NO166319B - Formet artikkel av et formbart fiberholdig, sementholdig materiale, fremgangsmaate til fremstilling derav, samt et herdet fiberholdig sementprodukt. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en formet artikkel av et form-

bart fiberholdig, sementholdig materiale, fremgangsmåte til fremstilling derav, samt et herdet fiberholdig sementprodukt.

Fiberforsterkede sementprodukter er i mange år blitt fremstilt i meget stor målestokk. Således har asbest-sement-plateprodukter funnet utstrakt og variert anvendelse i bygningsindustrien på grunn av at de er brannherdige og meget værbestandige.

Asbest-sement-plateprodukter kan fremstilles ved en

rekke forskjellige fremgangsmåter. For eksempel kan de tørre ingredienser, dvs. asbest og sementpulver, blandes med vann i en mengde som er tilstrekkelig til å danne en lav-viskøs oppslemning, som deretter føres inn i formen i en hydraulisk presse, hvor materialet konsolideres til en kompakt, hard plate ved frafiltrering av vannoverskuddet under høyt trykk.

Den således produserte plate gis deretter anledning til å herdne. I en alternativ prosess kan oppslemningen formes til en plate ved en prosess som ligner den prosess som anvendes ved papirfremstilling. Asbest-sement-plater kan også fremstilles ved en prosess hvor de tørre ingredienser legges i tynne lag på et belte, fuktes med den ønskede mengde vann og deretter konsolideres ved trykkvalsing.

Fremstillingen av slike asbest-sement-produkter nødvendig-gjør i alminnelighet anvendelse av en lav-viskøs oppslemning av sement, fibre (asbest) og vann.

Sementprodukter som er forsterket med fibre av organiske polymerer, stål og med glassfibre, spesielt alkaliresistente glassfibre, er også kjent. Fremstillingen av slike for-sterkede sementprodukter nødvendiggjør også vanligvis anvendelse av en lav-viskøs oppslemning av sement og vann.

Den foreliggende oppfinnelse angår fremstilling av en formbar, fiberholdig, sementholdig blanding, hvor prosessen ikke er avhengig av at det anvendes en sådan lav-viskøs oppslemning, og hvor det anvendes en spesiell form av fibre.

Ennvidere har de sementprodukter som fremstilles av den formbare sementholdige blanding, forbedret slag-energi og brudd-energi sammenlignet med produkter fremstilt av blandinger som ikke inneholder fibre, og sammenlignet med eksempelvis kjente asbest-sement-produkter.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en formet artikkel av et formbart fiberholdig sementholdig materiale, karakterisert ved at det sementholdige materiale er en homogen blanding av i det minste én hydraulisk sement, eventuelt ett eller flere partikkelformede materialer, vann i eh andel på høyst 25 vekt%, beregnet på den hydrauliske sement i materialet, eller høyst 25 vekt% av den hydrauliske sement og partikkelformet materiale hvis sådant er tilstede, og minst ett vannoppløselig eller vann-dispergerbart polymert materiale i en andel på minst 1 vekt%, beregnet på den hydrauliske sement i materialet, eller minst 1 vekt% av den hydrauliske sement og partikkelformet materiale hvis sådant er tilstede, og ved at minst én matte av et vann-uoppløselig fibrøst materiale er i kontakt med den formede artikkel.

I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes videre en fremgangsmåte som beskrevet i krav 15.

Endelig tilveiebringer oppfinnelsen et fiberholdig sementprodukt, som beskrevet i krav 31.

Matten av vannuoppløselig fibrøst materiale vil i det følgende bli betegnet som den fibrøse matte.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er den sementholdige blanding (i kravene kalt materiale) som anvendes, i form av en formgitt artikkel. For eksempel kan blandingen være i form av en stav eller et rør og spesielt kan den være i en plate-lignende form. Hvorvidt en sementholdig blanding kan produseres i en formbar, formgitt tilstand, reguleres blant annet av hvor effektivt bestanddelene i den sementholdige blanding sammenblandes, av andelen av vann i blandingen og av arten og andelen av det vannoppløselige eller vann-dispergerbare polymere materiale i blandingen. Den sementholdige blanding bør ha en slik konsistens at den er formbar og istand til å bibeholde sin form etter formningen.

Det er ønskelig at bestanddelene i den sementholdige blanding blandes grundig og homogent, for eksempel ved at bestanddelene blandes under betingelser med høy skjærkraftsvirkning. Eksempelvis kan bestanddelene blandes i en planetarisk blander eller i en skrue-ekstruder. Bestanddelene kan blandes under redusert trykk, for eksempel under vakuum, eksempelvis i en intern blander med høy skjærkraftsvirkning. Bestanddelene blandes fortrinnsvis under betingelser med høy skjærkraft i en tvillingvalse-innretning ved at bestanddelene gjentatte ganger føres gjennom åpningen mellom valsene, hvilken fremgangsmåte resulterer i et meget grundig blandet platelignende produkt.

