專利名稱：用于制備包被的粘合劑單元的方法和其中使用的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于制備包被的粘合劑單元的方法，以及在所述方法中使用的系統(tǒng)。
背景技術：
浙青是一種主要由烴類及其衍生物組成的粘性的液體或固體。它可溶于三氯乙烯中并在加熱時逐漸變軟。浙青在多種應用中被用作粘合劑。浙青可以與骨料結合以提供可用于鋪路的浙青混合料(asphalt)?；蛘?，浙青可用于如鋪蓋屋頂、鋪地面或封口處理的工業(yè)應用中。近年來也使用合成的粘合劑。合成的粘合劑，如殼牌公司的Mexphalte C ，與通常用于道路應用的浙青粘合劑具有類似的流變學和力學性質。合成的粘合劑通常是透明的，所以他們很容易上色并被用于獲取彩色的浙青混合料。在本說明書中，術語“粘合劑”涵蓋了浙青材料和具有類似的流變學和力學性質的合成材料。在本說明書中術語“浙青混合料”是用來描述粘合劑和骨料的混合物。浙青粘合劑和合成粘合劑通常在加熱狀態(tài)下運輸以確保他們具有用于應用的足夠的流動性。然而，這從能源使用方面來說是昂貴的，并需要嚴格的安全程序。此外，如果粘合劑在升高的溫度下存放較長時間，這可導致粘合劑性能的變化，因此通常限制儲存時間以避免粘合劑性能的退化。理想的是在環(huán)境溫度下運輸和儲存粘合劑，優(yōu)選地以具有容易操作的大小和形狀的單元的形式。在本說明書中使用的術語“單元”涵蓋了各種各樣的離散的固體實體，如丸粒、棒、片等。但粘合劑往往是非常粘稠的，以至于單元蠕變和結塊，尤其是當長時間在環(huán)境溫度下儲存時。已進行了生產不發(fā)生結塊的粘合劑單元的嘗試。US 3，026，568描述了其中通過向攜帶粉末狀物料如粉末狀石灰石的空氣流中噴入熔融浙青而制備包被的浙青丸粒的方法。涂層的目的是為了防止丸粒彼此粘附。已經證明難以在工業(yè)規(guī)模上實施這種方法。US 5，254，385描述了包封的柏油(浙青)物料，其中浙青包含在聚合物覆蓋層中。聚合材料經加熱密封以形成三面的容器或袋，將熔融的浙青注入袋中，并通過熱封封閉容器的剩余開口。包封防止了獨立的浙青元件結塊、粘附或凝聚形成較大的浙青塊。該包封過程很可能是緩慢的，并且對于大規(guī)模應用可能是過于昂貴的。EP I 361 256描述了一種用于制備粒料的方法，其中將油與聚乙烯混合，加入浙青材料，并將產生的混合物進行混合擠出。所產生的粒料可以被描述為聚乙烯相和浙青相的混合物，其中該聚乙烯相是半連續(xù)相和浙青相是不連續(xù)相。粒料中需要高比例的聚合物以防止顆粒變形，這可能會不利地改變浙青的性質和/或可能增加粒料的成本以至于他們可能不夠經濟。US 2008/0015288描述了用于制備包含浙青和聚合物的母料顆粒的擠出方法。為了防止顆粒粘連，可以在顆粒中包含防粘劑，例如通過直接向擠出機加入防粘劑，或者在擠 出物離開擠出機冷卻時向擠出物表面上應用防粘劑。另外，粒料中需要高比例的聚合物以防止顆粒變形，而這可能會不利地改變浙青的性質和/或可能增加粒料的成本以至于他們可能不夠經濟。本發(fā)明尋求提供制備可在環(huán)境溫度下運輸和不發(fā)生蠕變和結塊的粘合劑單元的替代方法。發(fā)明概沭因此，本發(fā)明提供了用于制備多個包被的粘合劑單元的方法，其中各個包被的粘合劑單元包含用涂層材料層包被的粘合劑核心，該方法包括以下步驟(a)提供包被的粘合劑，其包含用涂層材料層包被的粘合劑核心；以及(b)通過包括第一和第二環(huán)路的系統(tǒng)將包被的粘合劑分成多個包被的粘合劑單元，其中該第一和第二環(huán)路在部分長度上嚙合且沿相反的方向旋轉，第一環(huán)路包含互連的 模具的第一重復序列和第二環(huán)路包含互連的模具的第二重復序列，從而通過在第一和第二環(huán)路嚙合的區(qū)域中粘結涂層的邊緣和將擠出物切割成小塊而形成包被的粘合劑單元。發(fā)明者已經開發(fā)出一種可用于制備不發(fā)生結塊且可以在環(huán)境溫度下運輸和長時間儲存的包被的粘合劑單元的方法。附圖
