一種透水模板布及其製備方法
2023-05-12 02:26:51
專利名稱：一種透水模板布及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種透水模板布及其製備方法，特別是涉及ー種混凝土用透水模板布及其製備方法。
背景技術：
混凝土是ー種非常重要的建築材料，目前正向高性能、功能化、高耐久性方向發展，改善混凝土表面質量是提高混凝土耐久性的途徑之一。常規的混凝土施工エ藝，混凝土與模板的接觸面相對封閉，混凝土澆築入模後，除了水泥硬化及水分散失外，其他材料組成相對穩定。為滿足混凝土的工作性，混凝土實際用水量遠遠高於水泥的水化作用所需的水量；此外，混凝土中有害氣泡也會劣化其性能，多餘 的水分及氣泡並不利於提高混凝土的性能，形成的水痕、孔洞及砂眼還會影響其表面性能。傳統的改善混凝土外觀質量的方法一般採用在模板內側塗刷脫模劑；脫模後，繼續在混凝土表面重新抹素漿或者塗料。但這種方法存在ー些不足多餘水分不能排出，形成大量宏觀孔隙與毛細孔；混凝土在攪拌及振搗的過程中，將產生大量氣泡，無法排出大部分的的氣泡，將造成混凝土表面孔隙多，侵蝕介質容易滲入到混凝土內部，導致鋼筋鏽蝕、碳化等問題，影響混凝土質量及結構耐久性；養護不便，傳統模板澆注混凝土使養護困難，尤其在惡劣條件及結構件側面或頂部等位置更是如此。透水模板布具有排出多餘水分與氣泡、提高混凝土表面質量及提高耐久性等作用，在近些年得到了開發與應用。透水模板布作為ー種新技術材料，它又稱為滲透可控混凝土模板襯墊，一般由過濾層和透水層複合而成，它安裝在混凝土模板內側，可以確保多餘水分和空氣排出，而水泥顆粒及膠凝物被截留在透水模板布內側的混凝土表面，使得結構體表面形成ー層富含水化矽酸鈣的緻密硬化層，降低混凝土表層孔隙率，有效減少混凝土的蜂窩、麻面；提高混凝土的表面強度和密實度，有效阻止有害介質的侵入，使混凝土的抗碳化、抗氯離子腐蝕、抗微生物侵蝕等的能力增強。同時，透水模板布具有保水性，可改善混凝土初期養護條件。因此使用透水模板布，可提高混凝土密實性，對改善混凝土結構表面性能，提高混凝土耐久性、降低工程維護費用等具有重要意義。透水模板布可重複使用多次，用於橋梁、碼頭、水庫、水壩、預製構件等混凝土施工領域，施工簡單，可適用於鋼模板、木模板、塑料模板等各種模板。專利ZL200520097998. 8、ZL200510019411. 6公開了ー種透水保溼非織造布模板襯，通過使用高吸水纖維或噴灑親水整理劑的方式提高模板布的保溼功能，實現較好的養護；專利ZL 200720088626. 8、ZL 200720088625. 3分別通過採用纖維素纖維及中空纖維的保溼功能提高其養護能力。這幾個專利都是通過提高透水模板布的親水保溼能力，來提高其養護能力，但是過好的親水保溼性並不利於排出更多水分。專利CN200810020830. 5公開了ー種多功能混凝土模板墊襯，由面向模板的排水排氣層及面向混凝土的過濾層組成，排水排氣層為厚度為O. 5-2. Omm的網格形排水體，而過濾層是孔徑為O. 15-0. 20mm的紡粘長絲土工織物，實際應用時需要真空輔助脫水；專利CN200620101576. 8公開的多功能模板布，它由平均孔徑為30-35 μ m的聚丙烯纖維面層及親水性聚丙烯纖維無紡布底層組成，但未提及如何實現聚丙烯纖維的親水；專利CN202081653U公開了ー種受控滲透模板布，由無紡布底層結構層與纖維面層組成，且底層表面的孔徑大於纖維面層的孔徑(28-32 μ m);專利CN202117327U發明的透水模板布上、下各是ー層緻密的、具有平均孔徑為2-30μπι的立體交叉微網孔結構的無紡布，而中間層無紡布是一層蓬鬆狀的無紡布。