專利名稱：可澆注組合物用的增強件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可澆注組合物的增強件。
眾所周知，在可澆注組合物中加入增強件能提高性能。例如，在諸如砂漿和混凝土的膠結(jié)組合物中加入增強件，可改善其強度，降低其表面開裂趨勢。增強件包括寬廣范圍的型件，但它們通常都具有長的構(gòu)形(即其長軸的尺寸顯著大于短軸的尺寸)。這些長型構(gòu)件包括具有基本上呈圓載面的棒形絲、具有螺旋扭曲結(jié)構(gòu)或制成不同截面以降低其拔出傾向的平板條、或者是基于棒形絲呈扭曲結(jié)構(gòu)的纜索。用于增強件的材料有金屬、合成聚合物材料及天然材料等。
人們知道，在膠結(jié)組合物(即砂漿或混凝土)中，材料的沖擊強度、彎曲強度和韌性都隨便著組合物中增強件用量的提高而增大。然而，可引入增強件的含量有一個實際限度，因為超過此限度，增強件之間就會互相糾纏，形成一些球形物或其它不適宜的聚集體。
對于增強件，適當(dāng)?shù)剡x擇其長度與直徑相關(guān)的指標(如縱橫比)可有助于減少其糾纏聚集的趨勢。然而。靠這種方法來改進其混合性是困難的，因為這種類型的改變對增強件的增強能力產(chǎn)生消極作用。
將增強件加入到膠結(jié)組合物中的方法，在實現(xiàn)增強件高的用量方面也起著主要作用。例如如果需用較高體積濃度的增強件，高縱橫比的增強件應(yīng)基本上是單根的纖維，并以相當(dāng)?shù)偷臐舛?，且在較長時間內(nèi)充分混合的條件下引入膠結(jié)組合物。
在裝運容器中，棒狀增強件會由于振動和相互沖撞而糾纏和(或)聚集起來。聚集的增強件從裝運容器中不易傾倒出來，并且除非分離成一根根的增強件，否則是不能加進膠結(jié)組合物中去的。曾經(jīng)采用了各種不同的機械方法和氣動方法將聚集的增強件擊散，并將單根增強件引入膠結(jié)組合物中。美國專利4,121,943(Akazawa等)描述了一種機械，它設(shè)計用來在加入到膠結(jié)組合物之前，將增強件纖維聚集物分散。
在美國專利3,716,386(Kempster)中描述了將較高用量的增強件加入到膠結(jié)組合物中的另一種處理辦法，它是在將增強件纖維引入到混合料之前對纖維用一種高粘度的降低摩擦的物質(zhì)先進行處理。
將高縱橫比的伸長增強件(即纖維)以較大用量引入膠結(jié)組合物，近來有若干種處理方法，它們一個共同的特點是將纖維以有組織成行排列的方式加入到膠結(jié)組合物中，結(jié)果在混合時，纖維也成行排列，慢慢地松散開來。以這種方式在膠結(jié)組合物中松散的纖維，它們之間很少有纖維-纖維的相互作用，結(jié)果與完全無序定向引入膠結(jié)組合物中的纖維相比，其聚集成團的趨勢就小得多。美國專利4,224,377和4,314,853(Moens)都描述了一種由許多根線材用粘結(jié)劑結(jié)合起來的增強件以及把這種增強件加入到膠結(jié)組合物中去的方法。在混合過程中上述粘結(jié)劑就失去其粘結(jié)作用。美國專利4,414,030(Restrepo)描述的膠結(jié)組合物用的增強件包括原纖化聚烯烴薄膜的帶子。原纖化的纖維藉纖維間的原纖維保持著成行的結(jié)構(gòu)。在機械混合時破裂在膠結(jié)組合物中將一根根的纖維松散開來。
另一種選擇以成行排列的結(jié)構(gòu)方式將纖維引入膠結(jié)組合物的方法，敘述在R.N.Swancy和B.Barr所編的書中，即Fiber Rein-forced Cements and Concretes，(用纖維增強水泥和混凝土)ElsvierApplied Science，New York，1989，第316—325頁。這個方法是利用短的原纖化聚丙烯纖維條，它們扭曲成纜索狀結(jié)構(gòu)，以此形式在膠結(jié)組合物中將纖維松散釋放出來。在處理膠結(jié)組合物過程中的機械混合作用就將纜索狀結(jié)構(gòu)擊散，以成行的方式將一根根原纖化的薄膜纖維釋放出來。
