專(zhuān)利名稱(chēng)：高聚合物異型塑鋼纖維生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及替代傳統(tǒng)鋼筋網(wǎng)、鋼絲網(wǎng)、鋼纖維來(lái)提高水泥混凝土、瀝青砼堅(jiān)韌性和抗沖擊性能的高聚合物異型塑鋼纖維生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)期以來(lái)，水泥混凝土、瀝青砼的開(kāi)裂和滲水，是影響工程質(zhì)量最大的缺陷，也是建設(shè)工程技術(shù)人員最為頭痛的難題。為了解決這一難題，許多專(zhuān)家研究開(kāi)發(fā)了不少增強(qiáng)材料，譬如一、用于水泥混凝土/砂漿抑制混凝土/砂漿開(kāi)裂、滲水聚丙烯纖維、聚丙烯睛纖維、玻璃纖維、石棉等，但這只能解決早期抗微觀裂縫和抗?jié)B作用，完全不能永久性保持。同時(shí)水泥混凝土提高堅(jiān)韌性和抗沖擊、抗彎在重負(fù)荷作用下的抗裂、抗折，長(zhǎng)期以來(lái)均采用鋼筋網(wǎng)、鋼絲網(wǎng)、鋼纖維來(lái)提高工程質(zhì)量。但鋼筋網(wǎng)、鋼絲網(wǎng)鋼纖維的最大缺陷是易生銹不抗酸堿，嚴(yán)重影響工程的永久性。同時(shí)比重大、施工難、建設(shè)成本高，不能使廣大工程采用。二、用于瀝青砼抑制瀝青路面開(kāi)裂、滲水均采用聚酯路用纖維、聚丙烯睛纖維、木質(zhì)素纖維、玻璃纖維、石棉等，據(jù)公知資料表明，聚酯纖維解決瀝青路面開(kāi)裂、滲水，提高瀝青路面質(zhì)量最有效果。而以上材料只能部分解決瀝青路面的開(kāi)裂和滲水，但要解決瀝青路的中層開(kāi)裂和反射裂縫卻不能起到作用。所以長(zhǎng)期以來(lái)，工程技術(shù)人員采用傳統(tǒng)的鋼筋網(wǎng)、鋼絲網(wǎng)、鋼纖維來(lái)解決上述難題。但由于鋼纖維、鋼筋網(wǎng)的抗酸堿性極差，容易生銹，影響工程質(zhì)量。并且鋼纖維、鋼筋網(wǎng)的比重大，不宜橋面等架空施工，建設(shè)成本大，施工煩瑣，從而也不能全面推廣。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于克服上述不足，提供一種在建筑水泥混凝土工程中用于控制混凝土裂縫，有效提高混凝土的堅(jiān)韌性和抗沖擊、抗彎、抗折、抗?jié)B性能，抑制瀝青路中層開(kāi)裂及反射裂縫的產(chǎn)生等的高聚合物異型塑鋼纖維生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下。
高聚合物異型塑鋼纖維，是采用聚丙烯、聚乙烯、聚酯和其他共聚物為主要原料，通過(guò)先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和纖維結(jié)構(gòu)的特殊處理，以獲得表面粗糙、斷面為五葉、六葉及多棱形狀，橫面為凹凸形、波浪形、鋸齒形狀的纖維。該纖維抗拉強(qiáng)力高、彈性模量大、抗酸堿、抗老化、易分散、比重輕，與水泥混凝土、瀝青砼結(jié)合性牢固。
具體方案如下一、原輔材料的選擇和配比異型塑鋼纖維根據(jù)不同用途分為二類(lèi)一類(lèi)是用于水泥混凝土的物理加筋作用的，是采用聚丙烯、高分子聚乙烯為主要原料；另一類(lèi)是用于瀝青砼的物理加筋作用的，是采用高分子聚酯為原料。
二、專(zhuān)用設(shè)備的設(shè)計(jì)因該纖維的特殊性纖度大、強(qiáng)力高、模量大，紡絲設(shè)計(jì)為錐形雙螺桿混煉，高壓螺桿擠壓，噴絲、冷卻、二道超倍拉伸、二次高溫活化處理、橫面異形軋制、定型、切斷的聯(lián)合生產(chǎn)線。
