專利名稱：包括固體粒子和粘結(jié)劑的組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括固體粒子和粘結(jié)劑的組合物，特別是建筑構(gòu)件，和涉及它們的制備方法。
背景技術(shù)：
形式為合成塑料的聚合物，近年來(lái)成為用于寬范圍便利品和消費(fèi)品的主要材料。對(duì)于近來(lái)表面看來(lái)的聚合物材料消耗的指數(shù)增長(zhǎng)，聚酯在飲料瓶和食品容器中的使用可能是特別突出的。然而短使用期限消費(fèi)品的這樣增加使用造成大體積的使用過(guò)材料，該使用過(guò)的材料隨之帶來(lái)處理的問(wèn)題。
合成聚合物的非常穩(wěn)定性和一般不可破壞性，它們引起這些材料的極大需求，也引起嚴(yán)重的處理問(wèn)題。由于聚合物在土地中可保持多年不變，在垃圾掩埋場(chǎng)所中的處理不具有吸引力。依賴于涉及的聚合物，通過(guò)焚化的處理會(huì)產(chǎn)生毒性氣體和/或二氧化碳排放。生物降解塑料以非常小的規(guī)模引入，但不是大多數(shù)應(yīng)用的優(yōu)選材料，和雖然如此生物降解的時(shí)間漫長(zhǎng)。因此近年來(lái)的注意力轉(zhuǎn)向合成聚合物材料的再使用或回收。
對(duì)于通常用于短使用期限消費(fèi)品的合成材料回收，已經(jīng)提出許多建議。這樣的合成聚合物一般屬于聚酯聚合物類別，例如，廣泛用于瓶子和食品容器的PET[聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)]。然而由于它們所用于的產(chǎn)物的本質(zhì)，再回收這樣的材料再用作相同的產(chǎn)品是不經(jīng)濟(jì)的。為再用作瓶子和食品容器，例如，或在許多其它現(xiàn)有或提出的用途中，使用過(guò)的瓶子或食品容器必須回收為事實(shí)上純產(chǎn)物，即清潔的和脫除所有的標(biāo)記和非PET組分，用于再加工以制備消費(fèi)品。
在消費(fèi)品工業(yè)中，對(duì)于逐漸改進(jìn)的聚合物產(chǎn)品對(duì)于具有更好屏蔽性能和因此擴(kuò)展的使用領(lǐng)域和一般對(duì)于食品/飲用內(nèi)容物的最小或無(wú)污染的瓶子，存在持續(xù)的驅(qū)動(dòng)力。因此在技術(shù)上從例如PET和相關(guān)聚酯制備的聚合物產(chǎn)物，變得逐漸復(fù)雜以改進(jìn)性能和吸引力，但由于添加劑和污染物的存在或聚合物混合物或不同聚合物在復(fù)雜，如多層復(fù)合結(jié)構(gòu)中的使用，這隨之帶來(lái)另外的降低回收性。改進(jìn)產(chǎn)品的復(fù)雜性增加對(duì)本質(zhì)上純的聚合物在回收中的要求，然而此非常復(fù)雜性使本質(zhì)上純的聚合物的分離困難和不經(jīng)濟(jì)。
聚合物材料，特別是廢棄或使用過(guò)的材料使用的建議，該建議直接采用廢棄或使用過(guò)的聚合物產(chǎn)物而不需要清潔和再加工，可以在商業(yè)上具有吸引力，這是由于此建議避免用于再使用的純產(chǎn)物的回收。其中已經(jīng)開(kāi)發(fā)這種直接使用的領(lǐng)域是聚合物材料在建筑工業(yè)產(chǎn)品中的使用。
國(guó)際專利公開(kāi)WO00/46164描述了固態(tài)組合物，該組合物包括與烴類粘結(jié)劑結(jié)合的固體粒子，該固體粒子不同于單獨(dú)碳粒子，該粘結(jié)劑存在為烴中瀝青質(zhì)的兩相體系。這種組合物中的固體粒子可以選自寬范圍的材料，包括聚合物，但優(yōu)選是貝殼、礦物質(zhì)粒子和/或木粒子。這樣的組合物發(fā)現(xiàn)作為混凝土替代物的特別用途。國(guó)際專利公開(kāi)WO01/62476在描述從粒狀材料和熱塑性粘結(jié)劑的混合物，通過(guò)加熱混合物，通過(guò)壓擠作用成形和冷卻，而制造建筑產(chǎn)品的方法中，擴(kuò)展此建議，該熱塑性粘結(jié)劑例如可以是聚乙烯、聚氨酯或聚氯乙烯。由于這樣的粘結(jié)劑向獲得的建筑產(chǎn)品帶來(lái)的優(yōu)異彎曲強(qiáng)度和其它屬性，優(yōu)選是瀝青性粘結(jié)劑。
德國(guó)專利說(shuō)明書(shū)No.197 10 895提出了附聚細(xì)粒子與聚合物材料，以協(xié)助細(xì)的，特別是廢棄微粒的操作或處理的方法。盡管公開(kāi)了寬范圍的微粒和聚合物，優(yōu)選是如下物質(zhì)的附聚來(lái)自砂礫工業(yè)的沙子或鐵粉塵或粉末，它們?cè)阼T造工業(yè)中引起問(wèn)題。每一種顯示為與廢棄聚合物的混合物附聚，聚合物具有高比例(在兩個(gè)實(shí)施例中分別為95wt％和97wt％)的聚乙烯和聚丙烯。通過(guò)如下方式制備附聚物向預(yù)熱到90-250℃的固體材料中加入未加熱的廢棄聚合物，因此使用貯存的熱量熔融聚合物，然后將混合物均化和在適當(dāng)時(shí)模塑和冷卻。沒(méi)有提出微粒和廢棄聚合物的這樣形成混合物作為強(qiáng)建筑材料的直接應(yīng)用是完全可能的建議。
也已知用于從粉碎的家用或工業(yè)廢棄料生產(chǎn)建筑或其它材料，和將它與聚合物材料結(jié)合，再用作建筑材料和鋪路材料(GB-A-2 291 419和US-A-5,403,117)的方法。專利說(shuō)明書(shū)LV-B-12442回顧了制備復(fù)合建筑構(gòu)件的方法，該方法使用與如下物質(zhì)混合的加熱(到350-400℃溫度)的，粉碎建筑廢棄料，沙子或木瓦未加熱的聚乙烯和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯廢棄料，然后將它切碎同時(shí)與粒狀材料混合和由粒狀材料加熱。此文獻(xiàn)指及較早的建議，該建議也與聚合物粘結(jié)劑結(jié)合使用預(yù)熱的粒狀材料(到100-250℃，或50-350℃的溫度)。
發(fā)明概述我們現(xiàn)在發(fā)明了具有高強(qiáng)度的聚合物粘結(jié)劑和固體粒子的復(fù)合材料的制備方法，該方法特別適于要使用回收或廢棄聚合物的方面。
因此本發(fā)明提供一種制備組合物的方法，該組合物包括嵌入粘結(jié)劑的固體粒子的基體，其中粘結(jié)劑的存在量為1-50wt％和包括合成熱塑性聚合物，該方法包括混合加熱的粒子和粘結(jié)劑，如需要的話則成形，和允許混合物固化，其中將固體粒子和粘結(jié)劑在混合之前彼此獨(dú)立地加熱，使得在混合時(shí)混合物的溫度為230-300℃，和其中將固體粒子加熱到比粘結(jié)劑更高的溫度。
