CN103597035B - 制备包覆粘合剂单元的方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种制备多个包覆粘合剂单元的方法及装置。通过将一对分割部件施用于包覆粘合剂并且施用熔接部件而将所述包覆粘合剂分割成多个包覆粘合剂单元。

Description

制备包覆粘合剂单元的方法

技术领域

本发明涉及一种制备包覆粘合剂单元的方法。

背景技术

沥青是一种黏稠液体或固体，主要由烃类及其衍生物构成。它可溶于三氯乙烯并在加热时逐渐软化。沥青在多种应用中被用作粘合剂。沥青可以结合骨料来提供可用于道路制造的柏油。另外，沥青可用于工业应用，例如盖屋顶、铺地板或密封。

近年来也使用了合成粘合剂。合成粘合剂，如壳牌的Mexphalte具有与通常用于道路应用的沥青粘合剂相似的流变和机械性能。合成粘合剂通常是透明的，因此其很容易着色并被用于获得有色柏油。在本说明书中，术语“粘合剂”既包括沥青材料，也包括具有相似的流变和机械性能的合成材料。术语“柏油”在本说明书中被用来描述粘合剂和骨料的混合物。

沥青和合成粘合剂通常以加热状态输送以确保其能充分流动而被使用。然而，这在能源使用方面代价高昂并需要严格的安全规程。并且，如果粘合剂被长期存储于高温下，这会导致粘合剂性质的变化，因此存储时间通常有限，以避免粘合剂性能的退化。

在环境温度下输送和存储粘合剂，优选作为尺寸和形状易于操作的单元。用在本说明书中的术语“单元”包括各种各样的离散固态实体如粒料、棒、薄片等。然而，尤其当长期存储在环境温度下，粘合剂往往是非常黏的，以致其单元蠕变并聚结。已作出努力以生产没有聚结倾向的粘合剂单元。

US3026568描述了一种方法，其中通过将熔融沥青喷洒到携带粉末材料如石灰粉的空气流中来制备包覆的沥青粒料。包覆的目的是防止粒料相互粘附。已经证明难以在工业规模下实行这种方法。

US5254385描述了包封的柏油（沥青）物品，其中沥青被包藏于聚合物封套内。聚合物材料经热封形成三面容器或袋，熔融沥青灌入袋，容器剩余的开口经热封而关闭。包封防止分离的沥青部分发生聚结、粘附或合并而形成较大的沥青团块。包封过程可能很缓慢，而且很可能太过昂贵以至于无法大规模应用。

EP1361256描述了一种制备颗粒的方法，其中将油与聚乙烯混合，加入沥青材料，由此产生的混合物接受混炼挤出。由此产生的颗粒可以被描述为一种聚乙烯相和沥青相的混合物，其中所述聚乙烯相是一种半连续相而所述沥青相是不连续相。颗粒中需要高比例的聚合物以防止颗粒的变形，而这可能会不利地改变沥青的性能和/或可能增高颗粒的成本，以致其不太可能经济合算。

US2008/0015288描述了一种制备包含沥青和聚合物的母料颗粒的挤出方法。为防止颗粒粘附，颗粒内可以包含抗粘剂，例如通过将抗粘剂直接加入到挤出机中，或者所述抗粘剂可以在挤出物离开挤出机冷却时被施用于其表面。再一次地，颗粒中需要高比例的聚合物以防止颗粒的变形，而这可能会不利地改变沥青的性能和/或可能增高颗粒的成本，以致其不太可能经济合算。

WO2009/153324描述了一种挤出方法，其中粘合剂和包覆材料被共挤出，从而产生的挤出物中所述粘合剂被包覆材料层包覆。该挤出物可以用热切割分割为较小的单元。所述包覆材料可以在热切割过程中重熔，以致粘合剂单元的边缘被包覆材料密封。

本发明人已设法提供另一种制备粘合剂单元的方法，所述粘合剂单元可以在环境温度下输送并且没有蠕变和聚结的倾向。

发明概述

因此，本发明提供一种制备多个包覆粘合剂单元的方法，其中每个包覆粘合剂单元含有用包覆材料层包覆的粘合剂核，所述方法包含步骤：

（a）提供含有用包覆材料层包覆的粘合剂核的包覆粘合剂；以及

（b）将所述包覆粘合剂如下分割成所述多个包覆粘合剂单元：

(i)将一对分割部件施用于所述包覆粘合剂，

(ii)将所述一对分割部件从关闭构型移至开放构型，从而从所述包覆粘合剂的一个区域排除粘合剂以使得两层包覆材料彼此相邻；以及

(iii)将熔接部件施用于其中粘合剂已被所述一对分割部件排除并且所述两层包覆材料彼此相邻的所述包覆粘合剂区域，从而熔接并切割所述两层包覆材料。

本发明进一步提供一种制备多个包覆粘合剂单元的装置，其中每个包覆粘合剂单元含有用包覆材料层包覆的粘合剂核，包含：

一对具有关闭构型和开放构型的分割部件，其可以被施用于所述包覆粘合剂并从关闭构型移至开放构型，从而从所述包覆粘合剂的一个区域排除粘合剂以使得两层包覆材料彼此相邻；以及