三、高聚物原料性能的改良，以確保纖維高強(qiáng)度、高模量和提高防老化性能。
1、用于水泥混凝土是以聚丙烯、聚乙烯為原料，這二種原料的優(yōu)點(diǎn)在于抗酸堿性好，但存在抗老化性能差、強(qiáng)力模量低的缺陷，為此，在原料混煉及螺桿擠壓時(shí)，添加0.3％～1.2％的PP成核劑和0.5％～2％的防老化劑，以及0.2％～0.5％抗氧化劑，以改善纖維材質(zhì)的性能。
2、用于瀝青砼主要以高分子聚酯為原料，聚酯原料的優(yōu)點(diǎn)在于熔點(diǎn)高、分子量高。它的缺陷是蠕變性能差，為此，在生產(chǎn)過(guò)程添加0.5％～1％的PET成核劑和0.3％～0.8％的光穩(wěn)定劑，來(lái)改善纖維材質(zhì)的性能。
四、使纖維在水泥混凝土和瀝青砼中提高親和性和牢固度，在纖維的結(jié)構(gòu)形狀方面進(jìn)行創(chuàng)新。一是纖維斷面、噴絲板的設(shè)計(jì)噴絲板的為Φ2～4mm，長(zhǎng)徑比為1～12，斷面為五葉形、六葉形、七～九棱形；二是纖維的橫面，通過(guò)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的軋機(jī)，軋制出凹凸形、波浪形、鋸齒形三種；三是纖維的直徑，設(shè)計(jì)為0.5～1.5mm不等，長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)為20～60mm不等。這樣，可根據(jù)混凝石料接配摻和異型塑鋼纖維，達(dá)到纖維與混凝土的永久牢固性。
五、使異型塑鋼纖維摻和在水泥混凝土中、瀝青砼中，短時(shí)間攪拌均勻達(dá)到分散要求。為此，在纖維生產(chǎn)過(guò)程中，采用油浴二道拉伸工藝。油浴中添加0.1％～0.5％的平滑劑和0.2％～0.8％的硅氧烷，0.1％～0.3％的有機(jī)硅，0.2％～1.2％的靜電劑，進(jìn)行二次高溫活化處理。這樣，所得的纖維才能達(dá)到抗靜電和分散性好的要求。
通過(guò)上述五項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，才能滿足異型塑鋼纖維物理性能方面的要求。其有益效果是纖維的抗拉強(qiáng)力高、彈性模量大、抗酸堿性強(qiáng)、分散性好、抗紫外線幅射強(qiáng)，與混凝土/瀝青砼親和性好，結(jié)合牢固。在工程上起到抗裂、抗震、抗?jié)B、增強(qiáng)的卓越功效，顯著提高工程質(zhì)量，極大延長(zhǎng)工程的使用壽命。高聚合物異型塑鋼纖維完全可以替代傳統(tǒng)的鋼筋網(wǎng)、鋼絲網(wǎng)、鋼纖維，應(yīng)用綜合性能優(yōu)越。另一方面，建設(shè)成本更為經(jīng)濟(jì)，施工省時(shí)，施工操作方便。
本纖維產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于水泥混凝土路面、橋面、工業(yè)地坪、機(jī)場(chǎng)跑道、停機(jī)坪、港口碼頭、水利工程，各種隧道地鐵工程、高等級(jí)瀝青道路等，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施的方法步驟如下1、以聚丙烯或聚酯，加5～8％共聚乙烯，加溫于150℃～200℃之間，在錐形雙螺桿設(shè)備中混煉均勻。
