CN105658746A - 用于公路路标的水基胶乳漆组合物 - Google Patents

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Abstract

提供由水基胶乳漆和多孔氧化硅形成的公路路标漆。氧化硅使得该漆能实现足够的粘度，以允许施加至少40mil和优选至少120mil的公路路标。该公路路标漆也可包括反光玻璃珠。任选地，该公路路标漆进一步包括丙烯酸类聚合物乳液。

Description

用于公路路标的水基胶乳漆组合物
相关申请的交叉参考
本申请要求于2012年9月14日在美国专利与商标局提交的美国临时专利申请No.61/701,135的优先权且在本文中通过参考引入。
发明背景
发明领域
本发明涉及公路路标的漆领域，更特别地涉及快干的水基胶乳漆组合物领域。
相关现有技术的说明
用于公路路标漆组合物的两个所需的特征是，组合物是耐久的，且它们快干。由于在标记道路中牵涉的人力和相关的材料成本，因此期望公路路标持续最小4年和更优选最多7年或更长。而且，高度期望当施加公路路标时，公路路标快干，以防止漆在道路上横流，和最小化对运输流量的干扰。
提高耐久性的一种技术是施加较厚的漆层。小于或等于25mil的薄漆层具有1年的寿命，和最多2-3年。大于或等于60mil的较厚漆层将典型地持续4-7年。因此，当标记公路时，强烈期望施加较厚的漆层。
施加厚的公路漆层的主要局限在于漆的干燥时间。经常使用在施加之后立即加热以使漆层凝固的热塑性材料，以获得所需厚度的公路漆层。然而，由于其成本和对额外的机械的需求，努力开发不那么昂贵的漆体系。以下讨论了这些体系中的若干种。
美国专利No.6,013,721公开了使用含一个酸和一个胺官能度的聚合物，以改进水基漆的储存稳定性和干燥时间。该体系能产生具有厚度为14mil的湿膜的漆层。
美国专利No.5,340,870公开了使用加入到丙烯酸类粘合剂中的填料，例如碳酸钙，以增加漆的粘度和干燥时间。相对于粘合剂，添加比例为60-75％的填料。由于无机填料的含量高，因此漆快速干燥，但其储存稳定性差，且一旦在道路上施加，得不到耐久的标记。
美国专利No6,132,132公开了各类干燥试剂，其中包括离子交换树脂，超吸收凝胶，例如Sumica凝胶，和中空球聚合物，例如OP-62，以改进用于交通标记的水基漆的干燥时间。
美国专利No.6,333,068公开了使用金属多氯化物和合成聚酰胺作为促进剂。这些促进剂快速地干燥15mil厚度的水基漆。
美国专利No.6,413,011公开了13-15mil湿膜厚度的多组分快干水基涂层。这些涂层包括增量剂，例如碳酸钙，滑石，氧化硅和硅酸盐以及诸如玻璃珠、石英和砂子之类的填料。所公开的增量剂是硬质致密的材料。
美国专利No.6,475,556讨论了快干高于20mil和最多120mil厚度的水基漆厚膜的需求。然而，公开了仅仅干燥20-40mil厚度湿膜的方法。离子交换树脂用作干燥试剂，和小量多胺树脂同样加入到粘合剂中。
美国专利No.6,645,552描述了离子交换树脂作为湿厚为30mil的水基漆用干燥试剂的用途。该漆作为湿碰湿涂覆或者逐层涂覆；且每一层为15mil。
美国专利No.5,922,398描述了使用侧挂的含氨基的聚合物以及丙烯酸类聚合物，以便调节pH，提供快干。采用这一体系实现的涂层被描述为具有15mil的湿膜厚度。
尽管在上述专利中讨论的体系能加快道路漆的干燥时间，但它们不能实现厚度大于30mil湿厚的水基交通路标。在这一厚度下，下面的道路需要每年重新上漆。需要具有较大厚度和增加的耐久性的水基交通路标体系。
发明概述
典型地通过使用在高温(300-400°F)下施加的80-120mil湿厚的热塑性粘合剂，施加高度耐久的厚的道路路标。另一方面，在环境温度下施加水基漆，且比较容易制造交通路标。然而，水基漆在这些厚度下使用不了，因为它们要求更多的时间干燥，和由于湿膜厚度会增加液体漆，因此尽管粘稠，但倾向于向一侧流动并跑动。本发明提供用于公路交通路标的水基漆组合物，与目前的水基胶乳漆相比，它可在较大厚度下施加。本发明还使得能在厚的漆层上采用反光元素，以实现反光的交通路标。