本發(fā)明涉及的是許多根纖維束合并在一起成為組合包的形式，該組合包可以分散使得纖維釋放出來，每股纖維束是許多根高縱橫比的聚合物纖維，它們按實際上以互不糾纏的方式排列，因此纖維間并無粘結(jié)劑，每股纖維束的設(shè)置使得當(dāng)組合包加入處于分散條件下的可澆注組合物時，單根纖維基本上可互不糾纏地釋放到可澆注組合物中。
在本發(fā)明的實際做法中，上述和其他的分散條件包括可澆注組合物中所含水或有機溶劑的作用、可澆注組合物產(chǎn)生的熱量、對可澆注組合物的機械攪拌、或者上述能使纖維從束中釋放出來的兩種或多種作用的組合。
用于液/固或液體混合物可澆注組合物的增強件理想的組合包，它包括有可分散的包裝體，可澆注組合物中分散劑的作用以及對組合包與可澆注組合物同時發(fā)生機械混合的作用，結(jié)合在一起可使該包裝體分散。包裝體將許多個增強件的初級包裝合并在一起，增強件的初級包是許多長增強件用一可分散的初級包裝體緊密保持并排排列。此初級包裝包括一種周邊包套，它在足夠的張應(yīng)力下，充分限制所述長增強件相互的橫向運動，因而可以將初級包裝體的至少一部分分散掉，可控地破壞其完整性，初級包裝體的分散受到可澆注組合物中的分散劑以及和可澆注組合物中增強件的初級包混合物基本上同時發(fā)生機械混合的聯(lián)合作用的影響。初級包裝體的完整性破壞以后，長的增強件就釋放出來，能在可澆注組合物中均勻地混合。
本發(fā)明還提供一種使可澆注組合物增強的方法，其步驟包括將可分散的纖維束加入到處于分散條件下的可澆注組合物中，該纖維束是許多高縱橫比的聚合物纖維，它們按實際互不糾纏的方式排列，纖維與纖維之間實際上并無粘結(jié)劑，因而，這些纖維以后可以基本上以互不糾纏地從所述的纖維釋放到可澆注組合物中。
一種制備液/固或液體混合物的可澆注組合物(該混合物中含有許多長增件)的較好方法包括以下步驟a)制備可澆注組合物各組分材料的混合物；b)將至少一個長增強件的初級包加入到該混合物中，增強件的這個包包括著許多作密集并排排列的長增強件，外面包以可分散的初級包裝體，該初級包裝體是一個周邊包套，它在足夠張應(yīng)力下，充分限制長增強件相互的橫向運動因而可以將初級包裝體的至少一部分分散掉，可控地破壞其完整性，初級包裝體的分散受到可澆注組合物中的分散劑以及和混合物至少一個中增強件初級包混合物在基本上同時發(fā)生機械混合的聯(lián)合作用的影響；c)對可澆注組合物與至少一個增強件初級包的混合物進行混合，使至少一個增強件初級包在可澆注材料中的分布基本均勻，并隨后破壞初級包裝體的連續(xù)性，使長增強件釋放到可澆注組合物中；d)繼續(xù)對可澆注組合物與長增強件的混合物進行混合，直至增強件在整個可澆注組合物中的分布基本上均勻為止。


圖1表示本發(fā)明的一個增強件組合包。
圖2表示本發(fā)明的一個外有初級包裝體的長增強件的初級包。
圖3表示另一種外有初級包裝體的長增強件的初級包。
圖4表示本發(fā)明的內(nèi)裝兩種不同尺寸增強件的另一種長增強件初級包。
圖5是圖4沿55的部分剖面圖，表示固定初級包裝體的周邊包套的方法。
在本發(fā)明中，“可澆注組合物”系指可以如樣澆注的或可用其它方法，例如用于膠結(jié)組合物的噴漿法施涂到表面上的可流動組合物；這種可澆注組合物包括例如混凝土或砂漿之類的膠結(jié)組合物，還包括柏油之類的瀝青組合物，又包括環(huán)氧樹脂之類的聚合物組合物，“液/固”是指含有兩種或多種液體與固體組分混合物的組合物。
“液體混合物”是指含有一種可固化的液體，有時是指其它液體或可溶解組分的組合物。
用于可澆注組合物，特別是膠結(jié)組合物的增強件比膠結(jié)組合物中其它常用組分通常具有大得多的縱橫比。這種縱橫比的不匹配，使得將增強件均勻混入膠結(jié)組合物中非常困難，尤其當(dāng)增強件所占體積百分數(shù)很高時。
