含有纤维素再生纤维的灰浆混合物的制作方法
【专利摘要】本发明描述了灰浆混合物，其含有纤维素再生纤维，并且其特点因此在于改善的可加工性以及在固化过程中有利的行为。制备该纤维从而使其特别好地适用于灰浆体系。
【专利说明】含有纤维素再生纤维的灰浆混合物
[0001]本发明描述了灰浆混合物，其含有纤维素再生纤维，并且其特点因此在于改善的可加工性以及在固化过程中有利的行为。制备该纤维从而使其特别适用于灰浆体系。
现有技术
[0002]由粘合剂(例如石灰、水泥或粘土)、碎石块(直径最大4_)以及任选水和通常还有其它添加料的混合物形成的灰浆在建筑领域被广泛使用。灰浆可以根据不同的方面分成不同的种类，例如根据功能分类。其中，灰浆主要分成下列几组:砌墙灰浆、粉刷灰浆、接缝灰衆或石板灰衆(EstrichmSrtel)。其它的分类标准是按照碎石块或按照所使用的粘合剂。例如提及的标准DIN-EN 998-1，将粉刷灰浆按照特性和/或使用目的进行分类。
[0003]作为近些年越来越受到重视的组，合成树脂灰浆这里应该额外地提及。其中用作粘合剂的不是矿物质体系，而是聚合物分散体，例如主要基于苯乙烯_、丙烯酸酯_、以及环氧化物-或聚酯-树脂的聚合物分散体。这些合成树脂灰浆在涂灰领域(在DIN 18 558部分I中标准化)具有特别广泛的应用，因为其具有加工简单的特点。对于越来越广泛使用的隔热复合体系，通常合成树脂涂灰形成最外层。
[0004] 由上述可知，具有大量不同的涂灰体系，其根据使用目的而必须满足不同的要求。常见的要求是，不能太快地从灰浆中抽去所存在的、用于固化所需的水分，因为这会导致较低的强度。这种危险性恰恰在近来被越来越多使用的(高度)多孔性的建筑材料中存在。为了抵抗这样的水分损失，向灰浆中添加可以将水分更长时间保持在灰浆中并因此提供水分的试剂。为此，也使用例如甲基纤维素的纤维素衍生物，其可以溶于水，并且除了保持水分还用于形成结构。
[0005]除了纤维素衍生物还使用纸浆或天然纤维，其中一方面仍然是结合水分。此外，所述纤维在灰浆中还据信具有增强的作用一或者长期地或者仅在固化过程中。
[0006]在固化过程中由于内部应力而形成裂缝、主要是微小裂缝，对于灰浆来说是另一更普遍的问题。如所述的，其中也已经使用了天然纤维，但通常由于更高的强度而优选合成纤维，例如聚丙烯腈(PAC)。
[0007]除了上面示例性所述的添加料，还有一系列其它的添加剂。单种灰浆可以由大量的组分形成。然而，其中灰浆仍应该能够总是很好地进行加工。也就是说，例如其具有合适的结构，从而可以毫无问题地进行施加。此外，其因此应该可以长时间地加工和调节，然而从开始起便应该已经具有一定的强度。粉刷灰浆例如应该具有非常好的支撑能力(StandvermSgen)。也就是说,其在施加之后(即使以较大的层厚度)不应滑落，例如从墙上滑下来。从实践方面来说，简单的可加工性通常甚至是超过所有其它灰浆特性的那种特性。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于寻找一种对于不同的灰浆体系通用的添加料，其可以简单地混入，并且其本身还兼备了上述积极的特性。特别地，借助这种通用的添加料还可以简化配方或者至少节省其它的添加剂。此外，所得到的灰浆应该具有好的可加工性。[0009]本发明目的的解决方案是含纤维的灰浆混合物，其含有纤维素再生纤维。作为适用于多功能灰浆添加料的材料，令人惊奇地确认是纤维素再生纤维。所有具有结构类型纤维素-1I的纤维素再生纤维可以按照不同的方法制备。其中，最著名的是粘胶纤维方法、莱赛尔纤维(Lyocell)方法和铜氨纤维(Cupro)方法。按照这些方法所制备的纤维相应地称为粘胶纤维、莫代尔纤维(Modal)或莱赛尔纤维。所有方法的共同点在于，将这些纤维素或者居间所制备的纤维素衍生物溶于溶剂并然后再次沉淀出来，即再生。如果出现居间的纤维素衍生物，将其再次再生成纯的纤维素。在所有提及的方法中，其中已知进行的是结构类型纤维素I向纤维素II的转化。这两种结构类型可以用已知的方法(例如X射线广角衍射)明显地将彼此区分开。[0010]纤维素再生纤维的应用主要在纺织品和非织造织物领域，其中在这些领域中所使用的纤维仅仅在一定程度上适用于灰浆中。因为纤维长度通常在几个厘米的范围，这些纤维几乎不能混入灰浆中，因为这些纤维只能不好地分布在灰浆中。由于这样不好的、不均匀的分布而不能将积极的纤维特性转移到灰浆中，因此迄今还没有将纤维素再生纤维用于该领域中。