本发明是具有改进的耐久性和反光性的湿厚为40-120mil的水基漆。该漆组合物使用规则的水基漆，反光玻璃珠，多孔氧化硅，和任选地在水中的丙烯酸类乳液。多孔氧化硅通过氢键键合，辅助与玻璃珠形成高度粘稠的漆组合物，并降低胶乳漆的pH。这一漆提供非常成本合算且环境友好的高厚度的交通路标，和与水基漆相比，要求高温施加且非常昂贵的热塑性标记的替代。
通过使用离子交换树脂，已有的水基交通路标获得比较快速的干燥时间。甚至在这种比较快速的干燥时间下，这些已有的体系可仅仅实现湿厚为15-30mil的相对薄的漆层。本发明使用反光玻璃珠，多孔氧化硅，和任选地在水中的丙烯酸类乳液，以施加具有改进的耐久性的湿厚为40-120mil的厚漆层。取决于道路状况，丙烯酸类乳液的使用是任选的。
优选实施方案的详细说明
本发明描绘了使用水基丙烯酸类胶乳漆，玻璃珠，和孔隙率低的氧化硅材料，和丙烯酸类聚合物乳液，以开发与常规的水基胶乳漆相比，可在较大厚度下施加的漆组合物。在该层之上添加反光元素，在道路或其他表面上具有反光的公路路标。
在本发明中使用的水基胶乳漆可以是针对公路交通路标所使用的常规漆。实例包括获自SherwinWilliams或Ennis的漆。
加入到漆中的玻璃珠是粒度范围为20至200US目的反光珠。在漆层内部提供这些珠粒的优点是当漆开始磨耗时，增加反光性。
当加入到漆中时，多孔氧化硅通过与丙烯酸类聚合物和水的强烈氢键键合，有助于增加漆的粘度。这也有助于降低漆的pH，它通常是碱性的。多孔氧化硅是酸性的，其pH为6-6.5。目前认为，多孔氧化硅的酸性性质以及孔允许本发明的漆体系比较快速地沉降和允许较大的厚度。优选地，多孔氧化硅的表面积范围为1.0cc/g至1.9cc/g，和优选为1.08cc/g至1.78cc/g。多孔氧化硅的表面积范围为300m2/g至400m2/g，优选320m2/g至380m2/g。
当混合这三种组分，漆，玻璃珠和多孔氧化硅时，总的配方比漆更加粘稠，进而允许在例如沥青或其他的表面上喷涂或刮涂，以便可实现60-120mil的湿膜厚度。添加丙烯酸类水基粘合剂，例如UltraEF,6018,和6020辅助漆层容易干燥且没有任何裂纹。
多孔氧化硅与漆之比的范围可以是5:300至30:300，优选10:300至20:300。丙烯酸类聚合物乳液对漆之比可以是5:300至30:300，优选10:300至20:300。
反光玻璃珠可滴落在60-120mil厚的漆层上，或者在其他情况下与之混合，以实现反光性。这种玻璃珠包括标准M247,Ultra1.和所有均为PottersIndustries的商标。
由于本发明涉及厚的水基漆层，因此也可在漆配方中添加较大的珠粒，例如与小的珠粒相比，它将辅助维持反光性，当漆开始磨耗时。另外，这种较大的珠粒还提供改进的湿的夜间可视性。
实施例
实施例1
在塑料烧杯中，添加300gSherwin白漆，接着60g玻璃珠(80-200US目)和15g多孔氧化硅(18-80US目)。在混合之后，使用具有100mil间隙的刮刀，在6x18英寸玻璃面板上刮涂所得漆组合物。在该漆层上滴落标准M247玻璃珠(涂有AC-110配方)，并在室温下干燥该组合物。
替代标准M247珠粒，也可滴落诸如Ultra1.珠粒之类的其他反光珠粒。
实施例2
在塑料烧杯中，添加300gSherwin黄漆，接着60g玻璃珠(80-200US目)和15g多孔氧化硅(18-80US目)。在混合之后，使用具有100mil间隙的刮刀，在6x18英寸玻璃面板上刮涂所得漆组合物。在该漆层上滴落标准M247玻璃珠(涂有AC-110配方)，并在室温下干燥该组合物。
替代标准M247珠粒，也可滴落诸如Ultra1.珠粒之类的其他反光珠粒。
实施例3
