耐冷流的瀝青塊的製作方法

2023-12-06 16:04:51 1

專利名稱：耐冷流的瀝青塊的製作方法
技術領域：
本發明所屬技術領域和工業實用性本發明涉及用於如屋頂和路面用途的改進瀝青塊。具體地講，本發明進一步提供在模具內製得增強的瀝青塊，獲得甚至在炎熱天氣下保持形狀的瀝青塊。本發明的另外特徵提供位於瀝青塊內用於提供增強和降低由於在溫暖天氣下瀝青冷流造成的變形的增強模塑件。本發明的另一個特徵提供聚合物模塑件用於增強處理特徵如把手和楔，產生將瀝青塊敲在一個表面上時幫助使瀝青塊裂成兩半的薄弱點。當在熔化鍋內熔化瀝青塊時，由於插入瀝青包裝件中聚丙烯和/或TruMelt配製劑模塑件的熔化，本發明的進一步特徵提供煙霧降低的能力。
已經開發出不需除去或廢棄容器的包裝件。在美國專利5,452,800和5,307608中披露了這種包裝的一種類型，這兩篇專利涉及採用薄聚丙烯膜作為單獨包裝手段及製備方法。在此將這些專利披露的內容引入作為參考。
已經開發出的另一類可消耗瀝青包裝件是由專利US 5,733,616和5,765,686描述的可模塑容器，這兩篇專利披露的內容在此引入作為參考。可消耗的容器由包括瀝青和聚合物材料的組合物模塑而成。這種容器可設計成圓筒形或長方形，也可以是錐形以利堆垛，包括這樣的特徵如方便處理的手柄和用於加強尺寸穩定性的環狀突出物或圓周肋。
儘管已經獲得了具有在瀝青熔化鍋內煙霧減少優點的可模塑可消耗的容器，在下遊傳統瀝青塊模塑工藝中還特別需要進行改進以降低冷流和幫助處理模塑瀝青塊。
本發明的一個方面可用於如傳統瀝青模具的容器，該模具是不消耗的。這些傳統模具的典型材質是金屬、塑料、薄紙板或這些材料的結合，用於製造瀝青塊。這樣製造的瀝青塊有嚴重的冷流問題。本發明的一個實施方案直接改進在不可消耗模具中生產的瀝青塊的冷流變形，該實施方案包括用於模具內的固位設施如聚合物膜襯裡或帶。襯裡具有從約2-5密耳的厚度，襯附於瀝青傾入其中的模具。襯裡可以片或膜、僅襯附於模具的側壁或邊，或襯附於模具的整個內表面。在另一個實施方案中，用於改進冷流的固位設施包括聚合物的板、棒或梁。在這些實施方案中，固位件包括最高100％總的聚合物。在特別優選的實施方案中，聚合物是聚丙烯、聚乙烯、乙烯醋酸乙烯酯、EMA或和瀝青結合的聚合物如TrumeltTM(見專利5,733,616)。
在一個實施方案中，本發明的瀝青塊或包裝件包括破裂設施，該破裂設施包括襯裡膜之後在模具或容器底部加入的楔或模塑部件。破裂設施也可用於不包含襯裡膜的模具。楔或部件可在瀝青傾入模具之前或之後加入，通過將楔或部件定向使銳邊或更窄的邊朝向塊的內部。楔或模塑部件由如聚丙烯或任何其它不顯著降低瀝青強度或性能的聚合物製成。本發明的破裂設施使可在使用現場破裂的較大瀝青塊的生產成為可能。在優選的實施方案中，當塊熔化時楔或模塑部件也降低氣體排放。
在另一個實施方案中，在向模具內加入瀝青之前將聚合物膜固位設施加入。在優選實施方案中，增強聚合物膜帶可以放置、膠合、粘合、或印模在聚合物膜的內部或外部。另一個實施方案採用了聚合物膜帶，但沒採用聚合物膜襯裡。聚合物膜帶也可作為如可消耗容器或不可消耗容器中的固位件。
