Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer Verkehrsmarkierung auf eine Fahrbahn, dadurch gekennzeichnet, dass man auf die Fahrbahn eine feuchte ungehärtete Schicht einer pigmentierten Überzugsmasse aufträgt, die ein organisches Kunstharz enthält, das nach dem Auftragen innerhalb von höchstens sechs Minuten klebfrei trocknet, dass man auf die noch feuchte Schicht mindestens eine Lage von lichtreflektierenden Teilchen bringt, deren überwiegender Anteil eine solche Grösse hat, dass sie wenigstens zur Hälfte nach dem Auftragen in der Schicht eingebettet sind und diese praktisch ganz durchdringen, wobei jedoch der Durchmesser dieser Teilchen grösser als die Schichtdicke ist, und dass man die Teilchen in einer solchen Menge aufträgt, dass die einzelnen Teilchen einen Abstand voneinander haben, der kleiner als der durchschnittliche Teilchendurchmesser ist.
Die Markierung von Verkehrsoberflächen mit Zeichen, die den Verkehr leiten, wie Fahrspuren, Mittellinien oder Strassenkanten, ist allgemein üblich. Solche Verkehrsmarkierungen auf Fahrbahnen, die z.B. aus Asphalt oder Beton bestehen können, enthalten häufig reflektierende Mittel, wie Glaskugeln.
Die Verkehrsmarkierungen sind der kontinuierlichen Abnutzung und der Einwirkung der Atmosphärilien und der Strassenchemikalien untenvorfen, wodurch eine periodische Erneuerung erforderlich ist. Wenn Anstrichmassen für Verkehrsmarkierungen auf eine befahrene Fläche aufgebracht werden, besteht die Gefahr, dass die Markierung während eines Zeitraums, in dem sie noch nicht getrocknet ist, von den Reifen der Fahrzeuge aufgenommen und übertragen wird, wodurch verwirrende und unerwünschte Zeichen auf der Verkehrsoberfläche zurückbleiben. Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, werden häufig farbige Kegel oder Fähnchen als vorübergehende Hindernisse auf der Strassenoberfläche angeordnet, um die Markierung zu schützen, bis sie getrocknet ist.
Diese vorübergehenden Hindernisse müssen dann in einem getrennten Arbeitsgang entfernt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Herstellun einer Verkehrsmarkierung für eine Fahrbahn aufzuzeigen, die nur kurze Trockenzeit hat und sich einfach und wirtschaftlich auftragen lässt.
Die Zusammensetzungen, aus denen solche Verkehrsmarkierungen hergestellt werden, haben wesentlich kürzere Trokkenzeiten als die gleichen Zusammensetzungen ohne das klein teilige Material. Unter Trocknen wird dabei jeder Vorgang verstanden, durch den der Anstrichfilm lösungsmittelfrei wird wie zB. durch Verdampfung, Kühlung, chemische Vernetzung Polymerisation und dergleichen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das System für die Verkehrsmarkierung einen pigmentierten organischen Binder, der innerhalb von 3 Minuten oder weniger bei der angewandten Nassfilmdicke trocknet. Die organische Überzugsmasse wird dabei als relativ dünner Film angewandt, z.B. in einer Nassdicke von etwa 0,38 mm oder weniger, bevorzugt etwa 0,25 mm. Die in dem trocknen Überzugsfilm eingebetteten reflektierenden Materialien sind in den Überzug z.B. durch Fallenlassen oder Einblasen des kleinteiligen Materials in den feuchten Film vor seiner Trocknung eingebracht worden.
Das reflektierende kleinteilige Material ist von einer derartigen Teilchengrösse, dass es im wesentlichen in die Tiefe des Binders oder des Überzugsfilms eindringt, so dass die Basis der Teilchen sich in Nachbarschaft des Substrats befindet oder im wesentlichen darauf ruht Der überwiegende Anteil der Teilchen dieses Materials bildet mindestens eine Einzelschicht, bei der die Teilchen mindestens zur Hälfte in der Schicht des Binders eingebettet sind, wobei die Teilchen sich in enger Nachbarschaft zueinander befinden, so dass sie sich berühren oder nur durch einen sehr kurzen Filmabschnitt getrennt sind, der an einigen der Teilchen haften kann, die aber dem Auge so erscheinen, als ob sie sich im wesentlichen berühren würden.
Im allgemeinen sind die einzelnen Teilchen des kleinteiligen Materials durch eine Entfernung getrennt, die nicht grösser ist als der mittlere Durchmesser der Teilchen.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird ein dünner, pigmentierter flüssiger Anstrichfilm auf die Verkehrsoberfläche aufgetragen und es wird dann ein Überschuss an kleinteiligem Material aufgebracht, der ausreichend ist, um den Anstrichfilm vollständig zu bedecken. Der Überschuss des kleinteiligen Materials, der in dem Anstrichfilm nicht eingebettet und von diesem im wesentlichen nicht gebunden ist, bleibt mindestens vorübergehend auf dem Verkehrszeichen liegen, um ihm einen zusätzlichen Schutz zu verleihen. Das Verkehrszeichen ist innerhalb so kurzer Zeit trocken, dass auch dieser vorübergehende Schutz von Nutzen ist.
Unter "im wesentlichen gebunden" wird verstanden, dass das kleinteilige Material derartig gebunden ist, dass es durch die Wirkung eines mit leichtem Druck fegenden Basens nicht abgelöst wird.