在塑料烧杯中，添加300gSherwin白漆，接着60g玻璃珠(80-200US目)和15g多孔氧化硅(18-80US目)。在混合之后，使用具有100mil间隙的刮刀，在6x18英寸玻璃面板上刮涂所得漆组合物。在该漆层上滴落两种反光珠粒的组合：标准M247玻璃珠(涂有PottersAC-110配方)和高折射指数(1.9)50/80US目的珠粒，并在室温下干燥该组合物。
替代标准M247珠粒，也可滴落诸如Ultra1.珠粒之类的其他反光珠粒。
实施例4
在塑料烧杯中，添加300gSherwin黄漆，接着60g玻璃珠(80-200US目)和15g多孔氧化硅(18-80US目)。在混合之后，使用具有100mil间隙的刮刀，在6x18英寸玻璃面板上刮涂所得漆组合物。在该漆层上滴落两种反光珠粒的组合：标准M247玻璃珠(涂有PottersAC-110配方)和高折射指数(1.9)50/80US目的珠粒，并在室温下干燥该组合物。
替代标准M247珠粒，也可滴落诸如Ultra1.珠粒之类的其他反光珠粒。
实施例5
在塑料烧杯中，添加300gSherwin黄漆，接着60g珠粒和15g多孔氧化硅(18-80US目)。在混合之后，使用具有100mil间隙的刮刀，在6x18英寸玻璃面板上刮涂所得漆组合物。在该漆层上滴落两种反光珠粒的组合：标准M247玻璃珠(涂有PottersAC-110配方)和高折射指数(1.9)50/80US目的珠粒，并在室温下干燥该组合物。
替代标准M247珠粒，也可滴落诸如Ultra1.珠粒之类的其他反光珠粒。
实施例6
在塑料烧杯中，添加300gSherwin白漆，接着60g玻璃珠(80-200US目)，15g多孔氧化硅(18-80US目)和15g丙烯酸类乳液UltraEF(DOW)。在混合之后，使用具有100mil间隙的刮刀，在6x18英寸玻璃面板上刮涂所得漆组合物。在该漆层上滴落标准M247玻璃珠(涂有AC-110配方)，并在室温下干燥该组合物。
替代标准M247珠粒，也可滴落诸如Ultra1.珠粒之类的其他反光珠粒。
也可使用例如6018或6020之类的其他丙烯酸类乳液，而不是丙烯酸类乳液。
实施例7
在塑料烧杯中，添加300gSherwin黄漆，接着60g玻璃珠(80-200US目)，15g多孔氧化硅(18-80US目)和15g丙烯酸类乳液UltraEF(DOW)。在混合之后，使用具有100mil间隙的刮刀，在6x18英寸玻璃面板上刮涂所得漆组合物。在该漆层上滴落标准M247玻璃珠(涂有AC-110配方)，并在室温下干燥该组合物。
替代标准M247珠粒，也可滴落诸如Ultra1.珠粒之类的其他反光珠粒。
也可使用例如6018或6020之类的其他丙烯酸类乳液，而不是丙烯酸类乳液。
实施例8流动性能：
将150g有或无玻璃珠或多孔硅胶的SherwinWilliams水基胶乳漆置于金属罐内，然后将该罐以45度角放置，并允许内容物流动和捕获在下方放置的另一容器内。测定流动到第二罐中的材料重量(它是流速)。流速百分比越高，内容物的粘稠度越小。低粘度允许配方在高mil的湿厚下施加。表1阐述了硅胶对配方粘度的影响。
表1
配方 流速
SW漆(150g) 89％
SW漆(150g)+30gM247珠粒 89％
SW漆(150g)+30gM247珠粒+7.5g多孔硅胶 77％
实施例9道路试验：
试验1：在1mph的卡车速度下，将实施例1描述的产品(60g玻璃珠(80-200US目)和15g多孔氧化硅(18-80US目))在0.23-0.36kg/L漆下注入到漆物流中。交通路标的厚度为50-55湿mil，和干燥时间为约30分钟。在这一标记上用于反光的在珠粒上的滴落物是标准M247AC110玻璃珠(PottersIndustries)。
试验2：在2mph的卡车速度下，将实施例1描述的产品(60g玻璃珠(80-200US目)和15g多孔氧化硅(18-80US目))在0.6kg/L漆下注入到漆物流中。交通路标的厚度为40-50湿mil，和干燥时间为约20分钟。在这一标记上用于反光的在珠粒上的滴落物是标准M247AC110玻璃珠(PottersIndustries)。
