專利名稱：一種生產(chǎn)構件的方法
生產(chǎn)構件的方法，特別是由水硬性粘合的后期硬化材料和增強纖維的混合物制成的建筑構件的生產(chǎn)工藝及帶有粗糙表面的合成纖維的生產(chǎn)方法本發(fā)明涉及一種構件的生產(chǎn)方法，特別是由水硬性后期硬化材料加入增強纖維的混合物制成的建筑構件的生產(chǎn)方法，另外還包括表面粗糙的合成纖維的生產(chǎn)方法。
由水硬性膠凝材料，如水泥或熟石膏配制的混合物模壓制成的混凝土構件，石膏板等這類物件具有以下缺點堅硬、易于開裂并且抗拉度強大大低于其抗壓強度。為了克服上述缺點，入們便采用常規(guī)的加鋼筋、加護板，然而這并不能消除由于材料堅硬而產(chǎn)生的不良現(xiàn)象，如由于收縮而造成的開裂、由于震動影響而造成的破壞、剝落、碎裂。
為了降低硬度，可將增強纖維加入后期硬化的混合原料中。與在物件中一般是集中的鋼筋相比、纖維可在整個構件中形成較為密集的均勻分布的增強。這樣，在水硬性膠凝后期硬化材料中拌入均勻分布的切短纖維、就形成一種細纖維結構。
上述用纖維增強的混合物可采用各種材料的纖維制成。在早期，人們廣泛使用的是天然石棉纖維，但是由于其長度較短，石棉纖維增強的混合物制成的板、物件與不帶纖維增強的物件相比盡管具有很高的抗拉強度，但其硬度卻沒有明顯降低。
人們已經(jīng)知道，制造建筑構件的后期硬化混合物的材料包括有細的高強度的切短的鋼纖維、玻璃纖維和合成纖維。盡管這類構件的硬度得到了降低，并且開裂程度減小，但是使用鋼纖維時，所產(chǎn)生的腐觸問題以及使用玻璃纖維時由于水泥的堿性而使玻璃纖維受到破壞的問題，從而使上述構件的廣泛使用受到大大的限制。
盡管切短的合成纖維不會發(fā)生腐蝕，但其使用時也會產(chǎn)生兩個主要問題一方面為避免打結在其體中進行均勻攪拌，在一定程度上會遇到困難;另一方面將疏水的合成纖維浸入含有水的基體中，即將其凝結于凝固體而不被拔出和不產(chǎn)生松動，在一定程度上，也是難于實現(xiàn)的。
由于纖維帶有靜電以及由此產(chǎn)生的粘結性，這就從根本上抑制了對切短的合成纖維進行均勻攪拌。在第2035990號英國專利說明中，公開了一種目的在于克服上述問題的技術解決方案，該技術方案是將纖維涂上抗靜電材料，或在纖維材料中使抗靜電纖維。而第4039492號美國專利說明書則提出通過疏水表面處理來使纖維分散于濕的介質中。
從第2816457號西德專利說明書中可知，在水硬性膠凝材料的混合物中已使用了疏水合成纖維。
第592216號瑞士專利說明書中提出將由薄膜切制成的原纖化的纖維束摻入混凝土中。纖維均勻分散于基體中是這樣實現(xiàn)的。由于攪拌纖維束時所產(chǎn)生的力學影響，這些纖維逐漸地分解成纖維絲，此時已分解的纖維便混入基體中。
從第117/81號匈牙利專利說明書中可知，將合成纖維混入硬化體中而不被拔出是通過事先鋪設在硬化表面上的臨時層來實現(xiàn)的。而根據(jù)第1766/83號匈牙利專利說明書，將由薄膜切制成的原纖化的纖維固定于基體中是通過間歇中斷纖維的原纖維化過程來加以改善的。
第2025041號英國專利說明書公開的方法核心在于在制成合成纖維的同時在纖維表面形成凸起，這樣就可將纖維錨固于硬化材料中并消除了滑脫現(xiàn)象。在熱擠纖維的過程中當以具有不同軟化點的聚烯烴類混合物作為基本材料或者將熱固性樹脂混入熱塑性聚乙烯中，并由該混合物制成纖維。于是可形成凸起，而凸起是由埋入，但又突出于軟化材料外的非軟化部分形成的。然而，形成該凸起材料的非均質的成份卻有著嚴重的缺陷，上述帶凸起的纖維的抗拉強度最大為2700kg/cm2(在1.1-3.5g/纖維值之間變動)，該數(shù)值只相當于均質纖維強度的60-70%。另外這種帶凸起纖維的彈性模量為4000kg/cm2，這樣上述參數(shù)的降低就導致纖維增強的效果以及硬化后的最終產(chǎn)品的強度大為下降。