CN103938804B - 复合式纤维网格筋层产品及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种复合式纤维网格筋层产品及其制备方法，它包括多层纤维网格布，各层纤维网格布的层间通过浆料粘接，并以层叠的方式将多层纤维网格布复合成网格筋层。本发明的复合式纤维网格筋层产品采用多层纤维网格布复合而成，使网格筋层的单股纤维束的单丝数量和网格密度不受纤维网格布生产工艺的限制，大幅度增大加筋密度、减小单股纤维束的单丝数量和提升筋的分布均匀度，有效提升纸面石膏板产品的强度、遇火稳定性和耐火极限性能的等级。

Description

复合式纤维网格筋层产品及其制备方法

技术领域

本发明涉及建材技术领域，具体是涉及制造石膏板用的网格布及其制备方法。

背景技术

众所周知，纸面石膏板由于其重量轻、易于施工且具有良好的耐火性能等特点，被广泛应用于建筑物的隔墙、吊顶等。然而，由于受纸面石膏板自身的强度、遇火稳定性和耐火极限的限制，纸面石膏板的应用尚存在较大的局限性。在石膏板芯内增设纤维筋，以提高纸面石膏板的强度，是目前常用的技术，但是，由于现有技术存在纤维筋的结构及其布设不合理的问题，所以添加纤维筋的石膏板的机械强度、遇火稳定性和耐火极限性能，远远不能满足市场需求。纸面石膏板的生产实际表明，单靠增加纤维筋的数量，不仅不能获得预想的效果，而且过多使用纤维，会导致制造成本的增加和环保性能的下降。申请人针对石膏板的强度研究表明：在实际使用过程中，纸面石膏板的强度失效主要表现在开裂和断裂，而断裂往往发生在开裂处；遇火稳定性失效和耐火极限性能失效，都是由石膏板受热后的开裂发展而成的，如果能延长石膏板从开始受热到开裂之间的时间，就可有效提高遇火稳定性和耐火极限性能；避免开裂的有效措施是，尽可能避免石膏板的内应力集中和尽可能均匀石膏板的强度分布，在此所述内应力是指石膏板在制作过程或受热过程中产生的内应力，强度分布是指沿石膏板的长度和宽度方向的分布。另一方面，申请人针对石膏板用的纤维筋的研究表明：现有技术的将短纤维混入石膏配料中实现加筋的方式，由于其受现有的混料工艺的限制，短纤维难以均匀混入石膏配料中，由此导致强度分布不均匀的现象比较明显。现有的将短纤维毡粘结在石膏板芯表面的方式，虽能适当改善石膏板的强度，但这种粘结结构不能使短纤维毡起到筋的加强功能，因此对于石膏板的强度改善十分有限。现有的网格布加筋方式，由于受纤维网格布生产技术的限制，所以加筋密度和筋的分布均匀度难以达到理想的程度。在现有的石膏板用的纤维网格布的实际生产过程中，面临两大制约石膏板强度再提高的技术矛盾：矛盾之一在于，由于微裂纹原因导致的纤维的单丝直径越大则纤维丝强度越低的矛盾，因此实际可用的纤维单丝直径只能在几十微米量级，如此细的纤维的拉力载荷很微小，为此通常采用许多单丝组成的纤维束作为一股网格筋，为提高石膏板的强度需增加单股纤维束的单丝数量，但单股纤维束的单丝数量越多则使石膏板的强度分布越不均匀；矛盾之二在于，由于受纤维的可编织性限制和机织过程导致的纤维损伤随网格变小而加剧的矛盾，实际可实现的最小的网格尺寸也只能在几十毫米量级，而网格尺寸越大则加筋密度越小。由此可见，由于受上述技术矛盾限制，现有的纸面石膏板的纤维网格布加筋，都存在单股纤维束的单丝数量过多、网格尺寸过大的缺陷，由此导致的加筋密度小和筋的分布不均匀的问题，严重制约了纸面石膏板产品的强度、遇火稳定性和耐火极限性能的再提高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种高强度石膏板用的复合式纤维网格筋层产品及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。

