DE2727269A1

DE2727269A1 - Verfahren zur behandlung von mineralfasern vorrichtung zu seiner durchfuehrung, anwendung des verfahrens und nach dem verfahren gewonnenes material

Info

Publication number: DE2727269A1
Application number: DE19772727269
Authority: DE
Inventors: Alain Gosseye
Original assignee: Eternit SAS
Current assignee: Eternit SAS
Priority date: 1976-07-01
Filing date: 1977-06-16
Publication date: 1978-01-12
Also published as: FR2356749B1; FR2356749A1; NL7707264A; ES460290A1; JPS535224A; GB1543496A; BE856335A

Description

Verfahren zur Behandlung von Mineralfasern Vorrichtung zu seiner Durchführung, Anwendung des Verfahrens und nach dem Verfahren gewonnenes Material

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von Paeermaterial insbesondere für die Behandlung von natürlichen Mineralfasern wie Asbest, um die Auf faserung des Materials zu bewirken. Die Erfindung bezieht sich auch auf Anwendungen des Verfahrens, Vorrichtungen zu seiner Durchführung und auf das gewonnene Produkt.

In verschiedenen Bereichen der Technik und Industrie verwendet man natürliche Mineralfasern, bei denen es sich zum größten Teil um kristalline Silikate handelt, die nadeiförmig kristallisieren und deren bekanntester Typ der Asbest oder Amiant in seinen unterschiedlichen Varietäten ist. In einem industriellen Anwendungsfall für den die vorliegende Erfindung Insbesondere bestimmt, wenn auch nicht beschränkt ist, werden solohe Fasern als Verstärkungsmaterial in Verbundmaterialien eingesetzt, wobei insbesondere die Asbestzemente für die Bauindustrie zu nennen sind.

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Solche Pasern werden bei der Gewinnung im Abbaugebiet unterschiedlichen Behandlungen unterworfen, um sie von dem Muttergestein zu trennen* wobei es sich insbesondere um die Zerkleinerung Aussiebung und Windsichtung handelt. Diese mit Schlag- und Reibungsbeanspruchungen verbundenen Vorgänge verringern unvermeidlich die mittlere Länge der Ausgangsfasern und führen zi r Bildung von Feinstoffen oder "Stäuben", womit man häufig Partikel bezeichnet, die bei einer Naßsiebung ein Sieb von 200 Mesh ASTM ("-200") passieren.

Andererseits stehen die praktischen Eigenschaften der Pasern in engen Zusammenhang mit der Form, in der die Fasern vorliegen. Insbesondere hängt ihre Verstärkungsqualität von ihrer Länge ab und ihrem Grad der Zerlegung, d.h. von der Anzahl von vereinzelten Faserelementen pro Gewichtseinheit.

Wenn die Fasermaterialien von dem Muttergestein getrennt und von dessen Resten gereinigt worden sind, haben sie im allgemeinen einen Verteilungsgrad, der für die Weiterverwendung ungenügend ist; in dieser Form haben sie nur einen mäßigen Verstärkungseffekt· Deshalb werden sie noch Arbeitsgängen unterworfen, die mit "Auffaserung" und manchmal "Öffnung" bezeichnet werden und deren Aufgabe darin besteht, die Anzahl von vereinzelten Faserelementen zu vergrößern, wobei jedoch so wenig wie möglich Ihre Länge verringert werden soll und so wenig Feinstoff wie möglich anfallen soll. Diese Arbeitsgänge spielen eine wichtige Rolle um dem Material seine größte Wirksamkeit in Anwendungsfällen zu geben, wo es als Verstärkungsmaterial In Mischung mit einem Bindemittel in der Herstellung von Verbundmaterialien wie Baustoffen vom Typ des Asbestzements verwendet werden soll. Diese Arbeitsgänge sind jedoch ebenso notwendig für andere Anwendungsfälle insbesondere textiler Weiterverarbeitung.

Bei den gegenwärtig üblicherweise angewandten Verfahren erfolgt die Auffaserung durch Brechen des Fasereaterials entweder trocken oder in feuchter insbesondere wässriger Phase in den üblichen Brechvorrichtungen wie in Scheibenbrechern, Spangenbreohern, Haonerbreohern oder Kugelbrechern. In diesen Voalchtungen wird das

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Material Beanspruchungen unterworfen, zu denen hauptsächlich Schlagbeanspruchungen gehören. Selbst in Vorrichtungen deren Arbeitsweise eine leichte Beschädigung des Materials an bestimmten Punkten beinhaltet, ist immer eine gewisse Umwälzung vorgesehen, die bspw. auf der Drehung einer Trommel beruht, welche die Umhüllende des Brechers bildet oder auf Schaufeln oder anderen Werkzeugen zum Fördern des Materials. Die daraus resultierenden Schlagbeanspruchungen kommen in nicht zu vernachlässigender Weise bei der Behandlung zum Tragen und wiederspiegeIn sich in der Form der erhaltenen Fasern. In all diesen Fällen beobachtet man die Bildung von Stäuben infolge der Zerstörung eines Anteils der Faser. Die Wahl der Auffaserungsbedingungen bildet demgemäß immer einen Kompromiß zwischen den einander entgegengesetzten Forderungen nämlich einerseits der Vervielfachung der Faserelemente und andererseits der Begrenzung des Anteils an Faserelementen, die erheblich gekürzt oder zu Stäuben zerlegt werden, deren Eigenschaften der Verstärkung demgemäß verringert oder vernachlässigbar klein gemacht werden.

