水泥质复合结构的制作方法_4

文档序号:10026938阅读:来源:国知局
造。例如,层300可以包括聚合物例如PVC、HDPE、LLDPE、LDPE、柔性聚丙烯 fPP、氯磺化聚乙烯CSPE-R、聚氨酯和/或乙丙三元共聚物EPDM-R、聚硅氧烷、胶乳、天然橡 胶和其他橡胶。也可以使用其他材料。在一个实施方案中,液体阻挡层300的厚度可以为 约0. 5_。在另一实施方案中,液体阻挡层300可以为PVC并且具有约9_或更大的厚度。 液体阻挡层300也可以为不透气的。在一个实施方案中,液体阻挡可以由层压在一起或共 同挤压的两个或更多个层组成,以确保极低水平(10 12m/s或更小)的液体渗透率。将两个 或更多个层层压在一起可以有利于使任何单一层中导致泄漏路径的随机制造缺陷的可能 性最小化,以及实现两种或更多种不同材料的有利特性。
[0081] 液体阻挡层300也可以包括散纤维、稀洋纱、网眼织物或织物的形式的增强纤维。 增强纤维用于增加液体阻挡层300和复合结构10的抗张强度。增强纤维可以附接至液体 阻挡层的一侧或两侧,并且可以部分或全部埋置在阻挡层300中。在增强纤维附接至液体 阻挡层300的一侧的实施方案中,它们仍然被认识是液体阻挡层300的一部分。
[0082] 阻挡层300中或阻挡层300上的增强纤维可以是任何适合的高抗张强度纤维(或 纱线)。增强纤维的具体抗张强度可以使用ASTM D2101测量。在一个示例性实施方案中, 增强纤维的具体抗张强度在约每旦尼尔数7克至约每旦尼尔数30克的范围内。在一个示 例性实施方案中,增强纤维的具体抗张模量在约每旦尼尔数35克至约每旦尼尔数3500克 的范围内。
[0083] 阻挡层300(或者水泥质复合结构10中的任何其他层)中使用的增强纤维可以是 定长的或连续的。适合增强纤维的一些实例包括玻璃纤维、聚芳基酰胺纤维、以及高取向的 聚丙烯纤维、玄武岩纤维和碳纤维。对于增强纤维适合的纤维的非包含列表也可以包括由 高取向纤维制成的纤维,例如冻胶纺丝超高分子量聚乙烯纤维(例如,新泽西州莫里斯敦 的 Honeywell Advanced Fibers 的维和荷兰的 DSM High Performance Fibers Co.的IHNEEjVIA⑩纤维)、熔纺聚乙烯纤维(例如,北卡罗来纳州夏洛特 的Celanese Fibers的CEmiRAN?纤维)、熔纺尼龙纤维(例如,堪萨斯州成奇托的 Invista的高韧性类型尼龙6,6纤维)、熔纺聚酯纤维(例如,堪萨斯州成奇托的Invista 的高韧性类型聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维)、经烧结的聚乙烯纤维(例如,北卡罗来纳州夏 洛特的ITS的)、以及玄武岩纤维。适合的增强纤维也包括由刚性棒 状聚合物例如溶致性刚性棒状聚合物、杂环刚性棒状聚合物以及热致性液晶聚合物制成的 纤维。由溶致性刚性棒状聚合物制成的适合的增强纤维包括聚芳基酰胺纤维,例如聚(对 苯二甲酰对苯二胺)纤维(例如,特拉华州威明顿的DuPont的KEV3L4R?纤维和日本 的Tei j in的T\\(4R()IN?纤维)和由3,V -二氨基二苯甲醚和对苯二胺的I : 1聚对 苯二甲酰胺制成的纤维(例如,日本的Tei jin的TEOiNORA⑧纤维)。由杂环刚性棒 状聚合物例如对苯杂环制成的适合的增强纤维包括聚(聚对苯撑-2,6-苯并二唑)纤 维(PBO纤维)(例如,日本的Toyobo的ZYLON?纤维)、聚(聚对苯撑_2,6_苯并二喝 唑)纤维(PBZT纤维)、以及聚(2,5_二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑)(聚[2,6-二咪唑并 [4,5-b ,5' -e]吡啶亚基-l,4-(2,5-二羟基)苯撑])纤维(PIPD纤维)(例如,特拉 华州威明顿的DuPont的MS?纤维)。由热致性液晶聚合物制成的适合的增强纤维包括聚 (6-羟基-2-萘甲酸-共聚-4-羟基苯甲酸)纤维(例如,北卡罗来纳州夏洛特的Celanese 的VECTRAN⑩纤维)。适合的增强纤维也包括硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、玻璃 纤维、玄武岩纤维(例如,由比利时韦弗尔海姆的Basaltex制造的玄武岩连续纤维)、以及 碳纤维例如由高温热解的人造丝、聚丙烯晴(例如,密歇根州米德兰的Dow的OPF(S)纤维) 以及介晶态碳氢焦油(例如,南卡罗来纳州格林威尔的Cytec的THORNEUg)纤维)支 承的纤维。在另一示例性实施方案中,增强纤维可以选自耐碱性纤维例如聚乙烯醇(PVA) 纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维等。在又一示例性实施方案中,可以使用具有耐碱性涂层的 增强纤维例如涂覆PVC的玻璃纤维。