盡管可以使用如在現(xiàn)有技術(shù)中的其它方法制備這樣的復(fù)合材料，其中將一種或兩種組分在未加熱的情況下混合和如需要隨后加熱以引起聚合物粘結(jié)劑熔融，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的方法得到特別高彎曲強(qiáng)度的復(fù)合材料。
在本發(fā)明的方法中，回收的聚合物材料可容易地以廢棄或使用過(guò)的形式使用，而沒(méi)有清潔或從聚合物混合物或與添加劑的分離。
在復(fù)合建筑產(chǎn)品中，可能的是固體的非聚合物粒子正常形成產(chǎn)品的最低成本材料部分。因此可能需要更昂貴的粘結(jié)劑材料以占本發(fā)明組合物盡可能少的比例，以與強(qiáng)度保留等一致。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以使用少量聚合物材料作為粘結(jié)劑制備堅(jiān)固建筑構(gòu)件。然而我們另外發(fā)現(xiàn)增加粘結(jié)劑含量得到基本增強(qiáng)強(qiáng)度的產(chǎn)物；這樣的復(fù)合材料可用于高價(jià)值產(chǎn)品。由于它們有吸引力的外觀，這樣的復(fù)合材料也可用作裝飾性建筑材料。
我們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)固體粒子和聚合物粘結(jié)劑的某些組合物是特別有用的。因此本發(fā)明也提供一種包括嵌入粘結(jié)劑的固體粒子基體的組合物，該固體粒子包括至少兩種選自如下的粒子類型集料，沙子和填料，該粘結(jié)劑主要是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，其中粘結(jié)劑的存在量為1-50wt％。
這樣的組合物具有特別高的彎曲強(qiáng)度和用于建筑目的的其它有用性能如壓縮強(qiáng)度，拉伸強(qiáng)度，硬度等。本發(fā)明因此提供本發(fā)明的組合物或可由本發(fā)明方法獲得的那些，特別是以建筑構(gòu)件形式的那些在建筑中的用途。
本發(fā)明的建筑構(gòu)件也包括用于建筑工業(yè)的裝飾性構(gòu)件。
發(fā)明詳述根據(jù)本發(fā)明，提供一種制備組合物的方法，該組合物包括嵌入粘結(jié)劑的固體粒子基體，其中粘結(jié)劑的存在量為1-50wt％和包括合成熱塑性聚合物，該方法包括混合加熱的粒子和粘結(jié)劑，如需要的話則成形，和允許混合物固化，其中將固體粒子和粘結(jié)劑在混合之前彼此獨(dú)立地加熱，使得在混合時(shí)混合物的溫度為230-300℃，和其中將固體粒子加熱到比粘結(jié)劑更高的溫度。
先前沒(méi)有公開(kāi)或描述過(guò)在這樣復(fù)合材料中固體粒子和聚合物粘結(jié)劑兩者的加熱。這樣的加熱方案的使用允許的是僅需要兩種組分的適度加熱，以達(dá)到所需的混合物溫度，該溫度允許聚合物粘結(jié)劑熔融和與固體粒子充分混合?，F(xiàn)有技術(shù)建議通常僅加熱固體組分，因?yàn)樽匀坏啬鞘怯糜诓僮髂康牡淖钊菀走x項(xiàng)，然而在過(guò)去既不將固體粒子加熱到適當(dāng)高的溫度以允許聚合物粘結(jié)劑的完全熔融，也不將固體粒子加熱到過(guò)度高溫度以保證粘結(jié)劑液化。在后者情況下，存在的顯著危險(xiǎn)是在聚合物粘結(jié)劑中出現(xiàn)熱點(diǎn)，它會(huì)引起解聚，該解聚會(huì)影響最終產(chǎn)物的強(qiáng)度和整體性，使得它不能用于要求這樣性能的任何目的。
當(dāng)聚合物粘結(jié)劑衍生自回收材料時(shí)，粘結(jié)劑的預(yù)熱可保證粘結(jié)劑材料干燥。這也是重要的，因?yàn)檎辰Y(jié)劑中的液體，例如來(lái)自使用回收的未處理塑料瓶的那些，也可在加工期間引起聚合物的降解和可減弱最終組合物的機(jī)械強(qiáng)度。
可在本發(fā)明方法中用作粘結(jié)劑的合適熱塑性聚合物的例子包括聚酯、聚酮、聚酰胺、和聚烯烴。也可以使用聚合物的混合物。非常合適地僅有一種聚合物形成粘結(jié)劑的本體，即存在量為50wt％(基于總粘結(jié)劑)或更大，在此以這樣數(shù)量采用的聚合物稱為主要聚合物。優(yōu)選作為粘結(jié)劑存在的主要聚合物是聚酯，但其它熱塑性聚合物也可以用作主要聚合物或用作粘結(jié)劑中的另外聚合物。非常合適的另外聚合物是聚丙烯(在此稱PP)。
在加熱時(shí)分解的聚合物并不適合用作主要聚合物，但可用于以少量引入組合物中。聚氨酯，它是由兩種不同單體化學(xué)反應(yīng)制備的熱固性聚合物和在高溫條件下不熔融而是分解，因此不適于作為主要聚合物。相似地，聚氯乙烯在加熱時(shí)分解。
最優(yōu)選作為粘結(jié)劑存在的主要聚合物選自聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯和聚對(duì)苯二甲酸三甲酯。最優(yōu)選是PET。對(duì)于聚合物材料的這樣用途，聚合物并不必須是純凈的，事實(shí)上由于經(jīng)濟(jì)的原因，它最優(yōu)選是廢棄或使用過(guò)的聚合物。術(shù)語(yǔ)“廢棄”在此包括拋棄的但未使用過(guò)的材料，如來(lái)自制造裝置的不合格聚合物，術(shù)語(yǔ)“使用過(guò)的”在此也稱為“回收的”。特別優(yōu)選作為主要聚合物的是使用過(guò)的/回收的PET，特別是來(lái)自包裝應(yīng)用的PET，特別是使用過(guò)的PET瓶。
當(dāng)粘結(jié)劑是選自如下的廢棄或回收聚合物時(shí)聚丙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯及其混合物，則在本發(fā)明的方法中優(yōu)選在混合之前將粘結(jié)劑加熱到50-240℃的溫度，和在混合之前將固體粒子加熱到150-350℃的溫度。
非常合適地，在本發(fā)明的方法中在使用之前，將聚合物粘結(jié)劑成粒或切碎成薄片。
當(dāng)聚合物是非必要地與廢棄或回收聚丙烯混合的廢棄或回收聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯時(shí)，則進(jìn)一步優(yōu)選將粘結(jié)劑預(yù)熱到180-240℃的溫度和將固體粒子預(yù)熱到300℃的溫度。
在本發(fā)明的方法中，不必須在混合之前將所有的固體粒子加入到聚合物粘結(jié)劑中。真正方便的是初始僅將一部分固體粒子與粘結(jié)劑混合。在使用的固體粒子的尺寸變化的情況下，則便利地首先將較大的粒子與粘結(jié)劑混合以形成充分混合的或均勻的混合物，和然后將加入較小的粒子和繼續(xù)混合。在這樣的情況下，可能稍后加入的粒子不需要在混合之前預(yù)熱。然而，優(yōu)選預(yù)熱所有的粒子而不管將它們與粘結(jié)劑混合的階段。
