专利名称：路面标志材料和其基层的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种路面标志材料基层和路面标志材料，例如带材，它们铺设在公路上提供交通控制标志等之用。
背景技术：
人们使用预制的路面标志材料来作为交通控制标志供种种用途，这些路面标志诸如车道分隔线、停车线、在道路交叉口的人行道标志线。通常的预制路面标志材料，其结构是可挠曲的基层和位于其上面的耐磨损的连续顶层，再用压敏的粘接剂材料或接触水泥铺设在地面上。
人们还知道，特别是在临时性的路面标志材料中，可以加入抗拉强度高的粗布(scrim)材料，例如是非织造的或织造的粗布材料，以便于将该标志从路面上拆除。这种粗布通常位于整合层的下面即路面一侧，如美国专利4,299,874(Jones等)所述。
美国专利4,146,635(Eigenmann)叙述了一种路面标志材料，其中使用“薄的，柔韧的，基本上不能延伸的，抗拉伸的”粗布。该专利指出，这种被称为“中间层”的粗布可以是薄膜结构或非织造纤维结构，用来将来往车辆切向施加于路面标志材料顶层的应力分散和转移到更大的界面上。
尽管迄今已有这些进展，但仍需要有耐用性更好，整合性更好的路面标志材料。许多目前使用的路面标志材料存在着在各层之间过早分层脱离的毛病。
发明概述本发明提供一种用于路面标志材料如路面标志带的基层，以及含有这种基层、具有很好耐用性和整合性的路面标志材料。
简而言之，本发明的路面标志材料依序含有上层(其中一般含有伸出顶面的任选的反光材料和/或任选的防滑颗粒)、本发明的新颖基层，一般还可含有任选的粘接层。本发明路面标志材料与先前的路面标志材料的区别在于，其基层依序含有可延伸的纤维粗布、连接层和整合层，其中连接层材料浸渍进入粗布的下半层部分，顶层材料则浸渍进入粗布的上半部分。
本发明的路面标志材料可制成所需的形式，例如成卷的带材或片材，其中含有或不含有用于固定于路面的粘接材料。
本发明的路面材料在其性能上以及制造上优点很多。所用的连接层和粗布组合在高耐用性顶层和高整合性基层之间提供的粘接程度，是以前类似材料中所未见的。由于本发明，具有耐磨损顶层的路面标志带就提供了与路面更佳的整合性，因而提供了更佳的粘接程度，导致其使用寿命更长。
附图简述下面将结合附图进一步说明本发明。
图1是铺设在道路表面的一种本发明路面标志材料的截面图。该图仅属理想情况，其绘制并未按比例，并且仅供说明，并无限定意义。
说明性实施方案详述本发明的一种说明性路面标志材料的结构示于图1。标志材料10包括上层12(其中可含有伸出于其顶面的任选的反光材料14和防滑颗粒16)；由粗布18、连接层20和整合层22构成的基层17；和粘接层24，它位于路面26上。
上层一般为聚合物基质材料，应耐用和抗磨损，一般还含有部分露出于上层顶表面的反光材料和防滑颗粒。上层的材料包括聚氨酯、乙烯/异丁烯酸甲酯共聚物、环氧树脂、乙烯基树脂材料等。例如，本发明完全参考引用的美国专利5,077,177(Harper等)中所述的聚氨酯顶层可用于本发明的路面标志材料。美国专利5,007,117指出，该发明路面标志材料中顶层的杨氏模量宜为50,000—300,000磅/吋2(350—2100MPa)，更宜为50,000—250,000磅/吋2(350—1750MPa)，以实现该发明的目的。已发现，对于某些用途，这种顶层的刚性比所需的要硬些。在本发明中，杨氏模量在上述美国专利之外的顶层也可使用，如果需要的话。
本领域技术人员对种种适用的反光材料和防滑颗粒材料是很熟悉的。代表性的反光材料的例子有陶瓷和玻璃微珠，有的具有半球形反光层或伴有颜料颗粒，用于顶层。防滑颗粒材料的例子包括硬度高的有棱角的陶瓷颗粒和石质颗料。
上层一般还含有一种或多种着色材料，如颜料或染料，目的是赋予所需颜色。
