專利名稱：由熱塑性聚合物,特別是丙烯酸類聚合物制造的抗破碎板及其作為防噪音墻的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用熱塑性聚合物材料制成的防破碎板，更具體涉及用(甲基)丙烯酸類聚合物制造的板。
用聚合物材料制造的板，在可以造成撞擊結(jié)果的材料沖擊下，會破碎并形成許多塊碎片。因此，當(dāng)這種板用在公共道路上而發(fā)生破碎時，會對周圍環(huán)境產(chǎn)生危害。特別是當(dāng)這些板被用作防噪音墻以及沿著高速公路、橋梁等安裝時就更是如此。
因此要尋找一種手段，來避免這些聚合物材料板的碎片跌落到公路上。
在歐洲專利EP-B-407,852中敘述了一種這樣的手段。按照此專利，用作防噪音墻或防噪音屏蔽幕的丙烯酸類(或甲基丙烯酸(共)聚合物)玻璃板含有大體上包裹在該板截面中間的塑性材料的單絲。這些單絲拉住了破碎的碎塊，因此就避免它們落下。聚酰胺單絲是特別合適的，因為這些單絲和構(gòu)成板的丙烯酸類玻璃之間有比較小的附著力。當(dāng)沖擊的物體撞擊到此板上時，板就破碎，但單絲繃緊而不折斷，至少其間大部分是這樣。
我們注意到，在沖撞的作用下，由于單絲抵抗著拉力以及它們與丙烯酸類玻璃的附著力較小，該單絲在板中滑動而不會完全從中脫出。碎片由于單絲而得以保持住。因此控制單絲與丙烯酸玻璃之間的附著力是十分關(guān)鍵的，因為此附著力太大會在沖擊的瞬間導(dǎo)致單絲斷裂，而附著力太小會造成單絲完全脫出，從而無法留住板的碎片。
因此，本發(fā)明的一個目標是一種可用于熱塑性聚合物材料板中，賦予其我們稱作抗破碎性能的新手段，也就是說能夠避免由沖撞物體沖擊此板而導(dǎo)致的碎片或碎塊落下。
按照本發(fā)明，由熱塑性聚合物材料制造的抗破碎板含有至少一種與組成該板的熱塑性聚合物材料相粘接的線網(wǎng)，該網(wǎng)的每根線都埋在構(gòu)成板的熱塑性聚合物材料當(dāng)中，緊靠近所述板的至少一個面。
在本發(fā)明的板中使用的網(wǎng)由一組線組成，優(yōu)選在一個方向上，或在幾個方向上是平行的，形成網(wǎng)格或圈。平行的線的間隔一般是10～300mm。優(yōu)選30～150mm。當(dāng)這些線在兩個方向，比如呈90°構(gòu)成網(wǎng)格時，在這兩個方向上平行線之間的距離可以是相同的，也可以是不同的。
線的直徑根據(jù)板的厚度不同而不同。一般是0.2～3mm，優(yōu)選1.5～2.5mm。
在本發(fā)明的板中使用的線，應(yīng)該與構(gòu)成該板的熱塑性聚合物材料有附著性，以避免完全在板中滑動。
為此，這些線可以由一種材料形成的單絲構(gòu)成，這種材料要對構(gòu)成板的熱塑性聚合物具有所需要的附著性，比如，當(dāng)這些單絲被用在(甲基)丙烯酸類(共)聚合物制造的板中時，它們可以由含有極性基團的聚合物形成。這些線也可以進行化學(xué)處理(比如用熱塑性聚合物粘接劑處理)或進行機械處理(比如為了增加粗糙度)。
在本發(fā)明中可以使用的線也可以各由聯(lián)鎖的單絲(將其稱作復(fù)絲線)構(gòu)成。這種實施方式是優(yōu)選的。這時，這些線可以具有不同的結(jié)構(gòu)，比如當(dāng)它們由幾種單絲一起構(gòu)成時，就可以具有繩索、發(fā)辮或其它的各種形狀。每根構(gòu)成復(fù)絲線的單絲都可以具有單絲或復(fù)絲的形狀。復(fù)絲線也可以具有更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，比如它們可以由比如復(fù)絲構(gòu)成的芯，包在發(fā)辮型或繩索型的外鞘中而構(gòu)成，即在由聯(lián)鎖的單絲構(gòu)成的鞘中。
單絲可以由各種能形成復(fù)雜聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)如發(fā)辮、繩索的材料構(gòu)成。它們特別可以由聚合材料的線構(gòu)成，比如聚酰胺、聚酯(如聚對苯二甲酸乙二醇酯)，它們也可以是金屬絲(比如銅絲)、天然紡織物纖維如棉花。
