專利名稱：使用裝載有無機(jī)和/或有機(jī)物質(zhì)的纖維素纖維的纖維水泥復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系關(guān)于使用負(fù)載的纖維素纖維的纖維素纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料其包括配方、生產(chǎn)方法及具有相對(duì)于同樣材料的改進(jìn)的材料性質(zhì)的最終產(chǎn)物。
背景技術(shù)：
一般的波特蘭(Portland)水泥為許多使用于建筑及結(jié)構(gòu)的基本成分，主要為混凝土與鋼筋混凝土。水泥具有龐大的優(yōu)點(diǎn)在于其為水硬的粘合劑，且于硬化之后少受水的影響，相較于石膏、木材、木屑、纖維板、及其它使用于建筑產(chǎn)物的普通材料。此不是說水對(duì)水泥不具有影響。一些化學(xué)成分的溶解確實(shí)發(fā)生，當(dāng)水泥飽含新鮮水時(shí)，且若水泥一旦再一次干燥，此類成分可被運(yùn)送、并再沉積于不同位置上。石棉纖維水泥技術(shù)約120年前，Ludwig Hatschek制作第一件石棉增強(qiáng)的水泥產(chǎn)物，使用制紙的篩濾圓筒機(jī)器于其上將非常稀的石棉纖維(高達(dá)約10wt％的固體)與一般的波特蘭水泥(約90％或更多)的淤漿脫水，膜厚約0.3mm，且然后在滾筒上纏繞至所欲求之厚度(典型地6mm)，且將生成的圓筒狀的片切下且弄平以形成平坦的層壓片，將其切為長(zhǎng)方形所欲求尺寸的片，然后用一般水泥硬化之方法將這些產(chǎn)物作空氣硬化約28天。起初是用作人造的屋頂石板。
超過100年，此形式的纖維水泥發(fā)現(xiàn)廣泛的用于屋頂產(chǎn)物、管產(chǎn)物、及墻壁產(chǎn)物，為外壁板(厚板及板)與濕區(qū)襯里板。石棉水泥亦使用于許多需要高耐火性的用途，這是由于石棉高的熱穩(wěn)定性。所有此類產(chǎn)物之重要優(yōu)點(diǎn)在于其有相對(duì)的輕量且水相對(duì)地對(duì)其少有影響，因?yàn)楦呙芏仁?水泥復(fù)合材料有低孔隙度及滲透性。此類產(chǎn)物的缺點(diǎn)在高密度基質(zhì)不允許打釘，且固定之方法包含預(yù)鉆孔。
雖然起初的Hatschek方法(一種改良的篩濾圓筒紙制作機(jī)器)支配了石棉水泥產(chǎn)物制作的主體，其它方法亦用以制作專門產(chǎn)物，如厚的片(例如大于約10mm而其需要約30片的膜)。此類使用如Hatschek方法相同的石棉纖維與水泥混合物，雖然有時(shí)將一些處理輔助添加劑用于其它方法中。例如，纖維水泥復(fù)合材料已由下列方式制作擠出成形、注射成形、及壓濾或在流送機(jī)(flow-on machine)。
在約上一世紀(jì)中期發(fā)生了二項(xiàng)發(fā)展，彼對(duì)現(xiàn)代的石棉基材水泥復(fù)合材料的取代具有高的重要性。第一項(xiàng)在于某些制造業(yè)者認(rèn)識(shí)到通過將產(chǎn)物熱壓，可大幅地降低硬化周期，且可能降低成本。此允許將許多水泥取代以細(xì)微碾磨的二氧化硅，其在熱壓溫度下與水泥中過量的石灰反應(yīng)而產(chǎn)生相似于一般水泥基質(zhì)的鈣二氧化硅水合物。因?yàn)槎趸?，甚至呈碾磨態(tài)時(shí)，相較于水泥，遠(yuǎn)較為便宜的，且因?yàn)闊釅河不瘯r(shí)間大幅少于空氣硬化硬化時(shí)間，使這變得一般，但不應(yīng)視為萬能的制造方法。一項(xiàng)有代表性的配方為約5-10％石棉纖維、約30-50％水泥、及約40-60％二氧化硅。
第二項(xiàng)發(fā)展系將某些石棉增強(qiáng)纖維取代以取自木材的纖維素纖維，此未廣泛的采用，除了壁板產(chǎn)物及濕區(qū)襯里片。此發(fā)展之重要優(yōu)點(diǎn)在纖維素纖維為中空而柔軟的，且生成的產(chǎn)物可打釘而不是通過預(yù)鉆孔作固定。此壁板及襯里產(chǎn)物系使用在垂直的墻壁，其為遠(yuǎn)不苛求的環(huán)境，相較于屋頂。然而，纖維素增強(qiáng)的水泥產(chǎn)物系更易遭受水引發(fā)的改變的影響，相較于石棉水泥復(fù)合材料；一項(xiàng)有代表性的配方是約3-4％纖維素、約4-6％石棉、及約90％水泥而用于空氣硬化產(chǎn)物，或約30-50％水泥及約40-60％二氧化硅而用于熱壓產(chǎn)物。
石棉纖維具有數(shù)個(gè)優(yōu)點(diǎn)。此篩濾圓筒機(jī)器需要纖維形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以抓住固體水泥(或二氧化硅)微粒，而其又太小而不能留在篩子本身上。石棉，雖然其為無機(jī)纖維，可″精制″成為許多小卷需而從主要的纖維分出。石棉纖維系強(qiáng)、剛性的，且非常強(qiáng)烈地與水泥基質(zhì)粘合。其在高溫下是穩(wěn)定的。其對(duì)堿侵襲系穩(wěn)定的，于熱壓爐條件之下。因此，石棉增強(qiáng)的纖維水泥產(chǎn)物本身為強(qiáng)的、剛性的(亦脆)，且可使用于許多嚴(yán)苛的環(huán)境中，除了在高度酸性的環(huán)境在其中水泥本身快速被化學(xué)侵襲。石棉屋面產(chǎn)物所遭受的濕/干燥循環(huán)，經(jīng)常導(dǎo)致一些問題，主要為風(fēng)化，這是由于當(dāng)在濕情況下產(chǎn)物內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)的溶解所導(dǎo)致，接著當(dāng)干燥時(shí)此類化學(xué)物質(zhì)沉積在產(chǎn)物表面上。風(fēng)化尤其將導(dǎo)致屋面產(chǎn)物美學(xué)效果的下降，且已有許多嘗試以降低此問題。因?yàn)槭拊鰪?qiáng)的屋面產(chǎn)物的基質(zhì)一般非常致密(比重約1.7)，進(jìn)入產(chǎn)物中水的總量甚至當(dāng)飽和時(shí)也是相對(duì)地低，且產(chǎn)物一般具有合理的冷凍解凍抗性。若將密度降低，此產(chǎn)物將變得更可使用的(例如其可打釘)但飽和速率及總吸水性將增加且冷凍解凍性能減低。
供選擇的纖維水泥技術(shù)在1980年代早期，與采礦或暴露至石棉纖維及吸入石棉纖維相關(guān)的健康危害，開始變?yōu)橹饕慕】店P(guān)切點(diǎn)。美國、某些西歐、且尤其是澳大利亞/新西蘭的石棉水泥產(chǎn)物之制造業(yè)者，尋找而發(fā)現(xiàn)石棉纖維代替物以用于補(bǔ)強(qiáng)建筑及結(jié)構(gòu)產(chǎn)物，建于其已建立的制造基礎(chǔ)上，主要為Hatsehek機(jī)器。于二十年期間內(nèi)，已出現(xiàn)二種可實(shí)行的供選擇的技術(shù)，雖然兩者均未成功應(yīng)用在全范圍的石棉應(yīng)用上。
在西歐，針對(duì)石棉最成功的取代已為PVA纖維(約2％)與纖維素纖維(約5％)及主要水泥(約80％)的組合物，有時(shí)加入惰性填充劑如二氧化硅或石灰石(約10-30％)。此產(chǎn)物系空氣硬化的，因?yàn)镻VA纖維，一般而言，系熱壓爐不穩(wěn)定的。其一般在Hatschek機(jī)器上制作，接著為一使用液壓壓機(jī)的加壓步驟。如此壓縮纖維素纖維，且降低基質(zhì)之孔隙度。因?yàn)镻VA纖維不可精煉而纖維素可以，在此西歐技術(shù)中纖維素纖維系用作為加工助劑以在篩子上形成網(wǎng)狀物而在脫水步驟中捕捉固體微粒。此產(chǎn)物主要使用于屋面(石板及波形板)。彼通常(但不總是)覆蓋以厚的有機(jī)涂層。此類產(chǎn)物之大缺點(diǎn)為非常大幅增加材料及制造方法成本。而纖維素目前比石棉纖維稍稍貴$500一噸，PVA約$4000一噸。厚有機(jī)涂層亦為昂貴的，及液壓為高成本的生產(chǎn)步驟。
在澳大利亞/新西蘭及美國，最成功取代石棉者為未漂白的纖維素纖維，與約35％水泥、及約55％細(xì)微碾磨的二氧化硅，如敘述于澳大利亞專利No.515151及美國專利No.6,030,447中的，其全文在此作為結(jié)合參考。此產(chǎn)物系熱壓爐硬化，因?yàn)樵跓釅褐欣w維素是相當(dāng)穩(wěn)定的。其一般是在Hatschek機(jī)器上制作，且彼通常不作加壓。此產(chǎn)物一般用作壁板(板及厚板)，和垂直的或水平瓦襯墊濕區(qū)域內(nèi)襯，以及作為屋檐及填實(shí)板背面。此類產(chǎn)物之重要優(yōu)點(diǎn)在于其是非?？墒褂玫?，甚至相較于石棉為基礎(chǔ)的產(chǎn)物，并且它們低成本。
然而，纖維素纖維水泥材料可能具有性能缺點(diǎn)如較低的水引發(fā)的損害的抗性、較高的滲水率、及較高的水遷移能力(亦已知為毛細(xì)作用)，相較于石棉水泥復(fù)合材料。此類缺點(diǎn)系大幅地由于在纖維素纖維腔及細(xì)胞壁中存在導(dǎo)水的甬道及空孔。此在纖維素纖維中的孔隙空間可能變得裝入水，當(dāng)材料浸入或暴露至雨水/凝結(jié)水中延長(zhǎng)的時(shí)間。纖維素纖維的孔隙度可幫助水遍布在復(fù)合材料中運(yùn)輸，且可能影響材料在特定環(huán)境中之長(zhǎng)期耐久性及性能。如此，慣常的纖維素纖維可能引起材料帶有較高的飽和質(zhì)量、不良的濕至干燥尺寸穩(wěn)定性、較低的飽和強(qiáng)度、及降低的水損害的抗性。