Andelen av vann bør være tilstrekkelig høy til at en formbar, formgitt blanding kan produseres. I alminnelighet anvendes minst 5 vekt% vann beregnet på den hydrauliske sement i blandingen. Når det gjelder å produsere et sement-produkt med høy styrke, spesielt et produkt med høy bøynings-fasthet, er det ønskelig å anvende en lav andel av vann, og av denne grunn er det ønskelig at den sementholdige blanding omfatter høyst 20 vekt% vann beregnet på den hydrauliske sement i blandingen.

Den sementholdige blanding inneholder minst 1 vekt% av et vannoppløselig eller vann-dispergerbart polymert materiale som virker som et reologisk hjelpemiddel ved fremstillingen av en formgitt formbar blanding. Det kan være ønskelig å anvende minst 3 vekt% av et sådant polymert materiale. I alminnelighet er det ikke nødvendig at blandingen omfatter mer enn 15 % av et sådant polymert materiale beregnet på vekten av den hydrauliske sement i blandingen.

Eksempler på egnede polymere materialer innbefatter

(i) celluloseetere, eksempelvis hydroksypropylmetyl-cellulose, (ii) amid-substituerte polymerer, for eksempel en polymer eller kopolymer av akrylamid, og (iii) polyalkylenoksyd-derivater som eksempelvis kan være et polyalkylenoksyd (alternativt betegnet som en poly-alkylen-glykol), eksempelvis polyalkylenglykoler med molekylvekt over 10 000, eller polyalkoksy-derivater av

alkoholer, fenoler eller lignende.

Bestanddelene i den sementholdige blanding, og andelene derav, bør velges slik at den sementholdige blanding kan blandes grundig og homogent til en sammenhengende, formbar blanding som kan formes til den ønskede form. For eksempel kan den sementholdige blanding formes til en stav eller et rør eller en plate ved ekstrudering av blandingen gjennom en hensiktsmessig utformet dyse, eller den kan formes til en plate ved at blandingen føres; gjennom en tvillingvalse-innretning, eller den: k-an formes ved pressing i en hensiktsmessig utformet form. Blandingen' er fortrinnsvis tilstrekkelig ko-hesiv (sammenhengende) til at når eksempelvis en plate dannes i et valseverk, så kan platen uttas fra valseverket i lengder på minst 30 cm. Hvis det polymere materiale ikke er tilstrekkelig vannoppløselig eller vann-dispergerbart, så kan en kontinuerlig, sammenhengende plate ikke dannes. Faktisk kan blandingen være smuldrende-. Man foretrekker å anvende et vannoppløselig polymert materiale da slike materialer i alminnelighet er spesielt effektive som reologiske hjelpe-midler .

Et spesielt foretrukket vannoppløselig eller vann-dispergerbart polymert materiale til bruk som et reologisk hjelpemiddel er en hydrolysert vinylesterpolymer eller -kopolymer, spesielt et partielt hydrolysert poly(vinylacetat). Anvendelse av slike polymere materialer kan føre til dannelse av sementprodukter som har bemerkelsesverdig høy bøynings-,fasthet, eksempelvis over 100 MPa og endog over 150 MPa.

Blandinger inneholdende slike foretrukne polymere materialer er beskrevet i europeisk patent publikasjon nr. 0055035, hvor det er beskrevet en sementholdig blanding omfattende

(a) minst en hydraulisk sement,

(b) vann i en andel på høyst 25 vekt% av blandingen, og (c)! minst en vannoppløselig eller vann-disperg>erbar organisk.

polymer eller kopolymer i em andfel på. 1i—1s5^ vekt* av/ dten

hydrauliske sement i blandingen*,,

hvor deni hydrauliske sement og polymerere eliler. kopolymeren'. er valgt slik at em testblanding bestående av VQQ) vektdeler." hydraulisk sement, 5 vektdeler av polymeren' ellen:' kopolymeren og 16 vektdeler vann ved ekstrudering i et kapillar-reometer undergår en økning på minst 25 % i skjær-påkjenning når den sementholdige blanding skjærhastighet økes til det tidobbelte, når de målte skjærhastigheter ligger i området 0,1-5 pr-5 sekund.

Et kapillar-reometer i hvilket testblandingen ekstruderes, består av et stempel i et sylindrisk løp og en kapillar-åpning gjennom hvilken testblandingen kan ekstruderes.

Skjærpåkjenningen i kN cm -2 og skjærhastigheten i sekund defineres henholdsvis ved ^———~ og —v <D>^

tt L D 15 dJ

hvor D er diameteren av reometer-løpet i cm, v er støpelets

-1 bevegelseshastighet i reometer-løpet i cm min , d er diameteren av reometer-kapillaret i cm, L er lengden av reometer-kapillaret i cm, og F er den kraft i kN som utøves på reo-meterets stempel. I alminnelighet vil D ligge i området 1-3 cm, d i området 0,2-0,5 cm, og L i området 5d-20d.