试验3：在3mph的卡车速度下，将实施例1描述的产品(60g玻璃珠(80-200US目)和15g多孔氧化硅(18-80US目))在1.2kg/L漆下注入到漆物流中。交通路标的厚度为60-70湿mil，和干燥时间为约5分钟。在这一标记上用于反光的在珠粒上的滴落物是标准M247AC110玻璃珠(PottersIndustries)。
以上提到的任何文献在本文中通过参考引入。对于任何目的来说，包括它们并不是承认它们重要或者承认它们在其他情况下是现有技术。
尽管本文参考具体实施方案描述并阐述了本发明，但并不打算将本发明限制到所示细节上。相反，可在权利要求的范围和等价范围内，在没有脱离本发明的情况下，详细地作出各种改性。
在描述本发明的上下文中(特别地在下述权利要求的上下文中)，使用术语“一个”，“一种”和“该”以及类似提到物要解释为覆盖单数和复数这两种形式，除非文另有说明或者明显与上下文冲突。术语“包括”，“具有”，“包含”和“含有”要解释为开放式术语(即意味着“包括，但不限于”)，除非另有说明。引述本文数值的范围仅仅打算起到独立地提到落在该范围内的每一单独数值的速记法的作用，除非本文另有说明，和每一单独的数值被引入到说明书中，如同它在本文中独立地引述一样。
可按照任何合适的顺序进行本文描述的所有方法，除非本文另有说明或者在其他情况下明显地与本文冲突。使用本文中提供的任何和所有实施例，或者例举的语言(例如，“诸如”)仅仅打算更好地阐述本发明，而不是对本发明范围强加限制，除非另外要求保护。使用术语“约”应当解释为提供涉及确切例举用量的实施方案的支持。在说明书中的语言不应当被解释为表示对于本发明实践来说重要的任何不要求保护的要素。
本文描述了本发明的优选实施方案，其中包括对于发明人来说实施本发明的最佳模式。在阅读前述说明的基础上，这些优选实施方案的变化对于本领域技术人员来说可以是显然的。除了本领域技术人员以外的发明人合适地利用这种变化，和发明人打算实践本文具体地描述的以外的发明。因此，本发明包括在适用的法律允许的所附权利要求引述的主题的所有改性和等价方案。而且，在本发明的所有可能变化内以上所述要素的任何组合被本发明涵盖，除非本文另外说明或者另外明显与上下文冲突。

Claims (18)

1.一种公路路标漆，它包括：
a.水基胶乳漆；和
b.多孔氧化硅。
2.权利要求1的公路路标漆，它进一步包括反光玻璃珠。
3.权利要求2的公路路标漆，其中所述反光玻璃珠的粒度范围为20至200US目。
4.权利要求1的公路路标漆，其中所述多孔氧化硅的粒度范围为18至80US目。
5.权利要求4的公路路标漆，其中氧化硅对漆之比的范围为5:300至30:300。
6.权利要求1的公路路标漆，进一步包括丙烯酸类聚合物乳液。
7.权利要求6的公路路标漆，其中丙烯酸类聚合物乳液对漆之比的范围为5:300至30:300。
8.一种厚度为至少40mil的公路路标，它包括：
a.水基胶乳漆；
b.多孔氧化硅。
9.权利要求8的公路路标，进一步包括反光玻璃珠。
10.权利要求9的公路路标，其中所述反光玻璃珠的粒度范围为20至200US目。
11.权利要求10的公路路标，其中所述多孔氧化硅的粒度范围为18至80US目。
12.权利要求11的公路路标，其中氧化硅对漆之比的范围为10:300至20:300。
13.权利要求8的公路路标，进一步包括丙烯酸类聚合物乳液。
14.权利要求13的公路路标，其中丙烯酸类聚合物乳液对漆之比的范围为10:300至20:300。
15.权利要求8的公路路标，其厚度为至少60mil。
16.权利要求15的公路路标，其厚度为至少90mil。
17.权利要求16的公路路标，其厚度为至少120mil。
18.一种施加公路路标的方法，该方法包括下述步骤：
a.提供由水基胶乳漆、多孔氧化硅、反光玻璃珠和丙烯酸类聚合物乳液形成的漆组合物，
b.在至少40mil的厚度下，施加所述漆组合物到运输通道上。
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