纖維素增強(qiáng)的水泥材料的高滲水率亦可能造成在產(chǎn)物之中可溶解的化學(xué)物質(zhì)的更大幅輸送。然后此可溶解的化學(xué)物質(zhì)于干燥中可從外部再沉積，造成風(fēng)化，或從內(nèi)部再沉積在基質(zhì)或纖維的毛細(xì)管空孔中。因?yàn)榇瞬牧陷^容易為水所飽和，此產(chǎn)物亦將大幅更易遭受冷凍/解凍損害。然而，針對(duì)垂直的產(chǎn)物，或屋檐及背面內(nèi)襯，及針對(duì)內(nèi)部?jī)?nèi)襯，此類水引發(fā)的缺點(diǎn)無一是非常相關(guān)的。
總結(jié)上，在歐洲石棉已大幅地經(jīng)由空氣硬化的纖維水泥產(chǎn)物所取代，使用PVA纖維，且于形成在綠色狀態(tài)之后加壓。此技術(shù)主要問題在增加材料及制造成本。在美國及澳大利亞/新西蘭石棉已大幅地取代以熱壓纖維水泥產(chǎn)物，此系使用纖維素纖維，且以較低的密度形成而未加壓。此技術(shù)之主要問題在增加產(chǎn)物的吸水之速率及量，當(dāng)產(chǎn)物在濕的狀態(tài)時(shí)。
數(shù)個(gè)在先技術(shù)參考文獻(xiàn)揭示了在水泥產(chǎn)物中使用纖維材料，與各種處理纖維材料的方法。然而，大部分的此類參考文獻(xiàn)是關(guān)于增強(qiáng)纖維材料對(duì)水泥之粘合強(qiáng)度，而不是提出纖維素和/或其它纖維的水及濕氣相關(guān)的議題。許多此類參考文獻(xiàn)揭示通過礦化作用而處理纖維材料的方法，從而在纖維材料的表面上形成沉淀物。例如美國專利No5,795,515敘述一空氣硬化產(chǎn)物其包含高百分比的水泥(例如70-80％)及纖維素纖維而其已通過用硫酸鹽處理纖維材料來礦化，且接著將無定形的二氧化硅加入纖維中。同樣地，美國專利No.2,377,484揭示木質(zhì)的及植物纖維，如木絲，將其處理以硅酸鈉及氯化鈣以將氯化鈣沉淀在纖維上。
在這些及其它參考文獻(xiàn)中礦化纖維的目的在于提供一種涂層其可用以將纖維與水泥粘合。其它參考文獻(xiàn)亦關(guān)于增強(qiáng)介于纖維材料與水泥之間的粘合強(qiáng)度。例如，美國專利No.1,571,048揭示一方法使用金屬鹽溶液以礦化纖維材料如鋸木屑。此礦物化合物沉淀在鋸木屑之中與之上，當(dāng)混合以水泥時(shí)它使鋸木屑能夠堅(jiān)固地粘附于水泥。
在纖維素纖維中，增加對(duì)上述參考文獻(xiàn)所導(dǎo)向材料的粘合強(qiáng)度是所欲求的，因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)天然狀態(tài)的纖維素纖維以木質(zhì)素結(jié)合，這使纖維難以與水泥粘合。然而，以上專利之教示并不特定導(dǎo)向于局部去木質(zhì)素的纖維及個(gè)別處理的纖維，其一般與水泥粘合良好且因此將不需要該處理方法。此外，當(dāng)經(jīng)由木質(zhì)素結(jié)合，纖維素纖維并不遭遇相同程度的水及濕氣相關(guān)的損害，如以上討論的，而其將在使用局部去木質(zhì)素的纖維及個(gè)別處理的纖維時(shí)遭遇到。此系因?yàn)槟举|(zhì)素基本上更為不透水的，相較于在木質(zhì)素之中的纖維素纖維。
據(jù)此，所需的防止水損害和其它問題的方法是加入局部去木質(zhì)素的纖維及個(gè)別處理的纖維，及其由此導(dǎo)致的相關(guān)的材料配方及產(chǎn)物。
發(fā)明概述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例揭示一新的技術(shù)，換言之為纖維素纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料而使用的是負(fù)載的纖維素纖維。此纖維素纖維優(yōu)選為個(gè)別處理的纖維，其中至少一部分的木質(zhì)素已自纖維素移除，該技術(shù)的各個(gè)方面所揭示的包含配方、制作復(fù)合材料之方法、及最終材料及其性質(zhì)。此技術(shù)有利地提供纖維水泥建筑材料以令人滿意的下列特性降低的吸水性、降低的吸水速率、較低的水遷移、及較低的滲水率。
產(chǎn)自此類材料的最終產(chǎn)物具有改進(jìn)的冷凍-解凍抗性、降低的風(fēng)化、降低溶解及在天然的老化中水溶性基質(zhì)成分之再沉積。這是有可能的，帶有適合的纖維裝載量，以改良其它的產(chǎn)物性質(zhì)，例如抗腐爛性及耐火性，相較于慣常的纖維水泥產(chǎn)物。出人意外地，已發(fā)現(xiàn)可得到此類改進(jìn)的特性而未失去尺寸穩(wěn)定性、強(qiáng)度、應(yīng)變或韌性。甚至更出人意外地，甚至使用較少的纖維素可改進(jìn)強(qiáng)度、應(yīng)變及韌性的，相較于慣常的纖維素纖維水泥復(fù)合材料。
更特別地，本案申請(qǐng)人已發(fā)現(xiàn)經(jīng)由填充，或局部地將纖維素纖維的內(nèi)部中空空間填充以不溶的無機(jī)和/或有機(jī)材料，可制作出工程化纖維素纖維，當(dāng)使用于水泥復(fù)合材料時(shí)，仍具有一般的纖維素纖維的優(yōu)點(diǎn)在精制、熱壓、及未加壓生產(chǎn)上，但生成的纖維水泥材料也可達(dá)到或超過人造纖維如PVA的性能優(yōu)點(diǎn)，就吸水的速率及量而言，當(dāng)使用于纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料中。更甚者令人驚異的是可使用較小量的纖維，從而使添加或局部地裝載纖維的成本可通過在產(chǎn)物中使用較少的纖維而抵銷，而未降低材料重要的物理性質(zhì)，如強(qiáng)度及韌性。
尤其，某優(yōu)選的實(shí)施例顯示，當(dāng)使用于有代表性的熱壓纖維素為基礎(chǔ)的纖維水泥之配方，在復(fù)合材料產(chǎn)物中吸水速率及吸水量大幅地降低，從而將降低風(fēng)化之傾向，或降低從內(nèi)部溶解和再沉積化學(xué)物質(zhì)至產(chǎn)物的傾向，或降低經(jīng)歷冷凍/解凍損害之傾向。
同時(shí)，纖維仍可精煉以作為在Hatschek方法中的捕捉介質(zhì)，其仍可作熱壓而無過度的纖維降解，且其制作的產(chǎn)物有足夠的強(qiáng)度而不需加壓。此外，最出人意外地，甚至使用較低用量的實(shí)際纖維素纖維，優(yōu)選的實(shí)施例未經(jīng)歷關(guān)鍵性物理性質(zhì)之降低如強(qiáng)度、勁度、韌性及濕氣移動(dòng)，且事實(shí)上可改良某些此類性質(zhì)，特別為韌性。
因此，使用工程化負(fù)載的纖維將賦予復(fù)合材料此類增強(qiáng)性質(zhì)，且因此構(gòu)成供選擇的技術(shù)，即當(dāng)完全實(shí)施，具有潛力以改良建筑物和結(jié)構(gòu)中的材料的機(jī)械性質(zhì)及可施工性，同時(shí)改進(jìn)產(chǎn)物在各種環(huán)境中的耐久性，特別地包含那些內(nèi)含循環(huán)濕化與干燥、火、冷凍及解凍、及大氣下之暴露，無論以何種生產(chǎn)方式。其特別地適合于Hatschek方法而其需要可精煉的纖維(以捕捉固體微粒)且適合于熱壓硬化周期而其允許將水泥取代以細(xì)微碾磨的二氧化硅，雖然其亦可使用于空氣硬化產(chǎn)物，連接以PVA，以降低對(duì)昂貴加壓方法的需要。
據(jù)此，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例系關(guān)于一種新的制作纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料的技術(shù)而使用負(fù)載的纖維素纖維。此新的技術(shù)包含配方、制造方法及最終復(fù)合材料。此類實(shí)施例將會(huì)降低滲水率、吸水性、風(fēng)化、內(nèi)部水溶解及材料之再沉積，且改良在冷凍/解凍風(fēng)化環(huán)境中的耐久性。出人意外地，這些可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)維持或改進(jìn)關(guān)鍵性機(jī)械及物理性質(zhì)，特別為韌性，可由較少的纖維素纖維而完成，相較于將使用于一般纖維素纖維水泥，此外，此技術(shù)亦有利于解決一項(xiàng)空氣硬化的，PVA增強(qiáng)的纖維水泥之關(guān)鍵性問題，通過排除針對(duì)形成的″綠色的″物體作液壓的昂貴方法的需求，壓碎纖維素纖維且降低在最終產(chǎn)物中的滲水率。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一復(fù)合建筑材料而其中包括水泥基質(zhì)與個(gè)別處理的纖維素纖維加入此水泥基質(zhì)中。此纖維素纖維是局部地或完全地去木質(zhì)素。此纖維素纖維具有空孔其至少局部地填充以裝載物質(zhì)而可抑制水在其中流動(dòng)。