本發(fā)明涉及一種新穎的長增強件的組合包，用它可以簡單地以高體積百分數(shù)的增強件加入到可澆注組合物如膠結(jié)組合物中，而能將一根根增強件在整個膠結(jié)組合物中相當(dāng)均勻地分布，并無“成球”或其它不適宜聚集現(xiàn)象的產(chǎn)生。增強件最好用聚烯烴、聚酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚砜等高聚物纖維。本發(fā)明還涉及使用本發(fā)明長增強件組合包的增強可澆注組合物的制備過程。
如圖1所示，本發(fā)明的組合包10是將許多個增強件的初級包20一起裝在一個可分散的包裝體12中，該組合包可以整個地加入到可澆注組合物中。該可分散的包裝體所用的組合物，其完整性至少可以部分地破壞，藉可澆注組合物中原有的或產(chǎn)生的分散劑(例如水、有機溶劑和/或熱量)連同發(fā)生的機械混合作用，將包中的含有物釋放出來。適用于含水膠結(jié)組合物中的包裝體組合物包括(但不限于)纖維素基的紙，在它上面浸漬了或涂有遇水膨脹或分散的粘合劑等等。以水分散包裝體的遇水膨脹或分散的合適的粘合劑有(但不限于)多糖、明膠和聚(甲基)丙烯酸。將水膨脹或分散的粘合劑涂敷到可水分散的包裝體上，可用通常用于類似紙張涂敷粘合劑的任一種方法，包括軋輥涂敷、擠壓輥浸漬，刮力涂敷、照相凹版式涂敷，但不限于這些方法。組合包的分散性，或即為至少破壞其一部分的完整性，足以使用其中內(nèi)含物釋放出來所需的時間，可以藉水分散性包裝體的基重、粘合劑類型以及其摻入量來控制。
裝在組合包12中的圖2的增強件初級包，它包含許多長增強件緊密并排排列，用一初級包裝的周邊包套24圍住，該周邊包套的完整性至少可以部分地中斷，藉膠結(jié)組合物中原有的或產(chǎn)生的(例如水，有機溶劑和/或熱量)連同發(fā)生的機械混合作用，將包中的含有物釋放出來。適用于含水膠結(jié)組合物中的包裝體組合物包括(但不限于)纖維素基的紙，在它上面浸漬了或涂有遇水膨脹或分散的粘合劑，和能以水分散的PSA帶狀結(jié)構(gòu)物。以水分散包裝體的遇水膨脹或分散的合適的粘合劑有(但不限于)多糖、明膠和聚(甲基)丙烯酸。將水膨脹或分散的粘合劑涂敷到可水分散的包裝體上，可用通常用于給類似紙張的薄片涂敷粘合劑的任一種方法，包括軋輥涂敷、擠壓輥浸漬，刮力涂敷、照相凹版式涂敷，但不限于這些方法。組合包的分散性，或即為至少破壞其一部分的完整性，足以使用其中增強件得以釋放出來所需的時間，可以藉水分散性包裝體的基重、粘合劑類型以及其摻入量來控制。
纖維增強件的圓柱形初級包20能以纖維束方便地制取，它是將纖維束用一條初級包包裝體材料以螺旋搭接的方式包扎起來，結(jié)果其中是增強件的芯子，外圍包以水分散性的組裝體，然后將纖維束切割成所需長度的增強件初級包。增強件初級包的分散性可以增大，其辦法是利用較大的初級包裝體的基重，或者利用含有較多粘合劑添加量的初級包裝體，或者簡單地增加初級包包裝體包扎時帶子的搭接量或疊繞的層數(shù)。
圖3表示增強件初級包的另一種形式30。圖中有四個單獨的增強件初級包20用另一層周邊包套34合裝為一個包。周邊包套34可以是一分開的包套，也可以是由一個增強件初級包20的包套24擴展而成。所有的增強件初級包可以含有相同的增強件，或者各個初級包中也可含有不同尺寸的增強件。
圖4表示又一種增強件的初級包40。如圖所示，有一個位于芯部的增強件包42，它用周邊包套44包扎住，其外圍則是其內(nèi)裝有直徑即截面積不同的另一種增強件46的同心環(huán)形區(qū)。采用圖3和圖4那種形式的包，就可以以一種單一的增強件初級包，向可澆注組合物中引入預(yù)定的混合增強件。
