Патент на изобретение №2280663
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) ТЕРМОПЛАСТИЧНАЯ МАСТИКА ДЛЯ РАЗМЕТКИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
(57) Реферат:
Изобретение относится к составам термопластичных мастик, предназначенных для маркировки дорожного полотна с асфальтобетонным покрытием. Описывается термопластичная мастика для разметки автомобильных дорог, включающая пленкообразующий тройной акриловый сополимер бутилметакрилата, метакриловой кислоты и стирола с кислотным числом, 6,0-9,0 мг КОН/г, температурой размягчения 90-112°С и относительной вязкостью 2%-го раствора в бутилацетате 1,4-1,8, двуокись титана, минеральные наполнители – смесь кварцевого песка и фракционированного микромрамора, светотехнические добавки – смесь стеклянных микрошариков и органического оптического отбеливателя, пластификаторы – смесь дибутилортофталата с пентаэритритовым эфиром канифоли, имеющим кислотное число не более 12,0 мг КОН/г и температуру размягчения не менее 90°С, взятых в определенных соотношениях (мас.%). Технический результат – предложенная термопластичная мастика обеспечивает получение разметочных покрытий с более низким уровнем грязеудержания. 2 табл.
Настоящее изобретение относится к составам термопластичных мастик, предназначенных для маркировочной разметки автодорожного или аэродромного покрытия с асфальтобетонным основанием. В качестве разметочных материалов для автомобильных дорог и аэродромов известно большое количество полимерных мастик, которые содержат следующие основные компоненты: – полимерные пленкообразователи; – пластификаторы и реологические добавки; – пигменты; – минеральные наполнители; – светотехнические добавки. Качество разметочных покрытий и их долговечность в основном определяются химической природой пленкообразователя и пластификатора. Выбор последних обусловлен рядом причин, такими как: отличие требований к разметке дорог различных категорий, климатические условия ее эксплуатации, наличие сырьевой и производственной баз для их промышленного выпуска и др. Известен состав термопластичной мастики для получения разметочных покрытий для автомобильных дорог и аэродромов с асфальтобетонным покрытием, содержащий следующие компоненты (мас. %):
(Заявка РФ № 2004124229/04 (026440). МПК7 С 09 D 133/04, 133/10; Е 01 F 9/04. Заявл.11.08.2004 – аналог). Данный состав технологичен в процессе нанесения и позволяет получать разметочные покрытия с повышенной эластичностью вплоть до температуры минус 30°С. Однако опыт эксплуатации таких покрытий непосредственно на автодорогах выявил и недостаток известной мастики, заключающийся в высоком грязеудержании разметочных покрытий, обусловленном тем, что твердый пластификатор – диметилтерефталат склонен к возгонке даже при низких температурах. Это, в свою очередь, приводит к пористости покрытий и их загрязнению, резко уменьшая при этом белизну. В Российской Федерации большинство термопластичных мастик, предназначенных для сигнальной разметки дорог, в качестве пленкообразующего полимера содержат твердые полиэфирные смолы, пластифицированные сложно-эфирными пластификаторами. Известен термопластичный состав для разметки автомобильных дорог и аэродромов, включающий следующие ингредиенты (мас.%):
(Патент РФ № 2167901. МПК7 С 09 D 167/02, Е 01 F 9/04. Заявл. 25.04.2000, заявка № 2000110260/04. Опубл. 27.05.2001 – прототип). Недостатком известного состава – прототипа является повышенная хрупкость образующихся разметочных покрытий при воздействии ударных нагрузок, особенно в области отрицательных температур, обусловленная низкими деформационными свойствами полиэфирной основы. Технической задачей, решаемой в рамках настоящего изобретения, является создание рецептуры термопластичной мастики, обеспечивающей получение эластичных в широком температурном диапазоне разметочных покрытий с белизной не менее 75%, сохраняющейся в течение гарантированного срока эксплуатации за счет снижения грязеудержания. Решение указанной цели достигается за счет того, что в отличие от известных составов, предлагаемая термопластичная мастика для разметки автомобильных дорог в качестве твердого пластификатора содержит пентаэритритовый эфир канифоли марки «Пентанокс» (ТУ 2435-048-05788576-2002), обладающий следующими физико-химическими характеристиками: – кислотное число, мг КОН/г, не более – 12,0; – температура размягчения по методу «Кольца и шара», °С, не менее – 90; – полная растворимость в спиртобензольной или спиртотолуольной смеси. В качестве других компонентов заявляемая мастика содержит следующие материалы: – тройной сополимер бутилметакрилата, метакриловой кислоты и стирола (марка «Акроплен – 2С», ТУ 2216-007-55856863-2001), имеющий основные физико-химические характеристики: – кислотное число, мг КОН/г – 6,0…9,0; – температура размягчения по методу «Кольца и шара», °С – 90…112; – относительная вязкость 2%-ного раствора в бутилацетате – 1,4…1,8; – жидкий пластификатор – дибутилортофталат (ГОСТ 8723-88); – пигмент – двуокись титана марки Р-02 (ГОСТ 9808-84); – минеральные наполнители – микромрамор фракционированный марок МК-10 или МК-20 (ТУ 5716-003-40705684-2001) в смеси с кварцевым песком марок ОВС-020-В, ОВС-025-1, ВС-050-1 или С-070-1 (ГОСТ 25551-77); – светотехнические добавки – смесь стеклянных микрошариков диаметром 180-850 мкм (ТУ 5951-001-54611645-2001) и органического оптического отбеливателя типа «Белофор ОЛА» (ТУ 6-14-753-78), представляющего собой смесь равных количеств 3 – фенил – 5, 6 – бензокумарина и динатриевой соли метилен – бис – (нафталинсульфокислоты), при следующем соотношении между компонентами мастики (мас.%):
