DE2749432A1

DE2749432A1 - Verfahren zur herstellung von zementprodukten

Info

Publication number: DE2749432A1
Application number: DE19772749432
Authority: DE
Inventors: Kuniaki Sato; Naomichi Yano
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1976-11-05
Filing date: 1977-11-04
Publication date: 1978-05-11
Also published as: NL7712139A; PH15178A; GB1590662A; US4152168A; AU507144B2; FR2370010A1; AU3034077A; DK491177A; DE2749432C3; NL176163C; FR2370010B1; NL176163B; DE2749432B2; NZ185576A

Description

KUBOTA TER MEER · MÖLLER · STEINMEISTER P-1 55

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zementprodukts durch Zugabe von Wasser zu einer Mischung aus Zement, einem festen anorganischen Zuschlagstoff und verstärkenden Fasern, wie Zementdachziegel bzw. Betondachziegel und dergleichen, die außergewöhnliche Eigenschaften hinsichtlich der mechanischen Festigkeit, des Wärmeisolationsvermögens und der Frier-Tau-Beständigkeit besitzen und die bei der Härtung nicht zur Bildung von Rissen neigen.

Zementdachziegel bzw. Betondachziegel werden üblicherweise aus einer Mischung aus Zement und Sand in einem Gewichtsverhältnis von 1:3 hergestellt, indem man die Mischung zu einem harten verkneteten Mörtel verarbeitet, den Mörtel in einer Formvorrichtung in Formen preßt, den überschüssigen Mörtel abkratzt, um den Mörtel in die gewünschte Form zu bringen, und die in den Formen enthaltenen Formgegenstände aus der Vorrichtung in die Härtungskammer überführt. Die in dieser Weise hergestellten Zementdachziegel sind jedoch nicht zufriedenstellend hinsichtlich der Biegefestigkeit, ihrer Wärmeisolationseigenschaften und der Beständigkeit gegen Einfrier-Auftau-Zyklen, zeigen ein relativ großes Gewicht und leiden an dem Nachteil, daß sie während des Härtens Risse bilden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren zur Herstellung von Zementprodukten anzugeben, bei dem eine wäßrige, gefärbte Zementzubereitung, die anorganische Teilchen enthält, auf die Oberfläche eines ungehärteten Zementprodukts aufgebracht werden kann, wobei die Teilchen in gleichmäßig verteilter Form und

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ohne Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche anhaften, was sonst wegen des Ablaufens der Zubereitung nicht möglich ist, so daß man ein Zementprodukt erhält, das auf der gesamten Oberfläche einen glanzlosen, gutaussehenden überzug aufweist.

Diese Aufgabe wird nun durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren, das darin besteht, daß man einen geschäumten anorganischen Zuschlagstoff, einen festen anorganischen Zuschlagstoff und verstärkende Fasern unter Bildung einer Zementmischung zu Zement zusetzt; die Zementmischung unter Zugabe von 3 bis 15 Gew.-1 Wasser, bezogen auf die Mischung, verknetet, wodurch man eine relativ harte verknetete Mischung erhält; die verknetete Mischung bei einem Druck von 200 bis 600 kg/cm^J unter Druck verformt; Wasser zu dem Formgegenstand zusetzt, um dessen Wassergehalt einzustellen; den Formgegenstand vor dem Härten auf eine Temperatur von 40 bis 70°C vorerhitzt; die Oberfläche des erhitzten Formgegenstandes mit einer wäßrigen Dispersion aus einem Harz und einem zementartigen Färbematerial bespritzt, die anorganische Teilchen mit einer Teilchengröße von 0,1 bis 1,5 mm enthält/ den beschichteten Gegenstand trocknet; eine gefärbte Harzzubereitung auf den Überzug aufbringt; und den erhaltenen Gegenstand in einem Autoklaven mit unter Druck stehendem Dampf aushärtet, wodurch man einen gefärbten Dachziegel oder ein ähnliches Zementprodukt erhält.

