CN100350083C - 高聚合物异型钢性纤维生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及在建筑水泥混凝土工程中用于控制混凝土裂缝，有效提高混凝土的坚韧性和抗冲击、抗弯、抗折、抗渗性能，抑制沥青路中层开裂及反射裂缝的产生等的高聚合物异型钢性纤维生产方法。是采用聚丙烯、聚酯为主要原料，通过先进的生产工艺和纤维结构的特殊处理，以获得表面粗糙、断面为五叶、六叶及多棱形状，横面为凹凸形、波浪形、锯齿形状的纤维。该纤维抗拉强力高、弹性模量大、抗酸碱、抗老化。易分散、比重轻，与水泥混凝土、沥青砼结合性牢固。
Description
技术领域
本发明涉及替代传统钢筋网、钢丝网、钢纤维来提高水泥混凝土、沥青砼坚韧性和抗冲击性能的高聚合物异型钢性纤维生产方法。
背景技术
长期以来，水泥混凝土、沥青砼的开裂和渗水，是影响工程质量最大的缺陷，也是建设工程技术人员最为头痛的难题。为了解决这一难题，许多专家研究开发了不少增强材料，譬如：一、用于水泥混凝土/砂浆抑制混凝土/砂浆开裂、渗水聚丙烯纤维、聚丙烯睛纤维、玻璃纤维、石棉等，但这只能解决早期抗微观裂缝和抗渗作用，完全不能永久性保持。同时水泥混凝土提高坚韧性和抗冲击、抗弯在重负荷作用下的抗裂、抗折，长期以来均采用钢筋网、钢丝网、钢纤维来提高工程质量。但钢筋网、钢丝网钢纤维的最大缺陷是易生锈不抗酸碱，严重影响工程的永久性。同时比重大、施工难、建设成本高，不能使广大工程采用。二、用于沥青砼抑制沥青路面开裂、渗水均采用聚酯路用纤维、聚丙烯睛纤维、木质素纤维、玻璃纤维、石棉等，据公知资料表明，聚酯纤维解决沥青路面开裂、渗水，提高沥青路面质量最有效果。而以上材料只能部分解决沥青路面的开裂和渗水，但要解决沥青路的中层开裂和反射裂缝却不能起到作用。所以长期以来，工程技术人员采用传统的钢筋网、钢丝网、钢纤维来解决上述难题。但由于钢纤维、钢筋网的抗酸碱性极差，容易生锈，影响工程质量。并且钢纤维、钢筋网的比重大，不宜桥面等架空施工，建设成本大，施工烦琐，从而也不能全面推广。
发明内容
本发明的目的，在于克服上述不足，提供一种在建筑水泥混凝土工程中用于控制混凝土裂缝，有效提高混凝土的坚韧性和抗冲击、抗弯、抗折、抗渗性能，抑制沥青路中层开裂及反射裂缝的产生等的高聚合物异型钢性纤维生产方法。
本发明的技术方案如下。
高聚合物异型钢性纤维，是采用聚丙烯、聚乙烯、聚酯和其他共聚物为主要原料，通过先进的生产工艺和纤维结构的特殊处理，以获得表面粗糙、断面为五叶、六叶及多棱形状，横面为凹凸形、波浪形、锯齿形状的纤维。该纤维抗拉强力高、弹性模量大、抗酸碱、抗老化。易分散、比重轻，与水泥混凝土、沥青砼结合性牢固。
具体方案如下：
一、原辅材料的选择和配比：异型钢性纤维根据不同用途分为二类：一类是用于水泥混凝土的物理加筋作用的，是采用聚丙烯、高分子聚乙烯为主要原料；另一类是用于沥青砼的物理加筋作用的，是采用高分子聚酯为原料。
二、专用设备的设计：因该纤维的特殊性：纤度大、强力高、模量大，纺丝设计为锥形双螺杆混炼，高压螺杆挤压，喷丝、冷却、二道超倍拉伸、二次高温活化处理、横面异形轧制、定型、切断的联合生产线。
三、高聚物原料性能的改良，以确保纤维高强度、高模量和提高防老化性能。
1、用于水泥混凝土：是以聚丙烯、聚乙烯为原料，这二种原料的优点在于抗酸碱性好，但存在抗老化性能差、强力模量低的缺陷，为此，在原料混炼及螺杆挤压时，添加0.3％～1.2％的PP成核剂和0.5％～2％的防老化剂，以及0.2％～0.5％抗氧化剂，以改善纤维材质的性能。
