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Farbmischung zum Markieren von Strassen
Gegenstand der Erfindung ist eine neue Farbmischung zum Markieren von Strassen und für ähnliche Zwecke.
Die Anforderungen, die an eine zufriedenstellende Farbmischung zum Markieren von Strassen gestellt werden, sind sehr hoch. Die Farben müssen gute Verschleiss- oder Abriebfestigkeit aufweisen, gute Haftfähigkeit sowohl am Asphalt als auch an Betonoberflächen, hohe Stossfestigkeit und Zug- und Druckfestigkeit, um die Kosten für die Reparatur oder Erneuerung der Markierungen möglichst niedrig zu halten. Die Farbmischung muss aber auch nach dem Aufbringen auf die Strassenoberfläche selbst bei kaltem Wetter rasch trocknen.
Gegenstand der Erfindung ist eine Farbmischung, die zum Markieren von Strassen geeignet und dadurch gekennzeichnet ist, dass sie 30-95 Gew.-Teile elementaren Schwefel und 1-30 Gew.-Teile eines Bindemittels enthält, das wärmestabil ist bei Temperaturen, wie sie zur Herstellung und zum Aufbringen der Mischung erforderlich sind und aus einem oder mehreren Arylen-Polysulfidenbesteht, in denen die Verbindungsglieder zwischen benachbarten Schwefelatomen in der polymeren Kette ein aromatisches Radikal enthalten und/oder aus einem oder mehreren aliphatischen Polysulfiden, in denen die Verbindungsglieder zwischen benachbarten Schwefelatomen in der polymeren Kette aliphatische Ätherketten enthalten, die die darin enthaltenen Schwefelatome verbinden.
Überraschenderweise ist es bei der Farbmischung nach der Erfindung nicht erforderlich, dass sie ein Harz enthält. Das Bindemittel nach der Erfindung soll einen Dampfdruck haben, der im wesentlichen unter dem Dampfdruck von Polyäthylen-tetrasulfid liegt, Urzw. mindestens 10"/0 niedriger. Als erste Gruppe des Bindemittels nach der Erfindung ist Styrol-Polysulfid besonders geeignet. Dieses Polymere soll das Merkmal aufweisen, dass sich die Gruppe -C2H3C6H5S16- wiederholt und ist im Handel bekannt als Thiokol Polymere ZM-399. (Herstellerfirma Thiokol Chemical Corporation, USA. ) Ein anderes geeignetes Polysulfid-Bindemittel dieser Gruppe enthält die sich wiederholende Gruppe -CH,-C.H- CH,"-S , wobei x eine ganze Zahl, beispielsweise 2, ist.
Es muss darauf hingewiesen werden, dass diese Aryl-Polysulfid-Bindemittel charakterisiert sind durch die sich wiederholende Gruppe-RS, wobei x eine ganze Zahl ist, die im Bereich von 2 bis 16 liegt und R ein Arylen, vorzugsweise Vinyl-arylen oder Alkarylen, da die Anwesenheit von Vinyl- oder Alkylen-Gruppenin Kombination mit dem Arylradikal besonders gute Ergebnisse liefert.
Als Beispiel für solche aliphatische Polysulfide, die Ätherketten enthalten, sei Thiokol LP3 (Herstellerfirma Thiokol Chemical Corporation, USA. ) genannt. In der Struktur dieses Polymeren ist die
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peratur von 250 C eine Viskosität von annähernd 10 Poise und ein Molekulargewicht von etwa 1000. Andere aliphatische Polysulfide, die ähnliche oder gleichwertige Ätherbrücken enthalten, können ebenfalls benutzt werden, vorausgesetzt selbstverständlich, dass sie bei den Temperaturen stabil sind, die beim Mischen und Aufbringen des Farbgemisches auftreten, und dass sie die Wirkung haben, den Schwefel zu plastizieren. Die Binder, die erfindungsgemäss angewendet werden, sind im wesentlichen geruchlos. Darin liegt ein wesentlicher Vorteil gegenüber andern Polysulfiden, z.
