减少熔化沥青的容器中烟雾的方法

专利名称：减少熔化沥青的容器中烟雾的方法
技术领域：
本发明的技术领域和工业应用本发明一般涉及铺层面、铺路和其它应用中使用的沥青材料。更具体地说，本发明涉及一种减少从熔化沥青的容器中排放的烟雾的方法。本发明可能对提供在某些地方使用的沥青有用，在这些地方熔化沥青中的烟雾受到关注。
与这种熔化的沥青加热锅有关的一个问题是，它们能排放相当大量的烟雾。烟雾可能是看不到的，并且对周围区域的工人和其他人有刺激性。因此，希望减少通常从熔化的沥青锅或其它容器中排放的烟雾量。
还希望在不显著改变加工过的沥青或生沥青的情况下减少烟雾和气味。与已知的聚合物改性的沥青组成相比，对许多应用都希望用一种没有这样改性的沥青，上述聚合改性的沥青是一种高度改性的材料，此处聚合物，例如，用来赋予延伸的性能。
还希望减少熔化的沥青烟雾和气味，同时允许用于合适的，用于可定制的增强或改变沥青性能。
此外，还希望在合适的封装装置中生产低烟雾沥青。各个沥青封装装置通常是在普通沥青加工设备中通过将熔化的沥青浇注到容器中形成，上述容器由金属底和纸质圆筒形侧壁构成。沥青典型地是在约177℃(350°F)的温度下浇注，并在装运之前让封装装置冷却高达24小时。
用现有沥青封装装置的一个问题是，从固体沥青取下纸质或金属容器是费时间的。纸质和金属容器材料的处置也很麻烦。因此，希望能以单个封装装置来封装沥青，并且还不需要取出容器或处置容器。尤其是，希望提供一种用于沥青的容器，该容器是自耗式的，以便它能不断与沥青一起熔化。
在本发明的另一个实施例中，提供有一种装沥青的方法，其中将一定量熔化的沥青装入一个容器中，熔化的沥青通常从容器中排放烟雾，改时措施包括加约0.2％至约6％的聚合物到沥青中，以便使烟雾的目视浑浊度比没有聚合物的相同沥青减少至少约25％。将沥青以固化形式或熔化形式加到容器中。
图2是沿着

图1中线段2-2所作的自耗式容器剖视图。
图3是一对沥青自耗式容器的剖视图，同时一个容器垛叠在另一个容器的顶部。
图4是用于本发明沥青封装装置的容器另一个实施例透视图。
图5是本发明的一个沥青封装装置实施例的示意图。
本发明优选实施例的详细说明有利的是，现已发现，加少量聚合物到沥青中，有助于减少从熔化沥青的容器中排放的烟雾。术语“容器”意思是指任何锅釜，容器或其它适合装熔化沥青的接受器，如铺屋面机的锅，沥青封装装置容器散装贮存的槽，油罐卡车，有轨车或驳船等，当沥青装在容器中时，可以适用于加热，贮存，运输或分配。装在容器中的沥青可以以熔化的形式放在容器中，或者可供选择地，可以以固体形式放在容器中然后熔化。当沥青加到容器中时，可以将聚合物材料加到容器中，或者可以在稍后加入。聚合物材料可以在沥青熔化之前加到容器中，或者可以加到已经熔化的沥青中。聚合物材料可以以固体形式或液体形式加入。当所加的聚合物熔化时，其中有些聚合物在容器中升到熔化沥青的上表面，以便在其上形成减少烟雾的薄膜。术语“薄膜”意思是指在熔化的沥青上表面上浮动，形成，或收集的一层薄膜，或蒙皮。优选的是，聚合物横跨熔化的沥青至少约80-90％的上表面形成薄膜，而更优选的是基本上横跨熔化的沥青整个上表面。应该理解，当将附加的沥青放入容器中时，薄膜可能会破碎，但它通常是在表面上快速重新形成。
尽管不打算受理论限制，但相信薄膜通过对暴露在空气中的熔化沥青起一个冷却的顶部或阻挡层作用来减少容器中的烟雾。薄膜的厚度随聚合物加入速度减去聚合物溶解速率而变。溶解速率随主要的聚合物性能及容器温度和搅拌程度而变。薄膜的厚度通常为约3mm至约13mm，而典型的是约为6mm。然而，相信至少约0.025mm，优选的是至少约0.25mm的薄膜厚度适合于减少容器中的烟雾。
夹带聚合物来形成这种薄膜可以有利地与任何沥青制口一起使用，沥青制品通常是在敞开的锅中加热准备供其使用。正如此处所用的，术语“沥青”意思是指包括来自石油炼油厂的沥青残留物(bottom)，及天然生成的含沥青材料如沥青，天然硬沥青(gilsonite)，焦油，及焦油沥青，或者已经过空气氧化(air-blown)或别的化学加工或处理的这些相同材料。例如，沥青可以与催化剂如氯化铁等一起进行空气氧化。例如，沥青可以是常用的铺屋面的稀沥青或铺路级的沥青，及其它类型的沥青，其中包括特殊产品的沥青如防水沥青，电池化合物(batterycompound)，和密封剂类，不同种类沥青的混合物也可以使用。
加到沥青中的聚合物可以是任何能在熔化的沥青上表面上熔化并形成不同粘度薄膜的聚合物，以便减少锅中的烟雾。聚合物应具有比沥青低的相对密度，以便形成装熔化沥青的锅的上表面，并且应当可与沥青混合并相容。
