Горизонтальная дорожная разметка
Изобретение относится к устройствам и средствам разметки поверхности дорог. Техническая задача - существенное улучшение функциональных свойств устройства световозвращающей горизонтальной дорожной разметки, в первую очередь свойств износостойкости, долговечности и световозвращения. Предлагается горизонтальная дорожная разметка, содержащая нижний окрашенный слой из традиционно используемых пластичных материалов и верхний светопрозрачный слой из полимерного материала. При этом верхний слой является защитно-световозвращающим, заполненным световозвращающими микростеклошариками, и эти микростеклошарики расположены целиком внутри этого слоя таким образом, что верхняя поверхность этого слоя остается гладкой, без выступающих элементов, в первую очередь самих микростеклошариков. Прозрачный полимерный материал верхнего слоя предлагается выбирать из группы стойких к истиранию и долговечных полимеров типа полипропилена и/или поликарбоната и/или акрила и акрилатов. При этом общая толщина разметки - не более 4,0 мм и может варьироваться в процессе нанесения разметки за счет настроек разметочной машины, толщина самого верхнего слоя - от 0,25 до 2,0 мм, расход микростеклошариков при нанесении верхнего слоя - не менее 200 г/м2, диаметр микростеклошариков - от 40 мкм до 250 мкм. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Область техники
Изобретение относится к устройствам и средствам разметки поверхности дорог.
Уровень техники
Дорожной разметкой считаются линии, надписи и другие обозначения, применяемые самостоятельно на проезжей части дорог. Она устанавливает порядок движения и информирует об условиях движения. К горизонтальной разметке относится в первую очередь продольная линия разметки, наносимая на поверхность автомобильных дорог, магистралей и улиц населенных пунктов. В соответствии с требованием ГОСТ Р 51256-99 «Технические средства организации дорожного движения. Разметка дорожная. Типы и основные параметры. Общие технические требования» разметка, выполненная стойким лакокрасочным материалом, термопластиком, холодным пластиком или другими подобными долговечными пластичными материалами, должна обладать функциональной долговечностью не менее 1 года, а выполненная обычными менее стойкими лакокрасочными материалами не менее 6 месяцев. При этом разметка не должна выступать над проезжей частью более чем на 6 мм.
Разметка автомобильных дорог соответствующих категорий должна выполняться с применением световозвращающих материалов. Требования к коэффициенту яркости и коэффициенту световозвращения дорожной разметки должны сохраняться - для разметки из термопластика, холодного пластика и других долговечных материалов - в течение первых 6 мес эксплуатации. При дальнейшей эксплуатации дорожной разметки допускается снижение значений коэффициентов яркости и световозвращения не более чем на 25%. В соответствии с требованиями ГОСТ Р 50597-93 дорожная разметка в процессе эксплуатации должна быть хорошо различима в любое время суток. Видимость дорожной разметки в светлое время суток водителями транспортных средств определяется величиной коэффициента яркости при диффузном освещении, а видимость дорожной разметки водителями транспортных средств в темное время суток определяется величиной коэффициента световозвращения.
В традиционной технологии для придания горизонтальной дорожной разметке необходимых световозвращающих свойств используют стеклошарики. Стеклошарики представляют собой стеклянные частицы сферической формы, введенные в состав разметочного материала с поверхностной посыпкой. Стеклошарики для поверхностной посыпки наносят автоматизированно (одновременно с нанесением линий разметки или сразу после него). Вариант такой технологии и сама дорожная разметка из пластичных материалов со световозвращающими элементами наверху описаны, например, в патенте США №5,511,896 (опубл. 30.04.1996 г.). При таком способе нанесения разметки стеклошарики распределяются хаотично как на поверхности разметочного слоя, так и частично внутри него. При этом степень заглубления шариков в разметочный слой не поддается единому усреднению. Верхняя поверхность получившейся разметки является достаточно шероховатой из-за выступающих на поверхность стеклошариков. С течением времени пустоты между стеклошариками на поверхности шероховатой разметки забиваются грязью, тем самым препятствуя нормальному проникновению света вглубь стеклошариков и его возвращению. Из-за скопления грязи в пустотах также искажается и изначальный цвет разметки (белый или желтый). Помимо этого, дорожная разметка в процессе эксплуатации постоянно подвергается износу (уменьшение толщины слоя разметки), из-за воздействия на нее колес проезжающего автотранспорта. При этом в первую очередь выкрашиваются и вминаются с поверхности разметки стеклошарики, приводя к снижению площади световозвращающей поверхности. Далее происходит разрушение основного слоя дорожной разметки за счет ее истирания.
