NL7903790A

NL7903790A - Beklede glasvezels, werkwijze voor de vervaardiging daarvan en hun toepassing voor de vervaardiging van gewapend beton.

Info

Publication number: NL7903790A
Application number: NL7903790A
Authority: NL
Original assignee: Owens Corning Fiberglass Corp
Priority date: 1979-03-05
Filing date: 1979-05-14
Publication date: 1980-09-09
Also published as: AU522064B2; GB2043726B; CA1130147A; NZ190423A; SE7904195L; BR7902968A; AU4697679A; IT1113344B; IT7922543A0; DK199879A; US4241136A; FR2450793A1; BE876225A; JPS55121929A; ES480569A1; NO791621L; FI791546A; DE2919503A1; GB2043726A; GR69647B

Description

^ ~ — / y y 3 / & v 793230 o/ vdv ΗΜ£Π379 _ 1 v j Aanvraagster: OWENS-CORNING FIBERGLA3 CORPORATION te TOLEDO, Ohio, U.S.A.

• Titel :"Beklede glasvezels, werkwijze voor de vervaardiging daarvan t | en hun toepassing voor de vervaardiging van gewapend beton".

i t j 5 · De uitvinding heeft betrekking op beklede glasvezels, een weik- | wijze voor de vervaardiging daarvan en hun toepassing voor de vervaardiging ! van gewapende betonprodukten.

I Zoals bekend kunnen voor de bewapening van beton verschillende ; soorten vezels gebruikt worden. Tot de meer bekende gewapende produkten be-10 ! hoort met asbestvezels versterkt beton. De asbestvezels worden in de vorm i van laminaten met cement vermengd onder vorming van gewapende produkten, ' bijvoorbeeld cementbuizen en -platen enzovoort met een goede sterkte.

Voor de vervaardiging van dergelijke met asbestvezels versterkte betonprodukten past men twee werkwijzen toe. De eerste werkwijze is het 15 zogenaamde Hatschek-proces voor de vervaardiging van gewapende betonbuizen en de tweede is het Magniani-proces voor de vervaardiging van gewapende betonplaten. Volgens deze werkwijzen worden de asbestvezels met cementspecie tot een massa vermengd die men in een geperforeerde vorm giet (een cylinder ' bij het Hatschek-proces en een vlakke, gewoonlijk continue band bij het 20 Magniani-proces). Het water wordt uit het mengsel door de geperforeerde vorm naar buiten gezogen.

Het mechanisme waarop de werkzaamheid van asbestvezels in gewapende betonprodukten berust is op dit ogenblik niet geheel bekend. De as-bestwapening schijnt bij de vervaardiging van de gewapende betonprodukten 25 het water enigszins vast te houden, waardoor te sterke ontwatering en het eventuele verkruimelen van het betonprodukt wordt tegengegaan.

Men heeft de veronderstelling geopperd dat door de hoge opper-vlakteladingsdichtheid de asbestvezels zeer werkzaam zijn bij het vasthouder • van kleine cementdeeltjes en water, waardoor tijdens het ontwateren op de 30 | geperforeerde drager geen cement met het water wordt meegevoerd· De werk- | zaamheid wordt door het hoge soorgelijke oppervlak van asbestvezels (10-20 \ m /g) nog versterkt. Men neemt dus aan dat door het zeer werkzame oppervlak ; van asbestvezels het cement uitvlokt en vastgehouden wordt onder vorming va 1 een gewapend betonprodukt met goede structurele sterkte.

35 Men heeft verschillende pogingen ondernomen versterkte beton- ' ï.'’ ? v »·- · · .

7903790 t _ 2 _ ψ produkten zonder asbest te vervaardigen, doch zonder succes· Zonder de in het cement gedispergeerde asbestvezels neemt de snelheid, waarmee het watei' verwijderd wordt zodat het cementprodukt gehard kan worden, door te sterke hydratatie aanzienlijk af.