上层一般厚为100—1500微米(4—60密耳)。它一般具有所需的醒目性和传递信号的功能(即所需的色标)。它可以是单层的，可含有反光材料和/或防滑(即增加附着摩擦作用的)颗粒材料，如图1所示。上层也可以是多层结构，例如，它可有一个顶层，其中具有露出其表面的反光材料和/或防滑颗粒材料，和位于其下方的一个次顶层。为了延长路面标志的寿命，次顶层也可着以所需的颜色，并也含有嵌入的反光材料和/或防滑颗粒材料。当标志材料路面受到磨损时，其顶层就逐步被磨损，次顶层就暴露出来，在它受到磨损时，原来埋入其中的反光材料和/或防滑材料就暴露于表面。可用于本发明路面标志材料的多层结构的上层，在前面提到的美国专利5,077,117中有叙述，参见该专利的图1，层18用作本发明路面标志材料的顶层，而在该专利的第2栏第57行至第3栏第19行所述的层12则可用作本发明路面标志材料的次顶层。美国专利4,177,192(Jorgensen)和4,490,432(Jordan)叙述的每种材料都可用于本发明标志材料上层。
本发明材料的基层包括纤维质粗布、树脂材料连接层和整合层，其中连接层材料有一部分浸渍进入粗布的下半部分。
粗布是纤维质织物(web)即纤维质材料，如针织物、无纺织物或纺织物。粗布应是可拉伸的，并最好基本上无弹性，即拉伸后回复到原来尺寸时残余力很小。
粗布最好应是具有足够的抗拉强度，以便在路面标志材料的制造、转化、在路面铺设、以及从路面拆除(若需要的话)的所有过程中，它能支撑基层的其它组分和路面标志材料。
对于聚氨酯材料的上层材料，一般宜用聚酯的粗布材料，因为其对该种上层材料的粘接性能好，并且一般是很耐用的。另一适用材料是聚丙烯，但稍差一些，因为与这种聚丙烯粗布材料接触的连接层材料和上层材料可能需要加上表面活性剂或其它助剂，才能有效地润湿、浸渍和粘接粗布材料。
所用的粗布一般厚约50—500微米(2—20密耳)，100—125微米(4—5密耳)为宜，若过厚，会使基层和制成的路面标志带过硬，并且需要更多的连接层材料和上层材料来填入织物孔隙。若过薄，则提供的强度过低。
粗布的合适重量部分取决于所用纤维的类别，纤维的合适尺寸则部分取决于纤维的排列，例如其织纹即花纹，但粗布一般由旦尼尔低于约5，重量约0.5—5盎司/码2(17—170克/米2)的纤维构成。粗布应具有足够的孔隙度，使得与其接触的上层部分(即，在单层结构上层中是顶层的底部，而在多层结构中是上层的次顶层的底部)能透过粗布的上部区域，与浸渍进入其下部区域的连接层材料实现良好的接触。费雷泽(Frazier)织物透气性至少为0.5时水柱条件下的400呎3/分·呎2(1.3厘米水柱下的120米3/分·米2)，更佳至少为0.5水柱条件下的1000呎3/分·呎2(1.3厘米水柱下的300米3/分·米2)的粗布一般是适合的。可用于本发明路面标志材料带及基层中的粗布材料的一个例子是REEMAYTM2055型纺粘细物，它由四旦尼尔聚酯直纤维制成，其基重为0.55盎司/码2(19克/米2)，厚约90微米(4.5密耳)，在机器方向上的梯形试样撕破强力约4磅(1.8千克)、在横向上约4.5磅(200千克)，马伦式(Mullen)织物顶破强力约10磅/吋2(4.9克/厘米2)，弗雷泽织物气透性约为0.5吋水柱下的1075呎3/分·呎2(1.3厘米水柱下的325米3/分·米2)。另一适用细物的例子是REEMAYTM2340型细物，但用其(基重为2.4盎司/码2(83克/米2)，厚为17密耳(425微米))制出的路面标志带较硬。
连接层是树脂材料制成的，它起的作用是将粗布层与整合层牢牢地结合起来。因而宜选用对于粗布材料和整合层材料都具有强粘接性的材料。连接层材料应能经处理，从而浸渍进入粗布基材的底部，更佳地，连接层应透过粗布材料与浸渍进入粗布基材上半部分的上层材料相接触，这样就能产生强的接合。连接层材料应与粗布材料、整合层材料与上层材料都有足够大的粘接强度，使得产生的各个界面都能承受本发明的路面标志材料和基层在转化、施工以及使用时遇到的切向力。
