PL201885B1

PL201885B1 - Płyta ze szkła akrylowego chroniąca przed hałasem, sposób jej wykonania i zastosowanie

Info

Publication number: PL201885B1
Application number: PL373838A
Authority: PL
Inventors: Egbert Schöla; Gerald Molnar; Gerd Hampl; Peter Seelmann; Mojmir Ruzicka
Original assignee: Roehm Gmbh
Priority date: 2002-08-20
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2009-05-29
Also published as: WO2004018196A1; US20050211946A1; DK1485250T3; DE50301925D1; RU2005107771A; TW200403286A; PL373838A1; CN1665679A; EP1485250B1; CA2485518A1; CA2485518C; ES2254950T3; EP1485250A1; JP2005535768A; KR20050051647A; JP4755419B2; CN100548665C; ATE312708T1; AU2003290070B2; DE10238992A1

Abstract

Wynalazek dotyczy p lyty ze szk la akrylowego chroni acej przed ha lasem, sposobu jej wykonania i zastosowania w scianach chroni acych przed ha lasem. P lyta posiada wymiary przynajmniej 2 x 2 m przy grubo sci powy zej 8 mm, a korzystnie powy zej 12 mm, wykonana jest ze szk la akrylowego, w którym zawarto nici, pasma, siatki sieci, w celu laczenia od lamków na wypadek jej p ekni ecia, przy czym p lyta charakteryzuje si e tym, ze zawarto sc wype lniaczy w stosunku do ca lkowitego ciezaru p lyty, nie uwzgl edniaj ac ci ezaru nici, pasm, siatek oraz sieci, mie sci si e w zakresie 40 do 80% wagowo. Wype lniaczem mo ze by c: talk, dolomit, naturalne zrosty talku i dolomitu, mika, kwarc, chloryn, tlenek glinu, wodorotlenek glinu, gliny, krzemionka, krzemiany, w eglany, fosforany, siarczany, siarczki, tlenki metalu, szk lo sproszkowane, kulki szklane, ceramika, kaolin, porcelana, krystobalit, skale n, kreda. PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest płyta ze szkła akrylowego chroniąca przed hałasem, sposób jej wykonania i zastosowanie w ścianach chroniących przed hałasem, a w szczególności jako elementu chroniących przed hałasem ekranów.

Od wielu lat na potrzeby ochrony przed hałasem związanym z wysokim natężeniem ruchu drogowego stosowane są wały, ściany i ekrany chroniące przed hałasem. Ze względu na znaczny obszar zajmowany przez wały korzystnie usypuje się je na wolnych przestrzeniach poza miastem, zaś na terenie miast, na mostach, a często także wzdłuż torów kolejowych stosowane są ściany lub ekrany chroniące przed hałasem.

Na potrzeby konstrukcji ścian chroniących przed hałasem przyjęły się rozwiązania, zgodnie z którymi ś ciany nieprzezroczyste wykonywano z drewna, metalu oraz betonu, zaś ś ciany przezroczyste - ze szkła mineralnego i tworzyw sztucznych.

Przezroczyste ściany chroniące przed hałasem wykonane z tworzyw w sztucznych wytwarzane są w szczególności z polimetakrylanu metylu (PMMA), względnie z tłoczyw na bazie PMMA, jako że materiał tego rodzaju oprócz wysokiego stopnia przezroczystości i znakomitej charakterystyki optycznej oferuje bardzo korzystne właściwości tłumienia hałasu przy korzystnych cechach fizyczno-mechanicznych (odporność na uderzenie kamieniem).

Niekorzystną stroną w przypadku zastosowania przezroczystych ścian chroniących przed hałasem jest z pewnością ich stosunkowo wysoka cena. W efekcie elementy przezroczyste stosowane są zasadniczo jedynie wówczas, gdy zamiarem konstruktora jest to, aby kierowca lub pasażer pojazdu szynowego pomimo wysokich ścian nie był całkowicie odgrodzony od otoczenia. W ten sposób uniknąć można przykładowo wrażenia powstawania tunelu na moście, przy czym obecnie stosowane ściany ze względu na wysokie koszty charakteryzują się budową jedynie częściowo przezroczystą.

W zwią zku z powyż szym istnieje wysokie zapotrzebowanie na elementy zajmują ce niewiele miejsca o bardzo korzystnych właściwościach tłumienia hałasu i odpowiednich właściwościach mechanicznych typowych dla szkła akrylowego, przy czym elementy te powinny być również korzystne ze względów ekonomicznych. W miarę możliwości elementy te winny być znacznie mniej kosztowne niż płyty ze szkła akrylowego znane ze stanu techniki. Co więcej, od dawna istnieje też zapotrzebowanie na elementy nieprzezroczyste, jakie bez trudu można łączyć z przezroczystymi elementami ze szkła akrylowego, a które pozwalają na zastosowanie tej samej techniki instalacji i mocowania.

Należy również uwzględnić to, że znane ze stanu techniki przezroczyste płyty z tworzywa sztucznego chroniące przed hałasem często wytwarzane są ze szkła akrylowego o wymiarach około 2 x 2 m, w wyniku czego w przypadku większych ścian chroniących przed hałasem należ y zachować odpowiedni odstęp między słupami, znajdującymi się między kolejnymi elementami ściany. Z kolei wówczas, gdy pożądane jest zwiększenie odległości między słupami, stosując przykładowo elementy 3 x 2 m lub 4 x 2 m, konieczne jest zastosowanie bardziej wytrzymałych płyt. Niemniej obliczenia przeprowadzone dla obciążenia wiatrem pokazują, że w przypadku znacznego obciążenia tego rodzaju niewystarczające może się okazać także zastosowanie szkła akrylowego o grubości 25, 30 lub 35 mm, pomijając już wysoki koszt zastosowania płyt ze szkła akrylowego tej grubości.

W związku z tym korzystna był aby dalsza poprawa wł a ś ciwoś ci mechanicznych pł yty chronią cej przed hałasem w zestawieniu ze znanymi rozwiązaniami - przykładowo poprawa modułu sprężystości wzdłużnej - co pozwoliłoby na zwiększenie odległości między słupami konstrukcyjnymi, a tym samym na dalsze obniżenie kosztów ścian chroniących przed hałasem tego rodzaju.

Celem wynalazku jest również opracowanie płyty znajdującej zastosowanie, jako elementu chroniącego przed hałasem, który nie wpływałby niekorzystnie - lub jedynie w niewielkim stopniu - na pożądane właściwości estetyczne ściany chroniącej przed hałasem, wykonanej ze szkła akrylowego.

Kolejnym celem niniejszego wynalazku jest przygotowanie płyt chroniących przed hałasem, które charakteryzują się szczególnie wysoką odpornością na niekorzystne warunki pogodowe i które stanowić mogą systemy samoczyszczące.

Wreszcie zastosowaniu płyt chroniących przed hałasem wytwarzanych z tworzywa sztucznego towarzyszy inny problem. W razie ich zastosowania w sąsiedztwie jezdni zderzenie pojazdu z elementem chroniącym przed hałasem wiąże się z poważnym ryzykiem powstania niebezpiecznych odłamków lub podpalenia elementów wykonanych z tworzywa sztucznego. Obecność odłamków lub płonących elementów chroniących przed hałasem może być przy tym bardzo groźna w skutkach. W związku

PL 201 885 B1 z tym istnieje wysokie zapotrzebowanie na płyty chroniące przed hałasem wytwarzane z tworzywa sztucznego o zwiększonej odporności na powstawanie odłamków oraz o zwiększonej ognioodporności.

Te i inne cele, których tu nie podano, a które wynikają w sposób oczywisty lub wiążą się bezpośrednio z przedstawionymi, zrealizowano według wynalazku za pomocą płyty ze szkła akrylowego chroniącej przed hałasem, stosowanej jako nieprzezroczysty element w chroniących przed hałasem ścianach, przy czym płyta posiada wymiary przynajmniej 2 x 2 m przy grubości powyżej 8 mm, a korzystnie powyżej 12 mm, zaś ze szkłem akrylowym połączono nici, pasma, siatki lub sieci wykonane z materiał u niemieszalnego ze szkł em akrylowym w celu łączenia odł amków na wypadek pę knię cia płyty, charakteryzującej się tym, że zawartość wypełniaczy w stosunku do całkowitego ciężaru płyty, nie uwzględniając ciężaru nici, pasm, siatek oraz sieci, mieści się w zakresie 40 do 80% wagowo, przy czym wypełniaczem jest jeden albo więcej wypełniaczy wybranych z grupy zawierającej talk, dolomit, naturalne zrosty talku i dolomitu, mikę, kwarc, chloryn, tlenek glinu, wodorotlenek glinu, gliny, krzemionkę, krzemiany, węglany, fosforany, siarczany, siarczki, tlenki metalu, szkło sproszkowane, kulki szklane, ceramikę, kaolin, porcelanę, krystobalit, skaleń oraz kredę.

Grubość płyty wynosi powyżej 8 mm do 40 mm, zaś korzystnie powyżej 10 mm do 35 mm.

Korzystniej jej grubość wynosi od 12 do 35 mm.

Zawartość wypełniaczy w stosunku do całkowitego ciężaru płyty mieści się korzystnie w przedziale od 50 do 60% wagowo.

Wypełniacze rozmieszczone są wewnątrz płyty korzystnie w sposób zasadniczo równomierny.

Zastosowane cząstki wypełniacza stanowią korzystnie wypełniacze warstwowe.