Ved anvendelse av kapillar-reometertesten kan arten av bestanddelene til bruk i den sementholdige blanding velges. Spesielt gjør anvendelse av kapillar-reometer-testen det

mulig å velge hydrauliske sementer og vannoppløselige eller vann-dispergerbare polymere materialer som i kombinasjon er egnet til bruk i sementholdige blandinger hvorav sement-produkter med en meget høy bøyningsfasthet kan produseres.

En spesielt foretrukket vannoppløselig organisk polymer eller kopolymer, som i kombinasjon med en kalsiumsilikat-seraent av portlandtypen eller en aluminiumholdig sement, eksempelvis en kalsiumaluminatsement, tilfredsstiller kriteriene i kapillar-reometer-testen, er en hydrolysert vinylesterpolymer eller -kopolymer, spesielt en hydrolysert vinylacetat-polymer eller -kopolymer.

Graden av hydrolyse av vinylacetat-(ko)polymeren har betydning for om (ko)polymeren i kombinasjon med en hydraulisk sement i testblandingen tilfredsstiller ovennevnte kriterier i kapillar-reometer-testen. For at en økning på minst 2 5 %

i skjærpåkjenning i kapillar-reometer-testen skal frembringes av en ti-gangers økning i skjærhastighet, foretrekkes det at graden av hydrolyse av vinylacetat-(ko)polymeren er minst 50 %, mer foretrukket i området 70-96 %, det vil si at det foretrekkes at minst 50 % og fortrinnsvis 70-96 % av vinylacetat-enhetene i polymeren eller kopolymeren er hydrolysert til alkohol-formen. Vi har funnet at en testblanding inneholdende faktisk talt fullstendig hydrolysert vinylacetat-(ko)polymeren, eksempelvis mer enn 97 % hydrolysert, ikke tilfredsstiller kriteriene i kapillar-reometer-testen. Faktisk er det meget vanskelig å produsere en testblanding som er ekstruderbar i

kapillar-reometeret.

Med uttrykket "hydraulisk sement" menes her hvilket

som helst materiale som stivner og herdner ved tilsetning av vann, og som således stivner og herdner i nærvær av vann. Den hydrauliske sement kan være en silikat-sement (silisium-dioksyd-holdig), for eksempel portlandsement, eksempelvis

, en kalsiumsilikat-sement. Om det ønskes kan den være en aluminiumholdig sement, for eksempel en kalsiumaluminat-sement, eller en kalsiumsulfathemihydrat-sement (sement basert på brent gips). Blandinger av to eller flere forskjellige hydrauliske sementer kan anvendes hvis det ønskes.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir i det minste en fibrøs matte brakt i kontakt med i det minste en overflate av en formbar, formet artikkel av en sementholdig blanding som angitt. En fibrøs matte kan bringes i kontakt med overflaten av den formede artikkel av den sementholdige blanding. For eksempel kan en fibrøs matte bringes i kontakt med en sementholdig blanding i form av et ark. Når blandingen er i form av en stav eller et rør, kan en matte i form av et bånd bringes i kontakt med blandingen ved en båndvindings-prosess. Alternativt kan matten formes in situ ved at overflaten av den formede artikkel av blandingen bringes i kontakt med filamenter av det fibrøse materiale på en slik måte at det dannes en matte. Når den sementholdige blanding er i form av eksempelvis en stav eller et rør, kan således en fibrøs matte dannes in situ, for eksempel ved en filament-vindingsprosess.

Den sementholdige blanding som anvendes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, har høy viskositet, særlig sammenlignet med en oppslemning av en hydraulisk sement i vann, og det er blitt funnet å være vanskelig å tilveiebringe kontakt mellom tilfeldige fibre og en overflate av den formbare, formede artikkel av den sementholdige blanding på en slik måte at fibrene fordeles jevnt. Ennvidere er det et overraskende trekk ved oppfinnelsen at effekten av inkorporering av en fibrøs matte på slag-energien og brudd-energien for det av blandingen produserte produkt er langt større enn effekten på disse sistnevnte egenskaper av inkorporering av den samme andel av tilfeldige fibre som ikke er i form av en matte.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir en fibrøs matte brakt i kontakt med i det minste en overflate av en formed artikkel av en formbar sementholdig blanding på en slik måte at matten i det minste bringes til å hefte til overflaten av blandingen. For eksempel kan den fibrøse matte presses på en overflate av den formede artikkel av den sementholdige blanding. Et slikt pressetrinn utføres meget hensiktsmessig når den formbare sementholdige blanding er i form av et ark. Fortrinnsvis blir den fibrøse matte innleiret i den sementholdige blanding. For eksempel kan en fibrøs matte presses inn i en overflate av en formet artikkel, eksempelvis et ark, av formbar sementholdig blanding, eller fibrøse matter kan alternativt presses inn i begge overflater av et formbart ark av sementholdig blanding. I alternative utførelsesformer kan en eller flere fibrøse matter presses mellom to ark av formbar sementholdig blanding, eller prosessen kan utføres med mer enn to ark av formbar blanding i forbindelse med en eller flere fibrøse matter som presses mellom hvert par av nabo-ark av formbar blanding, slik at det dannes en sandwich-konstruksjon.

