生产构件的方法，特别是由水硬性粘合的后期硬化材料和增强纤维的混合物制成的建筑构件的生产工艺及带有粗糙表面的合成纤维的生产方法

本发明涉及一种构件的生产方法，特别是由水硬性后期硬化材料加入增强纤维的混合物制成的建筑构件的生产方法，另外还包括表面粗糙的合成纤维的生产方法。

由水硬性胶凝材料，如水泥或熟石膏配制的混合物模压制成的混凝土构件，石膏板等这类物件具有以下缺点：坚硬、易于开裂并且抗拉度强大大低于其抗压强度。为了克服上述缺点，入们便采用常规的加钢筋、加护板，然而这并不能消除由于材料坚硬而产生的不良现象，如由于收缩而造成的开裂、由于震动影响而造成的破坏、剥落、碎裂。

为了降低硬度，可将增强纤维加入后期硬化的混合原料中。与在物件中一般是集中的钢筋相比、纤维可在整个构件中形成较为密集的均匀分布的增强。这样，在水硬性胶凝后期硬化材料中拌入均匀分布的切短纤维、就形成一种细纤维结构。

上述用纤维增强的混合物可采用各种材料的纤维制成。在早期，人们广泛使用的是天然石棉纤维，但是由于其长度较短，石棉纤维增强的混合物制成的板、物件与不带纤维增强的物件相比尽管具有很高的抗拉强度，但其硬度却没有明显降低。

人们已经知道，制造建筑构件的后期硬化混合物的材料包括有细的高强度的切短的钢纤维、玻璃纤维和合成纤维。尽管这类构件的硬度得到了降低，并且开裂程度减小，但是使用钢纤维时，所产生的腐触问题以及使用玻璃纤维时由于水泥的碱性而使玻璃纤维受到破坏的问题， 从而使上述构件的广泛使用受到大大的限制。

尽管切短的合成纤维不会发生腐蚀，但其使用时也会产生两个主要问题：一方面为避免打结在其体中进行均匀搅拌，在一定程度上会遇到困难;另一方面将疏水的合成纤维浸入含有水的基体中，即将其凝结于凝固体而不被拔出和不产生松动，在一定程度上，也是难于实现的。

由于纤维带有静电以及由此产生的粘结性，这就从根本上抑制了对切短的合成纤维进行均匀搅拌。在第2035990号英国专利说明中，公开了一种目的在于克服上述问题的技术解决方案，该技术方案是将纤维涂上抗静电材料，或在纤维材料中使抗静电纤维。而第4039492号美国专利说明书则提出通过疏水表面处理来使纤维分散于湿的介质中。

从第2816457号西德专利说明书中可知，在水硬性胶凝材料的混合物中已使用了疏水合成纤维。

第592216号瑞士专利说明书中提出将由薄膜切制成的原纤化的纤维束掺入混凝土中。纤维均匀分散于基体中是这样实现的。由于搅拌纤维束时所产生的力学影响，这些纤维逐渐地分解成纤维丝，此时已分解的纤维便混入基体中。

从第117/81号匈牙利专利说明书中可知，将合成纤维混入硬化体中而不被拔出是通过事先铺设在硬化表面上的临时层来实现的。而根据第1766/83号匈牙利专利说明书，将由薄膜切制成的原纤化的纤维固定于基体中是通过间歇中断纤维的原纤维化过程来加以改善的。

第2025041号英国专利说明书公开的方法核心在于：在制 成合成纤维的同时在纤维表面形成凸起，这样就可将纤维锚固于硬化材料中并消除了滑脱现象。在热挤纤维的过程中当以具有不同软化点的聚烯烃类混合物作为基本材料或者将热固性树脂混入热塑性聚乙烯中，并由该混合物制成纤维。于是可形成凸起，而凸起是由埋入，但又突出于软化材料外的非软化部分形成的。然而，形成该凸起材料的非均质的成份却有着严重的缺陷，上述带凸起的纤维的抗拉强度最大为2700kg/cm2（在1.1-3.5g/纤维值之间变动），该数值只相当于均质纤维强度的60-70%。另外这种带凸起纤维的弹性模量为4000kg/cm2，这样上述参数的降低就导致纤维增强的效果以及硬化后的最终产品的强度大为下降。另外的缺点是产品工艺上的限制，即凸起只能采用较粗的纤维制成，其直径应为0.7-2.0mm（在纤维细度中这相当于3400-9800纤度，而该直径超过平滑纤维的直径一个数量级（即按纤维细度指数计算超过二个数量级）。因此在加入相同量纤维（纤维量）的情况下，粗纤维不能实现在混合物中均匀分布，而这种均匀分布又是有效提高突出和冲击强度所必要的。另一方面，增加纤维量也会受到混合物压实系数的限制，因为粗的坚硬纤维会使密实度降低，另外增加纤维量从经济上说也是不适宜的。

