BG62779B1 - Маркировъчен материал на водна основа и метод заполучаването му - Google Patents

Abstract

Материалът намира приложение за нанасяне на дебели слоеве от 1 до 3 mm и съдържа нисковискозна оцветяваща част от 40 до 60% тегл., която включва ускоряващо съхненето свързващо средство на основата наанионстабилизиран емулсионен полимер, цветен пигмент, прахообразни пълнители и обичайните добавки. Останалите съставки са груби пълнители, чийто диаметър на частичките е най-малко 0,1 mm. Общото съдържание на твърди вещества е от 87 до 93% тегл. Вседствие на крайно ниското съдържание на летливи вещества и наличието на ускоряващо съхненето свързващо средство времето за съхнене на положената маркировка е съкратено, като при това тя не образува пукнатини.

Description

Област на техниката

Изобретението се отнася до маркировъчен материал на водна основа за хоризонтална маркировка на пътищата или други пътни площи, който съдържа ускоряващо съхненето свързващо средство на основа на анионстабилизиран емулсионен полимер и оцветяващи пигменти, както и пълнители. Изобретението се отнася и до метод за получаване на материал на водна основа за маркиране.

Под използвания израз “ускоряващи съхненето свързващи средства” се разбират полимерни състави, които чрез интегриран физикохимичен механизъм, осигуряват получените с такива свързващи средства маркиращи материали след нанасянето им да съхнат значително по-бързо от маркиращи материали, съдържащи обичайните свързващи средства. Само с такова ускорено съхнене тези маркиращи материали могат да се използват по подходящ начин по транспортните артерии, тъй като поради дългото съхнене не се налага да се затварят пътищата за продължително време и да се спира транспорта.

Предшестващо състояние на техниката

Известни са ускоряващи съхненето свързващи средства, които са предназначени главно за хоризонтална маркировка на пътища, описани например в ЕР-В-0 322 188 и ЕР-А-0 409 459, понастоящем срещани като търговски продукти на фирмата Rohm and Haas, Филаделфия, Пенсилвания, САЩ, и могат да се закупят под търговското наименование Primal 2706 и 3031.

За постигане на ускорено съхнене съществуват известни полимерни състави от неразтворими във вода аионогенни стабилизирани полимерни частички от изкуствено вещество и от полифункционален неразтворим, съответно разтворим във вода амин. Тези две съставки са предимно несъвместими една с друга и при достатъчно висока pH стойност не могат да взаимодействат. Ако pH на състава спадне под известна стойност, тогава настъпва физикохимична реакция на компонентите, която води до сушене. Първоначално стабилизиращата висока стойност на pH се постига с прибавянето на летлива база, предимно амоняк. Ако pH стойността на оцветяващата формулировка въз основа на такова свързващо средство поради излитане на базата спадне под определена стойност, тогава маркировката се втвърдява, съответно изсъхва много бързо сравнително без да се влияе от външните климатични условия, а също така и от дебелината на слоя.

Действително маркировъчни материали, които съдържат известните ускоряващи съхненето свързващи средства, като описаните в горните публикации и особено като дадения за пример Primal 2706, както и обичайна подходяща комбинация от твърди неорганични частички като оцветяващи пигменти, обичайни добавки и пълнители, досега можеше да се получи и изпита само под формата на готова за напръскване маркировъчна боя, съдържаща най-малко 20 % летливи вещества. Тези маркировъчни бои за разпръскване се използват само за направа на маркировки с дебелина на слоя по-малко от 1 mm. Така например описаните примери в ЕР-А-409 459 с ускоряващо съхненето свързващо вещество се отнасят за дебелина на мокрия филм от около 0,03 mm, а на сухия филм от около 0,09 mm. Причината за това е, че досега познатите формулировки на бои, които, за да се постигне технически изискващото се от транспорта бързо съхнене, имат в основата си ускоряващо съхненето свързващо средство, показват дори при дебелина на слоя по-малко от един милиметър сериозни пукнатини и с това значително повлияват на качеството си като проявяват повърхностни дефекти.

Поради това, за хоризонтални маркировки с дебелина на слоя най-малко един милиметър, от каквито често има нужда, досега познатите бързо съхнещи маркиращи материали са неподходящи.