Den fibrøse matte kan bringes i kontakt med overflaten

av den formede artikkel av den sementholdige blanding på en rekke forskjellige måter. For eksempel kan den fibrøse matte presses lett i kontakt med overflaten. Når man ønsker å inn-leire den fibrøse matte i blandingen slik at den fibrøse matte gjennomtrenges av den sementholdige blanding, kan formede artikler, eksempelvis ark eller plater av formbar sementholdig blanding og fibrøs matte presses sammen i en hydraulisk presse. Alternativt kan ark/plater av formbar sementholdig blanding og fibrøs matte presses ved at de føres gennom åpningen mellom et par roterende valser. Tykkelsen av den resulterende blanding kan reduseres ved at blandingen føres gjennom en valseåpning med progressivt avtagende størrelse. Ifølge en foretrukken utførelsesform utføres prosessen ved

at man mater gjennom en slik valseåpning fibrøs matte og ark av formbar sementholdig blanding, idet hver av disse bæres av en separat roterende valse. Fremgangsmåten kan således utføres på kontinuerlig måte.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes det fibrøse materiale i form av, eller dannes til, en sammenhengende fibrøs matte og er ikke i form av løse, tilfeldige fibre.

Den fibrøse matte kan være vevet eller ikke-vevet, eller en blanding av vevede og ikke-vevede fibrøse matter kan anvendes. Fibrene i matten kan være jevnt fordelt slik at de danner et regelmessig mønster, eller de kan være tilfeldig fordelt i matten.

For å gjøre det lettere for den formbare sementholdige blanding å gjennomtrenge den fibrøse matte når dette er ønsket, for eksempel i den ovennevnte sandwich-konstruksjon, er det foretrukket at matten inneholder en betydelig andel av hulrom. Spesielt er det foretrukket at fibrene i matten ikke er så nær hverandre at matten virker som et filter for sement-partiklene i den sementholdige blanding og derved hindrer sement-partiklene i å gjennomtrenge matten. Det er således foretrukket at åpningene i den fibrøse matte, det vil si den gjennomsnittlige avstand mellom nabo-fibre, er større enn størrelsen av størstedelen av sement-partiklene. Videre vil fiberdiameteren i alminnelighet ikke være vesentlig større enn den gjennomsnittlige avstand mellom nabo-fibre. Det vil forståes at den nøyaktige struktur av matten, og spesielt andelen av hulrom og fiberavstanden, blant annet vil avhenge av størrelsen av sementpartiklene i den sementholdige blanding. Når blandingen også inneholder partikler av tilslagsmateriale, er det også foretrukket at fiberavstanden i den fibrøse matte er større enn størrelsen av størstedelen av partiklene i

tilslagsmaterialet.

Den fibrøse matte kan være av et uorganisk materiale.

Eksempelvis kan den være en glassfiber-matte/ spesielt en matte av en alkali-resistent glassfiber. Matten kan være av asbest-fibre eller av aluminiumoksyd- eller zirkonium-dioksyd-fibre. Matten kan være av karbonfibre eller av metallfibre, eksempelvis stålfibre.

Hvis det ønskes kan matten være en blanding av to eller flere forskjellige fibertyper, eller to eller flere matter av forskjellig fibrøst materiale kan anvendes.

Den fibrøse matte kan være av et organisk materiale, spesielt av et organisk polymert materiale. For eksempel kan matten være av polyolefin-fibre, eksempelvis polyetylen eller polypropylen; av fluorert polyolefin, eksempelvis polyvinylidenfluorid eller polytetrafluoretylen; eller polyamid-fibre; eller av polyester-fibre, eksempelvis poly-(etylen-tereftalat); eller av cellulose-fibre.

Fibrene i matten kan være fler-filamentfibre eller mono-filamentfibre.

Man foretrekker å bruke fibrøse matter som i seg selv

er fleksible, og av denne grunn foretrekker man å bruke relativt tynne matter med en maksimal tykkelse av størrelses-orden 1 mm, eller endog 0,5 mm, og å bruke matter laget av relativt tynne fibre, eksempelvis ved en fiberdiameter på høyst 1 mm.

For at den fibrøse matte skal ha en betydelig effekt på sementproduktets egenskaper, er det foretrukket at blandingen inneholder fibrøs matte i en slik mengde at det fiberholdige sementprodukt som produseres ved herdning av blandingen, vil inneholde minst 0,5 volum% av fibrøs matte beregnet på det fiberholdige sementprodukt. I alminnelighet vil sementproduktet inneholde minst 2 volum% fibrøs matte beregnet på det fiberholdige sementprodukt, og i alminnelighet ikke mer enn 20 volum% fibrøs matte beregnet på det fiberholdige sement-produkt.