基于上面所述，目前利用切短的合成纤维来增强水硬性胶凝后期硬化基体，其增强效果还不能令入满意。虽然具有良好纤维力学参数的疏水抗静电型平滑纤维适于放入湿基体中，但是由于在硬化后的最终产品中不能获得令入满意的锚固，即产生纤维的滑脱现象，从而抑制了该纤维良好的力学特征的实现。另一方面，因为大量地加入纤维时混合和密实混合原料是不利的，因此使用带有可实现良好锚固凸起， 但具有较差的力学参数的纤维就会大大降低构件生产的经济效益。

本发明的目的在于利用切短的纤维增强的水硬性胶凝后硬化混合物生产一种均匀的高质量最终产品，如建筑构件、板或其宁形状的构件。在该产品中，具有最佳力学参数和构成细纤维结构的纤维能非常均匀地分散开，并能实现可靠的锚固而无滑脱现象。

本发明主要是根据以下的构思得出的，如果增加纤维的表面，并将纤维牢固地理设于基件中。同时保持合成材料的均质性，那么使用适合的细纤维就可得到均匀分散于基体中的纤维结构，并可获得具有良好力学和物理特性的最终产品。另外通过拉伸和摩擦含有惰性颗粒填料的合成材料来生产所要求性质的初级纤维时，会使靠近纤维表面的上述一部分颗粒松动并且被去掉，这样在该位置就形成具有带凹坑表面上的短纤维。在此情况下纤维就会很容易地埋固于水硬性胶凝的密实的基体中，尽管沿纤维表面的其它颗粒在摩擦后仍埋在纤维中，但是它们具有了自由表面，这样就为水硬性胶凝材料比起合成材料来提供了优良的粘结性能。

基于上述认识，本发明采用一种方法来解决上述已有技术中存在的问题。该基体包括采用水硬性胶凝材料，添加剂和水配制而成，将合成纤维掺入该基体中，在模制成型后的给定条件下，上述得到的混合物硬化和/或使变硬。

本发明方法的主要特征在于将含有惰性颗粒填料的合成纤维掺入上述基体中，通过摩擦和磨蚀，和/或搅拌的影响使得纤维表面变得粗糙。应强调的是本发明方法中使用的“物件”的概念应理解成尽量广泛的含义。除了各种各样的建筑构件和板外，它还应包括铺于凝结物上的整平层，以及石膏制品，填充孔洞的非模制材料等等。

根据本发明的一个最佳的实施方法，将由聚烯烃、如聚丙烯和/或聚乙烯、和/或它们的共聚物，和/或它们的混合物制成的单纤维丝掺入基体中，其中的单纤维丝以相对于干的无水基体质量部分的0.0.05～20，最好为0.1～1.0

单纤维丝的长度为10～100mm，最好为20-60mm，其直径（厚度）为0.04～0.8mm，最好0.1～1.2mm。单纤维丝中包含无机惰性颗粒，其粒径为0.3～30μm。

另外，如改变截面和/或成波状的合成纤维掺入基体中则更为有利，纤维可按等间距或不等间距地具有扁平的外形。可以按周期地进行模制，这样在制造纤维过程中在让纤维束通过热固性设备之后，再引导其温度仍为60～80℃的还处于发热状态的该纤维束通过带助的滚轴，从而使纤维有规则地即沿一个平面排列在一起。按此方式借助冷塞，由滚轴上的肋条就可在纤维上按一定间距压制上相同的凹痕，在凹痕处，纤维的厚度减小为原有直径的70%，即纤维被压扁了，但其截面面积保持不变。

