibers contain 0.1-10% by weight of dry matter aqueous or aqueous glycerol solutions acrylamide, linear or up to 5 monomers unit-sized branches polymer, where polymer function 1-15% of their groups —COOH and / or —COOX (X = monovalent cation) groups spread out statistically evenly - if necessary, adding multivalent metal ions, by heating and / or alkalizing with polymerization of the polymer and, if fiber reinforced, cementitious building material: they are intended to be produced, after gelling or the gelling process while the fibrous material is known to be wet embedded under these circumstances is known per se cement-based composition.

Description

(54) ELJÁRÁS SZÁLERŐSÍTÉSŰ ÉPÜLETELEMEK ELŐÁLLÍTÁSÁRA (57) KIVONAT(54) PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF FIBER-STRENGTHED BUILDINGS (57)

Eljárás, építőipari erősítőanyagokként felhasználható, hidrogél bevonatú szálakat tartalmazó cementkötésű építőanyagok előállítására, melynek során az erősítő szálakra 0,1-10 súly% szárazanyag-tartalmú vizes vagy vizes-glicerines oldatból akrilamid-típusú, lineáris vagy legföljebb 5 monomer egységnek megfelelő méretű elágazásokat hordozó polimert visznek fel, Lhol a polimer funkciós csoportjainak 1-15%-át —COOH és/vagy —COOX (X = egy vegyértékű kation) csoportok teszik ki statisztikusan egyenletes eloszlásban szükség esetén többértékű fémionok beadagolásával, melegítéssel és/vagy lúgosítással beindítják a polimer gélesedését, és amennyiben szálerősítésű, cementkötésű építőanyagöka: kívánnak előállítani, a gélesedés lezajlása után vagy a gélesedés lezajlása közben a szálas anyagot ismert módon, nedves körülmények között beágyaznák az önmagában ismert összetételű cementalapú anyagba.A process for the preparation of cementitious building materials containing hydrogel-coated fibers for use as construction reinforcing materials, wherein the reinforcing fibers comprise a polymer having a size of linear or up to 5 monomer units in acrylamide-type aqueous or aqueous glycerol solution containing from 0.1 to 10% by weight. where 1-15% of the functional groups of the polymer are comprised of -COOH and / or -COOX (X = monovalent cation) groups in a statistically uniform distribution, triggering gelling of the polyvalent metal ions, if necessary, by heating and / or alkalizing, and if the fiber-cemented cementitious building material is to be made: after the gelling has occurred or during the gelling, the fibrous material will be embedded in a known manner under wet conditions with cement of known composition. daddy stuff.

-1158 089-1158,089

A találmány tárgya eljárás hidrogél bevonatú erősítő szálakat tartalmazó, fokozott ütő- és hajlítószilárdsággal tartósan rendelkező hidraulikus kötésű épületelemek előállítására.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing hydraulically bonded building elements containing hydrogel-coated reinforcing fibers with enhanced impact and flexural strength.

Az építőiparban világszerte a különböző cementféleségeket alkalmazzák a legelterjedtebben szerkezeti anyagokként, illetve kötőanyagokként. A tisztán cementalapú, valamint gipszalapú építőanyagok tulajdonsága azonban az, hogy ridegek és húzószilárdságuk csekély. A cementalapú, illetve cementkötésű építőanyagok ridegségének csökkentése és húzószilárdságának növelése céljából ezekbe az anyagokba különböző szálas anyagokat, így elsősorban üvegszálakat, továbbá azbesztszálakat, műanyagszálakat (polipropilén-, poliamid- stb. rostokat), acélszálakat stb. építenek be. A szállal erősített, cementalapú, illetve cementkötésű építőanyagok előállításáról és fizikai jellemzőiről részletes áttekintést ad többek között a Cement and Concrete Research című szakkönyv 4. kötetének 247-266 oldala (Pergamon Press, 1974).In the construction industry, various types of cement are widely used as structural materials and binders throughout the world. However, pure cement-based and gypsum-based building materials have the property of being brittle and of low tensile strength. In order to reduce the brittleness and increase the tensile strength of cementitious and cementitious building materials, various fibrous materials, such as glass fibers, asbestos fibers, plastic fibers (polypropylene, polyamide, etc.), steel fibers, etc., are incorporated into these materials. built in. For a detailed overview of the production and physical properties of fiber-reinforced cement-based or cement-bonded building materials, see Volume 4, pp. 247-266 of Cement and Concrete Research (Pergamon Press, 1974).

Jóllehet az üvegszál erősítéssel a cementalapú és cementkötésü építőanyagok rugalmassága, illetve húzószilárdsága többszörösére növelhető, komoly hátrányt jelent azonban, hogy ezek az üvegszál erősítésű építőanyagok tulajdonságaikat tartósan nem képesek megőrizni,Although fiberglass reinforcement can increase the elasticity and tensile strength of cement-based and cement-bonded building materials by several times, it is a serious drawback that these fiberglass-reinforced building materials cannot retain their properties permanently,

A közönséges üvegrostok vagy az üvegszál erősítésű műanyagokhoz kifejlesztett ún. E-üvegek az időjárás viszontagságainak kitett, nedvességgel szabadon érintkező cementkötésű anyagokban hidratáció következtében fellépő, erősen lúgos (12-14 pH-értékű) környezetben eróziót szenvednek, és rövid idő alatt megszűnik erősítő hatásuk.The so-called "glass fiber" or "fiberglass-reinforced" plastics. E-glasses are eroded in highly alkaline (pH 12-14) environments due to hydration in cementitious materials that are in direct contact with moisture, exposed to the effects of the weather, and cease to have a strengthening effect in a short period of time.

A lúgálló erősítő szálas anyagok, illetve a csökkentett lúgosságú cementalapú kötőanyagok széles választéka ismert, de ezen anyagok kombinációjával sem sikerült olyan szálerősítésű cementalapú (cementkötésű) építőanyagokat előállítani, amelyek kedvező kezdeti rugalmassági, illetve szilárdsági jellemzőiket elfogadhatóan hosszú időn át megtartanák. Ez a gyakorlati tapasztalat arra utal, hogy a szálerősítésű cementanyagok mechanikai és szilárdsági jellemzőinek időbeli romlását nem csupán az erősítő szálak eróziója okozza.A wide variety of alkali-reinforcing fiber materials or cementitious binders with reduced alkalinity is known, but the combination of these materials has not succeeded in producing fiber-reinforced cement-based (cement-bonded) building materials that retain their favorable initial elasticity or strength properties over a reasonably long period. This practical experience suggests that the deterioration of the mechanical and strength properties of fiber reinforced cement materials over time is not only caused by erosion of reinforcing fibers.

A műanyagszálak közül a polipropilén (PP) szálak alkalmazása vált elterjedtté. A PP-szálakat fóliából kialakított fibrillált szálak ill. húzott szálak formájában alkalmazzák. A szálak adagolásával a cement-mátrix ridegségét kitűnően lehet javítani és igen magas, 35-40 kJ/m² értékű ütőszilárdságot lehet elérni. (Walton-Majumdar: Cement-based composites with mixtures of different types of fibres, COMPOSITES 1975/9.) Tartós vizsgálatokkal igazolták, hogy a PP-szálak a cement mátrixban sem a nedvesség, sem az időjárás hatására nem károsodnak és a kompozíció fizikai jellemzői hosszú időn belül változatlanok maradnak. Megállapították azonban azt is, hogy a PP-szálak adagolásával a kompozíció hajlító-repesztő szilárdsága igen mérsékelten növelhető. Ennek oka a PP-szálak alacsony rugalmassági moduluszára vezethető viszsza.Among the plastic fibers, the use of polypropylene (PP) fibers has become widespread. The PP fibers are fibrillated filaments made of foil or filaments. used in the form of drawn strands. By adding the fibers, the rigidity of the cement matrix can be improved and a very high impact strength of 35-40 kJ / m ² can be achieved. (Walton-Majumdar: Cement-based composites with mixtures of different types of fibers, COMPOSITES 1975/9.) Long-term studies have shown that PP fibers in the cement matrix are not damaged by moisture or weather and the physical properties of the composition they remain unchanged for a long time. However, it has also been found that the flexural fracture strength of the composition can be very modestly increased by the addition of PP fibers. The reason for this is due to the low elastic modulus of PP fibers.

