背景技术
聚合物分子具有高的分子量,并由许多较小的、重复的亚单元或单体形成。在自然中发现的聚合物包括在活细胞中发现的DNA和蛋白质。聚合物分子具有不同的外形和大小。聚合物分子可以是单种单体不断重复而形成的长链,或含有多种不同类型单体的复杂网状结构。组成聚合物分子的单体的性质、多样性和排列决定了分子的化学和物理性质。
聚合物化学相当普遍。美国化学协会(The American Chemical Society)估计50%的化学专业人员的工作不同程度地涉及聚合物相关领域。这是因为聚合物应用非常广泛。这些应用范围从人造蛋白到合成纤维和织物,到塑料,到用于其它产品的添加剂,因为聚合物赋予这些产品所期望的性质。
聚合物复合物的使用使得各种化学品化合或反应形成单一的形式,以用作建筑材料、绝缘体、凝胶、催化剂、粘合剂、密封剂、汽车产品以及大量的工业和商业产品。
使用了用作粘结剂或填充剂的沥青的聚合物复合物可用于许多需要增强粘性或粘结性的工业中,例如铺盖屋顶、道路建设、铺设地面以及基本上所有的使用了粘合剂的工业。
沥青混凝土通常包括沥青和混凝土以及其他的沥青组分,其必须表现出某些特定的物理或机械性能以使得其能用于各种应用领域中,特别是当其作为道路铺设用的粘结剂(例如沥青乳液)和用于工业应用中时。本文所使用的术语“沥青”是指石油沥青,但是也可将本发明的教导应用于其他类型的沥青类物质。
常规的沥青通常不能保持足够的弹性并且塑性范围过窄,而不能用于许多应用中,例如在道路建设中。若将这些粘结剂改性以使其具有必需程度的弹性和塑性,则可提高沥青或沥青乳液粘结剂的应用。通过向筑路沥青中掺入聚合物大幅提高了其性能特性。这些改性的粘结剂表现出优异的流变行为。所述聚合物可以是丁基橡胶、聚丁二烯橡胶、聚异戊二烯橡胶或聚异丁烯橡胶,或其他的乙烯-丁二烯聚合物。其他的聚合物可包括乙烯/乙酸乙烯共聚物、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚氯丁二烯、聚降冰片烯(polymorbornene)、乙烯/丙烯/二烯(EPDM)三元共聚物和苯乙烯与共轭二烯的无规共聚物或嵌段共聚物。由此制备的改性的沥青通常被称为聚合物/沥青(bitumen)粘结剂或聚合物/沥青油(asphalt)粘结剂。这些聚合物改性的沥青和沥青乳液通常使用苯乙烯/丁二烯系聚合物制备,并且通常它们的软化点升高、粘弹性增加、应变力(force under strain)增加、恢复应变(strain recovery)提高、低温应变性质得以改善。若将聚合物改性的沥青和沥青乳液用于修建道路,则向沥青类粘结剂物质中加入聚合物会改善流变性质,并形成了更硬且不易留下车辙的铺筑材料。Chaverot等人的美国专利5,314,935给出了各类交联剂的教导,Maldanado等人的美国专利4,242,246给出了各种聚合物和沥青改性剂的教导。将这两篇专利的教导引入本文作为参考。
聚合物增强或改性的沥青常用于道路建设、道路维护和铺顶工业。聚合物-沥青-粘结剂复合物可用于许多应用中,包括但不局限于:铺顶、粘合剂、胶合铺料(mastics)及道路建设,在这些应用中所述复合物是聚合物增强的沥青水泥。仅出于说明性目的,本文所说明的发明主要描述了与道路建设应用相关的聚合物增强的沥青水泥,但是本发明并不局限于此,其可应用于许多其他的应用中,并可使用任意类型的沥青类粘结剂。
这些聚合物-沥青复合物可以以多种方式使用。首先,它们可以以另外的粘结剂稀释以降低聚合物的浓度,从而使所得粘结剂具有期望的物理性质。该复合物可照其原样使用,直接加入最终产物,例如热拌沥青混合料(hotmix asphalt)。此时,该复合物作为单独的物料流加入混合过程,并以复合物的形式混合。最后,可进一步处理该复合物以得到额外的流变性质或另一种可更加方便地用于期望的过程的物质形式。