簡沭圖I顯示了構成可用于本發(fā)明的方法中的用于將包被的粘合劑分成多個包被的粘合劑單元的系統(tǒng)的部件的四個模具。圖2顯示了一個可用于本發(fā)明的方法中的用于將包被的粘合劑分成多個包被的粘合劑單元的系統(tǒng)。圖3顯示了接受數(shù)個包被的粘合劑給料的可用于本發(fā)明的方法中的用于將包被的粘合劑分成多個包被的粘合劑單元的系統(tǒng)。圖4顯示了與生產包被的粘合劑材料的共擠出模連接的可用于本發(fā)明的方法中的用于將包被的粘合劑分成多個包被的粘合劑單元的系統(tǒng)。發(fā)明詳述根據(jù)本發(fā)明所使用的包被的粘合劑可以適當?shù)貫槿魏晤愋偷陌猛繉硬牧蠈影坏恼澈蟿┖诵牡陌坏恼澈蟿：线m地，該包被的粘合劑是通過共擠出粘合劑和涂層材料而獲得的擠出物。在另一個適當?shù)膶嵤┓绞街?，該粘合劑材料已被加入到預成形的涂層材料層中。包被的粘合劑單元包含用涂層材料層包被的粘合劑核心。根據(jù)本發(fā)明所獲得的包被的粘合劑單元可以具有任何所需的形狀。該包被的粘合劑單元的形狀取決于被應用的模具的形狀。在本發(fā)明的一個實施方式中，該單元是具有粘合劑的中心核和涂層材料外層的丸粒。在第二個實施方式中，該單元是具有在其部分或全部長度上的粘合劑中心核及涂層材料外層的棒。在本發(fā)明的第三個實施方式中，該單元是其中粘合劑中心層位于涂層材料的外層之間的板塊。包被的粘合劑單元的確切形狀可以不同，但理想的是包被的粘合劑單元具有使得他們便于操作和運輸?shù)男螤詈痛笮　Ｍ枇Ｍǔ＞哂信c顆粒狀材料的存儲、流動和處理相關的優(yōu)勢。優(yōu)選的粘合劑是浙青粘合劑或與浙青粘合劑具有類似的流變和力學性質的合成粘合劑。粘合劑在25°C的針入度(根據(jù)EN 1426測量的)優(yōu)選地是介于0和350dmm之間，更優(yōu)選地10和250dmm之間。粘合劑的軟化點(根據(jù)EN 1427測量的)優(yōu)選地介于30和140°C之間，更優(yōu)選地35和95°C之間。更優(yōu)選地,該粘合劑是浙青粘合劑。合適的浙青粘合劑包括來自原油蒸懼的殘洛、裂化渣油、天然存在的浙青或各種類型浙青的共混物?？梢栽诒景l(fā)明中方便地使用的浙青粘合劑的實例包括蒸餾或“直餾”浙青、沉淀浙青如丙烷浙青、氧化或吹制浙青、環(huán)烷基浙青或其混合物?？梢酝ㄟ^將浙青與稀釋油如芳香族的、環(huán)烷烴的或石蠟族的稀釋油或者植物油混合來制備浙青粘合劑。在替代的實施方式中，浙青粘合劑還可以包含聚合物，以使得該粘合劑是聚合物改性的浙青。合適的聚合物包括熱塑性彈性體和塑性體，如苯乙烯嵌段共聚物和/或烯烴共聚物如乙烯醋酸乙烯酯。聚合物可以來自石油或可再生來源，或者從例如再利用輪胎回收的橡膠。粘合劑優(yōu)選地含有基于粘合劑重量最多40wt%的改性劑如聚合物，更優(yōu)選地最多15%的改性劑。
