ТЕРМОПЛАСТИЧНАЯ МАСТИКА ДЛЯ РАЗМЕТКИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ Российский патент 2006 года по МПК C09D133/04 C09D133/10 E01F9/04 

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. %):

- акриловый сополимер бутилметакрилата, метакриловой кислоты и стирола с кислотным числом б- 9 мг КОН/г, температурой размягчения 90-112°С и относительной вязкостью 2%-го раствора в бутилацетате 1,4-1,818,0...25,0- дибутилортофталат или пластификатор ЭДОС, представляющий собой смесь переменного состава диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров с кислотным числом не более 0,3 мг КОН/г, плотностью 1,05-1,11 г/см³ и температурой застывания не выше минус 40°С 2,0...8,0;- диметилтерефталат5,0...12,0- двуокись титана8,0...12,0- микромрамор8,0...12,0- микрошарики стеклянные0...20,0- органический оптический отбеливатель0,1...0,3- песок кварцевыйостальное до 100.

(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.%):

- полиэфирную смолу, содержащую в составе до 55 % терефталевой кислоты, с температурой размягчения не ниже 70°С15...30- олигомерный пластификатор сложноэфирного типа с кислотным числом 0-80 мг КОН/г, полученный на основе алифатических двухосновных кислот с длиной радикала не менее С₄ и алифатических гликолей С₂-С₅3...10- пигментную двуокись титана4...10- антиседиментационный наполнитель3...10- стеклянные микрошарики0...30- минеральный наполнительостальное до 100.

(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.%):

- указанный акриловый сополимер10,0...18,0- пентаэритритовый эфир канифоли10,0...18,0- дибутилортофталат4,0...8,0- двуокись титана8,0...12,0- микромрамор фракционированный8,0...12,0- микрошарики стеклянные10,0...20,0- органический оптический отбеливатель0,1...0,3- песок кварцевыйостальное до 100.

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 (К_х) по результатам физико-механических испытаний в диапазоне температур минус 30°С - плюс 25°С рассчитывали в соответствии со стандартом СТБ 1090-97 по формуле:

К_х = 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.

Таблица 1
Составы термопластичной мастикиКомпоненты мастикиСодержание в составах, %1 аналог23456789
прототипТитана двуокись10,08,010,012,010,010,010,010,010,0Микрошарики стеклянные20,010,015,020,020,020,020,020,020,0Песок кварцевый24,837,928,823,723,826,829,821,828,0Сополимер акриловый «Акроплен -
2С»20,018,015,010,015,015,020,08,0-Дибутилортофталат5,04,06,08,06,06,02,010,0-Диметилтерефталат10,0--------Микромрамор10,012,010,08,010,010,010,010,0-Отбеливатель оптический органический «Белофор ОЛА»0,20,10,20,30,20,20,20,2-Эфир канифоли пентаэритритовый «Пентанокс»-10,015,018,015,012,08,020,0-Каолин--------10,0Смола полиэфирная с 48%-ми терефталевой кислоты--------25,0Олигоэфир на основе адипиновой кислоты и этиленгликоля--------7,0

Таблица 2
Свойства образцов дорожно-разметочных покрытий, полученных из составов табл. 1Наименование показателейСоставы из табл.11 аналог23456789 прототип1. Исходная белизна покрытия, %82,880,183,085,282,882,483,680,272,02. Температура размягчения,
°С99,0102,488,685,089,094,5112,174,482,93. Адгезия на сдвиг к асфальтобетону, МПа0,921,121,201,341,251,200,751,080,854. Скорость истечения расплава, г/с8,95,28,014,98,87,42,425,76,15. Коэффициент хрупкости1,031,081,031,011,031,061,101,041,186. Грязеудержание покрытия (по белизне), %58,378,678,880,179,479,877,075,367,1

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.

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.

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.%:

Указанный акриловый сополимер 10,0 - 18,0 Пентаэритритовый эфир канифоли 10,0 - 18,0 Дибутилортофталат 4,0 - 8,0 Двуокись титана 8,0 - 12,0 Микромрамор фракционированный 8,0 - 12,0 Микрошарики стеклянные 10,0 - 20,0 Отбеливатель оптический органический 0,1 - 0,3 Песок кварцевый До 100