Die zur Herstellung der Verkehrsmarkierungen verwendete flüssige Überzugsmasse, die ein organisches Kunstharz als Träger enthält, kann in ihrer Zusammensetzung stark schwanken. Derartige Überzugsmassen sind in der Technik gut bekannt und müssen deshalb nicht im einzelnen beschrieben werden. Es sind ausserdem auch eine grosse Anzahl von Über- zugsmassen bekannt, die sich für die Herstellung von Uberzü- gen auf derartigen Materialien, wie Beton oder Asphalt, eignen und infolgedessen für das Aufbringen von Verkehrszeichen besonders geeignet sind.
Bei der Erfindung kann ein beliebiger organischer polymerer Binder verwendet werden, der eine ausreichende Haftung zu dem Substrat und zu dem kleinteiligen Material besitzt, um dem Markierungssystem die erforderliche Verschleissfestigkeit zu verleihen und der nach der Formulierung zu einem pigmentierten Überzugssystem eine Über- zugsmasse gibt, die innerhalb etwa 6 Minuten oder weniger, bevorzugt innerhalb 3 Minuten oder weniger zu einem keine Spuren hinterlassenden Überzug trocknet. Bei dieser Trockenzeit handelt es sich um die Trockenzeit der uberzugszusam- mensetzung als solche ohne Zugabe des lichtreflektierenden kleinteiligen Materials.
Das in der Formulierung als Träger verwendete organische Kunstharz kann entweder ein thermoplastisches oder ein wärmehärtbares Harz sein. Die Formulierung kann ausser dem organischen Trägerharz und dem Pigment noch andere übliche Bestandteile und Zusatzstoffe enthalten, wie Lösungsmittel, Weichmachungsmittel, Vernetzungsmittel, Katalysatoren, Flussmittel und dergleichen. In der Regel enthält die Überzugsmasse ein Lösungsmittel, um ihr die gewünschte Viskosität und Trocknungszeit zu verleihen. Die Überzugsmasse kann aber auch eine Zusammensetzung mit einem hohen Feststoffgehalt oder eine lösungsmittelfreie Zusammensetzung sein, wie z.B. Zusammensetzungen mit hohen Schmelzpunkten, Polymer-Monomer-Systeme, beispielsweise aus ungesättigten Polyestern und Styrol, oder flüssige Systeme, die bei der Anwendung aushärten, wie Polyurethansysteme oder Epoxysysteme.
In lösungsmittelhaltigen Systemen können z.B. Acrylharze, Vinylharze, Alkydharze, Polyesterharze, Epoxyharze, Urethanharze, Phenoplastharze und Aminoplastharze Verwendung finden.
Die Überzugsmasse wird derartig pigmentiert, dass die Verkehrsmarkierung unter den verschiedenen Bedingungen gesehen wird. Üblicherweise werden in Anstrichmassen für Verkehrszeichen gelb, weiss und rot verwendet, obwohl Pigmente beliebiger Farbtöne benutzt werden können. Typische Pigmente sind Titandioxid (Rutil und Anatas), Bleichromat (Chromgelb) und dergleichen. Die Zusammensetzungen kön nen auch andere Pigmente als Streckmittel enthalten, wie Kieselerde, Ton, Kalziumsulfat, Kalziumcarbonat, Magnesiumsilikat und dergleichen. Die Einfärbung der Zusammensetzungen kann durch Verwendung eines gefärbten lichtreflektierenden kleinteiligen Materials verstärkt oder allein dadurch erzeugt werden.
Die pigmentierte Überzugsmasse wird in der Regel auf die Verkehrsoberfläche in üblicher Weise aufgetragen, bevorzugt durch Sprühen. In den meisten Fällen besitzt der feuchte oder nasse Übertragsfilm eine Dicke von etwa 0,38 mm oder weniger, bevorzugt von etwa 0,25 mm oder weniger. Mit Filmen von einer Nassdicke von etwa 0,25 mm oder weniger werden kurze Trockenzeiten in der Grössenordnung von wenigen Sekunden erhalten.
Das lichtreflektierende oder -streuende kleinteilige Material, das bei der Erfindung in die Überzugsmasse eingebettet ist, kann in seiner Zusammensetzung stark schwanken. Es schliesst derartige lichtstreuende Materialien, wie Sand, ein, aber auch echt reflektierende Materialien, wie Glaskugeln.
Glaskugeln sind besonders geeignete reflektierende Materialien dieser Art. Die im Handel erhältlichen Kugeln sind in der Regel hinsichtlich ihrer Grösse nicht homogen und werden in der Regel als Produkte verkauft, die überwiegend Kugeln enthalten, die eine spezielle Maschengrösse eines Siebes passieren, aber von einer speziellen kleineren Maschengrösse eines Siebes zurückgehalten werden. Wenn z.B. 0,38 mm Kugeln verwendet werden, hat der überwiegende Anteil der Kugeln einen Durchmesser von etwa 0,38 mm, doch sind in dem Kugelmaterial in der Regel auch Kugeln vorhanden, die einen etwas kleineren Durchmesser haben. Typische Glaskugeln, die der "Federal Specification TTB 1 325A, Type 1, Cllass A" entsprechen, haben die folgenden Merkmale: 100% passieren Maschengrösse 20, 80-100% passieren Maschengrösse 30, 18-35% passieren Maschengrösse 50.