在本發(fā)明的另一方面，使用一材料配方以形成復(fù)合建筑材料，其包括水泥粘合劑及纖維素纖維，其中纖維素纖維系已個(gè)別處理的且其中至少某些纖維素纖維裝載了不溶的物質(zhì)以抑制水在纖維中遷移。在一實(shí)施例之中，此建筑材料配方優(yōu)選包括約10％-80％水泥、約20％-80％二氧化硅(粒料)、約0％-50％密度改性劑、約0％-10％添加劑、及約0.5％-20％負(fù)載的個(gè)別處理的纖維素纖維或各種負(fù)載的纖維素纖維，和/或一般的未負(fù)載的纖維，和/或天然的無機(jī)纖維，和/或合成纖維的組合物。得自此類配方的材料可作熱壓硬化或作空氣硬化。
在另一實(shí)施例之中，提供一種建筑材料配方以用于未加壓的、作熱壓纖維水泥產(chǎn)物。此配方包括約20-50％水泥，更優(yōu)選約35％，約20-80％細(xì)微碾磨的二氧化硅，更優(yōu)選約55％。額外地，約0-30％其它添加劑及密度改性劑可包含在此配方中。此配方優(yōu)選包含約0.5-20％纖維，更優(yōu)選約10％纖維，其中一部分的纖維系個(gè)別處理的纖維素纖維而負(fù)載有無機(jī)和/或有機(jī)材料以降低在纖維孔隙空間的水流動(dòng)。
在此類負(fù)載的纖維中的空孔是局部地或完全地填充有不溶的物質(zhì)以抑制水在其中流動(dòng)。優(yōu)選此不溶的物質(zhì)基本上具有和水泥基質(zhì)相同或相似的熱與濕氣膨脹系數(shù)。此不溶的物質(zhì)可包含有機(jī)化合物、無機(jī)化合物、或其組合。此裝載物質(zhì)可包括纖維素纖維干燥重量的約0.5-200wt％。最通常地，在負(fù)載的纖維中的裝載物質(zhì)大約占纖維素重量的10wt％-80wt％。
本發(fā)明另一方面是關(guān)于一種制造纖維增強(qiáng)的復(fù)合建筑材料的方法。在一實(shí)施例之中此方法包括個(gè)別處理纖維素纖維而此系通過去除大多數(shù)的原先將纖維素纖維結(jié)合的木質(zhì)素，有時(shí)輔以機(jī)械力。至少一部分的纖維素纖維通過裝載不溶的物質(zhì)以形成負(fù)載的纖維素纖維，其中在纖維內(nèi)部不溶的物質(zhì)可抑制水流經(jīng)纖維。將負(fù)載的纖維混合以水泥粘合劑，以形成纖維水泥混合物。此纖維水泥混合物可成形為預(yù)先選擇的形狀及尺寸的纖維水泥物品。將此纖維水泥物品硬化以使形成纖維增強(qiáng)的復(fù)合建筑材料。
將纖維作負(fù)載的步驟優(yōu)選包括將纖維裝載以無機(jī)化合物、有機(jī)化合物、或其組合，所使用的技術(shù)包含化學(xué)反應(yīng)和/或物理沉積。優(yōu)選將負(fù)載的纖維混合以各成分以形成纖維水泥混合物的步驟，包括將負(fù)載的纖維混合以非纖維素材料如水泥粘合劑、粒料、密度改性劑、及添加劑，此系依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選配方。在另一實(shí)施例之中，此添加的纖維亦可混合以慣常的未負(fù)載的纖維和/或天然的無機(jī)纖維，和/或合成纖維與其它成分。此制造方法可為任何的現(xiàn)存的技術(shù)，如Hatcheck方法、擠出成形、及模制等。有利地，在一實(shí)施例之中纖維水泥物品可為熱壓的。
帶有充填空孔的纖維的某些實(shí)施例的測(cè)試顯示，最終產(chǎn)物韌性的增加為大于約50％，斷裂模量(MOR)的增加為大于約15％，且在彎曲測(cè)試之中彈性模數(shù)(MOE)的增加為大于約15％，當(dāng)相較于產(chǎn)自使用慣常的纖維素纖維的相等的配方的建筑產(chǎn)物。此外，使用此負(fù)載的纖維可將其范圍在1-10微米的建筑材料的空孔之體積降低超過約30％，更優(yōu)選將使使用負(fù)載的纖維的纖維水泥復(fù)合材料的比孔隙體積低于約6μL/g，此測(cè)量系經(jīng)由MIP(注汞式孔率檢測(cè)法)。
有利地，本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例可提供一纖維增強(qiáng)的建筑材料其具有降低的水遷移、較低的吸水速率、較低的滲水率、較少風(fēng)化、較少嚴(yán)重的溶解及再沉積問題、及改進(jìn)的冷凍-解凍抗性、應(yīng)變、及韌性，相較于產(chǎn)自相等的而采用未負(fù)載的纖維素纖維的配方的建筑材料。此外，優(yōu)選的建筑材料是尺寸穩(wěn)定的且保持纖維素纖維增強(qiáng)材料的優(yōu)點(diǎn)。此外，采用負(fù)載的纖維的建筑材料可使用慣常的用于纖維水泥材料的方法而制作。僅需要較少的纖維素纖維，而制作出具有增強(qiáng)的物理/機(jī)械性質(zhì)的復(fù)合材料。由以下描述及伴隨的附圖，本發(fā)明的這些及其它優(yōu)點(diǎn)將變得更完全明顯的。
附圖簡(jiǎn)述


圖1為闡明用于制造纖維增強(qiáng)的水泥建筑材料的加工流程，這是依據(jù)一項(xiàng)本發(fā)明的實(shí)施例。
圖2為一圖解其為用以比較纖維水泥材料之孔隙度分布，此纖維水泥材料系采用依據(jù)一項(xiàng)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例的負(fù)載的纖維素纖維制作，與一采用慣常的、未負(fù)載的纖維而制作的纖維水泥材料?？紫抖葴y(cè)量使用MIP(注汞式孔率檢測(cè)法)。
圖3A及圖3B為二圖解其用以說明纖維水泥建筑材料的水遷移測(cè)試(毛細(xì)作用)的結(jié)果，此纖維水泥建筑材料包括依據(jù)一項(xiàng)優(yōu)選實(shí)施例用負(fù)載的纖維素纖維制作的，與采用慣常的、未負(fù)載的纖維而制作的纖維水泥材料。
圖4A及圖4B二圖解其用以說明纖維水泥建筑材料的滲水率測(cè)試之結(jié)果，此纖維水泥建筑材料包括依據(jù)一項(xiàng)優(yōu)選實(shí)施例用負(fù)載的纖維素纖維制作的，與采用慣常的、未負(fù)載的纖維而制作的纖維水泥材料。
圖5A及圖5B為二圖解其用以說明纖維水泥建筑材料的吸水性測(cè)試之結(jié)果，此纖維水泥建筑材料包括依據(jù)一項(xiàng)優(yōu)選實(shí)施例用負(fù)載的纖維素纖維制作的，與采用慣常的、未負(fù)載的纖維而制作的纖維水泥材料。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例描述在水泥纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料中，使用經(jīng)充填的或負(fù)載的纖維素纖維。此類實(shí)施例不僅包含由采用負(fù)載的纖維形成的復(fù)合材料，且包含配方及生產(chǎn)此復(fù)合材料的方法。
此負(fù)載的纖維可與其它纖維處理共同使用，而其可進(jìn)一步改良抗水性或其它纖維增強(qiáng)水泥材料的性質(zhì)，如將纖維上漿而使其表面呈疏水性的，處理以一或更多抑菌劑及用以降低COD含量的處理。應(yīng)該了解本發(fā)明的各方面不僅適用于纖維素纖維增強(qiáng)的水泥產(chǎn)物，且據(jù)此，亦可將化學(xué)處理施用于在非水泥產(chǎn)物中增強(qiáng)以其它纖維的建筑材料。
在一項(xiàng)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例之中，本發(fā)明系關(guān)于將負(fù)載的、局部地去木質(zhì)素的纖維及個(gè)別處理的纖維素纖維施用于水泥纖維素纖維增強(qiáng)的建筑材料中。此負(fù)載的纖維素纖維一般包括個(gè)別處理的纖維素纖維其填充以一或更多不溶的化合物。優(yōu)選將有機(jī)和/或無機(jī)化合物加入存在于纖維素纖維腔及細(xì)胞壁的導(dǎo)水甬道及空孔中。此裝載方法可包含化學(xué)反應(yīng)及物理沉積或兩者之組合。有利地，沉積在纖維內(nèi)部的物質(zhì)可抑制水沿著導(dǎo)水甬道及空孔而遷移，這接著抑制水在纖維水泥復(fù)合材料中的遷移。此負(fù)載的纖維優(yōu)選帶有非纖維素含量從約0.5％-200％，以纖維素纖維的烤箱干燥重量計(jì)。更優(yōu)選此負(fù)載的纖維含有高達(dá)約80wt％的非纖維素物質(zhì)。針對(duì)纖維中的腔的裝載可使用如那些敘述于美國專利No.4,510,020及5,096,539的方法，或通過任何其它方法。
經(jīng)選擇的纖維負(fù)載的化合物優(yōu)選不干擾水泥的水合之反應(yīng)或污染加工水。此外，化合物優(yōu)選可對(duì)纖維水泥產(chǎn)物提供一些有利的特性，如那些提供較佳的耐火性或生物的抗性。此裝載的物質(zhì)優(yōu)選帶有如同水泥基質(zhì)的相同或相似的熱與濕氣膨脹系數(shù)。可使用的化合物包含，但不限于鈉、鉀、鈣、鋅、銅、鋁、及鋇之無機(jī)鹽類如碳酸鹽、硅酸鹽、鉻酸鹽、鋁酸鹽、乙酸鹽、棕櫚酸鹽、油酸鹽、硬脂酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、或硼酸鹽，以其所有形式；所有種類的粘土；所有型態(tài)的水泥；所有種類的硅酸鈣水合物；及所有種類的高嶺土、或其混合物。此外，亦可使用的有機(jī)化合物包含但不限于天然或石油蠟、聚烯烴、丙烯酸類塑料、環(huán)氧樹脂、聚氨酯、及苯乙烯丁二烯橡膠、所有種類的塑料、及其它樹脂。