在使用為集料，填料和沙子的結(jié)合物的固體粒子情況下，則如果在與粘結(jié)劑混合之前將所有的粒子加熱是非常合適的，其中首先將集料和沙子材料與粘結(jié)劑混合，和隨后在混合期間加入填料。
我們另外發(fā)現(xiàn)固體粒子和聚合物粘結(jié)劑的某些組合物是特別有用的。因此本發(fā)明也提供一種包括嵌入粘結(jié)劑的固體粒子基體的組合物，該固體粒子包括至少兩種選自如下的粒子類型集料，沙子和填料，該粘結(jié)劑主要是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，其中粘結(jié)劑的存在量為1-50wt％。
涉及PET基粘結(jié)劑與固體粒子使用的先前建議主要使用小粒子。
本發(fā)明的組合物具有特別高的彎曲強(qiáng)度和用于建筑目的的其它有用性能如壓縮強(qiáng)度，拉伸強(qiáng)度，硬度等。本發(fā)明因此提供本發(fā)明的組合物或可由本發(fā)明方法獲得的那些，特別是以建筑構(gòu)件形式的那些在建筑中的用途。
在此使用的建筑構(gòu)件理解為通常具有固定尺寸的自包含的固體組件，它用于建筑和因此具有足夠的彎曲強(qiáng)度以能夠承載負(fù)荷或重量。常規(guī)水泥混凝土材料需要7-28天以凝固和得到具有可使用彎曲強(qiáng)度的產(chǎn)物，然而本發(fā)明的建筑構(gòu)件在生產(chǎn)和冷卻之后非?？斓厥恰耙蕾噺?qiáng)度的(on strength)”，即對(duì)于小構(gòu)件的生產(chǎn)在數(shù)分鐘內(nèi)和對(duì)于大型構(gòu)件在一天內(nèi)，由本發(fā)明的建筑構(gòu)件顯示彎曲強(qiáng)度。術(shù)語(yǔ)建筑構(gòu)件包括但不限于，建筑構(gòu)件如管子、貼磚，該貼磚包括墻面磚、地面磚、和屋頂磚、鋪路石(鋪路材料)、石板、磚、建筑覆層、地基、板、明溝和/或?qū)Ч堋８鶕?jù)本發(fā)明的建筑構(gòu)件的尺寸由提出的用途設(shè)定。
本發(fā)明的組合物也特別有視覺(jué)吸引力和因此也發(fā)現(xiàn)作為裝飾性材料的用途。依賴于使用的固體粒子，組合物可視覺(jué)上以及在強(qiáng)度方面類似大理石或花崗巖兩者。因此盡管根據(jù)本發(fā)明，或由本發(fā)明方法制備的組合物或建筑構(gòu)件，可以是常規(guī)散裝用途結(jié)構(gòu)組合物如混凝土的替代物，這些組合物或構(gòu)件特別有吸引力地用作“培養(yǎng)”大理石或花崗巖，例如用于豪華地面磚、墻面磚、屋頂磚、建筑覆層，和用于廚房工件表面。
當(dāng)用于根據(jù)本發(fā)明的建筑時(shí)，本發(fā)明或由本發(fā)明制備的組合物或建筑構(gòu)件進(jìn)一步的顯著優(yōu)點(diǎn)是它們自身可回收再用于簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)的工藝。因此不僅僅它們提供例如使用過(guò)的聚酯可以再使用的措施，而且產(chǎn)物自身可再使用和并不引起延緩的處理或環(huán)境憂慮。這意味著以可持續(xù)方式解決與如消費(fèi)后聚酯有關(guān)的現(xiàn)有廢棄料問(wèn)題。
如需要，為增加負(fù)荷承載性能，本發(fā)明或由本發(fā)明制備的組合物或建筑構(gòu)件可包含加強(qiáng)件如鋼棒、鋼織物、聚合物、玻璃纖維、碳纖維、碳薄片和/或碳織物。然而由本發(fā)明材料顯示的彎曲強(qiáng)度使得對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用如地面磚等，不需要進(jìn)一步的增強(qiáng)。具有不同顏色的材料可能是有用的和這可通過(guò)如下方式提供通過(guò)著色劑的簡(jiǎn)單加入或通過(guò)使用著色的固體粒子，在生產(chǎn)期間向材料中引入顏料。
聚合物粘結(jié)劑的存在量為1-50wt％。合適地存在至少5wt％或非常合適地至少15wt％聚合物粘結(jié)劑。優(yōu)選粘結(jié)劑的存在量為5-45wt％，更優(yōu)選15-45wt％，最優(yōu)選15-35wt％。使用20-35wt％聚合物粘結(jié)劑，發(fā)現(xiàn)在獲得材料的高彎曲強(qiáng)度方面的良好結(jié)果，但小至10wt％，或更少的聚合物粘結(jié)劑，特別是以PET或PEP加PP的形式，可提供對(duì)于一些應(yīng)用的足夠良好彎曲強(qiáng)度。真正地它可以是經(jīng)濟(jì)上有利的，和仍然得到良好彎曲強(qiáng)度的產(chǎn)物，以在5-25wt％，通常地10-20wt％聚合物粘結(jié)劑范圍內(nèi)使用。
作為粘結(jié)劑存在的主要聚合物是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。對(duì)于聚合物材料的這樣用途，聚合物并不必須是純的，事實(shí)上由于經(jīng)濟(jì)的原因，它更優(yōu)選是廢棄或使用過(guò)的聚合物。術(shù)語(yǔ)“廢棄”在此包括拋棄的但未使用過(guò)的材料，如來(lái)自制造工廠的不合格聚合物，術(shù)語(yǔ)“使用過(guò)的”在此也稱為“回收的”。特別優(yōu)選作為主要聚合物的是使用過(guò)的/回收PET，特別是來(lái)自包裝應(yīng)用的PET，特別是使用過(guò)的PET瓶。
在回收形式中，當(dāng)被如瓶?jī)?nèi)容物、被紙標(biāo)簽/膠水、被聚丙烯蓋或鋁蓋、被油或污物、沙子、粘土污染時(shí)，可以使用聚合物，如PET。也可以使用如PET瓶，該P(yáng)ET瓶含有如乙基醋酸乙烯酯(EVA)，或尼龍、二氧化硅或粘土，或環(huán)氧樹(shù)脂涂料的多層體，和包括共聚單體和/或添加劑?；厥盏腜ET聚合物可以為著色瓶，或混合顏色瓶的形式。也可以使用具有不同粘度指數(shù)的PET。它甚至例如可以是被如下其它聚合物污染的PET聚氯乙烯(PVC)或甚至聚丙烯、LDPE、HDPE、和聚苯乙烯。甚至可能與回收聚合物材料一起，可以少量采用熱固性聚合物、紡織品、和其它聚酯或聚酰胺廢棄料。
優(yōu)選粘結(jié)劑由要求的合成熱塑性聚合物組成，該聚合物的數(shù)量至少為50wt％，更優(yōu)選至少75wt％，特別地至少80wt％，和更特別地至少90wt％，基于總粘結(jié)劑。因此聚合物可占總粘結(jié)劑的50-100wt％范圍。