Korzystnie średnia wielkość cząstek zastosowanego wypełniacza wynosi w zakresie 0,01 do 80 μm, w szczególności w zakresie od 0,05 do 30 μm, zaś szczególnie korzystnie w zakresie od 0,1 do 20 μm.

Najkorzystniej wypełniacz stanowiący zrost talku i dolomitu jest w mieszaninie z wodorotlenkiem glinu.

Korzystnie płyta uzyskiwana jest na drodze polimeryzacji układu (met)akrylanowego w procesie odlewania, korzystnie z zastosowaniem technologii komorowej lub jednej z jej odmian, przy czym układ poddawany polimeryzacji zawiera:

50-100% wagowo 0-99,99% wagowo 0-99,99% wagowo 0-50% wagowo 0,01-50% wagowo 0-50% wagowo 0-50% wagowo 0-50% wagowo przy czym składniki a) i b) dobierane są w taki sposób, że łącznie stanowią 100% wagowo polimeryzowanego składnika A);

B) na 1 część wagową składnika A) przypada 0-12 części wagowych polimeru rozpuszczalnego lub pęczniejącego w A);

C) inicjator w ilości wystarczającej do utwardzenia polimeryzowanego składnika A);

D) ewentualnie środki do regulacji lepkości układu;

E) inne typowe dodatki w ilości do 3 części wagowych przypadających na 1 część wagową składnika A) oraz

F) 0,33 do 4 części wagowych wypełniaczy przypadających na 1 część wagową spoiwa (suma

A)a) (met)akrylan a1) (met)akrylan metylu a2) (met)akrylan C2-C4 a3) (met)akrylan > C₅ a4) wielofunkcyjne (met)akrylany

b) komonomery b1) zw. aromatyczne winylu b2) estry winylowe

A)-E)), przy czym lepkość polimeryzowanego układu przed przeprowadzeniem polimeryzacji wynosi powyżej 0,1 Pa-s (100 cP).

Płyta korzystnie zawiera - umieszczone wewnątrz matrycy tworzywa sztucznego o wysokiej zawartości wypełniaczy - nici stalowe, jakie w razie pęknięcia płyty odpowiadać mają za łączenie odłamków, przy czym nici te są ewentualnie powlekane tworzywem sztucznym, korzystnie tworzywem wykonanym z poliamidu.

Według wynalazku sposób wytwarzania chroniącej przed hałasem płyty ze szkła akrylowego, w którym:

a) przygotowuje się polimeryzowaną kompozycję (met)akrylanową, zawierającą wypełniacze;

PL 201 885 B1

b) przygotowaną kompozycję wprowadza się do przygotowanej formy, w której umieszczono stosowane w połączeniu z kompozycją nici, pasma, siatki lub sieci;

c) kompozycję polimeryzuje się wewnątrz formy w temperaturze powyżej temperatury pokojowej z uzyskaniem pł yty;

d) płytę wyjmuje się z formy, charakteryzuje się tym, że przed polimeryzacją wewnątrz formy reguluje się lepkość polimeryzowanej kompozycji (met)akrylanowej o wysokiej zawartości wypełniaczy, uzyskując wartość powyżej

0,1 Pa-s, przy czym wypełniacze są wybierane z grupy zawierającej talk, dolomit, naturalne zrosty talku i dolomitu, mikę, kwarc, chloryn, tlenek glinu, wodorotlenek glinu, gliny, krzemionkę, krzemiany, węglany, fosforany, siarczany, siarczki, tlenki metalu, szkło sproszkowane, kulki szklane, ceramikę, kaolin, porcelanę, krystobalit, skaleń oraz kredę, zaś zawartość wypełniaczy w stosunku do całkowitego ciężaru płyty, nie uwzględniając ciężaru nici, pasm, siatek oraz sieci, mieści się w zakresie 40 do 80% wagowo.

Korzystnie lepkość kompozycji reguluje się poprzez zmianę stosunku zawartości wagowej (pre)polimeru względem polimeryzowanych monomerów.

Korzystniej lepkość kompozycji reguluje się poprzez zmianę zawartości środków regulujących lepkość.

Płyta ze szkła akrylowego określona powyżej znajduje zastosowanie jako nieprzezroczysty element chroniący przed hałasem w ścianach chroniących przed hałasem.

Dzięki zaprojektowaniu powyżej określonej płyty ze szkła akrylowego, w skład której wchodzi 40 do 80% wagowo nieprzezroczystych wypełniaczy w stosunku do całkowitego ciężaru płyty (w obliczeniach nie uwzględniono zawartych materiałów) - w nieoczekiwany sposób uzyskano nieprzezroczysty element płytowy tłumiący hałas, znajdujący zastosowanie w konstrukcji ścian chroniących przed hałasem, jaki bez problemu łączyć można ze znanymi przezroczystymi płytami chroniącymi przed hałasem wykonanymi ze szkła akrylowego i który posiada liczne - w tym nieoczekiwane korzystne właściwości.

W pierwszym rzędzie należy podkreślić bardzo korzystne właściwości mechaniczne płyty według wynalazku. A więc wartości wytrzymałości na rozciąganie, wytrzymałości na rozerwanie, modułu sprężystości wzdłużnej (rozciąganie), odporności na zginanie, modułu sprężystości wzdłużnej (zginanie) oraz współczynnika rozszerzalności cieplnej po części są znacznie korzystniejsze niż w przypadku przezroczystych materiałów chroniących przed hałasem wykonanych ze szkła akrylowego, a charakteryzujących się podobnymi wymiarami oraz grubością.

Bardzo korzystny jest przy tym wysoki moduł sprężystości wzdłużnej. W przypadku konstrukcji ściany chroniącej przed hałasem pozwala on na uwzględnienie większej odległości między słupami konstrukcyjnymi w porównaniu z przezroczystą płytą chroniącą przed hałasem wykonaną ze szkła akrylowego pozbawionego zawartości wypełniaczy. W ten sposób można ograniczyć łączny koszt ściany chroniącej przed hałasem.

Ponadto płyty według wynalazku stanowiące elementy konstrukcyjne ścian chroniących przed hałasem w zestawieniu ze znanymi przezroczystymi płytami ze szkła akrylowego o tym samym zastosowaniu przy zachowaniu typowych wymiarów pozwalają na znaczne zmniejszenie grubości płyt bez ryzyka pogorszenia właściwości mechanicznych oraz właściwości tłumienia hałasu. Pożądany stopień tłumienia hałasu zapewniany jest poprzez znaczny ciężar powierzchniowy pomimo ograniczonej grubości płyty.

Co więcej, koszt wypełniaczy jest zasadniczo znacznie niższy niż materiału matrycy, który stanowi szkło akrylowe, co oznacza, że wysoka zawartość wypełniaczy pociąga za sobą znaczne obniżenie kosztów.

Płyty o wysokiej zawartości wypełniaczy posiadają ponadto korzystną charakterystykę palności, co oznacza ognioodporność zgodnie ze standardem ZTV LSW 88 oraz przynależność do klasy palności B2 (to jest w przypadku pożaru powstaje niewielka ilość dymu i ogień rozprzestrzenia się w ograniczonym stopniu). Nieoczekiwanie stwierdzono, że nieprzezroczyste płyty chroniące przed hałasem, będące przedmiotem wynalazku (to jest płyty stanowiące element konstrukcyjny ścian chroniących przed hałasem), wykonane ze szkła akrylowego o wysokiej zawartości wypełniaczy pozwalają uzyskać klasę palności B1, o ile zastosowane zostaną odpowiednie wypełniacze, przykładowo wodorotlenek glinu i temu podobne.

Nieoczekiwanie stwierdzono również, że pomimo stosunkowo wysokiej zawartości wypełniaczy płyta według wynalazku pozwala uzyskać wysokie zabezpieczenie przed powstawaniem odłamków,

PL 201 885 B1 charakterystyczne dla przezroczystych płyt ze szkła akrylowego, o ile zastosowane zostaną odpowiednie układy łączenia odłamków. Pomimo wyższej kruchości tworzyw sztucznych o wysokiej zwartości wypełniaczy zastosowane tu układy łączenia odłamków, przykładowo włókna poliamidowe, liny stalowe, jakie korzystnie dysponują osłonką z tworzywa sztucznego, jak również inne systemy tego rodzaju znakomicie spełniają stawiane przed nimi wymogi.

Wreszcie wymagania jakościowe stawiane przez materiałem matrycy, który stanowi szkło akrylowe, w przypadku nieprzezroczystych płyt według wynalazku są niższe niż w przypadku stosowanych typowo przezroczystych płyt ze szkła akrylowego, wykorzystywanych jako elementy konstrukcyjne ścian chroniących przed hałasem. W ten - nieoczekiwany - sposób uzyskano nowe możliwości przetwarzania odpadów. Same nieprzezroczyste płyty chroniące przed hałasem, odpady produkcyjne, ścinki, płyty chroniące przed hałasem po określonym czasie eksploatacji oraz inne odpadki powstające w procesie produkcji - po rozdrobnieniu i zmieleniu do uzyskania pożądanej wielkości cząstek, korzystnie około 50 μm - zastosować można ponownie jako surowiec produkcyjny.

Płytę chroniącą przed hałasem, wykonaną ze szkła akrylowego, będącą przedmiotem wynalazku, stanowi płyta ze szkła akrylowego, która znajduje zastosowanie, jako płytowy element konstrukcyjny ściany chroniącej przed hałasem.