Vizsgálataink során azt tapasztaltuk, hogy a szálerősítésű cementalapú építőanyagok mechani2 kai és szilárdsági jellemzőinek időbeli romlása annak is tulajdonítható, hogy az anyagban olyan fizikai-kémiai folyamatok (például átkristályosodás, anyagtranszport stb.) zajlanak le, amelyek hatására az üvegszál-kötegek nagyon szorosan beágyazódnak a cementkötésű mátrixba. Minthogy az üvegszálak hossztengelyük mentén nagyon sok helyen mereven befogódnak, terhelés hatására már nem képesek rugalmasan elcsúszni. Ez összhatásában annyit jelent, hogy az üvegszálak erősítő és rugalmasságfokozó hatása a cementkötésű mátrix átalakulási sebességétől függően általában néhány év alatt teljesen elvész még akkor is, ha egyébként az üvegszálak nem korrodeálódnak. Azbesztszálak alkalmazása esetében (azbesztcement) az anyag rugalmassága már kezdettől (a gyártást követően) igen alacsony értékű; az anyag rendkívül rideg és törésérzékeny. A maximális hatás, a tartós rugalmasság biztosítása céljából tehát nem elegendő az erősítő szálak korrózióját kiküszöbölni, hanem a szálak körül olyan burkolatot kell kialakítani, amely megvédi a szálakat a szoros befogódástól.In our investigations we found that the deterioration of the mechanical and strength properties of fiber-reinforced cement-based building materials is also due to the fact that the material undergoes physico-chemical processes (such as recrystallization, material transport, etc.) that cause the glass fiber bundles to become very tight. cement bonded matrix. Because glass fibers are rigidly held in many places along their longitudinal axis, they are no longer able to slip flexively under load. Taken together, this means that the reinforcing and resilient effect of glass fibers, depending on the rate of transformation of the cementitious matrix, is generally completely lost within a few years, even if the fibers are not corroded. When using asbestos fibers (asbestos cement), the elasticity of the material from the very beginning (after production) is very low; the material is extremely brittle and susceptible to fracture. Thus, to ensure maximum effect, long-lasting resilience, it is not sufficient to eliminate corrosion of reinforcing fibers, but to provide a wrap around the fibers that protects the fibers from tight grip.

Azt tapasztaltuk, hogy ha az erősítő szálakon a cementalapú anyagba való beágyazás előtt és/vagy alatt speciális, vízben oldhatatlan, de vízben jelentős mértékben duzzadni képes, ritka térhálós polimer bevonatot (ún. hidrogél burkolatot) alakítunk ki, olyan átmeneti réteget képezhetünk az erősítő szál és a cementalapú anyag szemcséi között, amely a legszélsőségesebb időjárási, tárolási, illetve felhasználási körülmények között is biztosítja a szálak szükséges mozgékonyságát. Ez a bevonat ezen túlmenően a szálak korróziós-eróziós hajlamát is csökkenti, ami többek között annak tulajdonítható, hogy a gélburok minimálisra csökkenti a szálak mentén a felületből a mátrixba jutó víz mennyiségét, és így visszaszorítja a mátrixban a szál környezetében lezajló hidratációs folyamatokat.It has been found that forming a special cross-linked polymeric coating (so-called hydrogel coating) on the reinforcing fibers before and / or during embedding in the cement-based material can provide a transition layer of reinforcing fibers. and cement based material, which provides the required mobility of the fibers under the most extreme weather, storage and use conditions. In addition, this coating reduces the corrosion-erosion tendency of the fibers, due, among other things, to the fact that the gel envelope minimizes the amount of water entering the matrix from the surface along the fibers and thereby suppresses hydration processes in the matrix around the fiber.

A gélburok kialakításával tehát egyrészt fokozhatjuk a tennék ütőszilárdságát, hajlítószilárdságát és az elérhető maximális deformációt, másrészt ezek a jellemzők az idő függvényében alig változnak.Thus, the formation of the gel envelope can, on the one hand, increase the impact strength, flexural strength and maximum deformation achievable on the other hand, and on the other hand, these characteristics hardly change with time.

A találmány szerinti eljárás fokozott hajlítószilárdságú, szálerősítésű építőelemek előállítására gipsz vagy hidraulikus kötésű cement-mátrixba ágyazott erősítőszálak felhasználása útján azzal jellemezhető, hogy reaktív felületű erősitőszálak, így üvegszálak, alkálirezisztens üvegszálak, azbesztszálak, acélszálak vagy inaktív felületű erősítőszálak, így poliamidszál, polialkilén-, poli-akril-nitril- vagy cellulózszál felületét olyan vízoldható akril-monomerek, mint akril-nitril és/vagy akrilamid, és/vagy metakrilamid és/vagy akrilamid- vagy metakrilamid-származékból készült polimerek hidrolizált származékaival vagy az előbbi monomerek akrilsavval és/vagy metakrilsawal és/vagy itakonsawal készült kopolimerjeivel kezeljük, amelyek legfeljebb 5 monomeregységnek megfelelő méretű elágazásokat tartalmazó (elágazottsági fokuk 5-nél kisebb) lineáris láncokból állnak, móltömegük 100 000-2 000 000, funkciós csoportjaik 1-90, célszerűen 1-15%-át —COOH és/vagy —COOX csoportok alkotják - amely képletben X egy vegyértékű kation - adott esetben inaktív felületűThe process of the present invention for the manufacture of fiber-reinforced fiber reinforced composite structures using gypsum or hydraulically bonded cement matrix reinforcing fibers is characterized in that reactive surface reinforcing fibers such as glass fibers, alkali-resistant glass fibers, polystyrene fibers, the surface of acrylonitrile or cellulose fibers with hydrolysed derivatives of water-soluble acrylic monomers such as acrylonitrile and / or acrylamide and / or polymers made from methacrylamide and / or acrylamide or methacrylamide derivatives or the acrylic acid and / or methacrylic acid / or itaconic acid copolymers consisting of linear chains of up to 5 monomer units (degree of branching less than 5) having a molecular weight of 100,000-2,000 00 0 to 90%, preferably 1 to 15%, of their functional groups are -COOH and / or -COOX, wherein X is a divalent cation, optionally having an inactive surface

188 089 erősítőszálak esetén a polimer vagy kopolimer gélesedését adalékanyagok, célszerűen többértékű fémionok hozzáadásával és szükség esetén még melegítéssel és/vagy lúgosítással elősegítjük, az így kapott polimer vagy polimergél-bevonatú szálas anyagot, a hidraulikus kötésű cement vagy gipsz mátrix szárazanyagtartalmára számítva 0,5-5,0 tömeg%-ban a kialakuló gél tömegére számítva legalább 200 tömeg% víz jelenlétében cement vagy gipsz mátrixban gélesedés közben vagy gélesedés előtt fizikai úton, így szórással, keveréssel vagy terítéssel eloszlatjuk és a kompozíciót panelgyártó sablonban, vagy zsaluzatban hagyjuk megkötni.In the case of 188 089 reinforcing fibers, the gelling of the polymer or copolymer is promoted by the addition of additives, preferably polyvalent metal ions and, if necessary, heating and / or basification, to obtain a polymer or polymer gel coated fiber material, hydrolyzed cement or gypsum matrix 5.0% by weight, based on the weight of the gel formed, of at least 200% by weight of water in the cement or gypsum matrix during or prior to gelling, by physical distribution such as spraying, mixing, or spreading and allowing the composition to cure.

A találmány szerinti eljárással tehát szálerősítésű cementalapú illetve gipszalapú épületelemek állíthatók elő, amelyek a fentiekben meghatározott gélbevonattal ellátott szálakat tartalmaznak a mátrixanyagba fizikai úton beágyazott állapotban.Thus, the process of the present invention provides fiber-reinforced cement-based or gypsum-based building elements comprising the gel-coated fibers as defined above physically embedded in the matrix material.

A találmány szerint felhasználható akrilpolimerek közé soroljuk mindazokat a vízoldható kopolimereket, terpolimereket, amelyek monomer egységeinek legfeljebb 30%-a egyéb vízben részben (legalább 2-3%-ban) oldódó monomer vagy monomerek elegye.Acrylic polymers useful in the present invention include all water-soluble copolymers, terpolymers, wherein up to 30% of the monomer units are other (at least 2-3%) water-soluble monomer or mixture of monomers.