In bestimmten Fällen hat man vorgeschlagen, das einfache konventionelle Brechen durch kompliziertere Techniken zu ersetzen, bei denen das Material durch Rühren, Mischen oder Werfen behandelt wird, wobei es sich in Form einer Dispersion in einer Flüssigkeit wie Wasser oder in Form einer Suspension in einem Luftstrom befindet. Einerseits sind solche Techniken wenig geeignet für die Durchführung in industriellen Anlagen für die Herstellung von Baumaterialien, andererseits haben sie darüberhlnaus den Nachteil, daß sie einen erheblichen Teil der verbrauchten Energie für die Erzeugung von Sehlagbeanspruchungen verbrauchen, die zu einer Be- schädung der Fasern führen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist im wesentlichen die Vermeidung der Nachteile der bisher bekannten Verfahren und die Schaffung eines Behandlungsverfahrens für Mineralfasermaterialien, das leicht durchführbar ist und wirksamer ist für die selektive Auffaserung ohne erhebliche Beschädigung der Fasern mit Bildung unbrauchbarer Stäube, so daß man erheblich die Verstärkungequalitäten

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des nach Behandlung erhaltenen Fasermaterials verbessern kann.

Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß das vorher zu einer plastischen oder pseudoplastischen Masse befeuchtete Fasermaterial einer Fließbeanspruchung unter Druck unterworfen wird, wobei das Material im wesentlichen Scherbeanspruchungen unterworfen wird und Schlag- oder Biegebeanspruchungen der Fasern praktisch ausgeschlossen sind.

Es wurde nämlich festgestellt, daß gemäß der Erfindung vorgesehene auf die fächer- oder büschelartig agglomerierten Fasern wirkende Scherkräfte genügen können, um eine wirksame Auf faserung zu erzielen, während dies nicht zu einer Bildung von Stäuben führt, wie bei den klasischen Auffaserungsverfahren, womit die Staubbildung erheblich verringert wird. Man kann annehmen, daß die Auffaserungswirkung demgemäß hauptsächlich erzielt wird durch eine selektive Wirkung der Scherkräfte auf die Flächen geringerer Kohäsion, die Im Falle von Chrysotil gebildet werden von den Grenzflächen zwischen den elementaren Kristallfasern· Infolge des Fehlens von Schlagbeanspruchungen vermeidet man die Beschädigung der Kristallfasern selbst, welche sich unter der Wirkung der Stöße bei den klassischen Verfahren ergibt. Man vermeidet In gleicher WeJe beim Verfahren gemäß der Erfindung das Brechen Infolge wiederholter Biegebeanspruchungen der Faser. Die Erfindung soll jedoch nicht durch den obigen Versuch der Erläuterung der auftretenden Fenomene beschränkt werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung findet in besonders vorteilhafter Welse Anwendung auf natürliche Mineralfasern, bei denen die Elementarfasern miteinander in Fächer- oder Büschfarm verbunden sind. In diesem Sinne findet die Erfindung vor allem Anwendung auf die Behandlung von Serpentinasbesten und Insbesondere auf Chrysotil·

Andererseits hat das Verfahren gemäß der Erfindung ein großes Inter/esse für die Auffaserungsbehandlung von Fasermaterial wie Asbest vor dessen Verarbeitung bei der Fablkation von Verbund-

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material. Die Verbesserung der Auffaserung gemäß der Erfindung wird in diesem Falle bestätigt durch die Verbesserung der Verstärkungsqualitäten, was bei einem Endverbundprodukt bestimmter mechanischer Eigenschaften eine wesentliche Wirtschaftlichkeit der Verstärkungscharge gestattet.

Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann die Befeuchtung des Rohmaterials gemäß jeder konventionellen Technik erfolgen, die es gestattet, in das Trockenmaterial eine Flüssigkeit wie Wasser einzubringen, bspw. durch vollsaugen lassen oder durch Mischung und langsame Homogenisierung. Der Grad der Befeuchtung wird so gewählt, daß das Material inform einer etwas plastischen Jedoch noch kompakten Masse vorliegt und vorzugsweise gerade so verformbar, daß das Material den langsamen Deformationen bei der Fließpreßbeanspruchung unterworfen werden kann. In allgemeinen hat das befeuchtete Material einen Wassergehalt zwischen 10 und 100 % bezogen auf das Gewicht des trockenen Fasermaterials und vorzugsweise in der Größenordnung von 13 bis 4-0 % dieses Gewichtes.

