專利名稱：用于含瀝青骨料的增強(qiáng)纖維材料、生產(chǎn)方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于路面鋪料的含瀝青骨料(conglomérat)的增強(qiáng)纖維材料以及生產(chǎn)所述材料的方法。
正如人們所知道的，路面鋪料所使用的含瀝青骨料在原則上是惰性材料與瀝青的混合物，它們還稱之瀝青骨料或團(tuán)粒料。
例如，在“排水”或“防滑”類型涂瀝青骨料的情況下，惰性材料是玄武巖碎石、沙和石灰石填充物(“填料”)的混合物。
屬于所述惰性材料的瀝青是一種為具有高粘度的改性高分子量烴的混合物。
用于路面鋪料的涂瀝青骨料已成為用來改善其外施應(yīng)力強(qiáng)度、耐各種大氣和氣候條件，例如像滲透性或排水能力為目的的各種研究課題。其目的是增加汽車司機(jī)的安全性，也是為了降低維修成本。
人們曾試驗，通過在這些不同的涂瀝青骨料中加入纖維提高它們的質(zhì)量。
這些纖維只要能夠形成一類穿透瀝青的微觀增強(qiáng)物，就有可能具有至少改善骨料抗龜裂和裂紋延伸的能力。
更特別地使用一般纖維素纖維或植物纖維、羊毛纖維、巖石纖維或玻璃棉以及這些纖維的混合物。
這些試驗因各種原因沒有給出令人滿意的結(jié)果，即使它們帶來某些好處。
例如，植物纖維或纖維素纖維是天然材料，但當(dāng)它們吸收水時，它們就會降解，因此造成骨料顆粒之間失去粘著性。
實際上，這種現(xiàn)象表現(xiàn)在老化過程中，因隨時間推移逐漸地吸收水而使骨料的機(jī)械強(qiáng)度損失很大。
玻璃棉纖維的直徑基本上是從約1微米以下至約3微米，而長度變化很大。石絨纖維具有相同的尺寸，它們是用基本沉積巖經(jīng)熔融得到的，其特點是非常脆。
總體上，它們不會因水份的存在而受到任何損傷，但是，它們的尺寸，特別是在破碎的情況下，可能對人和環(huán)境構(gòu)成危險。
事實上，隨著瀝青受到破壞，這些纖維，特別是它們的碎片，部分地散布在空氣中，因此可能與人接觸，甚至被吸進(jìn)去，于是可引起各種不同的刺激作用。
這些纖維的另一個缺陷是它們不易于均勻地散布在含瀝青骨料之中，而更確切地說，它們趨于基本上停留在這些骨料的表層。
最后，這種現(xiàn)有技術(shù)的另一個缺陷是添加了這些纖維所需要的總成本。事實上，它們的成本是每千克纖維約為幾千里拉。
如果人們考慮使用的量是每噸含瀝青骨料為幾千克纖維，并且僅一個立方涂瀝青骨料的重量是約3噸，那么應(yīng)理解到，生產(chǎn)作為高速公路路面鋪料的鋪料因使用了這些纖維而帶來很大的費(fèi)用。
簡言之，使用隨時間推移而強(qiáng)度穩(wěn)定可靠的，與骨料可合理混合的，對安全沒有危險的，成本也相對低的纖維，仍不能解決用于路面鋪料中含瀝青骨料的增強(qiáng)技術(shù)問題。
本發(fā)明的技術(shù)目的是構(gòu)思一種增強(qiáng)的纖維材料，以及一種能解決所述技術(shù)問題，還能基本上克服上述缺陷的生產(chǎn)方法。
這種技術(shù)目的大部分可借助一種在路面鋪料中使用的含瀝青骨料的增強(qiáng)纖維材料達(dá)到，其特征在于可主要由直徑大于或等于5微米，長度大于或等于6毫米的玻璃長絲達(dá)到。
根據(jù)有利的特征·該材料呈薄片狀。
·所述的長絲是“E”類玻璃長絲，它主要由低堿含量(teneur enalcalins)的硼硅酸鈣和硼硅酸鋁組成。
·該材料含有一種不同直徑玻璃長絲的混合物。
·該材料含有兩種重量基本相等的不同直徑的玻璃長絲。
·所述的玻璃長絲來自切割的玻璃絲。
·所述玻璃長絲的最小直徑大于或等于5微米，而最大直徑小于或等于24微米。
·所述長絲的平均直徑是10-15微米。
·所述長絲的所述最小長度原則上是大于或等于6毫米，最大長度小于或等于20毫米。
·所述長絲(2)的平均長度是10-12毫米。
本發(fā)明還有一個目的是在路面鋪料中使用的含瀝青骨料的增強(qiáng)纖維材料的生產(chǎn)方法，其特征在于它包括選擇步驟，其中選擇由直徑大于或等于最小直徑5微米，并且小于或等于最大直徑24微米長絲構(gòu)成的玻璃絲，以及破碎步驟，其中所述的絲切成大部分長度大于或等于6毫米的長絲。