纖維之裝載優(yōu)選導(dǎo)致不溶的物質(zhì)以占據(jù)在纖維空孔及細(xì)胞壁之中的孔隙空間。更優(yōu)選發(fā)生孔隙空間的裝載而未在纖維之表面上形成顯著的沉淀物。如此將避開改變纖維表面特性。此裝載化合物優(yōu)選帶有粒度范圍在直徑約0.01至20μm。
應(yīng)該被領(lǐng)會(huì)上列化合物僅僅說明可用于纖維裝載的物質(zhì)的實(shí)例。此裝載物質(zhì)亦可為其它適合的無機(jī)或有機(jī)化合物、或其組合，取決于纖維水泥材料特定的應(yīng)用需求之特別的特性，在一實(shí)施例之中，將碳酸鈣裝載入纖維素纖維中，是使用已知的纖維裝載方法如那些于美國專利Nos.5,223,090及RE35,460中敘述的。
在帶有水泥為基礎(chǔ)的基質(zhì)之纖維復(fù)合材料中，負(fù)載的纖維素纖維將會(huì)降低吸水的速率及量。纖維復(fù)合材料的水泥為基礎(chǔ)的基質(zhì)一般包含水泥粘合劑、粒料、密度改性劑、及各種添加劑以改良不同之材料性質(zhì)。應(yīng)該被領(lǐng)會(huì)不是所有此類基質(zhì)成分為配料適合的建筑產(chǎn)物所必需，且因此，在某些實(shí)施例中，此配方可簡(jiǎn)單地包括水泥粘合劑及負(fù)載的纖維素纖維，而一般的配方包括水泥基質(zhì)、負(fù)載的纖維素纖維、及其它纖維(纖維素的或非纖維素的)。
水泥粘合劑優(yōu)選為波特蘭水泥，但亦可為，而不限于高鋁水泥、石灰、高磷酸鹽水泥、及碾磨粒化的高爐礦渣水泥、或其混合物。
粒料優(yōu)選為碾磨的硅砂但亦可為但不限于無定形的二氧化硅、微二氧化硅、地?zé)岫趸?、硅藻土、煤燃燒的飄揚(yáng)灰燼與底部灰燼、煤燃燒底部灰燼、稻殼灰、高爐礦渣、粒狀爐渣、鋼爐渣、礦物氧化物、礦物氫氧化物、粘土、菱鎂礦、或白云石、金屬氧化物及氫氧化物、及聚合的珠粒、或其混合物。
密度改性劑可為有機(jī)和/或無機(jī)輕量的材料其密度在少于約1.5g/cm3。此密度改性劑可包含但不限于；塑料材料、膨脹的聚苯乙烯及其它發(fā)泡聚合物材料如膨脹的聚氨酯、玻璃及陶瓷材料、硅酸鈣水合物、微球體，及火山灰彼包含珍珠巖、浮石、錫拉(shiraua)玄武巖、及沸石而其是呈膨脹形式的。此密度改性劑可為天然的或合成的材料。
添加劑可包含但不限于粘度改進(jìn)劑、阻燃劑、防水劑、二氧化硅煙、地?zé)岫趸?、增稠劑、顏料、色料、增塑劑、分散劑、成形劑、絮凝劑、排水助劑、濕與干燥強(qiáng)度助劑、硅氧烷材料、鋁粉末、粘土、高嶺土、氫氧化鋁、云母、變高嶺石、碳酸鈣、硅灰石、及聚合的樹脂乳液、或其混合物。
纖維素纖維，其為負(fù)載的纖維素纖維所源自者，優(yōu)選為未精煉的/未纖絲化的或精煉的/纖絲化的纖維素紙漿而其來源包含但不限于漂白的、未漂白的、半漂白的纖維素漿。纖維素漿其制作可由的軟木材、硬木材、農(nóng)業(yè)原料、回收廢紙或任何其它形式的木素纖維材料。纖維素纖維的制作可由各種碎漿方法。在碎漿方法中木材或其它木素纖維原料如南非槿麻(kenaf)、草稈、及竹子等，經(jīng)由破壞在木素纖維材料結(jié)構(gòu)中的粘合之方式降至纖維團(tuán)塊。此作業(yè)之完成可經(jīng)由化學(xué)上、機(jī)械上、熱、生物上，或通過此類處理的組合。
用于補(bǔ)強(qiáng)水泥復(fù)合材料的纖維素纖維主要為個(gè)別處理的纖維其中局部的或完全的自纖維細(xì)胞壁除去木質(zhì)素成分。在一實(shí)施例之中，至少90％木質(zhì)素成分自纖維細(xì)胞壁移除。此類纖維之制備優(yōu)選通過化學(xué)碎漿方法，其主要依靠化學(xué)物質(zhì)的效應(yīng)以分離纖維。基于使用在此方法中的化學(xué)物質(zhì)，化學(xué)碎漿方法分類為純堿、牛皮紙、牛皮紙-AQ、純堿-AQ、氧去木質(zhì)化作用、牛皮紙-氧、有機(jī)溶劑方法、及亞硫酸鹽碎漿、蒸汽爆炸碎漿或任何其它碎漿技術(shù)。在化學(xué)碎漿方法中，木質(zhì)素，其是作為粘著劑而將纖維素與半纖維素粘合在一起以提供木材中的機(jī)械強(qiáng)度，將通過化學(xué)反應(yīng)而破碎且溶解。
此類化學(xué)反應(yīng)通常在一反應(yīng)器之中執(zhí)行，經(jīng)常稱為蒸煮器，于大約150至250℃的高溫之下進(jìn)行約30分鐘至2小時(shí)。木質(zhì)素與纖維素成分之間的粘合的解離將造成在纖維之中粘合的減弱。藉助于輕微的機(jī)械力，然后纖維素纖維分離為個(gè)別的纖維。目前在使用于纖維水泥復(fù)合材料中的個(gè)別處理纖維的最普通的方法為牛皮紙方法。
負(fù)載的纖維素纖維可使用于各種復(fù)合材料而其所有均具有水泥基質(zhì)，而帶有不同比例的水泥粘合劑、粒料、添加劑、密度改性劑、及負(fù)載的和/或未負(fù)載的纖維素纖維或其它非纖維素纖維以得到針對(duì)特定應(yīng)用的最理想性質(zhì)。在一實(shí)施例之中，復(fù)合材料配方含有至高達(dá)到約50wt％的負(fù)載的纖維，更優(yōu)選約0.5wt％至20wt％。此外，負(fù)載的纖維可摻合以慣常的未負(fù)載的纖維素纖維，和/或天然的無機(jī)纖維，和/或耐堿玻璃纖維或涂覆的玻璃纖維，和/或合成的聚合物纖維，采用不同之比例。應(yīng)該領(lǐng)會(huì)負(fù)載的纖維素纖維的百分比可變化而其取決于所欲求之應(yīng)用和/或方法。此外，在水泥基質(zhì)中水泥粘合劑、粒料、密度改性劑、及添加劑之比例亦可加以變化以針對(duì)不同應(yīng)用得到最理想的性質(zhì)，如屋面、底板、鋪面、管、壁板、柵欄、鑲邊、背面、或瓦下鋪的背襯。
在此記述的大部分的實(shí)施例可包含以下配方基質(zhì)·約10％-80％水泥粘合劑；·約20％-80％二氧化硅(粒料)；·約0％-50％密度改性劑，及·約0％-10％添加劑。
纖維·約0.5％-20％負(fù)載的纖維素纖維或各種負(fù)載的纖維素纖維之組合物，和/或一般的未負(fù)載的纖維，和/或天然的無機(jī)纖維，和/或合成纖維。
應(yīng)該領(lǐng)會(huì)針對(duì)將作空氣硬化的纖維水泥物品，優(yōu)選使用較高量的水泥，例如60-90％，而未加入任何二氧化硅或粒料，且通常其它纖維也可與負(fù)載的纖維素纖維使用。在一熱壓實(shí)施例中，可使用較低量的水泥，通常僅采用負(fù)載的纖維素纖維。在一實(shí)施例之中，本發(fā)明的熱壓纖維水泥復(fù)合材料的配方包含基質(zhì)·約20-50％水泥，更優(yōu)選約25-45％，甚至更優(yōu)選約35％；·約30％-70％細(xì)微碾磨的二氧化硅，更優(yōu)選約60％；·約0-50％密度改性劑；及·約0-10％添加劑，更優(yōu)選約5％。
纖維·約2％-20％纖維，更優(yōu)選約10％纖維，其中部分(經(jīng)常100％)的纖維為纖維素纖維而裝載以無機(jī)和/或有機(jī)材料，以降低在纖維孔隙空間的水流動(dòng)。
優(yōu)選地，負(fù)載的纖維帶有打漿度在150至750度的加拿大標(biāo)準(zhǔn)打漿度(CSF)(Canadian Standard Freeness)這依據(jù)TAPPI方法T 227om-99。水泥粘合劑及粒料的表面積分別在約250至400m2/kg及約300至450m2/kg。水泥與二氧化硅兩者的表面積其測(cè)試系依據(jù)ASTMC204-96a。
圖1闡明一優(yōu)選的方法其用于制造其中加有負(fù)載的纖維素纖維的纖維增強(qiáng)的水泥復(fù)合材料。如圖1展示，此方法由步驟100開始，其中針對(duì)各纖維作個(gè)別處理，優(yōu)選通過如上述之化學(xué)碎漿方法。應(yīng)該領(lǐng)會(huì)，在進(jìn)行此優(yōu)選的制造方法中，然而，化學(xué)制漿步驟可能不必需。此系因?yàn)槔w維的個(gè)別處理經(jīng)常由纖維制造業(yè)者完成，其然后將纖維以標(biāo)準(zhǔn)重疊片或卷狀提供予買主。如此，在一實(shí)施例之中，該纖維之個(gè)別處理僅僅包含機(jī)械地將纖維自片或卷狀分開，如經(jīng)由錘打研磨、水制漿、精制或其它方法，如敘述于如下步驟104。
在步驟102，將個(gè)別處理的纖維素纖維加入裝載物質(zhì)。優(yōu)選此裝載物質(zhì)不溶于水。在步驟102，在纖維素纖維腔及細(xì)胞壁中的導(dǎo)水甬道及空孔填充以一種或更多化合物所使用的裝載技術(shù)如化學(xué)反應(yīng)及物理沉積或兩者的結(jié)合，如上述者。此類裝載技術(shù)優(yōu)選發(fā)生在水或有機(jī)溶劑中，而纖維的裝載優(yōu)選發(fā)生在化合物與纖維素纖維的接觸時(shí)。更優(yōu)選此裝載技術(shù)發(fā)生在室溫下，或低于約100℃。在化學(xué)裝載方法中，數(shù)個(gè)可溶解的成分將溶解在漿狀物淤漿中且穿過纖維細(xì)胞壁。反應(yīng)的引發(fā)時(shí)通過變化pH、溫度、試劑量、輻射、壓力、離子強(qiáng)度、或其它條件。結(jié)果，不溶的反應(yīng)產(chǎn)物將形成且沉積在纖維內(nèi)部?；瘜W(xué)沉積之例子敘述于美國專利Nos.5,223,090及RE35,460，其中可溶解的Ca(OH)2首先溶于漿狀物淤漿且然后將CO2氣體吹入淤漿。Ca(OH)2將與CO2反應(yīng)而在纖維內(nèi)部形成不溶的CaCO3，經(jīng)由物理沉積的纖維裝載通?？赏瓿啥礌可婊瘜W(xué)反應(yīng)。經(jīng)常，纖維裝載可通過化學(xué)與物理沉積結(jié)合完成。