可以用的示范性聚合物包括；聚烯烃类聚合物如聚丙烯，乙烯-丙烯共聚物，及丁烯共聚物；乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯共聚物，如丁基，丙基，乙基或甲基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯与乙烯，丙烯，或丁烯共聚合；环氧功能的共聚物，如丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元共聚物，它可以从E.I.duPont deNemours&co.(wilmington，Delaware)作为ElvoloyAM购买；和合成橡胶如苯乙烯一丁二烯-苯乙烯(SBS)，苯乙烯一丁二烯橡胶(SBR)，苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)，或由乙烯-丙烯二烯单体(EPDM)制造的三元共聚物；及其混合物。尤其优选的是，聚合物从聚丙烯类，乙烯-丙烯类共聚物，乙烯-乙酸乙烯酯类(EVA)共聚物，乙烯-丙烯酸甲酯类共聚物(EMA)，合成橡胶，及其混合物中选定。特别优选的是乙基-丙烯酸甲酯共聚物类和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物类。常用的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物优选的是乙酸乙烯酯含量为约5％至约40％(重量计，下同)，更优选的是约9％至28％，以便它们适当地溶于沥青。优选的乙烯-乙酸乙烯酯类共聚物是DuPont公司的Elvax系列产品，如Elvax360一直到750，优选的是Elvax450或470。乙烯-乙酸乙烯酯类共聚物也可以从USIChemical购买，其商标名称为Ultrathene和Vynathene。
薄膜优选的是足够粘，以便它作为连续层粘在一起，以便减少容器中的烟雾。如果薄膜的粘度太低，则熔化沥青中的烟雾会突破薄膜中的孔，并从容器中逸出。相反，如果粘度太高，则聚合物不容易在沥青的整个暴露面上形成连续的薄膜，在很长时间里既不重新分散，也不容易溶入大量沥青中。为了提供优选的粘度，所加的聚合物优选的是具有熔体流动指数为约15至约95克/10分钟，更优选的是约25至约85克/10分钟)，而甚至更优选的是约35至约75克/10分钟)。低的溶体流动指数一般表示更粘的聚合物。熔体流动指数按照ASIM D1238方法B在2.16kg负载下于190℃(374°F)下测量。
尽管很宽范围的聚合物材料在本发明中是有用的，但选定供与特定沥青一起使用的聚合物在所加的量上应当不显著改变沥青的性能。例如，在打算把沥青作为铺屋面沥青的地方，优选的是沥青没有聚合物(加入聚合物之前)，和加有聚合物二者，都满足按照ASTM D312，更优选的是ASTM D312-89所述其中至少一种类型铺屋面沥青的要求。因此，优选的是，加聚合物到沥青中减少烟雾而不显著改变沥青的性能。更优选的是，加有聚合物的沥青满足下面ASTM D312用于III类铺屋面沥青的技术规范软化点(根据ASTM D36)为85-90℃(185-205°F)；闪点最小为246℃(475°F)；在0℃(32°F)下针入度(penetration)(根据ASTMD5)最小为6dmm，在25℃(77°F)下为15-35dmm，和在46℃(115°F)下最高为90dmm；在25℃下的延度(根据ASTM D-113)最小为2.5cm；和在三氯乙烯中的溶解度(根据ASTM D2042)至少为99％。优选的是加聚合物到沥青中使沥青软化点的改变不超过约9℃(48°F)，更优选的是不超过约3℃(37°F)，并且使沥青针入度在25℃(77°F)下改变不超过10dmm。
另外，在某些情况下，选定供和特定沥青一起使用的聚合物，及加入的量，可以挑选以便增强最终组成的物理性能。例如，选定供和可冷流动的铺路沥青一起使用的聚合物可以有利地挑选，以便增强这类沥青的性能，如它们的高温性能，象通过例如美国联邦公路协会的正在进行的战略公路研究计划(SHRP)技术规范测量，用于改善沥青铺路性能的示范性聚合物包括乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯橡胶，聚丙烯，和乙烯-丙烯酸甲酯共聚物。
