KR20170039724A - 입자를 포함하는 재귀반사성 성분 - Google Patents

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KR20170039724A
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Abstract

본 개시 내용은 일반적으로 코어 및 상기 코어에 인접한 복수의 유리 또는 유리 세라믹 비드를 포함하는 재귀반사성 성분에 관한 것이다. 상기 재귀반사성 성분은 재귀반사성 성분 내에 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드의 직경보다 작은 직경을 갖는 복수의 입자들을 추가로 포함한다. 본 개시 내용은 일반적으로 (예를 들어, 재귀반사성 도로용 액체 노면 표시를 포함하는) 이들 재귀반사성 성분을 포함하는 용품 및 이들 재귀반사성 성분의 제조 및 이용 방법에도 관한 것이다.

Description

입자를 포함하는 재귀반사성 성분{RETROREFLECTIVE ELEMENTS INCLUDING PARTICLES}
본 개시 내용은 일반적으로 재귀반사성 성분 내에 유리 또는 유리 세라믹 비드(bead)의 직경보다 작은 직경을 갖는 입자를 포함하는 재귀반사성 성분에 관한 것이다. 본 개시 내용은 (예를 들어, 재귀반사성 도로용 액체 노면 표시를 포함하는) 일반적으로 이들 재귀반사성 성분을 포함하는 용품 및 이들 재귀반사성 성분의 제조 및 이용 방법에도 관한 것이다.
재귀반사성 액체 노면 표시는 재귀반사성 성분을 전형적으로 포함한다. 그러한 재귀반사성 성분은 예를 들어, 미국 특허 제5,750,191호; 제5,774,265호; 제5,942,280호; 제7,513,941호; 제8,591,044호; 제8,591,045호; 및 미국 특허 공보 제2005/0100709호 및 제 2005/0158461호에 기재되어 있으며, 이들 모두는 전체적으로 본 명세서에 포함된다. 상업적으로 입수가능한 재귀반사성 성분에는 예를 들어, 미국 미네소타주 세인트폴 소재의 쓰리엠 캄파니(3M Company)에 의해 제조된 전천후 성분(All Weather Elements)이 포함된다. 예시적인 재귀반사성 성분이 도 1에 도시되어 있다. 재귀반사성 성분(100)은 다수의 유리 또는 유리 세라믹 비드(120)에 인접한 코어(core)(110)를 포함하며, 이들 비드는 결합제에 의해 상기 코어(110)의 최외측 표면에 부착된다.
예를 들어, 미국 특허 공보 제2005/0100709호에 기재된 바와 같이, 재귀반사성 성분은 재귀반사성, 액체 도로 또는 노면 표시 또는 조성물의 위에 또는 그 안에 적용되어, 상기 재귀반사성 성분 대부분의 적어도 일부가 도로 또는 노면 표시 위 또는 밖으로 연장되도록 한다. 광원(예를 들어, 가로등 또는 자동차 전조등)에 의해 전달된 빛은 재귀반사성 액체 노면 표시 (및 그 안의 재귀반사성 성분) 상에 입사되고, 도로 표시 내 재귀반사성 성분에 의해 재귀반사된다. 특히, 유리 또는 유리 세라믹 비드는 입사광을 유입 광원 방향으로 다시 전달시킨다.
본 개시 내용의 발명자들은 많은 도로 또는 노면 표시 또는 액체 노면 표시 조성물이 도로 표시 위에 또는 그 안에 첨가된 재귀반사성 성분을 완전히 덮거나 그 주위를 위킹(wicking)한다는 것을 인식하였다. 이는 에폭시를 포함하는 도로 표시 조성물에 특히 해당된다. 액체 노면 표시 또는 액체 노면 표시 성분이 재귀반사성 성분의 모든 또는 상당한 부분을 위킹 또는 덮는 경우, 유리 또는 유리 세라믹 비드는 입사광을 더이상 재귀반사할 수 없고, 액체 노면 표시의 광학적 유효성은 현저히 감소된다.
본 개시 내용의 발명자들은, 예기치않게, 재귀반사성 성분 내에 유리 또는 유리 세라믹 비드의 직경보다 작은 직경을 갖는 입자를 포함하는 재귀반사성 성분이, 액체 노면 표시 성분이 상기 재귀반사성 성분을 위킹하거나 덮는 경우의 발생률을 감소시킨다는 것을 발견하였다. 본 명세서에 기재된 재귀반사성 성분을 포함하는 액체 노면 표시는 액체 노면 표시 또는 액체 노면 표시 성분에 의한 위킹의 발생률 감소를 나타낸다. 결과로서 생성된 액체 노면 표시는 더욱 양호한 광학 성능을 나타내는데, 이는 재귀반사성 성분이 액체 노면 표시 성분에 의해 덮이지 않고, 이에 따라 입사광을 재귀반사할 수 있기 때문이다.
본 개시 내용의 일부 실시양태는, 코어; 상기 코어에 인접한 복수의 유리 또는 유리 세라믹 비드; 및 상기 코어에 인접한 복수의 입자를 포함하는 재귀반사성 성분에 관한 것으로, 이 때 상기 입자 각각은 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드의 평균 직경보다 작은 직경을 갖는다.
본 개시 내용의 일부 실시양태는 상기 기재된 재귀반사성 성분을 포함하는 액체 노면 표시 조성물에 관한 것이다. 일부 실시양태에서, 상기 액체 노면 표시 조성물은 재귀반사성 성분 매립(embedment) 조성물을 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 액체 노면 표시 조성물은 에폭시를 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 건조 입자는 낮은 에너지의 재귀반사성 성분 표면을 부여하는 것을 돕는다.
