JP2022535152A - 速硬化塗料技術 - Google Patents

Abstract

ＵＶ光への曝露による促進硬化に適合した、基材にコーティングを塗装するための塗料組成物。塗料の組成物は、約１０～４０重量％の濃度の多官能アクリレートオリゴマーと、約１５～５０重量％の濃度の多官能性及び／又は単官能性モノマーのうちの１つ以上と、光開始剤と、チオール及び／又はメルカプタンと、酸官能性アクリレートとを含む。路面標示用途では、塗料組成物は、塗料に特定の色を付与するための光透過性の材料及び成分も含み得る。

Description

本開示は、基材上の塗装コーティング、具体的には、路面標示目的の塗料の高速硬化のための塗料組成物、添加剤及び塗装方法に関する。

本明細書において、特許明細書及び他の文書を含む外部情報源が参照されている場合、これは一般に、本発明の特徴を考察するための前後関係を提供するためである。特に明記しない限り、そのような情報源への言及は、いかなる管轄においても、そのような情報源が従来技術であるか、又は当技術分野の通常の一般的知識の一部を形成することの承認として解釈されるべきではない。

路面標示産業では、塗装ラインを塗装する間、少なくとも一部の道路を交通遮断することが一般的である。道路が閉鎖されることで、路面標示機器を安全に稼働することができ、路面標示作業員を活発な交通から切り離すことができ、また、交通に曝される前に塗装ラインを乾燥することができる。塗装ラインに使用される塗料のいくつかの形態は、交通に耐えることができる状態まで完全に硬化するのに最大２４時間を必要とし得る。これは、道路がかなりの時間にわたって閉鎖されなければならないことを意味する。

塗料の乾燥に要する時間、ひいては相当な支援閉鎖の必要性を減らすためにいくらかの努力がなされてきた。例えば、米国特許第４４１５６０３号は、強いＵＶ光源への曝露によって１０～３０秒の時間で硬化することができる塗料を報告している。しかしながら、必要とされる光源の強度により、この技術の事業化が妨げられてきた。

第１に、１０～３０秒の乾燥時間を達成するために必要なＵＶ光源の電力は、高電力のフュージョンランプ又はアークランプによってのみ提供され得る。そのようなランプは、基本的に脆弱であり、膨大な電力を必要とする。これは、路面標示環境では、非常に大きな発電器を路面標示用車両に組み込まなければならないことを意味する。発電器は、稼働に費用がかかり、物理的に大きく、したがって路面標示用車両に組み込むことが困難である。さらに、道路に塗装する場合、フュージョンランプは、塗料に対して約５０ｍｍ（２インチ）に配置されなければならない。フュージョンランプは脆弱であるため、道路の隆起によって容易に破壊され、路面標示用車両が路上にランプを衝突させたり、破壊したり、又は使用中に移動によっても実にたやすく破壊する。

したがって、本発明の目的は、従来技術を改善すること、又は少なくとも有用な選択肢を公衆に提供することである。

いくつかの広範な実施形態によれば、本発明は、ＵＶ光への曝露による促進硬化に適合した、道路基材に、硬化時に最大４００ｕｍ厚のコーティングを塗装するための路面標示用塗料組成物であって、組成物が、約１０～４０重量％の濃度の多官能アクリレートオリゴマーと、約１５～５０重量％の濃度の多官能性及び／又は単官能性モノマーのうちの１つ以上と、光開始剤と、チオール及び／又はメルカプタンと、酸官能性アクリレートと、を含む塗料配合物を含み、塗料組成物が、混合された少なくとも３６５～４０５ｎｍの入射光に対して実質的透明性であるように適合された材料を含む第１光透過性成分をさらに含み、コーティングが、少なくとも３６５～４０５ｎｍの入射光に対して実質的透明性であるように適合された材料を含む第２光透過性成分を含み、第２光透過性成分が、約５００～７００ｇ／ｍ^２の面密度を含む、路面標示用塗料組成物に関する。路面標示用塗料は、典型的には、顔料及び／又は充填剤などの、塗料に色を付与するための１つ以上の添加剤も含む。

いくつかの広範な実施形態によれば、本発明は、ＵＶ光への曝露による促進硬化に適合した、基材にコーティングを塗装するための塗料組成物であって、約１０～４０重量％の濃度の多官能アクリレートオリゴマーと、約１５～５０重量％の濃度の多官能性及び／又は単官能性モノマーのうちの１つ以上と、光開始剤と、チオール及び／又はメルカプタンと、酸官能性アクリレートと、を含む塗料配合物を含む組成物に関する。

いくつかの実施形態では、塗料組成物は、少なくとも３６５～４０５ｎｍの入射光に対する実質的透明性に適合した粒状材料を含む第１光透過性成分をさらに含む。

いくつかの実施形態では、第１光透過性成分は、石英、霞石閃長岩及び／又は長石の充填剤を含む。
いくつかの実施形態では、第１光透過性成分は、１～７０ミクロンの直径である。