Маркировки с дебел слой, чиято дебелина е приблизително 1 до 3 mm, поради високия си вискозитет се нанасят предимно с така наречения “способ с теглене на ботуш”. При работи като нанасянето на насочващи стрели може да се работи и с шпакла. Съгласно други техники на прилагане могат например чрез един вид центробежно изхвърляне да се получат до 3 mm високи купчинки върху маркировъчната линия и по този начин се създава профилирана пътна маркировка с повишена видимост през нощта при влага. Известни са различни други техники на приложение за създаване на профилирани маркировки с различни профилни форми. Много често за създаване на маркировки с дебел слой се използват двукомпонентни системи, при които като свързващо средство се използват метакрилати. Втвърдяването на материала се получава чрез смесване на масата с пероксиди, при което се осъществява полимеризация на материала. Времето за сушене на двукомпонентни материали за маркиране е общо взето между 20 и 35 min. Работата с тях е сложна и веднъж смесена с пероксид, масата трябва да се изразходва най-много в продължение на 20 до 35 min.

Досега за дебелослойни маркировки се използваха и термопластмаси, в които свързващото средство са топящи се при по-високи температури изкуствени вещества. За стапяне на термопластите, преди нанасянето им върху улицата, същите трябва в продължение на повече часове да се затоплят, за да се достигне до работния им вискозитет. При работа с тях трябва също да се осигури постоянен приток на енергия със специални машини, за да може маркиращата маса да се нанесе. Времето на сушене е изключително кратко, тъй като материалът с охлаждането си се втвърдява. Поради сложността при работа с тях има голям разход на енергия.

Техническа същност на изобретението

Съгласно изобретението е създаден маркировъчен материал на водна основа за дебелослойно маркиране с около 1 до 3 mm дебелина на слоя, чиято употреба и приложение не се повлиява от повърхностни дефекти или пукнатини, както и от много продължително време на съхнене.

За разлика от обичайните маркиращи бои за пръскане маркировъчният материал съгласно изобретението съдържа необичайно голям процент твърди вещества, по-специално едри пълнители, и с това само малка част свързващо средство и съответно летливи вещества. Известно е, че обичайните свързващи средства под формата на водна дисперсия, както и тук споменатото ускоряващо съхненето свързващо средство, съдържат около 50 % летливи вещества, предимно вода, така че маркиращият материал съгласно изобретението, като се имат предвид и останалите летливи вещества на добавките, съдържа само около 7 до 13 °0 тегл. летливи вещества.

Изненадващо бе установено, че при такъв състав на маркиращия материал напълно се избягва образуването на пукнатини и при дебелина на слоя 3 mm. Дори при наблюдаване с 15-кратно оптическо увеличение не се наблюдават никакви дефекти. За разлика от маркиращите материали, формулирани с обичайните свързващи средства, маркиращият материал съгласно изобретението поради наличието на толкова малка част летливи вещества има много кратко време за съхнене (15 до 30 min).

Нисковискозната оцветяваща част, която съставя 40 до 60 % тегл. от маркировъчния материал, се състои от известно ускоряващо съхненето свързващо средство, цветни пигменти. обичайни добавки и фини, прахообразни пълнители с максимален среден размер на частичките 0,03 mm, както е описано например в ЕР-А-0 409 459 и ЕР-В-0 322 188. Тази нисковискозна част представлява маса, която може да се изпръсква. Останалите тегловни проценти се състоят от груби пълнители, чийто диаметър на частичките възлиза най-малко на 0.1 mm, предимно 0,1 до 0,7 mm.

Получаването на нисковизкозната багрилна част се извършва съгласно нивото на техниката и съгласно познатите предписания за получаване на водни дисперсни бои.

Примери за изпълнение на изобретението

Долуописаните материали за маркиране, които бяха подложени на примерни изпитания, и които са дадени в таблици 1 и 2, съдържат нисковискозна част от 50 % тегл., както и смес от груби пълнители, при което тази смес от пълнители се нарича “Anti-Cracking-Filler” и се съкращава на АС-пълнители.

Нисковискозната част се съставя както следва, при което дадените тегловни проценти се отнасят по отношение на готовия материал за маркиране.

