SE462800B - Foerfarande foer framstaellning av aaterreflekterande material samt enligt foerfarandet framstaellt material - Google Patents

Description

462 800 z från att binda partiklar till varandra. Ett problem med hyd- rofobt belagda partiklar, och i en betydande grad med obelagda partiklar, är en oförmåga hos partiklarna att fast binda fär- gerna eller andra material in i vilka de är placerade. Ökad synlighet som förlänas av hydrofobt belagda glaspartiklar kan ¿ sålunda vara kortlivad beroende på en stadig förlust av glas- partiklarna när de lösgöres och avlägsnas genom friktion, väderförändringar eller andra fysikaliska faktorer.

Förlusten av glaspartiklar kan fördröjas genom beläggning av partiklarna med tunna skikt av vissa kopplingsmedel valda för sin förmåga att tillhandahålla positiv vidhäftning mellan partiklarna och omgivande material. Kända kopplingsmedel redu- cerar emellertid den återreflekterande förmågan för glaspar- tiklar genom att förorsaka en process känd som uppsugning ge- nom vilken färger drages till glasytan och belägger allt för mycket av ytomràdet för att tillräcklig återreflekterande för- måga skall uppnås. Även om normal vägnötning sliter bort en del av den färg som erhålles som resultat av uppsugning blir den återreflekterande förmågan aldrig idealisk och försvagas i vilket fall som helst under en icke önskvärt lång tidsperiod efter att glaset är placerat. Dessutom är kända kopplingsmedel icke hydrofoba och partiklar belagda därmed är utsatta för fuktinducerad agglomerering med alla de åtföljande svårigheter som beskrivits ovan.

Ett ändamål enligt föreliggande uppfinning är följaktligen att tillhandahålla material med förmåga att framkalla optimal återreflekterande förmåga som är beständiga mot agglomerering även under ftnktbetingelser och som dessutom kommer att upp- visa förbättrad vidhäftning till ytor till vilka de anbringas.

Ett ytterligare ändamål är att tillhandahålla återreflekte- rande material som är funktionella och effektiva strax efter anbringning. 3 462 SÛÛ Ett ytterligare annat ändamål är att tillhandahålla áterref- lekterande material, som varar länge, är hållbara, ekonomiska och mycket pålitliga vid användning. _pe återreflekterande partiklarna enligt föreliggande uppfin- ning är glas eller andra oorganiska partiklar belagda med en komposition med förmåga att tillhandahålla vattenbeständighet, beständighet mot uppsugning och stark positiv vídhäftning mel- lan partiklar och ytor på vilka partiklarna är placerade. Be- läggningen kommer i typiska fall att bestå av hydrofoba poly- merer till vilka kopplingsmedel har satts. En hydrofob poly- merbeläggning kommer att verka så att den förhindrar agglome- rering och reducerar onödig uppsugning. Tillsatsen av kända kopplingsmedel tillhandahåller positiv vidhäftning mellan par- tiklarna och ytor på vilka partiklarna är placerade och åstad- kommer en önskvärd likväl icke överdriven grad av uppsugning som hjälper till att hålla partiklarna fast på plats på målade ytor.

Det är önskvärt att sätta de hydrofoba polymererna, såsom de innehållande fluor- eller klor-kolvätesubstituenter till par- tiklarna före tillsats av kopplingsmedel. Kopplingsmedel till- sättes företrädesvis som nummer 2 i ordningsföljd medan par- tiklarna undergår betydande omröring. Partiklarna upphettas sedan lämpligen för avdrivning av vatten och andra lösnings- medel. Klorerade kolväten är särskilt goda lösningsmedel att använda vid beläggning av partiklarna.

En särskilt föredragen beläggning i överensstämmelse med föreliggande uppfinning kan framställas genom förnätning av olika föreningar som väljes bland den grupp som består av silanmonomerer och siloxaner, av vilka några föreningar har hydrofoba sidokedjor för undertryckande av uppsugning och av vilka andra har sidokedjor av kopplingstyp för förbättring av bindningskapaciteten. Uttrycket "sidokedjor av kopplingstyp" hänför sig till silan eller siloxansubstituenter som är 462 800 4 relativt reaktiva och har förmága att bilda kemiska bindningar eller lösa sammanslutningar med ett stort antal material.

