专利名称：由热塑性聚合物制造的抗破碎板及其作为防噪音墙的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及用热塑性聚合物材料制成的防破碎板，更具体涉及用(甲基)丙烯酸类聚合物制造的板。
用聚合物材料制造的板，在可以造成撞击结果的材料冲击下，会破碎并形成碎片或碎块。因此，当这种板用在公共道路上而发生破碎时，会对周围环境产生危害。特别是当这些板被用作防噪音墙以及沿着高速公路、桥梁等安装时就更是如此。
因此要寻找一种手段，来避免这些聚合物材料板的碎片跌落到公路上。
在欧洲专利EP-B-407,852中叙述了一种这样的手段。按照此专利，用作防噪音墙或防噪音屏蔽幕的丙烯酸类(或甲基丙烯酸(共)聚合物)玻璃板含有大体上包裹在该板截面中间的塑性材料的单丝。这些单丝拉住了破碎的碎块，因此就避免它们落下。聚酰胺单丝是特别合适的，因为这些单丝和构成板的丙烯酸类玻璃之间有比较小的附着力。当冲击的物体撞击到此板上时，板就破碎，但单丝绷紧而不折断，至少其间大部分是这样。
我们注意到，在冲撞的作用下，由于单丝抵抗着拉力以及它们与丙烯酸类玻璃的附着力较小，该单丝在板中滑动而不会完全从中脱出。碎片由于单丝而得以保持住。因此控制单丝与丙烯酸玻璃之间的附着力是十分关键的，因为此附着力太大会在冲击的瞬间导致单丝断裂，而附着力太小会造成单丝完全脱出，从而无法留住板的碎片。
因此，本发明的一个目标是一种可用于热塑性聚合物材料板中，赋予其我们称作抗破碎性能的新手段，也就是说能够避免由冲撞物体冲击此板而导致的碎片或碎块落下。
按照本发明，由热塑性聚合物材料制造的抗破碎板含有至少一种埋在热塑性聚合物材料中。并且其中每根线都是由被包皮覆盖的芯形成的线网。
在这些板中，该线优选布置在与板的表面平行的平面中，而且与此表面的距离是
2r≤e/2，而且0.1e≤d-r≤0.5e，这里e是板的厚度，d是线轴与板的所述表面之间的距离，而r是线的半径。
线的直径是可以变化的，一般是0.2～3mm，优选1.5～2.5mm。
根据所设想的用途不同，板的厚度可以是3～30mm。
本发明的板中使用的网由一组线组成，优选在同一个方向上是平行的，或当形成网格时，是在几个方向上平行的。平行的线的间隔一般是10～300mm。优选30～150mm。当这些线在两个方向，比如呈90°构成网格时，在这两个方向上平行线之间的距离可以是相同的，也可以是不同的。
如同在上面所指出的，在本发明的板中使用的线，各由覆盖了包皮的芯组成。
该芯具有单丝或复丝的形状。复丝是单丝的联锁体，此单丝它本身就可以是一种复丝，当复丝由几种单丝一起构成时，复丝可以具有绳索、发辫或其它的各种形状。
该芯可以是由聚合物材料制造的，如聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯，由金属材料比如铜丝，由天然纺织材料如棉花制造的。
该芯包覆着包皮，即由几毫米宽(比如5～20mm)，几微米厚(比如5～30μm)的薄膜交叠着呈螺旋状缠绕而得到的包覆层。
该芯可以覆盖一层或双层的包皮，双层包皮是在同一方向进行两次缠绕，或进行两次交叉缠绕而得到的。
包皮可以将线的芯层与形成板的热塑性聚合物材料隔开，这样就完全避免了芯层和此热塑性聚合物材料的接触，这种接触会导致芯层的硬化，使其脆化降低对开裂的抵抗能力。形成包皮的膜可以由聚合物材料，如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酯如聚苯二甲酸乙二醇酯等组成。
该包皮优选与形成板的热塑性聚合物材料相粘附着。此附着力可以由形成包皮材料自身的性能来提供，但是也可以是由于重叠进行螺旋状缠绕的包皮具有完全不光滑的表面。
当一个冲击物体撞击到板上时，该板破碎。线的芯层，单丝或复丝在包皮中滑动，而包皮则仍然固着在热塑性聚合物材料中。芯层在包皮中滑动，但不完全从板中滑出，这样就固定住破碎的碎片。
构成本发明防破碎板的聚合物材料可以特别是聚碳酸酯、含有80～100％(重量)甲基丙烯酸甲酯和0～20％(重量)至少一种具有至少一个可以与甲基丙烯酸甲酯共聚的烯属不饱和基团的单体的甲基丙烯酸甲酯聚合物。这些单体是公知的，可以特别举出丙烯酸和甲基丙烯酸、烷基含有2～4个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来自甲基丙烯酸甲酯单体的单元的共聚物制造的板具体可以通过不同的方法制造，特别是通过挤塑(在此情况下，通过拉挤成型的方法将线引入本发明的板中)、通过公知的铸塑或连续铸塑的方法制造。
为了实施此铸塑方法，使用由两层比如是无机玻璃平板制成的模具，两块平板在边缘处由接缝(一般用聚氯乙烯制造的，称作垫条)隔开，保证两块板的密封性。在侧面放置的夹具来保证模具的闭合。