Като средство за ускоряване на съхненето се използва известният от преди и достъпен на пазара продукт под търговско наименование Primal 2706. Същият се влага 18 % тегл. Като други оцветяващи пигменти се използва титанов диоксид със 7 % тегл. Като прахообразни пълнители при някои от пробите се използва калциев карбонат, при други силициев диоксид и при трети проби-смес от двата с 23 % тегл. Всички тези фини пълнители с максимален диаметър на частичките 0,03 mm дават практически еднакъв резултат. Накрая се прибавя обичайната смес от добавки, която се състои от диспергиращо, омокрящо, противопенещо, филмообразуващо спомагателно средство и малка част летлив алкохол. Тези добавки се прибавят към другите съставки на маркиращия материал и възлизат на около 2 % тегл. по отношение на 100 % маркиращ материал.

За да се образува готовият материал за маркиране така получената нисковискозна оцветяваща част се прибавя към 50 % АСпълнител. Смесването на нисковискозната оцветяваща част се извършва съгласно нивото на техниката и предписанието за получаване на вискозни продукти.

Свързващото средство съдържа приблизително еднакви части твърди и летливи вещества, предимно вода. Също така добавките, диспергиращите средства и мокрителите се състоят от равни части твърди и летливи вещества. Тъй като всички останали компоненти са твърди вещества, то съдържанието на твърди съставки в изпитваните проби възлиза приблизително на 90 % тегл.

Таблица 1 показва в редовете 1 до 5 различни състава на този АС-пълнител, с който се изпитват материали за маркиране, чиято нисковискозна оцветяваща част възлиза на 50 % тегл. В колоните 1, 2 и 3 на таблица 1 са дадени различните съставки на използваните АСпълнители, в колона 4 - времето на съхнене до момента, през който могат да преминават отгоре превозни средства, и в колона 5 - резултатът от изпитанието за образуване на пукнатини. Резултатите в таблица 1 се отнасят до нанесена върху картон с така наречения способ с теглене на ботуш маркировка с дебелина на слоя 3 mm.

Редовете 1 до 4 се отнасят за АС-пълнители, чиято повърхност на частичките не е обработвана. Ред 5 показва резултата при използването на AC-пълнители, чиято повърхност е обработвана. Това обработване се състои в наслояване на частичките с органосилан като посредник на прилепването между частичките и свързващото средство. Накрая ред 6 показва за сравнение резултата от обичайно свързващо средство, което не е с ускорено засъхване.

Обичайните багрилни маркиращи материали не могат да се използват при такава дебелина на слоя, поради което не може да се направи сравнение с тях.

За AC-пълнител се използват обичайните стъклени перли, съответно рефлекси перли с диаметър от 100 до 250 μ от една страна и от друга с диаметър от 250 до 500 μ. Използваният кварцов пясък има кристобалитна структура и се състои от частички с размери от 100 до 400 μ.

Таблица 1 показва, че състав на АСпълнител, състоящ се от една трета фини стъклени перли с 100 до 250 μ диаметър, една трета груби стъклени перли с диаметър 250 до 500 μ и една трета груб кварцов пясък с диаметър на частичките от 100 до 400 μ показва най-краткото време на съхнене. Но и всички други състави на AC-пълнители дават съгласно таблица 1 изключително добри резултати в сравнение с обичайно съхнещо свързващо средство (таблица 1, ред 6), за което е необходимо два да три пъти по-дълго време за съхнене (71 min). Тези обичайни свързващи средства са непригодни за дебелослойно маркиране поради това, че задържат продължително време възстановяването на транспорта. В никой от случаите не се наблюдават пукнатини.

Опитите за измерване на времето на съхнене се провеждат в климатична камера със слабо движение на въздуха, при постоянна температура и влагосъдържание на въздуха. Маркировъчният материал се нанася с така наречения ботуш чрез теглене върху картонена подложка при определена дебелина на слоя. След това филмът се оставя да изсъхне. В сравнение със стъклена плоча малко просмукваща се картонена подложка симулира подобре по-малко или повече просмукващия се битумен пласт на пътищата. Изпитването за готовността за преминаване на возила се извършва като палецът под лек натиск се придвижи един път въртеливо върху боядисаната повърхност. Ако няма боя върху палеца, то тогава върху маркировката могат да преминават возилата. 60 min след изсушаването пробите с материала се потапят за 10 min във вода. Ако нанесеният слой не се разрушава при кратко, но енергично триене, то тогава боята е водоустойчива. Това се констатира при всички проби.

