CN1164264A - 用于交通支承面的适型磁性制品 - Google Patents

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CN1164264A
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CN95196325A
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T·J·达林
G·F·雅各布斯
D·M·霍普斯托克
R·L·基奇
R·E·费灵
R·G·纽厄尔
C·M·莱西
B·A·冈萨雷斯
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3M Co
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Minnesota Mining and Manufacturing Co
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Abstract

公开了用于交通支承面的磁性的适型制品(100),它含有有机结合料(4)和分散于其中的磁性颗粒(6)。这些制品可用于智能车辆引导系统,以及其他引导移动对象如农场动物、宠物或有视觉缺陷的行人的系统。还描述了制造这些制品的方法,和利用该制品产生的磁场而使用该系统控制和/或引导移动对象的方法。

Description

用于交通支承面的适型磁性制品
                       发明背景
1.发明领域
本发明涉及磁性制品领域,尤其涉及用于道路、仓库等地方从而引导位于其上面的车辆和其他移动对象的制品。
2.相关技术
对于许多政府而言,让市民的通行更安全、更有效和更通畅,占据着很优先的地位。公共服务人员、公共运输车辆和应急车辆必须能够更快速和更安全地在各种气候条件下在道路上运行。
严酷的气候和甚至耀眼的太阳光或迎面而来的交通信号灯都对已有的交通体系和提供横向车辆控制的引导系统提出了具体问题。由于在酒精和不用处方而直接从柜台购买的药品的影响下,驾驶员已发生了许多不幸的悲剧事故。磁性的、横向引导系统针对着不能看清路面的驾驶员(不论出于何种原因)的这种具体需求。
下雪天、雾、大雨、大灰和烟雾是对车辆司机的典型威胁。雪天对在风雪中或道路标志被雪所遮挡时试图清扫道路的雪犁司机而言,尤其是一种威胁。此外,当车辆司机使尾部雪犁比周围车辆移动慢时,因风雪而导致的能见度下降已造成了无数悲剧事件。冬天气候会持续威胁任何一种智能运输系统(intelligenttransportation system,ITS),在这些系统中车辆在更拥挤的道路上开得更快、而且相互间更接近。
磁性系统提供多种好处:
-它不受气候条件的不利影响;
-它不需要昂贵的视频或其他无线电频率设备;
-系统的运行成本低,因为标志是无源的,即不需要能源来使磁标志工作;
-系统的耐久性意味着,一旦安装好,磁标志可持续到通过道路寿命(一般道路的寿命为6-8年),而且甚至可在该道路上被重新规划;以及
-移动式(拆卸式)磁标志可方便地将标志从道路上移去并“重新规划”它。
已经提出了若干种其他的感知道路上车辆横向位置的方法。一种方法涉及使用可视信号或标志以及光学传感器。可以预见到,依赖于光学传感器的系统会有可靠性的问题。信号或标志会被灰、冰或雪等遮挡,而且能见度会受雾、风雪、风沙等的影响。此外,对于夜间使用,必须花费相当多的能量,或者是为了照亮信号或者是为了从传感器中发出光束。
另一种方法是和车辆上的雷达测距系统一起使用雷达反射标志。标志和雷达监测系统与此处所提出的磁性系统相比都是昂贵的。埋在道路中的金属雷达反射标志还有耐久性和腐蚀性的问题。
有两种已知的磁性标志系统值得注意。一种方案是使用一系列的埋在道路中的磁“钉”。因为场强度随距这种偶极磁场源的距离的3次方而下降,所以“钉”不得不间隔得相当近以便产生有用的信号。因为需要在道路上钻孔,所以安装费用高,而且如果使用最强大的稀土磁铁以缩小尺寸和扩大间距的话,那么材料成本也是非常高的。在道路上钻孔还会导致应力集中和道路(道路表面)过早报废,这些情况都会因钉的腐蚀而恶化。使用简单的铁钉将不能提供为有效区分位置信号和噪音所需的交变信号。
另一种磁标志系统采用磁性涂料,从而在道路上产生磁性条带。由于涂料层的典型厚度,一般难以获得良好的磁信号。如果增加涂料层厚度以获得良好的磁信号,那么其耐久性就差。涂料条带只有在其干燥后才能被磁化。必须让一种特别设计的磁化固定装置沿条带推进。因为由这种固定装置所产生的磁场有限,所以磁性材料的矫顽磁性不得不局限于约1000奥斯特,这使其易受擦拭的影响,而且难以产生除纵向磁化方式之外的其他磁化方式。
传统的适型的(conformable)、非磁性道路标志板材一般含有聚合物材料,例如能够交联形成弹性体但是不在板材中交联因而就提供了所需的粘弹性质的聚合物材料。已发现,这种材料与其他聚合物材料和非磁性无机填料的共混物可提供良好的、持久的道路标志,这种标志具有对路面的良好适型性、耐磨性、抗拉强度和撕裂强度。该组合物还可含有用于反射目的的、埋在其上表面的玻璃珠。在美国专利No.4,490,432中公开了一种这种类型的道路标志。简而言之,这些优点可用这样的组合物获得,它含有100份非交联的弹性体前体;至少5份作为分离相(即因为与其他的聚合物成分不相溶解或不相溶混)分散在弹性体中的、并且在约75-200℃的温度下软化的热塑性增强聚合物(如聚烯烃);分散在组合物中的颗粒状无机填料;以及优选含有增容树脂(extender resin)如卤代链烷烃。这种组合物可在砑光辊上被压成薄板材料,一般厚度为约1/4至3毫米。增强聚合物的分离相性质被认为是有利的,因为据信在砑光操作中聚合物被定向而增强了板材。这种增强由下列事实所表明:在下网(downweb)方向(即砑光方向)上的板材抗拉强度远大于横网(crossweb)即横向的抗拉强度。
美国专利No.5,316,406公开了一种道路标志用橡胶状条带,其中上层被变形形成突起如楔形突起或脊状突起,并且最好再有暴露的反光珠层,该上层被交联硫化以使其具有记忆功能,从而在车流压过之后会恢复形状;而冷塑加工的、未硫化的底层粘附于道路并且在车辆的压力下无记忆地适型于路面。
其他的适型非磁性道路标志公开于美国专利No.4,069,281(Eigenmann)、意大利专利申请No.MI 003213/91A(它公开了一种适型层,该适型层含有与甲基丙烯酸锌接枝的饱和丙烯腈-丁二烯弹性体)和欧洲专利申请No.93.911016.9,它公开了一种适型的丁二烯层和至少一种选自下组的树脂:氢化聚环二烯树脂和脂族烃树脂。
另一种道路标志方案意识到,道路标志对道路的适型性可通过采用适型基层而得以提高,而在基层上面或者通过埋入法或者使用粘合层而放置反光材料。在美国专利No.5,194,113中所述的另一制品中,适型层含有延展性热塑性聚合物(优选聚烯烃)和非增强的矿物颗粒。在美国专利No.5,120,154中所述的另一制品中,采用了一种基层,它含有微孔的热塑性聚合物(其特征为具有某些非弹性变形/适型特性)。
在上述任何一篇公开文献中都没有公开或暗示使用磁性颗粒。
在道路上安装磁性物体和提供道路上来往车辆的控制信息的方法,在例如美国专利No.3,609,678中有描述。该专利涉及有用的、基于聚合物的、有弹性从而能使其有弹力和挠性的磁性材料,如丁腈橡胶和硅橡胶,以及增塑的PVC。磁性制品被埋在道路中,或者垂直于车辆方向,或者沿着车辆方向。该专利还描述了“方向错误”控制系统以及控制道路上运行车辆的速度和路线的系统。
没有一篇已知的文章或系统公开或暗示了适型的磁性制品,或暗示了对这种制品的需求。
除了车辆,其他移动的对象如农场动物、宠物、救火队员、视觉降低的行人等也能从含有适型磁性制品的控制和/或引导系统中获得益处。装备磁性传感器的移动机器人,当它们在它们的路线如工业装配线上移动时,可以受到引导和/或控制。在具体的情况下可能需要周界和边界预警系统。两个例子包括警告在环境中的危险情况和宠物围栏系统。运动项目常需要确定边界,如在棒球中的犯规区域和在足球中的出界,而且让玩具和运动装置发出声音信号也常是所希望的。
发明概述
本发明的适型磁性制品和包括磁性制品的系统,与前面的非磁性或磁性的方法相比有许多优点。它们在所有气候条件下的可靠性比光学系统的要好得多。优选制品(适型的磁道路标志带,简称“CMPMT”)的制造和安装成本比其他方法低。用现代的集成电路技术,监测器和相关的信号处理的成本适中,而且运作时仅需要非常少的能量。采用了环境稳定性优异的磁性材料,因而耐久性与已有的道路标志带相当,这已在野外被证实。使用较简单的设备,磁化便可以在工厂中进行;或在安装制品的之前或之后立刻在安装处进行;或者在安装制品后相当长时间后进行(“可重新录入”或“重新规划”)。可使用矫顽磁性高达20,000奥斯特的材料,这使本发明的制品更能耐受无意的或故意的清除。
因而,本发明的一个方面是适型的磁性制品(优选片状的),它包括:
a)有机结合料(优选含有选自下组的材料:非交联的弹性体前体、热塑性聚合物(尤其是延展性热塑性聚合物)及其组合);和