いくつかの実施形態では、第１光透過性成分は、最大５０ミクロンの直径である。

いくつかの実施形態では、第１光透過性成分は、基材にコーティングを塗装する前に塗料と組み合わされる。

いくつかの実施形態では、塗料組成物は、少なくとも３６５～４０５ｎｍの入射光に対する実質的透明性に適合した材料を含む第２光透過性成分をさらに含む。

いくつかの実施形態では、第２光透過性成分は、ガラスビーズ、傾斜ガラス及び／又は石英凝集体の少なくとも１つをさらに含む。

いくつかの実施形態では、第２光透過性成分は、一般的に約８５０ミクロン～約１４００ミクロンの平均直径を有する球形である。

いくつかの実施形態では、第２光透過性成分は、コーティングを基材に塗装した後に塗料配合物と組み合わせるように適合されている。

いくつかの実施形態では、第２光透過性成分は、平方メートル当たり約４００～５００グラムの面密度で塗装される。

いくつかの実施形態では、第２光透過性成分は、酸素がコーティングと接触するのを実質的に阻害する面密度で塗装される。

いくつかの実施形態では、酸官能性アクリレートは、約０．５～３重量％である。

いくつかの実施形態では、塗料配合物は、熱安定剤成分をさらに含む。

いくつかの実施形態では、熱安定剤成分は、約０．１～０．５重量％を構成する。

いくつかの実施形態では、塗料配合物は湿潤剤成分をさらに含む。

いくつかの実施形態では、湿潤剤成分は、約０．５～１重量％を構成する。

いくつかの実施形態では、塗料配合物はワックス成分をさらに含む。

いくつかの実施形態では、ワックス成分は、約０．３～０．６重量％を構成する。

いくつかの実施形態では、塗料配合物は、艶消し剤又は沈降シリカ成分をさらに含む。

いくつかの実施形態では、艶消し剤又は沈降シリカ成分は、約１～５重量％を構成する。

いくつかの実施形態では、塗料配合物は、改質粘土成分をさらに含む。

いくつかの実施形態では、改質粘土成分は、約０．５～２重量％を構成する。

いくつかの実施形態では、塗料配合物は、塗料配合物を着色するように適合された顔料及び／又は充填剤をさらに含む。

いくつかの実施形態では、顔料及び／又は充填剤は、二酸化チタン並びに／又は黄色及び／若しくは橙色の有機顔料のうちの１つ以上を含む。

いくつかの実施形態では、二酸化チタンは、約５～１３重量％を構成する。

いくつかの実施形態では、黄色及び／又は橙色の有機顔料は、約０．１～１０％を構成する。

いくつかの実施形態では、１つ以上の多官能アクリレートオリゴマーは、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート及び／又はウレタンアクリレートのうちの１つ以上を含む。

いくつかの実施形態では、多官能性及び／又は単官能性モノマーは、イソボルニルアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、バーサチック酸、ビニルエステル、ラウリルアクリレート、テトラヒドロキシフルフリルアクリレート及び／又はフェノキシエチルアクリレートのうちの少なくとも１つを含む。

いくつかの実施形態では、光開始剤は、ビスアシルホスフィンオキシドを含む。

いくつかの実施形態では、ビスアシルホスフィンオキシドは、約１～４重量％を構成する。

いくつかの実施形態では、塗料配合物は、約０．１～０．５重量％の範囲の消泡剤をさらに含む。

いくつかの実施形態では、チオール及び／又はメルカプタンは、約１～４重量％を構成する。

いくつかの実施形態では、コーティングは、硬化時に最大約４００マイクロメートルの膜厚を有する。

いくつかの実施形態では、ＵＶ光は、約３６５～４０５ナノメートルの範囲の波長を有する。

いくつかの実施形態では、ＵＶ光は、１つ以上のＬＥＤ構成要素を含む。

いくつかの広範な実施形態によれば、本発明は、基材にコーティングを塗装する方法であって、請求項１～３７のいずれか一項に記載の塗料配合物を噴霧して、基材にコーティングを形成するステップと、次いで、第２光透過性成分をコーティングに塗装するステップ（コーティングが環境空気から実質的に遮蔽されるように、第２光透過性成分が、約５００～７００ｇ／ｍ^２の面密度で塗装される）と、次いで、コーティング及び塗装された第２光透過性成分をＵＶ光源からのＵＶ光に曝露するステップと、を含む、方法に関する。

いくつかの実施形態では、ＵＶ光は、約３６５～４０５ナノメートルの範囲の波長を有する。

いくつかの実施形態では、ＵＶ光源は、１つ以上のＬＥＤ構成要素を含む。

いくつかの実施形態では、本発明は、他の記述のいずれか１つ以上と組み合わせた上記の記述のいずれか１つ以上に関する。本発明の他の態様は、添付の図面を参照して、単なる例として与えられる以下の説明から明らかになり得る。

上記及び下記に引用されたすべての出願、特許及び刊行物の開示全体は、もしあれば、参照により本明細書に組み込まれる。本発明はまた、個々に又は集合的に、本出願の明細書で言及又は指示される部分、要素及び特徴、並びに部分、要素又は特徴の任意の２つ以上のいずれか又はすべての組み合わせからなると広義に述べてもよく、本発明が関連する技術分野で既知の均等物を有する特定の整数が本明細書で言及されている場合、そのような既知の均等物は、あたかも個別に記載されているかのように本明細書に組み込まれると見なされる。

本明細書で使用される場合、単数形の「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、特に明記しない限り、複数形も含むことが意図される。「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び／又は「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用される場合、記載された特徴、整数、ステップ、作業、要素、及び／又は構成要素の存在を特定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、作業、要素、構成要素、及び／又はそれらの群の存在又は追加を排除するものではないことがさらに理解されよう。要素が別の要素に「接続」又は「結合」されていると言及される場合、それは他の要素に直接接続又は結合することができ、又は介在要素が存在してもよいことが理解されよう。本明細書で使用される場合、「及び／又は」という用語は、関連する列挙項目のうちの１つ以上のありとあらゆる組み合わせを含む。

本発明が関連する当業者には、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の構成並びに大幅に異なる実施形態及び用途における多くの変更が示唆されるであろう。本明細書の開示及び説明は、純粋に例示的なものであり、いかなる意味でも限定することを意図するものではない。