Das erfindungsgemäße Zementprodukt wird somit aus einer Mischung aus einem geschäumten anorganischen Zuschlagstoff, wie Bimsstein oder geschäumter bzw. geblähter kieselsäurehaltiger Sand, einem festen anorganischen Zuschlagstoff, wie Sand oder kieselsäurehaltiger Sand,

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und einem verstärkenden Fasermaterial, wie Asbestfasern, Glasfasern, Steinwolle, Stahlfasern, Vinylonfasern oder Kohlenstoffasern, Zement und einem Füllstoff, wie feste Zementabfälle,hergestellt. Dann gibt man Wasser in einer Menge von 3 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise von 5 bis 12 Gew.-%, bezogen auf die Mischung, zu der Zementmischung und verknetet die erhaltene Mischung in einer Mischeinrichtung, wodurch man eine relativ harte verknetete Mischung erhält.

Die verknetete Mischung wird dann unter Druck in eine Form eingeführt und bei einem Druck von 200 bis 600 kg/cm² zu einem Dachziegel bzw. einer Dachplatte verformt.

Anschließend wird der Formgegenstand in Wasser eingebracht oder mit Wasser behandelt, um seinen Wassergehalt einzustellen. Anschließend läßt man den Formgegenstand während 1 bis 2 Tagen stehen, wodurch eine spontane Härtung erfolgt, insbesondere eine Primärhärtung, was zur Folge hat, daß der Formgegenstand halbausgehärtet ist.

Dann bringt man ein färbendes pulverförmiges Material, das man durch Vermischen von Zement mit einem färbenden Pigment erhält, auf die Oberfläche des halbausgehärteten Gegenstandes auf. Dann unterzieht man dem Gegenstand einem sekundären Härten während etwa 10 Stunden in einem Autoklaven unter Verwendung von gesättigtem Dampf mit einem Druck von 5 bis 8 at. Man kann eine Harzüber-.zugszubereitung als färbendes Material auf den halbausgehärteten Gegenstand aufbringen, wozu man die Oberzugsschicht während einiger Minuten auf eine Temperatur von 60 bis 70°C erhitzt, um eine Farbschicht zu bilden.

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Bei dem oben beschriebenen Verfahren ist die zur Herstellung der verkneteten Mischung verwendete Wassermenge auf 3 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die Zementmischung, beschränkt, so daß der Zement das geringstmögliche Fließverhalten zeigt und daran gehindert wird, in das poröse Innere des geschäumten anorganischen Zuschlagstoffes einzudringen. Durch die Anwendung eines relativ geringen Verformungsdrucks von etwa 200 bis 600 kg/cm* wird erreicht, daß die Oberfläche des geschäumten anorganischen Zuschlagstoffs porös bleibt und nicht mit Zement verstopft wird. Bei einem Verformungsdruck von mehr als 600 kg/cm² wird der Zement in die poröse Struktur des geschäumten anorganischen Zuschlagstoffs hineingepreßt, während bei einem Druck von weniger als 200 kg/cm² der Formgegenstand wegen der zu geringen Verdichtung eine geringe Festigkeit zeigt, so daß er seine Form nicht vollständig beibehält.

Das folgende Beispiel dient der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel
Zu einer Mischung aus 9 Gew.-Teilen Asbest, 25 Gew.-Teilen kieselsäurehaltigem Sand, 33 Gew.-Teilen Zement, 19 Gew.-Teilen natürlichem Bimsstein und 15 Gew.-Teilen festen Zementabfällen gibt man 8 Gew.-% Wasser, bezogen auf die Mischung, und verknetet die erhaltene Mischung in einem Mischer. Dann verformt man die verknetete Mischung unter Anwendung eines Drucks von 400 kg/cm² zu einer 12 mm starken ebenen Platte. Man taucht die geformte Platte dann in Wasser ein und härtet sie anschließend während eines Tages spontan und härtet sie schließlieh in einem Autoklaven aus.