본 개시 내용의 일부 실시양태는: (1) 코어 및 상기 코어에 인접한 복수의 유리 또는 유리 세라믹 비드를 포함하는 미처리된 재귀반사성 성분을 제공하는 단계; 및 (2) 상기 미처리된 재귀반사성 성분을, 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드의 평균 직경보다 작은 직경을 갖는 각각의 복수의 입자와 접촉시키는 단계를 포함하는, 재귀반사성 성분의 형성 방법에 관한 것이다. 일부 실시양태에서, 상기 방법은 상기 미처리된 재귀반사성 성분 및 상기 복수의 입자의 혼합물을 교반하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 방법은 상기 미처리된 재귀반사성 성분을 상기 복수의 입자와 접촉시키기 전에, 미처리된 재귀반사성 성분을 액체와 접촉시키는 단계를 추가로 포함하며; 이 때, 상기 액체는 휘발성 또는 비휘발성 액체 중 하나이다. 일부 실시양태에서, 상기 입자는 분말 또는 액체 분산액 중 적어도 하나로 존재한다. 일부 실시양태에서, 상기 액체 분산액은 수성 또는 비-수성 담체를 포함하고, 상기 방법은 상기 재귀반사성 성분을 건조시키는 단계를 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 방법은 상기 재귀반사성 성분을 상기 입자를 포함하는 분산액으로부터 분리시키는 단계를 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 중합체성 수지 또는 필름-형성 중합체 중 하나 이상을 포함한다.
상기 실시양태 중 일부에서, 상기 입자는 실리카, 알루미나, 지르코니아, 실리케이트, 중합체, 규조토, 또는 유기 화합물 또는 입자 중 하나 이상을 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 실리카는 건식 실리카, 습식 실리카 또는 나노 실리카 중 하나 이상이다. 일부 실시양태에서, 상기 입자는 무기산 염 또는 유기산 염 중 하나 이상을 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 무기산 염은 염화나트륨, 탄산칼슘, 및 황산마그네슘 중 하나 이상을 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 유기산 염은 아세트산나트륨, 스테아르산나트륨, 및 아스코르브산나트륨 중 하나 이상을 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 유기 화합물 또는 입자는 폴리올레핀, 실리콘 중합체, 폴리에스테르, 및 할로겐화 중합체 중 하나 이상을 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 입자는 소수성 또는 친수성 중 하나이다. 일부 실시양태에서, 상기 입자는 건조 입자이다. 일부 실시양태에서, 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드는 약 30 마이크로미터 내지 약 200 마이크로미터의 평균 직경을 갖는다. 일부 실시양태에서, 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드는 약 45 마이크로미터 내지 약 120 마이크로미터의 평균 직경을 갖는다. 일부 실시양태에서, 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드는 약 60 마이크로미터 내지 약 80 마이크로미터의 평균 직경을 갖는다. 일부 실시양태에서, 상기 입자는 약 1 나노미터 내지 약 60 마이크로미터의 직경을 갖는다. 일부 실시양태에서, 상기 입자는 약 1 나노미터 내지 약 1000 나노미터의 직경을 갖는다. 일부 실시양태에서, 상기 입자는 대체로 접시형, 대체로 핀(pin)형, 또는 대체로 구형 중 하나 이상의 형태를 갖는다. 일부 실시양태에서, 상기 입자들 중 적어도 일부는, 응집 또는 집합되어 유리 또는 유리 세라믹 비드의 직경보다 작은 직경을 갖는 입자를 형성하는 복수의 일차 입자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 입자는 재귀반사성 성분의 총 중량을 기준으로, 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%의 중량%로 존재한다. 일부 실시양태에서, 상기 코어는 복합재이다. 일부 실시양태에서, 상기 코어는 모래 코어, 모래, 유리, 중합체 또는 세라믹 중 하나 이상이다. 일부 실시양태에서, 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드는 약 1.5 내지 약 2.6의 굴절률을 갖는다. 일부 실시양태에서, 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드는 약 1.8 내지 약 2.3의 굴절률을 갖는다.
도 1은 종래 기술의 재귀반사성 성분의 개략도이다.
도 2는 본 개시 내용에 일반적으로 기재된 유형의 예시적인 재귀반사성 성분의 개략도이다.
다양한 실시예 및 구현예가 상세하게 설명될 것이다. 이들 실시양태는 어떠한 방식으로도 본 개시 내용의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 되고, 변경 및 수정이 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다. 또한, 몇몇 최종 용도만이 본 명세서에서 논의되었지만, 본 명세서에서 구체적으로 설명되지 않은 최종 용도가 본 발명의 범주 내에 포함된다. 따라서, 본 발명의 범위는 오직 청구범위에 의해서만 결정되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "재귀반사성"이라는 용어는 비스듬히 입사하는 광선을, 광선이 그 광원 또는 광원의 바로 주변으로 되돌아가도록, 일반적으로 그의 입사 방향에 대해 평행한 반대 방향으로 반사시키는 속성을 지칭한다.
본 개시 내용은 일반적으로 (1) 코어; (2) 상기 코어에 인접한 복수의 유리 또는 유리 세라믹 비드; 및 (3) 상기 코어에 인접한 복수의 입자를 포함하는 재귀반사성 성분에 관한 것이다. 상기 입자 각각은 유리 또는 유리 세라믹 비드의 평균 직경보다 작은 직경을 갖는다. 일부 실시양태에서, 상기 입자는 건조 입자이며, 여기에서 "건조"는 액체 또는 수지의 실질적인 결여를 지칭한다. 액체 또는 수지의 실질적인 결여는 상기 입자가 5 중량% 미만의 액체 또는 수지를 포함함을 의미한다. 일부 실시양태에서, 상기 입자는 4 중량%, 3 중량%, 2 중량%, 1중량%, 또는 0.5 중량% 미만의 액체 또는 수지를 포함한다.