2、用于沥青砼：主要以高分子聚酯为原料，聚酯原料的优点在于熔点高、分子量高。它的缺陷是：蠕变性能差，为此，在生产过程添加0.5％～1％的PET成核剂和0.3％～0.8％的光稳定剂，来改善纤维材质的性能。
四、使纤维在水泥混凝土和沥青砼中提高亲和性和牢固度，在纤维的结构形状方面进行创新。一是纤维断面、喷丝板的设计：喷丝板的为Φ2～4mm，长径比为1～12，断面为五叶形、六叶形、七～九棱形； 二是纤维的横面，通过专门设计的轧机，轧制出凹凸形、波浪形、锯齿形三种；三是纤维的直径，设计为0.5～1.5mm不等，长度的设计为20～60mm不等。这样，可根据混凝石料接配掺和异型钢性纤维，达到纤维与混凝土的永久牢固性。
五、使异型钢性纤维掺和在水泥混凝土中、沥青砼中，短时间搅拌均匀达到分散要求。为此，在纤维生产过程中，采用油浴二道拉伸工艺。油浴中添加0.1％～0.5％的平滑剂和0.2％～0.8％的硅氧烷，0.1％～0.3％的有机硅，0.2％～1.2％的静电剂，进行二次高温活化处理。这样，所得的纤维才能达到抗静电和分散性好的要求。
通过上述五项技术创新，才能满足异型钢性纤维物理性能方面的要求。其有益效果是：纤维的抗拉强力高、弹性模量大、抗酸碱性强、分散性好、抗紫外线幅射强，与混凝土/沥青砼亲和性好，结合牢固。在工程上起到抗裂、抗震、抗渗、增强的卓越功效，显著提高工程质量，极大延长工程的使用寿命。高聚合物异型钢性纤维完全可以替代传统的钢筋网、钢丝网、钢纤维，应用综合性能优越。另一方面，建设成本更为经济，施工省时，施工操作方便。
本纤维产品广泛应用于水泥混凝土路面、桥面、工业地坪、机场跑道、停机坪、港口码头、水利工程，各种隧道地铁工程、高等级沥青道路等，具有广阔的市场前景。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
具体实施的方法步骤如下：
1、以聚丙烯或聚酯，加5～8％共聚乙烯，加温于150℃～200℃之间，在锥形双螺杆设备中混炼均匀。
2、经混炼均匀后的浆料加0.3％～1.2％PP成核剂或PET成核剂，注入普通螺杆挤压机，螺杆加温分为四个区，分别在一区180℃，二区200℃，三区210℃，四区230℃，注入喷丝头套挤压喷丝。
3、将喷丝单丝进入乳化液冷却，乳化液温度为5℃～10℃，同时进行第一次喷头拉伸，拉伸倍数为3～4.5倍。
4、将已喷头拉伸的单丝进入一道七辊牵伸机，由七辊牵伸机引入到高温活化处理槽，活化槽温度为100℃～110℃，再引入二道七辊牵伸机进行拉伸，拉伸倍数为4.8～5.5倍。
5、将进行过一次高温活化处理和4.8～5.5倍已拉伸的单丝，再引入二次高温活化槽处理，活化槽温度为110℃～120℃，再引入第三道七辊牵伸机拉伸，三道七辊牵伸机拉伸的倍数为1.8～2.5倍。
6、把已分三次拉伸的单丝引入高温定型，高温定型温度为125℃～140℃。
7、将高温已定型的单丝，引入轧制机进行横面异型轧制。
8、将经横面异型轧制后的单丝进行水冷却，冷却温度为20℃～25℃。
9、将冷却已定型的异型单丝，引入切断机切断。
10、成品包装。
Claims (8)
1、一种用于混凝土的物理加筋作用的高聚合物异型钢性纤维的生产方法，其特征在于步骤如下：
(1)、以聚丙烯为主要原料，加5％～8％共聚乙烯，在混炼机中加温于150℃～200℃之间混炼均匀；
(2)、混炼均匀后的浆料加0.3％～1.2％的PP成核剂，注入螺杆挤压机，经挤压加温后注入喷丝头套挤压喷丝；
(3)、将螺杆挤压喷出的单丝进入乳化液冷却，乳化液的温度为5℃～10℃，同时进行第一次喷头拉伸，拉伸倍数为3～4.5倍；
(4)、将已喷头拉伸的单丝进入一道七辊牵伸机，由七辊牵伸机引入到高温活化处理槽，活化处理槽温度为100℃～110℃，再引入二道七辊牵伸机进行拉伸，拉伸倍数为4.8～5.5倍；