Ein anderes bevorzugtes Material ist runder Sand, der als "Ottawa-Sand" bekannt ist, der im Gegensatz zu gewöhnlichem Sand eine relativ glatte Oberfläche und eine kugelförmige Gestalt hat. Zwei besonders geeignete Sorten dieses Sandes sind:
A B (Crystal) (Federal Fine) AFS Kornfeinheit 38 47 tatsächliche Oberfläche (cm2/g) 72 97 Basispermeabilität 246 252 theoretische Oberfläche (cm2/g) 62 80 Flächenkoeffizient 1,2 1,2 Dichte (ungepresst) (g/cm8) 3,076 3,060 Dichte (gepresst) g/cm3) 3,156 3,124 % zurückgehalten durch US-Sieb Nr.
30 1 -
40 36 19
50 45 43
70 15 25 100 3 9 140 - 3
Andere geeignete lichtreflektierende kleinteilige Materialien, die bei der Erfindung verwendet werden können, sind organische Polymerteilchen, die bevorzugt in Form von Kugeln oder Perlen vorliegen. Solche Materialien sind beispielsweise Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Vinylchloridcopolymere und Vinylacetat-Copolymere. Diese Materialien können allein oder in Kombination mit Glaskugeln, kugelförmigem Sand, üblichem Sand, zerkleinertem Glas oder anderen Mineralteilchen verwendet werden, die z.B. eine Teilchengrösse zwischen etwa 20 bis etwa 50 Maschen besitzen.
Das lichtreflektierende kleinteilige Material sollte eine solche Teilchengrösse besitzen. dass sein überwiegender Anteil einen Durchmesser hat, der grösser ist, als die Nassdicke des Überzugsfilms, doch sollte andererseits die Teilchengrösse klein genug sein, damit mindestens die Anfangsschicht des kleinteiligen Materials mindestens zur Hälfte ihrer Masse in den Film der Überzugszusammensetzung eingebettet ist. Wenn das Material kugelförmig ist, sollte der Umfang der Kugel in der Oberzugsmasse eingebettet sein. Bei der Erfindung kann ein kleinteiliges Material verwendet werden, dessen Teilchen im wesentlichen die gleiche Teilchengrösse besitzen.
Es ist aber auch möglich die handelsüblichen Materialien zu verwenden, deren Teilchengrössen sich über einen Bereich erstrecken, vorausgesetzt, dass der überwiegende Anteil dieser Materialien die gewünschte Teilchengrösse besitzt. So kann man z.B. für einen Film mit einer Nassdicke von 0,38 mm ein kleinteiliges Material im Bereich von etwa 0,48 bis etwa 0,89 mm oder etwa 20 bis etwa 35 Maschen verwenden.
Das Gewicht des lichtreflektierenden kleinteiligen Materials, das zum Bedecken der Flächeneinheit erforderlich ist, lässt sich leicht errechnen, indem man von der Annahme ausgeht, dass eine Einzelschicht von gleichförmig verteilten Perlen vorliegt. Man kann dazu z.B. die folgende Formel verwenden: F.V.y
G =
0,868.s2 in der
G = das Gewicht der Teilchen,
F = die Einheitsfläche der Überzugsmasse,
V = das mittlere Volumen eines Teilchens, y = das spezifische Gewicht des Teilchens und s = die Entfernung zwischen den Mittelpunkten der licht reflektierenden Teilchen, die gleichförmig als Einzel lage in der Überzugsmasse verteilt sind, wobei s etwa
2D oder weniger ist und D der mittlere Durchmesser der lichtreflektierenden Teilchen ist.
So wird z.B. für eine Fläche von 929 cm2 bei Benutzung von Glaskugeln mit einem Durchmesser von 0,38 cm, die sich gegenseitig berühren eine Menge von etwa 50 g/929 cm2 verwendet.
Wie bereits festgestellt wurde, sollten bei den Verkehrsmarkierungen nach der Erfindung die Kugeln maximal etwa einen Durchmesser der Kugeln voneinander entfernt sein und bevorzugt sollten die Kugeln etwa einen halben Durchmesser oder weniger voneinander entfernt sein. Bei dem vorstehen den Beispiel würde bei einer Entfernung der Kugeln von einem Durchmesser S 0,762 cm und W etwa 13 g sein. Bei einer Entfernung zwischen den Kugeln von einem halben Durchmesser würde S 0,571 cm und W etwa 24 g sein.
Die vorstehende Formel kann also verwendet werden, um das erforderliche Gewicht eines kugelförmigen Materials bei einer beliebigen Grösse zu errechnen. Wenn schwerere Teilchen oder Teilchen mit grösserem Durchmesser verwendet werden, ist das erforderliche Gewicht der Teilchen grösser.
Wenn Teilchen aus leichteren Materialien, z.B. aus Kunststoff, verwendet werden, wird ein geringeres Gewicht solcher Teilchen benötigt.
Wenn man nicht-kugelförmige Teilchen verwendet, wie zerkleinertes Glas oder gewöhnlichen Seesand, kann der mittlere Durchmesser der Teilchen zugrundegelegt werden.
Das lichtreflektierende kleinteilige Material kann auf den Oberzugsfilm entweder durch Fallenlassen oder bevorzugt bei wesentlich grösserer Geschwindigkeit, z.B. mit Hilfe einer unter Druck stehenden Sprühpistole aufgetragen werden.
Zur Durchführung des Verfahrens können Vorrichtungen verwendet werden, die bisher schon zum Auftragen von Verkehrszeichen benutzt wurden. In der einfachsten Form handelt es sich dabei um ein Fahrzeug, auf dem zwei getrennte Druckbehälter montiert sind. Einer dieser Behälter enthält die Oberzugszusammensetzung und der andere das lichtreflektierende kleinteilige Material. Die beiden Materialien werden unter Druck zwei getrennten Sprühpistolen zugeführt, die das Material, in dem Ausmass, in dem das Fahrzeug vorwärts bewegt wird auftragen, und zwar zuerst den Anstrichfilm und dann das kleinteilige Material.