當(dāng)以廢棄或使用過(guò)的形式，特別是后一種形式采用時(shí)，正常地有與聚合物一起存在的污染物，該污染物形成粘結(jié)劑的一部分。因此在粘結(jié)劑中可以有0.001-5wt％，特別是0.001-2wt％的非聚合物組分。
在粘結(jié)劑不單獨(dú)是主要聚合物的情況下，剩余部分可選自許多材料的任何一種，該材料可增強(qiáng)粘結(jié)劑或建筑構(gòu)件的強(qiáng)度或其它性能，但最優(yōu)選是與使用過(guò)的聚合物相關(guān)的另外廢棄材料，如回收的或廢棄聚酯，例如來(lái)自瓶蓋、標(biāo)簽材料、和/或任何上述的污染物的其它聚合物或非聚合物材料。
令人驚奇地發(fā)現(xiàn)少量聚丙烯(PP)，例如使用過(guò)的PP，與使用過(guò)的PET的結(jié)合物允許本發(fā)明組合物的容易制備和與僅含有使用過(guò)的PET作為粘結(jié)劑的相同產(chǎn)物相比，可導(dǎo)致改進(jìn)的產(chǎn)物。非常有用的粘結(jié)劑包括70-90wt％PET，優(yōu)選廢棄或回收的PET，和特別是80-85wt％PET，剩余部分是聚丙烯，特別是廢棄或回收聚丙烯。當(dāng)然理解在這樣的結(jié)合物中，如果使用回收的材料，如瓶子，少量(例如至多1或2wt％)污染物材料可另外存在于粘結(jié)劑中。
原則上，任何合適的固體粒子可用于本發(fā)明的組合物，或用于本發(fā)明的方法，合適地固體粒子不是聚合物材料。固體材料需要保持它的固體本質(zhì)，即在本發(fā)明組合物的制備溫度下能夠避免降解。
可以使用的固體粒子的非窮舉性列舉包括礦物質(zhì)粒子、水泥、混凝土、粉塵、回收瀝青、回收輪胎、粘土、舊砂、破碎或回收的花崗巖、多孔粒子如沸石和珍珠巖、貝殼、破碎貝殼、有機(jī)廢棄料如葉子和骨頭、飛灰、橡膠、玻璃、和金屬粒子如鋁碎屑。得到特別良好結(jié)果的固體粒子是礦物質(zhì)粒子，特別是石頭如小圓石和沙材料的結(jié)合物。
優(yōu)選，固體粒子是非必要地與更大尺寸的粒子結(jié)合的如下物質(zhì)的結(jié)合物粒度至多為63微米的粒子(所謂的填料)和粒度為63微米-2mm，特別是最大尺寸為0.5mm的粒子(所謂的沙 )，和粒度為2-32mm，優(yōu)選2-16mm，特別是2-8mm的粒子(所謂石頭或集料)。通過(guò)采用含有指示尺寸的開(kāi)口的篩網(wǎng)篩分，而測(cè)量粒度。由ASTM方法，這可導(dǎo)致測(cè)量為具有更低粒度0的沙子。
優(yōu)選，填料，沙子和石頭每一種的數(shù)量為10-70wt％，(結(jié)合到總100wt％)，基于固體粒子的總數(shù)量。如果要制備大的物體，可以存在粒度大于32mm的固體粒子。如果不在本發(fā)明的建筑構(gòu)件中引入沙子和/或填料，則可以制備多孔然而固體的組合物。
此外如果需要磁性組合物，根據(jù)本發(fā)明或由本發(fā)明方法制備的組合物可包括磁性材料如鐵粒子。相似地，可以加入石墨以帶來(lái)導(dǎo)電性或用于加強(qiáng)，或如果需要導(dǎo)電性的能力，可以加入具有高介電常數(shù)的材料，如鈦酸鋇。
如果組合物或建筑構(gòu)件要用于承載負(fù)荷，保溫材料，材料可包含固體粒子以增加它的保溫性能。如果組合物或構(gòu)件要用于導(dǎo)熱，則它可包含固體粒子以增加它的導(dǎo)熱性能。相似地，如果組合物或構(gòu)件要用于隔音或減音，它可包含固體粒子以增加它的隔音和/或減音性能。
本發(fā)明的組合物具有根據(jù)如下標(biāo)準(zhǔn)的良好彎曲強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)NEN7014，“Nederlands Normalisatie Instituut”，第2版，8/7194，或荷蘭建筑標(biāo)準(zhǔn)NEN EN198-1。優(yōu)選，由前一種方法得到的彎曲強(qiáng)度至少為3N/mm2，更優(yōu)選至少7N/mm2，由后一種方法測(cè)量的彎曲強(qiáng)度更優(yōu)選至少10N/mm2，最優(yōu)選至少20N/mm2，和特別地至少30N/mm2。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)甚至在對(duì)有機(jī)溶劑的曝露之后和在對(duì)酸溶液的曝露之后，本發(fā)明組合物的良好彎曲強(qiáng)度可得到保持。特別地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的PET基建筑構(gòu)件顯示非常低的有機(jī)溶劑吸收和保持清潔的表面。這使得這樣的構(gòu)件對(duì)于這樣的用途有吸引力，其中它們可曝露于使用中的烴，如工業(yè)、精煉和/或汽油零售場(chǎng)所上的鋪路或建筑材料，或曝露于使用中的酸性材料，如污水管、生物處理裝置、和再次工業(yè)(特別是化學(xué))場(chǎng)所。由于它們吸附烴的能力，然后烴可通過(guò)混凝土和引起地面污染，通常將常規(guī)材料如水泥混凝土排除用于如零售站的區(qū)域。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)也可以由本發(fā)明的組合物或建筑構(gòu)件顯示良好的壓縮強(qiáng)度?？梢垣@得的由荷蘭建筑標(biāo)準(zhǔn)NEN EN 196-1測(cè)量的壓縮強(qiáng)度是50N/mm2或更大，優(yōu)選80N/mm2或更大，可能可以達(dá)到100N/mm2或更大的強(qiáng)度。微增強(qiáng)粒子，如石墨或炭纖維的存在可增強(qiáng)彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度。然而，對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，這樣的高壓縮強(qiáng)度不是必須的。
為進(jìn)一步改進(jìn)聚合物粘結(jié)劑的性能，本發(fā)明或由本發(fā)明方法制備的組合物或建筑構(gòu)件可包含常規(guī)添加劑，用于進(jìn)一步增加硬度，彎曲強(qiáng)度和/或粘合。合適地，組合物或建筑構(gòu)件可包括至多3wt％鐵和/或一種或多種含鐵或紅泥(來(lái)自鋁生產(chǎn)的廢棄物流，它包含顯著量的氧化鐵)化合物，基于聚合物粘結(jié)劑的數(shù)量，更優(yōu)選0.001-1wt％。最優(yōu)選地，鐵化合物是氧化鐵。鐵和/或鐵化合物可同時(shí)作為顏料。