應(yīng)該領(lǐng)會(huì)可商購自纖維制造業(yè)者的纖維是已個(gè)別處理的且負(fù)載的。然而，為運(yùn)送纖維，在一實(shí)施例之中此負(fù)載的纖維然后制為干燥形式如呈重疊片或卷狀，且因此，一旦其到達(dá)纖維水泥制造設(shè)備，需要再一次個(gè)別處理。在另一實(shí)施例之中，負(fù)載的纖維系制作成濕形式如呈濕疊片及淤漿在容器中。在另一實(shí)施例之中，纖維之干燥系經(jīng)由一些特別的方法(如快速干燥)及個(gè)別處理運(yùn)送在一筒倉或容器之中。
針對(duì)一些纖維制作成疊片或卷狀的具體其范例，所添加的纖維在步驟104接著加工以再一次將纖維個(gè)別處理。纖維加工(步驟104)典型地包含纖維分散及纖絲化。在一實(shí)施例之中，在一水性制漿機(jī)之中將纖維分散在稠度約1％至6％，其亦賦予一些纖絲化。進(jìn)一步的纖絲化之達(dá)成可使用精制機(jī)或一系列的精制機(jī)。一旦分散，然后將纖維作纖絲化而達(dá)到范圍在約100至750度的CSF(加拿大標(biāo)準(zhǔn)打漿度)，更優(yōu)選介于約100至750度之間的CSF，更優(yōu)選介于約180至650度之間的CSF。分散及纖絲化亦可由其它技術(shù)達(dá)成如錘磨、去絮片、精制、粉碎、及其類似者。此外，針對(duì)一些產(chǎn)物及方法，使用未作纖絲化的負(fù)載的纖維亦可接受的。在另一實(shí)施例之中，加工步驟104進(jìn)一步包括快速干燥纖維使?jié)駳夂吭诩s5％至50％，此系使用慣常的快速干燥系統(tǒng)。
應(yīng)該領(lǐng)會(huì)此個(gè)別處理、裝載及上述之加工步驟不需要以上述之順序發(fā)生。例如，纖維的裝載可能發(fā)生在纖維的個(gè)別處理之前。此外，加工步驟104可能不必需若纖維直接來自纖維制造業(yè)者是已個(gè)別處理的，或若個(gè)別處理發(fā)生在纖維水泥制造設(shè)備上。在此類實(shí)施例中，于纖維作裝載之后，負(fù)載的纖維可直接加入混合物中，如下所記述。
如圖1展示，在步驟106中，負(fù)載的纖維素漿是成比例地混合以其它成分而形成一混合物彼可為水性淤漿或半干燥糊狀物，這取決于使用的制造方法。在一實(shí)施例之中，將此負(fù)載的纖維素纖維混合以水泥、二氧化硅、密度改性劑及其它添加劑，此是在一習(xí)知的混合方法之中，以形成淤漿或糊狀物。在混合器中，一般的纖維素纖維和/或天然的無機(jī)纖維，和/或合成纖維可摻合入此負(fù)載的纖維之中。
此方法接著為步驟108，在其中混合物可形成″綠色的″或未硬化的成形的物品此系使用許多慣常的制造方法而其為本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的，如·Hatschek片式方法(Hatschek sheet process)；·Mazza管式方法(Mazza pipe process)；·Magnani方法(Magnani process)；·注射成型(Injection molding)；·擠出成型(Extrusion)；·手積層(Hand lay-up)；·模制(Molding)；·澆鑄成形(Casting)；·壓濾(Filter pressing)；·長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)成形(Fourdrinier forming)；·復(fù)線成形(Multi-wire forming)；·間隔葉片成形(Gap blade forming)；·間隔滾動(dòng)/葉片成形(Gap roll/blade forming)；·貝耳滾動(dòng)成形(Bel-roll forming)；·威爾許成形(Wellcrete)·其它。
此類方法亦可包含后成形方法如加壓、壓花及其它者，于物品成形之后。更優(yōu)選不使用加壓。用以達(dá)成最終產(chǎn)物所使用Hatschek方法中的加工步驟及參數(shù)相似于敘述于澳大利亞專利No.515151者。
接著108步驟，在步驟110中將此″綠色的″或未硬化的成形的物品硬化。此物品優(yōu)選為預(yù)硬化的。此預(yù)硬化可在一預(yù)硬化腔室之中在高溫下及相對(duì)濕度下執(zhí)行，或在一預(yù)硬化腔室之中在高溫下及低濕度下執(zhí)行?；騼?yōu)選，預(yù)硬化需在室溫下至高達(dá)80小時(shí)，最優(yōu)選24小時(shí)或更少。然后可將此物品作空氣硬化大約30天。更優(yōu)選預(yù)硬化的物品是在高溫下及壓力下作熱壓，在一蒸汽飽和環(huán)境之中于約60至200℃作熱壓約3至30小時(shí)，更優(yōu)選約24小時(shí)或更短。針對(duì)預(yù)硬化且硬化方法中時(shí)間及溫度之選擇取決于配方、制造方法、加工參數(shù)、及產(chǎn)物的最終形式。
測(cè)試結(jié)果-機(jī)械與物理性質(zhì)將含有負(fù)載的纖維素纖維應(yīng)用在纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料中可合意地改良最終建筑產(chǎn)物之機(jī)械及物理性能。含有負(fù)載的纖維素纖維的纖維水泥產(chǎn)物具有改進(jìn)的尺寸穩(wěn)定性、較低的水遷移(毛細(xì)作用)、降低的滲水率、降低的吸水速率及最終質(zhì)量、降低的風(fēng)化及改進(jìn)的冷凍-解凍抗性。使用負(fù)載的纖維素纖維也不會(huì)犧牲產(chǎn)物之物理及機(jī)械性質(zhì)。在一些實(shí)例中，纖維水泥材料加入負(fù)載的纖維素纖維具有較佳的機(jī)械性質(zhì)，相較于使用一般的纖維素纖維的那些。
表1針對(duì)表2測(cè)試結(jié)果之配方

以上表1列出說明性纖維水泥配方其具有負(fù)載的纖維素纖維(配方A及B)，相較于對(duì)照組其具有相等的配方但未負(fù)載的纖維素纖維(配方C)。來自配方A、B及C的試樣的烤箱干燥密度分別為約1.3、約1.3及約1.2g/cm3。在配方A及B中負(fù)載的纖維素纖維分別地含有約45％及55％非纖維素物質(zhì)。針對(duì)配方A及B，在負(fù)載的纖維中所添加的物質(zhì)呈相同的化學(xué)組成44.38％SiO2、18.13％Al2O3、0.24％MgO、24.34％CaO，5.01％Na2O及7.73％SO3，表現(xiàn)以總裝載物質(zhì)的重量百分比。在另一實(shí)施例中，此裝載物質(zhì)可包含下列的組成物碳酸鈣、硅酸鈣、硫酸鋁、氫氧化鈉、及其它物質(zhì)。
表2使用與未使用負(fù)載的纖維素纖維的纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料的性質(zhì)比較

斷裂模量(MOR)、應(yīng)變、彈性模數(shù)(MOE)及韌性系經(jīng)由三點(diǎn)彎曲測(cè)試，于濕條件之下，依據(jù)ASTM(American Standard Test Method)(美國標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法)C1185-98a其題目為″取樣及測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法，彼系用于非石棉纖維水泥平薄片、屋面及側(cè)壁板、及楔形板″(Standard TestMethods for Sampling and Testing Non-Asbestos Fiber-Cement FlatSheet，Roofing and Siding Shingles，and Clapboards)。濕氣擴(kuò)張為從飽和到烤箱干燥條件下產(chǎn)物長(zhǎng)度的改變。濕氣膨脹之百分比改變(％)公式為(長(zhǎng)度起始-長(zhǎng)度最終×100)/長(zhǎng)度最終×100以上表2提供各種機(jī)械及物理性質(zhì)之說明性比較，針對(duì)各種纖維水泥產(chǎn)物而其制作配方中加有負(fù)載的纖維素纖維及那些使用慣常的、未負(fù)載的纖維素纖維的。纖維水泥材料之原型試樣的制作是基于三種不同之配方(A、B、C)。如展示于表1，配方A及B包含負(fù)載的纖維素纖維而配方C使用慣常的、未負(fù)載的纖維素纖維。
應(yīng)該領(lǐng)會(huì)纖維水泥配方選擇是僅僅針對(duì)比較目的，且可使用各種其它配方而未偏離本發(fā)明之范圍。
如表2展示，關(guān)鍵性機(jī)械性質(zhì)如斷裂模量(MOR)、彈性模數(shù)(MOE)、及韌性一般系相同或稍微地較高的針對(duì)采用負(fù)載的纖維素纖維的配方A及B，當(dāng)相較于相等的配方C，對(duì)照組配方?jīng)]有使用負(fù)載的纖維。相等的配方在此定義為一種配方其中將負(fù)載的纖維素纖維取代以相等重量的未負(fù)載的纖維素纖維。在所提供的實(shí)施例中，負(fù)載的纖維素纖維增加建筑產(chǎn)物的斷裂模量(MOR)為大于約50％，增加的建筑產(chǎn)物的彈性模數(shù)(MOE)為大于約80％，當(dāng)相較于產(chǎn)自相等的配方而用未負(fù)載的纖維素纖維的建筑產(chǎn)物。然而，應(yīng)該領(lǐng)會(huì)MOR的50％增進(jìn)及MOE的80％增進(jìn)僅僅為例示性結(jié)果。通過變化負(fù)載的纖維之用量和/或組成，應(yīng)該領(lǐng)會(huì)最終產(chǎn)物的物理及機(jī)械性質(zhì)，如MOP、MOE、應(yīng)變及韌性等，可作改變而符合特定的應(yīng)用需要。