본 명세서에 기재된 재귀반사성 성분은 액체 노면 표시 조성물, 특히 에폭시 노면 표시에서 개선된 매립 성질을 갖는다. 구체적으로, 본 명세서에 기재된 유형의 재귀반사성 성분을 포함하는 액체 노면 표시는, 특히 에폭시를 포함하는, 액체 도로 또는 노면 표시에서 바람직한 더욱 낮은 매립을 나타낸다. 이론에 구애됨이 없이, 상기 입자는 상기 액체 노면 표시 또는 도로 표시 중의 액체 노면 표시 성분 중 재귀반사성 성분의 매립을 조정하는 것을 돕는 것으로 여겨진다. 이들 재귀반사성 성분의 유익한 효과는 상대적으로 낮은 중량비의 입자로 달성될 수 있기 때문에, 이는 액체 노면 표시 광학 성능 및 내구성을 증가시키는 비용 효율적인 방법이다.
추가적으로, 도로 표시의 광학 성능이 증가되기 때문에, 상기 도로 표시가 도로 상에 더욱 오래 유지될 수 있어서, 액체 노면 표시 적용을 위한 도로 폐쇄 발생률 및 도로 유지비 비용을 감소시킨다.
또한, 본 개시 내용의 입자는 비용이 더 낮고, 저농도에서 유익한 광학 및 내구성 효과를 제공하기 때문에, 뛰어난 액체 노면 표시 및 그 안에 포함될 수 있는 재귀반사성 성분의 제조 비용을 낮춘다.
도 2는 본 명세서에 기재된 일반형의 예시적인 재귀반사성 성분의 개략도를 도시한다. 재귀반사성 성분(200)은 복수의 유리 또는 유리 세라믹 비드(220)가 부착 또는 인접된 코어(210)를 포함한다. 복수의 작은 입자(230) 또한 상기 코어에 부착 또는 인접되어 있다. 일부 실시양태에서, 입자(230)의 적어도 일부는 코어(210) 및/또는 유리 또는 유리 세라믹 비드(220)와 접촉된다.
도 2에 도시된 예시적인 특정 실시양태에서, 입자(230)는 유리 또는 유리 세라믹 비드(220) 사이의 공간 및 이들에 인접하여 위치되고, 유리 또는 유리 세라믹 비드(220)의 원위(distal) 표면보다는 코어(210) 표면에 더욱 가까운 것으로 나타난다. 그러나, 도 2는 단지 하나의 예시적인 실시양태이다. 일부 실시양태에서, 상기 입자는 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드 사이의 간극 또는 채널에 존재한다. 일부 실시양태에서, 상기 입자는 유리 또는 유리 세라믹 비드(220)의 원위 표면에 더 가깝다. 일부 실시양태에서, 상기 입자는 노출된 비드의 상당한 부분을 덮기에는 너무 작은 비율로 존재한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같은, 용어 "코어에 인접한 복수의 입자"에서, 인접은 "가까움"을 의미하고자 하는 것이다. 이 구절에서, "인접"은 직접적인 인접을 의미하고자 하는 것이 아니다. 이와 같이, 용어 "코어에 인접한 복수의 입자"는 본 단락에서 기재 또는 제안된 구성 모두를 포함하고자 한다.
상기 코어는 예를 들어, 유리, 세라믹, 중합체, 또는 이산화규소와 같은 산화물을 포함할 수 있다. 일부 예시적인 코어는, 예를 들어 미국 특허 제5,774,265호; 제5,942,280호; 및 제7,513,941호에 기재되어 있으며, 이들은 모두 참고로서 본 명세서에 포함된다. 코어의 예시적인 일 유형은 모래 코어로, 이는 미국 특허 공보 제2005/0100709호에 일반적으로 기재되어 있다. 일부 실시양태에서, 상기 코어는 모래 코어, 모래, 유리, 중합체 또는 세라믹 중 하나 이상이다.
임의의 기존 재귀반사성 성분 유리 또는 유리 세라믹 비드가 본 출원의 재귀반사성 성분에 사용될 수 있다. 이는, 예를 들어, 미국 특허 제3,493,403호; 제3,709,706호; 제4,564,556호; 및 제6,245,700호에 기재된 유리 또는 유리 세라믹 비드를 포함하며, 이들 특허는 모두 전체적으로 본 명세서에 포함된다.
일부 실시양태에서, 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드는 30-200 마이크로미터의 평균 직경을 갖는다. 일부 실시양태에서, 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드는 50 내지 100 마이크로미터의 평균 직경을 갖는다. 일부 실시양태에서, 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드는 60 내지 80 마이크로미터의 평균 직경을 갖는다.
일부 실시양태에서, 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드는 약 1.5 내지 약 2.6의 굴절률을 갖는다. 일부 실시양태에서, 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드는 약 1.8 내지 약 2.3의 굴절률을 갖는다. 일부 실시양태에서, 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드는 약 1.8 내지 약 2.3의 평균 굴절률을 갖는다. 일부 실시양태에서, 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드는 약 1.9 내지 약 2.2의 굴절률을 갖는다. 일부 실시양태에서, 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드는 약 1.9의 굴절률을 갖는다. 일부 실시양태에서, 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드는 약 2.2의 굴절률을 갖는다.
일부 예시적인 유리 조성물에는, 예를 들어 미국 특허 제6,245,700호 및 제7,524,779호에 기재된 것들이 포함되고, 이들 두 특허 모두는 전체적으로 본 명세서에 포함된다. 일부 실시양태에서, 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드는 예를 들어, 란탄 계열 산화물, 알루미늄 산화물, TiO2, BaO, SiO2, 또는 ZrO2 중 적어도 하나 이상을 포함한다.