b)多个分布在有机结合料中的磁性颗粒,该磁性颗粒能够被剩磁磁化而且其数量足以产生磁场,该磁场足以被传感器(一个或多个传感器,取决于具体应用情况)所感应到并且引导和/或控制移动对象相对于该制品的移动。如此处所定义,术语“移动对象”包括人控制的车辆;在各种活动中的人;农场动物;宠物;救火队员;移动机器人等,所有这些都装备了能够监测来自本发明适型磁性制品的磁信号并将该信号转变成听觉、触觉、视觉或其他警告和/或控制信号的磁传感器。
在一个特别优选的例子中,本发明的制品含有分布在常规道路标志带的适型层中多个磁性颗粒。较佳地,磁性颗粒被物理定向以增加优选方向上的剩余磁化强度。
本发明的制品优选以有规律交替的方式被磁化,从而在传感器上产生易检测的交变磁信号。然而,为了传递更详细的信息,本发明制品可按更复杂的方式被磁化(“编码”或“录入”),如在条形码、信用卡条或磁带记录中那样。
本发明的适型的磁性制品(尤其是背衬有粘合剂的条带形式)优选含有适型的磁性层,该磁性层含有可永久磁化的颗粒,从而可使本磁性制品的磁性颗粒能够被定向以产生可被安装在车辆上(典型地是安装在距路面6-12英寸(15-30厘米)高的位置)的传感器所检测到的磁场。本发明的制品所产生的磁场,在相对于制品中线达24英寸(61厘米)之内的横向位移处最好至少为10毫高斯。在此处实施例部分所描述的测试中,出乎意料地发现,一个本发明的制品例子所测试的磁场,在距本发明制品中线约2米的横向位移处大于10毫高斯。尽管许多其他制品形状也是可行的,其中形状很大程度上由制品的具体用途所决定,但是典型的制品宽度为约1-50厘米,较佳地为5-20厘米,而典型的厚度为约0.1-1.0厘米,较佳地为约0.1-0.2厘米。
当用于控制/引导车辆时,本发明的制品可以置于道路表面或者置于道路沟中。在后一种例子中,如果路面是“新的”(即仍是温热的)沥青表面,或者是新铺设的、未固化的混凝土混合物,那么本发明的制品可先置于新沥青或未固化的混凝土的上方,然后用任何合适的方式如滚筒将其压至基本上与表面齐平。
本发明的另一方面是制造本发明制品的方法。本发明的一种方法包括下列步骤:
a)将有机结合料前体和多个磁性颗粒混合,磁性颗粒能够被剩磁磁化而且其数量足以产生磁场,该磁场足以被传感器所感应到并且引导相对于该制品移动的车辆;和
b)将结合料前体暴露于足以形成在其中分散有磁性颗粒的、适型的结合料的条件。较佳地步骤b)的产物还进一步暴露于足以使磁性颗粒按所需方向定向的条件,从而产生所需的磁场(例如暴露于永久磁铁或电磁铁)。或者,定向步骤可在暴露步骤b)之前。
术语“结合料前体”指还没有被加工成最终有机结合料的有机材料。“将结合料前体暴露于足以形成适型的有机结合料的条件”的例子包括:在熔融的热塑性聚合物的情况下的冷却;在热固性结合料前体等的情况下,暴露于能量源如粒子辐射(如电子束)和非粒子辐射(如紫外线或可见光)、暴露于热等。
在某些有机结合料例子中,例如当有机结合料含有非交联的弹性体前体时,优选使用传统的橡胶加工方法来产生适型的磁性层。混合一般地而且优选地是在某些类型的大型的、批量式或连续式的橡胶捏和机如班伯里密闭式混炼器或双螺杆挤出机中进行。适型的磁性层可以在重型滚筒间压制而成,然后再切成所需的宽度,或者直接通过模具挤出而成,或者通过这些方法的组合。如果挤出的材料离开模具时是半液态的,那么所需的磁性颗粒的磁定向可以通过暴露于模具出口处的永久磁铁或电磁铁而完成。如果挤出材料是橡胶状的而不是液态的,那么用电磁铁进行磁定向可能不成功,但是通过机械处理常能实现磁定向。片状颗粒如钡六方铁氧体(barium hexaferrite)会响应机械处理,即让其平面定向于板材的平面。因为颗粒的易磁化方向是垂直于平面方向,所以这种制品的易磁化方向也是垂直方向。针状颗粒会在平面中沿其长度轴方向排列。因为易磁化轴(有时磁领域的技术人员也称之为“优先轴”,都指不存在外部磁场的情况下颗粒的磁化方向)对应于针轴,所以含有这种颗粒的制品的优选磁化方向是横向的或纵向的。如在挤出过程中发生的纵向流动会促进纵向的定向而不利于横向的定向。
本发明的其他制品例子,例如那些具有下列结构的制品:独立的磁性层和适型层;独立的未交联或未硫化的适型层和交联或硫化的冷塑加工层;永久磁铁层(它可增加磁场强度达到2倍);防滑层和/或反光层等,它们都可采用层压步骤制造,其中在各层之间可任意地使用粘合剂,正如此处各具体制品例子中所更充分描述的那样。
本发明的另一方面是一种移动对象的控制和/或警告系统,它包括:
a)至少一个本发明的适型磁性制品,其中磁性颗粒能够被剩磁磁化而且其数量足以产生磁场,该磁场足以被传感器所感应到并且引导相对于该制品移动的移动对象;
b)传感器,它感应磁性制品产生的磁场;和
c)指示器(优选电子指示器、例如可视的元件如阴极射线管(CRT)或液晶显示(LCD),或者听觉元件如喇叭),它接受传感器的电子信号。在某些系统如玩具中,传感器和指示器事实上是同一物体,比如当传感器是一对金属条时,它们在磁场存在时会被快速地推在一起从而发出拍答声。
较佳地,移动对象是车辆如人操纵的雪犁车、载人汽车、卡车等。
在一种优选的车辆控制系统中,磁(致电)阻传感器被安装在车辆的下方,这样它距离路面约12英寸(30.5厘米)高。用于本发明的磁阻传感器可以是任何大小的;一种优选的尺寸是2×2×3英寸(5.1×5.1×7.6厘米)。传感器的输出信号被输送到显示单元,其中优选通过电缆,但是也可采用无线电频率和光学方法。显示单元一般位于司机的视野中。
代表性系统的例子包括微处理器,尤其是位于显示单元中的,它进行所需的信号处理从而将传感器的输出信号转变成横向位置偏移信号。在开环的横向引导系统中,这种信号接着被用于驱动指示器(显示仪、仪表器、喇叭等)供司机在人工调节车辆的位置时所用。在闭环的控制系统中,信号被用于操纵控制器,控制器再影响车辆,如调节速度、方向等。
应注意,尽管上述的信号处理是在显示单元内,但是也可以通过将微处理器移至传感器而让其在传感器中进行。如果这样的话,那么传感器单元的输出信号将是横向偏移信号,而显示单元的功能将仅是把该信号转变成适合司机需要的形式。
还应注意,可不需要微处理器,即信号的处理可以用模拟电子设备如操作放大器、三角函数发生器等进行。
本发明的另一方面是使用本发明的磁性适型制品作为系统一部分而控制和/或引导移动对象的方法。
车辆的横向控制,尤其是那些在拥挤的公路上操纵的控制,需要高精度和准确性。设计车辆横向控制系统的一个关键技术步骤是确定程序以获得相对于道路边缘或中央的精确的车辆位置方位。对于传感器而言按客户要求而制造的固件(firmware)(具有软件功能的硬件)和软件(如只读存储器)最好采用那些将本发明的适型磁性制品的信号(通过传感器)数学式地转变成道路上车辆横向偏移位置的形式。传感器使用控制和显示电子元件来为车辆司机监测和显示车辆位置。在美国专利No.4,600,883(Egli等人)中公开了一种可用于本发明的设备和方法,它们用于确定具有磁偶极的物体在平面中的范围和方向。该专利描述了根据磁场元件的强度而得出横向位置所需的数学方法。该数学方法可简化为通过市售的软件如在微处理器上运行的电子数据表格程序(spreadsheet program)而得以实施。
本发明的磁性适型制品的一个优点是,通过合适的信号处理,由本发明制品所产生的并且由一个或多个装于移动对象上的传感器所测量的磁场可以被转变成表示移动对象位置的信号。在本发明的系统中,该信号优选被用作供给移动对象的视觉和/或听觉指示信号,和/或作为输入信号供给设计用于保持移动对象处于固定位置(如在公路的车道中)的自动控制系统。一种视觉指示信号是雪犁车仪表板的指针,它向雪犁操作者显示操作者距待清扫的车道中央偏左或偏右的程度(或者与车道边缘的接近程度)。一种听觉信号的例子是大声报警,当车辆开始偏离道路而冲上路肩时(这可能是因为车辆司机打瞌睡),它会在车辆司机旁发出警报。自动控制系统可以作为智能车辆系统(IVS)的一部分,在该系统中车辆被自动控制从而在固定的车道中按固定的速度和间距运行,比如智能车辆公路系统(IVHS)或智能运输系统(ITS)。这种磁性系统具有优于光学方法的成本优势,而且可以在光学系统不能发挥作用时(如在严酷的气候条件下)发挥作用。
通过以更复杂的方式磁化条带,还可以编入额外的信息。例如,有关道路上前面弯道的方向和半径的信息或者有关前方上坡或下坡的坡度的信息,都可以用于车辆横向位置和速度的前馈控制。作为车辆导航系统的一部分,可以给出位置代码。
通过附图、优选实施例的描述、实施例和权利要求,本发明的其他方面和优点将变得很明显。
附图简述
图1-7是本发明的适型磁性制品的7种不同例子的横截面图(放大);而
图8是本发明的控制和/或引导系统的示意图(磁性适型制品未标出)。
图1-7是理想化的,没有按比例绘制。所有的附图都用于阐述而不用于限制目的。
阐述性实例的描述
I.适型的磁性制品实例
本发明的制品可以含有一系列的层,其中每个层都有各自的功能,但是应理解这并不一定是最优选的结构。除了磁性层和适型层(优选其位于一层中)之外的所有各层都是任选的。在实际操作中,最好通过将若干功能合并在一层中而简化结构。从上至下,具有多层的本发明制品的各层(每个层都有各自的功能)如下:
(i)外观层/耐久层/摩擦层。该层用于赋予制品所需的外观,如可见度高的交通车道标志,并且具有足够的耐久性以保护其下方的各层。它还可提供某种表面结构,从而改善与该层接触的轮胎的附着摩擦状况并防滑。该层可以是连续或不连续地横跨制品的交通支承面。