熔接部件，其可以被施用于其中粘合剂已被所述一对分割部件排除并且所述两层包覆材料彼此相邻的所述包覆粘合剂区域，从而熔接并切割所述两层包覆材料。

本发明的方法和装置可以用于制备无聚结倾向且能够在环境温度下输送和长期存储的包覆粘合剂单元。特别地，本发明人发现，通过将粘合剂从所述包覆粘合剂的一个区域排除以使得两层包覆材料彼此相邻，以及通过熔接和切割所述两层包覆材料，所述包覆粘合剂单元被有效密封于包覆材料层中。该密封是牢固的，有助于确保所述包覆粘合剂单元不聚结。

附图简要说明

图1示出本发明的装置和方法的一个实施方案。

图2示出本发明的装置和方法的另一个实施方案。

图3示出本发明的装置和方法的另一个实施方案。

发明详述

所述包覆粘合剂可以是任何类型的含有用包覆材料层包覆的粘合剂核的包覆粘合剂。合适地，所述包覆粘合剂是通过共挤出粘合剂和包覆材料而获得的挤出物。挤出是一种方法，其中材料被推挤穿过所需形状的模具。在共挤出中，两种或多种材料被同时挤出。挤出物优选是包覆粘合剂的棒状形式，具有粘合剂中心核以及包围在整个所述粘合剂中心核外的包覆材料层。所述棒的横截面可以是例如圆形、椭圆形或矩形。在另一个合适的实施方案中，所述粘合剂已被并入预成型的包覆材料层中，例如所述包覆粘合剂可以已通过填充预成型形状（圆形、矩形或复杂形状的管）的包覆材料而制备。

所述包覆粘合剂单元含有用包覆材料层包覆的粘合剂核。所述包覆粘合剂单元可以具有任何所需形状。在本发明的一个实施方案中，所述单元为具有粘合剂中心核与外层包覆材料的粒料。所述包覆粘合剂单元的确切形状可以有所不同，但理想的所述包覆粘合剂单元的形状和尺寸使得其易于操作和输送。粒料通常具有颗粒材料所具有的存储、流动以及操作上的优势。

所述粘合剂优选为沥青质粘合剂或为具有与沥青粘合剂相似的流变和机械性能的合成粘合剂。在25℃下所述粘合剂的针入度（如根据EN1426测量）优选为0到350之间，更优选为10到250dmm之间。所述粘合剂的软化点（如根据EN1427测量）优选为30到140℃之间，更优选为35到95°之间。

更优选地，所述粘合剂为沥青粘合剂。合适的沥青粘合剂包括来自原油蒸馏的残渣、裂解残渣、自然生成的沥青或各种沥青类型的共混物。可方便地用于本发明的沥青粘合剂的例子包括蒸馏或“直馏”沥青、沉淀沥青，如丙烷沥青、氧化或吹制沥青、环烷沥青或其混合物。沥青粘合剂可以通过将沥青与稀释油，如芳香、环烷或链烷稀释油或植物油混合而制备。

在另一个实施方案中，所述沥青粘合剂还可以包含聚合物，使得所述粘合剂是聚合物改性沥青。合适的聚合物包括热塑性弹性体和塑性体，例如苯乙烯嵌段共聚物和/或烯属共聚物如乙烯-醋酸乙烯酯。所述聚合物可以来自石油或可再生的来源，或从例如回收轮胎中回收的橡胶。基于粘合剂的重量，所述粘合剂优选含有高达40重量%的改性剂（如聚合物），更优选高达15%的改性剂。

在另一个实施方案中，所述粘合剂是合成粘合剂。所述合成粘合剂含有树脂、油及任选聚合物。所述树脂可以是来源于蔬菜的树脂如松香酯。另外，所述树脂可以石油树脂或古马隆-茚树脂。所述树脂可以已被改性，使得其包含羧酸、羧酸酸酐或羟基基团，如在EP179510中所描述的。所述油可以是植物油或矿物润滑油提取物，如Bright-Stock提取物。