參照圖4，初級包包裝體24，其互相之間可以有足夠的粘著力，在纖維束切割構(gòu)成增強件初級包后，頂部搭接帶的末端48可保持粘著脫不下來，若相鄰層之間的粘著力不足，當(dāng)初級包包裝體帶24圍繞增強件46包扎時，可以在初級包包裝體24的外表面26的寬度方向上用一層可分散的膠粘帶28，例如是一層可分散的熱熔膠粘帶或一層可分散的轉(zhuǎn)移膠粘帶?？煞稚⒌哪z粘帶28的選擇，它應(yīng)是可用于分散初級包包裝體24同樣的分散劑分散，或者可藉與增強件初級包所加入的可澆注組合物相容的另一種分散劑所分散。
圖5是圖4沿線55的部分剖視圖。圖5表示增強件纖維由初級包包裝體帶24包扎的情況。初級包包裝體最上層搭接帶的末端48任選一個可分散的膠粘帶28粘著固定在初級包包裝體24的相鄰一層上，該膠粘帶28形成了一條沿增強件46縱軸方向延伸的帶子(由圖4更易看出)。膠粘帶28最好用在初級包包裝體24的外表面26，以免與增強件46接觸。
還可以打算采用一種可分散的收縮性包套材料用作初級包包裝體的周邊包套。適用于此用途的材料、除了要有收縮性能外，也還應(yīng)基本上具有對前述分散劑材料同樣的可分散性能。
不管增強件增強件的形狀和結(jié)構(gòu)如何，在每一個初級包周圍的周邊包套應(yīng)保持足夠的張應(yīng)力，以限制長增強件互相之間的橫向移動。這種限制是必要的，因為可以防止增強件在運輸過程中或加入可澆注組合物時過早地散開來。本發(fā)明的增強件包，除了可通過顯著地減少增強件體積對可澆注組合物在一臨界混合點以方便有序的方式加入增強件之外，在運輸上的優(yōu)點也很明顯，因為它使增強件以一種在運輸時不會聚集的方式組裝在一起。此外，初級包與體積相同的未組裝件比較，顯然，致密得多，因此在相同體積內(nèi)可運送的增強件重量就大得多。
增強件的圓柱形初級包，其高度約0.25cm至20cm，1.0cm至10cm為宜；其直徑約0.25cm至20cm，1.0cm至10cm為宜。盡管這個尺寸范圍的增強件包相對于通常膠結(jié)組合物的其它組分來說，其大小與形狀有顯著的不匹配，但它是可以相當(dāng)均勻地混入膠結(jié)組合物的。
周邊包套的完整性一旦破壞，由此維持在增強件上的張力消失之后，該增強件就迅速分散進入膠結(jié)組合物，而聚集現(xiàn)象很少，如果有的話。
雖然并無什么理論根據(jù)，但可以認為，這種分散時不會發(fā)生聚集現(xiàn)象的部分原因是由于增強件在松開釋放時，保持著有序的、基本上平行的排列。釋放時，這些增強件還會繼續(xù)保持這種排列的狀態(tài)，結(jié)果進一步促進了增強件在整個膠結(jié)組合物中呈基本均勻的宏觀分布，直至一根根增強件被潤濕和分散。
可以觀察到，雖然各個增強件初級包上的周邊包套基本相同，但它們的分散時間有個范圍。這就是使得人們能以增強件初級包的形式，一次性地加入高濃度的增強件。此后，增強件就會有控制地從初級包中釋放出來，而聚集現(xiàn)象極少(如果有的話)，并且增強件在整個膠結(jié)組合物中基本上很均勻地分布著。
這種加入的機理是與將許多單根增強件以完全無序定向的方式加入膠結(jié)組合物中的情況不同，后一種情況中纖維間有相互作用力，引起增強件的聚集。
在更廣泛的意義上，每股纖維束即每個初級包的結(jié)構(gòu)形式，例如可以是個袋形或管形的，其中的纖維基本上以互不糾纏的狀態(tài)排列著。初級包可以用其它的結(jié)構(gòu)形式，只要處于分散條件下它能以所需的方式將纖維松散釋放出來。
初級包中的增強件不宜采用那些將一根根增強件粘合在一起的粘合劑(件間粘合劑)。不同件間粘合劑有利于增強件的迅速分散，因為粘合劑需在溶解之后才會使一根根增強件松散開來。
本發(fā)明還提供了一種將長增強件加入到可澆注組合物中的工藝，它的步驟如下a)制備可澆注組合物各組分材料的混合物；b)將至少一個長增強件的初級包加入到該混合物中，增強件的這個包包括著許多作密集并排排列的長增強件，外面包以可分散的初級包裝體，該初級包裝體是一個周邊包套，它在足夠張應(yīng)力下，充分限制所述長增強件相互的橫向運動因而可以將初級包裝體的至少一部分分散掉，可控地破壞其完整性，初級包包裝體的分散受到可澆注組合物中的分散劑以及混合物至少一個中增強件初級包混合物在基本上同時發(fā)生機械混合的聯(lián)合作用的影響；c)對可澆注組合物與至少一個增強件初級包的混合物進行混合，使至少一個增強件初級包在可澆注材料中的分布基本均勻，并隨后破壞初級包裝體的連續(xù)性，使長增強件釋放到可澆注組合物中；d)繼續(xù)對可澆注組合物與長增強件的混合物進行混合，直至增強件在整個可澆注組合物中的分布基本上均勻為止。