Andeler av fibrøs matte som faller utenfor området 0,5-20 volum% kan anvendes.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fremstilles en formet artikkel av en formbar sementholdig blanding inneholdende en eller flere fibrøse matter. Inkorporeringen av den fibrøse matte i den formede formbare sementholdige blanding bør selvsagt utføres på et stadium ved hvilket herdningsreaksjonen av den hydrauliske sement ikke er så langt frem-skredet at blandingen ikke lenger kan formes, og ved hvilket blandingen ikke lenger hefter til den fibrøse matte.

Produktet som erholdes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er en formet artikkel av en sementholdig blanding inneholdende en matte av fibrøst materiale i kontakt med og heftende til den sementholdige blanding og fortrinnsvis innleiret i denne. Denne formede artikkel kan selv herdes i den form i hvilken den produseres, eller den kan alternativt formes ytterligere før herdningen av artikkelen, for eksempel

ved pressing i en form med ønsket fasong.

Den fiberholdige formbare sementholdige blanding ifølge oppfinnelsen kan, eventuelt etter ytterligere formning, herdes til et fiberforsterket sementprodukt.

Herdingen av den sementholdige blanding ifølge oppfinnelsen kan oppnåes på konvensjonell måte, for eksempel ved at blandingen holdes i en fuktig atmosfære, eksempelvis ved en relativ fuktighet ved eller nær 100 % i et tidsrom på 0,5-30 døgn, eller herdning kan oppnåes ved at man bare lar blandingen stå ved omgivelsestemperatur og -fuktighet. Den tid som er påkrevet for oppnåelse av herdningen, avhenger i det minste delvis av den anvendte temperatur, idet høyere temperatur medfører at kortere herdetid kan anvendes. Selv

om herdningen kan utføres ved omgivelsestemperatur, kan den nødvendige tid hensiktsmessig reduseres ved anvendelse av en herdetemperatur i området mellom eksempelvis 4 0°C og 120°C.

Den sementholdige blanding kan herdes ved forhøyet temperatur og under et moderat utøvet trykk, eksempelvis opp til 5 MPa. Man foretrekker å herde blandingen under et sådant

utøvet moderat trykk, i det minste i de innledende stadier av herdningsreaksjonen, slik at blandingen etter at trykk-utøvelsen er opphevet ikke undergår noen betydelig dimensjons-forandring.

For at sementproduktet skal ha spesielt høy bøynings-fasthet er det foretrukket at høyst 2 %, og mer foretrukket høyst 0,5 %, av det totale volum av sementgrunnmassen i sementproduktet utgjøres av porer som har en største-dimensjon overstigende 100 ym, fortrinnsvis 50 pm og mer foretrukket 15 ym, målt ved den metode for kvantitativ mikroskopi som er beskrevet i europeisk patent publikasjon nr. 0 021 682.

Den sementholdige blanding ifølge oppfinnelsen, og det sementprodukt som fremstilles av denne, kan inneholde partikkelformige materialer, eksempelvis partikkelformig tilslagsmateriale, såsom sand, silisiumkarbid, aluminiumoksyd. Tilslagsmaterialet har fortrinnsvis liten partikkel-størrelse, eksempelvis under 200 ym.

Den sementholdige blanding kan inneholde partikkelformige materialer for det formål å oppnå spesielle egenskaper hos det sementprodukt som fremstilles av blandingen. For eksempel kan blandingen omfatte magnetiske eller magnetiser-bare materialer, eksempelvis jern-, kobber- eller grafitt-partikler.

Når den sementholdige blanding inneholder sådant partikkelformig materiale, bør blandingen inneholde høyst 25 vekt% vann, beregnet på den samlede vekt av hydraulisk sement og partikkelformig materiale i blandingen, og i det minste ett vannopp-løselig eller vann-dispergerbart polymert materiale i en mengde på minst 1 vekt% beregnet på den samlede vekt av hydraulisk sement og partikkelformig materiale i blandingen.

Sementproduktet kan ha mange forskjellige former avhengig av den spesielle fremgangsmåte som anvendes ved formningen av den fiberholdige blanding. Formning av den fiberholdige blanding i en hydraulisk presse eller i et dobbelt-valseverk for fremstilling av en formet artikkel i form av et ark lar seg lett utføre, men sementproduktet kan ha andre former enn ark-formen.

Sementproduktet finner anvendelser hvor lagmotstand er ønsket i et sådant produkt, eksempelvis ved anvendelser for bygningsformål. Sementproduktet kan være resistent mot slag fra et projektil over et hastighetsområde for projektilet.

Sementproduktet kan når det treffes av et projektil,

bare lide lokalisert skade, mens et sementprodukt som ikke inneholder en matte av et fibrøst materiale, kan splintres når det treffes av det samme projektil.

De følgende eksempler, hvor alle deler er uttrykt som vektdeler med mindre annet er sagt, vil ytterligere belyse oppfinnelsen.

Eksempel 1

100 deler av en kalsiumaluminat-sement ("Secar" 71) og

7 deler av et 80 % hydrolysert polyvinylacetat ("Gohsenol"

KH 17S) ble tørrblandet, og den resulterende blanding ble tilsatt til 9,8 deler vann inneholdende 0,7 deler glycerol.