Termin „płyta” oznacza przy tym płaskie elementy o dowolnej geometrii, przykładowo okrągłe, kanciaste, półokrągłe lub inne. Korzystnie płyty tego rodzaju charakteryzują się kształtem kwadratowym lub prostokątnym. Rogi lub krawędzie płyt można zaokrąglić lub stępić.

Płyty ze szkła akrylowego, będące przedmiotem wynalazku, odznaczają się określonymi wymiarami minimalnymi. Mowa tu o wielkości 2 x 2 m lub więcej. Ze względu na wysoką stabilność mechaniczną płyt ze szkła akrylowego o wysokiej zawartości wypełniaczy korzystnie stosowane są płyty o wymiarach 3 x 2 m lub 4 x 2 m. Możliwe jest również zastosowanie płyt o większych wymiarach, jak również o wymiarach pośrednich, jakie ustalane są w procesie wytwarzania płyt lub uzyskiwane w wyniku następczej obróbki odlanych płyt. O ile wynalazek nie odnosi się do płyt kwadratowych lub prostokątnych, wymiary 2 x 2 m oznaczają, że w płyta okrągła lub o kształcie nieregularnym dysponuje odpowiednią powierzchnią, względnie powierzchnia płyty okrągłej lub o nieregularnym kształcie jest wielkości przynajmniej 4 m².

Oprócz stosunkowo dużych wymiarów płytę według wynalazku charakteryzuje również, jak wspomniano wyżej grubość powyżej 8 mm, a korzystnie powyżej 12 mm, co wyróżnia płyty chroniące przed hałasem, będące przedmiotem niniejszego wynalazku na tle półfabrykatów i innych mniejszych płyt. Grubość ta jest o tyle istotna, że jedynie przy odpowiedniej grubości uzyskiwany jest pożądany stopień tłumienia hałasu. Typowo grubość płyty tego rodzaju wynosi powyżej 8 mm, korzystnie powyżej 10 mm, bardziej korzystnie powyżej 12 mm, a w szczególności w zakresie od 8 do 40 mm, przy czym zgodnie z celowym rozwiązaniem w zakresie od 10 do 40 mm, bardziej celowym - w zakresie od 12 do 35 mm, zaś szczególnie korzystnie grubość płyty stosowanej w konstrukcji ścian chroniących przed hałasem wynosi 15 do 30 mm. Możliwe jest również zastosowanie płyt o grubości 40 mm lub więcej w zależności od przeznaczenia, przy czym zastosowanie znajdują zarówno grubsze, jak i cieńsze płyty tego rodzaju.

Płyty wykonane z tworzywa sztucznego, będące przedmiotem niniejszego wynalazku, obejmują materiał matrycy ze szkła akrylowego o wysokiej zawartości wypełniaczy. Płyty można przykładowo odlewać z syropu metakrylanu metylu. Szkło akrylowe o „wysokiej zwartości wypełniaczy” oznacza zawartość wypełniaczy w stosunku do ciężaru całkowitego płyty ze szkła akrylowego w wysokości 40 do 80% wagowo „Ciężar całkowity” płyty w rozumieniu niniejszego opisu oznacza sumę ciężaru wszystkich materiałów użytych do produkcji płyty z wyjątkiem stosowanych tu materiałów łączących odłamki, w tym nici, pasm, siatek oraz sieci. Wówczas, gdy zawartość wypełniaczy wynosi poniżej 40% wagowo zmniejszenie stopnia przezroczystości nie wiąże się jednocześnie z poprawą właściwości mechanicznych, jak również zmniejszeniem kosztów produkcji. Z kolei w sytuacji, gdy zawartość wypełniaczy wynosi powyżej 80% wagowo, płyty są kruche i mogą pękać, to jest materiał matrycy traci właściwość trwałego łączenia cząstek wypełniacza. Szczególnie korzystną charakterystykę posiadają płyty o zawartości wypełniaczy w zakresie 50-60% wagowo.

Rodzaj i postać wypełniaczy zawartych w płytach tłumiących hałas, będących przedmiotem wynalazku, można dobierać w szerokim zakresie w zależności od przeznaczenia płyty. Wypełniacze, jakie korzystnie stosuje się do produkcji płyt tłumiących hałas, będących przedmiotem wynalazku, stanowią między innymi: talk, dolomit, naturalne zrosty talku i dolomitu, mika, kwarc, chloryn, tlenek glinu, wodorotlenek glinu, gliny, krzemionka, krzemiany, węglany, fosforany, siarczany, siarczki, tlenki,

PL 201 885 B1 tlenki metalu, szkło sproszkowane, kulki szklane, ceramika, kaolin, porcelana, krystobalit, skaleń i/lub kreda.

Zasadniczo korzystne jest również zastosowanie wypełniaczy silanizowanych, jako że na drodze silanizacji uzyskiwana jest wyższa przyczepność materiału matrycy w zestawieniu z wypełniaczami nie poddanymi silanizacji.

Szczególną popularnością wśród wypełniaczy cieszą się minerały zawierające mikę, chloryn lub kwarc, takie jak ®Plastorit (producent: Naintsch), zrosty talku i dolomitu, w szczególności zrosty białego talku z czystym dolomitem, mikroproszki BC (producent: Naintsch), sproszkowany kwarc krystaliczny ®DORSILIT (producent: Dorfner), mikrocząsteczkowe połączenia addycyjne ®SIL-CELL (producent: Stauss, St. Polten), wodorotlenki glinu ®Apyral (producent: Nabaltec).

Szczególnie korzystne jest przy tym zastosowanie specjalnego wypełniacza SE (zrost talku z dolomitem) w ilości 40-80% wagowo. Jak wspomniano wyżej, płyty o wyższej zawartości wypełniaczy charakteryzują się niższymi kosztami produkcji oraz korzystnymi właściwościami mechanicznymi (moduł sprężystości wzdłużnej). Co więcej, płyty o wyższej zawartości wypełniaczy w razie pożaru odznaczają się niższą palnością oraz ograniczoną ilością wytwarzanego przy okazji dymu.

Właściwości palne płyt według wynalazku można dodatkowo poprawić poprzez zastosowanie mieszanin specjalnych wypełniaczy SE oraz wodorotlenku glinu. W razie pożaru wodorotlenek glinu pozwala uzyskać efekt samoczynnego gaszenia ognia w wyniku odszczepiania wody. Szczególne znaczenie ma również stopień rozdrobnienia wodorotlenku glinu. Wodorotlenek glinu drobno zmielony jest korzystniejszy w zestawieniu z postaciami o grubszym ziarnie, jako że w razie pożaru uwalniana jest w jego przypadku nie tylko woda związana chemicznie, ale również pochłaniana przez niego wilgoć.

Wymienione wyżej wypełniacze charakteryzują się różną budową, to jest sferyczną lub niesferyczną, przy czym korzystnie stosowane są wypełniacze w postaci włókien lub drzazg, w szczególności o warstwowej geometrii. Korzystne płyty ze szkła akrylowego na potrzeby konstrukcji ścian chroniących przed hałasem uzyskiwane są wówczas, gdy zawarte w nich wzmacniające wypełniacze odznaczają się postacią płytek lub igieł. Warstwowa geometria wypełniaczy pozwala uzyskać wyższą udarność, a tym samym niższy moduł sprężystości wzdłużnej płyty.

Szczególny sposób wykonania płyty według wynalazku przewiduje, że zastosowane cząstki wypełniacza stanowią wypełniacze warstwowe. W rozumieniu niniejszego opisu termin ten oznacza te wypełniacze, jakie podczas odlewania (proces wytwarzania płyty w procesie odlewania, szkło lane) przyjmują korzystną orientację.

Także i wielkość cząstek wypełniacza może wpływać na jakość płyt według wynalazku. Poprzez dobór wielkości cząstek wypełniacza regulować można sztywność płyty. Im drobniejsze są cząstki wypełniacza, tym wyższy moduł sprężystości wzdłużnej płyty oraz jej udarność. Wypełniacze stosowane są przy tym zasadniczo dla zakresu wielkości ziarna od 0,01 do około 100 μm. Zgodnie z celowym rozwiązaniem średnia wielkość cząstki stosowanego tu wypełniacza wynosi w zakresie 0,01 do 80 μm, a w szczególności w zakresie od 0,05 do 30 μm, zaś szczególnie korzystnie w zakresie od 0,1 do 20 μm.

Im drobniejsze są stosowane tu wzmacniające wypełniacze, tym wyższa jest sztywność i odporność na uderzenie płyty. Zastosowanie wypełniaczy o grubszym ziarnie wiąże się ze zwiększoną kruchością wytwarzanych płyt. Szczególnie korzystne płyty ze szkła akrylowego charakteryzują się tym, że pozostałość zastosowanych wypełniaczy przy przesianiu z zastosowaniem oczka 20 μm stanowi poniżej 2% wagowo Zgodnie ze szczególnie celowym rozwiązaniem stosowane są wypełniacze, w przypadku których pozostałość przy przesianiu z zastosowaniem oczka 12 um stanowi poniżej 2% wagowo.