[0011]适用于本发明的纤维素再生纤维的形式是所谓的短切纤维(Kurzschnittfaser)或散纤维(Flockfaser)。将两种纤维类型通过剪切连续纤维(Endlosfaser),有时也从梳棉条(Kardenband)或类似物中得到窄分布的纤维长度。短切纤维的纤维长度通常在几个mm至最大IOmm的范围。散纤维的长度大多在0.3mm至约2mm的范围。已经发现,纤维的掺杂能力和可分布性在很大程度上取决于纤维长度和纤维直径。纤维越粗，其越不易弯曲并且越不柔韧。因此，较粗的纤维在相对长的纤维长度时差不多可以掺杂并且可以好地分布。然而，考虑到加强目的，特别是裂缝桥接，较细的纤维是所希望的。
[0012]为了使细纤维具有掺杂能力并且也保证在灰浆中好的分布，可以将纤维(正如在纺织应用中所使用的(人造短纤维))碾碎成能够自由流动的粉末。这例如可以通过合适的粉碎机进行。所产生的粉末具有一种纤维长度分布。与短切纤维和散纤维非常窄的长度分布相反，其长度跨较宽的范围分布。根据不同的应用，窄的或宽的分布可以是有利的。碾碎时所能达到的精细度进而又取决于所使用的初始纤维和粉碎机构造。其中，所得到的平均纤维长度通常在几百μ m到几个mm的范围。
[0013]这些相应短的纤维可以均匀地混入到不同的灰浆体系中，特别是干混合物以及湿混合物中。干混合通常发生在基于矿物质的体系中，即具有矿物质粘合剂的灰浆混合物中；在建筑工地才添加所需的水。合成树脂灰浆通常以聚合物分散体的形式制备，其可能在使用前再稀释些。这样的混合物称为湿混合物。具有相应短的纤维长度的纤维素再生纤维可以按照本发明很好地混入到两种体系中，其中在运输和储存时不会出现混合物分离的情况。对于聚合物分散体，纤维素再生纤维与此相反甚至起长时间稳定的作用，并因此有助于阻止聚合物和水相的分离，例如在容器中较长时间地储存时。
[0014]如前面简短所述的，在本发明的应用中较细的纤维对于加强或加固目的是有利的。因此，在相同的重量份的情况下，相比于较粗的纤维，对于较细的纤维在材料中存在明显更多的纤维。这样存在更大的概率，即缺陷(例如开始时的微小裂缝)被纤维克服，也或者多条纤维桥接一个缺陷。
[0015]纤维素再生纤维的明显优点在于可达到的纤维精细度。纸浆或天然纤维的最小纤维直径在约20 μ m ;典型的平均值为30 μ m。纤维素再生纤维的直径为10 μ m,也可以更小。正是在这个范围，尤其是10-20 μ m,每个重量单位所存在的纤维数目急剧增加。该行为描绘在图1中，其中按照纤维长度为500mm计算每克纤维素纤维的数目。除了纤维精细度，足够大的L/D比例也是重要的。
[0016]在制备灰浆时发现，相比于已知的添加剂纤维，添加纤维素再生纤维对灰浆的特性起到积极的作用。由此可以改善加工性以及可达到的灰浆特性。在这些试验中令人^(奇地发现，纤维素再生纤维可以兼备纸浆(或天然纤维)和合成纤维的积极特性。简单地说，其提供了合成纤维的强度，同时也提供了天然纤维同样重要的水控性(Wassermanagement)。连同非常好的混合行为，相应后处理的纤维素再生纤维因此提供了用于改善灰浆可加工性的最佳添加剂。
[0017]按照本发明添加了合适的纤维素再生纤维的灰浆，其特点在于非常均匀的施涂行为。因此可以将例如粉刷灰浆简单而均匀地涂抹在墙壁上。通过纤维素再生纤维，其一方面积极影响了灰浆的流变学特性，另一方面也提供了改善的水控性。通过在剪切时定向细纤维可以很好地涂抹和涂上这些灰浆。之后可能再次形成使灰浆层稳定的纤维网络，因此这样的灰浆具有好的支撑能力。也可以因此(在粉刷使用时)在一个工序中施涂较厚的灰浆层，其中所形成的纤维网络起到稳定的作用。在均匀的施加时，纤维素存储水的特性也是有利的。尽管纤维素衍生物(例如甲基纤维素)也可以存储水，但是因为该物质溶于水，所以与其说是纤维网络，不如说所形成的是具有粘稠度和坚韧度的凝胶。由此使得均匀的涂抹变得困难。