为获得预定程度的改性沥青性能,按照某种规定的浓度将各种聚合物加入沥青粘结剂或沥青类粘结剂中。目前的操作是加入期望水平的一种或多种聚合物,有时会一起加入促进聚合物分子交联的反应物,直到获得了期望的流变性质。所用的典型的反应物是适于交联形式的硫。聚合物的成本明显增加了所得沥青/聚合物复合物混合的总成本。因此,聚合物的使用是满足所期望的物理、机械和经济标准的能力中的一个因素。另外,聚合物浓度增加时,沥青混合物的工作粘度会变得过高,因此需要更高的温度来处理。过高的温度使聚合物降解并降低了聚合物-粘结剂复合物的流变性能。
这些沥青类-聚合物粘结剂复合物通常以多种方法制备:一种是低剪切混合方法,另一种是介质剪切(medium shearing)混合方法。
低剪切方法是在制备用于多种应用(例如道路建设工业)中的聚合物-粘结剂复合物中采用的典型方法。该方法可使用低剪切混合器,例如MixMor(3131Casitas Avenue,Los Angeles,California 90039)生产的低剪切混合器。在低剪切方法中,加热粘结剂直至其充分变成液体,然后将聚合物颗粒加入混合器。若是沥青用作粘结剂,通常此温度约为350~450°F。混合器运行时的剪切率小于5s-1,混合压力约为0~10psi。混合聚合物复合物直至聚合物分散于粘结剂中或可溶解于粘结剂中。工艺时间通常多于3小时,以实现浓度通常为约6重量%聚合物时聚合物在粘结剂中的完全溶解性。聚合物浓度为6重量%是常见的,这是因为聚合物增加了复合物混合物的稠度,并且更高的聚合物浓度会导致混合物过于粘稠以至于不能在低剪切混合方法中进行加工。低剪切方法仅可用于低分子量聚合物或高度支化聚合物,而使用此低剪切方法时,复合物中可能的聚合物浓度的上限约为20重量%的聚合物浓度。聚合物浓度高于20重量%时,复合物粘度过高而不能混合。
这种制备聚合物-粘结剂复合物的低剪切方法,目前用于这样的情形下:其中将热态的起始6+重量%的聚合物复合物以运输至第二混合设备,然后在第二混合设备中以沥青粘结剂进一步稀释复合物以制备可直接用于各种应用(如道路建设)中的最终复合物物质。在第二混合设备中制备的最终复合物物质中的聚合物浓度约为在沥青中的2~5重量%聚合物。由于初始混合聚合物和粘结剂以制备6+重量%的聚合物复合物时涉及的混合设备成本较高,因此使用这种集中分配系统(centralized distribution system)。在目标设备处使用不是很贵的低剪切混合器以促进复合物与另外的粘结剂的混合。通过使用昂贵的中心处理设备,这种中心处理设备能将复合物供应至一些不是很贵的目标设备,如此降低了制备上述应用(如道路建设)所需的复合物物质所需要的设备总成本。
供选地,第二混合设备也可以是热混合装置,通过此装置颗粒被加入混合物中,并在含有集料和沥青的混合装置中或在实地铺设时混合。
第二种制备聚合物-粘结剂复合物的方法是介质剪切方法。介质剪切方法使用碾磨机(mill)或胶体磨(colloid mill),所述碾磨机例如德国公司Buckau-Wolf生产的商标为
的碾磨机、Dalworth Machine ProductsInc.(位于5136Saunders Road,Fort Worth,Texas 76119)生产的MP10S,所述胶体磨例如可从Chemicolloid Laboratories Inc.(55Herricks Road,Garden CityPark,New York 11040-5260)获得的商标为
的胶体磨。
在介质剪切方法中,在预湿的槽中先将液态沥青水泥和聚合物颗粒加热至约350~450°F的温度,然后泵经碾磨机的剪切区域再泵进槽中,该槽中的再循环管道使得该混合物反复通过剪切区域直至实现所期望的溶解度。供选地,在一些设备中,直接将固体聚合物加入碾磨机中。这些类型的系统循环聚合物-沥青复合物连续通过碾磨机,直至其分散。碾磨机运行的剪切率大于25000s-1,但是停留时间极短,且混合压力约为35~50psi。在这些条件下,混合时间约为1~4小时以在浓度通常为12~15重量%聚合物时实现聚合物完全溶于沥青粘结剂中。使用此介质剪切方法,复合物中可能的聚合物浓度的上限值约为26重量%的聚合物浓度。该介质剪切方法能处理聚合物分子量最高达约200000原子质量单位(amu)的长链聚合物。