Płyty według wynalazku uzyskiwane są przykładowo na drodze polimeryzacji układu (met)akrylanowego w procesie odlewania, korzystnie z zastosowaniem technologii komorowej lub jednej z jej odmian, przy czym układ poddawany polimeryzacji zawiera:

A) a) (met)akrylan 50-100% wag.

a1) (met)akrylan metylu 0-99,99% wag.

a2) (met)akrylan C2-C4 0-99,99% wag.

a3) (met)akrylan > C₅ 0-50% wag.

a4) wielowartościowy (met)akrylan 0,01-50% wag.

b) komonomery 0-50% wag.

b1) zw. aromatyczne winylu 0-50% wag.

PL 201 885 B1 b2) estry winylowe 0-50% wag.

przy czym składniki a) i b) dobierane są w taki sposób, że łącznie stanowią 100% wagowo polimeryzowanego składnika A);

B) na 1 część wagową składnika A) przypada 0-12 części wagowe (pre)polimeru rozpuszczalnego lub pęczniejącego w A);

D) ewentualnie środki do regulacji lepkości układu;

F) 0,33 do 4 części wagowe wypełniacza przypadających na 1 część wagową spoiwa (suma A)-E)), przy czym lepkość polimeryzowanego układu przed przeprowadzeniem polimeryzacji wynosi powyżej 0,1 Pa-s (100 cP).

Zgodnie z niniejszym wynalazkiem korzystne jest równomierne rozmieszczenie wypełniaczy w obrębie całej płyty. W celu uzyskania rozmieszczenia tego rodzaju można przykładowo wykorzystać lepkość układu (met)akrylanowego polimeryzowanego w celu uzyskania płyty. Korzystnie płyta według wynalazku uzyskiwana jest na drodze polimeryzacji układu (met)akrylanowego, jaki przed przeprowadzeniem polimeryzacji odznacza się lepkością powyżej 0,1 Pa-s (100 cP). Stosunkowo wysoka lepkość polimeryzowanego układu przeciwdziała osadzaniu wypełniaczy podczas polimeryzacji. Na przebieg procesu osadzania wpływać może również stopień rozdrobnienia cząstek wypełniacza. Grubsze ziarna wypełniacza mogą ulegać osadzaniu, co wiąże się z odkształceniem płyt chroniących przed hałasem. Zjawisku tego rodzaju można przeciwdziałać nie tylko poprzez zastosowanie wypełniaczy drobnoziarnistych, ale również środka tiksotropowego.

Pierwszy celowy sposób wykonania wynalazku charakteryzuje się tym, że lepkość polimeryzowanej kompozycji reguluje się poprzez dobór stosunku zawartości wagowej (pre)polimeru względem polimeryzowanych monomerów zawartych w kompozycji.

Zgodnie z alternatywnym rozwiązaniem lub w połączeniu z przedstawionym wyżej korzystne może być regulowanie lepkości kompozycji poprzez zmiany zawartości środka wpływającego na lepkość. Środki tego rodzaju, to jest środki regulujące lepkość, znane są specjalistom. Należą do nich przykładowo emulgatory jonowe, niejonowe oraz te, które zawierają jony obojnacze.

Dalsze celowe środki oraz sposoby regulacji lepkości polimeryzowanej kompozycji obejmują między innymi następujące rozwiązania:

Lepkość polimeryzowanego układu można modyfikować poprzez dodatek regulatora.

Korzystne rozwiązanie może przewidywać modyfikowanie lepkości polimeryzowanego układu poprzez dobór stosunku zawartości składników mieszaniny, to jest (pre)polimeru (prepolimeru) i monomerowych, polimeryzowanych składników układu.

Rodzaj i ilość dodatków sieciujących, takich jak lecytyna, ®Catafor i tym podobne, mogą wpływać na stopień lepkości w celu uzyskania pożądanej wartości.

Zawartość wypełniaczy wpływa na lepkość polimeryzowanego układu, podobnie jak rodzaj zastosowanego wypełniacza lub ich mieszaniny (z uwzględnieniem wpływu wielkości ziarna, liczby olejowej, obróbki powierzchniowej).

Co więcej, na lepkość polimeryzowanego układu mogą wpływać stosowane typowo dodatki, takie jak środek tiksotropowy (przykładowo ®Aerosil).

Lepkość układu można również modyfikować poprzez regulację temperatury polimeryzacji.

Wreszcie o stopniu lepkości, a tym samym o stopniu sedymentacji wypełniaczy decydować może też zawartość inicjatorów oraz kinetyka reakcji polimeryzacji.

W nieprzezroczystych płytach ze szkła akrylowego, w skład których wchodzą wypełniacze, (płyty chroniące przed hałasem NT), w materiale matrycy ze szkła akrylowego stosowane są elementy wzmacniające (nici, pasma, sieci, siatki) - niemieszalne z materiałem matrycy, przykładowo tworzywa sztuczne niemieszalne ze szkłem akrylowym - płaskie (siatki, sieci) lub w postaci nitkowej (nici, pasma).

Określenie „materiały niemieszalne z materiałem matrycy ze szkła akrylowego” w rozumieniu niniejszego opisu oznacza, że materiały, z jakich wykonano matrycę, oraz zintegrowane z nimi materiały podczas procesu wytwarzania oraz w warunkach zastosowania płyty nie ulegają zmieszaniu bez utworzenia granicy faz.

PL 201 885 B1

W związku z powyższym na wypadek pęknięcia płyty chroniącej przez hałasem, chcąc zapewnić łączenie odłamków, wewnątrz materiału matrycy ze szkła akrylowego stosowane są w szczególności nici, pasma, siatki lub sieci wykonane z poliamidu, poliestru i/lub polipropylenu.

Płyty ze szkła akrylowego, będące przedmiotem wynalazku, zgodnie ze szczególnym sposobem wykonania charakteryzują się obecnością nici wykonanych z poliamidu, jakie stosowane są w matrycy z tworzywa sztucznego o wysokiej zawartości wypeł niaczy, co zapewnia łączenie odł amków w razie pęknięcia płyty.

Proces wytwarzania płyt z tworzywa sztucznego przebiega w jeden ze znanych specjalistom sposobów.

Jedno z przykładowych rozwiązań przewiduje, że z pomocą dwóch odlanych płyt z tworzywa sztucznego, przykładowo płyt ze szkła akrylowego (2000 mm x 1220 mm x 8 mm), przy zastosowaniu uszczelki o grubości 4 mm utworzyć można komorę. We wnętrzu tej komory - przykładowo w środku lub, zgodnie z celowym rozwiązaniem, poza środkiem - mocowane są w odległości 30 mm, równolegle względem siebie jednowłókienkowe nici tworzywa sztucznego, przykładowo nici poliamidowe o średnicy przykładowo 0,9 mm. Następnie wnętrze komory wypełniane jest żywicą metakrylanową o niskiej lepkości, utwardzaną na zimno, jaka zawiera zewnętrzny zmiękczacz na bazie estru kwasu cytrynowego oraz inicjujący układ redoksy.

Po całkowitym utwardzeniu warstwy pośredniej oraz usunięciu szklanych szyb uzyskiwana jest szyba wykonana z tworzywa sztucznego.

Płyty chroniące przed hałasem NT, będące przedmiotem niniejszego wynalazku, wykonane z nieprzezroczystego szkła akrylowego o wysokiej zawartości wypełniaczy przy niewielkim nakładzie kosztów pozwalają utworzyć przydatny system zatrzymywania. W rozumieniu niniejszego opisu system zatrzymywania oznacza urządzenie, jakie przeciwdziała przebiciu jego konstrukcji przez obiekt, przykładowo poruszający się pojazd. Zgodnie z korzystnym sposobem wykonania system zatrzymywania według wynalazku przeciwdziała przebiciu jego konstrukcji, a tym samym skutecznie zatrzymuje uderzający prostopadle obiekt, poruszający się z prędkością przynajmniej 5, a korzystnie przynajmniej 7 metrów na sekundę , i którego energia wynosi przynajmniej 5000 J, korzystnie przynajmniej 7000 J.

W tym celu płyta chroniąca przed hałasem NT, będąca przedmiotem wynalazku, wyposażana jest we wbudowaną linę stalową, przy czym między powierzchnią liny stalowej, a przezroczystą matrycą ze szkła akrylowego wprowadzana jest przynajmniej częściowo warstwa tworzywa sztucznego. W ten nieoczekiwany i nie dający się przewidzieć sposób uzyskano system zatrzymywania o właściwościach tłumienia hałasu, jaki odznacza się korzystnymi ze względów ekonomicznych warunkami konserwacji i montażu. Należy zauważyć, że rozwiązanie tego rodzaju pozwala wyeliminować dodatkowy etap montażu, a ponadto - w zestawieniu ze stosowanymi dotąd systemami zatrzymywania ściana chroniąca przed hałasem praktycznie nie wymaga robót konserwacyjnych.

Siły wymagane do wyciągnięcia stalowego drutu z matrycy szkła akrylowego o wysokiej zawartości wypełniaczy w przypadku nieprzezroczystej płyty ze szkła akrylowego wynoszą zasadniczo powyżej 50 N, a korzystnie powyżej 100 N, przy czym wartości te nie stanowią ograniczenia dla zakresu niniejszego wynalazku. Siła ta ustalana jest w znany sposób, to jest obciążany jest swobodny koniec metalowej liny. Minimalna siła wymagana do wyciągnięcia liny określana jest jako siła wyciągania.

W związku z powyż szym płyta ze szkła arylowego zgodnie z korzystnym sposobem wykonania wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera nici stalowe, jakie w razie pęknięcia płyty odpowiadać mają za łączenie odłamków i które tworzą system zatrzymania. Nici te są ewentualnie powlekane tworzywem sztucznym, korzystnie tworzywem wykonanym z poliamidu.