這個過程是將一個或幾個增強件的組合包加入到可澆注組合物中，視該組合物所需的增強件含量而定。可以在組合物中引入不同尺寸增強件的混合物，可以a)在每一組合包中裝入增強件尺寸各異的一些初級包，也可以b)采用的是僅含一種尺寸增強件的組合包，而將含增強件尺寸不同的各種組合包以適當(dāng)?shù)谋壤尤?，以達到所需的最終組合物。
在另一個實施方案中，可以以一些單個的包即增強件束的形式加入增強件初級包，而不是如前所述地再組合成組合包的形式加入。加入通常用的增強件混合料時，只要將合適量的各種不同尺寸或結(jié)構(gòu)的增強件初級包稱重或數(shù)數(shù)取出，混合加入可澆注組合物即可。采用這種實施方案可縮短混合時間，因為這時已無需破壞組合包完整性所用的時間。
在加入增強件組合包之前，分散劑可以存在于可澆注組合物各組分的混合料中(在膠結(jié)組合物場合下是水)也可以在加入了增強件組合包之后再把分散劑加入到可澆注組合物中。在加入組合包之后才加分散劑，這種做法可讓組合包有較長的時間在可澆注組合物中達到基本均勻，然后才開始破壞可分散的組合包包裝體與初級包周邊包套材料。在這兩種加入順序的情況下，對組合包和可澆注組合物的混合物進行混合所提供的機械混合作用連同基本上同時發(fā)生的分散劑作用，這兩種作用對于分散組合包包裝體材料和初級包包裝體材料都是需要的。
有必要控制周邊包套的分散時間，使得在組合包包裝體完整性破壞之前不致于發(fā)生周邊包套完整性的破壞。因為當(dāng)增強件仍處于組合包內(nèi)時就過早地釋放出來，會引起增強件發(fā)生不應(yīng)有的聚集現(xiàn)象。
在更廣泛的意義上，本發(fā)明工藝上所用的每股纖維束即每個初級包的結(jié)構(gòu)形式，例如可以呈袋形或管形，其中的纖維基本上互不干擾地排列著。
每股纖維束即每個初級包中所含的纖維即增強件根數(shù)宜多于50根，在約100—10,000根之間更好。
應(yīng)該指出的是，本發(fā)明還提出了增強件組合包的使用以及以這種形式把增強件加入到其它可澆注組合物中的方法，這些組合物包括但不限制增強聚合組合物(熱塑性或熱固性聚合物)和陶瓷材料。當(dāng)使用非水基的組合物時，應(yīng)用其它的包裝體和周邊包套材料來代替可被水分散的包裝體和周邊包磋商材料，其完整性能被與該可澆注組合物相容的分散劑所破壞。一個代表性的非水體系的例子就是對苯乙烯基的組合物采用聚苯乙烯作周邊包套材料。當(dāng)使用瀝青類或其它的熱增強組合物時，在這種可澆注組合物中產(chǎn)生的熱量也起到分散劑的作用。應(yīng)該理解的是，那些對水以外的分散劑敏感的包裝和周邊包套材料可用于水基的可澆注組合物，只要該分散劑與可澆注組合物能相容。
實施例增強纖維I拉制直徑為0.81mm(0.032英寸)的聚丙烯纖維(拉伸比4∶1)，切割成5.1cm(2.0英寸)的長度，儲存在一塑料袋中，以備應(yīng)用。這種松散纖維的密度約50克/升(0.5磅/加侖)增強纖維II拉制直徑為0.13—0.2mm(0.005—0.08英寸)的聚丙烯纖維(拉伸比4∶1)(由Ketema Co.，Specialth Filameut Division，O-denton，MD供應(yīng))切割成5.1cm(2.0英寸)的長度，儲存在塑料袋中備用。