일부 실시양태에서, 상기 코어 및 유리 또는 유리 세라믹 비드는 결합된 코어 성분 구조물이다. 이러한 유형의 상업적으로 입수가능한 구조물의 예로는, 예를 들어 미국 미네소타주 세인트폴 소재의 쓰리엠 캄파니에 의해 제조된 전천후 성분 및 쓰리엠 캄파니에 의해 제조된 굴절율 성분(Reflective Elements)이 포함된다.
일부 실시양태에서, 상기 입자는 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드의 직경보다 작은 직경을 갖는다. 일부 실시양태에서, 상기 입자는 약 1 나노미터 내지 약 30 마이크로미터의 직경을 갖는다. 일부 실시양태에서, 상기 입자는 약 1 나노미터 내지 약 50 마이크로미터의 직경을 갖는다. 일부 실시양태에서, 상기 입자는 약 1 나노미터 내지 약 60 마이크로미터의 직경을 갖는다. 일부 실시양태에서, 상기 입자는 약 1 나노미터 내지 약 1000 나노미터의 직경을 갖는다.
일부 실시양태에서, 상기 입자는 실리카, 알루미나, 지르코니아, 실리케이트, 중합체, 규조토, 또는 유기 화합물 또는 입자 중 하나 이상을 포함한다. 실리카를 포함하는 일부 실시양태에서, 상기 실리카는, 예를 들어 건식 실리카, 습식 실리카, 표면 개질 실리카, 또는 나노실리카일 수 있다. 그러한 실리카-함유 입자의 일부 예로는, 예를 들어 에보닉 데구사(Evonik Degussa)(미국 뉴저지주 파르시파니 소재)로부터 상표명 에어로실(AEROSIL) 하에 입수가능한 건식 실리카; 피피지 인더스트리즈(PPG Industries)(미국 펜실베니아주 피츠버그 소재)로부터 상표명 플로-가드(FLO-GARD) 하에 입수가능한 습식 실리카, 및 예를 들어 본 명세서에 참고로서 포함된 미국 특허 제8,394,977호에 기재된 바와 같은 나노실리카가 포함된다.
일부 실시양태에서, 상기 입자는 무기산 염 또는 유기산 염 중 하나 이상을 포함한다. 무기산 염을 포함하는 일부 실시양태에서, 상기 입자는 예를 들어 염화나트륨, 탄산칼슘, 및/또는 황산마그네슘 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 유기산 염을 포함하는 일부 실시양태에서, 상기 입자는 예를 들어 아세트산나트륨, 스테아르산나트륨, 아스코르브산나트륨, 생물기원 화합물(예를 들어, 당 및 아미노산), 및/또는 석유-유래 화합물(예를 들어, 탄화수소 왁스 입자) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
유기 화합물, 입자, 또는 성분을 포함하는 일부 실시양태에서, 상기 유기 화합물, 입자, 또는 성분은, 예를 들어 폴리올레핀(예를 들어, 폴리에틸렌 및/또는 폴리프로필렌), 실리콘 중합체(예를 들어, 폴리(다이메틸실록산)), 폴리에스테르, 및/또는 할로겐화 중합체(예를 들어, 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 및/또는 폴리테트라플루오로에틸렌) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 유기 화합물, 입자, 또는 성분은 중합체 분말을 포함한다.
일부 실시양태에서, 상기 입자는 소수성 또는 친수성 중 하나이다. 일부 실시양태에서, 상기 입자는 소수성 입자 및 친수성 입자를 모두 포함한다. 소수성 입자를 포함하는 일부 실시양태에서, 상기 입자는 유기 기(예를 들어, 탄화수소 기)를 입자 표면 상의 반응성 자리로 이동시키는 유기 화합물로 처리되거나 또는 그와 반응된다. 소수성 정도는 상기 유기 화합물의 선택 및 농도에 의해, 그리고 입자의 표면 성질을 조정하기 위하여 다른 유기 화합물의 동시 이용에 의해 조절될 수 있다.
일부 실시양태에서, 상기 입자는 바늘, 접시, 핀 또는 구 중에서 하나 이상의 형태를 갖는다.
일부 실시양태에서, 상기 입자들 중 적어도 일부는, 응집 또는 집합되어 유리 또는 유리 세라믹 비드의 직경보다 작은 직경을 갖는 입자를 형성하는 복수의 일차 입자를 포함한다. 그러한 응집 또는 집합된 입자의 일부 예로는, 예를 들어 건식 실리카 및 습식 실리카가 포함된다.
일부 실시양태에서, 상기 입자는 입자의 총 중량을 기준으로, 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%의 중량%로 존재한다.
일부 실시양태에서, 상기 입자는 건조 입자(이들이 액체 또는 수지를 실질적인 결여함을 의미)이다.
일부 실시양태에서, 결과로서 생성된 재귀반사성 성분은 약 100 마이크로미터 내지 약 2000 마이크로미터의 평균 직경을 갖는다.
일부 실시양태에서, 상기 재귀반사성 성분은, 예를 들어 미국 특허 제5,942,280호 및 제7,513,941호에 기재된 것과 같이 본질적으로 구형이며, 이들 두 특허 모두는 전체적으로 본 명세서에 포함된다. 일부 실시양태에서, 상기 재귀반사성 성분은, 예를 들어 미국 특허 제5,774,265호에 기재된 바와 같이 비구형이며, 이는 전체적으로 본 명세서에 참고로서 포함된다.