在替代的實施方式中，粘合劑是合成粘合劑。合成粘合劑包含樹脂、油和任選的聚合物。樹脂可以是植物來源的樹脂，如松香酯。或者，樹脂可以是石油樹脂或香豆酮-茚樹月旨。樹脂可以已被改性而使它包含羧酸、羧酸酐或羥基基團，如EP 179510中所述。油可以是植物油或礦物潤滑油提取物，例如，光亮油提取物(Bright-Stock extract)。粘合劑可以包含填充材料。填充材料可以是其中顆粒大小小于75 y m的任何礦物材料。粘合劑可以包含基于粘合劑重量最多20%的填料。粘合劑可以包含硫，其量基于粘合劑的重量是從0. 01至80wt%，更優(yōu)選地從0. 01至 50wt*%。涂層材料是在包被的粘合劑單元儲存在環(huán)境條件下時抑制包被的粘合劑單元結塊的材料。涂層材料可以改善包被的粘合劑單元的美學方面(例如可以是彩色的)，可以提供信息(如可以用文本或圖像印刷)和/或可以改善粘合劑的粘合功能。涂層材料優(yōu)選的是聚合物,在25°C下具有小于5dmm針入度的浙青、硫、這些材料與填充材料的共混物、這些材料與纖維材料的共混物以及這些材料的兩種或更多種的共混物。更優(yōu)選地，涂層材料是聚合物或含有至少50wt%的聚合物的共混物。聚合物可以是可再生來源的和/或可以是生物可降解的和/或是回收材料。在一個實施方式中，涂層材料是聚烯烴，如聚乙烯或聚苯乙烯，或者是含有至少50wt%聚烯烴的共混物。優(yōu)選地，涂層材料是聚乙烯或含有至少50wt%聚乙烯的共混物。在另一個實施方式中，涂層材料是熱塑性彈性體或塑性體，或含有至少50wt%的熱塑性彈性體或塑性體的共混物。在此實施方式中，該聚合物同時用作涂層材料(以抑制單元的結塊)和用作粘合劑配方的成分，從而改善將由該粘合劑制造的產品的性質。該熱塑性彈性體或塑性體可以是苯乙烯嵌段共聚物、烯烴共聚物如乙烯醋酸乙烯酯、聚氨酯或聚醚-聚酯共聚物。涂層材料可以含有增強由包被的粘合劑單元產生的浙青混合料性能的添加劑。該包被的粘合劑單元可以進一步包含添加劑，例如，軟化劑如蠟，或針入度指數(shù)增強劑如蠟、多聚磷酸和乙烯聚合物。然而，在優(yōu)選的實施方式中，包被的粘合劑單元大體上由粘合劑和涂層材料組成。涂層材料的熔點優(yōu)選地低于200°C以防止粘合劑散發(fā)(emission),更優(yōu)選地低于180°C，最優(yōu)選地低于160°C以提供方便的后續(xù)熔融。本發(fā)明的包被的粘合劑單元中的涂層材料層優(yōu)選地是基本上連續(xù)的，以使得粘合劑核心的至少90%的表面積被涂層材料包被,更優(yōu)選地至少95%,最優(yōu)選地至少99%。粘合劑與涂層材料的重量比優(yōu)選地是至少5 1，更優(yōu)選地至少10 1，最優(yōu)選地至少30 I。如果涂層材料是比粘合劑材料更昂貴的成分，則理想的是盡量減少涂層材料的量。如果涂層材料是聚合物，則可以選擇該聚合物以使它對所得的粘合劑產品有積極的影響并且涂層材料的量可以在改善的性能和成本之間達到平衡。在涂層材料是熱塑性彈性體和塑性體的情況中，粘合劑與涂層材料的合適的重量比是在約99 : I至9 : I之間。涂層材料層的平均厚度優(yōu)選地是至少10 U m。該層需要足夠厚以避免粘合劑泄漏。涂層材料層的平均厚度可以合適地在從0. 01至5_的范圍內，優(yōu)選地在從0. 05至0. 5mm的范圍內。優(yōu)選地，該層的厚度小于3mm,更優(yōu)選地小于Imm和最優(yōu)選地小于0. 4mm。如果需要盡量減少涂層材料的量，那么厚度超過3mm的層不是優(yōu)選的。適當?shù)?粘合劑核心的直徑在從5至IOOmm的范圍內，優(yōu)選地在從10至50mm的范 圍內。涂層材料的橫截面可以是各種形狀的，如圓形、橢圓形、多邊形、scarre等。涂層材料的平均水力直徑優(yōu)選地小于200mm，更優(yōu)選地小于80mm，再更優(yōu)選地小于50mm。合適地，該方法包括將粘合劑和涂層材料共擠出的步驟，從而產生包被有涂層材料層的粘合劑擠出物。