專利名稱：耐冷流的瀝青塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域和工業(yè)實用性本發(fā)明涉及用于如屋頂和路面用途的改進瀝青塊。具體地講，本發(fā)明進一步提供在模具內(nèi)制得增強的瀝青塊，獲得甚至在炎熱天氣下保持形狀的瀝青塊。本發(fā)明的另外特征提供位于瀝青塊內(nèi)用于提供增強和降低由于在溫暖天氣下瀝青冷流造成的變形的增強模塑件。本發(fā)明的另一個特征提供聚合物模塑件用于增強處理特征如把手和楔，產(chǎn)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(nèi)熔化瀝青塊時，由于插入瀝青包裝件中聚丙烯和/或TruMelt配制劑模塑件的熔化，本發(fā)明的進一步特征提供煙霧降低的能力。
已經(jīng)開發(fā)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，這兩篇專利涉及采用薄聚丙烯膜作為單獨包裝手段及制備方法。在此將這些專利披露的內(nèi)容引入作為參考。
已經(jīng)開發(fā)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(nèi)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(shè)計成圓筒形或長方形，也可以是錐形以利堆垛，包括這樣的特征如方便處理的手柄和用于加強尺寸穩(wěn)定性的環(huán)狀突出物或圓周肋。
盡管已經(jīng)獲得了具有在瀝青熔化鍋內(nèi)煙霧減少優(yōu)點的可模塑可消耗的容器，在下游傳統(tǒng)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(fā)明的一個方面可用于如傳統(tǒng)瀝青模具的容器，該模具是不消耗的。這些傳統(tǒng)模具的典型材質(zhì)是金屬、塑料、薄紙板或這些材料的結(jié)合，用于制造瀝青塊。這樣制造的瀝青塊有嚴重的冷流問題。本發(fā)明的一個實施方案直接改進在不可消耗模具中生產(chǎn)的瀝青塊的冷流變形，該實施方案包括用于模具內(nèi)的固位設(shè)施如聚合物膜襯里或帶。襯里具有從約2-5密耳的厚度，襯附于瀝青傾入其中的模具。襯里可以片或膜、僅襯附于模具的側(cè)壁或邊，或襯附于模具的整個內(nèi)表面。在另一個實施方案中，用于改進冷流的固位設(shè)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(yōu)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(jié)合的聚合物如TrumeltTM(見專利5,733,616)。
在一個實施方案中，本發(fā)明的瀝青塊或包裝件包括破裂設(shè)施，該破裂設(shè)施包括襯里膜之后在模具或容器底部加入的楔或模塑部件。破裂設(shè)施也可用于不包含襯里膜的模具。楔或部件可在瀝青傾入模具之前或之后加入，通過將楔或部件定向使銳邊或更窄的邊朝向塊的內(nèi)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制成。本發(fā)明的破裂設(shè)施使可在使用現(xiàn)場破裂的較大瀝青塊的生產(chǎn)成為可能。在優(yōu)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(nèi)加入瀝青之前將聚合物膜固位設(shè)施加入。在優(yōu)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(nèi)部或外部。另一個實施方案采用了聚合物膜帶，但沒采用聚合物膜襯里。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。
用于塊增強以降低冷流問題的進一步實施方案包括采用增強模塑件或梁。將模塑件或梁沿模具的邊使用，置于模具內(nèi)部?？蓪⒘河糜谠诳上幕虿豢上娜萜髦胁捎镁酆衔锬ひr里的場合。
另外的實施方案涉及采用將聚合物模塑件插入或模塑入模具內(nèi)以形成在獲得的瀝青塊中的把手。
結(jié)合詳細描述和附圖，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)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(guī)則聚丙烯模具。
圖1b表示其中聚合物膜如PP或PE用作模具襯里的技術(shù)，該襯里在圖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(nèi)以形成在瀝青塊中的把手的模塑件。模塑件可置于每一邊或某一邊。至少將一個用于模具內(nèi)。如圖2a(ⅰ-ⅲ)所示的任何特征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所示將聚合物膜襯里插入模具內(nèi)。
圖3表示采用聚合物帶以增強模具邊。如圖所示帶也可和聚合物襯里一起使用。
圖4a表示在模具的邊4b采用增強模塑件。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(nèi)部或外部。圖4b和c顯示用于邊增強的模塑件也可作為把手或楔。
圖5顯示采用成形的模塑件以方便塊破裂。
圖6a顯示采用位于模具內(nèi)的多個聚合物帶。
圖6b表示采用位于模具內(nèi)的多個梁以減少冷流。
本發(fā)明的詳細描述和優(yōu)選實施方案在一個可供選擇的優(yōu)選實施方案中，將可溶于瀝青中的薄聚合物膜，優(yōu)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(shè)施。在一個優(yōu)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采用收縮包裝或伸展包裝用作容器的覆蓋設(shè)施。