상기 재귀반사성 성분은 임의의 바람직한 지형(topography)을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 성분은, 밀집된 유리 또는 유리 세라믹 비드의 외측 표면을 갖는, 전체적으로 대략적인 구형일 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드는 구형이다. 상기 성분의 형태에 관계없이, 한 바람직한 표면 지형은 밀집되며, 이는 재귀반사성(휘도)의 최대화를 돕는다.
본 명세서에 기재된 상기 재귀반사성 성분은 임의의 몇몇 방법에 의하여 제조, 제작, 또는 형성될 수 있다. 예시적인 일 실시양태에서, 상기 코어 및 유리 또는 유리 세라믹 비드를 포함하는 복수의 구조물을 복수의 입자와 조합한다. 상기 혼합물은 그 후 진탕 또는 젓기에 의해, 또는 예를 들어 유동층(fluidized bed)에서 교반될 수 있다. 이 실시양태에서, 상기 입자는, 예를 들어 분말 형태일 수 있다.
또 하나의 실시양태에서, 상기 코어 및 유리 또는 유리 세라믹 비드를 포함하는 상기 구조물을 휘발성 또는 비휘발성 액체로 처리하고, 그 후 입자로 처리한다. 상기 입자는, 예를 들어 분말 형태일 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 휘발 또는 비-휘발성은, 재귀반사성 성분이 최종적으로 적용되어질 액체 노면 표시 조성물과 반응성이다.
또 하나의 실시양태에서, 상기 코어 및 유리 또는 유리 세라믹 비드를 포함하는 상기 구조물은 수성 또는 비수성 담체 내 입자를 포함하는 액체 분산액으로 처리되고, 이어서 건조된다. 일부 실시양태에서, 상기 액체 분산액은 중합체성 수지 또는 필름-형성 중합체를 상기 입자에 대한 결합제로서 포함한다(예를 들어, 상기 결합제는 코어에 인접한 입자들을 유지시킨다).
본 개시 내용은 또한 본 명세서에 기재된 재귀반사성 성분을 포함하는 액체 노면 표시 및 도로 표시 액체 노면 표시의 제조 및 이용 방법 모두에 관한 것이다. 임의의 알려진 액체 노면 표시는 본 명세서에 기재된 재귀반사성 성분과 함께 사용될 수 있다. 상기 재귀반사성 성분과 함께 이용할 수 있는 몇몇 예시적인 상업적으로 입수가능한 도로 표시 액체 노면 표시로는, 예를 들어 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 캄파니로부터 입수가능한, 액체 노면 표시 시리즈 5000; 미국 노쓰캐롤라이나주 토마스빌 소재의 에니스-플린트(Ennis-Flint)로부터 입수가능한, HPS-2; 및 미국 뉴저지주 메이플 셰이드 소재의 에포플렉스(Epoplex)로부터 입수가능한, LS90가 포함된다. 일부 실시양태에서, 상기 도로 표시 액체 노면 표시는 착색제를 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 액체 노면 표시는 백색 또는 황색이다.
재귀반사성 성분을 액체 노면 표시 조성물에 포함 또는 적용시키기 위한 임의의 알려진 공정을 사용하여 본 명세서에 기재된 재귀반사성 성분을 도로 표시 또는 액체 노면 표시에 포함 또는 적용시킬 수 있다. 예를 들어, 하기 특허들에 기재된 방법이 사용될 수 있다: 미국 특허 제3,935,158호 및 제5,774,265호, 이들 둘 모두는 전체적으로 본 명세서에 포함된다.
본 개시 내용의 목적 및 장점이 하기 실시예에 의해 추가로 예시되지만, 실시예에서 언급되는 특정 재료 및 그의 양과, 다른 조건 및 상세 사항은 당업자가 다른 파라미터, 재료, 및 장비가 사용될 수 있음을 인식할 것이므로, 본 출원의 범주를 부당하게 제한하도록 해석되어서는 안 된다. 본 명세서의 모든 부, 백분율 및 비는 달리 명시되지 않는 한 중량 기준이다.
실시예
본 개시 내용의 재귀반사성 성분을 제조하는데 사용된 코어 및 유리 또는 유리 세라믹 비드를 포함하는 구조물("코어/비드 구조물")을 본질적으로, 전체적으로 본 명세서에 포함된 미국 특허 공보 제2005/0158461호의 실시예 1에 기재된 바와 같이 제조하였다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이,
"T-403"은 제파민(JEFFAMINE) T-403, 즉 미국 텍사스주 우드랜즈 소재의 헌츠맨 코포레이션(Huntsman Corp.)으로부터 입수가능한 폴리에테르아민을 지칭한다.
"에어로실 R 972"은 미국 뉴저지주 파르시파니 소재의 에보닉 데구사로부터 수득된 소수성 건식 실리카를 지칭한다.
"에어로실 R 711"은 미국 뉴저지주 파르시파니 소재의 에보닉 데구사로부터 수득된 소수성 건식 실리카를 지칭한다.
"에어로실 200"은 미국 뉴저지주 파르시파니 소재의 에보닉 데구사로부터 수득된 친수성 건식 실리카를 지칭한다.
"나노실리카(Nanosilica)"는 본질적으로, 전체적으로 본 명세서에 포함된 미국 특허 제5,586,483호에 기재된 바와 같이 제조된 약 5 나노미터의 평균 입자 크기를 갖는 소수성 아이소옥틸실란-개질된 나노실리카를 지칭한다.
"플로-가드 SP"는 미국 펜실베니아주 피츠버그 소재의 피피지 인더스트리즈로부터 수득된 습식 실리카를 지칭한다.
"시리즈 71E 전천후 성분" 또는 "시리즈 71E AWE"는 독립적으로, 미국 미네소타주 세인트폴 소재의 쓰리엠 캄파니로부터 입수가능하고, 액체 에폭시 노면 표시 조성물 상에의 적용을 위해 의도된 재귀반사성 성분을 지칭한다.