В патенте РФ №2276702 (опубл. 20.05.2006, бюл. №14) описана многослойная структура дорожной разметки, создаваемой из фотолюминесцентного материала с оригинальной рецептурой. Принцип работы данного материала основывается не на световозвращении, а на поглощении и запасании световой энергии солнечного или электрического света, а затем (в темное время суток) испускании этой энергию в виде люминесцентного свечения. Свечение начинается только после пропадания света от внешнего источника и продолжается достаточно продолжительное время. При этом воздействие света от внешнего источника на разметку также должно быть достаточно продолжительным - от 10 минут до часа. Однако свет от фар проезжающего автотранспорта освещает и воздействует на разметку недостаточно продолжительное время, и поэтому возникновение интенсивного свечения разметки маловероятно. Слабое фотолюминесцентное свечение не позволит добиться необходимых величин коэффициента яркости и коэффициента световозвращения, установленных требованиями ГОСТ Р 51256-99. В соответствии с требованиями данного ГОСТ в зависимости от категории автодороги, типа покрытия (основные типы покрытия основания дороги - это асфальтобетон или цементобетон) и цвета разметки коэффициент яркости дорожной разметки должен находиться в пределах от 15 до 60%, а коэффициент световозвращения - от 10 до 300 мклк-1·м-2.
Раскрытие изобретения
В предлагаемом изобретении используется не эффект фотолюминесцентного свечения, а другое физическое явление - световозвращение. Эффект световозвращения состоит в том, что луч от внутренней вогнутой поверхности сферического прозрачного объекта отражается параллельно лучу источника, в результате чего и возникает эффект свечения данного сферического объекта. Действие данного явления возникает и прекращается сразу же, как только возникает или пропадает луч света от внешнего источника (фар автомобиля, или фонарей, или солнца). При этом яркость свечения в предлагаемом изобретении значительно сильнее.
В патенте №2276702 предлагается решение по смешиванию в единую массу (пасту) нескольких компонентов, а именно: прозрачный полимер, фотолюминесцентный пигмент, цветовой пигмент (белый, желтый и др.), а также прозрачный заполнитель и другие компоненты, улучшающие общие свойства пасты. В предлагаемом же изобретении рассматривается конструкция устройства разметки с четким разделением по двум слоям, каждый из которых выполняет отведенную ему функцию: защитно-световозвращающую и цветовую. Отказ от смешения всех компонентов в единую массу позволит повысить интенсивность световозвращения, защиту от истирания и цветовую насыщенность разметки - белизну, желтизну и т.п.
В патенте №2276702 предлагается решение по использованию полимерного компонента в роли заполнителя, позволяющего более равномерно распределять как само фотолюминесцентное вещество, так и световой поток и люминесцентное свечение. В предлагаемом же изобретении верхний слой из полностью прозрачного полимера является слоем, в котором распределены малые сферические прозрачные световозвращающие элементы (микростеклошарики), и одновременно этот слой защищает нижний окрашенный слой разметки.
В патенте №2276702 предлагается использовать в составе пасты прозрачные заполнители по форме естественных камней с достаточно большим разбросом линейных размеров, при этом их сечение намного превосходит соответствующие сечения частиц фотолюминесцентного пигмента, добавленного к полимерной пасте. Кроме того, прозрачный заполнитель является кварцевой породой или плавленым кварцем, стеклом и т.п., каждый из этих материалов обладает так называемой способностью к агрегации (объединению в одно целое). При использовании таких объектов в качестве прозрачного заполнителя свет от внешнего источника или солнечные лучи будут рассеиваться внутри таких объектов и эффекта световозвращения по-видимому получить не удастся. В предлагаемом же изобретении для создания световозвращающего эффекта используют малые стеклянные сферы (микростеклошарики) правильной геометрической формы и определенного фракционного состава. Распределение этих шариков в толщине верхнего слоя носит достаточно упорядоченный характер (микростеклошарики располагаются приблизительно на одной высоте от лицевой поверхности разметки и с примерно одинаковой плотностью по всей длине разметки на единицу площади). Причем данное распределение за счет использования защитного слоя сохраняется весь срок службы разметки.