擠出是其中將材料推送和/或拉過具有所需形狀的模具的過程。在共擠出中，同時擠出兩種或更多種材料。合適地，包被的材料是通過填充預成形的涂層材料(圓形、長方形或復雜形狀的管)而制備的。包被的材料將通過分割步驟而被轉化成不同的單元。在其中所述單元是丸粒的實施方式中，丸粒的大小優(yōu)選地使得丸粒的平均最大尺寸優(yōu)選地小于200mm，更優(yōu)選地小于80mm,再更優(yōu)選地小于50mm。丸粒優(yōu)選地大體上是柱形或扁平長方形形狀，因為他們的運輸相對方便(這些形狀有良好的堆積密度)。然而，丸粒也可以是球形、橢球體，或可以具有不規(guī)則的形狀。根據(jù)本發(fā)明的分割步驟(b)是具高度吸引力的，因為涂層材料的熔化層局部地使得邊緣密封。優(yōu)選地，小塊的所有邊緣被密封且獲得其中粘合劑核心完全由涂層材料層覆蓋的包被的粘合劑單元。以這種方式，可以制備不發(fā)生結塊和可在環(huán)境溫度下長時間運輸和儲存的具高度吸引力的包被的粘合劑單元。通過兩個步驟來實現(xiàn)丸粒的粘結或密封(I)當形成一個丸粒的兩個模具相互接近時，粘合劑被迫朝向丸粒的中心流動從而產生在基本上由涂層材料組成的擠出物的邊緣附近的節(jié)段；(2)通過使涂層的熔融邊緣互相擠壓而實現(xiàn)粘結。以一定的角度(從垂直于擠出物的方向)切割是甚至更優(yōu)選的，因為在切割運動中產生的剪切將拉伸外層并有助于密封。為了提高分割步驟的效率，本發(fā)明建議通過包含在其部分長度上嚙合的且沿相反的方向旋轉的第一和第二環(huán)路的系統(tǒng)將包被的粘合劑機械分割成多個包被的粘合劑單元，其中該第一環(huán)路包含互連的模具的第一重復序列和第二環(huán)路包含互連的模具的第二重復序列，從而通過在第一和第二環(huán)路嚙合的區(qū)域中將包被的材料切割成小塊和粘結小塊的邊緣而形成包被的粘合劑單元。第一環(huán)路的各相應的模具只與第二環(huán)路的單一的相應模具嚙合。
優(yōu)選地，各對模具有均一的配置，以使包被的粘合劑單元能夠形成鏡像對稱的形狀。模具通常有相同的形狀或配置，以使所有的包被的粘合劑單元具有相同的形狀。然而，在替代的實施方式中，該模具可以有不同的形狀，只要第一和第二模具有均一的配置，以使包被的粘合劑單元形成鏡像對稱的形狀。在另一個替代的實施方式中，模具的作用區(qū)域可以被縮減至僅粘結區(qū)域，從而使得粘結點之間的粘合劑單元的形狀可以自由地形成。以這樣的方式，包被的粘合劑單元可以被制成具有不同的形狀。合適地，模具被設計成同時形成兩個或更多的包被的粘合劑單元。優(yōu)選地，在該區(qū)域中第一模具的各相應的一個模具與第二模具的僅單一的第二個模具嚙合2至100秒的時間。優(yōu)選地，環(huán)路的旋轉速度在從0. I至100米/分鐘的范圍內，更優(yōu)選地在從I至60米/分鐘的范圍內。 合適地，模具包含液體清洗系統(tǒng)，以使本發(fā)明的方法在長時間內運行而不需要頻繁的維護操作。合適地，在粘結后使小塊的溫度降低。為此，模具合適地為熱控制的以確保涂層材料層在小塊邊緣的粘結。在本發(fā)明的一個實施方式中，模具被安裝在波紋板軋機上。根據(jù)本發(fā)明的方法生產的包被的粘合劑單元適當?shù)呐c骨料結合以提供浙青混合料。該浙青混合料可以用于在傳統(tǒng)的路面鋪設過程中形成浙青路面，或者可選擇地可以用于接合過程，如在鋪路石或鵝卵石之間的縫隙之間形成接合。