[0084] 在优选实施方案中,柔性水泥质复合结构10(以及得到的刚性或半刚性水泥质复 合结构)的过滤层200与液体阻挡层300的外表面之间的距离在柔性水泥质复合结构10 弯曲成半径不小于厚度T的情况下局部距离上变化不超过20%。
[0085] 在本申请中,局部距离被限定为小于在过滤层200的表面上测量的复合结构10的 厚度T的八倍。当该变化大于25%时,因厚度减小可能形成会形成在成品中更易裂开的区 域的皱褶。皱褶是其中一个外部表面朝向或远离其他外部表面局部移动超过20%的区域。 皱褶是不利的,原因是其将改变复合结构材料的密度和厚度两者并且将导致在凝结的复合 结构中更可能引发裂缝的薄弱区。
[0086] 图7和图8示出了在复合结构10被弯曲成大于复合结构10的厚度Z的瞬时半 径R的情况下在某些复合结构物10中的可能的皱褶。皱褶形成为深度D (或高度H)大于 复合结构10的厚度T的0. 2倍。图7示出在复合结构10中的过滤层200内的横截面外皱 褶;并且图8示出在复合结构10中的过滤层200中的内皱褶。也可以在复合结构沿相反方 向被弯曲成使得液体阻挡层300在弧线的内侧(受压侧)上的情况下在液体阻挡层300中 形成皱褶。在另一实施方案中,柔性水泥质复合结构1〇(以及得到的刚性或半刚性水泥质 复合结构)中的过滤层200和液体阻挡层300的外表面之间的距离在局部距离上变化不超 过15%。在另一实施方案中,柔性水泥质复合结构10(以及得到的刚性或半刚性水泥质复 合结构)中的过滤层200和液体阻挡层300的外表面之间的距离在局部距离上变化不超过 10%〇
[0087] 在一个实施方案中,液体阻挡层300与过滤层200之间在约-20%和+20%之间的 应变范围内存在至少约200%的面内刚度差。在另一实施方案中,液体阻挡层300与过滤 层200之间在约-20%和+20%之间的应变范围内存在至少约500%或大于1000%的面内 刚度差。过滤层200和液体阻挡层300之间的该显著面内刚度差能够使层200、300中之一 在-20%至0以及0至20%的应变范围内更容易拉伸或压缩,使得在复合结构10被弯曲时, 层200、300中之一将比层200、300中的另一层更大地拉伸,使得该复合结构能够容易地与 基材相适应,在该基材上,该复合结构在无需通过销连接(pinning)或利用重量的情况下 被放置;并且更优选地该复合结构将在其自身重量下变形,并且重要的是在与基材进行相 适应时该复合结构将在没有局部厚度变化(例如皱褶)的情况下进行变形。优选的是,过 滤层200和液体阻挡层300(包括任何强化物)的刚度较大者(面内刚度)将具有在0至 20%的应变范围内的至少7kN/m的面内刚度,原因是这将确保完成的复合结构在操作或现 场放置该复合结构期间没有过分地拉伸。还优选的是,过滤层200或液体阻挡层300中的 刚度最小者将具有在〇至20%的应变范围内以及更优选地还在0至-20% (压缩)的应变 范围内的小于7kN/m以及更优选地小于3kN/m的面内刚度,以防止在弯曲的瞬时半径大于 层的厚度时形成皱褶。
[0088] 使编织织物作为过滤层200由于如下原因可以是有利的:一些编织构造在低水平 的应变下具有低面内刚度(原因是对于小的应变纤维可以改变取向直至纤维与应变的方 向对齐或者受结限制)。这种对齐通常发生在-20 %至+20 %的应变范围内,其可以有助于 防止皱褶形成,原因是编织表面在材料被弯曲时可以拉伸或压缩。
[0089] 如在本文中所使用的层(200或300)的面内刚度应该被定义为沿层的平面内的两 个正交方向(表示产品的纵向以及横向,例如,图1中的X方向和Y方向(Y方向未在图中 示出,但Y方向与X轴和Z轴均垂直))测量的杨氏模量E乘以层的厚度T而得到的平均刚 度(杨氏模量E)。本领域普通技术人员将认识到的是,出于最实际的目的,可以仅测量在伸 长(正向)范围内的织物刚度。通过示例的方式,过滤层的面内刚度使用如下过程进行测 量。将过滤层200放置在拉力计中,通过拉伸过滤层去除过滤层的松弛直至没有可见松弛 为止,通常跨试样施加5N以下的小正向力。然后测量未负荷长度。然后拉伸过滤层试样以 得到20%的目标应变,其中应变(ε )使用如下公式计算:
[0090] ε = e/L〇
[0091] e =延伸距离(Extension),并且L。=未负荷长度。绘制力-延伸距离曲线并且 使用如下公式计算杨氏模量(E):
[0092] E = (FL0)/A〇e