Der Arbeitsgang der Fließbeanspruchung kann realisiert werden mittels aller ansich bekannter Einrichtungen, im allgemeinen durch langsame Deformation des Materials bewirkt durch einen starken Druck und erzielt mittels mehrerer aufeinanderfolgender Durchgänge vorzugsweise kontinuierlich in ein und derselben Fließvorrichtung mit Rezykllsierung oder in mehreren einzelnen Vorrichtungen, die untereinander identisch oder unterschiedlich sind. Man kann zu diesem Zweck Insbesondere Pressen, Kalandervorrichtungen, Extrusionevorrichtungen und alle anderen Vorrichtungen bekannten Typs verwenden, die es ermöglichen, eine plastische oder pseudoplastische Masse graduell und ohne erhebliche Schlagbeanspruchung unter Druck zu setzen und fließen zu lassen.

Bei bestirnten Methoden der Anwendung der Erfindung erfolgt die Auffaserung bspw. durch Pressen des Materials durch ein· Extrusionedüse in einem Extruder oder in einer analogen Vorrichtung oder durch mehrmaliges Pressen in einer diskontinuierlichen arbeitenden Presse. Es 1st jedoch im allgemeinen bevorzugt, den

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Fließvorgang kontinuieftich durchzuführen durch laminares Durchtreten lassen des befeuchteten Materials zwischen Laminierflächen, die das Material einem progressiven variablen Druck unterwerfen, dessen Maximalwert vorteilhaft mindestens 60 kg pro Linearzentimeter beträgt. Höhere Drücke, die insbesondere Werte zwischen 200 kg /cm und 6 t/cm reichen sind noch mehr bevorzugt. Im allgemeinen und unabhängig von der jeweils verwendeten Fließtechnik bevorzugt man es unter so hohen Drücken zu arbeiten, daß man einen entsprechenden Auffaserungsgrad erzielt mit einer relativ begrenzten Anzahl von Durchgängen bspw. zwei bis dreißig Durchgängen.

Bei den bevorzugten Fließarbeitsgängen verwendet man Laminierflächen, die im Schnitt einander entgegengesetzte Krümmungen aufweisen, derart, daß der zur Verfugung stehende Raum zwischen den Flächen zum Durchtritt des Materials sich progressiv in Richtung des Strömens verringert und dann wieder zunimmt. Korillativ wächst der. Druck ausgeübt von den beiden Flächen, die zwischen sich das Material pressen, von 0 bis zu einem oberen Maximalwert von dem aus der Druck wieder progressiv abfällt, bis auf 0. Die beiden Flächen sind im allgemeinen relativ zueinander in Richtung der gewünschten Strömungsbewegung auch in Bewegung mit Geschwindigkeiten, die unterschiedlich sein können, jedoch vorzugsweise identisch sind, um so eine Forderung des Materials zu bewirken. Die kompakte duktile Masse wird langsamen Deformationen unter der Wirkung des Druckes unterworfen, der senkrecht wirkt zu einer Strömungsebene zwischen den Flächen. Praktisch gibt es wieder Turbolenzen noch Stöße noch Biegebeanspruchungen noch auch plötzliche Änderungen der Geschwindigkeit oder der Richtungen.

Die besten Verstärkungsergebnisse erzielt man wenn der Fließvorgang des Fasermaterials zwischen Oberflächen insbesondere zylindrischen Oberflächen gleichen Durchmessers erfolgt, die in einander entgegengesetzter Richtung alt identischen Umfangsgeschwindigkeiten umlaufen, derart, daß störende Reibungskräfte zwischen den Materialschichten vermieden werden, die zu unter-

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schiedlichen Geschwindigkeiten angetrieben würden. Die Laminierflächen bestehen im allgemeinen aus metallischem oder einem anderen Material mit glatter Oberfläche, derart, daß bei dem durchfließenden Material die Fasern immer sich frei in Richtung der Strömung orientieren können. Man vermeidet insbesondere Reißerscheinungen, die hervorgerufen werden könnten durch Oberflächen an denen das behandelte Material anhaftet. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung orientieren sich die Pasern quasi vollständig parallel zu der Fließrichtung während das Material dem Fließarbeitsgang unterworfen wird. Der Druck, der progressiv quer zu dieser Richtung auf die plastische Masse einwirkt, wird demgemäß im wesentlichen als Längsscherbelastung auf die in der Masse enthaltenen Fasern wirksam.

Gemäß einer bevorzugten Durchführungsform der Erfindung kann man die Fließbeanspruchung mittels einer Presse mit umlaufenden konischen Platten durchführen, in der das Material progressiv zwischen zwei konischen umlaufenden Flächen bewegt wird, welche wo der Abstand zwischen ihren Mantellinien am kleinsten ist, einen Druck von mindestens 60 kg/cm ausüben.