增強件包I由大約長180cm(71英寸)的增強纖維I樣品成形為直徑5.1cm(2.0英寸)的纖維束，然后用寬5.1cm(2.0英寸)的3M Brand Re-pulpable#9203帶(這是一種由3M，St，Paul，MN供應(yīng)的可用堿分散的帶子)螺旋形地包扎起來，每一圈上搭搪約0.6cm(0.25英寸)。包扎后的纖維束于是用切割機切成5.1cm(2.0英寸)的長度，即獲得了增強纖維束。這種纖維束的密度約20克/升(2.4磅/加侖)增強件包II增強件包II的形成步驟與增強件包I相同，不同的是用增強纖維II。
實施例1一種含硅酸鹽水泥(22千克，48磅)、砂(123千克，270磅)和水(17千克，38磅)的嫠漿混合料加入到0.17m3(6英尺3)容量的混凝土混合機中，混合直至獲得均勻的混合物。將一些增強件包I(3.5千克，7.7磅，7體積％)一次性加入該混合物。據(jù)觀察，這些增強件包均勻混入砂漿混合料，然后分散開來，釋放了增強纖維為時約7分鐘。再繼續(xù)混合20分鐘，或達總混合時間約30分鐘。在混合料中觀察到幾乎是游離纖維，并無纖維成團現(xiàn)象。
對比實施例C-1重復(fù)實施例1中的步驟，不同的是，增強纖維是用松散纖維加入。松散纖維I(3.5千克，7.7磅，7體積％)以約每次0.25千克的批量依次加入到砂漿中，每次加料前令混合物混合約4分鐘。總的混合時間約計60分鐘。如果松散纖維的分次投料量比這更大，則纖維不可逆轉(zhuǎn)地聚集成了纖維團。
實施例2把砂(2333千克，5138磅)、粗集料(1702千克，3570磅)、硅酸鹽水泥(810千克，1782磅)、水(359千克，789磅)、飛灰(205千克，950磅)、減水劑(6升，204盎司)、加氣劑(0.41升，14盎司)的2.3m3(3碼3)高強混凝土混合料裝于預(yù)拌混凝土的運送車中，在30分鐘時間內(nèi)緩慢連續(xù)地加入增強纖維I(61千克，135磅，3體積％)。所得組合物再混10分鐘，此后除去約1.5m3(2碼3)的該混合料。盡管這些松散纖維是很仔細添加的，且為時約30分鐘之長，然而還是觀察到有一些纖維不可逆地聚集成團。再將一些總重7千克(15磅)的增強件包I再一次性地加入(相當(dāng)于再增1體積％)到余下的0.76m3(1碼3)料中，繼續(xù)再混合20分鐘。在加入增強件包以后，并未觀察到纖維成團現(xiàn)象的加劇，雖然此時的混凝土料處于易于使纖維成團的非穩(wěn)定狀態(tài)。
實施例3重復(fù)實施例1的步驟，不同的是將增強纖維包II(1.1千克，2.4磅，2體積％)一次性地加入到混合料中。經(jīng)混合約3分鐘后，這些纖維包即在組合物中混合均勻，并開始散開，釋放出纖維來。再繼續(xù)混合7分鐘(總混合時間達10分鐘)后，對混合料的肉眼檢測表明，這時已沒有未散開的增強纖維包。繼續(xù)混合至總混合時間約20分鐘后，從物料中取出樣品，將樣品澆注，待其固化后檢查物料中的纖維分布情況。檢測結(jié)果表明，纖維分布均勻，并無成團現(xiàn)象。
對比實施例C-2重復(fù)實施例3的步驟，不同的是，增強纖維添加的是松散纖維。松散未糾纏的增強纖維II(0.51千克，1.1磅，1體積％)以每次約0.26千克(0.5磅)的批量依次加入，每次加料前令混合物混合約10分鐘，總的混合時間計約20分鐘。嘗試了加入更多的松散纖維達到1.5體積％，結(jié)果有纖維成團現(xiàn)象。盡管這是在一相當(dāng)長的時間內(nèi)依次加入總量較少的纖維，但所得的混合料與實施例3相比，仍有某些不宜有的纖維聚集現(xiàn)象。
實施例4一攪拌機中裝入7000磅(3180千克)的由50/50粗細混合集料和5.5重量％瀝青組成的“公路混合料”，維持于約370°F(188℃)，通過攪拌機上的觀察孔，投入一個垃圾袋，其內(nèi)裝有7磅(3.2千克)如增強纖維包III一節(jié)中所述的用聚乙烯包扎的尼龍纖維，然后混合約1分鐘。在此混合期間，該組合包與初級包裝包均熔化，將增強纖維料放到瀝青中。用一瀝青鋪路機試驗了瀝青中的情況，發(fā)現(xiàn)纖維在整個瀝青中混合得很均勻。料中觀察到的幾乎是游離纖維，并無纖維成團現(xiàn)象。