用于本發(fā)明的瀝青包括粗瀝青或加工瀝青，優(yōu)選從約30到約100磅的數(shù)量，熔化用于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(zhì)如瀝青、黑瀝青、焦油瀝青及硬瀝青，或已經(jīng)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(guī)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。也可采用不同種類瀝青的摻合物。優(yōu)選瀝青的環(huán)球軟化點高于約90℃。這種軟化點典型地是根據(jù)ASTM D36方法測量的。
容器或模具優(yōu)選由木材、金屬、紙張、薄紙板或其結(jié)合制成。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(yōu)選實施方案中，按照本發(fā)明的瀝青塊可用于包裝路面瀝青，降低這種瀝青熔化時的煙霧。例如，塊可包含從AC-2到AC-50范圍，更優(yōu)選為從AC-10或AC-20的氣吹路面級瀝青。用于這樣瀝青的聚合物添加劑(粒料、固位設(shè)施和/或破裂設(shè)施)，以塊的總重量(添加劑加上包含的瀝青)為基礎(chǔ)，優(yōu)選用于聚合物組合物的聚合物材料數(shù)量為從約0.25％到5％重量。優(yōu)選的塊組合物包括(按重量計)從約95％到約99.75％、最優(yōu)選約97％到約99.75％瀝青，和從約0.25％到約5％的聚合物材料。應(yīng)當注意，盡管大部分聚合物可溶于瀝青，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，聚丙烯盡管可溶于瀝青，但不溶于用于ASTM方法中的三氯乙烯。因此，在0.25％到約5％的聚合物材料中，不溶于三氯乙烯的聚合物類型應(yīng)當不大于約1％。根據(jù)采用的聚合物添加劑的數(shù)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(nèi)熔化時相比，產(chǎn)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(yōu)選具有從約10到約95克/10分鐘的熔體流動指數(shù)，更優(yōu)選為從約25到約85克/10分鐘，甚至更優(yōu)選為從約35到約75克/10分鐘。較低的熔體流動指數(shù)一般表示更粘的聚合物。如果熔體指數(shù)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(shù)。當然，和在此提到的其它參數(shù)一樣，這個參數(shù)也可用其它合適的測試方法測定。
在優(yōu)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(guān)美國申請)、固位設(shè)施和/或破裂設(shè)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并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(yīng)當和瀝青互溶和相容，以所添加的量使用不會明顯地改變?yōu)r青的性能。優(yōu)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(yōu)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(yōu)選為從約9％到約28％重量，因此它可溶于瀝青。也可采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(shè)施和/或破裂設(shè)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(yōu)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。對于用作屋頂瀝青的塊，以瀝青和聚合物的總重量為基礎(chǔ)，更優(yōu)選從約0.5％到約3％，甚至更優(yōu)選從約1％到約2.5％。對于用作路面級瀝青的塊，以瀝青和聚合物的總重量為基礎(chǔ)，更優(yōu)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蠟或硅石加入到瀝青中。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(yīng)當理解，當計算瀝青中的其它指定材料的百分比時，應(yīng)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(chǔ)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(yōu)化瀝青實現(xiàn)預(yù)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(guī)格有效地生產(chǎn)瀝青塊。
根據(jù)本發(fā)明的熔化瀝青可用作路面瀝青，優(yōu)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(yīng)用瀝青的性能，如高溫性能，該性能可在包裝件熔化時由聯(lián)邦高速公路協(xié)會(Federal HighwayAssociation)制訂的戰(zhàn)略高速公路研究計劃(Strategic HighwayResearch Program)(SHRP)的規(guī)范測定。用于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(fā)明制成的熔化瀝青可用作屋頂瀝青。優(yōu)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(yōu)選的例子包括Ⅲ型(該瀝青用作建筑屋頂結(jié)構(gòu)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(該瀝青用作建筑屋頂結(jié)構(gòu)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(yōu)選向瀝青中加入聚合物能降低煙霧，但不顯著改變?yōu)r青的性能。所以其中加入聚合物的瀝青優(yōu)選也滿足按照ASTM D312至少一類屋頂瀝青的要求。更優(yōu)選地，其中加入聚合物的瀝青滿足用于Ⅲ型屋頂瀝青的下述ASTM D312規(guī)范的要求軟化點(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厘米；溶解度(按ASTM D2042)在三氯乙烯中至少為99％。優(yōu)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(yōu)選不超過約3℃；瀝青針入度的改變在25℃時不超過約10dmm。優(yōu)選的屋頂瀝青包裝件重約40到約100磅。優(yōu)選為50(32.6kg)，包括容納有Ⅲ型ASTM D312-89瀝青的本發(fā)明容器。