A találmány értelmében olyan akril-típusú polimereket használunk fel, ahol a polimer funkciós csoportjainak 1-90%-át —COOH és/vagy —COOX csoportok teszik ki, ahol X egy vegyértékű kation. A —COOH és/vagy —COOX csoportok előnyösen a funkciós csoportok 2-50%-át teszik ki. Ilyen —COOX csoportokat tartalmazó polimereket a tisztán akril-típusú monomerekből felépített homo- vagy kopolimerek utólagos részleges hidrolízisével alakíthatunk ki a legegyszerűbben. így pl. pohakrilnitril ellenőrzött lúgos hidrolízisével készíthető olyan polimer, amelyben a funkciós csoportok túlnyomó részét (több mint 60%, de kevesebb mint 90%-át) —COOX csoportok alkotják, a maradék 40-10% savamid csoport. Az akrilpolimerek részleges hidrolízisét ismert módon hajthatjuk végre. Eljárhatunk azonban úgy is, hogy különböző akril-monomereket, így pl. akrilamidot, metakrilamidot, számított mennyiségű akrilsavszármazékkal (így akrilsavval, metakrilsavval, itakonsawal és/vagy ezek egy vegyértékű kationt tartalmazó sóival) kopolimerizáljuk.According to the invention, acrylic-type polymers are used in which 1-90% of the functional groups of the polymer are -COOH and / or -COOX, where X is a divalent cation. Preferably, the -COOH and / or -COOX groups comprise from 2 to 50% of the functional groups. Polymers containing such -COOX groups are most easily formed by subsequent partial hydrolysis of homo- or copolymers of purely acrylic type monomers. so e.g. By controlled alkaline hydrolysis of bottacrylonitrile, a polymer can be prepared in which the majority (more than 60% but less than 90%) of the functional groups is comprised of -COOX groups and the remaining 40 to 10% is an acid amide group. Partial hydrolysis of acrylic polymers can be carried out in a known manner. However, it is also possible to employ various acrylic monomers, e.g. acrylamide, methacrylamide, is copolymerized with calculated amounts of an acrylic acid derivative (such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid and / or monovalent cation salts thereof).

A találmány szerinti eljárásban a legelőnyösebben azokat az akrilamid-típusú polimereket használhatjuk fel, amelyek lineáris szerkezetűek és elágazottsági fokuk alacsony, móltömegük 10⁵ és 2 · 10® közötti, célszerűen 5 · 10⁵ és 10® közötti érték.Most preferably, the acrylamide-type polymers which are linear in structure and have a low degree of branching, have a molecular weight of from 10 ⁵ to 2 10, preferably from 5 to 10 ^{5 to} 10, for the present invention.

A funkciós csoportok 1-90%-ának helyén — COOH és/vagy —COOX csoportot tartalmazó, akril-típusú homo- vagy kopolimerek enyhén savas, semleges és lúgos körülmények között, többértékü fémionok (így kalcium-, magnézium-, alumínium-, vas-, kobalt-, mangán-, króm-, réz- stb. ionok) hatására térhálós szerkezetű gélt képeznek.Acrylic-type homo- or copolymers containing - COOH and / or -COOX in place of 1-90% functional groups under mildly acidic, neutral and alkaline conditions, polyvalent metal ions (such as calcium, magnesium, aluminum, iron) , cobalt, manganese, chromium, copper, etc.) to form a cross-linked gel.

Ha a funkciós csoportok 1-90%-ának helyén —COOH és/vagy —COOX csoportot tartalmazó akril-típusú polimert közel semleges (7 pH ± 2) oldatból viszünk fel a kezelendő szálak felületére, s azok olyan környezetbe kerülnek, amely elegendően lúgos (pH > 10), és ugyanakkor kellő mennyiségű többértékű fémion is jelen van, a gélesedés adalékanyagok hozzáadása nélkül spontán végbemegy. Ezek a körülmények biztosítottak például akkor, ha a polimert a cementanyagba ágyazást közvetlenül megelőzően visszük fel a szálas anyagok felületére; a cementanyag ugyanis erősen lúgos éi mindig tartalmaz többértékü fémionokat (elsősorban alumínium-, kalcium- és magnézium-iont). A polimert közvetlenül a cementanyagba ágyazás e'őtt (szórás közben) felvive a szálas anyagok felületére, a szálas anyag és a cementanyag határfelületen rugalmas, nedvességálló, a cementanyaggal és a szálas anyaggal egyaránt kompatíbilis, egybefüggő gélburok alakul ki, amely megfelelő átmenetet biztosít a szálas anyag és a cementanyag között és tartós. További előnyt jelent, hogy a gél kellően nagy duzzadóképességű ahhoz, hogy a termék felületéből kiálló szálvégek mentén a víz nem tud a tárgy belsejébe beszívódni, mert a gél elzárja a nyílást. Ezzel piagyarázható a gélburok eróziógátló hatása.When acrylic-type polymer containing -COOH and / or -COOX instead of 1-90% of the functional groups is applied to the fibers to be treated from a near neutral solution (pH 7 ± 2), they are exposed to an environment which is sufficiently alkaline ( pH> 10), while sufficient polyvalent metal ions are present, gelling occurs spontaneously without the addition of additives. These conditions are provided, for example, when the polymer is applied to the surface of the fibrous material immediately prior to embedding in the cementitious material; the highly alkaline edges of the cementitious material always contain polyvalent metal ions (primarily aluminum, calcium and magnesium). The polymer is applied directly to the surface of the fibrous material immediately before embedding (during spraying) at the interface between the fibrous material and the cementitious material to form a flexible, moisture-resistant, coherent gel coat compatible with both the cementitious material and the fibrous material. material and cementitious material and is durable. A further advantage is that the gel is sufficiently swellable to prevent water from being absorbed into the article by the ends of the fiber protruding from the surface of the product because the gel closes the opening. This explains the anti-erosion effect of the gel wrap.

A polimert a cementanyagba ágyazás előtt is felvihetjük a szálas anyag felületére. Ebben az esetben eljárhatunk úgy, hogy a szálas anyag felületére közel semleges (pH 7 ±2) oldatból visszük fel a polimert. Ha a szálas anyag kellően lúgos és megfelelő mennyiségben (a polimerben lévő —COOH és —COOX csoportokkal ekvivalens mennyiség 0,1-10-szerese, célszerűen 0,2-5-szöröse) tartalmaz többértékű fémionokat, a polimer oldat és a szálas anyag érintkezésekor külső beavatkozás nélkül spontán végbemegy a gélesedés. Ez történik az ásvínyi rostanyagok (pl. azbesztszálak) és a legtöbb üvegfajta esetén; az alkáliüvegek felülete ugyanis á tálában kielégítően lúgos kémhatású, és az üvegből a gélképzéshez elegendő mennyiségű többértékú fémion (például kalcium-, alumínium-, magnézium-, cirkónium- stb. ion) léphet ki.The polymer may also be applied to the surface of the fibrous material prior to embedding in the cementitious material. In this case, the polymer may be applied to the fibrous material from a near neutral (pH 7 ± 2) solution. If the fibrous material is sufficiently alkaline and contains sufficient polyvalent ions (0.1 to 10 times, preferably 0.2 to 5 times equivalent in the equivalent of -COOH and -COOX in the polymer) upon contact of the polymer solution and the fibrous material gelling occurs spontaneously without external intervention. This is the case with mineral fibers (such as asbestos fibers) and most types of glass; because alkaline bottles generally have a sufficiently alkaline surface and sufficient amounts of polyvalent metal ions (such as calcium, aluminum, magnesium, zirconium, etc.) can escape from the glass to form gels.

Abban az esetben, ha a szálas anyag felülete nem lúgos kémhatású, illetve a szálas anyagból fémionok nem léphetnek ki a polimer oldatba, a gélesedist külső beavatkozással kell beindítanunk. Ez történik például polimer szálak és cellulóz-szálak esetén. Eljárhatunk például úgy, hogy a polimert többértékü fémionokat tartalmazó, de a gélesedéshíz szükséges értéknél jóval kisebb pH-jú (tehát öamagában gélesedni nem képes) oldatból visszük ftl a szálak felületére, és a felvitel után és/vagy közben a környezet pH-ját külső lúgforrással a gelesedéshez szükséges értékre állítjuk. Lúgként célszerűen szervetlen lúgokat, így alkálifém-hidroxidokat, alkálifém-karbonátokat, alkálifém-hidrok irbonátokat vagy ammóniát használunk fel. Eljárhatunk úgy is, hogy a kezeléshez sem fémiont, sem lúgot nem tartalmazó polimer oldatot használt nk fel, és a fémiont és a lúgot egyaránt külső forrásból biztosítjuk. Ekkor lúgként célszerűen alkálikus kémhatású, ionosán disszociáló többértékü fémvegyületeket (így kaleium-hidroxidot stb.) használhatunk fel, amelyek fémion-forrásként is szolgálnak; de természetesen lúgforrásként és fémion-forrásként egymástól eltérő vegyületeket is alkalmazhatunk. Végül az is lehetséges, hogy a polirrert a gélképzéshez megfelelő pH-jú (pH >7), azonban többértékű fémion forrást nem tartalma-31In the case where the surface of the fibrous material is not alkaline or if metal ions are not allowed to enter the polymer solution from the fibrous material, the gelation must be initiated by external action. This is the case, for example, with polymer fibers and cellulose fibers. For example, a solution of the polymer containing polyvalent metal ions but having a pH much lower than the gelling weight (i.e., not capable of gelling itself) is applied to the fiber surface after and / or during application to an external source of alkali. set to the value required for gelling. Suitable bases are preferably inorganic bases such as alkali metal hydroxides, alkali metal carbonates, alkali metal hydrates, or ammonia. It is also possible to use a polymeric solution which does not contain either a metal ion or an alkali and to provide both the metal ion and the alkali from an external source. In this case, alkaline, ionically dissociating polyvalent metal compounds (such as potassium hydroxide, etc.), which also serve as a metal ion source, are preferably used as alkali; but of course different compounds may be used as the source of alkali and the source of metal ions. Finally, it is also possible that the polymer has a pH suitable for gel formation (pH> 7) but does not contain a multivalent metal ion source.