對比實施例C-3重復(fù)實施例4的步驟，不同的是將7磅(3.2千克增強纖維III一節(jié)中所述的松散尼龍纖維裝入一30加侖(132升)容量的聚乙烯垃圾袋中。仍用瀝青鋪路機對混后的瀝青進行了試驗，發(fā)現(xiàn)有不少纖維未能混入，而是呈直徑約2—3英寸(5.1—7.6cm)的糾纏纖維團。這些纖維團的中部沒有瀝青，在所鋪路面上引起了發(fā)泡現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種用于液/固或液體混合物的可澆注組合物的組合包，它包括有可分散的包裝體，所述可澆注組合物中分散劑的作用以及對所述組合包與所述可澆注組合物同時發(fā)生機械混合的作用結(jié)合在一起，可使所述包裝體分散。所述包裝體將許多個聚合物增強件的初級包圍在一起，所述增強件的初級包是許多長增強件用一可分散的初級包裝體緊密保持并排排列，所述初級包裝體包括一種周邊包套，它在足夠的張應(yīng)力下，充分限制所述長增強件相互的橫向運動，因而可以將所述初級包裝體的至少一部分分散掉，可控地破壞其完整性，所述初級包裝體的這種分散是受到在所述可澆注組合物中的分散劑以及所述的可澆注組合物中增強件包混合物基本上同時發(fā)生機械混合的聯(lián)合作用的影響，結(jié)果將所述長增強件就釋放出來，能在所述可澆注組合物中均勻地混合。
2.按權(quán)利要求1所述的增強件組合包，其特征在于，所述可澆注組合物是諸如砂漿或混凝土之類的一種膠結(jié)組合物。
3.按權(quán)利要求1所述的增強件組合包，其特征在于，所述長的增強件之間并無粘合劑。
4.一種制備由液/固或液體混合物組成并還含有許多長增強件的可澆注組合物的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟a)制備所述可澆注組合物各組分材料的混合物；b)將至少一個長增強件的初級包加入到所述混合物中，聚合物增強件的所述初級包包括著許多根密集并排排列的長增強件，外面包以可分散的初級包裝體，所述初級包裝體是一個周邊包套，它在足夠張應(yīng)力下，充分限制所述長增強件相互的橫向運動，因而可以將所述初級包裝體的至少一部分分散掉，使其完整性可控地破壞，所述初級包裝體的這種分散受到所述可澆注組合物中的分散劑以及所述混合物中增強件初級包混合物在基本上同時發(fā)生機械混合的聯(lián)合作用的影響；c)對所述可澆注組合物與所述至少一個增強件初級包的所述混合物進行混合，使所述至少一個增強件初級包在所述可澆注材料中的分布基本均勻，使長增強件釋放到所述可澆注組合物中；d)繼續(xù)對所述可澆注組合物與所述長增強件的混合物進行混合，直至所述長增強件在整個所述可澆注組合物中的分布基本上均勻為止。
5.一種制備含有液/固或液體混合物的可澆注組合物的混合物的方法，該混合物還含有許多根長的增強件，該其特征在于方法包括以下步驟a)制備所述可澆注組合物各組分材料的混合物；b)將至少一個長增強件的組合包加入到所述混合物中，所述組合包有一個可分散的包裝體，該包裝體的分散是藉存在于所述可澆注組合物中的分散劑的作用以及對所述可澆注組合物與所述組合包的混合物進行基本上同時發(fā)生機械混合的作用而實現(xiàn)的，所述包裝體中有許多個增強件的初級包，所述初級包包括許多根作密集并排排列的長增強件，外面包以可分散的初級包裝體，所述初級包裝體是一個周邊包套，它在足夠張應(yīng)力下，充分限制所述長增強件相互的橫向運動，因而可以將所述初級包裝體的至少一部分分散掉，使其完整性可控地破壞，所述初級包裝體的這種分散是受到所述可澆注組合物中的分散劑以及所述可澆注組合物中增強件初級包混合物在基本上同時發(fā)生機械混合的聯(lián)合作用的影響；c)對所述可澆注組合物與所述至少一個長增強件的組合包的所述混合物進行混合，以破壞所述至少一個增強件組合包的完整性，令所述長增強件的初級包均勻地混入所述可澆注組合物中，然后又使所述初級包包裝體的完整性破壞，從而將所述增強件釋放，進入所述可澆注組合物中；d)繼續(xù)混合所述的混合物，直至所述的增強件都基本上均勻分布在整個混合物中為止。