本發(fā)明還涉及到用于將含有包被有涂層材料層的粘合劑核心的包被的粘合劑分成多個各包含包被有涂層材料層的粘合劑核心的包被的粘合劑單元的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含在其部分長度上嚙合和沿相反的方向旋轉的第一和第二環(huán)路，第一環(huán)路包含互連的模具的第一重復序列和第二環(huán)路包含互連的模具的第二重復序列。優(yōu)選地，在該區(qū)域中第一環(huán)路的第一模具的各相應的一個模具與第二環(huán)路的第二模具的僅單一的相應一個模具共同運作。優(yōu)選地，該第一和第二模具有均一的配置。優(yōu)選地，在本系統(tǒng)中該模具是熱控制的。圖I示意性地顯示了形成可以在本發(fā)明方法的分割步驟(b)中使用的系統(tǒng)部件的兩對互連的模具。模具(I)和(2)是互連的并形成了包括模具的第一重復序列(其中其他模具沒有顯示)的第一環(huán)路的部分。模具(3)和(4)是互連的，形式的第二環(huán)路，并形成了包括模具的第二重復序列(其中其他模具沒有顯示)的第二環(huán)路的部分。該兩對模具嚙合以使擠出物(5)形式的包被的粘合劑在位置(7)處切割成小塊￠)，隨后在位置(8)小塊的邊緣被粘結以確保涂層材料層完全覆蓋粘合劑核心。圖2示意性地顯示了用于將包被的粘合劑分成多個包被的粘合劑單元的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含第一環(huán)路(9)和第二環(huán)路(11)，其中第一環(huán)路(9)包含模具的第一重復序列(10)和第二環(huán)路(11)包含模具的第二重復序列(12)。該兩個環(huán)路(9)和(11)沿相反的方向旋轉并在其部分長度上嚙合。將從共擠出設備(14)獲得的擠出物(13)形式的包被的粘合劑在兩環(huán)路之間沿其旋轉方向通過，其中該擠出物包含聚合物包被的浙青棒。模具(10)和(12)將擠出物切割成小塊，且在模具內部發(fā)生粘結以確保小塊邊緣 密封。模具(10)和(12)具有均一的配置，以使包被的粘合劑單元(15)形成鏡像對稱的形狀。
權利要求
1.一種用于制備多個包被的粘合劑單元的方法，其中各個包被的粘合劑單元包含用涂層材料層包被的粘合劑核心，該方法包括以下步驟 (a)提供包含用涂層材料層包被的粘合劑核心的包被的粘合劑；以及 (b)通過包括第一和第二環(huán)路的系統(tǒng)將包被的粘合劑分成多個包被的粘合劑單元，該第一和第二環(huán)路在其部分長度上嚙合并沿相反的方向旋轉，第一環(huán)路包含互連的模具的第一重復序列和第二環(huán)路包含互連的模具的第二重復序列，從而通過在第一和第二環(huán)路嚙合的區(qū)域中粘結涂層的邊緣和將擠出物切割成小塊而形成包被的粘合劑單元。
2.根據(jù)權利要求I的方法，其中該模具是熱控制的以確保涂層材料層在小塊的邊緣粘結。
3.根據(jù)權利要求I或2的方法，其中在所述區(qū)域中第一環(huán)路的第一模具上各相應的一 個模具僅與第二環(huán)路的第二模具中單一的相應一個模具嚙合。
4.根據(jù)權利要求3的方法，其中所述第一和第二模具有均一的配置，從而使包被的粘合劑單元被成形為鏡像對稱的形狀。
5.根據(jù)權利要求1-4中任一項的方法，其中所述模具被設計為同時形成兩個或更多個包被的粘合劑單元。
6.根據(jù)權利要求1-5中任一項的方法，其中在所述區(qū)域中，第一模具中各相應的一個模具僅與第二模具中單一的第二模具在2至100秒的時間段內嚙合。
7.根據(jù)權利要求1-6中任一項的方法，其中所述環(huán)路的旋轉速度是在從0.I至100米/分鐘的范圍內。