正如众所周知的，在该模具中倒入待聚合的组合物，即单体MMA或甲基丙烯酸甲酯预聚合形成的浆液(转化率5～20％)，向其中加入视情况不同足够使MMA聚合或者足够完成该浆液聚合的引发剂，必要时向模具中加入其它用作交联剂、脱模剂、控制聚合物最终分子量的链转移剂、抗氧化剂等的添加剂。根据不同情况，通过将模具放入水中(所谓“水槽法”)或在必需温度(40～80℃)下的烘箱中，然后在烘箱(大约100～130℃)中进行后聚合，而使聚合进行或完成。
垫条的厚度决定了得到的聚合物板的厚度。
为了得到本发明的防破碎板，将至少一件线网放入模具中，然后加入待聚合的组合物并用传统的方式进行聚合。可以使用各种适当的方法将线网插入到模具中。这比如可以将一定厚度的框架放置与模具的内表面相接触，在此框架上固定住线，在聚合以后任选地切除板边以除去该框架，上述的一定厚度相当于该网相对于热塑性聚合物板两个表面之间的距离。
本发明的防破碎板特别可以用于防噪音墙。在此情况下，板的厚度优选为10～25mm，以得到足够的消音效果。
下面的实施例涉及用作防噪音墙的防破碎板。
实施例1使用两块尺寸为2m×3m的无机玻璃板和垫条制造的模具，使能够得到厚度15mm的板。
放置沿单方向的平行线网，彼此的线距离是3cm，装在厚度适当的透明聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)框架上，使得此网大致位于玻璃模具中间。此线的直径是2mm，由聚酰胺单丝发辫形成的芯层和由宽度10mm、厚度19μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜形成的单层包皮覆盖组成，使得相对于待聚合的组合物具有密封性。将待聚合的组合物(甲基丙烯酸酯预聚物浆液和聚合引发剂)加入模具。将该模具放入温度大约70℃的水中，然后放入大约120℃的烘箱中以实现聚合。
在脱模以后，得到厚度15mm的聚甲基丙烯酸甲酯板。支撑平行线的框架是由透明的PMMA制造的，并不一定非要切去板的边缘将其除去。
为了证实该板的抗破碎性能而使用的测试方法是一个重542kg的悬锤进行的板冲击试验，该悬锤的一端悬挂在吊架的端部。调整悬锤在始点和冲击点之间的高度差来调节冲击能。在本实施例的情况下，能量是6,900J。在此测试中，将板垂直放置。
没有任何碎片弹射出。如前面所指出的，在冲击区，复丝(在此实施例中是发辫)在包皮中滑动而没有完全脱出，因而就把持住了碎片。这说明该包皮提供了密封性，阻碍了待聚合的组合物浸入到线的芯层。
实施例2按照实施例1进行操作，只是线网由网格组成，第一方向平行的线间距3cm，沿与第一方向垂直的第二方向平行的线间距也是3cm。
用在实施例1中所指出的测试方法，没有任何碎片弹射出。
权利要求
1.由热塑性聚合物材料制造的抗破碎板，它包括至少一个埋在该热塑性聚合物材料中的线网，每根线各自由包皮覆盖的芯层形成。
2.如权利要求1的板，其中该线布置在与板的表面之一平行的平面中，而且距此表面的距离是2r≤e/2，而且0.1e≤d-r≤0.5e，这里e是板的厚度，d是线轴与板的所述表面之间的距离，而r是线的半径。
3.如权利要求1和2中之一的板，其中线的芯层由单丝或复丝构成。
4.如权利要求3的板，其中的芯层是由聚合物材料、金属材料或天然纺织材料制造的。
5.如权利要求4的板，其中的芯层是由聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚酯制造的，更具体说由聚对苯二甲酸乙二醇酯制造的。
6.如权利要求1～5中之一的板，其中的包皮是由聚合物材料的薄膜制造的，这些聚合物优选聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酯，更具体是聚对苯二甲酸乙二醇酯。
7.如权利要求1～6中之一的板，其中的网由在单一方向平行的线构成。
8.如权利要求7的板，其中线的间隔是10～300mm。
9.如权利要求1～6中之一的板，其中的网由在两个方向上平行形成网格的线构成。
10.如权利要求9的板，其中沿着两个方向平行的线之间的距离可以相同或不同，为10～300mm。
11.如权利要求1～10之一的板，其中线的直径为0.2～3mm，优选1.5～2.5mm。
12.如权利要求1～11中之一的板，其中的热塑性聚合物材料选自聚碳酸酯、甲基丙烯酸甲酯的聚合物，该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)至少一种具有至少一个可以与甲基丙烯酸甲酯共聚的烯属不饱和基团的单体。
13.包括了符合权利要求1～12中之一的抗破碎板的防噪音墙。
14.如权利要求13的防噪音墙，其中板的厚度为10～25mm。
全文摘要
由热塑性聚合物制造的抗破碎板,它包括至少一个埋在该热塑性聚合材料中的线网,并且每根线各自由覆盖了包皮的芯层形成。在防噪音墙方面的应用。
文档编号G10K11/16GK1270101SQ0010490
公开日2000年10月18日 申请日期2000年3月30日 优先权日1999年3月30日
发明者X·马卡里安, P·奥梅林 申请人:埃勒夫阿托化学有限公司