本发明另一个实施方法的特征在于将绞合成的合成纤维束掺入基体中，该纤维束在卷曲状态利用热传递加以固定。

纤维束的适合长度为15～70mm沿其几何纵轴线方向的扭度为90～360°。，最好为180～270°。

上述所有纤维品种均具有抗静电和/或疏水性。

使用绞合成的合成纤维很容易使纤维丝均匀而不带结地分散于基体中，将非绞合的薄膜纤维来分成单纤维丝需要进行大量的机械操作即搅拌。实际上这需要将1-2分钟的搅拌时间延长至3-4分钟，而这显然是过长了。同时纤维的可允许掺入量相对较小，约为1-2 kg/m3。而由单纤维丝绞合成的切短纤维束在搅拌过程中仅用很小的机械操作影响下就会很容易分解并且纤维丝可均匀分散于基体中。另外，在使用绞合纤维束时的搅拌时间增加量仅仅为20-40秒，而纤维的掺入量却可达10-20kg/m3。

本发明的主题还包括一种制备具有粗糙表面的合成纤维的方法，在方法中纤维通过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颗粒填料的合成材料来生产纤维，通过摩擦将由于拉伸方式而处于松动状态的沿表面的惰性颗粒从纤维上去掉，这样在该去掉的位置以及位于去掉颗粒的位置的边缘上便形成了被拔出的短纤维和凹坑，并且在给定条件下惰性颗粒由于摩擦而带有自由表面。

在第167063号匈牙利专利说明书中已公开了适合生产上述这种带有粗糙表面的纤维的合成材料。

下面结合附图对本发明加以详细描述，该附图为本发明的按比例放大图，描述了用于本发明方法的纤维的生产工艺，其中：

图1为放大的表面侧视图，表示在拉伸阶段前纤维所处的状态;

图2为根据本发明方法制成的处于要掺入基体时的最后阶段的纤维丝。

在本发明的方法中所用的纤维材料，为含有一般性填料的聚烯烃，基本材料可以是聚丙烯，聚乙烯或线型聚乙烯，而基本材料中的填料是平均粒为3μm的固体粒状材料，如粉状白垩或滑石。除固体粒状填料以外纤维的基本材料外，一般还包括合成橡胶和表面活性剂，这些材料可大大提高颗粒与聚烯烃基体的结合效果。可以知道与上述填料混合的合成材料具有以下已知特性：在挤压和后拉伸过程中，拉伸的范围和靠近掺入的填料颗粒附近的大分子的定位局部地大于材料的其 它部位，而这将提高材料的抗拉强度和弹性模量，尽管埋入的惰性颗粒会削弱这种粒径为100-200μm的细纤维的有效截面。

图1表示处于粗糙拉伸阶段之前的状态，由上述材料制成的纤维，该纤维以数字1表示。纤维长度用h表示，纤维直径用D表示。图中虚线表示沿纤维表面埋入的惰性颗粒2。纤维在惰性颗粒2所处位置带有小凸起3。

如果将图1所示的纤维1进一步拉伸，如图2所示，则其长度h增至H，其直径D缩小至d（H＞h且d＜D），作为挤压和拉伸的结果。靠近表面的填料颗粒，即惰性颗粒处于松动状态，这样不用施加很大的力就可将颗粒2从纤维上去掉。从而在颗粒去掉的位置附近形成与纤维1几何纵轴线X相平行的锭状凹坑。根据本发明，去掉的颗粒的力是由摩擦和磨蚀纤维而产生的。

在被去掉的惰性颗粒的地方出现凹坑（凹槽）4，这样位于该凹坑4处的包覆颗粒的合成材料层经细纤维化形成聚合薄层由于摩擦，局部进一步开裂、解体，从而沿凹坑边缘便出现了凹槽和长的或短的纤维5，而上述凹坑大量地出现在纤维1的特定表面上。

位于纤维表面一定深度以下的惰性颗粒2，在拉伸和摩擦时并未被去掉，而在纤维表面上的凸起3（如图1所示）则被剥开磨损，从而使下面的颗粒具有自由表面。这些自由表面的颗粒表面已在图2中示出，这些惰性颗粒的自由表面与水硬性胶凝材料的粘结性要大大超过合成材料表面的粘结性，这样这些颗粒的自由表面就提高了整个纤维1的疏水性以及纤维与基体的化学键合。