聚合物一般加到沥青中的量，足够使容器中烟雾的目视浑浊度，比不加聚合物的同样沥青减少约25％。烟雾的目视浑浊度是烟雾阻挡自然光线的度量。从容器中排放的烟雾越多，目视浑浊度越高。相反，目视浑浊度减少表示从容器中排放的烟雾量减少。优选的是，聚合物加入量足以使烟雾的目视浑浊度减少至少约35％，更优选的是至少约50-60％，而甚至更优选的是至少约70-80％。
烟雾目视浑浊度的减少在较高的温度下增加，在此较高温度下，用普通沥青制品产生烟雾的情况最差。铺屋面沥青的锅一般加热到约232℃(449°F)至约288℃(550°F)。优选的是所加聚合物在260℃(500°F)下使烟雾的目视浑浊度减少至少约35％，而更优选的是在260℃(550°F)下至少约50％。
另外，容器中苯溶性的悬浮粒子的总排放量，比没有聚合物情况下的相同沥青一般降低至少约15％。优选的是总排放量减少至少约25％，更优选的是至少约40-50％，而甚至更优选的是至少约60-70％。总苯溶性悬浮粒子排放利用烟雾中存在的小的苯溶性固体材料进行，因此，这些颗粒子物排放的减少表示所排放的烟雾量减少。优选的是总悬浮粒子排放在260℃(550°F)下减少至少约25％，而更优选的是至少约50％。
为了提供一种聚合物薄膜来达到使产生烟雾减少，聚合物的浓度优选的是足够在容器中沥青的整个暴露面上形成薄膜。优选的是，所加的聚合物量占沥青和聚合物总重量是在约0.2％至约6％的范围内，更优选的是，在约0.2％至约2％范围内，而甚至更优选的是在约0.3至约0.5％范围内。在这些含量下，通常从熔化沥青锅中排放的烟雾量显著减少，而沥青的性能没有任何显著改变。
聚合物一般可以用几乎任何方式加到沥青中以便减少烟雾。聚合物可以在沥青运送到终端用户之前加到沥青中，或者可以由终端用户将聚合物加到沥青中，终端用户可以直接把聚合物加到熔化沥青的容器中。聚合物可以以液体形式或固体形式，例如，以小丸，晶粒，薄片，颗粒，粉末，或其它形式的形状(以后集中叫做“小丸”)加到沥青中。添加剂还可以用上述任何形式封装或另外装在聚合物袋中，这样可以很容易加到任何沥青容器中。当聚合袋加到熔化的沥青中时。袋子熔化，同时放出袋子所装的聚合物和聚合物材料。
聚合物可以单独(neat)加到沥青中，但优选的是聚合物以聚合物和沥青的混合物形式加到沥青中，更优选的是将一种固化的混合物如聚合物/沥青复合丸加到沥青中。这种聚合物/沥青混合物一般提供比由熔化纯聚合物所产生的薄膜更好的减少烃类的排放，而具有聚合物的沥青的存在有助于聚合物的熔化并增加它的可分散性。优选的聚合物/沥青混合物，例如，聚合物/沥青复合丸，可以含有约30％至约90％(按重量计，下同)的聚合物和约10％至约70％的沥青。优选的是，这些混合物含有约40％至约80％聚合物。更优选的是，这些混合物包括约20％至约60％的沥青和约40％至约80％的聚丙烯。
合适的聚合物/沥青复合丸可以通过一热的挤压机用共挤压沥青和聚合物的方法形成，在挤压机中将各材料加热到超过它们的软化点并混合在一起。如普通挤压机中所发生的情况，然后将可模制的混合物形成小丸。因此，用于提供薄膜的聚合物和沥青优选地具有适合于共挤压的熔点和粘度。优选的沥青一般都具有高于90℃(194°F)的环球软化点，它是按照ASTM D36测得的。小丸中的沥青组分没有必要与容器中熔化的沥青相同。合适的沥青包括在AC-2至AC-50更优选的是AC-10或AC20范围内的空气氧化铺屋面的稀沥青和空气的氧化的铺路级沥青。
任选地，非聚合物的化学改性剂和添加剂，如一种合成蜡，可以加到小丸的组成中。这种特点有利地能用一种或几种标准沥青来装满容器，同时将用于优化打算应用的沥青的所希望的化学添加剂通过小丸加到沥青中。
因此，如果希望的话，可以将一种或多种填料，如破碎的石块，玻璃纤维，滑石，碳酸钙，或二氧化硅加到小丸配方中。然而，这些填料在沥青的某些最终使用中是不希望有的，并且一般不是优选的。因此，应该理解，当计算沥青中其它专用材料的百分含量时，填料是忽略不计；这样，此处所列举的配料重量百分数是以材料或组成的总重量为基础，而不包括在材料或组成中存在的任何填料或类似物。
聚合物小丸或沥青/聚合物复合丸可以具有任何便于形成的尺寸和几何构形，它们显示合适的熔化和/或溶解速率。通常，熔化和溶解的速率随着表面积与质量之比例增加而增加。因此，为了从聚合物得到最大好处，可以优选地使小丸的质量达到最大，并使表面积减至最小，以便放慢聚合物溶入熔化的沥青中的速率。另外，具有一种显示良好流动性的尺寸和形状的小丸的自动加工设备中可能是有利的。由于这些原因，一般优选的是具有直径为约1.59mm至约6.35mm的球形小丸，和具有相当直径及约1.59mm至12.70mm长度的圆柱形小丸。