所述粘合剂可以包含填充材料。所述填料材料可以是粒径小于75pm的任何无机材料。所述粘合剂可以包含基于粘合剂的重量计高达20重量%的填料。

所述粘合剂可以包含基于粘合剂的重量计的量为0.01-80重量%的硫，更优选0.01-50重量%。

在本发明的一个实施方案中，所述粘合剂包含滑爽剂（slipagent），其被并入以便于在所述方法的步骤(ii)中除去粘合剂。合适的滑爽剂可能包括润滑剂，如芥酸酰胺或油酸酰胺。

所述包覆材料是一种当所述单元被存储于环境条件时抑制包覆粘合剂单元聚结的物质。所述包覆材料可以改善所述包覆粘合剂单元的美学特征（例如可被着色），可以提供信息（例如可以被打印上文本或图像）和/或可以增强所述粘合剂的粘合功能。

所述包覆材料优选为聚合物、在25℃下具有小于5dmm的针入度的沥青、硫、这些材料与填充材料的共混物、这些材料与纤维材料的共混物，以及两种或更多种这些材料的共混物。更优选地，所述包覆材料为聚合物或含有至少50重量%的聚合物的共混物。所述聚合物可以来自可再生的来源和/或可以生物降解和/或可以是回收材料。在一个实施方案中，所述包覆材料是一种聚烯烃如聚乙烯或聚苯乙烯，或是含有至少50重量%的聚烯烃的共混物。所述包覆材料优选为聚乙烯或含有至少50重量%的聚乙烯的共混物。在另一个实施方案中，所述包覆材料是热塑性弹性体或塑性体，或含有至少50重量%的热塑性弹性体或塑性体的共混物。在该实施方案中，所述聚合物既被用作一种包覆材料（以抑制所述单元聚结）也被用作所述粘合剂配方的组分，以增强由所述粘合剂制得的产品的性能。所述热塑性弹性体或塑性体可以是苯乙烯嵌段共聚物、烯属共聚物如乙烯-醋酸乙烯酯、聚氨酯或聚醚聚酯共聚物。

所述包覆材料可以含有提升产自所述包覆粘合剂单元的柏油的性质的添加剂。

所述包覆粘合剂单元可以包含其他添加剂，例如柔软剂如蜡或针入度指数强化剂如蜡、聚磷酸和乙烯聚合物。然而，在一个优选实施方案中，所述包覆粘合剂单元主要由所述粘合剂和所述包覆材料构成。

所述包覆材料的熔点优选低于200℃以防止粘合剂的外泄，更优选低于180℃，最优选低于160℃来为后面的熔化提供便利。

本发明的包覆粘合剂单元中的包覆材料层优选基本连续，以致所述粘合剂核的至少90%的表面积被所述包覆材料包覆，更优选至少95%，最优选全部表面积。

粘合剂与包覆材料的重量比优选为至少5:1，更优选至少10:1，最优选至少30:1。如果所述包覆材料是比所述粘合剂材料更加昂贵的组分，宜为尽量减少包覆材料的量。如果所述包覆材料是聚合物，该聚合物可以被选择使得其对所生成的粘合剂产品有积极影响，并且包覆材料的量可以取改进的性能和成本之间的平衡。当所述包覆材料是热塑性弹性体或塑性体时，粘合剂与包覆材料的合适的重量比在约99:1和9:1之间。

包覆材料层的平均厚度优选为至少10μm。所述层需要足够厚以避免粘合剂的泄漏。包覆材料层的平均厚度可以合适地在0.01-5mm范围内，优选在0.05-0.5mm范围内。优选地，该层的厚度小于3mm，更优选为小于1mm，最优选小于0.4mm。如果希望尽量减少包覆材料的量，厚度大于3mm的层不是优选的。

合适地，所述粘合剂核的水力直径在5-100mm范围内，优选在10-50mm范围内。

所述包覆粘合剂单元的横截面可以是各种形状，如圆形、椭圆形、多边形、方形等。所述包覆粘合剂单元的平均水力直径优选为小于200mm，更优选小于80mm，还更优选小于50mm。

在本发明的方法中，包覆粘合剂被分割成多个包覆粘合剂单元。合适地，包覆粘合剂被平台支撑。优选该平台可以加热，例如到60和165℃的温度。所述平台为支撑所述包覆粘合剂的任何结构，例如移动带可以提供该平台。