В патенте №2276702 поверхность разметки делают обязательно шероховатой, а в предлагаемом изобретении делают поверхность разметки абсолютно гладкой и ровной. Грязь на такой поверхности не сможет скапливаться и легко удаляется, что также способствует проявлению свойства световозвращения разметки.
Таким образом, техническая задача предлагаемого изобретения - существенное улучшение функциональных свойств устройства световозвращающей горизонтальной дорожной разметки, в первую очередь свойств износостойкости, долговечности и световозвращения.
Для решения этой задачи предлагается изменить конструктив и функции слоев дорожной разметки. Предлагается горизонтальная дорожная разметка, содержащая нижний окрашенный слой из традиционно используемых пластичных материалов и верхний светопрозрачный слой из полимерного материала. При этом верхний слой является защитно-световозвращающим, заполненным световозвращающими микростеклошариками, и эти микростеклошарики расположены целиком внутри этого слоя таким образом, что верхняя поверхность этого слоя остается гладкой, без выступающих элементов, в первую очередь самих микростеклошариков.
Прозрачный полимерный материал верхнего слоя предлагается выбирать из группы стойких к истиранию и долговечных полимеров типа полипропилена, и/или поликарбоната, и/или акрила и акрилатов.
При этом общая толщина разметки - не более 4,0 мм (использование в предлагаемой разметке верхнего защитно-световозвращающего слоя позволяет уменьшить общую толщину разметки с требуемого по ГОСТ Р 51256-99 предела 6 мм до размеров 3…4 мм, что позволит существенно экономить разметочный материал) и может варьироваться в процессе нанесения разметки за счет настроек разметочной машины, толщина самого верхнего слоя - от 0,25 до 2,0 мм, расход микростеклошариков при нанесении верхнего слоя - не менее 200 г/м2, диаметр микростеклошариков - от 40 мкм до 250 мкм.
Принципиально предлагается распределять микростеклошарики только внутри верхнего прозрачного слоя, отказавшись от использования стеклошариков в нижнем слое и на поверхности разметки, что обеспечит поверхность разметки гладкой, без выступающих стеклошариков и без соответствующих поверхностных пустот. Такое распределение стеклошариков существенно повысит световозвращение (так как свет будет проникать ко всем шарикам, расположенным в верхнем прозрачном слое) и экономию расхода стеклошариков. При использовании защитного слоя можно уменьшить толщину основного нижнего окрашенного (цветного) слоя, экономя и цветной разметочный материал.
Перечень чертежей
На фиг.1 представлена схема конструкции распределения слоев материалов в устройстве усовершенствованной горизонтальной дорожной разметки.
Осуществление изобретения
Позициями на фигуре отмечены: 1 - асфальтобетонное или цементобетонное покрытие - основание дороги; 2 - основной нижний окрашенный слой разметки; 3 - дополнительный верхний износостойкий защитно-световозвращающий прозрачный слой; 4 - микростеклошарики.
Микростеклошарики - стеклянные шарики микроразмера (диаметр может варьироваться в пределах от 40 мкм до 250 мкм), предназначенные для обеспечения видимости разметки ночью. Микростеклошарики должны обладать технико-эксплуатационными требованиями, выполнение которых обеспечивает высокие световозвращающие свойства в процессе срока службы. Химический состав стекла для изготовления микростеклошариков должен быть таким, чтобы обеспечивать после изготовления микростеклошариков индекс преломления 1.5…1.53 и удельный вес стекла 2.4…2.6 г/см3. Микростеклошарики должны быть бесцветными, не иметь газовых и инородных включений. В составе микростеклошариков может быть не более 20% шариков несферической формы.