制备聚合物-粘结剂复合物的低剪切方法和介质剪切方法都存在一些问题。首先,在低剪切方法中,初步混合操作无论如何也需要3~6小时才能完成。介质剪切方法将这个时间降低至约1~4小时而有所改进。但是,仍期望进一步降低此混合时间,以便于可在给定的设备中更快地制备数量更大的产物。
第二,在使用低剪切方法通过初步混合操作制备的产物中,聚合物的浓度仅有约6重量%。使用介质剪切方法,浓度仅为12~15重量%。即使使用介质剪切方法,聚合物浓度最大也只是约26重量%。如果聚合物浓度高得多,可能的话在90+重量%的范围是有利的,这是因为这样减少了必须从初步混合设备运输至第二混合设备的沥青的量。如果可以显著提高聚合物在聚合物-粘结剂复合物中的浓度,仅在运输中节省的成本便很可观,而此成本节省可通过减少在初步混合设备和第二混合设备之间运输的沥青量来实现。
第三,混合所用的低剪切方法适用于分子量低于100000amu的聚合物,介质剪切方法适用于分子量低于180000amu的聚合物,但是两者均不适用于高分子量聚合物,即分子量高于180000amu的聚合物。低分子量聚合物是链长度短于长链高分子量聚合物的分子。期望的是使用分子量高于180000amu的长链聚合物,这是因为这些分子能在较低的聚合物浓度下且因此在较低的聚合物成本下实现对复合物所期望的流变学性质,但是这些分子不易于分散并倾向于分离。这种分离是由于缺乏均匀性所造成的,并且该不稳定性可通过工业标准的环与球分离测试法(Ring and Ball Separation Test)测量。这些高分子量分子具有较长的链,这些长链展开并形成了有效的互相贯穿的网络(intra-penetrating network,IPN)。此IPN产生了优异的流变性质,使得复合物能更好地抵抗流动和变形。同样地,如果使用分子量更高的的分子,也将省去了在使用短链聚合物时所需的交联剂的成本。
第四,低剪切方法和介质剪切混合方法所制备的混合物在经卡车运输至第二混合设备时必须保持加热状态。期望的是制备出能在较低的温度下处理的复合物产物,以便于在将产物运输至第二混合设备期间不需要将产物维持在加热状态。更期望的是复合产物是稳定的,以至于其在制备后和运输至第二混合设备之前能在环境温度下存储于仓库中。
本发明满足了解决了所有的这些问题。本发明将初步混合操作时间降低至少于1小时,通常是少于30分钟,优选是少于3分钟。本发明也制备了聚合物浓度高于26重量%、高于50重量%或高于90重量%的复合物。进一步地,本发明使用了长链的、高分子量聚合物,这样就要求更少的聚合物和更少的交联剂以实现期望的复合物流变学性质,从而降低了制备期望产物的成本。更进一步地,本发明制备了在常温下稳定的、且无需加热便可存储和运输的产物。另外,本发明具有如下的额外优点:当在第二混合设备中与液态沥青混合时,可立即溶解,几乎立即溶解或在少于3小时内溶解,因此减少了制备道路建设、铺顶等应用或其他粘合剂应用所需的最终复合物必需的混合时间。
本发明使用了高剪切方法用于结合聚合物和沥青类粘结剂,例如以高剪切设备(例如挤出机(extruder)或轧制机(roll mill))结合聚合物和沥青类粘结剂来实现。若挤出机用作了高剪切设备,则其可以是单螺杆型或双螺杆型挤出机。若挤出机是双螺杆型挤出机,则其可以是同向旋转或反向旋转挤出机。这些挤出机由American Leistritz Extruder Corporation(位于169MeisterAvenue,Somerville,New Jersey 08876)和American Kuhne(位于31Connecticut Avenue,Norwich,Connecticut 06360)制造。