适用的连接层材料的代表性例子是聚丁二烯树脂基的压敏粘接材料。例如，曾发现其配方(重量份数)如下的压敏粘接材料是适用的11—12份TAKTENETM220S橡胶(聚丁二烯)、2—3份ES-COREETM1102树脂(增粘剂)、8—9份PICCOLYEETMA135树脂(增粘剂)、0—1份碳黑、0.1—0.5份SANTONOXTMR(填料)、1—2份HYDRALTM710W(填料)、5—6份水合硅酸铝、1—2份HRJ-1367酚醛(固化催化剂)，1—2份乙醇和65—70份庚烷。这种组合物涂覆在整合层上，然后干燥除去基本上所有的溶剂，然后在其上面将粗布叠压上去。下述配方的粘接材料组合物预计也是适用的0.1—1份IRGANOXTM1010抗氧化剂、42—44份PICCOLYTETMA135树脂、12—13份ESCOREZTM1102树脂、42—45份TAKTENETM220S橡胶。
连接层应足够厚，以便将粗布层与整合层牢固粘接，并应渗透进入粗布层而又不致覆盖粗布层的上部。连接层最好能隔开粗布层和整合层，使粗布层不与整合层直接接触。
整合层22一般是厚约50—125微米(2—5密耳)的铝箔。太薄则易起皱，难以使用；太厚则成本较高，同时所得产品的整合性也较差。该铝箔的两表面均宜是无光泽的粗表面，并基本上不可有表面油污或其它污物，因为它们会影响附着性。本领域的技术人员不难选用合适的铝箔，它们是极软的铝。可适用作整合层的其它材料例子有本领域技术人员所知的某些挤压薄膜，如橡胶、热塑性聚合物的薄膜。虽然这些材料一般易于与连接层和其下面的粘接材料层有合适的粘附，但它们贵于适用的铝箔。
在基层17的底面上还可以有一层任选的粘接材料层24。本领域的技术人员不难选用一种可将本发明的基层和/或路面标志带粘附于所需路面的粘接材料，其例子有压敏粘接材料、接触水泥、热活化粘接材料。
实施例本发明将通过下列实施例来进一步叙述，这些实施例仅供说明，并不起限制作用。若非另外说明，一切的量均用重量份数表达。
若非另外说明，采用的是下列试验方法。
手施整合性手施整合性的试验，是将本发明的基层材料或路面标志材料铺在不规则的粗糙表面，如混凝土或沥青复合材料板的表面，用目测来评价在本发明的基层或路面标志材料的顶面上表面粗糙度的重现程度。本发明材料的弹性恢复性，可通过观察所复制重现的粗糙度随时间而消失的趋势来判断。
芯轴整合性芯轴整合性的试验，是将本发明材料缠包在一根0.5吋(1.25厘米)直径的芯轴上，然后取下。观察对其进行弯折的难易程度以及材料中压痕或弯折部位的持久性。
非弹性形变整合性非弹性形变整合性的试验，是(1)对2.5×10厘米(1×4吋)的本发明材料试条施加足够的拉力，直至被拉伸到预定量如5％为止；(2)将拉力降低至零，令材料恢复；(3)再施加拉力，直至该拉力与第一次拉伸此试条的拉力的比值达到预定的有效分数为止，测量相对于原长度的伸长度。达到该预定分数时的伸长度除以第一次5％伸长度，结果以百分数表示即为非弹性变形。在第二次拉伸最先观测到力出现时所对应的应变，就是第一次形变中有多少是永久形变的衡量值。完全弹性的材料，其非弹性形变为0％。
水流动整合性水流动整合性用于衡量路面标志材料对于不平坦路面的整合性。将一层圆形的直径10厘米(4吋)，其中部有一直径1.3厘米(0.5吋)的孔的本发明路面标志材料放在路面上，然后在现场打夯使其整合，这里打夯的办法是用负荷为200磅(91千克)的打夯机车6次通过其上面。然后将一有容积刻度的圆筒置于该圆孔中，在其中注入水，令水从圆筒底部通过该圆孔渗流到路面标志材料层的下面。较快的渗流速率表示整合性不良，而较慢的渗流速率表示整合性良好。圆筒的容量应使得当有200毫升的水流到路面标志材料层下面时，液静压头由17吋变至15吋(6.7厘米变至5.9厘米)。测量速率的方法是将2000毫升水装入圆筒后，记录流出200毫升水的时间(tR)。路面标志材料测试以后，除去该标志材料层，将同样尺寸的橡胶圆片置于同样位置，用5磅的重量均匀压在其表面。在此橡胶圆片上同样进行试验，记下时间tQ。按下式计算标志材料的整合性。 由于进行此试验所需的时间很短，可假设在路面标志材料中吸收的水的数量忽略不计。