Der in dieser Weise bereitete Dachziegel bzw. die in dieser Weise erhaltene Dachdeckplatte wird dann bezüglich des spezifischen Gewichts, der Biegefestigkeit,

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der Einfrier-Auftau-Beständigkeit und der thermischen Leitfähigkeit mit einem Dachziegel bzw. einer Dachdeckplatte aus Asbestzement verglichen, der bzw. die nach einem Trockenverfahren unter Anwendung eines Zement/ Asbest-Gewichtsverhältnisses von 85:15 hergestellt worden ist. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt, aus der zu ersehen ist, daß der erfindungsgemäße Dachziegel dem Asbestzement-Dachziegel in jeder Hinsicht überlegen ist.

Tabelle

Eigenschaft

Spezifisches Gewicht (g/cm³)

Biegefestigkeit (kg/cm^a)

Thermische

Leitfähigkeit

(kKal/m-h°C)

Erfindungsgemäßer Dachziegel

1,5 120 0,3

Asbestζement-Dachziegel

2,2

85

0,5

Es ist erforderlich, daß Zementdachziegel mit einem nicht-glänzenden Oberzug gedämpften Farbtons versehen werden. Erfindungsgemäß wird dieser gefärbte Oberzug oder die gefärbte Deckschicht auf der nicht-ausgehärteten, preßverformten Zementplatte, deren geschäumter anorganischer Zuschlagstoff seinen ursprünglichen po-" rösen Zustand beibehalten hat, ausgebildet, indem man die Platte mit einer wäßrigen, gefärbten Zementzubereitung bespritzt, die anorganische Teilchen mit einer Teilchengröße von 0,5 bis 1,5 mm enthält, und den Oberzug trocknet, wodurch wegen der Anwesenheit der Teilchen eine nicht-glänzende Oberfläche gebildet wird. Dieses Verfahren ergibt ein zufriedenstellendes Produkt, das einen im wesentlichen nicht ablösbaren gefärbten

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Überzug aufweist, da die Oberfläche des ungehärteten Zementformgegenstandes mit der gefärbten Zementzubereitung imprägniert ist.

Wenn jedoch ein dreidimensionaler Gegenstand, wie ein Firstziegel, mit Hilfe dieses Verfahrens hergestellt werden soll, fließt die wäßrige, gefärbte Zementzubereitung an der vertikalen Oberfläche des Formgegenstandes ab, bevor die Zubereitung trocknet, was zur Folge hat, daß die anorganischen Teilchen der Zubereitung unter der Einwirkung der Schwerkraft sich bewegen und verschieben können, so daß die Teilchen keine zufriedenstellende glanzlose Oberfläche bilden können.

Zur Lösung dieses Problems wird der ungehärtete Formgegenstand erfindungsgemäß auf eine Temperatur von 40°C bis 70°C vorerhitzt, worauf eine gefärbte Emulsion oder eine gefärbte flüssige Zubereitung in Form einer Mischung aus einem Harz und dem anorganische Teilchen enthaltenden Zement auf die erhitzte Oberfläche des Formgegenstandes gespritzt wird. Da das in der Harzemulsion oder der Zubereitung enthaltene Lösungsmittel, wie Wasser, schnell verdampft, wodurch die Viskosität der Zubereitung abnimmt, erfolgt keine Verschiebung der abgeschiedenen Teilchen unter Einwirkung der Schwerkraft, so daß die Teilchen gleichmäßig verteilt an der Oberfläche des Formgegenstandes anhaften.

Der gebildete Formgegenstand wird während eines Tages spontan gehärtet, so daß der Zement einer schwachen Hydratationsreaktion unterliegt, worauf der Formgegenstand in einen Autoklaven eingebracht wird, in dem er während etwa 10 Stunden mit gesättigtem Dampf bei einem Druck von 5 bis 8 at erhitzt wird. Während des Härtens schmilzt das in der Zubereitung enthaltene und das die poröse Struktur des Zementformgegenstandes imprägnierende

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Harz auf der porösen Struktur und ergibt einen ausgezeichneten und im wesentlichen nicht ablösbaren überzug auf dem Zementformgegenstand.