用於塊增強以降低冷流問題的進一步實施方案包括採用增強模塑件或梁。將模塑件或梁沿模具的邊使用，置於模具內部。可將梁用於在可消耗或不可消耗容器中採用聚合物膜襯裡的場合。
另外的實施方案涉及採用將聚合物模塑件插入或模塑入模具內以形成在獲得的瀝青塊中的把手。
結合詳細描述和附圖，本發明的其它特徵和優勢是顯而易見的。
附圖筒述

圖1a表示如美國專利5,307,608中描述的規則聚丙烯模具。
圖1b表示其中聚合物膜如PP或PE用作模具襯裡的技術，該襯裡在圖1c所示的將瀝青傾入之前進行。
圖2a表示插入或模塑入模具內以形成在瀝青塊中的把手的模塑件。模塑件可置於每一邊或某一邊。至少將一個用於模具內。如圖2a(ⅰ-ⅲ)所示的任何特徵可以單獨或一起使用以模塑瀝青塊。此外，在傾入熔融瀝青之前，如圖1所示將聚合物膜襯裡插入模具內。
圖3表示採用聚合物帶以增強模具邊。如圖所示帶也可和聚合物襯裡一起使用。
圖4a表示在模具的邊4b採用增強模塑件。該圖表示模塑件可在有或沒有聚合物膜的情況下使用，當和膜一起使用時，可在膜的內部或外部。圖4b和c顯示用於邊增強的模塑件也可作為把手或楔。
圖5顯示採用成形的模塑件以方便塊破裂。
圖6a顯示採用位於模具內的多個聚合物帶。
圖6b表示採用位於模具內的多個梁以減少冷流。
本發明的詳細描述和優選實施方案在一個可供選擇的優選實施方案中，將可溶於瀝青中的薄聚合物膜，優選具有從約1密耳到5密耳厚度的聚丙烯膜，作為一個或多個容器的覆蓋設施。在一個優選實施方案中，聚丙烯膜可放置在容器每層的頂部(如每層板9個瀝青容器)。另一個實施方案包括採用收縮包裝或伸展包裝用作容器的覆蓋設施。
用於本發明的瀝青包括粗瀝青或加工瀝青，優選從約30到約100磅的數量，熔化用於如屋頂或路面的用途。名詞「瀝青」和「粗瀝青或加工瀝青」是指包括來自煉油廠的瀝青殘渣以及天然存在的含瀝青物質如瀝青、黑瀝青、焦油瀝青及硬瀝青，或已經過吹氣或化學加工或處理過的這些材料。例如，可在催化劑如氯化鐵等存在下以空氣吹制的瀝青。瀝青可以是常規屋頂軟制瀝青或路面級瀝青，以及其它類型的瀝青，包括如防水瀝青、蓄電池用瀝青及密封劑瀝青的特種瀝青。也可採用不同種類瀝青的摻合物。優選瀝青的環球軟化點高於約90℃。這種軟化點典型地是根據ASTM D36方法測量的。
容器或模具優選由木材、金屬、紙張、薄紙板或其結合製成。例子可見美國專利5,452,800、5,307,608和3,387,778，這些專利在此引入作為參考。
在一個優選實施方案中，按照本發明的瀝青塊可用於包裝路面瀝青，降低這種瀝青熔化時的煙霧。例如，塊可包含從AC-2到AC-50範圍，更優選為從AC-10或AC-20的氣吹路面級瀝青。用於這樣瀝青的聚合物添加劑(粒料、固位設施和/或破裂設施)，以塊的總重量(添加劑加上包含的瀝青)為基礎，優選用於聚合物組合物的聚合物材料數量為從約0.25％到5％重量。優選的塊組合物包括(按重量計)從約95％到約99.75％、最優選約97％到約99.75％瀝青，和從約0.25％到約5％的聚合物材料。應當注意，儘管大部分聚合物可溶於瀝青，但在按照確定在瀝青中溶解性的ASTM方法中，有些聚合物不溶解。例如，聚丙烯儘管可溶於瀝青，但不溶於用於ASTM方法中的三氯乙烯。因此，在0.25％到約5％的聚合物材料中，不溶於三氯乙烯的聚合物類型應當不大於約1％。根據採用的聚合物添加劑的數量，當材料在熔化鍋或加熱罐中熔化時，與單獨的瀝青(無任何聚合物)在熔化鍋內熔化時相比，產生的目視煙霧明顯減少。目視煙霧減少可以不透明性降低作為量度。