Bei dem Markierungssystem nach der Erfindung werden für einen 10 cm breiten Streifen auf einer Länge von 1 km vorzugsweise mindestens etwa 22 kg/km, bevorzugt etwa 44 kg/km oder mehr des lichtreflektierenden kleinteiligen Materials verwendet, wenn dies ein spezifisches Gewicht in der Grössenordnung von Glaskugeln oder Sand hat
Ausserdem wird bei der Erfindung über die Einzelschicht des lichtbrechenden kleinteiligen Materials hinaus noch eine wesentliche Menge an kleinteiligem Material an den Anstrichfilm gebunden, obwohl man annehmen könnte, dass nur eine Einzelschicht des kleinteiligen Materials der angewendeten Grösse von dem Film der Überzugsmasse gebunden werden könnte.
In der Praxis ist dies aber in der Regel nicht zutreffend, was zum Teil wahrscheinlich darauf zurückzuführen ist, dass das kleinteilige Material mit einem seitlichen Kraftvektor aufgetragen wird, wobei mindestens ein Teil des Überzugs- materials aufgewirbelt oder auf die Oberflächen des kleinteiligen Materials gespritzt wird. Ein Teil dieses Materials kann während der Verwendung relativ schnell verdrängt werden, doch trägt dieser Teil wesentlich zum Schutz der Verkehrsmarkierung nach ihrem Auftragen bei und verlängert dadurch ihre Lebensdauer.
Ein weiterer Vorzug der Verkehrsmarkierung nach der Erfindung besteht darin, dass sie insbesondere bei feuchtem Wetter der Fahrzeugbahn Anti-Gleiteigenschaften verleiht.
Dadurch eignen sich diese Verkehrsmarkierungen auch besonders als sogenannte Zebrastreifen für Fussgänger.
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen noch näher erläutert. Alle Angaben über Teile und Prozentsätze sind Gewichtsangaben, falls nicht ausdrücklich etwas anderes festgestellt ist
Beispiel I
Es wird folgende Überzugszusammensetzung verwendet:
Gewichtsteile 34% Phthalsäure-Soja-Leinsamen
Alkydharz (60%ig in Toluol) 1 958 12% Blei 30 Chromgelb (Mittel) 3000 Rutil TiO2 Talk 2625 kationisch modifizierter Ton 40 (Benton 38) Methanol 95 Kalziumcarbonat 3 000 (maximale Teilchengrösse 50 Mikron) 40% chloriertes Paraffin 1128 chlorierter Kautschuk, 20 cp 1 500 Methyläthylketon 4056 Antischaummittel 45 Epichlorhydrin 45 Methylamylacetat 527
Unter Verwendung dieser Oberzugszusammensetzung wurden mit Hilfe einer üblichen Einrichtung, z.B. einer Binks Nr. 21 Sprühpistole mit einem Nr. 69 D Kopf und einer Nr.
713 Düse für das Anstrichmittel und einer Binks Nr. 21 Pistole mit einem Nr. 58 Kopf und einer Nr. R-30 Düse für das kleinteilige Material die Verkehrsmarkierungen aufgetragen.
Als kleinteiliges Material wurden Glaskugeln entsprechend der "Federal Specification TT-B-1325A, Type 1, Class A" verwendet.
Der Apparat wurde bei einem raschen Schrittempo betrieben, wobei durch die erste Sprühpistole das Anstrichmittel mit einer Nassfilmdicke von 0,43 mm aufgetragen wurde. Das Auftragen der Glaskugeln erfolgte sofort danach durch die zweite Sprühpistole. Die Lufttemperatur lag bei 270C.
Es wurden die Zeiten gemessen, innerhalb deren keine Farbaufnahme oder Spurenbildung auftrat, wenn ein Fahrzeugreifen über die Verkehrsmarkierung gerollt wurde. Der Fahrzeugreifen war etwa mit dem gleichen Gewicht pro Flächeneinheit belastet, wie ein Reifen eines Personenkraftwagens.
In Figur 1 sind die Zeiten für keine Farbaufnahme und keine Spurenbildung bei verschiedenen Mengen an Glaskugeln aufgetragen. Die Menge der Kugeln ist für einen 10,16 cm breiten Streifen in 0,454 kg-Einheiten/ 1609 m und ferner auch in g/929 cm2 und auch in 0,454 kg-Einheiten/3,785 1 angegeben.
Um die Messungen zu erleichtern wurde die Zusammensetzung für die Verkehrsmarkierungen auf Glasplatten aufgetragen. Die Beobachtung von der Unterseite der Glasplatte zeigte, dass relativ zahlreiche farbfreie Flächen vorhanden waren, woraus hervorgeht, dass die Glaskugeln durch den Anstrichfilm durchgedrungen waren, so dass diese Glaskugeln in unmittelbarem Kontakt mit dem Substrat waren.
Beispiel 2
Beispiel 1 wurde mit einer Nassfilmdicke von 0,25 mm wiederholt Die Ergebnisse mit verschiedenen Mengen an Glaskugeln sind ebenfalls in Figur 1 aufgetragen. Bis zum klebfreien Zustand wurden so kurze Zeiten, wie 30 Sekunden gemessen, obwohl die Anstrichmasse selbst erst nach zwei Minuten klebfrei war.
Beispiel3
Es wurde die Anstrichmasse von Beispiel 1 verwendet.