若轧制机用作高剪切设备,则一种合适类型的轧制机是由QingdaoYadong Rubber Machinery Group Co.,Ltd.(Qingdao,China)生产的商标为
的轧制机,并且可通过世界各地的分销商获得。这些高剪切设备运行时的剪切率高于1000s-1,压力高于100psi,并且可在少于1小时内、通常仅在大约数分钟内将聚合物和粘结剂混合在一起。此方法可获得聚合物浓度高于90重量%的复合物。复合物可被挤出并切割成颗粒,该颗粒在常温下是稳定的,并可存储于仓库中且可稍后运输至第二混合设备。这些颗粒具有如下的额外优点:当颗粒加入第二混合设备处的低剪切混合器中的另外的粘结剂中时,其可立即混合、几乎立即混合或在少于3小时内混合。
尽管在Stuart,Jr.等人的美国专利7,202,290中公开了制备颗粒的挤出机,其中该颗粒从弹性体、塑性体、交联剂和沥青化合而成,但是其没有限定挤出机在制备复合物所用的剪切或能量的总量的方面所起的作用。在该发明中,也使用了塑性体来掩盖(hide)来自弹性体中的交联剂,如此即使弹性体无交联也可制备组合颗粒。
在Peters的美国专利5,393,819中给出了沥青改性剂组合物的教导,该沥青改性剂通过先制备聚四氟乙烯(PTFE)和MoS2颗粒的预结合的组合物(pre-associated combination),再将该组合物加入在挤出机中的弹性体而制备。该专利并未提及高剪切方法的优点以及加入交联物质的可能性。并且在此专利中挤出机用于加工聚合物,而不是用于沥青的掺入。另外,该专利并没有提及复合物在稀释粘结剂中溶解度增加。
发明概述
本发明涉及制备聚合物-粘结剂复合物的方法以及所制备的聚合物-粘结剂复合物。更具体地,本发明涉及制备聚合物-粘结剂复合物的方法,该方法使用高剪切和高压方法可在少于1小时内完成,通常可在数分钟内完成。本发明制备了含有高百分比聚合物的复合物,即含有高于26重量%、高于50重量%或高于90重量%聚合物的复合物。该复合物由高分子量的聚合物的制备,即由分子量高于100000amu、高于150000amu或高于200000amu的聚合物制备。可冷却由此制备的复合物并将其切割成颗粒,此颗粒在常温下是干燥稳定的,并且无需加热便可存储或无需加热而运输至第二混合区域以与另外的粘结剂混合。
另外,本发明具有如下的额外优点:当在第二混合设备中与另外的粘结剂混合时,可与另外的粘结剂立即、几乎立即或在少于3小时内混合并溶解,从而减少了制备用于期望应用的最终复合物所需的混合时间。可以使用最终复合物的应用包括但不局限于:道路建设、铺顶、粘合剂、胶合铺料等。
本发明使用了高剪切设备,例如挤压机或轧制机。若使用了挤出机,则其可以是单螺杆型或双螺杆型挤出机,若使用了双螺杆型挤出机,则其可以是同向旋转型或反向旋转型。这些高剪切设备可在高于1000s-1的剪切率、高于2000psi的压力下运行。
该方法能制备聚合物浓度低于99.9重量%、沥青类物质或粘结剂浓度低于74重量%、添加剂浓度低于50重量%的聚合物-粘结剂复合物。
发明详述
本发明涉及制备聚合物-粘结剂复合物的方法以及由此制备的聚合物-粘结剂复合物。本发明涉及制备稳定的聚合物-粘结剂复合物的方法,该方法可在少于1小时内完成,通常在少于30分钟内完成,优选在少于3分钟之内完成,使用高剪切和/或高压混合方法以制备含有高百分聚合物的复合物,和使用保持均匀的高分子量聚合物。可冷却由此制备的复合物并将其切割成颗粒,此颗粒是干燥的并在常温下保持稳定,其无需加热便可保存或无需加热便可运输至第二混合区域以与另外的粘结剂或其他物质混合。
另外,本发明具有如下的额外优点:当在第二混合设备中与另外的粘结剂混合时,可立即溶解、几乎立即溶解或在少于3小时内溶解,因此减少了制备用于例如道路建设的最终复合物所需的混合时间。虽然谈及了最终复合物在道路建设方面的应用,但是本发明不局限于此。该最终复合物可用于其它的应用,包括但不局限于铺顶、粘合剂、胶合铺料等。