添加的聚合物優選具有從約10到約95克/10分鐘的熔體流動指數，更優選為從約25到約85克/10分鐘，甚至更優選為從約35到約75克/10分鐘。較低的熔體流動指數一般表示更粘的聚合物。如果熔體指數太低，在沒有攪拌的情況下，很難將聚合物在瀝青中分散。按照ASTM D1238方法B在190℃和2.16kg負荷下測定熔體流動指數。當然，和在此提到的其它參數一樣，這個參數也可用其它合適的測試方法測定。
在優選的實施方案中，加入的粒料聚合物(見系列號08/990,012的相關美國申請)、固位設施和/或破裂設施具有比瀝青相對低的密度，這樣它可以升到熔化鍋的上表面並在熔化瀝青的頂面形成聚合物渣沫或皮層，從而可減少煙霧。聚合物應當和瀝青互溶和相容，以所添加的量使用不會明顯地改變瀝青的性能。優選的聚合物材料選自聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、合成橡膠如SBS、SBR、SEBS、EPDM，以及它們的混合物。優選的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的醋酸乙烯酯含量為從約5％到約40％重量，優選為從約9％到約28％重量，因此它可溶於瀝青。也可採用其它合適的聚合物以及這樣聚合物的混合物。
在另一個實施方案中，加入的粒料、固位設施和/或破裂設施包括瀝青聚合物摻合物，如美國專利5,733,616中描述的Trumelt。
優選加入按瀝青和聚合物的總重量計從約0.25％到約5％重量的聚合物。對於用作屋頂瀝青的塊，以瀝青和聚合物的總重量為基礎，更優選從約0.5％到約3％，甚至更優選從約1％到約2.5％。對於用作路面級瀝青的塊，以瀝青和聚合物的總重量為基礎，更優選從約1％到約5％。
可將一種或多種填料材料，如碎石、玻璃纖維、滑石粉、碳酸鈣、Permamob(從Owens-Corning獲得)、EBS蠟或矽石加入到瀝青中。在包裝瀝青的某些最終用途中不需要這樣的填料材料。然而應當理解，當計算瀝青中的其它指定材料的百分比時，應將填料材料忽略；因此，此處給出的成分重量百分比是以材料或組合物中任何填料或類似材料以外的材料或組合物總重量為基礎計。
非必要地，可將非聚合物的化學改性劑如磷酸、氯化鐵、EVA和EBS加入到塊組合物中。這樣可容許在容器中填充一種或幾種標準瀝青，而作為優化瀝青實現預期用途的所需化學添加劑是通過添加劑加入到瀝青中的。因此，可按照每個用戶的規格有效地生產瀝青塊。
根據本發明的熔化瀝青可用作路面瀝青，優選易冷流的瀝青。聚合物材料和/或另外成分可有益地增強用作路面應用瀝青的性能，如高溫性能，該性能可在包裝件熔化時由聯邦高速公路協會(Federal HighwayAssociation)制訂的戰略高速公路研究計劃(Strategic HighwayResearch Program)(SHRP)的規範測定。用於改進瀝青路面性能的舉例聚合物是乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、EMA、SBS和聚丙烯。添加劑的組成可非必要地包括一種或多種填料，如有機或無機纖維。