Освен измерванията на дебели слоеве от 3 mm, се провеждат изпитания при използване на всеки път същия състав на маркировъчния материал с посочените в таблица 1 АС-пълнители, като се изпитват и слоеве с дебелина от 1 и 2 mm. Резултатите са дадени в таблица 2, в която редовете 1 до 6 се отнасят за съставите на AC-пълнители, посочени в таблица 1 в редовете 1 до 6, а колоните 1, 2 и 3 дават времето за изсушаване в минути за слоеве с дебелина 1, 2 и 3 mm. Сушенето се провежда при 20°С и 70 % влажност на въздуха. Всички слоеве съгласно редовете 1 до 5 се оказват водоустойчиви след 60 min време за сушене. Отново времената за сушене на проби с обичайните свързващи средства са 2 до 3 пъти по-продължителни от тези съгласно изобретението.

Най-общо съдържанието на нисковискозната част по отношение на готовия маркиращ материал може да представлява 12 до 24 % тегл., предимно 15 до 20 % тегл. свързващо средство, което около наполовина се състои от твърди вещества, 6 до 9 % тегл., предимно 7 до 8 % тегл. оцветяващи пигменти, 20 до 27 % тегл. прахообразни пълнители и 1,6 до 2,4 % тегл., предимно около 2 % тегл. добавки. Найобщо като прахообразни пълнители могат да се използват особено карбонати, силикати, талк или сулфати. Видът, чистотата и едрината на частичките повлияват на свойствата на нисковискозната част, като обаче слабо повлияват върху свойствата на готовия маркировъчен материал по отношение на времето за съхнене, поради което не трябва по-нататък да се разглеждат. Съществено е съдържанието на твърди вещества, което трябва да е 87 до 93, предимно 89 до 91 % тегл.

Най-общо може да се използва АС-пълнител от едрозърнести минерални и/или органични частички с минимален диаметър на зърната от 100 μ. В отделните случаи може примерно, както показват по-нататъшните опити, да се използват успешно следните АС-пълнители:

стъклени перли с диаметър от 100 до 200 μ; стъклени перли с диаметър от 100 до 200 μ, смесени със стъклени перли с диаметър от 100 до 700 μ;

кварцови пясъци и кристобалити с диаметър на частичките от 100 до 400 μ, смесени със стъклени перли с диаметър от 100 до 200 μ;

кварцови пясъци и кристобалити с диаметър на частичките от 100 до 400 μ, със стъклени перли с диаметър от 100 до 200 μ и от 100 до 700 μ:

кварцови пясъци и кристобалити с диаметър на частичките от 100 до 400 μ, смесени със стъклени перли и воднонеразтворими карбонати. сулфати или други минерални вещества с диаметър на частичките от 100 до 400 μ.

Като органични пълнители могат да се използват груби гранули от твърди изкуствени вешества, каквито отпадат например при производството на самолети, или други подобни на тях гранулата.

Получените маркиращи материали с АСпълнители съгласно таблица 1 са много вискозни и могат изключително добре да се преработват съгласно подходящите за такива системи методи. Те имат изключително добра устойчивост и могат да се прилагат с найпростите методи. Не се наблюдават никакви пукнатини. След достатъчно дълго време на сушене от порядъка на 20 до 30 min се получават цветни филми с голяма твърдост и добра прилепяемост към терена. Времето за съхнене се оказва сравнително независещо от температурата и влажността на въздуха.

Получаването на маркировъчни материали на водна база съгласно изобретението може да стане така, че първоначално да се получи чрез смесване нисковискозната оцветяваща част от нейните съставки, включително и ускоряващо съхненето средство, което се доставя в херметично затворени контейнери, и след това се смесва с описаните АС-пълнители. Както вече беше казано, тази много вискозна маса може най-добре да се нанесе с така наречения способ с теглене на ботуш. От друга страна готовият материал за маркиране може така да се получи, че готовата смесена нисковискозна оцветяваща част, която представлява възможна за пръскане маса, да се изпръска по посока на повърхността на пътя с обичаен, монтиран върху маркировъчното возило, разпръскващ пистолет, и преди да достигне до повърхността да се насложи с частичките от AC-пълнителя. За целта АСпълнителните частички се включват чрез наймалко един пистолет за пълнител в лъча от оцветяващата част, напускащ пистолета. Предимно частичките на пълнителя могат с помощта на два пълнителни пистолета да се включат от две страни на оцветяващия лъч, преди последният да достигне повърхността на пътя. По този начин готовият маркировъчен материал се получава непосредствено преди попадането на оцветяващата маса върху повърхността на пътя. Изстрелването на частички в оцветяващ лъч е описано например в ЕР-В0 2S0 102.