另外的缺點是產(chǎn)品工藝上的限制，即凸起只能采用較粗的纖維制成，其直徑應為0.7-2.0mm(在纖維細度中這相當于3400-9800纖度，而該直徑超過平滑纖維的直徑一個數(shù)量級(即按纖維細度指數(shù)計算超過二個數(shù)量級)。因此在加入相同量纖維(纖維量)的情況下，粗纖維不能實現(xiàn)在混合物中均勻分布，而這種均勻分布又是有效提高突出和沖擊強度所必要的。另一方面，增加纖維量也會受到混合物壓實系數(shù)的限制，因為粗的堅硬纖維會使密實度降低，另外增加纖維量從經(jīng)濟上說也是不適宜的。
基于上面所述，目前利用切短的合成纖維來增強水硬性膠凝后期硬化基體，其增強效果還不能令入滿意。雖然具有良好纖維力學參數(shù)的疏水抗靜電型平滑纖維適于放入濕基體中，但是由于在硬化后的最終產(chǎn)品中不能獲得令入滿意的錨固，即產(chǎn)生纖維的滑脫現(xiàn)象，從而抑制了該纖維良好的力學特征的實現(xiàn)。另一方面，因為大量地加入纖維時混合和密實混合原料是不利的，因此使用帶有可實現(xiàn)良好錨固凸起，但具有較差的力學參數(shù)的纖維就會大大降低構件生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。
本發(fā)明的目的在于利用切短的纖維增強的水硬性膠凝后硬化混合物生產(chǎn)一種均勻的高質量最終產(chǎn)品，如建筑構件、板或其寧形狀的構件。在該產(chǎn)品中，具有最佳力學參數(shù)和構成細纖維結構的纖維能非常均勻地分散開，并能實現(xiàn)可靠的錨固而無滑脫現(xiàn)象。
本發(fā)明主要是根據(jù)以下的構思得出的，如果增加纖維的表面，并將纖維牢固地理設于基件中。同時保持合成材料的均質性，那么使用適合的細纖維就可得到均勻分散于基體中的纖維結構，并可獲得具有良好力學和物理特性的最終產(chǎn)品。另外通過拉伸和摩擦含有惰性顆粒填料的合成材料來生產(chǎn)所要求性質的初級纖維時，會使靠近纖維表面的上述一部分顆粒松動并且被去掉，這樣在該位置就形成具有帶凹坑表面上的短纖維。在此情況下纖維就會很容易地埋固于水硬性膠凝的密實的基體中，盡管沿纖維表面的其它顆粒在摩擦后仍埋在纖維中，但是它們具有了自由表面，這樣就為水硬性膠凝材料比起合成材料來提供了優(yōu)良的粘結性能。
基于上述認識，本發(fā)明采用一種方法來解決上述已有技術中存在的問題。該基體包括采用水硬性膠凝材料，添加劑和水配制而成，將合成纖維摻入該基體中，在模制成型后的給定條件下，上述得到的混合物硬化和/或使變硬。
本發(fā)明方法的主要特征在于將含有惰性顆粒填料的合成纖維摻入上述基體中，通過摩擦和磨蝕，和/或攪拌的影響使得纖維表面變得粗糙。應強調的是本發(fā)明方法中使用的“物件”的概念應理解成盡量廣泛的含義。除了各種各樣的建筑構件和板外，它還應包括鋪于凝結物上的整平層，以及石膏制品，填充孔洞的非模制材料等等。
根據(jù)本發(fā)明的一個最佳的實施方法，將由聚烯烴、如聚丙烯和/或聚乙烯、和/或它們的共聚物，和/或它們的混合物制成的單纖維絲摻入基體中，其中的單纖維絲以相對于干的無水基體質量部分的0.0.05～20，最好為0.1～1.0單纖維絲的長度為10～100mm，最好為20-60mm，其直徑(厚度)為0.04～0.8mm，最好0.1～1.2mm。單纖維絲中包含無機惰性顆粒，其粒徑為0.3～30μm。
另外，如改變截面和/或成波狀的合成纖維摻入基體中則更為有利，纖維可按等間距或不等間距地具有扁平的外形。可以按周期地進行模制，這樣在制造纖維過程中在讓纖維束通過熱固性設備之后，再引導其溫度仍為60～80℃的還處于發(fā)熱狀態(tài)的該纖維束通過帶助的滾軸，從而使纖維有規(guī)則地即沿一個平面排列在一起。按此方式借助冷塞，由滾軸上的肋條就可在纖維上按一定間距壓制上相同的凹痕，在凹痕處，纖維的厚度減小為原有直徑的70%，即纖維被壓扁了，但其截面面積保持不變。