作為選擇，按照本發明製成的熔化瀝青可用作屋頂瀝青。優選地，沒有聚合物(加入聚合物之前)的瀝青滿足按照ASTM D312(見表1)、更具體ASTM D312-89至少一類屋頂瀝青的要求。優選的例子包括Ⅲ型(該瀝青用作建築屋頂結構時，在具有從大約8.3％(1英寸/英尺)斜率到25％(3英寸/英尺)斜率的斜坡上和屋頂溫度下，相對不易流動)和Ⅳ型瀝青(該瀝青用作建築屋頂結構時，在具有從大約16.7％(2英寸/英尺)斜率到50％(6英寸/英尺)斜率的斜坡上和屋頂溫度下，相對不易流動)。優選向瀝青中加入聚合物能降低煙霧，但不顯著改變瀝青的性能。所以其中加入聚合物的瀝青優選也滿足按照ASTM D312至少一類屋頂瀝青的要求。更優選地，其中加入聚合物的瀝青滿足用於Ⅲ型屋頂瀝青的下述ASTM D312規範的要求軟化點(按ASTM D36)為85-96℃；閃點最小246℃；針入度(按ASTM D5)在0℃時最小為6dmm，在25℃時為15-35dmm，在46℃時最大為90dmm；延性(按ASTM D-113)25℃時最小為2.5釐米；溶解度(按ASTM D2042)在三氯乙烯中至少為99％。優選向瀝青中加入聚合物使瀝青軟化點的改變不超過約9℃，更優選不超過約3℃；瀝青針入度的改變在25℃時不超過約10dmm。優選的屋頂瀝青包裝件重約40到約100磅。優選為50(32.6kg)，包括容納有Ⅲ型ASTM D312-89瀝青的本發明容器。
表1用於屋頂瀝青的物理要求
優選將可消耗的聚合物組合物模塑成本發明的固位和/或破裂設施。將模塑的固位和破裂設施在加入熔化瀝青之前或之後插入模具中，然後瀝青經冷卻而固化，優選採用冷卻的或常溫空氣。
圖3表示採用聚合物膜襯裡或帶用作製備瀝青塊的固位件。固位件包括最高100％總的聚合物，具有從約1.3密耳到約6密耳的厚度，優選為約2到約5密耳。合適的固位件包括如聚丙烯、聚乙烯和乙烯醋酸乙烯酯的聚合物。
在另一個實施方案中，固位設施是板、帶、棒或置入模具內用於增強的聚合物。可將固位設施如圖4b所示取向以提供瀝青塊冷流性能的改進。根據採用的聚合物及在固位設施中相對於瀝青的量，被採用時固位設施也可以改進瀝青的操作和強度性能。當和襯裡一起使用時，固位設施可在向模具中放入襯裡之前或之後放入模具內。在優選的實施方案中，將固位設施在襯裡之後放入模具內。
固位設施可如圖4b所示與模具邊平行放置。也可將固位設施沿模具邊平齊放置或保持一定的距離放置。在一個實施方案中，如圖6所示採用至少兩個這樣的固位設施，然而如圖6a所示也可將多個固位設施放置於模具內。也可採用固位設施和破裂設施的結合。
儘管已經參照優選的特徵和實施方案對本發明作了詳細的描述，但是，對於技術人員來說，對所述內容進行適當變更是不難的。例如，容器的尺寸和多種特徵的構型是可適當變更的。側面或端面凹槽可以是具有單個或多個平的或彎曲的表面，該凹槽可以一直向上延伸至容器頂面的周邊，以有助於進一步減少充裝瀝青時發生的變形。因此，本發明並不受上述說明的限制，而是由所附權利要求書及其等同的內容所規定。
權利要求