(ii)磁性层。该层含有位于有机结合料中的可永久磁化的材料。这两种材料都在本文中更详细的描述。
(iii)维持层。如果使用的话,该层是高磁导率材料(如涂有锌或锡的钢)的薄(1-100微米)片。采用垂直磁化方式,它可以增加磁性层的有效厚度(直至2倍)。
(iv)适型层。该层的特征是与下方的道路或其他表面有高度的适型性,且粘性阻尼与弹性的比值较高。该层在反复被车辆驶过或被人走过时会促使本发明的制品与其下的表面粘合加强。本层也可以位于磁性层之上。如美国专利5,316,406所揭示的那样,适型层也可以包括2个亚层:上层弹性层和下层非弹性冷塑加工层。
(v)粘合层。该层可以是化学粘合剂(如压敏的、热敏的、热熔的热塑性塑料或压合式粘合剂)或机械式结合件(如一对相互啮合的压片,其中一块粘于道路,而另一块粘于制品的下方),它将制品固定于道路。
图1-7显示了本发明的7种适型磁性制品的横截面图(放大),这些例子不起限制作用。图1显示了适型磁性制品100,它含有聚合物结合料层4,在其中分散有许多可磁定向的磁性颗粒6。有机结合料4和磁性颗粒6的组合在此处被称为磁性层2。较佳地,本发明的适型磁性制品是适型的磁性道路标志带,它在制品的下主表面上具有粘合剂8,如图1所示。如果不使用粘合剂层8,制品100可用其他方式固定在道路上,如用机械夹、塑料钉或其他固定装置如在美国专利No.5,344,177中所述的联锁制品。
图2显示了具有暂时粘附于粘合剂层8的衬垫层10的图1适型磁性制品,其中适型磁性制品200具有与图1中实例100相同的磁性层2。
图3显示了本发明的另一种磁性道路标志带,同样显示了含有结合料4、磁性颗粒6和粘合层8的磁性层2。图3的实例300还显示了反光防滑层,该反光防滑层由乙烯基、环氧、酸性烯烃共聚物或聚氨酯弹性支承层12(它用于将透明微球14和形状不规则的防滑颗粒16粘合于磁性层2)构成。在所述的实例300中,透明微球14作为反光组件。实例300的构造基本上是在美国专利No.4,117,192和5,194,113中所描述的那种,不同点在于在磁性层2中存在磁性颗粒6以及其他创造性的特征如磁性颗粒的体积填充量。如美国专利No.4,117,192中所述,支承层2与磁性层12相比,较不厚且一般弹性较大。因此,尽管在支承层下方的磁性层具有非弹性的可形变的性质而且尽管支承层非常薄,但是支承层并不会破坏磁性层所需的非弹性形变的性质(这导致优异的耐久性),而且支承层还支承制品上方的微球。在代表性的例子中,磁性层2的厚度至少为约1/4毫米,更佳地为至少约1毫米,但优选小于3毫米。
粘于磁性层2的支承层12一般比磁性层2更有弹性,这意味着一旦施加然后除去变形压力,与磁性层2相比它会更接近于恢复其原来形状。结果是,当用会将微球嵌入磁性层2的压力,在一般室温下将微球压入放在硬的不会屈服的表面上的支承层12样品中时,当压力移去后微球不会嵌入而是仍留在支承层12的表面。此外,支承层12对反光成分或其他待嵌入其中的颗粒物质有良好的粘附性,它协助支持这些颗粒防止它们穿透入磁性层,并且可能可协助处于不需要的方向的磁性颗粒6定向。乙烯基聚合物(含有至少50重量%的聚合的乙烯基单体单元的聚合物)尤其适用作为层12的材料,这是因为它们在公路环境中的韧性、耐磨性和耐久性。基于乙烯基聚合物的支承层一般可进行增塑以提供所需的挠性。支承层12可以不染色也可以染色以赋予制品以颜色,而且磁性层一般染成不同的颜色,以便在支承层最终因交通磨损而除去后使颜色具有连续性。图3的实例300的其他方面在美国专利No.4,117,192中有一般性的描述(除了磁性颗粒6之外)。
图4显示了实例400的放大的横截面图,它是优选的本发明可移动的、适型的、磁性道路标志带。这种类型的道路标志在美国专利No.4,299,874中有一般性描述(除了此处的创造性方面)。实例400基本上与图3的实例300相同,不同点在于粘合层18包含纺织的或非织造的纤维织物21,该织物21被埋入并由粘合层所浸渍。图4中所示的粘合层的亚层20位于磁性层2和纤维织物21之间,而另一粘合剂亚层22位于织物背对磁性层2的一侧,从而形成本发明带的外底面,尽管并不需要在织物21和磁性层2之间有粘合剂。像图1和2的例子一样,可以在磁性层2相对的粘合层18上含有衬垫材料(未标出)。
纤维织物优选被埋入粘合层中,而且有足够多的孔且纤维充分分散从而使粘合剂能浸透,即包围织物的各根纤维。纤维的分开程度典型地而且优选地为平均小于1毫米。任选地,不规则的纤维织物可包含连续的纵向和横向的增强束,比如某些已知的商品名BAYEX(可从BAYEX,Incorporated.,Albion,New York处得到)的纤维织物。一种有用的纤维织物是商品名为BAYEX XP483的织物,它包含两层0.5oz remay非织造布,它们夹心式地位于交叉编织的1000旦尼尔PET纱构成的材料的两侧,各纱股间隔2.3英寸(5.84厘米)。
当纤维织物被埋在粘合层中时,在除去条带时从道路上会除去至少一大部分粘合剂。然而如果纤维织物被埋在磁性层2(或者介于层2和粘合层18之间的适型层)中而不埋在粘合剂中的话,例如通过用聚合物材料和磁性颗粒浸渍织物从而在织物上形成磁性层并嵌有微球,那么也可以达到良好的粘合剂除去效果。本发明的这些制品最好容易除去,这样它们可以用机器除去以便再编码或替换制品的一部分。
在某些实例中,纤维织物应有足够的伸缩性,在破裂之前应能在所有方向上伸缩至少20%,较佳地至少伸缩50%。如果使用纵向和横向增强的纤维织物,如已知的商品名为BAYEX的种类,可以获得方向性的适型性,即制品一般不能沿纵向伸缩但是可以沿道路中的凸起部附近对角伸缩。较佳的纤维织物包括纺粘型聚酯,它具有优良的耐久性和耐候性;纺粘型聚酯是聚酯纤维长续丝的片型产品,其中纤维长丝不规则排列、高度分散而且在丝接头处粘结。在拉伸时可提供更高的伸长率和残留力更低的卷曲纤维形式也特别优选。其他随机分布的纤维和其他聚合物型的纤维(即聚烯烃和丙烯酸类)的非织造片也可以使用。
在实例400的所有的描述形式中,纤维的分布使纤维在多个方向(除了存在长束的方向)上延伸,这样对多个方向上的撕裂强度有贡献从而增加拆卸性。用梯形撕裂强度测试法(ASTM D1117,14段:在测试样品上标出一梯形,其高为75毫米、平行边(底边和顶边)尺寸为100毫米和25毫米;样品的非平行边用拉伸测试机的夹子夹住,然后施加连续增加的负荷,施加方式是使撕裂在样品上扩展;测得的绝对力被认为是此处的梯形撕裂强度)测量,织物在任何方向上的强度应至少为2而且较佳地至少为5kg/cm宽度,从而提供对裂口或其他切口耐受性。这些裂口或切口是板材在道路上可能会发生的而且在从道路上除去制品时可能会导致制品被撕裂。
其中存在纤维织物的带子的实例400,其抗拉强度至少为0.5kg/cm宽度,较佳地至少为1kg/cm宽度。尽管有良好的抗拉强度,但是所有的本发明制品所表现出的残留力应当低到使其对道路表面的不规则始终有良好的适型性。该残留力一般被描述为贯入式的蠕变回复,正如本文中进一步解释的那样。
尽管上述的残留力特性是制品实例400的特征,但是最好增强织物本身具有这种特性而不论制品400的其他部分是否有这种特性。
在制备粘合层中含有纤维织物的本发明制品时,一般是用液态粘合剂(100%或更少的固体)浸渍纤维织物,例如让织物通过刮刀式涂胶机。按这种方式,可将足够的粘合剂涂在增强织物上,从而使其可粘合于磁性层;或者先在磁性层上涂覆一层粘合剂,然后再放置浸渍过的织物,然后涂布额外的粘合剂,从而形成粘合层的下半部分。
图5显示了图3实例300的另一种形式的一部分的放大横截面图。图5的实例500的特征是具有位于磁性层2和弹性层12之间的适型层24。这种结构可以这样制造:将常规的适型道路标志带(如已知的商品名为STAMARK(永久性的)或SCOTCHLANE(拆卸式的)(两者都可从Minnesota Mining and ManufacturingCompany("3M"),St.Paul,Minnesota处购得)的种类,每种都包括层24和12)用适当的粘合剂与磁性层2层压在一起。然后用众多方法中的任何一种,如辊涂、刮刀式涂胶、喷涂等涂布粘合层8。
图6显示了实例600的放大横截面图,实例600是本发明的另一种磁性道路标志。如图所示,折射率为约1.5-2.0的微球14被埋在层24的突起顶部处(约20-80%),而且在层24突起之间的谷底中被完全埋入。磁性颗粒6在层24中的存在方式与本发明的其他实例相同。这种结构的制品和方法在美国专利No.4,388,359中有一般性的描述(除了此处的发明特征)。基层24可形变,从而一般可在热和压力下被压纹。突起一般至少1毫米高,且间隔约1毫米。侧面应与基片平面形成至少30度的角,较佳地至少60度的角度以便使反光最大。
图7显示了与图6实例600相似的实例700,不同点在于反射珠仅粘于突起的侧面和一小部分顶面,其中粘结使用有机结合料26,如热塑性或热固性的“珠粘”材料。一种这样的结合料是基于乙烯基的、含有白颜料的热塑性树脂,在美国专利No.4,117,192中有描述。其他合适的珠粘材料包括:通过将聚己酸内酯二醇和三醇与1,6-己二醇二异氰酸酯衍生物反应而形成的二组份聚氨酯;在美国专利No.4,248,932;3,436,359和3,580,887中所述的环氧树脂;在美国专利No.4,530,859中所述的嵌段聚氨酯组合物。同样合适的珠粘材料是由水分引发型固化剂和聚异氰酸酯预聚物构成的聚氨酯组合物。水分引发型固化剂较佳地为噁唑烷环。这类组合物在美国专利No.4,381,388中有描述。