B. gegenüber Poly- äthylen-tetrasulfid, die einen unangenehmen Geruch haben und auch sonst schwer zu verarbeiten sind.
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Es hat sich ferner ergeben, dass die Bindemittel nach der Erfindung im Gegensatz zu Polyäthylen-tetrasulfid die Farbmischung beim Erhitzen nicht dunkler machen, und dass sie die Neigung des Schwefels praktisch ausschalten oder vermindern, die Viskosität zu erhöhen bei erhöhten Temperaturen über dessen Schmelzpunkt, was für die Anwendung der Farbmischung sehr günstig ist. Hinzu kommt noch, dass dieses Bindemittel in geschmolzenem Zustand bessere Glasperlensuspensionen ergibt als bisher möglich war.
Wie bereits erwähnt, können ein oder mehrere der vorstehend genannten Bindemittel bei der Ausführung der Erfindung benutzt werden. Der Gesamtgehalt an Bindemittel beträgt normalerweise 1 bis 30 Gew.-Teile, gerechnet auf 100 Gew.-Teile der fertigen Farbmischung, wobei zweckmässig etwa
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5 Gew.-Teile LP3 und 5 Gew.-Teile ZM-399 verwendet, es können jedoch auch andere Mischungsverhältnisse angewendet werden je nach dem vorgesehenen Gebrauch der Farbmischung. Zufriedenstellende Ergebnisse wurden bei Verwendung eines Bindemittelgemisches, das gleiche Teile der genannten Bindemittel LP3 und ZM-399 enthielt, mit nur zwei Teilen Bindemittel und auch mit 20 bis 30 Teilen erzielt.
Es können auch ungleiche Mengen der beiden genannten Bindemittel verwendet werden, beispielsweise ein Gemisch, das die Bindemittel LP3 und ZM-399 im Verhältnis 40 : 60 enthält.
Für den Gegenstand der Erfindung ist der handelsübliche helle Schwefel geeignet. Diese Form des Schwefels ist frei von unerwünschten, dunkel gefärbten Bestandteilen. Ganz allgemein werden 30 bis 95 Gew.-Teile Schwefel, vorzugsweise 70-90 Gew.-Teile Schwefel auf 100 Gew.-Teile der fertigen (glasperlenfreien) Mischung verwendet.
Es wurde ferner festgestellt, dass es zweckmässig ist, geringe Mengen alkalischer Stoffe in das Gemisch einzubringen. Es können verschiedene organische oder anorganische Basen für diesen Zweck benutzt werden, vorausgesetzt, dass die gewählte Base das Gemisch nicht verfärbt und bei den Temperaturen stabil ist, die bei der Herstellung und Auftragung der Farbmischung angewendet werden. Zu den besonders geeigneten Basen gehören Amine und die Carbonate der Alkali- und Erdalkali-Metalle, insbesondere Calciumcarbonat. Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass das Calciumcarbonat oder anderes alkalisches Material sehr wesentlich zur Brauchbarkeit der Farbmischung gemäss der Erfindung beiträgt. Insbesondere scheint das alkalische Material als Katalysator zu wirken, der das Einarbeiten des Bindemittels in den geschmolzenen Schwefel beschleunigt.
So wurde beispielsweise festgestellt, dass in Gegenwart solcher alkalischer Stoffe die Zeit, die erforderlich ist, um das Gleichgewicht in dem Gemisch herzustellen, auf den zehnten bis zwanzigsten Teil verkürzt wurde. Ein weiterer Vorteil bei der Benutzung von Calciumcarbonat ist, dass dieses offenbar in irgendeiner Weise mit dem Schwefel zu- sammenwirkt und die mechanischen Eigenschaften des Schwefels und des ganzen Gemisches verbessert.
Das Carbonat oder sonstige basische Material hat ausserdem die Wirkung, die im Bindemittel enthaltene Säure zu neutralisieren, sowie jegliche Säure, die sich im Laufe der Zeit in der Markierung bildet.