本发明使用了高剪切混合,例如由高剪切设备(例如挤出机或轧制机)所产生的混合。若使用了挤出机,则其可以是单螺杆型或双螺杆型挤出机。若挤出机是双螺杆型,则其可以是同向旋转型或反向旋转型。这些高剪切设备可在高于100psi的压力下运行,并且可在少于1小时之内、通常在少于30分钟之内、优选在少于3分钟之内混合聚合物和粘结剂。而且,高粘度的聚合物-复合物适于在层流中处理。聚合物和沥青类粘结剂在混合装置中具有足够的停留时间以提供基本均匀的聚合物-粘结剂复合物。在一实施方案中,聚合物和沥青类粘结剂在混合装置中的停留时间大于约0.05秒。在另一实施方案中,聚合物和沥青类粘结剂在混合装置中的停留时间大于约0.10秒。在又一实施方案中,聚合物和沥青类粘结剂在混合装置中的停留时间大于约0.20秒。
在流体动力学中,有三种类型的流动:层流、湍流、过渡流(transitionalflow)。通俗来讲,层流是平稳的,湍流是汹涌的,过渡流是平稳流和汹涌流的混合。
在描述流动条件是导致层流还是导致湍流的方程中,无量纲的雷诺数是重要的参数,并且当具有基本的速率梯度或剪切时,其在分析所有流动类型中都是重要的。雷诺数表明了粘滞作用相比于惯性作用的相对重要性。雷诺数与惯性力除以粘滞力的比值成比例。
层流有时被称为直线流动(streamline flow),当液体在平行层中流动时并且各层之间没有干扰时发生层流。在层流中,雷诺数小于约2300。层流的特征在于动量扩散高、动量对流低,还有压力和速率相对于时间的独立性。层流中的剪应力与密度无关,并且剪应力其几乎完全取决于粘度。
湍流产生了使流动不可预测的流涡(flow vortice)、漩涡和尾流(wake)。湍流通常在高流速下发生。在湍流中,雷诺数通常高于约4000。
过渡流是层流和湍流的混合,湍流在管道的中央,而层流在管道的近边缘处。在过渡流中,雷诺数通常为2300~4000。这些流动形式在流动时摩擦能量损失方面表现出不同方式的行为,并且具有不同的预测其行为的方程。
尽管可达到更高的剪切率,剪切标量(scalar shear quantity)(剪切率和在此剪切区域中的停留时间的乘积)、停留时间或每单位质量的能量对于本发明是重要的。剪切率按下式计算:
Sr=V/g
其中:V=端速(tip speed),g=间隙(gap)。
下表1显示了当将不同的高剪切设备用于本发明时,所得的这些参数的值。传统的转子定子介质剪切磨(medium shear mill),如Dalworth MP10S,其剪切工具(shearing implement)的直径通常为10″,间隙约为0.040″,转速为3600RPM,产品流速为350GPM。这样得到的最大剪切率小于50000s-1。在剪切区域中的此过程的停留时间小于1秒。以Sr×停留时间表示的剪切标量表明产物在最高剪切区域中的时间。剪切标量约为130。最后,比能量被定义为制备产物所用的能量的数量,约为0.005千瓦/千克。
供选地,若使用了双螺杆型挤出机,大型商业化双螺杆挤出机具有两个旋转的轴。理想地,剪切工具与壁和/或匹配元件之间的间隙要求不大于0.50毫米,并且转速通常在400~600RPM之间。如此得到的最大剪切率约为8500s-1或更高。若使用深航元件(deep flight element),则在高剪切设备中的停留时间约为1.23秒,这样在过渡流或层流区域、优选在层流区域产生的必要剪切标量约为10000,比能量约为0.30千瓦/千克。
表1
设备
Sr
最大值
停留时间
秒
比能量
千瓦/千克
剪切标量
剪切率×时间
|
理想的
高剪切设备
8419
1.23
0.29
10347
Dalworth产品
47124
0.0036
0.0047
131
如在本文中所说明的,聚合物和沥青类粘结剂可以在混合时经受范围广泛(a wide range of)的剪切标量。在本发明一实施方案中,对聚合物和沥青类粘结剂经受高于约250的剪切标量。在另一实施方案中,对聚合物和沥青类粘结剂经受高于约1000的剪切标量。在又一实施方案中,对聚合物和沥青类粘结剂经受高于约1500的剪切标量。