188 089 zó oldatból visszük fel a szálas anyag felületére, majd többértékű fémionok beadagolásával indítjuk meg a gélesedést.188 089 of the solution is applied to the surface of the fibrous material and the gelation is initiated by addition of polyvalent metal ions.

Ha a gélbevonatot a cementanyagba történő beágyazás előtt alakítjuk ki a szálak felületén, a gélbevonatú szálas anyagok felcsévélése és tárolásának megkönnyítése céljából célszerű a bevonatot kiszárítanunk. A szárítás során arra kell ügyelni, hogy az egyes szálkötegek ne tapadhassanak szorosan össze, és a gélburok víztartalma a gél tömegére vonatkoztatva 200% alá csökkenjen. A gélbevonatú szálas anyagokat azonban feltétlenül nedves körülmények között kell utóbb összekevernünk a cementanyaggal ahhoz, hogy a szálas anyag megfelelő védelmét biztosíthassuk a kialakuló szerkezetben. Ezen azt értjük, hogy a kiszárított gélbevonatú szálas anyagon előzetes nedvesítéssel ismét ki kell alakítanunk a duzzadt gélt és ezután ágyazhatjuk be a szálas anyagot a cementanyagba, vagy kellően nagy víztartalmú cementpépbe kell a szálakat beágyazni.If the gel coating is formed on the surface of the fibers prior to embedding in the cementitious material, it is desirable to dry the coating to facilitate winding and storage of the gel coated fibrous materials. During drying, care must be taken to prevent the individual strands from sticking together and to reduce the water content of the gel envelope to less than 200% by weight of the gel. However, the gel-coated fibrous materials must be subsequently mixed with the cementitious material under wet conditions in order to ensure proper protection of the fibrous material in the resulting structure. This means that the dried gel-coated fibrous material must be re-wetted by pre-wetting and then embedded in the cementitious material or embedded in cementitious water of sufficiently high water content.

Végül úgy is eljárhatunk, hogy a szálas anyagra felvitt polimert előzetesen nem gélesítjük, hanem a polimerrel kezelt szálat ilyen állapotban tároljuk, és a gélesítést csak a cementanyagba ágyazáskor indítjuk be. A cementanyag a gélesedéshez szükséges lúgos pH-t és többértékű fémionokat minden esetben szolgáltatja.Finally, the polymer applied to the fibrous material may not be pre-gelled but stored in the polymer treated fiber in this state and the gelling is initiated only when embedded in the cementitious material. The cementitious material provides the alkaline pH and polyvalent metal ions required for gelling.

A polimert célszerűen 0,5-10 súly% szárazanyagtartalmú vizes oldatból visszük fel a szálas anyag felületére. Előnyösen járunk el akkor, ha a polimer oldat pH-ját savval (célszerűen foszforsavval vagy hidrogén-szilikofluoriddal) 2,5 és 5 közötti értékre állítjuk be; ezek az oldatok ugyanis műanyag edényben korlátlan ideig minőségromlás nélkül tárolhatók. Természetesen ilyen esetekben a gélesedést lúgosítással kell beindítanunk akkor, ha a polimert nem kellően lúgos környezetben (például cementanyag távollétében) hozzuk érintkezésbe a szálas anyaggal.Preferably, the polymer is applied to the surface of the fibrous material in an aqueous solution containing from 0.5 to 10% by weight of dry matter. Preferably, the pH of the polymer solution is adjusted to between 2.5 and 5 with acid (preferably phosphoric acid or hydrogen silicofluoride); these solutions can be stored indefinitely in plastic containers without loss of quality. Of course, in such cases, the gelation must be initiated by alkalization if the polymer is brought into contact with the fibrous material in an insufficiently alkaline environment (e.g. in the absence of cement material).

A polimer felvitelét technológiailag igen egyszerűen megvalósíthatjuk például úgy, hogy a kezelendő szálakat a polimer oldatát tartalmazó fürdőn húzzuk át, a polimer oldatát a kezelendő szálakra permetezzük, vagy a cementanyagba szórás során magában a szórófejben keverjük össze a szálas anyagot a polimer oldatával.Technically, the application of the polymer can be accomplished quite simply by, for example, dragging the fibers to be treated through a bath containing the polymer solution, spraying the polymer solution onto the fibers to be treated, or mixing the fibrous material with the polymer solution in the nozzle itself.

A találmány szerinti eljárást az építőiparban erősítésre alkalmazott legtöbb szálas anyag kezelésére felhasználhatjuk. Példaként a következő szálas anyagokat említjük meg: közönséges (nem alkálirezisztens) üvegszálak, alkáli-rezisztens üvegszálak, azbesztszálak, poliamid-szálak, polialkilén-szálak, poli-akrilnitril-szálak, acélszálak, cellulóz-szálak.The process of the invention can be used to treat most fibrous materials used in the building industry for reinforcement. By way of example, the following fibrous materials are mentioned: ordinary (non-alkali-resistant) glass fibers, alkali-resistant glass fibers, asbestos fibers, polyamide fibers, polyalkylene fibers, polyacrylonitrile fibers, steel fibers, cellulose fibers.

A száladagolású cementanyagokat, betonokat illetve gipszkötésű anyagokat önmagukban ismert módszerekkel állítjuk elő. Példaként a következő eljárásmódokat ismertetjük röviden:Fiber cementitious materials, concrete or gypsum-bonded materials are prepared by methods known per se. As an example, the following procedures are briefly described:

1. Bekeveréses módszer, amikor a szálas anyagot (általában polipropilén szálat) vagdalva, vagy eleve rövidszálú erősítő szálat (pl. azbeszt) illetve ezek kombinációját keverik a cement mátrixba. A kompozíció például 3,8 térfogat% 50 mm-re vagdalt PP-szálakat tartalmazhat.1. A method of mixing fiber material (usually polypropylene fiber) or a short fiber reinforcement fiber (eg asbestos) or a combination thereof into a cement matrix. For example, the composition may contain 3.8% by volume of PP fibers cut to 50 mm.

2. Szórásos eljárás, amikor a mátrix szórásával egyidejűleg vagdalják és szórják az erősítő szálakat. A kompozíció például 5 súly%, 40 mm-re vagdalt üvegszálat tartalmazhat.2. A spraying process wherein the reinforcing fibers are cut and sprayed simultaneously with the application of the matrix. For example, the composition may contain 5% by weight of glass fiber cut to 40 mm.

3. Térítéses eljárás, amikor a mátrixba erősítő szálat illetve abból készült hálót rétegeinek. A kompozíció például tartalmazhat 1 súly% menynyiségben folyamatos rostosítOtt PP-szálat.3. Pay-as-you-go process, where the fiber or mesh of the matrix is attached to its layers. For example, the composition may comprise 1% by weight of continuous filament PP fibers.

A hidraulikus kötőanyagok és az erősítő szálak megfelelő kombinálásával a legkülönfélébb igényeket kielégítő építőipari anyagokat alakíthatunk ki. Az építőipari anyagokat szükség esetén ismert utókezelésnek vethetjük alá; így például műanyagokkal (epoxid-gyantákkal stb.) impregnálhatjuk az időjárásállóság fokozása vagy egyéb kedvező hatások biztosítása céljából. A találmány szerint előállított szálerősítésű építőanyagok a megfelelő anyagkombinációkból, valamint az esetleges utókezelésből származó valamennyi előnyt megtartják, és további előnyük, hogy a szálas anyag erősítő, rugalmasságfokozó és szilárdságjavító hatása a termék teljes élettartamának idejére fennmarad.The right combination of hydraulic binders and reinforcing fibers can be used to create a variety of construction materials to meet a variety of needs. Construction materials may, if necessary, undergo known post-treatment; For example, they may be impregnated with plastics (epoxy resins, etc.) to enhance weathering or to provide other beneficial effects. The fiber-reinforced building materials of the present invention retain all the advantages of the appropriate material combinations and possible after-treatment, and have the additional advantage that the reinforcing, elastic, and strength-enhancing effect of the fibrous material is maintained throughout the life of the product.