本發(fā)明另一個實施方法的特征在于將絞合成的合成纖維束摻入基體中，該纖維束在卷曲狀態(tài)利用熱傳遞加以固定。
纖維束的適合長度為15～70mm沿其幾何縱軸線方向的扭度為90～360°。，最好為180～270°。
上述所有纖維品種均具有抗靜電和/或疏水性。
使用絞合成的合成纖維很容易使纖維絲均勻而不帶結地分散于基體中，將非絞合的薄膜纖維來分成單纖維絲需要進行大量的機械操作即攪拌。實際上這需要將1-2分鐘的攪拌時間延長至3-4分鐘，而這顯然是過長了。同時纖維的可允許摻入量相對較小，約為1-2kg/m3。而由單纖維絲絞合成的切短纖維束在攪拌過程中僅用很小的機械操作影響下就會很容易分解并且纖維絲可均勻分散于基體中。另外，在使用絞合纖維束時的攪拌時間增加量僅僅為20-40秒，而纖維的摻入量卻可達10-20kg/m3。
本發(fā)明的主題還包括一種制備具有粗糙表面的合成纖維的方法，在方法中纖維通過拉伸和抽拔合成的原材料而制成，本方法的特征在于使含有惰性顆粒填料的合成材料來生產(chǎn)纖維，通過摩擦將由于拉伸方式而處于松動狀態(tài)的沿表面的惰性顆粒從纖維上去掉，這樣在該去掉的位置以及位于去掉顆粒的位置的邊緣上便形成了被拔出的短纖維和凹坑，并且在給定條件下惰性顆粒由于摩擦而帶有自由表面。
在第167063號匈牙利專利說明書中已公開了適合生產(chǎn)上述這種帶有粗糙表面的纖維的合成材料。
下面結合附圖對本發(fā)明加以詳細描述，該附圖為本發(fā)明的按比例放大圖，描述了用于本發(fā)明方法的纖維的生產(chǎn)工藝，其中

圖1為放大的表面?zhèn)纫晥D，表示在拉伸階段前纖維所處的狀態(tài);
圖2為根據(jù)本發(fā)明方法制成的處于要摻入基體時的最后階段的纖維絲。
在本發(fā)明的方法中所用的纖維材料，為含有一般性填料的聚烯烴，基本材料可以是聚丙烯，聚乙烯或線型聚乙烯，而基本材料中的填料是平均粒為3μm的固體粒狀材料，如粉狀白堊或滑石。除固體粒狀填料以外纖維的基本材料外，一般還包括合成橡膠和表面活性劑，這些材料可大大提高顆粒與聚烯烴基體的結合效果?？梢灾琅c上述填料混合的合成材料具有以下已知特性在擠壓和后拉伸過程中，拉伸的范圍和靠近摻入的填料顆粒附近的大分子的定位局部地大于材料的其它部位，而這將提高材料的抗拉強度和彈性模量，盡管埋入的惰性顆粒會削弱這種粒徑為100-200μm的細纖維的有效截面。
圖1表示處于粗糙拉伸階段之前的狀態(tài)，由上述材料制成的纖維，該纖維以數(shù)字1表示。纖維長度用h表示，纖維直徑用D表示。圖中虛線表示沿纖維表面埋入的惰性顆粒2。纖維在惰性顆粒2所處位置帶有小凸起3。
如果將圖1所示的纖維1進一步拉伸，如圖2所示，則其長度h增至H，其直徑D縮小至d(H＞h且d＜D)，作為擠壓和拉伸的結果?？拷砻娴奶盍项w粒，即惰性顆粒處于松動狀態(tài)，這樣不用施加很大的力就可將顆粒2從纖維上去掉。從而在顆粒去掉的位置附近形成與纖維1幾何縱軸線X相平行的錠狀凹坑。根據(jù)本發(fā)明，去掉的顆粒的力是由摩擦和磨蝕纖維而產(chǎn)生的。
在被去掉的惰性顆粒的地方出現(xiàn)凹坑(凹槽)4，這樣位于該凹坑4處的包覆顆粒的合成材料層經(jīng)細纖維化形成聚合薄層由于摩擦，局部進一步開裂、解體，從而沿凹坑邊緣便出現(xiàn)了凹槽和長的或短的纖維5，而上述凹坑大量地出現(xiàn)在纖維1的特定表面上。
位于纖維表面一定深度以下的惰性顆粒2，在拉伸和摩擦時并未被去掉，而在纖維表面上的凸起3(如圖1所示)則被剝開磨損，從而使下面的顆粒具有自由表面。這些自由表面的顆粒表面已在圖2中示出，這些惰性顆粒的自由表面與水硬性膠凝材料的粘結性要大大超過合成材料表面的粘結性，這樣這些顆粒的自由表面就提高了整個纖維1的疏水性以及纖維與基體的化學鍵合。