在本发明的优选实施例中，将聚合物加到沥青中，并将混合物制成用于沥青自耗式容器。该容器包括(按重量百分比计)约40％至约90％的沥青和约10％至约60％的聚合物。容性是自耗式的，以便它能与装在容器中的沥青一起熔化，而不需要过度混合。对铺屋面的沥青封装装置，容器优选的是不显著改变沥青的性能(如上加聚合物到沥青中所述)。因此，自耗式容器克服了与普通纸质和金属容器有关的问题。另外，所加的聚合物加强了容器及减少了锅中出来的烟雾。沥青制的自耗式容器可以按需要成天加到铺屋面机的锅中，以便供给更多的沥青，用于例如以30分钟至1小时的时间间隔铺屋面。
现在参看附图中所示用于沥青的自耗式容器优选实施例，在图1和2中示出有一种自耗式容器10。在所示的实施例中，容器通常是圆筒形状，它具有一个敞开端和一个闭合端。然而，容器可以是任何别的合适形状，如矩形固体形状。尽管矩形固体形状在航运和贮存时提供效率，但这些优点可以被提供浇注期间能分开相当大距离的容器，以便有利于快速冷却的优点超过。
所示的自耗式容器10的实施例，包括用于装沥青的槽11。槽具有一圆筒形侧壁12和一限定闭合端的圆形底部13。一对同心的，环形凸出部分14从底部向下延伸一个短距离，凸出部分可以增加容器的尺寸稳定性。侧壁包括一个邻近底部的下端15，和一个与底部相距一定距离的上端16。如图1所示，优选的是侧壁上端的直径大于下端的直径。这种结构提供很容易将一个容器堆垛在另一个容器顶部的能力，正如下面将要说明的。在优选实施例中，侧壁的直径在上端处为35.6cm，而在下端处为31.8cm。优选的是将容器模制成锥形侧壁，它具有比上侧壁厚的下侧壁，以便增加容器的强度。在所示实施例中，侧壁在下端处具有0.02cm的厚度，而在上端处具有0.17cm的厚度。槽高约38.1cm。环形凸缘17从侧壁的上端向外延伸一短的距离，优选的是约0.64cm。
容器10还包括一个盖件18，它一般是圆形形状。该盖件包括圆形盖19和一般是圆筒形的侧缘20，该侧缘20从盖的周边向上延伸。侧缘包括一个下面部分21，它向外与盖成一个角度；和一个上面部分22，它很轻微地向外与下面部分成一角度。侧缘上面部分的外径与槽上端的内径基本上相同，因此盖件可以安装并严密紧固在槽的上端内部。盖件还包括一个环形凸缘23，该凸缘23从侧缘部分向外延伸一个短的距离。槽装满沥青24。然后将盖件安放在槽上以便闭合容器，同时盖件的凸缘接合槽的凸缘。
参见图3，可以看出，优选的容器具有一种能将一第一容器10堆垛在第二容器10′上的结构，以便降低航运和贮存的费用。第一容器的底部13安放在第二容器的盖件18′内部。第一容器的侧壁12装配在第二容器盖件的侧缘20′内部。优选的是，第一容器的同心环形凸出部分14搁在第二容器的圆形盖19′上，所示的第二容器装满沥青24′，以便形成沥青封装装置。
容器具有组成(按重量百分比计)为约40％至约90％的沥青和约10％至约60％的聚合物，更优选的是约55％至约75％的沥青和约25％至约45％的聚合物。优选的是在用于铺屋面的沥青的容器组成中，采用高比例的沥青，因为相对于聚合物的成本沥青的成本较低。另外，较高百分率的沥青产生与容器中的沥青更大的可混溶性。
容器应具有足够高的软化点，以便能耐与熔化的沥青有关的高温，并且在航运和贮存情况下，不会软化。优选的是容器的组成具有一高于约107℃(225°F)的环球软化点，更优选的是高于约125℃(257°F)，而甚至更优选的是高于约149℃(300°F)。环球软化点可以用ASTM D36方法测量。
容器可以用任何方便的方法形成。例如，槽的侧壁可以焊接到底上。然而，优选的是容器用一种模制法如注塑法，吹塑法，或旋转模制法形成为一个整体式或单一结构。
特别优选的是注塑法。正如该技术的技术人员所已知的，注塑法通常包括用一个螺旋和热的桶状组件，以便加热软化待模制的组成。然后通常是通过螺旋向前运动的作用，将加热软化的组成注入一闭合的模具中。组成冷却和硬化，同时采取模腔的形状。
模制法具有成本、设计灵活性方面的优点，及可以包括到容器中的一些特点。模制法能够按希望将各种特点很容易包括在容器中，例如，模制法可以用来将浮花装饰模制在槽或盖件上，用于象贴标签，说明书，或销售标记(marketing logos)等这类目的。优选的是，容器的盖件用由容器所装的这类沥青贴上标签。
