CN104559625A - 一种热熔型自发光道路标线涂料及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种夜晚高亮度长余辉自发光道路标线，其由面漆即发光本体，以及发光本体的底层覆盖有一层彩色的反光层组成，发明还涉及所述标线漆的制备方法。本发明的自发光道路标线不仅具有普通热熔型道路标线涂料高强度、高硬度、优良可辨识性的特点，而且在夜晚或雨天具有的发光特性，能大大提高机动车特殊环境行驶的安全性，节约大量的电能，降低了道路运营成本。

Description

一种热熔型自发光道路标线涂料及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种热熔型自反光道路标线涂料及其生产工艺。 

背景技术

城市道路、机场、码头等路面的道路分界线、中间线、横道线及安全带及高速公路等标志线，是疏导交通，指导车辆运行及行人安全的重要标志。由于经济迅速发展的需要，道路铺设率急剧增加，对路面标志涂料也提出了更高的要求。例如：（1）要求涂料干燥速度快，以减少交通封闭时间；（2）要求涂层具有良好的耐磨性，以承受轮胎不断摩擦，延长标志线上打滑，保障交通安全；（4）要求具有憎水性，以防止标志线表面因积水而导致交通事故；（5）要求标志线对光具有反光性能，以增加夜间行车时的辨认性；（6）要求涂层具有良好的附着性、耐压缩性，以延长标志线的使用寿命等。 

热熔道路涂料是一类在国外已经得到广泛使用（占道路涂料总用量的90%以上），在国内正迅速推广的用于马路、高速公路、机场跑道和人行横道线等的特种涂料。热熔道路涂料较之于以前广泛使用的溶剂型涂料具有明显优点。首先，热熔道路涂料本体不含溶剂，加热涂布后冷却干燥的涂料内部不会存在溶剂挥发后的孔隙，涂层较为致密，另外热熔型涂料的涂层厚度可达到2mm，而一般溶剂型涂料的涂层厚度仅为0.35-0.45mm，决定了不能附着玻璃珠，这样在夜间即使有灯光照射也没有反光性能，并且热熔型涂料具有良好的耐磨性；热熔涂料如果软化点控制适当，涂布后2-3min即可冷却干燥，施工时无需封路，而溶剂型涂料施工后，溶剂干燥需30min以上时间，需封闭道路才能进行施工，这对于交通繁华的市区路段，施工难度较大；溶剂型涂料溶剂的含量在30%以上，溶剂的挥发会对环境造成污染，而热熔型涂料属于环保型，不含任何溶剂。 

普通热熔道路标线涂料虽可通过施工划线时面撒玻璃微珠的方法获得晴天夜间反光效果，然而在雨夜缺乏照明环境下标线被雨水覆盖后将丧失反光效果。有关统计资料表明，虽然平均只有10%的夜间有雨，但在雨夜里发生的交通事故却占总量的50%，其主要原因就是在雨夜中司机不能看见道路标线而车辆处于无序行驶状态所致。机动车驾驶员在黑暗环境下即使打开车灯对道路标线的可视距离仅仅只有10米左右，在没有光源照射的情况下不具备发光性能，使行人及非机动车使用人在夜间无光照较黑暗的环境下对其辨识性较微弱，对出行人员的人身安全无法起到良好的安全保障作用。虽然现在少有一些蓄光材料在道路划线涂料中开始应用，但是一般蓄光涂料发出的冷色调的光线，以及较短的余辉时间，很难满足特殊路况的需求。 

针对目前市场中普通道路标线涂料以及少数自发光道路标线产品的特性分析，结果表明影响发光材料在道路标线涂料中广泛应用的因素主要有以下几个方面：（1）材料颗粒半径；（2）初始亮度和余辉时间；（3）耐久性和稳定性的要求；（4）耐磨性和使用寿命的要求。因此，本发明根据影响发光材料的以上特性，提出一种能够在黑暗环境下自主发光，具有良好可辨识性的、超长时间的、牢固的道路标线涂料。 

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明人研究开发一种长效的自发光道路标线涂料，主要研究内容分为三部分：一是发光层和反光层的研究利用；二是热熔型自发光道路标线涂料力学性能的研究利用；三是所述热熔型自发光道路标线涂料的生产方法，使其不但能起到一般交通标线自身的作用，还能够在夜间特别是雨夜等特殊环境下提供良好的可辨识性，为恶劣天气环境出行人员提供更高的安全保障。 