制品700的结构细节在美国专利No.4,988,555和4,988,541中有进一步的描述(除了此处的发明性特征)。
II.用于适型磁性层的结合料材料
磁性层必须能够被剩磁性地磁化,而且最好与制品所用于的表面是适型的。
A.适型性试验
材料所需的适型性可用贯入式蠕变回复测试表示,正如美国专利No.5,127,973(Sengupta)中一般性阐述的那样。在这个基于等温热机械分析的测试中,让探头与测试材料样品接触,在探头上施加负荷,让探头插入待监测的样品中。一段时间后,撤去探头上的负荷,当让样品回复时监测探头的位置。测试一般在氦气中,用温度程序器控制的热机械分析仪组件进行,如由Perkin Elmer DSC-2温度程序器控制的Perkin Elmer TMS-1热机械分析仪。使用探头尖的直径限定的(对Perkin Elmer设备而言一般为1毫米)平头贯入式探头组件。
制备待测试的材料的样品,使其具有约0.8毫米的均匀样品厚度和约3毫米×3毫米面积尺寸。将切割的样品转至小的铝盘上,然后置于热机械分析仪的样品台上。
将1克负荷施加于探头上,放开探头让其落在样品上。与样品接触约3-5秒后,撤去1克负荷,让样品休息。这导致位于样品之上的探头尖处于0负荷状态。将热机械分析仪的温度控制室升高,包围样品台,让样品在所需的测试温度(一般约为室温或30℃之内,这是安装本发明板材时道路的典型温度)下达到热平衡。让样品在测试温度下平衡约5分钟,并且探头始终与样品表面接触而处于0负荷状态。
让探头处于0负荷,开始用获得的探头位置数据建立0负荷基线。在一短时间(约20秒)后,将20克的质量置于探头上,当探头插入样品时监测探头的歪斜情况。让该负荷在样品上维持2分钟,然后从探头上撤去20克的质量从而再获得用于测试回复步骤的0负荷状态。至少再监测样品回复2分钟。根据在测试中获得的蠕变回复数据图而测得在施加负荷后2分钟时的贯入量和撤去负荷后2分钟时的回复百分比。
在所述的测试中,已发现对于有用的适型层,直径为1毫米的探头通常插入至少0.05毫米,较佳地插入至少0.08毫米。这种插入值表示,在铺设板材时所用的贴合压力和典型的其后来自道路上通行车辆施加的压力之下,该层达到了所需的适型性。在本发明的某些制品中的顶层优选是硬的(如用于十字路口的道路标志,如在美国专利No.5,127,973中所述的),而且在所述的测试中发生的插入小于0.05毫米。
另一方面,为了减少弹性回复(弹性回复可能会使板材从道路上松开),在撤去负荷后适型层应回复不超过65%的探头插入距离,较佳地不超过50%插入距离。
使用时,适型层一般足够厚从而使该层的材料可以进入它所贴合的表面的裂缝中,并且与整个不规则表面的大部分保持接触。一般,适型层应至少厚1/4毫米,而且较佳地至少厚1/2毫米。与所述的适型性相一致,适型层最好是可伸缩的或可变形的材料。例如,对于1厘米宽的样品而言,适型层优选的是在0.05秒-1的变形速度下伸长至少50%才破裂。
作为更简单的测试,通过用手指简单地触摸和检查样品,道路标志领域的技术人员可利用经验来一般性地确定某种特定的适型层材料样品是否具有所需的蠕变回复特性。这种“手触”的特性常用于每日的测试中,而且是实施例章节的使用方法。
B.非交联的弹性体
非交联的弹性体前体是一种优选的、在本发明制品中使用的适型有机结合料材料,如在美国专利No.4,490,432中所述。这种粘弹性材料会吸收道路来往交通的力和压力,而不会产生内部的、易使标志从道路上脱开的力。本文中用“弹性体前体”来指能够被交联、硫化或固化从而形成弹性体的聚合物。“弹性体”被用于指这样的材料,它能够拉伸到至少约为原来尺寸的2倍而不会破裂并且一旦除去了拉伸力之后会快速地基本上恢复到其原来的尺寸。丙烯腈-丁二烯聚合物是特别有利的弹性体前体,因为它们有高耐油性。其他有用的、提供良好耐油性的非交联弹性体前体包括氯丁橡胶和聚丙烯酸酯。天然橡胶和苯乙烯-丁二烯聚合物也可使用。在非交联弹性体前体成分中优选加入增容树脂,尤其是卤代聚合物如卤代链烷烃,但是烃类树脂、聚苯乙烯或聚环二烯也可以。它们能与弹性体前体成分溶混或形成单一相。当使用这种结合料时,增容树脂优选占适型层中有机组份的至少20重量%。
为了实现热塑性增强聚合物和这种系统中其他成分的有效混合,增强聚合物应在约75-200℃温度下软化。有用的热塑性增强聚合物包括:聚烯烃、乙烯基共聚物、聚醚、聚丙烯酸酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚酯、聚氨酯和纤维素衍生物。为了实现所需的增强作用,聚合物一般作为自支承的(self-supporting)可伸缩连续膜应能被挤出,其代表是分子量为75,000-100,000或更高的低密度聚乙烯和分子量为20,000或更高的线性低密度聚乙烯和高密度聚乙烯。
对于每100份非交联的弹性体前体,应含有至少5份但一般不超过100份的热塑性增强聚合物,而且较佳地应含有约10-50份。该比例可在所述的范围内变动,这取决于组合物中所含的其他成分的数量,尤其是含有的磁性和非磁性填料的数量和种类。
C.其他结合料
在本发明的其他优选制品实例中,适型层有两个主要组份:延性的热塑性聚合物和非增强的非磁性矿物颗粒。较佳地,热塑性聚合物是聚烯烃。这些结合料在美国专利No.5,194,113中有一般性的描述。
适用于这些结合料的聚烯烃包括:聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和这些材料的共聚物。较佳地,聚烯烃是聚乙烯或与部分丙烯、丁烯、己烯或辛烯单体一起制备的线性聚乙烯共聚物。较佳地,聚乙烯是超低密度聚乙烯(ULDPE)。超低密度聚乙烯意味着密度不大于0.915克/立方厘米的线性乙烯共聚物。合适聚合物的熔体指数用ASTM方法1238-79测量不大于300克/10分钟。复合材料的最佳聚合物组份的熔体指数用ASTM方法D1238测量时应小于约20克/10分钟。
优选与约3-8摩尔%的辛烯形成的乙烯-辛烯共聚物ULDPE,最佳地是与约5摩尔%辛烯形成的ULDPE。例如Attane 4001牌号的ULDPE、Attane 4002牌号的ULDPE和Attane 4004牌号的ULDPE(可从Dow Chemical Company,Midland,Mich.处获得)都是合适的组份。这些聚乙烯的密度约为0.880-0.915克/立方厘米,而其熔体指数为1.0-3.3克/10分钟,而且认为含有约4.5摩尔%的辛烯。
聚合物的密度表明了在本体聚合物中的结晶度。对于与α-烯烃之外的共聚用单体形成的乙烯共聚物(如乙烯-乙酸乙烯或乙烯-丙烯酸共聚物),具一定结晶度的聚合物与相同结晶度的聚乙烯相比可以有不同的密度。因此,当选择或预测这些聚合物的耐久性时,考虑它们的结晶度而不是它们的密度将更为合适。
本发明的另一种优选的制品例子采用了含微孔热塑性聚合物的适型层,它所形成的制品的特征是,当用标准的抗拉强度测试设备进行测试时,在一次拉伸至原来样品长度的115%之后,表现出至少25%非弹性形变(ID)。从更广意义上说,尽管整个制品的ID较低,但是人们在板材结构中可以使用拉伸至其原来长度的115%之后至少有25%ID这一特征的基板。上表面可例如通过着色或反射而用作标记记号。
如本文所用,术语“热塑性聚合物”指结晶的或非结晶的、可在一般熔化条件下加工的常规聚合物,以及一般不认为可熔化加工的、超高分子量级的这类聚合物。术语“熔化温度”指与相容的液体混合时,结晶性热塑性聚合物发生熔化的温度。
术语“微孔的”是指在整个材料的微观大小的孔或孔隙(即在显微镜下可看见但用肉眼看不见)中有稀释剂相或气体如空气。尽管孔不必相互连通,但是它们可以是连通的。在本发明这类制品中的微孔基板中的典型孔大小为100埃-4微米。
术语“结晶的”,当在本文中用于热塑性聚合物时,包括至少部分结晶的或半结晶的聚合物。可结晶的聚合物是那些在受控条件下从熔体开始冷却会自发地形成几何上规则的和有序的化学结构,而且结晶聚合物是那些通过X线衍射分析表明有此类结构并且在差示扫描量热法(DSC)分析中有明显的峰的聚合物。结晶温度指处于热塑性聚合物和相容的液体的熔融混合物中的聚合物会结晶的温度。
术语“固相稀释剂”指这样的材料,它在制造微孔聚合物的过程中是溶剂但是在室温(约24℃)下为固相。这种固相稀释剂可保留在完成的基板中。
凝胶是含有高分子量聚合物的被分散组份(在本描述中指热塑性聚合物)和一般为低分子量的分散介质(溶剂或稀释剂)的材料。两种组份在整个材料体积内是几何上连续的,聚合物相构成了一个三维的连续织物络;而稀释剂则填充在织物络中的剩余体积中。凝胶表现出固体特有的而非液体特有的机械性能:可测量的弹性模量,该模量对所述的聚合物而言一般相当低;以及较低的屈服应力。