2、經(jīng)混煉均勻后的漿料加0.3％～0.2％PP成核劑或PET成核劑，注入普通螺桿擠壓機(jī)，螺桿加溫分為四個(gè)區(qū)，分別在一區(qū)180℃，二區(qū)200℃，三區(qū)210℃，四區(qū)230℃，注入噴絲頭套擠壓噴絲。
3、將噴絲單絲進(jìn)入乳化液冷卻，乳化液溫度為5℃～10℃，同時(shí)進(jìn)行第一次噴頭拉伸，拉伸倍數(shù)為3～4.5倍。
4、將已噴頭拉伸的單絲進(jìn)入一道七輥牽伸機(jī)，由七輥牽伸機(jī)引入到高溫活化處理槽，活化槽溫度為100～110℃，再引入二道七輥牽伸機(jī)進(jìn)行拉伸，拉伸倍數(shù)為4.8～5.5倍。
5、將進(jìn)行過(guò)一次高溫活化處理和4.8～5.5倍已拉伸的單絲，再引入二次高溫活化槽處理，活化槽溫度為110～120℃，再引入第三道七輥牽伸機(jī)拉伸，三道七輥牽伸機(jī)拉伸的倍數(shù)為1.8～2.5倍。
6、把已分三次拉伸的單絲引入高溫定型，高溫定型溫度為125～140℃。
7、將高溫已定型的單絲，引入軋制機(jī)進(jìn)行橫面異型軋制。
8、將經(jīng)橫面異型軋制后的單絲進(jìn)行水冷卻，冷卻溫度為20℃～25℃。
9、將冷卻已定型的異型單絲，引入切斷機(jī)切斷。
10、成品包裝。
權(quán)利要求
1.一種高聚合物異型塑鋼纖維生產(chǎn)方法，其特征在于是采用聚丙烯、聚乙烯、聚酯和其他共聚物為主要原料，通過(guò)先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和纖維結(jié)構(gòu)的特殊處理，以獲得表面粗糙，斷面為五葉、六葉及多棱形狀，橫面為凹凸形、波浪形、鋸齒形狀的纖維，具體包括1)原輔材料的選擇和配比用于水泥混凝土的物理加筋作用的，原料采用聚丙烯、高分子聚乙烯；用于瀝青砼的物理加筋作用的，原料采用高分子聚酯；2)專(zhuān)用設(shè)備的設(shè)計(jì)纖度大、強(qiáng)力高、模量大的本發(fā)明纖維，其紡絲設(shè)計(jì)為錐形雙螺桿混煉，高壓螺桿擠壓，噴絲、冷卻、二道超倍拉伸、二次高溫活化處理、橫面異形軋制、定型、切斷的聯(lián)合生產(chǎn)線；3)高聚物原料性能的改良；4)在纖維的結(jié)構(gòu)和形狀方面進(jìn)行改進(jìn)以提高纖維在水泥混凝土和瀝青砼中的親和性和牢固度；5)使異型塑鋼纖維摻和在水泥混凝土中和瀝青砼中，經(jīng)短時(shí)間攪拌均勻達(dá)到分散要求，以及使纖維的抗靜電性能達(dá)到要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高聚合物異型塑鋼纖維生產(chǎn)方法，其特征在于所述的高聚物原料性能的改良，包括1)用于水泥混凝土的聚丙烯、聚乙烯原料，在混煉及螺桿擠壓時(shí)，添加0.3％～1.2％的PP成核劑和0.5％～2％的防老化劑，以及0.2％～0.5％抗氧化劑；2)用于瀝青砼的高分子聚酯原料，在生產(chǎn)過(guò)程添加0.5％～1％的PET成核劑和0.3％～0.8％的光穩(wěn)定劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高聚合物異型塑鋼纖維生產(chǎn)方法，其特征在于所述的纖維結(jié)構(gòu)和形狀方面的改進(jìn)，一是纖維斷面噴絲板的設(shè)計(jì)為Φ2～4mm，長(zhǎng)徑比為1～12，斷面為五葉形、六葉形、七～九棱形；二是纖維的橫面通過(guò)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的軋機(jī)，軋制出凹凸形、波浪形、鋸齒形三種；三