本發(fā)明或由本發(fā)明制備的組合物或建筑構(gòu)件可包括另外的化合物，以改變最終產(chǎn)物的性能和/或促進(jìn)建筑構(gòu)件和/或最終產(chǎn)物的制造?？梢源嬖诘牧硗饣衔锏姆歉F舉性列舉包括重石蠟、硫、聚乙烯、聚丙烯、乙烯醋酸乙烯酯、包含可利用環(huán)氧基團(tuán)的彈性體和聚合物，如在WO96/28513中描述的。
所有這樣的另外化合物應(yīng)當(dāng)僅以少量存在，合適地至多5wt％，基于總組合物/構(gòu)件，和通常以少得多的數(shù)量，例如以0.1至1wt％或2wt％的范圍存在。
對(duì)于它的應(yīng)用，按需要可以改變本發(fā)明組合物或建筑構(gòu)件的外觀。為改變顏色，可以使用任何常規(guī)顏料，一個(gè)例子是上述的紅泥填料材料。為獲得更平滑的表面，可以采用火焰處理表面或可以調(diào)節(jié)固體粒子的尺寸，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的那樣。為改進(jìn)外觀，可以采用蠟或蠟類材料如蜂蠟、石油蠟、合成蠟或含硅氧烷的拋光劑處理表面。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)某些填料可特別用于本發(fā)明或由本發(fā)明方法制備的組合物或建筑構(gòu)件。為賦予顏色，氧化鐵是非常有用的。為有助于顏色和氯化氫氣體吸收兩者，可以使用碳酸鈣，如果在聚合物粘結(jié)劑中存在PVC，氯化氫氣體可以在高溫下釋放。此外發(fā)現(xiàn)也是良好著色劑的二氧化鈦的使用向本發(fā)明的組合物/構(gòu)件賦予彎曲強(qiáng)度的改進(jìn)。二氧化鈦的存在量?jī)?yōu)選為2-9wt％，更優(yōu)選3-8wt％，特別是5-5.5wt％，基于總組合物。
本發(fā)明的組合物可以采用任何合適的方式制備。非必要地，可以將聚合物粘結(jié)劑制成懸浮液或乳液，隨后將懸浮液或乳液與固體粒子混合。優(yōu)選固體粒子與熔融聚合物粘結(jié)劑混合，如將聚合物熔融，和與冷或溫固體粒子混合，或?qū)峁腆w粒子與熱或冷粘結(jié)劑混合。適用于本發(fā)明作為主要粘結(jié)劑中主要聚合物的聚合物一般在超過(guò)200℃的溫度下熔融，例如，可以采用如下方式通過(guò)混合而制備本發(fā)明的組合物在一定溫度下加熱固體粒子和聚合物，該溫度至少足以引起聚合物熔融或變成足夠粘性以粘結(jié)固體粒子，和然后允許獲得的混合物固化。
有用的是在混合階段中，施加例如來(lái)自采用剛性如鋼攪拌器，或來(lái)自擠出的機(jī)械能以有助于如下方面中的加熱獲得良好的混合或，在低粘結(jié)劑數(shù)量下，在大多數(shù)固體粒子周圍的薄膜?？赡艿那闆r是少量熔劑或有機(jī)溶劑的加入可協(xié)助聚合物的軟化和意味著比另外可能的更低溫度可用于制備方法。
可能有用的是結(jié)合建筑構(gòu)件的成形與加熱步驟，例如通過(guò)采用壓縮情況下的加熱，或加熱同時(shí)放入模具。一種合適的制備方法是描述于WO01/62476的方法。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在使得能夠?qū)崿F(xiàn)容易制造，特別是容易混合和在冷卻時(shí)容易從模具脫除中，聚合物材料的形狀是顯著的。優(yōu)選聚合物以粒子、屑片或薄片的形式使用。具有針狀或“細(xì)面條”形狀的粒子不太優(yōu)選。例如已經(jīng)使用大約尺寸5mm乘5mm乘1mm厚，或10mm乘10mm乘2cm厚的PET材料的薄片或屑片，制備特別良好的材料。在大規(guī)?；蛏虡I(yè)用途中，可以采用自然更大的薄片或粒子。
優(yōu)選的工藝操作溫度依賴于用作粘結(jié)劑的聚合物類型和也依賴于如果于粒狀形式使用的聚合物的形狀。一般情況下，可容易地由簡(jiǎn)單的常規(guī)試驗(yàn)確定最適于特定粒子和粘結(jié)劑結(jié)合的溫度條件和混合條件。一般情況下，粒子越大，用于熔融聚合物或使得它發(fā)粘的溫度越高。固體的非聚合物粒子的存在和尺寸也可影響采用的溫度。
優(yōu)選混合溫度為200-300℃，更優(yōu)選240-300℃。當(dāng)在240℃的溫度下混合時(shí)，獲得當(dāng)采用PET作為主要粘結(jié)劑材料時(shí)的有用結(jié)果。也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有用的是將粒子和粘結(jié)劑材料兩者在混合之前預(yù)熱，和特別是將固體粒子加熱到比聚合物粘結(jié)劑更高的溫度。要求進(jìn)行有效混合的時(shí)間在一定程度上依賴于混合溫度和，如果使用預(yù)熱的起始材料，依賴于在兩種組分之間的溫度差。然而可能需要的是采用某些結(jié)合物以使兩種組分的預(yù)熱溫度盡可能接近，以最小化混合時(shí)間。
也可能有用的是在成形和冷卻之前，在采用加熱混合之后將混合物保持在高溫下進(jìn)一步的時(shí)間。在某些情況下，這樣的加熱可增加獲得建筑構(gòu)件的強(qiáng)度。此熱處理可以在混合溫度下或在略微更高溫度，例如至多300℃下，或更低溫度，例如至少100℃下進(jìn)行10分鐘-1小時(shí)的時(shí)間。更高的溫度和更長(zhǎng)的時(shí)間可以應(yīng)用，但由于經(jīng)濟(jì)原因不是有吸引力的和由于這可引起聚合物粘結(jié)劑的解聚。
如上所述，可能另外有用的是在混合之前預(yù)熱聚合物組分和固體粒子兩者。
可以采用獲得所需最終產(chǎn)物的本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何合適方式，進(jìn)行成形步驟。因此為獲得貼磚、磚、板和裝飾制品，可以由壓縮模塑進(jìn)行成形。為制備管子，可利用擠出成形。兩種技術(shù)是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。
對(duì)于冷卻，自然地可允許形成的加熱組合物自身冷卻，但由于這可需要長(zhǎng)的時(shí)間，方便的是驟冷形成的產(chǎn)物，例如采用水，以加速冷卻。
可以通過(guò)使用聚合物粘結(jié)劑，非必要地與固體粒子一起，以含粘結(jié)劑的粒子形式，更特別地以含粘結(jié)劑的顆?；蚍勰┬问?，制備本發(fā)明的組合物。含粘結(jié)劑的粒子中可以不存在固體粒子、存在一部分或所有的固體粒子。含粘結(jié)劑的粒子容易在運(yùn)輸和制造期間使用。這樣的含粘結(jié)劑粒子可包含非必要的上述另外添加劑，如顏料。
然而優(yōu)選地，由本發(fā)明的方法制備本發(fā)明的組合物。