Указанные пределы соотношений между компонентами состава мастики определены экспериментальным путем и являются оптимальными с точки зрения достигаемого положительного технического эффекта. Используемые количества твердых пигмента и наполнителей обеспечивают их оптимальную упаковку в расплаве пластифицированного пленкообразователя и тем самым достижение необходимых технологических показателей мастики в процессе ее нанесения на размечаемые автодороги. Нижние заявляемые пределы содержания смеси полимерного пленкообразователя и пластификаторов в составе связаны с необходимостью обеспечения регламентируемых адгезионных свойств мастики к асфальтобетону и текучести ее расплава. Верхние пределы этих компонентов в составе мастики обусловлены экономической целесообразностью. Предлагаемый интервал концентрации органического оптического отбеливателя обусловлен его эффективностью по обеспечению увеличения уровня белизны разметочных покрытий. Содержание данного ингредиента в количестве более 0,3% не приводит к дальнейшему повышению белизны, а менее 0,1% – неэффективно. Сравнение предлагаемого состава термопластичной мастики с известным составом – прототипом позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна», так как в данном случае содержится новая совокупность ингредиентов в новом количественном соотношении. «Изобретательский уровень» предлагаемого технического решения иллюстрируется вышеуказанным и заключается в том, что впервые совместное использование тройного акрилового сополимера и смеси жидкого пластификатора – дибутилортофталата с твердым пластификатором – пентаэритритовым эфиром канифоли привело к неочевидному эффекту – получению термопластичной композиции, разметочные покрытия сохраняют высокую эластичность при отрицательных температурах и обладают низким уровнем грязеудержания. До настоящего времени пентаэритритовый эфир канифоли, в частности марка «Пентанокс», использовался только в качестве адгезионной и блескообразующей добавки в составах различных органоразбавляемых лакокрасочных материалов. Его применение как пластификатора расплава акриловых сополимеров авторам неизвестно. Как и состав – прототип, заявляемый состав мастики не изменяет своего цвета и не теряет текучести в течение не менее 24 часов при температуре расплава до 200°С. Предлагаемая рецептура мастики ориентирована на использование ингредиентов, выпускаемых в промышленном масштабе, с применением стандартного оборудования как для ее получения, так и для нанесения на автодорожное полотно. Это позволяет сделать обоснованный вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «промышленная применимость». Мастику получают путем смешения измельченных акрилового сополимера и пентаэритритового эфира канифоли с другими компонентами состава при температуре окружающей среды (минус 5 – + 35°С) до получения однородной сыпучей массы. Влажность всех порошкообразных компонентов должна быть не более 1%. Образцы для испытаний и сами разметочные покрытия формировали после расплавления мастики, перемешивания ее расплава до гомогенного состояния при температуре (190±5)°С и последующего охлаждения образцов или покрытий при температуре окружающего воздуха. Белизну покрытий оценивали с помощью фотоэлектрического блескомера БФ-5 по ГОСТ 896-69. Температуру размягчения мастики определяли по методу «Кольца и шара» в соответствии с ГОСТ 11506-73. Скорость истечения расплава при температуре (190±10)°С и адгезию на сдвиг к асфальтобетону определяли в соответствии с ТУ 2253-077-20504464-2004. Коэффициент хрупкости (Кх) по результатам физико-механических испытаний в диапазоне температур минус 30°С – плюс 25°С рассчитывали в соответствии со стандартом СТБ 1090-97 по формуле: Кх = R1/R2, где R1 – предел прочности при изгибе при температуре минус 30°С; R2 – предел прочности при изгибе при температуре плюс 25°С. Грязеудержание покрытий определяли по ГОСТ 9.407-84 с помощью фотоэлектрического блескомера БФ-5 путем оценки изменения степени белизны после искусственного загрязнения покрытий, последующего их термостарения при 60°С и промывки теплой водой. Техническую сущность и преимущество предлагаемой термопластичной мастики иллюстрируют нижеприведенные данные. ПРИМЕР Взвешивают компоненты мастики для конкретно выбранной рецептуры (таблица 1), перемешивают их и расплавляют при температуре (190±10)°С до гомогенного состояния. Из полученных расплавов изготавливают образцы разметочных покрытий, результаты испытания которых приведены в таблице 2.
Таким образом, как видно из сравнительных примеров, заявляемая термопластичная мастика при сопоставимых показателях реологических и адгезионных характеристик, аналогичной хрупкости, обеспечивает более низкий уровень грязеудержания образующихся на ее основе разметочных покрытий, т.е. меньшую потерю степени белизны при загрязнении относительно исходной величины по сравнению с покрытиями, полученными из известных составов.
Формула изобретения
Термопластичная мастика для разметки автомобильных дорог, включающая пленкообразующий тройной сополимер бутилметакрилата, метакриловой кислоты и стирола с кислотным числом, 6,0-9,0 мг КОН/г, температурой размягчения 90-112°С и относительной вязкостью 2%-ного раствора в бутилацетате 1,4-1,8, двуокись титана, минеральные наполнители – смесь кварцевого песка и фракционированного микромрамора, пластификаторы и светотехнические добавки, отличающаяся тем, что в качестве пластификаторов она содержит смесь дибутилортофталата с пентаэритритовым эфиром канифоли, имеющим кислотное число не более 12,0 мг КОН/г и температуру размягчения не менее 90°С, а в качестве светотехнических добавок используют смесь стеклянных микрошариков и органического оптического отбеливателя, при следующем соотношении компонентов мастики, мас.%:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