容器还可以适合带有把手，该把手可以模制到容器中以便于操纵。另外，在容器中可以模制若干肋条，以便在浇注封装装置情况下增加它的强度。在优选实施例中，在槽壁的外表面上设置一个或多个圆周肋条，它们可以在浇注期间保持比壁冷，因而对容器提供尺寸稳定性。另外，容器可以具有一个或多个凹槽，凹槽通过使锅中的热沥青能渗入沥青封装装置的内部而加快重新熔化过程。这些凹槽还在熔化的沥青注入容器之后加速冷却过程。
图4和5示出容器和沥青封装装置另外的实施例。参见图4，容器100用合适的方式，例如用一种模制法如注塑法，吹塑法，或旋转模制法形成。容器还可以通过将侧壁120结合到一个底部或底140上形成。
容器100可以设置把手160，把手160可以模制到容器中以便于操纵。为了增加容器的强度以便经受住在装料期间装满熔化的沥青的应力，可以将容器制成具有一锥形侧壁120，该侧壁120具有一下面侧壁部分180，它比上面侧壁部分200厚。
图5所示的沥青封装装置110，包括容器220和容器内部的沥青主体240。沥青容器可以是任何合适的形状，如图5所示的矩形固体。沥青容器可以模制成具有若干肋条260，以便在浇注或装填状态期间为容器提供强度。作为内部加强肋的替代品或者除了内部加强肋之外，也可以设置外部加强肋，以便有助于在浇注或装填期间避免隆起。另外，容器可以具有一个或多个凹槽280，它们通过使锅中的热沥青能渗入沥青封装装置的内部而加快重新熔化过程。凹槽还在熔化的沥青注入容器之后加速冷却。凹槽可以具有任何适合于热传递到沥青封装装置或从沥青封装装置热传递出来的尺寸和形状。
现已发现，加聚合物到传统的金属或纸质沥青封装装置中，比直接了当的要少。尤其是，已经发现，在用熔化的沥青装填封装装置之前将聚合物加入封装装置中，常常造成聚合物移动到封装装置的顶部和各个侧面，而不是变得深留在沥青中。结果，当在施工现场处从固化的沥青中取下封装装置材料时，相当大量的聚合物与沥青分离并且与封装装置材料一起扔掉。
本发明提供一种方法和装置，用于以一种方式将所希望的聚合物加入装在标准金属和纸质封装装置内的沥青中，以便聚合物整体式结合到装在封装装置内的固化沥青中(以后叫做“封装装置沥青”)，这样使聚合物在取下封装装置材料期间不与沥青分开，然而在锅中熔化时，它将与沥青分开，并浮动到表面以便形成减少烟雾的薄膜。
在本发明的方法中，当聚合物小丸或聚合物/沥青复合丸进入封装装置时，它们与熔化的沥青混合，这样使小丸用熔化的沥青盖住。这可以通过在沥青正装填封装装置时将小丸注入熔化的沥青流中，或是通过将沥青和小丸分开但同时加入封装装置中来进行，这样当它们进入封装装置时，使小丸用沥青充分包覆。结果，尽管小丸一般没有熔化的沥青浓密，并且往往会上升到包装的顶部，但小丸被包封在沥青中，并且当除去封装装置时具有减少很多与沥青分开的趋势。因此，可以从封装装置的沥青中剥离封装装置材料并扔掉，而不会显著减少与封装装置的沥青一起加到熔化锅中的聚合物量。
按照本发明所述的另一种方法，也可以用来防止聚合物粘附到传统沥青封装装置的金属和纸质容器的底上。例如，可以将一种防粘剂(release agent)加到容器的底上，任选地，防粘剂可以混合或化合到聚合物中。在容器的底上可以用不同的涂层。聚合物可以封装在聚合物袋中；该袋熔化同时使聚合物释放到沥青中并在封装装置中浮动，而不会粘附到容器的底上。袋可以悬挂在封装装置的中部并将热沥青浇注在其上方；这防止聚合物经常与容器的底接触。可以用一模制的几何构件来使聚合物保持在封装装置的内部(再次，这避免聚合物与容器的底接触)；上述构件具有足够薄的壁，以便熔化并让聚合物在内部释放并在沥青中浮动。在加入聚合物和沥青之前，可以将一种聚烯烃薄膜衬里(例如，聚丙烯)放在封装装置的内部，以防止在沥青固化时聚合物粘附到容器上。衬里还提供附加的聚合物。任何上述形式也可以如上所述直接加到任何熔化的沥青容器中。
除了减少熔化用锅中的烟雾之外，聚合物丸或聚合物/沥青复合丸加入形成的沥青封装装置中，也可以减少冷却期间从封装装置中排出的烟雾。当聚合物丸接触正加到封装装置中热的熔化沥青时，小丸开始熔化，并且由于它们的密度较低，所以它们浮在封装装置的顶部上，当封装装置冷却时，它们在此处形成一个减少烟雾的薄膜。这种有盖的特征可以通过包含一种小百分含量的聚合物而增强，该聚合物具有高熔体流动指数或十分易溶于沥青。例如，配方包括60％沥青和38％聚丙烯与2％EVA的混合物；或者37％具有熔体流动指数为约5至约50克/10分钟的聚丙烯和3％具有熔体流动指数为约50至约400克/10分钟(g/10min)的聚丙烯(在21.60g负载下于230℃(446°F)下测得，可以保证在封装装置装填期间有足够量的聚合物熔化，以便形成所希望的薄膜。