是纖維的直徑，設(shè)計(jì)為0.5～1.5mm，長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)為20～60mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高聚合物異型塑鋼纖維生產(chǎn)方法，其特征在于所述的使異型塑鋼纖維摻和在水泥混凝土中、瀝青砼中，經(jīng)短時(shí)間攪拌均勻達(dá)到分散要求及抗靜電性能要求，是通過(guò)在纖維生產(chǎn)的過(guò)程中，采用油浴二道拉伸工藝，油浴中添加0.1％～0.5％的平滑劑和0.2％～0.8％的硅氧烷，0.1％～0.3％的有機(jī)硅，0.2％～1.2％的靜電劑，進(jìn)行二次高溫活化處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高聚合物異型塑鋼纖維生產(chǎn)方法，其特征在于其具體實(shí)施步驟和工藝參數(shù)如下1)以聚丙烯或聚酯，加5～8％共聚乙烯，加溫于150℃～200℃之間，在錐形雙螺桿設(shè)備中混煉均勻；2)經(jīng)混煉均勻后的漿料加0.3％～0.2％PP成核劑或PET成核劑，注入普通螺桿擠壓機(jī)，螺桿加溫分為四個(gè)區(qū)，分別在一區(qū)180℃，二區(qū)200℃，三區(qū)210℃，四區(qū)230℃，注入噴絲頭套擠壓噴絲；3)將噴絲單絲進(jìn)入乳化液冷卻，乳化液溫度為5℃～10℃，同時(shí)進(jìn)行第一次噴頭拉伸，拉伸倍數(shù)為3～4.5倍；4)將已噴頭拉伸的單絲進(jìn)入一道七輥牽伸機(jī)，由七輥牽伸機(jī)引入到高溫活化處理槽，活化槽溫度為100～110℃，再引入二道七輥牽伸機(jī)進(jìn)行拉伸，拉伸倍數(shù)為4.8～5.5倍；5)將進(jìn)行過(guò)一次高溫活化處理和4.8～5.5倍已拉伸的單絲，再引入二次高溫活化槽處理，活化槽溫度為110～120℃，再引入第三道七輥牽伸機(jī)拉伸，三道七輥牽伸機(jī)拉伸的倍數(shù)為1.8～2.5倍；6)把已分三次拉伸的單絲引入高溫定型，高溫定型溫度為125～140℃；7)將高溫已定型的單絲，引入軋制機(jī)進(jìn)行橫面異型軋制；8)將經(jīng)橫面異型軋制后的單絲進(jìn)行水冷卻，冷卻溫度為20℃～25℃；9)將冷卻已定型的異型單絲，引入切斷機(jī)切斷；10)成品包裝。
全文摘要
本發(fā)明涉及在建筑水泥混凝土工程中用于控制混凝土裂縫，有效提高混凝土的堅(jiān)韌性和抗沖擊、抗彎、抗折、抗?jié)B性能，抑制瀝青路中層開(kāi)裂及反射裂縫的產(chǎn)生等的高聚合物異型塑鋼纖維生產(chǎn)方法。是采用聚丙烯、聚乙烯、聚酯和其他共聚物為主要原料，通過(guò)先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和纖維結(jié)構(gòu)的特殊處理，以獲得表面粗糙、斷面為五葉、六葉及多棱形狀，橫面為凹凸形、波浪形、鋸齒形狀的纖維。該纖維抗拉強(qiáng)力高、彈性模量大、抗酸堿、抗老化、易分散、比重輕，與水泥混凝土、瀝青砼結(jié)合性牢固。
文檔編號(hào)E01C7/26GK1632191SQ20051000262
公開(kāi)日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2005年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月25日
發(fā)明者陳成泗 申請(qǐng)人:陳成泗