本発明は、以下の図面を参照して、よりよく理解することができる。図面の要素は、必ずしも互いに対して縮尺通りではなく、むしろ本発明の原理を明確に示すことに重点が置かれている。さらに、同様の参照番号は、図全体を通して対応する部分を示す。

例示的な地面標示の側面図である。

例示的な方法及びシステムが本明細書に記載される。「例示的」という用語は、本明細書では、「例、事例、又は例示として役立つ」を意味するために使用されることを理解されたい。「例示的」又は「説明に役立つ」として本明細書に記載される任意の実施形態又は特徴は、必ずしも他の実施形態又は特徴よりも好ましい又は有利であると解釈されるべきではない。より一般的には、本明細書に記載の実施形態は限定することを意味しない。開示されたシステム及び方法の特定の態様は、多種多様な異なる構成で配置され組み合わせることができると容易に理解され、それらのすべてが本明細書で企図される。

本明細書で考察される本発明の実施形態は、低電力光源によって急速に硬化することができる塗料組成物に関する。具体的には、アーク光源又はフュージョン光源と比較して比較的低電力のＬＥＤ光源によって硬化される。フュージョン光源又はアーク光源と比較して、ＬＥＤ光源は、製造コスト及び作業コスト、並びにそれらの販売状態の性質を考慮した固有のロバスト性に関して大きな利点を有する。しかしながら、ＬＥＤ光源から必要な光パワーを得ることが不可能であり、フュージョンランプのみが、数秒で塗料を乾燥させるための光パワーを提供することができたため、ＬＥＤ光源は、歴史的に、路面標示用途における塗料硬化には適していなかった。

本発明者らは、ＬＥＤ光源又は他の適合技術から引き出すことができる光パワーの改善に頼るのではなく、むしろ容易に入手可能なＬＥＤによって提供できる範囲の光パワーによって硬化するように使用可能な塗料組成物を開発した。

光源としてＬＥＤを使用する能力により、路面標示用途の光硬化性塗料の商用化の可能性が得られる。第１に、そのようなＬＥＤ光を駆動するのに必要な電力は小さく、容易に既存の路面標示機器に組み込むことができるため、第２に、ＬＥＤはフュージョンランプよりも実質的に堅牢であるためである。さらに、本出願のＬＥＤ光源は、多くの個々のＬＥＤ光源のクラスタを備える。１つ又はいくつかのＬＥＤが使用中に損傷した場合、クラスタは、アークランプ又はフュージョンランプ光源の場合のように光源全体ではなく、クラスタ内の個々の構成要素を交換することによって安価かつ容易に修理することができる。

例えば、ＬＥＤ光源は約１．２～１．８Ｗ／ｃｍ^２を生成するが、フュージョン光源又はアーク光源は約２．５～３．０Ｗ／ｃｍ^２を生成する。しかし、ＬＥＤ光源が消費する電力は、フュージョン光源の約１０％程度である。さらに、アーク光源又はフュージョン光源の寿命は、電球あたり約５０００時間である。比較すると、ＬＥＤ光源は２５０００時間に近い寿命を有する。明らかに、ＬＥＤ系光源の出力に反応する塗料は、重要な利点を提供する。

好ましい実施形態の塗料組成物は、３秒未満で完全に硬化することができる。場合によっては、路面標示用車両は、道路を横断し、交通信号の局面に要する時間内に必要なラインを塗装することができる。これは、交通の混乱が実質的に回避されることを意味する。

実際には、従来の路面標示機器の使用は、典型的にはトラフィックコーンを配置し、交通を迂回させることによって、道路又は一部の道路を交通遮断することを必要としていた。さらに、従来の路面標示は、交通及び交通管理装置、並びに塗装機器及び工程自体を管理するために多数の支援作業員を必要とする。交通及びトラフィックコーンを管理するための作業員の配置、並びに従来の塗料を使用して、リード・イン・ライン、停止線、矢印及び記号で構成されるレベル１の地方道路の交差点を塗装するのに必要な時間は、約１００分かかり、現場の確立に４０分、塗装に１０分、乾燥に４０分、現場の撤退に１０分の所要時間を含める。

比較として、本発明の塗料組成物は、最大２０ｋｍ／時間の速度で実質的に瞬間硬化して塗装することができる。本発明のその後の使用は、いかなる交通迂回又は道路閉鎖も必要としない場合があり、場合によっては、多数の支援作業員の必要性を大幅に削減する。比較として、リード・イン・ライン、停止線、矢印、及び記号で構成される同じレベル１の地方道路の交差点を塗装するには、約６０分かかり、現場の確立に４０分、塗装に１０分、乾燥時間に最大３秒、現場の撤退に１０分の時間を含める。これは、交差点あたり合計４０分の節約である。

第１の例示的な実施形態によれば、基材にコーティングを塗装するための塗料組成物があり、該塗料組成物は、ＵＶ光への曝露による促進硬化に適合する。組成物は、１つ以上の種類の光学的構成要素との組み合わせによって強化される塗料配合物を含む。塗料組成物は、少なくとも、
・多官能アクリレートオリゴマー、
・多官能性及び／又は単官能性モノマーのうちの１つ以上、
・光開始剤、
・チオール及び／又はメルカプタン、並びに
・酸官能性アクリレート
を含む。

例示的な実施形態では、多官能性アクリレートオリゴマーは、約１０～４０重量％の濃度である。しかし、代替の実施形態では、濃度は、約９～３９％、１０～３８％、１１～３７％、１２～３６％、１３～３７％、１４～３８％、１５～３７％、１６～３６％、１７～３５％、１８～３４％、１９～３３％、２０～３２％、２１～３１％、２２～３０％、２３～２９％、２４～２８％、又は２５～２７％のいずれかであってもよい。