Mehr bevorzugt jedoch sind noch Vorrichtungen mit Pressen inform umlaufender Zylinder wie sie bei Kalandrieranlagen oder Laminieranlagen verwendet werden und die es erlauben, mit maximal Drücken oberhalb 200 kg/cm und vorzugsweise oberhalb 500 kg/cm zu arbeiten. In diesem Falle sind die Laminiertlachen zwischen denen das laminare Fließen des befeuchteten Materials erfolgt, die Mantelflächen von zwei parallelen Zylindern, die in zueinander entgegengesetztem Sinne umlaufen und zwischen sich das Fasermaterial fördern. Die Zylinder dieser Vorrichtungen können natürlich eine exakt runde Querschnittsform aufweisen, gemäß den Prinzipien, die in anderen Techniken an sich bekannt sind, während ihre Oberfläche im allgemeinen nicht perfekt gleichförmig ist. Es ist im Gegensatz zu bevorzugen, daß sie Nutenvertiefungen oder andere Deformationen aufweisen, die dazu dienen können, die Förderung des zu behandelnden Fasermaterials zu erleichtern. Die

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Unregelmäßigkeiten der Zylinderoberflächen oder gegebenenfalls anderer analoger Laminierflächen werden dabei jedoch so gewählt, daß sich keine erheblichen Biegebeanspruehungen auf die Fasern ergeben. Dabei raudifizieren insbesondere Deformationen inform flacher Vertiefungen nicht wesentlich die allgemeine Bewegungsrichtung des Materials und bewirken eine befriedigende Förderung während komplementäre Deformationen der beiden Zylinder,die so groß sind, daß sie im Betrieb nach Art von Verzahnungen ineinander greifen zur Folge hätten, daß die Fasern wechselnden Biegebeanspruehungen unterworfen würden, die Beschädigungen hervorrufen wurden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung, welche sich auf unterschiedliche Durchführungsarten des Verfahrens bezieht, die jedoch nicht beschränkend verstanden werden soll. Darüberhinaus enthalten die Beispiele, die die Ergebnisse von Vergleichsversuchen durchgeführt bei der Auffaserung von Amiant als Verstärkungsbestandteil entweder mit dem Verfahren gemäß der Erfindung oder gemäß den bisher üblichen Verfahren.

In allen Beispielen werden die Verstärkungseigenschaften des Amiantes ausgedrückt durch den technischen Verstärkungswert bestimmt gemäß den Standardtechniken FVT (Fibre Value Test: "Standard Method of Test for Asbestos Fiber Strength Unit", Quebec 5 Asbestos Mining Association, QAMA Designation F-2-72, 9. Ausgabe vom 5. Oktober I972). Diese Versuchstechniken ordnen den Fasermassen einen technischen Verstärkungswert zu, ausgedrückt in der Zahl von FVT Punkten, welche den Widerstand gegen Biegung einer gehärteten Platte wiedergibt, hergestellt unter vorgegebenen Bedingungen aus Amiant, Zement und Quarz. Wenn man den standarisierten FVT Versuch in seiner Gesamtheit auf eine Charge von Faserrohmaterial anwendet, so umfaßt er eine«Auffaserungsbehandlung des Amiantes, die trocken mit einem Kugelbrecher durchgeführt wird. In de« nachfolgenden Beispielen wird der technische Verstärkungswert genau unter diesen Bedingungen ermittelt mit Auffaserung mit einem Kugelbrecher als Vergleichswert. Die anderen Werte werden bestimmt, indem die Auffaserung

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mittels der klassischen Verfahren im Brecher mit Scheiben ersetzt wird, durch eine Auffaserungsbehandlung durch Fließpressen gemäß der Erfindung. In all diesen Fällen werden die Amiant-Zement-Quarz-Mischungen in wässriger Suspension zur Herstellung der Versuchsplatten ausgehend von den Fasermaterialien, die von dem Auffaserungsprozeß kommen, hergestellt, entweder im trocknen Zustand oder bereits im befeuchteten Zustand nach einer Auffaserung gemäß der Erfindung, wobei die Zusammensetzung berücksichtigt wird, die durch diese Normen vorgeschrieben ist und die Platten werden schließlich untersucht gemäß diesen Standardvorschriften.

Im übrigen sind die Zusammensetzungen und Gehalte in den Beispielen soweit nichts anderes ausdrücklich angegeben 1st, in Gewichts-^ bemessen.

Beispiel 1

Das in diesem Beispiel verwendete Fasermaterial besteht aus Chrysotil von Qrad 4 des Typs PAN-S, gewonnen im Abbaugebiet Pangani in Südafrika. Das Material wird so, wie es von der Mine angliefert wird einer Auffaserungsbehandlung unterworfen.

Vor einer Auffaserung gemäß der Erfindung wird das Material zunächst befeuchtet durch Zufügen von Wasser derart, daß es in eine pseudoplastische Masse umgewandelt wird, deren Gehalt an Wasser 25 Gewicht ε-# bezogen auf das Gewicht der Trockenfasern beträgt.