Ferner erleichtert das basische Material das Auskristallisieren oder Verfestigen durch Bildung von Kristallisationskeimen, von denen die Verfestigung des Schwefels beim Abkühlen ausgeht. Die Menge des Carbonats oder sonstigen alkalischen Stoffes, der zugesetzt wird, liegt im allgemeinen zwischen 0, 5 und 2 Gew.-Teilen auf 100 Teile der Mischung, insbesondere bei 0, 5 Gew.-Teilen.
In Fällen, in denen die Farbmischung besondersschweren Wetter-und/oder Fahrbeanspruchungen standhalten muss, können gemäss eines weiteren Erfindungsmerkmals dem plastizierten Schwefelgemisch Glasfasern zugesetzt werden. Die Glasfasern dienen dazu, den Schwefel zu verstärken und sind insbesondere wirksam, um die Stossfestigkeit zu erhöhen. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung werden zweckmässig zerhackte Fasern verwendet, deren Länge nicht grösser als etwa 13 mm ist. Fasern, diezu dieser maximalen Länge zerschnitten sind, sind gut zu handhaben und können leicht und gleichmässig im geschmolzenen Schwefel bei der Herstellung oder dem Gebrauch des Gemisches verteilt werden. Längere Fasern zeigen die Neigung, sich zusammenzuballen, wenn sie in dem Gemisch verteilt werden und sind auch sonst schwierig zu handhaben.
Faserlängen bis herab zu etwa 6 mm oder noch kürzer können zufriedenstellend verwendet werden, es ist jedoch für die Wirtschaftlichkeit zweckmässig, die vorstehend angegebene grösste Länge zu verwenden, um die Kosten für das Zerhacken und andere Verfahrenskosten zu vermindern. Der anzuwendende Prozentsatz an Glasfasern kann in weiten Grenzen verändert werden, beispielsweise von 1 bis 50 Gew.-Teile auf 100 Teile Gemisch, vorzugsweise 1 Gew.-Teile.
Die Farbmischung nach der Erfindung kann ferner noch geeignete Pigmente enthalten, um der Markierung eine bestimmte gewünschte Farbe zu geben. Die Mischung ohne Pigmente hat die natürliche
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gelbe Farbe des Schwefels, jedoch kann ein helleres und leuchtenderes Gelb erhalten werden durch Verwendung eines geeigneten gelbenpigments in Mengen von 1 bis 2, 5 Gew.-Teile auf 100 Gew.-Teile der Mischung. Ist eine weisse Farbe der Markierung erwünscht, so ist im allgemeinen mehr weisses Pigment erforderlich, um die gelbe Farbe des Schwefels zu übertönen. Für manche Zwecke, beispielsweise für die Mittellinien auf Strassen. ist es ferner angebracht, zur Erhöhung der Lichtreflexion Glasperlen in die Farbmischung einzubringen.
Die Verwendung von Glasperlen bei Strassenmarkierungen wurde schon früher vorgeschlagen, beim Gegenstand der Erfindung können aber grössere Perlen verwendet werden als bisher möglich war. So sind frühere Farbmischungen bekannt, in denen Glasperlen enthalten waren mit Durchmessern von 0, 08 bis 0, 25 mm. Bei der Farbmischung nach der Erfindung können dagegen Glasperlen benutzt werden, deren Durchmesser so gross sind, dass alle Glasperlen durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 1, 00 bis 0, 84 mm fallen, aber durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0, 25 mm zurückgehalten werden.
Die Farbmischungen nach der Erfindung werden im wesentlichen trocken zusammengemischt durch Vermischen der verschiedenen Komponenten bei Raumtemperatur und darauffolgendes Schmelzen.