실시예 1 내지 실시예 15
입자를 포함하는 재귀반사성 성분의 제조.
실시예 1 내지 실시예 7 각각에서, 코어/비드 구조물의 칭량된 분량을 1-갤론 비닐 백(bag) 내에서 입자의 칭량된 분량과 조합하였다. 실시예 1 내지 실시예 7의 각 성분의 중량이 표 1에 제공된다. 상기 백 상단을 밀봉하고, 상기 혼합물을 손으로 약 1분 동안 진탕시켜 재귀반사성 성분을 산출하였다. 상기 성분을 그 후 30호 표준 체로 옮기고 간단히 진탕시켜 상기 재귀반사성 성분을 임의의 과량의 입자들과 분리하였다.
[표 1]
Figure pct00001
실시예 8에서, 25 그램의 코어/비드 구조물을, 그 안에 0.26 그램의 에어로실 R 711이 손으로 미리 진탕되어 있는 1-갤론의 비닐 백에 첨가하였다. 상기 에어로실 R 711은 상기 백의 내부 표면 상에 침적되는 것으로 보였다. 백 상단을 그 후 밀봉하고, 상기 백을 손으로 약 1분 동안 진탕시켜 재귀반사성 성분을 제공하였다. 상기 성분들을 그 후, 상기 기재된 것과 같이 30호 표준 체로 옮기고 간단히 진탕시켰다.
실시예 9를, 실시예 9에서 에어로실 R 711을 0.1 그램 사용한 것을 제외하고는, 본질적으로 실시예 8에 기재된 것과 같이 실시하였다.
실시예 10에서, 10 그램의 코어/비드 구조물을 1-갤론 비닐 백 내의 0.11 그램의 에어로실 R 711과 조합하고, 상기 백을 손으로 약 1분 동안 진탕시켰다. 그 후, 추가 15 그램의 코어/비드 구조물을 상기 백에 첨가하고, 상기 백을 다시 손으로 약 1분 동안 진탕시켜 재귀반사성 성분을 제공하였다. 상기 성분들을 그 후, 상기 기재된 것과 같이 30호 표준 체로 옮기고 간단히 진탕시켰다.
실시예 11에서, 10 그램의 코어/비드 구조물을 1-갤론 비닐 백 내의 0.11 그램의 나노실리카와 조합하고, 상기 백을 손으로 약 1분 동안 진탕시켰다. 그 후, 추가 15 그램의 코어/비드 구조물을 상기 백에 첨가하고, 상기 백을 다시 손으로 약 1분 동안 진탕시켜 재귀반사성 성분을 제공하였다. 상기 성분들을 그 후, 상기 기재된 것과 같이 30호 표준 체로 옮기고 간단히 진탕시켰다.
실시예 12 내지 실시예 14에서, 200 그램의 코어/비드 구조물을 0.21 그램의 T-403 및 20.7 그램의 물의 용액과 먼저 조합하고, 결과로서 생성된 습윤 혼합물을 그 후 70℃ 오븐 내에서 1시간 동안 건조시키고, 그 후 생성물을 실온으로 냉각시켰다. 실시예 12 내지 실시예 14 각각에서, 이 생성물 25 그램 분량을 사용하였다. 실시예 12에서, 25 그램 분량을 1-갤론의 비닐 백 내 0.1 그램의 에어로실 R 711과 조합하고, 상기 기재된 바와 같이 가공하여 재귀반사성 성분을 제공하였다. 실시예 13에서, 25 그램 분량을 1-갤론의 비닐 백 내 0.1 그램의 나노실리카와 조합하고, 상기 기재된 바와 같이 가공하여 재귀반사성 성분을 제공하였다. 실시예 14에서, 25 그램 분량을 1-갤론의 비닐 백 내 0.1 그램의 에어로실 200과 조합하고, 상기 기재된 바와 같이 가공하여 재귀반사성 성분을 제공하였다.
실시예 15에서, 25 그램의 코어/비드 구조물을 9 그램의 헥산 내 1 그램의 광유, U.S.P.의 용액 10 그램과, 헥산 대부분이 증발할 때까지, 비이커 내에서 실온에서 함께 교반함으로써, 상기 구조물을 상기 용액으로 먼저 처리하였다. 이 재료를 그 후 60℃ 오븐 내에서 20 분 동안 건조시키고, 그 후 이를 1-갤론의 비닐 백 내 0.1 그램의 에어로실 R 711과 조합하고, 상기 기재된 바와 같이 가공하여 재귀반사성 성분을 제공하였다.
실시예 16에서, 25 그램의 코어/비드 구조물을 19 그램의 물 내 1 그램의 세테아레이트-20(ceteareth-20)(독일 에센 소재의 에보닉 인더스트리즈로부터 상표명 "테고 알카놀(TEGO ALKANOL) CS 20P" 하에 수득된 비이온성 계면활성제)의 용액 20 그램과, 비이커 내에서 약 10분 동안 함께 저음으로써, 상기 구조물을 상기 용액으로 처리하였다. 이 재료를 그 후 60℃ 오븐 내에서 2 시간 동안 건조시키고, 그 후 이를 1-갤론의 비닐 백 내 0.25 그램의 에어로실 200과 조합하고, 상기 기재된 바와 같이 가공하여 재귀반사성 성분을 제공하였다.
실시예 17 내지 실시예 32 및 비교예 A, B, C 및 D
에폭시 노면 표시 조성물에서 재귀반사성 성분 매립의 평가.