Diese Masse wurde in einem klimatisiertem Gebäude auf Glasplatten unter Verwendung einer Auftragvorrichtung von Bird aufgetragen. Der Film hatte eirre Nassdicke von 0,25 mm.
Eine vorgewogene Menge an Glaskugeln (Federal Specification TT-B-1325A, Type 1, Class A) wurde auf den nassen Film durch Aufstreuen aus einem Salzstreuer mit 19 Bohrungen mit einem Durchmesser von 0,139 mm aufgetragen. Es wurde eine schnelle und gleichmässige Verteilung der Glaskugeln erreicht.
Die Zeiten bis zum Wegfall der Spurenbildung wurden nach ASTM D-711-67 gemessen. Die Ergebnisse wurden in Figur 1 aufgetragen. Obwohl die Anstrichmasse als solche eine Zeit von etwa 5 Minuten bis zum Wegfall der Spurenbildung hatte, wurden bei Anwendung des System nach der Erfindung nur Zeiten von 30 Sekunden und weniger für den Wegfall der Spurenbildung gemessen.
Beispiel4
Beispiel 3 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass das lichtreflektierende kleinteilige Material eine Mischung aus einem Teil Glaskugeln und einem Teil Ottawasand, Kristallgrad war. Es wurden für verschiedene Mengen an dem kleinteiligen Material Zeiten bis zum Wegfall der Spurenbildung gemessen und gegen die Menge des kleinteiligen Materials in Figur 2 aufgetragen. Bei diesem Versuch ist zu beachten, dass bei nassen Strassen Mischungen aus Glaskugeln und kugelförmigem Sand besser sichtbar sind als Glaskugeln allein.
Beispiel 5
Beispiel 3 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass als kleinteiliges Material Ottawasand, Kristallgrad verwendet wurde. Die ermittelten Zeiten für den Wegfall der Spurenbildung wurden für verschiedene Sandmengen in Figur 2 aufgetragen.
Beispiel 6
Beispiel 3 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass als lichtreflektierendes kleinteiliges Material eine Mischung aus einem Teil Glaskugeln und einem Teil Seesand (Del Monte White Beach Sand [30 Maschen]) verwendet wurde. Die Zeiten bis zum Wegfall der Spurenbildung wurden für verschiedene Mengen an kleinteiligem Material bestimmt und gegen die Menge in Figur 2 aufgetragen.
Beispiel 7
Beispiel 3 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass das lichtreflektierende kleinteilige Material eine Mischung aus einem Teil Glaskugeln und einem Teil Ottawasand "Federal Fine Grade" war. Es wurden die Zeiten bis zum Wegfall der Spurenbildung bestimmt und in Abhängigkeit von dem Gehalt an kleinteiligem Material in Figur 3 aufgetragen.
Beispiel 8
Beispiel 3 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass als lichtreflektierendes kleinteiliges Material Ottawasand, "Fede ral Fine Grade" verwendet wurde. Es wurden die Zeiten für den Wegfall der Spurenbildung bei verschiedenen Gehalten an kleinteiligem Material ermittelt und gegenüber der Menge des kleinteiligen Materials in Figur 3 aufgetragen.
Beispiel 9
Beispiel 3 wurde -wiederholt, mit der Ausnahme, dass als lichtreflektierendes kleinteiliges Material eine Mischung aus einem Teil Glaskugeln und einem Teil Ottawasand, Kristallgrad in zwei Stufen aufgetragen wurde. Zuerst wurden die Glasstufen und dann der Sand aufgebracht. Es wurden die Zeiten bis zum Wegfall der Spurenbildung bei verschiedenen Anteilen an kleinteiligem Material ermittelt, und gegen die Menge des kleinteiligen Materials in Figur 3 aufgetragen.
Beispiele 10 bis 12
Beispiel 4 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass der Film des Anstrichmittels in Dicken von 0,28, 0,33 und 0,38 mm aufgetragen wurde. Als kleinteiliges Material wurde eine Mischung aus einem Teil Glaskugeln und einem Teil Ottawasand, Kristallgrad verwendet. Es wurden die Zeiten für den Wegfall der Spurenbildung für verschiedene Anteile an kleinteiligem Material für jede Filmdicke ermittelt, und in Figur 4 gegen die Menge des kleinteiligen Materials aufgetragen.
Beispiel 13
Gleiche Volumina von Kunststoffkugeln, Kunststoff- und Sand und Glaskugeln wurden wie in Beispiel 3 mit ähnlichen Ergebnissen aufgetragen. Als Kunststoffe wurden Polystyrol, Vinylchlorid-Copolymere und Vinylacetat-Copolvmere verwendet. Es wurden keine Zeiten für die Farbaufnahme und die Spurenbildung unter einer Minute beobachtet, wann diese kleinteiligen Materialien in dem gleichen Volumen aufgetragen wurden, das 50 kg Glaskugeln pro Kilometer entspricht.
Obwohl vorstehend das Auftragen der Verkehrsmarkierungen nach der Erfindung in zwei Stufen erläutert worden ist, kann dies auch in anderer Weise erfolgen. Man kann z.B.
eine Mischung von pigmentierten schmelzbaren Harzteilchen und von einem lichtreflektierenden kleinteiligen Material auf das Substrat auftragen und die Harzteilchen durch Erwärmen schmelzen. Dazu kann man beispielsweise offene Flammen verwenden, wodurch die Fahrbahn und/oder die schmelzbare Mischung erwärmt wird und ein Film entsteht, indem das lichtreflektierende kleinteilige Material eingebettet wird.