实施例1和对比实施例A在实施例1中，如下制备了本发明的基层与路面标志材料。将一种路面粘接材料如聚丁二烯树脂在庚烷中的溶液涂覆在聚酯可脱卸垫片上，湿重约为85格令/4吋×6吋面积单位(5.5克/1.6厘米×2.4厘米面积单位)，然后在200°F(93℃)干燥约4分钟，结果干重约27格令(1.8克)/面积单位，其后将整合层叠压上去，整合层的底面与涂覆在垫片上的路面粘接材料层相接触。然后将连接层材料(这里使用与路面粘接材料相同的材料)涂覆于整合层的上面，至湿重约45格令/4吋×6吋面积单位(2.9克/面积单位)，再将整个结构在约240°F(115℃)烘箱中加热约2分钟。继之用50磅/吋2(24克/厘米2)的力将粗布材料叠压到连接层上，构成其一面有粘接层的基层，然后卷起来。这种基层可以不用前述的垫片自身进行卷绕，或者直接用于制造路面标志材料。在这里，使用涂有路面粘接材料的垫片是为了后继涂覆操作的方便。
然后在这基层的上表面即粗布层的上面，涂覆一层顶层组合物，其所含有聚氨酯组成在前述的美国专利5,077,117的实施例1中报导过，涂覆至湿厚约7密耳(175微米)。将反光材料(折射指数1.75的玻璃微珠和折射指数1.76的陶瓷微珠)均匀撒在顶层上，所撒的重量分别为24和5格令/4吋×6吋面积单位(1.6和0.3克/1.6厘米×2.4厘米面积单位)。将所得结构在275和325°F(135—163℃)之间固化约6分钟，生成可整合的路面标志材料带。
在对比实施例A中，如同实施例1那样制造路面标志材料，不同的是不用粗布和连接层。
实施例1的路面标志材料铺设在横向测试区域内，它是个机动车辆如一般汽车和轻型载车卡车每天至少平均行驶在其上面10,000次的区域。结果该种标志材料15个月试验后，仍未显示其顶层与该材料其余部分分层的现象。对比实施例A的路面标志材料铺设在实施例A标志材料的相邻位置，使之被相同的车辆驶过，在18天后顶层就分层了。
实施例2先按实施例1方法制造基层，然后再将另一聚丁二烯橡胶层加上去，至湿厚45格令/4吋×6吋面积单位(2.9克/1.6厘米×2.4厘米面积单位)，将此结构于200°F(93℃)干燥2分钟。然后以50磅/吋2(25克/厘米2)的压力将在前述的美国专利4,490,432的表I中所列的由18密耳(450微米)橡胶次顶层和50—75微米(2—3密耳)乙烯材料顶层构成的耐用性很好的上层叠压到该粘接材料层上。
实施例3按美国专利5,194,113如下制造塑性材料上层其顶层是一种乙烯/异丁烯酸共聚物，其次顶层含有聚烯烃和碳酸钙颗粒，而下次顶层是聚丁二烯橡胶粘接材料。
如同实施例1，制造基层，然后将上述下次顶层材料(聚丁二烯橡胶粘接材料)覆在此基层上，湿重为45格令/4吋×6吋面积单位(2.9克/1.6厘米×2.4厘米面积单位)。将此结构于200°F(93℃)干燥2分钟，然后以50磅/吋2(24克/厘米2)的压力将上层的其余部位叠压上去。
实施例4如实施例1制造基层，然后将上层材料叠压上去。该上层材料包括一个前述美国专利5,077,117所述的聚氨酯材料的顶层和一个前述美国专利4,490,432的表I中所列的橡胶次顶层。
实施例5如实施例3那样，制造一种路面标志材料，不同的是其上层只有一层热塑性材料顶层，不用次顶层。
实施例6如实施例2制备路面标志材料，不同的是上层含有2—3密耳(50—75微米)厚的乙烯材料层(其中含有反光材料)，而且次顶层是48密耳(1200微米)厚的、高填充的、砑光的、柔韧的丙烯腈丁二烯橡胶片。
对比实施例B所用的路面标志材料是Minnesota Mining and Manufacturing(“3M”公司)的STAMARKTM5710号路面标志材料，它的结构是有2—3密耳(50—75微米)厚的乙烯材料顶层、18密耳(450微米)厚的橡胶层、2.4盎司/码2(83克/米2)的聚酯粗布；两粗布中饱和浸渍了90格令/4吋×6吋面积单位(5.8克/1.6厘米×2.4厘米面积单位)的聚丁二烯橡胶粘接材料。