Таблица 1

	1 Перли 100-250 μ	2 Перли 250-500 μ	3 Кварцов пясък 100-400 μ	4 Сушене	5 Пукнатини
1	16,66 %	16,66 %	16,66 %	25 min	няма
2	50,00 %	-	-	31 min	няма
3	-	50,00 %	-	33 min	няма
4	-	-	50,00 7о	24 min	няма
5*	16,66 %	16,66 %	16,66 %	21 min	няма
6**	16,66 %	16,66 %	16,66 %	71 min	няма

* частичките на AC-пълнителя се обработват повърхностно ** проба с обичайно съхнещо свързващо средство

Таблица 2

Вид на материала съгласно таблица 1	Дебелина на слоя
1 mm	2 mm	3 mm
1	07 min	17 min	25 min
2	09 min	19 min	31 min
3	09 min	22 min	33 min
4	07 min	17 min	24 min
5	06 min	16 min	21 min
6	20 min	43 min	71 min

Патентни претенции

Claims (10)

1. Маркировъчен материал на водна основа за хоризонтална маркировка на пътищата или други пътни площи, който съдържа ускоряващо съхненето свързващо средство на база анионстабилизиран емулсионен полимер и пълнители, характеризиращ се с това, че за нанасяне на маркировки с дебелина на слоя от около 1 до 3 mm готовият маркировъчен материал съдържа нисковискозна част от 40 до 60 % тегл., състояща се от ускоряващо съхненето свързващо средство, цветни пигменти, прахообразни пълнители и добавки, а останалите % тегл. се състоят от груби пълнители, чийто диаметър на частичките е от 0,1 mm, и общото съдържание на твърди вещества възлиза от 87 до 93 % тегл.

2. Маркировъчен материал на водна основа съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че грубите пълнители са от 45 до 55 % тегл,, предимно 50 % тегл. от общия готов маркировъчен материал и общото съдържание на твърди вещества възлиза от 89 до 91 % тегл.

3. Маркировъчен материал на водна основа съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че грубите пълнители се състоят от стъклени перли или от смес на стъклени перли и кварцов пясък.

4. Маркировъчен материал на водна основа съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че грубите пълнители се състоят от смес на стъклени перли и кварцов пясък и че 100 тегл. ч. от тази смес съдържат от 20 до 70 тегл. ч. стъклени перли с диаметър на частичките от 0.1 до 0,7 mm и остатъкът на сместа се състои от кварцов пясък с диаметър на частичките от 0,1 до 0,4 mm.

5. Маркировъчен материал на водна основа съгласно претенция 4, характеризиращ се с това, че частта от груби пълнители се състои от приблизително една трета стъклени перли с диаметър на частичките от 0,1 до 0,25 mm, приблизително една трета стъклени перли с диаметър на частичките от 0,25 до 0,6 mm и приблизително една трета кварцов пясък с диаметър на частичките от 0,1 до 0,4 mm.

6. Маркировъчен материал на водна основа съгласно претенции от 1 до 5, характеризиращ се с това, че нисковискозната част съдържа по отношение на готовата дисперсна боя от 12 до 24 % тегл., предимно 15 до 20 % тегл. свързващо средство, от 6 до 9 % тегл. цветни пигменти, от 20 до 27 % тегл., предимно от 22 до 25 % тегл. прахообразни пълнители и

2 % тегл. добавки.

7. Маркировъчен материал на водна основа съгласно претенции от 3 до 6, характеризиращ се с това, че частичките на грубия

5 пълнител са обработени повърхностно с органосилан като посредник на прилепването между частичките и свързващото средство.

8. Метод за получаване на маркировъчен материал на водна основа съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че първоначално се получава чрез смесване на съставките нисковискозната част, която представлява възможна за пръскане маса, п след това тази възможна за пръскане маса се смесва с грубите пълнители.

9. Метод съгласно претенция 8, характеризиращ се с това, че възможната за пръскане маса и грубите пълнители се смесват преди започване на маркировъчните работи.

10. Метод съгласно претенция 9, характеризиращ се с това, че възможната за пръскане маса през време на маркировъчната работа се изпръсква с пистолет по посока на повърхността на пътя и в излизащия от пръскащия пистолет лъч се включват грубите пълнители, разпръснати от най-малко един пистолет за пълнители, така че готовата дисперсна боя се образува едва преди попадане върху повърхността на пътя.