１つ以上の多官能性アクリレートオリゴマーは、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート及び／又はウレタンアクリレートのうちの１つ以上の群から選択される。塗装の望ましい形態は、表面に噴霧することである。したがって、多官能性アクリレートオリゴマーの濃度を変化させて、粘度に依存する塗料の噴霧能力及び噴霧可能な粘稠度まで低下させる能力を最適化することができる。

例示的な実施形態では、１つ以上の多官能性及び／又は単官能性モノマーは、イソボルニルアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、バーサチック酸、ビニルエステル、ラウリルアクリレート、テトラヒドロキシフルフリルアクリレート及び／又はフェノキシエチルアクリレートを含む群から選択される。良好な希釈力、耐候性、加水分解安定性、ガラス及び鉱物基材への接着性に基づいて選択を行うことができる。例示的な実施形態では、多官能性及び／又は単官能性モノマーは、１００％固形状態を維持しながら、塗装粘度まで希釈するために利用される。

例示的な一実施形態では、１つ以上の多官能性及び／又は単官能性モノマーは、効率的な硬化及び靱性のために約１０～２０重量％の濃度のエポキシアクリレート、接着性及び可撓性のために約２～１０重量％のポリ塩化ビニル、噴霧性及び接着性のために約１５～３０重量％のイソボルニルアクリレート、硬化効率のために約４～１０重量％のヘキサンジオールジアクリレート、艶消し配向、耐候性及び加水分解安定性のために約１～７重量％のバーサチック酸ビニルエステル、並びにガラスビーズ受容性及びビチューメン及びチップへの接着性のために約０．５～３重量％の酸官能性アクリレートの組み合わせを含むことにより、プライマーの必要性が回避される（コンクリート基材などのいくつかの厄介な基材への塗装を除く）。

多官能性及び／又は単官能性モノマーの具体的な組み合わせは、所望の塗料特性に従って調整することができる。例えば、特定の多官能性及び／又は単官能性モノマーの濃度を増加させると、提供される塗料特性が改善され、例えば、塗装される表面材料の特性に応じて調整が必要になる場合がある。一般に、エポキシアクリレートは効率的な硬化及び靱性に影響を及ぼし、ポリ塩化ビニルは接着性及び可撓性に影響を及ぼし、イソボルニルアクリレートは噴霧性及び接着性に影響を及ぼし、ヘキサンジオールジアクリレートは硬化効率に影響を及ぼし、バーサチック酸ビニルエステルは艶消し配向、耐候性及び加水分解安定性に影響を及ぼし、酸官能性アクリレートはガラスビーズの受容性及び接着性に影響を及ぼす。

好ましい実施形態では、多官能性及び／又は単官能性モノマーは、約１５～５０重量％の濃度である。しかし、代替の実施形態では、濃度は、約１６～４９％、１７～４８％、１８～４７％、１９～４６％、２０～４５％、２１～４６％、２２～４７％、２３～４６％、２４～４５％、２５～４４％、２６～４３％、２７～４２％、２８～４１％、２９～４０％、３０～３９％、３１～３８％、３２～３７％、３３～３６％、又は３４～３５重量％のいずれかであってもよい。

例示的な実施形態では、光開始剤は、３６５～４０５ナノメートルの良好な光受容性を有するビスアシルホスフィンオキシドを含む。ビスアシルホスフィンオキシドは、約１～４重量％を構成する。しかし、代替の実施形態では、濃度は、約１．５～３．５、２～３、又は約２．５重量％であってもよい。

例示的な実施形態では、チオール及び／又はメルカプタンは、約１～４重量％を構成する。しかし、代替の実施形態では、濃度は、約１．５～３．５、２～３、又は約２．５重量％であってもよい。さらに、チオール及び／又はメルカプタンは、塗料が硬化する前に塗料に組み込まれ得る及び／又は塗装された塗料に添加され得るガラスビーズに対する塗料の接着性を改善するという利点を提供する。

上記の成分は塗料の基本的な成分を形成するが、実用目的で追加成分を塗料に添加してもよい。例えば、噴霧性、貯蔵中の塗料混合物の安定性、特定の種類の噴霧ポンプの使用への適合性などの実用状況を向上するために、熱安定剤成分、湿潤剤、ワックス、艶消し剤、改質粘土及び／又は消泡剤のうちの１つ以上を添加することができる。

例示的な塗装では、使用時に塗料を表面に噴霧し、ポンプを使用して噴霧用に塗料を加圧する。塗料噴霧用途のポンプは、通常、塗料に伝達される熱を発生させる。ポンプ又は周囲の加熱領域における塗料硬化又は部分硬化を防止するために、熱安定剤成分が塗料配合物に添加される。例示的な実施形態では、熱安定剤成分は、約０．１～０．５重量％の範囲で添加される。しかし、代替の実施形態では、濃度は、約０．２～０．４重量％、又は約０．３重量％であってもよい。

使用時にかなりの熱を発生するポンプの使用への適合性をさらに助けるために、いくつかの実施形態では、塗料配合物は、ポンプを潤滑化するように作用するワックス成分をさらに含む。いくつかの実施形態では、ワックス成分は、約０．３～０．６重量％を構成する。しかし、代替の実施形態では、濃度は、約０．４～０．５重量％又は０．４５重量％であってもよい。

酸官能性アクリレートは、貯蔵寿命の延長を助ける低いｐＨを維持することによって貯蔵中に製剤を安定に保つ硬化安定剤として機能する。

いくつかの例示的な実施形態では、塗料配合物は、艶消し剤又は沈降シリカ成分をさらに含む。いくつかの実施形態では、艶消し剤又は沈降シリカ成分は、約１～５重量％を構成する。しかし、代替の実施形態では、濃度は、約１．５～３．５、２～３、又は約２．５重量％であってもよい。塗装時の塗料の光沢又は表面平滑性を制御するために、艶消し剤を添加してもよい。