A hidraulikus kötésű építőanyagoknál a találmány szerinti szálváz eredményekéntAs a result of the fiber skeleton according to the invention in hydraulically bonded building materials

- növekszik az anyag zöldszilárdsága, ami az előregyártásban gyorsítja a sablonfordulót;- increasing the green strength of the material, which accelerates the template turn in pre-production;

-jelentősen (20-30-szoros mértékben) növekszik az ütőszilárdság, ami a csorbulásos károsodások elkerülését és rendkívül kis szerkezeti vastagságú elemek előregyártását teszi lehetővé;- Significantly (20-30 times) increase in impact strength, which allows to avoid damage due to malfunctions and to prefabricate elements with extremely low structural thickness;

- növekszik a hajlító-, ill. nyírószilárdság, amelynek eredményeként a vasalt szerkezeteknél jelentős acélarmatúra-megtakarítás érhető el, ill. a vasalatlan elemek alkalmazási lehetőségének köre nagymértékben bővül;- increase in bending and / or bending. shear strength, resulting in significant savings in steel reinforcement for reinforced structures; the scope of application of non-ferrous elements is greatly expanded;

- a zsugorodási feszültségekből származó repedésérzékenység kiküszöbölhető.- susceptibility to cracking due to shrinkage stresses can be eliminated.

A találmány alkalmazásának további előnye az, hogyA further advantage of using the invention is that

- az anyagelőállítás (keverés) és bedolgozás (vibrálás) tekintetében technológiai változtatást gyakorlatilag nem igényel;- practically does not require any technological change in material production (mixing) and incorporation (vibration);

- az anyagok időállóságát (időjárási hatások, vegyi agresszivitás stb.) a beágyazott szervetlen (azbeszt) ill. szerves (műanyag) szálak nem befolyásolják.- resistance of materials (weathering, chemical aggressiveness, etc.) to embedded inorganic or asbestos materials not affected by organic (plastic) fibers.

Ezért vált be a találmány különösen aThis is why the invention has become particularly effective in the

- térelhatároló (nem teherhordó) szerkezeteknél (így kéregpanelek, szendvicspanelek, válaszfalelemek, burkolólapok, akasztott homlokzati burkolóelemek stb.);- enclosing (non-load-bearing) structures (such as bark panels, sandwich panels, partition panels, tiles, suspended facade cladding, etc.);

- teherhordó szerkezeteknél, ezen belül önhordó héjelemek, vasalás nélkül, vasbeton szerkezetek és elemek, feszített beton szerkezetek és elemek előállítására;- for load-bearing structures, including self-supporting shell elements, without reinforcement, for reinforced concrete structures and elements, prestressed concrete structures and elements;

- egyéb rendeltetésű szerkezeteknél, ill. elemeknél (így hő- és hangszigetelő elemek pl. gipszkötésű perlitből stb.).- for other applications, or elements (such as thermal and acoustic insulation elements such as gypsum-bonded perlite, etc.).

A találmány gazdaságosságaEconomy of the invention

- közvetlenül a vasalatlan szerkezetek jelentős anyagmegtakarításában, a vasalt (feszített) szerkezeteknél számottevő acélmegtakarításban,- directly in the case of significant material savings in non-ferrous structures and significant steel in reinforced (tensioned) structures,

- közvetve pedig az elem- ill. szerkezeti súlymegtakarításokban (alapozási, szerkezeti ill. szállítási költség-kímélésben) nyilvánul meg.- indirectly the battery or battery. manifests itself in structural weight savings (foundation, structural and transport cost savings).

188 089188 089

A találmány szerinti eljárás további részleteit az alábbi példákban ismertetjük az oltalmi kör korlátozása nélkül.Further details of the process of the present invention are set forth in the following examples, without limiting the scope thereof.

' 1. példaExample 1

A) A polimer oldat előállítása g akrilamidot, 89,9 g desztillált vizet és 0,1 g azo-bisz-izobutironitrilt tartalmazó homogén oldatot 60 percig 80 °C-on tartunk. A kapott nagy viszkozitású oldatot desztillált vízzel, intenzív keverés közben 2 súly% szárazanyag-tartalomig hígítjuk. Ezután az oldathoz 5%-os hidrolízisfokra számított mennyiségű (0,28 g) nátriumhidroxid tömény vizes oldatát adjuk intenzív keverés közben. Az oldatot 80 ’C-ra melegítjük, és 4 órán át ezen a hőmérsékleten keverjük. A hidrolízis során felszabaduló ammónia elnyeletéséről vagy elszívásáról gondoskodunk. A reakcióidő letelte után az oldatot szobahőmérsékletre hűtjük, majd foszforsavvalA. Preparation of the Polymer Solution A homogeneous solution of g acrylamide, 89.9 g of distilled water and 0.1 g of azobisisobutyronitrile was heated at 80 ° C for 60 minutes. The resulting high viscosity solution was diluted with distilled water to 2% w / w dry weight with vigorous stirring. A concentrated aqueous solution of sodium hydroxide (0.28 g) based on 5% hydrolysis was then added with vigorous stirring. The solution was heated to 80 ° C and stirred at this temperature for 4 hours. The ammonia released during hydrolysis is absorbed or aspirated. After the reaction time, the solution was cooled to room temperature and then with phosphoric acid

3-4 pH-érték közé állítjuk be. Az így kapott oldat szálbevonásra alkalmas, és korlátlan ideig tárolható minőségromlás nélkül. A polimér átlag móltömege viszkozimetriás módszerrel mérve 840 000, az elágazottsági fok a hidrolízis sebessége alapján mérve 5-nél kisebb.Adjust the pH to 3-4. The solution thus obtained is suitable for fiber coating and can be stored indefinitely without loss of quality. The polymer has an average molecular weight of 840,000 by viscometry and a degree of branching of less than 5 by hydrolysis rate.

B) Reaktív felületű szálak bevonása és gélesítés a cementanyagba ágyazással egy időbenB) Coating of reactive fibers and gelling at the same time as embedding in the cementitious material

Üvegszál-erősítésű betonok készítéséhez használatos szálvágó-szóró berendezésbe AR-minőségű, végtelenített üvegszál-kötegeket vezetünk. Az üvegszál-kötegeket 60 kötegből álló pászma formájában adagoljuk be, ahol minden egyes köteg 204 elemi szálat tartalmaz. A szórófejbe épített vágókés az üvegszálakat 30-40 mm hosszú darabokra vágja szét. A szálvágás közben a szórófejbe dugattyú segítségével, 2-6 att nyomáson behívatjuk az 1. példa A) pontja szerint előállított polimer oldatot. A polimer oldat cseppjei jól nedvesítik a szórófejben lévő üvegszálakat. A polimer oldattal nedvesített szálak a szórt felületre csapódnak, és közvetlenül az erősítendő betonba ágyazódnak. A beton üvegszál tartalmát 2,3%-ra állítjuk be.AR quality endless bundles of fiberglass are introduced into the fiber-spraying equipment used to make fiberglass reinforced concrete. The glass fiber bundles are administered in the form of a 60 bundle strand, each bundle containing 204 filaments. The cutting nozzle built into the nozzle cuts the fiberglass into 30-40 mm long pieces. During the fiber cutting, the polymer solution prepared according to Example 1A is fed into the nozzle by means of a plunger at a pressure of 2-6 att. The droplets of the polymer solution wet the glass fibers in the nozzle well. Fibers moistened with the polymer solution adhere to the scattered surface and are embedded directly in the concrete to be reinforced. The fiber content of the concrete is adjusted to 2.3%.

Az üvegszálakat a következő összetételű cementanyagba szórjuk:The glass fibers are sprayed into the following cementitious material:

TSA cement 1 súlyrész homok 0,5 súlyrész víz 0,4 súlyrészTSA cement 1 part sand 0.5 part water 0.4 part water

A cementanyagba történő beágyazódás során az üvegszálak és a cementanyag között rugalmas hidrogél burok alakul ki.When embedded in the cementitious material, a flexible hydrogel envelope is formed between the glass fibers and the cementitious material.

C) Inaktív felületű szálak bevonása és gélesítés a cementanyagba ágyazás előttC) Coating of inactive surface fibers and gelling prior to embedding in cementitious material

Az 1. példa A) pontja szerint előállított, részlegesen hidrolizált polimer oldatának 1 literéhez 100 ml 10 súly%-os vizes krómtimsó-oldatot adunk. Az így kapott gélképző oldat a polimer karboxil-csoportjaival egyenértéknyi mennyiségű Cr³⁺ ionokat tartalmaz; a krómtimsó hexaquo-komplex formájában van jelen. Az oldat szobahőmérsékleten több órán át stabil, 60 ’C fölötti hőmérsékleten azonban egy percen belül gélesedik.To 1 liter of the partially hydrolyzed polymer solution prepared in Example 1 (A) is added 100 ml of a 10% w / w aqueous solution of chromium salt. The resulting gelling solution contains Cr ³⁺ ions equivalent to the carboxyl groups of the polymer; the chromium alum is present in the form of a hexaquo complex. The solution is stable for several hours at room temperature but gels within one minute at temperatures above 60 ° C.