Der ungehärtete Zementformgegenstand wird vorzugsweise auf eine Temperatur von 40 bis 70°C vorerhitzt. Bei Temperaturen von weniger als 40°C verdampft das in der Harzzubereitung enthaltene Wasser nicht in wirksamer Weise, während bei Temperaturen von mehr als 70⁰C der in dem Formgegenstand enthaltene Zement einer schnellen Hydratationsreaktion unterliegt, wodurch innere Spannungen verursacht werden, die zu Rissen in dem Formgegenstand führen können.

Die gefärbte Harzemulsion, der anorganische Teilchen zugesetzt werden, wird beispielsweise dadurch hergestellt, daß man ein Acryl-Urethan-Harz in einem Lösungsmittel löst und die erhaltene Lösung mit einem Pigment versetzt. Die gefärbte flüssige Zubereitung aus dem Harz und dem damit vermischten Zement, die weiterhin anorganische Teilchen enthält, erhält man durch Bereiten der nachstehend angegebenen gefärbten Zementzubereitung, Vermischen einer Menge der Zementzubereitung mit der gleichen Menge von gefärbtem kieselsäurehaltigem Sand, der als anorganische Teilchen verwendet wird und die gleiche Färbung besitzt wie die Zementzubereitung, und Vermischen einer Emulsion eines in Wasser dispergierbaren Harzes mit der gebildeten Mischung in einer Menge, die der 2- bis 3-fachen Menge der letzteren Mischung entspricht. Man bereitet die Emulsion des in Wasser dispergierbaren Harzes beispielsweise durch Zugabe von 65 Gew.-Teilen Wasser zu 100 Gew.-Teilen Acrylharz.

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Gefärbte Zementzubereitung

Siliciumdioxidmehl 7 Gew.-Teile

Titandioxid 12 Gew.-Teile

Zement 9 Gew.-Teile

Kieselsäurehaltiger Sand 3 Gew.-Teile

Asbest 2 Gew.-Teile

Pigment 67 Gew.-Teile

Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform versetzt man die Emulsion des in Wasser dispergierbaren Harzes mit Zementpulver, so daß der gebildete Überzug und das geformte Zementsubstrat im wesentlichen den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzen. Selbst wenn dann eine thermische Verformung erfolgt, ergeben sich keine thermischen Spannungen zwischen diesen beiden Bestandteilen, so daß die Ablösung des Überzugs vermieden werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der ungehärtete Zementformgegenstand auf 40 bis 70⁰C vorerhitzt und dann mit einer gefärbten flüssigen Harzzubereitung beschichtet, die man dadurch erhält, daß man eine gefärbte Zementzubereitung mit anorganischen Teilchen vermischt und dann mit einer Emulsion eines in Wasser dispergierbaren Harzes versetzt, wie es bei der oben beschriebenen Ausführungsform angegeben ist. Der in dieser Weise gebildete überzug wird dann getrocknet. Dann wird eine gefärbte Harzzubereitung, wie eine gefärbte Emulsion eines Acrylharzes, auf den beschichteten Formgegenstand aufgespritzt, wonach der erhaltene Gegenstand in einem Autoklaven mit gesättigtem Dampf bei 5 bis 8 at gehärtet wird. Da die gefärbte Emulsion auf den Gegenstand aufgebracht wird, nachdem der Überzug aus der gefärbten flüssigen Harzzubereitung aus der Harz-Zement-Mischung getrocknet worden ist, ergibt sich keine Vermischung der Farben durch das Vermischen der