Daraufhin werden, falls nötig, die Glasfasern und Perlen hinzugefügt. Es können aber auch alle Bestandteile mehr oder weniger gleichzeitig zum geschmolzenen Schwefel zugesetzt werden. Die Farbmischungen nach der Erfindung werden vorzugsweise bei Temperaturen über 1600 C, vorzugsweise bei etwa 1700 C hergestellt und verwendet. Dies ist ein hervorstechender Unterschied gegenüber bekannten Farbmischungen, die im wesentlichen bei Temperaturen unter 1600 C verarbeitet werden mussten. Es war deshalb die Feststellung überraschend, dass bei Temperaturen um 1700 C die besten Ergebnisse erzielt wurden bezüglich der mechanischen Eigenschaften, des Eindringens und der Haftung an der Strassenoberfläche, des Haftens der Glasperlen und der Härte.
Die Farbmischung nach der Erfindung kann aber auch bei niederen Temperaturen verwendet werden, beispielsweise bei 1400 C und weniger bis nahe zum Schmelzpunkt des Schwefels (1190 C).
Die Farbmischung gemäss der Erfindung kann auf die Strassenoberfläche in jeder üblichen Weise aufgebracht werden, doch das Aufsprühen in geschmolzenem Zustand ist im allgemeinen die zweckmässigste und bevorzugt anzuwendende Art.
Die folgenden Ausführungsbeispiele erläutern den Gegenstand der Erfindung. Die Teile beziehen sich auf Gewichtsteile.
Beispiel l : 88 Teile eines handelsüblichen Flockenschwefels, 5 Teile Thiokol LP3, 5 Teile Thiokol ZM-399,0, 5 Teile CaC03 und 5 Teile gelbes Pigment wurden zusammen auf eine Temperatur von 1700 C erhitzt und gerührt, bis der Schwefel geschmolzen und die übrigen Stoffe gleichmässig darin verteilt waren. Die erhaltene Mischung von 1700 C wurde dann auf Asphalt gesprüht und ergab eine sehr zufriedenstellende, dauerhafte und wirksame Markierungslinie. Die Linie zeigte die folgenden bemerkenswerten Eigenschaften :
Shore-Härte (B-2) 88
Stossfestigkeit 1, 18 kg
Druckfestigkeit 47, 8 kg/cmz
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Beispiel 2 : Beispiel l wurde wiederholt mit dem Unterschied, dass nach Herstellung der Mischung aus Schwefel, Bindemittel, CaCO3 und Pigment 50 Teile Glasperlen hinzugefügt wurden. Die erhaltene Markierungslinie hatte eine Shore-Härte von 88, aber eine erhöhte Stossfestigkeit von 1, 5 kg, eine Druckfestigkeit von 53, 8 kg/cm2 und eine Zugfestigkeit von 5, 48 kg/cmz.
Beispiel 3 : Beispiel 1 wurde wiederholt mit dem Unterschied, dass ein Teil Glasfasern mit einer durchschnittlichen Länge von 6, 3 mm hinzugefügt und der Schwefelgehalt auf 87 Teile vermindert wurde. Die damit hergestellte Strassenmarkierung zeigte die gleiche Shore-Härte von 88, jedoch eine wesentlich höhere Stossfestigkeit von 12, 9 kg, eine Druckfestigkeit von 59, 4 kg/cmz und eine Zug- festigkeit von 11, 45 kg/cmZ.
Beispiel 4 : Derselben Mischung wie in Beispiel 3 wurden noch 50 Teile Glasperlen, wie in Beispiel 2, zugesetzt, um eine lichtreflektierende Mischung zu erhalten, die als Strassenmarkierung aufgetragen eine Shore-Härte von 88 hatte, eine Stossfestigkeit von 8, 7 kg, eine Druckfestigkeit von 49, 2 kg/cm2 und eine Zugfestigkeit von 7, 24 kg/cm2.