5 In het Franse octrooischrift 2.317*250 wordt voorgesteld de asbestvezels gedeeltelijk door glasvezels te vervangen· Ook deze methode heeft niet het gewenste resultaat gehad. Glasvezels hebben bij vermenging met cement ter vervaardiging van gewapend beton de neiging aan elkaar te kleven en bundels te vormen, waardoor de snelheid waarmee het water via de 10 geperforeerde vormen verwijderd kan worden afneemt· In het algemeen worden met glasvezels versterkte betonprodukten in de gehydrateerde toestand te poreus, waardoor het in het cementmengsel aanwezige water te snel afvloeit, en grote hoeveelheden cement oeegevoerd worden· Omdat glasvezels een zeer 2 klein oppervlak bezitten (0,1-0,2 m /g) kunnen zij niet zoals asbestvezels 15 cement of water vasthouden. Tot op heden is het niet gelukt op het Hatschefc-machine gewapende betonprodukten met meer dan 2 gewichtsprocent glasvezels te vervaardigen.

De uitvinding beoogt nu een werkwijze te verschaffen voor de vervaardiging van met glasvezels versterkte betonprodukten.

20 j Meer in het bijzonder verschaft de uitvinding behandelde glas- i vezels een oppervlaktebehandelingsmiddel daarvoor, waardoor de glasvezels in een cementmengsel verdeeld kunnen worden, zodat de snelheid waarmee het i water tijdens de vervaardiging van de met glasvezels versterkte betonprodukten \ afvloeit wordt geregeld. Tenslotte beoogt de uitvinding een verbeterde werk-25 wijze te verschaffen voor de vervaardiging van met glasvezels versterkte i betonprodukten, waarbij glasvezels met cementspecie worden vermengd en daaru 1 uit een met een glasvezels gewapend betonprodukt wordt vervaardigd.

De uitvinding berust op de ontdekking dat als men het glas-vezeloppervlak met een samenstelling behandelt waarbij men na elkaar een 30 kationische en een anionische dunne laag aanbrengt, een elektrisch neutrale beklding op het glasvezeloppervlak ontstaat waardoor de verkregen beklede glasvezels met cementspecie vermengd kunnen worden en de bij de vervaardig! ïg van met glasvezels versterkte betonprodukten gewenste bevochtigende en dis-pergerende eigenschappen verkregen worden. Men heeft vastgesteld dat glas-35 vezels, waarvan het oppervlak volgens de werkwijze der uitvinding behandeld i— 4 7903790 _ 3 _ s ie, zonder enig ander vezelvormig toevoegsel aan cementsamenstellingen voor de vervaardiging van met vezels versterkte betonprodukten kunnen worden toegevoegd.

Volgens de werkwijze der onderhavige uitvinding wordt het 5 oppervlak van glasvezels, die voor het versterken van betonprodukten gebrur.kt worden, in twee trappen behandeld. In de eerste trap worden de glasvezels met een samenstelling bekleed die als belangrijkste bestanddeel een kationische filmvormend materiaal in de vorm van een kunsthars bevat. Daarna worden de met een kationische dunne laag beklede glasvezels opnieuw met een tweede 10 samenstelling bekleed, die als belangrijkste bestanddeel een anionisch film-vormend materiaal bevat, bij voorkeur in de vorm vaneen synthetisch polymeer. Aangenomen wordt dat het glasvezeloppervlak van nature anionisch is. Het kationische filmvormende materiaal bezit de neiging bij het aanbrengen op het glasvezeloppervlak met de siloxangroepen in het anionische glasvezel-15 [ oppervlak te reageren en op het glasoppervlak neer te slaan. Vervolgens zal f I het als bovenste laag aangebrachte anionische filmvormende materiaal met het ! ί kationische filmvormende materiaal reageren onder vorming van een in hoofd- ï \ zaak neutrale bekleding.

| Gelijktijdig ontstaat bij de reactie tussen het kationische 20 | en anionische filmvormende materiaal op het glasvezeloppervlak een goed aan | het glasvezeloppervlak hechtend gel waarmee tevens voorkomen wordt dat de glasvezels zich aan elkaar hechten. Hierdoor kunnen de glasvezels op de ge-; wenste wijze in de water bevattende cementspecie worden gedispergeerd. Als : nu het cementmengsel dat de volgens de werkwijze der uitvinding behandelde 25 glasvezels bevat bij de vervaardiging van met vezels versterkte betonprodukten in een geperforeerde vorm wordt gegoten, regelen de volgens de uitvinding ' beklede glasvezels de snelheid waarmee het water uit het vezels bevattende j ’ cementmengsel wordt verwijderd.