當纖維1摻入基體中時，纖維表面的形態(tài)進一步發(fā)生改變，結果纖維的優(yōu)越性能也進一步得到加強。因為在顆粒附近非常容易拉伸的纖維材料趨向細纖維化，這樣在攪拌時水泥、砂子、礫石等顆粒對纖維表面的磨蝕影響以及在某些類型的攪拌機產(chǎn)生的很大的剪切和壓縮影響就更增加了原纖化的程度。
按如上方式所生產(chǎn)的纖維1的力學參數(shù)等于或大于由不加填料的基本材料制成的具有平滑表面的纖維的力學參數(shù)，同時纖維表面周圍充滿著水硬性膠凝材料，如水泥的結晶分子，而在該纖維表面又非常均勻地分布著一系列的凹坑，這樣纖維1便可良好地錨固于基體中而無滑脫現(xiàn)象。由于凹坑4(如圖2所示)上的短纖維5是埋入水硬性膠凝材料中的，并且由于(如圖2所示的區(qū)域)惰性顆粒的自由表面與水硬性膠凝材料的粘結性能遠遠超過合成纖維表面的粘結性，這樣就提高了連接效果。與本說明書已有技術介紹部分所述的帶有凸起的纖維相比，本發(fā)明的纖維的抗拉強度可提高100%，而彈性模量可提高50%。顯然這將便于混合原料的加工，同時采用本發(fā)明的纖維制造產(chǎn)品，該產(chǎn)品將取得更為有利的力學、物理和經(jīng)濟特性。通過正確選擇基本的顆粒(加料)以及攪拌工藝，含有惰性顆粒的切短纖維表面就可達到所要求的粗糙程度。在這里并不需進行摩擦和磨蝕，而只需進行攪拌，即緊靠纖維表面的惰性顆粒在攪拌時與只在基體中的纖維相脫離，結果產(chǎn)生延后的原纖化，即在纖維表面產(chǎn)生凹坑和原纖化以及使留下的惰性顆粒帶有自由表面。
下面通過具體實施例對本發(fā)明詳細說明實例1根據(jù)本發(fā)明方法生產(chǎn)7-15mm厚的飾面構件，用100份重量的350pc水泥和200份重量的粒徑為0-4mm的砂子以及為獲得水灰比為0.65的混合物所需要的水制成基體，然后將如圖1和圖2所示的前述的長度為40mm和直徑為0.15的3份重量的帶有粗糙表面的合成纖維摻入該基體中，將切短的單纖維制成絞合纖維束與基體一起攪拌，攪拌時間為30秒，結果絞合纖維束分解成纖維絲并均勻地分散于基體中。
將這種含有纖維的基體加工成型并使其硬化，這樣得到的最終產(chǎn)品則具有良好的韌性和較高的抗沖擊強度，且無收縮裂縫，其抗彎和抗拉強度為14-15MPa，產(chǎn)品中的材料密實且外表光滑。
為了進行比較，可將由在本說明書中已有技術介紹部分所述的已公知的帶凸起表面的非均質合成材料制成的粗合成纖維摻入按上述實例1的配方制成的基體中，為了獲得14-15MPa的抗彎-拉強度，則要摻入15份重量的上述粗纖維，而這相當于本發(fā)明纖維摻入量的5倍。顯然從經(jīng)濟效益方面考慮這是不可取的，另外也會造成硬化構件不能達到足夠的密實度以及其表面也不光滑。
實例2利用本發(fā)明的方法制造樓板罩面層，基體由100份重量的350pc水泥，粒徑0-1mm100份重量的砂子以及使基體水灰比達到0.57，所需要的水。
將3份重量的切短至25mm長帶有粗糙表面的由單纖維絲制成的絞合纖維束摻入上述基體中，纖維絲直徑為0.12mm。經(jīng)過40分鐘的攪拌，絞合纖維束分離成纖維絲，并均勻分散混合物中。將這種纖維混合物鋪在混凝土樓板上，抹平并使其硬化，這種固體罩面層具有很高的抗沖擊強度，并且無收縮裂縫，其抗彎和抗拉強度可達13.1MPa韌度指數(shù)可達11。
但是如果將切短的具有與上述實例2纖維等直徑、等長度、等強度但無粗糙表面的合成纖維摻入相同成份的基體中，則最終產(chǎn)品的抗彎和抗拉強度僅為9.4MPa，即要比根據(jù)本發(fā)明制成的產(chǎn)品低40%。