一种复合式纤维网格筋层产品，它包括多层纤维网格布，各层纤维网格布的层间通过浆料粘接，并以层叠的方式将多层纤维网格布复合成网格筋层。

进一步，它所包括的纤维网格布的层数为2至10中的一个值。

进一步，各层纤维网格布的相邻两根经线之间的距离J相等；和/或各层纤维网格布的相邻两根纬线之间的距离I相等。

进一步，同一层纤维网格布的相邻两根经线之间的距离J相等，不同层纤维网格布的相邻两根经线之间的距离之间成整数倍关系。

进一步，同一层纤维网格布的相邻两根纬线之间的距离I相等，不同层纤维网格布的相邻两根纬线之间的距离之间成整数倍关系。

进一步，各层纤维网格布的经线相互错开设置，各层纤维网格布的纬线相互错开设置。

进一步，所述的纤维网格布的每根经线包括至少一根纤维长丝，每根纬线包括至少一根纤维长丝。

进一步，所述的复合式网格筋层的最外至少一层纤维网格布可作为代替石膏板的面纸的石膏板的面层。

本发明还提供了一种复合式纤维网格筋层产品的制备方法，其包括以下工艺步骤：

a.用普通的纤维布织机分别机织成形多块纤维网格布；

b.将多块纤维网格布上浆，并以层叠的方式布设各块纤维网格布；

c.施加压力使相邻两块纤维网格布之间接触，同时使浆料固化直至各块纤维网格布粘接在一起复合成网格筋层；

d.将复合成的网格筋层卷绕包装成复合式纤维网格筋层产品。

进一步，其步骤b所述的上浆的方法为喷洒法或浸润法中的一种。

本发明的复合式纤维网格筋层产品采用多层纤维网格布复合而成，使网格筋层的单股纤维束的单丝数量和网格密度不受纤维网格布生产工艺的限制，大幅度增大加筋密度、减小单股纤维束的单丝数量和提升筋的分布均匀度，有效提升纸面石膏板产品的强度、遇火稳定性和耐火极限性能的等级。并且复合式纤维网格筋层产品能在常用的纸面石膏板生产流水线设备上与现有的网格布互换上线。

附图说明

图1是本发明的复合式纤维网格筋层产品的实施例的结构的局部立体示意图，图中所示的复合式纤维网格筋层产品由3层纤维网格布1a、1b和1c以层叠的方式复合而成。

图2是图1所示的复合式纤维网格筋层产品的实施例的纤维网格布1的一种结构方案的局部立体示意图，图中所示的各层纤维网格布1的相邻两根经线之间的距离J相等，并且各层纤维网格布1的相邻两根纬线之间的距离I相等。

图3是图1所示的复合式纤维网格筋层产品的实施例的结构分解示意图，图中所示的3层纤维网格布1分别用1a、1b和1c表示，3层纤维网格布1a、1b和1c以层叠的方式形成复合式纤维网格筋层产品，各层纤维网格布(1a、1b与1c)之间通过浆料或粘结剂建立粘接结构，而不存在编织关系。

图4是本发明的复合式纤维网格筋层产品的制造工艺流程图。

具体实施方式

下面结合图1至图4给出的实施例，进一步说明本发明复合式纤维网格筋层产品的具体实施方式及其制备方法。本发明的具体实施方式不限于以下实施例的描述明。

参见图1至图3，本发明的复合式纤维网格筋层产品，它包括3层纤维网格布1，3层纤维网格布1分别用1a、1b和1c表示，各层纤维网格布1的层间采用浆料粘接，或者说，纤维网格布1a、纤维网格布1b与纤维网格布1c之间不存在编织关系，而是粘接连接，并按层叠的方式布设，由此以层叠的方式将多层纤维网格布1复合成网格筋层。图1至图3给出的实施例的纤维网格布1的层数为3层，本发明的复合式纤维网格筋层产品的纤维网格布1的层数不限于3层，然而，过多的层数会增加加工成本，而过少的层数不能有效增大加筋密度，由此，优选的层数为2至10层，即一种规格的复合式纤维网格筋层产品所包括纤维网格布1的层数为2至10层中的一个值，如：双层网格筋层产品所包括的纤维网格布1的层数为2层，三层网格筋层产品所包括的纤维网格布1的层数为3层，四层网格筋层产品所包括的纤维网格布1的层数为4层，…，十层网格筋层产品所包括的纤维网格布1的层数为10层。

