水泥质复合结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开内容的主题一般性涉及一种能够通过例如施加液体而变成刚性或半刚性 的改进的复合织物。
【背景技术】
[0002] 能够被设置成期望的形状或构造然后在例如施加液体（例如水）或辐射时引起硬 化或刚化的柔性织物或纺织品具有许多应用和益处。例如，该织物可以被设置以形成结构， 然后被硬化以提供保护性硬包层阻挡物。类似地，该织物可以用于形成例如临时路面、临 时墙壁、腐蚀阻挡物、废物封存结构、临时或永久的模板、用于管道、开沟或管路的结构性衬 垫、斜坡保护和稳定层以及许多其他应用。根据例如应用的规模可以将多片这样的织物共 同使用。
[0003] 如此，根据预期的应用，期望能够提供可以容易制造成各种定制尺寸和厚度的这 样的织物。还期望能够提供具有改进的机械性质（例如诸如改进的强度）的这样的织物。
[0004] 该织物可以用在例如紧急情况或其他危险环境或者其中快速安装有益的建设项 目中。例如，该织物可以在战区或在发生自然灾害的区域中安装和使用。在这样的情况下， 使安装期间人员暴露最小化和/或尽可能快地利用硬化的织物可能是最重要的。因而，非 常期望具有快速安装和凝结能力的织物。 【实用新型内容】
[0005] 在一个示例性实施方案中，本实用新型提供了一种能够变成刚性或半刚性的柔性 水泥质复合结构。该示例性复合结构包括具有第一面和第二面的高蓬松性非织造层，其中 第二面与第一面通过间隔隔开。高蓬松性非织造层包括疏松纤维和粘结材料，其中疏松纤 维中的至少一部分通过粘结材料在高蓬松性非织造层内与其他疏松纤维连接。高蓬松性非 织造层的第一面与第二面之间的中点限定了中点平面，其中与中点平面相交的疏松纤维中 按数量计的至少约50%的疏松纤维在中点平面处形成约45度与90度之间的切线。
[0006] 该示例性复合结构还包括位于高蓬松性非织造层中的可凝结粉末，其中该可凝结 粉末能够在添加液体的情况下凝结成刚性或半刚性固体。在高蓬松性非织造层的第一面 上设有过滤层，其中该过滤层包括至少部分地伸入高蓬松性非织造层的凸部。过滤层包括 足够小以使可凝结粉末中的至少一部分保持在高蓬松性非织造层内但允许液体通过的孔。 在高蓬松性非织造层的第二面上设置有液体阻挡层，其中液体阻挡层的透水系数小于约 1X10 Vs0
[0007] 在另一示例性实施方案中，本实用新型提供了一种刚性或半刚性的水泥质复合结 构，该柔性水泥质复合结构包括具有第一面和第二面的高蓬松性非织造层，其中第二面与 第一面通过间隔隔开。高蓬松性非织造层包括疏松纤维和粘结材料，其中疏松纤维中的至 少一部分通过粘结材料在高蓬松性非织造层内与其他疏松纤维连接。高蓬松性非织造层的 第一面与第二面之间的中点限定了中点平面，其中与中点平面相交的疏松纤维中按数量计 的至少约50%的疏松纤维在中点平面处形成约45度与90度之间的切线。
[0008] 该示例性实施方案包括位于高蓬松性非织造层中的固化的刚性或半刚性固体。在 高蓬松性非织造层的第一面上设有过滤层，其中该过滤层包括至少部分地伸入高蓬松性非 织造层的凸部，并且其中过滤层包括孔，所述孔足够小以使可凝结粉末中的至少一部分保 持在高蓬松性非织造层内但允许液体通过。在高蓬松性非织造层的第二面上设置有液体阻 挡层，其中液体阻挡层的透水系数小于约1X10 Sm/s。
[0009] 参照下面的描述和所附权利要求，本实用新型的这些特征、方面和优点以及其他 特征、方面和优点将变得更好理解。将附图并入该说明书并构成该说明书的一部分，附图示 出本实用新型的实施方案并且与描述一起用于说明本实用新型的原理。
【附图说明】
[0010] 图1是柔性水泥质复合结构的一个示例性实施方案的横截面示图。
[0011] 图2是高蓬松性非织造层的一个示例性实施方案的横截面示图。
[0012] 图3示出了疏松纤维相对于中点平面的角度。
[0013] 图4是柔性水泥质复合结构的另一示例性实施方案的横截面示图。
[0014] 图5A、图5B、图5C、图和图5E示出了在热和压力下压缩填充的高蓬松性非织造 层的过程。
[0015] 图6A是具有凸部的过滤层的一个示例性实施方案的横截面示图。
[0016] 图6B是带有具有凸部的过滤层的复合结构的一个示例性实施方案的横截面示 图。
[0017] 图7-图8示出了复合结构中的过滤层中的皱褶。
【具体实施方式】