Förhållandet av silan- eller siloxanutgàngsföreningar som har hydrofoba substituenter till de som har substituenter av kopp- ; lingstyp kan variera i överensstämmelse med den användning för vilken slutprodukten utnyttjas. Där överdriven slitning och nötning på belagda partiklar är att förvänta är en beläggning framställd från ett högre förhållande av utgångsföreningar av kopplingstyp önskvärd. Omvänt gäller att där slitning och nöt- ning förväntas vara liten eller där belagda partiklar sanno- likt kommer att utsättas för betydande fukt kommer ett högre förhållande av utgångsföreningar med hydrofoba substituenter att vara önskvärt. I en föredragen utföringsform av uppfin- ningen kommer förhållandet av hydrofoba utgångsföreningar till utgångsföreningar av kopplingstyp att variera fràn 3=l till l:3.

Några föredragna hydrofoba utgångsföreningar är de med den allmänna formeln: vari Rl, R2 och R3 kan vara lika eller olika och betecknar väte, hydroxi, metoxi, alkoxi eller substituerad alkoxi; och vari A betecknar vilken som helst icke-polär sidokedja såsom ett mättat kolväte.

Några föredragna utgångsföreningar av kopplingstyp är de med den allmänna formeln: R "\ 1\I 32 - S1 - B R/ ' 3 vari Rl, R2 och R3 kan vara lika eller olika och betecknar 5 4-62 800 väte, hydroxi, metoxi, alkoxi, eller substituerad alkoxi; och vari B betecknar en sidokedja av kopplingstyp, såsom ett kol- väte med en ändbelägen kvaternär ammoniak, ändamin eller änddiamin, eller såsom ett omättat kolväte som vinylakrylat.

Lösningar av de valda utgångsföreningarna sättes till prov av partiklar medelst kända metoder, företrädesvis i närvaro av en lämplig katalysator för förhöjning av förnätningsreaktionerna.

Detta resulterar i partiklar med tunna förnätade siloxanbe- läggningar som samtidigt ökar återreflektionsförmàgan, bind- ningsförmågan och vattenbeständigheten för partiklarna.

I en föredragen utföringsform av uppfinningen blandas glas- sfärer belagda med ovanstående siloxankomposition omsorgsfullt med större glas-sfärer belagda uteslutande eller i främsta rummet med kopplingsmedel. I en sådan utföringsform är de mindre glas-sfärerna de främsta tillhandahållarna av förbätt- rad återreflekterande förmåga medan de större glas-sfärerna, genom att de absorberar mycket av den kraft som utövas av fysikaliska faktorer såsom vibration och friktion, skyddar de mindre sfärerna från att lösgöras och avlägsnas.

Föreliggande uppfinning samt ytterligare ändamål och fördelar med denna, kommer att framgå klarare av följande beskrivning av vissa föredragna utföringsformer under hänvisning till de bifogade ritningarna.

Figur l visar ett vertikalt tvärsnitt av en landsväg eller annan målad yta som har glaspartiklar med olika storlekar slumpvist dispergerade i färgen i överensstämmelse med en åskådliggörande utföringsform av uppfinningen.

Figur 2 visar en förstorad tvärsnittsvy av partiklarna varvid uppsugnings-egenskapenför en färg på ytan av en stor glaspar- tikel, såsom inträffar när en sådan partikel är belagd i främsta rummet eller fullständigt med ett kopplingsmedel, 462 800 6 jämföres med avsaknaden av uppsugnings-egenskap för en mindre glaspartikel, som inträffar när en sådan partikel är belagd enbart eller i främsta rummet med ett hydrofobt medel.

I figur l i ritningarna visas en yta 5 pá vilken finnes ett skikt av färg 6 in i vilket är slumpvist dispergerat ett flertal glaspartiklar 7 och 8 vari medelpartikelstorleken för partiklarna 7 är större än den för partiklarna 8.