A fenti összetételű, szobahőmérsékletű fürdőn polipropilén fóliából nyújtással és rostosítással előállított 2000-3000 Denier vastagságú szálköteget vezetünk át, majd a polipropilén-pászmából szárítógörgőkkel kipréseljük a folyadék fölöslegét. A nedves pászmát 60-70 ’C-ra felfűtött alagútkemencén vezetjük át. Az átvezetés során a polimer gélburkot képez a szálak felületén, és a gél részlegesen megszárad. A szárítási paramétereket úgy keli megválasztanunk, hogy az alagútkemencét elhagyó szálak a felcsévélés során ne tapadjanak össze, azaz az oldószer (víz) mennyisége ne legyen több a felvitt gél súlyának kétszeresénél. F gélbevonattal ellátott szálakat felhasználásig tárolhatjuk; szükség esetén a gélbevonatot teljesen ki is száríthatjuk. A gélbevonat tartalmú szálakat 2%-nyi mennyiségben az 1 példa B) pontjában szereplő cementpépbe dolgozzuk be.In a room temperature bath of the above composition, a bundle of 2000-3000 Denier thicknesses of polypropylene film is stretched and pulverized and the excess liquid is squeezed out of the polypropylene strand by means of drying rollers. The wet strand is passed through a tunnel furnace heated to 60-70 'C. During the passage, the polymer forms a gel coat on the surface of the fibers and the gel dries partially. The drying parameters should be chosen so that the fibers leaving the tunnel furnace do not adhere during the winding, i.e. the amount of solvent (water) does not exceed twice the weight of the applied gel. F gel coated fibers may be stored until use; if necessary, the gel coating may be completely dried. The gel-coated fibers are applied in an amount of 2% to the cement paste of Example 1 (B).

2. példa •Example 2 •

Az 1. példa A) lépésében közöltek szerint járunk el azzal a különbséggel, hogy 8 g akrilamid, 2 g metakrilamid és 1 g akrilsav elegyéből indulunk ki. és a képződött polimert nem hidrolizáljuk. A terpolimer átlag móltömege viszkozimetriás mérések szerint 670 000, az elágazottsági fok a hidrolízis sebessége alapján mérve 5-nél kisebb. A kapott oldattal az 1. példa B) és C) pontjában közöltek szerint vonunk be 500-1500 Denier vastagságú poli-akril-nitril szálakat, majd ezeket az 1. példa B) pontja szerint építjük be a cementmátrixba.Example 1, Step A, except that 8 g of acrylamide, 2 g of methacrylamide and 1 g of acrylic acid were used. and the resulting polymer is not hydrolyzed. The average molecular weight of the terpolymer is 670,000 by viscometry, and the degree of branching is less than 5 by hydrolysis rate. The resulting solution is coated with 500 to 1500 Denier thick polyacrylonitrile fibers as described in Example 1B and C and then incorporated into the cement matrix according to Example 1B.

3. példaExample 3

Az 1. példa A) lépésében ismertetett polimer oldattal az 1. példa B) lépésében leírtakkal azonos módon, szórás közben közepes szálhosszúságú, reaktív felületű azbeszt-szálakat (1-15 mm közötti szálhossz) vonunk be. A gélképződés a szálak felületén a bevonással egyidejűleg megindul, de csak azután fejeződik be, amikor a bevont azbesztszálakat az 1. példa B) lépésében közölt összetételű cementanyagba szórjuk (2 súly%-nyi mennyiségben).Medium fiber reactive surface asbestos fibers (fiber lengths of 1 to 15 mm) are coated by spraying in the same manner as in Example 1 (B), using the polymer solution described in Example 1 (A). Gel formation on the surface of the fibers begins simultaneously with the coating, but is not complete until the coated asbestos fibers have been sprayed into the cementitious material as described in Example 1 (B) (2% by weight).

4. példaExample 4

A kereskedelmi forgalomban kapható 5 súly% szárazanyag-tartalmú Solacrol (Egyesült Vegyiművek gyártmánya) oldatot (átlag móltömege 550 000) - amely hidrolizált poli-akril-nitril és kb. 10-20% —CONHj csoport mellett a vinil láncon 80 90% —COONa csoportot tartalmaz - 10; 1 arányban, forralt krómtimsó oldattal (5% töménységű) keverjük össze folyamatosan az impregnáló tálcában (az elegy gélesedési ideje szobahőmérsékleten 30-60 perc közötti), miközben 500-1500 Denier vastagságú rostosított polipropilént vezetünk rajta keresztül. A gélképződés a szárítóalagút elején 70—100 ’C hőmérséklettartományban másodpercek alatt lejátszódik. A hidrogél bevonat vastagságát úgy állítjuk be, hogy az száraz súlyát tekintve a polipropilén súlyának 1,5%-át tegye ki. A száraz, hidrogél bevonatú rostokat 50 mm hosszú dara5A commercially available solution of 5% by weight of Solacrol (manufactured by the United Chemicals Company), dry weight (average molecular weight 550,000), which is hydrolyzed polyacrylonitrile and ca. 10-20% -CONHj group 80 90% -CONHa group contains -COONa group - 10; Mix 1 volume of boiled chromium salt solution (5% concentration) in the impregnation tray (gelling time of the mixture at room temperature for 30-60 minutes) while passing through 500-1500 Denier of fibrous polypropylene. Gel formation occurs at the beginning of the drying tunnel in a temperature range of 70-100 ° C in seconds. The hydrogel coating is adjusted to a thickness of 1.5% by weight of polypropylene based on dry weight. The dry hydrogel-coated fibers are 50 mm long5

188 089 bokra vágjuk, majd így dolgozzuk be 2 súly%-nyi mennyiségben az 1. példa B) lépésében leírt kompozícióba.It is cut into 188,089 bc and is then incorporated in 2% by weight into the composition described in Example 1 (B).

emelkedett. Javult ezenkívül a találmány szerint készült termékeknél az ütőszilárdság és a repesztőszilárdság is.It increased. In addition, the impact and fracture toughness of the products of the present invention have been improved.

5. példaExample 5

Az 1. példa A) lépéséhez hasonlóan járunk el azzal a különbséggel, hogy a kiindulási monomer elegy összetétele: 8 g akrilamid + 2 g Na-itakonát. A 80%-os N₂-atmoszférában 1 órán át végzett polimerizáció eredményeként képződő oldatot 2 tömeg% szárazanyag-tartalomra hígítjuk, de nem vetjük alá lúgos hidrolízisnek, hanem a 4. példában említett 5 tömeg% szárazanyag-tartalmú Solacrol oldattal keverjük össze 1 : 1 térfogatarányban.Similarly to Example 1, Step A, except that the starting monomer mixture was composed of 8 g acrylamide + 2 g Na-itaconate. The solution resulting from the polymerization in 80% N _{2 for} 1 hour is diluted to 2% by weight of dry substance, but not subjected to alkaline hydrolysis, but mixed with the 5% by weight solacrol solution of Example 4 1: 1 volume ratio.

A) Reaktív felületű szálak bevonása és gélesítése a cementanyagba ágyazással egyidőbenA) Coating and gelling fibers with a reactive surface at the same time as embedding in the cementitious material

Az említett összetételű polimer oldatot az 1. B) és 3. példához hasonlóan szórás közben visszük fel a reaktív felületű, 30-50 mm szálhosszúságú acélhaj kötegekre. Ezek a cementmátrix többi komponensével együtt, nagy sebességgel csapódnak a betonelem gyártására szolgáló fém sablonba, s ott statisztikusan egyenletes eloszlásban ágyazódnak be. A polimer a fém felülettel már a felhordás pillanatában reakcióba lép, de a gélburok szilárdsága a cementmátrix-szal történő érintkezés illetve ioncsere hatására még kb. egy órán át sokat nő. A gélburok tehát rugalmas, mindkét oldalon kémiailag kötött, nagy szilárdsággal tapadó közbenső réteget képez a szálak és a cementmátrix között.The polymer solution of said composition is applied, as in Examples 1B and 3, by spraying onto reactive surface steel hair bundles having a fiber length of 30-50 mm. These, together with the other components of the cement matrix, are rapidly slammed into the metal template for the production of the concrete element, and are embedded there statistically evenly. The polymer reacts with the metal surface as soon as it is applied, but the strength of the gel shell is still approx. a lot of women for an hour. The gel envelope thus forms an elastic, chemically bonded, high-strength intermediate layer between the fibers and the cement matrix on both sides.