三层纤维网格布1中的纤维网格布1a、纤维网格布1b、纤维网格布1c的相邻两根经线之间的距离J相等，相邻两根纬线之间的距离I相等，即各层纤维网格布1的相邻两根经线之间的距离J相等，各层纤维网格布1的相邻两根纬线之间的距离I相等。这样的结构特征，可实现各层纤维网格布1的经线相互错开设置，即各层纤维网格布1的经线不重叠，同时各层纤维网格布1的纬线相互错开设置，即各层纤维网格布1的纬线不重叠，或者说，各层纤维网格布1的经线相互错开设置，各层纤维网格布1的纬线相互错开设置。显然，所述的相互错开设置使得经线、纬线的分布均匀。但是，满足各层纤维网格布1的经线相互错开设置，各层纤维网格布1的纬线相互错开设置的结构，还可以采用如下方式：同一层纤维网格布1的相邻两根经线之间的距离J相等，但不同层纤维网格布1的相邻两根经线之间的距离之间成整数倍关系，如纤维网格布1a的相邻两根经线之间的距离是纤维网格布1b的相邻两根经线之间的距离的2倍；同一层纤维网格布1的相邻两根纬线之间的距离I相等，但不同层纤维网格布1的相邻两根纬线之间的距离之间成整数倍关系，如纤维网格布1a的相邻两根纬线之间的距离是纤维网格布1b的相邻两根纬线之间的距离的2倍。由此可以归纳，各层纤维网格布1的相邻两根经线之间的距离J相等，和/或各层纤维网格布1的相邻两根纬线之间的距离I相等，即：各层纤维网格布1的相邻两根经线之间的距离J相等，或者各层纤维网格布1的相邻两根纬线之间的距离I相等；各层纤维网格布1的相邻两根经线之间的距离J相等，并且各层纤维网格布1的相邻两根纬线之间的距离I也相等。

纤维网格布1的纤维类型优选采用纤维长丝。每根经线包括至少一根纤维长丝，即每根经线为包括至少一根纤维长丝的纤维束，或为由多根纤维长丝合股而成的纤维线。每根纬线包括至少一根纤维长丝，即每根纬线为包括至少一根纤维长丝的纤维束，或为由多根纤维长丝合股而成的纤维线。每根根经线或纬线的单丝数量可根据网格筋层的强度要求设定，但由于本发明的网格筋层采用了层叠方式复合而成的构造，所以网格筋层的强度不像现有的纤维网格布的结构那样，仅取决于单一的纤维网格布的经线和纬线的单丝数量和密度，而是通过增加纤维网格布1的层数来获得网格筋层的经线和纬线的理想密度，因此，本发明的复合式纤维网格筋层的结构，使得纤维网格布1的经线或纬线的单丝数量和经线或纬线的分布密度，可根据纤维的可编织性和现有纤维织布设备的机织性能来确定，使得在机织成形纤维网格布1的工艺过程中纤维丝的损伤最小、由机织工艺导致的纤维丝产生的微裂纹最少，使已有织布设备能发挥出最好的机织性能，以确保纤维网格布1的产品质量和生产效率。由于本发明的网格筋层采用了层叠方式复合而成的构造，所以网格筋层的经线和纬线的密度不完全取决于纤维网格布1的经线和纬线的分布密度，而是取决于纤维网格布1层数，因此，本发明的复合式纤维网格筋层产品的经线和纬线的分布密度，可以不受纤维网格布1的经线和纬线的分布密度的限制，即与网格筋层的分布密度相关联的纤维网格筋层的相邻两根经线之间的距离j和相邻两根纬线之间的距离i可以根据需要随意设定，从理论上讲，纤维网格筋层的相邻两根经线之间的距离j和相邻两根纬线之间的距离i可以为零或负值(即重叠的情况)，而纤维网格布1的相邻两根经线之间的距离J和相邻两根纬线之间的距离I无法实现零或负值的情况，相反，为满足机织工艺，现有的纤维网格布的相邻两根经线之间的距离和相邻两根纬线之间的距离通常不能小于几十毫米的量级。因此本发明的复合式纤维网格筋层可作为石膏板的面层，可取到代替纸面石膏板的面纸的作用，省略掉纸面石膏板的面纸。所述的复合式网格筋层的最外至少一层纤维网格布可作为石膏板的面层，以提高纸面石膏板的强度。优选最外至少两层以上的纤维网格布层可代替纸面石膏板的面纸，以增强纸面石膏功能。