いくつかの例示的な実施形態では、塗料配合物は、沈降防止挙動を制御するための改質粘土成分をさらに含む。いくつかの実施形態では、改質粘土成分は、約０．５～２重量％であってもよい。しかし、代替の実施形態では、濃度は約１～１．５重量％、又は約１．２５重量％であり得る。

いくつかの例示的な実施形態では、塗料配合物は、約０．１～０．５重量％の範囲の消泡剤をさらに含む。しかし、代替の実施形態では、濃度は約０．２～０．４重量％、又は０．３重量％であってもよい。

上述の塗料配合物の多くの事業化は、塗料が規定の色であることを要する。例えば、道路環境では、白色、黄色及び橙色が最も望ましい。したがって、いくつかの例示的な実施形態では、塗料配合物は、塗料配合物を着色するように適合された顔料及び／又は充填剤をさらに含む。

例えば、塗料配合物は、所望の塗料色が生成されるように、顔料及び／又は充填剤、例えば二酸化チタン並びに／又は黄色及び／若しくは橙色の有機顔料のうちの１つ以上を添加されていてもよい。顔料及び充填剤は、色を最大限に高めるがＵＶ光の吸光度を最小限にするために、白色配合物（二酸化チタン）及び黄色などの他の色（黄色及び橙色の有機顔料）に選択される。

白色塗料の場合、塗料の例示的な実施形態は、約５～１３重量％の濃度で二酸化チタンを含む。黄色又は橙色の塗料の場合、例示的な実施形態は、約０．１～１０重量％の黄色及び／又は橙色の有機顔料を含む。他の多くの色は、当業者に理解されるように、塗料色を制御することが知られている適切な顔料の使用によって達成可能である。

一般的な路面標示用途に使用される塗料のいくつかの実施形態では、特定の利点を提供するために、光透過性フィルタ粒子が塗料組成物に含まれる。充填剤の例示的な形態は、長石、石英、粉砕ガラス、霞石閃長岩、及び／又は雲母のうちの１つ以上の群から選択される光透過性粒子である。しかしながら、光スペクトルの少なくとも３６５～４０５ｎｍの領域に透明性を提供する他の材料も可能であり得る。

組成物に添加される例示的な充填剤の１つの具体的な利点は、ＵＶ光侵入能を改善することである。上述の充填剤は、着色顔料の間隔を空け、酸官能性添加剤と反応しないことによって硬化プロセスを改善する。さらに、塗料組成物中の光透過性充填剤の分布は、噴霧コーティングに入射するＵＶ線用の光路を提供する。したがって、塗装コーティングの深部を通る光路により、従来のＵＶ硬化コーティングよりも厚く噴霧され、わずか数秒で首尾よく硬化させることが可能である。

多くの場合、再塗装間隔の間、より長い持続時間を提供するためにより厚い塗装コーティングが、望ましい。従来のＵＶ硬化塗装コーティングは、ＵＶ光侵入深さによって制限される塗装コーティングの厚さを有し、わずか１００ミクロンであり得る。現在の水性製品は、約３００ｕｍの乾燥塗膜厚を達成するために、約５５０ｕｍの湿潤膜で塗装する必要がある。しかしながら、そのような厚さは、乾燥するのに数時間かかり、かなりの交通管理コストを伴う。さらに、長い乾燥時間は、天候の乱れの影響を受けやすく、塗装後数時間以内に塗装が雨に降られると、塗料が損なわれ、再塗装しなければならない場合がある。しかしながら、ほぼ瞬間の硬化時間に加えて、本発明の塗料は、充填剤によって形成された光路によって促進されるように、最大４００ミクロンが達成可能な硬化コーティング厚で塗装することができる。

充填剤の利点をさらに最適化するために、充填剤粒子成分は、一般に、約１～７０ミクロンの範囲であり得る平均粒径を有する角形である。充填剤は、理想的には、製造中、又は少なくとも塗料が噴霧される前に、塗料組成物に添加される。このようにして、充填剤は、実質的に均一な分布で塗料内に散在する。例示的な実施形態では、充填剤は、２５～３８％重量であり、貯蔵時の沈降を減らすために沈降シリカ及び上述の改質粘土と共に最もよく使用される。

さらなる例示的な実施形態では、第２光透過性成分が塗料組成物に添加される。しかしながら、第２の成分は、噴霧による塗装後に塗料の表面に添加される。例えば、第２光透過性成分は、新たに噴霧された塗料上に噴霧され、次いで、この組み合わせは硬化のためにＵＶ光に曝される。

さらに、第２光透過性成分は、少なくとも３６５～４０５ｎｍの入射光に対する実質的透明性に適合した材料であり、ガラスビーズ、傾斜ガラス及び／又は石英凝集体のうちの１つ以上の群から選択されてもよい。

いくつかの実施形態では、第２光透過性成分は、一般に約１００～８５０ミクロン及び／又は８５０～１４００ミクロンの平均直径を有する球形である。

第２光透過性成分は、いくつかの任務を実行する－第１に、ＵＶ硬化プロセスの遅延を引き起こしかねない基材の塗装コーティングからの酸素を実質的に阻害することである。この任務のために、第２光透過性成分は、理想的には、少なくとも平方メートル当たり約３００グラム、最適には平方メートル当たり約４００～５００グラムの面密度で塗装される。