現(xiàn)在通過(guò)下述實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例在如下實(shí)施例中應(yīng)用的“Marshall方法”已經(jīng)描述于“Standaard RegelgevingAdvisering Wegenbouw”，1995，測(cè)試47(111-119頁(yè))，區(qū)別在于測(cè)量每批次固體粒子的粒度分布和結(jié)合不同的批次以獲得所需的粒度分布，而不是將礦物質(zhì)集料分離成單獨(dú)的級(jí)分。
單個(gè)組分的晶粒分布由采用ASTM篩組件的篩分而確定。
除非另外說(shuō)明，所有的百分比在重量基礎(chǔ)上給出。
實(shí)施例1-4根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)3點(diǎn)彎曲測(cè)試測(cè)量這些實(shí)施例中的彎曲強(qiáng)度，該測(cè)試提供關(guān)聯(lián)如下的結(jié)果“Nederlands Normalisatie Instituut”的NEN 7014測(cè)試，第2版，8/7194，該測(cè)試描述于由C.R.O.W發(fā)行的手冊(cè)“StandardRAW Bepalingen 1995”，ISBN 90-6628-198-7。
實(shí)施例1處理透明的使用過(guò)的PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)瓶以除去標(biāo)簽，聚丙烯蓋和瓶底和瓶子上部分，該上部分包含瓶子的最厚區(qū)段。切碎PET瓶的剩余部分以形成大約尺寸5mm乘5mm乘1mm厚的透明薄片。
將顆粒尺寸2-8mm的500g集料，和顆粒尺寸0-4mm的500g沙子在混合碗中混合和加熱到240℃。采用連續(xù)混合和采用由加熱的微粒提供的加熱，然后也加入130g透明的未加熱的PET薄片。在獲得集料，沙子，和聚合物粘結(jié)劑的均勻混合物之后，采用連續(xù)混合向加熱的混合物中加入150g填料，填料的形式為顆粒尺寸小于0.063mm的破碎粘土磚。在加入所有的填料之后，將整個(gè)混合物在烘箱中在250℃下加熱10分鐘直到所有的聚合物液化，繼續(xù)攪拌。
然后將混合物傾入容器和在壓縮下，通過(guò)在200mm×100mm表面上的15噸負(fù)荷，壓縮成尺寸200mm乘100mm乘20mm的石頭。在混合容器中沒(méi)留下材料，它表明PET粘結(jié)劑的良好加工性能和最終制備的組合物的最小“粘性”。
然后在水中驟冷冷卻容器和產(chǎn)物石頭容易取出。
石頭具有光滑釉面磚的外觀。
通過(guò)如下方式評(píng)定彎曲強(qiáng)度在一定時(shí)間內(nèi)向(從產(chǎn)物石頭使用鉆石涂敷的盤切割機(jī))取出的盤加入重物直到盤破裂。在破裂表面的檢查時(shí)，可以看出破裂處清楚及許多集料粒子自身破裂，表明粘結(jié)劑牢固地粘合到集料。使用集料材料的破裂強(qiáng)度，評(píng)定盤的彎曲強(qiáng)度至少為7MPa。
實(shí)施例2使用與實(shí)施例1相同尺寸和數(shù)量的集料，沙子和填料和使用相同量的PET進(jìn)行此實(shí)施例，但在此實(shí)施例中在切碎之前不將標(biāo)簽從使用過(guò)的PET瓶除去，和也不切碎薄片，而是將PET切碎成大約尺寸5mm乘150mm的“細(xì)面條”。
在與實(shí)施例1相同的過(guò)程之后，區(qū)別在于將集料和沙子預(yù)熱到270℃和在加入到集料和沙子中之前，也將PET“細(xì)面條”預(yù)熱到180℃，通過(guò)將最終加熱的混合物放入尺寸10cm直徑和7.5mm厚度的預(yù)熱模具中制備產(chǎn)物石頭，和將尺寸如塊的圓筒形塊根據(jù)Marshall方法制備和隨后切割成測(cè)試盤(“Marshall盤”)。注意到由于“細(xì)面條”的更長(zhǎng)長(zhǎng)度，與實(shí)施例1相比混合不太有效的地方在于混合需要更長(zhǎng)的時(shí)間和也證實(shí)必須更高溫度以軟化聚合物屑片。
此Marshall盤的彎曲強(qiáng)度是5.9MPa。
實(shí)施例3根據(jù)實(shí)施例2的方法，將如下組分制成Marshall塊和制備100mm盤用于測(cè)試。產(chǎn)物石頭和盤都不顯示任何收縮裂紋。
39.6wt％顆粒尺寸2-8mm的集料39.6wt％顆粒尺寸0-4mm的沙子10.8wt％wigro填料8.1wt％尺寸如實(shí)施例1中和通過(guò)研磨具有混合色的PET瓶而制備的PET薄片。
將1.8wt％聚丙烯(PP)薄片通過(guò)研磨來(lái)自PET瓶的聚丙烯蓋而制備和不進(jìn)行預(yù)熱的情況下采用。
Wigro填料是白堊粉，該白堊粉可從公司W(wǎng)interswijkscher Steenen Kalkgroeve B.V.獲得和粒度為0.001-0.02mm(“Wigro’是商標(biāo))。
測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)彎曲強(qiáng)度為6-7MPa。
實(shí)施例4-浸漬測(cè)試測(cè)試實(shí)施例3的產(chǎn)物的耐對(duì)酸的曝露性和對(duì)烴的曝露性，可以在作為鋪路材料的用途中例如在工業(yè)或汽油零售房屋中發(fā)現(xiàn)該酸和烴。將材料的單獨(dú)Marshall測(cè)試盤在一定時(shí)間內(nèi)浸入Shell Sol K(購(gòu)自Shell Chemicals的非芳族溶劑)和浸入1M HCl溶液，和然后應(yīng)用3點(diǎn)彎曲測(cè)試以評(píng)定彎曲強(qiáng)度的穩(wěn)定性。
在1天之后，在7天之后和在14天之后評(píng)定彎曲強(qiáng)度。每個(gè)測(cè)試盤的彎曲強(qiáng)度在每個(gè)測(cè)試情況下相同，即盤在一定時(shí)間內(nèi)保持它們的強(qiáng)度。
也在每種測(cè)試情況下評(píng)定浸入Shell Sol K的每個(gè)盤重量。在14天結(jié)束時(shí)，盤的重量增加非常低地為1.2wt％。
因此，可以看出本發(fā)明的產(chǎn)物顯示高的耐烴曝露性和耐酸曝露性。
已知常規(guī)水泥混凝土具有較小的耐酸曝露性。從瀝青粘結(jié)劑和固體粒子制備的復(fù)合建筑構(gòu)件(如公開(kāi)于WO00/46164)顯示一些耐酸性，但顯示低的耐烴性。
實(shí)施例5-13在每個(gè)如下實(shí)施例中，使用如下過(guò)程制備樣品石頭。
●將集料和沙子材料(礦物質(zhì)如沙子、小圓石和破碎花崗巖、破碎玻璃、鋁碎屑粒子)預(yù)熱到300℃過(guò)夜。
●將填料材料(顆粒尺寸小于0.063mm的粉末，如TiO2、CaCO3)預(yù)熱到300℃過(guò)夜。