根據(jù)有利的特征·在所述的破碎步驟中，切割的玻璃長絲(filament)聚結(jié)呈薄片狀。
·在所述的選擇步驟中，所述的玻璃絲(fil)選自生產(chǎn)的廢物和碎料(邊角料)。
·在所述的選擇步驟中，選擇“E”類質(zhì)量的玻璃絲。
·在所述的選擇步驟中，選擇“Textile”玻璃絲，和“Roving”玻璃絲。
·所述絲是按基本相等的重量配料的。
·選擇不同直徑的絲，以便達(dá)到平均直徑為10-15微米。
·在破碎步驟中，所述的絲切成平均長度為10-12毫米的長絲。
·用旋轉(zhuǎn)刀片切割機(jī)進(jìn)行破碎步驟。
本發(fā)明還有一個目的是如上述生產(chǎn)的纖維材料的應(yīng)用，根據(jù)這種應(yīng)用，所述的纖維材料作為增強(qiáng)材料加入到路面鋪料的含瀝青骨料中。
最后，本發(fā)明還有一個目的是含有瀝青和惰性材料混合物類型的用于路面鋪料的含瀝青骨料，其特征在于它含有本發(fā)明增強(qiáng)纖維材料。
我們現(xiàn)在描述作為非限制性實例的一種在附圖
中說明的本發(fā)明優(yōu)選實施方式，其中唯一的附圖通過流程圖表明如何進(jìn)行生產(chǎn)本發(fā)明纖維材料的創(chuàng)造性方法。
參看附圖，路面鋪料中使用的含瀝青骨料的增強(qiáng)纖維總體上由標(biāo)記1表示。
用玻璃長絲2以新方法制得增強(qiáng)纖維，該玻璃長絲基本上呈玻璃絲3片段狀，特別地呈切割或破碎的絲片段狀，它們由直徑大于5微米(千分之一毫米)和長度大于6毫米的長絲構(gòu)成。
根據(jù)這個實例，該玻璃長絲2是任何“E”類玻璃。人們知道“E”類玻璃具有極佳的強(qiáng)度質(zhì)量和高彈性模量，以及高熔點。
簡要地，該玻璃可以定義為硼硅酸鈣和硼硅酸鋁，其特征在于它的堿含量非常低。
更詳細(xì)地，玻璃長絲2所使用的“E”玻璃的精確組成如下-硅(SiO2) 52-56重量％；-碳酸鈣(CaO) 16-25重量％-氧化鋁(Al2O3) 12-16重量％-三氧化二硼(B2O3)5-10重量％-其它各種成分(MgO、Na2O、K2O、Fe2O3、TiO2、ZrO2、SrO、SO3、CrO、FeO)補(bǔ)充到100。
關(guān)于尺寸，玻璃長絲2的直徑基本上是不變的，在所述最小直徑大于或等于5微米，而最大直徑是小于或等于24微米之間。
此外，優(yōu)選地選擇玻璃長絲的直徑和分布，以便它們的平均直徑是10-12微米。
根據(jù)本發(fā)明其他的有利方面，纖維1是不同直徑長絲2的混合物。
特別地，纖維1是兩種不同直徑，因此具有不同韌性的玻璃3片段的以等重量混合的混合物·50％由直徑小于10微米“E”玻璃制成的稱為“Textile”絲3a(“Textile”絲3a是相對細(xì)的，以便在紡織品中使用它時可達(dá)到最大的韌性)，以及·50％由直徑大于14微米“E”玻璃制成的稱為“Roving”絲3b(“Roving”絲3b是大截面的，以便使用它制造管狀繞組時可達(dá)到高強(qiáng)度)。
在用單根玻璃絲3片段制造的長絲2的情況下，所述的平均直徑是優(yōu)選直徑。
正如下面明確指出的，為了避免玻璃長絲容易逸出，選擇的直徑大于5微米。平均直徑10-12微米對于獲得兩種結(jié)果是有利的很好地兼顧韌性與強(qiáng)度；以及在骨料中良好的分布。
事實上，當(dāng)增強(qiáng)纖維加入路面鋪料時，如果纖維太細(xì)，它們易于漂浮，或如果纖維太粗，相反地易于沉在底部。
如所述平均直徑的尺寸作為這些尺寸可在所述極端之間達(dá)到極佳的平衡。
在用不同直徑的“Textile”玻璃絲3a和“Roving”玻璃絲3b以等份數(shù)得到的長絲2混合物所確定的增強(qiáng)纖維1的優(yōu)選情況下，以有創(chuàng)造性的方法保證了達(dá)到玻璃長絲2在瀝青和含瀝青骨料總水平上的快速分布。