本發(fā)明的優(yōu)點在于因為能在構件中形成一個均勻分散的、理想分布的纖維結構且纖維絲錨固于基體中而無滑脫現(xiàn)象，故這種帶有粗糙表面的纖維制成的最終產(chǎn)品具有良好的力學和物理參數(shù)。另外構件生產(chǎn)的經(jīng)濟指標也要高于解決類似目的的已公知的技術方案。
當然本發(fā)明并不局限于上述實施例，它可在權利要求保護范圍之內(nèi)的許多其它方式來實現(xiàn)。
權利要求
1.一種物件特別是建筑構件的生產(chǎn)方法，該方法，采用水硬性膠凝材料，添加劑和水制成基體，將合成纖維摻入該基體中，在混凝土惰況時用模制成型后的混合物硬化和/或使其變硬，其特征在于將含有惰性顆粒填料的合成纖維(1)摻入上述基體中，通過摩擦和磨蝕，和/或攪拌的影響使得纖維表面變得粗糙。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于將單纖維絲摻入基體中，其摻入量相對于的無水基體的質量為0.05-20.0最好為0.1-1.0份重量。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于將單纖維絲摻入基體中，該纖維絲的長度為10-100mm，最好為20-60mm，直徑(厚度)為0.04-0.8mm，最好為0.1-0.2mm，單纖維絲中含有藁櫳鑰帕?，其粒径?.3-30μm。
4.根據(jù)權利要求1-3中的任何一項所述的方法，其特征在于將單纖維絲摻入基體中，該單纖維絲由聚烯烴，適合的有聚丙烯和/或它們的共聚物，和/或它們的混合物制成。
5.根據(jù)權利要求1-4中的任何一項所述的方法，其特征在于將截面發(fā)生變化和/或成波狀的合成纖維摻入基體中。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于將由冷塞形成的按等間距或非等間距具有扁平外形的合成纖維摻入基體中。
7.根據(jù)權利要求1-6中的任何一項所述的方法，其特征在于將絞合成的合成纖維束摻入基體中，該纖維束通過在卷曲狀態(tài)的熱傳遞加以固定。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于將長度為15-17mm沿幾何縱軸線方向的扭轉度為90。-360，最好為180-2270°的纖維束摻入基體中。
9.根據(jù)權利要求1-8中的任何一項所述的方法，其特征在于將抗靜電的和/或疏水合成的纖維摻入基體中。
10.一種用于加強物件的具有粗糙表面的合成纖維制造方法，主要由后期硬化材料制成的，在該方法的過程中，纖維由合成原材料通過拉伸和擠壓制成，其特征在于使用含有惰性顆粒填料的合成材料來生產(chǎn)纖維，通過摩擦和磨蝕，將由于拉伸而處于松動狀態(tài)的在表面上的惰性顆粒(2)從纖維上去掉，在該去掉顆粒的位置和/或該去掉顆粒的位置邊緣上形成有被拔出的短纖維(5)和凹坑(4)，并且在給定條件下其它惰性顆粒由于摩擦而帶有自由表面。
全文摘要
將帶有粗糙表面的合成纖維摻入水硬性膠凝基體中。該纖維用合成材料通過拉伸和擠壓制成，在纖維中含有惰性顆粒(2)的填料。通過摩擦和磨蝕將沿表面的惰性顆粒(2)從纖維上去掉，在去掉的惰性顆粒的位置形成凹坑(4)，而沿該凹坑邊緣伸出有被拉出的短纖維(5)，其它的顆粒(2)帶有自由表面，如采用正確的攪拌工藝和填料，那么僅僅通過攪拌過程就可實現(xiàn)顆粒的去掉，挖出和延后原纖化。帶有粗糙表面的纖維(1)能牢固地錨固于基體中而無滑脫現(xiàn)象。
文檔編號B28C7/06GK1036358SQ8810880
公開日1989年10月18日 申請日期1988年11月23日 優(yōu)先權日1987年11月24日
發(fā)明者塞蓋依·道馬什, 納吉·加多爾, 塞德爾·尤利亞娜, 多博斯·約瑟夫, 代熱尼·伊斯特瓦, 鮑博什·拉斯洛, 蓋切尼·久洛, 瓦爾高·貝拉 申請人:匈牙利科學院自然科學研究所