i Men heeft vastgesteld dat de volgens de werkwijze der uitvin- 30 ding behandelde glasvezels de tot nu toe op grote schaal toegepaste asbestvezels geheel of gedeeltelijk kunnen vervangen. Dit betekent een aanzienlijce besparing omdat asbestvezels veel duurder zijn dan glasvezels. Als kationis:h filmvormend materiaal kunnen een aantal bekende kationische harsen gebruikt : worden, waarbij de voorkeur uitgaat naar de zogenaamde watervaste, bij de 35 ‘ papierfabrikage gebruikte harsen. Het hars waaraan volgens de onderhavige 790 3 7 90 ” — uitvinding in het bijzonder de voorkeur wordt gegeven is een kationisch polyamide-epichloorhydrinehars dat door de Hercules Powder onder de naam "Kymene 557 H" in de handel wordt gebracht. Andere harsen die hoewel minder werkzaam eveneens gebruikt kunnen worden zijn kationische ureum-formaldehyle-5 harsen, zoals Kymene 882 en Kymene 91?·

Volgens de werkwijze der uitvinding is het in sommige gevallm gewenst aan het kationische filmvormende materiaal een reactief oppervlaktï-behandelingsmiddel toe te voegen om de hechting van het kationische filmvormende materiaal aan het glasvezeloppervlak te verbeteren» De beste resu.-*0 taten verkrijgt men in de meeste gevallen als men het bovengenoemde kation .sche polyamide-epichloorhydrinehars met een reaktief oppervlaktebehandelings-middel vermengt, bestaande uit een van een vetzuur en een kationisch zetmeel afgeleid alkylketeendimeer, dat als beschermend colloïde dienst doet.

Een dergelijk reaktief oppervlaktebehandelingsmiddel wordt door Hercules 15 onder de naam "Aquapel 560 XC" in de handel gebracht.

De hoeveelheden reaktief oppervlaktebehandelingsmiddel in he : | kationische filmvormende materiaal kunnen sterk uiteenlopen. In het algemeen j 1 bereikt men goede resultaten met hoeveelheden van 0,1-3 gew.delen alkyl- i I keteendiraeer per gew.deel kationisch filmvormend materiaal. De hoeveelheid 20 j kationisch zetmeel, indien aanwezig, bedraagt 0,01-1 gew.deel per gewichts1· I deel kationisch filmvormend materiaal.

Het gehalte aan vaste bestanddelen in het kationische filro-! vormend materiaal dat op de glasvezels wordt aangebracht is niet kritisch : en kan eveneens sterk uiteenlopen. Gewoonlijk bereikt men goede resultaten 25 ' als het kationisch filmvormend materiaal bevattende oppervlaktebehandelinge- middel 0,01-10 gew·# vaste bestanddelen bevat.

Het anionische oppervlaktebehandelingsmiddel bevat als belang-: rijkste bestanddeel een anionisch filmvormend materiaal, waarbij men met anionisch zetmeel goede resultaten bereikt. In de handel zijn een aantal 30 anionische zetmeelsoorten verkrijgbaar die men als anionisch filmvormend materiaal kan gebruiken, waarbij de voorkeur uitgaat naar anionisch zetmeel dat onder de naam "Quicksol 1f0" door Scholten in de handel wordt gebracht.

Behalve het anionische filmvormende materiaal kan het opper- 7903790 vlaktebehandelingsmiddel ook een filmvormend materiaal bevatten, bij voor- 35 i keur een vinylhars, dat voor een goede hechting van het anionische film- --5- vormende materiaal aan het glasvezeloppervlak zorgt* Hiervoor kunnen een ! aantal vinylharsen toegepast worden, waarbij de voorkeur wordt gegeven aan i een polyvinylalcohol, bijvoorbeeld "Mowiol k,88n dat door de American Hoecht \ ; Corporation in de handel wordt gebracht. Verder kan het anionische opper-5 I vlaktebehandelingsmiddel ook een smeermiddel bevatten, bijvoorbeeld Sodamiue, | alsmede een anionisch peptisatiemiddel, bijvoorbeeld Hercofloc 819.2. Zoal:: | bekend dient het peptisatiemiddel in hoofdzaak ter bevordering van de bind:.ng t j van het oppervlaktebehandelingsmiddel aan het glasvezeloppervlak.