關(guān)于長度，玻璃長絲2基本上最小長度大于或等于6毫米，而最大長度小于或等于20毫米。
玻璃長絲2的平均長度優(yōu)選地是10-12毫米。
這個平均長度是特別有利的。
事實上，試驗上已證明，長度太短增加了玻璃長絲的逸出性，并且導(dǎo)致含瀝青骨料的低粘著性。換句話說，降低了由于纖維存在時的增強(qiáng)或粘合劑作用。
另一方面，纖維過長或者會引起玻璃長絲的可能斷裂，或者明顯難以讓纖維混合或分散在含瀝青骨料內(nèi)。
相反地，含有所述平均長度或長度是在所指出的最小值與最大值之間的任何情況下的玻璃長絲的增強(qiáng)纖維1(或材料)，都得到在粘著性、分散程度方面整體上極佳的結(jié)果。
上面指出的尺寸還有一個有利方面是，它們能夠使玻璃長絲聚結(jié)或混雜成薄片，這些薄片在瀝青混合物中表明有良好的分散性。
應(yīng)明確指出，在有可能精確選擇玻璃長絲直徑時，對于一定長度，總是有一些量的非預(yù)見尺寸的玻璃絲段。
本發(fā)明還包括制造上述增強(qiáng)纖維的新方法。
根據(jù)該新方法，構(gòu)思創(chuàng)新的方式從已生產(chǎn)的玻璃絲制成強(qiáng)化纖維材料，優(yōu)選地從生產(chǎn)的廢料或回絲制成增強(qiáng)纖維材料，而這時這些廢料不歸結(jié)于玻璃絲的基本質(zhì)量特征。
有利地，增強(qiáng)材料1還可使用多種具有不同直徑和結(jié)實程度的玻璃絲的混合物制造，這些絲即從其質(zhì)量和尺寸方面是可控制的，并且沒有任何外來物品。
特別地，使用所述的“Textile”絲3a和所述的“Roving”絲3b的混合物是有利的。
在該圖中所示方法的第一個步驟確切地是分別為“Textile”絲3a和“Roving”絲3b的選擇步驟4a、4b。
然后，該方法下面步驟是將所選擇的絲混合的步驟5，它們放在該圖上所示的輸送帶5a上，或?qū)⑺鼈冚斔偷浇酉碌霓D(zhuǎn)化步驟。在絲3a和3b的情況下，可按等百分?jǐn)?shù)簡單地進(jìn)行混合。在使用其他類型絲的情況下，應(yīng)該選擇并計量它們的量，以便在混合步驟時這些線的平均直徑是10-15微米，或者接近它們的最佳值。
在任何情況下，有利的是只選擇和混合“E”質(zhì)量玻璃絲3，這些絲的直徑大于最小直徑5微米，而小于最大直徑24微米。
這些線，甚至長度更長，然后也減小成至少大部分大于最小長度6毫米，而小于最大長度20毫米的片段或長絲2。
在破碎步驟6中進(jìn)行這種操作，其中線3a和3b在旋轉(zhuǎn)刀片切割機(jī)6a中切割(圖中示出了幾個刀片)，或者在任何其他適當(dāng)?shù)脑O(shè)備中切割。
優(yōu)選地，為了得到平均長度為10-12厘米的絲段或長絲2，進(jìn)行所述破碎。
這些絲的破碎結(jié)果是切割的長絲2聚結(jié)或混雜成薄片狀。
在破碎步驟6可以結(jié)合進(jìn)行其他各個步驟。
例如，初步破碎絲，這樣它們以密實料方式回收，或這樣它們的長度特別長，以便有利于下面破碎步驟。
通過校正孔篩進(jìn)行篩選步驟也是恰當(dāng)?shù)模@樣能夠達(dá)到切下部分的均勻性。
在破碎步驟6之后，如在方框7中圖示表明的，實際上制造出纖維材料1，在方框7中，標(biāo)記2表明了如此制造的長絲。材料1可以儲存在儲倉中或采用任何其他適當(dāng)方式存儲。
在儲存之前，恰當(dāng)?shù)氖沁M(jìn)行除鐵作用的補(bǔ)充步驟，為的是除去可能在上述生產(chǎn)步驟中引入的，特別是在破碎過程中引入的鐵顆粒。
最后，該圖表明包裝步驟8，在該步驟過程中，增強(qiáng)纖維1例如放入熱熔性的包8a中。
還設(shè)想如方框9表明的，借助壓力機(jī)或其他設(shè)備將該包裝打成大尺寸的包9a。
就在破碎之后或儲存之前即可以進(jìn)行包裝。
如已經(jīng)明確指出的，作為增強(qiáng)材料使用纖維1，考慮將其放入路面鋪料的含瀝青骨料中。
這些骨料基本上是惰性材料與瀝青的混合物。
