專利名稱：含有瀝青的復合組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有以下層結(jié)構(gòu)的復合組件(i)2到20毫米，優(yōu)選3到10毫米，特別優(yōu)選5到10毫米的金屬、木材或塑料例如聚乙烯、聚丙烯、ABS、熱塑性聚氨基甲酸酯、ASA或PVC，優(yōu)選金屬，(ii)10到300毫米，優(yōu)選10到100毫米含瀝青的混合物，(iii)2到20毫米，優(yōu)選3到10毫米，特別優(yōu)選5到10毫米的金屬、木材或塑料例如聚乙烯、聚丙烯、ABS、熱塑性聚氨基甲酸酯、ASA或PVC，優(yōu)選金屬。
本發(fā)明更進一步涉及制備這些復合組件的方法及它們的用途。
用于船舶設計如船體和貨艙蓋，或橋梁、頂板或多層建筑物設計中的結(jié)構(gòu)部件，必須能夠抵抗來自外力的相當大應力。由于這些要求，這類結(jié)構(gòu)部件通常由采用適當?shù)膸缀涡螤罨蜻m合的支柱加強的金屬板或金屬支架組成。由于安全標準的提高，所以油罐船船體通常是由一個內(nèi)殼和一個外殼組成，每種殼是由15毫米厚鋼板制造而成，通過長約2米的鋼支柱相互連接。因為這些鋼板要承受相當大的力，外部和內(nèi)部的鋼殼都采用焊接上加固部件的方法來加固。這種常規(guī)的結(jié)構(gòu)部件的缺陷首先在于需要相當大數(shù)量的鋼材，并且其次是需要耗費時間的勞動密集的方法制造。而且這類結(jié)構(gòu)部件具有相當大的重量，降低了船舶的噸位并增加了燃料消耗。此外，這種基于鋼材的結(jié)構(gòu)部件也需要大量維護，這是由于外表面及外部與內(nèi)部殼體之間的鋼部件的表面都必須進行定期的防腐保護。
基于鋼材設計的已知替代物是SPS組件(夾層板體系)，其包括由金屬和塑料制成的復合體，通常為聚異氰酸酯加聚產(chǎn)物。將塑料粘附到兩金屬層上得到的復合組件比基于鋼材設計的已知組件具有顯著優(yōu)勢。US 6 050 208，US 5 778 813，DE-A 198 25 083，DE-A 198 25 085，DE-A198 25 084，DE-A 198 25 087和DE-A 198 35 727公開了這類SPS組件。
SPS中合成彈性聚合物的重要特性是它的高溫特性以及其加工性能和成本效益。
所以，本發(fā)明的一個目的是開發(fā)新的復合組件，其具有良好的耐熱性，易于使用和安裝，并且也可以廉價制造。
我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這一目的可以通過在開始所描述的復合組件來實現(xiàn)。
為達到本發(fā)明的目的，瀝青是由原油處理得到的低揮發(fā)性混合物，并且含有各種有機物質(zhì)，具有隨溫度改變的粘彈性能。瀝青的其它定義記載在Rmpp Chemie Lexikon，第9修訂版，Georg Thieme Verlag，Stuttgart，紐約，特別是在DIN 55 946第一部分中，在其中可見其確切的定義。瀝青是眾所周知的，瀝青的各種類型可以從商業(yè)途徑獲得。涉及瀝青、各種類型、添加劑、加工和處理方法信息的實例公開在“ShellBitumen für den Straβenbau und andere Anwendungsgebiete”，第7版，1994年，Deutsche Shell Aktiengesellschaft，Hamburg和“The ShellBitumen Industrial Handbook”，由Shell Bitumen出版，Chertsey，Surrey，UK，1995年(ISBN-0-95 16625-1-1)中。
原則上，在本發(fā)明的復合組件中可以使用任何類型的瀝青?？紤]復合組件的各種應用和可能的生產(chǎn)加工方法，有利的是選擇已知的和已經(jīng)描述的那些瀝青制成的那些在軟化點、使用溫度下的粘度、對層(i)和(iii)的粘附力和彈性特性等方面有利的產(chǎn)物。瀝青或瀝青混合物的選擇性或可能的匹配是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。例如對于抵抗特別高的熱應力的復合組件，使用具有高軟化點的瀝青是有利的。
優(yōu)選使用按照DIN 55 946第一部分具有按照DIN 52010針入度為0.1到80毫米的瀝青作為(ii)。
此外，優(yōu)選復合組件包含具有按照DIN 52011軟化點至少為50℃的瀝青，優(yōu)選至少80℃。
并且優(yōu)選復合組件包含具有瀝青質(zhì)含量為8-30％重量的瀝青。
并且優(yōu)選含有氧化瀝青的復合組件。通過已知方法可以制備氧化瀝青并且可以從商業(yè)途徑獲得。