De hoeveelheden van de bovengenoemde bestanddelen zijn niet 10 ! kritisch en kunnen vrij sterk uiteenlopen. Gewoonlijk gebruikt men 0,01 tol.

i 3 gew.delen vinylhars per gewichtsdeel anionisch filmvormend materiaal. De hoeveelheid van het eventueel aanwezige smeermiddel bedraagt 0,001 tot 2 gew.delen per gewichtsdeel anionisch filmvormend materiaal, terwijl het ; peptisatiemiddel in naar verhouding geringe, voor de binding van het opper* 15 vlaktebehandelingsmiddel voldoende hoeveelheid van 0,01 tot 0,5 gew.delen per gew.deel anionisch filmvormend materiaal wordt gebruikt.

Evenals bij het kationisch oppervlaktebehandelingsmiddel kan het gehalte aan vaste bestanddelen in het anionische oppervlaktebehandelingsmiddel 0,1 tot 10 gew.% of meer bedragen.

20 Het aanbrengen van het kationische of anionische oppervlakte behandelingsmiddel op de glasvezels kan op verschillende bekende manieren worden uitgevoerd. Zo kan oen bijvoorbeeld de glasvezels met een rol in aanraking brengen die met één van de oppervlaktebehandelingsmiddelen bevochtigd is, of kan men het behandelingsmiddel op de glasvezels verstuiven. In beide 25 gevallen verdient het in het algemeen de voorkeur het als eerste aangebrachte ; kationische behandelingsmiddel tijdens de vorming van de vezels aan te ' brengen om een betere hechting van de dunne laag of bekleding op het glas- I.

. vezeloppervlak te 'verkrijgen.

i j De volgens de werkwijze der uitvinding gebruikte glasvezels 30 I kunnen van het bekende nE"-type zijn.

j De voorkeur wordt gegeven aan glasvezels die tegen alkali t ! bestand zijn. Dergelijke glasvezels zijn algemeen bekend.

Men kan de volgens de werkwijze der uitvinding behandelde glas-. vezels met elke bekende cementsoort vermengen, bijvoorbeeld cement, Portland-35 : cement, betonspecie, metselspecie, gips, calciumsilicaathydraat enzovoort.

7903790 __ 6 „ · κ f*·

Men voegt de behandelde glasvezels in het algemeen in een hoeveelheid van 1-25 gew.$ berekend op het cementgewicht aan het cementmengsel toe, al of niet onder toevoeging van andere vezels, bijvoorbeeld asbestvezels. Bij toepassing van andere vezels worden deze in het algemeen in een hoeveelheid 5 van 1-10 gev.% berekend op het cementgewicht toegevoegd. Het uit vezels en cementspecie gevormde mengsel wordt volgens het bekende Hatschek- of Magnianiproces met een geperforeerde vorm in aanraking gebracht, waarbij op de geperforeerde vorm een vacuum wordt uitgeoefend om het water uit het met vezels versterkte cementprodukt te verwijderen, waarna het produkt 10 j volgens een bekende methode gehard wordt.

! Het verkregen met vezels versterkte betonprodukt bezit een | grote sterkte en kan op bekende wijze als bouwmateriaal gebruikt worden, j De uitvinding wordt nu aan de hand van de voorbeelden nader j toegelicht.

15 " | VOORBEELD I

| In dit voorbeeld wordt de bereiding en toepassing van opper- vlaktebehandelingsmiddelen volgens de uitvinding beschreven.

• Men bereidt twee oppervlaktebehandelingsmiddelen met de vol- i J gende samenstellingen: 20 | Samenstelling van een kationisch Gew.$ i QPPervlaktebehandelingsmiddel Polyamide-epichloorhydrine 15 (Kymene 55? H - 12,5 gew.$ vaste stofgehalte) 25 Mengsel van een vetzuur-alkyl-keteendimeer en 15 een kationisch zetmeel (Aquapel 360 X2-7.7 gev.$ vaste stofgehalte)* t ♦Aquapel bevat ongeveer 6 gew.$ dioeer en 2 gew.& kationisch zetmeel.