现在，将参考下面的例子进一步说明本发明。例1进行试验，以便测量包含在常用封装装置的沥青制品中的小量沥青/聚合物丸在重新熔化期间减少熔化的沥青锅中烟雾的能力。在这个试验中，在加有复合丸(低烟雾产品)，和不加含聚合物的丸(“标准产品”)两种情况下，试验了封装装置在普通纸质和金属容器中的标准BURAIII型沥青(将Amoco铺屋面机稀沥青空气氧化到软化点为约85℃(185°F)至约96.1℃(205°F)的烟雾。
加到低烟雾产品中的小丸是通过将一种空气氧化到约143℃(290°F)软化点的沥青，聚丙烯(Montel 6301或Solvay Fortilene 12熔体流动指数均聚物)，和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物三者的混合物，按60∶30∶10的重量的比例，在一单螺旋挤压机中制球来制备。
用于试验的设备包括一个用丙烷燃烧器加热的625升的铺屋面机的锅。在试验时，将低烟雾产品和标准产品分开加到锅中并熔化以便装满锅。每种产品都在260℃和288℃(500°F和550°F)的温度下进行试验，并且低烟雾产品在聚合物浓度是组成中沥青和聚合物总重量的0.16至0.96％重量范围处试验。为了模拟实际使用条件，每隔20分钟从锅中抽出75.7升熔化的产品，并用另外加到锅中的产品代替。试验在室外进行，同时包围锅周围的区域以便挡风。从锅中排放的烟雾，如上所述对目视浑浊度，及悬浮的苯溶性粒子进行测量。
目视浑浊度的试验，按照40C.F.R，part60，附录A，EPA方法9进行，该方法标题为“固定源排放物浑浊度的目视测定”。经过检定的浑浊度读出器每15秒钟记录一次目视浑浊度共记录两小时。读出器观察从锅中出来的烟雾，并测定天然光浑浊度或阻挡的百分率。目视浑浊度读出的结果在下面表1中示出，此处浑浊度百分率是两小时试验的平均值。
表1 目视浑浊度
目视浑浊度读出的结果表明，在聚合物浓度为0.32％和更高的情况下，低烟雾产品从锅中排出的烟雾明显地比标准产品低。另外，观察到在0.32％和更高的聚合物载荷下，低烟雾产品的聚合物在基本上是熔化的沥青整个上表面上形成薄膜。
对总苯溶性悬浮粒子的试验，按照“标准操作手续用于沥青研究所Round Robin研究”的苯溶性方法”进行，它是国立职业安全卫生研究院(NIOSH)方法5023，第三版的修改型。将两个大容量(Hi-Vol)总悬浮粒子(TSP)采样器升起，以便将样品进口定位稍高于锅开口附近的边缘。每个采样品通过一预先称过重的lft2过滤器抽出锅中的烟雾流。每个采样器都工作两小时。此后，取出过滤元件，用苯(高效液相色谱(HPLC)级。蒸发残留物不大于0.0005％)盖住并留下至少一小时。然后将苯提取物于氮气压力(大约7-10psi)下在-Millipore Miliflex SR一次性过滤器中过滤。然后将苯于85℃(185°F)下在加热器组(heaterblock)中浓缩，转移到预先称过重的杯中，并在真空炉内于室温和25mmHg柱的真空下放置过夜。然后将杯称重，以便测定苯溶性粒子的量。总苯溶性悬浮粒子测量的结果在下面表II中示出。测理以在一个大气压和20℃(68°F)的标准状态下每标准立方米(scm)的粒子微克数给出。
表II 总苯溶性悬浮粒子
象目视浑浊度结果一样，这些结果表明，与标准产品相比，低烟雾产品减少了从锅中排出的烟雾量。在聚合物含量大于0.32％下，低烟雾产品与标准产品相比，苯溶性粒子一直都低。例2对各16个另外的标准产品样品和具有0.32％重量聚合物的低烟雾产品，测量了所排放的苯溶性粒子，结果在下面表III中示出。
表III 总苯溶性悬浮粒子
这些结果表明，苯溶性粒子在0.32％聚合物下也比标准产品低。例3将一定量的熔化沥青在油槽车中运输到终端用户处，终端用户在铺屋面机的锅中放一部分，用于加热到适合作铺屋面沥青应用的温度。向终端用户供应可熔化的聚合物袋，每个袋子都封装许多聚合物/沥青复合丸。终端用户定期地将袋投入锅中，在此处袋熔化并释放小丸。小丸和袋中的聚合物在熔化的沥青表面上形成薄膜，它使锅中的烟雾减少。例4用于沥青的自耗式容器按照下面的低烟雾法形成。将空气氧化到软化点为121℃(250°F)的Amoco AC-20沥青，聚丙烯(profax 6301)，和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(E1vax450)，按60∶30∶10的重量比在双螺旋式挤压机中制球。螺旋温度设定在177℃(351°F)处。用小丸来注塑一种如图1所示的自耗式容器。容器具有熔体流动指数为46.6g/10min。容器是坚固和耐冲击的，同时具有一4.5焦耳的无切口Izod冲击强度，在22℃(72°F)F抗拉强度为95.5kg/cm2，在93℃(199°F)下抗拉强度为25.3/cm2，和在93℃(199°F)下抗拉模量为336kg/cm2。