Die so vorbereitete feuchte Masse ist hinreichend duktil um einer Auffaserungsbehandlung durch Fließpressen unterworfen zu werden, die mittels einer Rotationspresse erfolgt wie man sie üblicherweise für die Herstellung von Spanplatten einsetzt. Die Spanplattenpresse, die in diesem Versuch verwendet wurde, besteht im wesentlichen aus zwei parallelen Zylindern von 300 an Durchmesser, die in zueinander entgegensetzter Richtung mit einer relativ langsamen OeschwindigkeIt (12 Upm) umlaufen und auf diese Weise die Faseraasee zwischen sich durchfördert. Die Vertiefungen

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welche bei Pressenzylindern dieses Typs vorhanden sind, und immer vertieft sind relativ zur zylindrischen Außenfläche erleichtern das Fördern der Masse ohne erheblich die mittlere Strömungslinie zu modifizieren und ohne merkbare Biegebeanspruchungen der Pasern mit sich zu bringen.

Die Masse der pseudoplastischen Beern wird demgemäß einer langsamen Deformation unter Druck unterworfen, der progressiv bis zu einem Druck von(4 t/cm) ansteigt, welcher Wert erreicht wird, zwischen den einander am nächsten liegenden Mantellinien der Zylinder. Das Material wird langsam kontinuierlich durch Schwerkraftwirkung in der Symmetrieebene der Vorrichtung bewegt und in gleicher Weise nach Durchgang zwischen den Zylindern ohne Schock oder Torbulenzen oder Druckänderungen aufgefangen.

Das Material wird in die gleiche Presse ohne Umrühren zurückgeführt. Die Zahl der Durchgänge ist veränderlich je nach den Versuchen.

Nach dieser Auffaserung wird das behandelte Material einer Naßklassierung nach Bauer Mac Nett unterworfen ( Normen ASTM-D2589-7O) was es ermöglicht, die granulometrische Verteilungskurve einer Probe von Asbestfasern zu bestimmen. Ausgehend von dieser Verteilungskurve berechnet man in gleicher Weise den Wert der mittleren Länge der Pasern in der Probe.

Die gleichen Messungen werden andererseits bei einem Rohfasermaterial durchgeführt, das keinerlei Auffaserungsbehändlung unterworfen worden ist sowie bei einem Material, das einer konventuellen Auffaserung unterworfen wurde, entweder durch Trockenbrechen während 45 min. in einem Scheibenbrecher, gefolgt von einem Durchgang in einen Tangusionszentrifugenbrecher bekannten Typs wie er im Handel unter der Bezeichnung PERPLEX erhältlich ist versehen mit einem Rost mit Löchern von Durchmesser 7 nun, oder mittels Trockenbrechen in einem Kugelbrecher wie er in der obenerwähnten PVT Norm spezifiziert ist.

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Für die verschiedenen so erhaltenen Verstärkungsfasern gibt die anliegende Tabelle die granulometrische Verteilung bei einer Siebung nach Bauer Mac Nett wieder, die mittlere berechnete Länge und andererseits den technischen Verstärkungswert bestimmt nach der Norm PVT ausgedrückt durch die Anzahl der FVT. Die Bezifferung der Versuche entspricht den verschiedenen oben zubereitet wie in dem Rahmen dieses Beispiels vorgesehen und angegeben unmittelbar nach der Tabelle:

Siebung nach Bauer Mac Nett (Mesh)

Probe	+4	+14	+35	+100	+200	-200	Mittlere	FVT-
							Länge	Punkte
							(mm)
1	19,6*	33,4*	19,2*	4,9*	4,2*	18,7*	1,331
2	5 *	15*	18,6*	13,8*	5,8*	41,8*	0,333	69,2
3	13,6*	29,1*	20,2*	10 *	2,3*	24,8*	0,907	82,5
4	11,2*	25.4*	20,8*	L0,4* 10,8*	2,5*	29.7*	0,700	89,1
5	11,3*	24,6*	18,9*	10,9*	2,3*	32,1*	0,644	85,2
6	3,3*	14,7*	18,9*	6,2*	46 *	0,283	65,0

1: Fasern wie von der Abbaustelle angeliefert 2: Nach Trockenbrechen in einem Schreibenbrecher 3: Nach Auffaserung durch vier Durchgänge in einer umlaufenden Spanplattenpresse

4: Nach 7 Durchgängen in dieser Presse 5: Nach 10 Durchgängen in dieser Presse 6: Fasern behandelt nach der Norm FVT

Die wiedergegebenen Ergebnisse zeigen deutlich die Überlegenheit der Proben 3, 4 und 5.

Nach 10 Durchgängen durch die Presse bei laminarer Deformation ist die mittlere Länge der Fasern noch praktisch doppelt so groß wie die, die man durch Trockenbrechen auf traditionellem Wege erhält. Die Länge verringert sich nicht wesentlich bei einer

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noch größeren Zahl von Durchgängen.

In gleicher Weise ergibt sich ein erheblich verringerter Anfall an "Stäuben¹¹ deren Verstärkungsrolle praktisch Null ist. Die Größe der Staubfraktion mit einem Durchmesser von kleiner als 52 Mikron (-200 mesh) ist bei 10 Durchgängen durch die Presse kleiner als 1O# absolut bezüglich des Anteils bei den klassischen Verfahren, was einer relativen Verringerung in der Größenordnung von 25Ji entspricht.