I figur 2 visas en glaspartikel 8 belagd med en siloxanföre- ning 9 vilken siloxanförening har både hydrofoba sidokedjor och sidokedjor av kopplingstyp. Färgen 6 belägger icke mycket av den övre hälften av glaspartikeln 8 beroende på effekterna av siloxanföreningen 9. En större glaspartikel 7 slumpvist placerad i färgen 6 nära partikeln 8 är belagd med ett sil- oxankopplingsmedel 10 som i främsta rummet eller uteslutande har sidokedjor av kopplingstyp med förmåga till kemisk bind- ning till, eller till bildning av lösa sammanslutningar med, en vidsträckt mångfald material. Kopplingsmedlet 10 åstad- kommer att färgen 6 sugs upp till en stor del av den övre ytan av glaspartikeln 7, vilket åstadkommer att partikeln 7 blir fast bunden till färgen.

De större sfärer som visas i figurerna l och 2 absorberar mycket av den kraft som annars kan utövas på de mindre sfärerna av olika källor såsom landsvägstrafik. Där dessa större sfärer är belagda med kopplingsmedel har de förbättrad förmåga att absorbera denna kraft utan att lösgöras eller avlägsnas. Närbelägna små partiklar skyddade av de större partiklarna kan beläggas med beläggningsmedel avsedda att optimera den återreflekterande förmågan varvid man mindre bekymrar sig för adhesivitet. En fullständigt hydrofob beläggning kan användas på mindre sfärer men eftersom en viss 3? grad av uppsugning kan vara till hjälp i optimering av åter- reflekterande förmåga föredrages en siloxanbeläggning som har både sidokedjor av kopplingstyp och hydrofoba sidokedjor. 7 462 800 De små glaspartiklarna är företrädesvis sfäriskt formade och varierar i storlek från 6 till 3000 um i diameter. De fram- ställes och uppsamlas medelst kända metoder. De sålunda uppsamlade glassfärerna behandlas sedan med olika silan- och siloxan-reaktanter innefattande både de med hydrofoba sido- kedjor och de med sidokedjor av kopplingstyp.

Särskilt föredragna hydrofoba silaner och siloxaner innefat- tar, men är icke begränsade till, metylvätesiloxan, oktadecyl- trimetoxisilan och andra trimetoxisilaner med icke-polära sidokedjor.

En särskilt föredragen silan av kopplingstyp är vinyltri- metoxisilan. En önskad beläggning erhàlles som resultat av tillsats av ungefär 50 viktprocent av utgângsföreningar av hydrofob typ och ungefär 50 viktprocent av utgångsföreningar av kopplingstyp.

Det är även önskvärt att tillsätta en Lewis-bas för katalyse- ring av hydrolyseringen av utgångsmaterialen och för att ytterligare katalysera en kondensationsreaktion genom vilken de hydrolyserade utgångsmaterialen blir förnätade in i en önskad siloxanbeläggning. Dessa reaktioner antages fortskrida på analogt sätt med de exempel på ekvationer som visas nedan vilka i àskàdliggörande syfte utnyttjar monomera silaner som utgångsföreningar: F1\ . I I (G-Uq (Rjjm (R2)n (R3)p Si-A R27Si-A + 122781-3 Lewis-bas? + 33 R3 Kïfla (R1H3(R2)C G%)d SiB FÖRNÄTADE SILOXANER VARI VARJE KISELATOM ANTINGEN HAR EN A- ELLER B-SIDOKEDJA, ocH VAR: BÅDE KONDENSATION A- OCH B-SIDOKEDJOR ÄR SLUMPVIST DISPERGERADE I HELA PRODUKT- SILOXANERNA 462 800 8 wari A, B, Rl, R2, R3 definieras som tidigare; vari b, c, d, m, n och p är antingen 0 eller l och kan vara lika eller olika; vari a och q är antingen l, 2 eller 3 och kan vara lika eller olika; och vari summan av a, b, c, d eller av q, m, n, p är 3.