例如，在“排水”或“防滑”類含瀝青骨料的情況下，這些惰性材料是玄武巖碎石、沙與填料的混合物，而瀝青是高粘度的改性類瀝青。
詳細(xì)地，“防滑”骨料的最佳組成如下-惰性材料77％玄武巖碎石，14％沙、9％石灰石填料。
-高粘度改性瀝青只占上述惰性材料的5.5重量％。
在這種骨料中，纖維1加入的量是以惰性材料總重量計為2-5重量％。
本發(fā)明具有重要優(yōu)點。
事實上，首先，得到的纖維，考慮到其尺寸、強(qiáng)度和韌性，并且如果是如玻璃之類的中性材料，則它不危及健康，不可能被吸入，并且可以作為非危險廢料加以除去。
其次，該纖維在骨料內(nèi)形成了固定的加強(qiáng)物或三維網(wǎng)，其作用是增加了瀝青所占有的空間，顯著改善了龜裂和斷裂強(qiáng)度，以及在動力學(xué)負(fù)載下的剪切力被吸收。
這些特性不隨時間改變，并且該玻璃顯現(xiàn)出對水的存在不敏感。
該方法還能夠生產(chǎn)這些纖維，其成本低于在我們引言中列舉的已知纖維的成本，特別是因為可以由生產(chǎn)的廢料或回絲得到原料。
可靠性、機(jī)械效率和降低的成本在總體上作為結(jié)果是有可能減少路面鋪料的修補(bǔ)頻率，減小有效層的厚度，或增加鋪路表面積而不增加總成本。
可借助用所述平均直徑和平均長度確定的最佳尺寸，以及在瀝青中達(dá)到平衡，本發(fā)明增強(qiáng)纖維還保證纖維在骨料內(nèi)均勻分布。
此外，在由不同直徑的長絲混合物構(gòu)成纖維的優(yōu)選情況下，在所指出的范圍內(nèi)做到迅速混合并使纖維分散開各種玻璃長絲自動快速地分布在骨料所有水平上。
然后，選擇的平均長度給出極佳的結(jié)果，該結(jié)果在于涉及粘著能力和整體性纖維處在骨料極大部分之中，還不使長絲斷掉。
另外，由纖維形成的基本均勻的網(wǎng)阻止骨料中的瀝青流到卡車箱底，因此避免了這種瀝青的損失，還避免改變骨料的最佳組成。
在優(yōu)選實施方式中的上述發(fā)明可有許多修改和變通方案，它們完全屬于本發(fā)明概念范圍內(nèi)。
另外，可以用技術(shù)上相當(dāng)?shù)囊卮嫠屑?xì)節(jié)。
權(quán)利要求
1.在路面鋪料中使用的含瀝青骨料的增強(qiáng)纖維材料，其特征在于它主要地是由直徑大于或等于5微米，長度大于或等于6毫米的玻璃長絲(2)得到的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)纖維材料，其特征在于它呈薄片(1)狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的增強(qiáng)纖維材料，根據(jù)該材料，所述的絲(2)是“E”類玻璃長絲，它主要由低堿含量的硼硅酸鈣和硼硅酸鋁組成。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中一個或多個權(quán)利要求所述的增強(qiáng)纖維材料，該材料含有不同直徑的玻璃長絲(2)的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的增強(qiáng)纖維材料，該材料含有兩種重量基本相等的不同直徑的玻璃長絲(2)。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中一個或多個權(quán)利要求所述的增強(qiáng)纖維材料，其中所述的玻璃長絲(2)來自切割的玻璃絲(3)。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中一個或多個權(quán)利要求所述的增強(qiáng)纖維材料，其中所述玻璃長絲(2)的最小直徑大于或等于5微米，而最大直徑小于或等于24微米。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的增強(qiáng)纖維材料，其中所述玻璃長絲(2)的平均直徑是10-15微米。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中一個或多個權(quán)利要求所述的增強(qiáng)纖維材料，其中所述玻璃長絲(2)的所述最小長度原則上是大于或等于6毫米，最大長度小于或等于20毫米。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的增強(qiáng)纖維材料，其中所述玻璃長絲(2)的平均長度是10-12毫米。