Die maximale Aufrechterhaltung der Länge und die stark verringerte Erzeugung von Sifitben beim Verfahren gemäß der Erfindung führen beide zu einer Verbesserung der Verstärkungsqualitäten wie dies verdeutlicht wird durch einen Vergleich der technischen Werte FVT.

Beispiel 2:

Als Vergleichsprobe, (Probe 7) erfolgt ein Trockenbrechen einer Asbestprobe von Typ A25 (72) vom Grad 4, gewonnen aus dem Abbaugebiet von Advocate in Kanada während 50 Minuten in einem Scheibe nbrecher. Gemäß der Standardtechnik nach FVT stellt man Asbestzement plat ten her aus 79,1 g Portlandzement, 52,7 g Kieselsäureanhydrid und 15,2 g Asbest, der wie oben definiert behandelt wurde.und man sieht einen Reifeprozeß von 18 Stunden bei 20⁰C und 100£ Feuchtigkeit vor und danach eine komplementäre Härtung im Autoklaven während 20 Stunden bei 170⁰C unter 8 Bar Wasserdampfdruck· Die dann erzielte Biegefestigkeit der Platten gemessen nach den geltenden Normen in dem FVT Verfahren beträgt 295,5kg/cm entsprechend einem technischen Verstärkungswert von 77,4 FVT.

Andererseits wird wiederum als Vergleichsprobe (Probe 8) eine Charge des gleichen Asbestes gebrochen jedoch vorher mit 30# Wasser befeuchtet, während 50 Minuten in einem Scheibenbrecher. Man stellt FVT Standardplatten her mit 80,56 g Portlandzement, 52,70 g Kieselsäureanhydrid und 10,7^ g Asbest entsprechend den vorher genannten FVT Versuchsverfahren. Die Endfestigkeit gegen Biegung der Platten gemessen nach den geltenden FVT Normen beträgt

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267,3 kg/cm entsprechend einem technischen Wert von 87,5 FVT. Punkten. Die Verbesserung durch Brechen im feuchten Zustand beträgt nur 130 gegenüber dem vorhergehenden Versuch.

Bei einer weiteren Probe (Probe 9) erfolgt eine Behandlung gemäß der Erfindung einer weiteren Probe von Asbesttyp A 25(72) aus dem Abbaugebiet von Advocate in Kanada mit vorhergehender Befeuchtung mit 500 Wasser bei 35 Durchgängen durch einen Extruder mit zylindrischer Düse. Man stellt Standard-FVT-Platten mit 8l,15g Zement, 54,1 g Kieselsäureanhydrid und 9,75 g Asbest her. Die Endrestigkeit gegen Biegung der Platten gemessen nach den geltenden Normen FVT beträgt 276 kg/cm² entsprechend 100,3 FVT-Punkten. Dies stellt eine Verbesserung von 300 gegenüber dem technischen Verstärkungswert der Fasern verglichen mit der ersten Probe dieses Versuchs dar.

Beispiel jj.

In diesem Versuch gemäß der Erfindung (Probe 10) verwendet man eine Probe des gleichen Asbestes wie im Beispiel 2 angefeuchtet mit 250 Wasser in einem Behälter, in dem die befeuchtete Masse durch einen sehr langsam umlaufenden Rührer (I5 bis 30 Upm) homogenisiert wird. Man unterwirft diese Masse danach einem Auffaserungsverfahren durch 60 Durchgänge in einer Rotationspresse in V-Scheiben wie sie von der Firma EIMCO hergestellt und auf den Markt gebracht wird. Eine solche Presse umfaßt zwei Kegel, die symmetrisch sii>d und mit schrägen Achsen umlaufen. Das zu behandelnde Material wird durch Schwerkraftwirkung im Zentrum der Vorrichtung zugeführt und mitgenommen durch laminare Deformation zwischen den Kegeln wo es einem Druck unterworfen wird, der 135 kg/cm erreicht. Das Rezyclisieren nach jedem Durchgang erfolgt kontinuierlich ohne Stoß.

Mit dem so auf ge faserten Asbest stellt man Standardplatten FVT her, deren Zusammensetzung 81,15 g Zement, 54,1 g Kieselsäureanhydrld und 9,75 g Asbest umfaßt. Der Endwiderstand gegen Biegung der Platten gemessen nach den FVT Normen beträgt 263 kg/ce entsprechend 95,7 FVT-Punkten. Dies bildet eine Verbesserung von 240 gegenüber dem technischen Verstärkungswert der Fasern bezogen

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auf den ersten Versuch des vorhergehenden Beispiels (Probe 7).