上述專利中透水模板布孔徑過大(數百μ m)或分布不均勻，水泥漿體容易滲出且堵塞孔洞，影響重複使用次數，同時造成混凝土表面微觀結構的差異，形成色差等問題。專利ZL 200320109580. 5公開ー種複合微孔膜透氣、透水混凝土模板襯墊，排氣、 排水層由纖維材料或塑料網組成，而透氣、透水隔離層是高分子聚合物薄膜材料，但並未對微孔尺寸進行界定。專利ZL 200820067825. 5發明了ー種混凝土結構施工用相變材料保溫型模板襯布，它由纖維基礎層、相變材料層及纖維緻密層組成。其特點是調節混凝土表面溫度。專利ZL 200920084146. 3描述了ー種對混凝土具有養護功能的模板，具體方案是使用螺杆、螺母將塑料製成的網狀骨架支撐層固定在模板上，然後在將滲透性好的過濾層貼附在骨架支撐層上。此專利只是發明了一種模板的固定方式，並未對過濾層的特徵作具體描述，且螺母的存在將會影響過濾層的平整性。
發明內容
本發明的目的在於提供ー種透水模板布，使其應用於混凝土時具有優良的排水效果，並且孔洞不容易被堵塞，可多次重複利用，使混凝土的表面層更為緻密。本發明的技術方案為ー種透水模板布，由表面層、中間層和基層通過針刺的方式順序複合而成，所述中間層為網格布，所述表面層和基層為無紡布，所述基層底面設有ー個以上凹槽，所述凹槽至少一端與外部連通。所述表面層無紡布的纖維直徑為20-3000nm,無紡布的孔徑為200-2000nm,厚度為 20-100 μ m。 所述基層無紡布的纖維直徑為5-50 μ m,無紡布的孔徑為5-50 μ m,厚度為
O.5-3. 0mm。本發明的透水模板布，其表面層的纖維材料為可以進行溼法靜電紡絲的聚合物，如聚こ烯醇、聚丙烯腈、聚こ烯醇縮丁醛、聚對苯ニ甲酸こニ醇酷、聚對苯ニ甲酸丙ニ醇酷、聚碳酸酷、聚對苯ニ甲醯對苯ニ胺、聚苯こ烯、聚醚醚酮、聚醯亞胺、聚こ烯吡咯烷酮、聚己內酷、纖維素、甲殼素、殼聚糖及明膠等。中間層、基層的組成材料選自聚丙烯纖維、聚こ烯纖維、聚こ烯醇纖維、聚酯纖維、聚醯胺纖維、芳綸纖維、玻璃纖維和玄武巖纖維中的ー種或ニ種以上以任意比例組成的混合物，其中中間層使用聚合物長絲、基層使用聚合物長度為20-60mm短纖維。作為優選，所述凹槽的寬度為基層厚度的5-50%，凹槽的深度為基層厚度的5-30%，在此範圍內不易發生形變。當凹槽為兩個或兩個以上時，優選相鄰兩個凹槽之間的中心距為凹槽寬度的2-10倍。此範圍內能保證基層與模板間有足夠的接觸面積。本發明的透水模板布，其製備方法是
(I)選取網格布，作為中間層，將長度為20_60mm的聚合物纖維製成纖維網，攤鋪在中間層網格布上，再採用針刺エ藝，形成基層無紡布和中間層網格布的複合體；(2)對步驟(I)複合體的基層進行軋光處理後，再通過壓輥熱壓在基層底部形成凹槽；(3)將步驟(I)複合體的中間層作為靜電紡絲系統的接受層，通過靜電紡絲技術製備納米纖維，納米纖維在中間層上均勻堆積形成表面層；(4)將步驟(3)得到的複合體進行熱處理，即得。作為優選，在步驟(4)的熱處理後對基層上的凹槽進行疏水處理，從而更有利於排水。疏水處理可採用噴塗法用合適濃度的疏水塗層劑直接噴塗在凹槽處，然後烘乾、成卷。所用的疏水塗層劑可採用聚有機矽氧烷類及液態矽橡膠。
步驟(I)中將聚合物纖維製成纖維網的方法是將聚合物纖維經梳理機或開松機在中間層網格布上交叉疊鋪製成纖維網，或者是直接由氣流成網機製成纖維網。步驟(I)中針刺エ藝中的針刺密度為2-6針/mm2，針刺深度以穿透複合體後再增加2mm為宜。步驟(3)中的靜電紡絲技術為製備納米纖維的常用手段，是本領域的公知技木。步驟(4)熱處理的目的是去除靜電紡絲過程中殘留的溶劑，並且消除針刺、軋光、形成凹槽等エ序中產生的應力，以提高尺寸穩定性。熱處理溫度為50-230°C，時間為2-5min。熱處理溫度因聚合物種類不同而存在差異，一般為低於熔點峰值30°C以上。