실시예 17 내지 실시예 32 각각에서, 실시예 1 내지 실시예 16의 상기 재귀반사성 성분을 액체 에폭시 노면 표시 조성물의 코팅 상에 각각 침적시켜 그의 에폭시 내 매립도를 평가하였다. 비교예 A 및 비교예 B 각각에서, 코어/비드 구조물 및 시리즈 71E 전천후 성분("시리즈 71 E AWE") 각각을 유사하게 침적시키고 평가하였다. 비교예 C에서, 실시예 16에서 상기 기재된 것과 같이, 세테아레트-20만으로 처리된 코어/비드 구조물을 유사하게 침적시키고 평가하였다. 비교예 D에서, 실시예 15에서 기재된 것과 같이, 광유 U.S.P로만 처리된 코어/비드 구조물을 유사하게 침적시키고 평가하였다. 액체 에폭시 노면 표시 조성물(미국 노쓰캐롤라이나주 토마스빌 소재의 에니스-플린트로부터 상표명 HPS-2 하에 입수가능)을, 습식 코팅 두께 0.762 밀리미터(0.030 인치)로 설정된 노치(notched) 코팅 바를 이용하여 실온에서 알루미늄 판 상에 코팅시키고, 그 후 재귀반사성 성분 및 비교 재료를 천공 캡이 있는 유리 단지로부터 상기 코팅 위에 각각 침적시켰다. 에폭시 코팅의 표면 위로 돌출되고 있는 상기 성분의 근사 평균 비율을 관찰함으로써 매립도를 정성적으로 평가하기 전에, 상기 코팅이 실온에서 5시간 이상 경화되도록 두었다. 데이터는 표 2에 제공된다. 표 2에서, 높은 매립도(에폭시로 덮인 성분 또는 비교 재료의 표면이 약 절반 초과)는 빼기 표시 "-"로 표시되고, 보다 낮은 매립도(에폭시로 덮인 표면이 약 절반)는 숫자 "0"으로 표시되고, 낮은 매립도(에폭시로 덮인 성분 또는 비교 재료의 표면이 약 절반 미만)는 더하기 표시 "+"로 표시된다.
[표 2]
Figure pct00002
표 2의 데이터는, 예를 들어 입자를 포함하는 재귀반사성 성분이 코어/비드 구조물보다 에폭시 코팅에서 더욱 낮은 정도로 매립된다는 것을 보여준다.
본 명세서에서 언급된 모든 참고문헌은 참고로 포함된다.
달리 지시되지 않는 한, 본 개시 내용 및 청구범위에서 사용되는, 특징부의 크기, 양, 및 물리적 특성을 표현하는 모든 수치는 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 상기 명세서 및 첨부된 청구범위에 기술된 수치적 파라미터는 본 명세서에 개시된 교시를 이용하는 당업자가 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 변할 수 있는 근사치이다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용된 바와 같이, 단수 형태는, 그 내용이 명백히 달리 지시하지 않는 한, 복수의 지시 대상을 갖는 실시양태를 포함한다. 본 개시 내용 및 첨부된 청구범위에 사용되는 바와 같이, 용어 "또는"은 일반적으로 그 내용이 명백히 달리 나타내지 않는 한 "및/또는"을 포함하는 의미로 사용된다.
본 개시 내용의 다양한 실시양태 및 구현예가 개시되어 있다. 개시된 실시양태는 제한이 아닌 예시의 목적을 위해 제공된다. 전술된 구현예 및 기타 구현예는 하기의 청구범위의 범주 내에 속한다. 당업자는 본 개시 내용이, 개시된 바와는 다른 실시양태 및 구현예로 실시될 수 있음을 파악할 수 있을 것이다. 당업자는 전술된 실시양태 및 구현예의 기본 원리로부터 벗어남이 없이 그러한 실시양태 및 구현예의 상세사항에 대해 많은 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명은 본 명세서에 기술된 예시적인 실시예 및 실시양태로 부당하게 제한되도록 의도되지 않으며, 그러한 실시예 및 실시양태는 단지 예로서 제공되며 본 발명의 범주는 하기와 같이 본 명세서에 기재된 청구범위에 의해서만 제한되도록 의도됨을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 다양한 변형 및 변경이 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 당업자에게 명백해질 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 하기의 청구범위에 의해서만 결정되어야 한다.

Claims (47)

  1. 코어(core);
    상기 코어에 인접한 복수의 유리 또는 유리 세라믹 비드; 및
    상기 코어에 인접한 복수의 입자
    를 포함하는 재귀반사성 성분으로서, 이 때 상기 입자 각각은 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드의 평균 직경보다 작은 직경을 갖는 재귀반사성 성분.
  2. 제1항에 있어서, 상기 입자는 실리카, 알루미나, 지르코니아, 실리케이트, 중합체, 규조토, 또는 유기 화합물 또는 입자 중 하나 이상을 포함하는 재귀반사성 성분.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 실리카는 건식 실리카, 습식 실리카 또는 나노 실리카 중 하나 이상인 재귀반사성 성분.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자는 무기산 염 또는 유기산 염 중 하나 이상을 포함하는 재귀반사성 성분.
  5. 제4항에 있어서, 상기 무기산 염은 염화나트륨, 탄산칼슘, 및 황산마그네슘 중 하나 이상을 포함하는 재귀반사성 성분.