表2亦顯示當(dāng)使用負(fù)載的纖維，材料的濕氣擴(kuò)張及飽和密度并不犧牲，濕氣擴(kuò)張為產(chǎn)物之濕-干燥尺寸穩(wěn)定性的征兆，其為測(cè)量產(chǎn)物長(zhǎng)度的百分比改變，從烤箱干燥條件到飽和條件。濕-干燥尺寸穩(wěn)定性系特別地重要的針對(duì)建筑材料外部應(yīng)用而其中材料將會(huì)遭遇嚴(yán)重的氣候的改變。尤其，尺寸穩(wěn)定的材料可將可能發(fā)生在介于建筑材料板片之間的接頭之變形降至最低，且降低由于尺寸改變導(dǎo)致的應(yīng)力造成的板片裂開的可能性。
本案申請(qǐng)人也已發(fā)現(xiàn)需要具有較小用量的負(fù)載的纖維素纖維的配方已達(dá)成相同或較佳整體機(jī)械的/物理性質(zhì)，相較于相等的配方而其具有較大量的未負(fù)載的纖維素纖維。例如，具有約4.5％纖維重量的負(fù)載的纖維素纖維的建筑材料可具有大約相同強(qiáng)度及韌性，相較于建筑材料而其具有約8％的未負(fù)載的纖維素纖維。在另一實(shí)施例之中，產(chǎn)自負(fù)載的纖維素纖維的建筑材料加入的纖維素纖維，相較于產(chǎn)自相等的配方而用未添加纖維素纖維的建筑材料少10％，以得到大約相同強(qiáng)度及韌性。通過使用較少的纖維素的節(jié)省，可用以抵銷將纖維作裝載的加工成本。
孔隙度分布圖2展現(xiàn)一示圖其顯示用配方A及C制作的試樣材料之大約孔徑分布，此測(cè)量系經(jīng)由MIP(注汞式孔率檢測(cè)法)。如展示于圖2，在配方A中使用負(fù)載的纖維，基本上可降低空孔的體積大小，其中直徑可降低約7微米，這使在大部分慣常的纖維素纖維中發(fā)現(xiàn)的空孔尺寸。圖2顯示當(dāng)以負(fù)載的纖維用于配方A中，在此尺寸范圍的空孔體積降低多于約70％，從約11μL/g到約3μL/g。此基本上降低的空孔體積在此特別的范圍中，為一征兆其可說明通過纖維素的水運(yùn)送甬道已經(jīng)由填充或裝載的物質(zhì)堵塞。在一實(shí)施例之中，負(fù)載的纖維素纖維可降低空孔之體積在1-10μm尺寸范圍，占大于約30％，當(dāng)相較于建筑產(chǎn)物其為產(chǎn)自相等的配方而用未負(fù)載的纖維素纖維，使于此尺寸范圍的比孔隙體積少于約6μL/g，更優(yōu)選少于約4μL/g。有利地，阻塞纖維素纖維的水運(yùn)送可降低纖維水泥復(fù)合材料的水遷移、吸水速率、最終吸水性、及滲水率。
水遷移(毛細(xì)作用)圖3A與圖3B顯示圖解水遷移(毛細(xì)作用)試驗(yàn)之結(jié)果，其是在依據(jù)配方A、B、及C制作的材料上執(zhí)行。水遷移測(cè)試包含將各試樣材料之邊緣浸入水中且然后測(cè)量水的前端遷移之距離，在室溫下且在不同之測(cè)試期間。如第3A圖展示，針對(duì)試樣材料其制作是依據(jù)配方A及B為采用負(fù)載的纖維素纖維，其水遷移之距離在大約30mm，于24小時(shí)的測(cè)試之后，而針對(duì)材料其產(chǎn)自相等的配方依據(jù)配方C的水遷移距離大約75mm，它比前者差60％。在另一實(shí)施例中，在建筑材料配方中加入負(fù)載的纖維可展現(xiàn)大約25％或更多的降低毛細(xì)作用能力，當(dāng)相較于相等的配方而其制作上使用未負(fù)載的纖維。
圖3B顯示，采用負(fù)載的纖維素纖維制作的試樣的水遷移，其于約第一個(gè)50小時(shí)的暴露于水之后處于平抑狀態(tài)，而產(chǎn)自慣常的纖維素纖維的試樣之水遷移，繼續(xù)增加而未漸減。如圖3B展示，于200小時(shí)的水暴露之后，采用慣常的纖維素纖維制作的試樣的水遷移距離，顯著較高的(大于約150％或更高)，相較于那些采用負(fù)載的纖維所制作者。有利地，將水遷移降低最低可顯著的降低達(dá)水引發(fā)的材料膨潤(rùn)所導(dǎo)致的應(yīng)力，從而減少累積該應(yīng)力所導(dǎo)致的裂縫及破裂之發(fā)生。
水的滲透性此外；阻塞在纖維素纖維中的水運(yùn)送甬道亦可降低水穿透纖維水泥材料之表面，圖4A及圖4B顯示圖解的滲水率試驗(yàn)之結(jié)果其為在依據(jù)配方A、B及C制作的復(fù)合材料上執(zhí)行。滲水率測(cè)試包括將一管裝在試樣材料表面，使用的方法是使管之一端配置在相鄰于此表面。此管系由丙烯酸材料制作的，約125mm長(zhǎng)且內(nèi)徑約50mm。將試樣預(yù)調(diào)整到于23+/-2℃及50+/-5％相對(duì)濕度之下平衡之后，將此管裝以水且周期性紀(jì)錄管內(nèi)水平。管內(nèi)水平之降低紀(jì)錄為水滲透(mm)。如圖4A展示，于24小時(shí)的測(cè)試之后，針對(duì)依據(jù)配方C、A及B制作的試樣，其水滲透的量分別約82mm、18mm及10mm。使用配方A及B的采用負(fù)載的纖維所制作試樣材料的滲水率，已降至少于約25％的依據(jù)配方C的相等的配方。此外，如展示于圖4B，采用負(fù)載的纖維素纖維制作的試樣其水滲透的量于暴露于濕氣48小時(shí)之后趨于持平。然而，水滲透入由未負(fù)載的纖維制作的試樣的量則繼續(xù)增加而未漸減。如展示于圖4B，于暴露于水48小時(shí)之后，水滲透入采用負(fù)載的纖維所制作的試樣的量顯著的少于采用未負(fù)載的纖維素纖維所制作的試樣的水滲透量。
有利地，降低滲水率使得負(fù)載的纖維材料特別地適用于外部應(yīng)用如屋面、管道系統(tǒng)、柵欄及底板。在纖維增強(qiáng)的水泥復(fù)合材料內(nèi)部降低的水運(yùn)送將減緩可溶解的化學(xué)物質(zhì)在纖維水泥基質(zhì)中之遷移，且改良最終產(chǎn)物的風(fēng)化現(xiàn)象。
吸水性圖5A及圖5B顯示動(dòng)態(tài)吸水性測(cè)試之圖標(biāo)結(jié)果，其執(zhí)行在依據(jù)配方A、B、及C制作的復(fù)合材料上。測(cè)試的執(zhí)行系依據(jù)ASTM(美國標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法)(American Standard Test Method)C1185-98a彼題目為″C1185-98a取樣及測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法，彼系用于非石棉纖維水泥平薄片、屋面及側(cè)壁板、及楔形板″。如這些圖顯示，使用配方A及B的采用負(fù)載的纖維素纖維制作的試樣材料的吸水速率大于約10％，優(yōu)選約20％地低于在配方C中相等的配方制作的材料，在首先的6小時(shí)的測(cè)試中。其它實(shí)施例將會(huì)降低吸水速率約5％或更多。在飽和狀態(tài)的吸水量約較低10％，當(dāng)將負(fù)載的纖維素纖維使用于配方中。有利地，采用負(fù)載的纖維所制作的復(fù)合材料帶有顯著的較低的吸水速率，其接著降低材料的濕質(zhì)量。高的抗水性亦將改良最終產(chǎn)物的冷凍-解凍性能，將與基質(zhì)內(nèi)部物質(zhì)的溶解及再沉積相關(guān)間題降至最少，且改良對(duì)生物侵襲的抗性。
結(jié)論一般而言，應(yīng)該領(lǐng)會(huì)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例，更具體而言，一種纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料而其中內(nèi)含負(fù)載的、個(gè)別處理的纖維素纖維具有數(shù)個(gè)超越現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。此類材料的制作是依據(jù)優(yōu)選的方法及配方而具有低濕質(zhì)量，較低的吸水速率及較低的滲水率，相較于慣常的纖維水泥復(fù)合材料。此改進(jìn)的抗水性可降低下列機(jī)會(huì)生物制劑存活與內(nèi)含在復(fù)合材料之中的纖維素降解。高抗水性將改良下列問題與從外部(風(fēng)化)及從復(fù)合材料內(nèi)部溶解及再沉積相關(guān)的問題。此外，負(fù)載的纖維亦可改良纖維水泥建筑材料對(duì)生物的耐久性及耐火性。同時(shí)，負(fù)載的纖維可選擇性地改變物理及機(jī)械性質(zhì)如應(yīng)變、斷裂模量(MOR)、韌性、及彈性模數(shù)(MOE)及尺寸穩(wěn)定性。