Ausser den ausdrücklich genannten Überzugsmassen und lichtreflektierenden kleinteiligen Materialien können auch bekannte ähnliche Stoffe verwendet werden. Auch das Verfahren nach der Erfindung kann in vielfältiger Weise abgewandelt werden.
This invention relates to a method for applying traffic marking to a roadway, characterized in that a moist, uncured layer of a pigmented coating composition is applied to the roadway which contains an organic synthetic resin which, after application, dries tack-free within a maximum of six minutes Apply at least one layer of light-reflecting particles to the still moist layer, the majority of which are of such a size that at least half of them are embedded in the layer after application and practically completely penetrate it, but the diameter of these particles is greater than the layer thickness and that the particles are applied in such an amount that the individual particles have a distance from one another which is smaller than the average particle diameter.
Marking traffic surfaces with signs that guide traffic, such as lanes, center lines or road edges, is common practice. Such traffic markings on roadways, e.g. may consist of asphalt or concrete, often contain reflective means, such as glass balls.
The traffic markings are subject to continuous wear and tear and exposure to the atmosphere and road chemicals, which means that they must be periodically renewed. When traffic marking paints are applied to a driven area, there is a risk that the marking will be absorbed and transferred by the tires of the vehicles during a period of time in which it has not yet dried, thereby leaving confusing and undesirable characters on the traffic surface. To circumvent these difficulties, colored cones or flags are often placed as temporary obstacles on the road surface to protect the marking until it has dried.
These temporary obstacles must then be removed in a separate operation.
The object of the present invention is to show the production of a traffic marking for a roadway that has only a short drying time and can be applied easily and economically.
The compositions from which such traffic markings are made have significantly shorter drying times than the same compositions without the small-part material. Drying is understood to mean any process by which the paint film becomes solvent-free, such as. by evaporation, cooling, chemical crosslinking, polymerization and the like.
In a preferred embodiment of the invention, the traffic marking system contains a pigmented organic binder which dries within 3 minutes or less at the applied wet film thickness. The organic coating composition is applied as a relatively thin film, e.g. in a wet thickness of about 0.38 mm or less, preferably about 0.25 mm. The reflective materials embedded in the dry coating film are incorporated into the coating e.g. by dropping or blowing the particulate material into the moist film before it dries.
The reflective particulate material is of such a particle size that it penetrates substantially into the depth of the binder or the coating film, so that the base of the particles is in the vicinity of the substrate or essentially rests on it. The majority of the particles form at least this material a single layer in which the particles are embedded at least halfway in the layer of the binder, the particles being in close proximity to one another so that they touch or are only separated by a very short section of film that can adhere to some of the particles but which appear to the eye as if they were essentially touching.
In general, the individual particles of the particulate material are separated by a distance no greater than the mean diameter of the particles.
In another preferred embodiment, a thin, pigmented liquid paint film is applied to the traffic surface and then an excess of particulate material sufficient to completely cover the paint film is applied. The excess of the fine-grained material, which is not embedded in the paint film and is essentially not bound by it, remains at least temporarily on the traffic sign in order to give it additional protection. The road sign is dry in such a short time that this temporary protection is also useful.
“Essentially bound” is understood to mean that the small-sized material is bound in such a way that it is not detached by the action of a base that sweeps with light pressure.
The composition of the liquid coating compound used to produce the traffic markings, which contains an organic synthetic resin as a carrier, can vary widely. Such coating compositions are well known in the art and therefore need not be described in detail. In addition, a large number of coating compounds are known which are suitable for the production of coatings on materials such as concrete or asphalt and are consequently particularly suitable for the application of traffic signs.
In the invention, any organic polymeric binder can be used which has sufficient adhesion to the substrate and to the small-sized material in order to give the marking system the required wear resistance and which, after formulation into a pigmented coating system, gives a coating composition which dries within about 6 minutes or less, preferably within 3 minutes or less, to a non-marking coating. This drying time is the drying time of the coating composition as such without the addition of the light-reflecting small-particle material.
The organic resin used as a carrier in the formulation can be either a thermoplastic or a thermosetting resin. In addition to the organic carrier resin and the pigment, the formulation can also contain other customary constituents and additives, such as solvents, plasticizers, crosslinking agents, catalysts, fluxes and the like. As a rule, the coating composition contains a solvent in order to give it the desired viscosity and drying time. However, the coating composition can also be a composition with a high solids content or a solvent-free composition, e.g. Compositions with high melting points, polymer-monomer systems, for example made from unsaturated polyesters and styrene, or liquid systems that cure during use, such as polyurethane systems or epoxy systems.
In solvent-based systems, e.g. Acrylic resins, vinyl resins, alkyd resins, polyester resins, epoxy resins, urethane resins, phenolic resins and amino resins are used.
The coating composition is pigmented in such a way that the traffic marking can be seen under the various conditions. Usually yellow, white and red are used in paints for traffic signs, although pigments of any color can be used. Typical pigments are titanium dioxide (rutile and anatase), lead chromate (chrome yellow) and the like. The compositions can also contain other pigments as extenders such as silica, clay, calcium sulfate, calcium carbonate, magnesium silicate and the like. The coloring of the compositions can be enhanced by the use of a colored, light-reflecting, small-particle material or produced by this alone.
The pigmented coating mass is generally applied to the traffic surface in the usual way, preferably by spraying. In most cases, the moist or wet transfer film will have a thickness of about 0.38 mm or less, preferably about 0.25 mm or less. With films of a wet thickness of about 0.25 mm or less, short drying times on the order of a few seconds are obtained.
The light-reflecting or light-scattering small-scale material that is embedded in the coating compound in the invention can vary greatly in its composition. It includes such light-diffusing materials as sand, but also really reflective materials such as glass balls.