本發明所述混凝土用透水模板布具有以下特點I、中間層網格布的存在可增加透水模板布的強度，如梯形撕破強力與刺破強力。在施工應用過程中不容易被損壞，從而提高重複使用的可能性；2、表面層上分布的納米纖維直徑及孔徑可以使混凝土表面結構更為緻密與均勻，減少色差，表面質量提高，實現更好的抗介質滲入侵蝕能力；同時納米級別的孔不容易被微米級別的膠凝材料顆粒堵塞，避免再生利用的操作，可增加重複使用次數；3、表面層上的納米孔與基層的微米孔，能更好地形成孔隙負壓與芯吸作用，從而更有利於混凝土表面多餘水分與宏觀氣泡的排出。4、表面疏水性的凹槽起導流作用，可以作為多餘水分與氣泡合理的排出與擴散通道，水分與氣泡更容易且迅速排出。為了更好地排水，常規透水模板布在粘貼安裝使用吋，需要在模板四周預留5cm的材料，而本發明的產品可縮減至3cm，減少材料損耗。
圖I為本發明的透水模板布的結構示意圖。其中，ト表面層，2-中間層，3-基層，4-凹槽。
具體實施例方式本發明的透水模板布的結構示意圖見圖I。下面用實施例進ー步描述本發明，但所述實施例僅用於說明本發明而不是限制本發明。以市售的透水模板布(商品名為Zemdrain)作為參考樣,標記為A。該產品過濾層孔徑約為20 μ m,底部未設有凹槽。
實施例I採用聚丙烯網格布作為中間層，將30mm長的聚丙烯短纖維經梳理機在攤開的聚丙烯網格布上交叉疊鋪製成纖維網，再採用針刺エ藝對其進行針刺和穿刺，針刺密度為6針/mm2，針刺深度以穿透複合體後再増加2mm為準，使無紡布基層的孔徑為30 μ m,厚度為
I.5mm，接著對基層進行軋光處理後，再通過壓輥熱壓形成凹槽，凹槽寬度為基層厚度的30%即O. 45mm,高度為基層厚度的30%即O. 45mm，相鄰兩個凹槽的中心距為4. 5mm ;將前述步驟形成的複合體中間層另一面，作為靜電紡絲系統的接收層，使聚こ烯醇納米纖維均勻地形成表面層，納米纖維的直徑大小與表面層孔徑尺寸分別為300nm、800nm，厚度約為50 μ m。將上述含有表面層、中間層和基層的透水模板布進行熱處理，熱處理溫度為135°C，時間為
I.5min。對熱處理後的透水模板布的基層凹槽處進行疏水處理。用DowCorning公司的 MH-1109以5%的質量濃度直接噴塗在凹槽處，然後烘乾、成卷，形成最終產品，標記為B。實施例2採用玻璃纖維網格布作為中間層，將30mm長的聚醯胺66短纖維直接由氣流成網機製成纖維雜亂排列的纖維網並攤鋪在中間層玻璃纖維網格布上，再採用針刺エ藝對其進行針刺和穿刺，針刺密度為3針/mm2，針刺深度以穿透複合體後再增加2mm為準，使無紡布基層的孔徑為15 μ m,厚度為3. Omm,接著對基層進行軋光處理後，再通過壓輥熱壓形成凹槽，凹槽寬度為基層厚度的5%即O. 15mm,高度為基層厚度的30%即O. 90mm,相鄰兩個凹槽的中心距為I. 2mm ;將前述步驟形成的複合體中間層另一面，作為靜電紡絲系統的接收層，使聚醯胺納米纖維均勻地形成表面層，納米纖維的直徑大小與表面層孔徑尺寸分別為400nm、IOOOnm,厚度約為80 μ m。再將上述含有表面層、中間層和基層的透水模板布進行熱處理，溫度為180°C，時間為O. 5min。對熱處理後的透水模板布的基層凹槽處進行疏水處理。用WACKER公司的產品Finish CT 25E以12%的質量濃度直接噴塗在凹槽處，然後烘乾、成卷，形成最終產品，標記為C。實施例3採用芳綸纖維網格布作為中間層，將45mm長的聚酯短纖維經梳理機在攤開的芳綸纖維網格布上交叉疊鋪製成纖維網，再採用針刺エ藝對其進行針刺和穿刺，針刺密度為2針/mm2，針刺深度以穿透複合體後再増加2mm為準，使無紡布基層的孔徑為20 μ m，厚度為2. 