用于本发明例子中的这种适型层中的热塑性聚合物包括:聚酰胺、聚酯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚烯烃、含二烯的聚合物聚(偏氟乙烯)、聚四氟乙烯和含聚乙烯的聚合物。代表性的聚烯烃包括:高密度和低密度聚乙烯、乙烯-丙烯-二烯三聚物、聚丙烯、聚丁烯、乙烯共聚物和聚甲基戊烯。聚乙烯在此处应被理解为指任何种类的可含有少量(如不大于5摩尔%)的一种或多种与其共聚的其他(链)烯烃,如丙烯、丁烯、戊烯、己烯、4-甲基戊烯和辛烯的乙烯聚合物。还可使用热塑性聚合物的混合物。在描述中,HMWPE(高分子量聚乙烯)的分子量为100,000-1,000,000,较佳地为200,000-500,000。UHMWPE(超高分子量聚乙烯)的分子量为至少500,000,较佳地为至少1,000,000。
热塑性聚合物可在其中混有数量有限从而不干扰微孔基片形成或磁性颗粒定向(如果在这种适型层中含有磁性颗粒的话)的某些常规非磁性添加剂材料。这种非磁性添加剂包括:染料、增塑剂、紫外辐射稳定剂、填料和成核剂。聚合物中的非磁性填料一般是已知的,其中某些例子包括:硅酸盐(如粘土、滑石或云母);和氧化物(如氧化铝、氧化镁、氧化硅或二氧化钛)。
如美国专利No.4,726,989中的成核剂可用作原料。成核剂的例子是二亚苄基山梨糖醇(dibenzylidine sorbitol)、二氧化钛、己二酸和苯甲酸。
在制造多孔基片时,将热塑性聚合物与相容的有机稀释剂(即不会降解聚合物而且热塑性聚合物至少可部分与其溶混的稀释剂)混合。稀释剂在热塑性聚合物的熔化加工温度下会溶解至少相当一部分聚合物,但是在冷却至低于熔化温度或结晶温度的温度时会与聚合物分相。在室温条件(约25℃)时,稀释剂一般是液态或固态。
在大气压下,液态稀释剂优选有较高的沸点,至少与热塑性聚合物的熔化加工温度一样高,较佳地至少高20℃。液态稀释剂与给定的热塑性聚合物的相容性可通过加热聚合物和液态稀释剂形成清澈的均质溶液而加以确定。如果在任何浓度下都不能形成这样的溶液,那么该液体与聚合物是不相容的。对于非极性聚合物,一般使用具有类似的室温溶解性参数的非极性有机液体。极性有机液体一般用于极性聚合物。某些用于聚烯烃的稀释剂是:脂族或芳族烃如甲苯、二甲苯、萘、丁基苯、对-异丙基苯、二乙基苯、戊基苯、一氯代苯、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、煤油、1,2,3,4-四氢化萘或萘烷。
用于制备微孔热塑性聚合物的某些代表性的热塑性聚合物和液态稀释剂的共混物的例子是:聚丙烯和矿物油、二苄基醚、苯二甲酸二丁酯、苯二甲酸二辛酯或溶剂油(mineral spirit);聚乙烯和二甲苯、萘烷、癸酸、油酸、癸醇、矿物油或溶剂油(mineral spirit);聚丙烯-聚乙烯共聚物和矿物油;聚乙烯和苯二甲酸二乙酯、苯二甲酸二辛酯或甲基壬基酮。
热塑性聚合物和稀释剂的相对数量可根据每个系统而变化。热塑性聚合物和稀释剂的共混物可含有约1-75重量%热塑性聚合物。对于HMWPE,优选在稀释剂中使用约20-65重量%(更佳地为约30-50重量%)聚合物,而对于UHMWPE,优选使用低于30重量%的聚合物,更佳地为低于20重量%。成核剂的数量为每100份聚合物中存在0.1-5重量份数。
一般,固相稀释剂可选自任何在高温下可与热塑性聚合物相容的材料(符合上述的固态溶剂的定义和稀释剂的标准)。如果固态溶剂留于基片中,那么当在室温下作为膜或片而浇注时它应当是挠性的和可形变的。对于聚乙烯而言,这种材料可包括但并不限于:低分子量的聚合物和树脂;即分子量足够低从而能使聚合物型稀释剂基本上与聚乙烯熔体溶混。
有用的固态溶剂的例子是石油微晶蜡或合成蜡。用作固态溶剂的蜡的物理特性对形成的凝胶膜的适型性有很大的影响。脆的蜡产生脆的凝胶,坚固的蜡产生坚固的膜,而柔软的、可形变的蜡产生适型的膜。
微晶蜡的分子量一般比普通石蜡高,碳数目为30至更高的80。支链烃在微晶蜡中占多数,分支度一般为70-100%。聚合物型稀释剂可用于聚乙烯,而且可与非聚合物型稀释剂共混。
在道路标志应用中,构件材料应能够忍受在炎热的夏天黑沥青道路上超过60℃的温度。在这种温度下,基于蜡的凝胶会产生某些蜡组份的液态渗出物。一种优选的具有凝胶适型性和高温行为的蜡是Allied AC1702,这是由Allied ChemicalCompany提供的合成聚乙烯蜡。然而在高温下,含有这种蜡的凝胶本身会渗出软蜡。向稀释剂中加入诸如EPDM橡胶之类的聚合物组份,可以缓和该问题。
有数种方法可制造微孔基片。一类方法被称为热诱导的微孔相分离法,其中又有两种:一种以美国专利No.4,539,256(Shipman)为代表,其中相分离取决于热塑性聚合物的结晶情况;另一种以美国专利No.4,519,909(Castro)为代表,其中相分离取决于在不同温度下聚合物和稀释剂的溶解度差异。
第二类方法被称为凝胶挤出法(geltrusion)或凝胶法。一般,通过首先将热塑性聚合物与稀释剂(如矿物油)一起加热至某一温度一段足够长的时间,形成溶液(与纯聚合物熔体相比粘度较低),从而赋予热塑性聚合物(一般是分子量异常高因而难以用常规熔化方法加工的种类)以微孔性。将溶液形成所需的形状(例如通过挤出),然后处于该形状以一定速度冷却(低于结晶温度或熔化温度),并冷却至足以在稀释剂和聚合物之间发生相分离的温度(例如在挤出机出料时进行骤冷)。
与从稀溶液中沉淀出来不同,在凝胶法中残余程度的分子缠结会使聚合物微晶(在可结晶的聚合物的情况中)结成凝胶,在凝胶中稀释剂被松散地包含着。如果骤冷或冷却得足够快,那么在溶液中的缠结程度会在凝胶固化时保留下来。在形成固体之前,冷却一直继续。
当在诸如图6和7所示的制品中用这种类型的适型层时,可从固体中去除小部分稀释剂(如通过提取、压缩或蒸发)。少量稀释剂被提取的微孔热塑性片,在需要有孔隙或膜需要被方便地压缩或要减小厚度的应用场合是有利的。然而,大部分稀释剂应留在图6和7所示的结构中,从而使突起部不太易形变。
如上所述,适型性可用简单方法凭经验进行测试。对于采用微孔热塑性适型层的本发明制品,简单的测试法是用手将测试样品压向复杂的、粗糙的或有纹路的表面,如混凝土块或沥青复合道路,然后取下,观察表面粗糙特征在材料上被复制出来的程度。通过观察复制出的粗糙度随时间而消失的趋势,可以衡量弹性回复。
更定量的非弹性形变的测量是按下列程序进行的:1.(以例如300%/分钟的速度)在抗拉强度设备上牵拉待测试带(用于抗拉强度测试的标准条带尺寸),直到拉伸到某一预定量如15%。2.使拉伸应力下降至0,消除形变。3.重复拉伸形变,在样品被重新拉紧之前没有观察到力。4.在第二次牵拉时首次观察到力时的形变是第一次形变中有多少是永久形变的测量值。5.非弹性形变(ID)被定义为该变形除以第一次形变(如15%)。完全弹性的材料或橡胶其ID为0%。用于本发明中的适型材料应有低的形变应力和高于25%,较佳地高于35%,更佳地高于50%的ID。
III.磁性颗粒
最有希望的磁性颗粒的选择是分散在有机结合料基质中的永久性磁材料颗粒的复合材料。能够被剩磁磁化的许多种磁性颗粒对于熟悉磁材料领域的人来说是已知的。适用于本发明的这种颗粒的主轴长度(定义为任何方向的最大长度)在约1毫米(1000微米)至约10纳米(0.01微米)之间。优选范围是约200微米至约0.1微米。磁性颗粒的饱和磁化强度可以在约10-250emu/g(电磁单位/克),而且较佳地为大于50emu/g。这些颗粒的矫顽磁性为约100-20,000奥斯特,较佳地为约200-5000奥斯特。矫顽磁性小于约200奥斯特的颗粒会太容易地被意外地消磁,而矫顽磁性大于500奥斯特的颗粒需要较昂贵的设备来完全磁化。
一类高性能的永久性磁性颗粒是稀土金属合金型材料。将这种颗粒掺入聚合物型结合料的例子包括在美国专利No.4,497,722(它描述了使用钐-钴合金颗粒)和欧洲专利申请No.260,870(它描述了使用钕-铁-硼合金颗粒)。出于下列原因,这些颗粒并不最适合于本应用:
1)这些合金较贵,
2)这些合金在长时间的户外暴露条件下会过度腐蚀,和
3)这些合金的矫顽磁性一般大于5000奥斯特。
许多种其他类型的金属或金属合金永久性磁性颗粒是可获得或可制造的。它们包括铝镍钴磁钢(铝-镍-钴-铁合金)、铁、铁-碳、铁-钴、铁-钴-铬、铁-钴-钼、铁-钴-钒、铜-镍-铁、锰-铋、锰-铝和钴-铂合金。所有这些材料都可以使用,但不是最佳的。
最佳的磁性材料是一类稳定的磁性氧化物材料,即已知称为磁性铁氧体的材料。一种特别优选的材料是磁铅石结构的六方形相,即通常已知的钡六方铁氧体(barium hexaferrite),它一般以平的六方形片晶形式生产。锶和铅可部分或全部替代钡,而且许多其他元素也可部分替代铁。因此,锶六方铁氧体也是优选材料。另一类优选材料是立方铁氧体,它有时以立方体颗粒形式产生,但更多地是以针形、或针状的颗粒形式产生。例子包括磁铁矿(Fe3O4)、磁赤铁矿即γ氧化铁(γ-Fe2O3)、这两种化合物的中间体,以及这两种化合物的钴取代物或其中间体。所有这些磁性铁氧体都以较低的价格大量生产,而且在长时间的户外暴露条件下是稳定的。它们的矫顽磁性在最优选的200-5000奥斯特的范围内。
二氧化铬是另一种可用作本发明的磁性颗粒的材料,因为其居里温度低,所以它便于利用热剩磁性(thermoremanent)磁化法。