Płyty według wynalazku stanowią płyty wykonane z poli(met)akrylanu. Charakteryzują się one wysoką - a korzystnie przeważającą - zawartością poli(met)akrylanów, to jest zawartością 50% wagowo lub więcej. Poli(met)akrylany stanowią polimery, obejmujące jednostki strukturalne o wzorze (l):

OR przy czym:

R¹ oznacza rodnik organiczny, korzystnie alkil C1-6, w szczególności alkil C1-4;

PL 201 885 B1

R² oznacza atom wodoru, alkil C1-6, korzystnie atom wodoru lub alkil C1-4, a w szczególności atom wodoru lub CH3;

n oznacza dodatnią liczbę całkowitą większą od 1.

Alkil C1-4 oznacza liniowe lub rozgałęzione rodniki alkilowe o 1-4 atomach węgla, przy czym w szczególności zastosowanie znajduje metyl, etyl, n-propyl, izo-propyl, n-butyl, 2-metylo-1-propyl, sec-butyl, 2-metylo-2-propyl.

Alkil C1-6 oznacza rodniki wymienione przy okazji alkilu C1-4, a ponadto rodniki zawierające 5 lub 6 atomów węgla, a korzystnie 1-pentyl, 2-pentyl, 3-pentyl, 2,2-dimetylo-1-propyl, 3-metylo-1-butyl, 3-metylo-2-butyl, 2-metylo-2-butyl, 2-metylo-1-butyl, 1-heksyl.

Przykładowe związki obejmujące powyższą jednostkę strukturalną stanowią między innymi poliakrylan metylu, poliakrylan etylu, polimetakrylan metylu, poliakrylan propylu, poliakrylan butylu, polimetakrylan propylu, polimetakrylan butylu oraz kopolimery, obejmujące dwa lub więcej spośród wymienionych typów polimerów. Zgodnie z wynalazkiem korzystnie stosowane są pierwsze cztery związki. Szczególnie korzystne jest przy tym zastosowanie polimetakrylanu metylu (PMMA).

Obok mieszanin chemicznych (kopolimery typu random lub kopolimery blokowe), jakie uzyskiwane są na drodze kopolimeryzacji przynajmniej dwóch podstawionych lub nie podstawionych monomerów estru kwasu akrylowego (przykładowo kopolimery metakrylan metylu - metakrylan n-butylu), w ramach niniejszego wynalazku zastosować można również płyty poli(met)akrylanowe wytwarzane z kopolimerów, w skład których wchodzi do 50% wagowo przynajmniej jednego dalszego monomeru winylowo nienasyconego, jaki kopolimeryzowany jest z przynajmniej jednym podstawionym lub nie podstawionym monomerem estru kwasu akrylowego.

Przykłady stanowią tu między innymi kopolimery metakrylan metylu - styren oraz terpolimery metakrylan metylu - akrylan butylu - styren.

W przypadku komonomerów chodzi o stosowane opcjonalnie składniki, jakie zawarte są korzystnie w mniej znaczącej ilości w postaci zawierających je kopolimerów w szkle akrylowym. Z reguły wybiera się je w taki sposób, aby nie miały niekorzystnego wpływu na właściwości stosowanego zgodnie z wynalazkiem poli(met)akrylanu.

Wymieniony tu komonomer lub komonomery można stosować między innymi w celu modyfikowania w pożądany sposób właściwości kopolimeru, przykładowo poprzez zwiększenie lub poprawę właściwości płynności, gdy kopolimer w trakcie obróbki poddawany jest działaniu wysokich temperatur, poprzez ograniczenie zawartości barwnika w kopolimerze, względnie - przy zastosowaniu monomerów polifunkcyjnych - poprzez uzyskiwanie określonego stopnia usieciowania kopolimeru.

Do monomerów stosowanych w podanym wyżej celu należą między innymi ester winylu, chlorek winylu, chlorek winylidenu, styren, α-metylostyren oraz styreny podstawiane halogenami, eter winylu i izopropenylu, dieny, takie jak przykładowo 1,3-butadien i diwinylobenzen. Ograniczenie zabarwienia kopolimeru uzyskać można przykładowo - zgodnie ze szczególnie korzystnym rozwiązaniem - poprzez zastosowanie wieloelektronowego monomeru, przykładowo eteru winylu, octanu winylu, styrenu lub α-metylostyrenu.

Szczególnie korzystne spośród wymienionych związków komonomerów stanowią aromatyczne monomery winylowe, przykładowo styren lub α-metylostyren.

Korzystne w przypadku płyt polimetakrylanowych jest również zastosowanie mieszanin fizycznych, tak zwanych mieszanek.

Co więcej, w skład płyty poli(met)akrylanowej wchodzić mogą stosowane zazwyczaj dodatki. Do grupy tej należą między innymi środki antystatyczne, przeciwutleniacze, środki ułatwiające usuwanie z formy, środki ognioochronne, smary, barwniki, środki poprawiające płynność, wypełniacze, stabilizatory światła oraz organiczne związki fosforu, takie jak fosforyny lub fosfoniany, środki tiksotropowe, środki chroniące przed promieniowaniem UV, środki chroniące przed czynnikami klimatycznymi i zmiękczacze.

Wypełniacze stanowią zasadniczo dodatki w postaci stałej, jakie z uwagi na ich skład i budowę znacznie różnią się od matrycy poli(met)akrylanowej. Mowa tu zarówno o substancjach nieorganicznych, jak i organicznych. Są one powszechnie znane specjalistom.

Korzystnie stosowane są wypełniacze bierne w warunkach depolimeryzacji w poli(met)akrylanów. W rozumieniu niniejszego opisu wypełniacze bierne w warunkach depolimeryzacji polimetakrylanu oznaczają te substancje, jakie nie wpływają znacząco w niekorzystny sposób, względnie nie uniemożliwiają depolimeryzacji polimerów na bazie (met)akrylanów. Ta właściwość wypełniaczy pozwala na prosty recykling płyt wykonanych z poli(met)akrylanów.

PL 201 885 B1

Poli(met)akrylany, a przede wszystkim PMMA, stanowią jedne z nielicznych tworzyw sztucznych, jakie znakomicie poddają się procesowi bezpośredniej chemicznej obróbki dla potrzeb recyklingu. Oznacza to, że polimery tego typu w określonych warunkach temperatury i ciśnienia można poddawać całkowitemu rozkładowi z uzyskaniem monomerów (proces depolimeryzacji), przy odpowiednim doprowadzaniu ciepła. Przykładowo w literaturze oraz publikacjach patentowych opisywane są różne ciągłe i nieciągłe sposoby postępowania stosowane w celu depolimeryzacji polimetakrylanu metylu (PMMA) oraz odzyskiwania monomerowego metakrylanu metylu (MMA) na drodze obróbki termicznej odpadów ze szkła akrylowego w temperaturze > 200°C, skraplania uzyskiwanych oparów monomerów oraz obróbki surowych monomerów. W przypadku sposobu najczęściej wykorzystywanego dla potrzeb przemysłu materiał polimeru umieszczany jest w częściowo wypełnionym ołowiem kotle, jaki podgrzewany jest od zewnątrz. W temperaturze powyżej 400°C materiał polimeru jest depolimeryzowany, po czym uzyskiwane opary monomerów przekazywane są przewodami do skraplacza, gdzie są skraplane z uzyskaniem surowego, płynnego monomeru. Podobne sposoby depolimeryzacji znane są przykładowo z DE-OS 21 32 716.

Płyty według wynalazku uzyskiwane są przykładowo na drodze polimeryzacji układu (met)akrylanowego w procesie odlewania, korzystnie z zastosowaniem technologii komorowej, w procesie Rostero oraz temu podobnych, jak również z uwzględnieniem modyfikacji technologii komorowej, przy czym w skład polimeryzowanego układu wchodzą podane wyżej składniki A)-F).

Składnik A) stanowi istotny element polimeryzowanego układu (met)akrylanowego.

Fragment nazwy składnika podany w nawiasie oznacza jego opcjonalną możliwość zastosowania, przykładowo (met)akrylan oznacza akrylan i/lub metakrylan.

Składnik monomerowy A) zawiera przynajmniej 50% wagowo (met)akrylanu, przy czym korzystnie stosowane są (met)akrylany monofunkcyjne zawierające jeden rodnik estru C1-C4. Estry o dłuższym łańcuchu, to jest te, które zawierają rodnik estru C5 lub o dłuższym łańcuchu, stanowią do 50% wagowo składnika A). Korzystnie składnik A) zawiera przynajmniej 40% wagowo metakrylanu metylu.

(Met)akrylany o dłuższym łańcuchu w podanej ilości sprawiają, że układ charakteryzuje się wyższą udarnością. Estry te sprawiają, że płyta jest wprawdzie bardziej elastyczna, ale zarazem miększa, w wyniku czego możliwości zastosowania przy zawartości powyżej 50% wagowo są ograniczone.

Oprócz (met)akrylanów składnik A) może również zawierać inne komonomery, przy czym ich zawartość jest ograniczona do 50% wagowo Komonomery te stanowić mogą winylowe związki aromatyczne i/lub estry winylowe, w obydwu przypadkach w ilości do 50% wagowo składnika A). Wyższa zawartość aromatycznych związków winylu sprawia, że trudniej przeprowadzić ich polimeryzację, co może z kolei prowadzić do rozwarstwienia układu. Wyższa zawartość estrów winylowych może ponadto prowadzić do sytuacji, gdy w niskich temperaturach będą one hartowane w niedostatecznym stopniu, co wiąże się ze zwiększoną intensywnością kurczenia.