按照本發(fā)明，與熱塑性聚合物附著的線位于緊靠近板的至少一個表面處?！熬o靠近”一詞表示覆蓋該線的熱塑性聚合物的厚度很薄，比如大約0.05～4mm，這就是說每根線的表面至最近的板面的距離大約為0.05～4mm。線與板面相齊也是可能的。
構(gòu)成防破碎板的聚合物材料可以特別是聚碳酸酯、含有80～100％(重量)甲基丙烯酸甲酯和0～20％(重量)具有至少一個可以與甲基丙烯酸甲酯共聚的烯屬不飽和基團的單體的甲基丙烯酸甲酯聚合物。這些單體是公知的，可以特別舉出丙烯酸和甲基丙烯酸、烷基含有2～4個碳原子的丙烯酸烷基酯。
由甲基丙烯酸甲酯(MMA)聚合物或由主要含有來自甲基丙烯酸甲酯單體的單元的共聚物制造的板具體可以通過不同的方法制造，特別是通過擠塑(在此情況下，通過拉擠成型的方法將線引入本發(fā)明的板中)、通過公知的鑄塑或連續(xù)鑄塑的方法制造。
為了實施此鑄塑方法，使用由兩層比如是無機玻璃平板制成的模具，兩塊平板在邊緣處由接縫(一般用聚氯乙烯制造的，稱作墊條)隔開，保證兩塊板的密封性。在側(cè)面放置的夾具來保證模具的閉合。
正如眾所周知的，在該模具中倒入待聚合的組合物，即單體MMA或甲基丙烯酸甲酯預(yù)聚合形成的漿液(轉(zhuǎn)化率5～20％)，向其中加入視情況不同足夠使MMA聚合或者足夠完成該漿液聚合的引發(fā)劑，必要時向模具中加入其它用作交聯(lián)劑、脫模劑、控制聚合物最終分子量的鏈轉(zhuǎn)移劑、抗氧化劑等的添加劑。根據(jù)不同情況，通過將模具放入水中(所謂“水槽法”)或在必需溫度(40～80℃)下的烘箱中，然后在烘箱(大約100～130℃)中進行后聚合，而使聚合進行或完成。
墊條的厚度決定了得到的聚合物板的厚度。
為了得到本發(fā)明的防破碎板，將線網(wǎng)放入模具中，與構(gòu)成模具的至少一塊板的內(nèi)表面接觸，然后加入待聚合的組合物并用傳統(tǒng)的方式進行聚合。
在聚合以后，這些線就與聚合物緊密地結(jié)合在一起，甚至被聚合物浸潤，并覆蓋上很薄一層聚合物。有時它們實際上可以和板的表面取齊。但是板的表面仍然是完全平整的。板的表面外觀相應(yīng)于模具內(nèi)表面的外觀。
根據(jù)預(yù)計的用途不同，得到的板的厚度可以為3～30mm。
當(dāng)使用本發(fā)明板的時候，此板的任何一個表面都可以曝露在沖擊之下，優(yōu)選是與含有線的表面相對的表面經(jīng)受沖擊。
保留聚合物板的碎片的原理是基于如下的事實，線與構(gòu)成板的聚合物緊密地結(jié)合在一起，并處于緊靠近此板的表面處。在某些情況下(比如在實施例1中所述的情況下)，當(dāng)受到?jīng)_擊時，在破碎處，在線被拉出一定長度，而不斷裂。線的與聚合物緊密地結(jié)合的未被拉出部分則把持住碎片，如此就避免其落下和散開。在另外的情況下(如在實施例3中所述)，觀察到了斷裂線和外周的破裂線，外周的破裂線，對于由兩條連續(xù)斷裂線所界定的部分，它們似乎是起著鉸鏈的作用。
本發(fā)明的防破碎板特別可以用于防噪音墻。在此情況下，板的厚度優(yōu)選為10～25mm，以得到足夠的消音效果。
下面的實施例涉及用作防噪音墻的防破碎板。
實施例1使用兩塊尺寸為2m×3m的無機玻璃板和墊條制造的模具，使能夠得到厚度15mm的板。
放置沿單方向平行的線網(wǎng)，與模具的一個內(nèi)表面相接觸。此線的直徑是2mm，由Tresse Industrie公司商品名為“Bride Dyneema CVBR140K”的產(chǎn)品構(gòu)成。這些線由高密度聚乙烯的復(fù)絲芯包有聚對苯二甲酸乙二醇酯單絲形成的發(fā)辮狀物而形成的。
這些線彼此是平行的，距離3cm。將待聚合的組合物(甲基丙烯酸甲酯預(yù)聚物漿液和聚合引發(fā)劑)加入模具。將該模具放入溫度大約70℃的水中，然后放入大約120℃的烘箱中以實現(xiàn)聚合。
在脫模以后，得到厚度15mm的聚甲基丙烯酸甲酯板。
為了證實該板的抗破碎性能而使用的測試方法是一個重542kg的雙圓錐形懸錘進行的板沖擊試驗，該懸錘的圓錐的一端懸掛在吊架的端部。調(diào)整懸錘在始點和沖擊點之間的高度差來調(diào)節(jié)沖擊能。在本實施例的情況下，能量是6,900J。在此測試中，將板垂直放置。
在此測試中，沖擊發(fā)生在含有線的表面上。