磁性颗粒一般高填充量地分散于聚合物基质中,一般占磁性层的至少1体积%。颗粒的含量难以超过材料的约75体积%。优选的填充量是约30-60体积%,更佳地为约45-55体积%。为了获得最高的磁力,颗粒应基本上是磁畴大小的、各向异性的颗粒,而且足够数量的颗粒的易磁化轴应基本上平行排列从而使磁性材料本身呈各向异性。在美国专利No.2,299,275和3,359,152中所述的、用于加工填充颗粒的基质材料的机械方法,优选用于提供高程度的磁定向。大体上呈片状且其易磁化轴垂直于各片的共同平面的铁氧体,尤其是钡铁氧体(但也可以是铅或锶铁氧体)一般是优选的颗粒材料,但是其他具有永久磁性的材料如氧化铁颗粒或锰-铋颗粒或受保护而不被氧化的铁颗粒等也能使用。
在混合后,组份混合物用砑光辊加工或挤出,形成平整的带材,然后加工成所需厚度的薄片材。一般,形成的片材其厚度至少约0.25毫米,较佳地至少约1毫米,但是一般而言片材厚度小于约5毫米,而且较佳地小于3毫米厚。对于厚的磁性层,可采用体积填充量较低的磁性颗粒。
如上所述,已发现砑光后的板材在下网(downweb)方向上的抗拉强度远大于横网(crossweb)方向的抗拉强度,即其下网抗拉强度比其横网抗拉强度高至少约20-25%对便于加工和便于铺设都是有利的,而较低的横网抗拉强度可使板材对路面的适型性更好。本发明的磁性层一般其下网抗拉强度至少为10公斤/平方厘米(25℃),而且较佳地为至少25公斤/平方厘米(下网)。
3种周期性换向磁化方式是可行的。第一种,磁化方向垂直于制品平面。第二种,磁化方向为横向即宽度方向。第三种,磁化为纵向即长度方向。最佳方式由若干因素的相互作用所决定,这些因素包括:
(a)用于确定和控制位置的最佳输出信号;
(b)对磁粉的矫顽磁性要求;
(c)为了获得最大输出而在磁化方向上使磁性晶体易磁化轴定向的容易程度;和
(d)在优选方向上使条带磁化的容易程度。
IV.非磁性填料
在组合物中一般含有非磁性填料,至少为了使其着色但是较佳地是为了增加其他的特性如所需的增强效果、伸展性、表面硬度和耐磨性。片状填料即具有片状形状的填料如硅酸镁、滑石或云母等是优选的,因为已发现它们可赋予最佳的耐磨性和下网强度性能。此外,片状填料具有高表面积对体积之比,这提高了它们的增强能力。
在磁性填料之外,也可含有其他的非磁性填料如针形的或珠形的填料,但是其程度不应影响所需的磁性颗粒易磁化轴的定向能力。
在本发明的板材中还可含有其他任选的成分,如紫外线吸收剂、颜料和各种添加剂。
V.粘合剂
尽管可以采用许多种化学的和机械的粘合方式,但是在本发明的板材底部的粘合层优选压敏型粘合剂(PSA),这样板材可以被压向道路而且以可除去的方式粘合于道路。粘合层应提供至少0.2公斤粘附力/厘米宽度,较佳地至少0.5公斤粘附力/厘米宽度(在用ASTM D1000,36-38段中所述的180度剥离测试中)。在该测试中,一块钢板被用作测量对其粘附力的标准板。合适的压敏粘合剂包括橡胶-树脂粘合剂(如在Freeman的美国专利No.3,451,537中所述的)和丙烯酸酯共聚物(如在Ulrich的美国专利No.Re.24,906中所述的)。层8的厚度较佳地为约0.038-0.051厘米(5-20密耳)。
有用的粘合剂包括增粘的压敏粘合剂。在室温下,PSA一般是而且最好是干粘的或永久性粘的,它用手压即可粘于基片,而不需要用水、溶剂或热来活化。
用于本发明的PSA选自下组:丙烯酸烷基酯(alkylacrylate)聚合物和共聚物;丙烯酸烷基酯和丙烯酸的共聚物;丙烯酸烷基酯、丙烯酸和乳酸乙烯酯的三元共聚物;烷基乙烯基醚聚合物和共聚物;聚异亚烷基(polyisoalkylenes);聚二烯;二烯-苯乙烯共聚物;苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物;聚二烷基硅氧烷;聚烷基苯基硅氧烷;天然橡胶;合成橡胶;氯化橡胶;乳胶绉胶(crepe);松香;氧杂茚树脂;醇酸聚合物;和聚丙烯酸酯,以及它们的混合物。例子包括聚异丁烯、聚丁二烯、或丁二烯-苯乙烯共聚物及它们的混合物(这些聚合物和共聚物最好不含反应性基团,即在空气存在下不会氧化);与其他树脂和/或油混合的聚硅氧烷型化合物如聚二甲基硅氧烷和聚甲基苯基硅氧烷。
有用的PSA还包括增粘的热塑性树脂和增粘的热塑性弹性体,其中增粘剂含有一种或多种增加组合物粘性的化合物。一种可用作干粘型PSA的增粘热塑性树脂的例子是,已知商品名为VYNATHENE EY902-30(可从Quantum Chemicals,Cincinnati,Ohio处获得)的乙酸乙烯/乙烯共聚物与基本上等量的已知商品名为PICCOTEXLC(一种水-白色热塑性树脂,其制备是环及球软化点约87-95℃的α-甲基苯乙烯和乙烯基甲苯共聚,可以从Hercules Incorporated,Wilmington,DE处获得)和WINGTACK 10(一种液态脂族C5石油烃树脂,可从GoodyearChemical处获得)的增粘剂,以及有机溶剂如甲苯的混合物。用作干粘型PSA的增粘热塑性弹性体的例子是,已知商品名为KRATON G1657的苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-苯乙烯嵌段共聚物(可从Shell Chemicals处获得)和一种或多种已知商品名为REGALREZ的低分子量烃树脂(来自Hercules)以及如甲苯之类的有机溶剂的混合物。这两种制剂都可用刮刀式涂胶机涂覆并以空气干燥,或者在空气干燥后进行烘箱干燥。当然,本发明并不限于使用这些具体的热塑性树脂、热塑性弹性体和增粘剂的组合。
一小类优选的PAS是丙烯酸型共聚物粘合剂,如在美国专利No.Re24,906中所述的,因为它们的存放时间长而且在大气条件下不会脱粘。这种丙烯酸型共聚物的一个例子是95.5∶4.5(都是重量份数)的丙烯酸异辛酯/丙烯酸共聚物。另一种优选的粘合剂是这两种单体以90∶10重量比混合的共聚物。其他优选的粘合剂是丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸的三元共聚物;丙烯酸异辛酯和丙烯酰胺的共聚物;以及丙烯酸异辛酯、乙酸乙烯酯和丙烯酸的三元共聚物。
用于本发明的增粘的丙烯酸PSA可用含有有机溶剂如庚烷∶异丙醇溶剂混合物的涂覆组合物形式进行涂覆,随后蒸发掉溶剂,形成压敏的粘合剂涂层。当基片是反光片材时,层8的厚度优选为0.038-0.11厘米(5-15密耳)。
还可使用聚有机-硅氧烷型PSA。合适的硅氧烷PSA是,与常规在道路标志带中使用的PSA相比,那些在0-50℃的温度下表现出压敏粘合行为、具有更佳的冲击性能而且可在低温产生粘合作用的种类。
优选的聚有机硅氧烷PSA,能够在比以前接受的作为道路标志带铺设的标准温度明显低得多的温度下有效地铺设和使条带粘附于路面。然而,本发明在低温下的优点,只有与在低温下仍有挠性和适型性的道路标志板材(如Foil型条带)一起使用时才能充分体现。
合适的硅氧烷PSA,当涂成3密耳(76微米)厚的聚酯背衬时,其特征是在21℃,21.4英寸(54厘米)/分钟的剥离速度下,从不锈钢上以90度剥离的强度为约1.0-6.0磅/英寸宽度(1.8-10.5NT/cm),而且在2℃测试时剥离强度大于0.25磅/英寸宽度(0.4NT/cm宽度)。当进行上述剥离测试时,用直径1.5英寸(3.8厘米)的硬橡胶辊(70肖氏A硬度)以5磅的压力压二次,将样品层压于不锈钢板上。停留一段时间(一般为5分钟),然后进行剥离。低温测试是在2℃的冷室中进行的,而且所有的设备和材料都是2℃从而使铺设、停留和剥离都是在低温下进行。
合适的硅氧烷PSA,当涂成位于2密耳(51微米)厚的聚酯背衬织物上的3密耳(76微米)厚的涂层时,其特征是双筒粘着强度(如美国专利No.5,310,278所阐述)在标准的抗拉强度测试设备上以21.4英寸/分钟(54厘米/分钟)的拉伸速度下,在21℃至少为0.75磅/英寸宽度(1.3NT/cm宽度),而在2℃测试时至少为0.5磅/英寸宽度(0.8NT/cm宽度)。
VI.制造方法
在采用苯乙烯-或丙烯腈-丁二烯橡胶等的例子中,可用常规的橡胶加工方法来生产适型的磁性层,它也可具有其他层的功能。混合一般地是在某些类型的大型的、批量式或连续式的橡胶捏和机如密闭式混炼器或双螺杆挤出机中进行。磁性层2可以在重型滚筒间压制(砑光)而成,然后再切成所需的宽度,或者直接通过模具挤出而成,或者通过这些方法的组合。如果挤出的材料离开模具时是半液态的,那么所需的磁性颗粒在所需方向上的磁定向可以通过使用模具出口处的电磁铁或永久磁铁完成。
如果挤出材料是橡胶状的而不是液态的,那么磁定向可能不成功,但是通过机械处理能实现定向。片状颗粒如钡六方铁氧体(barium hexaferrite)对机械处理会响应,即让其平面按板材的平面定向。因为这些颗粒的易磁化方向是垂直于其平面的方向,所以本发明制品的易磁化方向也是垂直方向。针状颗粒会在平面中沿其长轴方向排列。因为易磁化轴对应于针轴,所以含有这种颗粒的制品的易磁化方向是横向的或纵向的。在挤出过程中发生的纵向流动会促进纵向的定向而不利于横向的定向。
VII.安装方法
用众多设备中的任何一种,如手推式给料器(dispenser)、“车后”式给料器和内装式给料器,可以将本发明的磁性制品以条带形式安装在道路或其他地方。美国专利No.4,030,958(Stenemann)公开了一种合适的、车后式给料器,它可用于将本发明的背衬粘合剂的条带形式的制品铺设在路面上。该设备包括:
a.一个框架;