Korzystnie 80-100% wagowo, a w szczególności 90-100% wagowo składnika A) stanowią (met)akrylany, jako że przy wykorzystaniu monomerów tego rodzaju uzyskać można płyty o korzystnych właściwościach obróbki oraz zastosowania. Zawartość estrów C2-C4 w (met)akrylanach ograniczona jest korzystnie do 50% wagowo składnika A), przy czym korzystnie estry tego typu stanowią do 30% wagowo, a szczególnie korzystnie do 20% wagowo składnika A). W ten sposób uzyskać można szczególnie elastyczne płyty.

Znajdujące tu zastosowanie monofunkcyjne (met)akrylany stanowią w szczególności: metakrylan metylu, metakrylan butylu, akrylan butylu, akrylan 2-etyloheksylu, metakrylan triglikolu etylenowego, metakrylan hydroksypropylu.

Jako komonomery zastosować można w szczególności winylotoluen, styren, estry winylowe.

Korzystnie zawartość styrenu w składniku A) wynosi maksymalnie 20% wagowo, jako że wyższa zawartość może prowadzić do zakłóceń podczas polimeryzacji.

Istotny składnik grupy A) stanowią również zawarte w niej wielofunkcyjne (met)akrylany. Wielofunkcyjne (met)akrylany za sprawą właściwości sieciowania przyczyniają się podczas polimeryzacji między innymi do ograniczenia stopnia pochłaniania wody przez płytę. Korzystnie wielofunkcyjne (met)akrylany stosowane są w układzie (met)akrylanowym w składniku A) w ilości od 0,1-30% wagowo, zaś zgodnie ze szczególnie korzystnym rozwiązaniem w ilości od 0,2-5% wagowo. Wielofunkcyjne (met)akrylany służą do tworzenia połączeń między liniowymi cząsteczkami polimerów. W ten sposób

PL 201 885 B1 modyfikować można właściwości takie jak elastyczność, odporność na zarysowanie, temperatura zeszklenia, temperatura topnienia oraz przebieg utwardzania.

Stosowane korzystnie wielofunkcyjne (met)akrylany obejmują między innymi:

1) (met)akrylany difunkcyjne Związki o wzorze ogólnym:

przy czym: R oznacza atom wodoru lub metyl, zaś n oznacza dodatnią liczbę całkowitą między 3 a 20, przykładowo di(met)akrylan propanodiolu, butanodiolu, heksanodiolu, oktanodiolu, nonanodiolu, dekanodiolu i eikozanodiolu, jak również związki o wzorze ogólnym:

R R R

CH₂ = C-CO-<O-(CH₂-<:H)—OCO-Ć = CH₂ przy czym: R oznacza atom wodoru lub metyl, zaś n oznacza dodatnią liczbę całkowitą między 1 a 14, przykładowo di(met)akrylan glikolu etylenowego, glikolu dietylenowego, glikolu trietylenowego, glikolu tetraetylenowego, glikolu dodekaetylenowego, glikolu tetradekaetylenowego, glikolu propylenowego, glikolu dipropylenowego i glikolu tetradekapropylenowego; oraz di(met)akrylan gliceryny, 2,2'-bis[p-(Y-metakryloksy-e-hydroksypropoksy)-fenylopropan] lub bis-GMA, dimetakrylan bifenolu-A, di(met)akrylan glikolu neopentylowego, 2,2'-di(4-metakryloksypolietoksyfenylo)propan zawierający 2-10 grup etoksy w cząsteczce oraz 1,2-bis(3-metakryloksy-2-hydroksypropoksy)butan;

(2) tri- lub wielofunkcyjne (met)akrylany tri(met)akylan trimetylolopropanu i tetra(met)akrylan pentaerytrytolu.

Korzystne typowo stosowane wielofunkcyjne (met)akrylany obejmują między innymi dimetakrylan glikolu trietylenowego (TEDMA), trimetakrylan trimetylopropanu (TRIM), dimetakrylan 1,4-butanodiolu (1,4-BDMA), dimetakrylan glikolu etylenowego (EDMA).

Dalsze korzystne składniki stosowanego zgodnie z wynalazkiem układu (met)akrylanowego stanowią wielofunkcyjne (przynajmniej dwufunkcyjne) (met)akrylany uretanu.

Składnik B) stanowi opcjonalny składnik, jaki stosowany tu jest bardzo korzystnie.

Zasadniczo proces sporządzania B) przebiegać może na dwa różne sposoby. Zgodnie z pierwszym z nich B), jako substancję polimerową, można mieszać z A). Zgodnie z drugim - A) poddać można polimeryzacji wstępnej, w wyniku czego uzyskiwany jest tak zwany syrop. W skład syropu wchodzą monomerowe składniki z grupy A) oraz polimerowe składniki z grupy B) zmieszane ze sobą.

W celu regulacji lepkości żywicy oraz reologii układu, jak również w celu uzyskania korzystniejszej charakterystyki hartowania głębokiego można - w opisany tu sposób - do składnika A) dodać polimer lub prepolimer B). (Pre)polimer tego rodzaju powinien posiadać zdolność rozpuszczania lub pęcznienia w A). Na jedną część A) przypada 0 do 12 części prepolimeru B). Zastosowanie znajdują w szczególności poli(met)akrylany, przy czym można je stosować w postaci stałego polimeru rozpuszczonego w A) lub w postaci tak zwanych syropów, to jest częściowo polimeryzowanych mieszanin odpowiednich monomerów. Ponadto zastosowanie znajdują tu polichlorki winylu, polioctany winylu, polistyreny, żywice epoksydowe, (met)akrylany epoksydowe, nienasycone poliestry, poliuretany lub ich mieszaniny. Polimery tego rodzaju wpływają przykładowo na szczególne właściwości elastyczności, na regulację procesu kurczenia, pełnią rolę stabilizatora lub środka poprawiającego płynność.

Korzystnie stosowane są 2-11 części B) dla 1 części A). Zgodnie ze szczególnie celowym rozwiązaniem na 1 część A) przypadają 4-10 części B). Szczególnie korzystnie stosuje się 6-9 części (pre)polimeru i miesza z jedną częścią polimeryzowanego monomeru A). Korzystnie (pre)polimer B) jest rozpuszczany w A).

PL 201 885 B1

Zgodnie z korzystnym sposobem wykonania stosunek wagowy zawartości składników B) i A) wewnątrz spoiwa wynosi w zakresie od 1:1 do 12:1. W podanym przedziale można w optymalny sposób modyfikować właściwości kompozycji.

Zgodnie ze szczególnie celowym rozwiązaniem stosunek zawartości wagowej B): A) wynosi od 5:1 do 12:1.

Składnik B) ((pre)polimer) stanowić może dowolny polimer. W szczególności mowa tu o prepolimerze; możliwe jest jednak również zastosowanie polimeru w postaci zawiesiny, polimeru w postaci emulsji i/lub zmielonego granulatu uzyskanego w procesie recyklingu. Zgodnie z najprostszym sposobem stosowany jest prepolimer MMA o zawartości poddanych przemianie monomerów 8-10% mol.

(Pre)polimer B) może również stanowić kopolimer, przy czym wówczas na twardość oraz elastyczność płyt wpływać można poprzez wybór rodzaju i ilości komonomerów w (pre)polimerze B). Do grupy komonomerów, jakie znajdują tu zastosowanie, a które wchodzą w skład poszczególnych (pre)polimerów B), należą między innymi akrylany i metakrylany, inne niż metakrylanu metylu (MMA), estry winylowe, chlorek winylu, chlorek winylidenu, styren, α-metylostyren oraz różne styreny podstawiane halogenami, etery winylu oraz izopropenylu, dieny, przykładowo 1,3-butadien i diwinylobenzen.

W przypadku akrylanu metylu korzystne komonomery stanowią między innymi akrylan etylu, akrylan butylu, akrylan 2-etyloheksylu, metakrylan etylu, metakrylan n-butylu, metakrylan izobutylu, metakrylan 2-etyloheksylu, akrylan propylu, metakrylan propylu, kwas metakrylowy, metakrylan triglikolu etylenowego, metakrylan hydroksypropylu.

Składnik C) stanowi istotny składnik, niezbędny w procesie utwardzania (polimeryzacji) polimeryzowanego układu.

Polimeryzacja może być przeprowadzana rodnikowo, jak również jonowo, przy czym korzystne jest zastosowanie polimeryzacji rodnikowej. Może być ona przeprowadzana w sposób termiczny, poprzez naświetlanie oraz z zastosowaniem inicjatorów, przy czym korzystnie wykorzystywane są inicjatory, tworzące rodniki. Warunki przeprowadzania polimeryzacji uzależnione są od wybranych monomerów oraz zastosowanego układu inicjatorów, przy czym są one powszechnie znane specjalistom.