本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例是能夠使不昂貴的、可熱壓的及可精煉的負(fù)載的纖維素纖維，使用于纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料中以達(dá)成比得上的或在一些方面較佳的性質(zhì)，相較于PVA纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料而其是已加壓及空氣硬化的。于此揭示的配方及方法可應(yīng)用于制作各種建筑產(chǎn)物，包含(但非限定包含)內(nèi)部及外部板、底板、鋪面、屋面、管道系統(tǒng)、瓦背襯、壁板、鑲邊、背面、及柵欄。有利地，使用上述展示的方法，采用負(fù)載的纖維素纖維制作的建筑材料具有許多適合的性質(zhì)，包含但不限于降低的吸水性、較低的毛細(xì)作用、較低的滲水率、較高的濕氣抗性、較高的耐火性、較低的纖維素纖維用量、改進(jìn)的風(fēng)化、及較高的抗腐爛性?？傻玫酱祟惲钊藵M意的特性而未犧牲復(fù)合材料的其它關(guān)鍵性的物理/機(jī)械性質(zhì)。此復(fù)合材料有利的特性亦可通過使用較少的纖維素纖維而達(dá)成。
雖然前述的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的描述已展示、記述且指出本發(fā)明的基本新穎特點(diǎn)，應(yīng)該了解本發(fā)明的專利詳細(xì)形式的與說明與其應(yīng)用的各種省略、取代、及改變；其可由本領(lǐng)域技術(shù)人員完成，而未偏離本發(fā)明的精神。因此，本發(fā)明之范圍不應(yīng)限于前述的討論，但應(yīng)由所附加的權(quán)利要求范圍所定義。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合建筑材料，其包括一種水泥基質(zhì)；加于水泥基質(zhì)中的個(gè)別處理的纖維素纖維，具有至少局部地填充以裝載物質(zhì)從而抑制水在其中流動(dòng)的空孔的纖維素纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合建筑材料，其中所述的裝載物質(zhì)具有基本上于基質(zhì)相同的熱和濕氣膨脹系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合建筑材料，其中裝載物質(zhì)包括無機(jī)化合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合建筑材料，其中無機(jī)材料選自鈉、鉀、鈣、鋅、銅、鋁、鋇及其混合物的無機(jī)鹽類，其中無機(jī)化合物的的形式為選自碳酸鹽、硅酸鹽、鉻酸鹽、鋁酸鹽、乙酸鹽、棕櫚酸鹽、油酸酯、硬脂酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽及其混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合建筑材料，其中申所述無機(jī)化合物選自粘土、水泥、高嶺土、硅酸鈣水合物、及其混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合建筑材料，其中裝載物質(zhì)包括有機(jī)化合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合建筑材料，其中所述有機(jī)化合物選自蠟、聚烯烴、丙烯酸類塑料、環(huán)氧樹脂、苯乙烯丁二烯橡膠、塑料、樹脂及其混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合建筑材料，其中所述裝載物質(zhì)包括約0.5％至150％干燥重量的纖維素纖維。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合建筑材料，其中所述裝載物質(zhì)包括最高達(dá)80％干燥重量的纖維素纖維。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合建筑材料，其中所述纖維素纖維通過碎漿方法從木素纖維材料的纖維素漿料制得。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合建筑材料，其進(jìn)一步包括未負(fù)載的纖維素纖維。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合建筑材料，其進(jìn)一步包括天然的無機(jī)纖維，及合成纖維。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合建筑材料，其中所述的復(fù)合材料中的在1-10μm范圍內(nèi)的負(fù)載的纖維素纖維的比孔隙體積少于約6μL/g，這是由注汞式孔率檢測(cè)法(MIP)測(cè)量。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合建筑材料，其中所述的加入個(gè)別處理的纖維素纖維的水泥基質(zhì)是熱壓的。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的復(fù)合建筑材料，其包括約10-80wt％的水泥。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的復(fù)合建筑材料，其進(jìn)一步包括粒料。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的復(fù)合建筑材料，其中所述粒料為碾磨的二氧化硅。
18.一種用以形成復(fù)合建筑材料的材料配方，其包括水泥粘合劑；粒料；密度改性劑；纖維素纖維，其中纖維素纖維已經(jīng)個(gè)別處理并且其中至少某些纖維素纖維系負(fù)載了不溶的物質(zhì)以抑制水在纖維中遷移，其中纖維素纖維局部地或完全地除去木質(zhì)素；及添加劑。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的配方，其中所述水泥粘合劑包括波特蘭水泥。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的配方，其包括約10-80wt％的水泥。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的配方，其包括約20-50wt％的水泥。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的配方，其中所述水泥粘合劑的表面積約250至400m2/kg。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的配方，其中所述水泥粘合劑選自高鋁水泥、石灰、高磷酸鹽水泥、碾磨?；母郀t礦渣水泥、及其混合物。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的配方，其中所述的粒料大約占配方的20wt％-80wt％。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的配方，其中所述粒料包括表面積約300至450m2/kg的二氧化硅。
26.根據(jù)權(quán)利要求18所述的配方，其中所述粒料包括碾磨的二氧化硅。
27.根據(jù)權(quán)利要求18所述的配方，其中所述粒料選自無定形的二氧化硅、微二氧化硅、地?zé)岫趸?、硅藻土、煤燃燒的飄揚(yáng)灰燼與底部灰燼、稻殼灰、高爐礦渣、粒狀爐渣、鋼爐渣、礦物氧化物、礦物氫氧化物、粘土、菱鎂礦、或白云石、金屬氧化物及氫氧化物、聚合的珠粒及其混合物。
28.根據(jù)權(quán)利要求18所述的配方，其中所述負(fù)載的纖維占配方的0.5wt％-20wt％。
29.根據(jù)權(quán)利要求18所述的配方，其中所述負(fù)載的纖維素纖維摻合了以未負(fù)載的纖維素纖維或天然的無機(jī)纖維及合成纖維。
30.根據(jù)權(quán)利要求18所述的配方，其中所述如申請(qǐng)專利范圍第18項(xiàng)所述之配方，其中上述之密度改性劑約占配方的0％-50％。
31.根據(jù)權(quán)利要求18所述的配方，其中所述密度改性劑包括輕量的密度少于約1.5克/立方厘米的物質(zhì)。
32.根據(jù)權(quán)利要求18所述的配方，其中所述密度改性劑選自塑性材料、膨脹型聚苯乙烯或其它發(fā)泡聚合物材料、玻璃及陶瓷材料、硅酸鈣水合物、微球體及火山灰其包括珍珠巖、浮石、錫拉玄武巖、膨脹形式的沸石及其混合物。
33.根據(jù)權(quán)利要求18所述的配方，其中所述添加劑占配方的約0wt％-10wt％。
34.根據(jù)權(quán)利要求18所述的配方，其中所述添加劑選自粘度改進(jìn)劑、阻燃劑、防水劑、二氧化硅煙、地?zé)岫趸?、增稠劑、顏料、色料、增塑劑、分散劑、成形劑、絮凝劑、排水助劑、濕與干燥強(qiáng)度助劑、硅氧烷材料、鋁粉末、粘土、高嶺土、氫氧化鋁、云母、變高嶺石、碳酸鈣、硅灰石、聚合的樹脂乳液、及其混合物。
35.根據(jù)權(quán)利要求18所述的配方，其中所述負(fù)載的纖維素纖維增加復(fù)合建筑材料的抗水性，當(dāng)相較于產(chǎn)自相等的配方而采用未負(fù)載的纖維素纖維的建筑材料。
36.根據(jù)權(quán)利要求18所述的配方，其中所述負(fù)載的纖維素纖維在6小時(shí)的測(cè)試之中可降低復(fù)合建筑材料的吸水量在大于約5％，當(dāng)相較于產(chǎn)自相等的配方而采用未負(fù)載的纖維素纖維的建筑材料。