b.一个位于框架上的、可转动地支承条带卷的支承件;
c.用于将条带铺设在道路表面的铺设头;包括
i.可移向路面和从路面移开的啮合滚筒;
ii.用于让条带靠近啮合滚筒的保位装置(keeper means),从而啮合滚筒移向路面的运动会挤压条带使其与路面啮合;
iii.压力滚筒,在啮合滚筒使条带与路面啮合后它用于压紧条带;和
iv.切割装置,在啮合滚筒已经从路面上移开后它用于切割在啮合滚筒和压力滚筒之间延伸的条带;
d.位于条带卷和铺设头之间的储存装置,它具有一组导向器,而条带穿过这些导向器,该导向器可从第一个位置(在该位置时条带从条带卷到铺设头需经过S形路线)靠可调节的偏压而移动至至少第二个位置(在该位置时可为条带提供更直接的路线);
e.计时装置,它用于引发该啮合滚筒移向路面和移开路面;和
f.条带起始装置,它可在啮合滚筒移向路面之前由计时装置所引发,它含有放松储存装置上的偏压的装置,从而可使储存装置更易从第一个位置移动到第二个位置。
条带通过设备从供应卷连续地延伸到啮合滚筒,而且在该长度上条带处于拉紧状态。然而条带的铺设是平稳地进行的,没有猛拉条带或撕拉条带。在该操作中条带处于完全的控制之下,因此直线式地和按所需间隔地将其可靠地粘贴于路面,而且在自动的铺路操作中条带可快速地被铺设好。
可使用其他方法来安装本发明制品,如简单的手工铺设,或使用以前所述的机械固定装置。
VIII.移动对象引导系统
如上所述,本发明还包括一种引导道路上、仓库等场合中的移动对象的系统。本发明系统的最主要组件是本发明的适型磁性制品、至少一个监测该制品磁场的传感器和接受来自传感器的信号以警告或提醒移动对象的指示器。在图8中给出了一种典型的适用于引导人操纵车辆的本发明的横向位置指示系统(没有标出本发明的制品)。
A.传感器
已有大量的传感器和变换器可将本发明制品的磁信号转变成适合进一步处理的电压或电流。磁通门磁强计是高度灵敏的,但是对于这种应用而言太慢而且昂贵。霍耳效应传感器快、小型而且价廉,但是可能不够灵敏。最近,已有经济的固态磁致电阻(MR)传感器,它能快速而准确地测量低至10毫高斯的磁场(灵敏度小于0.01毫高斯)而消耗的能量小于1毫瓦,如在美国专利No.4,634,977和4,742,300中所公开的。一个潜在的问题是,将引导信号与钢筋或其他车辆等产生的磁“噪音”区分开。与约500毫高斯的地球磁场相比,10毫高斯的信号是较小的。然而,如果本发明的制品是以有规则交变的方式磁化的话,那么磁信号将是周期性的,其频率对应于车辆的速度。然后可用现代的信号处理技术将已知频率的信号从噪音中取出。
对空间中任何一点磁场的完整描述都需要测量3个相互垂直方向的磁场分量。装在车辆上的磁传感器可以用于测量一个、两个或全部3个方向上的磁场。两个或3个场分量的数字组合可用于计算出信号,该信号与车辆相对于本发明制品的横向距离相关。
一种可用于本发明以确定具有磁偶极的物体在平面上的范围和方位的设备和方法,在美国专利No.4,600,883(Egli等人)中有描述。该专利描述了一种用测量磁场扰动的设备来确定位于受到已知强度的外部磁场作用的某一区域中的铁磁性材料的方位θ和在该区域中的方向的方法,其中θ是从测量装置到铁磁性材料位置的直线与第一方向间的角度,而第一方向是外部磁场在铁磁性材料位置处的方向。该方法包括:测量外部磁场在测量装置处沿第一方向的第一扰动分量,测定外部磁场在测量装置处沿正交于第一方向且位于平面中的方向上的第二扰动分量,通过设第一分量等于(3cos2θ-1)而建立第一个方程式,通过设第二分量等于(3cosθsinθ)而建立第二个方程式,通过第一个和第二个方程式的比值而得到第三个方程式,然后从第三个方程式确定θ。揭示的用于完成该方法的设备包括一个双轴磁强计和一个计算机(典型地,它包括:含有未扰动的磁场分量值的平均器(averager)或主内存、一个将未扰动的值从两个平面中磁场分量的扰动值中减去的减法器、和各种参数产生器和决定器(determinor))。在美国专利No.4,600,833中揭示的方法是使用计算机通过迭代法而计算θ。
B.指示设备
优选的指示设备包括至少一个喇叭、测量仪表、信号笛、电震、LCD、CRT、光及它们的组合等。在特定的情况下可能需要一种或多种指示设备。
实施例
结合下列实施例进一步阐述本发明的制品和系统,其中所有的份数和百分比按重量计算,除非另加说明。
在实施例中使用下列材料。
ParacrilB
一种可从Uniroyal Chemical Company(Akron,Ohio)处得到的中等丙烯腈含量的丁腈橡胶
Chlorez700S
一种可从Dover Chemical Corporation(Dover,Ohio)处得到的固态氯代链烷烃
Paroil 140 LV
一种可从Dover Chemical Corporation(Dover,Ohio)处得到的液态氯代链烷烃
PE NA249
一种可从Quantum Chemical Corporation,Emery Division(Cincinnati,Ohio)处得到的低密度的聚乙烯
硬脂酸
一种可从Humko Chemical Division of Witco Chemical Corporation(MemphisTennessee)获得的加工助剂
VanstaySC
一种可从R.T.Vanderbilt Company,Incorpoarted(Norwalk,Connecticut)获得的“螯合剂”型稳定剂
Santowhite晶体
一种可从Mansanto Chemical Company(St.Louis,Missouri)获得的抗氧化剂
MistronSuperfrost
一种可从Luzenac America,Incorporated(Englewood,Colorado)获得的滑石
HiSil233
一种可从PPG Industries,Incorporated(Pittsburgh,Pennsylvania)获得的无定形水合氧化硅
PE Minifiber 13038F
一种可从Mini Fibers,Incorporated(Johnson City,Tennessee)获得的高密度聚乙烯纤维
PET 6-3025纤维
一种可从Mini Fibers,Incorporated(Johnson City,Tennessee)获得的1/4"×3d聚酯纤维
钡六方铁氧体P-235
一种可从Amold Engineering Company(Norfolk,Nebraska)获得的磁性颜料
实施例1
测试条带是这样制备的:将4.0×0.060英寸(10.2×0.15cm)的已知商品名为SCOTCHLANE 620系列的道路标志带(可从Minnesota Mining and ManufacturingCompany("3M"),St.Paul,Minnesota处购得)层压于相同宽度和厚度的可购得的挠性磁材料,即已知商品名为PLASTIFORM B-1033型挠性磁条(ArnoldEngineering Company(Norfolk,Nebraska)生产)。B-1033材料在丁腈橡胶结合料中含有垂直定向的、剩余磁化强度(Br)约2500高斯的钡铁氧体颗粒。钡铁氧体定向是通过机械砑光过程而实现的(可从Arnold Engineering购得已经砑光的产品)。将一卷10.2厘米宽、0.15厘米厚完全磁化的材料切成每块长度约为61厘米,而使每隔一块方向倒过来,得到交变的磁场形式。然后将条带层压于道路标志带的连续切片的底面。在层压好的条带底面上涂上粘合剂以便于粘合于沥青道路测试段。将本发明材料置于车道中央,从而使安装在车辆前保险杆中央的磁强计可以位于磁性带材的正上方。然后MR传感器以约23厘米的固定高度沿条带前进,记录磁场特点。安装一台视频摄像机,这样可以记录下相对于磁性条带的实际横向位移,从而可比较计算出的位移(磁性)和实际位移(视频)。在车辆中,用数据采集系统记录3轴磁强计输出以及来自视频系统的同步信号。
共进行了23次试验。进行了不同的演习,在各种路线中引导传感器在磁性条带上方的途径,其中包括正上方且平行、偏移且平行、横过直线、以及“S”形的路线。
数据的分析证明是极其肯定的。尽管原来预计本发明制品可能局限于约30厘米的横向位移,但是出乎意料地发现在6英尺(1.83米)之内测试条带的信号仍是可分辨的。此外,由数据采集系统计算出的横向位移(磁性)相对于视频地面实测系统所显示的位移进行作图时,曲线是接近45度的直线,而45度的直线代表完全相关。
实施例2
对于这个MPMT实施例,采用的是单层加粘合剂的结构,而不是实施例1中所示的两层加粘合层。对于如美国专利No.4,490,432中所述的道路标志带配方中的部分或全部填料材料用磁粉代替。设计实验用于使配方优化。该配方有适型性和磁性能要求,但是没有外观要求。磁粉所赋予的黑色是可接受的。因为不希望切开条带,所以在仍处于连续条带形式下以交变方式使其磁化的方法是非常优选的。如果选择垂直的磁化方向,可以让条带在电磁铁的铁磁极之间通过,同时周期性地改变电流方向从而改变磁化方向。
实施例3-15
进行配方试验以研究磁性颗粒含量对本发明的适型磁性片材制品的磁性能和物理性能的影响。这些试验显示,可用磁性颗粒替代常规的非磁性适型道路标志片材中的所有或部分无机填料。表1和2显示了用于本发明制品的某些代表性的适型磁性片材组合物的配方。实施例3-6的配方中磁性颗粒的含量为30、40、50和60体积%。实施例7-9的配方中磁性颗粒的含量为30、40和50体积%。