表1用于屋頂瀝青的物理要求
優(yōu)選將可消耗的聚合物組合物模塑成本發(fā)明的固位和/或破裂設(shè)施。將模塑的固位和破裂設(shè)施在加入熔化瀝青之前或之后插入模具中，然后瀝青經(jīng)冷卻而固化，優(yōu)選采用冷卻的或常溫空氣。
圖3表示采用聚合物膜襯里或帶用作制備瀝青塊的固位件。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(yōu)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(shè)施是板、帶、棒或置入模具內(nèi)用于增強的聚合物?？蓪⒐涛辉O(shè)施如圖4b所示取向以提供瀝青塊冷流性能的改進。根據(jù)采用的聚合物及在固位設(shè)施中相對于瀝青的量，被采用時固位設(shè)施也可以改進瀝青的操作和強度性能。當和襯里一起使用時，固位設(shè)施可在向模具中放入襯里之前或之后放入模具內(nèi)。在優(yōu)選的實施方案中，將固位設(shè)施在襯里之后放入模具內(nèi)。
固位設(shè)施可如圖4b所示與模具邊平行放置。也可將固位設(shè)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所示采用至少兩個這樣的固位設(shè)施，然而如圖6a所示也可將多個固位設(shè)施放置于模具內(nèi)。也可采用固位設(shè)施和破裂設(shè)施的結(jié)合。
盡管已經(jīng)參照優(yōu)選的特征和實施方案對本發(fā)明作了詳細的描述，但是，對于技術(shù)人員來說，對所述內(nèi)容進行適當變更是不難的。例如，容器的尺寸和多種特征的構(gòu)型是可適當變更的。側(cè)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，以有助于進一步減少充裝瀝青時發(fā)生的變形。因此，本發(fā)明并不受上述說明的限制，而是由所附權(quán)利要求書及其等同的內(nèi)容所規(guī)定。
權(quán)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(nèi)的外部襯里，該襯里包括聚合物材料，具有從約2密耳到約5密耳的厚度；和(b)襯里內(nèi)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(shè)施插入模具內(nèi)；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(nèi)插入至少一個固位設(shè)施。
4．權(quán)利要求3的方法，其中該固位設(shè)施基本上選自襯里、帶或模塑件。
5．權(quán)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(quán)利要求3的方法，其中該聚合物是聚丙烯。
7．權(quán)利要求1的方法，其中該聚合物襯里選自聚丙烯、聚乙烯和乙烯醋酸乙烯酯。
8．權(quán)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(nèi)插入至少一個增強模塑件或梁。
10．權(quán)利要求9的方法，其中在向模具內(nèi)傾入瀝青之前將該模塑件或梁插入。
11．權(quán)利要求9的方法，其中在向模具內(nèi)傾入瀝青之后將該模塑件或梁連接到包裝件上。
12．權(quán)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(quán)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(quán)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(shè)施。
15．一種瀝青包裝件，該包裝件包括(a)放入模具或容器內(nèi)的至少一個固位設(shè)施；和(b)瀝青。
16．權(quán)利要求15的瀝青包裝件，其中該固位設(shè)施是帶。
17．權(quán)利要求15的瀝青包裝件，其中該固位設(shè)施是增強模塑件或梁。
18．權(quán)利要求17的瀝青包裝件，其中該固位設(shè)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(quán)利要求14的瀝青包裝件，其中該破裂設(shè)施是包括聚合物或聚合物瀝青摻合物的楔或部件。
20．權(quán)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(quán)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里插入模具內(nèi)；(b)沿模具的內(nèi)邊插入固位設(shè)施；和(c)將瀝青傾入放有襯里的模具中。
23．權(quán)利要求22的方法，其中該固位設(shè)施選自板、棒或帶。
24．權(quán)利要求23的方法，其中該固位設(shè)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(nèi)的外部襯里；(b)沿模具邊插入的固位設(shè)施；和(c)襯里內(nèi)的瀝青。
26．權(quán)利要求24的方法，其中使用至少兩個固位設(shè)施。
全文摘要
將瀝青包裝入具有破裂設(shè)施如短凹口、長的通道、楔或模塑部件的容器中,以便于將其破裂成小塊而易于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。容器具有多種特征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(yōu)先權(quán)日1998年10月13日
發(fā)明者J·A·瑪澤里, D·C·特朗博 申請人:歐文斯科爾寧格公司