В качестве прозрачного полимерного компонента возможно использование прозрачных полимеров типа полипропилена, поликарбоната или акрила и акрилатов, которые могут образовать прозрачную массу, способную отвердевать после нанесения на поверхность дороги. Они должны быть долговечны в качестве разметки полос дороги, то есть должны обладать достаточной прочностью и стойкостью, например, стойкостью по отношению к атмосферным воздействиям, воздействию колес автомобилей, светостойкостью и водостойкостью. Можно упомянуть прозрачные полимерные компоненты различных типов, например: метакриловый компонент, акриловый компонент, компонент из ненасыщенных сложных полиэфиров, эпоксидный компонент, силиконовый компонент и другие подходящие полимерные компоненты. Можно добавить и другие компоненты, например катализатор отверждения, дополнительное отверждающее средство, средство для управления вязкостью, средство для предупреждения деградации от ультрафиолетового излучения, антигрибковое средство и т.п., при условии, что они не повредят достижению поставленной цели и эффективности предлагаемого изобретения.
Основной нижний окрашенный (цветной) слой разметки можно наносить любым из четырех известных традиционных способов механизированного нанесения: бескомпрессорный, гравитационный, пневматический, кинетический. Дополнительный верхний слой возможно наносить как после, так и до высыхания первого нижнего слоя с использованием оборудования, работающего по методу экструдирования пластика. Машины экструдирования пластика обеспечивают высокое постоянство толщины наносимого верхнего слоя при скорости разметки до 6 км/ч.
Как и при традиционном способе нанесения разметки, первый (нижний) окрашенный слой может быть нанесен из традиционных материалов (лакокрасочного материала, термопластика, «холодных» пластиков и т.п.) При этом используются традиционные разметочные машины, подающие из специальных котлов (емкостей) нагретый (для пластиков) разметочный материал к распределительным устройствам (форсункам, протяжной колодке и т.п.). В предлагаемом изобретении норму расхода разметочного материала для нижнего слоя разметки можно сократить приблизительно наполовину, так как этот слой выполняет только роль цветового оформления, и он будет покрыт сверху вторым слоем прозрачного защитно-световозвращающего материала с микростеклошариками.
Защитно-световозвращающий слой подают из специальных котлов (могут использоваться такие же котлы, как и при традиционной технологии), установленных дополнительно на разметочную машину. Данные котлы могут быть снабжены перемешивающим устройством, позволяющим добиться равномерного распределения микростеклошариков в нагретой массе полимера, из которого и будет формироваться верхний защитно-световозвращающий слой. Далее разогретая масса полимера с добавлениями микростеклошариков подается к распределительным устройствам и наносится на нанесенный ранее основной нижний слой разметки.
Разметка может наноситься как одним проходом разметочной машины, так и с поэтапным нанесением двух слоев и с двумя проходами разметочной машины. Могут использоваться и две традиционные разметочные машины, движущиеся одна за другой и наносящие последовательно сначала первый цветной слой, а потом второй защитно-световозвращающий.
От раскатывания колесами автотранспорта еще невысохшую линию разметки защищают, как обычно, установкой конусов ограждения или увеличением количества машин прикрытия.
1. Горизонтальная дорожная разметка, содержащая нижний окрашенный слой из традиционно используемых пластичных материалов и верхний светопрозрачный слой из полимерного материала, отличающаяся тем, что верхний слой является защитно-световозвращающим, заполненным световозвращающими микростеклошариками, которые упорядоченно расположены целиком внутри этого слоя таким образом, что верхняя поверхность этого слоя остается гладкой, без выступающих элементов, в первую очередь самих микростеклошариков.
2. Разметка по п.1, отличающаяся тем, что прозрачный полимерный материал верхнего слоя является полипропиленом, и/или поликарбонатом, и/или акрилом и акрилатами.
3. Разметка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что общая толщина разметки не более 4,0 мм и может варьироваться в процессе нанесения разметки за счет настроек разметочной машины, толщина верхнего слоя от 0,25 до 2,0 мм, расход микростеклошариков при нанесении верхнего слоя не менее 200 г/м2, диаметр микростеклошариков от 40 до 250 мкм.