当纤维1掺入基体中时，纤维表面的形态进一步发生改变，结果纤维的优越性能也进一步得到加强。因为在颗粒附近非常容易拉伸 的纤维材料趋向细纤维化，这样在搅拌时水泥、砂子、砾石等颗粒对纤维表面的磨蚀影响以及在某些类型的搅拌机产生的很大的剪切和压缩影响就更增加了原纤化的程度。

按如上方式所生产的纤维1的力学参数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纤维的力学参数，同时纤维表面周围充满着水硬性胶凝材料，如水泥的结晶分子，而在该纤维表面又非常均匀地分布着一系列的凹坑，这样纤维1便可良好地锚固于基体中而无滑脱现象。由于凹坑4（如图2所示）上的短纤维5是埋入水硬性胶凝材料中的，并且由于（如图2所示的区域）惰性颗粒的自由表面与水硬性胶凝材料的粘结性能远远超过合成纤维表面的粘结性，这样就提高了连接效果。与本说明书已有技术介绍部分所述的带有凸起的纤维相比，本发明的纤维的抗拉强度可提高100%，而弹性模量可提高50%。显然这将便于混合原料的加工，同时采用本发明的纤维制造产品，该产品将取得更为有利的力学、物理和经济特性。通过正确选择基本的颗粒（加料）以及搅拌工艺，含有惰性颗粒的切短纤维表面就可达到所要求的粗糙程度。在这里并不需进行摩擦和磨蚀，而只需进行搅拌，即紧靠纤维表面的惰性颗粒在搅拌时与只在基体中的纤维相脱离，结果产生延后的原纤化，即在纤维表面产生凹坑和原纤化以及使留下的惰性颗粒带有自由表面。

下面通过具体实施例对本发明详细说明

实例1

根据本发明方法生产7-15mm厚的饰面构件，用100份重量的350pc水泥和200份重量的粒径为0-4mm的砂子以及为获得水灰比为0.65的混合物所需要的水制成基体，然后将如图1和 图2所示的前述的长度为40mm和直径为0.15的3份重量的带有粗糙表面的合成纤维掺入该基体中，将切短的单纤维制成绞合纤维束与基体一起搅拌，搅拌时间为30秒，结果绞合纤维束分解成纤维丝并均匀地分散于基体中。

将这种含有纤维的基体加工成型并使其硬化，这样得到的最终产品则具有良好的韧性和较高的抗冲击强度，且无收缩裂缝，其抗弯和抗拉强度为14-15MPa，产品中的材料密实且外表光滑。

为了进行比较，可将由在本说明书中已有技术介绍部分所述的已公知的带凸起表面的非均质合成材料制成的粗合成纤维掺入按上述实例1的配方制成的基体中，为了获得14-15MPa的抗弯-拉强度，则要掺入15份重量的上述粗纤维，而这相当于本发明纤维掺入量的5倍。显然从经济效益方面考虑这是不可取的，另外也会造成硬化构件不能达到足够的密实度以及其表面也不光滑。

实例2

利用本发明的方法制造楼板罩面层，基体由100份重量的350pc水泥，粒径0-1mm100份重量的砂子以及使基体水灰比达到0.57，所需要的水。

将3份重量的切短至25mm长带有粗糙表面的由单纤维丝制成的绞合纤维束掺入上述基体中，纤维丝直径为0.12mm。经过40分钟的搅拌，绞合纤维束分离成纤维丝，并均匀分散混合物中。将这种纤维混合物铺在混凝土楼板上，抹平并使其硬化，这种固体罩面层具有很高的抗冲击强度，并且无收缩裂缝，其抗弯和抗拉强度可达13.1MPa韧度指数可达11。

但是如果将切短的具有与上述实例2纤维等直径、等长度、等强 度但无粗糙表面的合成纤维掺入相同成份的基体中，则最终产品的抗弯和抗拉强度仅为9.4MPa，即要比根据本发明制成的产品低40%。

本发明的优点在于因为能在构件中形成一个均匀分散的、理想分布的纤维结构且纤维丝锚固于基体中而无滑脱现象，故这种带有粗糙表面的纤维制成的最终产品具有良好的力学和物理参数。另外构件生产的经济指标也要高于解决类似目的的已公知的技术方案。

当然本发明并不局限于上述实施例，它可在权利要求保护范围之内的许多其它方式来实现。