11.在路面鋪料中使用的含瀝青骨料的增強(qiáng)纖維材料的生產(chǎn)方法，其特征在于它包括選擇步驟(4)，其中選擇由直徑大于或等于最小直徑5微米，并且小于或等于最大直徑24微米玻璃長絲(2)構(gòu)成的玻璃絲(3)；以及破碎步驟(6)，其中所述的絲切成大部分長度大于或等于6毫米的長絲(2)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，根據(jù)該方法，在所述的選擇步驟(4)中，所述的玻璃絲(3)選自生產(chǎn)的廢物和碎料。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，根據(jù)該方法，在所述的選擇步驟中，選擇“E”類質(zhì)量的玻璃絲(3)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13中一個或多個權(quán)利要求所述的方法，根據(jù)該方法，在所述的選擇步驟中，選擇“Textile”玻璃絲(3a)，和“Roving”玻璃絲(3b)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，根據(jù)該方法，所述的絲(3a，3b)是按重量基本相等配料的。
16.根據(jù)權(quán)利要求11-15中一個或多個權(quán)利要求所述的方法，根據(jù)該方法，選擇不同直徑的絲(3)，以便達(dá)到平均直徑為10-15微米。
17.根據(jù)權(quán)利要求11-16中一個或多個權(quán)利要求所述的方法，根據(jù)該方法，在破碎步驟(6)中，所述的絲(3)切成平均長度為10-12毫米的長絲(2)。
18.根據(jù)權(quán)利要求11-17中一個或多個權(quán)利要求所述的方法，根據(jù)該方法，在破碎步驟(6)中，切割的長絲(2)聚結(jié)呈薄片(1)狀。
19.根據(jù)權(quán)利要求11-18中一個或多個權(quán)利要求所述的方法，根據(jù)該方法，用旋轉(zhuǎn)刀片切割機(jī)(6a)實施破碎步驟(6)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1-10中一個或多個權(quán)利要求所述的，或根據(jù)權(quán)利要求11-19中一個或多個權(quán)利要求所述方法生產(chǎn)的纖維材料的應(yīng)用，其特征在于所述的纖維材料(1)作為增強(qiáng)材料加入到路面鋪料的含瀝青骨料中。
21.含有瀝青和惰性材料混合物類型的路面鋪料的含瀝青骨料，其特征在于它含有根據(jù)權(quán)利要求1-10中一個或多個權(quán)利要求所述的，或根據(jù)權(quán)利要求11-19中一個或多個權(quán)利要求所述方法生產(chǎn)的纖維材料(1)。
全文摘要
用于路面鋪料的含瀝青骨料的增強(qiáng)纖維材料,其由平均直徑大于5微米,平均長度大于6毫米的玻璃長絲制成,有利地該玻璃長絲是由玻璃絲或切割絲的片段構(gòu)成。該方法包括一個選擇步驟,任選地一個所選擇絲的混合步驟,以及一個破碎步驟,其中混合的絲切成長度大于或等于6毫米的長絲。有利地,纖維材料呈薄片狀。
文檔編號C03C13/00GK1364150SQ0080900
公開日2002年8月14日 申請日期2000年4月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月14日
發(fā)明者F·羅斯, A·菲蘭特 申請人:法國圣戈班韋特羅特斯有限公司