0mm，接著對基層進行軋光處理後，再通過壓輥熱壓形成凹槽，凹槽寬度為基層厚度的40%即O. 8mm,高度為基層厚度的20%即O. 4mm，相鄰兩個凹槽的中心距為4mm。將前述步驟形成的複合體中間層另一面，作為靜電紡絲系統的接收層，使聚對苯ニ甲酸こニ醇酯納米纖維均勻地形成表面層，納米纖維的直徑大小與表面層孔徑尺寸分別為500nm、950nm，厚度約為20μπι。再將上述含有表面層、中間層和基層的透水模板布進行熱處理，熱處理溫度為220°C，時間為 I. 8min。對熱處通後的透水ホ旲板布的基層凹槽處進打疏水處通。用上海統帥有機娃材料有限公司的HT-18-31液體透明矽橡膠以7%的質量濃度直接噴塗在凹槽處，然後烘乾、成卷，形成最終廣品，標記為D。實施例4
採用玄武巖網格布作為中間層，將35mm長的聚こ烯醇短纖維經梳理機在攤開的玄武巖網格布上交叉疊鋪製成纖維網，再採用針刺エ藝對其進行針刺和穿刺，針刺密度為2針/mm2,針刺深度以穿透複合體後再增加2mm為準,使無紡布基層的孔徑為40 μ m,厚度為O. 5mm。接著對基層進行軋光處理後，再通過壓輥熱壓形成凹槽，凹槽寬度為基層厚度的45%即O. 225mm,高度為基層厚度的10%即O. 05mm，相鄰兩個凹槽的中心距為I. 125mm。將前述步驟形成的複合體中間層另一面，作為靜電紡絲系統的接收層，使聚丙烯腈納米纖維均勻地形成表面層，納米纖維的直徑大小與表面層孔徑尺寸分別為300nm、800nm,厚度為60 μ m。再將上述含有表面層、中間層和基層的透水模板布進行熱處理，熱處理溫度為180°C，時間為 5min。對熱處理後的透水模板布的基層凹槽進行疏水處理。用DowCorning公司的MH-1109以5%的質量濃度直接噴塗在凹槽處，然後烘乾、成卷，形成最終產品，標記為E。實施例5
採用聚酯纖維網格布作為中間層，將38mm長的聚丙烯腈短纖維經梳理機在攤開的聚酯纖維網格布上交叉疊鋪製成纖維網，再採用針刺エ藝對其進行針刺和穿刺，針刺密度為5針/mm2，針刺深度以穿透複合體後再増加2mm為準，使無紡布基層的孔徑為35 μ m，厚度為1.8mm。接著對基層進行軋光處理後，再通過壓輥熱壓形成凹槽，凹槽寬度為基層厚度的30%即O. 54mm,高度為基層厚度的20%即O. 36mm，相鄰兩個凹槽的中心距為2. 16mm。將前述步驟形成的複合體中間層另一面，作為靜電紡絲系統的接收層，使聚甲基丙烯酸甲酯納米纖維均勻地形成表面層，納米纖維的直徑大小與表面層孔徑尺寸分別為450nm、750nm，厚度為70μπι。再將上述含有表面層、中間層和基層的透水模板布進行熱處理，熱處理溫度為140°C，時間為4min。對熱處理後的透水模板布的基層凹槽進行疏水處理。用WACKER公司的產品FinishCT 27E以10%的質量濃度直接噴塗在凹槽處，然後烘乾、成卷，形成最終產品，標記為F。性能測試 (I)混凝土表面改善效果測試方法將透水模板布A、B、C、D、E、F分別進行應用，觀察使用後混凝土的表面情況，並與未使用透水模板布的混凝土表面進行比較。(2)排水量測試測試方法■.參考JT/T 736-2009附錄A透水模板布排水能力試驗。(3)表面強度測試測試方法參考JGJ/T 23-2011回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程。(4)臨界孔徑測試測試方法 .參考GB/T21650壓汞法和氣體吸附法測定固體材料孔徑分布和孔隙度，孔徑越小，表明混凝土材料越緻密，抗腐蝕介質滲透也能力越強。(5)氯離子擴散係數測試測試方法參考GB/T 50082-2009普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法，數值越小，表明氯離子在混凝土材料中的擴散能力越差，耐久性越好。性能測試結果見下表
權利要求