Det erholdte materiale ble blandet i en bladblander med høy skjærkraft og ble deretter uttatt fra blanderen i form av et smuldrende materiale og omdannet til et kohesivt, kontinuerlig og homogent 2 mm tykt ark ved at materialet gjentatte ganger ble ført gjennom åpningen mellom valsene i en tvilling-

valse.

Arket ble deretter skåret til omtrentlig like store seksjoner, og et fiberholdig materiale ble dannet ved at man plasserte en ikke-vevet glassfiber-matte på en første seksjon av arket, plasserte en andre seksjon av arket på glassfiber-matten, plasserte en andre glassfiber-matte på nevnte andre seksjon av ark og plasserte en tredje seksjon av ark på nevnte andre glassfiber-matte, hvoretter det således dannede materiale hadde en total tykkelse på ca. 6 mm.

Det fiberholdige materiale ble så presset i en hydraulisk presse ved et trykk på 5 MPa i 10 minutter ved 80°C og deretter plassert i en ovn ved 80°C i 16 timer for fremstilling av et herdnet fiberforsterket sementprodukt.

(Glassfiber-matten var laget av 340 decitex glassfibre og hadde tre tråder pr. cm i en første retning og tre tråder pr. cm i en retning vertikalt på den første retning).

Det fiberforsterkede sementprodukt, som inneholdt

1,9 volum% av glassfibre, hadde de følgende egenskaper.

Bøyningsfastheten og bøyningsmodulen ble målt i en 3-punkt bøyeprøve.

Bruddenergien ble bestemt ved at en prøvestav med

skår ble påkjent til brudd i en senterpunkt-bøyeprøve på en Instron-testmaskin. Arealet under belastnings-nedbøynings-kurven ble deretter dividert med det nominelle tverrsnitts-areal av bruddoverflaten.

Slagenergien ble målt på et Zwick-slagprøve-apparat under anvendelse av prøver uten skår.

Til sammenligning var egenskapene hos et sementprodukt som ikke inneholdt glassfiber-matte, og som var fremstilt i henhold til den ovenfor beskrevne blande-, oppvarmnings- og presse-operasjon, som følger:

For ytterligere sammenligningsformål ble fiberholdige sementprodukter fremstilt med unntagelse av at det i hvert tilfelle ble anvendt tilfeldige fibre. 1. Ovenstående arbeidsmåter ble gjentatt med unntagelse av at den ikke-vevede glassfiber-matte ble erstattet med 4 cm lange karbonfibre, hvilke var tilfeldig fordelt mellom tilliggende ark av sementmaterialet, og det resulterende fiberholdige materiale ble ført gjennom åpningen mellom valsene i et tvillingvalse-verk og deretter presset i en hydraulisk presse og oppvarmet.

Det fiberholdige sementprodukt, som inneholdt 2 volum% av karbonfibre, hadde de følgende egenskaper.

2. Den ovenfor beskrevne arbeidsmåte ble gjentatt med unntagelse av at den ikke-vevede glassfiber-matte ble erstattet med oppkuttede glassfibre, hvilke var tilfeldig fordelt mellom tilliggende ark av sementmaterialet. Det fiberholdige sementmateriale ble herdet til et sementprodukt. Produktet hadde utilfredsstillende egenskaper, idet de tilfeldig for-delte glassfibre, som var til stede i produktet i en andel på 2 volum%, virket til å nedsette vedheftningen mellom tilliggende ark av sementmaterialet. 3. Et sementmateriale som anvendt ovenfor, bortsett fra at materialet inneholdt 17 deler vann, ble chargert til en skrue-ekstruder sammen med oppkuttede glassfibre, og det fiberholdige materiale ble ekstrudert til stav-form, og staven ble plassert i en ovn ved 80°C i 16 timer for fremstilling av et herdnet fiberholdig sementprodukt.

Sementproduktet inneholdende 10 volum% glassfibre hadde de følgende egenskaper.

Til sammenligning hadde et kommersielt tilgjengelig asbest-sement-produkt i en sterkt komprimert form ("Syndanio") og inneholdende ca. 50 volum% fibre de følgende egenskaper.

Eksempel 2

Fremgangsmåten i eksempel 1 ble gjentatt for fremstilling av et fiberholdig materiale og et sementprodukt derav, med unntagelse av at sementproduktet inneholdt 3,4 volum% fibre, og materialet var laget av 6-ark-seksjoner av sementmateriale og 5 lag av glassfiber-matte.

Sementproduktets egenskaper var som følger:

Eksempel 3

Fremgangsmåten i eksempel 1 ble gjentatt med unntagelse av at det istedenfor glassfiber-matten ble anvendt en vevet nylonfiber-matte av 1270 decitex fibre med 7,1 tråder pr^ cm i en første retning og 6,7 tråder pr. cm i en retning loddrett på førstnevnte. Det fiberholdige sementprodukt inneholdt 5,4 volum% nylonfibre, og sementproduktet hadde de følgende egenskaper.