●將聚合物粘結(jié)劑(回收PET、PP、PE、PVC的微?；蛄Ａ?在烘箱中在180-240℃(依賴于粘結(jié)劑含量)下在20分鐘時(shí)間內(nèi)預(yù)熱。
除非另外說(shuō)明，用于每個(gè)實(shí)施例的PET(‘r-PET’)是最大尺寸10×10×2mm的顆粒形式的回收PET，該回收PET從德國(guó)的PET回收公司Re-plano獲得。r-PET中的PVC污染小于50ppm。
使用的聚丙烯從Basell獲得。
將集料和沙子材料在加熱的混合碗中與聚合物粘結(jié)劑混合。在2-5分鐘之后，達(dá)到集料，沙子和聚合物粘結(jié)劑的均勻混合物(240-250℃)和在該時(shí)刻加入填料材料(如果適當(dāng))。持續(xù)混合另外2-5分鐘直到填料材料充分分布在混合物中和混合物達(dá)到245-265℃的溫度。
然后將混合物傾入容器和在表面上6-15噸的壓縮負(fù)荷下，壓縮成石頭。依賴于材料的數(shù)量，將混合物傾入不同尺寸的預(yù)熱模具。將總數(shù)量為600-1200g的混合物傾入如下尺寸的預(yù)熱模具中100mm直徑和至多75mm厚度，和根據(jù)Marshall方法制備尺寸為塊的圓筒形塊。依賴于混合物的總數(shù)量，將總數(shù)量為1500g-4000g的混合物傾入如下大小的預(yù)熱模具200mm乘100mm的尺寸和至多100mm厚度。在5-10分鐘內(nèi)使用6-15噸重物(75巴的壓力)，在壓擠機(jī)中壓擠此混合物。然后將容器在水中驟冷冷卻和在至少10分鐘冷卻之后取出產(chǎn)物石頭。
在每個(gè)實(shí)施例中，由荷蘭建筑標(biāo)準(zhǔn)NEN EN 198-1測(cè)量彎曲強(qiáng)度。
實(shí)施例5和6在這些實(shí)施例中，根據(jù)如所示的用于各種建筑材料的如下荷蘭建筑工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，進(jìn)行制備的每個(gè)樣品的廣泛進(jìn)一步測(cè)試。
彎曲強(qiáng)度NEN EN 198-1，水泥的測(cè)試方法壓縮強(qiáng)度NEN EN 196-1，水泥的測(cè)試方法Mohs硬度NEN EN 101，瓷磚的表面硬度測(cè)試揚(yáng)氏模量ASTM C 580，耐化學(xué)品灰泥，灰漿和整體鋪面材料的彎曲強(qiáng)度和彈性模量的測(cè)試方法游離水吸收NEN EN 99(沒(méi)有焙燒)，瓷磚的測(cè)試。
實(shí)施例5遵循以上標(biāo)準(zhǔn)步驟從以下組分制備形式為Marshall塊的40個(gè)樣品
在30℃下測(cè)試40個(gè)樣品。這些測(cè)試的平均結(jié)果如下●彎曲強(qiáng)度 24.1N/mm2●揚(yáng)氏模量 7310N/mm2●壓縮強(qiáng)度 83N/mm2●位伸強(qiáng)度 9N/mm2●Mohs硬度 7-5Mohs●游離水吸收 0.2％●體積質(zhì)量 2100g/l
實(shí)施例6遵循以上的標(biāo)準(zhǔn)步驟，采用衍生自冷鋁加工的鋁碎屑-碎屑的形式為寬度薄于3mm和至多50mm長(zhǎng)的薄片，制備9個(gè)樣品。
在30℃下測(cè)試這些樣品。這些測(cè)試的平均結(jié)果如下●彎曲強(qiáng)度 34.6N/mm2●揚(yáng)氏模量 7660N/mm2實(shí)施例7-改變粘結(jié)劑比例的效果在此實(shí)施例中，使用變化百分比的粘結(jié)劑。對(duì)于一些樣品，評(píng)定彎曲強(qiáng)度。
5.9％粘結(jié)劑小圓石(顆粒尺寸2-8mm) 47.1％銀砂(0-0.5mm) 47.1％r-PET 5.3％PP 0.6％獲得產(chǎn)物石頭。
11.1％粘結(jié)劑小圓石(顆粒尺寸2-8mm) 44.4％銀砂(0-0.5mm) 44.4％r-PET 10％PP 1.1％獲得產(chǎn)物石頭。
在如下實(shí)施例中，如下表所示改變粘結(jié)劑的數(shù)量。將PET對(duì)PP的比例保持恒定，PP的使用量為使用的總PET的10wt％。
從這些結(jié)果，可以看出對(duì)于回收PET和聚丙烯的結(jié)合物，當(dāng)粘結(jié)劑含量增加到16.2w％以上時(shí)，生產(chǎn)的石頭顯示彎曲強(qiáng)度的增加，和強(qiáng)度的平整情況增加，但當(dāng)粘結(jié)劑比例接近35w％時(shí)，仍然增加強(qiáng)度。
實(shí)施例8-不同熱塑性聚合物的使用使用標(biāo)準(zhǔn)制備技術(shù)，使用回收的聚乙烯和聚丙烯作為單獨(dú)的粘結(jié)劑組分或與PET結(jié)合，制備樣品石頭。以下給出詳細(xì)情況和結(jié)果。
r-PET作為唯一的粘結(jié)劑小圓石(2-8mm) 800g(38.3％)沙子(0-0.5mm) 800g(38.3％)TiO250g(2.4％)r-PET 440g(21.2％)PP 0g(0％)使用標(biāo)準(zhǔn)混合步驟，但由于混合物比先前實(shí)施例的標(biāo)準(zhǔn)混合物更粘，混合更為困難。彎曲強(qiáng)度29.8N/mm2。
r-PET和聚丙烯的結(jié)合粘結(jié)劑
小圓石(2-8mm) 800g(38.3％)沙子(0-0.5mm) 800g(38.3％)TiO250g(2.4％)r-PET 360g(17.2％)PP 80g(3.8％)獲得產(chǎn)物石頭。彎曲強(qiáng)度21.7N/mm2。
回收聚乙烯作為唯一的粘結(jié)劑小圓石(2-8mm) 40％銀砂(0-0.5mm) 40％r-PET 0％PE(成粒的PE袋) 20％獲得石頭。不采用此樣品進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)試。
r-PET和回收聚乙烯的結(jié)合粘結(jié)劑小圓石(2-8mm) 38.2％銀砂(0-0.5mm) 38.2％r-PET 21％PE(成粒的香波瓶)2.6％獲得產(chǎn)物石頭。不進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)試，但可以容易看出產(chǎn)物顯著比實(shí)施例5的樣品石頭薄弱。
實(shí)施例9-高PVC含量的回收PET的使用使用與實(shí)施例5石頭那些相同的組分，區(qū)別在于使用的回收PET是從PET回收公司Avangard of Mexico獲得的Avengard C。此PET的PVC含量大于1w％和是在墨西哥普遍的回收級(jí)PET的指示。在使用此等級(jí)回收PET制備產(chǎn)物石頭中沒(méi)發(fā)現(xiàn)困難。
實(shí)施例10在此實(shí)施例中，僅采用形式為碳酸鈣的填料。