第２光透過性成分のさらなる任務は、再帰反射特性を提供することである。路面標示用途では、塗装ラインは、対向車に対して視認性が高いように、少なくともある程度再帰反射性であることが望ましい。良好な再帰反射特性を達成するために、第２光透過性成分は、理想的には平方メートル当たり少なくとも約３００グラム、最適には平方メートル当たり約４００～５００グラムの面密度で塗装される。

第２光透過性成分のさらなる任務は、塗装コーティングへの光侵入を容易にし、コーティング内に散在する第１光透過性成分に光を作動することである。さらに、第２光透過性成分は、理想的には、少なくとも平方メートル当たり約３００グラム、最適には平方メートル当たり約４００～７００グラムの面密度で塗装される。

いくつかの例示的な実施形態では、第２光透過性成分は、ガラスビーズ、例えば、Ａ、Ｂ、Ｃ又はＤ型のガラスビーズのうちの１つ以上を含む群から選択されるガラスビーズである。実質的に同様の機能的に等価な光学特性が示される他の再帰反射性複合材も使用され得る。いくつかの実施形態では、任意の型のガラスビーズ及び／又は複合材を組み合わせて、基材上の塗装コーティングに表面層として塗装された第２光透過性成分を提供することができる。

第２光透過性成分の利点を最適化するために、約１５０～２５０ミクロンの塗装コーティング厚では、平方メートル当たり４００～５００グラムの面密度が用いられる。又は、約２５０～４００ミクロンの塗装コーティング厚では、平方メートル当たり５００～７００グラムの面密度が用いられる。いくつかの実施形態では、Ｂ型及びＤ型のガラスビーズ混合物が使用される。

第１及び又は第２光透過性成分を含む塗料組成物をさらに最適化するために、塗料配合物は、表面エネルギーを調整し、塗面上のガラスビーズのわずかなラップアラウンド又はウィッキングを確実にするために湿潤剤成分をさらに含む。再帰反射特性が実質的に影響を受けないようにビーズの適切な表面積が露出したままであり、ウィッキングは、ビーズ周囲の半分超延在することによってビーズを塗料に機械的に固定するように作用する。さらに、ウィッキングは、塗装コーティングの滑り抵抗を高める。さらに、ウィッキング効果により、ビーズの機械的安定性の向上によって惹起される実質的により高い耐摩耗性が可能になる。いくつかの例示的な実施形態において、湿潤剤成分は約０．５～１重量％である。

製造中、顔料及び充填剤は、温度が摂氏約４０度に達するまで、分散機で高い先端速度でモノマー及びオリゴマー中に分散され、次いで、モノマーを添加して冷却した後、感熱成分を添加する。塗料は、クラス９のラベル及び皮膚刺激性のしるしが付されたポリエチレン／プロピレン容器又はエポキシで裏打ちされたドラム及びバケツに詰められる。

したがって、説明してきた本発明の例示的な実施形態は、再帰反射性ガラスビーズを受けて実質的に即時硬化する前に、湿潤状態で凝集体のピークを脱することなく様々な路面をコーティングするように設計された、噴霧可能であるがチキソトロピー性が高く実質的に１００％固形分（ＵＶ変換可能）の液体である塗料である。実用化のために、操作者は、１８０～２５０ミクロンの塗料層を均一に分配するように塗料噴霧機器を設定し、ビーズ塗装後の良好なスルー硬化を確実にするために使用されるＵＶランプの数に応じて予め設定された速度で塗装機を稼働する。

表面層としてＢ及びＤ型のガラスビーズ混合物と組み合わせた場合、３００ｕｍの乾燥コーティング厚で１．５秒の硬化時間が実証された。

塗料の塗装前に路面に塗装される接着プライマーの必要性が回避され、これは、上述のコンクリート物質を除いて塗料の単一コーティングを噴霧塗装できることを意味する。

上述の実施形態の塗料組成物を使用して道路を塗装する方法は、典型的には、塗料を噴霧して道路に塗装コーティングを形成するステップを含む。噴霧機器は、無気であってもよく、又は第１光透過性成分を含む塗料を噴霧するのに適したポンプの適用などによって塗料の噴霧性を最適化するように設計されてもよい。

路面基材に塗料が塗装されると、塗装コーティングの表面に第２光透過性成分が塗装される。第２光透過性成分は、コーティングが環境空気から実質的に遮蔽されるように、好ましくは、約５００～７００ｇ／ｍ^２の面密度で塗装される。実際には、路面標示機器は、近接した場所に２つのスプレーガンを有し、第１のスプレーガンは、塗料及び組み合わされた第１光透過性成分を道路に塗装するためのものであり、第２のビーズスプレーガンは、塗装基材の表面をたどるように第２光透過性成分を噴霧するためのものである。

続いて、塗装基材及び第２光透過性成分の表面層を有するコーティングは、促進硬化のためにＵＶ光に曝露される。上述したように、ＵＶ光源は、利用可能な電力の効率的な使用及び環境ロバスト性のため、ＬＥＤ系光源とすることができる。

路面標示用車両などの地面標示用車両の一例が図１に示されている。標示装置の他の詳細は、ニュージーランド特許第７４３７８０号に記載されており、その内容は参照により組み込まれる。具体的には、図１は、塗料噴霧ノズルの例示的な配置及び整列を示し、ガラスビーズ噴霧ノズル及びＵＶ光源が示される。車両１は、塗料タンク２と、ビーズ容器３と、ポンプ（図示せず）と、発電器４と、塗料塗装器、例えばスプレーガン５と、ビーズ塗装器、例えばビーズディスペンサー６と、ＵＶ光モジュール７とを有する。標示車両１は、通常、新しい路面標示を作成するために、又は退色している既存の路面標示を再塗装するために、道路に塗装するために使用される。標示車両１はまた、例えば、駐車場、学校、ショッピングセンター工場、及び倉庫で標示を塗装するために、オフロード状況での表面に使用されてもよい。使用時に、容器３はビーズで満たされ、タンク２は塗料で満たされる。