Beispiel 5 : Es wurden zwei Mischungen hergestellt wie in Beispiel 1, jedoch mit dem Unterschied, dass an Stelle von 88 Teilen Schwefel 86 Teile verwendet wurden und 2 Teile Glasfasern von einer durchschnittlichen Länge von 13 mm. Zur einen Mischung wurden noch 50 Teile Glasperlen hinzugefügt, und beide Mischungen wurden mit folgendem Ergebnis geprüft :
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<tb>
<tb> Stossfestigkeit <SEP> Druckfestigkeit <SEP> Zugfestigkeit
<tb> Shore-Härte <SEP> B-2 <SEP> kg <SEP> kg/cm <SEP> kg/cm <SEP>
<tb> ohne <SEP> Perlen <SEP> 88 <SEP> 26, <SEP> 2 <SEP> 48,5 <SEP> 13, <SEP> 3
<tb> mit <SEP> Perlen <SEP> 88 <SEP> 18, <SEP> 8 <SEP> 48, <SEP> 0 <SEP> 6, <SEP> 6
<tb>
Beide Mischungen sind für alle Zwecke geeignet, beispielsweise für Autobahnmarkierungen, Parkplatzumgrenzungen u. ähnl. Zwecke.
Beispiel ü : Zwei weitere Mischungen wurden wie in Beispiel 1 hergestellt, jedoch mit dem Unterschied, dass nur s & Teile Schwefel verwendet wurden, und 3 Teile Glasfasern von 13 mm Länge zugesetzt wurden. Zu einer der beiden Mischungen wurden 50 Teile Glasperlen zugesetzt und beide Mischungen geprüft.
Es ergaben sich folgende Messwerte :
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<tb>
<tb> Stossfestigkeit <SEP> Druckfestigkeit <SEP> Zugfestigkeit
<tb> Shore-Härte <SEP> B-2 <SEP> kg <SEP> kg/cm2 <SEP> kg/cm2
<tb> ohne <SEP> Perlen <SEP> 88 <SEP> 31,'J <SEP> 61,0 <SEP> 19, <SEP> 6 <SEP>
<tb> mit <SEP> Perlen <SEP> 88 <SEP> 21, <SEP> 4 <SEP> 40, <SEP> 5 <SEP> 13,. <SEP> 5 <SEP>
<tb>
Beispiel 7 : Es wurde eine Mischung wie in Beispiel 1 hergestellt mit dem Unterschied, dass die Mischung nur 8 : 3 Teile Schwefel enthielt, und die Anteile jedes Bindemittels auf 7, 5 Teile erhöht
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von 2 Teilen Glasfasern von 13 mm Länge ergab sich eine Mischung, die gut geeignet ist bei schwerer Verkehrsbeanspruchung in warmem bis heissem Klima.
Beispiel 8 : Es wurden zwei Mischungen hergestellt wie in Beispiel 1 jedoch mit dem Unterschied, dass der Anteil jedes Bindemittels auf 10 Teile erhöht und der Schwefelgehalt auf 78 Teile vermindert wurde. Zu der einen dieser beiden Mischungen wurden dann noch 50 Teile Glasperlen hinzugefügt. Die Prüfung der beiden Mischungen ergab folgende Werte :
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<tb>
<tb> Stossfestigkeit <SEP> Druckfestigkeit <SEP> Zufestigkeit
<tb> Short-Härte <SEP> B-2 <SEP> kg <SEP> kg/cm2 <SEP> kg/cm2
<tb> ohne <SEP> Perten <SEP> 72 <SEP> 4,25 <SEP> 19,95 <SEP> 1,89
<tb> mit <SEP> Perlen <SEP> 72 <SEP> 3,89 <SEP> 28,2 <SEP> 2,32
<tb>
Diese Mischungen sind insbesondere bei Zusatz von 2 Teilen Glasfasern von 13 mm Länge besonders zweckmässig für Markierungen unter starker Verkehrsbeanspruchung in kaltem Klima.
Beispiel 9 : Zwei weitere Mischungen wurden hergestellt wie in Beispiel 1 jedoch mit dem Unterschied, dass das gelbe Pigment ersetzt wurde durch 25 Teile eines weissen Pigments, bestehend aus Titandioxyd und Calciumsulfat im Verhältnis 30 : 70, und der Schwefelgehalt auf 64, 5 Teile vermindert wurde. Zur einen dieser beiden Mischungen wurden 50 Teile Glasperlen hinzugefügt.