Glass spheres are particularly suitable reflective materials of this type. The spheres available on the market are generally not homogeneous in terms of their size and are usually sold as products which predominantly contain spheres which pass a specific mesh size of a sieve, but of a special smaller one Mesh size of a screen are retained. If e.g. 0.38 mm balls are used, the majority of the balls have a diameter of about 0.38 mm, but balls that have a somewhat smaller diameter are usually also present in the ball material. Typical glass spheres, which correspond to the "Federal Specification TTB 1 325A, Type 1, Class A", have the following characteristics: 100% pass through mesh size 20, 80-100% pass through mesh size 30, 18-35% pass through mesh size 50.
Another preferred material is round sand known as "Ottawa sand" which, unlike ordinary sand, has a relatively smooth surface and a spherical shape. Two particularly suitable types of this sand are:
AB (Crystal) (Federal Fine) AFS grain size 38 47 actual surface area (cm2 / g) 72 97 basic permeability 246 252 theoretical surface area (cm2 / g) 62 80 area coefficient 1.2 1.2 density (unpressed) (g / cm8) 3.076 3.060 density (pressed) g / cm3) 3.156 3.124% retained by US sieve No.
30 1 -
40 36 19
50 45 43
70 15 25 100 3 9 140 - 3
Other suitable light reflective particulate materials which can be used in the invention are organic polymer particles, which are preferably in the form of spheres or beads. Such materials are, for example, polymethyl methacrylate, polystyrene, vinyl chloride copolymers and vinyl acetate copolymers. These materials can be used alone or in combination with glass beads, spherical sand, common sand, crushed glass or other mineral particles, e.g. have a particle size between about 20 to about 50 mesh.
The light-reflecting, fine-particle material should have such a particle size. that its predominant portion has a diameter which is greater than the wet thickness of the coating film, but on the other hand the particle size should be small enough that at least the initial layer of the fine material is embedded at least half of its mass in the film of the coating composition. If the material is spherical, the circumference of the sphere should be embedded in the top pull mass. In the invention, a particulate material can be used, the particles of which have substantially the same particle size.
However, it is also possible to use commercially available materials whose particle sizes extend over a range, provided that the majority of these materials have the desired particle size. So you can e.g. for a film with a wet thickness of 0.38 mm, use a particulate material in the range of about 0.48 to about 0.89 mm or about 20 to about 35 mesh.
The weight of the light reflective particulate material required to cover the unit area can easily be calculated by assuming that there is a single layer of uniformly distributed beads. You can e.g. use the following formula: F.V.y
G =
0.868.s2 in the
G = the weight of the particles,
F = the unit area of the coating mass,
V = the mean volume of a particle, y = the specific gravity of the particle and s = the distance between the centers of the light-reflecting particles that are uniformly distributed as a single layer in the coating material, where s is approximately
Is 2D or less and D is the mean diameter of the light reflecting particles.
E.g. for an area of 929 cm2 when using glass balls with a diameter of 0.38 cm, which touch each other, an amount of about 50 g / 929 cm2 is used.
As has already been stated, in the traffic markings according to the invention, the balls should be at most about one diameter of the balls apart and preferably the balls should be about half a diameter or less apart. In the above example, with a distance of the balls of a diameter S 0.762 cm and W would be about 13 g. With a distance between the balls of half a diameter, S would be 0.571 cm and W would be about 24 g.
The above formula can thus be used to calculate the required weight of a spherical material for any size. If heavier particles or larger diameter particles are used, the required weight of the particles is greater.
When particles of lighter materials, e.g. plastic, are used, a lower weight of such particles is required.
When using non-spherical particles such as crushed glass or common sea sand, the mean diameter of the particles can be used.
The light reflective particulate material can be applied to the overlay film either by dropping it or, preferably, at a much greater speed, e.g. can be applied using a pressurized spray gun.
To carry out the method, devices can be used which have previously been used to apply traffic signs. In its simplest form, it is a vehicle on which two separate pressure vessels are mounted. One of these containers contains the top coat composition and the other the light reflective particulate material. The two materials are fed under pressure to two separate spray guns, which apply the material to the extent that the vehicle is moved forward, namely first the paint film and then the fine-grained material.
In the marking system according to the invention, for a 10 cm wide strip over a length of 1 km, preferably at least about 22 kg / km, preferably about 44 kg / km or more of the light-reflecting small-scale material are used, if this has a specific weight in the order of Has glass balls or sand
In addition, in the case of the invention, in addition to the single layer of the refractive small-particle material, a substantial amount of small-particle material is bound to the paint film, although one might assume that only a single layer of the small-particle material of the size used could be bound by the film of the coating composition.
In practice, however, this is usually not the case, which is in part probably due to the fact that the small-part material is applied with a lateral force vector, with at least part of the coating material being whirled up or sprayed onto the surfaces of the small-part material. Some of this material can be displaced relatively quickly during use, but this part contributes significantly to the protection of the traffic marking after it has been applied and thereby extends its service life.
Another advantage of the traffic marking according to the invention is that it gives the vehicle track anti-slip properties, particularly in wet weather.
This makes these traffic markings particularly suitable as so-called zebra crossings for pedestrians.
The invention is explained in more detail in the following examples. All data on parts and percentages are weight data, unless expressly stated otherwise
Example I.