37.根據(jù)權(quán)利要求18所述的配方，其中所述負(fù)載的纖維素纖維在24小時(shí)測(cè)試之中降低復(fù)合建筑材料的水遷移速率(毛細(xì)作用)在大于約15％，當(dāng)相較于產(chǎn)自相等的配方而采用未負(fù)載的纖維素纖維的建筑材料。
38.根據(jù)權(quán)利要求18所述的配方，其中所述負(fù)載的纖維素纖維在24小時(shí)測(cè)試之中降低復(fù)合建筑材料的滲水率至約15％或更低，當(dāng)相較于產(chǎn)自相等的配方而采用未負(fù)載的纖維素纖維的建筑材料的滲水率。
39.根據(jù)權(quán)利要求18所述的配方，其中所述負(fù)載的纖維素纖維提高復(fù)合建筑材料的冷凍-解凍性質(zhì)，當(dāng)相較于產(chǎn)自相等的配方而采用未負(fù)載的纖維素纖維的建筑材料。
40.根據(jù)權(quán)利要求18所述的配方，其中所述負(fù)載的纖維素纖維增加復(fù)合建筑材料的生物抗性，當(dāng)相較于產(chǎn)自相等的配方而采用未負(fù)載的纖維素纖維的建筑材料。
41.根據(jù)權(quán)利要求18所述的配方，其中所述負(fù)載的纖維素纖維維持或增加復(fù)合建筑材料的物理及機(jī)械性質(zhì)，當(dāng)相較于產(chǎn)自相等的配方而采用未負(fù)載的纖維素纖維的建筑材料。
42.根據(jù)權(quán)利要求18所述的配方，其中所述負(fù)載的纖維素纖維降低復(fù)合建筑材料的風(fēng)化，當(dāng)相較于產(chǎn)自相等的配方而采用未負(fù)載的纖維素纖維的建筑材料。
43.根據(jù)權(quán)利要求18所述的配方，其中所述負(fù)載的纖維素纖維降低復(fù)合建筑材料的在1-10μm尺寸范圍內(nèi)的空孔的體積多于約20％，當(dāng)相較于產(chǎn)自相等的配方而采用未負(fù)載的纖維素纖維的建筑材料。
44.根據(jù)權(quán)利要求18所述的配方，其中所述復(fù)合建筑材料中在1-10μm范圍的負(fù)載的纖維素纖維的比孔隙體積少于約6μL/g，這是由注汞式孔率檢測(cè)法(MIP)測(cè)量。
45.一種制造纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料的方法，其包括提供個(gè)別處理的纖維素纖維；在至少一部分的纖維素纖維中裝載以不溶的物質(zhì)以形成負(fù)載的纖維素纖維，其中在纖維內(nèi)部不溶的物質(zhì)可抑制水流經(jīng)纖維；將此負(fù)載的纖維混合以水泥粘合劑及其它成分以形成纖維水泥混合物；將此纖維水泥混合物形成為預(yù)先選定形狀及尺寸的纖維水泥物品；及將此纖維水泥物品硬化以使形成纖維增強(qiáng)的復(fù)合建筑材料。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中所述的提供個(gè)別處理的纖維包括去除大多數(shù)的結(jié)合纖維素纖維的木質(zhì)素。
47.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中所述的提供個(gè)別處理的纖維包括機(jī)械分離纖維。
48.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中所述纖維素纖維通過化學(xué)碎漿方法并借助于一些機(jī)械分離進(jìn)行個(gè)別處理。
49.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中所述的裝載纖維包括使用物理方法以將不溶的物質(zhì)沉積在纖維空孔中。
50.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中所述的裝載纖維包括使用化學(xué)的方法以將不溶的物質(zhì)沉積在纖維空孔中。
51.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其進(jìn)一步包括通過將纖維分散在預(yù)選擇的稠度范圍且然后將此負(fù)載的纖維作纖絲化至預(yù)選擇的打漿度范圍，以此加工所述負(fù)載的纖維。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中加工所述的負(fù)載的纖維包括將負(fù)載的纖維在一水動(dòng)制漿機(jī)中分散成稠度為1％-6％。
53.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中加工所述的負(fù)載的纖維包括將此負(fù)載的纖維作纖絲化而達(dá)到打漿度在100至750度的加拿大標(biāo)準(zhǔn)打漿度。
54.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中加工所述的負(fù)載的纖維包括將此負(fù)載的纖維作纖絲化而達(dá)到打漿度在180至650度的加拿大標(biāo)準(zhǔn)打漿度。
55.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中加工所述的負(fù)載的纖維包括將此負(fù)載的快速干燥至濕氣含量在約5％至50％。
56.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其進(jìn)一步包括將負(fù)載的纖維混合以未負(fù)載的纖維素纖維。
57.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其進(jìn)一步包括將負(fù)載的纖維混合以天然的無機(jī)纖維及合成纖維。
58.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其進(jìn)一步包括將此負(fù)載的纖維混合以粒料、密度改性劑及添加劑。
59.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中所述的形成纖維水泥物品的步驟包括用選自以下的方法形成物品Hatschek片式方法、Mazza管式方法、Magnani方法、注射成形、擠出成形、手積層、模制、澆鑄、壓濾、長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)成形、復(fù)線成形、間隔葉片成形、間隔滾動(dòng)/葉片成形、貝耳滾動(dòng)成形及其組合方法。
60.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中所述的形成所述纖維水泥物品進(jìn)一步包括壓花此物品。
61.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中所述的硬化所述纖維水泥物品包括預(yù)硬化與硬化。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其中所述纖維水泥物品是在室溫下預(yù)硬化至高達(dá)80小時(shí)。
63.根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其中所述纖維水泥物品是在室溫下預(yù)硬化至高達(dá)24小時(shí)。
64.根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其中所述纖維水泥物品是在熱壓爐中硬化。
65.根據(jù)權(quán)利要求64所述的方法，其中所述纖維水泥物品在高溫下及壓力下在約60至200℃作熱壓約3至30小時(shí)。
66.根據(jù)權(quán)利要求64所述的方法，其中所述纖維水泥物品在高溫下及壓力在約60至200℃作熱壓約24小時(shí)或更短。
67.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中所述的硬化纖維水泥物品包括將形成的物品作空氣硬化至高達(dá)30天。
68.一種建筑材料，其加有個(gè)別處理的補(bǔ)強(qiáng)纖維，其中至少一部分的所述纖維具有至少局部地填充了可抑制水或其它物質(zhì)占據(jù)空孔的裝載物質(zhì)的空孔。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種關(guān)于纖維素纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料的新技術(shù)，使用的是負(fù)載的纖維素纖維。本發(fā)明揭示此技術(shù)的四個(gè)方面纖維處理、配方、方法及最終產(chǎn)物。此技術(shù)可有利地提供纖維水泥建筑材料其具有令人滿意的下列特性吸水性較低、吸水速率較低、水遷移較低、及滲水率較低。相較于慣常的纖維水泥產(chǎn)物而言，本發(fā)明亦使最終產(chǎn)物具有較佳的冷凍－解凍抗性、較低的風(fēng)化、降低的化學(xué)溶解及再沉積、及較佳的抗腐爛性及耐火性，且此類特性之改進(jìn)并未失去原有之尺寸穩(wěn)定性、強(qiáng)度、應(yīng)變或韌性。
文檔編號(hào)C04B14/00GK1568293SQ01816878
公開日2005年1月19日 申請(qǐng)日期2001年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月4日
發(fā)明者D·J·默克萊伊, C·羅 申請(qǐng)人:詹姆斯·哈迪研究有限公司