Beispiel 4:

In einem Versuch gemäß der Erfindung (Probe 11) befeuchtet man eine Probe von Asbest des Grades 4 Typ A 25 (72) aus dem Abbaugebiet von Advocate mit 25Ji Wasser. Man behandelt die pseudoplaetische Masse, die man so erhält mittels 15 Durchgängen in einer Spanplattenpresse des Typs, wie sie im Beispiel 1 beschrieben wurde, mit zwei Walzen von 300 mm Durchmesser mit Vertiefungen von 9 mm Durchmesser und 2,5 mm Tiefe. Das Material wird in ihr einer laminaren Deformation unter einem Maximaldruck von 6t/cm unterworfen.

Man stellt Standardplatten nach FVT her mit 81,15 g Zement, 54,1 g Kieselsäureanhydrid und 9,75 g Asbest der so behandelt wurde, entsprechend dem im Beispiel 2 erwähnten FVT Verfahren.

Der Endwiderstand gegen Biegung dieser Platten gemessen ent-

sprechend in anwendbaren FVT Normen beträgt 277 kg/cm . Der technische Verstärkungswert beträgt dementsprechend 100,5 FVT Punkten, was eine Verbesserung von 30# gegenüber der Probe 7 aus Beispiel 2 bildet.

In einem anderen Vergleichsversuch (Probe 12) behandelt man eine Probe des gleichen Asbestes vollständig gemäß der Standardtechnik nach FVT einschließlich eines Trockenbrechvorganges während 60 Minuten in einem Kugelbrecher. Die hergestellten Platten deren Zusammensetzung aus 79,1 g Zement und 52,7 g Kieselsäureaiihydrid auf 13,2 g Asbest betrug, wiesen einen Biegewiderstand von 272,6 kg/cm² auf, entsprechend einem technischen Verstärkungswert von 71,4 FVT-Punkten. Bezüglich dieser Technik beträgt die Verbesserung bei der Probe 11 die oben beschrieben wurde 4lJ<.

Beispiel 5:

In einem Vergleichsversuch (Probe 13) wird ein Asbest vom Typ P6-45 vom Grad 6 herstammend aus dem Ural UdSSR trocken während 30 Minuten in einem Scheibenbrecher gebrochen. Man stellt Standardplatten nach FVT her, mit 73,7^ g Zement, 49,16 g Kieselsäure-

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anhydrid und 22,1 g auf diese Weise behandelten Asbestes. Die Endfestigkeit gegen Biegung der Platten der Serie gemessen gemäß den geltenden Normen des FVT Verfahrens beträgt 271,1 kg/cm² entsprechend einem technischen Verstärkungswert von 5^4· PVT-Punkten.

Eine weitere Probe des gleichen Asbestes wird gemäß der Erfindung behandelt (Probe 14) durch Befeuchtung mit 25# Wasser und nachfolgender Auffaserung mittels 10 Durchgängen durch eine umlaufende Spanplattenpresse entsprechend Beispiel 1 unter einem Druck von 4t/cm. Man fertigt danach Standardplatten FVT an, mit 76,05 g Zement, 50,7 g Kieselsäureanhydrid und 18,25 g Asbest. Die Endfestigkeit gegen Biegung der Platten dieser Serie gemessen nach den geltenden Normen des FVT Verfahrens beträgt 268 kg/cm entsprechend 48,8 FVT Punkten. Dies entspricht einer Verbesserung von 24# gegenüber dem technischen Verstärkungswert der Fasern verglichen mit der Probe I3.

Beispiel 6:

In einem Vergleichsversuch (Probe 15) wird Asbest vom Typ 6D24 aus dem Abbaugebiet von Jeffrey in Kanada vom Grad 6 während 60 Minuten trocken in einem Kugelbrecher nach der Standardtechnik FVT gebrochen. Man stellt Standardplatten FVT her mit 72,14 g Zement, 48,1 g Kieselsäureanhydrid und 24,77 g Asbest. Die Endfestigkeit gegen Biegung der Platten dieser Serie gemessen nach den geltenden FVT Normen beträgt 269,5 kg/cm². Der entsprechende technische Verstärkungswert beträgt ^4,3 PVT Punkte.

In einem weiteren Versuch (Probe 16) gemäß der Erfindung verwendet man denselben Asbest Typ 6D24 aus dem Abbaugebiet von Jeffrey Kanada, Grad 6 angefeuchtet mit 25# Wasser. Danach werden 50-fach aufeinanderfolgend die befeuchteten Fasern in einem Haufwerk rekopiert und sie werden komprimiert in einer glatten Plattenpresse unter I50 kg/cm² Druck. Man stellt Standardplatten nach FVT her mit 76,05 g Zement, 50,7 g Kieselsäureanhydrid und 18,25 g Asbest. Gemessen nach den geltenden Normen der FVT Verfahren beträgt die Endfestigkeit gegen Biegung der Platten 265 kg/cm2 entsprechend 47,8 FVT Punkten. Dies entspricht einer

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Verbesserung von 39# gegenüber dem technischen Verstärkungswert der Pasern aus Probe I5.