[0093] 其中F为在拉紧状态下以给定延伸率施加至试样的力,A。为力所施加的试样的初 始横截面面积,并且e和L。如上所定义。力-延伸距离曲线在所述范围的中点处的斜率给 出F/e,F/e可以用于计算过滤层在执行试验的方向上的杨氏模量。特别地,F/e可以通过 在应变范围的中点处(在该情况下载10%的应变处)绘制切线,并且测量该切线的斜率。 本领域普通技术人员将理解的是,用于形成层200或300的某些材料不可以在没有断裂的 情况下延伸至20%的目标应变。在样品不能被延伸至20%的应变的情况下,在零应变和在 拉紧状态下产品失效或屈服的最大应变的中点处测量杨氏模量。本领域普通技术人员还将 理解的是,在压缩(-20%至0%的应变)单独的层的情况下会难以测量平面刚度,原因是单 独的层在其被隔离的情况下没有对其相同的机械约束。因此,在该文件的主体内,基于在压 缩范围内测量面内刚度的实际性,在-20%至20%、-20%至0或0%至20%的情况下讨论 应变范围。
[0094] 在实施例中,一个具体过滤层在0与20 %伸长应变之间具有沿X方向测量 的5. 36MPa的杨氏模量和沿Y方向测量的5. 16MPa的杨氏模量,因此平均杨氏模量为 5. 26MPa。过滤层200的平均厚度(沿Z方向)为2. 2mm。因此,对于该过滤层200,面内刚 度被计算为11. 6kN/m。
[0095] 在将液体(优选水)添加至柔性复合结构10的情况下,可凝结粉末被水合并且固 化以形成刚性或半刚性复合结构。可以在将复合结构物放置在应用中之前或者在复合结构 被安装之后将液体添加至柔性复合结构10。例如,柔性复合结构10包含水泥质可凝结粉 末。将柔性复合结构10放置在管路中,然后用水饱和以固化并形成刚性(或半刚性)水泥 质复合结构。
[0096] 复合结构的柔性使其能够与其所接触的表面相适应。与水泥粘合板(例如水泥粘 合背衬板)或刚性面板或建筑产品相比,柔性复合结构的表面几何形状在其被安装时可能 会非常复杂。这些水泥粘合板产品被制造成具有如连续生产/固化线所要求的非常规则的 几何形状。然而所述柔性复合结构在使用时被水合和固化并且与将其安装在上面的最接近 表面接触,因此柔性复合结构可以为跨产品以非均匀的方式基本偏离平面几何形状的刚性 或半刚性水泥粘合板。事实上,柔性复合结构可以呈现出弯曲部分具有两个或更多个非平 行轴。这种偏离可以基本上使硬化的产品与其所接触的具体表面相适应,减小了使用中的 板上的负荷,因此改善了板的耐久性。
[0097] 在一个实施方案中,柔性复合结构10装配有翼片以有利于使一个复合结构10与 另一复合结构10接合。翼片可以通过若干种不同技术来产生。例如,可以修整或切割沿着 高蓬松性非织造层100的面IOOa和IOOb的疏松纤维110和/或增强纤维来产生翼片。在 又一实施方案中,可以使第二面IOOb形成有沿着高蓬松性非织造层100的第二面IOOb延 伸的高拉伸强度纺线以形成翼片。在另一实施方案中翼片可以具有钩状凸部例如210以有 利于使其与柔性水泥质复合结构10的相邻板中的过滤层200或高蓬松性非织造层100接 合。在上述构造中的每一种构造中,翼片可以仍然与水泥质复合结构10成整体。然而,翼 片也可以为通过例如机械方法例如缝合或者使用粘合剂被附加至水泥质复合结构10的单 独元件。
[0098] 实施例
[0099] 实施例1
[0100] 如在本文中所述,使用STRUT0?竖直重叠非纺机通过使疏松纤维和粘合剂纤维 的纤维混合物气流成网来制造高蓬松性非织造层100。具体地,非织造物由包含大约20% 重量份(基于纤维混合物的总重量)的15旦尼尔数的低熔点热塑性聚酯纤维(PET)粘合 剂纤维、40%重量份的线密度为100旦尼尔数的高卷曲PET疏松纤维以及40%重量份的 线密度为200旦尼尔数的高卷曲PET疏松纤维的纤维混合物制造。将上述纤维混合物开 松并梳理成网状物。将梳理的网状物向上传输至倾斜的运输机并且被供至STRUTO重叠装 置。然后竖直重叠机将网状物折叠成均匀结构。将折叠物压缩在一起成为连续结构。在 该结构进入加热的热接合炉时将该结构保持在竖直方位,在该热接合炉中,被加热至大约 175°C (347° F)的温度的空气用于使芯材料中的粘合剂纤维部分地熔化。一旦该结构已经 热接合,使该结构进入使接合的结构变成持久的冷却区。高蓬松性非织造层具有大约300g/ m2的基重并且为19mm厚。
[0101] 使用将过滤层中的纤维与高蓬松性非织造层机械地互锁的针刺工艺来将170g/m2的PET针打孔过滤层在第一面上附接至高蓬松性非织造层。过滤层具有2
当前第4页1 2 3 4 5 6 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1