塗料ホース９は、塗料タンク２とスプレーガン５とを接続する。ホース９は、好ましくは高圧であり、ポリテトラフルオロエチレン（「ＰＴＦＥ」）／テフロン（商標）で裏打ちされ、遮光されている。適切なポンプは、平方インチ当たり（「ＰＳＩ」）１～３０００ポンドの範囲内でタンク２からスプレーガン５に塗料を供給することができる低剪断高圧ポンプである。塗料スプレーガン５は、好ましくは、ＰＴＦＥ／テフロン（商標）低シアーシールを有する自動の無気スプレーガンである。しかしながら、他の種類のスプレーガン、例えば空気加圧スプレーガンも適している。ポンプは、タンク２からスプレーガン５へ及びスプレーガン５から塗料を送出することができる。ビーズホース１０は、ビーズ容器３とディスペンサー６とを接続する。容器３には、従来のガラスビーズなどのビーズ形態の反射体が充填されている。ビーズは、加圧供給機（図示せず）によってディスペンサー６に供給することができる。あるいは、ビーズは、重力下でディスペンサー６に移動させることができる。

ＵＶ光モジュール７は、好ましくは、例えば発電器４によって順次給電されるＬＥＤ ＵＶ光を収容するケース（ｈｏｕｓｉｎｇ）を備える。ＵＶ光源は、理想的には、粗い剛毛１３のフリンジなどの遮光デバイスによって囲まれている。剛毛１３は、商用及び自動車のダスト、スプレイ及び光バリアで使用されるものと同様であってもよい。

好ましい実施形態では、路面標示を塗装又は再塗装するために、操作者は標示車両１を道路上の正しい位置に駆動する。操作者は、上述したように標示車両１を位置合わせすることにより、正しい位置を決定する。

操作者は前方に駆動し、ポンプ、スプレーガン５、ビーズディスペンサー６及び発電器４を始動させて、ＵＶ光モジュール７に電力を供給する。ポンプは、塗料を道路に塗装するスプレーガン５に塗料を供給する。乾燥膜厚は、噴霧先端部のサイズによって、及び塗料が塗装される速度によって調整することができる。同時に、ビーズは、スプレーガン５の背後に配置されたディスペンサー６に供給され、ビーズは、道路に噴霧され、標示１が前進する際に湿潤塗料に完全に又は部分的に埋め込まれる。次いで、発電器４によって電力供給されるＵＶ光モジュール７、１１は、ビーズが埋め込まれた塗料の上を通過し、通常約０．５～１．５秒以内にビーズが埋め込まれた塗料を乾燥させる。

あるいは、代替サイズのビーズを２つの対応するビーズディスペンサーに供給する２つのビーズ容器がある。２つのビーズディスペンサー６は、前後に取り付けられ、より大きなビーズ（例えば、Ｄ型ビーズ）を最初に分配し、続いてより小さなビーズ（例えば、Ｂ型ビーズ）を分配し、その後、ＵＶ光は、異なるサイズのビーズが埋め込まれた塗料を乾燥させる。

上記から、例示の目的で特定の実施形態が本明細書に記載されているが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な修正がなされ得ることが理解されよう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲及びそこで列挙される要素による場合を除き、限定されない。さらに、本発明の特定の態様は、特定の特許請求の範囲の形態で以下に提示されるが、本発明者らは、任意の利用可能な特許請求の範囲の形態で本発明の様々な態様を企図している。例えば、本発明のいくつかの態様のみが、現在、コンピュータ可読媒体で具現化されるものとして列挙され得るが、他の態様も同様にそのように具現化され得る。

Claims (40)