Beispiel 7:

In einem Vergleichsversuch (Probe I7) wird Asbest vom Typ P6-45 aus dem Ural UdSSR nach der FVT Norm gebrochen während 60 Minuten trocken in einem Kugelbrecher. Man stellt Standardplatten FVT her mit 73,7^ g Zement, 49,16 g Kieselsäureanhydrid und 21,9 g Asbest. Die Endfestigkeit gegen Biegung der Platten beträ/gt 277,3 kg/cm² entsprechend 4o,3FVT Punkten.

In einem weiteren Versuch wird gemäß der Erfindung (Probe 18) eine weitere Probe desselben Asbestes mit 25# Wasser befeuchtet und danach die pseudoplastische Masse, die man so erhält, I5 Durchgängen in einer Spanplattenpresse des im Beispiel 1 beschriebenen Typs unterworfen mit zwei Walzen von 600 mm Durchmesser mit Vertiefungen von 20 mm Durchmesser und 5 mm Tiefe. Dabei wird das Material einer laminaren Deformation unter einem Maximaldruck von 2 t/cm unterworfen. Man stellt dann mit dem so behandelten Asbest Standardplatten nach FVT her unter Verwendung von 76,05 g Zement, 50,7 g Kieselsäureanhydrid und 18,25 g Asbest. Die Endbiegefestigkeit der'Platten gemessen nach den geltenden Normen des FVT Verfahrens beträgt 308,7 kg/cm . Der technische Verstärkungswert beträgt dementsprechend 56,1 FVT Punkte was eine Verbesserung von 39# gegenüber der obigen Probe 17 entspricht.

Die Erfindung 1st natürlich nicht auf die Einzelheiten der besonderen in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschriebene Durchführungsarten beschränkt. Sie erstreckt sich im Gegensatz auf alle Ausführungsvariationen der Behandlung. Gleicherweise ist die Erfindung nicht beschränkt auf die Anwendungsfälle die den Gegenstand der unterschiedlichen Beispiele ausmachten und sich auf die Auffaserung von Asbest vom Chrysotiltyp bezogen hinsichtlich seiner Verwendung als Verstärkungsmaterial wobei die Länge der Fasern im allgemeinen in der Größenordnung von 0,05 bis 10 mm lag. Die Behandlung durch Fließpressen gemäß der Erfindung ist in gleicher Weise

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anwendbar bspw. für die Auffaserung von Materialien bestimmt für andere Anwendungsfälle insbesondere von im allgemeinen noch längeren Pasern für Anwendung in der Textilindustrie.

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Claims

Patentansprüche

1.) Verfahren zum Behandeln eines Mineralfasermaterials zwecks dessen Auffaserung, dadurch gekennzeichnet, daß das Material nach Befeuchtung zur Ausbildung einer plastischen oder pseudoplastischen jedoch noch immer kompakten Masse einem

Fließpreßverfahren unterworfen wird, bei dem das Material im

wesentlichen Scherbeanspruchungen unterworfen ist, bei dem jedoch im wesentlichen Schlag- oder Biegebeanspruchungen auf die Pasern unterbleiben, so daß die Fasern sich in der plastischen

Masse in Abhängigkeit von den Resultierenden der Fließkräfte

frei ausrichten können.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material durch Zugabe einer Flüssigkeit wie Wasser befeuchtet wird.

3.) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt des befeuchteten Materials zwischen 10 und 100 Gewichts-^ liegt, vorzugsweise zwischen 15 und 40 Gewichts-^ bezogen auf das Gewicht des trockenen Einsatzmaterials.

4.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fließpreßbehandlung in mehreren aufeinanderfolgenden Durchgängen des Materials erfolgt in einer oder mehreren Fließvorrichtungen.

5.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fließvorgang durch laminares Fließen des befeuchteten Materials zwischen Laminierflächen durchgeführt wird, mittels denen das Material einem zunehmendem variablen Druck unterworfen wird, dessen Maximalwert mindestens 60 kg/cm beträgt.

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6.) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Laminierflächen, die von zwei parallelen umlaufenden Zylindern sind.

7.) Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Laminierflächen Deformationen wie Vertiefungen aufweisen zur Unterstützung der Materialforderung zwischen ihnen.

8.) Verfahren nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Maximalwert des Druckes zwischen 200 kg/cm und 6 t/cm vorzugsweise oberhalb 500 kg/cm liegt.

9.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fließvorgang durchgeführt wird, indem das befeuchtete Material durch eine Presse mit konischen umlaufenden schrägen Platten geführt wird.

10.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fließvorgang mittels eines Extrusionsverfahrens ausgeführt wird.

11.) Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Auffaserung eines natürlichen Fasermaterials wie Asbest insbesondere für Asbest vom Typ Chrysotil bei dem die Elementarfasern in Fächer-oder Büschelform miteinander verbunden sind.

12.) Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, für die Auffaserung eines Materials wie Asbest zwecks Anwendung desselben als Verstärkungsmaterial in Verbundmaterialien.

13.) Vorrichtung zur Behandlung eines Mineralfasermaterials gekennzeichnet durch Mittel geeignet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12.

14.) Aufgefasertes Material erhalten durch das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 und/oder mittels einer Vorrichtung nach Anspruch 13. 709882/0731