[0018] 出于描述本实用新型的目的，现在将详细参考本实用新型的实施方案，在附图中 示出本实用新型实施方案的一个或更多个实施例。每个实施例被提供作为描述本实用新型 而非限制本实用新型的例子。事实上，对于本领域技术人员明显的是，可以在不脱离本实用 新型的范围或精神的情况下对本实用新型进行各种修改和变化。例如，可以将作为一个实 施方案的一部分示出或描述的特征与另一实施方案一起使用以产生又一实施方案。因此， 本实用新型覆盖落入所附权利要求及其等同内容的范围内的这样的修改和变化。
[0019] 图1示出了本实用新型的能够变成刚性或半刚性的柔性水泥质复合结构10的第 一示例性实施方案。柔性水泥质复合结构10包含高蓬松性非织造层100、位于高蓬松性非 织造层100中的可凝结粉末150、过滤层200以及液体阻挡层300。通常而言，高蓬松性非 织造层100用于提供具有能够填充可凝结粉末150的容积的三维基体。过滤层200抵抗可 凝结粉末移出柔性复合结构，但是允许流体进入并与可凝结粉末相互作用以使可凝结粉末 变成刚性或半刚性。液体阻挡层300在其所附接的面处抵挡流体移进或移出复合结构。
[0020] 如图2所示，高蓬松性非织造层100包括第一面IOOa和与第一面IOOa隔开一定 空间的第二面l〇〇b。高蓬松性非织造层100包括疏松纤维110和粘结材料120。
[0021 ] 粘结材料120可以是能够将疏松纤维110与其他疏松纤维110连接的任何适合材 料。例如，粘结材料120可以由在熔融和冷却时形成热结合的材料制成。优选地，粘结材料 120的熔融温度比疏松纤维的熔融温度低（在疏松纤维具有熔融温度的实施方案中）。在 一个实施方案中，粘结材料120可以是粘合剂纤维的形式。这些粘合剂纤维能够在较低的 温度下熔融（相比于疏松纤维110)并且可以例如是低熔点纤维、双组分纤维例如并列型纤 维或具有较低的皮熔融温度的芯皮纤维等。在一个示例性实施方案中，低熔点纤维是具有 熔融温度较低的皮的聚酯芯皮纤维。在一个实施方案中，疏松纤维110的平均旦尼尔数比 粘合剂纤维的平均旦尼尔数大。
[0022] 在一个实施方案中，粘合剂纤维的量大于非织造层100的约60% wt (重量百分 比）。在另一实施方案中，粘合剂纤维的量大于非织造层100的约50% wt。在另一实施方 案中，粘合剂纤维的量大于非织造层100的约40% wt。优选地，粘合剂纤维的旦尼尔数小 于或约等于15旦尼尔数。
[0023] 在另一实施方案中，粘结材料120为粘合剂粉末。该粘合剂粉末可以在层100形 成时或形成后放置在高蓬松性非织造层100内。在该实施方案中，疏松纤维110之间的粘 接由通过将粘合剂粉末熔融的后续热处理设置的热结合导致。在另一实施方案中，粘结材 料120可以是喷式粘合剂。喷式粘合剂可以在形成高蓬松性非织造层100之前施加至疏松 纤维110或者在形成高蓬松性非织造层100之后施加至高蓬松性非织造层100。在该实施 方案中，疏松纤维之间的粘接通过喷式粘合剂的干燥、后续热处理、UV处理等设置。
[0024] 疏松纤维110可以是任何适合的纤维。疏松纤维的类型包括每丝具有高旦尼尔 数的纤维（每丝5旦尼尔数或更大、更优选25旦尼尔数或更大、更优选100旦尼尔数或更 大）、高卷曲纤维、中空膨胀纤维（hollow-fill fiber)等。这些纤维为材料提供质量和体 积。疏松纤维110的一些实例包括聚酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯、棉以及其他低成本 纤维。优选地，疏松纤维的旦尼尔数大于约12旦尼尔数。在另一实施方案中，疏松纤维110 的旦尼尔数大于约15旦尼尔数。疏松纤维优选为短纤维。在一个实施方案中，疏松纤维 110通过粘结材料120结合在一起，使得在第一面IOOa与第二面IOOb之间存在疏松纤维 110的连续联接。
[0025] 优选地，疏松纤维110为自支承的并且应该具有足够的刚度，即它们应该充分抵 抗在趋向于挤压织物主体的力下的弯曲，以当可凝结粉末150装填到高蓬松性非织造层 100中时维持面IOOa与IOOb之间的间距。当所述疏松纤维为自支承时，这包括疏松纤维个 别为非自支承但疏松纤维110的集合为自支承的实施方案。疏松纤维110的密度（即每单 位面积的纤维（或纱线）的数目）也是以下情况的重要因素：抵抗在添加可凝结粉末150 时的挤压力；维持面IOOa与IOOb之间的间距；以及当疏松纤维夹在第一面IOOa与第二面 IOOb之间时限制形成粉末材料150的颗粒的移动。优选的是疏松纤维110不将高蓬松性非 织造层100中的空间划分成单个的小的封闭的隔间。这样的划分会潜在地限制可凝结粉末 硬化成单一块。进而，这会使得能够形成裂缝并使裂缝在高蓬松性非织造层100内蔓延，使 得可凝结粉末150在第一面IOOa与第二面IOOb之间凝结成刚性或半刚性固体时高蓬松性 非织造层100的强度降低。
