由热塑性聚合物，特别是丙烯酸类聚合物 制造的抗破碎板及其作为防噪音墙的应用 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，会破碎并形成许多块碎片。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，从而无法留住板地碎片。
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与组成该板的热塑性聚合物材料相粘接的线网，该网的每根线都埋在构成板的热塑性聚合物材料当中，紧靠近所述板的至少一个面。
在本发明的板中使用的网由一组线组成，优选在一个方向上，或在几个方向上是平行的，形成网格或圈。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。
线的直径根据板的厚度不同而不同。一般是0.2～3mm，优选1.5～2.5mm。
在本发明的板中使用的线，应该与构成该板的热塑性聚合物材料有附着性，以避免完全在板中滑动。
为此，这些线可以由一种材料形成的单丝构成，这种材料要对构成板的热塑性聚合物具有所需要的附着性，比如，当这些单丝被用在(甲基)丙烯酸类(共)聚合物制造的板中时，它们可以由含有极性基团的聚合物形成。这些线也可以进行化学处理(比如用热塑性聚合物粘接剂处理)或进行机械处理(比如为了增加粗糙度)。
在本发明中可以使用的线也可以各由联锁的单丝(将其称作复丝线)构成。这种实施方式是优选的。这时，这些线可以具有不同的结构，比如当它们由几种单丝一起构成时，就可以具有绳索、发辫或其它的各种形状。每根构成复丝线的单丝都可以具有单丝或复丝的形状。复丝线也可以具有更复杂的结构，比如它们可以由比如复丝构成的芯，包在发辫型或绳索型的外鞘中而构成，即在由联锁的单丝构成的鞘中。
单丝可以由各种能形成复杂联锁结构如发辫、绳索的材料构成。它们特别可以由聚合材料的线构成，比如聚酰胺、聚酯(如聚对苯二甲酸乙二醇酯)，它们也可以是金属丝(比如铜丝)、天然纺织物纤维如棉花。
按照本发明，与热塑性聚合物附着的线位于紧靠近板的至少一个表面处。“紧靠近”一词表示覆盖该线的热塑性聚合物的厚度很薄，比如大约0.05～4mm，这就是说每根线的表面至最近的板面的距离大约为0.05～4mm。线与板面相齐也是可能的。
构成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)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，将线网放入模具中，与构成模具的至少一块板的内表面接触，然后加入待聚合的组合物并用传统的方式进行聚合。
在聚合以后，这些线就与聚合物紧密地结合在一起，甚至被聚合物浸润，并覆盖上很薄一层聚合物。有时它们实际上可以和板的表面取齐。但是板的表面仍然是完全平整的。板的表面外观相应于模具内表面的外观。
根据预计的用途不同，得到的板的厚度可以为3～30mm。
当使用本发明板的时候，此板的任何一个表面都可以曝露在冲击之下，优选是与含有线的表面相对的表面经受冲击。
保留聚合物板的碎片的原理是基于如下的事实，线与构成板的聚合物紧密地结合在一起，并处于紧靠近此板的表面处。在某些情况下(比如在实施例1中所述的情况下)，当受到冲击时，在破碎处，在线被拉出一定长度，而不断裂。线的与聚合物紧密地结合的未被拉出部分则把持住碎片，如此就避免其落下和散开。在另外的情况下(如在实施例3中所述)，观察到了断裂线和外周的破裂线，外周的破裂线，对于由两条连续断裂线所界定的部分，它们似乎是起着铰链的作用。
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。
放置沿单方向平行的线网，与模具的一个内表面相接触。此线的直径是2mm，由Tresse Industrie公司商品名为“Bride Dyneema CVBR140K”的产品构成。这些线由高密度聚乙烯的复丝芯包有聚对苯二甲酸乙二醇酯单丝形成的发辫状物而形成的。
这些线彼此是平行的，距离3cm。将待聚合的组合物(甲基丙烯酸甲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。
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的双圆锥形悬锤进行的板冲击试验，该悬锤的圆锥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。
在此测试中，冲击发生在含有线的表面上。
如前面所指出的，观察到星形的断裂线，没有弹射出任何碎片。在冲击区，部分复丝线被部分从板中抽出，因为部分复丝仍然埋在板中，而且浸渍了聚合物，所以破碎的碎片仍然与板的整体连接着。
实施例2
按照实施例1进行操作，只是线(复丝)网由网格组成，顺第一方向的平行线间距3cm，沿第二方向的平行线间距12cm。
用在实施例1中所指出的测试方法，没有任何碎片弹射出。
实施例3
如实施例1进行操作，但是线(复丝)网由网格组成，沿两个方向的平行线的间距都是4cm。
在此实施例中，冲击发生在不含有线的表面上，冲击能是7,200J。
冲击在板上造成了从冲击点伸出的星形断裂线和围绕着整个星形断裂线周边的破裂线。此周边破裂线被其与星形断裂线相交的交点所切割成为许多基本呈直线状的连续段，对于在冲击后由此破裂线和两根连续的断裂线所包围成的该板的基本呈三角形的部分，它们都起着铰链的作用。
穿过每个铰链的没有断裂的线赋予其弹性。此弹性保证所述基本呈三角形的部分在重锤穿过板以后可以恢复到初始的位置。穿过的板基本上保持初始的平板形状。
实施例4
如实施例3操作，但是使用12,000J的能量。
观察到同样类型的断裂和破裂，板的基本呈三角形部分能够恢复到初始的位置。