每一配方的母炼胶(masterbatch)成分在Banbury型密闭式混炼器中混合以充分混合各成分。然后在双滚筒橡胶磨机上使混合物形成带状。将磁性颗粒加至磨机上的带状混合物中。在加入磁性颗粒之后,将共混的混合物在磨机上形成厚度约1.3毫米的薄板。
用Digital Measurement Systems(Cambrige,Massachusetts)制造的振动样品磁强计测量各实施例制品的磁性能。根据这些测量值,这些磁性颗粒含量为30-60体积%的片材的磁性能对于用作磁性适型板材而言都在可接受的范围内。磁性颗粒含量在45-55体积%之内特别有用,因为它们的磁性能可以接受而且可以通过使用其他的添加剂和改性剂来进一步优化板材的物理特性。
实施例10-15进一步阐述了在常规的非磁性适型道路标志制品中仅用含量50体积%的磁性颗粒替换某些无机填料的情况。这些材料的混合与实施例3-9相似,即用Banbury型密闭式混炼器混合配方的母炼胶部分,加入磁性颗粒,然后在双滚筒橡胶磨机上形成片材。
磁性能处于对磁性颗粒含量为50体积%的组合物所预计的范围之内。物理性能如手触和拉伸性能都处于与常规的非磁性适型道路标志板材相似的范围之内。此外,实施例12的板材有根据美国专利No.4,117,192制备的适型板材的“手触”特性。用具有美国专利No.4,388,359(Ethen)和4,988,541(Hedblom)的图案的带花纹压板,在125-150℃(250-300°F)下,对约150平方厘米面积的板材施加10吨(9080千克)的压力下,用压板压蒸机压2-4分钟,结果显示了实施例13、14和15的板材的压纹性能。实施例13和14的压纹板材有手触特性,这暗示在生产类似于美国专利No.4,988,541(Hedblom)的磁改性结构物中有特别好的应用性。基于这些初步的测试,可以预计,实施例10-15的材料可能在上面II.A节中所述的Sengupta适型性测试中会表现出65%或更低的蠕变回复,而且在上面II.C节中所述的非弹性形变测试中会表现出大于约25%的非弹性形变。
                                   表1.配方(重量)
比重 3 4 5 6 7 8 9
Paracril B 0.98 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
Chlorez 700S 1.66 72.0 72.0 72.0 72.0 54.4 54.4 54.4
Paroil 140 LV 1.16 8.0 8.0 8.0 8.0 20.3 20.3 20.3
PE NA 249 0.93 34.7 34.7 34.7 34.7 29.5 29.5 29.5
硬脂酸 0.84 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
Vanstay SC 0.89 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
Santowhite晶体 1.07 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
磁性颗粒钡六方铁氧体P-235 5.3 433.8 677.4 1016.1 1524.1 422.8 657.6 986.5
总重量 65.05 894.1 1232.8 1741.0 629.0 863.8 1193.0
                                    表2.配方(重量)
母炼胶 比重 10 11 12 13 14 15
Paracril B 0.98 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
Chlorez 700S 1.66 72.0 72.0 60.0 60.0 70.0 70.0
Paroil 140 LV 1.16 8.0 8.0 20.0 20.0 5.0 5.0
PE NA 249 0.93 34.7 34.7 21.5 21.5 0.0 0.0
硬脂酸 0.84 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
Vanstay SC 0.89 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
Santowhite晶体 1.07 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
Mistron Superfrost 2.8 15.0 100.0 0.0 146.0 0.0 100.0
HiSil 233氧化硅 1.95 10.0 10.0 0.0 14.0 0.0 20.0
PE Minifiber 0.94 0.0 0.0 0.0 0.0 20.0 20.0
PET纤维 1.38 0.0 0.0 3.5 3.5 10.0 10.0
磁性颗粒钡六方铁氧体P-235 5.3 1330.0 1230.0 970.0 1285.0 950.0 1197.0
总重量 1706.7 1556.7 1177.0 1652.0 1157.0 1524.0
实施例16-18是如图7所述类型的纵向上拼接的道路标志。
实施例16
用类似于生产已知商品名为STAMARK的对比带380-5(一种白色的道路标志带,在白色材料的各边缘有纵向拼接的黑色材料,从而增加了视觉对比度和标志的可视度,可从3M获得)的方法,生产磁改性的对比带,以提供可监测的磁信号和更高的可视度。可将STAMARK 380系列的道路标志带的连续卷(可从3M获得)纵向对接于第二个涂有粘合剂的、与上述实施例12相似的压纹磁性组合板材连续卷上,其中使用双面涂覆的、在两面都有压敏粘合剂的玻璃布带,例如已知商品名为SCOTCH的玻璃布对接带DCX(可从3M获得),将两卷材料沿其边缘连在一起,其中拼接带粘于STAMARK 380系列的道路标志带和涂有粘合剂的本发明压纹磁性板材两者的下表面。
实施例17(图7的例子)
用生产实施例16的相同方法来制造本发明的制品,额外步骤是在STAMARKTM 380系列的道路标志带的两条次要边缘上加上涂有粘合剂的本发明的压纹磁性板材的纵向拼接物,从而使该制品有两个视觉对比区域。这是图7中所示的例子。
实施例18
用生产实施例17的相同步骤制造本发明的制品,不同点在于:用一种条带即已知商品名为STAMARK 385系列的非反光结合覆盖带(一种可从3M获得的黑色道路标志带)替换第二条压纹的磁性板材,从而赋予制品两个视觉对比区域,一个是磁性的,一个是非磁性的。
尽管本发明是结合优选实施例进行描述的,但是本领域的技术人员会意识到,可在本发明主旨和范围之内对形式和细节等进行各种变动。

Claims (10)

1.一种制品,其特征在于,它包括适型的磁性层,该磁性层含有:
a)由选自下组的有机材料构成的有机结合料:非交联的弹性体前体、热塑性聚合物以及它们的混合物;和
b)至少30体积%的分散在该有机结合料中的磁性颗粒,磁性颗粒能够被剩磁磁化而产生足以被传感器所感受的磁场。
2.如权利要求1所述的制品,其特征在于,该制品是具有第一和第二主表面的磁性条带,它包括:
a)含有所述结合料和磁性颗粒的适型磁性层,其中磁性颗粒能够被剩磁磁化而在距条带中央约15-30厘米的距离处产生至少10毫高斯的磁通量;和
b)粘附于该制品的一个主表面上的粘合层。
3.如权利要求2所述的制品,其特征在于,磁性层的第二主表面具有粘合于其上的弹性支承层,该弹性支承层用于在其上粘合多个反光组件。
4.如权利要求2所述的制品,其特征在于,至少一个磁性层或粘合层有埋在其中的纤维织物材料。
5.如权利要求2所述的制品,其特征在于,适型的磁性层有:
a)一个前表面;
b)多个从前表面上伸出的整体性的突起,在制品的宽度方向上和长度方向上有许多这样的突起,每个突起有一个上表面和至少一个连接该上表面和适型层前表面的侧表面;
c)第一个不连续的珠粘层,它覆盖选定的一部分的突起表面;和
d)多个第一类颗粒,这些颗粒部分埋在第一粘层中且部分从第一珠粘层中伸出。
6.如权利要求2所述的制品,其特征在于,磁性层由位于丁腈橡胶结合料中的、垂直定向的、剩余磁化强度(Br)约2500高斯的钡铁氧体颗粒构成。
7.一种磁性的移动对象控制和/或引导系统,它包括:
a)至少一个如权利要求1所述的适型磁性制品;和
b)感应磁性制品所产生的磁场的传感器。
8.如权利要求1所述的制品,其特征还在于至少一个下列方面:
a)磁性颗粒占该层的约75体积%之内;或
b)磁性颗粒占该层的约60体积%之内。
9.如权利要求1所述的制品,其特征在于,该磁性颗粒占该层的约95体积%之内。
10.如权利要求1所述的制品,其特征还在于至少一个下列方面:
a)磁性颗粒是定向的;或
b)磁性颗粒的饱和磁化强度为约10-250emu/g而且矫顽磁性为约100-20,000奥斯特。
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