復合組件優(yōu)選含有瀝青作為在層(i)的(iii)之間的層(ii)，這種瀝青是含有無機填料和/或塑料的瀝青混合物。適用于瀝青混合物性能的適當添加劑的優(yōu)點是眾所周知的并且已經(jīng)廣泛描述。所以，利用混合物的已知性能，技術(shù)工人可以利用有利的混合，進而實現(xiàn)復合組件的廣泛應用，例如適用于機械或熱應力的復合組件。
作為(ii)優(yōu)選使用的物質(zhì)是瀝青與以下物質(zhì)的混合物，所述物質(zhì)包括SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)，SBR(苯乙烯-丁二烯橡膠)，SIS(苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯)，BPDM(乙烯-丙稀-二烯橡膠)，乙烯-丙烯酸丁酯，乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)，乙烯-丙烯酸甲酯，和/或聚烯烴例如聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物。含有這些塑料的瀝青混合物已有廣泛描述并且通常為技術(shù)人員所熟知。適合作為添加劑的塑料可以購自E1enacGmbH，德國，例如商標為Lucobit。塑料，特別是聚烯烴，優(yōu)選具有數(shù)均摩爾量為20,000-1,000,000克/摩爾?；?ii)的總重量，瀝青混合物中塑料含量通常為0-30％重量，優(yōu)選為0-13％重量。
為達到本發(fā)明目的，無機填料的例子是石膏、硫酸鋇、沙子、水泥和/或巖粉。這些無機添加劑已經(jīng)廣泛描述并且作為瀝青添加劑是眾所周知的。它們的顆粒尺寸通常為1-75μm，或者在沙子的情況下通常為0.08到2毫米。但是，如果適當也可以使用較大顆粒，例如，已知為此目的使用的顆粒尺寸至少為4毫米，優(yōu)選4-10毫米的碎屑也是可用的?；?ii)的總重量，含有瀝青的混合物中無機填料的含量通常為0-90％重量，優(yōu)選為0-50％重量。
除了所述瀝青添加劑之外，為達到本發(fā)明目的也可以使用眾所周知的填料，例如玻璃纖維、纖維素和/或巖石纖維，和/或另外已知的添加劑，例如染料、油類、蠟或脂肪。
在DE-A 199 03 314，EP-A 1 008 630和US 6 133 350中記載了可能的添加劑以及它們與瀝青一起使用的實例。
瀝青通常在140-240℃下與所述可能的其它組分混合，溫度的選擇有利的是依所用瀝青和所需添加劑而定。取決于添加劑，通過眾所周知方法可以進行混合。
含有所述添加劑的瀝青混合物已經(jīng)廣泛描述并且各種各樣的瀝青混合物可以從商業(yè)途徑獲得。
優(yōu)選復合組件具有以下層結(jié)構(gòu)(i)2到20毫米，優(yōu)選3到10毫米，特別優(yōu)選5到10毫米的金屬，(ii)10到300毫米，優(yōu)選10到100毫米的瀝青，(iii)2到20毫米，優(yōu)選從3到10毫米，特別優(yōu)選5到10毫米的金屬。
在上述優(yōu)選的方案中，術(shù)語“瀝青”也包括含有瀝青和其它眾所周知的組分的瀝青混合物，例如含有在上文中所描述的添加劑。
制備本發(fā)明復合組件的一種方法是在層(i)和(iii)之間引入含有瀝青的混合物，通常是軟化的或熔化的瀝青，優(yōu)選在140-240℃的瀝青溫度下進行。為了防止任何不需要的過早冷卻，使得在(i)和(iii)之間所有空間被填充之前瀝青在(i)和(iii)之間出現(xiàn)硬化，在引入瀝青之前和/或在進行填充期間加熱層(i)和(iii)是有利的，優(yōu)選使其達到40-240℃，特別優(yōu)選達到60-150℃。當層(i)和(iii)由金屬組成時，特別適用，因為金屬具有高熱能力，當冷卻時可以快速冷卻熱的瀝青。
制備復合組件的一個實例是在封閉式模具中進行，也就是說在用(ii)填充之前，(i)和(iii)位于模具中，一旦完成引入(ii)之后封閉模具。當(ii)硬化之后，將復合組件從模具中取出。
在一個實施例中，以適當?shù)呐帕袑?i)和(iii)固定，例如相互平行。其間距的選擇通常使(i)與(iii)之間的空間厚度為10到300毫米。一種固定(i)和(iii)方法的實施例是采用間隔物。中間部分的邊緣優(yōu)選被密封從而可使得在(i)和(iii)之間的空間填滿(ii)，又可防止這些組分流出?？梢允褂猛ǔ５乃芰夏せ蚪饘俨?或金屬板進行密封，并且這些材料同時也可以用作間隔物。
(i)和(iii)可以是垂直或水平方向，用(ii)填充(i)和(iii)之間的空間。
可以使用傳輸或澆注熱瀝青的常用設備，優(yōu)選連續(xù)加料，用(ii)填充(i)和(iii)之間的空間。在填充過程中，取決于(ii)的粘度，(ii)可以簡單澆注或在壓力下注射。優(yōu)選在(ii)的硬化之前全部完成填充(i)和(iii)之間的空間。