 热熔道路标线涂料底漆一般由树脂、玻璃珠、填料、颜料、增塑剂、添加剂等组成，其中树脂、颜料、添加剂占热熔道路涂料原料成本的60%以上，在本发明中我们研究的重点是这三种原料的选择，以及道路涂料用各种原料的最佳配比和与之相配套的底漆，以求得到质量优异，而成本相对便宜的底漆涂料：树脂方面用石油树脂、改性松香树脂、萜烯树脂、EVA树脂的单一应用或混合应用，达到热熔粘度低、热稳定性好、抗氧性优良、成本价格低和色泽好的效果；颜料方面用具有良好的着色力、好的耐热性及耐光性的环保耐高温颜料。 

优选的底层树脂软化点均要求在100℃以上，但以120℃以上为最佳。 

底层涂料中优选的填料包括精白砂、重质碳酸钙、轻质碳酸钙、滑石粉和高岭土中的一种或多种，采用细腻的填料减缓颗粒原料下沉现象，施工成型后涂膜的致密性高，涂料本身较为细腻，调整之间不同的比例可以实现良好的施工性能。 

优选的颜料为多种色彩的耐高温环保颜料，钛镍黄、钛铬棕、钴蓝、钴绿、氧化锆、硫化铈中的一种或一种以上，具有卓越的耐候性、耐光性、耐高温性、耐酸碱性、耐化学品性，遮盖力强，环保无毒，不迁移、不渗色、易分散，其上述各原料用量之间的变化主要视个颜料、填料生产厂所提供的颜料、填料的吸油量和细度分布而略有不同，实际应用中本领域的技术人员可以根据想要达到的目的来选择具体的规格。 

优选的防沉降剂为氢化蓖麻油或有机膨润土，防沉降剂在涂料的熔融状态下具有防止颜料、填料、防滑剂及耐磨剂等无机物料的沉降作用。对上述防沉降剂可任选一种，其用量在涂料的重量组成中占0.2-2%。 

优选的添加剂包括各种聚酰胺蜡，根据不同的季节调整添加量，提高施工性，还可以增加漆膜的耐磨性和耐沾污性。 

底漆中优选的添加剂含增塑剂为二辛酯、邻苯二甲酸酯类、环氧化植物油和二丁酯中的一种或多种，用量在本发明的涂料重量组成中占1-5%。 

 本发明的涂料中所用偶联剂为钛酸酯偶联剂或有机硅偶联剂，但以钛酸酯偶联剂在涂料中产生的效果最佳，其用量在涂料的重量组成中占0.25-2%，先将无机填料用偶联剂进行预处理， 然后再和聚合物及其他组分进行混合。 

底漆施划后面撒一层石英材料，在于克服长余辉发光涂料在应用过程中发出的光被基材吸收或散射损失，致使发光效率和强度不高的缺点，提供一种提高自发光道路标线发光强度的方法。 

本发明所使用的玻璃珠为用Al-Ti 偶联剂、 BCP-1170 荧光粉及辅剂化学修饰玻璃微珠，该玻璃微珠镀有反光膜、发光膜，显示极强的反光性、发光性，以镀有反光膜、发光膜的玻璃微珠植于道路标志带表面，可提高道路标志带的反光性及夜间可见度，加入折射率高的玻璃珠，对光线的折射角越小，在玻璃珠中的光线越靠近通过入射点和珠心的法线，甚至反射光从水中斜射入空气中的小折射角，在雨夜环境中回归反射效果都良好。 

本发明由于反光层的加入，使得原本被基材吸收的光在反射层的作用下被反射出去，增加了反射出的光强度，反光层主要由高折射率的玻璃微珠构成，玻璃微珠的反光材料具有回归反光的特性并由此产生较强的回归反射效应，高折射率玻璃微珠可以视为球形透镜，可将入射光很好地回归反射出去，能够有效减少发光材料的光损失和衰减，增加发光强度。 

本发明发光层中优选的蓄光粉为铝硅酸盐超长余辉发光材料，掺杂的稀土离子激活的碱土金属铝酸盐类发光材料是一类光致储能材料，能够吸收紫外可见光，把光能储存起来，并将储存的光能以可见光的形式缓慢释放出来，由于其亮度高、余辉时间长、安全可靠等优点，被越来越多的使用，这种材料经太阳光、车灯等光源短时间照射后，在黑暗处放射出可见光，其发光持续时间最长可达十几小时以上。 