Eksempel 4

Fremgangsmåten i eksempel 3 ble gjentatt med unntagelse av at den vevede nylon-matte omfattet 36 0 decitex fibre og 12,6 tråder pr. cm i en første retning og 12,6 tråder pr. cm i en retning loddrett på førstnevnte. Det fiberholdige sement-produkt inneholdt 5,4 volum% fibre.

Sementproduktet hadde de følgende egenskaper.

Eksempel 5

Fremgangsmåten i eksempel 1 ble. gjentatt med unntagelse av at det sementholdige materiale hadde den følgende sammen-setning

100 deler vanlig portlandsement ("Snowcrete")

5 deler hydroksypropylmetyl-cellulose

15 deler vann.

Den fibrøse matte som ble anvendt omfattet ark av en vevet stål-netting med hullstørrelse på ca. 1 mm, og herdning ble oppnådd ved at materialet ble presset ved omgivelsestemperatur og 3 MPa i 48 timer fulgt av herdning i 7 døgn ved 100 % relativ fuktighet.

Det fiberforsterkede sementprodukt, som inneholdt 3 volum% fibre, hadde de følgende egenskaper.

Eksempler 6 til 8

I tre separate eksempler ble fremgangsmåten i eksempel 4 gjentatt med unntagelse av at antallet av ark av sementmateriale og av nylonfiber-matte ble variert.

Eksempel 6

Fem ark av sementmateriale og fire nylonfiber-matter ble anvendt.

Sementproduktet, som inneholdt 8,8 volum% fibre, hadde de følgende egenskaper.

Eksempel 7

Ni ark av sementmateriale og åtte nylonfiber-matter ble anvendt.

Sementproduktet, som inneholdt 11,0 volum% fibre, hadde de følgende egenskaper.

Eksempel 8

Tolv ark av sementmateriale og elleve nylonfiber-matter ble anvendt.

Sementproduktet, som inneholdt 15 volum* fibre, hadde de følgende egenskaper.

Eksempler 9 og 10

Fremgangsmåten i eksempel 1 ble gjentatt med unntagelse av at det istedenfor glassfiber-matten ble anvendt en vevet polyamidfiber-matte av 1000 denier fibre ("Kevlar"),

i

og i eksempel 9 ble tretten ark av sementmateriale og tolv fiber-matter anvendt, idet fiberen i sementproduktet utgjorde 9 volum%, og i eksempel 10 ble tre ark av sementmateriale og to fibermatter anvendt, idet fiberen i sementproduktet utgjorde 4,2 volum*.

Sementproduktenes egenskaper var som følger.

Claims (31)

1. Formet artikkel av et formbart fiberholdig sementholdig materiale, karakterisert ved at det sementholdige materiale er en homogen blanding av i det minste én hydraulisk sement, eventuelt ett eller flere partikkelformede materialer, vann i en andel på høyst 25 vekt%, beregnet på den hydrauliske sement i materialet, eller høyst 25 vekt% av den hydrauliske sement og partikkelformet materiale hvis sådant er tilstede, og minst ett vannoppløselig eller vanndispergerbart polymert materiale i en andel på minst 1 vekt%, beregnet på den hydrauliske sement i materialet, eller minst 1 vekt% av den hydrauliske sement og partikkelformet materiale hvis sådant er tilstede, og ved at minst én matte av et vann-uoppløselig fibrøst materiale er i kontakt med den formede artikkel.

2 . Formet artikkel ifølge' krav 1,. karakterisert ved at den formede artikkel av et formbart sementholdig materiale er i form av et ark.

3. Formet artikkel ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det sementholdige materiale omfatter minst 5 vekt% vann beregnet på den hydrauliske sement i materialet.

4. Formet, artikkel ifølge hvilket som helst av kravene 1-3, karakterisert ved at det sementholdige materiale onvfatfcter frøyst 20 vekt% vann beregnet på den hydrauliske sement i materialet.

5. Formet artikkel ifølge frwilket som helst av kravene 1-4, karakterisert ved at det sementholdige materiale omfatter 3-15 vekt% vannoppløselig eller vanndispergerbart polymert materiale beregnet på vekten av den hydrauliske sement.

6. Formet artikkel ifølge hvilket som helst av kravene 1-5, karakterisert ved at det vannoppløselige eller vann-dispergerbare polymere materiale omfatter hydroksy-propyl-metylcellulose.

7. Formet artikkel ifølge hvilket som helst av kravene 1-6, karakterisert ved at det vannoppløselige eller vann-dispergerbare polymere materiale omfatter partielt hydrolysert polyvinylacetat.

8. Formet artikkel ifølge hvilket som helst av kravene 1-7, karakterisert ved at den hydrauliske sement er valgt blant kalsiumsilikat-sementer og kalsiumaluminat-sementer.