1．一種瀝青包裝件，該包裝件包括(a)放入模具或容器內的外部襯裡，該襯裡包括聚合物材料，具有從約2密耳到約5密耳的厚度；和(b)襯裡內的瀝青。
2．一種改進瀝青塊冷流性能的方法，該方法包括(a)在傾入瀝青之前將固位設施插入模具內；和(b)將瀝青傾入模具中。
3．一種改進瀝青塊冷流性能的方法，該方法包括(a)向模具內插入至少一個固位設施。
4．權利要求3的方法，其中該固位設施基本上選自襯裡、帶或模塑件。
5．權利要求3的方法，其中該帶是選自聚丙烯、聚乙烯和乙烯醋酸乙烯酯的聚合物。
6．權利要求3的方法，其中該聚合物是聚丙烯。
7．權利要求1的方法，其中該聚合物襯裡選自聚丙烯、聚乙烯和乙烯醋酸乙烯酯。
8．權利要求2的方法，其中該聚合物是聚丙烯。
9．一種改進瀝青塊冷流性能的方法，該方法包括(a)向模具內插入至少一個增強模塑件或梁。
10．權利要求9的方法，其中在向模具內傾入瀝青之前將該模塑件或梁插入。
11．權利要求9的方法，其中在向模具內傾入瀝青之後將該模塑件或梁連接到包裝件上。
12．權利要求9的方法，其中該模塑件或梁包括選自聚丙烯、聚乙烯、乙烯醋酸乙烯酯或聚合物瀝青配混物的聚合物或聚合物摻合物。
13．權利要求9的方法，其中該模塑件或梁具有選自L、X、C、T、V、Y、Z、A、H、∏、■、O、E、F、H、I、K、M、S]的橫截面形狀。
14．權利要求1的瀝青包裝件，它進一步包括至少一個延伸入瀝青中的破裂設施。
15．一種瀝青包裝件，該包裝件包括(a)放入模具或容器內的至少一個固位設施；和(b)瀝青。
16．權利要求15的瀝青包裝件，其中該固位設施是帶。
17．權利要求15的瀝青包裝件，其中該固位設施是增強模塑件或梁。
18．權利要求17的瀝青包裝件，其中該固位設施具有選自L、X、C、T、V、Y、Z、A、H、∏、■、O、E、F、H、I、K、M、S]的橫截面形狀。
19．權利要求14的瀝青包裝件，其中該破裂設施是包括聚合物或聚合物瀝青摻合物的楔或部件。
20．權利要求19的瀝青包裝件，其中該聚合物選自聚丙烯、聚乙烯和乙烯醋酸乙烯酯。
21．權利要求19的瀝青包裝件，其中該聚合物是聚丙烯。
22．一種改進瀝青塊冷流性能的方法，該方法包括(a)在傾入瀝青之前將聚合物襯裡插入模具內；(b)沿模具的內邊插入固位設施；和(c)將瀝青傾入放有襯裡的模具中。
23．權利要求22的方法，其中該固位設施選自板、棒或帶。
24．權利要求23的方法，其中該固位設施由選自聚丙烯、聚乙烯、乙烯醋酸乙烯酯和EMA的聚合物或聚合物瀝青摻合物材料組成。
25．一種瀝青包裝件，該包裝件包括(a)放入模具內的外部襯裡；(b)沿模具邊插入的固位設施；和(c)襯裡內的瀝青。
26．權利要求24的方法，其中使用至少兩個固位設施。
全文摘要
將瀝青包裝入具有破裂設施如短凹口、長的通道、楔或模塑部件的容器中,以便於將其破裂成小塊而易於處理和放入熔化鍋中。也可以對瀝青包裝使得在降低熔化鍋中煙霧的同時改進瀝青的冷流。容器具有多種特徵以增強加工性和處理性,包括手柄部分和/或挖空部分。
文檔編號C08L23/10GK1323271SQ99812120
公開日2001年11月21日 申請日期1999年10月13日 優先權日1998年10月13日
發明者J·A·瑪澤裡, D·C·特朗博 申請人:歐文斯科爾寧格公司