(5)、将拉伸的单丝再引入二次高温活化处理槽，活化处理槽温度为110℃～120℃，然后再引入第三道七辊牵伸机进行拉伸，拉伸倍数为1.8～2.5倍；
(6)把已经过三次拉伸的单丝引入高温定型，高温定型的温度为125℃～140℃；
(7)、将已高温定型的单丝引入轧制机中进行横面异型轧制；
(8)、将经横面异型轧制后的单丝进行水冷却定型，冷却温度为20℃～25℃；
(9)将已冷却定型的异型单丝引入切断机切断；
(10)最后进行成品包装。
2、根据权利要求1所述的用于混凝土的物理加筋作用的高聚合物异型钢性纤维的生产方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，同时加入0.5％～2％的防老化剂和0.2％～0.5％的抗氧化剂。
3、根据权利要求1所述的用于混凝土的物理加筋作用的高聚合物异型钢性纤维的生产方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，挤压加温共分为四个区：一区180℃，二区200℃，三区210℃，四区230℃。
4、根据权利要求1所述的用于混凝土的物理加筋作用的高聚合物异型钢性纤维的生产方法，其特征在于：生成的纤维的断面为五叶形、六叶形或七～九棱形；纤维的横面为凹凸形、波浪形、锯齿形三种；纤维的直径为0.5～1.5mm，长度为20～60mm。
5、一种用于沥青砼的物理加筋作用的高聚合物异型钢性纤维的生产方法，其特征在于步骤如下：
(1)、以聚酯为主要原料，加5％～8％共聚乙烯，在混炼机中加温于150℃～200℃之间混炼均匀；
(2)、混炼均匀后的浆料加0.5％～1％的PET成核剂，注入螺杆挤压机，经挤压加温后注入喷丝头套挤压喷丝；
(3)、将螺杆挤压喷出的单丝进入乳化液冷却，乳化液的温度为5℃～10℃，同时进行第一次喷头拉伸，拉伸倍数为3～4.5倍；
(4)、将已喷头拉伸的单丝进入一道七辊牵伸机，由七辊牵伸机引入到高温活化处理槽，活化处理槽温度为100℃～110℃，再引入二道七辊牵伸机进行拉伸，拉伸倍数为4.8～5.5倍；
(5)、将拉伸的单丝再引入二次高温活化处理槽，活化处理槽温度为110℃～120℃，然后再引入第三道七辊牵伸机进行拉伸，拉伸倍数为1.8～2.5倍；
(6)把已经过三次拉伸的单丝引入高温定型，高温定型的温度为125℃～140℃；
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(8)、将经横面异型轧制后的单丝进行水冷却定型，冷却温度为20℃～25℃；
(9)将已冷却定型的异型单丝引入切断机切断；
(10)最后进行成品包装。
6、根据权利要求5所述的用于沥青砼的物理加筋作用的高聚合物异型钢性纤维的生产方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，同时加入0.3％～0.8％的光稳定剂。
7、根据权利要求5所述的用于沥青砼的物理加筋作用的高聚合物异型钢性纤维的生产方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，挤压加温共分为四个区：一区180℃，二区200℃，三区210℃，四区230℃。
8、根据权利要求5所述的用于沥青砼的物理加筋作用的高聚合物异型钢性纤维的生产方法，其特征在于：生成的纤维的断面为五叶形、六叶形或七～九棱形；纤维的横面为凹凸形、波浪形、锯齿形三种；纤维的直径为0.5～1.5mm，长度为20～60mm。
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