50

Samenstelling anionisch opper- Qev.% vlaktebehandelingsmiddel _______

Anionisch zetmeel (Quicksol ^0) 15 j 35 j Polyvinylalcohol (Mowiol ^.88) 15 « 790 37 90 - 7 -

Smeermiddel (Sodamine CA) 5

Peptisatiemiddel (Hercofloc 819.2) 1

Men mengt de bovengenoemde oppervlaktebehandelingsmiddelen 5 met water tot een suspensie met een vaste stofgehalte van 2,5 gew.#·

Voor de bereiding van het anionische oppervlaktebehandelings-middel mengt men 15 gew.delen Quicksol ^0 ongeveer 10 minuten bij 65-70°C met water, waarna men het mengsel 50 minuten roert. Vervolgens voegt men in water opgelost Sodamine aan het anionische zetmeel toe. Men verhit de poly-10 vinylalcohol tot 75°0 om het hars oplosbaar te maken, koelt af tot kamertemperatuur en voegt het aan het zetmeelmengsel toe, waarna het peptisatiemiddel in water toegevoegd wordt. Men brengt het gehalte aan vaste stoffen van de verkregen samenstelling op 2,5#·

De aldus verkregen oppervlaktebehandelingsmiddelen worden op 15 j glasvezels gespoten. De uit een glassmeltoven te voorschijn komende glas- | ! vezels worden eerst met het kationische oppervlaktebehandelingsmiddel be- j ! spoten. Daarna worden ae aldus beklede vezels met het anionische oppervlakt 5- f ; behandelingsmiddel bespoten en de glasvezels opgerold. De verkregen vezels » zijn aan het oppervlak van een gelachtige bekleding voorzien die goed aan 20 ; het glasvezeloppervlak hecht,

i VOORBEELD II

| In dit voorbeeld wordt de toepassing van de volgens de werk- ! wijze der uitvinding behandelde glasvezels bij de vervaardiging van met glas-: vezel versterkte betonbuizen beschreven. Men vermengt de volgens voorbeeld 25 ! I behandelde glasvezels met cement en witte asbestvezels. De tot een lengte van ongeveer 2,5 tot 7,5 cm gesneden glasvezels worden in een hoeveelheid van 10 gew.#, berekend op het cementgewicht, en de witte asbestvezels in ee:i ; hoeveelheid van 3 gew.# toegevoegd. Dit het aldus gevormde mengsel vervaar- t I digt men met een Hatschek-raachine met vezels versterkte betonbuizen met een 30 goede sterkte.

i i 55 j 7903790

Claims

1. Beklede glasvezels verkregen door de vezels eerst met een kationisch oppervlaktebehandelingsmiddel, dat een kationisch filmvormend 5 organisch polymeer bevat, te bekleden en vervolgens de behandelde glasvezels met een anionisch oppervlaktebehandelingsmiddel, dat een anionisch filmvormend organisch polymeer bevat, te bekleden, waarbij de kationisch en anionische polymeren met elkaar reageren onder vorming van een dunne laag op de glasvezels.

2. Glasvezels volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het kationieche filmvormende polymeer uit een kationisch polyamide-epichloorhydrinehars bestaat.

3· Glasvezels volgens conclusie 1,met het kenmerk, dat het anionische filmvormende polymeer een anionisch zetmeel is.

15 Glasvezels volgens conclusie 1,met het kenmerk, dat het kationische oppervlaktebehandelingsmiddel bovendien een reactief behandelingsmiddel in de vorm van een alkylketeendimeer bevat·

5. Glasvezels volgens conclusie 1,met het kenmerk, dat het reactieve behandelingsmiddel bovendien een kationisch beschermend 20 colloide bevat.