另外一種生產(chǎn)復合組件的方法是在(i)的表面應用熔化或軟化的(ii)，然后將(iii)固定在熔化或軟化的(ii)上。例如，含有熔化或軟化瀝青的混合物可以被壓延、用刀涂抹或涂覆在(i)上。然后將層(iii)與(ii)接觸，優(yōu)選在(ii)硬化前固定在所需位置。當(ii)應用到(i)上時，均勻的厚度層(ii)是可能的并且是優(yōu)選目標，厚度取決于所需復合組件的尺寸。在邊緣處或在(i)和/或(iii)的特別處理過的開孔處過剩瀝青會流出或被擠壓出。
另一種替代的方式是預制層(ii)，當它成為固體時，將層(ii)粘接到(i)和(iii)上。在這種將(ii)粘接到(i)和(iii)上的方法中，可以使用已知用于這種材料的粘合劑進行。技術(shù)工人通過使用簡單常規(guī)的實驗可以選擇適當?shù)恼澈蟿?br> 復合組件制成后與(ii)粘附的(i)和/或(iii)的那些表面優(yōu)選事先采用砂或鋼砂進行噴砂處理。可以使用常規(guī)方法進行這種噴砂處理。例如，可在高壓下使用普通的砂對表面進行噴砂處理，這樣，例如可以使表面清潔和粗糙化。適于這種處理的設備可通過商業(yè)途徑獲得。
與(ii)接觸的(i)和(iii)的表面的這種處理在(a)與(b)反應之后可以顯著改進(ii)與(i)和(iii)的粘附性。噴砂處理優(yōu)選在將制備(ii)的組分引入到(i)和(iii)之間的空間之前立即進行。與(ii)粘附的(i)和(iii)的表面優(yōu)選不含降低粘附力的無機和/或有機物質(zhì)，例如油類或脂肪，或通常已知作為脫膜劑的任何物質(zhì)。
所用的層(i)和(iii)通常是板且可以優(yōu)選是常規(guī)的金屬，如鐵，常規(guī)的鋼，任何類型的精制鋼，鋁和/或銅。
在用于制備本發(fā)明的復合組件前，可以涂覆(i)或(iii)，例如涂覆底漆，噴漆，和/或用常規(guī)塑料涂覆。優(yōu)選(i)和(iii)以未涂覆的形式被采用，特別優(yōu)選在使用前清潔過的，例如采用常規(guī)噴砂處理的方法。
本發(fā)明的復合組件主要用于需要可承受大的外力的結(jié)構(gòu)部件的領(lǐng)域，例如在造船業(yè)中作為結(jié)構(gòu)部件，例如用于船殼如具有外壁和內(nèi)壁的雙層船殼，或貨艙蓋或貨艙隔板或裝貨舷門或土木工程工件中例如橋梁，或用作建筑物，特別是多層建筑物中的結(jié)構(gòu)部件。
在瀝青的合適耐熱性方面，在操作的簡單性方面，包括在復合組件的安裝和在成本效益的生產(chǎn)方面，均發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的復合組件比相同用途的已知復合組件具有優(yōu)勢。
權(quán)利要求
1.一種復合組件，其包括以下層結(jié)構(gòu)(i)2到20毫米的金屬、塑料或木材，(ii)10到300毫米的含瀝青混合物，(iii)2到20毫米的金屬、塑料或木材。
2.如權(quán)利要求1所述的復合組件，作為(ii)，包括與無機填料和/或塑料混合的瀝青。
3.如權(quán)利要求1所述的復合組件，作為(ii)，包括與SBS、SBR、SIS、EPDM、聚烯烴、乙烯-丙烯酸丁酯、乙烯-乙酸乙烯酯和/或乙烯-丙烯酸甲酯混合的瀝青。
4.如權(quán)利要求1所述的復合組件，包括按照DIN 55 946第一部分的具有按照DIN 52010的針入度為0.1到80毫米的瀝青。
5.如權(quán)利要求4所述的復合組件，包括具有按照DIN 52011的軟化點至少為50℃的瀝青。
6.如權(quán)利要求1所述的復合組件，包括瀝青質(zhì)的含量為8-30％的瀝青。
7.如權(quán)利要求1所述的復合組件，包括氧化瀝青。
8.制備如權(quán)利要求1所述的復合組件的方法，其中包括將含有熔化或軟化的瀝青混合物引入到層(i)和(iii)之間。
9.制備如權(quán)利要求1所述的復合組件的方法，其中包括將熔化或軟化的(ii)應用到(i)的表面上，然后將(iii)固定在熔化或軟化的(ii)上。
10.制備如權(quán)利要求1所述的復合組件的方法，其包括將(ii)粘接到(i)和(iii)上。
11.含有如權(quán)利要求1-7中任何一項所述的復合組件的船舶或市政工程設施。
全文摘要
本發(fā)明涉及含有以下層結(jié)構(gòu)的復合組件(i)2到20毫米的金屬、塑料或木材，(ii)10到300毫米的含瀝青混合物，(iii)2到20毫米的金屬、塑料或木材。
文檔編號B63B5/00GK1487878SQ02803855
公開日2004年4月7日 申請日期2002年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月18日
發(fā)明者J·迪爾森, J 迪爾森 申請人:巴斯福股份公司