1.一種透水模板布，其特徵在於，由表面層、中間層和基層通過針刺的方式順序複合而 成，所述中間層為網格布，表面層和基層為無紡布，基層底面設有一個以上凹槽，所述凹槽 至少一端與外部連通。
2.根據權利要求1所述透水模板布，其特徵在於，所述表面層無紡布由直徑為 20-3000nm的納米纖維製成，無紡布孔徑為200-2000nm，厚度為20-100 y m。
3.根據權利要求1所述透水模板布，其特徵在於，所述基層無紡布由直徑為5-50y m的 纖維製成，無紡布孔徑為5-50 V- m,厚度為0. 5-3. 0_。
4.根據權利要求1所述透水模板布，其特徵在於，表面層的纖維材料選自聚乙烯醇、聚 丙烯腈、聚乙烯醇縮丁醛、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯、聚碳酸酯、聚對 苯二甲醯對苯二胺、聚苯乙烯、聚醚醚酮、聚醯亞胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚己內酯、纖維素、甲 殼素、殼聚糖或明膠中的任意一種。
5.根據權利要求1所述透水模板布，其特徵在於，中間層及基層的組成材料選自聚丙 烯纖維、聚乙烯纖維、聚乙烯醇纖維、聚酯纖維、聚醯胺纖維、芳綸纖維、玻璃纖維和玄武巖 纖維中的一種或二種以上以任意比例組成的混合物。
6.根據權利要求1所述透水模板布，其特徵在於，所述凹槽的寬度為基層厚度的 5-50%,凹槽的深度為基層厚度的5-30%。
7.根據權利要求1至6任一項所述的一種透水模板布，其特徵在於，當凹槽為兩個或兩 個以上時，相鄰兩個凹槽之間的中心距為凹槽寬度的2-10倍。
8.權利要求1至7任一項所述透水模板布的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟(1)選取網格布，作為中間層，將長度為20-60_的聚合物纖維製成纖維網，攤鋪在中 間層網格布上，再採用針刺工藝，形成基層無紡布和中間層網格布的複合體；(2)對步驟(1)複合體的基層進行軋光處理後，再通過壓輥熱壓在基層底部形成凹槽；(3)將步驟(1)複合體的中間層上表面作為靜電紡絲系統的接受層，通過靜電紡絲使納 米纖維在中間層的上表面上均勻地形成表面層；(4)將步驟(3)得到的複合體進行熱處理，即得。
9.根據權利要求8所述透水模板布的製備方法，其特徵在於，在步驟(4)的熱處理後對 基層上的凹槽進行疏水處理。
10.根據權利要求8或9所述透水模板布的製備方法，其特徵在於，步驟(4)中熱處理 的溫度為50-230°C，時間為2-5min。
全文摘要
本發明涉及一種透水模板布，由表面層、中間層和基層通過針刺的方式順序複合而成，所述中間層為網格布，表面層和基層為無紡布，基層底面設有一個以上凹槽，所述凹槽至少一端與外部連通。製備方法選取網格布，作為中間層，將長度為20-60mm的聚合物纖維製成纖維網，攤鋪在中間層網格布上，再採用針刺工藝，形成基層無紡布和中間層網格布的複合體；對複合體的基層進行軋光處理後，再通過壓輥熱壓在基層底部形成凹槽；通過靜電紡絲使納米纖維在複合體中間層的上表面上均勻地形成表面層；最後進行熱處理，即得。本發明的透水模板布具有優良的透氣、排水效果，使水泥混凝土的表面更緻密，提高了耐久性，且適於工業化生產，易於推廣。
文檔編號B32B27/02GK102661036SQ20121015018
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月15日 優先權日2012年5月15日
發明者劉加平, 劉建忠, 崔鞏, 林瑋, 陽知乾, 陳翠翠 申請人:姜堰市博特新材料有限公司, 江蘇博特新材料有限公司, 江蘇省建築科學研究院有限公司, 江蘇蘇博特新材料股份有限公司