6. Glasvezels volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het beschermende colloide een kationisch zetmeel is·

7. Glasvezels volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het anionische oppervlaktebehandelingsmiddel bovendien een vinylhars 25 bevat,

8. Glasvezels volgens conclusie 1,met het kenmerk, dat het anionische oppervlaktebehandelingsmiddel een smeermiddel bevat,

9. Glasvezels volgens conclusie 1,met het kenmerk, dat het anionische oppervlaktebehandelingsmiddel een peptisatiemiddel bevat.

10. Werkwijze voor de behandeling van glasvezels bestemd voor het versterken van cementbevattende materialen, met het kenmerk, dat men glasvezels bekleedt met een kationisch oppervlaktebehandelingsmiddel, dat een kationisch filmvormend organisch polymeer bevat, en de aldus behandelde glasvezels bekleedt met een anionisch oppervlaktebehandelingsmiddel 35 dat een anionisch filmvormend organisch polymeer bevat, waarbij de kationis:he l i— « ----- - - - ---------- -. -------- - - IU—. .. - . - - -...... __ ________ 7903790 _ 9 - * en anionische polymeren met elkaar reageren onder vorming van een dunne laag op het glasvezeloppervlak. 11« Werkwijze volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het kationische filmvormende polymeer een kationisch polyamideepichlooi-5 hydrinehars is.

12. Werkwijze volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het anionische filmvormende polymeer een anionisch zetmeel is.

13. Werkwijze voor de vervaardiging van met vezels versterkte hetonprodukten waarbij men vezels met cement vermengt onder vorming van eer 10 cementbrij, die men met een geperforeerde vorm in aanraking brengt waarin water wordt onttrokken, en het gevormde ruwe produkt hardt, met het kenmerk, dat men de cementbrij bereidt onder toepassing van beklede glasvezels, waarvan de bekleding is aangebracht door de glasvezels te behandelen met een kationisch oppervlaktebehandelingsmiddel dat een kationisch 15 filmvormend organisch polymeer bevat en daarna de aldus verkregen glasvezels te behandelen met een anionisch oppervlaktebehandelingsmiddel dat een anionisch filmvormend organisch polymeer bevat, waarbij de kationische en anio-ί | nische polymeren met elkaar reageren onder vorming van een dunne laag op j j de glasvezels. 20 | 1^· Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, i dat het kationische filmvormende polymeer een kationisch polyamide-epichloor-

1. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, • dat het anionische filmvormende polymeer een anionisch zetmeel is. 25 | 16. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, • dat het kationische oppervlaktebehandelingsmiddel bovendien een reactief ! behandelingsmiddel in de vorm van een alkylketeendimeer bevat.

17· Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat het reactieve behandelingsmiddel bovendien een kationisch beschermend 30 colloïde bevat.

18. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat het anionische oppervlaktebehandelingsmiddel bovendien een vinylhars be /at.

19. Met vezels versterkte hetonprodukten gevormd uit een cement-jmateriaal in de vorm van een continue fase waarin vezels als versterking 35 (verdeeld zijn, met het kenmerk, dat de toegepaste vezels tenmin· ί r* 790 37 90 _10_ _xr ·* ste gedeeltelijk bestaan uit beklede glasvezels, waarvan de bekleding verkregen is door de glasvezels eerst te bekleden met een kationisch oppervlal:-tebehandelingsmiddel dat een kationisch filmvormend organisch polymeer bev?.t en de aldus verkregen glasvezels vervolgens te bekleden met een anionisch 5 oppervlaktebehandelingsmiddel dat een anionisch filmvormend organisch polymeer bevat, waarbij de kationische'en anionische polymeren met elkaar reageren onder vorming van een dunne laag op de glasvezels<>

20. Met glasvezels versterkte betonprodukten volgens condusie 19. met het kenmerk, dat het kationische filmvormende polymeer een 10 kationisch polyamide-epichloorhydrinehars is.

21. Met glasvezels versterkte betonprodukten volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat het anionische filmvormende polymeer een anionisch zetmeel is.

22. Met glasvezels versterkte betonprodukten volgens conclusie 1$, 15 met het kenmerk, dat het kationische oppervlaktebehandëLings- middel bovendien een reactief behandelingsmiddel in de vorm van een alkyl-keteendimeer bevat. 20 i ! i i 790 3 7 90 i___