如前面所指出的，觀察到星形的斷裂線，沒有彈射出任何碎片。在沖擊區(qū)，部分復(fù)絲線被部分從板中抽出，因為部分復(fù)絲仍然埋在板中，而且浸漬了聚合物，所以破碎的碎片仍然與板的整體連接著。
實施例2按照實施例1進行操作，只是線(復(fù)絲)網(wǎng)由網(wǎng)格組成，順第一方向的平行線間距3cm，沿第二方向的平行線間距12cm。
用在實施例1中所指出的測試方法，沒有任何碎片彈射出。
實施例3如實施例1進行操作，但是線(復(fù)絲)網(wǎng)由網(wǎng)格組成，沿兩個方向的平行線的間距都是4cm。
在此實施例中，沖擊發(fā)生在不含有線的表面上，沖擊能是7,200J。
沖擊在板上造成了從沖擊點伸出的星形斷裂線和圍繞著整個星形斷裂線周邊的破裂線。此周邊破裂線被其與星形斷裂線相交的交點所切割成為許多基本呈直線狀的連續(xù)段，對于在沖擊后由此破裂線和兩根連續(xù)的斷裂線所包圍成的該板的基本呈三角形的部分，它們都起著鉸鏈的作用。
穿過每個鉸鏈的沒有斷裂的線賦予其彈性。此彈性保證所述基本呈三角形的部分在重錘穿過板以后可以恢復(fù)到初始的位置。穿過的板基本上保持初始的平板形狀。
實施例4如實施例3操作，但是使用12,000J的能量。
觀察到同樣類型的斷裂和破裂，板的基本呈三角形部分能夠恢復(fù)到初始的位置。
權(quán)利要求
1.由熱塑性聚合物材料制造的抗破碎板，它包括至少一個與構(gòu)成該板的熱塑性聚合物材料相附著的線網(wǎng)，該網(wǎng)的每根線都埋在構(gòu)成該板的熱塑性聚合物材料中，緊靠近所述板的至少一個表面。
2.如權(quán)利要求1的板，其中每根線相對于最靠近的表面的距離是大約0.05～4mm。
3.如權(quán)利要求1和2中之一的板，其中每根線都由聯(lián)鎖的單絲或復(fù)絲構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求3的板，其中的線具有繩索或發(fā)辮的形狀。
5.如權(quán)利要求3的板，其中的線由復(fù)絲形成的芯，外面包有聯(lián)鎖的單絲或復(fù)絲形成的鞘組成的。
6.如權(quán)利要求1或2中之一的板，其中的線由與構(gòu)成板的熱塑性聚合物相附著的材料所形成的單絲組成。
7.如權(quán)利要求1～6中之一的板，其中的網(wǎng)由在單一方向平行的線構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求7的板，其中線的間隔是10～300mm。
9.如權(quán)利要求1～6中之一的板，其中的網(wǎng)由在兩個方向上平行形成網(wǎng)格的線構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求9的板，其中沿著兩個方向平行的線之間的距離可以相同或不同，為10～300mm。
11.如權(quán)利要求1～10之一的板，其中線的直徑為0.2～3mm，優(yōu)選1.5～2.5mm。
12.如權(quán)利要求1～11中之一的板，其中的線由聚合物、金屬或天然紡織材料制成的單絲構(gòu)成。
13.如權(quán)利要求1～12中之一的板，其中的熱塑性聚合物材料選自聚碳酸酯、甲基丙烯酸甲酯的聚合物，該甲基丙烯酸甲酯聚合物含有80～100％(重量)甲基丙烯酸甲酯和0～20％(重量)至少一種具有至少一個可以與甲基丙烯酸甲酯共聚的烯屬不飽和基團的單體。
14.包括了符合權(quán)利要求1～13中之一的抗破碎板的防噪音墻。
15.如權(quán)利要求14的防噪音墻，其中板的厚度為10～25mm。
全文摘要
由熱塑性聚合物制造的抗破碎板,它包括至少一個與構(gòu)成該板的熱塑性聚合物材料相附著的線網(wǎng),該網(wǎng)的每根線都埋在構(gòu)成該板的熱塑性聚合物材料中,緊靠近所述板的至少一個表面。在防噪音墻方面的應(yīng)用。
文檔編號E04C2/54GK1270100SQ0010490
公開日2000年10月18日 申請日期2000年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月30日
發(fā)明者X·馬卡里安, I·布伊 申請人:埃勒夫阿托化學(xué)有限公司