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Zubereitungen. Weiterhin ist der Oberzug aus der gefärbten Emulsion als Folge der Anwesenheit von Teilchen, die gleichmäßig an der Oberfläche des Formgegenstandes anhaften, rauh, was zur Folge hat, daß der Emulsionsüberzug eine Oberfläche mit vermindertem Glanz besitzt. Da der Überzug aus der gefärbten Emulsion eine extrem geringe Dicke besitzt, scheint die Färbung der darunterliegenden Schicht aus der gefärbten Harz-Zement-Hischung bis zur Oberfläche durch, wodurch sich ein modifizierter Farbton ergibt. Der äußere Harzüberzug wird während des Härtens in dem Autoklaven eingebrannt, wodurch er gegen Wasser äußerst beständig wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der ungehärtete Zementformgegenstand auf 40 bis 70⁰C vorerhitzt und dann mit einer gefärbten flüssigen Harzzubereitung beschichtet, die man dadurch erhält, daß man eine gefärbte Zementzubereitung mit anorganischen Teilchen vermischt und dann zu der erhaltenen Mischung eine Emulsion eines in Wasser dispergierbaren Harzes zusetzt, wobei man in der Weise vorgeht, wie es weiter oben ausgeführt ist. Dann wird der gebildete überzug getrocknet. Anschließend wird eine gefärbte anorganische Überzugszubereitung, die beispielsweise kolloidales Siliciumdioxid enthält, auf den beschichteten Formgegenstand aufgespritzt, worauf der erhaltene Gegenstand während etwa 10 Stunden mit gesättigtem Dampf bei 5 bis 8 at gehärtet wird. Der in dieser Weise behandelte geformte Zementgegenstand wird dann abgekühlt und anschließend auf eine geeignete Temperatur vorerhitzt. Dann wird zur Herstellung eines Endprodukts eine transparente Harzüberzugszubereitung, beispielsweise des Typs mit zwei flüssigen Lösungsmitteln, insbesondere eine Urethanüberzugszubereitung, auf dem Gegenstand aufgebracht. Der überzug aus der gefärbten anorganischen Überzugszubereitung ist wegen der Anwesenheit der gleichmäßig an dem Substrat anhaften-

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den anorganischen Teilchen rauh und zeigt daher eine Oberfläche mit vermindertem Glanz. Da der Formgegenstand mit einem organischen Material beschichtet ist, ist er gegen eine Verfärbung weniger empfindlich.

Die erfindungsgemäß hergestellten Zementdachziegel bzw. Betondachziegel enthalten einen geschäumten anorganischen Zuschlagstoff. Selbst wenn sich das darin enthaltene Wasser beim Frieren ausdehnen sollte, wird die dadurch verursachte Volumenzunahme durch die Poren des geschäumten Zuschlagstoffes aufgefangen, so daß das Auftreten von Spannungen inhibiert und die Bildung von Rissen verhindert werden können. Die gebildeten Ziegel bzw. Platten besitzen daher eine große Beständigkeit gegen Einfrier-Auftau-Zyklen.

Claims

PATENTANWÄLTE

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER

D-80OO München 22 D-48OO Bielefeld

Triftstraße 4 Siekerwall 7 2749432

. Nov. 1977

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tM/th

KUBOTA LTD.,
22 Funadecho 2-chome, Naniwaku, Osaka/Japan

Verfahren zur Herstellung von Zementprodukten.

PATENTANSPRÜCHE

M J Verfahren zur Herstellung eines Zementprodukts durch Zugabe von Wasser zu einer Mischung aus Zement, einem festen anorganischen Zuschlagstoff und verstärkenden Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß man

durch Zugabe eines geschäumten anorganischen Zuschlagstoffs, eines festen anorganischen Zuschlagstoffs und verstärkenden Fasern zu Zement eine Zementmischung herstellt;

die Zementmischung unter Zugabe von 3 bis 15 Gew.-% Wasser, bezogen auf die Mischung, zu einer relativ harten Mischung verknetet;