Det är lämpligt att ovanstående reaktioner i främsta rummet ger en förnätad Produkt snarare än en linjärt bunden produkt eftersom denna mera främjar begränsningen av film av belägg- ningsmedel till glas-sfärer till en önskad tjocklek av icke väsentligt mer än ett molekylärt skikt. Av denna anledning är det föredraget att Rl, R2 och R3 är relativt små substituen- ter. I övrigt tenderar steriska hinder att missgynna den för- nätade produkten i förhållande till den linjärt bundna produk- ten. Det är även till hjälp i säkerställande av en tillräck- ligt tunn beläggning att noggrant övervaka koncentrationen av reaktanterna i lösning och att även noggrant övervaka mängden lösning som sättes till en given mängd glas-sfärer. Det är föredraget att ungefär 0,2 g reaktanter anbringas per varje kilo glas-sfärer som skall beläggas. Detta förhållande kan varieras i hög grad inom ramen för uppfinningen och föredragna förhållanden kommer att variera med storleken och ytomrâdet för partiklar som skall beläggas.

En föredragen anordning för anbringning till glas-sfärer av de reaktanter som bildar önskade siloxanbeläggningar beskrives i amerikanska patentskriften 3.130.070. Anordningen enligt nämnda patentskrift framflyttar partiklar med en väsentligen konstant hastighet genom ett område där beläggningsreaktanter anbringas. Detta konstanta framflyttande är särskilt lämpligt för förfarandet enligt föreliggande uppfinning genom att för- hållandet av beläggningsreaktanter till glassfärer kan hållas vid önskade nivåer genom koordination av anbringningshastig- heten för beläggningsreaktanter till hastigheten för fram- flyttning av glas-sfärerna. 462 800 Vid någon punkt före eller omedelbart efter att beläggnings- reaktanterna är anbringade till glas-sfärerna är det före- draget att tillsätta en Lewis-bas som en katalysator.

Efter att glas-sfärerna är belagda med de siloxanprodukter som erhålles som resultat av en förnätningsreaktion inbegripande de anbringade reaktanterna härdas de företrädesvis tills de är friflytande. I ett friflytande tillstånd kan de med lätthet anbringas till otaliga ytor där återreflekterande förmåga önskas, exempelvis i våt färg som nyligen har anbringats för framställning av vägmarkeringar.

Det är önskvärt, fastän icke nödvändigt, att sätta till sfärer med större medeldiametrar än de som framställts ovan, vilkas större sfärer har belagts fullständigt eller i främsta rummet med kopplingsmedel. De större partiklarna är, när de anbringas som en del av en blandning innehållande de mindre partiklarna, särskilt till hjälp vid absorption av den slitning och nötning som annars skulle lösgöra och avlägsna de mindre partiklarna.

Uppfinningen åskådliggöres närmare medelst följande exempel.

Exempel l Glas-sfärer varierande i storlek från 6 till 3000 um i diame- ter framställes och uppsamlas medelst kända metoder. Glas-sfä- rerna införes in i en anordning liknande den som beskrives i den amerikanska patentskriften 3.130.070. Pärlorna flyttas fram genom denna anordning med konstant hastighet in i ett område där de samlas ihop och utsättes för betydande omröring under ytan. Medan de befinner sig i detta omröringsområde be- handlas pärlorna i närvaro av Lewis-bas med utspädda lösningar av metylvätesiloxan, trimetoxibutylamin och oktadecyltrimet- oxisilan. Alla de tillsatta lösningarna införes med en hastig- het som har samband med hastigheten för framflyttning av sfärerna så att ungefärligen 0,2 g lösning anbringas till varje kilo glas-sfärer. Glas-sfärerna framflyttas sedan ut ur 462 800 10 beläggningsanordningen och härdas tills de är friflytande. De behandlade pärlorna dispergeras sedan i våt färg strax efter att färgen är anbringad till vägytor. Tillsammans med färgen verkar partiklarna som vägmarkeringar som är i hög grad synliga under natten tack vare glas-sfärernas förmåga att reflektera annalkande strålkastare.