B) Inaktív felületű aromás poliamid szálak bevonása, majd a bevonat gélesítése a cementmátrixba történő beágyazás utánB) Coating of inactive surface aromatic polyamide fibers and subsequent gelling of the coating after embedding in the cement matrix

A 4. példában említett impregnáló berendezéssel a fenti polimer oldatot hordjuk fel 1000 Denieres· erősen nyújtott, nagy rugalmassági moduluszú Aramid (Kevlar) szál felületére. A hőkezelő alagútban anélkül, hogy a polimer oldat gélesedne (nincsenek többértékű fémionok jelen) a szál felületén összefüggő száraz, jól tapadó film alakul ki.Using the impregnation apparatus mentioned in Example 4, the above polymer solution is applied to 1000 Denieres · highly elongated high modulus Aramid (Kevlar) fiber. In the heat treatment tunnel, without the polymer solution gelling (no polyvalent metal ions are present), a dry, well-adherent film is formed on the fiber surface.

Az így impregnált, finiseit feltekercselt Kevlar szálat, az 1. B) példához hasonlóan olyan szórófejbe vezetjük, amely 30-40 mm hosszú darabokra vágja, és a cementmátrix komponenseivel együtt a fém szerszámba lövi. Amint a Kevlar szálvagdalék a cementpéppel érintkezik, a xerogél bevonat azonnal jelentős mennyiségű vizet vesz fel, megduzzad, ily formában ágyazódik be a lassan megkötő cementmátrixba. A gélesedés a duzzadás közben, folyamatosan megy végbe, kívülről befelé haladva, a nagy feleslegben jelenlévő, s a gélbe diffundáló többértékű fémionok hatására.The impregnated, finely wound Kevlar fiber thus impregnated, as in Example 1B), is fed into a nozzle which cuts into pieces of 30-40 mm in length and, together with the components of the cement matrix, is fed into a metal tool. As soon as the Kevlar fiber chips contact the cement paste, the xerogel coating immediately absorbs a significant amount of water, swells and is thus embedded in the slowly setting cement matrix. The gelation occurs continuously during swelling, from the outside to the inside, due to the presence of a large excess of polyvalent metal ions which diffuse into the gel.

Az 1-5. példák leírásai szerint készített próbatesteket (40 x 40 x 160 mm méretű, szabvány hasábokat) törési vizsgálatnak vetettük alá (miután 1 hónapon át 100% relatív nedvességtartalmú térben tároltuk őket 20 °C-on). A kapott eredmények és a kontroll (gélbevonat mentes szálakkal készült) minták adatai szemléltetik, hogy a szabványos hasáb-alakú próbatestek hajlítószilárdsága az 1-5. példák szerint előállított termékek esetében legalább 25%-kal növekedett, míg a nyomószilárdság változatlanul maradt vagy kismértékben (5%) példa mm vastag épület homlokzati kéregpanel előállítására mátrixot készítünk 30 súly% 450 pc minőségű cement és 70 süly% 0/5 mm szemnagyságú homok, a cementre számított 2 súly% plasztifikátor és víz hozzáadásával, 0,35 értékű víz-cement tényező mellett. Ehhez a mátrixhoz a szárazanyag súlyára számított 1,2%-ban 50 mm-re felvágott PPszálat és ugyancsak 1,2%-ban a szabvány szerint P-5-65 jelű, a 3. példa szerinti hidrogél bevonatú azbesztszálat adunk és a szálakat a mátrixban egyenletesen elkeverjük. A keveréket a panelgyártó sablonba öntve, vibrációval tömörítjük, majd hőkezeléssel érleljük. A kellő szilárdság elérése után a panelt a sablonból kiemeljük.1-5. The specimens (40 x 40 x 160 mm, standard columns) prepared as described in Examples 1 to 6 were subjected to fracture testing (after storage for one month in a 100% relative humidity space at 20 ° C). The results obtained and the data of the control (gel coated fiber-free) samples illustrate that the standard columnar specimens have a bending strength of 1-5. for the products of Examples 1 to 4, the matrix is made of at least 25% while the compressive strength remains unchanged or is slightly (5%) 30 mm% by weight of cement and 70% by weight of sand of with the addition of a plasticizer and water of 2% by weight with respect to cement, with a water-cement ratio of 0.35. To this matrix, 1.2% of the PP fiber cut to 50 mm by weight of dry matter and 1.2% of the standard P-5-65 hydrogel-coated asbestos fiber of Example 3 were added and the fibers were added to the matrix. mix evenly in the matrix. The mixture is poured into a panel making template, vibrated and matured by heat treatment. Once sufficient strength is achieved, the panel is removed from the template.

A felhasználásra kész panel kb. 15 cm vastág vasbeton panelt helyettesít, könnyű és anyagtakarékos, nagy ütésállóságú anyaga miatt a szállítási és beszerelési igénybevételek okozta csorbulásoknak ellenáll, esztétikailag értéke nem csökken. A szálak az anyagban egyenletesen vannak elosztva, a kényes sarkok és élek anyagát is erősítik.Ready to use panel approx. Replaces 15 cm thick reinforced concrete panel, lightweight and economical material with high impact resistance to withstand the impact of transport and installation, without aesthetically pleasing. The fibers are evenly distributed throughout the material, reinforcing the material of delicate corners and edges.

7. példaExample 7

Épület födémjét a helyszínen öntött vasbeton lemez kialakítással készítjük el akként, hogy a zsaluzatra elhelyezzük a vasbeton-lemez húzóigénybevételét felvevő acélarmatúrát. Mátrixot készítünk 15 súly% 350 pc minőségű cement és három frakcióból összetett 0/20 mm-es szemeloszlású kavics, a cement súlyára szám itott 2 súly% folyósítószer és 0,40 víz-cement tényezőnek megfelelő víz összekeverésével. A keverékhez a szárazanyag súlyára számítva 0,8%-ban rövid szálú azbesztet és 0,5%-ban 50 mm-es hosszban vagdalt 4. példa szerinti PPszálat adagolunk. A szálak homogenizálása után a keveréket a zsaluzatra öntjük, vibrációval tömörítjük és felületét simítjuk.The floor of the building is made by locally cast reinforced concrete slabs by placing the reinforcing steel reinforcing steel slab on the formwork. A matrix is prepared by mixing 15% by weight of 350pc cement and three 0 fractions of aggregate 0/20 mm grit, 2% by weight of cement based fluidizing agent and 0.40 water to cement ratio. To the mixture was added 0.8% short-fiber asbestos and 0.5% 50 mm of PP fiber of Example 4, based on the dry weight. After homogenizing the fibers, the mixture is poured onto the formwork, compacted by vibration and smoothed.

Az elkészített vasbeton lemezben a szálerősítésű beton magas nyírószilárdságával felveszi a nyíróigénybevételeket és így a nyírás felvételére szokásosan alkalmazott nyíró vasbetétek elhagyhatók.In the reinforced concrete slab, the high shear strength of fiber-reinforced concrete absorbs shear demands and thus shear reinforcements commonly used for shear reinforcement can be omitted.

8. példaExample 8

Alulbordás, 30 mm falú feszített tetőelemet állítunk elő 40 súly% 450 rpc minőségű cement és 60 súly% 0/8 mm szemcsemegoszlású, a szabvány szerint I. minőségi osztályú kavics, a cement súlyára számított 2% folyósitószer és 0,35 értékű vízcement tényezőnek megfelelő víz összekeverésével. Ehhez a 3. példa szerinti hidrogél bevonatú azbesztszálból a szárazanyag súlyára számított 1,0%ot és 40 mm-es vagdalási hosszú PP-szálból 1,8%-ot adagolunk. A homogenizált anyagot a gyártósablonba töltjük és tömörítjük, majd hőkezeléssel szi-6130 mm wall tensioned roofing slab is made of 40% by weight of 450 rpc grade cement and 60% by weight of 0/8 mm particle size grading according to standard grade I, 2% flux of cement and water cement of 0.35 mixing water. To this was added 1.0% of the dry weight of the hydrogel coated asbestos fiber of Example 3 and 1.8% of the 40 mm long PP fiber. The homogenized material is filled into a manufacturing template and compacted, followed by heat treatment with s-61

188 089188 089

Iárdítjuk. A szilárdulást követően az előzetesen már megfeszített acélhuzalokat az elemvégeken elvágjuk és az elemeket a sablonból kiemeljük.Iárdítjuk. After hardening, the pre-tensioned steel wires are cut at the ends of the elements and removed from the template.