根据本发明,在混合聚合物和沥青类粘结剂时可以使用范围广泛的能量。在本发明一实施方案中,混合聚合物和沥青类粘结剂时所使用的能量高于约0.025千瓦/千克。在本发明另一实施方案中,在混合聚合物和沥青类粘结剂时所使用的能量高于约0.05千瓦/千克。在本发明又一实施方案中,在混合聚合物和沥青类粘结剂时所使用的能量高于约0.10千瓦/千克。
根据本发明,所使用的能量通过取以下各项的乘积计算:高剪切设备电动机能量(motor energy)、电动机的运行转速(RPM,转/分钟)与电动机的最大转速之比、电动机的扭矩百分比以及传动箱的效率。因此每千克所用的能量通过将所用的能量除以聚合物-粘结剂复合物的质量流而计算。为实现此应用目的以及计算所用的能量,使用0.97(或97%)作为传动箱的效率。
使用此方法可以实现高于90重量%聚合物的浓度。在挤出机中将复合物从挤出机或轧制机中以长线的形式挤出或轧出。事实上,本发明方法能制备这样的聚合物-粘结剂复合物:聚合物浓度低于99重量%,沥青类物质或粘结剂浓度低于74重量%,添加剂浓度低于50重量%。
当线状复合物冷却后,可将其切割成颗粒。这些颗粒在常温下是稳定的,并且无需加热便可保存,并且无需加热便可运输至第二混合设备。这些颗粒具有如下的额外优点:当将其加入位于第二混合设备处的低剪切混合器中的另外的粘结剂中时,可立即混合混合、几乎立即地混合或在3小时内混合。
该方法能制备这样的聚合物-粘结剂复合物:其中聚合物浓度低于99.9重量%、沥青类物质或粘结剂浓度低于74重量%、添加剂浓度低于50重量%。将至少一种聚合物和至少一种粘结剂加入高剪切挤出机或轧制机中以制备复合物。任选地,也可将至少一种添加剂加入装有聚合物和粘结剂的高剪切挤出机或轧制机中以制备复合物。
本发明所使用的聚合物包括但不局限于:弹性体、塑性体、弹性体/塑性体组合聚合物、寡聚物、单体、官能化聚合物、官能化寡聚物和官能化单体。弹性体可包括但不局限于:氨基甲酸乙酯、天然橡胶、环氧树脂、苯乙烯-丁二烯(SB)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-丁二烯(SBR)、聚醚醚酮(PEEK)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、低密度聚乙烯(LDPE)和聚乙烯(PE)。塑性体包括但不局限于:尼龙、无定形聚-α-烯烃(APAO)、甲基丙烯酸乙酯(EMA)和乙烯-乙酸乙烯(EVA)。
本发明所用的粘结剂可以是任何类型的沥青类物质或烃树脂,包括但不局限于:石油沥青或煤基煤焦油或煤焦油沥青(pitch)。可用作本发明粘结剂的典型的沥青物质包括但不局限于:沥青水泥(AC)、煤焦油沥青、煤焦油、沥青、减压焦油渣(vacuum tar bottom,VTB)、残油(resid)、性能分级(PG)沥青、熔剂(flux)或石油产品。
本发明所用的添加剂包括但不局限于:交联剂或硫化剂、阻聚剂(inhibitor)、树脂/松香、增容剂、纤维和表面活性剂。交联剂可包括但不局限于:硫、胺、氧化物和环氧化物。
阻聚剂可包括但不局限于:酚、抗氧化剂和自由基清除剂。树脂/松香可包括但不局限于:酚类化合物、树脂/松香酸和盐及tofa树脂。增容剂可包括但不局限于:表面活性剂、加工用油(process oil)、树脂、松香和多聚磷酸(PPA)。纤维包括但不局限于:
纤维、纤维素、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)和聚酯。表面活性剂可包括但不局限于:加工用油、树脂、松香和多聚磷酸(PPA)。
尽管本发明已经通过一定程度的特定的实例进行描述,但是显然可以对组件的结构和布置的细节作出很多改变而不离开本公开的精神和范围。应该理解的是本发明不会局限于文中所说明的仅作示例的实施方案,而是仅由所附权利要求的范围所限定,包括全部范围的等价物,其中每一个要素都被保护。