CaCO3(粉末顆粒尺寸＜0.063mm) 54.8％r-PET 41.1％PP 4.1％
獲得產(chǎn)物石頭。
實(shí)施例11在此實(shí)施例中，變化顆粒尺寸的破碎花崗巖用作固體粒子。
破碎挪威花崗巖(8-11mm) 23.3％破碎挪威花崗巖(4-8mm)23.3％破碎挪威花崗巖(2-6mm)18.8％破碎挪威花崗巖(0-2mm)14％r-PET 18.7％PP 1.9％彎曲強(qiáng)度13.9N/mm2。
破碎挪威花崗巖(4-8mm)39.2％破碎挪威花崗巖(0-2mm)39.2％r-PET 19.6％PP 2％彎曲強(qiáng)度17N/mm2。
實(shí)施例12-回收玻璃的使用發(fā)現(xiàn)可以采用破裂藍(lán)玻璃代替先前使用的礦物質(zhì)小圓石，制備合適的石頭破裂的玻璃小圓石(2-8mm)39.2％沙子(0-0.5mm) 39.2％r-PET 19.6％PP 2％獲得產(chǎn)物石頭，該石頭具有吸引力的藍(lán)大理石外觀。
實(shí)施例13彎曲強(qiáng)度隨填料含量的變化組合物測(cè)試樣品小圓石(2-8mm) 800g銀砂(0-0.5mm) 800gTiO2 0-200g
PET400gPP 40gTiO2含量(w％) 彎曲強(qiáng)度(N/mm2)0 16.12.419.55.425.88.918.1如可以從以上結(jié)果看出的那樣，彎曲強(qiáng)度變化為填料含量的函數(shù)。采用二氧化鈦?zhàn)鳛樘盍?，?dāng)填料的存在量為2-9w％時(shí)，基于總石頭，得到最優(yōu)彎曲強(qiáng)度。
實(shí)施例14-擠出的使用使用如下組分沙子(0-0.5mm)70％r-PET(Re-Plano，＜50PPM PVC) 30％采用至多285℃的混合溫度，在Coperion Werner PfleidererZSM-25雙螺桿擠出機(jī)中擠出混合物。將流體產(chǎn)物糊傾入30cm×30cm×20cm的模具中和在開(kāi)放空氣中冷卻。目測(cè)評(píng)定產(chǎn)物石頭，擠出導(dǎo)致沙子和粘結(jié)劑的非常良好混合，它更好于先前實(shí)施例的任何間歇混合產(chǎn)物，然而在冷卻時(shí)看到形成收縮裂紋，和產(chǎn)物石頭可能對(duì)于用作建筑構(gòu)件不理想，而不管54N/mm2的非常高的測(cè)量彎曲強(qiáng)度(由測(cè)試方法NEN EN 198-1測(cè)量)。
權(quán)利要求
1.一種制備組合物的方法，該組合物包括嵌入粘結(jié)劑的固體粒子的基體，其中粘結(jié)劑的存在量為1-50wt％和包括合成熱塑性聚合物，該方法包括混合加熱的粒子和粘結(jié)劑，根據(jù)需要進(jìn)行成形，和允許混合物固化，其中將固體粒子和粘結(jié)劑在混合之前彼此獨(dú)立地加熱，使得在混合時(shí)混合物的溫度為230-300℃，和其中將固體粒子加熱到比粘結(jié)劑更高的溫度。
2.權(quán)利要求1的方法，其中粘結(jié)劑含量至少為15wt％。
3.權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的方法，其中粘結(jié)劑中存在的聚合物是選自如下的廢棄或回收聚合物聚丙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯及其混合物，將聚合物在混合之前加熱到50-240℃的溫度，和其中在混合之前被加熱的固體粒子加熱到150-350℃的溫度。
4.權(quán)利要求3的方法，其中聚合物是非必要地與廢棄或回收聚丙烯混合的廢棄或回收聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，將該聚合物預(yù)熱到180-240℃的溫度和其中將固體粒子預(yù)熱到300℃的溫度。
5.權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)的方法，其中固體粒子是集料，填料和沙子的結(jié)合物，將所有的集料，填料和沙子在與粘結(jié)劑混合之前加熱，其中集料和沙子材料首先與粘結(jié)劑混合，和隨后將填料混入。
6.一種包括嵌入粘結(jié)劑的固體粒子基體的組合物，該固體粒子包括至少兩種選自如下的粒子類型集料，沙子和填料，該粘結(jié)劑主要是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，其中粘結(jié)劑的存在量為1-50wt％。
7.權(quán)利要求6的組合物，其中粘結(jié)劑也包含聚丙烯和粘結(jié)劑的存在量為20-35wt％。
8.權(quán)利要求6或權(quán)利要求7的組合物，該組合物包含數(shù)量為2-9wt％的作為填料的二氧化鈦。
9.可由權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)的方法獲得的組合物，或權(quán)利要求6-8任意一項(xiàng)的組合物，在建筑中的用途。
10.一種建筑構(gòu)件，該構(gòu)件可由權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)的方法獲得，或該構(gòu)件包括權(quán)利要求6-9任意一項(xiàng)的組合物。
全文摘要
特別用于建筑工業(yè)的組合物包括嵌入粘結(jié)劑的固體粒子基體，該固體粒子包括集料，沙子和填料的至少兩種，粘結(jié)劑主要是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，如在回收瓶子中發(fā)現(xiàn)的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，其中粘結(jié)劑的存在量為1－50wt％。一種制備方法，該方法包括混合加熱的粒子和粘結(jié)劑，如需要的話成形，和允許混合物固化，其中將固體粒子和粘結(jié)劑在混合之前彼此獨(dú)立地加熱，使得在混合時(shí)混合物的溫度為230－300℃，和其中將固體粒子加熱到比粘結(jié)劑更高的溫度。
文檔編號(hào)C04B26/02GK1527804SQ02813114
公開(kāi)日2004年9月8日 申請(qǐng)日期2002年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月8日
發(fā)明者T·C·布蘭肯, A·K·范海爾登, J·C·J·E·瑪珠爾, H·H·穆伊維爾, M·J·萊恩霍特, W·威斯, E·肖恩艾維爾德, J E 瑪珠爾, T C 布蘭肯, 穆伊維爾, 范海爾登, 萊恩霍特, 靼 申請(qǐng)人:國(guó)際殼牌研究有限公司