对比实施例C所用的路面标志材料是3M公司的STAMARKTM420号路面标志材料，它的结构是有6密耳(150微米)厚的顶层、39密耳(975微米)厚的橡胶层，35格令/4吋×6吋面积单位(2.3克/1.6厘米×2.4厘米面积单位)的聚丁二烯橡胶粘接材料层。
表I
所述实施例的那些路面标志材料的非弹性形变列于表I，表中列出了有基层与无基层的两种情况。每一数据是4个试样的平均值，括号内是标准偏差。
实施例 无基层 有基层1 31.7(0.86)76.7(1.4)2 31.7(0.36)90.2(0.71)3 25.9(2.2) 55.4(4.3)4 31.7(0.53)45.7(5.1)5 16.6(0.44)75.1(5.8)6 30.5(0.89)70.1(0.85)表II对所述实施例与对比实施例的路面标志材料进行了水流动整合性测试。测试是在公路路面上进行的。测试结果，一半是在车道中车轮滚过的路面进行的，一半是在车道的中央部分路面上进行的。
整合性实施例车轮滚过的路面 中央路面1 71.3 61.22 85.4 83.1A 68.0 46.5B 41.2 37.6对本领域的技术人员来说，很明显可以在不偏离本发明精神和范围的条件下，对于本发明进行各种不同的修改和改变。
权利要求
1.一种整合的路面标志材料，它包括上层和基层，其特征在于，所述的基层由纤维粗布、连接层、整合层构成，所述的连接层材料浸渍进入所述粗布的下部，而所述上层的材料浸渍进入所述粗布的上部。
2.如权利要求1所述的路面标志材料，其特征在于，所述的上层包括顶层和位于其下面的次顶层构成，所述次顶层与所述粗布的上部接触并浸渍进入其中。
3.如权利要求1所述的路面标志材料，其特征在于，所述的上层含有至少一种反光材料和防滑颗粒材料。
4.如权利要求1所述的路面标志材料，其特征还在于至少一个下述方面a)所述的上层含有下述聚合物树脂中的一种或多种聚氨酯、乙烯/异丁烯酸、环氧树脂、乙烯基树脂；b)所述的上层为约100—1500微米厚。
5.如权利要求1所述的路面标志材料，其特征还在于至少一个下述方面a)所述的粗布是一层由聚酯或聚丙烯制成的织物；或b)所述的粗布是一层聚酯织物，并且与所述粗布接触的上层部分是聚氨酯基的。
6.如权利要求1所述的路面标志材料，其特征还在于所述的连接层材料充分地浸渍进入所述的粗布，而所述的上层材料也充分地之浸渍进入所述粗布，以致所述连接层材料与所述上层材料接触。
7.如权利要求1所述的路面标志材料，其特征还在于至少一个下述方面a)所述的连接层材料是一种含聚丁二烯树脂的压敏粘接材料；或b)所述的连接层材料含有11—12重量份数的聚丁二烯橡胶、10—12重量份数的增粘剂、0—1重量份数的碳黑、6—8重量份数的填料和1—2重量份数的酚醛固化剂。
8.如权利要求1所述的路面标志材料，其特征还在于至少一个下述方面a)所述的整合层是铝；或b)所述的整合层厚25—125微米；或c)所述的整合层是橡胶或热塑性聚合物。
9.如权利要求1所述的路面标志材料，其特征还在于所述的标志材料在所述整合层的底面上有粘接材料层。
10.一种路面标志材料的底层，其特征在于它是包括纤维粗布、连接层和整合层，所述连接层材料浸渍进入所述粗布的下部。
11.如权利要求10所述的基层，其特征在于，其所述连接层的材料是含聚丁二烯树脂的压敏粘接材料。
全文摘要
一种整合的路面标志材料，它包括上层(12)和基层，其中基层由纤维粗布(18)、连接层(20)和整合层(22)构成，该连接层材料浸渍渗入粗布的下部，而该上层材料浸渍渗入粗布的上部。本发明还涉及路面标志材料的基层。
文档编号E01F9/08GK1131403SQ9419342
公开日1996年9月18日 申请日期1994年8月26日 优先权日1993年9月20日
发明者E·E·赖斯, R·A·哈格特 申请人:美国3M公司