Az így készített, rendkívül vékony, könnyű és kevéssé sérülékeny elemeknél érvényesül az ütő-, nyíró- és átszúró-szilárdság fokozódása, ami anyag- (beton és acél) valamint szállítási költségmegtakarítást eredményez.The extremely thin, lightweight and non-fragile elements made in this way result in increased impact, shear and puncture resistance, resulting in savings in material (concrete and steel) and transport costs.

9. példaExample 9

Válaszfalelemek előállítására 50 mm vastagságban 50-50 súly%-nyi duzzasztott perlitet és gipszet, valamint az anyag önthetőségét biztosító vizet öszszekeverünk. Az így készített mátrixhoz a szárazanyagra számított 4. példa szerinti hidrogél bevonatú, 50 mm-es hosszban vagdalt PP-szálakat keverünk a szárazanyag súlyának 1 %-ában. A keveréket sablonba öntjük, így könnyű és szívós, jó hőés hangszigetelési jellemzőkkel rendelkező válaszfalelemeket kapunk.To form partition walls, 50-50% by weight of expanded perlite and gypsum and water for pouring the material are mixed at a thickness of 50 mm. To the matrix thus prepared, the hydrogel-coated PP fibers of Example 4 were cut to 50% length by weight on a dry weight basis. The mixture is poured into a mold to give lightweight and tough partitions with good heat and sound insulation properties.

A szálerősítésű, gipszkötésű válaszfalelemek a jelentős ütőszilárdság eredményeként károsodásmentesen viselik el a szállítási és beépítési igénybevételt, míg az erősítés nélküli gipszelemeknél csorbulás, repedés és törés miatt jelentős hányadot ki kell selejtezni.Fiber-reinforced gypsum-bonded partition walls, due to their high impact strength, can withstand transport and installation stress without damage, while a significant proportion of non-reinforced gypsum panels have to be scrapped due to chipping, cracking and breaking.

10. példa mm vastagságú burkolóelem előállítását pneumatikus szórási technológiával végezzük 30 súly% 0-1 mm «zemcseeloszlású kvarchomok és 70 súly% 350 pc jelű cement, valamint a szárazanyag súlyára számított 1% mennyiségű, 3. példa szerinti azbesztszál száraz keverékét a cement súlyára számított 1% folyósítószer és 0,45-ös értékű vízcement-tényezőnek megfelelő víz hozzáadásával újra átkeverjük. Az anyagot préslevegővel a sablonba szórjuk és egyenletesen terítjük. A szórást olyan kombinált szórófejjel végezzük, amely egyidejűleg a polipropilén szálat a habarcs súlyára 1%-os arányban, 50 mm-es hosszban felvágja és a habarccsal együtt rétegezi a sablonba. A felszórt anyagot hengerléssel tömörítjük, majd megszilárdulásig tároljuk. Az így előállított igen vékony lemez ütőszilárdsága és átszúrószilárdsága legalább 30-szorosa a referencia azbesztcement lemezének.EXAMPLE 10 A coating of mm thickness is made by pneumatic spray technology in a dry mixture of 30% by weight of 0-1 mm <RTI ID = 0.0> silica </RTI> sand with 70% by weight of 350 pc cement and 1% by weight of dry matter asbestos fiber. It is stirred again by addition of 1% fluxing agent and water corresponding to a water-cement ratio of 0.45. Spray the material with compressed air into the template and spread evenly. Spraying is performed using a combined nozzle which simultaneously cuts the polypropylene fiber by 1% to 50 mm of the weight of the mortar and coats the mortar with the mortar. The sprayed material is compacted by rolling and stored until it solidifies. The very thin slab thus produced has an impact strength and a puncture strength of at least 30 times that of the reference asbestos cement slab.

Claims (3)

Szabadalmi igénypontokPatent claims 1. Eljárás fokozott hajlítószilárdságú, szálerősítésű épületelemek előállítására gipsz vagy hidrauli⁵ kas kötésű cementmátrixba ágyazott erősítőszálak felhasználása útján azzal jellemezve, hogy reaktív felületű erősítőszálak, így üvegszálak, alkálirezisztens üvegszálak, azbesztszálak, acélszálak vagy inaktív felületű erősítőszálak, így poliamidszál, po¹⁰ lialkilén-, poli-akril-nitril vagy cellulózszál felületét olyan vízoldható akril-monomerek, mint akrilnitril és/vagy akrilamid és/vagy metakrilamid és/ vagy vízoldható akrilamid- vagy metakrilamidszármazékból készült polimerek hidrolizált származékaival vagy az előbbi monomerek akrilsavval és/vagy metakrilsavval és/vagy itakonsavval készült kopolimerjeivel kezeljük, amelyek legfeljebb 5 monomeregységnek megfelelő méretű elágazásokat tartalmazó (elágazottsági fokuk 5-nél kisebb) ²⁰ lineáris láncokból állnak, móltömegük 100 0002 )00 000, funkciós csoportjaik 1-90, célszerűen 2-50%-át —COOH és/vagy —COOX csoportok alkotják - amely képletben X egy vegyértékű kation - adott esetben inaktív felületű erősítőszálak ²⁵ esetén a polimer vagy kopolimer gélesedését adalékanyagok, célszerűen többértékü fémionok hozzáadásával, szükség esetén még melegítéssel és/ vagy lúgosítással elősegítjük, az így kapott polimer vagy polimergél bevonatú szálas anyagot, a hidrau30 lik us kötésű cement vagy gipsz mátrix szárazanyagta halmára számítva 0,5-5,0 tömeg%-ban a kialakító gél tömegére számítva legalább 200 tömeg „ víz. jelenlétében cement vagy gipsz mátrixban gélesedés közben vagy gélesedés előtt fizikai úton, így1. A method through the use of an increased bending strength, fiber-reinforced building elements from a stream of gypsum or hydraulically ⁵ cage bonded cement matrix reinforcing fibers characterized in that the reactive surface area of the reinforcing fibers such as glass fibers, alkálirezisztens glass fibers, asbestos fibers, steel fibers or inactive surface of reinforcing fibers, such as polyamides, po ¹⁰ lialkilén-, surface of polyacrylonitrile or cellulose fibers with hydrolyzed derivatives of water-soluble acrylic monomers such as acrylonitrile and / or acrylamide and / or methacrylamide and / or water-soluble acrylamide or methacrylamide derivatives, or with acrylic acid and / or methacrylic acid and / or copolymers consisting of linear chains of up to 5 monomer units (having a degree of branching of less than 5) ²⁰ having a molecular weight of 100,0002) 00,000, functional group: 1 to 90, preferably 2 to 50% of the -COOH and / or -COOX groups comprise - in which X is a monovalent cation - optionally reinforcing fibers ²⁵ for inactive surface of the polymer or copolymer gelling additives, preferably multivalent metal ions by the addition of required further by heating and / or alkalizing, the polymer or polymer gel coated fiber material so obtained is at least 200% by weight based on the dry weight of the hydrauic cement or gypsum matrix, based on the weight of the forming gel. “Water. in the presence of cement or gypsum matrix during gelling or before physical gelling, so that 35 szórással, keveréssel vagy terítéssel eloszlatjuk és a kompozíciót panelgyártó sablonban vagy zsaluzatban hagyjuk megkötni. (Elsőbbsége: 1984. 04. 20.)35 spray, mix or spread and leave the composition to cure in a paneling template or formwork. (Priority: 20.04.1984) 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve hogy az erősítőszálak felületét a polimer vagy2. The method of claim 1, wherein the reinforcing fibers have a surface of polymer or 40 kopolimer 0,5-10,0 tömeg/, célszerűen 1-3 tömeg% szárazanyagtartalmú vizes oldatával kezeljük'. (Elsőbbsége: 1981. 04. 29.)The copolymer is treated with an aqueous solution of 0.5 to 10.0% by weight of dry copolymer, preferably 1-3% by weight. (Priority: April 29, 1981) 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy az erősítőszálak felületét a polimerrel vagy3. The process according to claim 1, wherein the reinforcing fibers have a surface of the polymer or 45 kopolimerrel úgy kezeljük, hogy az erősítőszálat a polimer oldatot tartalmazó f ürdőn áthúzzuk vagy az oldatot a kezelendő szálak ra permetezzük vagy a szálas anyagot a cementanyagba történő szórás során a szórófejben keverjük össze a polimer olda50 tár ak (Elsőbbsége: 1981. 04. 29.)The copolymer is treated by pulling the reinforcing fiber through a bath containing the polymer solution or by spraying the solution onto the fibers to be treated, or by mixing the fibrous material in a nozzle during spraying into the cementitious material. ) Ábra nélkülWithout illustration