[0026] 对于疏松纤维110可以使用各种不同材料。在一个示例性实施方案中，尽管其为 织物主体105提供了最大刚度，但是疏松纤维110是单丝纱线。在一个实施方案中，疏松纤 维110是亲水性的，以使得在可凝结粉末的水合作用期间水能够渗过。也期望的是疏松纤 维110对于粉末材料150具有耐化学性。用作形成高蓬松性非织造层100的疏松纤维110 的适合纤维包括：聚丙烯纤维，其对可凝结粉末150为胶结材料例如水泥时呈现的碱性环 境具有优异的耐化学性；涂覆的玻璃纤维，其可以向粉末材料提供增强性；聚乙烯纤维；聚 氯乙烯（PVC)纤维，其具有使用化学结合或热结合来结合相对容易的优点；聚对苯二甲酸 乙二酯（PET)纤维；聚乙烯醇（PVA)纤维；碳纤维；玄武岩纤维及其他。
[0027] 除了疏松纤维110和粘合剂纤维120之外，高蓬松性非织造层100可以包括另外 的纤维，例如具有不同旦尼尔数、纤维长度、组成或熔点的第二粘合纤维；具有不同旦尼尔 数、纤维长度或组成的第二疏松纤维；以及耐燃纤维或阻燃纤维。另外的纤维也可以是功能 纤维，以提供期望的美学效益或功能效益。这些功能纤维可以用来赋予色彩、耐化学性（例 如聚苯硫醚纤维和聚四氟乙烯纤维）、耐湿性（例如聚四氟乙烯纤维和总体处理的聚合物 纤维（topically treated polymer fiber))、耐热性、抗懦变性、刚度或抗张强度例如AR玻 璃纤维或玄武岩纤维或其他。
[0028] 纤维（疏松纤维110、粘合剂纤维120和/或另外的纤维）可以另外地包括添加 剂。适合的添加剂包括但不限于填料、稳定剂、塑化剂、增粘剂、流量控制剂、固化速率缓凝 剂、粘接促进剂（例如硅烷和钛酸酯/盐）、佐剂、抗冲改性剂、可膨胀微球、导热颗粒、导电 颗粒、氧化硅、玻璃、粘土、滑石、颜料、着色剂、玻璃珠或玻璃泡沫、抗氧化剂、光亮剂、抗微 生物剂、表面活性剂、阻燃剂以及含氟聚合物。上述添加剂中的一种或更多种可以用来减小 所产生的纤维和层的重量和/或成本；调整粘度；或者改变纤维的热特性；或者赋予由添加 剂的物理特性活动中取得的包括电、光、密度相关、液体阻挡或粘合剂粘性相关特性的范围 的物理特性。纤维也可以包括在纤维表面上的优选的胶料以在水合作用期间优选结合至可 凝结粉末。
[0029] 如图3所示，高蓬松性非织造层100的第一面IOOa与第二面IOOb之间的中点限 定中点平面100c。在一些实施方案中，疏松纤维110优选地在该中点平面IOOc处沿Z方向 取向，这有助于高蓬松性非织造层100的蓬松性和耐压缩性以及改进所填充的复合织物的 悬垂特性。在图3中示出了其中示出疏松纤维110与中点平面IOOc相交的角度Θ。在疏 松纤维110与平面110相交的点处，绘出了切线T。从切线T到平面IOOc的角度被示为角 度Θ。
[0030] 可以以任何适合的方式形成在中点平面IOOc处具有高z轴取向度的疏松纤维110 的高蓬松性非织造层100。
[0031] 在一个实施方案中，高蓬松性非织造层100分层意味着在高蓬松性非织造层100 中存在一种或更多种组分的浓度梯度。这样的分层非织造物仍然是一体的，原因是高蓬松 性非织造层100被一次制造为一个单一层，而非具有不同浓度然后合并（例如使用针刺、粘 合剂等）的不同的层。
[0032] 在一个实施方案中，高蓬松性非织造层100的表面IOOa和/或IOOb的一者或二 者可以包含较高浓度的粘结材料120。该粘结材料120 (在作为低熔融粘合剂纤维的一个实 施方案中）可以充分熔融并固结以降低表面对粉末的渗透率，使得其可以用作其自身上的 过滤层。该熔融并固结的表面在现有技术中有时被称为"表皮"层。该表皮层对其自身是 足够的，即可以不需要另外的单独的过滤层附接至高蓬松性非织造层100。该一体形成的 过滤层200在一些应用中是有利的，原因是该过滤层是与高蓬松性非织造层100同时制造 的，从而减少了过程步骤并且可以增强两个层100、200之间的结合。通过图2的实施例的 方式示出了分层的高蓬松性非织造层，其中例如疏松纤维110的浓度在第二面IOOb附近增 加。在一个实施方案中，复合结构10可以包括通过使高蓬松性非织造层100的一个