[0018]在灰浆层固化时形成的裂缝也通过所添加的纤维素再生纤维降到最少。通过将水结合在纤维素中，其提供给灰浆更长的时间来固化。由此，固化更均匀地跨较长的时间段进行，从而形成较少的裂缝。此外，微小裂缝通过纤维桥接，并因此可以不再扩大。这种行为也可以在经固化的灰浆中发现。明显可以发现，其冲击强度也显著提高了。这例如也是重要的，当在房屋墙壁上在粉刷时存在松软的隔离层(例如对于所提到的隔热复合体系)时。撞倒墙壁上的球体或冰雹颗粒因此不能容易地将涂灰击穿。
[0019]优选地，本发明的灰浆混合物所含有的纤维素再生纤维的长度L为100-700 μ m,特别优选250-550 μ m。更短的长度并不能通过合理的碾碎努力而达到。此外，在更短的长度时，灰浆干燥时的收缩裂缝桥接能力太低。而较长的纤维不能均匀地分布并使得灰浆的支撑能力变差。
[0020]纤维素再生纤维的直径D优选为5-20 μ m,优选8_15 μ m。具有更小直径的纤维不能通过经济的纺丝方法制备；此外其能透过肺部并因此可能致癌。添加具有更大直径的纤维使得灰浆的支撑能力变差。
[0021]已经发现，在灰浆混合物中的纤维素再生纤维的L/D比例特别优选25-50。对于更小的L/D比例，灰浆干燥时的收缩裂缝桥接能力和支撑能力(即在粉刷时所能达到的层厚度)太低。对于更大的L/D比例，纤维不能均匀地混入到灰浆中。
[0022]纤维素再生纤维在本发明的灰浆混合物中的含量应在0.1-15重量％的范围，优选
0.1-2.0重量％的范围，基于在与水混合前的干燥质量计。
[0023]已经发现，特别是天丝(Tencel)纤维最适合于本发明的灰浆混合物。其原因可能在于，相比于粘胶纤维和铜氨纤维，它具有更高的抗弯曲性和与此相关的较小的线团形成倾向。其它的原因可能是，相比于其它的纤维素材料，它具有更高的干模量和湿模量和更好的耐碱性。
[0024]此外，本发明的主题是纤维素再生纤维在制备灰浆混合物方面的应用。其中，优选按照上述标准选用纤维素再生纤维和灰浆混合物。
实施例
[0025]下面所列举的实施例用来阐述和说明本发明。然而，本发明的范围并不仅限于这些实施例。
[0026]首先，基本上表征了作为灰浆添加剂对比的纤维。其中涉及下列纤维:TENCEL FCP10/400 (纤维素再生纤维，Lenzing AG 公司)、Arbocell PffC 500 (纸浆，JRS)和 F PAC235/075 (PAC-纤维，黑森林纺织厂)。TENCEL FCP 10/400是通过将标准纺织纤维(TENCEL1.3dtex, 38mm)借助精确粉碎机(Pallmann PSC)碾碎而制备。另外两种纤维在市面上可以购得。表格I总结了所测定的特性。纤维直径借助光学显微镜和图像分析目测得出(Olympus BX 51和Soft Imaging公司的analySIS 5.0)。平均纤维长度借助MorFI纤维分析仪(Techpap)测得。
[0027]表格1
【权利要求】
1.含纤维的灰浆混合物，其特征在于，它含有纤维素再生纤维。
2.根据权利要求1的灰浆混合物，其中所述纤维素再生纤维选自粘胶纤维、莫代尔纤维或莱赛尔纤维。
3.根据权利要求1的灰浆混合物，其中所述纤维素再生纤维的长度为100-700μπι，优选250-550 μ m,和其直径为5-20 μ m,优选8-15 μ m。
4.根据权利要求3的灰浆混合物，其中L/D比例为25-50。
5.根据权利要求1的灰浆混合物，其中所述纤维素再生纤维的含量在0.1-15重量％的范围，优选0.1-2.0重量％的范围,基于灰楽:在与水混合前的干燥质量计。
6.根据权利要求1的灰浆混合物，其中所述纤维素再生纤维优选天丝纤维。
7.纤维素再生纤维用于制备灰浆混合物的应用。
【文档编号】C04B28/04GK103547543SQ201280018868
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2012年4月2日 优先权日:2011年4月20日
【发明者】J.恩纳洛欣格, F.祖霍梅尔 申请人:连津格股份公司