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ORIGINAL INSPECTED

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die verknetete Mischung in einer Form unter Anwendung eines Drucks von 200 bis 600 kg/cm² preßverformt; Wasser zu dem Formgegenstand zusetzt, um dessen Wassergehalt einzustellen;

den Formgegenstand spontan unter Bildung eines halb ausgehärteten Gegenstandes aushärtet;

eine gefärbte flüssige Harzzubereitung, die anorganische Teilchen enthält, auf die Oberfläche des halb ausgehärteten Formgegenstandes aufträgt; und den erhaltenen Formgegenstand mit unter Druck stehendem Dampf aushärtet.
2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß man einen Dachziegel herstellt.
3. Verfahren zur Herstellung eines Zementprodukts,

durch Zugabe von Wasser zu einer Mischung aus Zement, einem festen anorganischen Zuschlagstoff und verstärkenden Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß man

durch Zugabe eines geschäumten anorganischen Zuschlagstoffs, eines festen anorganischen Zuschlagstoffs und verstärkenden Fasern zu Zement eine Zementmischung herstellt;
die Zementmischung unter Zugabe von 3 bis 15 Gew.-% Wasser, bezogen auf die Mischung, zu einer relativ harten Mischung verknetet;

die verknetete Mischung in einer Form unter Anwendung eines Drucks von 200 bis 600 kg/cm² preßverformt; Wasser zu dem Formgegenstand zusetzt, um dessen Wassergehalt einzustellen;

den Formgegenstand vor dem Härten auf eine Temperatur von 40 bis 70°C vorerhitzt;

eine gefärbte flüssige Harzzubereitung, die anorganische Teilchen enthält, auf die Oberfläche des vorer-

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hitzten, ungehärteten Formgegenstandes aufträgt; und

den erhaltenen Formgegenstand mit unter Druck stehendem Dampf aushärtet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine gefärbte flüssige Harzzubereitung, die anorganische Teilchen enthält, verwendet, die dadurch erhältlich ist, daß man eine Emulsion eines in Wasser dispergierbaren Harzes zu einer Mischung aus einer gefärbten Zementzubereitung und den anorganischen Teilchen zusetzt.
5. Verfahren nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet, daß man eine gefärbte flüssige Harzzubereitung, die anorganische Teilchen enthält, verwendet, die dadurch erhältlich ist, daß man

die anorganischen Teilchen zu einer gefärbten Emulsion eines in Wasser dispergierbaren Harzes zusetzt.
6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die gefärbte flüssige Harzzubereitung aufbringt, indem man die Oberfläche des Formgegenstandes mit einer Harzzubereitung bespritzt, die dadurch erhältlich ist, daß man eine Emulsion eines in Wasser dispergierbaren Harzes zu einer Mischung aus einem Pigment und den anorganischen Teilchen zusetzt, daß man den beschichteten Formgegenstand anschließend trocknet und daß man anschliessend auf den gebildeten Gegenstand eine gefärbte Harzzubereitung aufträgt.
7. Verfahren nach Anspruch 3,dadurch g e -

kennzeichnet, daß man eine gefärbte flüssige Harzzubereitung, die durch Zugabe einer Emulsion eines in Wasser dispergierbaren Harzes zu einer

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Mischung aus einem Pigment und den anorganischen Teilchen erhältlich ist, auf die Oberfläche des Formgegenstandes aufspritzt, daß man den beschichteten Formgegenstand trocknet und daß man anschliessend eine gefärbte anorganische Überzugszubereitung auf den erhaltenen Gegenstand aufbringt.
8. Verfahren nach Anspruch 7,dadurch gekennzeichnet, daß man den durch das Härten gebildeten Formgegenstand abkühlt, ihn erneut erhitzt und dann auf den erhitzten Gegenstand eine transparente Harzüberzugszubereitung aufbringt.
9. Verfahren nach Anspruch 6,dadurch g e kennzei chnet, daß man einen Dachziegel herstellt.

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