本发明所使用的稀土型发光粉粒径在50-130μm一段宽筛分，而非规格粉，较粗的蓄光粉具有较强的发光性，较细的蓄光粉能保证发光层的平整度，这样发光层起始亮度一般在1000cd/m2左右，余辉至少10小时，蓄光粉发光机理是一种微观的物理过程，由于稀土材料结构的特点，原子的外层电子具有在光照情况下，从低能级跃迁到高能级，并落入结构电子陷阱，从而蓄光；而在黑暗中电子又可以从高能级恢复到低能级，从而发光，发光本体要得到最高的发光亮度，就要尽量多使用粒径粗的蓄光粉。 

本发明发光层中优选的荧光增白剂可由以下：二苯乙烯型、香豆素型、吡唑啉型、苯并氧氮型、苯二甲酰亚胺型中的一种或一种以上组成，提高了涂膜的视觉性能，提高了涂膜色度性。 

发光层中优选的固体热塑性丙烯酸树脂颗粒，是主要粘附组分，所用的丙烯酸树脂玻璃化温度为40-105℃，利用涂料中的固体热塑型丙烯酸树脂在160-200℃之间良好的热敏感所产生的涂料在高温施工时所体现出的保型触变性来达到最终道路标线，除有平面结构的同时也具有凸起块状结构的技术要求，从而实现在雨天或夜间能起到诱导司机按正确车道驾车，且当司机违章压线时能在压线瞬间提醒司机纠正违章行为。该产品不但具有良好的机械性能，还具有很好的耐候性，实际应用中本领域的技术人员可以根据想要达到的目的来选择具体的规格。 

由于本发明涂料只要加入成膜助剂以及调整施工条件便可得到震荡型凸起道路标线，故对本发明路标涂料的耐机械冲击强度及耐压强度较之普通热熔型涂料有更高的要求，故本发明路标涂料中起耐机械冲击和提高耐压强度的EVA醋酸乙烯酯共聚物树脂用量应较普通热熔型路标涂料的使用用量有较大的提高。从而实现在雨夜能起到诱导司机按正确车道驾车，震荡型的涂料且当司机违章压线瞬间提听司机纠正违章行为。 

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。 

本发明还公开所述热熔型自发光道路标线涂料的制备方法，该方法包括如下步骤： 

本发明热熔道路标线涂料的制备方法是使用常规的粉体混合设备为生产设备，例如：螺旋混合机，混合容器将内表面和搅拌叶面选用塑料材料，优选聚四氟乙烯材料，为了防止蓄光粉与金属件摩擦变黑，影响发光性能。

本发明生产投料方式和普通热熔型道路标线涂料相同，将增塑剂和蓄光粉除外的全部已称量准确的原料投入到粉体混合设备中混合均匀，然后加入称量准确的增塑剂和蓄光粉投入，并进一步将增塑剂与其它原料混合均匀而成为本发明的热熔型道标涂料。 

本发明的热熔型自发光道路标线主要具有以下几方面的特点：（1）主动发光性和更好的可辨识型；能够在电源光照的较暗环境下自主发光；可于黑暗环境中在水下发光，如雨天道路环境；主动提高自身的可辨识性；（2）更优良的耐久性、稳定性；(3)致密的漆膜，提高涂层的防污性能；(4)良好的漆膜厚度，漆膜表面可牢固附着高反射率的石英材料和蓄光粉，提高道路标线的可视性。(5)本发明蓄光涂料不会因为长期暴露在外而失去蓄光的能力，且绿色环保，无污染，生产成本低。(6)由于反光层的加入，使得原本被基材吸收的光在反射层的作用下被反射出去，增加了反射出的光强度，能够有效减少发光材料的光损失和衰减，增加发光强度。 

综上所述，本发明的热熔型自发光道路标线涂料的效果主要体现为：该热熔型自发光道路标线的蓄光和发光可以无限次的重复出现，该标线涂料具有高亮度和长余辉的特点，它将为夜间出行的人们带来安全与方便。在无灯光的环境下具有良好的自发光性能，即使在10cm的水下也具有良好的可辨识性能。在黑暗环境下无光源照射时，该标线可视距离一般在50-100米，而用普通热熔道路标线施划的道路标线的可视距离一般不超过5米。 

合理的使用本发明的热熔型自发光道路标线涂料施划交通标线、设置安全标语、安全标示等，可以平缓交通、提高公路通行能力、减少交通事故、防止交通堵塞、节约能源、降低公害、美化路容，尤其在夜间或较暗的环境下，可以为出行的人提供便利、提高安全性。 