一对分割部件被施用于所述包覆粘合剂。可以通过将所述一对分割部件向固定的包覆粘合剂移动来将所述一对分割部件施用于所述包覆粘合剂。或者，可以通过将所述包覆粘合剂向固定的一对分割部件移动来将所述一对分割部件施用于所述包覆粘合剂。

合适地，所述一对分割部件由金属制成，例如钢或铝，优选钢。金属分割部件具有合适的机械阻力和导电性能。

所述分割部件优选被加热以协助从所述包覆粘合剂的一个区域排除粘合剂。然而，如果所述分割部件过热，其可能开始熔化所述包覆材料，以致在从所述包覆粘合剂的一个区域排除粘合剂之前有不需要的熔接。所述分割部件的温度优选为25-100℃，更优选40-60℃。

所述一对分割部件从关闭构型移至开放构型，从而从包覆粘合剂的一个区域排除粘合剂以使得两层包覆材料彼此相邻。通过分割部件的向下压力和横向运动合适地从所述包覆粘合剂的一个区域排除粘合剂。在开放构型下，将所述分割部件合适地分开至少1mm，优选至少5mm且优选小于20mm。在本发明的一个优选实施方案中，所述一对分割部件当在关闭构型时为“V”形，每个分割部件形成“V”的一支；当移向开放构型时，所述“V”的两支做相反的横向移动。

将熔接部件施用于所述的其中粘合剂已被一对分割部件排除并且两层包覆材料彼此相邻的包覆粘合剂的区域，从而熔接并切割所述两层包覆材料。对所述两层的熔接有效密封所述包覆粘合剂单元，以致包覆材料层基本上是连续的并且没有粘合剂的泄漏。可以通过将所述熔接部件向固定的包覆粘合剂移动来将所述熔接部件施用于所述包覆粘合剂。或者，可以通过将所述包覆粘合剂向固定的熔接部件移动来将所述熔接部件施用于所述包覆粘合剂。在本发明的一个优选实施方案中，所述熔接部件与活塞相连，并且活塞的运动将所述熔接部件推向所述包覆粘合剂。

合适地，所述熔接部件由金属制成，例如钢、铝或金属合金，优选钢。金属熔接部件具有合适的机械阻力和导电性能。

加热所述熔接部件使得能够熔接和切割所述包覆材料。优选地，将所述熔接部件加热到100-300℃的温度，更优选110-200℃且最优选120-165℃。优选的温度需要足以熔接和切割所述包覆材料。

将所述熔接部件施用于其中粘合剂已被一对分割部件排除并且两层包覆材料彼此相邻的所述包覆粘合剂区域的时间段足以熔接和切割所述两层包覆材料。该时间段可能是1-10秒，更优选4-6秒。

在本发明的一个实施方案中，所述熔接部件优选包覆有非粘性涂料如聚四氟乙烯。或者，可以将一片非粘性材料，如聚四氟乙烯薄膜放置在所述熔接部件和所述包覆粘合剂之间。这有助于避免所述包覆材料粘附于所述熔接部件上。

熔接部件上用于与所述包覆粘合剂接触之处的宽度优选为0.5-19mm，最优选约6mm。该宽度必须窄于所述分割部件在开放构型下的间隙，即如果所述分割部件的间隙为10mm，所述熔接部件的宽度应小于10mm。

优选地，本发明的方法中的步骤(b)进一步包含步骤：

(iv)从所述包覆粘合剂处移除所述熔接部件和所述一对分割部件，并将所述一对分割部件恢复至所述关闭构型。并且优选地，重复步骤(i)-(iv)以提供多个包覆粘合剂单元。

在本发明的一个优选实施方案中，该过程是自动的，使得可以在更高速度和最佳重现性下生产大量的包覆粘合剂单元。在一个实施方案中，本发明的装置是固定的，并且所述包覆粘合剂通过移动带进料至所述装置。在另一个实施方案中，本发明的装置（优选以多套分割部件和熔接部件的形式）被安装于移动带上。所述包覆粘合剂可以在另一条移动带上输送并进料至本发明的装置。

图1示出本发明的装置和方法的一个优选实施方案。本发明的装置（1）位于图1（a）的包覆粘合剂（2）上方。所述装置具有一对分割部件（3）及熔接部件（4）。所述包覆粘合剂被平台（5）支撑。从图1（a）到图1（b），所述一对分割部件（3）向下移动以便接触所述包覆粘合剂（2）。从图1（b）到图1（c），所述一对分割部件（3）从关闭移至开放构型，从而从所述包覆粘合剂的一个区域排除粘合剂（如（6）所示）。从图1（c）到图1（d），所述熔接部件（4）向下移动以致其被施用于粘合剂已被排除的包覆粘合剂区域（6）。在此区域内，两层包覆材料现已相邻，并且这两层在图1（d）所示的步骤中被熔接并被切割。