  6. 제4항에 있어서, 상기 유기산 염은 아세트산나트륨, 스테아르산나트륨, 및 아스코르브산나트륨 중 하나 이상을 포함하는 재귀반사성 성분.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기 화합물 또는 입자는 폴리올레핀, 실리콘 중합체, 폴리에스테르, 및 할로겐화 중합체 중 하나 이상을 포함하는 재귀반사성 성분.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자는 소수성 또는 친수성 중 하나인 재귀반사성 성분.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자는 건조 입자인 재귀반사성 성분.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드는 약 60 마이크로미터 내지 약 80 마이크로미터의 평균 직경을 갖는 재귀반사성 성분.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자는 약 1 나노미터 내지 약 60 마이크로미터의 직경을 갖는 재귀반사성 성분.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자는 약 1 나노미터 내지 약 1000 나노미터의 직경을 갖는 재귀반사성 성분.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자는 대체로 접시형, 대체로 핀(pin)형, 또는 대체로 구형 중 하나 이상의 형태를 갖는 재귀반사성 성분.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자들 중 적어도 일부는, 응집 또는 집합되어 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드의 직경보다 작은 직경을 갖는 입자를 형성하는 복수의 일차 입자를 포함하는 재귀반사성 성분.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자는 상기 재귀반사성 성분의 총 중량을 기준으로, 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%의 중량%로 존재하는 재귀반사성 성분.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어는 복합재인 재귀반사성 성분.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어는 모래 코어, 모래, 유리, 중합체 또는 세라믹 중 하나 이상인 재귀반사성 성분.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드는 약 1.8 내지 약 2.3의 굴절률을 갖는 재귀반사성 성분.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 재귀반사성 성분을 포함하는 액체 노면 표시 조성물.
  20. 제19항에 있어서,
    재귀반사성 성분 매립 조성물을 추가로 포함하는 액체 노면 표시 조성물.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 재귀반사성 성분 매립 조성물이 에폭시를 포함하는 액체 노면 표시 조성물.
  22. 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자는 낮은 에너지의 재귀반사성 성분 표면을 부여하는 것을 돕는 액체 노면 표시 조성물.
  23. 코어 및 상기 코어에 인접한 복수의 유리 또는 유리 세라믹 비드를 포함하는 미처리된 재귀반사성 성분을 제공하는 단계; 및
    상기 미처리된 재귀반사성 성분을, 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드의 평균 직경보다 작은 직경을 갖는 각각의 복수의 입자와 접촉시키는 단계
    를 포함하는 재귀반사성 성분의 형성 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 미처리된 재귀반사성 성분 및 상기 복수의 입자의 혼합물을 교반하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서,
    상기 미처리된 재귀반사성 성분을 상기 복수의 입자와 접촉시키기 전에, 상기 미처리된 재귀반사성 성분을 액체와 접촉시키는 단계를 추가로 포함하며;
    이 때, 상기 액체는 휘발성 또는 비휘발성 액체 중 하나인 방법.
  26. 제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자는 분말 또는 액체 분산액 중 적어도 하나로 존재하는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 액체 분산액은 수성 또는 비-수성 담체를 포함하고,
    상기 방법은 재귀반사성 성분을 건조시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  28. 제26항 또는 제27항에 있어서,
    상기 재귀반사성 성분을 상기 입자를 포함하는 분산액으로부터 분리시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  29. 제26항 내지 제 28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분산액은 중합체성 수지 또는 필름-형성 중합체 중 하나 이상을 포함하는 방법.
  30. 제23항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자는
    상기 재귀반사성 성분의 총 중량을 기준으로, 상기 재귀반사성 성분 내에 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%의 중량%로 존재하는 방법.
  31. 제23항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자는 실리카, 알루미나, 지르코니아, 실리케이트, 중합체, 규조토, 또는 유기 화합물 또는 입자 중 하나 이상을 포함하는 방법.
  32. 제31항에 있어서, 상기 실리카는 건식 실리카, 습식 실리카 또는 나노 실리카 중 하나 이상인 방법.
  33. 제31항에 있어서, 상기 입자는 무기산 염 또는 유기산 염 중 하나 이상을 포함하는 방법.
  34. 제33항에 있어서, 상기 무기산 염은 염화나트륨, 탄산칼슘, 및 황산마그네슘 중 하나 이상을 포함하는 방법.
  35. 제33항에 있어서, 상기 유기산 염은 아세트산나트륨, 스테아르산나트륨, 및 아스코르브산나트륨 중 하나 이상을 포함하는 방법.
  36. 제31항에 있어서, 상기 유기 화합물 또는 입자는 폴리올레핀, 실리콘 중합체, 폴리에스테르, 및 할로겐화 중합체 중 하나 이상을 포함하는 방법.
  37. 제23항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자는 소수성 또는 친수성 중 하나인 방법.
  38. 제23항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자는 건조 입자인 방법.
  39. 제23항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드는 약 60 마이크로미터 내지 약 80 마이크로미터의 평균 직경을 갖는 방법.
  40. 제23항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자는 약 1 나노미터 내지 약 60 마이크로미터의 직경을 갖는 방법.
  41. 제23항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자는 약 1 나노미터 내지 약 1000 나노미터의 직경을 갖는 방법.
  42. 제23항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자는 대체로 바늘형, 대체로 접시형, 대체로 핀형 또는 대체로 구형 중 하나 이상의 형태를 갖는 방법.
  43. 제23항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자들 중 적어도 일부는, 응집 또는 집합되어 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드의 직경보다 작은 직경을 갖는 입자를 형성하는 복수의 일차 입자를 포함하는 방법.
  44. 제23항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자는 상기 재귀반사성 성분의 총 중량을 기준으로, 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%의 중량%로 존재하는 방법.
  45. 제23항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어는 모래 코어, 모래, 유리, 중합체 또는 세라믹 중 하나 이상인 방법.
  46. 제23항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드는 약 1.5 내지 약 2.6의 굴절률을 갖는 방법.
  47. 제23항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 또는 유리 세라믹 비드는 약 1.8 내지 약 2.3의 굴절률을 갖는 방법.
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