Die Prüfung beider Mischungen ergab folgende Werte :
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<tb>
<tb> Stossfestigkeit <SEP> Druckfestigkeit <SEP> Zugfestigkeit
<tb> Shore-Härte <SEP> B-2 <SEP> kg <SEP> kg/cmz <SEP> kg/cm2
<tb> ohne <SEP> Perlen <SEP> 93 <SEP> 2, <SEP> 99 <SEP> 126, <SEP> 5 <SEP> 7, <SEP> 87 <SEP>
<tb> mit <SEP> Perlen <SEP> 93 <SEP> 3, <SEP> 44 <SEP> 83, <SEP> 6 <SEP> 10, <SEP> 4 <SEP>
<tb>
Beispiel 10 : Es wurden zwei Mischungen wie in Beispiel 1 hergestellt mit folgender Zusam- mensetzung :
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<tb>
<tb> Mischung <SEP> A
<tb> LP3 <SEP> 10 <SEP> Teile
<tb> ZM-399 <SEP> 10 <SEP> Teile
<tb> CACAO <SEP> 24 <SEP> Teile <SEP> (fein)
<tb> Tri02 <SEP> 6 <SEP> Teile
<tb> Sand <SEP> 10 <SEP> Teile
<tb> Glasperlen <SEP> 10 <SEP> Teile
<tb> Schwefel <SEP> 30 <SEP> Teile
<tb> Mischung <SEP> B
<tb> LP3 <SEP> 10 <SEP> Teile
<tb> ZM-399 <SEP> 10 <SEP> Teile
<tb> Cacao <SEP> 24 <SEP> Teile <SEP> (grob)
<tb> Tri02 <SEP> 6 <SEP> Teile
<tb> Gelbes <SEP> Pigment <SEP> 2,5 <SEP> Teile
<tb> Glasperlen <SEP> 10 <SEP> Teile
<tb> Schwefel <SEP> 37, <SEP> 5 <SEP> Teile
<tb>
Diese Mischungen lieferten ebenfalls gute Ergebnisse, wie aus der Tatsache hervorgeht, dass Markierungen, die auf dem aussergewöhnlich stark beanspruchten Asphalt einer Autobahn aufgebracht wurden, über mehr als 14 Monate unverändert blieben,
während normale rote Farbe unter gleichen Bedingungen nur etwa 3 Monate hielt. Die Prüfung ergab in diesem Fall folgende Werte :
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<tb> Stossfestigkeit. <SEP> Druckfestigkeit <SEP> Zugfestigkeit
<tb> Shore-Härte <SEP> B-2 <SEP> kg <SEP> kg/cm <SEP> kg/cm
<tb> Mischung <SEP> A <SEP> 72 <SEP> 4,98 <SEP> 36, <SEP> 6 <SEP> 6,67
<tb> Mischung <SEP> B <SEP> 70 <SEP> 3,81 <SEP> 19, <SEP> 9 <SEP> 2,32
<tb>
PATENTANSPRÜCHE :
1.
Farbmischung zum Markieren von Strassen, dadurch gekennzeichnet, dass sie 30 bis 95 Gew.-Teile elementaren Schwefel und 1-30 Gew.-Teile eines Bindemittels enthält, das wärmestabil ist bei den Herstellungs- und Verarbeitungstemperaturen der Mischung und aus einem oder mehreren Arylen-Polysulfiden besteht, in denen die Verbindungsglieder zwischen benachbarten Schwefelatomen in der Polymerkette ein aromatisches Radikal enthalten und/oder aus einem oder mehreren aliphatischen Polysulfiden, in denen die Verbindungsglieder zwischen benachbarten Schwefelatomen in der polymeren Kette aliphatische Ätherketten enthalten, die die darin enthaltenen Schwefelatome verbinden.