在模制之后，将容器装满166℃(331°F)下的BURAIII型铺屋面沥青。容器不显著隆起或变形，并且在容器外部上的热电偶不超过113℃(235°F)。沥青封装装置(容器和装在容器中的沥青)当装满(0.91kg容器和26.33kg沥青)时重量是27.24kg。沥青封装装置满足按ASTM D312所述对III型铺屋面沥青的要求。
容器可以不断地与装在容器中的沥青一起熔化，而不显著地改变沥青的性能。单独沥青的软化点是89℃(192°F)，而沥青和容器相结合的软化点为95℃(203°F)，单独沥青在25℃(77°F)下具有19dmm的针入度，而沥青和容器相结合在25℃(77°F)下具有17dmm的针入度。例5将Montel聚丙烯6301和具有软化点为230°F(110℃)的涂装用沥青按30∶70的重量比在双螺旋挤压机中制球。螺旋温度设定在350°F(177℃)。用小丸来注塑容器成盘(tray)形形状，它具有尺寸为10英寸×13英寸×3.5英寸(25.4cm×33.0cm×8.9cm)，而厚度为100密耳。将几个模制好的沥青容器加到熔化的BURAIII型沥青主体中。容器的重量占沥青和容器总重量的4％。测量沥青在加容器之前和之后的性能，同时将结果与用作对照的ASTM D312III型技术规范一起列在下面表中。
表IV 加模制的容器到熔化沥青中的效果
可以看出，加容器到沥青中对沥青的性能只有轻微的影响，同时最显著的变化是增加的粘度。例6将Monte1聚丙烯6301，高度氧化的沥青，和BURAIII型沥青按40∶20∶40的重量比在双螺旋式挤压机中制球。高度氧化的沥青是从混有己氧化到300°F(149℃)软化点的丙烷洗过的沥青得到的Trumbull材料。螺旋温度设定在350°F(177℃)处。用小丸来注塑成一种8英寸(20.3cm)直径和7.5英寸(19.1cm)高，及90密耳厚的容器。模制之后，容器装满350°F(149℃)的沥青。容器不隆起或变形。
放在外部的热电偶上温度读数决不会超过160°F(71℃)。当装满时容器的沥青封装装置及其中沥青重10磅(1bs.)(4.5kg)。将容器放在铁丝篮(wire basket)中向下放入已装有475°F(246℃)熔化沥青的铺屋面机沥青锅中。在不搅拌情况下，封装装置在15分钟内通过自然对流完全溶解，而没有任何看得见的痕迹。测量沥青在加聚合物之前和之后的性能，结果列于下表中与ASTM D312III型技术规范比较。
表V 加装沥青的模制容器对熔化的沥青的影响
结果与例5的那些结果相同。具有熔化的容器的沥青软化点稍高于III型技术规范。
尽管参照优选的特点和实施例详细说明了本发明，但对技术人员来说，适当修改是显而易见的。因此，本发明不打算受上述说明限制，而是由所附权利要求书及它们的等同物限定。
权利要求
1.在一种熔化沥青的方法中，将一定量未熔化的沥青(24)放入一容器(10)中，并加热以使沥青熔化，熔化的沥青通常从容器中排放烟雾，改进措施包括加约0.2％(重量百分比，下同)至约6％的聚合物到沥青中，以便使烟雾的目视浑浊度比没有聚合物的同样沥青减少至少约25％。
2.权利要求1所述的方法，其特征在于所加的聚合物在熔化的沥青上表面上形成一层薄膜。
3.权利要求2所述的方法，其特征在于聚合物具有熔体流动指数为约15克/10分钟至约95克/10分钟。
4.权利要求1所述的方法，其特征在于聚合物以装有一定量未熔化的沥青(24)的自耗式容器(10)的形式加入，容器由一种包括约40％重量至约90％重量的沥青和约10％重量至约60％重量的聚合物的材料制成。
5.权利要求1所述的方法，其特征在于没有聚合物的沥青和加有聚合物的沥青二者满足按照ASTM D312所述其中至少一种类型铺屋面沥青的要求。
6.权利要求1所述的方法，其特征在于加聚合物到熔化的沥青中，既不使沥青的软化点改变大于约9℃(48°F)，在25℃(77°F)下也不使沥青的改变大于10dmm。
7.权利要求1所述的方法，其特征在于聚合物从一组物质中选定，这组物质包括聚丙烯，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(其中乙酸乙烯酯含量为约5％重量至约40％重量)，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物，橡胶，及其混合物。