Exempel 2 Belagda glas-sfärer framställes som i exempel l vari de ut- spädda lösningarna som införes till glas-sfärerna under om- röring är lösningar av oktadecyltrimetoxisilan, trimetoxibu- tylamin och vinyltrimetoxisilan. Ett separat prov av större sfärer med diameter överstigande 3000 um framställes och be- lägges endast med vinyltrimetoxisílan-kopplingsmedel. Efter härdning blandas detta prov av större sfärer in i de ursprung- liga sfärerna och kända mekaniska medel användes för uppnående av en enhetlig blandning. Denna resulterande blandning av sfärer användes för att tillföra återreflekterande förmåga till målade vägmarkeringar i områden där stark slitning och nötning förväntas.

Ovanstående exempel anges för àskådliggörande av föreliggande uppfinning och får icke betraktas som begränsande denna. De termer och uttryck som användes, användes som beskrivning och icke som begränsning. Det finns ingen avsikt i användning av sådana termer och uttryck att utesluta några ekvivalenter till de kännetecken som beskrives eller delar därav varvid det in- ses att olika modifieringar är möjliga inom ramen för uppfin- ningen. 11

Claims (10)

462 800 ll PAÉJNTKRAV
1. l. Förfarande för framställning av àterreflekterande materi- al, k ä n n e t e c k n a t därav, att det omfattar anbring- ning av en eller flera hydrofoba polymerer till ett flertal oorganiska partiklar och tillsats av ett kopplingsmedel valt från den grupp som består av silanmonomerer och siloxaner.
2. 2. Förfarande enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a t av att partiklarna upphettas efter tillsatsen av kopplings- medlet.
3. 3. Förfarande enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t av att kopplingsmedlet tillsättes medan partiklarna undergår betydande omröring, och vari de hydrofoba polymererna inne- håller fluor- eller klor-kolvätesubstituenter.
4. 4. Förfarande enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a t av att de oorganiska partiklarna är glas-sfärer, den hydrofoba polymeren omfattar en första förening som har en eller flera hydrofoba sidokedjor och kopplingsmedlet omfattar en andra förening som har en eller flera sidokedjor av kopplingstyp.
5. 5. Förfarande enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a t av att det vidare omfattar framställning av en första grupp av nämnda oorganiska partiklar, anbringning till partiklarna i den första gruppen, i närvaro av en lämplig katalysator för ökning av tvärbindningsreaktioner, av en lösning av två eller flera föreningar vari minst en förening omfattar den hydrofoba polymeren och minst en förening omfattar kopplingsmedlet, framställning av en andra grupp av nämnda oorganiska partiklar som har en större medelpartikelstorlek än de i den första gruppen, anbringning till partiklarna i den andra gruppen, i närvaro av en lämplig katalysator för ökning av tvärbindnings- reaktioner, av en eller flera föreningar omfattande kopplings- medlet, och omsorgsfull blandning av partiklarna i den andra 462 800 12 gruppen med partiklarna i den första gruppen.
6. 6. Förfarande för framställning av återreflekterande material enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a t av att alla katalysatorer som användes är Lewis-baser.
7. 7. Förfarande enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a d e av att de oorganiska partiklarna är av glas.
8. 8. Återreflekterande material, k ä n n e t e c k n a d e av att de framställts med förfarandet enligt patentkrav l genom anbringning av en eller flera hydrofoba polymerer till ett flertal oorganiska partiklar och tillsats av ett kopplingsme- del, vari de oorganiska partiklarna är av glas och är belagda med en siloxanförening som utgör kondensationsprodukten av två eller flera reaktanter, varvid en av reaktanterna omfattar den hydrofoba polymeren och en annan av reaktanterna omfattar kopplingsmedlet.
9. 9. Återreflekterande material enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k n a d e av att glaspartiklarna varierar i storlek mellan ungefär 6 och 3000 um i diameter.
10. 10. Återreflekterande material enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k n a d e av att glaspartiklarna i en första grupp varierar i storlek mellan ungefär 6 och 3000 um i diameter och vari de flesta av glaspartiklarna i en andra grupp har en diameter större än 3000 um.