图2示出本发明的装置和方法的另一个实施方案。本发明的装置（1）由数套分割部件和熔接部件制成，被安装于带上。所述包覆粘合剂（2）被另一条移动带支撑并进料至装置（1）。

图3示出本发明的装置和方法的另一个实施方案。本发明的装置（1）是固定的。包覆粘合剂（2）置于移动带上并进料至装置（1）。

根据本发明所述的方法生产的包覆粘合剂单元可以合适地结合骨料来提供柏油。所述柏油可用于在传统路面铺设工艺中形成柏油路面，或者可用于连接工艺如在铺路石或鹅卵石的间隙之间形成接缝。

实施例

本发明通过以下的非限制性实施例进一步说明。

组装了基本上如图1所示的装置。分割部件为V型且由钢制成。熔接部件也由钢制成。该装置被用于将包覆粘合剂棒分割成包覆粘合剂粒料。所述棒已通过粘合剂与包覆材料的共挤出制成。所述粘合剂是160-220等级沥青，在25℃下具有160-220dmm的针入度。所述包覆材料是低密度聚乙烯（FT5236可从Borealis获取）。包覆材料的量以相对于沥青的重量百分比计为3.3重量%。

一片聚四氟乙烯（PTFE）膜被放置于所述装置和所述包覆粘合剂棒之间。

所述分割部件被加热，施用于包覆粘合剂并从关闭移至开放构型，从而从所述包覆粘合剂的一个区域排除沥青。循环时间约为6秒。本发明人发现120℃的温度不足以排除沥青，但当所述分割部件为130℃或140℃时，所述分割部件成功地从所述包覆粘合剂的一个区域排除了沥青。

熔接部件被施用于其中粘合剂已被所述一对分割部件排除并且所述两层包覆材料彼此相邻的所述包覆粘合剂区域，从而熔接并切割所述两层包覆材料。所述熔接部件的温度为165℃或170℃。

重复应用所述分割部件和熔接部件成功地将所述包覆粘合剂棒分割成包覆粘合剂粒料。所述包覆粘合剂粒料上的包覆层基本上完整并且所述包覆粘合剂粒料无聚结倾向。

Claims (8)

1.一种制备多个包覆粘合剂单元的方法，其中每个包覆粘合剂单元含有用包覆材料层包覆的粘合剂核，其中所述粘合剂是沥青质粘合剂或含有树脂、油及任选聚合物的合成粘合剂，所述方法包含步骤：

(a)提供含有用包覆材料层包覆的粘合剂核的包覆粘合剂；以及

(b)将所述包覆粘合剂如下分割成所述多个包覆粘合剂单元：

(i)将一对分割部件施用于所述包覆粘合剂，

(ii)将所述一对分割部件从关闭构型移至开放构型，从而从所述包覆粘合剂的一个区域排除粘合剂以使得两层包覆材料彼此相邻；以及

(iii)将熔接部件施用于其中粘合剂已被所述一对分割部件排除并且所述两层包覆材料彼此相邻的所述包覆粘合剂区域，从而熔接并切割所述两层包覆材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述粘合剂是沥青质粘合剂。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述包覆材料是聚合物或含有至少50重量％聚合物的共混物。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述分割部件被加热至25-140℃的温度。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述熔接部件被加热至100-300℃的温度。

6.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(b)进一步包含步骤：

(iv)从所述包覆粘合剂处移除所述熔接部件和所述一对分割部件，并将所述一对分割部件恢复至所述关闭构型。

7.一种制备多个包覆粘合剂单元的装置，其中每个包覆粘合剂单元含有用包覆材料层包覆的粘合剂核，其中所述粘合剂是沥青质粘合剂或含有树脂、油及任选聚合物的合成粘合剂，该装置包括：

一对具有关闭构型和开放构型的分割部件，其可以被施用于所述包覆粘合剂并从关闭构型移至开放构型，从而将所述粘合剂从所述包覆粘合剂的一个区域排除以使得两层包覆材料彼此相邻；以及

熔接部件，其可以被施用于其中粘合剂已被所述一对分割部件排除并且所述两层包覆材料彼此相邻的所述包覆粘合剂区域，从而熔接并切割所述两层包覆材料。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述装置被安装于移动带上。