Do grupy korzystnych inicjatorów należą między innymi znane wśród specjalistów azoinicjatory, takie jak AIBN, względnie 1,1-azobiscykloheksanokarbonitryl, jak również związki nadtlenowe, takie jak nadtlenek metyloetyloketonu, nadtlenek acetyloacetonu, nadtlenek ketonu, nadtlenek metyloizobutyloketonu, nadtlenek cykloheksanonu, nadtlenek dibenzoilowy, nadtlenobenzoesan tert-butylu, nadtlenoizopropylowęglan tert-butylu, 2,5-bis(2-etyloheksanoilo-nadtleno)-2,5-dimetyloheksan, nadtleno2-etyloheksanian tert-butylu, nadtleno-3,5,5-trimetyloheksanian tert-butylu, 1,1-bis(tert-butylonadtleno)cykloheksan, 1,1-bis(tert-butylonadtleno)-3,3,5-trimetylocykloheksan, wodoronadtlenek kumylu, wodoronadtlenek tert-butylu, nadtlenek dikumylu, bis(4-tert-butylocykloheksylo)nadtlenodiwęglan, mieszaniny dwóch lub więcej wymienionych związków, jak również mieszaniny wymienionych związków z nie wymienionymi tu związkami, jakie również tworzyć mogą rodniki.

Zastosowanie znajdują również układy redoksy, przy czym znane są również i wykorzystywane układy flegmatyzowane w rozpuszczalnikach organicznych lub w wodnych roztworach. Układ tego rodzaju dostępny jest pod nazwą ®Cadox (producent: Akzo).

Możliwe jest również zastosowanie mieszanin większej liczby inicjatorów o stopniowanym czasie połowicznego rozpadu. W ten sposób uzyskiwana jest wyższa kontrola nad reakcją polimeryzacji, uniknąć można lokalnych nieregularności i uzyskiwana jest bardziej jednolita budowa. W ten sposób można również skrócić czas polimeryzacji wtórnej (wygrzewanie płyty w podgrzewanych szafkach).

Ilość składnika C) może ulegać zmianom w szerokich granicach. Jest ona uzależniona od zastosowanej kompozycji monomerów, rodzaju i ilości (pre)polimerów, jak również od pożądanej temperatury polimeryzacji oraz zakładanego ciężaru cząsteczkowego wytwarzanego polimeru. Zgodnie z wytycznymi masa molowa wynosi od 100000 do 1000000 g/mol (średni wagowy ciężar cząsteczkowy) przy zawartości 1 x 10^-5 do około 1 x 10^-6 mola inicjatora na 1 mol polimeryzowanych składników układu monomerowego. Korzystnie masa molowa polimeru wynosi między 650000 a 800000 g/mol.

Składniki D) stanowią opcjonalny składnik polimeryzowanego układu (met)akrylanowego, a zarazem korzystny składnik tego układu. Ich przykład stanowią emulgatory, przy czym korzystnie stosowane są lecytyny. Ilość stosowanej substancji może się wahać w szerokich granicach. Korzystnie na 1 część wagową A) przypada 0,01 do 1 części wagowych D). Zgodnie ze szczególnie korzystnym rozwiązaniem na 1 część wagową A) przypada 0,1 do 0,2 części wagowych D).

Składnik E) stosowany jest opcjonalnie. Oznacza on powszechnie stosowane dodatki, znane ze stanu techniki, przy czym przykładowe substancje tego rodzaju podano wyżej. Do grupy E) należą

PL 201 885 B1 również przede wszystkim te wypełniacze, które nie są uwzględnione w F). Do tej grupy należą zatem wypełniacze nie stanowiące wzmocnienia, takie jak pigmenty i tym podobne, jakie korzystnie odznaczają się przede wszystkim mniejszą wielkością cząstki niż wypełniacze z grupy F). Średnia wielkość cząstki wypełniaczy z grupy E) wynosi korzystnie w zakresie poniżej 10 pim, zgodnie z celowym rozwiązaniem w zakresie poniżej 5 um, szczególnie korzystnie poniżej 1 um, a w szczególności poniżej 0,01 um. Stosunek średniej wielkości cząstek wypełniaczy E) względem F) wynosi celowo w przedziale od 1 : 3 do 1 : 1000, korzystnie od 1 : 5 do 1 : 100, a w szczególności od 1 : 10 do 1 : 50.

Składnik F) stanowi istotny składnik kompozycji. Składnik ten opisano szczegółowo powyżej.

P r z y k ł a d y

1. Sposób wytwarzania przykładowej płyty (Przykład 1) w procesie z zastosowaniem pieca konwekcyjnego

1.1 Konstrukcja formy

Jako formy użyto dwóch płyt ze szkła wzmocnionego (Sekurit). Między płytami formy umieszczono uszczelkę z PVC. W utworzonej w ten sposób komorze w odległości 30 mm równolegle względem siebie rozmieszczono jednowłókienkowe nici poliamidowe o średnicy 2 mm. Następnie płyty szklane unieruchomiono z zastosowaniem zacisków z trzech stron. Szerokość komory można różnicować z zastosowaniem uszczelki różnej grubości. Zgodnie z przykładowym rozwiązaniem szerokość komory wynosi około 15 mm. Po napełnieniu komora zamykana jest z czwartej strony. Zamknięty w ten sposób układ płyt rozmieszczono poziomo w piecu konwekcyjnym.

1.2 Układ poli(met)akrylanowy wprowadzany do formy

Nr	Części wagowe	Substancja	Grupa	% lub części wagowe
1)	49,2390	Prepolimer^1’ odpowiada około 44,32 części wag. A) i 4,92 części wag. B)	A) B)	99,989 % A) 0,1 części wag. B) na 1 część wag. A)
2)	0,005	Kwas metakrylowy	A)	0,0001% A)
3)	0,055	Środek sieciujący ²*	A)	0,001% A)
4)	0,001	AVN³*	C)
5)	0,6	SER AD FA 192⁴*	D)
6)	0,1	®Tinuvin P⁵*	E)
7)	50,00	SE-Super⁶*	F)	1 część wag. F) na 1 część wag. Σ A)-E)

^1* Prepolimer stanowi syrop na bazie MMA, przy czym polimeryzacji wstępnej poddano w znany sposób metakrylan metylu, przeprowadzając reakcję w 10% (pozostało 90% wagowych monomeru). Lepkość prepolimeru wyniosła około 450 cp.

^2* Środek sieciujący oznacza dimetakrylan glikolu trietylenowego (TEDMA).

^3* AVN oznacza azowaleronitryl tworzący wolne rodniki.

^4* SER AD FA 192 oznacza ester kwasu fosforowego z grupy etoksylowanych fosforanów nonylofenolowych.

⁵’ ®Tinuvin P stanowi stabilizator światła (producent: Ciba-Spezialitatenchemie GmbH)-2-(2-hydroksyfenylo)benzotriazol.

^6* SE-Super (producent: Naintsch, A-8045 Graz-Andritz, Austria). Mowa o zroście białego talku z czystym dolomitem, przy czym w jego skład wchodzi 17% SiO2, 22% MgO, 24% CaO, zaś straty podczas prażenia przez 1 h w temperaturze 1050°C wynoszą 37%. Zawartość dolomitu (Leco) wynosi 75%. W przypadku analizy sitowej zgodnie z DIN 66 165 pozostałość przy przesianiu z zastosowaniem oczka 12 um stanowi 2% wagowo.

1.3 Przygotowanie mieszaniny

Wymagane wypełniacze oraz dodatki rozprasza się w około jednej trzeciej wymaganej ilości prepolimeru (syropu). Najpierw dodaje się środek zwiększający dyspersję, a następnie wymagane dodatki, przykładowo stabilizator promieniowania UV, środek sieciujący, termostabilizatory i inne, jak również wypełniacz.

Roztwór przeprowadzany jest przez przynajmniej 30 minut w dyspersję w chłodzącym zbiorniku mieszającym, pozwalającym na wytwarzanie próżni. Temperatura przeprowadzania w dyspersję nie powinna przekraczać 50°C. Po przeprowadzeniu dyspersji mieszaninę schładza się do temperatury pokojowej, po czym rozcieńcza pozostałą ilością syropu, a następnie dodaje się wymagany katalizator w postaci roztworu. Uzyskany roztwór miesza się następnie przez 30 minut w warunkach próżni.

PL 201 885 B1

1.4 Napełnianie i polimeryzacja wewnątrz komory oraz usuwanie zawartości formy

Opisana wyżej mieszanina wprowadzana jest do formy; proces napełniania przeprowadzany jest bezpośrednio ze zbiornika mieszania do wnętrza formy z wykorzystaniem filtra workowego 25 μm. Płyty poddaje się polimeryzacji w procesie konwekcyjnym. Podczas polimeryzacji głównej przemiana przeprowadzana jest w około 90%. Polimeryzację wtórną płyt przeprowadza się w piecu do wyżarzania w temperaturze 120°C. Po schłodzeniu płyt górna płyta szklana jest zdejmowana i wyjmuje się płytę wykonaną z poli(met)akrylanu.

2.4 W sposób opisany w Przykładzie 1 wykonano kolejne płyty. W szczególności w Przykładach 2-4 zmieniono skład kompozycji układu poli(met)akrylanowego. Zastosowane układy charakteryzują się podanym niżej składem.

Skład układu (met)akrylanowego 2-4 (w częściach wagowych):

Substancja	Przykład 2	Przykład 3	Przykład 4
prepolimer	34,1185	32,115	28,115
metakrylan metylu	5	7	6
MAS	0,005	0,005	0,005
środek sieciujący (TEDMA)	0,055	0,06	0,06
AVN	0,0015	0,02	0,02
SER AD FA 192	0,72	0,70	0,70
®Tinuvin P	0,10	0,10	0,10
Plastorit Super⁶*	60	30	25
Martinal ON 310⁷*	-	30	45

⁷* Martinal ON 310 stanowi wodorotlenek glinu (Martinswere GmbH). Odznacza się średnią wielkością ziarna 9-13 μττι. Liczba olejowa wynosi między 24-28 cm³/100 g. Zawartość wilgoci wynosi < 0,3%.