1. ＵＶ光への曝露による促進硬化に適合した、基材にコーティングを塗装するための塗料組成物であって、
   ・約１０～４０重量％の濃度の多官能アクリレートオリゴマーと、
   ・約１５～５０重量％の濃度の多官能性及び／又は単官能性モノマーのうちの１つ以上と、
   ・光開始剤と、
   ・チオール及び／又はメルカプタンと、
   ・酸官能性アクリレートと、
   を含む塗料配合物を含む塗料組成物。
2. 塗料組成物が、少なくとも３６５～４０５ｎｍの入射光に対する実質的透明性に適合した粒状材料を含む第１光透過性成分をさらに含む、請求項１に記載の塗料組成物。
3. 第１光透過性成分が、石英、霞石閃長岩及び／又は長石の充填剤を含む、請求項２に記載の塗料組成物。
4. 第１光透過性成分が、１～７０ミクロンの直径である、請求項２又は請求項３に記載の塗料組成物。
5. 第１光透過性成分が、最大５０ミクロンの直径である、請求項２又は請求項３に記載の塗料組成物。
6. 第１光透過性成分が、コーティングを基材に塗装する前に塗料と組み合わされる、請求項２～５のいずれか一項に記載の塗料組成物。
7. 塗料組成物が、少なくとも３６５～４０５ｎｍの入射光に対する実質的透明性に適合した材料を含む第２光透過性成分をさらに含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の塗料組成物。
8. 第２光透過性成分が、ガラスビーズ、傾斜ガラス及び／又は石英凝集体の少なくとも１つをさらに含む、請求項７に記載の塗料組成物。
9. 第２光透過性成分が、一般的に約８５０ミクロン～約１４００ミクロンの平均直径を有する球形である、請求項７又は請求項８のいずれか一項に記載の塗料組成物。
10. 第２光透過性成分が、コーティングを基材に塗装した後に塗料配合物と組み合わせるように適合される、請求項７～９のいずれか一項に記載の塗料組成物。
11. 第２光透過性成分が、平方メートル当たり約４００～５００グラムの面密度で塗装される、請求項７～１０のいずれか一項に記載の塗料組成物。
12. 第２光透過性成分が、酸素がコーティングと接触するのを実質的に阻害する面密度で塗装される、請求項７～１１のいずれか一項に記載の塗料組成物。
13. 酸官能性アクリレートが約０．５～３重量％である、請求項１～１２のいずれか一項に記載の塗料組成物。
14. 塗料配合物が熱安定剤成分をさらに含む、請求項１～１３のいずれか一項に記載の塗料組成物。
15. 熱安定剤成分が約０．１～０．５重量％を構成する、請求項１４に記載の塗料組成物。
16. 塗料配合物が湿潤剤成分をさらに含む、請求項１～１５のいずれか一項に記載の塗料組成物。
17. 湿潤剤成分が約０．５～１重量％を構成する、請求項１６に記載の塗料組成物。
18. 塗料配合物がワックス成分をさらに含む、請求項１～１７のいずれか一項に記載の塗料組成物。
19. ワックス成分が約０．３～０．６重量％を構成する、請求項１８に記載の塗料組成物。
20. 塗料配合物が艶消し剤又は沈降シリカ成分をさらに含む、請求項１～１９のいずれか一項に記載の塗料組成物。
21. 艶消し剤又は沈降シリカ成分が約１～５重量％を構成する、請求項２０に記載の塗料組成物。
22. 塗料配合物が改質粘土成分をさらに含む、請求項１～２１のいずれか一項に記載の塗料組成物。
23. 改質粘土成分が約０．５～２重量％を構成する、請求項２２に記載の塗料組成物。
24. 塗料配合物が、塗料配合物を着色するように適合された顔料及び／又は充填剤をさらに含む、請求項１～２３のいずれか一項に記載の塗料組成物。
25. 顔料及び／又は充填剤が、二酸化チタン並びに／又は黄色及び／若しくは橙色の有機顔料のうちの１つ以上を含む、請求項２４に記載の塗料組成物。
26. 二酸化チタンが約５～１３重量％を構成する、請求項２４に記載の塗料組成物。
27. 黄色及び／又は橙色の有機顔料が約０．１～１０％を構成する、請求項２４に記載の塗料組成物。
28. １つ以上の多官能アクリレートオリゴマーが、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート及び／又はウレタンアクリレートのうちの１つ以上を含む、請求項１～２７のいずれか一項に記載の塗料組成物。
29. 多官能性及び／又は単官能性モノマーが、イソボルニルアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、バーサチック酸、ビニルエステル、ラウリルアクリレート、テトラヒドロキシフルフリルアクリレート及び／又はフェノキシエチルアクリレートのうちの少なくとも１つを含む、請求項１～２８のいずれか一項に記載の塗料組成物。
30. 光開始剤がビスアシルホスフィンオキシドを含む、請求項１～２９のいずれか一項に記載の塗料組成物。
31. ビスアシルホスフィンオキシドが約１～４重量％を構成する、請求項３０に記載の塗料組成物。
32. 塗料配合物が約０．１～０．５重量％の範囲の消泡剤をさらに含む、請求項１～３１のいずれか一項に記載の塗料組成物。
33. チオール及び／又はメルカプタンが約１～４重量％を構成する、請求項１～３３のいずれか一項に記載の塗料組成物。
34. コーティングが、硬化時に最大約４００マイクロメートルの膜厚を有する、請求項１～３３のいずれか一項に記載の塗料組成物。
35. ＵＶ光が約３６５～４０５ナノメートルの範囲の波長を有する、請求項１～３４のいずれか一項に記載の塗料組成物。
36. ＵＶ光が１つ以上のＬＥＤ構成要素を含む、請求項１～３５のいずれか一項に記載の塗料組成物。
37. ＵＶ光への曝露による促進硬化に適合した、硬化時に最大４００ｕｍ厚のコーティングを道路基材に塗装するための路面標示用塗料組成物であって、
    前記組成物が、
    ・約１０～４０重量％の濃度の多官能アクリレートオリゴマーと、
    ・約１５～５０重量％の濃度の多官能性及び／又は単官能性モノマーのうちの１つ以上と、
    ・光開始剤と、
    ・チオール及び／又はメルカプタンと、
    ・酸官能性アクリレートと、
    を含む塗料配合物を含み、
    前記塗料組成物が、混合された少なくとも３６５～４０５ｎｍの入射光に対して実質的透明性であるように適合された材料を含む第１光透過性成分をさらに含み、
    前記コーティングが、少なくとも３６５～４０５ｎｍの入射光に対して実質的透明性であるように適合された材料を含む第２光透過性成分を含み、前記第２光透過性成分が、約５００～７００ｇ／ｍ^２の面密度を含む、
    路面標示用塗料組成物。
38. 基材にコーティングを塗装する方法であって、
    請求項１～３７のいずれか一項に記載の塗料配合物を噴霧して、基材にコーティングを形成するステップと、
    次いで、第２光透過性成分を前記コーティングに塗装するステップ（前記コーティングが環境空気から実質的に遮蔽されるように、前記第２光透過性成分が、約５００～７００ｇ／ｍ^２の面密度で塗装される）と、
    次いで、前記コーティング及び塗装された第２光透過性成分をＵＶ光源からのＵＶ光に曝露するステップと、
    を含む、方法。
39. ＵＶ光が約３６５～４０５ナノメートルの範囲の波長を有する、請求項３８に記載の方法。
40. ＵＶ光源が１つ以上のＬＥＤ構成要素を含む、請求項３８又は３９に記載の方法。

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