8.根據(jù)權利要求7的方法，其中環(huán)路的旋轉速度是在從I至60米/分鐘的范圍內。
9.根據(jù)權利要求1-8中任一項的方法，其中在粘結后使得小塊的溫度降低。
10.根據(jù)權利要求1-9中任一項的方法,其中所述粘合劑是浙青粘合劑或合成的粘合齊U，其包含樹脂、油和任選的聚合物。
11.根據(jù)權利要求1-10中任一項的方法，其中所述包被的粘合劑是通過共擠出所述粘合劑和所述涂層材料而獲得的擠出物。
12.根據(jù)上述權利要求中任一項的方法，其中所述模具配備了液體清洗系統(tǒng)。
13.根據(jù)上述權利要求中任一項的方法，其中所述涂層材料選自于聚合物、在25°C具有小于5dmm的針入度的浙青、硫、這些材料與填充材料的共混物、這些材料與纖維材料的共混物以及這些材料中的兩種或更多種的共混物。
14.根據(jù)權利要求13的方法，其中所述涂層材料是聚合物或含有至少50wt%的聚合物的共混物。
15.根據(jù)上述權利要求中任一項的方法，其中所述單元是丸粒，和該丸粒的平均最大尺寸小于100mm。
16.根據(jù)權利要求1-14中任一項的方法，其中所述單元是棒，該棒的平均最大尺寸大于50mm且該棒的平均直徑小于100mm。
17.根據(jù)權利要求16的方法，其中所述粘合劑核心的直徑在從10至IOOmm的范圍內和所述涂層材料層的厚度在從0. 05至5mm的范圍內。
18.根據(jù)權利要求17的方法，其中所述涂層材料層的厚度在從0.01至0. 5mm的范圍內。
19.一種用于將含有用涂層材料層包被的粘合劑核心的包被粘合劑分成多個包被的粘合劑單元的系統(tǒng)，其中各個包被的粘合劑單元包含用涂層材料層包被的粘合劑核心，該系統(tǒng)包含在部分長度上嚙合和沿相反的方向旋轉的第一和第二環(huán)路，第一環(huán)路包含互連的模具的第一重復序列和第二環(huán)路包含互連的模具的第二重復序列。
20.根據(jù)權利要求19的系統(tǒng)，其中在所述區(qū)域中的第一環(huán)路的第一模具中各相應的一個模具僅與第二環(huán)路的第二模具中單一的相應的一個模具共同運作。
21.根據(jù)權利要求20的系統(tǒng)，其中所述第一和第二模具有均一的配置。
22.根據(jù)權利要求20的系統(tǒng)，其中所述第一和第二模具的作用部件被縮減至粘結區(qū)域。
23.根據(jù)權利要求20-22中任一項的系統(tǒng)，其中所述模具是熱控制的。
全文摘要
一種用于制備多個包被的粘合劑單元的方法，其中各個包被的粘合劑單元包含以涂層材料層包被的粘合劑核心，其中該方法包括以下步驟(a)提供包被的粘合劑，其包含以涂層材料層包被的粘合劑核心；以及(b)通過包括第一和第二環(huán)路的系統(tǒng)將包被的粘合劑分成該多個包被的粘合劑單元，該第一和第二環(huán)路在其部分長度上嚙合并沿相反的方向旋轉，第一環(huán)路包含互連的模具的第一重復序列和第二環(huán)路包含互連的模具的第二重復序列，從而通過在第一個和第二環(huán)路嚙合的區(qū)域中粘結涂層的邊緣和將擠出物切割成小塊而形成包被的粘合劑單元。本發(fā)明還涉及所述的系統(tǒng)。
文檔編號B32B5/16GK102741349SQ201080062666
公開日2012年10月17日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權日2009年12月4日
發(fā)明者E·F·迪亞斯佩索, J·A·C·戈梅斯科瓦斯, J·M·德阿莫里姆諾韋斯達科斯塔諾布勒加, S·尼根-查德龍 申請人:國際殼牌研究有限公司