延伸了汽车驾驶者的有效视距，保证了行车的安全，达到了行车的舒适。充分发挥发光路面特点积极改变现有的照明方式，节约大量的电能，降低了运营成本，引领“零消耗，自然亮化、安全舒适”的道路潮流，迎接低碳时代的到来。 

充分发挥发光路面特点积极改变现有的照明方式，节约大量的电能，降低了运营成本，引领“零消耗，自然亮化、安全舒适”的道路潮流，迎接低碳时代的到来。 

图1为热熔型自反光道路标线涂料成膜后截面图。 

Claims (9)

1.一种热熔型自发光道路标线涂料，其由面层发光层（图中的标识1）即面漆由如下重量份的组分组成：固体热塑性丙烯酸树脂10-50%、蓄光粉20-60%、荧光增白剂5-25%、玻璃材料5-20%、偶联剂0.1-1.5%、成膜助剂0.1-5%；发光层下面覆盖一层彩色反光层（图中的标识3）即底漆由如下重量份的组分组成：树脂10-30%、填料35-80%、成膜助剂0.2-3%、耐高温颜料0.5-3%、面撒石英材料5-25%组成。

2.根据权利要求1所述热熔型自发光道路标线涂料，其特征在于：该标线具有层间结构，底漆施划后，固化前面撒一层石英材料，石英材料的外表面至少露出一部分的状态下埋在底层和面层之间（图中的标识2），在于克服长余辉发光涂料在应用过程中发出的光被基材吸收或散射损失，致使发光效率和强度不高的缺点，提供一种提高自发光道路标线发光强度的方法。

3.根据权利要求2所述的热熔型自发光道路标线涂料层间结构，其特征在于：所述层间涂层中应用的石英材料为用Al-Ti 偶联剂、 BCP-1170 荧光粉及辅剂化学修饰玻璃材料，有显示极强的反光性、发光性，提高标线发光层的色泽，从而使其发光颜色更鲜艳，有利于被人眼所感知，再配合层间效果，更有效提高发光的强度，达到强光长余辉的效果。

4.根据权利要求1所述热熔型自发光道路标线涂料，其特征在于：面层即发光层添加石英材料作用在于增加折射，提高出光率，而丙烯酸树脂保护层可增强发光体的吸旋光性和透光性，不仅具有较强的发光性，而且有效防止发光层受环境中水分、紫外线等因素影响，从而可减缓老化及色变，减少维护保养成本。

5.根据权利要求4所述面层即发光层，其特征发光层中含有的蓄光粉，要得到最高的发光强度就要尽量多用粗粉，但是还要衡量保证发光层的平整光滑，就要选择粗粉为主，细粉为辅，混合使用，本发明选择使用一段宽筛分，粒径范围在50-130μm，而非规格粉，保证了标线靠吸收太阳光和灯光蓄能，不用耗电，在黑暗的时候就可自行发光，环保节能，具有较强的发光强度。

6.根据权利要求4所述面层即发光层，其特征在于：在发光层添加荧光增白剂，荧光增白剂能将吸收的近紫外不可见光以可见光形式发射出来，增强了物体对光的发射率，反射光强超过了投射在被处理物体上的可见光强，从视觉上提高了涂膜的视觉性能和强光性。

7.根据权利要求4所述面层即发光层，其特征在于：发光层的玻璃材料不是常规面撒方式施工，而是由丙烯酸树脂作包覆载体，防止因为大粒径的玻璃材料被车辆碾压时受比基层更大力矩的力时，从标线面上脱落，较普通面撒玻璃材料的方式延长了使用寿命。

8.根据权利要求1所述热熔型自发光道路标线涂料，其特征在于：该标线底漆所用颜料为环保耐高温颜料，不含有铅、镉、铬等有毒有害物质，在施工熔融搅拌过程中也不易失色，并且不限于道路上常规的白色、黄色、橙色，多种的颜色可用予以区分特殊区域，如公共车辆停靠标志或警示字符。

9.根据权利要求1所述热熔型自发光道路标线涂料，其特征在于：该标线底漆中添加了偶联剂，通过化学作用将无机物和有机物在复合体系中能结合起来，能通过孤对电子产生配位化学作用，使二者的亲和性得到改善，从而在涂料生产和施工时，使填料的分散性提高、填料的填充量增加，提高材料的冲击强度和其它一些力学性能，改进涂料的耐腐蚀性和抗老化性。