The following coating composition is used:
Parts by weight 34% phthalic acid soy flaxseed
Alkyd resin (60% in toluene) 1 958 12% lead 30 chrome yellow (medium) 3000 rutile TiO2 talc 2625 cationically modified clay 40 (benton 38) methanol 95 calcium carbonate 3,000 (maximum particle size 50 microns) 40% chlorinated paraffin 1128 chlorinated rubber, 20 cp 1 500 methyl ethyl ketone 4056 antifoam 45 epichlorohydrin 45 methyl amyl acetate 527
Using this coating composition, conventional means, e.g. a Binks No. 21 spray gun with a No. 69 D head and a No.
713 nozzle for the paint and a Binks No. 21 gun with a No. 58 head and a No. R-30 nozzle for the small-sized material the traffic markings were applied.
Glass spheres according to the "Federal Specification TT-B-1325A, Type 1, Class A" were used as the small-sized material.
The apparatus was operated at a rapid walking pace, the paint being applied with a wet film thickness of 0.43 mm by the first spray gun. The glass spheres were then applied immediately afterwards using the second spray gun. The air temperature was 270C.
The times were measured within which no color pick-up or trace formation occurred when a vehicle tire was rolled over the traffic marking. The vehicle tire was loaded with approximately the same weight per unit area as a tire of a passenger car.
In FIG. 1, the times for no color absorption and no trace formation are plotted for different amounts of glass spheres. The amount of balls is given for a 10.16 cm wide strip in 0.454 kg units / 1609 m and also in g / 929 cm2 and also in 0.454 kg units / 3.785 l.
In order to facilitate the measurements, the composition for the traffic markings was applied to glass plates. The observation from the underside of the glass plate showed that there were relatively numerous color-free areas, from which it can be seen that the glass spheres had penetrated through the paint film so that these glass spheres were in direct contact with the substrate.
Example 2
Example 1 was repeated with a wet film thickness of 0.25 mm. The results with different amounts of glass spheres are also plotted in FIG. Times as short as 30 seconds were measured up to the tack-free state, although the paint itself was tack-free only after two minutes.
Example3
The paint from Example 1 was used.
This mass was applied to glass plates in an air-conditioned building using a Bird applicator. The film had a wet thickness of 0.25 mm.
A pre-weighed amount of glass spheres (Federal Specification TT-B-1325A, Type 1, Class A) was applied to the wet film by sprinkling from a salt shaker with 19 holes with a diameter of 0.139 mm. A quick and even distribution of the glass spheres was achieved.
The times until the formation of traces ceased to exist were measured in accordance with ASTM D-711-67. The results were plotted in FIG. Although the paint as such had a time of about 5 minutes for the formation of traces to cease to exist, when using the system according to the invention only times of 30 seconds and less were measured for the formation of marks to cease.
Example4
Example 3 was repeated with the exception that the light reflective particulate material was a mixture of one part glass spheres and one part crystal grade Ottawa sand. The times until the formation of traces ceased to exist were measured for various amounts of the finely divided material and plotted against the amount of the finely divided material in FIG. In this experiment it should be noted that on wet roads, mixtures of glass balls and spherical sand are more visible than glass balls alone.
Example 5
Example 3 was repeated with the exception that Ottawa sand, crystal grade, was used as the particulate material. The times determined for the elimination of trace formation were plotted in FIG. 2 for various amounts of sand.
Example 6
Example 3 was repeated, with the exception that a mixture of one part glass spheres and one part sea sand (Del Monte White Beach Sand [30 mesh]) was used as the light-reflecting, small-particle material. The times until the formation of traces ceased to exist were determined for different amounts of particulate material and plotted against the amount in FIG.
Example 7
Example 3 was repeated, except that the light reflective particulate material was a mixture of one part glass spheres and one part Federal Fine Grade Ottawa sand. The times until the formation of traces ceased to exist were determined and plotted in FIG. 3 as a function of the content of particulate material.
Example 8
Example 3 was repeated, with the exception that Ottawa sand, "Fede ral Fine Grade" was used as the light-reflecting, small-particle material. The times for the elimination of the formation of traces with different contents of small-part material were determined and plotted against the amount of small-part material in FIG.
Example 9
Example 3 was repeated, with the exception that a mixture of one part glass spheres and one part Ottawa sand, crystal grade, was applied in two stages as the light-reflecting, finely divided material. First the glass steps and then the sand were applied. The times until the formation of traces ceased to exist for different proportions of small-particle material were determined and plotted against the amount of small-particle material in FIG.
Examples 10 to 12
Example 4 was repeated, except that the paint film was applied in thicknesses of 0.28, 0.33 and 0.38 mm. A mixture of one part glass spheres and one part Ottawa sand, crystal grade was used as a small-sized material. The times for the elimination of trace formation were determined for different proportions of small-particle material for each film thickness, and plotted against the amount of small-particle material in FIG.
Example 13
Equal volumes of plastic balls, plastic and sand and glass balls were applied as in Example 3 with similar results. Polystyrene, vinyl chloride copolymers and vinyl acetate copolymers have been used as plastics. No times for paint uptake and the formation of traces of less than a minute were observed when these small-scale materials were applied in the same volume, which corresponds to 50 kg of glass spheres per kilometer.
Although the application of the traffic markings according to the invention has been explained in two stages above, this can also be done in another way. One can e.g.
apply a mixture of pigmented fusible resin particles and a light reflective particulate material to the substrate and melt the resin particles by heating. For this purpose, for example, open flames can be used, whereby the roadway and / or the fusible mixture is heated and a film is created in which the light-reflecting, small-scale material is embedded.
In addition to the coating compounds and light-reflecting, small-scale materials that are expressly mentioned, known similar substances can also be used. The method according to the invention can also be modified in many ways.