6.按權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述至少一個長增強件的組合包引入到所述可澆注組合物中，然后繼續(xù)混合一足夠時間，以使所述至少一個長增強件的組合包在其中的所述初級包包裝中破壞之前，即已基本上均勻分布在所述混合料中。
7.按權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在加入所述的至少一個長增強件組合包之前，所述可澆注組合物中即已有分散劑，繼續(xù)混合足夠時間，以使所述至少一個長增強件的組合包在其中所述初級包包裝體破壞之前，即已基本上均勻分布在所述混合料中。
8.按權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述分散劑是加入所述的至少一個長增強件組合包之后才引入所述可澆注組合物中的，而后繼續(xù)混入一足夠時間，以使所述至少一個長增強件的組合包在其中的所述初級包包裝體破壞之前，即已基本上均勻分布在所述混合料中。
9.按權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的長增強件不含件間的粘合劑。
10.許多根纖維束，它們是合并在一起成為組合包的形式，該組合包可以分散使纖維釋放出來，每股所述的纖維束是許多根高縱橫比的聚合物纖維，它們按實際上互不糾纏的方式排列，因此纖維間并無粘著力，每股所述纖維束的設(shè)置使得當(dāng)所述組合包加入處于分散條件下的可澆注組合物時，纖維即可從所述纖維束基本上相互不糾纏地釋放到所述可澆注組合物中。
11.按權(quán)利要求10所述的組合包，其特征在于，所述纖維是聚烯烴纖維。
12.按權(quán)利要求10所述的組合包，其特征在于，所述可澆注組合物是一種膠結(jié)組合物。
13.一種使可澆注組合物增強的方法，其特征在于包括如下步驟；將一可分散的纖維束引入到分散條件下的可澆注組合物中，該纖維束是許多根高縱橫比的聚合物纖維保持著基本上不相糾纏的排列，且纖維間基本上不含粘合劑；然后將纖維以一種基本上保持不糾纏的形式釋放到所述可澆注組合物中。
14.按權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述的分散條件包括對所述可澆注組合物的機械攪拌。
15.按權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述的分散條件包括加入到所述可澆注組合物中的一種或多種分散劑。
16.按權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述的分散劑是所述可澆注組合物中的水或一種有機溶劑。
17.按權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述分散條件包括由所述可澆注組合物產(chǎn)生的熱量。
18.按權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述可澆注組合物是一種瀝青組合物。
19.按權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述可澆注組合物是一種膠結(jié)組合物。
全文摘要
通過將增強件(22)緊密排列在可分散的包裝體(24)中的辦法對可澆注組合物進行增強的方法及所用的部件。
文檔編號C04B20/00GK1126503SQ94191965
公開日1996年7月10日 申請日期1994年5月3日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月3日
發(fā)明者詹姆斯·F·桑德斯, 拉里·D·里奇, 克利福德·N·麥克唐納, 萊斯·馬克思·赫洛克爾 申請人:美國3M公司