9. Formet artikkel ifølge hvilket som helst av kravene 1-8, karakterisert ved at en matte av fibrøst materiale er innleiret i i det minste én overflate av en formet artikkel av et formbart sementholdig materiale.

10. Formet artikkel ifølge hvilket som helst av kravene 1-9, karakterisert ved at en eller flere matter av fibrøst materiale er laglagt mellom to ark av formbare sementholdige materialer.

11. Formet artikkel ifølge hvilket som helst av kravene 1-10, karakterisert ved at artikkelen inneholder mer enn to ark av formbart sementholdig materiale, og ved at en f éller flere matter av fibrøst materiale er laglagt mellom hvert nabo-par av ark av formbart sementholdig materiale.

12. Formet artikkel ifølge hvilket som helst av kravene 1-11, karakterisert ved at matten av fibrøst materiale er en vevet matte.

13. Formet artikkel ifølge hvilket som helst av kravene 1-12, karakterisert ved at det fibrøse materiale er valgt fra glassfibre, stålfibre og polyamidfibre.

14. Formet artikkel ifølge hvilket som helst av kravene 1-13, karakterisert ved at matten av fibrøst materiale er tilstede i en slik andel at det i et sementprodukt fremstilt ved herding av det sementholdige materiale foreligger 0,5-20 volum% matte beregnet på det fiberholdige sementprodukt.

15. Fremgangsmåte til fremstilling av en formet artikkel av et formbart fiberholdig sementholdig materiale ved at et fibrøst materiale bringes i kontakt med et vandig sementholdig materiale omfattende hydraulisk sement og vann, karakterisert ved at i det minste én matte av et i vann uoppløselig fibrøst materiale bringes i kontakt med en formet artikkel av et formbart sementholdig materiale, og ved at det sementholdige materiale omfatter en homogen blanding av i det minste én hydraulisk sement, eventuelt ett eller flere partikkelformede materialer, vann i en andel på høyst 25 vekt% av den hydrauliske sement i materialet, eller høyst 25 vekt% av den hydrauliske sement og partikkelformet materiale hvis sådant medanvendes, og i det minste ett vann-oppløselig eller vann-dispergerbart polymert materiale i en andel på minst 1 vekt% av den hydrauliske sement i materialet, eller minst 1 vekt% av den hydrauliske sement og partikkelformet materiale hvis sådant medanvendes.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at den formede artikkel av et formbart sementholdig materiale er i form av et ark.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 15 eller 16, karakterisert ved at det sementholdige materiale omfatter minst 5 vekt% vann beregnet på den hydrauliske sement i materialet.

18. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 15-17, karakterisert ved at det sementholdige materiale omfatter høyst 20 vekt% vann beregnet på den hydrauliske sement i materialet.

19. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 15-18, karakterisert ved at det sementholdige materiale omfatter 3-15 vekt% av vannoppløselig eller vann-dispergerbart polymert materiale beregnet på den hydrauliske sement i materialet.

20. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 15-19, karakterisert ved at det vannoppløselige eller vann-dispergerbare polymere materiale omfatter hydroksypropylmetyl-cellulose. i

21. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 15-19, karakterisert ved at det vannoppløselige eller vann-dispergerbare polymere materiale omfatter partielt hydrolysert polyvinylacetat.

22. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 15-21, karakterisert ved at den hydrauliske sement velges blant kalsiumsilikat-sementer og kalsiumaluminat-sementer.

23. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 15-22, karakterisert ved at en matte av fibrøst materiale presses inn i i det minste én overflate av en formet artikkel av et formbart sementholdig materiale.

24. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 15-23, karakterisert ved at en eller flere matter av fibrøst materiale presses mellom to ark av formbart sementholdig materiale.

25. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 15-24, karakterisert ved at mer enn to ark av formbart sementholdig materiale anvendes, og en eller flere matter av fibrøst materiale presses mellom hvert nabopar av ark av formbart sementholdig materiale.

26. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 15-25, karakterisert ved at kontakt mellom den formede artikkel av et formbart sementholdig materiale og matten av fibrøst materiale tilveiebringes i en hydraulisk presse.

27. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 15-25, karakterisert ved at ett eller flere ark av formbart sementholdig materiale og en eller flere matter av fibrøst materiale føres gjennom åpningen mellom et par roterende valser.

28. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 15-27, karakterisert ved at matten av fibrøst materiale er en vevet matte.

29. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 15-28, karakterisert ved at det fibrøse materiale velges blant glassfibre, stålfibre og polyamidfibre.

30. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 15-29, karakterisert ved at matten av fibrøst materiale anvendes i en slik andel at det i et sementprodukt fremstilt ved herding av det sementholdige materiale foreligger 0,5-20 volum% av matte beregnet på det fiberholdige sement-produkt .

31. Fiberholdig sementprodukt, karakterisert ved at produktet er fremstilt ved herding av en formet artikkel av et sementholdig materiale inneholdende en matte av et vann-uoppløselig fibrøst materiale som angitt i hvilket som helst av kravene 1-14.