各层纤维网格布1的层间，即纤维网格布1a、纤维网格布1b、纤维网格布1c之间，采用浆料粘接。所述的浆料为石膏粉与淀粉浆的混合浆料，或者为PVA或丙烯酸类浆料中的一种，因为这些浆料都具有与纸面石膏板的版芯材料良好的粘结性能，能很好地使复合式纤维网格筋层产品凝固在纸面石膏板的版芯的表层和中间。淀粉浆、PVA或丙烯酸类浆料，可采用石膏板生产或纤维生产中使用的配方浆料，它具有良好的上浆工艺性能。所述的纤维网格布31为有机纤维、无机纤维和金属纤维材料中的至少一种编织而成。如可以是任一种材料单独编织，或是有机纤维、无机纤维和金属纤维中的两种或三种混合编织。

下面结合图1至4进一步说明本发明的复合式纤维网格筋层产品的制备方法，它包括以下工艺步骤：

a.用普通的纤维布织机分别机织形成多块纤维网格布1；

b.将多块纤维网格布1上浆，并以层叠的方式布设各块纤维网格布1；

c.施加压力使相邻两块纤维网格布1之间接触，同时使浆料固化直至各块纤维网格布1粘接在一起复合成网格筋层；

d.将复合成的网格筋层卷绕包装成复合式纤维网格筋层产品。

其中工艺步骤b所述的上浆的方法为喷洒法或浸润法中的一种，这种方法可实现在流水线上大规模生产。

Claims (9)

1.一种复合式纤维网格筋层产品，其特征在于：它包括多层纤维网格布，各层纤维网格布的层间通过浆料粘接，并以层叠的方式将多层纤维网格布复合成网格筋层，复合式网格筋层的最外至少一层纤维网格布可作为代替石膏板的面纸的石膏板的面层，复合式网格筋层能卷绕包装成复合式纤维网格筋层产品。

2.根据权利要求1所述的复合式纤维网格筋层产品，其特征在于：它所包括的纤维网格布的层数为2至10中的一个值。

3.根据权利要求1所述的复合式纤维网格筋层产品，其特征在于：各层纤维网格布的相邻两根经线之间的距离J相等；和/或各层纤维网格布的相邻两根纬线之间的距离I相等。

4.根据权利要求1所述的复合式纤维网格筋层产品，其特征在于：同一层纤维网格布的相邻两根经线之间的距离J相等，不同层纤维网格布的相邻两根经线之间的距离之间成整数倍关系。

5.根据权利要求1所述的复合式纤维网格筋层产品，其特征在于：同一层纤维网格布的相邻两根纬线之间的距离I相等，不同层纤维网格布的相邻两根纬线之间的距离之间成整数倍关系。

6.根据权利要求1所述的复合式纤维网格筋层产品，其特征在于：各层纤维网格布的经线相互错开设置，各层纤维网格布的纬线相互错开设置。

7.根据权利要求1所述的复合式纤维网格筋层产品，其特征在于：所述的纤维网格布的每根经线包括至少一根纤维长丝，每根纬线包括至少一根纤维长丝。

8.权利要求1至7所述的任意一种复合式纤维网格筋层产品的制备方法，其包括以下工艺步骤：

a.用普通的纤维布织机分别机织成形多块纤维网格布；

b.将多块纤维网格布上浆，并以层叠的方式布设各块纤维网格布；

c.施加压力使相邻两块纤维网格布之间接触，同时使浆料固化直至各块纤维网格布粘接在一起复合成网格筋层；

d.将复合成的网格筋层卷绕包装成复合式纤维网格筋层产品。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其步骤b所述的上浆的方法为喷洒法或浸润法中的一种。