Dla płyt NT-LS o grubości 15 mm, wymiarach 2 x 2 m, będących przedmiotem niniejszego wynalazku, przeprowadzono szereg doświadczeń. Dokonano wybranych pomiarów wskaźników fizycznych, po czym porównano je z wartościami pomiarów uzyskanymi w przypadku przezroczystych płyt o identycznych wymiarach.

Płyty według wynalazku odpowiadały wszystkim właściwym normom. W zestawieniu z przezroczystym materiałem chroniącym przed hałasem, dysponującym zintegrowanymi nićmi nylonowymi, to jest tak zwanym materiałem LS CC, płyty według wynalazku cechują znacznie korzystniejsze właściwości mechaniczne. W przypadku materiału LS NT o grubości 35 mm zastosowano trójstronne mocowanie dla płyt o wymiarach 5 x 2 m. Nie jest to możliwe w przypadku materiału LS CC o grubości 35 mm, jako że wówczas wartość ugięcia i naprężenia pod wpływem obciążenia przekraczają zakres tolerancji. W przypadku mocowania z czterech stron oraz zastosowania materiału LS NT według wynalazku, gdzie płyty charakteryzują się wymiarami 5 x 2 m, grubość płyty wynosić może 12 mm.

Płytę według wynalazku, opisaną w Przykładzie 4, poddano badaniu odporność na rozprzestrzenianie płomienia zgodnie z DIN 4102-B1. Całkowicie spełniono wymogi odnośnie badania odporności na rozprzestrzenianie płomienia zgodnie z DIN 4102-B1. Innymi słowy, test wykazał, że płyty NT-LS o wysokiej zawartości wypełniaczy, jakie są przedmiotem niniejszego wynalazku, odznaczają się niską palnością.

Płytę według wynalazku przedstawioną w Przykładzie 4 poddano również testowi na pęknięcie. W tym celu przedstawiony wyżej element chroniący przed hałasem umieszczono na czterech drewnianych podporach (wysokość: około 860 mm), nie przymocowując go w żaden sposób. W celu zabezpieczenia podłoża ułożono na nim paletę drewnianą o wymiarach 1200 x 1200 x 140 (długość x szerokość x wysokość).

Z wysokości 1500 mm nad elementem chroniącym przed hałasem spuszczono na środek elementu cylindryczny obiekt metalowy o masie 400 kg. Energia kinetyczna obiektu z chwilą uderzenia wyniosła 5,89 J przy prędkości 5,42 m/s (19,5 km/h). Z chwilą uderzenia szkło akrylowe uległo typowym

PL 201 885 B1 uszkodzeniom. Nie powstały jednak wolne odłamki, jako że poszczególne kawałki szkła akrylowego zostały utrzymane przez wbudowane w materiał nici.

Powyższe obserwacje w przypadku układu o wysokiej zawartości wypełniaczy są wysoce nieoczekiwane.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Płyta ze szkła akrylowego chroniąca przed hałasem, stosowana jako nieprzezroczysty element w chroniących przed hałasem ścianach, przy czym płyta posiada wymiary przynajmniej 2 x 2 m przy grubości powyżej 8 mm, a korzystnie powyżej 12 mm, zaś ze szkłem akrylowym połączono nici, pasma, siatki lub sieci wykonane z materiału niemieszalnego ze szkłem akrylowym w celu łączenia odłamków na wypadek pęknięcia płyty, znamienna tym, że zawartość wypełniaczy w stosunku do całkowitego ciężaru płyty, nie uwzględniając ciężaru nici, pasm, siatek oraz sieci, mieści się w zakresie 40 do 80% wagowo, przy czym wypełniaczem jest jeden albo więcej wypełniaczy wybranych z grupy zawierającej talk, dolomit, naturalne zrosty talku i dolomitu, mikę, kwarc, chloryn, tlenek glinu, wodorotlenek glinu, gliny, krzemionkę, krzemiany, węglany, fosforany, siarczany, siarczki, tlenki metalu, szkło sproszkowane, kulki szklane, ceramikę, kaolin, porcelanę, krystobalit, skaleń oraz kredę.
2. Płyta według zastrz. 1, znamienna tym, że jej grubość wynosi powyżej 8 mm do 40 mm, zaś korzystnie powyżej 10 mm do 35 mm.
3. Płyta według zastrz. 2, znamienna tym, że jej grubość wynosi od 12 do 35 mm.
4. Płyta według zastrz. 1, znamienna tym, że zawartość wypełniaczy w stosunku do całkowitego ciężaru płyty mieści się w przedziale od 50 do 60% wagowo.
5. Płyta według zastrz. 1 albo 4, znamienna tym, że wypełniacze rozmieszczone są wewnątrz płyty w sposób zasadniczo równomierny.
6. Płyta według zastrz. 1, znamienna tym, że zastosowane cząstki wypełniacza stanowią wypełniacze warstwowe.
7. Płyta według zastrz. 1, znamienna tym, że średnia wielkość cząstek zastosowanego wypełniacza wynosi w zakresie 0,01 do 80 μm, w szczególności w zakresie od 0,05 do 30 μm, zaś szczególnie korzystnie w zakresie od 0,1 do 20 μm.
8. Płyta według zastrz. 1, znamienna tym, że wypełniacz stanowiący zrost talku i dolomitu, jest w mieszaninie z wodorotlenkiem glinu.
9. Płyta według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 7, uzyskiwana na drodze polimeryzacji układu (met)akrylanowego w procesie odlewania korzystnie z zastosowaniem technologii komorowej lub jednej z jej odmian, przy czym układ poddawany polimeryzacji zawiera:

A) a) (met)akrylan 50-100% wagowo a1) (met)akrylan metylu 0-99,99% wagowo a2) (met)akrylan C2-C4 0-99,99% wagowo a3) (met)akrylan > C₅ 0-50% wagowo a4) wielofunkcyjne (met)akrylany 0,01-50% wagowo

b) komonomery 0-50% wagowo b1) zw. aromatyczne winylu 0-50% wagowo b2) estry winylowe 0-50% wagowo przy czym składniki a) i b) dobierane są w taki sposób, że łącznie stanowią 100% wagowo polimeryzowanego składnika A);

B) na 1 część wagową składnika A) przypada 0-12 części wagowych polimeru rozpuszczalnego lub pęczniejącego w A);

C) inicjator w ilości wystarczającej do utwardzenia polimeryzowanego składnika A);

D) ewentualnie środki do regulacji lepkości układu;

E) inne typowe dodatki w ilości do 3 części wagowych przypadających na 1 część wagową składnika A) oraz

F) 0,33 do 4 części wagowych wypełniaczy przypadających na 1 część wagową spoiwa (suma A)-E)), przy czym lepkość polimeryzowanego układu przed przeprowadzeniem polimeryzacji wynosi powyżej 0,1 Pa-s (100 cP).

PL 201 885 B1
10. Płyta według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera - umieszczone wewnątrz matrycy tworzywa sztucznego o wysokiej zawartości wypełniaczy - nici stalowe, jakie w razie pęknięcia płyty odpowiadać mają za łączenie odłamków, przy czym nici te są ewentualnie powlekane tworzywem sztucznym, korzystnie tworzywem wykonanym z poliamidu.
11. Sposób wykonania chroniącej przed hałasem płyty ze szkła akrylowego, w którym:

a) przygotowuje się polimeryzowaną kompozycję (met)akrylanową, zawierającą wypełniacze;

b) przygotowaną kompozycję wprowadza się do przygotowanej formy, w której umieszczono stosowane w połączeniu z kompozycją nici, pasma, siatki lub sieci;

c) kompozycję polimeryzuje się wewnątrz formy w temperaturze powyżej temperatury pokojowej z uzyskaniem płyty;

d) płytę wyjmuje się z formy, znamienny tym, że przed polimeryzacją wewnątrz formy reguluje się lepkość polimeryzowanej kompozycji (met)akrylanowej o wysokiej zawartości wypełniaczy, uzyskując wartość powyżej 0,1 Pa-s, przy czym wypełniacze są wybierane z grupy zawierającej talk, dolomit, naturalne zrosty talku i dolomitu, mikę, kwarc, chloryn, tlenek glinu, wodorotlenek glinu, gliny, krzemionkę, krzemiany, węglany, fosforany, siarczany, siarczki, tlenki metalu, szkło sproszkowane, kulki szklane, ceramikę, kaolin, porcelanę, krystobalit, skaleń oraz kredę, zaś zawartość wypełniaczy w stosunku do całkowitego ciężaru płyty, nie uwzględniając ciężaru nici, pasm, siatek oraz sieci, mieści się w zakresie 40 do 80% wagowo.
12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że lepkość kompozycji reguluje się poprzez zmianę stosunku zawartości wagowej (pre)polimeru względem polimeryzowanych monomerów.
13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że lepkość kompozycji reguluje się poprzez zmianę zawartości środków regulujących lepkość.
14. Zastosowanie płyty ze szkła akrylowego określonej zastrz. 1-11, jako nieprzezroczystego elementu chroniącego przed hałasem w ścianach chroniących przed hałasem.