8.权利要求1所述的方法，其特征在于聚合物以小丸形式加入。
9.权利要求1所述的方法，其特征在于聚合物装在一聚合物袋内，后者加到沥青中。
10.权利要求1所述的方法，其特征在于聚合物以聚合物和沥青固化的混合物形式加入。
11.权利要求1所述的方法，其特征在于聚合物装在沥青封装装置内部的聚合物袋内，同时将该封装装置加到沥青中。
12.在熔化沥青的方法中，将一定量未熔化的沥青(24)放入容器(10)中。并加热以使沥青熔化，熔化的沥青通常从容器中排放烟雾，改进措施包括加约0.2％重量至6％重量聚合物到沥青中，以使苯溶性悬浮粒子的总排放量比没有聚合物的同样沥青减少至少约15％。
13.权利要求12所述的方法，其特征在于所加的聚合物在熔化的沥青上表面上形成一层薄膜。
14.权利要求13所述的方法，其特征在于；聚合物具有熔体流动指数为约5克/10分钟至约95克/10分钟。
15.权利要求12所述的方法，其特征在于；聚合物以装有一定量未熔化沥青(24)的自耗式容器(10)形式加入，容器由一种包括约40％重量至约90％重量的沥青和约10％重量至约60％重量的聚合物的材料制成。
16.权利要求12所述的方法，其特征在于聚合物以小丸形式加入。
17.权利要求12所述的方法，其特征在于聚合物装在加到沥青中的聚合物袋内。
18.权利要求12所述的方法，其特征在于聚合物以聚合物和沥青的固化混合物形式加入。
19.在一种熔化沥青的方法中，将一定量未熔化的沥青(24)放入容器(10)内，并加热以使沥青熔化，熔化的沥青通常从容器中排放烟雾，改进措施包括加约0.2％(重量百分比，下同)至约6％的聚合物到沥青中，该聚合物具有熔体流动指数为约15克/10分钟至约95克/10分钟，所加的聚合物在熔化的沥青上表面上形成一层薄膜，这样使烟雾的目视浑浊度比没有聚合物的相同沥青减少至少约25％。
20.在一种装沥青(24)的方法中，将一定量熔化的沥青装在容器(10)中，熔化的沥青通常从容器中排放烟雾，改进措施包括加约0.2％(重量百分比，下同)至约6％的聚合物到沥青中，以便使烟雾的目视浑浊度比没有聚合物的相同沥青减少至少约25％。
21.权利要求20所述的方法，将沥青以熔化的形式加到容器中。
22.权利要求20所述的方法，其特征在于所加的聚合物在熔化的沥青上表面上形成一层薄膜。
23.权利要求20所述的方法，其特征在于聚合物具有熔体流动指数为约15克/10分钟至约95克/10分钟。
24.权利要求20所述的方法，其特征在于没有聚合物的沥青和加有聚合物的沥青二者都满足按照ASTM D312所述其中至少一种类型铺屋面沥青的要求。
25.权利要求20所述的方法，其特征在于加聚合物到沥青中，既不使沥青的软化点改变大于约9℃(48°F)，也不使沥青在25℃(77°F)下的针入度改变大于约10dmm。
26.权利要求20所述的方法，其特征在于聚合物装在一聚合物袋内，后者加到沥青中。
27.权利要求20所述的方法，其特征在于聚合物从一组材料中选定，这组材料包括聚丙烯，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(其中乙酸乙烯酯含量为约5％重量至约40％重量)，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物，橡胶，及其混合物。
28.权利要求27所述的方法，其特征在于，沥青以熔化的形式加到容器中，其中所加的聚合物在熔化的沥青上表面上形成一层薄膜，其中聚合物具有熔体流动指数为约15克/10分钟至约95克/10分钟。
全文摘要
在一种于容器(10)内熔化沥青(24)的方法中,熔化的沥青通常排放烟雾,将0.2%重量至6%重量的聚合物加到沥青中,以便使烟雾的目视浑浊度比没有聚合物的相同沥青减少至少25%。在另一个实施例中,苯溶性悬浮粒子的总排放量比没有聚合物的相同沥青减少至少15%。优选的是,所加聚合物具有熔体流动指数为15克/10分钟至95克/10分钟,并且所加的聚合物通过在熔化的沥青上表面上形成一层薄膜,来减少烟雾的目视浑浊度。
文档编号C08L23/10GK1345360SQ00804915
公开日2002年4月17日 申请日期2000年3月9日 优先权日1999年3月12日
发明者唐·R·弗米利恩, 迈克尔·R·弗兰岑, 理查德·T·贾尼基, 戴维·C·特朗博, 杰伊·W·基廷, 若热·A·马尔扎里 申请人:欧文斯科尔宁格公司